الخرسانةConcrete
الخرسانة حجر صناعي يتكون من خليط الإسمنت البورتلندي وركام من كسر الحجارة أو الحصى والرمل والماء النظيف بنسب محدودة. ويعد الإسمنت المادة الكيمياوية التي تتفاعل مع الماء لتعطي عجينة رابطة لعناصر الركام.
تتوقف كفاية الخرسانة بعد تصلبها على نوعية المواد الداخلة في تركيبها ونسبها إضافة إلى طريقة المعالجة في المرحلة الأولى من عمر الخرسانة.
مكونات الخرسانة
مكونات الخرسانة الأساسية هي الركام والماء والإسمنت:
1- الركام: ويشتمل على الركام الناعم والركام الخشن.
أما الركام الناعم fine aggregate فيحتوي على الرمل وكسر الحجارة أو الحصى أو أي مواد أخرى ذات خواص مماثلة، ويجب أن يكون الركام نظيفاً وقاسياً ولا يحتوي على عوالق من مواد عضوية أو أية شوائب أخرى.
يجب أن تمر مكونات الركام الناعم جميعها من غربال فتحاته 6.35ملم (الغربال رقم 4)، ويمكن التغاضي أحياناً بحيث لا يقل ما يمر من الغربال عن 85% من الركام، وينبغي أن تكون مكونات هذا الركام متدرجة الأبعاد إلى حد مقبول، ولا توجد فيه مواد شديدة النعومة بكميات زائدة مما يؤدي إلى زيادة السطح النوعي للركام ومن ثم الحاجة إلى كمية كبيرة من الإسمنت لتغليفها، وعموماً فإن نسبة المواد ذات النعومة الزائدة (المارة على الغربال 100) يجب ألا تتجاوز 6%.
وأما الركام الخشن coarse aggregate فيحتوي على كسر الحجر والحصى أو أي مواد أخرى ذات خواص مماثلة ويجب أن يكون نظيفاً وقاسياً إضافة إلى كونه خالياً من الشوائب كما هي الحال في الركام الناعم، وشكل حبيباته أقرب ما يكون إلى المنتظم، أو الدائري من دون زوايا حادة أو سطوح مستوية.
تعد الصخور الغرانيتية أو البازلتية من أهم مصادر الركام وكذلك الحجر الكلسي، أما البعد الأعظمي لحبيبات الركام الخشن، فيتوقف على نوع الخرسانة المطلوبة، وكلما زاد حجم الشدف (القطع) انخفض السطح النوعي للركام ومن ثم تقل كمية الإسمنت اللازمة لصنع خرسانة ذات مقاومة محدودة. وبصورة عامة فإن القطر الأكبر لشدف الركام هو 20ملم لأعمال العناصر الصغيرة من الخرسانة المسلحة، ونادراً ما يستخدم في أعمال الخرسانة المسلحة الركام ذو الشدف بقطر 40ملم.
كذلك يمكن استخدام الخبث slag الناتج عن الأفران العالية لأنه يتمتع بمقاومة مرتفعة تحت الضغط ويوفر سطحه الخشن التماسك الجيد مع الإسمنت، وينصح باستعمال هذا الركام في الكتل الخرسانية الكبيرة في حين يتم تجنبه في العناصر الخرسانية المسلحة ذات السماكة القليلة والمعرّضة لتأثير المياه بسبب تكوينه المسامي.
2- ماء الخلطة يستخدم في تحضير الخرسانة الماء النظيف الخالي من الزيوت أو الحموض أو القلويات أو المواد العضوية وغيرها من الشوائب الضارة. ويجب تجنب مياه البحر في تحضير الخلطة الخرسانية، كما يجب، الابتعاد عن استخدام المياه النقية ذات المصدر المجاور للصخور الغرانيتية والتي تسبب انحلال الأملاح الموجودة في الخرسانة.
3- الإسمنت:
هو المادة الرابطة الأساسية إن الخواص الأساسية للخرسانة المتصلبة هي المقاومة تحت الضغط، والتي يجري قياسها مخبرياً باستخدام عينات نظامية تخضع لحمولة محورية ضاغطة، والمقاومة تحت الشد التي يجري قياسها إما بتطبيق حمولة محورية شادة أو باستخدام تجربة الفتل الدائري. وإن المقاومة تحت الشد هي خاصية هامة، ذلك أنها تعبر عن نوعية الخرسانة بطريقة أفضل مما تعبر عنه المقاومة تحت الضغط إذ إن الخرسانة التي تبدي مقاومة جيدة تحت الشد تتصف دائماً بمقاومة مرتفعة تحت الضغط إلا أن العكس غير صحيح دائماً وخصوصاً في حالة الركام غير النظيف. وأخيراً الهشاشة fragility وهي النسبة بين المقاومة تحت الضغط إلى المقاومة تحت الشد وتبدي الخرسانة ذات عامل الهشاشة المرتفع تشققات في عمر مبكر.
يمكن تعديل وتحسين خواص الخرسانة الطرية في طور تصنيعها أو المتصلبة عن طريق المُضافات additives التي تخلط بنسب محددة مع الماء اللازم لتكوين الخلطة - وقد درج في العقدين الأخيرين من القرن العشرين استخدام المُضافات الصناعية ذات الأساس الراتنجي resine التي يمكن أن ترفع المقاومة تحت الضغط أو الشد أو الاهتراء أو غيرها.
تبدي الخرسانة من حيث المبدأ مقاومة تحت الضغط تزيد بمرات عدة على مقاومتها تحت الشد، وقد أدى استخدام القضبان الفولاذية في الخرسانة إلى امتصاص قوى الشد فصارت تعرف باسم الخرسانة المسلحة.
ومع أن فكرة الخرسانة المسلحة قديمة إلا أنها لم تستخدم على نطلق واسع قبل النصف الثاني من القرن التاسع عشر، وبدءاً من عام 1894 جرى في فرنسا مثلاً استخدام الحسابات النظرية في الخرسانة المسلحة بدلاً من التقديرات التجريبيةempirique المستخدمة سابقاً.
ميزات الخرسانة والخرسانة المسلحة
يمكن حصر هذه الميزات فيما يأتي:
1ـ مرونة الاستخدام: تُصب الخرسانة الطرية في قوالب للحصول على أشكال مختلفة للخرسانة تبعاً لشكل القالب المستخدم.
2ـ اقتصادية أعمال الصيانة: تحتاج المنشآت المعدنية إلى أعمال الطلاء الدوري، وتتأثر وصلات المنشآت الحجرية بالصقيع عادة، في حين لا تحتاج منشآت الخرسانة المسلحة الأساسية إلى أعمال الصيانة.
3ـ مقاومة الحريق: الخرسانة مادة ضعيفة الناقلية الحرارية، إضافة إلى أنها ذات تمدد حراري أقل من مواد البناء الأخرى كالغضار وحجر البناء. إن انخفاض عامل التمدد الحراري يقلل من ظهور التشققات عند ارتفاع درجة حرارة الخرسانة، كما إن ضعف الناقلية الحرارية يحول دون وصول حرارة الحريق إلى باطن كتلة الخرسانة ليبلغ حديد التسليح.
وقد بينت التجارب أن تعرض السطح الخارجي في كتلة من الخرسانة لدرجة حرارة مرتفعة في مدة ساعة واحدة، لا يؤدي إلى ارتفاع ملحوظ في درجة حرارة الطبقة السطحية على عمق نحو 2.5سم في السطح المذكور، في حين يكاد يكون ارتفاع الحرارة مهملاً في الطبقات على عمق 7.5سم.
وأخيراً، فإن تقارب عاملي التمدد الحراري للخرسانة ولحديد التسليح يسمح بإعادة استثمار المنشأة من الخرسانة المسلحة بعد إصلاحات سطحية في حالات الحريق الخفيف أو غير الطويل الأمد في حين أن المنشأة المعدنية مثلاً وفي الشروط نفسها يمكن أن تصبح غير قابلة للاستثمار.
4ـ مقاومة الحمولات الطارئة: الخرسانة المسلحة أقل تأثراً بتغير تطبيق الحمولات الحية عليها من بقية مواد الإنشاء، وذلك بسبب وزنها الذاتي المرتفع. بمعنى أن الأجزاء الأقل مقاومة تخضع لتشوهات كافية لنقل القوى إلى الأجزاء الأكثر مقاومة.
5ـ إمكانية الحصول على قطع مسبقة الصنع: يمكن تنفيذ القطع الخرسانية مسبقة الصنع في المعمل، ثم يجري تجميعها في موقع العمل
عيوب الخرسانة
كما هو الحال في جميع مواد البناء، فإن الخرسانة المسلحة تبدي عدداً من العيوب أهمها:
1ـ الوزن الذاتي المرتفع: يتغير وزن الخرسانة بشكل أو بآخر تبعاً لنسب الخلطة وقوام الركام consistency ونوعيته، وبصورة عامة فإن المتر المكعب من الخرسانة ذات الركام العادي من الحصى والرمل يزن عادة بين 2240-2400 كيلوغرام، ويؤدي إضافة حديد التسليح إلى زيادة الوزن تبعاً لنسب الحديد المستخدم، ويتجاوز الوزن حدود 2400 كيلو غرام للمتر المكعب.
ومن ثم فإن للخرسانة وزناً ذاتياً أكبر من بديله المنفذ كمنشأة معدنية، مما يتطلب أساسات ذات حجم أكبر ويؤدي إلى ارتفاع الكلفة.
2ـ الحاجة إلى الدقة في كمية حديد التسليح وطريقة ربطه.
3ـ غالباً ما يتطلب تصنيع القالب اللازم للصب وقتاً طويلاً إضافة إلى أعمال التدعيم والتربيط، وضرورة بقاء القالب حتى تحصل الخرسانة على المقاومة الكافية.
4ـ ضرورة أخذ الاحتياطات الكافية في أثناء صب الخرسانة وحمايتها بعد ذلك من الصقيع أو من الجفاف السريع.
تحياتي
رد مع اقتباس
