اقرأ في هذا المقال
ما هو تأثير دخول الهواء على قوة الخرسانة؟
يؤثر دخول الهواء إلى الخرسانة على قوة ضغط الخرسانة وقابلية التشغيل لها. كما تزداد قابلية تشغيل الخرسانة دون أي زيادة في نسبة الماء إلى الأسمنت. بحيث تتناسب قوة الانضغاط للخرسانة عكسياً مع قابلية تشغيل الخرسانة، وعندما تزداد قابلية تشغيل الخرسانة، تقل قوتها الانضغاطية. لذلك، لا يمكن زيادة قابلية التشغيل الملموسة لتحسين وضع الخرسانة والضغط لأنها تقلل من قوة الخرسانة. في هذه الحالة، يتم إضافة خليط امتصاص الهواء لزيادة قابلية التشغيل دون إضافة الماء.
مع ذلك، يجب دراسة إدخال مانع تسرب الهواء بدقة لمعرفة تأثيره على خصائص الخرسانة. تعمل الفراغات الهوائية المتعمدة عن قصد على تحسين مقاومة الخرسانة للتلف من دورات التجميد والذوبان، كما تقلل أي فراغات هوائية من قوة الخرسانة، مع انخفاض في القوة بنسبة 5% تقريبًا لكل زيادة بنسبة 1% في حجم الفراغات الهوائية. ومع ذلك، تعمل الفراغات الهوائية أيضًا على تحسين قابلية تشغيل الخرسانة. لذلك يمكن تحضير الخرسانة الممتلئة بالهواء لتوفير قابلية تشغيل مماثلة للخرسانة غير الهوائية، وبالتالي تعويض إلى حد ما عن انخفاض القوة.
تأثير دخول الهواء على قوى الخرسانة المختلفة؟
تشمل تأثيرات دخول الهواء على قوة الخرسانة ما يلي:
- تأثير دخول الهواء على مقاومة الضغط للخرسانة.
- تأثير دخول الهواء على مقاومة الانحناء للخرسانة.
- تأثير دخول الهواء على مقاومة التجميد والذوبان.
- تأثير دخول الهواء على قابلية العمل.
- تأثير دخول الهواء على الفصل والنزيف.
1- تأثير دخول الهواء على قوة الضغط للخرسانة:
عادةً ما يتم إدخال مضافات امتصاص الهواء عند الرغبة في زيادة قابلية تشغيل الخرسانة دون التأثير على تقليل قوة الانضغاط. كما يُزعم أن القدرة على المكان لخرسانة مجوفة في الهواء لها هبوط 7.5 سم أفضل من الخرسانة غير الهوائية مع هبوط يبلغ 12.5 سم. بشكل عام، يتم تقليل مقاومة الانضغاط للخرسانة باستخدام المضافات الهوائية. حيث أنه يعتمد مقدار الانخفاض في القوة على العديد من العوامل مثل نسب الخلط ونوع ودرجة الخرسانة والأسمنت والهواء الفعلي.
يختلف الانخفاض الطبيعي في قوة الخرسانة باستخدام مواد مضافة محمولة بالهواء من 3 إلى 7. يجب مراعاة هذا الاختلاف في القوة في تصميم الخلطة للخرسانة بحيث يتم تحقيق مقاومة الانضغاط المرغوبة مع المقدار المطلوب من الخلط وقابلية التشغيل. بشكل مناسب، يجب عمل تصميمات المزيج التجريبي لإيجاد تباين دقيق للقوة باستخدام هذا المزيج ويجب إجراء التصحيحات المناسبة في تصميم المزيج لضمان القوة المطلوبة.
عادة، يمكن الافتراض أن خسارة 5% في مقاومة الانضغاط للخرسانة تحدث بسبب كل 1% من حجم الهواء المحبوس في الخلطة الخرسانية. يتم دمج بدل من أجل تقليل القوة للخرسانة في تصميم المزيج ويفترض متوسط قوة الهدف الأعلى من أجل تقدير نسبة الماء إلى الأسمنت المطلوبة لخرسانة موصولة بالهواء. أخيرًا، تم إثبات أن مقاومة الانضغاط لمزيج الخرسانة الخالية من الدهون تزداد بشرط مراعاة الحد الأقصى من تقليل المياه واستخدام الحد الأقصى لحجم الركام الصغير.
2- تأثير دخول الهواء على مقاومة الانحناء للخرسانة:
بشكل عام، إنّ قوة الانحناء للخرسانة لا تتأثر بانحباس الهواء كما هو الحال في مقاومة ضغط الخرسانة. يُذكر أنه يمكن تحقيق أقصى مقاومة للثني حتى مع وجود هواء بنسبة 4%. كما يتضح أن قوة الانحناء لمزيج الخرسانة الهزيلة تزداد بشرط أن يتم أخذ الحد الأقصى من تقليل الماء في الاعتبار واستخدام حجم الركام الأقصى الصغير.
3- تأثير دخول الهواء على مقاومة التجميد والذوبان:
المقاومة العالية المطورة في الخرسانة المتصلدة للقشر بسبب التجميد والذوبان هي أكبر ميزة للخرسانة المغمورة بالهواء. لوحظ أنه عند تعرض الخرسانة العادية لدرجة حرارة أقل من نقطة التجمد، فإنّ الماء الموجود في مسام الخرسانة يتجمد ويتضخم إلى حجم 1.1 مرة من الحجم الأصلي، أيّ أن حجم الجليد يوجد 10% أكثر من الأصلي من حجم الماء. وبالتالي فإنّ الجليد المتكون في مسام الخرسانة المتصلدة يمارس ضغطًا كبيرًا على الخرسانة المتصلدة، ممّا يؤدي إلى تحجيم السطح وتعطيل الخرسانة في الأجزاء الضعيفة.
تحدث ظاهرة مماثلة من تحجيم السطح وتعطيل الخرسانة في الخرسانة العادية، عندما تستخدم الأملاح لإزالة الجليد من الخرسانة. كما لوحظ نمط فشل مماثل في الهياكل الخرسانية في مناطق المد والجزر والرش. لقد ثبت الآن أن احتباس الهواء يزيد من مقاومة التجميد والذوبان بنسبة 3 إلى 7%.
يبدو أن السبب المحتمل لزيادة مقاومة التجميد والذوبان هو التعديل في بنية المسام للخرسانة المغمورة بالهواء. في الخرسانة العادية توجد فراغات أكبر مترابطة بواسطة الشعيرات الدموية، كما تتشكل الشعيرات الدموية بسبب النزيف. في حالة الخرسانة الممتلئة بالهواء، على الرغم من أن العدد الإجمالي للفراغات الهوائية أكبر، إلا أن الفراغات تكون دقيقة.
4- تأثير دخول الهواء على قابلية عمل الخرسانة:
يحسن سحب الهواء في الخرسانة الطازجة من قابليتها للتشغيل. ولقد تم العثور على قدرة المكان لخرسانة مجوفة في الهواء ذات هبوط 7.5 سم أفضل من الخرسانة غير الهوائية التي تحتوي على هبوط 12.5 سم. بحيث تؤدي قدرة الخرسانة المحبوسة في الهواء بشكل أفضل على المكان إلى إنتاج خرسانة أكثر تجانسًا مع أقل قدر من الفصل والنزيف. إنّ الخرسانة المكسوة بالهواء هي أكثر من البلاستيك ويمكن التعامل معها بسهولة أكبر من الخرسانة العادية، كما يزيد حبس الهواء أيضًا من قدرة ضخ الخرسانة إلى حد كبير.
من أجل قابلية عمل أفضل للخرسانة، يجب أن تكون جزيئات الركام متباعدة بطريقة تمكنها من تحريك واحدة على الأخرى بسهولة أثناء الخلط والوضع. حيث أنه في الخرسانة العادية غير المعبأة في الهواء، يمكن تحقيق قابلية تشغيل أفضل من خلال تضمين ما يكفي من الرمل الناعم والأسمنت والماء لفصل جزيئات الركام الخشن وإمداد المصفوفة. في هذه الحالة، قد تحدث حركة الجسيمات بأقل قدر من التداخل.
5- تأثير دخول الهواء على الفصل والنزيف:
يعتبر نزيف وفصل الخرسانة عمليتين مختلفتين لفقدان التجانس، كما يعرف الفصل على أنه فصل عجينة الأسمنت عن الركام بينما النزيف هو خروج الماء إلى السطح من الخرسانة الموضوعة حديثًا. يحدث النزف عادةً بسبب ترسب الجزيئات الصلبة بسبب ضغط المواد الصلبة والوزن الذاتي لها. ونتيجة لظاهرة النزيف تتشكل سلسلة من القنوات المائية ويمتد بعضها حتى السطح.
غالبًا ما تجلب قناة الماء الخارجة على سطح الخرسانة بعض كمية الأسمنت معها وتشكل طبقة من الأسمنت على سطح الخرسانة. كما أن هذه الطبقة من الأسمنت المتكونة على السطح تسمى (laitance). وجد أن حبس الهواء فعال في الحد من الفصل والنزيف وتكوين الإغلاق، ومن المحتمل أن تكون هذه الإجراءات ناتجة عن ظاهرة فيزيائية بسبب إدخال فقاعات هواء دقيقة في الخرسانة الطازجة.
