اقرأ في هذا المقال
- ما هو محتوى الهواء في الخلطة الخرسانية؟
- أهمية اختبار محتوى الهواء في الخلطة الخرسانية
- كيف يتم قياس محتوى الهواء في الخرسانة؟
ما هو محتوى الهواء في الخلطة الخرسانية؟
الغرض الأساسي من حبس الهواء في الخرسانة هو زيادة متانتها عند تعرضها لدورات التجميد والذوبان بوجود الماء. تخلق المواد الإضافية المكسورة للهواء للخرسانة فقاعات هواء صغيرة وموحّدة ومستقرة من قُطر حوالي 0.01 مم إلى 1 مم في مصفوفة الأسمنت في جميع أنحاء خليط الخرسانة. تصبح الفقاعات عبارة عن فراغات هوائية في الخرسانة المتصلّدة، ممّا يؤدي إلى إنشاء نظام تنفيس يسمح بتمدد الماء أثناء تجمده دون إتلاف الخرسانة.
تشمل المزايا الإضافية لمحتوى الهواء في الخلطة الخرسانية ما يلي:
- ينخفض الطلب على المياه للخلط والمعالجة.
- زيادة قابلية العمل.
- يُقلّل النزيف والعزل.
أهمية اختبار محتوى الهواء في الخلطة الخرسانية:
على الرغم من أن الخرسانة التي لا تتعرّض لدورات التجميد والذوبان قد لا تتطلّب مواد مضافة موصلة للهواء، إلّا أنه لا يزال يوصى باختبار محتوى الهواء لتحديد خصائص دفعة الخرسانة المعينة. تحتوي مُعظم الخرسانة غير المحبوسة في الهواء على ما بين 1% و 2% من الهواء المحبوس، وقد تؤدي المواد الإضافية الأخرى إلى جذب المزيد من الهواء عن غير قصد.
تشير مواصفات الخرسانة الإنشائية للخرسانة الإنشائية ودليل بناء الأرضيات الخرسانية والبلاطة إلى أن محتويات الهواء التي تزيد عن 3% قد تتطلّب مجهودًا إضافيًا عند الانتهاء من بعض الخلطات، ممّا يؤدي إلى عيوب السطح والتفكيك. يمكن أن تمنع اختبارات محتوى الهواء على الخرسانة الطازجة غير المكسوّة بالهواء حدوث المشكلات قبل حدوثها أو تكون أداة قيمة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
كيف يتم قياس محتوى الهواء في الخرسانة؟
يتم قياس محتوى الهواء في الخرسانة من خلال طريقة قياس ضغط الهواء والتي تستند إلى مبادئ قانون بويل. ينص قانون بويل على أن حجم الغاز يتناسب عكسياً مع الضغط. من خلال تطبيق الضغط على الخرسانة ذات الحجم المعروف (التي تتكون من فراغات هوائية)، يحدث الضغط ممّا يؤدي إلى تقليل الحجم. يتم قياس هذا التغيير في الحجم وربطه بالحجم الأولي الأصلي.
يوفر الفرق بين الحجم الأصلي والحجم المنخفض للخرسانة محتوى الهواء في الخرسانة. تم إجراء الاختبار التالي لأول مرة بواسطة المهندسين (Klein and Walker) في عام 1946. كان العالم (Menzel) هو الشخص الذي صقل الجهاز وجعله اختبارًا قياسيًا. تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لهذه الطريقة في عدم ضرورة معرفة الأوزان والجاذبية النوعية.
1- طريقة معهد الخرسانة الأمريكي لقياس محتوى الهواء في الخرسانة:
تُحدد طريقة اختبار معهد الخرسانة الأمريكي لقياس ضغط الهواء مترين لقياس محتوى الهواء. يُساعد المقياس من النوع (A) في القياس المباشر للتغير في الحجم في الخرسانة. يتم ذلك عن طريق عمود من الماء فوق الحجم المعروف للخرسانة. مع تطبيق الضغط، يمكن تحديد تقليل الحجم باستخدام أنبوب رؤية معاير. طريقة النوع (A) لها إجراء مستقيم للأمام.
تتمثّل إحدى قيود هذه الطريقة في أنها تتطلّب إعادة معايرة الارتفاع أو تغير الضغط الجوي إلى قيمة تتجاوز 183 مترًا. هذا التغيير يساوي تقريبًا 2% تغير في الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر. يتضمن مقياس الهواء من النوع (B) استخدام حجم معروف من الهواء عند ضغط (A) على معروف. يمكن أن يتوازن هذا مع الحجم المعروف للخرسانة في حاوية مغلقة.
حيث يرتبط انخفاض الضغط الملحوظ في غرفة الضغط العالي بكمية الهواء داخل الخرسانة. بالمقارنة مع عداد الهواء من النوع (A)، ليست هناك حاجة لإعادة المعايرة. لكن لها حدودها الخاصة للتسرّب من الصمامات. ومن ثم يجب أن يكون المشغل مُستعدًا في أي وقت جاهزًا بأدوات تصحيح التسرّب والتباين في قراءات الاتصال الهاتفي. يمكن أن يؤدي الجهل إلى نتيجة غير صحيحة.
تتطلّب تقنية قياس الضغط أن تخضع عينة الخرسانة لتوحيد كامل في وعاء. وذلك لأن الفراغات الهوائية المتكونة بسبب نقص الخرسانة سيتم قياسها كمحتوى الهواء للخرسانة. قضيب مناسب فوق هبوط يبلغ 75 مم، والاهتزاز الداخلي أقل من 25 مم ضروري للخضوع لعملية الدمج المناسبة. حتى يكون السطح خاليًا من الركام ويظهر مظهرًا لامعًا، يجب أن يستمر الاهتزاز.
يمكن أن يؤدي الاهتزاز الزائد إلى إزالة فراغات الهواء التي يتم حبسها عن قصد. بالنسبة للخرسانة التي يزيد حجم الركام فيها عن 50 مم، يجب غربلتها من خلال غربال 3.75 مم قبل الاختبار، أمّا بالنسبة للركام الأكبر، فإنّ أخذ العينات التمثيلية يصبح صعبًا. يتم استخدام ضربة الصفيحة أو العارضة لضرب الخرسانة. يتم استخدام طريقة الضغط بشكل أقل مع الخرسانة ذات الركام الكثيف.
سيتم ضغط الهواء الموجود في المسامية داخل الركام تمامًا مثل الهواء داخل عجينة الأسمنت. سيعطي هذا قيمة محتوى هواء أعلى من المحتوى الأصلي. ويتم تصحيح ذلك عن طريق عامل التصحيح الكُلّي. لكن هذا غير مناسب للخرسانة التي تستخدم الركام خفيف الوزن مع عامل تصحيح أكبر من 0.5%.
