ما هي قوالب صب الخرسانة؟
القوالب الخرسانية: هي الهيكل المؤقت الذي تم بناؤه لدعم الخرسانة وحصرها حتى تتصلّب، وعادة ما يتم تقسيمها إلى فئتين: صب الخرسانة والتدعيم. تُشير القوالب إلى الأشكال الرأسية المستخدمة لتشكيل الجدران والأعمدة بينما يشير المساند إلى القوالب الأفقية لدعم الألواح والعوارض. يجب تصميم النماذج لمقاومة جميع الأحمال الرأسية والجانبية المكشوفة على القوالب أثناء النقل وأثناء الاستخدام.
يمكن أن تكون النماذج إمّا لوحات مصممة مُسبقًا أو مصممة خصيصًا للوظيفة. تتمثل ميزة الألواح المعدّة مُسبقًا في سرعة التجميع وسهولة إعادة تكوين النماذج للدورة إلى مواقع صب متعددة. تتمثّل العيوب في أبعاد اللوحة والربط الثابتة التي تحد من تطبيقاتها المعمارية وأحمال التصميم المسموح بها والتي قد تحد من استخدامها في تطبيقات معينة. تم تصميم النماذج المصممة خصيصًا لزيادة الكفاءة إلى أقصى حد لكل تطبيق ولكنها ليست سهلة إعادة التهيئة لمواقع الصب الأخرى.
يمكن بناء النماذج المخصصة لاستيعاب أي اعتبارات معمارية أو ظروف تحميل. عادةً ما يتم تجميع أشكال الجدار مستلقية على الأرض ويجب رفعها عموديًا وتثبيتها في مكانها. بالنسبة للألواح الطويلة، يؤدي رفع اللوحة إلى الوضع الرأسي إلى إخضاع النموذج لحظات انحناء كبيرة، لذلك يجب تصميم نقاط الالتقاط بعناية بحيث لا يتم تحميل مكونات اللوحة بشكل زائد في هذه العملية. بمجرد أن يتم نقل الألواح إلى مكانها، يتم تأمينها باستخدام دعامة لسبر الأشكال ومقاومة قوى الرياح.
يجب تصميم قوى الرياح وفقًا للحد الأدنى لأحمال التصميم للمباني والمنشآت الأخرى مع التعديلات الموضحة في أحمال التصميم على الهياكل أثناء البناء لحساب المدة القصيرة لمشروع البناء. بالنسبة لمشروع بناء نموذجي يمتد من 6 أسابيع إلى سنة واحدة، فإنّ التعديلات في أحمال التصميم على الهياكل أثناء البناء لحساب المدة القصيرة لمشروع البناء تمثل انخفاضًا بنسبة 36% في ضغوط الرياح التصميمية.
لا تحدد أحمال التصميم على الهياكل أثناء البناء لحساب المدة القصيرة لمشروع البناء حدًا أدنى لضغط الرياح، ومع ذلك تحدد أحمال التصميم على الهياكل أثناء البناء لحساب المدة القصيرة لمشروع البناء دليل قوالب الخرسانة للخرسانة حدًا أدنى من الضغط يبلغ 15 قدمًا مربعة والذي غالبًا ما يتحكّم. يتم استخدام القوالب كهيكل مؤقت لدعم الخرسانة الطازجة حتى تصبح قوية بما يكفي لدعم نفسها والأحمال المطبقة. تشكّل القوالب جزءًا مهمًا جدًا من المشروع، بنسبة تصل إلى 60% من التكلفة النهائية لمشروع الخرسانة الجاهزة.
تم تصميم القوالب للضغط الجانبي للخرسانة الذي يعتمد على العديد من العوامل بما في ذلك نوع الخرسانة وارتفاع الصب ومعدّل الصب ودرجة الحرارة واستخدام الملدّنات الفائقة والمضافات المثبّطة. يجب مناقشة ضغط الخرسانة المصمم في وقت مبكّر أثناء تصميم القوالب لأن ذلك سيؤثر على معدّل الصب المسموح به للمقاول. إذا تم التخطيط لخرسانة بطيئة الإعداد و معدّل صب سريع، فقد تحتاج القوالب إلى التصميم لضغوط خرسانية أعلى من المعتاد.
ما هي اعتبارات تصميم قوالب الخرسانة؟
يتطلّب تصميم وبناء القوالب الخرسانية بشكل فعال فهمًا أساسيًا لكيفية تصرف الخرسانة لأنها تمارس الضغط على القوالب. تمارس الخرسانة ضغطًا جانبيًا على القوالب. تم تصميم القوالب بناءً على هذه القوى الجانبية. يتأثر ضغط الخرسانة الجانبي على القوالب بما يلي:
- ارتفاع صب الخرسانة.
- معدّل صب الخرسانة.
- وزن الخرسانة.
- درجة الحرارة.
- نوع الاسمنت.
- اهتزاز الخرسانة أثناء الصب.
- الركود الخرساني (نسبة الماء إلى الأسمنت).
- مضافات الخرسانة الكيميائية.
1- آثار ارتفاع صب الخرسانة على تصميم القوالب الخرسانية:
قبل أن تتصلّب الخرسانة، تعمل كسائل وتدفع ضد القوالب بالطريقة التي يضغط بها الماء على جدران الخزان. يتم تحديد مقدار الضغط في أي نقطة على النموذج بشكل مباشر من خلال ارتفاع ووزن الخرسانة فوقه. لا يتأثر الضغط بسماكة الجدار.
2- تأثير معدل صب الخرسانة على تصميم القوالب الخرسانية:
يتناسب ضغط الخرسانة عند أي نقطة على الشكل طرديًا مع ارتفاع الخرسانة السائلة فوقه. إذا بدأت الخرسانة في التصلّب قبل اكتمال الصب، فلن يتطور رأس السائل الممتلئ وسيكون الضغط على القوالب أقل ممّا لو تم الانتهاء من الصب قبل تصلّب أي من الخرسانة. بمجرد أن تتصلّب الخرسانة، لا يمكنها ممارسة المزيد من الضغط على القوالب على الرغم من استمرار وضع الخرسانة السائلة فوقها. عندما يزداد معدّل الصب، يزداد الضغط أيضًا.
3- تأثير وزن الخرسانة على تصميم القوالب الخرسانية:
يتناسب الضغط الذي يمارس على القوالب طرديًا مع وحدة وزن الخرسانة. حيث ستمارس الخرسانة خفيفة الوزن ضغطًا أقل من الخرسانة ذات الوزن الطبيعي.
4- تأثير درجة الحرارة على تصميم القوالب الخرسانية:
يتأثر الوقت الذي تستغرقه الخرسانة لتتصلّب بدرجة كبيرة بدرجة حرارتها. كلما ارتفعت درجة حرارة الخرسانة، زادت سرعة تصلّبها. تعتمد معظم تصميمات القوالب على متوسط مفترض للهواء ودرجة حرارة الخرسانة تبلغ 21 درجة مئوية. وفي درجات حرارة الهواء المنخفضة، يتأخر تصلّب الخرسانة وتحتاج إلى تقليل معدّل الصب أو تسخين الخرسانة للحفاظ على الضغط ضد القوالب من الزيادة.
من الناحية المثالية، يجب صب الخرسانة في درجات حرارة تتراوح بين 16 درجة مئوية و 38 درجة مئوية. خارج نطاق درجة الحرارة هذا، غالبًا ما يكون هناك رطوبة غير كافية للمعالجة. إذا لم يتوفر الماء الكافي للمعالجة أو تجمد، فسوف تتأثر قوة الخرسانة.
5- تأثير نوع الأسمنت على تصميم القوالب الخرسانية:
يؤثر نوع الأسمنت على معدّل تصلّب الخرسانة. ستتصلّب الخرسانة عالية القوة بشكل أسرع من الخرسانة العادية وستسمح بمعدّل صب أسرع. عند استخدام الأسمنت الذي يغير الإعداد الطبيعي ووقت التصلّب، يجب التأكد من ضبط معدّل الصب وفقًا لذلك.
6- تأثير الاهتزاز على تصميم القوالب الخرسانية:
يعمل الاهتزاز الداخلي على توحيد الخرسانة وجعلها تتصرف مثل السائل النقي. إذا لم يتم اهتزاز الخرسانة، فسوف تمارس ضغطًا أقل على القوالب. قد يتم تقليل الصيغ الموصى بها من قِبَل معهد الخرسانة الأميركي لضغوط الشكل بنسبة 10% إذا تم تجريف الخرسانة بدلاً من الاهتزاز الداخلي. ينتج عن إعادة الاهتزاز والاهتزاز الخارجي أحمال شكل أعلى من الاهتزاز الداخلي. تتطلّب هذه الأنواع من الاهتزاز أشكالًا مصممة خصيصًا.
7- آثار الركود الخرساني على تصميم القوالب الخرسانية:
عندما يكون الركود منخفضًا جدًا للخرسانة، فإنّها تعمل بشكل أقل كسائل وتنقل ضغطًا أقل. عند استخدام الخرسانة ذات الركود الأكبر من 100 مم، يجب تصميم القوالب لمقاومة رأس السائل الكامل.
8- تأثير المضافات الكيميائية على تصميم القوالب الخرسانية:
عند استخدام المضافات الكيميائية مثل المثبّطات والملدّنات وما إلى ذلك، يجب التأكد من الرجوع إلى بيانات تطبيق البائع والشركة المصنّعة.
