ما هي الخرسانة عالية المقاومة؟
الخرسانة عالية المقاومة عبارة عن خرسانة عالية القوة كَخرسانة ذات قوة ضغط أكبر من 6000 رطل لكل بوصة مربعة. في أوائل السبعينيات، توقع الخبراء أنه من غير المُحتمل أن يتجاوز الحد العملي للخرسانة الجاهزة الخلط قوة ضغط أكبر من 11000 رطل بوصة مربعة. على مدى العقدين الماضيين، مكّن تطوير الخرسانة عالية القوة البنائين من تلبية هذا التقدير وتجاوزه بسهولة. تحتوي بعض المباني في الوقت الحالي في سياتل وواشنطن على الخرسانة بقوة ضغط تبلغ 19000 رطل لكل بوصة مربعة.
يتعلّق الفرق الأساسي بين الخرسانة عالية القوة والخرسانة ذات القوة العادية بقوة الانضغاط التي تُشير إلى المقاومة القصوى لعينة ملموسة للضغط المطبّق. على الرغم من عدم وجود نقطة فصل دقيقة بين الخرسانة عالية القوة والخرسانة ذات القوة العادية، فإنَّ معهد الخرسانة الأمريكي يُعرّف الخرسانة عالية القوة كخرسانة ذات قوة ضغط أكبر من 6000 رطل لكل بوصة مربعة.
وبالمثل، لا توجد نقطة فصل دقيقة بين الخرسانة عالية القوة والخرسانة فائقة الأداء، والتي تتمتع بقوة ضغط أكبر من الخرسانة عالية القوة وخصائص متفوقة أُخرى. ينطوي تصنيع الخرسانة عالية القوة على الإستخدام الأمثل للمكونات الأساسية التي تُشكّل الخرسانة العادية. يعرف منتجو الخرسانة عالية القوة العوامل التي تُؤثّر على قوة الضغط ويعرفون كيفية التعامل مع هذه العوامل لتحقيق القوة المطلوبة. بالإضافة إلى اختيار إسمنت بورتلاند عالي الجودة، يقوم المنتجون بتحسين الركام، ثم تحسين مجموعة المواد عن طريق تغيير نِسَب الإسمنت والمياه والركام والخلطات.
على الرغم من أن الخرسانة عالية القوة غالبًا ما لا تزال تُعتبر مادة جديدة نسبيًا، إلا أن تطوّرها كان تدريجيًا ومستمرًا على مدار الخمسين عامًا الماضية. خلال هذه الفترة، حدثت العديد من التغييرات البارزة ولا تزال تحدث في مجال تكنولوجيا الخرسانة عالية القوة، بما في ذلك تعريف الخرسانة عالية القوة نفسها.
يُمكن أن يكون لإاستخدام الخرسانة عالية القوة تأثيرات كبيرة على التصميم الهيكلي، على الرغم من أن التغييرات في السلوك الهيكلي تحدث بشكل عام بشكل تدريجي مع زيادة قوة الخرسانة. تُعدّ التعديلات على معادلات التصميم القياسية المطوّرة للخرسانات ذات القوة المنخفضة ضرورية لتحديد قوة الأعمدة المحملة محوريًا والقوة المحورية والمثنية للأعمدة المحملة بشكل غير مركزي، وفقد الإجهاد في العوارض الخرسانية سابقة الإجهاد والحد الأدنى من متطلبات التعزيز للثني والقص والالتواء في الحزم الخرسانية المسلحة.
عند اختيار الركام للخرسانة عالية القوة، ينظر المنتجون في قوة الركام والحجم الأمثل للركام والرابطة بين معجون الإسمنت والركام والخصائص السطحية للركام. يُمكن أن تحد أيّ من هذه الخصائص من القوة النهائية للخرسانة عالية القوة.
آلية الخرسانة عالية المقاومة:
تكون آلية الخرسانة عالية الأداء بإنتاج الخرسانة عالية الأداء من خلال استخدام نسبة مُحتوى رطوبة منخفض ومواد البوزولاني وتجميع الكتل بكثافة وتحسين قوة منطقة الانتقال. حيث أنه تُقلّل الملدّنات الفائقة مُحتوى الماء عن طريق تشتيت جزيئات الإسمنت والحفاظ على قابلية التشغيل المطلوبة، أما فيما يتعلّق بمواد البوزولاني فإنّه يُحسّن قوة الخرسانة ويُقلّل من نفاذيتها.
انخفاض النفاذية يُقلّل من دخول المواد العدوانية وبالتالي تحسين متانة الخرسانة. ترتبط المتطلبات المزدوجة ذات القوة العالية والنفاذية المنخفضة ببعضها البعض من خلال الحاجة إلى تقليل حجم المسام الشعرية الأكبر نسبيًا. ويُمكن تحقيق الحد من المسام الشعرية من خلال نسبة منخفضة من الإسمنت المائي وكذلك التعبئة الكثيفة للجزيئات الدقيقة.
- الملدّنات الفائقة: تتمثل وظيفة الملدّنات الفائقة في الوصول إلى حبيبات الإسمنت وإضفاء شحنة سالبة عليها. ونتيجة لذلك، تنفصل جزيئات الإسمنت وتتشتت. يعمل تشتت جزيئات الإسمنت على تحسين قابلية التشغيل الخرساني. بالإضافة إلى ذلك، جعل الخرسانة أكثر قابلية للتدفق لنفس الماء إلى نسبة الإسمنت أو يُقلّل من محتوى الماء لنفس قابلية التشغيل. هذا الأخير يؤدي إلى زيادة القوة وانخفاض النفاذية. الملدّن الفائق عبارة عن مركب عضوي جزيئي سلسلة طويلة.
- المواد البوزولانية: دور المواد البوزولانية مثل السِليكا هو العديد من الطيّات بسبب مساحة السطح الكبيرة والمحتوى العالي نسبيًا من السيليكا الزجاجية والتي تكون تفاعلية للغاية. تأثير دخان السيليكا على قوة الخرسانة أمر بالغ الأهمية. كمية صغيرة من السيليكا على سبيل المثال 20 كجم ، يُمكن أن تحل محل حوالي 60 كجم من الإسمنت لإنتاج نفس قوة الضغط. سيزيد دخان السيليكا من القوة المُبكّرة للخرسانة ويُقلّل من حرارة الماء. هذه الخاصية تجعل استخدام دخان السيليكا مفيدًا جدًا في الخرسانة الجماعية. ومع ذلك، فإنّ دخان السيليكا يزيد من الطلب على الماء في خليط خرساني ولهذا السبب يجب إضافة الملدّن الفائق إلى الخليط.
