الفرق بين الإسمنت والخرسانة للمبتدئين وكيفية تصميم الخلطات (Cement and Concrete)
الإسمنت والخرسانة – هل هما نفس الشيء؟
كثير من الناس يعتقدون أن الإسمنت والخرسانة هي نفس المنتج – ليسوا كذلك.
الإسمنت (Cement) عبارة عن مادة كيميائية جافة ومسحوقة، عندما تمتزج بالماء، تتفاعل ببطء لتكوين مركب صلب. من ناحية أخرى، الخرسانة عبارة عن مزيج من الإسمنت المخلوط بالماء وأحجام مختلفة من الركام. يشكل الاسمنت والماء عجينة تجمع المواد اللاصقة معًا عندما تتصلب.
الخرسانة، في حالتها المختلطة الطازجة، هي خليط عملي من البلاستيك يمكن تشكيله في أي شكل مرغوب فيه تقريبًا. يبدأ في التصلب ببطء عند الخلط، لكنه يظل بلاستيكًا وقابل للتطبيق لعدة ساعات. هذه فترة طويلة بما يكفي للسماح بوضعه وإنهائه.
بعد أن يأخذ مجموعته الأولية، يستمر في اكتساب القوة لعدة أشهر وأحيانًا سنوات إذا استمرت الرطوبة.
ما هي الخرسانة؟
الخرسانة لها مكونان هما الركام والعجينة.
يتكون الركام عموماً من حجمين. ناعم و خشن.
الركام الناعم هو ذلك الجزء الذي تكون جسيماته ذات أحجام أصغر من حوالي 5 مم، والمعروفة باسم الرمال، والتي يمكن أن تكون طبيعية أو صناعية. الركام الخشن هو ذلك الجزء الذي تكون جسيماته ذات أحجام أكبر من حوالي 5 مم. يعد الحصى والحجر المكسر وخبث الأفران العالية من بين الركام الأكثر استخدامًا.
تتكون العجينة من الإسمنت والماء وأحيانًا الهواء المحبوس أو مواد أخرى مضافة. تنتج خاصية تدعيم العجينة عن تفاعل كيميائي بين الاسمنت والماء. هذا التفاعل يسمى الاماهة. إنه تفاعل يتطلب وقتًا وظروفًا مواتية لدرجة الحرارة والرطوبة.
“المعالجة” هي توفير درجة حرارة مواتية وظروف رطوبة على مدى فترة زمنية طويلة بما يكفي للسماح لعملية الاماهة أن تقترب من الاكتمال.
مع المعالجة المناسبة، تحدث الإماهة بسرعة كبيرة في البداية، ثم تنخفض ببطء لفترة طويلة. هذا يسمح للخرسانة بتطوير قوة ومتانة جيدة.
مقاومة الخرسانة
مقاومة الضغط للخرسانة، التي تقاس بمدى القوة المطلوبة لسحقها، مهمة في تصميم الهياكل. في الأرصفة والألواح الأخرى على الأرض، يعتمد التصميم عادة على قوة الانحناء (أي مقدار القوة التي يمكن للخرسانة الصمود في تحمل الثني قبل أن تنكسر). في كلتا الحالتين، فإن العوامل الرئيسية التي تؤثر على القوة هي نسبة الإسمنت إلى الماء ومدى تقدم عملية الإماهة.
إضافة الكثير من الماء للخرسانة (أكثر من تصميم المزيج المقصود) سوف يقلل من قوة ومتانة الخرسانة، حتى لو تم وضعها بشكل صحيح، وانتهت وتمت معالجتها.
خصائص الخرسانة الطرية (الخرسانة الممزوجة حديثاً)
على الرغم من أن الخرسانة الممزوجة حديثًا تبقى في طور البلاستيك لفترة قصيرة فقط، إلا أن خصائصها مهمة لأنها تؤثر على جودة وتكلفة الخرسانة المتصلبة.
لا تنهار الخرسانة ذات الاتساق البلاستيكي (الركود المتوسط) أثناء تفريغها، ولكنها تتدفق ببطء دون فصل الركام الخشن من المواد الدقيقة. الخليط من هذا الاتساق يكون مناسب لمعظم الأعمال.
تسمى سهولة أو صعوبة وضع الخرسانة وتدعيمها قابلية التشغيل.
يجب أن تكون الخرسانة قابلة للتشغيل. لا ينبغي أن يكون الخليط قاسيًا أو رطبًا جدًا بحيث يحدث الانعزال؛ ولا ينبغي أن تنضح بشكل مفرط.
النضح (Pleeding) هو حركة الماء إلى سطح الخرسانة الطرية. يزيد النضح الزائد للمياه إلى السطح من نسبة الماء إلى الإسمنت على السطح. قد تنتج طبقة ضعيفة من المتانة، خاصة إذا تم الانتهاء من العمليات أثناء وجود الماء الزائد.
ما الذي يجعل الخرسانة جيدة؟
لا تحتاج أن تكون محللًا للخرسانة. ومع ذلك، يجب أن تعلم أن جودة معينة مضمّنة في كل تصميم مخلوط ويجب أن تكون على دراية بما يشكل الخرسانة الجيدة.
- يتكامل الاسمنت والماء كيميائياً لربط الرمل والركام الخشن معاً. يحدد حجم الماء المضاف إلى حجم معين من الأسمنت، إلى حد كبير، مدى قوة الخرسانة المسلحة. تم تصميم معظم الخرسانة مع محتوى معين من الأسمنت ومياه كافية لجعل الكتلة قابلة للتشغيل ليس أكثر. إن تقليل محتوى الماء يجعل الخليط أقوى وإضافة الماء تجعل الخليط أضعف.
- يضاف الركام الناعم والخشن ذي الجودة المحددة مسبقًا إلى خليط الماء – الأسمنت في الدُفعة لإعطاء متانة للخلطة. أنها تساهم بشكل كبير في نوعية الخرسانة. إذا تم استخدام كل الركام الناعم (الرمل) لصنع متر مكعب من الخليط ، فستكون هناك حاجة إلى كمية كبيرة من خليط الماء – الاسمنت لتغطية الجزيئات وترابطها. عن طريق إضافة الركام الخشن إلى الخلطة بدلاً من جزء من الرمال ، يمكن الحفاظ على الطلب على مياه الخلطة أقل. هذا يعمل على إنتاج خرسانة ذات جودة أفضل في محتوى الإسمنت الاقتصادي.
- المواد المضافة – يتم استخدام العديد من هذه المواد لإعطاء مواصفات محددة للخرسانة الطرية أو الصلبة. تجعل بعض المواد المضافة مجموعة الخرسانة أسرع أو أبطأ، أو تجعلها أكثر كثافة، أو تجعلها أقوى أو أكثر متانة. الأكثر شيوعًا هو عامل عزل الهواء الذي يطور ملايين فقاعات الهواء الصغيرة في الخرسانة. الإضافات التي تقلل المياه هي أيضًا شائعة جدًا.
إنها تساعد في إنتاج خبث متوسط قابل للكسر ذو قابلية تشغيل جيدة، مع أقل حاجة للماء. يعتبر الملدن المتفوق نوعًا جديدًا نسبيًا من خليط يمكن أن يزيد بشكل كبير من الركود بجرعة صغيرة نسبيًا.
بمجرد إضافتها إلى الخرسانة، ستستمر هذه الزيادة في الركود لمدة ساعتين، مع عودة الخرسانة في النهاية إلى الركود الأصلي.
