تصميم مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية

ما هي الخرسانة المضغوطة الأسطوانية؟

يُعد اختيار المواد المناسبة والتناسب الصحيح أمرًا بالغ الأهمية لإنتاج خلائط الخرسانة المضغوطة ذات الجودة العالية. ويجب ألا يتم استخدام عملية تصميم الخليط على نهج التجربة والخطأ، بل يجب أن تستخدم نهجًا علميًا ومنهجيًا يأخذ في الاعتبار الخصائص الهندسية المطلوبة ومتطلبات البناء والاقتصاد. كما تم استخدام عدد من طرق تناسب الخليط بنجاح في جميع أنحاء العالم لهياكل الخرسانة المضغوطة الأسطوانية. لذلك، من الصعب تحديد إجراء واحد كإجراء قياسي.

الخرسانة المضغوطة الأسطوانية هي مادة متينة تستخدم بشكل متزايد لمواقف السيارات والتطبيقات عالية الأحمال. من الساحات متعددة الوسائط إلى الأرضيات الصناعية، يُنظر بالفعل إلى الخرسانة المضغوطة الأسطوانية على أنها حل اقتصادي ودائم. بحيث يتم استخدامه الآن أيضًا لإكمال عدد من مشاريع الرصف أيضًا. تتطلب عملية مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية مزيجًا صلبًا خالٍ من الركود مع تناسق الحصى الرطب، كما يحقق الدرفلة الكثافة والقوة المطلوبة بدون تقوية.

غالبًا ما تجعل نسبة الماء إلى الأسمنت المنخفضة جدًا قوية مثل الخرسانة التقليدية. كما يُعد طحن الماس خيارًا عندما يكون السطح بدون علامات الأسطوانة وخصائص الاحتكاك المحددة بدقة أمرًا مهمًا. ومع ذلك، فإنّ أكثر طرق تناسب المزيج شيوعًا هي الاختلافات في النهجين العامين التاليين:

1. الاتساق الملموس أو طريقة قابلية التشغيل: نهج لاتساق الملموس، مع الحفاظ على الاتساق ثابتًا وتحديد الخليط بالحجم المطلق.
   
2. طريقة ضغط التربة: طريقة تجميع الأسمنت، مع تحديد الخليط من خلال محتوى الرطوبة الأمثل وأقصى كثافة جافة.
   

أيًا كانت الطريقة المستخدمة، فإنّ الهدف هو إنتاج خليط الخرسانة المضغوطة الأسطواني الذي:

1. لديها حجم معجون كافٍ لتغطية الركام وملء الفراغات بينها.
   
2. قادر على إنتاج القوة الميكانيكية المطلوبة وخصائص المرونة.
   
3. لها خصائص قابلية التشغيل تجعل من السهل تحقيق الكثافة المطلوبة.
   
4. متين بدرجة كافية لتحمله في بيئة معينة.
   

1- طريقة الاتساق لتصميم مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

تتطلب طريقة تناسق الخرسانة عادةً إنشاء معايير محددة للخليط مثل كمية الركام أو كمية الماء أو كمية المواد الأسمنتية. ثم يتم تعديل إحدى هذه المعلمات من أجل تلبية مستوى الاتساق المطلوب، والذي يتم قياسه غالبًا باستخدام جهاز يسمى مقياس التناسق جهاز في بي. يتم قياس الاتساق على أنه الوقت اللازم لدمج كتلة معينة من الخرسانة بواسطة الاهتزاز الخارجي في القالب الأسطواني لجهاز في بي. ومن ثم، يتم استخدام هذه الطريقة في المقام الأول للهياكل الهيدروليكية.

2- طريقة ضغط التربة لتصميم مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

طريقة ضغط التربة هي أكثر طرق تناسب الخليط استخدامًا، بحيث تتضمن طريقة التناسب هذه إنشاء علاقة بين الكثافة ومحتوى الرطوبة لخليط الخرسانة المضغوطة الأسطوانية للحصول على أقصى كثافة عن طريق ضغط العينات على مجموعة من محتويات الرطوبة.

المواد المستخدمة في تصميم مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

1- المواد الأسمنتية المستخدمة في تصميم مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

محتوى الأسمنت منخفض بشكل عام (نموذجيًا 70 إلى 130 كجم لكل م 3)، يتم استخدام أي نوع من الأسمنت البورتلاندي لكن الأسمنت منخفض الحرارة هو النوع المفضل عند توفره. كما يستخدم الرماد المتطاير ويفضل الفئة F من البوزولان. حيث أنه عند استخدام البوزولان، قد يحل محل ما يصل إلى 80% من محتوى الأسمنت.

2- الركام المستخدم في تصميم مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

اختيار الركام والتحكم في جودة الركام أمر ضروري. يجب أن يفي الركام بمعيار المواصفات القياسية للركام الخرساني، حيث يتواجد هناك العديد من أنواع الركام بناءً على الخصائص الفيزيائية ستم ذكرهم أدناه.

1. الركام الخشن: يستخدم معظم المشروع ركام خشن مع إجمالي الحجم الاسمي الأقصى بين 37.5 و 75 ملم. يجب أن يكون سُمك طبقة التنسيب أكثر من 3 أضعاف الحجم الاسمي الأقصى للركام.
   
2. الركام الناعم: يؤثر تصنيف الركام الناعم بشدة على متطلبات المعجون وتوافق الخرطوشات القاسية. كما أنه يؤثر على متطلبات المياه والمواد الأسمنتية اللازمة لملء فراغات الركام وتغطية جزيئات الركام.
   
3. الركام الخالي من الغرامات (حبيبات الكسارة): في المخاليط ذات المحتوى الأسمنتي المنخفض، تكون الغرامات التكميلية مطلوبة عادة (المواد التي تمر عبر غربال 0.075 مم). تبلغ كميات الغرامات بشكل عام 5% من إجمالي الركام.
   

3- المضافات المستخدم في تصميم مزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

المواد المضافة للخرسانة المضغوطة الأسطوانية مطلوبة في الغالب لتأثير التخلف (والتلدين). كما أن مخفض الماء من النوع (WR + retarder) مفيد لاكتساب القوة، وينتج التخلف الذي يمكن أن يكون مطلوبًا بشكل كبير.

اعتبارات التصميم لمزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

1- قابلية العمل والاتساق لمزيج الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

تقاس قابلية العمل والاتساق هنا بِمنضدة اهتزاز في بي (طريقة الاختبار القياسية لتحديد كثافة الخرسانة المضغوطة باستخدام منضدة الاهتزاز). كما أن مبدأ الاختبار هو قياس الوقت اللازم لتوحيد الخرسانة عن طريق الاهتزاز في قالب أسطواني الشكل. كلما طال الوقت، كلما كانت الخرسانة أكثر جفافاً وأقل قابلية للتطبيق. تتراوح أوقات في بي لخلائط الخرسانة المضغوطة الأسطوانية بشكل عام من 10 إلى 40 ثانية، حيث أن مقارنة تناسق الخرسانة المقاسة بواسطة جهاز الركود وجهاز في بي.

2- قوة الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

غالبًا ما تعتمد قوة تصميم سد الخرسانة المضغوطة الأسطوانية على قوة طويلة المدى (90 يومًا أو 120 يومًا أو حتى سنة واحدة)، قوة الخرسانة المضغوطة الأسطوانية هي دالة لنسبة محتوى الماء للحجم فقط للخلط مع زمن في بي من 15 إلى 20 ثانية. أمّا بالنسبة للمزيج الأكثر جفافاً، يتم التحكم في القوة بشكل أكبر من خلال علاقة كثافة الرطوبة.

إذا كان محتوى الماء أقل من المستوى الأمثل أو أكبر أو مساوي للفراغات في الهيكل، فإنّ الخرسانة المضغوطة تكون بشكل سيئ مع فقدان الكثافة والقوة. عادة ما يتم قياس قوة ضغط الخرسانة المضغوطة الأسطوانية عن طريق اختبار الأسطوانة (قطرها 15 سم ، طولها 30 سم)، وتكون القوة المقاسة على الكور النصف متلف ممكنة أيضًا.

3- فصل الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

من الضروري إنتاج خليط مع أقل ميل للعزل بحيث يكون مساوي أو أكبر للركام (خاصة مع 37.5 مم) يجب أن يكون متدرجًا جيدًا. ويكون خليط محتوى الأسمنت العالي بشكل عام أكثر تماسكًا مع ميل أقل للفصل.

4- نفاذية الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

يجب أن يوفر الخليط مع حجم معجون من 18 إلى 22% بالكتلة مستوى مناسب من عدم النفاذية. المحتوى الأسمنتي العالي أو الخلطات عالية القابلية للتشغيل والتي ترتبط جيدًا بمفاصل الرفع الجديدة ستنتج ضيقًا في الماء. أمّا بالنسبة لمزيج المحتوى الأسمنتي المنخفض أو مزيج قابلية التشغيل المنخفضة، قد تكون هناك حاجة إلى ملاط ​​فراش بين المصاعد.

5- توليد الحرارة في الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

إنّه عامل مهم بالنظر إلى الهياكل الضخمة، كما يساعد الحد من محتوى الأسمنت و استخدام الرماد المتطاير في تقليل توليد الحرارة.

6- متانة الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

يجب أن تكون الخرسانة المضغوطة الأسطوانية خالية من التأثيرات الضارة لتفاعلية الركام القلوي.

مراقبة جودة الخرسانة المضغوطة الأسطوانية:

تتم مراقبة جودة الخرسانة المضغوطة الأسطوانية عن طريق الاختبارات التالية:

1. اختبار الاتساق في بي.
   
2. اختبارات الكثافة وفراغات الهواء.
   
3. اختبارات الرطوبة ومحتوى الماء.
   
4. تقييم محتوى الأسمنت.
   
5. مراقبة درجة الحرارة.