أنواع الخرسانة الخاصة: الاستخدامات | المزايا | الخصائص
لا شك أن مرونة الخرسانة تجعلها مناسبة لأغراض مختلفة. ومع ذلك، هناك العديد من العيوب المرتبطة بها مثل ضعف مقاومة الشد، تآكل التسليح، والتعرض للهجمات الكيميائية مثل الكبريتات والكلوريدات، مما يؤثر على متانتها وما إلى ذلك.
أدى التطور الأخير في تكنولوجيا البناء إلى إنتاج بعض أنواع الخرسانة الخاصة والتي تغلبت تقريبًا على هذه القيود وقريبة من الظروف المثالية.
تتضمن بعض التقنيات التي تعزز خصائص الخرسانة، تعديل البنية الدقيقة لعجينة الأسمنت، وتحفيز المزيد من الهواء بحيث تصبح خفيفة الوزن، بعض المضافات التي تساهم في تقليل أو زيادة زمن الشك، إلخ.
ما هو مفهوم الخرسانة الخاصة؟
كلمة “خاصة” في حد ذاتها لها مغزى وهي هنا تعبر عن السمات الفريدة المرتبطة بالخرسانة. تشير كلمة “خاصة” إلى أن الخرسانة أكثر قوة ومتانة وصلابة. لتصنيع الخرسانة الخاصة، يتم إضافة مكونات خاصة من خلال عمليات خاصة حسب المتطلبات.
يتم استخدام تقنية لتعزيز خصائص الخرسانة الخاصة التي تكون مفيدة لنوع معين من الأعمال، على سبيل المثال – في حالة المباني التي يفضل فيها استخدام الخرسانة خفيفة الوزن للبلاطات بحيث يتم توفير التكلفة وكذلك الحفاظ على الجانب الجمالي مع مراعاة الوسط المحيط.
اقرأ: الهياكل الفولاذية مقابل الهياكل الخرسانية | مقارنة كاملة بين مباني الصلب والخرسانة
تعرف على الفرق بين الأسمنت والخرسانة
أنواع وخصائص الخرسانة الخاصة
دعونا نفهم الأنواع المختلفة من الخرسانة الخاصة:
اقرأ: الخرسانة الخضراء: تطبيقاتها، مزاياها وعيوبها
الخرسانة خفيفة الوزن:
عادة ما يكون للخرسانة التقليدية كثافة عالية وموصلية حرارية عالية. لكن الشيء نفسه لا ينطبق على الخرسانة خفيفة الوزن. في حالة الخرسانة خفيفة الوزن، يتم تقليل الكثافة إلى 35٪ مقارنة بالخرسانة التقليدية. يتم تحقيق هذا التخفيض في الوزن عن طريق إدخال (حبس) كميات كبيرة من الهواء، أو باستخدام الخرسانة الخالية من الرمال، واستخدام الركام الخفيف الوزن. يساعد الركام الخفيف وكذلك الفراغات في الخرسانة في تقليل الوزن الكلي.
وفقا ل. نيفيل (مؤلف تقنية الخرسانة)، نظرًا للفراغات المملوءة بالهواء، توفر الخرسانة خفيفة الوزن عزلًا حراريًا جيدًا وتتمتع بمتانة مرضية ولكنها ليست شديدة المقاومة للتآكل. بشكل عام، تعتبر الخرسانة خفيفة الوزن أغلى من الخرسانة العادية، ويتطلب الخلط والمناولة والصب مزيدًا من العناية والاهتمام مقارنة بالخرسانة العادية.
ومع ذلك، بالنسبة للعديد من الأغراض، تفوق مزايا الخرسانة خفيفة الوزن عيوبها، وهناك اتجاه مستمر في جميع أنحاء العالم نحو المزيد من الخرسانة خفيفة الوزن في عدة تطبيقات مثل الخرسانة سابقة الإجهاد، والمباني الشاهقة وحتى الأسطح القشرية.
خرسانة فائقة خفة الوزن:
هذا النوع من الخرسانة له كثافة في حدود 600 إلى 1000 كجم / م 3. وهي مكونة من الأسمنت والرمل وخرز البوليسترين ذو طبيعة تمددية بقطر 6 مم. يتم تصنيعها من خلال عملية البلمرة التي تتضمن تشتيت ستيرين سائل في وسط مائي وأيضًا محفز بلمرة.
الخرسانة الخوائية:
يتم إزالة الماء والهواء الزائد بمساعدة الشفط في هذا النوع من الخرسانة. تعتمد مدة المعالجة على نسبة الماء إلى الأسمنت وكمية المياه المراد إزالتها. ومع ذلك، تكون أكثر فعالية عندما تكون نسبة الماء إلى الأسمنت أقل من 0.4. هنا، ضغط الشفط يكون ثلث الضغط الجوي. يمكن أن يساعد اهتزاز الخرسانة قبل عملية التفريغ أو الشفط في عملية التصنيع بأكملها.
الخرسانة الكتلية:
في مثل هذا النوع من الخرسانة، يتم استخدام الركام كبير الحجم منخفض الركود لخفض كمية الأسمنت في خليط الخرسانة. هذا يجعل الخليط صلبًا وجافًا مما يؤدي إلى استخدام هزازات عالية الطاقة من فئة الغمر للدمك. يتم صبها بشكل عام في قوالب مفتوحة. بسبب الكتلة العالية، قد يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة الخرسانة والتي يمكن خفضها عن طريق السماح باستخدام الماء البارد أو الثلج أثناء خلط الخرسانة.
الخرسانة المضغوطة بالمدحلة:
الخرسانة المضغوطة بالمدحلة أو المدلفنة هي نوع من الخرسانة تتكون من خليط من الأسمنت والركام والماء وفي بعض الحالات مضافات تقليل المياه. هذا يجعل الخليط صلبًا ويطور المزيج قوام الحصى الرطب. يجب صب هذه الخرسانة بشكل مستمر لأن محتوى الماء فيها منخفض. تحتاج الخرسانة أيضًا إلى مدحلة ورولر الأسفلت المعدل للضغط. لها قوة وخصائص الخرسانة التقليدية.
وفقًا لـ M. S. Shetty (مؤلف نظرية وممارسة تكنولوجيا الخرسانة)، يتم صب الخرسانة المضغوطة بالمدحلة في طبقات رقيقة بما يكفي للسماح بالضغط الكامل. تتراوح سماكة الطبقة المثلى من 20 إلى 30 سم. لضمان الترابط الكافي بين الطبقة الجديدة والقديمة أو في الوصلة الباردة (فاصل الصب)، يجب منع الفصل واستخدام مزيج تحتي عالي اللدونة في بداية الصب. يجب الحصول على قوة ضغط من حوالي 7 ميجا باسكال إلى 30 ميجا باسكال. من أجل الدمج الفعال، يجب أن تكون الخرسانة المضغوطة بالأسطوانة جافة بدرجة كافية لتتحمل كتلة معدات الاهتزاز، وأن تكون رطبة بشكل كافٍ للسماح بتوزيع عجينة الأسمنت بالتساوي في جميع أنحاء الكتلة أثناء عملية الخلط والدمج.
الخرسانة المرشوشة:
وهي عبارة عن خرسانة دقيقة للغاية أو مونة يتم وضعها وصبها بواسطة آلية النفث بسرعة عالية على سطح مُجهز. تُعرف ب Shotcrete، وأيضًا بأسماء أخرى مختلفة مثل Blowcrete و Guniting و Guncrete و Jet-crete و Nutcrete وما إلى ذلك.
الخرسانة المسلحة بالألياف:
تحتوي الخرسانة العادية على العديد من الشقوق / الشروخ الدقيقة. يمكن إزالة هذه التشققات الدقيقة عن طريق دمج الألياف في المزيج / الخلطة. تساعد هذه الألياف في نقل الأحمال مما يجعل الخرسانة أقوى وأكثر متانة من الخرسانة العادية. كما أنها تزيد من قدرة مقاومة الخرسانة للمؤثرات والصدم.
بكلمات بسيطة، إنها خرسانة تقليدية مملوءة بالألياف. يمكن أن تكون الألياف اصطناعية أو طبيعية حسب المتطلبات.
الخرسانة النووية:
تستخدم الخرسانة النووية للحماية من الإشعاع الفعال. في بعض الأحيان يتم إضافة مكونات إضافية مثل الكولومانيت وزجاج البورون والبوروكالسيت لتحسين خصائص التوهين النيوتروني للخرسانة.
استخدامات الخرسانة الخاصة
بعض استخدامات الخرسانة الخاصة هي:
- تستخدم الخرسانة النووية في المناطق المشعة لأنها قادرة على امتصاص الإشعاع. بصرف النظر عن ذلك، فهي بمثابة درع لمنع الإشعاع من الانتشار في الخارج والتسبب في أي ضرر لحياة الإنسان.
- تستخدم الخرسانة المسلحة بالألياف مثل الخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية (الحديدية) (SFRC) في أرصفة الطرق السريعة والمطارات لأنها تتمتع بقوة انثناء عالية تقلل من سماكة الرصيف ومقاومة تأثير التحميل المتكرر وبالتالي الحفاظ على القوة.
- الخرسانة المرشوشة لها تطبيقات واسعة في الأسطح المنحنية والمائلة حيث يصعب صب الخرسانة بالطرق التقليدية. يتم تطبيقها في الأسطح العمودية الرأسية، وبطانات الأنفاق، والخزانات، وأحواض السباحة وما إلى ذلك. إن خاصية مقاومة درجات الحرارة العالية تجعلها مناسبًة للاستخدام في المداخن، والأفران، والحراريات، إلخ.
- يمكن تغيير حجم الخرسانة المضغوطة بالمدحلة وتشكيلها بسهولة، وبالتالي فهي مناسبة للاستخدام في السدود التثاقلية والسدود الترابية مع متطلبات أقل للعمالة.
- تستخدم الخرسانة الجماعية أو الكتلية في السدود وهويس القنوات والجسور والجدران الاستنادية والهياكل البحرية ودعامات الجسور وما إلى ذلك.
- تستخدم الخرسانة الفراغية أو الخوائية في تشطيب الأرضيات وتجريد شكل الجدران. كما أنها تستخدم في المصانع التي تساهم في إنتاج وحدات الخرسانة الجاهزة والخرسانة المسلحة.
- تُستخدم الخرسانة خفيفة الوزن للغاية (فائقة خفة الوزن) بشكل أساسي في تصنيع الطوب المجوف والمصمت، وألواح الساندوتش بانل خفيفة الوزن والصب بيز في إنشاءات الطرق السريعة. نظرًا لما تتمتع به من كفاءة عالية في العزل الحراري، فلا يزال هناك العديد من الأغراض التي تستخدم من أجلها.
- تُستخدم الخرسانة خفيفة الوزن في الجدران الفاصلة للمباني، وبلاطات السقف المركبة في الموقع وبلاطات الأرضيات، وجدران المباني الحاملة، إلخ.
مزايا الخرسانة الخاصة
بعض مزايا الخرسانة الخاصة هي:
- تتوفر المكونات التي يتم إضافتها بالخرسانة التقليدية بسهولة.
- يمكن إعادة تشكيلها بأي شكل مثل الخرسانة التقليدية مع الحفاظ على خصائصها الفريدة سليمة.
- تجعل الخرسانة الخاصة الهيكل أكثر متانة مقارنة بالخرسانة العادية حيث يتم الحفاظ على الظروف الخاصة في تحضير هذه الخرسانة.
- الخرسانات الخاصة مناسبة للظروف الجوية القاسية ويمكن أن تتحمل الظروف البيئية القاسية.
- تمت ملاحظة خصائص الحرارة المنخفضة في الخرسانة الخاصة. يتم تسهيل التحكم في درجة الحرارة في مثل هذه الخرسانة.
- يمكن تغيير زمن الشك في مثل هذه الخرسانة عن طريق تغيير المكونات والغير ممكنة في حالة الخرسانة العادية حيث يكون لكل نوع خرسانة زمن شك محدد يعتمد على تصميم الخلطة.
- يمكن للخرسانة الخاصة حماية التسليح من الصدأ والتآكل.
- بعض الخرسانات الخاصة لها خصائص حرارية ممتازة تجعلها مناسبة للظروف المناخية الباردة.
هل الخرسانة الخاصة مطلوبة في تشييد البيوت والمباني العادية؟
في واقع الأمر، نعم، يتم استخدامها على نطاق واسع في المباني السكنية. تُستخدم الخرسانات الخاصة مثل الخرسانة خفيفة الوزن وخفيفة الوزن جدًا كقواطع أو في بلاطات تشطيب الأرضية لأنها تعزز جمال المناطق المحيطة وتقلل من الوزن الثقيل للمباني.
يتم استخدام الخرسانة المرشوشة لتلك البقع والمساحات من المنازل التي يصعب الوصول إليها بصب الخرسانة بالطرق التقليدية. الخرسانة خفيفة الوزن هي نوع آخر يمكن استخدامه في الجدران الحاملة لتقليل الوزن الساكن الذاتي.
بصرف النظر عن ذلك، فإن الخرسانة شبه الشفافة هي نوع من الخرسانة المسلحة بالألياف التي تستخدم في البناء السكني بسبب خاصية انبعاث الضوء الخاصة بها والتي تقلل من استخدام الأضواء الاصطناعية وتسهل المزيد من الضوء الطبيعي وبالتالي تقليل تكلفة الإضاءة في جميع الأوقات.
من بين كل ما سبق، لا يتم استخدام الخرسانة النووية للأغراض السكنية، حيث أنه ليس من الضروري الحصول على هذه القوة العالية في المنازل السكنية. الخرسانة الكتلية هي نوع آخر لا يستخدم كثيرًا في البناء السكني حيث تتمتع بقوة عالية مما يجعلها مناسبة بشكل أفضل لاستخدامها كدعامات في الجسور بدلاً من المنازل.
تحليل التكلفة والمنفعة للخرسانة الخاصة
الخرسانة المسلحة بالألياف عند استخدامها في شكل خرسانة نصف شفافة لها تكلفة أولية عالية. نظرًا لأنها ليست اقتصادية، فهي ليست مفضلة كثيرًا للاستخدام. ومع ذلك، توصلت بعض الشركات إلى حل. إذا كانت الخرسانة المسلحة بالألياف مصنوعة من ألياف متوفرة بشكل طبيعي رخيصة الثمن، فيمكن التفكير في البناء الاقتصادي.
علاوة على ذلك، تتطلب الخرسانة الممتلئة بالهواء مواد خام أقل للبناء ولكن العملية مكلفة نسبيًا من الخرسانة التقليدية.
الموضوع ككل يعتمد بشكل أساسي على التطبيق والغرض. باختصار، يمكن القول إنها فعالة من حيث التكلفة على المدى الطويل حيث أن الصيانة تكون منخفضة وتتطلب عمالة أقل لتطبيقها. ومع ذلك، نظرًا لتكلفتها الأولية المرتفعة، قد لا تفضل العائلات العادية الخرسانة الخاصة لأنها ربما تفضل إصلاح الخرسانة التقليدية بدلاً من استخدام خرسانة خاصة رغم أنها متينة.
خلاصة
تكتسب الخرسانة الخاصة الشهرة ببطء في صناعة البناء بسبب خصائصها الفريدة. ومع ذلك، نظرًا لأن الآلية باهظة الثمن، يجب إجراء الكثير من الأبحاث لتطبيقها على نطاق أوسع. في البلدان المتقدمة، يتم استخدام الخرسانة الخاصة على نطاق واسع حيث أن التكلفة ليست عاملاً رئيسياً. ولكن بقدر ما يتعلق الأمر بالبلدان النامية والمتخلفة، فهو عامل رئيسي. في الصناعات الكبيرة يتم استخدامها على نطاق واسع حيث أن المتانة هي مصدر القلق الرئيسي وليس الاقتصاد.
بصرف النظر عن ذلك، من الحكمة استخدام أنواع خاصة من الخرسانة حيث تم تعديل خصائصها للتغلب على نقاط الضعف في الخرسانة التقليدية. ستكون هذه الهياكل المصنوعة بالخرسانة الخاصة أفضل في المناطق المعرضة للزلازل. يمكن أن تكون المنازل أيضًا أكثر أمانًا باستخدام خرسانة خاصة بسبب تحسين الخصائص.
