العوامل المؤثرة على تصميم الخرسانة

ما هو تصميم الخلطة الخرسانية؟

الخرسانة هي أكثر مواد البناء من صنع الإنسان استخدامًا في العالم. يتم الحصول على الخرسانة بشكل عام عن طريق خلط مواد الأسمنت والماء والركام. هذا الخليط بعد التحضير عند وضعه في أشكال ويسمح له بالتصلّب في صخر يشبه الكتلة تسمّى الخرسانة. تعتمد القوة والمتانة وقابلية التشغيل والخصائص الأخرى للخرسانة على خصائص المزيج وطريقة الدمك وعوامل أخرى أثناء الصب والمعالجة.

يمكن الحصول على الخرسانة من نوعيات مختلفة باستخدام مكوناتها وهي الأسمنت والماء والركام الناعم والركام بنِسب مختلفة. الطريقة الشائعة للتعبير عن نسب المواد في خليط الخرسانة تكون في شكل نِسب من الأسمنت والركام الناعم والركام الخشن (1 إلى 2 إلى 4 : الأسمنت: 2، الركام الناعم: 4، الركام الخشن1).

يتم تعريف تصميم الخلطة الخرسانية على أنها الاختيار المناسب وتناسب المكونات لإنتاج الخرسانة بخصائص محددة مُسبقًا في الحالات الطازجة والمتصلّبة. علاوة على ذلك، تم تصميم الخلطات الخرسانية من أجل تحقيق قابلية عمل محددة وقوة ومتانة. أخيرًا، تعرض هذه المقالة العوامل التي تؤثر على اختيار تصميم الخلطة الخرسانية.

أساس اختيار وتناسب المواد في لخلطة الخرسانية:

1. المتطلّبات الإنشائية للخرسانة.
   
2. الظروف البيئية.
   
3. ظروف موقع العمل، خاصة طرق إنتاج الخرسانة، النقل، التنسيب، الدمك والتشطيب.
   
4. خصائص المواد الخام المتوفرة.
   

العوامل المختلفة التي تؤثر على اختيار تصميم الخلطة الخرسانية:

1- قوة ضغط الخرسانة:

تعتبر مقاومة ضغط الخرسانة من أهم خصائص الخرسانة. إنّها تؤثر على العديد من الخصائص الأخرى التي يمكن وصفها للخرسانة المتصلّدة. متوسط ​​مقاومة الانضغاط المطلوبة في عمر معين، عادة 28 يومًا، يحدد نسبة الماء إلى الأسمنت الاسمية للخليط. يستخدم المعيار البريطاني والاوروبي مصطلح متوسط ​​مقاومة الضغط الذي يكون أكبر قليلاً من قوة الضغط المميزة.

ومع ذلك، لا تستخدم مدونة معهد الخرسانة الأمريكي هذا المصطلح. العوامل الأخرى التي تؤثر على مقاومة الانضغاط للخرسانة في وقت معين ومعالجتها عند درجة حرارة محددة هي درجة الضغط. أخيرًا، تم إثبات أن قوة ضغط الخرسانة للخرسانة المضغوطة بالكامل تتناسب عكسًا مع نسبة الماء إلى الأسمنت.

2- قابلية عمل الخرسانة:

تعتمد قابلية التشغيل الملموسة من أجل وضع ودمك مرضيين على حجم وشكل القسم المراد صقله وكمية وتباعد التعزيزات ونقل الخرسانة وتحديد المستوى وتقنية الدمك. بالإضافة إلى ذلك، استخدم الخرسانة عالية القابلية للتشغيل للمقطع الضيق والمعقد مع العديد من الزوايا أو الأجزاء التي يتعذر الوصول إليها.

سيضمن ذلك تحقيق الضغط الكامل مع قدر معقول من الجهد. في كثير من الأحيان، تستخدم قيم اختبار الركود لتقييم قابلية تشغيل الخرسانة. أخيرًا، توفر الممارسة القياسية لاختيار نِسب الخرسانة العادية والثقيلة والكتلة، قِيم اختبار الركود لمختلف أقسام الخرسانة المسلّحة التي تتراوح من 25 مم إلى 175 مم.

3- متانة الخرسانة:

تسمّى قدرة الخرسانة على تحمل الظروف البيئية الضارة بمتانة الخرسانة. الخرسانة عالية القوة بشكل عام أكثر متانة من الخرسانة منخفضة القوة. في الحالات التي لا تكون فيها القوة العالية ضرورية ولكن ظروف التعرّض تجعل المتانة العالية أمرًا حيويًا، فإنّ متطلّبات المتانة ستحدد نسبة الماء إلى الأسمنت المستخدمة. تقل متانة الخرسانة مع زيادة نسبة الماء إلى الإسمنت المستخدم.

4- الحجم الاسمي الأقصى للركام:

يتحكّم تباعد حديد التسليح في الحجم الأقصى للركام. يتناسب حجم الركام عكسياً مع متطلّبات الأسمنت لنسبة الماء إلى الأسمنت. هذا لأن قابلية التشغيل تتناسب طرديًا مع حجم الركام. ومع ذلك، تميل قوة الانضغاط إلى الزيادة مع انخفاض حجم الركام. يوفر حجم الركام الأصغر مساحة سطح أكبر للالتصاق بمزيج الملاط الذي يُعطي قوة أعلى.

توصي قواعد الممارسة للخرسانة الجاهزة ودليل تصميم الخرسانة العادية والمسلّحة بأن يكون الحجم الاسمي للتجميع أكبر ما يمكن. أخيرًا، وفقًا لرمز معهد الخرسانة الأمريكي، يجب ألّا يتجاوز الحد الأقصى لحجم الركام الحد الأدنى من تباعد التعزيز أو قُطر القضيب أو 25 مم.

5- تصنيف ونوع الركام:

يؤثر التصنيف الكلّي على نِسب المزيج لقابلية تشغيل محددة وَنسبة الماء إلى الأسمنت. تؤثر النسب النسبية بين الركام الخشن والناعم في خليط الخرسانة على قوة الخرسانة. ينتج الركام الناعم والخشن المصنف جيدًا خرسانة كثيفة بسبب تحقيق كثافة التعبئة القصوى. إذا كان الركام المتوفر، والذي تم الحصول عليه من مصدر طبيعي، لا يؤكد التقدير المحدد، فإنّ تناسب اثنين أو أكثر من الركام يصبح ضروريًا.

بالإضافة إلى ذلك، من أجل قابلية التشغيل المحددة ونسبة الماء إلى الأسمنت، يؤثر نوع الركام على نسبة الركام إلى الأسمنت. أخيرًا، من السمات المهمّة للمحصّلة المُرضية توحيد التصنيف الذي يتم تحقيقه عن طريق خلط الكسور ذات الأحجام المختلفة.

6- مراقبة جودة الخرسانة في الموقع:

يمكن تقييم درجة التحكّم من خلال الاختلافات في نتائج الاختبار. ينتج التباين في القوة عن الاختلافات في خصائص مكونات الخلطة، بالإضافة إلى عدم التحكّم في الدقة في الخلط والتركيب والمعالجة والاختبار. أخيرًا، كلما انخفض الفرق بين المتوسط ​​وأدنى قوة للمزيج الأقل سيكون محتوى الأسمنت المطلوب. يُطلق على العامل الذي يتحكّم في هذا الاختلاف مراقبة الجودة.