مقدمة:
الخرسانة هي المادة الأكثر استخدامًا من صنع الإنسان على وجه الأرض. وهو مادة بناء هامة تستخدم على نطاق واسع في المباني والجسور والطرق والسدود. تتراوح استخداماته من التطبيقات الهيكلية إلى الأرصفة والأرصفة والأنابيب والمصارف. الخرسانة هي مادة مركبة، تتكون بشكل رئيسي من الأسمنت البورتلاندي والماء والركام (الحصى والرمل والصخور). عندما يتم خلط هذه المواد معًا، فإنها تشكل معجونًا عمليًا ثم يتصلب تدريجيًا بمرور الوقت.
هناك عدة أنواع مختلفة من الخرسانة، بما في ذلك:
خرسانة عادية:
يعد هذا النوع من الخرسانة أحد أكثر أنواع الخرسانة استخدامًا، وغالبًا ما يستخدم في إنشاء الأرصفة والمباني التي لا تتطلب قوة شد عالية جدًا. المكونات هي الأسمنت والرمل والركام، ممزوجة بالماء، عادة بنسبة 1:2:4. وبما أنها غير مسلحة، فإن هذا النوع من الخرسانة غير مناسب للعديد من الهياكل لأنه ضعيف نسبيًا في تحمل الضغوط الناجمة عن الاهتزازات وتحميل الرياح وما إلى ذلك.
خرسانة خفيفة الوزن:
الخرسانة خفيفة الوزن، التي يشار إليها أحيانًا بالخرسانة الخلوية، هي مصطلح عام يغطي الحلول الخرسانية ذات الأوزان المنخفضة والتي تشمل الخرسانة المجمعة خفيفة الوزن والخرسانة الخالية من الغرامات والخرسانة الخلوية والخرسانة الهوائية المعقمة والخرسانة الهوائية بالإضافة إلى منتجات أخرى مماثلة ذات خصائص متنوعة. تستخدم الخرسانة الإجمالية خفيفة الوزن الركام مثل الخفاف، والسكوريا، والصخر الزيتي الممتد والطين لإنشاء منتج صلب مع جيوب هوائية غالبًا ما تكون داخل الركام وليس بينهما. تتميز بموصلية حرارية منخفضة نسبيًا، وعادةً ما تبلغ قيمة k حوالي 0.3 واط / م ك، في حين أن الخرسانة العادية يمكن أن تصل إلى 10-12 واط / م ك. تقوم الخرسانة الخالية من الغرامات بإزالة الركام الناعم من الخليط الخرساني مما يخلق فراغات كبيرة بين الركام الخشن. تعمل الخرسانة الخلوية بأنواعها مثل الخرسانة الهوائية (التي يتم إنشاؤها عن طريق إدخال الرغوة في المزيج) على إدخال جيوب هوائية ذات كثافات متفاوتة في الهيكل الخرساني، مما يقلل الوزن ويزيد الأداء الحراري. تصب هذه المادة بسهولة ويمكن أن تكون ذاتية التسوية، ولكنها غالبًا ما تستغرق وقتًا أطول للمعالجة. يتم بعد ذلك تسخين النسخة المعقمة من هذا عند درجة حرارة عالية وتستخدم عادةً لبناء ألواح الأرضية وألواح النوافذ والأسقف.
خرسانة عالية الكثافة:
يتميز هذا النوع من الخرسانة ثقيلة الوزن بكثافة أكبر من الأنواع الأخرى ويتم تصنيعه باستخدام الصخور المكسرة كركام خشن. وبما أنه يوفر حماية جيدة من الأشعة السينية والإشعاع، فإنه غالبا ما يستخدم في محطات الطاقة النووية وغيرها من المباني.
الخرسانة المسلحة:
تعتبر الخرسانة المسلحة (RC) مركبًا متعدد الاستخدامات وواحدًا من أكثر المواد استخدامًا على نطاق واسع في البناء الحديث. لزيادة قوتها الإجمالية، يمكن دمج قضبان أو أسلاك أو شبكات أو كابلات فولاذية في الخرسانة قبل أن تصلب (أو توضع قبل صب الخرسانة). هذا التسليح، المعروف غالبًا باسم حديد التسليح، يقاوم قوى الشد، بينما تقاوم الخرسانة قوى الضغط (وهي ضعيفة بطبيعتها في مقاومة قوى الشد). من خلال تشكيل رابطة قوية معًا، تتحد المادتان لمقاومة مجموعة متنوعة من القوى المطبقة، وتعمل بشكل فعال كعنصر هيكلي واحد.
الخرسانة مسبقة الصب:
هذا هو شكل من أشكال الخرسانة التي يتم تحضيرها وصبها ومعالجتها خارج الموقع، عادةً في بيئة مصنع خاضعة للرقابة، باستخدام قوالب قابلة لإعادة الاستخدام. يمكن ربط العناصر الخرسانية مسبقة الصب بعناصر أخرى لتكوين هيكل كامل. وهي تستخدم عادة للمكونات الهيكلية مثل؛ ألواح الجدران، والعوارض، والأعمدة، والأرضيات، والسلالم، والأنابيب، والأنفاق، وما إلى ذلك.
الخرسانة سابقة الإجهاد:
الخرسانة سابقة الإجهاد هي مادة هيكلية تسمح بوضع ضغوط هندسية محددة مسبقًا في الأعضاء لمواجهة الضغوط التي ستحدث عندما تخضع للتحميل. فهو يجمع بين خصائص الضغط العالية القوة للخرسانة وقوة الشد العالية للصلب. في الخرسانة المسلحة، يتم تحمل الضغوط بواسطة حديد التسليح، في حين أن الخرسانة سابقة الإجهاد تدعم الحمل عن طريق الضغوط المستحثة في جميع أنحاء العنصر الهيكلي بأكمله. يتم استخدامه الآن بشكل شائع لعوارض الأرضيات والأكوام وعوارض السكك الحديدية، بالإضافة إلى الهياكل مثل الجسور وخزانات المياه والأسطح والمدارج.
الخرسانة المسلحة بالزجاج:
الخرسانة المسلحة بالزجاج (GRC)، أو الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC)، هي مادة بناء تستخدم عادة لتشكيل ألواح الكسوة الخارجية. يتكون GRC من ألياف زجاجية عالية القوة ومقاومة للقلويات مدمجة في قالب خرساني. تعمل الألياف كعنصر رئيسي يحمل الحمولة، بينما تحافظ المصفوفة المحيطة بها على مكانها، وتنقل الحمل بين الألياف. كل من الألياف والمصفوفة قادرة على الاحتفاظ بهويتها الفيزيائية والكيميائية، مع الجمع بين خصائصها لإنشاء مركب عالي الأداء.
الخرسانة المحملة بالهواء:
هذا شكل من أشكال الخرسانة البسيطة التي تحتوي على فقاعات هواء مجهرية يتراوح حجمها من بضعة أجزاء من الألف من البوصة إلى بضعة أجزاء من المئات، وتشكل عادةً ما بين 4 و7% من الحجم الإجمالي للخرسانة. تعمل فقاعات الهواء على تكوين حجرات يتسع فيها الماء عندما يتجمد، مما يخفف الضغط الداخلي على الخرسانة. يتم تصنيعه عن طريق إدخال عوامل حبس الهواء أثناء خلط الخرسانة، أو عن طريق استخدام الأسمنت البورتلاندي الذي يحبس الهواء.
الخرسانة ذاتية الدمك:
يعتبر البعض أن إدخال الخرسانة ذاتية الدمك (SCC) هو أحد أهم التطورات الحديثة في تكنولوجيا الخرسانة. وهي عبارة عن خرسانة غير قابلة للفصل ويمكن أن تتدفق تحت وزنها وتنتشر وتملأ القوالب وتغليف التعزيزات دون الحاجة إلى الدمج الميكانيكي. بسبب خصائصه التدفقية الاستثنائية، يتم استخدام SCC في الغالب في بناء الإطارات الخرسانية المعقدة.
الخرسانة الذكية:
توفر تقنية الخرسانة الذكية طريقة بديلة لمراقبة صحة الهياكل الخرسانية المسلحة. إنه يعمل عن طريق إضافة كمية صغيرة من ألياف الكربون القصيرة إلى الخرسانة باستخدام خلاطة خرسانة تقليدية تعمل على تعديل المقاومة الكهربائية للخرسانة استجابة للإجهاد أو الإجهاد. يمكن استخدام هذا لمراقبة الإجهاد أو الانفعال في الهياكل الخرسانية، وتحديد المشاكل المحتملة قبل فشل الخرسانة. الخرسانة الذكية قادرة على استشعار العيوب الهيكلية الصغيرة جدًا، وبالتالي تجد تطبيقًا في التحقق من الحالة الداخلية للهياكل، خاصة بعد وقوع زلزال. لقد خضعت تكنولوجيا الخرسانة الذكية لاختبارات معملية مكثفة، لكنها لم تصل إلى السوق بعد.
الخرسانة البوليمرية:
يتم تقسيم سوق الخرسانة البوليمرية إلى إيبوكسي وبوليستر وفينيل إستر وغيرها. الإيبوكسي هو الفئة الأكبر بسبب استخدامه المتزايد في البناء وخصائصه الفائقة المتمثلة في قوة التأثير العالية، ومقاومة الاهتزاز العالية، والترابط الجيد مع الأسطح الخرسانية والمعدنية.
