
مراحل تطور الخرسانة علي مر العصور
تقاس نهضة الأمم بتطور مواد الإنشاء والتعمير فيها كما تقاس بقدر وفاء هذه المواد بحاجة شعوبها الحضارية والخرسانة عبارة عن مواد الإنشاء والتعمير وتطورها صورة تعكس تطور التفكير الهندسي في خدمة الحياة ورفاهية الإنسان ولكي تصل الخرسانة إلي شكلها الحالي الذي يجعلها في المرتبة الأولي كمادة إنشائية ومعمارية مرت بعدت مراحل سواء في طرق الصناعة أو في طرق التشكيل حقيقة إنها مادة حديثة من حيث الصناعة والإنشاء إلا أن لها أصول عميقة في التاريخ تطورت الخرسانة تطورا هائلا منذ أن استخدمت لأول مرة كمادة للإنشاءاتٍ وشمل هذا التطور كل جوانبها فقد تطورت أساليب التصميم ونظرياته من المرونة (elastlaity) إلي اللدونة (plastiaty) وتحسنت طرق الصناعة والتنفيذ كذلك ظهرت احدث أنواع الآلات والمعدات المستعملة في الصناعة وتعددت كل ذلك إلي ثورة في نواحي التطبيق والاستعمال بصورة لم يسبق لها مثيل فأخذت الخرسانة صورا وأشكالا جديدة معقدة وغير مألوفة نجدها في كل مكان وفي جميع المنشآت يتعدد أنواعها في الوحدات السكنية والمباني العامة ٍفي المدارس والمستشفيات ودور السينما والمسرح ومحطات الركاب والمطارات والتغطيات والواجهات ووحدات الزينة من تماثيل ونحت بارز ويرجع السبب في استخدام الخرسانة بأشكالها الجديدة إلي نظرة المعماريين تجاه الأبنية ذات الهياكل الحديدية والواجهات الزجاجية ذات الحلوق المعدنية التي انتشرت في السنوات القليلة الماضية وكانت تعد احدث ما وصل إليه فن المعمار والحقيقة إنها تحد من انطلاق ملكات الابتكار لدي مهندسي التصميم المعماري والإنشائي أن أول استخدام للإضافات في صناعة الخرسانة يكاد يكون قديما قدم صناعة الخرسانة نفسها فقد استخدم الرومان أيضا من هذه الإضافات ٍمثل الدماء واللبن في صناعة الخرسانة من الاسمنت البوزولاني (pozzolane) والمعروف أن الهيموجلوبين الموجود في الدم له تأثير واضح في إدخال الهواء ويطلق اسم الركام علي الحبيبات الصغيرة التي تكون بصفة عامة متدرجة الحجم من حبيبات صغيرة من الرمل والحصي وحبيبات كبيرة من الزلط والأحجار المكسرة تتكون الخرسانة من حبيبات صغيرة الركام مع بعضها البعض بمادة لاصقة هي عجينة الاسمنت ويمثل الركام في الخرسانة الجزء المائي الفاصل نسبيا ويمثل الركام 75%من حجم الكتلة الخرسانية أما الوسط المعمم فهو عبارة عن المادة الناتجة من اتحاد الماء والاسمنت للركام أعمال رئيسية يقوم بها في الخرسانة :
المميزات المعدنية لحبيبات الركام المقاومة للمرونة والمتانة والتحمل مع مرور الزمن
الخرسانة ومكوناتها :
المواصلة في التعريف للمواد الكيمائية المستخدمة كمواد مضافة في الخرسانة الطرية أو الجافة تفصيلياً والخواص المميزة لسطح حبيبات الركام ( درجة تشغيل الخرسانة الطازجة ) كمية الركام في المتر المكعب ( التكاليف والتغيرات الحجمية الناتجة من جفاف الخرسانة )
تلاصق الركام :-
التلاصق بين الركام والعجينة عامل مهم في مقاومة الخرسانة وخصوصاً ما يتعلق الأمر بمقاومة الإنضاء وقد أدرك ذلك الترابط مؤخراً المحبوس في الخرسانة كما أن له خاصية زيادة التعجن أو مرونه تعجن المونه وربما كان الدافع إلى استخدام الدماء هو الاحتفاظ بلونه أكبر للمونة المستخدمة فيمكن تشكيلها بسهولة حسب الحاجة ولم تكن خاصية إدخال الهواء المحبوسة معروفة أيام الرومان لم ينتشر استخدام الإضافات في صناعة الخرسانة أوالمونة قبل عام 1930 عندما أكتشفت ويرجع السبب في استخدام الخرسانة بأشكالها الجديدة إلي نظرة المعماريين تجاه الأبنية ذات الهياكل الحديدية والواجهات الزجاجية ذات الحلوق المعدنية والتي انتشرت في السنوات القليلة الماضية وكانت تعد احدث ما وصل إليه فن المعمار والحقيقة إنها تحد من انطلاق ملكات الابتكار لدي مهندسي التصميم المعماري والإنشائي .
أن أول استخدام للإضافات في صناعة الخرسانة يكاد يكون قديما قدم صناعة الخرسانة نفسها فقد استخدم الرومان أيضا من هذه الإضافات
- مثل الدماء واللبن في صناعة الخرسانة من الاسمنت
البوزولاني (pozzolane) والمعروف أن الهيموجلوبين الموجود في الدم ٍله تأثير واضح في إدخال
الهواء
- إضافة مساعدات الطحن والعوامل المنشطة وإضافات إدخال الهواء المحبوس
- وفي عام 1943 - 1944م إعتمدت هيئة المواصفات القياسية الأمريكية
- ( ASFM ) إضافة بعض المواد الكيميائية مثل
- راتنج فينزول (Vinsiol
Resen )
- الداركي ( Darex )
- ت – تير ( N. Tair )
- الأيرلون ( Aualon )
- كإضافات لإدخال الهواء المحبوس
ولكن في عام 1950م تطورات المواصفات القياسية الأمريكية بحيث تصفي من تقييم مثل هذه الإضافات وبدلاً من النص على استخدام مواد معينة فقد نصت على إجراء اختيار خاصة تجري على مسئولية المنتج أو المستهلك ويستخلص من هذه الاختبارات بنتائج معينة ذات حدود معينة وبذلك ألقت عبئ تقييم الإضافات عل عاتق المنتج والمستهلك معاً
الإضافات هي أي مادة خلاف الإسمنت والركام والماء
المستعمل كمكون أو عنصر خامس في الخرسانة غير منفذة للماء أو خرسانة خفيفة الطازجة
مثل تحسين قابلية التشغيل أو تحسين خواص الخرسانة المتصلدة مثل زيادة المقاومة
لكبرى أو زيادة المقاومة المبكرة Farley strength للخرسانة .
وفي بعض الحالات قد ينتج عن استخدام الإضافات تأثيرات
ضارة لبض خواص الخرسانة بالرغم من تحسينها لخواص أخرى فمثلاً المواد المسحوقة
سحقاً ناعماً تحسن قابلية الخرسانة للتشغيل إلا أنها قد تضعف مقاومة الخرسانة
وتزيد مقدار انكماشها ( Shrinkage ) لذلك يشترط عند استخدام
الإضافات مراعاة ما يلي :-
- ألا تزيد تكاليف الخرسانة كثيراً أو أن تتناسب الزيادة في التكاليف مع الفائدة المطلوبة من استخدام الإضافات .
- أن ينعدم أو يقل تأثيرها الضار على خواص الخرسانة أو بمعنى آخر مراعاة التأثيرات المضارة التي يمكن حدوثها بالنسبة للخواص الأخرى خلاف تلك التي يقصد تحسينها باستعمال الإضافات .
- أن يكون الحصول على الخواص المطلوبة للخرسانة باستخدام إضافات بكمية صغيرة غالباً حوالي 0.005 إلى 2 % من وزن الإسمنت ) لا تغير كثيراً نم النسب الأساسية لمكونات الخلطة .
وغالبية الإضافات مواد محضرة مسجلة تحت أسماء تجارية وبصفة عامة تحتاج إليها بكميات صغيرة وفي الوقت الحاضر يوجد الكثير من الإضافات التي يختلف مدى شيوعها على مدى إعطائها نتائج حسنه من واقع التجاري المعملية والخبرة العملية إلا أن هذه الأنواع العديد من الإضافات يمكن تقسيمها إلى ما يأتي :-
- العوامل المساعدة على طحن الأسمنت :- ( Grinding
Aids ) وهي العوامل التي تضاف عند طحن الإسمنت لنساعد
في الطحن سواء بزيادة معدل الإنتاج أو
زيادة النعومة بدون زيادة النعومة بدون زيادة محسوسة في معدل الإنتاج مع ملاحظة أن
هذه الإضافات لا تحدث تغييراً ملموساً ف خواص الإسمنت الناتج .
الإضافات ( Additions ) :
وهي المواد التي تضاف عند الطحن النهائي للإسمنت بفرض تغيير بعض خواص الإسمنت الناتج ومثال ذلك إضافات إدخال الهواء المحبوس والحببات .
إضافات الخلط : Admixtwes :
وهي تلك المواد التي تضاف أثناء خلط الإسمنت بالركام والماء وتستخدم لتحسين بعض خواص الخرسانة أو العجينة الناتجة ولقد نص ف أسس التصميم والتنفيذ بالنسبة لتحديد الإضافات على ما يلي :-
- يشترط في الإضافات المستعملة ألا يكون لها تأثير ضار على الخرسانة أو أسياخ التسليح ويجب تحديد الحد الأقصى للكمية المستعملة من كل نوع من الإضافات (كنسبة مئوية من وزن الأسمنت ).
- ويشترط ايضاً في الخرسانة المحتوية على الإضافات ألا يقل مقاومتها للضغط والانحناء ومقاومة التماسك بينها وبين أسياخ التسلح عن 85% من القيم المناظرة في حالة الخرسانة الناتجة بدون إضافات .
ونجد في معظم الأحيان لا يختلف تأثير هذه الإضافات سواء أضيفت أثناء الطحن أو في موقع العمل وقد يرى المهندس زيادة نسبة الإضافات في موقع العمل وقد يري المهندس زيادة نسبة الإضافات في موقع العمل عن النسبة التي سبقت طحنها مع الإسمنت وذلك لتحقيق غرض من الأغراض أو لتوفير خواص معينة في الخرسانة الناتجة الغرض من الإضافات :
Admixtures :
- تستخدم الإضافات لأغراض كثيرة بل قد تستخدم لأكثر من غرض إلا أننا يمكن أن نجعل مجموعة الأغراض التي يمكن أن تستخدم فيها الإضافات فيما يلي :-
- تحسين قابلية التشغيل للخرسانة الطازجة .
- تقليل النضج .
- تعجيل الشك أو التصلد للحصول على مقاومة مبكرة وقد تكون عالية .
- إبطاء الشك والتصلد في ظروف صب خاصة أو في الأجواء الحارة .
- تقليل الحرارة المتولدة من الأماهة .
- المحافظة على درجة حرارة حفظ الخرسانة .
- تقليل ظاهرة الانكماش عند الشك والتصلد .
- تعويض أو إنقاص بعض التفاعلات الكيميائية .
- تحسين المتانة .
- تحسين القدرة على مرورية الماء watertightnes .
- وتقليل المنفذية ( permeability ).
- تحسين مقاومة التأكل والتحمل مع الزمن .
- إنتاج أنواع من الخرسانة تتميز بخفة الوزن .
- زيادة ثبات الخرسانة وتقليل التغيرات الحجمية .
- أكساب اللون للحصول على خرسانة ذات ألوان مختلفة ويختلف
- الغرض من الإضافة بحسب نوع المنشأة وظروف استعماله لذلك تتنوع الإضافات من منشأة إلى أخرى تتنوع في نفس المنشأة الواحد بحسب موقع الخرسانة في المنشأ المنتهي
تصنيف الإضافات : Cdassihca hins
of additine يمكن تصنيف الإضافات إلى مجموعات بحسب الغرض
منها كما يلي :-
- إضافات تحسين قابلية التشغيل : work at ility
admirtures
- إضافة الهواء المحبوس
Air Entraied admirtures
- إضافة الغاز المحبوس Gas forming
admirtures
- العوامل المساعدة
Actirators catalyste
- إضافات الماء Water tightness admixtures
- إضافات التغير الحجمي Volume Change
Admirtures
- إضافات معالجة الخرسانة Curing
Admixrcterses
- إضافات مضادة للبكتريا Antipacterial
Admixtures
- إضافات ملونة للخرسانة Colored concrete admixtures
وأهم هذه الأنواع من الإضافات الشائعة الاستخدام في مجال تكنولوجيا الخرسانة:-
إضافات تحسين قابلية التشغيل:-
ويمكن تقسيمها إلي:-
المواد المسحوقة ناعماً (finely dirided powders) :-
- هي تلك
المواد التي تضاف للخرسانة فتسهل نقلها ووضعها في الفرم بدون حدوث ايقصال حبيبي أو
نضح لمكوناتها ومن أمثلتها الجير المطفى والتربة الدياتومية ودقيق الصغر (Rock flow) وخبث
الاخران المطحون والرماد المتطاير والكاولين وتضاف بنسبة لغاية 5% من وزن الأسمنت
وقل يستلزم أحياناً زيادة الكمية لتصل إلي 20%.
- وتطحن المواد السالفة الذكر طحناً ناعماً جداً مثل نعومة الاسمنت أو أكثر وتظهر فائدتها بصورة جلبة في الخلطات التي ينتقص ركامها المقاس الناعم التي في الخلطات الخشنة حيث أنها تسهل قابلية التشغيل دون زيادة كمية الماء لهذه الخلطات الأمر الذي يحن قابلية التشغيل دون حدوث ضعف بمقاومة الخرسانة وتظهر الحاجة لهذه المواد عندما يلاحظ نقص واضح في كمية الركام المار من منخل رقم 52 أو رقم 100 حي ينقص بذلك الوسط الذي يحمل الركام ويمنع الانفصال الحبيبي كما يلاحظ هبوط في درجة التشغيل خاصة في أماكن التسليح العالي المتشابك ومن جهة أخرى قد تضاف هذه الإضافات إذا كانت نعومة الاسمنت خشنة لتحسن من خواص الخلطة الخرسانية.
- ويلاحظ أن استخدام المواد المسحوقة ناعماً , بالخرسانة بكمية كبيرة يؤدي إلي ضعف المقاومة وزيادة الانكماش للخرسانة نتيجة ضرورة زيادة ماء الخلط اللازم ليقابل الزيادة الكبيرة في المساحة السطحية لمواد الخرسانة والتي سببتها زيادة المواد الناعمة .
العوامل المبللة wetting agents
- هناك أنواع أخرى من الإضافات التي تستخدم لتسحين قابلية التشغيل وهذه المواد ليست موجودة في الطبيعة على الصورة التي تكون علهيا أثناء إضافتها للخرسانة بل هي مركبات محضرة طبقاً لعمليات معينة وتوجد تحت أسماء تجارية , وبصفة عامة يكون دور هذه المواد هو زيادة نسبة الرطوبة أو ترطيب الخرسانة أو تعمل على تشتيت الحبيبات عن بعضها البعض فتزداد قابلية التشغيل حيث تسهل حركة هذه الحبيبات وقد تطحن هذه الإضافات مع الاسمنت لتنتج أنواعاً خاصة منه كما قد تذاب هذه المواد في ماء خلط الخرسانة مثل السترات وكلوريد الكالسيوم وبعض أنواع الزيوت وبعضها قد يستخدم على هيئة مسحوق مثل المواد البوزولانية وغالباً ما تظهر الحاجة ماسة إلي زيادة قابلية التشغيل في حالة الخرسانة ذات الركام الكبير ذي المقاس الاعتباري الكبير الذي يزد على 40سم ذلك في الخرسانة الكتلية وخرسانة السدود.
- ومن
أمثلة المواد المبللة الشائعة الاستعمال المركبات العضوية المعاملة بحمض السلفونيك
(Shulphounated orgauio
compounds)
- وأملاح الكربوهيدرات (carbohydrate salts ) وتضاف بمقدار 0.01% إلي 0.05% من وزن الاسمنت بغرض تقليل الشد السطحي لحبيبات الركام والاسمنت فتسهل عملية تجميع الحبيبات مع بعضها البعض وتسهل بالتعبية القابلية للتشغيل دون الحاجة إلي إضافة ماء زائد للخلطة الخرسانية
وهناك عدد كبير من أنواع الإضافات المحسنة لقابلية التشغيل نذكر منها ما يلي :
الجير الهيدر وليكي (الجير المبتل)
كان يستخدم قديماً كماده مضافة اعتقاداً أنه يعمل على تحسين الخواض التشغيلية والتحكم في الماء وقيمته على أية حال مشكوك فيها من حيث فائدتها كمادة مضافة لخليط الخرسانة.
مالئات المسام voids peduced agents
مثل الكاولين والأتربة الرسوبية والأحجار المطحونة وقيمة كل منها مشكوك فيه فهي بينما تزيد من قابلية التشغيل والترابط والالتصاق فإنها تحتاج إلي نسبة عالية قمن الماء بالنسبة للاسمنت التي بدورها تقلل من المقاومة وكذلك تزيد من الشك والجفاف باضافة هذه المواد
الرماد البركاني fly ash
وهو مادة تتفاعل مع أي كمية من الحبر المنشق أثناء عملية شك الاسمنت ولهذا يعمل على تحسين مثانة الخرسانة ويكسيها مقاومة ضد الكبريتات والماء ولكنه يقلل من صلابة الخرسانة ويعتبر هذا من أهم الاعتراضات التي تحد من استخدام الرمل البركاني كمادة مضافة للخرسانة أو كأحد مكونات الاسمنت.
الرماد التطاير volcanic ash
ينتج الرماد المتطاير خلال عملية حرق فحم الوقود وقد أصبحت محطات القوى هي المصدر الرئيسي للإمداد به وهو يحتوي على كمية من الفحم غير المحترق والنسبة التي يجب أن يوجد بها في حالة استخدامه كمادة مضافة للخرسانة حوالي 8% من وزن الإسمنت وتأثير الرماد المتطاير بشبه إلي حد ما تأُير الرمل البركاني ويعمل الرماد على تأجيل الشك الابتدائي وعند استبدال ما يقرب من 20% من الاسمنت بالرماد المتطاير نحصل على نتائج حسنة.
إضافات الهواء المحبوس air entrain agents
- هي مواد تضاف إلي الاسمنت قبل أو بعد طحنه أو المونة أو الخرسانة أثناء خلطها وتسبب إدخال الهواء أو حبسه أثناء وجودها في مخلوط مع غيرها.
- ومن أنواعها انتجاب الخشب الطبيعي والعوامل المبللة المختلفة مثل أملاح الفلزات القلوية كالهوديوم أو الصابون المذاب في الراتنجات الحمضية.
- ويلاحظ أنه من الضروري أن يكون الهواء المحبوس على صورة فقاعات صغيرة لكي يكون السطح الناتج من أقل حجم هوائي كاف لان يغطي أكبر مساحة محيطة ويجب ألا نخلط بين الفقاعات الصغيرة و الناتجة من العوامل المدخلة للهواء وبين الفجوات الناتجة من التماسك الضعيف ولقد حددت المواصفات نسبة الفراغات بما يتراوح بين 3.5 – 6.5 % بالحجر ويلاحظ أن أثر حبس الهواء بصفة عامة هو :
- زيادة قابلية التشغيل والتحمل مع الزمن
- تقليل الكثافة والمقاومة .
- تقليل النصح والانفصال الحبيبي بين المكونات.
- ولقد استحدثت في السنوات الأخيرة بعض المواد التي تضاف للخرسانة بغرض حبس كمية من فقاعات الهواء الدقيقة الحجم. وهذه الطريقة تزيد من مقاومة الخرسانة للتجميد وتأثير ذوبان الجليد وتحقق بعض الأغراض الأخرى .وهذه الإضافات تعتبر من أكبر التطورات التي حدثت في صناعة الخرسانة في فترة العشرين سنة الأخيرة.
خرسانة الطرق Roads concrete
وعند استخدام هذه الإضافات فان فقاعات صغيرة جداً تنتشر خلال الكتلة الخرسانة ويتم ذلك بإحدى الطريقتين الاثنين
- إضافة مواد تحدث رغاوي (foaming agent) وذلك أثناء خلطة الخرسانة مثل المركبات العضوية كالراتنجات الطبيعية (Natural Resins) والزيوت (oils) والشحومات النباتية والحيوانية (animal & vegetable fats) والعوامل المبللة مثل الأملاح القلوية وصابون السلفونيك.
- استخدام مواد تتفاعل مع الاسمنت عند إضافة ماء الخلط إليه نتيجة غاز (gas) مثل الهدروجين على هيئة فقاعات دقيقة كثيرة , ومن أمثلة مسحوق الألمونيوم ومسحوق الزنك التي تتفاعل مع القلويات الموجودة بالاسمنت تنتجه الهدروجين وكذلك مثل بيروكسيد الهيدروجين (Hydrogen peroxide) الذي ينفصل منه الهيدروجين أثناء التفاعل
ويمكن الحصول على فقاعات الهواء المحبوس السابقة إضافة هذه المواد أثناء عملية الخلط أو باستخدام اسمنت خاص هو الأسمنت ذو الهواء المحبوس (Air Entered) حيث تضاف هذه المواد إلي الاسمنت أثناء , الصناعة ويتكون الهواء المحبوس عند إضافة ماء الخلط إلي الاسمنت أو الركام يتكون فقاعات محبوسة في الهواء من الجو وليس غازاً من المتصاعد أثناء التفاعل وتستخدم هذه الإضافات بنسبة تتراوح بين 0.01 % أو 0.05% من وزن الاسمنت ويلاحظ أنه بالإضافة إلي أن استعمال هذه المواد يمكن من حبس الفقاعات الهوائية في الخرسانة فانه يمكن أيضاً من خفض محتوى الرمل المستخدم بالخرسانة بمقدار يعادل حجم هذه الفراغات الهوائية وأيضاً كل 1% من الهواء المحبوس تؤدي إلي أماكن انقاص الماء في الخلطة بنسبة 3% بدون حدوث أي تغير في قوائم الخرسانة مع ازدياد قليل في قابلية التشغيل وباستعمال هذه الإضافات في الخرسانة التي تنقل بالعربات من مكان الخلط إلي مكان الصب يمكن التحكم في مقاومة الخرسانة بحيث لا تتغير إلا بقدر ملحوظ.
ويجب عدم استخدام هذه الإضافات إلا إذا كانت هناك امكانية للتقاضي عن النقص المتغير في المقاومة كما تكون نسبة الإضافة على أساس مقدار النقص المسموح به في مقاومة الضغط للخرسانة الناجحة حيث أن كل 1% تقريباً من هذه المواد تؤدي إلي نقص يتراوح بين 3% , 4% من مقاومة الخرسانة المتعددة بعد 28 يوماً ولا يكون لهذه الإضافات تأثير على مقاومة الخرسانة للتجميد أثناء الخلط عند درجة الحرارة المنخفضة أو لفعل ذوبان الجليد إذا ما كانت بنسبة أقل من 3% وتتراوح نسبة الفراغات الهوائية المحبوسة بالخرسانة عند إضافة هذه المواد بين 3% 6% بالنسبة لخرسانة متوسطة ذات مقاس اعتباري أكبر 40مم ولكن بالنسبة للخرسانة ذات الركام الأقل مقاساً فانه يسمح بأن تكون نسبة هذه الفراغات أكبر من المقدار السابق وتصل إلي 9-10%.
ولما كان استعمال هذه الإضافات بكميات قليلة فان طحنها مع الاسمنت يجعل فائدتها أكثر حيث يزيد من تأثير على تشتيت حبيبات الأسمنت عند بعضها البعض أي يساعد على حبس فقاعات الهواء داخل عجينة الأسمنت. وتغير نوع الأسمنت , ونسب الخلط , ونوع الخلاط المستخدم ودرجة الحرارة وبعض المتغيرات الأخرى , كل ذلك يؤثر في كمية الفقاعات الهوائية المحبوسة وهناك رأي يجزم بأن إضافة مثل هذه المواد بالخلاط أثناء الخلط تؤدي إلي زيادة في كمية الهواء المحبوس في بعض الحالات الخاصة
وعند زيادة محتوى الاسمنت لكل متر مكعب يجب زيادة نسبة المادة المضافة للحصول على نفس كمية الهواء المحبوس بالخرسانة ويختلف تأثير زمن الخلط على كمية الهواء المحبوس باختلاف نوع المادة المضافة للحصول على الهواء المحبوس وكذلك بالنسبة إذا كانت هذه المادة المضافة تضاف أثناء الخلط بالخلاط أو إذا كان الاسمنت نفسه يحتوي عليها وعموماً يتميز محتوى الهواء المحبوس يتميز مدة الخلط في حالة زمن الخلط المعتاد ولكن إذا زاد زمن الخلط في المدى من 5- 10 دقائق فان محتوى الهواء المحبوس يختلف فيقل أو يزداد عن المعتاد وتكون القيمة العظمى لكمية الهواء المحبوس بالخرسانة عندما يكون زمن الخلط من 3-5 دقائق وبزيادة محتوى الماء في الخلطة تزداد وكمية الهواء المحبوس ويقل محتوى الهواء المحبوس إذا كانت درجة الحرارة 37.7م (100ف) عنه إذا كانت أو 21 م و 70ف وتزداد كمية الهواء المحبوس إذا كانت درجة الحرارة 40.4 م (40ف) فاذا أثبتت كل العوامل وتغيرت درجة الحرارة فان كمية الهواء المحبوس تتغير عكسياً مع درجة الحرارة .
وتؤثر عملية هز ودمك الخرسانة بعد صبها على كمية الهواء المحبوس فثقل بمقدار الخمس عما كانت عليه بعد صب الخرسانة.
وكلما زادت كمية الإضافة كلما زادت كمية الهواء المحبوس الناتج ولذلك يراعى عدم إجراء هذه الزيادة لأنها تحدث تأثيراً ضاراً بتقليل مقاومة الخرسانة للضغط ويحسن إلا يزيد الهواء المحبوس عن 6% من حجم الخرسانة والعناية بضاعة هذه الخرسانة باستخدام الخلط الميكانيكي والمراقبة والتحكم الجديد في جميع خطوات الصناعة في موقع العمل مع مراعاة أن تكون نسب مكونات الخرسانة صحيحة تماماً .
إضافات الغاز المحبوس (Gas- Foring Admixtwes)
يلاحظ أثناء حدوث عملية شك الخرسانة ميل حبيبات الركام
الكبيرة للحركة إلي أقل أي الغوص في كتلة الخرسانة ويرجع ذلك إلي خروج الماء إلي
سطح الخرسانة مع حبيبات الاسمنت الرفيعة مكوناً الزبد (Laitance) ولهذا
السبب تظهر بعض الخلطات الخرسانية فراغات تحت حبيبات الركام الكبيرة أو تحت أسياخ
حديد التسليح
ويمكن منع تكون هذه الفراغات عن طريق بعض أنواع الإضافات التي تستعمل مع الخرسانة وتنتج عند إضافتها وخلط ها بالماء غازات نتيجة لحدوث تفاعل كيميائي وتكون كمية هذه المواد بحيث يعادل حجم الغاز الناتج مقدار التغير في حجم الخرسانة نتيجة لهبوط حبيبات الركام الكبيرة داخل الكتلة الخرسانية بالفرم وتساعد الغازات المتولدة على تحسين مقاومة الخرسانة لفعل التجميد الحادث عند صبها في الأجواء الباردة بنفس الطريقة التي تحدث عند استعمال الإضافات التي تسلبب الهواء المحبوس بالخرسانة ولكن بدرجة أقل حيث أن الفراغات الناتجة تكون بحجم أكبر ومتباعد عن بعضها البعض.
وقد تستخدم هذه الإضافات لانتاج خرسانة أو مونة ذات وحدة وزنية صغيرة. والإضافات التي تضاف إلي الخرسانة لهذا الغرض هي مسحوق الألمونيوم هو المستخدم غالباً وينتج غاز الايدروجين نتيجة للتفاعل الكيميائي الذي يحدث بينه وبين القلوبات الموجودة في الاسمنت وذلك أثناء إمامة الاسمنت وباستعمال فوق أكسيد الايدروجين ينتج أكسجين ولكن تفاعله سريع نسبياً.
المنشطات والعوامل المساعدة: Refuses and readmes
المنشطات
هي تلك المواد التي تساعد عند خلطها بالاسمنت على الحصول على مقاومة عالية في وقت
مبكر أي أنها تنشط التفاعل بين مرتبات الاسمنت والماء وهي تدخل في التفاعلات
الكيميائية بين الاسمنت والماء وترفع من سرعة هذا التفاعل ولكنها أيضاً تستهلك في
نفس الوقت فمثلاً باستخدام كلوريد الكالسيوم (Ca C L2 ) فان مقاومة
الاسمنت تتحسن في حدود 7 أيام ويكفي للحصول على نتائج طيبة إضافة نسبة لا تتعدى
0.2% من وزن الاسمنت , كما أنه قد وجد أن إضافة كلوريد الكالسيوم تنخفض من تأثير درجة
حرارة التجميد بفعل انخفاض درجة الحرارة
وقد
كتب العالم شيدلر (J.J.
Shldeler) في عام 1952 ت قريراً عن تأثير كلوريد الكالسيوم في تحسين خواص
الاسمنت البورتلاندي وقد تضمن التقرير أن تأثير كلوريد الكالسيوم على التمدد الناتج
في الخرسانة من استخدام الركام القلوي وعلى فعل الكبريتات على الخرسانة يمكن قياسه
ولكن ليس بدرجة ملموسة , ومع ذلك فإن تأثير الركام القلوي وتأثير الكبريتات ليست
بالمشكلة التي تواجه في كل مكان بل إنها تختص بمواقع محددة وقليلة والعوامل
المساعدة هي مواد كيميائية تنشط التفاعل الكيميائي ولكنها لا تتغير أثناء ولا
تستهلك , وأكثر العوامل المساعدة استخداماً مع الاسمنت الكحول الاثيلي ثلاثي
الاامين (Triethanolamino) وتظهر له
تأثيرات مختلفة باختلاف مكونات الاسمنت أي على حسب نوع الأسمنت ويكون أعظم أثراً
عند استخدامه مع الأسمنت المحتوي على نسبة عالية من الومينات ثلاثي الكالسيوم.
وهو يزيد المقاومة المبكرة للخرسانة ولكن بدرجة أقل من كلوريد الكالسيوم . ويعتبر أمين ثلاثي الاثانول حالياً العامل المساعد الفعال في المركب التجاري المعروف باسم T.O.A
ويمكن تقسيم أهم المنشطات والعوامل المساعدة إلي مجموعتين رئيسيتين بحسب الغرض من استخدامها .
- إضافات لتعجيل الشك (Accelerators).
- إضافات
لتبطئ الشك (Retarders).
تقوم
هذه الإضافات بتقصير زمن الشك وزيادة معدل التصلد (Rate of hardening) المصحوب
بزيادة في معدل الحرارة المنبعثة المبكرة وأيضاً بزيادة المقلومة المبكرة للخرسانة.
ويمكن استخدام هذه الإضافات للحصول على خرسانة تقاوم التجمد في الأجواء الباردة حيث أن هذه الإضافات تجعل الخرسانة تشك قبل حدوث تأثير ضار نتيجة تجمدها بعد صبها مباشرة . و ذلك لان كمية الحرارة الناتجة من تفاعل الماء والاسمنت تكون كافية للحفاظ على ماء الخلط في صورة سائلة.
ويراعى أن زيادة معدل تصلد الخرسانة باستخدام اضافات معجلات الشك يهدف إلي ما يأتي:-
- إزالة الفرم مبكراً.
- الإسراع في استخدام المنشأ.
- تقليل فترة معالجة الخرسانة.
- إزالة تأثير إبطاء الشك في درجة الحرارة المنخفضة وما يترتب عليه من آثار ضارة
- تعويض الابطاء في زمن الشك والذي قد يكون نتيجة استخدام إضافات أخرى لتحسين خواص أخرى
- ومعظم المواد التي تستعمل كإضافات معجلة للتصلد تحتوي كلوريد الكالسيوم أو السليكا أو بعض المركبات العضوية مثل الكحول الاتيلي
- ويعتبر كلوريد الكالسيوم من أهم هذه الإضافات ويستخدم بنسبة تتراوح من 1% إلي 3% وبين الجدول أدناه تأثير كلوريد الكالسيوم على سرعة الشك مع ملاحظة أن الزيادة في كميته تؤدي إلي الشك الخاطف (flash set) ولذلك فان إضافة كلوريد الكالسيوم تغير عند اجراء الأعمال الإصلاحية للخرسانة (Repair work)
- عند استعمال المواد المعجلة للشك في الخرسانة التي تصب في الأجواء الحارة فانه يجب تغطية الخرسانة لتجنب احتمال حدوث تصلب للخرسانة قبل الوقت المناسب وذلك يفعل الحرارة العالية للجو بالإضافة إلي احتمال زيادة معدل الحرارة المنبعثة أثناء إمامة الاسمنت فيزداد بذلك معدل تبخر الماء وتتصلب الخرسانة قبل تمام عملية امامة الاسمنت فتكون الخرسانة الناتجة ضعيفة.
- وهناك مواد تستخدم كمعجلات لتصلد الخرسانة ولكنها تؤثر في الخواص الأخرى لها لذلك يجب أن يقتصر استعمالها على الحالات الخاصة فقط , فمثلاً سليكات الصوديوم تسبب شكاً سريعاً جداً ولكن في نفس الوقت تكون مقاومة الضغط للخرسانة الناتجة ضمير نسباً ويقل تحميلها مع مرور الزمن لذلك فان سليكات الصوديوم تستخدم فقط في حالات الطوارئ مثل وقف رشح الماء
يتبين مما سبق إن هذه الإضافات بجانب غرض التعجيل بالك تستخدم لغرض الحصول على مقاومة مبكرة للخرسانة وعلى خرسانة قتقاوم تأثير الصقيع لزيادة معدل الحرارة المنبعثة المبكرة ولذلك فان استخدام هذه الإضافات في الجو الحار يجب إن يكون بحساب وحذر خشية احتمال زيادة حرارة الخرسانة التي قد تسبب التصلب الناضج للخلط والذي يعطي خرسانة ضعيفة.
إضافات لتبطئ الشك voids Reduced Agents fly ash
المبطئات
هي تلك المواد التي تبطئ الزمن اللازم لشك
الخرسانة مونة الأسمنت البورتلاندي.
وأكثر
هذه الإضافات انتشاراً هي الجبس(Gypsum) وتكوينه الكيميائي هو (CaSo4 2H2o)
ويطحن
الجبس مع الكلنكر لكي يمنع الشك الوميضي للإسمنت (Flash Set) ويعتمد
اختيار النسبة التي يضاف إليها الجبس إلي
الاستن البورتلاندي على نسبة الومينات ثلاثي الكالسيوم إلي يحتويها الكلنكر إذا أن
الومينات تتفاعل بسرعة كبيرة مع الماء في غياب الجبس وينتج عن ذلك الشك الوميضي
وتصب نسبة الجبس الواجب اضافتها للاسمنت على هيئة النسبة المئوية, الثالث
أكسيد الكبريت من وزن الاسمنت الناتج ولقد
نصت المواصفات القياسية المصرية على إن تكون النهاية العظمى نسبة ثالث أكسيد
الكبريت هي 3% من وزن الاسمنت الناتج إذا كلانت نسبة الومينات الكالسيوم لا تقل عن
7% وتكون النهاية العظمى لنسبة ثالث أكسيد الكبريت هي 2.5% إذا كانت نسبة الومينات
الكالسيوم اقل من 7% والاسمنت المنخفض
منخفض الحرارة واسمنت مياه البحار والسبب
في ذلك هو استخدام الجبس لتبطئ تفاصل الومينات ثلاثي الكالسيوم أما إذا ازدات نسبة
الجبس فانها تتقلب من مبطئ للشك إلي مادة منشطة أي تزيد من سرعة الشك.
وجدير
بالذكر انه قد وجد أن الانهديريت (Anhydrite) وتركيبه Caso4 أي يختلف عن الجبس في عدم وجود جزيئي ماء
التبلور , له فعل خامل أي انه لايبطئ زمن الشك لذلك فانه لا يستعمل بدلاً من الجبس
وكذلك فعند عملية طحن الاسمنت تبرد الطواحين حتى لا ترتفع حرارة الاسمنت داخله
بسبب الطحن إلي الحد الذي يبدأ فيه الجبس في فقد جزأين من ماء التبلور (درجة
الحرارة التي يبدأ عندها الجبس في فقد ماء التبلور بالكامل هي 130م , ومن الأمثلة
الأخرى للبطئات.
كبريتات
النحاس , ومركبات البورون والكازن (casien) وتضاف المبطئات بكميات
محسوسة إلي الاسمنت المستخدم في آبار البترول ويسمى هذا النوع نم الاسمنت بأسمنت
بورتلاندي آبار البترول وفي هذا النوع من الاسمنت يكون زمن الشك اكبر بكثير من
الاسمنت العادي لان هذا النوع من الاسمنت يستخدم في الأعماق البعيدة لبئر البترول
أما لتغليف اسطوانة البئر أو لسد , الطبقات المسامية التي تستهلك كميات هائلة من
طينة التبريد بسبب نفاذيتها وعادة يستخدم
هذا النوع من الاسمنت في أعماق اكبر من 6000 قدم وذلك يمكن تفادي مشاكل الشك
السريع نسبياً الاسمنت العادي والذي يعرقل
عملية ضخ عجينة الاسمنت إلي الأعماق المطلوبة وبصفة عامة تقوم اضافات ابعاد
شك الاسمنت بتقليل ضفيق لمعدل نمو المقاومة وأيضاً بتقليل قيمة المقاومة القصوى
للاحمال بما يؤدي 50% ولذلك لا تستعمل هذه الإضافات إلا في بعض الظروف الخاصة مثل
الأتي :-
- عمل الخرسانة في الأجواء الحارة حيث يكون الشك الابتدائي للاسمنت سريعاً جداً.
- إذا كانت هناك رسالة من الاسمنت ذات زمن شك صغير جداً بدرجة مفرطة.
- إذا كانت ظروف صب الخرسانة صعبة ويلزم جعل المونة الإسمنتية لدنه لتسهيل الصب وذلك مثل الرش بمونة الاسمنت عند تبطين الانفاق بشرط إن يكون ذلك في المواقع التي لا تتطلب مقاومة عالية.
- منع الشك الكاذب للخرسانة نتيجة الحرارة العالية مثل تبطين آبار البترول حيث تصل درجة الحرارة إلي حوالي 204.5 (400ق) والشك الكاذب يعني تجمد السطح الخارجي للخرسانة بينما يكون داخلها بحالة غير تامة التجمد مما يضف الخرسانة.
- الحصول على خرسانة ذات ركام بارز ظاهر بسطحها وذلك للأغراض المعمارية ويكون ذلك بوضع حليقة من هذه الإضافات على الأسطح الداخلية للفرم ويتسبب ذلك في تبطئ زمن الشك للأسطح, الخرسانية المقابلة للعوزم حيث يسهل بعد تصلد الخرسانة وفك العزم إزالة المونة الإسمنتية فقط من الأسطح فيظهر الركام بارزاً متماسكاً مع باقي جسم الخرسانة.
وتتضمن المواد التي تستخدم كإضافات لابطاء زمن الشك املاح الكالسيوم مثل كبريتات أو اسيتات ونترات وبروميدات الكالسيوم وليحبو كبريتات الكالسيوم والمواد الكربوهيدراتية وأملاح كبريتات الزنك والألمونيوم والنحاس والحديد ومواد أخرى عديدة مثل منتجات السليلوز النشا والسكر والعسل .
- وتستخدم المواد المبطئة للشك بكميات تتراوح بين 0.05 إلي 0.5% من وزن الاسمنت.
- ويلاحظ إن كبريتات الكالسيوم تستخدم في صناعة الاسمنت لضبط زمن الشك وتقليله بنسبة 3% فاذا زادت نسبة كبريتات الكالسيوم بالإسمنت زيادة كبيرة فانها تسبب عدم ثبات حجم الاسمنت الذي يؤدي بالتبعية إلي تواجد الشروخ وتفتت المونة الإسمنتية .
- ويراعى السكر لايستخدم عادة كمادة لإبطاء شك الخرسانة حيث أن الكميات القليلة جداً منه وان كانت تبطئ زمن الشك بابطاء الاتحاد الكيميائي للاسمنت مع الماء إلا أنها تقلل المقاومة المبكرة للخرسانة فمثلاً إضافة سكر بمقدار 0.5% من وزن الاسمنت يؤدي إلي انعدام المقاومة إلي حوالي 50% من قيمتها وذلك بعد 3 أيام من الصب ومع ازدياد الزمن وبعد مدة زمن الصب قد يحدث زيادة في المقاومة كما أنه لوحظ إن الكميات الكبية من السكر قد تمنع تماماً حدوث عملية الشك.
إضافات الماء voids pedused Agints
هذه الإضافات لا تمنع تماماً انفاذية الماء بالخرسانة ويلزم لجعل الخرسانة غير منفذة تماماً للماء العناية بتصميم الخلطة الخرسانية أي تقليل كمية الماء وامكن وزيادة الاسمنت مع استخدام ركام متدرج غير مسامي وأيضاً العناية بالصناعة وخاصة بالنسبة لعمليتي الدمك والمعالجة وتوجد هذه الإضافات تحت أسماء تجارية كثيرة إلا أنها تنحصر في مجموعها تحت قسمين كبريين تبعاً لادائية هذه المواد لوظيفتها.
الإضافات الطاردة للماء (water Repellent Admixtures )
والغرض من هذه الإضافات هو منع الخرسانة من امتصاص ماء المطر أو المياه السطحية الملامسة وتقل كفاءة هذه الإضافات إذا كانت الخرسانة معرضة لمياه تحت تأثير ضغط وتتضمن الصابون ومركبات الأحماض الدسمة مثل اوليات وسيترات الصوديوم والبوتاسيوم . وهي التي تذوب في الماء وتصير ضارة عندما تتفاعل مع الجير الحي الموجود بالاسمنت وكذلك الزيوت والشمس والبيومين ومخلفات قطرات الفحم وتضاف هذه الإضافات للخلطة بنسبة تتراوح من 0.1% إلي 0.2% من وزن الاسمنت.
وتستخدم هذه المواد بكثرة في الإنتاج الروسي من الاسمنت البورتلاندي أما في الولايات المتحدة الأمريكية فانه استخدامه يكثر في إنتاج إسمنت المونة عنه في الاسمنت المستخدم في الخرسانة.
ومن أمثلة هذه العوامل :-
- التاللو
(tallow) والاستيراث
المعدنية (metallic
stearatea).
- المواد المالئة للفراغات (pores filler materials).
- وتتضمن
المواد الفعالة كيميائياً والتي تكون بتفاعلها مع الاسمنت جيلاتيناً (gel) يملأ
الفراغات داخل الخرسانة وأيضاً تشمل المواد الخاملة (inert) التي تسد الفراغات أو تقلل من حجمها
والمواد الفعالة مثل سليكات البوتاسيوم وسليكات الصوديوم (الماء الزجادجي – Waterg lass) وكبريتات
النشادر وكبريتات الزنك وكلوريد الألمونيوم وكلوريد الكالسيوم أما المواد الحاصلة
فهي مثل المواد المسحوقة ناعماً مثل إضافات تحسين قابلية التشغيل ويلاحظ إن أي اضافات
تقوم بتحسين عجينة الاسمنت وتوزيعها تماماً خلال حبيبات الركام يمكن اعتبارها
إضافات تمنع إنفاذ الماء الخرسانة.
إضافات تقليل التغير الحجمي vdune chnye Reduced
يتغير حجم الخرسانة لسببين رئيسين :-
- ازدياد أو انخفاض الرطوبة.
- التميز في درجة الحرارة.
- عدم زيادة نسبة الاسمنت.
- تقليل ماء الخلط.
- عدم استعمال رمل ناعم جداً.
تأثير العوامل المختلفة على مقاومة الخرسانة :
- تأثير محتوى الهواء المحبوس ومحتوى الاسمنت ومحتوى الماء .
- ومحتوى الماء يعتبر أهم العوامل التي تؤثر على مقاومة الخرسانة
العلاقة بين نسبة الماء إلي الاسمنت ومقاومة الخرسانة ذات أو بدون هواء محبوس
- وتقل مقاومة الخرسانة ذات الهواء المحبوس بنسبة 20% يمكن نظيرتها بدون هواء محبوس لنفس نسبة الماء إلي الاسمنت 10 ما إذا ثبتت نسبة الهواء المضاف كما هو الحال لمقاس اعتيادي اكبر معين للركام فان مقاومة الخرسانة تناسب عكسياً مع ازدياد نسبة الماء إلي الاسمنت .
- إلا أن تواجد الهواء المحبوس بالخلطة يسمح باستخدام محتوى ماء اقل بدون انخفاض في هابطها.
- الاحتفاظ بمحتوى الاسمنت يقلل نسبة الماء إلي الاسمنت بقدر كاف يسمح بمعادلة انخفاض مقاومة الخرسانة.
- الخرسانة
ذات الخلطات الغنية بواسطة الهواء المحبوس أكثر من درجة انخفاضها المفتقره lean الخرسانة
المفتقره جداً.
ينتج النوع الثاني من التغيرات الحجمية نتيجة تمدد الخرسانة بالحرارة لذلك إن تأثير الحرارة على الخرسانة المسلحة أقل بكثير من غير المسلحة وفي المنشآت يضطر لعمل فواصل لتمدد الخرسانة ولكن هناك مواضع لا يمكن أن يعمل لها ما يمنع فعل الانكماش وما ينتج عنه وقد جربت إضافة مادة يطلق عليها اسم (لامبيكو) واثبتت هذه المادة أنها تمنع حدوث الشروخ والانكماش في الخرسانة والمونة وهي عبارة عن حبيبات معدنية ذات تركيب كيميائي يسمح بأكسدتها في موضع الفراغات الهوائية وعند تأكسدها تنتفخ مما يعادل انكماش الخرسانة ويؤدي ذلك إلي زيادة متانة الخرسانة ومرونتها وتقليل قابليتها للامتصاص.
ومن مزايا اضافات تقليل التغير الحجمي مثل (لامبيكو) ما يأتي
- تمنع الانكماش .
- تجعل الخرسانة بطيئة الشك بحيث يمكن صبها بعد 12 ساعة من خلطها.
- تجعل الخرسانة عازلة للسوائل لان هذه الإضافات تسد الفراغات.
- تزيد وزن المترالمكعب من الخرسانة بنسبة 13% وتستخدم في الإماكن المعرضة للانكماش مثل لحام تقابل الأرضيات الخرسانية ولحام المواسير وتثبيت المسامير والصواميل ولحام المباني المعرضة لتغيرات درجة الحرارة الشديدة أو مياه البحر
إضافات معالجة الخرسانة concrete curiy Addires
الغرض من عملية المعالجة للخرسانة هو المحافظة على نسبة من ماء الخلط لمدة من الزمن تسمى فترة المعالجة حتى تستمر عملية أما هة الاسمنت وكذلك المحافظة على درجة حرارة الخرسانة عند درجة معينة أعلى من درجة التجمد.
قد تتم المعالجة بتغطية سطح الخرسانة بطبقة من الرمل أو الطين المبلل أو بأنواع الورق غير المنفذة للماء أو طلاء سطح الخرسانة المعرض للجو بأنواع من الطلاء تجف مباشرة وتكون طبقة غير منفذة للماء وغالباً ما يكون هذا الطلاء من مشتقات البلاستيك أو تغطية الخرسانة بالخيش وغالباً ما تؤدي هذه الطرق إلي تغير لون سطح الخرسانة.
إذا كان من الصعب الحصول على الماء اللازم لعملية معالجة الخرسانة فيمكن المعالجة أما بتغطية السطوح المعرضة للحرارة أو باضافة مواد معينة أثناء الخلط ويعتبر كلوريد الكالسيوم من أحسن المواد التي تضاف بغرض المعالجة.
أما الطرق الحديثة لحفظ الماء من التبخر تكون بتغطية السطح بطبقة من البرافين أو البيتومين أو الورق غير المنفذ للماء.
أن الغرض من أي مادة تضاف تساعد في عملية المعالجة هو الاحتفاظ بكمية من الماء الحر بالعجينة الإسمنتية لإستمرار عملية الاتحاد الكيميائي للاسمنت والماء وبالتالي يكون مساعداً لعملية المعالجة.
إضافات مضادات للبكتريا witch Bacterial additives
إضافة هذه المواد إلي أي نوع من أنواع الاسمنت فان الناتج يسمى الاسمنت المضاد للبكتريا والإضافات المضادة للبكتريا يجب أن تكون ذات تركيز والإضافات المضادة للبكتريا يجب أن تكون ذات تركيز وقوة معينة يسمحان باقتدار تأثيرها لمدة طويلة في منع النشاط الحيوي للكائنات الدقيقة كالبكتريا والعفن يستخدم هذا النوع من الاسمنت في عمل خرسانة الأرضيات أو خرسانة الحوائط أينما وجدت البكتريا للتأثيرها الضار على الخرسانة العادية حيث أنها تسبب تأكلها وتفتتها.
إضافات ملونة للخرسانة Concrete ocular additives
قد تتطلب بعض الأعمال المعمارية أن تكون الخرسانة ذات سطح ملون لذلك يلزم إضافة مواد ملونة للخلطة التي تصب منها طبقة دقيقة على سطح الخرسانة العادية
وهي عبارة عن أكاسيد معدنية ومواد أخرى مشابهة يشترط فيها أن تكون خاملة كيميائياً وألوانها لا تبهت عن التعرض للشمس ومن هذه الإضافات : ثاني أكسيد المنجنيز وأكسيد وأيدروكسيد الكروم وتضاف بنسبة 10% من وزن الاسمنت وهي تسبب ضعفاً في مقاومة الخرسانة.
بعض أنواع الإضافات الشائعة الاستعمال في الخرسانة
كلوريد الكالسيوم calcium coalmine
استخدام كلوريد الكالسيوم كخليط في خرسانة الاسمنت البورتلاندي العادي للحصول على مقاومة مبكرة وعالية.
أثر كلوريد الكالسيوم على الخرسانة
لكلوريد الكالسيوم تأُثيراً مفيد على الخرسانة الطازجة والمتصلدة وسيتم ذكرها في النقطة التالية :-
الشك الابتدائي والنهائي inhale & fin upset tins
عند إضافة 2% من كلوريد الكالسيوم بالوزن منسوباً إلي وزن الاسمنت في الخلطة يلاحظ انخفاض في زمن الشك الابتدائي في الأجواء وكذلك زمن الشك النهائي بنفس النسبة . أما في درجات الحرارة المنخفضة فان الشك الابتدائي بتأثير أيضاً ويكون تأُير كلوريد الكالسيوم أكثر وضوحاً.
المقاومة المبكرة early sbensth
يعطي كلوريد الكالسيوم في الخرسانة مقاومة مبكرة بدون تقليل للمقاومة النهائية وهذه ميزة هامة لأسباب عديدة منها:-
- تقليل زمن فك الشرات إلي النصف أو اقل.
- تقليل العد الكلي المستعمل للشدة .
- سرعة فك الشدة تؤدي إلي استعمال المبنى مبكراً.
الحماية من تغيرات العوامل الجوية
تتأثر نسبة زيادة المقاومة كثيراً بدرجة الحرارة ويكون هناك تغير واضح في المقاومة نتيجة انخفاض درجة الحرارة عن 3.7م كلما تقل درجة الحرارة تظهر فوائد كلوريد الكالسيوم حيث يجعل الخرسانة وكأنها في طقس معتدل وتعزى فائدته إلي زيادة الحرارة المتولدة من التفاعل وثباتها
إن استعمال كلوريد الكالسيوم في درجات الحرارة العادية يؤدي إلي الحصول على المقاومة المطلوبة في نصف الوقت.
في درجة 40ف تحصل الخرسانة المعالجة بكلوريد الكالسيوم على مقاومة تعادل ما تكتسبه الخرسانة العادية في ثلاثة أيام وذلك في فترة لا تتجاوز اليوم الواحد بينما في يومين يكون لها مقاومة الخرسانة العادية في خمسة أيام . ويلاحظ أن كلوريد الكالسيوم لا يعتبر مضاداً للتجمد أو مانعا له لذلك يجب إتباع إجراءات الوقاية في الأجواء الباردة إلا أنها لا تستمر إلا لفترة من 3 إلي 7 أيام.
ويستخدم كلوريد الكالسيوم في الأحوال العادية بنسبة 2% ولا يوصى باستخدامه بنسبة مئوية أكثر من تلك.
الفوائد الإضافية لكلوريد الكالسيوم
المقاومة النهائية
تزيد المقاومة النهائية بالإضافة إلي زيادة المقاومة المبكرة نتيجة استعمال كلوريد الكالسيوم ولقد أظهرت الاختبارات زيادة مقدارها 9% في ثلاث سنوات.
المعالجة الكاملة complete canny
- يقلل فقدان الرطوبة أثناء خلطة الماء.
- يساعد على إطلاق الحرارة مبكراً عند خلط مع الماء.
- يساعد في تسهيل عملية الخلط مع الماء.
قابلية التشغيل والكثافة heredity & density
يمكن الحصول على زيادة في قابلية التشغيل أو زيادة في الكثافة وذلك باستعمل كلوريد الكالسيوم في الخليط فيمكن زيادة قابلية التشغيل مع الاحتفاظ بنسبة الماء إلي الاسمنت وعند الرغبة في الحصول على خرسانة كثيفة يمكن الاقلال من الماء واستخدام كلوريد الكالسيوم يرفع قابلية التشغيل.
مقاومة التأكل alsraion resis tence
- تزداد مقاومة سطح الخرسانة للتأكل باستعمال كلوريد الكالسيوم.
استخدامات كلوريد الكالسيوم في الخرسانة
خرسانة الهواء المحبوس air entrained commute
- تستعمل خرسانة الهواء المحبوس بدرجة كبيرة في الأعمال الإنشائية إذ أنها تتميز بسهولة التشغيل والتحمل مع الزمن.
- ويلاحظ أن الهواء المحبوس يقلل من مقاومة الخرسانة خاصة في المراحل الأولى حتى مع نقص كمية ماء الخلط . ولكن عن طريق استعمال كلوريد الكالسيوم تعويض كل تأثيره محتمل ولو أن سرعة تأثيره تكون أكبر في حالة الاسمنت العادي عنه في حالة الاسمنت ذي الهواء المحبوس.
- من أهم فوائد كلوريد الكالسيوم يزيد من المقاومة في كل مرحلة من المراحل بدون نقص في مقاومة التحمل أو مقاومة التجمد أو الذوبان نتيجة تخلل الهواء المحبوس في الخرسانة.
الخرسانة جاهزة الخلط beady mixed concrete
- يستعمل كلوريد الكالسيوم بتوسيع ف صناعة الخرسانة جاهزة الخلط.
- يمكن استعمال المعجلات بفائدة كبيرة في الجو البارد فإنها تزيد من المعدل الذي تكتسب فيه الخرسانة مقاومتها إلا أنه يجب العناية في استخدامها خاصة في الخرسانة جاهزة الخلط.
- عند إضافة كلوريد الكالسيوم إلي الخرسانة يفضل إضافته كمحلول ولكن المحلول لا يضاف إلي الاسمنت الجاف مباشرة إذ أنه يمتص الرطوبة ويبح لدرجة تكفي للتفاعل مع الاسمنت.
- لذلك يجب أن يضاف المحلول القياسي إلي ماء الخلط ويمزج معه وفي بعض الظروف قد يكون من المناسب عجن المحلول مع مجموعة المواد.
- هنالك الكثير من المتغيرات التي تؤثر في معدل تصلد الخرسانة مثل درجة الحرارة ومحتوى الاسمنت ونسبة الماء إلي الاسمنت إلا انه يمكن وضع قاعدة عامة بان الخرسانة التي تحتوي على كلوريد الكالسيوم لمدى درجات الحرارة فوق 70ف لا تنتج أي مشاكل عند صبها خلال ساعة من ابتداء عملية الخلط.
كيفية إضافة كلوريد الكالسيوم Hortoadel
- عند تحضير المحلول المعياري لكلوريد الكالسيوم يجب أن يحتوي كل جالون على نفس الكمية سواء كان المحلول مركزاً أو مخفضاً ويمكن تعيين كثافة المحلول ومنها درجة تركيز المحلول عن طريق هيدروميتر.
- عمل محلول عياري من كلوريد الكالسيوم.
- تحديد وتطبيق المواصفات المطلوبة لكلوريد الكالسيوم.
- وهنالك بعض الإرشادات الخاصة بشأن استخدام كلوريد الكالسيوم فيجب إضافة كلوريد الكالسيوم إلي الماء وليس إضافة الماء إلي كلوريد الكالسيوم حيث أنه إذا صب الماء على كلوريد الكالسيوم فسوف تتكون طبقة سطحية جافة من الصعب إذابتها.
- كما ولا يجب إضافة كلوريد الكالسيوم أكثر من اللازم حيث يترتب عنه عدم زوبانه وفي هذه الحالة يحتمل تصلب المحلول عند درجة الحرارة المرتفعة.
- يذوب كلوريد الكالسيوم بسهولة في الماء الساخن أو البارد ويلاحظ إن اضافته تولد حرارة لذلك يشترط قبل الاستعمال ترك المحلول إلي أن يبرد تماماً.
- عند تحضير المحلول العياري يجب استعمال محرك ميكانيكي و يفضل استعمال مصدر من تيار الهواء.
استخدام كلوريد الكالسيوم في الحالة الجافة
- يمكن إضافة كلوريد الكالسيوم إلي الخليط وهو في حالته الجافة وعند قياسه بالوزن يجب أن يضاف بكميات لا تزيد عن 2% بالوزن من النوع العادي أو 1.6% بالوزن من النوع المركز وعند إضافة في هذه الحالة (الحالة الجافة) يجب إضافته قبل تفريغ الخرسانة مباشرة كما يجب السماح بخلط المخلوط لمدة عشرين دوراً على الأقل للتأكد من الخلط التام مع ملاحظة عدم السماح لكلوريد الكالسيوم بالتلامس مع الاسمنت الجاف.
- ويلاحظ كلتا الحالتين سواء في استخدام كلوريد الكالسيوم كمحلول أو جاف وجوب استخدام مقسم آلي وأجهزة تغذية لضمان التجانس التام وتختلف أنواع هذه الأجهزة من كهربائية وميكانيكية أو كبيرة وصغيرة إلا أنها أفضل بكثير من مناولة وخلط كلوريد الكالسيوم باليد.
المواد البوزلانية
- المواد البوزلانية هي تلك الخامات السيليسية والالومنية التي تتفاعل مع الجير في وجود الماء لتكون مواد ذات خواص أسمنتية رغم كونها ليت ذات قدرة لاصقة أو أسمنتية.
- قد تتواجد في الطبيعة كخامات معدنية أو تحضر صناعياً مثل الطوب المطحون ورماد الفحم وبعض أنواع خبث الحديد.
- وقد اكتشف قديماً أن خلط صفرة المواد مع الحجر الجيري المحروق يحسن كثيراً من خواص المونة الجيرية المستخدمة.
- واختفى استعمال هذه المواد في المونة بعد ظهور صناعة الاسمنت الطبيعي والبورتلاندي ولكن ظهور مجدداً في السنوات الأخيرة استخدام الاسمنتات المخلوطة من الاسمنت البورتلاندي مع المواد البوزلانية وقد وجد أنها اسمنتات جيدة.
- وعند استخدام الأنواع الجيدة من المواد البوزلانية نجد أنها تحسن الكثير من خواص الاسمنت المخلوط كقابلية التشغيل وتقليل معدل انبعاث حرارة الاماهة حيث يقل كذلك الانكماش الحراري ومقاومة فعل الكبريتات ومقاومة الضغط ومقاومة التشقق هذا فضلاً عن النقص الكبير في التكاليف المتوقعة.
أنواع المواد البوزلانيةtees of materials of Blazonia
- الخامات الطبيعية وهي ثلاث أنواع النوع
الأول وهو الطفلة والطين والصفحي caly shale وبدوره يشمل ثلاث أنواع فمنه النوع
المنتيوريلونيت والنوع الكاوليني والنوع الايتي أما النوع الثاني فهي المواد
الاوبالية وتشتمل أيضاً على ثلاث أنواع النوع الأوبالي والنوع الديانومي والنوع
الصواه والنوع الثالث والأخيرة فهي
الرواسب البركانية.
- وهذه تشتمل على أربع أنواع النوع الريوليتي والنوع الفونوليتي والنوع البازلتي والنوع الاتريزليتي.
- كما ويحتاج الطفلة والطين الصفحي إلي عملية التكيس ليمكن تحويلها إلي مواد نشطة ولكن معظم المواد الأخرى لا تحتاج إلي عملية التكيس لتحسين تفاعلها مع الماء ومع ذلك فان معظم المواد البوزلانية تحتاج للطحن إلي درجة عالية من النعومة.
الخامات الصناعية
- رماد
الفحم (flash)
- يستخدم رماد الفحم من المحطات الحرارية التي تستخدم كوقود.
- الطين الصفحي الزيتي المحروق
- وهذا النوع من الطين الصفحي يكون أصلاً محتوياً على كمية من زيت البترول ويحرق كوقود والرماد والناتج هو الذي يمكن استخدامه.
- الطوب المحروق.
- الطوب الحراري المطحون.
- حيث الافران العالية مواد المبرد بالهواء أو المبرد فجائياً بالماء .
- وترجع قدرة معظم المواد البوزلانية الطبيعة على التفاعل مع الماء إلي الزجاج البركاني والاربال ومعادن الطفلة والزيوليتات وأكاسيد الألمونيوم المائية سواء كانت هذه المواد مفرد أو موجود معاً.
- والحبيبات ذات النعومة العالية من هذه المواد المضافة للاسمنت تتفاعل مع ايدروكسيد الكالسيوم الناتج من تفاعل الاسمنت مع الماء وتفاعله مع هذه المواد ينتج مواد أسمنتية على درجة عالية من الثبات.
- هنالك بعض الإنشاءات الخرسانية والعامة في الولايات المتحدة الأمريكية التي استخدم فيها الاسمنت البورتلاندي المخلوط بالمواد البوزولانية – مثل سد الصخرة السهمية وسد الفيل وهذان السدان اقيما بن 1915 , 1920 في ولاية نيومكسيكو ويعتبر هذان الخزانان غير منفذين للماء وفي حالة ممتازة حتى الوقت الحاضر.
- وهنالك
العديد من الإنشاءات الأخرى التي استخدمت فيها نفسها هذه المواد واثبتت تعداد
فوائدها من زيادة المقاومة للتشقق الطولي وانخفاض التكاليف وانخفاض الماء وانخفاض
حرارة الاماهة وارتفاع مقاومة الشد .
خبث الأفران العالية Some Aspect hishofans
إذا طحن كلنكر الاسمنت العادي من نسبة من خبث الأفران العالية وهو ينتج بكميات كبيرة في الولايات المتحدة وبرطانيا وفرنسا وألمانيا وبلجيكا كما ينتج أيضاً في الجمهورية العربية المتحدة ومن النوع من الاسمنت البورتلاندي ويستخدم في نفس أغراض استخدام الاسمنت البورتلاندي العادي وقد حددت المواصفات القياسية الأمريكية والبريطانية والألمانية والمصرية وغيرها نسب الخلط والخواص الكيميائية والطبيعية لهذا النوع من الاسمنت.
ويتكون الاسمنت البورتلاندي خبث الأفران العالية نم الخلطات الآتية في الدول المختلفة.
- الولايات المتحدة 75-35% كلنكر 35-65. خيث.
- ألمانيا 70% كنهاية عظمى كلنكر 30% كنهاية صغرى خيث.
- بريطانيا 35% كنهاية صغرى كلنكر مع 65% كنهاية خيث.
- الشرق الاوسط 65% كلنكر مع 35% المحبب أو الحصوى أي المبرد فيما بالماء وتعريضه هو المادة إلا معدنية التي تتكون اساساً من سليكات والومينو سلبيكات للكالسيوم.
- بعض خواص الاسمنت البورتلاندي خي الأفران العالية: some aspeets of Bontend cement in the halo ofen
- اقل من مقاومة الاسمنت البورتلاندي الادي في الأزمة المبكرة ولكن بمرور الزمن قل يكون معدل زيادة مقاومة الاسمنت الحديدي أكبر من معدل زيادة مقاومة الاسمنت البورتلاندي العدي
الثبات:
نلاحظ أن هذا النوع من الاسمنت يحتوي على نسبة أقل من ايدروكسيد الكالسيوم الحد عن الاسمنت البورتلاندي العادي لذلك فانه أكثر ثباتاً وأكثر مقاومة للتأثيرات المختلفة عند التعرض للمحاليل ذات التأثر الكيميائي عن الاسمنت العادي.
حرارة الاماهة
حرارة الاماهة للاسمنت البورتلاندي خيث الأفران اقل من حرارة الاماهة للاسمنت.
مقاومة درجات الحرارة العالية
الاسمنت البورتلاندي خيث الأفران العالية أكثر احتمالاً لدرجات الحرارة العالية ( ف الحدود المعقولة) عن الاسمنت البورتلاندي العادي.
الحجر الجير والرمل (line ston & sand)
الحجر
الجيري هو الحجر المترسب طبيعياً بالوسائل الكيميائية أو البيوكيميائية أو البيولوبية ويتكون في غالبيته من كربونات
الكالسيوم والمعدن الأساسي فيه هو الكالسين , أما الرمل فهو الناتج المنقول من
نواتج عوامل التعرية على الصخور النارية أو المتحولة وتتراوح قطر حبيباته من 4/1
مم إلي 4 مم وفي معظم أنواع الرمل نجد أن أعلى نسبة من الاكاسيدهي نسبة السليكا (Si O2)
ويخلط الحجر الجيري أو الرمل مع كلنكر الاسمنت العادي ويطحنها معاً ينتج ما يعرف بالاسمنت المخلوط أو الاسمنت المخلوط بالحجر الجيري وهذا النوع من الاسمنت يحتاج عادة إلي الطحن إلي درجة عالية من النعومة ويلاحظ أن الحجر الجيري يساعد على طحن الاسمنت إلي درجة عالة من النعومة أي أنه عامل مساعد للطحن أما طحن الرمل مع الكلنكر فيحتاج إلي بزل شغل أكبر وتكون صلابة حبيبات الكلنكر والحجر الجيري على الترتيب كما يلي :-
- 3/1 6
إلي 7 , 4/1 4 إلي 4/3 24 إلي 3 (حسب مقياس موهر mohr's scale) ويستخدم
هذا النوع من الاسمنت في صناعة المونة ذات القابلية العالية للتشغيل والتي تكون
مادة جيدة لصناعة الطوب الأحمر والطوب الخرساني والأحجار.
جدول تصميم كميات الإضافاتtable of design for additional guan jaty
مع
اتساع استخدام الإضافات في الخارج قامت الهيئة والمنظمات بعمل جداول تساعد على
اختيار نوع الإضافات وكذلك كميات وان كانت الخبرة والاختيارات المعملية هما الفيصل
في أي مشكلة.
يجب أن
يكون الجير المطفا متوافراً بثمن يقل عن الصف ثمن الاسمنت حتى تكون هذه الطريقة
اقتصادية.
وبالنسبة
لخلطة غنية فان 80 باوند من الإضافات تكون مكافئة لـ9.6 باوند من الاسمنت أو بتغير
اخر يلزم لانقاص كمية المستخدمة بقدار 40 باوند استعمال ما قيمة 1.2/40 باوند من
الجبر المطفا أي 93.3 باوند منه ذلك الوصول إلي نفس المقاومة بعد 28 يوماً
يعرف عامل الإضافة بأنه عدد الوحدات الوزنية من الاسمنت التي يمكن إذ قل محل وحدة وزنية من الإضافات وذلك لمحتوى اسنمت معين (في الجدول 400/500 باوند)
إمكان الحصول على الجير المطفا فان استخدام باوند من الجير المطفا بديلاً لكل نصف باوند من الاسمنت وذلك لخلط تحتوي على 400 باوند اسمنت للياردة المكعبة يمكن الحصول على نفس المقاومة بعد 8 ايام لذلك يمكن استعمال 8 باود من الجبر المطفا بدلاً من 4 باوند من الاسمنت في هذه الحالة كما يمكن تقليل الاسمنت معً 400 إلي 360 باوند مع إضافة 8 باوند من الجير
اختبارات الخرسانة Concrete testing
- تحضير عينات اختيارات الخرسانة الطازجة
- يجب أن تكون العينة الكلية المأخوذة من الخرسانة الطازجة ممثلة تماماً للخلطة كما يجب إلا يقل حجمها عن 20 لتر (030 و 3.0) وتتكون هذه العينة نم كميات مأخوذة من أماكن متفرقة من الخلطة
- وتحضر
العينة من الخلطة المجهزة في موقع العمل (job site) بالخليط اليدوي أو من الخلطة المجهزة
بالخلاط الميكانيكي – وفي الحالة الأولى تجمع أجزاء العينة الكلية من أماكن متفرقة
موزعة توزيعاً منتظماً في الخلطة مع تجنب حروف الخلطة حيث يحتمل تواجد الانفصال
الحبيبي للخرسانة.
- أما في حالة الخرسانة المخلوطة خلطاً ميكانيكياً فيفرغ الخلاط على دفعات متساوية تقريباً وتحفر أجزاء العينة من ثلاث كميات على الأقل تؤخذ أثناء تفريغ الخلاط ما عدا الدفعة الأخيرة
- ويراعى إن يستعمل في اخذ ووضع عينات الخرسانة الطازجة إناء معدني ذو حاجزة لمنع حدوث تسرب أو انفصال لأي جزء من الخرسانة.
- وتنقل العينة بعد ذلك إلي مكان الاختيار وتخلط خلطاً تاماً على سطح غير منفذ للماء بجاروف أو ما يماثله لضمان تجانسها , وبذلك تكون العينة معدة للاختبار مباشرة.
- ويجب مراعاة حماية الاعتبار من التأثيرات الحيوية مثل الشمس والرياح والامطار والأتربة وذلك في الفترة بين تحضير العينة واجراء الاختبارات والتي يجب إلا تزيد عن 15 دقيقة
- ويراعى إن تسجل مع كل عينة البيانات التالية:
- تاريخ ووقت اخذ عينة الاختيار.
- الطريقة المستخدمة في خلط الخرسانة.
- نسب مكونات المواد المكونة لخلطة الخرسانة.
- مكان الخلطة.
- درجة الحرارة والظروف الجوية.
اختيار الخرسانة الطازجة(lesting of fresh con crete)
اختيار
القوائم (consistency)
المجال : يختص هذا الاختيار بتحديد قوائم الخرسانة بتعيب مدى هبوط بمد تشكيلها على هيئة مخروط ناقص وذلك أما في المعمل أو في موقع التنفيذ على إلا يتعدى المقاس الاعتباري الأكبر للركام المستعمل في الخرسانة عن 40 مم ويراعى إن يجري هذا الاختيار بعد علمية الخلط مباشرة على إلا تتعدى الفترة ما بين انتهاء عملية الخلط واجراء الاختبار عن دقيقتين
الأجهزة : Machine
قالب الاختيار (slanpcones)
ويجب إن يكون السطح الداخلي للقالب أملس كما يلزم تزويد قوالب الاختيار : تكون هذه القوالب عبارة عن اسطوانات ارتفاعها 12 بوصة وقطرها 6 بوصة (15سم) وذلك طبقاً للمواصفات القياسية الأمريكية أما بالنسبة للمواصفات البريطانية فتكون هذه للقوالب عبارة عن مكعبات مسطحه 250سم (أي 15.8 × 15.8 × 15.8) وتشترط هذه المواصفات في قوالب الاختيار المستعملة كما يلي :
يجب أن يكون قالب الاختيار مكعباً طول ضلعيه الداخلي 15.8 25سم أو 20 # 25 سم حتى تكون مساحة كل وجه من أوجه 250سم 2 أو 400سم3 على التوالي ويجب أن تكون زايا المكعب 90# 0.5 درجة وأن تكون أسطه الداخلية مستوية مصقولة لدرجة = 0.125 سم .
يصنع القالب معدن متين (الصلب أو الزهر) يتحمل الصدم ويكون بسمك كاف ليصنع حدوث أي التواء أو انبعاج.
يزود قالب الاختيار يلوح قاعدة معدني مستوى السطح مصقول مع مراعاة أ تكون أبعاده تسمح بارتكاز قالب الاختيار عليه دون حدوث تسرب لماء الخلط أثناء عملية ملئه وتثبيت القاعة مع القالب إما باستعمال بنيات أو مسامير
قضيب الدمك وهو عبارة عن قضيب من الصلب يزن 4 باوند (8.8) (38.10) ومقطعة السفلى مربع طول ضلعه بوصة واحدة 2.54 سم
مكنة الضغط ذات سمة وحساسية ملائمة ويمك التحكم في معدل التحميل بها طبقاً لما تتطلبه المواصفات القياسية لهذا الاختبار.
تحضير مكونات الخرسانة asfouoving
concrete
تحضير مكونات عينات الاختبار بما فيه الماء بحيث تكون مطابقة تماماً لمكونات الخرسانة في موقع العمل ويراعى أن تحسب مكونات خرسانة العينات بالوزن على أساس الوزن الحجمي للمواد سواء كانت الاختبارية معملية أو كان قياس المواد في موقع العمليات لحجم . كما يجب أن تجري اختبارات منفصلة على كل من الاسمنت طبقاً للمواصفات القياسية .
طريقة إجراء الاختبار The vey of testing
توزن الكميات اللازمة من الاسمنت والركام الصغير والركام الكبير أو المقاسات المحجوزة على المداخل منفصلة والماء لأقرب 0.001 من وزن كل مادة على حدة ويراعى عند حساب وزن مكونات كل خلطة أن تزيد كمية الخرسانة المخلوطة عن الخرسانة اللازمة القوالب بحوالي 1%.
يعد قالب الاختبار الاستعمال بتغطية وصلاحية وسطح لرد لتكراره على لوح القاعدة بطبقة رقيقة من جلاتينية البترول كما وجه القالب الداخلية بما في ذلك وجه لوح القاعدة الداخلي ) رقيقة من الزيت الخفيف .
تخلط مكوناة الخرسانة ميكانيكياً أو يدوياً كما يلي
الخلط الميكانيكي mekinek mixing
الخلاط
(mixer ) يوضع الما اللازم للخلط في الخلاط أولاً ثم يهيأ زراع التعبئة (skip)
نصف الركام الكبيرة تقريباً الركام الصغير ثم الاسمنت وأخيراً النصف الباقي من
الركام الكبير . وفي حالة تعبئة الخلاط يدوياً توضع المواد الجافة أولاً في الخلاطة
بنفس الترتيب السابق ذكره ثم يضاف الماء إلي الخلاط بمجرد بدء التشغيل الخلاط , من
بدء توادد المواد كلها مع بعضها في الخلاط حتى يصبح لون الخرسانة تجانساً.
الخلط اليدوي
نخلط الخرسانة على سطح غير مسامي غير منصف للماء باستعمال الجاروف والمسطرين أو ما شابهما من أدوات وتتم عملة الخلط
طبقاً للمواصفات التالية :
- يخلط الاسمنت مع الركام الصغير على الناشف حتى يصبح لون الخليط متجانساً
- يضاف إلي الخليط (الاسمنت والركام الصغير) الركام الكبير ويخلط الجميع حتى يصير الركام موزع بانتظام في الخلط.
- يضاف الماء بعد ذلك وتخلط الخرسانة خلطاً جيداً حتى يصحب لونها متجانساً وقوامها مقبولاً
- بعد انتهاء عملية الخلط مباشرة يجري اختيار قوام الخرسانة الطازجة مع الخرسانة المتبقية من الخلط مرة أخرى على ألا تكون الخرسانة الباقية قد فقدت أي جزء من مكوناتها وفي هذه الحالة يجب أن يكون زمن إعادة الخلط قصيراً جداً وفي الوقت نفسه كافياً بحي يمكن في النهاية الحصول على خرسانة متجانسة مرة أخرى.
- بعد الانتهاء من عملية الخلط أو من اختيار الخرسانة الطازجة يملأ القالب مباشرة بالخرسانة على طبقات ارتفاع كل منها يساوي 5 سنتمترات تقريباً وتدك كل طبقة أما يمكنه الاهتزاز أو يدوياً حتى تدمك الخرسانة دمكاً تاماً دون حدوث انفصال حبيبي أو حو وبعد على سطح القالب .
- تحفظ المكعبات بعد صبها مباشرة في مكان خال من الاهتزازات وتكون الرطوبة النسبية للهواء في المكان المحفوظ فيه العيناتت لا تقل عن 90% درجة حرارته تتراوح بين 20.15 دقيقة مئوية لفترة 25 # 4/1 ساعة من وقت إضافة الماء وخلطه مع باقي مكونات الخرسانة
- تعلم المكعبات الخراسانية بعد ذلك ثم تفك من القوالب وفي حالة عدم الحاجة لاختبارها خلال 24 ساعة يجب أن تفك القوالب في الحال في ماء نقي طازج وتترك بها حتى قبل الاختبار مباشرة.
عدد العينات
يتكون عدد عينات الاختبار ثلاث من كل خلطة تختبر لكل فترة محددة لاختيار ويجب أن تختبر مكعبات الضغط للخرسانة بعد إخراجها من ماء المعالجة مباشرة بينما لا تزال بحالتها المبللة أو الرملية.
يمكن تدوين نتائج الاختبار كما يلي :
ويجري اختبار مقاومة الضغط للخرسانة على عينات مجهزة معملايً بنسب معينة للمواد المكونة للخرسانة وتفيد تلك الاختبارات المعملية في إمكان للتحكم في نسب المواد للحصول عند الحاجة على خلطة خرسانية ذات الخواص المطلوبة.
اختيار مقاومة الشد (tensile strength test)
يختص هذا الاختبار بتعيين إجهاد الشد للخرسانة المتصلدة للعناصر المطلوبة 3 أيام أو 7 أيام أو 28 يوماً أو أية مدة أخرى ويندر إجراء هذا الاختبار نظراً لأن الخرسانة تصميم على أساس عدم حملها إجهادات الشد لضعف الخرسانة الكبير في تحمل قوى الشد
ويكون اختبار الشد هاماً إذا أريد معرفة مدى مقاومة الخرسانة للشروخ (cracking) التي تعتبر انهيار للخرسانة بالشد مثل حالة الشروخ الناتجة من الانكماش والجفاف وأيضاً انخفاض درجة الحرارة .
توجد طريقتان لإجراء اختيار الشد
- طريقة الشد المباشر بحيث يكون كسر العينة ناتجاً من تأثير المؤثرة من ماكينة الاختبار مباشرة على العينة.
- طريقة الشد غير المباشر (indirect method ) حيث يكون كسر العينة ناتجاً من تأُير الشد الجانبي المصاحب عمل الضغط المؤثر من مكنة الاختبار على العينة ويسمى اختبار الشد غير المباشر للاختيار
إجراء الاختبار the my of testing
يجري اختبار الشد المباشر بسمك العينة عند نهايتها بمكنة الاختبار والتأثير يحمل الشك تدريجياً ويبط بنقص معدل تحميل اختبار الضغط أو أقل ويعين حمل الشد المسبب لكسر العينة
يجري اختبار الشد غير المباشر بوضع العينة
الاسطوانية بين رأس مكنة الاختبار (side wise) وذلك بين شريحتين من الخشب الابلكاش أو
المطاول بعرض حوالي 2سم ثم التأثير عليها
بحمل الضبط ويعين حمل الضغط المسبب لكسر العينة والذي يكون في مستوى رأسي في إتجاه
وحمل الضغط.
اختبار الشد المباشر direct tenser test
- رقم
العينة – وزن العينة (كجم) = وحدة الوزن كجم/م3) حمل الكسر أ كجم – مساحة المقطع المستعرض = A
سم اجهاد الشد المباشر P/A كجم/سم2
اختبار الشد غير المباشر :
- رقم العينة – وزن العينة (كجم) – وحدة الوزن كجم/م3)
- نصف قطر الاسطوانة سم – حلول الاسطوانة 1سم.
- حمل الكسر = أ كجم
- ويحسب إجهاد الشد غير المباشر وتسجل الملاحظات وشكل الكسر لكل عينة.
اختبار مقاومة الانحناء (flexural strength test)
- يختص هذا الاختبار بتحسين مقاومة الخرسانة المتصلدة للإنحاء ودراسة سلوك الكمرات الخراسانية عند تعرضها لأحمال إنحاء وكذا شكل الكسر الناتج عن انهيار هذه الكمرات نتيجة هذا التحميل.
- ويكون التغير عن مقاومة الانحناء بمعايير الكسر (modulus of mastoid) الذي
يحسب من معادلة الانحناء
- حيث مرة أكثر عزم تتعرض له العينة المختبرة هو المقابل عمل الكسر ومن مزايا اختبار الانحناء انه سهل الأداء يلزمه احمال صغير لإجراء التحميل الأمر الذي يجعله أكثر مناسبة للقيام به عن موقع العمل عن اختيار الضغط .
عينات الاختبارtest
material
تعمل خلطة خرسانة تكون النسبة بين مكوناتها وفقاً للبيانات المعطاة ثم توضع الخرسانة في قوالب على شكل كمرات من حديد الزهارين وهي الداخلية 15×15× 75سم
إجراء الاختبار thawed
of testing
توضع الكمرة في مكنة الاختبار على ركيزتين المسافة بينهما (أي بحر الكمرة) 6 سم (للكمرة بطول 70سم) أو 40 سم (للكمرة بطول 50 سم) ويفضل أن تكون الركيزة قضيب صلب مستدير المقطع (القصر حوالي 5 سم) ثم الكمرة في نقطتين بينما ثلثين بالنسبة لمنتصف الكمرة وتبعد عن بعضها 20 سم للكمرة ذات البحر 60سم أو 13.3سم للكمرة ذات البحر 40سم كما في الشكل ادناه كما يكون التحميل عند كل نقطة خلال قضيب صلب مستدير المقطع أيضاً.
ويراعى يكون كل قضيب الارتكاز والتحميل بطول أكبر من عرض الكمرة كما يكون التحميل تدريجياً وبمعدل منتظم يؤدي إلي الوصول بالقيمة القصوى للحمل في مدة حوالي 5 دقائق.
وبمعرفة
حمل الكسر للكمرة ويمكن في بعض الأحيان عند الضرورة عمل اختبار لانحناء بالتحميل
في نقطة واحدة (one point tiding) منتصف الكمرة المختبرة كما تصينه في الشكل
أدناه ولا يعطى ذلك الاختبار انحناء خالص بل انحناء مصحوب بتأثير القصى ويكون معاير
الكسر به أهل من معاير الكسر في حالة التحميل في نقطتين
ويمكن تدوين نتائج الاختبار كما يلي رقم العينة :
حمل الكسر لانحناء كيلو جرام معاير الكسر لاجهاد الانحناء جم رسم حمل التصميم لعينة الضغط كيلو جرام إجهاد تصميم كجم/ سم3 إجهاد الانحناء إجهاد التهشم عمق الكمرة سم
اختبار
مقاومة القصى(steerarsttreng f.h)
- لا يمكن تعيين مقاومة القصى الخالصة للخرسانة بقيمة صحيحة تماماً نظراً لان قوى القصى المباشرة (قوتين متساويتين ومتوازيين تؤثران على مستويين على مسافة قصيرة علماً من بعضهما ) تكون دائماً مصحوبة بعزم انحناء أي باجهادات شد وضعفها لذلك فمن النادر اجراء اختيار مقاومة النقص المباشر للخرسانة وخصوصاً أنه في احتمالات الخرسانة نادراً ما تتعرض للقصى الخالص وإنما تتعرض للقصى المصحوب بانحناء ويمكن إجراء اختيار وتحديد مقاوة القص المباشر للخرسانة كما مبين بالشكل أدناه وهو اختبار غير دقيق النتائج
- إذاً أجرى اختبار الانحناء لبيان تأُير القص للصاحب لعزم الانحناء وذلك بتقوية الكمر المختبرة من جهة الشد بحديد تسليح لمنع الانهيار بالشد الناتج من الانحناء فان القص المصاحب لعزم الانحناء تأثيره بكسر العينة بواسطة إجهادات الشد القصرى الناتج من القص وليس بتأثير القص مباشرة.
اختيار مقاومة التماسك (Bond strength test )
يختص هذا الاختبار بتثمين مقاومة التماسك بين الخرسانة وحديد التسليح وذلك بتحديد الحمل المسبب لإنهيار التماسك وانزلاق سيخ حيد التسليح داخل ثم حساب إجهاد التماسك بقسمة ذلك الحمل على الماحة المتماسكة مع الخرسانة مهن السيخ وتوجد اختبارات عديدة لمقاومة التماسك يختلف عن بعضها في كيفية تحميل سيخ حديد التسليح حيث قد يعرض السيخ إلي حمل الشك أو الضغط أو الانحناء أو الالتواء لأحداث انهيار التماسك بينه وبين الخرسانة.
اختبار التغير الحجمي للخرسانة بالجفاف والرطوبة
Testing for volume change of concrete on dryiog and wafting
يختص هذا الاختبار بثمين قيمة التغير في طول العينة الخراسانية نتيجة تفرضها للزيادة في الحجم بتأثير الرطوبة أو للنقص في الجسم بتأثير لانكماش بالجفاف وينقسم هذا الاختبار إلي ثلاثة أنواع كما يلي :
- اختبار تعيين الانكماش بالجفاف الاولى (initial drying shrinkage ) وهو الفرق بين طول العينة المطلوبة والمعالجة تحت ظروف قياسية وبين طولها عندما تجف حتى يثبت الطول تحت ظروف قياسية أيضاً
- اختيار تعين الانكماش بالجفاف (Drying shrinkage ) وهو الفرق بين طول العينة المقطوعة من خرسانة ناجحة التصلد (matured) والمشبعة بالماء (saturated ) بعد ذلك يبين حلول عندما تجف حتى يثبت الطول تحت ظروف قياسية.
- اختيار التحرك بالرطوبة (moisten movement) وهو الفرق بين طول العينة عندما تجف إلي طول ثابت وبين طولها عندما تعرض بعد ذلك للتشبع بالماء.
عينات الاختبارtest material
تستخدم عينات منشورية بطول يتراوح بين 15 إلي 30 سم وبمقطع مستعرض حوالي 7.5 × 7.5سم ويثبت في منتصف المقطع عند كل من النهايتين على محور العينة كرة من الصلب لإمكان اجراء عملية بقياس الطول بدقة بين سكان هاتين الكرتين.
إجراء الاختبارات The Urey of testing
اختبار
التحرك بالرطوبة (test of wet movement)
تجفف العينة الخراسانية بنفس طريقة اختبار الانكماش ويعين طولها الجاف الثابت وليكن ل 3سم تحضر العينة في ماء درجة حرارته من 14 – 15 درجة مئوية بشرط أن يكون أحد الاوجه الكبيرة للعينة ظاهراً تماماً فوق سطح الماء وتترك العينة مضمورة لمدة 4 أيام وبعدها ترفع من الماء ويقاس الطول النهائي الرطب للعينة وليكن ل 4 ثم تحسب قيمة التحرك بالرطوبة كنسبة مئوية
اختبار امتصاص
الخرسانة للماء (water
absorption test)
يختص هذا الاختبار بتبين النسبة المئوية للامتصاص الخرسانة للماء.
إجراء الاختبارOuray of testing
تجفف العينة حتى يثبت وزنها في فرن مئوي لدرجة حرارة من 100 إلي إلي 105درجة مئوية ثم تبرد في مجفف وتوزن وليكن وزنها و ثم تضمر مباشرة في ماء درجة حرارته 15 إلي 20 درجة مئوية.
وتوزن العينة دوراً من وقت لآخر حتى يثبت وزنها وليكن مع ملاحظة انه يلزم قبل وزن العينة تجفف سطحها بقطعة من القماش وفي بعض الاختبارات حسب المطلوب يكون وزن العينة النهائي و2 هو وزنها عد عمرها في الماء ولمدة 1 دقائق أو 24 ساعة.
وتحسب النسبة المئوية للامتصاص كما يلي:
اختبار عينات خراسانية مأخوذة من المنشأة
testing concrete cores from finished structures
ويختص هذا الاختبار بتعيين مقاومة الضغط لعينات الخرسانة المتصلدة المأخوذة من المنشأة المنتهية وكذلك بيان حالة الخرسانة وموادها كما وضعت في مكانها.
عينات الاختبار
تحضر عينات
الاختبار على هيئة اسطوانات من قلب الخرسانة (concrete cores ) بقطر حوالي 15سم وتجهز بالشعب (pricing ) في الخرسانة بقطاع (cutter) من الصلب الطري فطرة الداخلي 15 سم يدور 180 دورة في الدقيقة
ويبدر بالماء وقطع الصلب المبردة . ويراعى في الخرسانة المصنوعة من الاسمنت
البورتلاندي ألا تؤخذ العينة بالشعب قبل 7 أيام على الاقل في المدة من أبريل حتى
أكتوبر وقل 14 يوماً على الاقل في المدة من نوفمبر حتى مارس أما في حالة خرسانة
الاسمنت الالوميني فيمكن السماح بعود أضمن ذلك ويجب مراعاة أن يكون ثقب العينة
عمودياً على السطح وألا يكون للضغط المصاحب
لعملية الشغب أي اثر ضار على العينة ويلاحظ عد ثقب العينة أن تميز بعلامة وترسل
للمعمل للاختبار.
اختبارالفحص البصري (visual inspection ) تفحص العينة بالنظر أو بعدسة مكبرة وأحياناً عند الطلب يصير تصويرها
للتعرف على البيانات الآتية :
- نوع وأكبر مقاس للركام
- توزيع المواد المكونة للخرسانة
- المسامية (porosity ) والتعشيش (honey com bang)
- الانضمام الحبيبي (Segregation )
- درجة الدمك
- التغير الظاهر في الخلطة بين العينات المختلفة.
- مكان ومقاس كمية حديد التسليح ودرجة تماسكه مع الخرسانة.
- أية ظاهرة غير عادية peculiarities .
اختبار مقاومة الضغط
قياس أبعاد العينة
تؤخذ مقاسات عينة الاختبار لتحيد قطر وارتفاع العينة وذلك بقياس قطر العينة في اتجاهين متعامدين للقطع العلوي والسفلي والوسط . أي أخذ من قراءات للقطر ويعتبر مقاس القطر المستخدم في الحساب هو متوسط الست قراءات المذكورة.
تجهيز العينة لاختبار الضغط
- يلزم
ضرورة عمل غطاء (capping) لأسطح عينات الاختبار عند نهايتي كل عينة
ويكون الغطاء من مونة الاسمنت الاوميني والرمل بينه اسمنت ارمل ناعم (يمر جمعية من المنقل ) ويعمل الغطاء بان يقشن ويشذب سطح العينة إذا
الزم لعمل أساس لتسهيل تماسك مادة الغطاء ويركب في نهاية السنة طوق النحاس أو
الصلب مستوى من الداخل تماماً ويبرز عن
سطح العينة بحوالي 5مم
- ثم ينطلق سطح العينة ويبلل ويدهن بعجينة الاسمنت الخالص ثم تضاف مونة الاسمنت والرمل المذكورة فوق تلك العجينة حتى يصل سمك المونة إلي نهاية الطوق (collar) المثبت بنهاية العينة ويسوى سطح المونة ليكون مستوياً تماماً مع سطح نهاية الطوق ثم يوضح فوق ذلك السطح لوح مستو من الصلب عليه حلقة من الزيت (oiled) أو قد يقفل لوح من الزجاج .
- ثم تقلب العينة ليصير السطح الاسفل هو السطح العلوي ويجرى عمل غطاء آخر لهذا السطح بنفس الطريقة التي عمل بها الغطاء للسطح الآخر .
- ثم تغطى العينة وبها غطاء مونة الاسمنت لكل من نهايتها الخيش المبلل لمدة 24 ساعة ثم يزال الخيش لوح الصلب والطوق عند كل من سطحي العينة .
- ويراعى ضرورة إعادة أن يكون سطح كل غطاء مستوياً تماماً مع سطح الغطاء الآخر في
العينة الواحدة .
الاختبار:
تعرض العينة بوضعها بين سطحي مكنة الاختبار إلي حمل الضغط حتى التهتنيم يسجل حمل التهنيم وليكن أ 4 حساب مقاومة الضغط للمكعب عند 28 يوماً وذلك من نتائج اختبار العينة المأخوذ من قلب الخرسانة يمكن تحويل مقاومة العينة المختبرة للضغط إلي مقاومتها عند 28 يوماً للعينة المكعبة كما يلي:-
- المقاومة الحقيقة للعينة الاسطوانية المأخوذة من قلب الخرسانة
- (ACTUAL
STRENGTH) الحمل مقسوماً على متوسط مساحة مقطع العينة = P/A
حيث P = حمل التهشيم .
- حيث ق = قطر العينة = متوسط ستة قراءات كما سبق ذكره.
- المقاومة المصححة وهي مقاومة عينة اسطوانة قياسية معادلة لمقاومة العينة المختبرة (corrected strength)
- تعيين مقاومة العينة الاسطوانية القياسية من واقع النتائج المعملية المبينة في نتيجة الاختبارات المعملية وذلك بضرب المقاومة الضعيفة في عامل التصحيح (CORE CTIONFACTOR)
- من الشكل التالي فتكون المقاومة المصححة هي : عامل تصحيح P/A X .
المقاومة المقدرة لعينة مكعبة والمعادلة لمقاومة العينة الاسطوانة القياسية Estimated equivalent cube strength
وتحسب
هذه المقاومة من تلك المصححة المبينة على أساس أن المقاومة العينة الاسطوانية
= ¾ مقاومة العينة المكعبة كالآتي:
- المقاومة المقدرة للعينة المكعبة = المقاومة المصححة × ¾
- المقاومة المقدرة للعينة المكعبة لخرسانة العينة المختبرة عند عمر 28 يوماً
- مقارنة بين اختبار عامل الدمك comcectory factor test
- اختبار مقاومة الضغط icon reissue strength
اختبار عامل الدمك
يختص هذا الاختبار بتحديد درجة قابلية تشغيل الخرسانة الطازجة على ألا يتعدى المقاس الاعتباري الأكبر للركام المستعمل في هذه الخرسانة 40 مم ويعتبر هذا الاختبار أكثر دقة وحساسية من الاختبارات قوام الخرسانة.
اختبار مقاومة الضغط
يختص هذا الاختبار بتحديد إجهاد الضغط للخرسانة المتصلدة وعادة يجري هذا الاختبار بعد مرور 28 يوماً وفي بعض الأحيان بعد 7 أيام أو ثلاثة عشر اسبوعاً أو مئة إذا ما اوصى بذلك.
يعتبر تأثير مقاومة الضغط من أهم خواص الخرسانة المتصلدة .
مقارنة بين اختبار القوام واختبار الانسياب
- اختبار القوام ينتهي بتحديد قوام الخرسانة بتحسين مدى هبوطها بعد تشكلها على هيئة مخروط ناقص وذك أما في المعمل أو في موقع التنفيذ على ألا يتعدى المقاس الاعتباري الأكبر للركام المستعمل في الخرسانة
- اختبار الانسياب : يختص هذا الاختبار بتعيين النسبة المئوية وانسياب الخرسانة والتي تعبر عن حالة قوتها جرا اهتزاز ترددي ( tagging) ويفيد تعيين تل المقاومة المقدرة لمقاومة الضغط المكعب عند 28 يوماً في المقاومة بين مقاومة خرسانة المنشاة والمقاومة التي قد تنص عليها المواصفات
الخلاصة
- المخروط نافعي من الخرسانة موضوع على لوح معدني وتسجيل مدى انتشار الخرسانة ونسبة مئوية من القطر الأصلي لقاعدة المخروط
- اختبار تعيين الانكماش بالجفاف :
- وهو الفرق بين حلول العينة المقطعية من الخرسانة ناضجة
التصلد (mature) بعد ذلك
وبين حلولها عندما تجف حتى يثبت الطول تحت ظروف قياسية .
- يجب أن تكون العينة الكلية المأخوذة من الخرسانة الطازجة ممتلئة تماماً للخلطة
- ويراعي أن يستعمل في أخذ ووضع عينات الخرسانة الطازجة إناء معدني لتجنب حدوث تسرب أو انفصال لأي جزء من الخرسانة .
- ويجب مراعاة حماية الاختبار من التأثيرات الجوية مثل الشمس والرياح والأمطار ويراعي أن تسجل مع كل عينة البيانات التالية :
- تاريخ ووقع أخذ عينة الاختبار .
- الطريقة المستخدمة في خلط الخرسانة.
- نسب مكونات المواد المكونة لخلطة الخرسانة .
- مكان الخلط ونوعه .
- درجة الحرارة والظروف الجوية .
- تحضير مكونات عينات الاختبار بما فيه الماء بحيث تكون مطابقة تماماً لمكونات الخرسانة في موقع العمل
- يراعي أن تحسين مكونات خرسانة العينات بالوزن على أساس الوزن الحجمي للمواد والركام
