ما هي الخرسانة؟
الخرسانة: هي بُنيان يتركب من عدة مواد والجزء الأكبر في هذا البنيان هو الركام الذى يتماسك مع بعضه فى صورة شبيهة بالكتلة الحجرية، وذلك بفعل العجينة الأسمنتية المُغلّفة للركام والتى تتصلّد نتيجة التفاعل الكيمائي بين الأسمنت والماء. تكون نِسب توزيع المواد المُختلفة المكونة للخرسانة بالحجم في أغلب الأحوال هي، ركام كبير وصغير بنسبة (60%-70%)، عجينة الأسمنت بنسبة (30%-40%) والفراغات بنسبة (1%-2%).
يتضح من ذلك أن الركام هو المكوّن الأساسي لجسم الخرسانة؛ حيث يحتل حوالي (2/3) من حجم الخرسانة. والركام يُعتبر مادة رخيصة نسبياً بالإضافة إلى أنه يعمل على تقليل التغير الحجمى للخرسانة الناتج من عمليتي الشك والتصلُّد ومن تغيُر الرطوبة فى عجينة الأسمنت. أما عجينة الأسمنت فتقوم بوظيفة فعّالة وذلك بإيجاد التماسك بين الركام وإعطاء الخرسانة المقاومة المطلوبة وملء الفراغات بين حبيبات الركام وتسهيل انزلاق الركام أثناء الصب.
الخرسانة كمادة إنشائية:
الخرسانة فى حالتها المتصلّدة تبدو كمادة صخرية ذات مقاومة عالية للضغط أما فى حالتها الطازجة فلها خاصية اللدونة التى تسمح بتشكُّلِها فى أيّ قالب معماري مطلوب. وتُعتبر الخرسانة مع الحديد أكثر المواد الإنشائية شيوعاً واستعمالاً فى عصرنا الحديث، وذلك لسهولة تواجدها والرخص النسبي للمواد المكونة لها وأيضا لسهولة ورخص تصنيعها. ويُمكن استعمال الخرسانة بالاشتراك مع مواد أُخرى لتكوين قطاعات مركبة، كما في حالة استخدام قطاعات الحديد مع الخرسانة أو لتكوين مواد مُركّبة، وايضاً في حالة إضافة أنواع مُعينة من الألياف إلى الخرسانة أثناء خلطها لتحسين بعض الخصائص المرغوبة. وتُعتبر الخرسانة مع حديد التسليح مادتين متكاملتين من حيث الخواص.
خصائص الخرسانة المهمة:
تمتلك الخرسانة الكثير من الخصائص التي تُؤثّر عليها وهذا يعتمد على نوع الأسمنت والركام ونسب المزج مابين مكوّنات الخرسانة من ركام وماء وأسمنت، ومن خصائصها قوة كسر الخرسانة، قوة الانضغاطية، قوة الشد، درجة المتانة، زحف الخرسانة وانكماش الخرسانة.
قوة كسر الخرسانة: تُعرف الخرسانة بدرجتها والتي يُرمز لها بالرمز (M15 أو M20)، حيث يُشير الحرف إلى مزيج الخرسانة ويرمز الرقم إلى قوة الكسر المحددة لمُكعّب حجمه 150مم مكعّب في 28 يومًا، مُعبراً عنها في وحدة واحدة ميجا باسكال. تُعتبر (M20 و M25) من أكثر درجات الخرسانة شيوعًا ويجب استخدام درجات أعلى من الخرسانة في البيئات القاسية والشديدة جدًا والمتطرفة.
القوة الانضغاطية: مثل الحمل، فإنّ قوة الخرسانة هي أيضًا جودة تختلف اختلافًا كبيرًا لنفس المزيج الخرساني. لذلك، يتم استخدام قيمة تمثيلية واحدة، تُعرف باسم القوة المميزة.
قوة الشد للخرسانة: يتم الحصول على تقدير قوة الشد الانثناء أو معامل التمزّق أو قوة تكسير الخرسانة من قوة الانضغاط المكعب من خلال علاقات هندسية. حيث يتم الحصول على قوة الشد للخرسانة في التوتر المباشر تجريبياً بواسطة أسطوانة مقسمة. يتراوح بين (1/8) إلى (1/12) من قوة ضغط المكعب.
درجة متانة الخرسانة: متانة الخرسانة هي قدرتها على مقاومة تفككها وتحللها. واحدة من الخصائص الرئيسية التي تُؤثّر على متانة الخرسانة هي نفاذيتها لزيادة المياه والمواد الضارة الأخرى المُحتملة. حيث يتم تحقيق النفاذية المُنخفضة المرغوبة في الخرسانة من خلال وجود الأسمنت الكافي ونسبة الماء مقسوماً على نسبة الأسمنت الكافية، عن طريق ضمان الضغط الكامل للخرسانة والمعالجة الكافية.
زحف الخرسانة: يتم تعريف الزحف على أنه التشوّه البلاستيكي تحت الحمل المستمر. تعتمد سلالة الزحف بشكل أساسي على مدة التحميل المستمر. وفقًا لكود الهندسة المدنية، يتم أخذ قيمة معامل الزحف النهائي على أنها 1.6 عند 28 يومًا من التحميل.
انكماش الخرسانة: خاصية تناقُص الحجم أثناء عملية التجفيف والتصلُّب تُسمّى الانكماش. يعتمد ذلك بشكل أساسي على مدة التعرض للضروف المحيطة. إذا تم منع هذا الإجهاد، فإنَّه ينتُج إجهاد الشد في الخرسانة وبالتالي تتطوّر الخرسانة الشقوق.
عيوب الخرسانة:
إنَّ من أهم عيوب الخرسانة هي مقاومتها للشد ضعيفة نسبياً ولهذا فعند استعمالها فى الأغراض الإنشائية فإنَّه يتم استعمالها مع أسياخ الحديد التى تقوم بمقاومة قوى الشد. ومن عيوب الخرسانة كذلك الحركة الناتجة من الانكماش بالجفاف أو من الرطوبة والتى تُسبب شروخاً شعرية دقيقة يلزم لملافاة وجودها وضع حديد التسليح المناسب أو عمل وصلات بالخرسانة على مسافات مُتباعدة.
بالإضافة إلى ذلك، إنَّ الخرسانة ليست مُصمَتة تماماً وإنَّما تسمح بنفاذ السوائل والغازات بدرجات متفاوتة تعتمد على جودة الخرسانة ونسبة الفراغات بها. ونفاذ الرطوبة في الخرسانة المسلّحة يعمل على صدأ الحديد وتآكُلِه وأيضاً ينتج عنه تبقيع سطح الخرسانة وتلفها.
