Published in: الهندسة المدنية

قابلية تشغيل الخرسانة – ما هي أنواعها واختباراتها؟

Author م. لين رحمون

Published on: 1 أكتوبر، 2023

م. لين رحمون

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هي قابلية تشغيل الخرسانة؟

تعدُّ قابلية تشغيل الخرسانة واحدةً من الاعتبارات والأمور الأساسية لتصميم الخلطة الخرسانية، وهي عبارةٌ عن سهولة وضع الخلطة الخرسانية ضمن القالب الخشبي، والذي يُسمّى بالكوفراج، ومدى القدرة على تجانس العمل مع الخرسانة في جميع المراحل التي تمر بها من الخلط انتقالاً للصبّ، ومن ثم الرجّ والضغط، وفي نهاية الأمر التشطيب، وهذا ما يُدعى بقوام الخرسانة، وبالتالي هي عبارةٌ عن مصطلحٍ يُعبّر عن سهولة التعامل مع الخرسانة حديثة الخلط بأقلّ قدرٍ من فقدان التجانس بين حبيبات الخرسانة، والتغلب على قوى الاحتكاك التي تنشأ بين مواد الخرسانة. 

تختلف قابلية التشغيل تبعاً لنوع العنصر الذي يتمُّ صبُّه، وذلك من خلال قابلية التشغيل المناسبة لصبّ عنصرٍ يحتوي على كثافةٍ عاليةٍ من التسليح عن قابلية التشغيل لعنصرٍ آخر، وأيضاً تختلف نوع قابلية تشغيل الخرسانة المطلوبة، وذلك على حسب طبيعة ونوع المنشأة ، ومن جانبٍ آخر حسب الطقس، ونوع العمل، وطريقة الصبّ للخرسانة. ^[1]

ما هي العوامل التي تؤثر على قابلية تشغيل الخرسانة؟

1- كمية الأسمنت في الخرسانة

إن كمية محتوى الأسمنت في الخرسانة يلعب دوراً جيداً في زيادة قابلية التشغيل، وذلك كلما زادت كمية الأسمنت زادت العجينة الإسمنتية التي تغطي الحصويات، وتساعد على الحركة بينهم، وتُقلّل من الاحتكاك الذي يمكن أن يحصل بين الحصويات، ومن ناحيةٍ أخرى كلما زاد الأسمنت ستزيد كمية الماء، وهذا يزيد أيضاً من قابلية التشغيل.

2- كمية الماء

يُدعى بالمحتوى المائي، ونُعبر عنه بنسبة الماء إلى الأسمنت (الماء/ الأسمنت)، ويعدُّ من أهمّ العوامل، والنسبة المُثلى لنسبة (الماء / الأسمنت) للحصول على خرسانةٍ جيدة العمل دون اللجوء لاستخدام الإضافات تتراوح بين 0.45 إلى 0.6، ولكن في حالاتٍ عديدة، مثل: الخلط اليدوي تكون نسبة (الماء / الأسمنت) مرتفعةً على عكس الخلط الآلي حيث تُقلّل النسبة، وفي حالة الخرسانة الجاهزة تكون نسبة الماء إلى الأسمنت منخفضةً، وذلك لأن المتانة والقوة لهما أهمية بالغة، ويجب تحقيقها.

3- الإضافات

تُعتبر من الأمور الاختيارية في وضعها ضمن الخلطة، وتستخدم من أجل تعزيز وزيادة خواص الخرسانة، وهناك أنواعٌ عديدةٌ من الإضافات التي تزيد من قابلية تشغيل الخرسانة، ومن أمثلتها إضافات الخرسانة التي تُقلّل الماء، مثل: الملدنات، فهي تُقلّل من كمية المياه المطلوبة، وتزيد من قابلية التشغيل في آن واحد.

4- حجم الحصويات وشكلها

يؤثر شكل الحصويات على قابلية التشغيل، ومن الجدير بالذكر أن الحصويات المستديرة تكون سهلة الخلط مقارنةً مع الحصويات ذات الحواف الحادة، وكذلك مستطيلة الشكل نتيجةً لمقاومة الاحتكاك الأقل، ومن ناحيةٍ أخرى إن الحصويات مستديرة الشكل ذات مساحةٍ سطحٍ أقلّ مقارنةً مع الحصويات ذات الحواف الحادة غير المنتظمة، وهذا ما يُسبّب التقليل من كمية الماء المطلوبة، وذلك لنفس قابلية التشغيل. ^[2]

ما هي أنواع قابلية التشغيل للخرسانة؟

1- قابلية تشغيلٍ منخفضةٌ جداً

وهي خرسانةٌ غير صالحةٍ للعمل شامتةٌ جداً تحتوي على نسبةٍ منخفضةٍ جداً من الماء، وبالتالي من الصعب الحفاظ على تجانس مكوناتها، ولديها قابليةٌ عاليةٌ للفصل. 

2- قابلية تشغيلٍ متوسطة

هذا النوع من الخرسانة قوامها مائعٌ، وسهلة الخلط نسبياً، والنقل، والصبّ، ويمكن ضغطها ورجّها دون حدوث فصلٍ للمزيج.  

3- قابليه تشغيلٍ عالية

هي خرسانةٌ ذات قوامٍ سائلٍ، وهذا المزيج يتمتع بالمرونة العالية سهل الخلط، والنقل، والصبّ. ^[3]

ما هي اختبارات قابلية تشغيل الخرسانة؟

من أهمّ الاختبارات المستخدمة: ^[4]

1- اختبار الهبوط (Slump test)

اختبار الهبوط الخرساني حيث يستخدم لتحديد قوام الخرسانة، ويعدُّ من الاختبارات الأكثر استخداماً لتحديد قابلية تشغيل الخرسانة المخلوطة حديثاً، ويعدُّ من الاختبارات البسيطة السهلة ذات التكلفة المنخفضة، ويمكن أن يتمّ إما في موقع العمل أو في المختبر، ومن الضروري القيام بهذا الاختبار لكل دافعة خرسانة، وذلك حفاظاً على قابلية التشغيل. 

ما هي النتائج الموصي بها من اختبار الهبوط؟

1- في حال كان هبوط الخرسانة بين 5 إلى 25 ملم، فان الخرسانة ذات قابلية تشغيلٍ منخفضةٍ جداً. 

2- في حال كان هبوط الخرسانة بين 25 إلى 50 ملم، فإن الخرسانة ذات قابلية تشغيلٍ منخفضة. 

3- في حال كان هبوط الخرسانة بين 50 إلى 100 ملم، فإن الخرسانة ذات قابلية تشغيلٍ متوسطة.   

4- في حال كان هبوط الخرسانة بين 100 إلى 150 ملم، فإن الخرسانة ذات قابلية تشغيلٍ عالية.

2- اختبار التناسق (Vebe test)

هو اختبارٌ معمليٌّ، وهو مناسبٌ من أجل الخلطات الخرسانية ذات قابلية التشغيل المنخفضة جداً أي الخرسانة الجافة، ولا يناسب الخرسانة الرطبة الطرية. يعتمد أسلوبه على تحويل الخرسانة من الشكل المخروطي إلى الشكل الأسطواني، ويتمُّ قياس جهد التجربة بالثواني، ويُحدّد هذا الاختبار الوقت اللازم لتحويل الخرسانة من شكلٍ لآخر بالاهتزاز.

ما هي النتائج الموصي بها من اختبار vebe test؟

1- إذا كان وقت الاهتزاز بين 10 إلى 20 ثانية، فإن الخرسانة تُعتبر ذات تناسقٍ جافٍ جداً. 

2- إذا كان وقت الاهتزاز بين 5 إلى 10 ثانية، فإن الخرسانة تُعتبر ذات تناسقٍ جاف. 

3- إذا كان وقت الاهتزاز بين 3 إلى 5 ثانية، فإن الخرسانة تُعتبر ذات تناسقٍ مائع.  

4- إذا كان وقت الاهتزاز بين 1 إلى 3 ثانية، فإن الخرسانة تُعتبر ذات تناسقٍ شبه سائل.

3- اختبار عامل الضغط (Compacting factor)

يُعتبر هذا الاختبار من أكثر الاختبارات دقةً وحساسية، ويناسب الخرسانة ذات قابلية التشغيل المنخفضة جداً، والمنخفضة، أو الخرسانة الجافة. تُعبّر هذه التجربة عن تمتّع الخرسانة بالقدرة على ملء القالب تحت تأثير وزنها الذاتي، والسماح للخرسانة بالهبوط من خلال ارتفاعٍ قياسي، وأن تقوم برصّ ذاتها دون عملية رصٍّ خارجية، ويعدُّ هذا الاختبار معملياً، ولكن في حال توفر إمكانية إنجازه في الموقع يمكن استخدامه. 

ما هي النتائج الموصي بها من اختبار عامل الضغط؟

1- إذا كان عامل الضغط 0.78 تُعتبر قابلية التشغيل للخرسانة منخفضةً جداً. 

2- إذا كان عامل الضغط 0.85 تُعتبر قابلية التشغيل للخرسانة منخفضةً. 

3- إذا كان عامل الضغط 0.92 تُعتبر قابلية التشغيل للخرسانة متوسطةً.

4- إذا كان عامل الضغط 0.95 تُعتبر قابلية التشغيل للخرسانة عاليةً.

كلما كان العامل قريباً للواحد كانت الخلطة سائلةً.

ما هي أسباب فشل اختبارات قابلية التشغيل للخرسانة؟

1- إضافة كميةٍ زائدةٍ من الماء عن الكمية المطلوبة. 

2- استخدام مكونات الخرسانة ذات الجودة السيئة والرديئة.

3- الضعف في عملية خلط الخرسانة.

في حال فشل اختبارات قابلية التشغيل يجب رفض عينة الخرسانة بشكلٍ كامل، وإعادتها أو يمكن استخدامها بأعمالٍ أقلَّ من الأعمال الموردة لها. ^[4]