 |
| Lightweight Concrete |
مقدمه
برزت الحاجة إلى مواد بناء أخف وزناً وأكثر كفاءة، فظهرت الخرسانة خفيفة الوزن بأنوعها المختلفه لتُحدث ثورة هادئة في عالم البناء الحديث.
فالخرسانة خفيفة الوزن هي نوع من الخرسانة التي تتميز بالوزن الخفيف عند مقارنتها بالخرسانة التقليدية. حيث يدخل فى تصنيعها مواد طبيعيه كالركام الخفيف ومواد خاصه كالفوم وتتميز بخصائصها المتعدده والتى تجعلها أحد الحلول لكثير من المشاكل التى تواجه مجال الإنشاءات .
نبذه تاريخيه
تعتبر الخرسانه خفيفه الوزن هى ماده حديثه نوعا ما فى مجال البناء ويرجع تاريخها إلى عام 1920 م عندما بدأت التجارب على إنتاج مثل تلك النوعيه من الخرسانه بإستخدام الرماد المتطاير ومسحوق الألمونيوم المتسببان فى إحداث فقاعات الهواء داخل الخليط الخرسانى ومن هنا ظهرت الخرسانه الخلويهثم فى عام 1940 وبعد الحرب العالميه الثانيه بدأت الخرسانه الخفيفه فى الظهور بشكل أكبر فى مشاريع البناء المتنوعه فى أوروبا وأمريكا الشماليه
ومع التقدم التكنولوجى بدأ العالم فى تحسين عمليات التصنيع والإنتاج بإستخدام مواد طبيعيه كالركام الخفيف وذلك لإنتاج خرسانه خفيفه وقويه نوعا ما .
وفى عام 1980 م إستمرت الأبحاث والتطورات لتحسين الخصائص الميكانيكيه والحراريه لتصبح الخرسانه الخفيفه شائعه الإستخدام خاصه على الأسطح السكنيه والتجاريه.
و في أوائل القرن العشرين، تم اكتشاف واستخدام مواد مثل البرلايت والفيرموكوليت لتخفيف الوزن الكلي للخرسانة وإستخدمت فى الولايات المتحده في المباني متعددة الطوابق والجسور الطويلة والمنصات البحرية والهياكل الكبيرة
وأخيرا فى القرن الحادي والعشرين ومع التقدم في التكنولوجيا والابتكارات المستمرة، أصبحت الخرسانة خفيفة الوزن أكثر انتشاراً وتنوعاً في الإستخدامات.
ماذا تعرف عن أنواع الخرسانه الخفيفه ؟
للخرسانه الخفيفه أنواع وفقا لمواد الخلط الداخله لمكوناتها ومن أشهر أنواع الخرسانه خفيفه الوزن :-أولا : الخرسانة ذات الركام الخفيف ( Light Aggregate Concrete )
يمكن إستخدام الخرسانة الحاويه على الركام الخفيف في التطبيقات الإنشائية، بقوة تعادل الخرسانة ذات الوزن العادي.
طريقه التصنيع
يمكن إستخدام عدد من الطرق لإنتاج خرسانة خفيفة الوزن بشكل رئيسي بإستخدام مواد ركامية خفيفة مثل البرلايت أو الفيرموكوليت أو الركام المصنع من الطين أو الصخر المكسور وخلطها بالمونه الأسمنتيه .
ثانيا : الخرسانة الخفيفة بالرغوة ( Foamed Concrete )
تعتبر الخرسانة الرغوية مادة قابلة للتشغيل بدرجة كبيرة ومنخفضة الكثافة ويمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 75 % من الهواء المحبوس ، وهي عمومًا ذاتية التسوية وذاتية الضغط ويمكن ضخها بسهوله .
تعتبر الخرسانة الرغوية مثالية لملء الفراغات الزائدة عن الحاجة مثل خزانات الوقود المهجورة، وأنظمة الصرف الصحي القديمه والقنوات الضيقه والتى يصعب الوصول إليها .
تتميز بخصائصها المقاومه للحراره مما يجعلها ماده مناسبة لأعمال العزل على الأسطح الخرسانية .
تعتبر الخرسانة الرغوية مثالية لملء الفراغات الزائدة عن الحاجة مثل خزانات الوقود المهجورة، وأنظمة الصرف الصحي القديمه والقنوات الضيقه والتى يصعب الوصول إليها .
تتميز بخصائصها المقاومه للحراره مما يجعلها ماده مناسبة لأعمال العزل على الأسطح الخرسانية .
طريقه التصنيع
يتم إضافة عوامل الرغوة وهى أنواع مختلفة من المنظفات أو صابون الراتنج أو راتنجات الغراء أو البروتينات ، يمكن إضافة الرغوة عن طريق الطرق الميكانيكية أو الفيزيائية
تستخدم الرغاوي المتولدة ميكانيكيًا طريقة ضرب عامل الإرغاء معًا بينما تشير الطريقة الفيزيائية إلى إضافة المحلول الرغوي بالفعل مباشرة في عملية الخلط. وقد وجد أن الطريقة الأخيرة تنتج مسام أكثر إنتظامًا وثباتًا من الطريقة الأولى، مما يؤدي إلى توليد مسام غير منتظمة .
 |
| Foaming & light aggregate concrete |
ثالثا : الخرسانه ذات الفوم المجروش ( Polystyrene Foam )
يتم تصنيعها عن طريق خلط كميات من حبيبات فوم البولسترين المجروش مع الخلطه الخرسانيه لتكون خلطه خرسانيه بداخلها حبيبات الفوم ليجعلها خفيفه الوزن ومقاومه للحراره أيضا
وتم إنتاج ألواح من تلك الماده وتغليفها بألواح من جيبسون بورد (Polystyrene Foam Panels ) لتكون ألواح جداريه تستخدم فى الديكورات الداخليه وسهله القطع والتثبيت وقابله للمعجون والدهان لتصبح بديلا من الجدران الطوب التى تستخدم فى القواطيع المبانى الداخليه .
رابعا : لخرسانة الخلوية المعقمه (AAC) Autoclaved Aerated Concrete
يتم إستخدام الطريقة الهوائية المعقمة بشكل عام في إنتاج كتل البناء AAC ، وذلك لأن الخرسانة الخلوية ، المنتجة بهذه الطريقة لها بنية خلوية موحدة من الفراغات الهوائية في نطاق(0.1-1) مم تتشكل في عجينة الأسمنت أو المونه.
طريقه التصنيع
يتم تصنيعها أولاً عن طريق إنشاء فقاعات غاز في الخرسانة من خلال دمج مواد مثل الأسمنت والجير والرماد المتطاير مع مسحوق الألمنيوم الذي يؤدي إلى تشكيل فقاعات هوائية داخل الخليط. ثم معالجتها بالبخارعالي الضغط المعروف بإسم التعقيم.
تم إنتاج AAC تجاريًا لأول مرة في عام 1923 في السويد. ومنذ ذلك الحين، تم استخدام أنظمة بناء AAC مثل وحدات البناء والأرضيات والأسقف وألواح الجدران
يمكن أيضًا نشر (قطعه بالمنشار) AAC يدويًا ونحته وإختراقه بواسطة المسامير والبراغي والمثبتات.
طريقه التصنيع
يتم تصنيعها أولاً عن طريق إنشاء فقاعات غاز في الخرسانة من خلال دمج مواد مثل الأسمنت والجير والرماد المتطاير مع مسحوق الألمنيوم الذي يؤدي إلى تشكيل فقاعات هوائية داخل الخليط. ثم معالجتها بالبخارعالي الضغط المعروف بإسم التعقيم.
تم إنتاج AAC تجاريًا لأول مرة في عام 1923 في السويد. ومنذ ذلك الحين، تم استخدام أنظمة بناء AAC مثل وحدات البناء والأرضيات والأسقف وألواح الجدران
يمكن أيضًا نشر (قطعه بالمنشار) AAC يدويًا ونحته وإختراقه بواسطة المسامير والبراغي والمثبتات.
 |
| Autoclaved Aerated Concrete & Polystyrene Foam |
هل للخرسانه الخفيفه مميزات ؟
ترجع فكره إستخدام الخرسانه الخفيفه الوزن إلى إسمها الذى يوحى بخفه الوزن وبالتالى التقيل من التكلفه وهنا سوف نستعرض الغرض من إستخدام تلك النوعيه من الخرسانه- قله الكثافه وبالتالى قله الوزن
- تحسين الخصائص الحرارية.
- تحسين مقاومة الصوت.
- سهوله النقل والمناوله
القوه والأجهاد على الرغم من وزنها الخفيف، إلا أنها تتمتع نوعا ما بمتانة متوسطه يمكن أن تكون كافية للعديد من التطبيقات الإنشائية.
يرجع عدد من المزايا في استخدام الخرسانة خفيفة الوزن منخفضة الكثافة في البناء إلى كثافتها المنخفضة، وانخفاض توصيلها الحراري، وانخفاض انكماشها ومقاومتها العالية للحرارة، بالإضافة إلى تقليل الحمل الميت، وانخفاض تكلفة النقل ومعدل بناء أسرع
ماهى عيوب الخرسانه الخفيفه ؟
بالرغم من أن تلك النوعيه من الخرسانه الحديثه أثبتت كفائتها فى حل كثير من المشكلات إلا أنها مازالت تمتلك عيوبا تمنعها من أن تكون بديلا للخرسانه التقليديه.
محدوديه القوه
متوسطه القوه فى تحمل الإجهادات الواقعه عليها قد تكون أقل قوة من الخرسانة التقليدية، مما قد يحد من إستخدامها في بعض التطبيقات الإنشائية الثقيلة. كما أن الخرسانة خفيفة الوزن أقل صلابة من الخرسانة ذات القوة العادية. ومع ذلك، يتم تخفيف ذلك من خلال تقليل الوزن الذاتي الذي سيتم حمله أثناء التصميم .
يكون الزحف والإنكماش في الخرسانة خفيفة الوزن أعلى من الخرسانة ذات الوزن الطبيعي المعادل، ويجب أخذ ذلك بعين الإعتبار عند تصميم الهيكل.
- التكلفه
ماهى تطبيقات الخرسانه خفيفه الوزن ؟
نظرا للعديد من الخصائص المميزه للخرسانه خفيفه الوزن فيمكن إستخدامها فى العديد من التطبيقات- العزل الحرارى للأسطح والمبانى.
- العزل الصوتى للأسقف والجدران.
- تستخدم لتحقيق السماكات المطلوبه لخلق إختلاف مناسيب فوق الأسطح الخرسانيه (تشكيلات اللاندسكيب) بدلا من طبقات التشطيب عاليه الوزن
- تشكيل الميول فى أعمال اللاندسكيب على الأسطح الخرسانيه.
- يمكن صبها فوق الأسقف الصاج والعناصر الفولاذيه لتعمل كطبقه حمايه من الصدأ.
- سد المسامات بين الألواح الخشبيه لتعمل كطبقه حمايه من الأمطار للأسقف الخشبيه.
- حقن وملو الفراغات فى الأماكن الضيقه كالمواسير القديمه تحت الأرض أوالكهوف الأرضيه.
- تستخدم فى صناعه الطوب المستخدم فى البناء داخل المبانى والمنشآت.
كم قوه تحمل الخرسانه الخفيفه للأوزان الواقعه عليها ؟؟
للتعرف على موقف الخرسانه الخفيفه فى تحمل الأوزان الواقعه عليها يجب أولا تصنيف الخرسانة خفيفة الوزن وفقا لوحده الكثافه والإجهادوفقًا ACI 213 للخرسانة الهيكلية خفيفة الوزن تم تقسيم الخرسانه الخفيفه إلى ثلاثة أقسام مختلفة وهى :-
- الخرسانة منخفضة الكثافة (300-800) كجم/م3 ، تعطى إجهاد بين (7-20 كجرام/ سم 2).
- الخرسانة منخفضة الكثافة (800-1350) كجم/م3 ، تعطى إجهاد بين (70-140 كجرام/ سم 2).
- الخرسانة منخفضة الكثافة (1350-1920) كجم/م3 ، تعطى إجهاد بين (170-630 كجرام/ سم 2).
إذن نستنتج أن كلما كانت الخرسانة أخف وزنا، كلما كانت مقاومتها للأحمال الواقعه عليها كقوة الشد وقوة القص والإنفعالات النهائية كلها أقل من الخرسانة ذات الوزن العادي والتي لها نفس الحجم (عينه المكعب أو الإسطوانه).
حلول إقتصاديه لتكون الخرسانه الخفيفه بديلا للخرسانه التقليديه
مع إدراج ألياف الفولاذ أو الألياف الزجاجيه (Fiber Glass & Steel fiber) في الخرسانة خفيفة الوزن، يتم زيادة قدرتها على مقاومه الأحمال بشكل أقرب إلى قوة الخرسانة العادية.علاوة على ذلك، فهو يزيد من قوة الشد والإنحناء ، وتحملها ضد التأثيرات الإنفجارية، ومقاومة التحميل الديناميكي والمفاجئ.
كما أنه فعال في السيطرة على الشقوق وتقليل عرض الشق ، وبإضافة ألياف الفولاذ في الخرسانة خفيفة الوزن، يتم زيادة قابلية الخرسانه الخفيفه ضد التشوه ويتم التوصل إلى حلول إقتصادية من خلال تقليل وزن الخرسانة .
الخيار الأفضل نحو الإستدامه
الخرسانة خفيفة الوزن تعد مثالا وخياراً ممتازاً في العديد من التطبيقات بفضل خواصها العازلة للصوت والحراره وتوفيرها للطاقة وأيضا سهوله المناوله والنقل .
فمع إزدياد وعي العالم بأهمية الإستدامة والحفاظ على البيئه ، حان الوقت لإختيارمواد بناء بخواص جديده ومبتكره ونُشارك في بناء مستقبلٍ .