اقرأ في هذا المقال
- ما هي الخرسانة خفيفة الوزن؟
- أنواع الخرسانة خفيفة الوزن
- ما هي العوامل التي تؤثر على متانة الخرسانة خفيفة الوزن؟
- إيجابيات وسلبيات الخرسانة خفيفة الوزن
ما هي الخرسانة خفيفة الوزن؟
لِلخرسانة خفيفة الوزن العديد من التطبيقات، وبالتالي من المُهم معرفة خصائص متانتها ومقاومتها في الظروف البيئية المختلفة. هذا هو سبب مناقشة متانة الخرسانة خفيفة الوزن في الأقسام التالية. يتم تعريف الخرسانة خفيفة الوزن وفقًا للكود الأمريكي على أنها الخرسانة التي تكون كثافة تجفيفها بالهواء أقل من 1810 كجم لكل م 3. قد يكون تعريف الخرسانة خفيفة الوزن في المقاطعات الأخرى مختلفًا قليلاً.
على سبيل المثال، وفقًا لقانون النرويج، يُفترض أن تكون الخرسانة خفيفة الوزن إذا كانت كثافة سطحها الجاف المشبع تساوي أو تزيد عن 1800 كجم لكل م 3 ويجب ألّا تتجاوز قوة ضغطها 85 ميجا باسكال. يتم إنتاج الخرسانة خفيفة الوزن عن طريق مزج الأسمنت والماء والركام الناعم والركام الخشن خفيف الوزن على سبيل المثال مواد الطين والمواد الصخرية والصخر الزيتي.
أنواع الخرسانة خفيفة الوزن:
1- خرسانة الركام خفيفة الوزن:
يتم إنتاج هذا النوع من الخرسانة خفيفة الوزن باستخدام ركام مسامي وخفيف الوزن بما في ذلك الطين أو الصخر الزيتي أو الأردواز أو الخفاف البركاني أو الرماد أو البيرلايت. يمكن أيضًا إضافة الركام الأضعف إلى الخليط، ممّا يؤثر على توصيله الحراري، ومع ذلك، قد يؤدي القيام بذلك إلى تقليل قوتها. الركام خفيف الوزن مثالي للطوب الخرساني مسبق الصب أو التعزيزات الفولاذية. ومع ذلك، تُظهر الأصناف الأكثر كثافة نتائج ارتباط أفضل بين الفولاذ والخرسانة، إلى جانب تعزيز الحماية من تآكل الفولاذ.
2- خرسانة الفوم أو الرغوية خفيفة الوزن:
يُعرف هذا النوع من الخرسانة خفيفة الوزن أيضًا باسم الخرسانة الغازية أو الخرسانة الرغوية، حيث يتم تطويرها عن طريق إدخال فراغات كبيرة في كتلة الهاون أو الخرسانة. تُحقن الفراغات عادةً من خلال تفاعل كيميائي، أو باستخدام عامل حبس للهواء. لا تتطلّب الخرسانة الخلوية أو الرغوية التسطيح، وتعرض العزل الحراري المناسب، وهي ذاتية الدمك. هذا يجعلها مثالية للاستخدام في الأماكن التي يصعب الوصول إليها وأنظمة الصرف الصحي.
3- الخرسانة الخالية من الغرامات خفيفة الوزن:
تم تطوير هذا الشكل من الخرسانة عن طريق إزالة الركام الناعم من الخليط، ينتج عنه الخرسانة التي تتكون فقط من فراغات كبيرة وركام خشن. هذا هو السبب في أن الخرسانة الخالية من الغرامات لديها عزل أفضل وتقليل انكماش التجفيف نسبيًا. الخرسانة الخالية من الغرامات هي الأنسب للجدران الحاملة ويمكن استخدامها في الإنشاءات الداخلية والخارجية. ومع ذلك، لا ينبغي استخدام هذا النوع من الخرسانة خفيفة الوزن مع الخرسانة المسلّحة ، خاصة بسبب كثافتها المنخفضة ومحتوى الأسمنت.
ما هي العوامل التي تؤثر على متانة الخرسانة خفيفة الوزن؟
فيما يلي خصائص المتانة المختلفة للخرسانة خفيفة الوزن:
- مقاومة التجمُّد والذوبان.
- مقاومة إجمالية خفيفة الوزن ضد هجوم كيميائي.
- مقاومة التآكل.
- الكربنة.
- مقاومة التآكل للخرسانة المسلّحة خفيفة الوزن.
1- مقاومة التجمد والذوبان للخرسانة خفيفة الوزن:
تعتمد مقاومة الخرسانة خفيفة الوزن ضد تأثير التجمد والذوبان على عدد من العوامل مثل أنواع الركام ونسب خليط الخرسانة ومحتوى الرطوبة الكلّي ونسبة احتواء الهواء. ثبت من خلال الاختبارات أن متانة الخرسانة خفيفة الوزن غير الهوائية في ظروف التجميد والذوبان أفضل من الخرسانة ذات الوزن الطبيعي غير المحبوسة في الهواء، خاصة إذا تم استخدام الغرامات الطبيعية. هذا صحيح بالنسبة لمعظم الركام الخفيف الوزن بغض النظر عما إذا كان الركام في حالة مبلّلة مسبقًا أو مجففة بالهواء.
فيما يتعلّق بالأداء المحبوس في الهواء تحت ظروف التجميد والذوبان، فإنّ قدرة الخرسانة خفيفة الوزن التي يتم إنتاجها من الركام الخفيف الوزن في حالة تجفيف الهواء أكبر بكثير من الخرسانة ذات الوزن الطبيعي. أداء كل من الخرسانة خفيفة الوزن المصنوعة من الركام خفيف الوزن في الخرسانة سابقة النقع والخرسانة ذات الوزن الطبيعي متشابهة ولا تظهر اختلافات كبيرة. تُعتبر مقاومة التجميد والذوبان للخرسانة خفيفة الوزن عالية القوة، والتي تتراوح قوتها الانضغاطية بين 54 و 73 ميجا باسكال، استثنائية ورائعة إلى حد كبير.
2- مقاومة الركام خفيفة الوزن ضد الهجوم الكيميائي:
من غير المحتمل أن يتفاعل الركام الخشن خفيف الوزن مع القلويات، وبالتالي، قد لا تؤثر الهجمات الكيميائية على الخرسانة خفيفة الوزن بنفس طريقة الخرسانة ذات الوزن الطبيعي. عادةً ما تحتوي المصفوفة الخرسانية خفيفة الوزن على نسبة عالية من الأسمنت ونسبة منخفضة من الماء الحر إلى الأسمنت ممّا يجعل الاختراق صعبًا. يتم تطبيق الغرامات الكثيفة في إنتاج غالبية الدرجات الهيكلية للخرسانة الركام خفيفة الوزن، وهذا هو سبب الحاجة إلى فحص هذه الخرسانة لاحتمال التفاعل.
3- مقاومة التآكل للخرسانة خفيفة الوزن:
تعتمد مقاومة الخرسانة خفيفة الوزن ضد التآكل على خصائص القوة والصلابة والمتانة للركام وعجينة الأسمنت والرابطة بين الركام ومعجون الأسمنت. يتم تعزيز مقاومة الخرسانة خفيفة الوزن مع تحسين الخصائص. تنخفض مقاومة الركام خفيفة الوزن للتآكل بشكل كبير إذا تعرّضت جزيئات الركام. لذلك، يوصى بمزج الركام الخشن منخفض الكثافة والركام الناعم الطبيعي، لتوفير حماية سطح الخرسانة من خلال المعالجة السطحية، وتعزيز جودة المصفوفة.
يُذكر أن مقاومة الخرسانة خفيفة الوزن المستخدمة في بناء سطح الجسر والتي تتعرّض لمئات مليون من عبور المركّبات تظهر مقاومة مماثلة لتلك الموجودة في الخرسانة ذات الوزن الطبيعي. يُنصح بتطبيق مستوى مُعيّن من القيود في الاستخدام التجاري حيث يتم استخدام المركّبات الصناعية ذات العجلات الفولاذية على الرغم من توفير حماية السطح عادةً في مثل هذه التطبيقات.
4- كربنة الخرسانة خفيفة الوزن:
الكربنة: هي التفاعل بين هيدروكسيد الكالسيوم الناتج عن ترطيب الأسمنت وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. سيؤدي ذلك إلى تكوين كربونات الكالسيوم التي تؤدي إلى تقليل القلوية، والتي تحمي بشكل طبيعي التعزيزات المدمجة من التآكل في الخرسانة. يمكن توقع تدهور حماية الخرسانة من خلال الأُس الهيدروجيني في الخرسانة ويكون ضارًا عندما يتم تقليله إلى حوالي 9 من 13، لأنه سيتم إلغاء حماية التعزيز وستكون قضبان الحديد عُرضة للتآكل بشكل كبير.
مُعظم الركام خفيف الوزن مسامي ممّا يجعل الخرسانة خفيفة الوزن سابقة أكثر وتسمح بنشر الغاز على سبيل المثال ثاني أكسيد الكربون. يمكن معالجة هذه المشكلة بشرط الحصول على توزيع جيد للركام وتجنّب المسارات المستمرة من خلال الجزيئات إلى حديد التسليح لتقليل معدّل الكربنة. يمكن تحسين قدرة الخرسانة خفيفة الوزن على تحمّل الكربنة من خلال توفير غطاء خرساني سميك وزيادة كمية مُحتوى الأسمنت. يتضح من الاختبارات أن عمق الكربنة يكون صغيرًا جدًا إذا كانت كمية محتوى الأسمنت أكبر من 350 كجم لكل م 3.
5- مقاومة التآكل للخرسانة المسلّحة خفيفة الوزن:
توفر القلوية الخرسانية طبقة واقية لحديد التسليح وتجنب تآكل الفولاذ. يمكن زيادة قلوية الخرسانة باستخدام نسبة كبيرة من الأسمنت ويوصى بأن تكون أكبر من 350 كجم لكل م 3 وإلّا سيتآكل حديد التسليح بسرعة. بصرف النظر عن استخدام كمية كبيرة من الأسمنت، فإنّه من المفيد للغاية والمستفيد لضغط الخرسانة بشكل كافٍ لأنه يساهم في مقاومة الخرسانة ضد دخول الكربنة. يعتبر توفير غطاء خرساني كبير تقنية أخرى لتقليل معدل الكربنة.
إيجابيات وسلبيات الخرسانة خفيفة الوزن:
تُعتبر الخرسانة خفيفة الوزن مادة بناء مرنة وسهلة النقل، وتتطلّب القليل من الدعم من مواد مثل الفولاذ أو الخرسانة الإضافية. هذا يجعلها فعالة من حيث التكلفة، خاصة بالنسبة لمشاريع البناء الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لقلّة الموصلية الحرارية ومقاومة الحريق، فإنّ الخرسانة خفيفة الوزن هي مادة مثالية للعزل ضد التلف الحراري. على الرغم من كثافتها المنخفضة، فمن غير المرجّح أن تنهار الهياكل المبنية باستخدام الخرسانة خفيفة الوزن.
في الواقع، من غير المرجح أن تتقلّص الخرسانة خفيفة الوزن مقارنة بالخرسانة العادية وتُظهر أيضًا مقاومة متزايدة للعفن وانتشار النمل الأبيض. ومع ذلك، فإنّ الخرسانة خفيفة الوزن لديها أيضًا بعض القيود. نظرًا لأنها تحتوي على نسبة عالية من الماء، فإنّها تستغرق وقتًا أطول حتى تجف. علاوة على ذلك، فإنّ إضافة الكثير من الماء يمكن أن يؤدي إلى تكوين طبقات اللقح على سطح الخرسانة، في حين أن المساومة على الماء لتعويض هذا القيد قد يؤدي إلى خليط أضعف.
نظرًا لأن الخرسانة خفيفة الوزن شديدة المسامية أيضًا، فمن الصعب وضع الخليط بشكل صحيح. هناك مشكلة أخرى تتعلق بالخرسانة خفيفة الوزن وهي أن الأسمنت يميل إلى الانفصال عن الركام إذا تم خلطه بشكل غير صحيح. تُعتبر الخرسانة خفيفة الوزن بديلاً فعالاً من حيث التكلفة للخرسانة العادية، خاصةً لأنها لا تساوم على قوة الهيكل. تؤثر المسامية العالية للخرسانة خفيفة الوزن أيضًا على الموصلية الحرارية، ممّا يجعلها مناسبة للمشاريع التي تتطلّب عزلًا من التلف الحراري.
