ما هي الخرسانة عالية الأداء؟
يتم تعريف الخرسانة عالية الأداء بأنها الخرسانة التي تُلبّي متطلّبات الأداء والتوحيد الخاصة التي لا يمكن تحقيقها بشكل روتيني باستخدام المواد التقليدية فقط وممارسات الخلط والوضع العادي والمعالجة، قبل تحديد استخدام ومزايا الخرسانة عالية الاداء، يجب التفريق بينها وبين الخرسانة عالية القوة دائمًا ما تكون الخرسانة عالية الأداء، لكن الخرسانة عالية الأداء ليست دائمًا خرسانة عالية القوة، لتكون عالية الأداء سيتم تصميم الخرسانة لتكون لها خصائص محددة مثل مقاومة دخول الكلوريد.
وفقًا لتصميم الهياكل الخرسانية لكي تكون الخرسانة عالية القوة، يجب أن يكون لها قوة ضغط لتصميم أكبر من 80 ميجا باسكال، لا يختلف إنتاج الخرسانة عالية القوة عن إنتاج الخرسانة العادية، يجب أن تكون نسبة الماء إلى الأسمنت المستهدفة في نطاق 0.30 – 0.35 أو حتى أقل، يجب استخدام المُلدّنات الفائقة أو مخفضّات الماء لتحقيق الحد الأقصى من تقليل الماء، يمكن استخدام مجموعة واسعة من الركام مع الصخور المكسرة ممّا يوفر فوائد خاصة للخرسانة عالية القوة تصل إلى مستويات 80 ميجا باسكال فأكثر.
توفر إضافة واستخدام دخان السيليكا بنية كثيفة ذات قوة محسنة إلى مستويات 100 ميجا باسكال مع مستويات عالية من المقاومة الكيميائية ومقاومة التآكل، تُقدم التطورات الجديدة في الخرسانة فائقة الأداء إمكانات كبيرة لألواح أرضية أرق وأكبر وأعمدة صغيرة وأطول، ليتم اعتبارها على أنها خرسانة فائقة الأداء، يجب أن يكون للخرسانة قوة ضغط تزيد عن 150 ميجا باسكال وقوة انثناء أكثر من 20 ميجا باسكال، نظرًا للفوائد المعترف بها لاستخدام الخرسانة عالية القوة، فمن المدهش أن استخدامها ليس أكثر انتشارًا.
قد يُساهم عدد من العوامل في ذلك، بما في ذلك عدم وجود رموز تصميم محددة وعدم الإلمام بالخرسانات عالية القوة، هذا واضح بشكل خاص عندما لا تكون رموز التصميم الحالية متاحة بسهولة للخرسانة التي لها قوة أكبر بكثير من الخرسانة التقليدية، سيتغير هذا مع نمو الخبرة حيث يسعى المهندسون إلى استغلال التصاميم المُثلى الممكنة باستخدام الخرسانة عالية القوة، على نحو متزايد، بالنسبة للعديد من المشاريع التجارية والسكنية، فإنّ الطريقة الوحيدة هي الارتفاع، سوف تسمح الخرسانة عالية القوة للمباني الأطول التي يتم بناؤها بكفاءة أكبر وبالتالي أكثر استدامة.
هناك العديد من المزايا لتطبيق الخرسانة عالية الأداء في تشييد المباني والتي لا يمكن تحقيقها باستخدام الخرسانة التقليدية، إنّ قوة ومتانة ومقاومة الهجوم الكيميائي وإمكانية تشغيل الخرسانة عالية الأداء عالية، لذا فإنّ الخرسانة عالية الأداء تفوق الخرسانة العادية في جميع الخصائص، وفقًا لمعيار الخرسانة عالية القوة، إنّ التطورات المستمرة في الخرسانة عالية الأداء تتيح إنشاءات شاهقة أطول وأخف وأكثر فعالية من حيث التكلفة، كما تقول جيني بوردج رئيس الهندسة الإنشائية في مركز الخرسانة العالمي.
تستند الفوائد الاقتصادية لاستخدام الخرسانة عالية الأداء وعالية القوة لهياكل المباني الشاهقة على الفرضية المباشرة للأمام (المزيد مقابل القليل)، استخدام الخرسانة عالية القوة يعني أن حجم العمود يتم تقليله وبالتالي يتم تقليل كمية الخرسانة والتعزيزات والقوالب المطلوبة، بعبارات بسيطة يوفر استخدام الخرسانة عالية القوة واحدة من أكثر الطرق الاقتصادية لحمل الأحمال الرأسية إلى أساس المبنى، كما أنه يوفر مزايا الأداء لقوة عالية مبكرة واستقرار الحجم ودورة حياة ممتدة.
يمكن أيضًا استخدام الخرسانة عالية القوة لتقليل أعماق البلاطة وبالتالي الارتفاع الكلي للمبنى، يمكن أن يؤدي ذلك إلى توفير كبير في التكلفة بينما يمكن أن تزيد الأعمدة الخرسانية الأقل حجما والأقل قوة من صافي المساحة الكلية، مرة أخرى المزيد مقابل القليل، يتم التأكيد على مزايا الاستدامة للخرسانة عالية القوة باستخدام مواد أقل من خلال إمكانية استخدام المنتجات الثانوية من الصناعات الأخرى مثل خبث الفرن العالي الحبيبي والرماد المتطاير وأبخرة السيليكا.
ما هي مزايا الخرسانة عالية الأداء؟
غالبًا ما توازن مزايا استخدام الخرسانة عالية القوة عالية الأداء الزيادة في تكلفة المواد، فيما يلي المزايا الرئيسية التي يمكن تحقيقها.
- سهولة التنسيب والدمج دون التأثير على القوة.
- تقليل حجم الأعضاء الهيكلية ممّا يؤدي إلى زيادة المساحة الصالحة للاستخدام وبالتالي، يتم قطع حجم الخرسانة.
- يتم تقليل حجم الأعضاء الهيكلية مثل الحزم والأعمدة لأن الأقسام الصغرى تكفي لتحمل أحمال عالية.
- تقليل سمك ألواح الأرضية وأقسام الحزم الداعمة التي تُعَد مكونًا رئيسيًا في وزن وتكلفة غالبية الهياكل.
- يؤدي الانخفاض في الأعضاء الهيكلية الأصغر مثل العوارض والأعمدة والألواح إلى انخفاض الوزن الذاتي والحمل الميت المفروض ونتيجةً لذلك، هناك حاجة إلى حجم أساس أصغر مما يُقلّل التكلفة بشكل كبير.
- مقاومة عالية للتآكل.
- يتم تقليل منطقة القوالب وتكلفتها.
- يتم تقليل وقت التدعيم والتجريد بسبب اكتساب قوة مبكرة عالية للخرسانة عالية الأداء.
- تشييد المباني الشاهقة مع ما يصاحبها من وفورات في تكاليف العقارات في المناطق المزدحمة.
- فترات أطول وقنوات أقل بنفس حجم التحميل، هذا هو السبب في أن استخدام الخرسانة عالية الأداء في بناء الجسر أمر لا مفر منه.
- تقليل التقصير المحوري لأعضاء دعم الضغط.
- يتم تقليل عدد الدعامات وبالتالي الأسس بسبب قدرة الخرسانة عالية الأداء على الامتداد لمسافات أطول.
- زيادة عمر الهيكل في البيئات القاسية.
- أداء فائق الخدمة على المدى الطويل في ظل التحميل الثابت والديناميكي والتعب.
- زحف منخفض وانكماش.
- صلابة أكبر نتيجة معامل أعلى.
- مقاومة عالية للتجميد والذوبان والهجوم الكيميائي، تحسن بشكل كبير من المتانة على المدى الطوي وانتشار التشققات.
- تقليل الصيانة والإصلاحات.
- استهلاك أصغر كتكلفة ثابتة.
