خرسانة
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
يعتبر الرومان هم أول من استعمل الخرسانة العادية Plain Concrete في التاريخ من حوالى الفى عام و قد استعملت في معظم مبانيهم لسهولة تشكيلها و امكان تفيذها بعمالة مدربة تدريبا بسيطا .
الخرسانة هى مخلوط من مواد اولية مكونة من الرمل و الزلط (او السن اى كسر الأحجار) و الأسمنت مع اضافة الماء اليهما . و عند خلطهم جيدا تتم عملية تماسك بينهم تسمى زمن الشك Setting time .
و للخرسانة خصائص كثيرة تمتاز بها عن المواد الأخرى ، فهى تأخذ شكل صلد و متين مع الزمن تدريجيا و تبدأ بالشك الإبتدائى Initial setting و تنتهى بالشك النهائى Final setting . كذلك فهى شديدة المقاومة للضغط Compression و لكنها في نفس الوقت ضعيفة جدا في مقاومتها للشد Tension لذلك فالخرسانة العادية (غير المسلحة) لا تستخدم ابدا في الأماكن التى تحدث فيها اجهادات الشد (مثل الكمرات).
للتغلب على هذه المشكلة ، يوضع الحديد و هو مقاوم ممتاز لقوى الشد و قوى الضغط و في حين ان أسياخ الحديد الطويلة يمكن ان تتحمل قوى الشد كلها فإن الخرسانة لا تتحمل قوى الضغط كلها إذا كانت قطاعاتها نحيفة Slinder فيحدث نتيجة لهذا انبعاج الخرسانة Buckling .
لذلك ، نجد ان مركبا خليطا من الخرسانة و الحديد يعطى مادة مثالية لمقاومة الإجهادات المختلفة المؤثرة عليها ،. و هذا المركب هو ما يعرف باسم الخرسانة المسلحة Reinforced concrete .
محتويات |
[عدل] انواع الخرسانة
تعددت انواع الخرسانة كثيرا في وقتنا الحاضر نتيجة مكوناتها نذكر منها على سبيل المثال :
- خرسانة : و قد تسمى باطون وهي خليط من البحص (الطبيعي او كسر الحجر الصلب) مع الرمل النظيف والخالي من الشوائب والبودره الناعمه جدا مع الأسمنت بنسب متعارف عليها فنيا.
- خرسانة عادية : و قد تسمى خرسانة نظافه ولا تستعمل في صب اي منشئآت عليها احمال وتصب عادة لملء الفراغات ولتثبيت التربه تحت او حول منشئآت مسلحه بالحديد.
- خرسانة مسلحة: هي خرسانه تسمى مسلحه لأنها تصب مع قضبان حديديه لها اشكال خاصه يحددها مهندسون متخصصون بالتصميم لجعل الجسم المصبوب من هذه الخرسانه مع الحديد أكثر قوه وقادر على تحمل اوزان كثيره مثل (الجسور ، الأسقف ، المباني العاليه ...).
- خرسانة بيضاء : مكونة من خلط اسمنت أبيض مع مونة الرمل و البحص .
- خرسانة كسر طوب : مكونة من خلط كسر الطوب مع مونة الرمل و الأسمنت .
كما يوجد انواع اخرى من الخرسانات المسلحه التي لها صفات و استخدامات خاصة مثل :
- الخرسانة المسلحة المصبوبة تحت الماء .
- الخرسانة المسلحة المقاومة للحريق .
- الخرسانة المسلحة المقاومة للإشعاعات الذرية .
- الخرسانة المسلحة للسدود .
- الخرسانة المسلحة ضد القنابل .
- الخرسانة المسلحة المقاومة للزلازل .
- الخرسانة المسلحة الملونة .
والطرق المختلفة لتجهيز منتجات الخرسانة المسلحة يكسبها أسماء اخرى مثل :
- الخرسانة المصبوبة في الموقع (لا يتم تحريك الجسم المصبوب بعد الصب)In-Situ concrete .
- الخرسانة مسبقة الصب (تصب الاجسام في موقع ويتم تركيبها في موقع آخر) Pre-Cast concrete products .
- الخرسانة سابقة الإجهاد(تصب ويتم شدها بأسلاك قويه جدا لتكون قادره على حمل احمال كبيره جدا مثل الجسور الطويله جدا Pre-Stressed concrete .
[عدل] خلط الخرسانة
قبل خلط مواد الحرسانة يجب التأكد من نظافة الرمل و الزلط (او السن) و لذلك يجب تنظيفهم من اى مواد عضوية عالقة بها و ذلك بهزهم في المنخل Sieve و غسلهم بالماء قبل استعمالهم لأن وجود نسب كبيرة من الطين او المواد العضوية او الأملاح او الفوسفاتات في الخرسانة يسبب تأكل و صدى الحديد الموجود فيها و يضعف من قوتها . و يتم خلط المواد الأولية للخرسانة عموما بطريقتين رئيسيتين :
[عدل] الخلط اليدوى
بعد تنظيف الرمل و الزلط ، تخزن المواد في مكان مناسب بالموقع بعيدا عن الرطوبة ، يتم خلط الخرسانة يدويا بطريقة استعمال الجاروف و ذلك لخلط كميات قليلة من الخرسانة .
اما الخلط اليدوى 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 و عدد شكاير الأسمنت المطلوبة ثم تخلط هذه المواد على الناشف ثلاث مرات على طبلية مستوية صماء من الواح الخشب أو اى مادة مماثلة باستعمال الجاروف ذو الشداد و بعدما يصبح لون المخلوط متجانسا يضاف الماء تدريجيا بالقدر المطلوب للخلط ، و يستمر التقليب و الخلط ثلاث مرات حتلا يتجانس لون و قوام الخلطة . يتطلب توحيد المصطلحات الهندسية حيث ان الزلط باللهجة المصرية والشرشور بالليبية في حين باللهجة العراقية هو الحصو وان كيس الاسمنت بالعراقي في حين باللهجة المصرية هو الشكارةوهكذا اخواني المهندسين نحن نعيش ازمة الاتفاق
[عدل] الخلط الميكانيكى
تخلط الخرسانة ميكانيكيا بالنسب المطلوبة في خلاطات ذات سعة مناسبة مع تناسب حجمها بمعدل النقل و الصب للعملية و تستعمل الخلاطات في موقع العمل و يتناسب عدد الخلاطات مع نوع و طبيعة العمل و مع كميات الخرسانة المطلوبة .
و قد تجهز الخرسانة اوتوماتيكيا في محطات خاصة تعرف باسم محطات تجهيز الخرسانة Ready Mix و منها تنقل إلى موقع العمل عن طريق عربات مجهزة Concrete mix trucks و تتم طريقة الخلط في محطات تجهيز الخرسانة بطريقتين :
[عدل] طريقة الخلط المركزى
تخلط و تجهز الخرسانة في هذه الطريقة في محطة تجهيز الخرسانة و يكون مكانها غالبا قريب موقع المشروع و تتم العملية كالأتى :
يفرد الزلط (السن) و الرمل و ينظفوا بالمياه حتى يصيروا مشبعين بالمياه و السطح جاف و خصوصا في الجو الحار ثم يشونوا إلى اماكنهم الخاصة القريبة من صومعة الأسمنت السائب و خزان المياه و بعد قياس مواد الرمل و الركام (الزلط أو السن) و الأسمنت يصب المخلوط في خلاط مركزى و يخلط على الناشف أولا عدة مرات ثم يضاف عليه الماء بنسبة معينة و عادة تحدد نسبة الماء / الأسمنت Water / Cement ratio على حسب نوع الخرسانة المطلوبة فتجهيز خرسانة بلاطة الأرضيات مثلا تكون نسبة الماء للأسمنت 0.7 (لعدم الحاجة إلى مقاومة عالية من الخرسانة فبلتالى تزيد نسبة المياه) اما تجهيز خرسانة الأسقف و الأعمدة و الكمرات فتكون نسبة المياه للأسمنت فيها حوالى 0.5 (للحاجة إلى مقاومة عالية ، فوجب تقليل نسبة المياه لتزيد المقاومة).
تنقل الخرسانة إلى الموقع عن طريق عربات مجهزة لذلك و يجب ألا يزيد مشوارها من المحطة إلى موقع العمل عن 45 دقيقة و هى المدة الكافية لتكوين الشك الإبتدائى للخرسانة .لكن في الاجواء الحارة يجب ان يقل المشوار عن 45 دقيقة وذلك لأن سرعة الشك تتناسب طرديا مع درجه الحرارة ، فبزيادة درجة الحرارة يقل زمن اللازم لحدوث الشك . ومن العيوب ايضا انه في حالة الطرق الغير ممهدة يحدث ما يمسى بال الانفصال الحبيبي وهو انفصال مواد الخرسانه عن بعضها ، مما يؤدي ال ضعف مقاومتها بعد الشك . ويجب ان تقلب الخرسانة ببطء داخل اسطوانة العربة الناقلة اثناء النقل لمنع انفصال مواد الخرسانة أو تماسكها.
[عدل] طريقة الخلط اثناء النقل
تخلط مكونات الخرسانة على الناشف في الخلاطة المركزية كما في طريقة الخلط المركزى إلا انه يتم خلط الخرسانة بالماء في العربة الخلاطة إما اثناء النقل لموقع العمل او قبل الصب مباشرة ، من فوائد هذه الطريقة انها تعطى وقتا أكبر في النقل إلا ان عيبها يتمثل في ان سعة العربة الخلاطة عادة تكون حوالى 3/4 سعة العربة الناقلة للخرسان الجاهزة و ذلك لأن خلط مكونات الخرسانة بالماء يقلل من حجمها ، كما يجب ان تكون سرعة تقليب الخرسانة اثناء النقل تتراوح بين 2 - 6 دورة / دقيقة للحفاظ على قوام الخرسانة.
[عدل] خواص الخرسانة المتصلدة
[عدل] مقاومة الضغط
تعد مقاومة الضغط هى أهم خواص الخرسانة المتصلدة على الإطلاق وهى تعبر عن درجة جودتها وصلاحيتها، ومقاومة الضغط هى المقاومة الأم للخرسانة حيث أن معظم الخواص والمقاومات الأخرى مثل الشد و الانحناء 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 الذى يؤخذ كنسبة من المقاومة القصوى للضغط. كما يفيد اختبار الضغط في تحديد صلاحية الركام وماء الخلط للتعرف على تأثير الشوائب التى قد توجد بهما على مقاومة الضغط- للخرسانة. والواقع حالياً أن مقاومة الضغط لخرسانة المنشآت التقليدية تتراوح بين ٢5٠-٣5٠ كجم/سم² أما بالنسبة للمنشآت الخاصة والوحدات سابقة التجهيز فمقاومة الضغط تزيد عن ذلك وتصل إلى 5٠٠ كجم/سم² والوحدات الخرسانية سابقة الإجهاد يجب أن تكون ذات مقاومة للضغط تزيد عن 4٠٠ كجم/سم² وقد تصل إلى 6٠٠ كجم/سم².
[عدل] مقاومة الشد
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 إهتم 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 ١4 % من مقاومتها للضغط أى بنسبة متوسطة قدرها ١٠ % 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 حوالى ٨٠٠ كجم/سم² عندها تصل مقاومة الشد إلى أقصى قيمة لها والتى تتراوح من 6٠ إلى 7٠ كجم/سم².
[عدل] مقاومة الإنحناء
عندما تتعرض كمرة خرسانية للإنحناء فإنه يمكن حساب مقاومة الإنحناء (التى تعتبر أيضاً مقياساً لمقاومة الشد غير المباشر) وتسمى معاير الكسر في الإنحناء وتتراوح قيم إجهادات معاير الكسر في الإنحناء بين ١٢ % - 20 % من مقاومة الضغط. وبالتالى فإن مقاومة الإنحناء تزيد عن مقاومة الشد للخرسانة بنسبة من 6٠ إلى ١٠٠ %. وعموماً تؤخذ مقاومة الشد للخرسانة مساوية ل 6٠ % من قيمة مقاومة الإنحناء. ومن ذلك يتضح أن مقاومة الإنحناء تزيد عن مقاومة الشد بحوالى 4٠ %. ويجرى اختبار الإنحناء لتعيين مقاومة الخرسانة المتصلدة للإنحناء ودراسة سلوك الكمرات الخرسانية عند تعرضها لأحمال إنحناء وكذلك شكل الكسر الناتج عن إنهيار هذه الكمرات.
[عدل] مقاومة القص
قوى القص المباشرة هي قوتين متساويتين ومتوازيتين تؤثران على مستويين على مسافة صغيرة جداً من بعضهما. تكون دائما مصحوبة بعزم إنحناء أى بإجهادات شد وضغط لذلك فمن النادر إجراء اختبار مقاومة القص المباشر للخرسانة وخصوصاً أنه في إستعمالات الخرسانة نادراً ما تتعرض للقص الخالص وإنما تتعرض للقص المصحوب بإنحناء. ولقد وجد أن مقاومة القص في الخرسانة أكبر من مقاومتها للشد بحوالى ٢٠ إلى ٣٠ % أى أنها حوالى ١٠ إلى ١٢ % من مقاومة الضغط.
