[size=24]
مكونات الخرسانة
مقدمة:
[center]الخرسانة هي عبارة عن خليط غيرمتجانس من الركام ( الحصمة) و الأسمنت والماء مع بعضالفراغات و يمكن اضافة بعض المواد الأخرى ( المضافات)
للحصول على خواص معينة.
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 تصبحصلبة وقوية ، وتتفاوت قوتها حسب المكونات الأساسيةوكذلك حسب طريقة الرج أثناء الصب ونوعية المعالجة.
مكونات الخرسانة :
أولاَ : الأسمنت:
الأسمنت هو تلك المادة الناعمة الداكنة اللون التي تمتلك خواص تماسكية و تلاصقيةبوجود الماء مما يجعله قادراَ على ربط مكونات الخرسانةبعضها 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).
أنواع الأسمنت:-
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
المكونات الرئيسية للأسمنتالبورتلاندي العادي:
1. سليكات ثلاثي الكالسيوموتبلغ نسبتها من 45 - 55 % وهي المسئولة عن إعطاء القوة للخرسانة خلال الأيام الثمانيةوالعشرين الأولى.
2. سليكات ثنائي الكالسيوم وتبلغ نسبتها من
15-25 % وهي المسئولة عن ظاهرة الالتئام الذاتي حيث تقوم بإغلاق الشقوق الشعريةفي المونة وفي الخرسانة و كذلك قوة الشد للخرسانة.
3. ألومنيات ثلاثي الكالسيوم وتتراوح نسبتها من 12-15 %
وهي تتفاعل بسرعة عند الخلط وتطلق حرارة عالية لذلك فهي تعطي الخرسانة قوتها في اليوم الأول ولكنها لا تؤثر في القوة النهائية للخرسانة.
4. ألومنيات حديد رباعي الكالسيوم وتتراوحنسبتها من 7-12 % وهي تتفاعل في الأيام الأولى وتعطي حرارة عالية ولكنها أبطأ من ثلاثيألومنيات الكالسيوم.
5. بالاضافة إلى المكونات السابقة يحتوي الأسمنتعلى مركبات ثانوية على شكل أكاسيد مثل أكاسيدالبوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والتيتانيوم وثاني أكسيد الكبريت . وتشكل هذه المركبات نسبة قليلة من وزن الأسمنت.
خواص و فحوصات الأسمنت:-
يجرى على الاسمنت العديد من الفحوصات
لتحديد صفاته وللتأكد من جودته ومطابقته
للمواصفات، ومن أهم هذه الفحوصات:
1. نعومة الأسمنت Fineness of Cement
2. فحص القوام القياسي للعجينة الأسمنتية.
3. زمن الشك الابتدائي والنهائي Initial & Final setting time
4. التحليل الكيماوي للاسمنت.
5. ثبات الأسمنت .
6. مقاومة الأسمنت للضغط المباشر.
7. مقاومة الاسمنت للشد المباشر.
8. فحص الانثناء
ثانياً : الركام ( الزلط) :-
ان لنوعية و خواص الركام تأثيراً كبيراً على خواص الخرسانة ونوعيتها لكونه يشغلحوالي (70-75%) من الحجم الكلي للكتلة الخرسانية.
ويتكون الركام بصورة عامة من حبيبات صخرية متدرجةفي الحجم منها حبيبات صغيرة كالرمل والأخرىحبيبات كبيرة كالحصى او الزلطوإضافة إلى كون الركام يشكل الجزء الأكبر منهيكل الخرسانة والذي يعطي للكتلة الخرسانيةاستقرارها ومقاومتها للقوى الخارجية والعوامل الجويةالمختلفة كالحرارة والرطوبة والانجماد فانه يقللالتغيرات الحجمية الناتجة عن تجمد وتصلب عجينةالاسمنت أو عن تعرض الخرسانة للرطوبة والجفاف .
ولذا فإن الركام يعطي للخرسانة متانة أفضل مما لو استعملت عجينة الاسمنت لوحدها.
مما ورد سابقاً يتضح أن خواصالركام تؤثر بدرجة كبيرة على متانة وسلوك هيكل الخرسانة.
وعند اختيار الركام لغرض الاستعمال في خرسانةمعينة يجب الانتباه بصورة عامة إلى ثلاثة متطلبات هي:
اقتصادية الخليط ، المقاومة الكامنة للكتلة المتصلبة، والمتانة المحتملة لهيكل الخرسانة.
و من الخواص المهمة الأخرى لركام الخرسانةهي تدرج حبيباته ( مرفق جداول التدرجات الشاملة للركام حسب المقاس الاعتباري الأكبر- ملحق رقم 1)،ولغرض الحصول على هيكل خرساني كثيف يجبأن يكون تدرج ركام الخرسانة مناسبا وذلك بتحديدنسبة الركام الناعم والركام الخشن في الخليط .
بالاضافة إلى ذلك يكون تدرج حبيبات الركام عاملا مهمافي السيطرة على قابلية تشغيل الخرسانة الطرية.
فعند تحديد كمية الركام الموجود في وحدة الحجمللخرسانة تكون قابلية تشغيل الخليط أكثر عندما يكون تدرج الركام مناسبا وبذلك تكون الحاجة لكميةالماء اللازمة للخليط أقل وهذا بدوره يؤدي إلىزيادة مقاومة الخرسانة الناتجة. كما ويؤثر الركامعلى الكلفة الكلية للخرسانة . ***
وبصورة عامة فإنه كلما كانت كمية الركام الموجود في حجم معين من الخرسانة أكثر كلما كانت الخرسانة الناتجة اقتصادية أكثر وذلك لكون الركام أرخص من الأسمنت.
ولغرض الحصول على خرسانة متينة يجبأن يتميز ركامها بعدم تأثره بفعل العوامل الجويةالمختلفة كالحرارة والبرودة والانجماد والتي تؤديإلى 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 المقاومةوالثبات لعجينة الأسمنت . ويجب أن يكون الركامنظيفا قويا مقاوما للسحق والصدم ومناسبا منحيث الامتصاص ذا شكل وملمس مناسبين وغير قابل للانحلال ، ومقاوما للتآكل والبري.
الاشتراطات الخاصة بالركام:
يجب أن تكون حبيبات الركام شبه كروية وغير مفلطحة وتفضل الأنواع عديدة الأوجه.
ب- يجب ألا تزيد نسبة الامتصاص عن 5%.
ج- يجب ألا يقل الوزن النوعي الظاهري عن 2.35د - يجب ألا تزيد نسبة الفاقد في وزن الركام عند اجراء اختبار الثبات عن 10-12% من الوزن.
هـ- يجب ان يكون الركام المستخدم فيالخلطات الخرسانية متدرجاً ضمن حدودمنحنيات التدرج الشامل المرفقة في ملحق رقم 1.
و - يجب أن يخضع الركام للغسيل قبل استخدامهوذلك لضمان خلوه من المواد العضوية والأملاح الضارة.
ثالثاً: الماء :
أهمية الماء:
1. إن الماء ضروري لكي يتم التفاعل الكيماوي بين الاسمنت والماء.
2. وهو ضروري أيضا لكي تمتصه الحصمة المستعملة في الخرسانة.
3. يعطي الماء الخليط المؤلف من الركام الخشن والناعم والاسمنت درجة مناسبة من الليونة تساعدهعلى التشغيل والتشكيل.
4. بوجود الماء يمكن خلط مقدار أكبر من الحصمة بنفسالكمية 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.
7. إن الماء ضروري لعمليات إيناع الخرسانة أثناء تصلبها.
النسبة المائية الاسمنتية:
هي النسبة بين وزن الماء الحر المخصص للتفاعل
( عدا عن الماء الذي تمتصه الحصمة) إلى وزن الأسمنتفي الخلطة. ولضبط نسبة الماء في الخلطة أهميةبالغة وعليها تتوقف قوة الخلطة ومساميتها وانفصالها ونزفها ومقدرتها على مقاومة العوامل الجويةمن برودة وحرارة وتآكل حيث ان كثرة الماء تضعفالخرسانة وتسبب الانفصال والتدميع والمساميةوقلة الدوام والاهتراء وقلة التماسك والضعفوالتقشر والانكماش والتشقق. والجداول التاليةتحدد النسبة المائية الاسمنتية القصوى حسب درجة الخرسانة
(ACI 211.3-76):
قوة المكعب القياسي بعد 28 يوم النسبة المائية الاسمنتية
Kg/cm2 بدون هواء مع هواء
600 0.32 0.23
550 0.36 0.27
500 0.41 0.32
450 0.45 0.37
400 0.50 0.42
350 0.56 0.47
300 0.62 0.53
250 0.69 0.60
200 0.77 0.69
150 0.87 0.77
100 1.00 0.85
خواص الماء المستعمل في الخرسانة:
1. يكون الماء المستعملفي خلط ومعالجة الخرسانة خاليا من المواد الضارة مثل الزيوت والشحوم والأملاح 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.
2. يعتبر الماء الصافي الصالح للشرب صالحا لخلط الخرسانة وايناعها.
3. يسمح باستعمال الماء غير الصالح للشرب في حالة عدم توفر الماء الصالح لشربعلى أن لا يزيد تركيز الشوائب فيه عن نسبمعينة تحددها المواصفات.
4. يحظر استعمال الماء غير الصالح للشرب فيخلط وايناع الخرسانة إلا بعد أن يثبت مخبريابأن مقاومة مكعبات الملاط (Mortar) الذي جرىخلطه بالماء غير الصالح للشرب تساويعلى الأقل (90) % من مقاومة نظيراتها والتيجرى تحضيرها باستعمال ماء صالح للشرب وذلك عند عمر (7) أيام و (28) يوم وحسب المواصفات الأميركية رقم ASTM C-109
5. يجرى تصميم الخلطة الخرسانية في المختبرباستعمال نفس الماء غير الصالح للشرب والذيسيجرى استخدامه في الخلطات الخرسانية بالموقع.
رابعاً: الاضافات :
الاضافات هي عبارة عنمواد أو تراكيب من عدة مواد تضاف للخرسانة أثناء الخلط لتحسين خاصية أو أكثر من خواص الخلطة الخرسانية.
أهم أغراض استعمال الاضافات:-
1. تحسين قابلية التشغيل للخرسانة الطرية.
2. تعجيل التصلب للحصول على مقاومة عالية في وقت قصير.
3. ابطاء عملية التصلب ( الشك) في الأجواء الحارةأو 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.
أنواع الاضافات:-
بالرغم من تعدد أنواع الإضافات وأسمائها التجارية إلاّ أنها تندرج أساساً ضمن ثلاث مصنفات رئيسية هي:
1. إضافات مسرعة للتفاعل.
2. إضافات مبطئة للتفاعل.
3. إضافات مقللة للماء.
إن لهذه الاضافات مضاراَ لذلك يجب عدم استعمالهاإلا في الحالات الضرورية وحسب تعليمات الشركةالمصنعة وبأقل الكميات . ومحاولة الاعتماد علىتحسين خواص الخرسانة بتعديل مكوناتها الرئيسية.
الخلطات الخرسانية :
بعد أن يتم فحص الموادالأولية ( وهي الركام الخشن والناعم ، والماء والأسمنت والمضافات )
وبعد التأكد من صلاحيتها ومطابقتها للمواصفات، يتم عمل تصميم للخلطة الخرسانية لتعيين كميةكل مادة من المواد اللازمة للحصول على خلطة خرسانية حسب ظروف العمل ونوع المنشأ أو العنصر الخرساني المراد صبه.
وهناك عوامل عديدة تؤثر على التصميمكشكل الركام وحجمه وتدرجه وطبيعة العملوالتشغيل وطريقة الدمك وتوفر المواد ودرجات الحرارة، إلا أننا أثناء التصميم نأخذ بعين الإعتبار أن يتم تحديدالمكونات بحيث تغطى كل حبات الركامبالاسمنت وبحيث تدخل الحبيبات الأصغرحجما في الفراغات الأكبر حجما وبحيثتعطي الخرسانة القوة المطلوبة واللدونة اللازمةوأن تكون غير منفذة للماء ومتينة وقوية ومقاومة للعوامل الجوية بأقل التكاليف.
درجات الخرسانة :
تُحَدد درجات الخرسانة حسب قيمة المقاومة المميزة ، وتُحَدِّد المواصفات بشكل عام لكل درجة من الخرسانة محتوى أدنى للاسمنت حسب طبيعة التعرض للعوامل الجوية، وكذلك تحدد النسبة المائية الاسمنتية القصوى المسموحة كما هو موضح في الجدول التالي:
درجة الخرسانة
الحد الأدنى لمتوسط 3 نماذج بعد 28 يوم
kg/cm2 الحد الأدنى لنموذج واحد ضمن العينة
(لا تزيد النسبة عن 15% من عدد نماذج العينة
kg/cm2 الحد الأدنى لمحتوى الاسمنتفي الظروف العادية
kg/m3 الحد الأقصى للنسبة المائية الاسمنتية
150 180 150 200 0.87
200 230 200 230 0.77
250 285 250 285 0.69
300 345 300 325 0.62
350 400 350 350 0.56
400 460 400 400 0.50
* الجدول خاص بعينات الفحص القياسية مقاس 15×15×15 سم ويجب مراعاة معاملات التصحيح لاجهاد الضغط في حالة استخدام عينات الفحص بمقاسات أخرى كما يلي:
مكعبات 10×10×10 سم معامل التصحيح 0.975اسطوانة 15×30 سم معامل التصحيح 1.250
مقاومة الكسر:
تعرف مقاومة الكسر للخرسانة بقيمة مقاومة الكسر بالضغط لنموذج فحص خرساني مكعب الشكل مقاسه (150×150×150) ملم، عمره (28)
يوماً محفوظاً تحت الماء
2) درجة مئوية.±في درجة حرارة (20
المقاومة المتوسطة للكسر :
تعرف المقاومة المتوسطة للكسر بالضغط للخرسانة بمعدل قيمة مقاومةالكسر لنماذج الفحص المختلفة لعينة واحدة من الخرسانة. وعند احتساب المعدل يجب ألا يزيد الفرقبين القيمة الأعلى والقيمة الأدنى الى المعدلعن 20% والا يجب معاملة نتيجة كل مكعب على حدة.
المقاومة المميزة :
تعرف المقاومة المميزةللخرسانة بالقيمة الدنيا لمقاومة كسر نماذجالفحص المختلفة لعينة واحدة من الخرسانة.
خاصية التشغيل :
التشغيل هو قابلية تشكيلوصب الخرسانة، فإذا احتاجت الخرسانة إلى جهدوشغل لتشكيلها في القالب أو لصبها في الموقعفإن ذلك يعني أن قابليتها للتشغيل صعبة كمايعني أن الخلطة جامدة والعكس بالعكس فالتشكيلالسهل يعني خرسانة طرية. وللخلطة الجامدةمزايا كثيرة تختلف عن ظروف الخلطة الطرية فهيأقل كلفة من ناحية المواد، وأقوى ، ولا تهرب منها الروبة و لا تتشقق أثناء جفافها اذا تمت معالجتها بشكل جيد، وتستعمل مع القوالب الانزلاقية، ولا يحصل فيها انفصال حبيبي، وهي أقل عرضة للتجمد.
وبمقابل ذلك فإنها تحتاج إلى جهد لصبها ودمكها و قد تعشش، ولذلك يجب حفظ توازن بين المزايا والمساويء بحيث تختار الخلطة ذات التشغيل الذي يناسب طبيعة العمل.
طرق قياس التشغيل:
يقاس التشغيل إما بطريقة الهبوط أو بطريقة معامل الدمك الذي يستعمل للخلطات ذات التشغيل المنخفض. إلا أن هناك طرق أخرى لقياس التشغيل منها: طاولة الانسياب وكرة الاختراق، والإهتزاز الترددي .
اختيار درجة التشغيل :
يتم اختيار درجة تشغيلالخرسانة بالتهدل ومعامل الدمك المبين في الجدولالتالي حسب ظروف العمل
ظروف العمل درجة التشغيل التهدل
(سم ) معامل الدمك
1-باستعمال رج شديد
2-مقاطع بتسليح بسيط مع الرج
3-مقاطع بتسليح بسيط بدون الرجومقاطع بتسليح متوسط مع الرج
4-مقاطع بتسليح كثيف مع الرجمتدنية جدامتدنيةمتوسطةعاليةصفر - 3
3-6
6-12.5
12.5-15
0.75
0.83
0.90
0.95
معالجة الخرسانة:
إن قوة احتمال الخرسانة وتماسكها ومقاومتها لنفاذ الماء تزداد بمرور الوقت ما دامت الظروف مهيئة لاستمرار التفاعل الكيماوي بين الماء والاسمنت كما تتحسنأيضا خواص الخرسانة الاخرى مثل مقاومتها للحرارة والبرودة وعوامل الجو المتقلبة. والتحسن الذي يطرأعلى خواص الخرسانة يكون سريعا في أول عهدها ولكنه يستمر ببطء بعد ذلك إلى أجل غير معلوم.
ان المعالجة المبكرة والفعالة والمستمرة في المراحلالأولى لعمر الخرسانة أمر ضروري لتشكيل القوة والمتانة وعدم النفاذية ومقاومة البري وثبات الحجم والشروط الأساسيةالتي يجب توفرها حتى يستمر التفاعل هي درجة الحرارة المناسبة ، والرطوبة الملائمة والمعروف أن الخرسانةالطرية تحوي من الماء مقدار أكثر مما يلزم لاتمام التفاعلالكيماوي للاسمنت الا أنه في معظم الأحواليتبخر جزء كبير من هذا الماء بفعل الحرارة ،ولذلك كان لا بد من اضافة الماءباستمرار إلى الخرسانة للتعويض عن الماء الذي يتبخر ، كما يمكن تغطية الخرسانة وترطيب الغطاء حتىيتم ضمان وجود رطوبة وماء التفاعل ، كما يجب اتخاذ الاحتياطات بالنسبة للحرارة.
الاختبارات
أخذ عينات الخلطة الطازجة:
يجب أن تجمع عينةالفحص خلال عملية التفريغ من الخلاطة المركزيةأو خلاطة الموقع أو الشاحنة ويتم ذلك بوضع وعاء معترض أثناء التفريغ أو تحويل التفريغ إلى وعاء العينةولهذه الغاية يمكن تخفيف سرعة التفريغ ويجب عدم استعمالأول أوآخر 0.2 م3 (أي تؤخذ العينة في حدود ال 60% الوسطى )
من الخلطة. أما الخلاطات الصغيرة فان عينة واحدة من منتصفالتفريغ تكفي. وإذا كانت الخلطة قد أفرغت فيمكن أخذ اجزاءمن مواقع مختلفة ثم خلطها ببعضها على سطح غير ماص وعمل حماية من الطقس حتى نمنع كسبأو فقدان ماء ويتم أخذ العينات حسب المواصفات البريطانية أو الأمريكية أو أي مواصفات بديلة .
أيها 
الزائر الكريم 
