فواز أحمد الرشيدي يكتب:خرسانة العالية المقاومة

CIP 33 – خرسانة العالية المقاومة

ما هي الخرسانة العالية المقاومة ( القوة )؟

هي نوع من الخرسانة عالية الأداء( الكفاءة) عموما مع قوة ضغط 6000 رطل لكل بوصة مربعة (40 ميجا باسكال) أو أكثر. يتم قياس قوة الضغط على اسطوانات اختبار 6 -12 بوصة (150 -300 ملم) أو 4 – 8 بوصة (100- 200 ملم) عموما في 56 أو 90 يوما أو بعض الاوقات الاخرى المحددة تبعا للأستعمال.ان إنتاج الخرسانة العالية المقاومة يتطلب المزيد من البحث والمزيد من الاهتمام لمراقبة الجودة اكثر من الخرسانة التقليدية.

لماذا نحتاج إلى خرسانة عالية المقاومة ؟

أ .لوضع الخرسانة في الخدمة في وقت ابكر بكثير من الوقت العادي ، على سبيل المثال فتح رصيف خلال 3 أيام.

ب. لبناء المباني الشاهقة من خلال تقليل حجم الاعمدة وزيادة المساحة المتاحة.

ج. لبناء هياكل عملاقة من الجسور ذات البحر الطويل، و لتحسين استدامة سطح (ظهر) الجسور.

د. لتلبية احتياجات محددة للاستعمالات الخاصة مثل الاستدامة، معامل المرونة، و قوى العزوم. بعض من هذه الاستعمالات يكون في السدود ، أسقف المدرجات والمؤسسات البحرية، ومرائب وقوف السيارات، والأرضيات الصناعية الثقيلة. (لاحظ أن الخرسانة العالية المقاومة لا تضمن انتاج خرسانة متينة).

كيفية تصميم خلطة الخرسانة العالية المقاومة ؟

تصميم الخلطة الخرسانية المثالية يكون من اختيار المواد المتوفرة محليا التي تجعل الخرسانة الطازجة قابلة لصبها في اي مكان والاتمام منها الذي يضمن تطوير القوة وغيرها من المطلوب من الخرسانة المتصلبة كما هو محدد من قبل المصمم. بعض المفاهيم الأساسية التي تحتاج إلى أن يكون مفهوما للخرسانة العالية المقاومة هي:

1. الركام يجب ان يكون قوي و متين. فليس بالضرورة ان يكون الركام قاسي وعالي القوة ولكن تحتاج إلى أن يكون متجانس من حيث الصلابة والقوة مع عجينة الأسمنت. عموما يستخدم أصغر أقصى حجم للركام الخشن للخرسانة العالية القوة. الرمال قد تكون خشنة أكثر من المسموح به قبل ASTM C 33 ( معامل النعومة أكبر أن 3.2) بسبب النعومة العالية المحتوية من المواد الأسمنتية.

2. الخلطات الخرسانية العالية المقاومة تحتوي علي مواد اسمنتية رفيعة تزيد من حرارة التبخر و ربما تزيد من الشك (الانكماش) مما يؤدي الي احتمالية التشققات.معظم الخلطات تحتوي على واحد أو أكثر من المواد الأسمنتية التكميلية مثل الرماد المتطاير (الفئة C أو F)، حبيبات الارض خبث الفرن، غبار السيليكا، كاولين المعدني أو مواد البوزولانية الطبيعية.

3.الخلطات الخرسانية العالية المقاومة تحتاج عموما أن تكون نسبة المياه للأسمنت فيها منخفضة (W/C). يمكن ان تكون هذه النسب (W/C) في نطاق 0،23-0،35. هذه النسب (W/C) المنخفضة قابلة للتحقيق فقط مع جرعات كبيرة جدا من المياه و مع تقليل المضافات (او الملدنات) التي تطابق نوع F أو G بواسطة ASTM C 494. ونوع (أ) المخفض المياه يمكن استخدامه في التركيبة.

4. المحتوى الكلي للمواد الأسمنتية سوف يكون في العادة حوالي 700 رطل/يارد3 (415 كجم / م 3) ولكن ليس أكثر من حوالي 1100 رطل/يارد3 (650 كلغ/م3).

5. ان استخدام محتوى الهواء في الخرسانة العالية المقاومة سوف يقلل كثيرا من القوة الكامنة.

المزيد من الانتباه والتقييم يكون ضروري إذا كانت مواصفات العمل تضع قيود أخرى للخواص الخرسانية مثل الزحف، الانكماش، ومعامل المرونة. المهندس قد يضع قيودا على هذه الخصائص لتصميم هيكل ما. قد لا توفر البحوث الحالية التوجيه المطلوب للعلاقات التجريبية لهذه الخصائص من الاختبارات التقليدية و البعض من هذه التجارب تكون تخصصية جدا و مكلفة لإجراء تقييم للخليط. من الاعتبارات النظرية، أقل زحف وانكماش، ومعامل مرونة عالي يمكن أن يتحقق مع ارتفاع أحجام الركام و مع تقليل حجم المعجون في الخرسانة.ان استخدام أكبر حجم للركام ممكن والمتوسط التدرج الركامي الناعم يمكن تحقيق هذا.ان استخدام أصغر حجم للركام مثل 3/8 بوصة (9.5مم) يمكن استخدامه لإنتاج مقاومة ضغط عالية ولكن الخصائص المطلوبة مثل الزحف، الانكماش، ومعامل المرونة يمكن ان لا تتحقق. إذا الصعوبة وجدت في تحقيق مقاومة عالية، ببساطة إضافة المزيد من المواد الأسمنتية قد لا تزيد القوة. عوامل مثل المواد الضارة في الركام، غطاء الركام، الركام الخشن المكسر ,الشكل والملمس، وقيود الاختبار قد تمنع مقاومة أعلى من التحقيق. يتم تحديد نسب الخلط النهائية بالطرق التجريبية في المختبر بواسطة حجم صغير في حقل طرق الانتاج . والإنتاج والنقل والتنسيب والتشطيب للخرسانة العالية القوة يمكن أن يختلف اختلافا كبيرا عن الإجراءات المستخدمة في الخرسانة التقليدية. وبالنسبة للمشاريع الحيوية ينصح بشدة أن يكون الصب التجريبي وإجراء التقييم ان يدرج كبند القطعة الواحدة في العقد. العطاءات المسبقة و اجتماعات المشاريع ما قبل البناء مهمة جدا لضمان نجاح المشاريع التي تستخدم الخرسانة العالية المقاومة. أثناء البناء، ينبغي اتخاذ تدابير إضافية للحماية ضد الانكماش اللدن والتكسير الحراري في أقسام اكثر سمكا. الخرسانة العالية المقاومة قد تحتاج إلى وقت أطول قبل أن يتم إزالة القوالب.

اسطوانات اختبار الخرسانة العالية المقاومة تتطلب الرعاية تماما في الصب، المعالجة، توج، والاختبار. و هالة كبيرة من الانتباه مع التعامل مع عينات اختبار الاسطوانة في وقت مبكر جدا هو ضروري. أبطاء عملية تصلب الخرسانة العالية المقاومة وقت الإعداد يكون من الخبرة.ان مبادئ ال ASTM تراجع بشكل دائم للحصول على الااحتياطات الخاصة الإضافية اللازمة عند اختبار الخرسانة العالية المقاومة. وينبغي إيلاء اهتمام خاص لنوع القولبة، المعالجة، نوع مواد الاسطوانة ، وخصائص و القدرة التحميلية لآلة الاختبار.

المراجع:
1. State-of-the-Art Report on high Strength Concrete,ACl 363R, ACI International, Farmington Hills, MI, www.aci-intorg.
2. Guide to Quality, Control and Testing of High Strength Concrete, ACl 363.2R, ACI International Farmington Hills, ML
3. Creating a balanced mix design for high strength concrete, Bryce Simons, The Concrete Producer, October 1995, www.worlchfconcrete.com.
4. Getting Stoned with High-strength Concrete, Ron Burg, The Concrete Producer, November 1993.
5. Effects of Testing Variables on the Measured Compressive Strength of High Strength (90 MPa)Concrete, Nick J. Carino, et al., MISTER 5405, October 1994, National Institute of Standards and Technology, Gaithesburg, MD, www.ni.ct.gov.
6. 10.000 psi Concrete, James E. Cook, ACI Concrete International, October 1989,AC I International, Farmington Hills, MI.

فواز أحمد الرشيدي
معهد التدريب المهني
متخصص “ج”