خرسانة

بعد تنظيف الرمل والزلط، تخزن المواد في مكان مناسب بالموقع بعيداً عن الرطوبة، يتم خلط الخرسانة يدوياً بطريقة استعمال الجاروف وذلك لخلط كميات قليلة من الخرسانة.

أما الخلط اليدوي الشائع الاستعمال للكميات الكبيرة من الخرسانة فيتم بوضع حجم عدد 2 صندوق كيل Batch box من الزلط أو السن يضاف عليهم حجم صندوق كيل من الرمل وعدد شكاير الإسمنت المطلوبة ثم تخلط هذه المواد على الناشف ثلاث مرات على طبلية مستوية صماء من الواح الخشب أو أي مادة مماثلة باستعمال الجاروف ذي الشداد، وبعدما يصبح لون المخلوط متجانساً يضاف الماء تدريجياً بالقدر المطلوب للخلط، ويستمر التقليب والخلط ثلاث مرات حتى يتجانس لون وقوام الخلطة.

ملاحظة: استخدمت هنا عدة مصطلحات الهندسية ذات علاقة بالموضوع؛ على سبيل المثال «الزلط» من اللهجة المصرية و«الشرشور» من الليبية، في حين يستخدم الحصو باللهجة العراقية، وفي اللهجة السورية «البحص»، وفي اللهجة اليمنية «الكْرْي» ويستخدم «كيس الاسمنت» في العراق والأردن واليمن، في حين يستخدم مصطلح «الشكارة» في مصر وله وزن موحد يبلغ خمسين كغم.

خلط ميكانيكي للخرسانة في إحدي مواقع العمل بمدينة نصر، القاهرة.

تخلط الخرسانة ميكانيكياً بالنسب المطلوبة في خلاطات ذات سعة مناسبة مع تناسب حجمها بمعدل النقل والصب للعملية وتستعمل الخلاطات في موقع العمل ويتناسب عدد الخلاطات مع نوع وطبيعة العمل ومع كميات الخرسانة المطلوبة.

وقد تجهز الخرسانة اوتوماتيكياً في محطات خاصة تعرف باسم محطات تجهيز الخرسانة Ready Mix ومنها تنقل إلى موقع العمل عن طريق عربات مجهزة Concrete mix trucks وتتم طريقة الخلط في محطات تجهيز الخرسانة بطريقتين:

تخلط وتجهز الخرسانة في هذه الطريقة في محطة تجهيز الخرسانة ويكون مكانها غالباً قريب موقع المشروع وتتم العملية كالآتي:[6]

يفرد الزلط (السن) والرمل وينظفوا بالمياه حتى يصيروا مشبعين بالمياه والسطح جاف وخصوصاً في الجو الحار ثم يشونوا إلى أماكنهم الخاصة القريبة من صومعة الإسمنت السائب وخزان المياه وبعد قياس مواد الرمل والركام (الزلط أو السن) والأسمنت يصب المخلوط في خلاط مركزي ويخلط على الناشف أولاً عدة مرات ثم يضاف عليه الماء بنسبة معينة وعادة تحدد نسبة الماء / الأسمنت Water / Cement ratio على حسب نوع الخرسانة المطلوبة فتجهيز خرسانة بلاطة الأرضيات مثلاً تكون نسبة الماء للأسمنت 0.7 (لعدم الحاجة إلى مقاومة عالية من الخرسانة فبالتالي تزيد نسبة المياه) أما تجهيز خرسانة الأسقف والأعمدة والكمرات فتكون نسبة المياه للأسمنت فيها حوالي 0.5 (للحاجة إلى مقاومة عالية، فوجب تقليل نسبة المياه لتزيد المقاومة).

تنقل الخرسانة إلى الموقع عن طريق عربات مجهزة لذلك ويجب ألا يزيد مشوارها من المحطة إلى موقع العمل عن 45 دقيقة وهي المدة الكافية لتكوين الشك الابتدائي للخرسانة.لكن في الأجواء الحارة يجب أن يقل المشوار عن 45 دقيقة وذلك لأن سرعة الشك تتناسب طردياً مع درجه الحرارة، فبزيادة درجة الحرارة يقل زمن اللازم لحدوث الشك. ومن العيوب أيضاً انه في حالة الطرق الغير ممهدة يحدث ما يسمى بالانفصال الحبيبي وهو انفصال مواد الخرسانة عن بعضها، مما يؤدي الضعف مقاومتها بعد الشك. ويجب أن تقلب الخرسانة ببطء داخل اسطوانة العربة الناقلة أثناء النقل لمنع انفصال مواد الخرسانة أو تماسكها.

تخلط مكونات الخرسانة على الناشف في الخلاطة المركزية كما في طريقة الخلط المركزي إلا أنه يتم خلط الخرسانة بالماء في العربة الخلاطة إما أثناء النقل لموقع العمل أو قبل الصب مباشرة، من فوائد هذه الطريقة انها تعطى وقتاً أكبر في النقل إلا أن عيبها يتمثل في أن سعة العربة الخلاطة عادة تكون حوالي 3/4 سعة العربة الناقلة للخرسانة الجاهزة وذلك لأن خلط مكونات الخرسانة بالماء يقلل من حجمها، كما يجب أن تكون سرعة تقليب الخرسانة أثناء النقل تتراوح بين 2 - 6 دورة / دقيقة للحفاظ على قوام الخرسانة.

الهدف منها هو تقصير زمن الشك حيث تقوم بجعل الخرسانة تشك قبل حدوث الأضرار الناتجة من تجمدها بعد الصب مباشرة.

الهدف منها هو إبطاء الشك للأسمنت في ظروف الأجواء الحارة

الهدف منها تقوية مقاومة الانضغاط وتعطي قابلية للتشغيل تقلل كمية الأسمنت مع ثبات مقاومة الضغط والقابلية للتشغيل تلافي الزيادة غير المطلوب في كمية الماء أثناء الخلط والصب في الموقع وتستخدم المادة في حالة صب الأساسات عند ارتفاع منسوب المياه الجوفية أو سقوط الأمطار.

تستخدم هذه الإضافة في الخرسانة الأرضية وخرسانات الحوائط التي توجد فيها البكتريا التي سببت لها التآكل.وعند اضافتها لاي نوع من أنواع الأسمنت فإن الأسمنت الناتج يسمى أسمنت مضاد للبكتيريا. ومن مميزاتها تكون ذات تركيز وقوة لمنع النشاط الحيوي للكائنات الدقيقة كالبكتيريا والعفن.

عبارة عن خلط كمية معينة من هذه الإضافة إلى الخلطة الخرسانية فينتج مجموعة كبيرة من الفقاعات الهوائية ميكروسكوبية منتظمة على سطح الخلطة لما لهذه الفقاعات تأثير على الخرسانة الطازجة من حيث قابلية التشغيل والنضج، وأيضا تؤثر على الخرسانة المتصلدة من حيث التجمد والنفاذية وزيادة العزل الحراري.

وهي ماد تحقن في الخرسانة المسلحة في حالة وجود تشققات وعيوب في المبنى وبالخصوص تحت الأرض المعرضة للرطوبة بحيث تقاوم هذه المادة المقاومة لتأثير التآكل ومن مميزاتها انها مرنة وتتحمل درجة الحرارة وسريعة الجفاف بعد الاستخدام.

هذه المادة لها دور في حماية المنشآت من المؤثرات الخارجية كالرطوبة والأمطار والمياه الجوفية وذلك لتلافي الأملاح والكبريتات.

هي إضافة مواد ملونة للخلطة نظرا لتطلبات بعض المواصفات المعمارية بحيث تصب منها طبقة رقيقة على سطح الخرسانة. وهذه الإضافات عبارة عن أكاسيد معدنية ومواد أخرى متشابهة تضاف المادة الملونة للخلطة التي تتطلب أن تكون الخرسانة ذات سطح ملون وخاصة للخرسانة العادية ومن أمثلتها ثاني أكسيد المنجنيز وأكسيد أيدروكسيد الكروم.

من أنواع المضافات

1- Styrene Butadiene Rubber copolymer ومختصره SBR

هو عبارة عن مادة عازلة للماء وخالية من الكلوريدات أي مقاوم جيد للاملاح ومعامل تمدده الحراري هو نفس معامل التمدد الحراري للخرسانة ومن خصائصه يزيد في قوة ربط والتصاق الخرسانة مع بعضها ومع الخرسانة الأخرى، وكذلك يعطي للسطح الخرساني مقاومة للمواد الكيميائية وبذلك يمنع تآكل الخرسانة، ويجعل السطح الخرساني أكثر مقاومةً للماء بحيث يمنع التشققات في الخرسانة ويجعل مكونات الخرسانة متماسكة وبذالك يمنع سيلان الخرسانة، وهو مادة غير سامة يمكن استخدامها مع الاسمنت في صب احواض مياة الشرب، ومناسب لجميع أنواع الأسمنت، ويقلل من نسبة الماء المضاف للخلطة، يمنع تكسر الاسمنت الذي يصب بطبقة خفيفة.ويخلط مع الاسمنت والرمل فقط ونسب خلطه كالتالي:

• أسمنت 50 كغ
• رمل نقي 125 كغ
• SBR 5-8 لتر
• ماء 11-14 لتر

تعد مقاومة الضغط هي أهم خواص الخرسانة المتصلدة على الإطلاق وهي تعبر عن درجة جودتها وصلاحيتها، ومقاومة الضغط هي المقاومة الأم للخرسانة حيث أن معظم الخواص والمقاومات الأخرى مثل الشد والانحناء والقص والتماسك مع حديد التسليح تتحسن وتزيد بزيادة مقاومة الضغط والعكس صحيح. لذلك يجرى اختبار الضغط بغرض التحكم في جودة إنتاج الخرسانة في موقع المشروع كما يستخدم هذا الاختبار في أغراض التصميم الإنشائى لتحديد المقاومة المميزة وإجهاد التشغيل للخرسانة في الضغط الذي يؤخذ كنسبة من المقاومة القصوى للضغط. كما يفيد اختبار الضغط في تحديد صلاحية الركام وماء الخلط للتعرف على تأثير الشوائب التي قد توجد بهما على مقاومة الضغط للخرسانة. والواقع حالياً أن مقاومة الضغط لخرسانة المنشآت التقليدية تتراوح بين 250-350 كجم/سم² أما بالنسبة للمنشآت الخاصة والوحدات سابقة التجهيز فمقاومة الضغط تزيد عن ذلك وتصل إلى 500 كجم/سم² والوحدات الخرسانية سابقة الإجهاد يجب أن تكون ذات مقاومة للضغط تزيد عن 400 كجم/سم² وقد تصل إلى 600 كجم/سم².[7]

اختلاف مقاومة الشد باختلاف عمر الخرسانة

تتحمل الخرسانة العادية المتصلدة مقاومة الضغط بدرجة كبيرة ولذلك يجرى تصميم الخرسانة باعتبارها تقاوم إجهادات الضغط أساساً أما بالنسبة لمقاومتها لقوى الشد (سواء المباشر أو غير المباشر) فإنها تعتبر ضعيفة المقاومة للشد إذا ما قورنت بمقاومتها للضغط ويرجع هذا لكونها مادة قصفة ومع ذلك اهتم الباحثون بمقاومة الشد في الخرسانة لأن حدوث معظم التشققات والشروخ فيها ناتج عن صغر مقاومتها للشد. ومقاومة الشد في الخرسانة تتراوح ما بين 7 % إلى 14 % من مقاومتها للضغط أي بنسبة متوسطة قدرها 10 % وتختلف هذه النسبة تبعاً لعمر الخرسانة. كذلك تعتمد هذه النسبة على رتبة الخرسانة. ويلاحظ أنه كلما زادت مقاومة الخرسانة للضغط كلما قلت الزيادة النسبية لمقاومة الشد إلى أن تصل مقاومة الضغط إلى حوالي 800 كجم/سم² عندها تصل مقاومة الشد إلى أقصى قيمة لها والتي تتراوح من 60 إلى 70 كجم/سم².[8]

عندما تتعرض كمرة خرسانية للانحناء فإنه يمكن حساب مقاومة الانحناء (التي تعتبر أيضاً مقياساً لمقاومة الشد غير المباشر) وتسمى معاير الكسر في الانحناء وتتراوح قيم إجهادات معاير الكسر في الانحناء بين 12 % - 20 % من مقاومة الضغط. وبالتالى فإن مقاومة الانحناء تزيد عن مقاومة الشد للخرسانة بنسبة من 60 إلى 100 %. وعموماً تؤخذ مقاومة الشد للخرسانة مساوية ل 60 % من قيمة مقاومة الانحناء. ومن ذلك يتضح أن مقاومة الانحناء تزيد عن مقاومة الشد بحوالي 40 %. ويجرى اختبار الانحناء لتعيين مقاومة الخرسانة المتصلدة للانحناء ودراسة سلوك الكمرات الخرسانية عند تعرضها لأحمال انحناء وكذلك شكل الكسر الناتج عن انهيار هذه الكمرات.[9][10]

قوى القص المباشرة هي قوتين متساويتين ومتوازيتين تؤثران على مستويين على مسافة صغيرة جداً من بعضهما. تكون دائماً مصحوبة بعزم انحناء أي بإجهادات شد وضغط لذلك فمن النادر إجراء اختبار مقاومة القص المباشر للخرسانة وخصوصاً أنه في استعمالات الخرسانة نادراً ما تتعرض للقص الخالص وإنما تتعرض للقص المصحوب بانحناء. ولقد وجد أن مقاومة القص في الخرسانة أكبر من مقاومتها للشد بحوالي 20 إلى 30 % أي أنها حوالي 10 إلى 12 % من مقاومة الضغط.