الفرق بين الخرسانة العادية وعالية القوة

ما هو الفرق بين الخرسانة العادية وعالية القوة؟

يتم تجميع الخرسانة كمواد بناء كَخرسانة عادية أو خرسانة عالية القوة بناءً على قوة ضغطها. تتراوح قيمة مقاومة الانضغاط للخرسانة العادية بين 20 و 40 ميجا باسكال. سيكون للخرسانة عالية القوة قوة أعلى من 40 ميجا باسكال. مع مرور الوقت والتغيرات في التاريخ، تغيرت أيضًا العوامل المميزة بين الخرسانة العادية وعالية القوة. لنفترض قبل 100 عام، أن الخرسانة ذات القوة الانضغاطية 28 ميجا باسكال كانت تُعتبر خرسانة عالية القوة. لكن الآن، يمكن أن تصل الخرسانة إلى قوة أكبر من 800 ميجا باسكال. وتُسمّى هذه أيضًا باسم الخرسانة المسحوقة التفاعلية.

يتمثّل الاختلاف الرئيسي بين الخرسانة ذات القوة العادية والخرسانة عالية القوة في قوة الضغط لكل نوع. يشير هذا إلى أقصى مقاومة مرتبطة بعينة الخرسانة للضغط المطبّق. على الرغم من عدم وجود نقاط فصل دقيقة عندما يتعلّق الأمر بالخرسانة ذات القوة العادية وعالية القوة، فقد حدد معهد الخرسانة الأمريكيالخرسانة ذات القوة العالية، مثل الخرسانة التي لديها قوة ضغط تزيد عن 41 ميجا باسكال.

من حيث التطبيق، فإنّ الخرسانة ذات القوة العادية هي النوع الأكثر استخدامًا مقارنة بالخرسانة عالية القوة. الهدف الرئيسي من استخدام الخرسانة عالية القوة هو تقليل الوزن أو الزحف أو مشاكل النفاذية وتحسين متانة الهيكل ومراعاة الاعتبارات المعمارية الخاصة التي تتطلّب عناصر تحمّل أحمالًا أصغر. سيتم مناقشة أمثلة للخرسانة عالية القوة التي لها مقاومة ضغط تتراوح بين 40 و 140 ميجا باسكال في هذه المقالة.

ما هي الخرسانة العادية؟

الخرسانة العادية أو خرسانة الأسمنت العادي هي خليط من الأسمنت والركام الناعم (الرمل) والركام الخشن بدون فولاذ. يُعتبر هذا الخليط مكونًا مهمًا في المبنى الذي يتم وضعه على سطح التربة لتجنّب الاتصال المباشر لتقوية الخرسانة بالتربة والمياه. الماء والأسمنت وأشكال الركام الأخرى هي المكونات الرئيسية للخرسانة العادية. يستغرق هذا النوع من الخرسانة ما بين ثلاثين إلى تسعين دقيقة لضبطه ، اعتمادًا على الظروف الخارجية مثل الرطوبة ودرجة الحرارة. الخرسانة العادية أكثر عرضة للتلف والتشقق بسبب افتقارها لقوة التوتر.

ما هي الخرسانة عالية القوة؟

الخرسانة عالية القوة عبارة عن خرسانة ذات قوة ضغط أكبر من 6000 رطل لكل بوصة مربعة. في أوائل السبعينيات، توقع الخبراء أنه من غير المُحتمل أن يتجاوز الحد العملي للخرسانة الجاهزة الخلط قوة ضغط أكبر من 11000 رطل بوصة مربعة. على مدى العقدين الماضيين، مكّن تطوير الخرسانة عالية القوة البنائين من تلبية هذا التقدير وتجاوزه بسهولة. تحتوي بعض المباني في الوقت الحالي في سياتل وواشنطن على الخرسانة بقوة ضغط تبلغ 19000 رطل لكل بوصة مربعة.

خصائص الخرسانة العادية والعالية القوة:

أيًا كان نوع الخرسانة الذي يقول قوة عادية أو عالية، يجب أن تكون الخرسانة الطازجة المختلطة من البلاستيك أو شبه سائل بطبيعتها بحيث يمكن تشكيلها يدويًا أو باستخدام أي وسيلة ميكانيكية. يتم تغليف جميع جزيئات الرمل والركام الخشن في خليط خرساني طازج معًا وتبقى معلّقة. من الضروري جدًا ألّا يتعرّض الخليط للنزيف أو الفصل أثناء المناولة أو النقل. يُساعد التوزيع المنتظم للركام في الخرسانة في التحكّم في الفصل.

عوامل قابلية التشغيل للخرسانة العادية وعالية القوة:

كما نعلم، يعكس عامل التشغيل السهولة التي يتم بها وضع الخرسانة وضغطها وإنهائها في حالتها الجديدة. تمتلك الخرسانة ذات القوة العادية قابلية تشغيل جيدة نظرًا لأن جميع مكونات الخرسانة بنسب مناسبة ودقيقة. يجب أن تكون هذه المجاميع ذات تدرّج مناسب. غالبًا ما يكون المزيج الخرساني عالي القوة لزجًا ويصعب مناولته ووضعه. هذا هو الشرط حتى لو تم استخدام الملدّنات. ترجع هذه الحالة أساسًا إلى ارتفاع نسبة الأسمنت فيها.

عوامل النزف من الخرسانة العادية وعالية القوة:

ينتج عن استقرار الجزيئات الصلبة للأسمنت والركام في خليط الخرسانة الطازج تكوين طبقة من الماء على سطح الخرسانة (حالة الخرسانة الطازجة)، وهذا ما يُسمّى بالنزيف. النزيف الأصغر ليس له مشاكل. لكن النزيف الواسع النطاق يؤثر على متانة وقوة الخرسانة. عند مقارنتها بالخرسانة ذات القوة العادية، فإنّ الخرسانة عالية القوة لا تنزف. هذا لأن الخرسانة عالية القوة تحتوي على محتوى مائي أصغر وكمية عالية من المواد الأسمنتية. كما أن الخرسانة الممتلئة بالهواء لديها فرص أقل للنزف.

نفاذية الخرسانة ذات القوة العادية وعالية القوة:

جميع اهتمامات المتانة مثل مقاومة التآكل ومقاومة الهجمات الكيميائية والزحف لها علاقة مباشرة بنفاذية الخرسانة. يحدث الضرر فقط إذا دخلت مادة غريبة داخل الخرسانة. تعتمد نفاذية الخرسانة على خاصية النفاذية المرتبطة بالعجينة والركام الموجود في الخرسانة. يُساعد انخفاض النفاذية في:

1. تحسين مقاومة الهجوم الكيميائي والكبريتات.
   
2. مقاومة التآكل.
   
3. مقاومة اختراق الكلوريد.
   

يساعد خفض نسبة الأسمنت المائي مع فترة المعالجة المناسبة في الحصول على خرسانة ذات نفاذية أقل. بالنسبة للخرسانة ذات القوة العادية، تم العثور على النفاذية في حدود 1 × 10-10 سم لكل ثانية. كما تُساعد إضافة المواد الأسمنتية التكميلية في الخلطة الخرسانية مثل دخان السيليكا والرماد المتطاير وخبث أفران الصهر المحبب الأرضي في تقليل نفاذية الخرسانة. تتميز الخرسانة عالية القوة بقيمة أقل من النفاذية مقارنة بالخرسانة ذات القوة العادية.

وذلك لأن الخرسانة عالية القوة مصمّمة بنسبة أسمنت مائية أقل. يستخدمون عادة دخان السيليكا في مزيجهم. الخرسانة عالية القوة لها معامل نفاذية يتراوح من 1 × 10-11 إلى 1 × 10-13 سم لكل ثانية. وبالتالي، فإنّ الخرسانة عالية القوة لديها نفاذية أقل ومقاومة أعلى لهجوم الكلوريد وهذا يجعلها مناسبة لبناء الجسور وطوابق وقوف السيارات والهياكل الأكثر تعرّضًا لمياه البحر أو مزيلات الجليد.

كربنة الخرسانة العادية القوة والخرسانة عالية القوة:

يحدث الكربنة على سطح الخرسانة. ترتبط ظاهرة الكربنة بنفاذية الخرسانة. يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء مع المركّبات الموجودة في عجينة الأسمنت الصلبة. ينتج عن التفاعل كربونات تُسمّى كربونات الكالسيوم. تأثير الكربنة كما هو مذكور في عامل النفاذية أقل في الخرسانة عالية القوة مقارنة مع الخرسانة العادية. بالإضافة إلى معايير الخلط لكل من نوع الخرسانة، يُحدّد المهندسون المقدار الأساسي من الغطاء الخرساني الواقي لحديد التسليح. هذا لتقليل سهولة الوصول إلى الحديد.

الفرق الآخر بين الخرسانة ذات القوة العادية والخرسانة عالية القوة:

في الخرسانة العادية، عند 40% من قيمة مقاومة الضغط، تتشكّل الشقوق الدقيقة. تترابط وتنتشر عندما تصل إلى 80 إلى 90% من القوة. سطح الكسر المتكون في الخرسانة العادية يكون خشنًا جدًا. تتشكّل هذه المنطقة على طول منطقة الانتقال بين مصفوفة العجينة والركام. سطح الكسر في حالة الخرسانة عالية القوة أملس.