الفني
29-05-2014, 04:55 PM
الخرسانة بشكل عام مادة بسيطة وفعالة بمكونات رئيسية هي : الماء ، الرمل ، الإسمنت ، البحص أو الحصمة ( الركام ). وهذه العناصر تقريبا تقرر الصفات الأساسية المميزة لخلطة الخرسانة .
وفي ابسط الصور فان الخرسانة هى خليط من العجينة والركام. تتكون العجينة من اسمنت بورتلاندي وماء تغطي سطح الركام الناعم والخشن.
من خلال تفاعل كميائي يسمى الامهه (Hydration) فإن العجينة تتصلب وتكتسب قوة لتشكل كتلة كالصخرة تسمى الخرسانة. وخصائص الخرسانة تتحدد بجودة ونوعية العجينة الاسمنتية المستخدمة ، وقوة العجينة الاسمنتية في المقابل تعتمد على نسبة الماء الى الاسمنت في العجينة.
ولكن معظم أنواع الخلطات تحوي إضافات عديدة ذات تأثير هام على مواصفاتها. وللحصول على أفضل المواصفات يجب أن تستعمل الإضافات المناسبة في المكان المناسب. ومن المهم معرفة كل الآثار الممكنة لأنها يمكن أن تغير من سلوك الخرسانة. وربما يكون ضروريا تعديل أسلوب الصب ليكون ملائما للصفات المميزة للخلطة التي طلبتها.
نسبة الخلط
مفتاح الحصول على خرسانة قوية ومتينة يقبع في نسب الخلط وطريقة الخلط للخليط المشكل للخرسانة ، يتم اختيار نسب هذه المواد في الخلطة الخرسانية حسب نوع العمل المطلوب والمواد المتوفرة. ومع خلط هذه المواد مع بعضها يتم الحصول على الخرسانة التي تبدأ بالتصلب التدريجي مع الوقت حتى تصبح صلبة وقوية ، وتتفاوت قوتها حسب المكونات الأساسية وكذلك حسب طريقة الرج أثناء الصب ونوعية المعالجة.
تحتوي الخلطة الخرسانية عادة على:-
(10-15) % أسمنت و (60-75) % ركام ناعم وخشن و ( 15 - 20 ) % ماء بالاضافة الى نسبة ( 5 - 8 ) % هواء محبوس بداخل الخرسانة ( هذه النسب هي نسب المكونات الى الحجم الكلي للخرسانة).
الإسمنت في الخرسانة
الإسمنت هو تلك المادة الناعمة الداكنة اللون التي تمتلك خواص تماسكية و تلاصقية بوجود الماء مما يجعله قادراَ على ربط مكونات الخرسانة بعضها ببعض و تماسكها مع حديد التسليح. ويتكون الأسمنت من 3 مواد خام أساسية هي كربونات الكالسيوم الموجودة في الحجر الكلسي، والسيليكا الموجودة في الطين والرمل، والألومنيا (أكسيد الألمنيوم).
هناك عدة أنواع من الاسمنت تأحذ اسمها من الغرض منها ولزوم استعمالها ولكن تبقى مكوناتها الأساسية واحدة وان اختلفت نسبتها من نوع لآخر ومن أهم هذه الأنواع :
الأسمنت البورتلاندي العادي، والأسمنت البورتلاندي سريع التصلد، والأسمنت البورتلاندي المنخفض الحرارة، والأسمنت المقاوم للأملاح والكبريتات، والأسمنت الألوميني ... الخ.
الماء في الخرسانة
نسبة الماء - الاسمنت هي النسبة بين وزن الماء الحر المخصص للتفاعل ( عدا عن الماء الذي تمتصه الحصمة) إلى وزن الأسمنت في الخلطة.، والخرسانة ذات الجودة العالية يجب ان تحتوي على اقل نسبة ماء الى اسمنت من الممكن الحصول عليها بدون التأثير على قابلية التشغيل الخاصة بالخرسانة الطازجة.
وبشكل عام استخدام ماء أقل يولد خرسانة ذات جودة عالية بالاضافة الى ان الخرسانة يجب ان يتم وضعها في القوالب بشكل مناسب ودمجها بشكل مناسب والاعتناء بها في فترة التصلب بشكل مناسب ايضا.
وفي المقابل فإن كثرة الماء تضعف الخرسانة وتسبب الانفصال والتدميع والمسامية وقلة الدوام والاهتراء وقلة التماسك والضعف والتقشر والانكماش والتشقق.
ماء الشرب عادة يكون مناسب للاستخدام في الخرسانة. بشكل عام فان الماء الذي لا لون ولا طعم مميز له يمكن ان يستخدم في خليط الخرسانة ، ايضا بعض الماء غير الصالح للشرب يمكن ان يستخدم في خليط الخرسانة ، على أن لا يزيد تركيز الشوائب فيه عن نسب معينة تحددها المواصفات.
بينما استخدام ماء ملوث في الخليط لن يؤثر فقط على فترة الشك ( التصلب ) للخرسانة أو على قوة الخرسانة لكنه من الممكن ان يؤدي الى ظهور لطخ على الخرسانة بالاضافة الى صدأ حديد التسليح وتغير دائم في حجم الخرسانة وتقليل متانة الخرسانة.
تنص المواصفات عادة على ان الماء يجب ان يكون خالي من الكلوريد والكبريتات والاملاح في ماء الخليط ، وخاليا أيضا من المواد الضارة مثل الزيوت والشحوم والأحماض والقلويات والمواد العضوية والفلين والمواد الناعمة سواء كانت هذه المواد ذائبة أو معلقة وخلافها من المواد التي يكون لها تأثير عكسي على الخرسانة من حيث قوة الكسر والمتانة.
وبخلاف ذلك فإن الاختبارات يجب ان تجرى على الخليط لتحديد تأثير احتواء الماء على هذه الملوثات في صفات الخرسانة الناتجة.
أهمية الماء في الخرسانة :-
1. عنصر أساسي في التفاعل الكيماوي مع المادة الاسمنتية ، وهو ضروري أيضا لكي تمتصه الحصمة المستعملة في الخرسانة.
2. إن الماء ضروري لعمليات إيناع الخرسانة أثناء تصلبها.
3. يعطي الماء الخليط المؤلف من الركام الخشن والناعم والاسمنت درجة مناسبة من الليونة تساعده على التشغيل والتشكيل.
4. بوجود الماء يمكن خلط مقدار أكبر من الحصمة بنفس الكمية من الأسمنت.
5. إن الماء يعطي حجماً للخرسانة يتراوح ما بين 15-20 %.
6. يضيع جزء من الماء الموجود في خلطة الخرسانة أثناء عملية التبخر.
الركام ( الحصى ) في الخرسانة
يعتبرالركام من المكونات الاساسية في الخرسانة حيث انه يشكل نسبة (60-75) % من حجم الخرسانة ويتكون الركام بصورة عامة من حبيبات صخرية متدرجة في الحجم منها حبيبات صغيرة كالرمل والأخرى حبيبات كبيرة كالحصى . ان لنوعية و خواص الركام تأثيراً كبيراً على خواص الخرسانة ونوعيتها .
وباعتباره يشكل الجزء الأكبر من هيكل الخرسانة الذي يؤمن استقرارها وثباتها ومقاومتها لتأثير القوى الخارجية والعوامل الجوية المختلفة من الحرارة والرطوبة والتجمد ، فإن وجوده بهذه النسبة في الخلطة يقلل التغيرات الحجمية الناتجة عن عمليات التجمد والتصلب للعجينة الاسمنتية ، وبالتالي يكسب الركام متانة إضافية للخرسانة الاسمنتية .
من أجل الحصول على خرسانة متينة يجب أن يتميز ركامها بعدم تأثره بفعل العوامل الجوية المختلفة كالحرارة والبرودة والانجماد والتي تؤدي إلى تفكك الركام كما ويجب أن لا يحصل تفاعل ضار بين معادن الركام ومركبات الأسمنت ، إضافة إلى ضرورة خلو الركام من الطين ومن المواد غير النقية والتي تؤثر على المقاومة والثبات لعجينة الأسمنت . ويجب أن يكون الركام نظيفا قويا مقاوما للسحق والصدم ومناسبا من حيث الامتصاص ذا شكل وملمس مناسبين وغير قابل للانحلال ، ومقاوما للتآكل والبري.
المواد الإضافية الخرسانية
هي عبارة عن مواد أو تراكيب معينة ومدروسة من عدة مواد تضاف للخرسانة أثناء الخلط لأسباب عديدة منها :
1. تحسين قابلية التشغيل للخرسانة الطرية.
2. تعجيل التصلب للحصول على مقاومة عالية في وقت قصير.
3. ابطاء عملية التصلب ( الشك) في الأجواء الحارة أو النقل لمسافات البعيدة.
4. تقليل الحرارة المتولدة وتقليل النضح أو النزف ( Bleeding )
5. تحسين مقاومة التآكل وتقليل التقلص الحاصل أثناء التصلب.
6. منع صدأ الحديد.
إن لهذه الاضافات مضاراَ لذلك يجب عدم استعمالها إلا في الحالات الضرورية وحسب تعليمات الشركة المصنعة وبأقل الكميات . ومحاولة الاعتماد على تحسين خواص الخرسانة بتعديل مكوناتها الرئيسية.
أحد الأمثلة على المواد الإضافية للخلطة الخرسانية المتوفر بكثرة في معظم الخلطات التي يتم انتاجها اليوم هو الرماد المتطاير أو الخبث وهما من أنواع الغبار البركاني.
ويعد الرماد المتطاير منتجا جانبيا في محطات الطاقة ذات الفحم المحترق بينما الخبث منتج جانبي نتيجة صهر الفولاذ، وهما يحلان محل 15- 50 % من الإسمنت في الخلطة. وباعتبارها من قبيل النفايات فهي أرخص من الإسمنت وبإضافتها للخلطة تعطي خرسانة أفضل علاوة على أنها تسد المسام وتقوي بنية الخرسانة كما أن شكلها المستدير يجعل مكونات الخلطة تتحرك بسلاسة ضمن نسيج الخلطة وبالتالي استعمال كمية أقل من الماء .
وتساعد مكونات الغبار البركاني في التقليل من حرارة ظاهرة التميؤ مما يزيد التصلب عدة مرات. وهذا جيد في حالة المناخ الحار عندما تتصلب الخرسانة بسرعة أكثر من اللزوم بينما قد يكون ذلك غير ملائم في المناخ المائل للبرودة. وبعض الإضافات المخفضة لكمية الماء أيضا ذات تأثير مثبط. وتأثير مواد الغبار السابقة ومخفض كمية الماء معا قد يسبب إطالة في المخطط الزمني للعمل حوالي الساعتين. وعلى كل حال فإن مورد الخلطة الجاهزة يستطيع التنبؤ بزمن التصلب من أجل أي خلطة.
(1-1-1)ماهية الخرسانة
الخرسانة هي بنيان يتركب من عدة مواد والجزء الاكبر في هذا البنيان هو الركام الذي يكون كتلة ذات خواص مع العجينة الاسمنتية التي تتصلد بفعل التفاعل الكيميائي بين الاسمنت والماء.
(1-1-2) الخرسانة كمادة إنشائية
الخرسانة في حالتها المتصلدة تبدو كمادة صخرية ذات مقاومة عالية للضغط – اما في حالتها الطازجة تبدو كمادة لدنة يمكن تشكيلها داخل الفرم وتعتبر الخرسانة مع الاسياخ الصلب اكثر المواد الانشائية شيوعاً واستخداماً في الحديد لسهولة توافر مكوناتها والرخص النسبي للمواد المكونة لها.
(1-1-3) الخرسانة العادية (Plain Concrete)
الخرسانة بدون اى حديد تسليح وتستخدم في اعمال الفرشات الخرسانية اسفل الاساسات وكذلك في إنتاج الكتل الغير معرضة لاجهادات الشد وكذلك اعمال الارضيات والسدود وتتراوح مقاومتها بين 150 كجم/سم2 إلى 200 كجم/سم2.
(1-1-4)الخرسانة المسلحة (Reinforced Concrete)
هى خرسانة عادية مشترك معها حديد التسليح لمقاومة اجهادات الشد والتي يجب فيها مراعاه التوافق Compatibility وكذلك الاتزان Equilibrium بين الاجهادات والانفعالات في كلا من الحديد والخرسانة وتتراوح مقاومتها من 250-400 كجم/سم2.
(1-1-5) الخرسانة سابقة الاجهاد (Prestressed Concrete)
هى نوع من انواع الخرسانة العادية يتم اكسابها اجهادات ضغط قبل تحميلها وهذه الاحمال كفيلة بملاشاه إجهادات الشد الناتجة من تاثير الاحمال وبالتالي لا تحتاج الى حديد تسليح حيث تكون المحصلة النهائية للاجهادات على طول القطاع بعد التحميل (التشغيل) غالبا إجهادات ضغط..
(1-1-6) الخرسانة الجاهزة (Precast Concrete)
هى خرسانة تصب وتعالج حتى تمام تصلدها في المصنه ثم بعد ذلك تنقل إلى المنشأ وهذه الخرسانة يمكن ان تكون عادية – مسلحة – سابقة الاجهاد.
(1-1-7) الخرسانة عالية المقاومة (High Strengthy Concrete)
هى خرسانة ذات مقاومة تزيد عن 600 كجم/سم2 وقد تصل في بعض الاحيان الى 1400 كجم/سم2 ويمكن الحصول عليها باستخدام مادة إضافية مثل الملدنات Super- Plasticigers وذلك حتى يتم تقليل ماء الخلط إلى اقصى درجة مع الحصول على نفس القابلية للتشغيل وبالتالي الحصول على مقاومة عالية.
(1-1-8) الخرسانة عالية الاداء (High Performance Concrete)
هى الخرسانة لها صفات وخصائص معينة تسمح لها بالعمل في وسط وظروف معينة وهذه الخصائص قد تتضمن خصائص الخرسانة الطازجة (القابلية للتشغيل – القوم ...) او تتضمن خصائص الخرسانة المتصلدة (مقاومة البري – الخدش – الصقيع - الانكماش) وهذه الخصائص قد تكون مجتمعة او منفصلة بحيث تعطي اداء مختلف عن الاداء الخرسانة التقليدية المعتادة. والخرسانة العالية الاداء لا يشترط فيها ان تكون عالية المقاومة.
(1-1-9) الخرسانة المقواة بالالياف (Fibre Concrete)
هى الخرسانة المحتوية على الالياف وهذة الالياف موزعة توزيع منتظم وفي جميع الاتجاهات خلال الكتلة الخرسانية.
كما ان الالياف لها القدرة على تحسين مقاومة الخرسانة في الشد والنحناء والقص والصدم والانكماش وتقليل إتساع الشروخ.
واهم خصائص الالياف انها تزيد من قيمة معاير المتانة بصورة كبيرة وبالتالي تتحول ميكانيكية الكسر في الخرسانة من كسر غير قصفي وتدريجي Ductile Failure الى كسر مفاجئ وقصفي ) ل(Brittle)Sudden Failure.
(1-1-10) الخرسانة الرش (Gruite) Shotcrete
خلطة مكونة من اسمنت ورمل بنسبة 4:1 تقريباً ومضافاً اليها الماء للحصول على درجة التشغيلية المناسبة وتضخ هذه الخرسانة بالهواء المضغوط الى السطح المراد تبطينة وتستخدم في اعمال الترميم وتبطين الانفاق والترع.
ويعيب هذه الانواع من الخرسانة التعرض للانكماش بدرجة كبيرة نتيجة كثرة الماء بها أو احتمال عدم التصاق وتماسك المكونات بالاسطح التي ترش فوقها.
(1-1-11) الخرسانة البوليمرية (Polymer-concrete)
هى خرسانة خاصة يمكن الحصول عليها بمعاملة الخرسانة العادية بمواد البوليمر التي تعمل كمادة لاحمة او مالئة للفراغات بين حبيبات الركام والتي تمثل (6-8)% من وزن الخرسانة.
(البوليمر – مادة عضوية تتكون من العديد من الجزئيات المتشابهة ذات الوزن الجزئي المرتفع مثل بولي استر Polyster – إيبوكسي Epoxy ومن عيوبها ارتفاع التكلفة حيث انها تمثل (2-3) امثال الخرسانة التقليدية ومن مميزاتها مقاومة ضغط عالية 1000 كجم/سم2 – مقاومة شد 100 كجم/سم2 مقاومة عالية للانكماش والعوامل الخارجية.
(1-1-12) الخرسانة الخفيفة (Light weight concrete)
هى الخرسانة اتي يقل وزنها عن 2000 كجم/م3 والغرض من إستخدامها هو تقليل وزن المنشأ وبالتالي تقليل تكاليف الاساسات وهناك ثلاث انواع من الخرسانة الخفيفة:
خرسانة خالية من المواد الرقيقة Fine less Concrete
خرسانة الركام الحقيف Light weight Aggregate
خرسانة مهواه (ذات خلايا) Cellular Concrete
(1-1-13) الخرسانة الثقيلة heavy Weight Concret
هى الخرسانة التي يتراوح وزنها الحجمي 2400 كجم/سم2 – 6000 كجم/سم2 والغرض من استخدامها الوقاية من الاشعاع النووي والذري حيث ان قدره الخرسانة على الامتصاص هذة الاشعة تتناسب عكسي مع وزنها.
(1-1-14) الخرسانة الكتلية (Mass Concete)
هى خرسانة ذات كتل كبيرة ويستخدم فيها ركام مقاس 15سم وهى تستخدم في خرسانة السدود والخزانات الارضية.
(1-1-15) الخرسانة ذات الهواء المحبوس (Air Eatrained Concrete)
هى خرسانة بها نسبة من الهواء المحبوس لا تزيد عن 6% من حجم الخرسانة (نتيجة استعمال بعض الاضافات – رغويات او مواد تنتج الهيدروجين عن تفاعله مع الاسمنت بودرة الامونيوم او الزنك).
وهى خرسانة تمتاز بانها اكثر سهولة في التشغيل ولها مقاومة عالية للعوامل الجوية وخاصة الصقيع.
(1-1-16) الخرسانة الطازجة (Fresh Concrete)
هى الخرسانة التي تبدأ من لحظة إضافة الماء الى مكونات الخلطة وحتى لحظة حدوث الشك الابتدائي.
(تمتاز هى المرحلة بالقدرة على الخلط والنقل والصب وهى تمثل 1-2 ساعة).
(1-1-17) الخرسانة الخضراء (Green Concrete)
هى الخرسانة المتكونة في الفترة من بداية شك العجينة الاسمنتية وحتى بداية التصلد (الفترة من الشك الابتدائي – الشك النهائي).
وفي هذه المرحلة لا يسمح بالخلط او النقل او الصب وهى تمثل 24 ساعة من بداية الصب (وهى خرسانة لا تقوى على تحمل اى اجهادات).
(1-1-18) الخرسانة المتصلدة (Hardened Concrete)
هى الخرسانة في المرحلة بعد الشك النهائي تمتاز هى المرحلة بزيادة مقاومة الضغط والقدرة على تحمل الحمال مع مرور الزمن وهى تمثل الفترة من نهاية 24 ساعة وحتى نهاية العمر الافتراضي.
وفي ابسط الصور فان الخرسانة هى خليط من العجينة والركام. تتكون العجينة من اسمنت بورتلاندي وماء تغطي سطح الركام الناعم والخشن.
من خلال تفاعل كميائي يسمى الامهه (Hydration) فإن العجينة تتصلب وتكتسب قوة لتشكل كتلة كالصخرة تسمى الخرسانة. وخصائص الخرسانة تتحدد بجودة ونوعية العجينة الاسمنتية المستخدمة ، وقوة العجينة الاسمنتية في المقابل تعتمد على نسبة الماء الى الاسمنت في العجينة.
ولكن معظم أنواع الخلطات تحوي إضافات عديدة ذات تأثير هام على مواصفاتها. وللحصول على أفضل المواصفات يجب أن تستعمل الإضافات المناسبة في المكان المناسب. ومن المهم معرفة كل الآثار الممكنة لأنها يمكن أن تغير من سلوك الخرسانة. وربما يكون ضروريا تعديل أسلوب الصب ليكون ملائما للصفات المميزة للخلطة التي طلبتها.
نسبة الخلط
مفتاح الحصول على خرسانة قوية ومتينة يقبع في نسب الخلط وطريقة الخلط للخليط المشكل للخرسانة ، يتم اختيار نسب هذه المواد في الخلطة الخرسانية حسب نوع العمل المطلوب والمواد المتوفرة. ومع خلط هذه المواد مع بعضها يتم الحصول على الخرسانة التي تبدأ بالتصلب التدريجي مع الوقت حتى تصبح صلبة وقوية ، وتتفاوت قوتها حسب المكونات الأساسية وكذلك حسب طريقة الرج أثناء الصب ونوعية المعالجة.
تحتوي الخلطة الخرسانية عادة على:-
(10-15) % أسمنت و (60-75) % ركام ناعم وخشن و ( 15 - 20 ) % ماء بالاضافة الى نسبة ( 5 - 8 ) % هواء محبوس بداخل الخرسانة ( هذه النسب هي نسب المكونات الى الحجم الكلي للخرسانة).
الإسمنت في الخرسانة
الإسمنت هو تلك المادة الناعمة الداكنة اللون التي تمتلك خواص تماسكية و تلاصقية بوجود الماء مما يجعله قادراَ على ربط مكونات الخرسانة بعضها ببعض و تماسكها مع حديد التسليح. ويتكون الأسمنت من 3 مواد خام أساسية هي كربونات الكالسيوم الموجودة في الحجر الكلسي، والسيليكا الموجودة في الطين والرمل، والألومنيا (أكسيد الألمنيوم).
هناك عدة أنواع من الاسمنت تأحذ اسمها من الغرض منها ولزوم استعمالها ولكن تبقى مكوناتها الأساسية واحدة وان اختلفت نسبتها من نوع لآخر ومن أهم هذه الأنواع :
الأسمنت البورتلاندي العادي، والأسمنت البورتلاندي سريع التصلد، والأسمنت البورتلاندي المنخفض الحرارة، والأسمنت المقاوم للأملاح والكبريتات، والأسمنت الألوميني ... الخ.
الماء في الخرسانة
نسبة الماء - الاسمنت هي النسبة بين وزن الماء الحر المخصص للتفاعل ( عدا عن الماء الذي تمتصه الحصمة) إلى وزن الأسمنت في الخلطة.، والخرسانة ذات الجودة العالية يجب ان تحتوي على اقل نسبة ماء الى اسمنت من الممكن الحصول عليها بدون التأثير على قابلية التشغيل الخاصة بالخرسانة الطازجة.
وبشكل عام استخدام ماء أقل يولد خرسانة ذات جودة عالية بالاضافة الى ان الخرسانة يجب ان يتم وضعها في القوالب بشكل مناسب ودمجها بشكل مناسب والاعتناء بها في فترة التصلب بشكل مناسب ايضا.
وفي المقابل فإن كثرة الماء تضعف الخرسانة وتسبب الانفصال والتدميع والمسامية وقلة الدوام والاهتراء وقلة التماسك والضعف والتقشر والانكماش والتشقق.
ماء الشرب عادة يكون مناسب للاستخدام في الخرسانة. بشكل عام فان الماء الذي لا لون ولا طعم مميز له يمكن ان يستخدم في خليط الخرسانة ، ايضا بعض الماء غير الصالح للشرب يمكن ان يستخدم في خليط الخرسانة ، على أن لا يزيد تركيز الشوائب فيه عن نسب معينة تحددها المواصفات.
بينما استخدام ماء ملوث في الخليط لن يؤثر فقط على فترة الشك ( التصلب ) للخرسانة أو على قوة الخرسانة لكنه من الممكن ان يؤدي الى ظهور لطخ على الخرسانة بالاضافة الى صدأ حديد التسليح وتغير دائم في حجم الخرسانة وتقليل متانة الخرسانة.
تنص المواصفات عادة على ان الماء يجب ان يكون خالي من الكلوريد والكبريتات والاملاح في ماء الخليط ، وخاليا أيضا من المواد الضارة مثل الزيوت والشحوم والأحماض والقلويات والمواد العضوية والفلين والمواد الناعمة سواء كانت هذه المواد ذائبة أو معلقة وخلافها من المواد التي يكون لها تأثير عكسي على الخرسانة من حيث قوة الكسر والمتانة.
وبخلاف ذلك فإن الاختبارات يجب ان تجرى على الخليط لتحديد تأثير احتواء الماء على هذه الملوثات في صفات الخرسانة الناتجة.
أهمية الماء في الخرسانة :-
1. عنصر أساسي في التفاعل الكيماوي مع المادة الاسمنتية ، وهو ضروري أيضا لكي تمتصه الحصمة المستعملة في الخرسانة.
2. إن الماء ضروري لعمليات إيناع الخرسانة أثناء تصلبها.
3. يعطي الماء الخليط المؤلف من الركام الخشن والناعم والاسمنت درجة مناسبة من الليونة تساعده على التشغيل والتشكيل.
4. بوجود الماء يمكن خلط مقدار أكبر من الحصمة بنفس الكمية من الأسمنت.
5. إن الماء يعطي حجماً للخرسانة يتراوح ما بين 15-20 %.
6. يضيع جزء من الماء الموجود في خلطة الخرسانة أثناء عملية التبخر.
الركام ( الحصى ) في الخرسانة
يعتبرالركام من المكونات الاساسية في الخرسانة حيث انه يشكل نسبة (60-75) % من حجم الخرسانة ويتكون الركام بصورة عامة من حبيبات صخرية متدرجة في الحجم منها حبيبات صغيرة كالرمل والأخرى حبيبات كبيرة كالحصى . ان لنوعية و خواص الركام تأثيراً كبيراً على خواص الخرسانة ونوعيتها .
وباعتباره يشكل الجزء الأكبر من هيكل الخرسانة الذي يؤمن استقرارها وثباتها ومقاومتها لتأثير القوى الخارجية والعوامل الجوية المختلفة من الحرارة والرطوبة والتجمد ، فإن وجوده بهذه النسبة في الخلطة يقلل التغيرات الحجمية الناتجة عن عمليات التجمد والتصلب للعجينة الاسمنتية ، وبالتالي يكسب الركام متانة إضافية للخرسانة الاسمنتية .
من أجل الحصول على خرسانة متينة يجب أن يتميز ركامها بعدم تأثره بفعل العوامل الجوية المختلفة كالحرارة والبرودة والانجماد والتي تؤدي إلى تفكك الركام كما ويجب أن لا يحصل تفاعل ضار بين معادن الركام ومركبات الأسمنت ، إضافة إلى ضرورة خلو الركام من الطين ومن المواد غير النقية والتي تؤثر على المقاومة والثبات لعجينة الأسمنت . ويجب أن يكون الركام نظيفا قويا مقاوما للسحق والصدم ومناسبا من حيث الامتصاص ذا شكل وملمس مناسبين وغير قابل للانحلال ، ومقاوما للتآكل والبري.
المواد الإضافية الخرسانية
هي عبارة عن مواد أو تراكيب معينة ومدروسة من عدة مواد تضاف للخرسانة أثناء الخلط لأسباب عديدة منها :
1. تحسين قابلية التشغيل للخرسانة الطرية.
2. تعجيل التصلب للحصول على مقاومة عالية في وقت قصير.
3. ابطاء عملية التصلب ( الشك) في الأجواء الحارة أو النقل لمسافات البعيدة.
4. تقليل الحرارة المتولدة وتقليل النضح أو النزف ( Bleeding )
5. تحسين مقاومة التآكل وتقليل التقلص الحاصل أثناء التصلب.
6. منع صدأ الحديد.
إن لهذه الاضافات مضاراَ لذلك يجب عدم استعمالها إلا في الحالات الضرورية وحسب تعليمات الشركة المصنعة وبأقل الكميات . ومحاولة الاعتماد على تحسين خواص الخرسانة بتعديل مكوناتها الرئيسية.
أحد الأمثلة على المواد الإضافية للخلطة الخرسانية المتوفر بكثرة في معظم الخلطات التي يتم انتاجها اليوم هو الرماد المتطاير أو الخبث وهما من أنواع الغبار البركاني.
ويعد الرماد المتطاير منتجا جانبيا في محطات الطاقة ذات الفحم المحترق بينما الخبث منتج جانبي نتيجة صهر الفولاذ، وهما يحلان محل 15- 50 % من الإسمنت في الخلطة. وباعتبارها من قبيل النفايات فهي أرخص من الإسمنت وبإضافتها للخلطة تعطي خرسانة أفضل علاوة على أنها تسد المسام وتقوي بنية الخرسانة كما أن شكلها المستدير يجعل مكونات الخلطة تتحرك بسلاسة ضمن نسيج الخلطة وبالتالي استعمال كمية أقل من الماء .
وتساعد مكونات الغبار البركاني في التقليل من حرارة ظاهرة التميؤ مما يزيد التصلب عدة مرات. وهذا جيد في حالة المناخ الحار عندما تتصلب الخرسانة بسرعة أكثر من اللزوم بينما قد يكون ذلك غير ملائم في المناخ المائل للبرودة. وبعض الإضافات المخفضة لكمية الماء أيضا ذات تأثير مثبط. وتأثير مواد الغبار السابقة ومخفض كمية الماء معا قد يسبب إطالة في المخطط الزمني للعمل حوالي الساعتين. وعلى كل حال فإن مورد الخلطة الجاهزة يستطيع التنبؤ بزمن التصلب من أجل أي خلطة.
(1-1-1)ماهية الخرسانة
الخرسانة هي بنيان يتركب من عدة مواد والجزء الاكبر في هذا البنيان هو الركام الذي يكون كتلة ذات خواص مع العجينة الاسمنتية التي تتصلد بفعل التفاعل الكيميائي بين الاسمنت والماء.
(1-1-2) الخرسانة كمادة إنشائية
الخرسانة في حالتها المتصلدة تبدو كمادة صخرية ذات مقاومة عالية للضغط – اما في حالتها الطازجة تبدو كمادة لدنة يمكن تشكيلها داخل الفرم وتعتبر الخرسانة مع الاسياخ الصلب اكثر المواد الانشائية شيوعاً واستخداماً في الحديد لسهولة توافر مكوناتها والرخص النسبي للمواد المكونة لها.
(1-1-3) الخرسانة العادية (Plain Concrete)
الخرسانة بدون اى حديد تسليح وتستخدم في اعمال الفرشات الخرسانية اسفل الاساسات وكذلك في إنتاج الكتل الغير معرضة لاجهادات الشد وكذلك اعمال الارضيات والسدود وتتراوح مقاومتها بين 150 كجم/سم2 إلى 200 كجم/سم2.
(1-1-4)الخرسانة المسلحة (Reinforced Concrete)
هى خرسانة عادية مشترك معها حديد التسليح لمقاومة اجهادات الشد والتي يجب فيها مراعاه التوافق Compatibility وكذلك الاتزان Equilibrium بين الاجهادات والانفعالات في كلا من الحديد والخرسانة وتتراوح مقاومتها من 250-400 كجم/سم2.
(1-1-5) الخرسانة سابقة الاجهاد (Prestressed Concrete)
هى نوع من انواع الخرسانة العادية يتم اكسابها اجهادات ضغط قبل تحميلها وهذه الاحمال كفيلة بملاشاه إجهادات الشد الناتجة من تاثير الاحمال وبالتالي لا تحتاج الى حديد تسليح حيث تكون المحصلة النهائية للاجهادات على طول القطاع بعد التحميل (التشغيل) غالبا إجهادات ضغط..
(1-1-6) الخرسانة الجاهزة (Precast Concrete)
هى خرسانة تصب وتعالج حتى تمام تصلدها في المصنه ثم بعد ذلك تنقل إلى المنشأ وهذه الخرسانة يمكن ان تكون عادية – مسلحة – سابقة الاجهاد.
(1-1-7) الخرسانة عالية المقاومة (High Strengthy Concrete)
هى خرسانة ذات مقاومة تزيد عن 600 كجم/سم2 وقد تصل في بعض الاحيان الى 1400 كجم/سم2 ويمكن الحصول عليها باستخدام مادة إضافية مثل الملدنات Super- Plasticigers وذلك حتى يتم تقليل ماء الخلط إلى اقصى درجة مع الحصول على نفس القابلية للتشغيل وبالتالي الحصول على مقاومة عالية.
(1-1-8) الخرسانة عالية الاداء (High Performance Concrete)
هى الخرسانة لها صفات وخصائص معينة تسمح لها بالعمل في وسط وظروف معينة وهذه الخصائص قد تتضمن خصائص الخرسانة الطازجة (القابلية للتشغيل – القوم ...) او تتضمن خصائص الخرسانة المتصلدة (مقاومة البري – الخدش – الصقيع - الانكماش) وهذه الخصائص قد تكون مجتمعة او منفصلة بحيث تعطي اداء مختلف عن الاداء الخرسانة التقليدية المعتادة. والخرسانة العالية الاداء لا يشترط فيها ان تكون عالية المقاومة.
(1-1-9) الخرسانة المقواة بالالياف (Fibre Concrete)
هى الخرسانة المحتوية على الالياف وهذة الالياف موزعة توزيع منتظم وفي جميع الاتجاهات خلال الكتلة الخرسانية.
كما ان الالياف لها القدرة على تحسين مقاومة الخرسانة في الشد والنحناء والقص والصدم والانكماش وتقليل إتساع الشروخ.
واهم خصائص الالياف انها تزيد من قيمة معاير المتانة بصورة كبيرة وبالتالي تتحول ميكانيكية الكسر في الخرسانة من كسر غير قصفي وتدريجي Ductile Failure الى كسر مفاجئ وقصفي ) ل(Brittle)Sudden Failure.
(1-1-10) الخرسانة الرش (Gruite) Shotcrete
خلطة مكونة من اسمنت ورمل بنسبة 4:1 تقريباً ومضافاً اليها الماء للحصول على درجة التشغيلية المناسبة وتضخ هذه الخرسانة بالهواء المضغوط الى السطح المراد تبطينة وتستخدم في اعمال الترميم وتبطين الانفاق والترع.
ويعيب هذه الانواع من الخرسانة التعرض للانكماش بدرجة كبيرة نتيجة كثرة الماء بها أو احتمال عدم التصاق وتماسك المكونات بالاسطح التي ترش فوقها.
(1-1-11) الخرسانة البوليمرية (Polymer-concrete)
هى خرسانة خاصة يمكن الحصول عليها بمعاملة الخرسانة العادية بمواد البوليمر التي تعمل كمادة لاحمة او مالئة للفراغات بين حبيبات الركام والتي تمثل (6-8)% من وزن الخرسانة.
(البوليمر – مادة عضوية تتكون من العديد من الجزئيات المتشابهة ذات الوزن الجزئي المرتفع مثل بولي استر Polyster – إيبوكسي Epoxy ومن عيوبها ارتفاع التكلفة حيث انها تمثل (2-3) امثال الخرسانة التقليدية ومن مميزاتها مقاومة ضغط عالية 1000 كجم/سم2 – مقاومة شد 100 كجم/سم2 مقاومة عالية للانكماش والعوامل الخارجية.
(1-1-12) الخرسانة الخفيفة (Light weight concrete)
هى الخرسانة اتي يقل وزنها عن 2000 كجم/م3 والغرض من إستخدامها هو تقليل وزن المنشأ وبالتالي تقليل تكاليف الاساسات وهناك ثلاث انواع من الخرسانة الخفيفة:
خرسانة خالية من المواد الرقيقة Fine less Concrete
خرسانة الركام الحقيف Light weight Aggregate
خرسانة مهواه (ذات خلايا) Cellular Concrete
(1-1-13) الخرسانة الثقيلة heavy Weight Concret
هى الخرسانة التي يتراوح وزنها الحجمي 2400 كجم/سم2 – 6000 كجم/سم2 والغرض من استخدامها الوقاية من الاشعاع النووي والذري حيث ان قدره الخرسانة على الامتصاص هذة الاشعة تتناسب عكسي مع وزنها.
(1-1-14) الخرسانة الكتلية (Mass Concete)
هى خرسانة ذات كتل كبيرة ويستخدم فيها ركام مقاس 15سم وهى تستخدم في خرسانة السدود والخزانات الارضية.
(1-1-15) الخرسانة ذات الهواء المحبوس (Air Eatrained Concrete)
هى خرسانة بها نسبة من الهواء المحبوس لا تزيد عن 6% من حجم الخرسانة (نتيجة استعمال بعض الاضافات – رغويات او مواد تنتج الهيدروجين عن تفاعله مع الاسمنت بودرة الامونيوم او الزنك).
وهى خرسانة تمتاز بانها اكثر سهولة في التشغيل ولها مقاومة عالية للعوامل الجوية وخاصة الصقيع.
(1-1-16) الخرسانة الطازجة (Fresh Concrete)
هى الخرسانة التي تبدأ من لحظة إضافة الماء الى مكونات الخلطة وحتى لحظة حدوث الشك الابتدائي.
(تمتاز هى المرحلة بالقدرة على الخلط والنقل والصب وهى تمثل 1-2 ساعة).
(1-1-17) الخرسانة الخضراء (Green Concrete)
هى الخرسانة المتكونة في الفترة من بداية شك العجينة الاسمنتية وحتى بداية التصلد (الفترة من الشك الابتدائي – الشك النهائي).
وفي هذه المرحلة لا يسمح بالخلط او النقل او الصب وهى تمثل 24 ساعة من بداية الصب (وهى خرسانة لا تقوى على تحمل اى اجهادات).
(1-1-18) الخرسانة المتصلدة (Hardened Concrete)
هى الخرسانة في المرحلة بعد الشك النهائي تمتاز هى المرحلة بزيادة مقاومة الضغط والقدرة على تحمل الحمال مع مرور الزمن وهى تمثل الفترة من نهاية 24 ساعة وحتى نهاية العمر الافتراضي.