ما هي الخرسانة خفيفة الوزن؟
الخرسانة خفيفة الوزن: عبارة عن خليط مصنوع من الركام الخشن خفيف الوزن مثل الصخر الزيتي أو الطين أو الأردواز، ممّا يمنحه خاصية الكثافة المنخفضة. تتميز الخرسانة الهيكلية خفيفة الوزن بكثافة موضعية تتراوح من 90 إلى 115 رطل لكل قدم مكعب، بينما تتراوح كثافة الخرسانة ذات الوزن العادي من 140 إلى 150 رطل لكل قدم مكعب. هذا يجعل الخرسانة خفيفة الوزن مثالية لبناء الهياكل الحديثة التي تتطلّب الحد الأدنى من المقاطع العرضية في الأساس.
يتم استخدامه بشكل متزايد لبناء أساسات ناعمة، وبرز كبديل عملي للخرسانة العادية. ومع ذلك، يمكن الحصول على قوة ضغط أعلى من 7000 إلى 10000 رطل لكل بوصة مربعة باستخدام الخرسانة خفيفة الوزن. ومع ذلك، فإنّ هذا قد يضر بكثافة الخليط لأنه يتطلّب إضافة المزيد من البوزولان ومضافات تقليل الماء إلى الخرسانة.
ما هو الجانب الاقتصادي في الخرسانة خفيفة الوزن؟
يمكن استخدام الخرسانة خفيفة الوزن لتقليل الوزن الثقيل للهياكل الخرسانية. حتى إنقاص الوزن بشكل أكبر سيكون مُمكنًا مع الخرسانة التقليدية. ومع ذلك، فإنّ مُحتوى الأسمنت العالي في الخرسانة التقليدية يجعل هذه الخرسانة باهظة الثمن وأقل صداقة للبيئة. على هذه الخلفية، تم إجراء دراسة تهدف إلى إنتاج الخرسانة خفيفة الوزن بقوة ضغط مكعبة مميزة في 28 يومًا على الأقل 65 ميجا باسكال، وتكاليف المواد منخفضة بقدر الإمكان.
وُجِد أنه مع محتوى الأسمنت البالغ 350 كجم لكل م 3، محتوى أسمنت منخفض بما يكفي لخليط اقتصادي، لا يمكن تحقيق القوة المطلوبة لمدة 28 يومًا باستخدام الخلائط التي تم فحصها. للحصول على قوة أعلى كانت هناك حاجة إلى محتويات أسمنت أعلى. علاوة على ذلك، وُجِد أن مُعظم الإجراءات التي يمكن من خلالها الحصول على قوة أعلى كان لها تأثير سلبي على قابلية تشغيل الخليط وتكاليفه.
الغرض من استخدام الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء هو تقليل التكلفة أو تحسين وظائف الهيكل أو الجمع بينهما. سيتم مناقشة اقتصاد الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء. قد يجادل المرء بأن إنتاج الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء أكبر من إنتاج الخرسانة ذات الوزن الطبيعي. ومع ذلك، يجب معرفة أن التكلفة المتزايدة لن تتجاوز 1%. يمكن تعويض هذه التكلفة المُتزايدة بسهولة عن طريق التفوق الاقتصادي الآخر الذي توفره الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء. يتم شرح اقتصاد الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء من خلال النقاط التالية:
- إنّها تُقلّل الحمل الميت من البنية الفوقية وبالتالي فإنّ الأساس سوف يتلقّى أحمالاً أصغر. نتيجة لذلك، سيكون حجم الأساس أصغر، وستكون هناك حاجة إلى عدد أقل من الأكوام، وستكون هناك حاجة إلى غطاء كومة أصغر. أخيرًا، سيتم استخدام نسبة تقوية أقل.
- بسبب تقليل الحمل الميت، ستكون هناك حاجة إلى أحجام أصغر لأعضاء البُنية الفوقية مثل العوارض والأعمدة والسطح والعارضة والأرصفة. سيؤدي هذا إلى انخفاض التكلفة بشكل كبير.
- يؤدي تقليل الحمل الميت إلى قوى خمول أصغر أثناء الزلازل. سيؤدي ذلك إلى تقليل مدى التدهور الذي قد يعاني منه الهيكل وبالتالي ستكون تكلفة إعادة التأهيل أقل.
- نسبيًا، يمكن تحقيق الامتدادات الطويلة عند استخدام الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء لبناء أعضاء مسبقة الإجهاد بدون زيادة الكتلة الإجمالية. نتيجة لذلك، لن تكون هناك حاجة إلى عدد أقل من الأعمدة أو الأرصفة في النظام الهيكلي فحسب، بل ستكون هناك حاجة أيضًا إلى وصلات أقل ممّا يُسهّل عملية الانتصاب وتسهيلها.
- تم الإبلاغ عن أن تكلفة تسليم الخرسانة خفيفة الوزن مُسبقة الصنع عالية الأداء تنخفض أيضًا ممّا يعوض بسهولة التكلفة المُتزايدة لاستخدام الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء.
- الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء تسمح بحركة سهلة للمنصات البحرية عندما تتحرك خارج الأحواض الجافة وتتحرك عبر قنوات المياه الضحلة. وذلك لأن الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء تُؤدي إلى زيادة أحمال الجانب العلوي وتقليل مسودة الهيكل.
- الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء تزيد من مقاومة أعضاء الخرسانة للحريق. هذا هو السبب في أنه يمكن تقليل سماكة الألواح وبالتالي يمكن تقليل حجم الخرسانة أيضًا.
- في حالة إصلاح هيكل الجسر، يمكن توسيع سطح الجسر باستخدام خرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء بدلاً من الخرسانة التقليدية الموجودة دون زيادة الأحمال الإجمالية والعناصر الأخرى للهيكل.
- هذا مهم بشكل كبير لأن قدرة الجسر تزداد وهو جانب حاسم لهذا النوع من الخرسانة من منظور اقتصادي.
- نظرًا لأن الخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء تُقلّل الحمل الميت للعنصر، فمن الممكن زيادة الغطاء الخرساني فوق قضبان التسليح ممّا يزيد من متانة الهيكل.
- بعد ذلك، سيتطلّب الهيكل صيانة أقل تكرارًا وهي ميزة اقتصادية أُخرى للخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء.
- العزل الحراري هو خاصية مهمة أخرى للخرسانة خفيفة الوزن عالية الأداء والتي تعتبر ذات أهمية كبيرة خاصة بالنسبة للهياكل الحساسة للحرارة مثل تخزين الماء الساخن أو تخزين البترول أو عزل المبنى.
- قد تجعل هذه الخاصية الهيكل مقاومًا للحرارة بشكل مناسب أو إذا كانت هناك حاجة إلى درجة أعلى من العزل، فلن تكون تكلفة تطبيق العزل كبيرة إذا تم استخدام الخرسانة التقليدية لبناء المبنى.
