اقرأ في هذا المقال
ما هي الخرسانة الخلوية؟
الخرسانة الخلوية: هي مادة بناء مهمة للمهندسين المعماريين والمهندسين والبنائين. كما أنها مادة مناسبة ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة وأمان من الحرائق وفعالية من حيث التكلفة. الخرسانة الخلوية عبارة عن خرسانة خفيفة الوزن متعددة الاستخدامات وتستخدم بشكل عام ككتل، بحيث يتم إنتاج التيار المتردد عن طريق إضافة كمية محددة مسبقًا من مسحوق الألمنيوم والإضافات الأخرى إلى ملاط من رمل السيليكا المطحون والأسمنت ومسحوق الجير والماء.
الخرسانة الخلوية هي مادة بناء شائعة يتم استخدامها في جميع أنحاء العالم، ولها تاريخ من 50 عامًا ناجحًا يمكن استخدامها في جميع البيئات لجميع أنواع المباني. منذ ذلك الحين، انتشر إنتاج واستخدام الخرسانة الخلوية في أكثر من 40 دولة في جميع القارات، بما في ذلك أمريكا الشمالية وأمريكا الوسطى والجنوبية وأوروبا والشرق الأوسط والشرق الأقصى وأستراليا. أنتجت هذه الخبرة الواسعة العديد من دراسات الحالة للاستخدام في مختلف المناخات وتحت قوانين البناء المختلفة.
في الولايات المتحدة، بدأت الاستخدامات الحديثة للخرسانة الخلوية في عام 1990 للمشاريع السكنية والتجارية في الولايات الجنوبية الشرقية. بدأ إنتاج الولايات المتحدة من الخرسانة المسلحة الجمالية العادية والمعززة في عام 1995 في الجنوب الشرقي وانتشرت منذ ذلك الحين إلى أجزاء أخرى من البلاد. كما أن الكثافة المنخفضة للخرسانة الخلوية مسؤولة عن قوة ضغط الهيكل المنخفضة. يمكنه حمل أحمال تصل إلى 8 ميجا باسكال (1160 رطل لكل بوصة مربعة)، حوالي 50% من قوة الضغط للخرسانة العادية.
درس المهندس والباحث يوهان ألكساندرسون (1979) العلاقات بين البنية والخصائص الميكانيكية للخرسانة الخلوية بالأوتوكلاف ووجد أن قوة الخرسانة الخلوية خاصة خلط الأسمنت والجير تزداد مع زيادة كمية الهيدرات وتناقص المسامية. تم اعتماد تصنيع الخرسانة الخلوية للاستخدام في فئات التصميم الزلزالي من خلال ملحق 2007 لقانون البناء الدولي، وفي مواقع جغرافية أخرى بموافقة مسؤول المبنى المحلي.
يتم تحقيق الكثافة المنخفضة من خلال تكوين فراغات هوائية لإنتاج بُنية خلوية. يتراوح عرض هذه الفراغات عادةً من 1 مم إلى 5 مم وتعطي المادة مظهرها المميز. عادةً، تكون للكتل نقاط قوة تتراوح من 3-9 نيوتن لكل مم2 عند اختبارها وفقًا للمواصفة البريطانية. تتراوح الكثافات من حوالي 460 إلى 750 كجم م 3 . للمقارنة، يبلغ نطاق الكثافة النموذجية للكتل الخرسانية متوسطة الكثافة 1350-1500 كجم م 3 والكتل الخرسانية الكثيفة تتراوح من 2300 إلى 2500 كجم م3.
تصنيع الخرسانة الخلوية:
يتم صناعة الخرسانة الخلوية بإدخال الهواء أو الغاز في جِبس يتكون من الأسمنت البورتلاندي أو الجير وحشو سيليسي مطحون ناعماً بحيث عندما يتماسك الخليط ويتصلب، يتم تكوين بُنية خلوية موحدة. على الرغم من أنها تسمّى الخرسانة الخلوية، إلا أنها في الحقيقة ليست ملموسة بالمعنى الصحيح للكلمة. كما هو موضح أعلاه، فهو خليط من الماء والأسمنت والرمل المطحون ناعماً.
يشار إلى الخرسانة الخلوية أيضًا باسم الخرسانة الغازية والخرسانة الرغوية والخرسانة الخلوية. في الهند في الوقت الحاضر يوجد عدد قليل من المصانع لتصنيع الخرسانة الخلوية، والمنتج الشائع للخرسانة الخلوية في الهند هو (Siporex). هناك عدة طرق يمكن من خلالها تصنيع الخرسانة الخلوية، ومن أهم هذه الطرق ما يلي:
- بتكوين الغاز عن طريق تفاعل كيميائي داخل الكتلة أثناء الحالة السائلة أو البلاستيكية.
- عن طريق خلط الرغوة المستقرة مسبقة التشكيل مع الملاط.
- باستخدام المعدن المسحوق ناعماً (عادة مسحوق الألمنيوم) مع الملاط وجعله يتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم المتحرّر أثناء عملية الترطيب، لإعطاء كمية كبيرة من غاز الهيدروجين. يعطي غاز الهيدروجين هذا، عند احتوائه في مزيج الملاط، البنية الخلوية.
يمكن أيضًا إضافة مسحوق الزنك بدلاً من مسحوق الألمنيوم. كما تم استخدام بيروكسيد الهيدروجين ومسحوق التبييض بدلاً من مسحوق المعادن. لكن هذه الممارسة لا تتبع على نطاق واسع في الوقت الحاضر. وفي الطريقة الثانية مسبقة التشكيل، يتم خلط الرغوة المستقرة مع الأسمنت وملاط الرمل المسحوق، ممّا يتسبب في تكوين الهيكل الخلوي عند ضبطه وتصلبه. كتعديل طفيف، يتم أيضًا خلط بعض العوامل التي تعطي الرغوة ويتم خلطها جيدًا أو خفقها (بنفس طريقة تحضير الرغوة مع بياض البيض) للحصول على تأثير الرغوة في الخرسانة.
بطريقة مماثلة، يمكن أيضًا استخدام عامل مجوف في الهواء بكميات كبيرة وخلطه جيدًا لإدخال الهيكل الخلوي الخلوي في الخرسانة. ومع ذلك، لا يمكن استخدام هذه الطريقة لتقليل كثافة الخرسانة إلى ما بعد نقطة معينة، وعلى هذا النحو، لا يتم استخدام حبس الهواء في كثير من الأحيان لصنع الخرسانة الخلوية. طريقة التغويز هي من أكثر الطرق التي يتم تبنيها على نطاق واسع باستخدام مسحوق الألمنيوم أو أي مادة أخرى مماثلة.
يتم اعتماد هذه الطريقة في التصنيع الواسع النطاق للخرسانة الخلوية في المصنع حيث تتم العملية برمتها آليًا ويتعرض المنتج لضغط بخار عالٍ للمعالجة، بمعنى آخر، يتم تعقيم المنتجات. لن تعاني هذه المنتجات من تراجع في القوة ولا عدم استقرار الأبعاد. كما تقتصر ممارسة استخدام الرغوة مسبقة التشكيل مع الملاط على الإنتاج على نطاق صغير والعمل في الموقع حيث يمكن تحمل تغير بسيط في ثبات الأبعاد. لكن الميزة هي أن أي كثافة مطلوبة في الموقع يمكن إجراؤها بهذه الطريقة.
ما هي خصائص الخرسانة الخلوية؟
اكتسب استخدام الخرسانة الرغوية شعبية ليس فقط بسبب الكثافة المنخفضة ولكن أيضًا بسبب خصائص أخرى خاصة خاصية العزل الحراري. بحيث تصنع الخرسانة الخلوية بكثافة تتراوح من 300 كجم لكل م 3 إلى حوالي 800 كجم لكل م 3. وتُستخدم درجات الكثافة المنخفضة لأغراض العزل، بينما تُستخدم درجات الكثافة المتوسطة لتصنيع كتل البناء أو الجدران الحاملة، وتستخدم درجات الكثافة الأعلى نسبيًا في تصنيع العناصر الهيكلية الجاهزة جنبًا إلى جنب مع حديد التسليح.
مزايا الخرسانة الخلوية:
- مجموعة واسعة من الأبعاد: يمكن تصنيع منتجات الخرسانة الخلوية بأحجام مختلفة، من الكتل القياسية إلى الألواح المسلحة الكبيرة.
- عزل حراري ممتاز: تتميز الخرسانة الخلوية بموصلية حرارية منخفضة للغاية، ممّا يؤدي إلى درجة عالية من الكفاءة الحرارية. وهذا يعني إمكانية توفير كبير في تكاليف التدفئة والتبريد.
- خفيف للغاية: تزن الخرسانة الخلوية حوالي 50% أقل من مواد البناء المماثلة.
- قوة ضغط عالية: الخرسانة الخلوية هي منتج صلب وبالتالي فهي مرنة للغاية. يتم تضمين السطح بأكمله في حساب التحليل الإنشائي.
- دقة الأبعاد العالية: نظرًا لدقة أبعادها، فإنّ معالجة الخرسانة الخلوية سهلة للغاية، حيث لا يلزم وجود ملاط سميك.
- عزل عالي الضوضاء: عزل عالي للضوضاء بفضل الهيكل المسامي للخرسانة الهوائية.
- مقاومة عالية للحريق: تتمتع الخرسانة الخلوية بمقاومة عالية للنار لمدة 4 ساعات على الأقل وأكثر.
- مقاومة النمل الأبيض: لا يمكن للنمل الأبيض أو الحشرات الأخرى إتلاف الخرسانة الخلوية.
- سهل التعامل: بفضل نسبة الحجم إلى الوزن الممتازة، فإنّ البناء باستخدام الخرسانة الخلوية يتم بسرعة كبيرة.
