كيف تُصنع الخرسانة؟
يمكن العثور على الخرسانة في أي مكان تقريبًا، بما في ذلك المباني والجسور والجدران وحمامات السباحة والطرق ومدارج المطارات والأرضيات والباحات. كل هذه الهياكل تعتمد على مادة من صنع الإنسان مع صيغة بسيطة. كيف يتم صنع كل هذا الخرسانة؟ تتكون الخرسانة من الأسمنت والماء والركام الخشن. عند مزجها معًا، فإنّها تخلق مادة بناء تتصلّب بمرور الوقت. تحدد كمية الماء والأسمنت التي تستخدمها خصائص الخرسانة، مثل:
- قوة الخرسانة.
- متانة الخرسانة.
- مقاومة الحرارة أو الإشعاع للخرسانة.
- قابلية العمل للخرسانة.
عندما يتم صناعة الخرسانة، بغض النظر عن ما يتم التخطيط للاستخدام من أجله، يجب مزج النسب الصحيحة لتحقيق الجودة التي يُراد الوصول إليها. يمكن استخدام خليطين مختلفين لصنع الخرسانة هما:
- المزيج الاسمي: يُستخدم هذا المزيج في البناء العادي مثل المباني السكنية الصغيرة. تَستخدم مُعظم الخلطات الاسمية نسبة 1 إلى 2 إلى 4. الرقم الأول هو نسبة الأسمنت، والرقم الثاني هو نسبة الرمل والرقم الثالث هو نسبة الركام المطلوب بناءً على وزن أو حجم المواد.
- مزيج التصميم: يعتمد مزيج التصميم أو تصميم المزيج، على النسب النهائية باستخدام الاختبارات المعملية لتحديد قوة الضغط للخليط. سيحدد هذا القوة التي تحتاجها بناءً على التصميم الهيكلي للمكون الخرساني.
إلى جانب نِسَب الخلط، هناك طريقتان تُستخدمان لخلط الخرسانة:
- خلط الآلة: يَستخدم هذا الخلط أنواعًا مختلفة من الآلات. يتم وضع المكونات في الماكينة ثم خلطها. والنتيجة هي خرسانة جديدة.
- الخلط اليدوي: عند خلطها باليد، توضع المكونات على سطح مستو. يقوم العمال بعد ذلك بإضافة الماء وخلط الأسمنت باليد باستخدام أدوات خاصة مصممة للمهمة. يعتمد نوع الخلط الذي تستخدمه على كمية ونوعية الخرسانة التي تريدها.
مكونات الخرسانة:
تتكون الخرسانة من العديد من المواد. فيما يلي سيتم ذكر بعض من مكونات الخرسانة ومنها:
- أسمنت أو كلس.
- الركام الناعم (الرمل أو مواد أخرى).
- الركام الخشن (الحصى، الحجر المكسر أو مواد أخرى).
- الماء.
- المضافات بحيث تُصنّف المواد المضافة كمكونات اختيارية.
تتمثل وظيفة مادة الربط (الأسمنت أو الجير) وهي الأهم، في ربط جزيئات الركام الخشنة والناعمة معًا. على الرغم من أن الإسمنت البورتلاندي هو أكثر مواد الربط شيوعًا المستخدمة كمادة رابطة في الخليط. تم إجراء الكثير من الأبحاث لإثبات أن الجير (خاصة الجير الهيدروليكي) يمكن أيضًا استخدامه بنجاح كمادة ملزمة في النوع الشائع من البناء. يُعتبر الجير اقتصاديًا مقارنة بالأسمنت، كما أنه قوي بدرجة كافية لنوع البناء العادي.
ما هي أقل أنواع الخرسانة استخدام؟
للخرسانة الطازجة العديد من التطبيقات ويمكن صبّها في دوائر ومستطيلات ومربعات وغيرها. يمكن استخدامها أيضًا للسلالم والأعمدة والأبواب والعوارض وغيرها من الهياكل المألوفة. تُصنع الخرسانة في درجات عادية وقياسية وعالية القوة، ممّا يشير إلى مدى قوة الخرسانة وكيف سيتم استخدامها في البناء. ما النوع الذي سوف تحتاجه؟ كل هذا سيتم اتخاذ القرار فيه بناءً على متطلّبات المشروع. في تكنولوجيا الخرسانة، تم استخدام مجموعة متنوعة من أسماء الأنواع المختلفة من الخرسانة. يعتمد هذا التصنيف على ثلاثة عوامل:
- نوع المادة المستخدمة في صنع الخرسانة.
- طبيعة ظروف الإجهاد للخرسانة.
- كثافة الخرسانة.
يتم إنتاج أنواع مختلفة من الخرسانة بناءً على المواد المكونة وتصميم المزيج وطريقة البناء ومنطقة التطبيق وشكل تفاعل الماء. سيتم مناقشة تفاصيل أقل أنواع الخرسانة استخدام وخصائصها وتطبيقاتها:
- الخرسانة المدمجة ذاتيًا.
- الخرسانة المرشوشة.
- الخرسانة القابلة للنفاذ.
- خرسانة الفراغ.
- الخرسانة المضغوطة.
- الخرسانة الجيرية.
- خرسانة الأسفلت.
- الخرسانة المضغوطة الأسطوانية.
- الخرسانة ذات القوة السريعة.
- الخرسانة الزجاجية.
- الخرسانة المغطاة بالهواء.
- الخرسانة عالية الكثافة.
- خرسانة الأسمنت الحديدي.
1- الخرسانة المدمجة ذاتيًا:
يُعتبر المزيج الخرساني عند وضعه، يدمك حسب وزنه بمثابة خرسانة ذاتية التماسك. لا يجب توفير اهتزاز لنفسه بشكل منفصل. هذا المزيج لديه قابلية تشغيل أعلى. ستكون قيمة الركود بين 650 و 750. هذه الخرسانة بسبب قابليتها العالية للتشغيل تُسمّى أيضًا الخرسانة المتدفقة. يستخدم في المناطق التي يوجد بها تسليح سميك، تعمل الخرسانة ذاتية التماسك بشكل أفضل.
2- الخرسانة المرشوشة:
هنا يختلف النوع الخرساني في طريقة تطبيقه على المنطقة المراد صبها. يتم إطلاق الخرسانة في الإطار أو القوالب الهيكلية المُعدّة بمساعدة فوهة. نظرًا لأن إطلاق النار يتم في ضغط هواء أعلى، فسيتم وضع وعملية الضغط في نفس الوقت.
3- الخرسانة القابلة للنفاذ:
الخرسانة القابلة للنفاذ أو المُنفّذة هي الخرسانة المصمّمة بطريقة تسمح بمرور الماء من خلالها. ستحتوي هذه الأنواع من الخرسانة على 15 إلى 20% فراغات من حجم الخرسانة عند تصميمها. يتم إنشاء الخرسانة السابقة من خلال عملية الخلط الفريدة والأداء وطرق التطبيق وما إلى ذلك، وتستخدم هذه الخرسانة في بناء الأرصفة والممرات حيث تستمر مشاكل مياه الأمطار. سوف تمر مياه الأمطار عبر هذه الأرصفة الخرسانية السابقة وتصل إلى المياه الجوفية. ومن ثم تم حل معظم قضايا الصرف.
4- خرسانة الفراغ:
يتم صب الخرسانة التي تحتوي على محتوى مائي أكثر من الكمية المطلوبة في القوالب. يتم بعد ذلك إزالة الماء الزائد بمساعدة مضخة تفريغ دون انتظار خضوع الخرسانة للإعداد. ومن ثم فإنّ الهيكل الخرساني أو المنصة ستكون جاهزة للاستخدام في وقت مُبكّر عند مقارنتها بتقنية البناء العادية. ستصل هذه الخرسانة إلى قوة ضغط تبلغ 28 يومًا خلال فترة 10 أيام وتكون قوة التكسير لهذه الهياكل أكبر بنسبة 25% مقارنةً بأنواع الخرسانة التقليدية.
5- الخرسانة المضغوطة:
من أهم خصائص الخرسانة المستخدمة في البناء الضخم وخاصة في الأبنية الشاهقة نقل الخرسانة إلى المرتفعات. ومن ثم فإنّ إحدى خصائص الخرسانة التي يمكن ضخها بسهولة ستؤدي إلى تصميم الخرسانة القابلة للضخ. يجب أن تكون الخرسانة المستخدمة في الضخ ذات قابلية تشغيل مناسبة بحيث يمكن نقلها بسهولة عبر الأنبوب. سيكون الأنبوب المستخدم صلبًا أو خرطومًا مرنًا يقوم بتفريغ الخرسانة إلى المنطقة المرغوبة.
يجب أن تكون الخرسانة المستخدمة سائلة بطبيعتها مع وجود مادة دقيقة كافية بالإضافة إلى الماء لملء الفراغات. كلما زادت المواد الدقيقة المستخدمة، سيتم تحقيق تحكّم أكبر في المزيج. يجب أن يكون تصنيف الركام الخشن المستخدم مستمرًا بطبيعته.
6- الخرسانة الجيرية:
هذا نوع من الخرسانة يتم فيه استبدال الأسمنت بالجير. التطبيق الرئيسي لهذا المنتج في الأرضيات والقباب وكذلك الخزائن. إنّ الحجر الجيري على عكس الأسمنت له العديد من الفوائد البيئية والصحية. إنّه من المنتجات المتجددة وسهلة التنظيف.
7- خرسانة الأسفلت:
الخرسانة الإسفلتية عبارة عن مادة مركّبة ومزيج من الركام والأسفلت تستخدم بشكل شائع لسطح الطرق ومواقف السيارات والمطارات وكذلك في لُبّ السدود. يُطلق على الخرسانة الإسفلتية أيضًا اسم الأسفلت أو السطح الأسود أو الرصيف في أمريكا الشمالية، أو الأسفلت أو الأسفلت المدلفن في المملكة المتحدة وجمهورية أيرلندا.
8- الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:
هذه هي الخرسانة التي يتم وضعها ودمكها بمساعدة معدات تحريك التربة مثل البكرات الثقيلة. تستخدم هذه الخرسانة بشكل أساسي في أعمال الحفر والتعبئة. تحتوي هذه الخرسانات على مُحتوى أسمنتي بكميات أقل ومعبأة للمنطقة اللازمة. بعد الدمك، توفر هذه الخرسانة كثافة عالية وتعالج أخيرًا في كتلة متجانسة قوية.
9- الخرسانة ذات القوة السريعة:
كما يوحي الاسم، ستكتسب هذه الخرسانة قوة بعد ساعات قليلة من تصنيعها. ومن ثم فإنّ إزالة القوالب أصبحت سهلة وبالتالي يتم تغطية تشييد المبنى بسرعة. هذه لها تطبيق واسع الانتشار في إصلاحات الطرق حيث يمكن إعادة استخدامها بعد ساعات قليلة.
10- الخرسانة الزجاجية:
يمكن استخدام الزجاج المُعاد تدويره كركام في الخرسانة. وهكذا نحصل على خرسانة العصر الحديث، الخرسانة الزجاجية. ستزيد هذه الخرسانة من المظهر الجمالي للخرسانة. كما أنها توفر قوة طويلة الأمد وعزل حراري أفضل أيضًا.
11- الخرسانة المغطاة بالهواء:
هذه أنواع خرسانية يتم فيها حبس الهواء عن قصد بنسبة تتراوح من 3 إلى 6% من الخرسانة. يتم تحقيق احتباس الهواء في الخرسانة عن طريق إضافة رغوة أو عوامل رغوة غازية. بعض الأمثلة على عوامل حبس الهواء هي الراتنجات والكحوليات والأحماض الدهنية.
12- الخرسانة عالية الكثافة:
يُمكن تسمية الخرسانة التي تتراوح كثافتها بين 3000 إلى 4000 كجم لكل م 3 باسم الخرسانة الثقيلة. يتم استخدام الركام الثقيل هنا. تستخدم الصخور المكسرة كمجموعات خشنة. الركام الثقيل الأكثر استخدامًا هو الباريت. يتم استخدام هذه الأنواع من الركام بشكل شائع في بناء محطات الطاقة الذرية وللمشاريع المماثلة. سيساعد الركام ذو الوزن الثقيل الهيكل على مقاومة كل أنواع الإشعاعات الممكنة.
13- خرسانة الأسمنت الحديدي:
لا ينبغي الخلط بين الخرسانة الأسمنت الحديدي والخرسانة الليفية. يتكون الإسمنت الحديدي من شبكات سلكية مُتقاربة يتم تشريبها بمزيج غني من الملاط الأسمنتي. عادة، يتم تشكيل أسلاك فولاذية بقطر 0.5 إلى 1.0 مم في شبكات. يتم سكب الملاط بنسبة 1 إلى 2 إلى 1 إلى 3 بنسبة 0.4 إلى 0.45 من الماء إلى الأسمنت في القالب مع الفولاذ المُصنّع باستخدام طبقات من شبكة سلكية.
محتوى حديد التسليح لهذه الخرسانة سوف يصل إلى 300 إلى 500 كجم لكل م 3 من الملاط. نظرًا لأن المادة تتكون من نسبة كبيرة من الفولاذ، فهي تتمتع بمقاومة عالية وقوة شد. تم تطوير المادة في عام 1940 من قبل المهندس المعماري الإيطالي P.L. نيرفي لبناء عدد كبير من الأشكال الهيكلية الممتعة.
