حماية التسليح من التآكل
وفقًا للأكواد الأوروبية الحالية، يُفرض الحد الأدنى لسماكة طبقة الغطاء الخرساني (cnom). وسماكة هذه الطبقة هي أصغر مسافة بين السطح الخارجي للعنصر الخرساني المسلح وأول تسليح. وفي العناصر الخطية يكون ذلك الكانة، وفي العناصر السطحية يكون ذلك التسليح الطولي السفلي. ويُعرَّف الغطاء الاسمي على النحو التالي: cnom = cmin + Δcdev
cmin هي طبقة الحماية الدنيا المقررة، وتعتمد قيمتها على ظروف تماسك الخرسانة والتسليح، وظروف الوسط، والطلاءات على التسليح، إلخ. وΔcdev هي القيمة التي تمثل الانحراف في التنفيذ. وبحسب فئة التعرض للعنصر الخرساني المسلح توجد قيم مختلفة لطبقة الحماية الاسمية؛ وغالبًا ما تتراوح بين 2,5 cm و3,5 cm. وبالنسبة للأساسات يُعتمد أنها 5cm.
سلوك المونة الأسمنتية والخرسانة عند التسخين والتبريد المتكرر
يمكن زيادة مقاومة الخرسانة الطازجة بسرعة من خلال التسخين التدريجي بالبخار أو حفظها في ماء يُسخَّن تدريجيًا، ثم تبريدها برفق. وبهذه الطريقة تظهر بعد معاملة ليوم واحد مقاومات لا يتم الوصول إليها في المعاملة العادية إلا بعد عدة أسابيع. وتعتمد درجة التأثير على نوع الإسمنت ونوع الركام، ومع ذلك تتحقق نتائج أفضل بكثير مع الخرسانة الفقيرة مقارنةً بالخرسانة الغنية.
إذا جرى التسخين والتبريد ضمن حدود واسعة، فستنشأ في العنصر الخرساني إجهادات كبيرة إذا نُفّذت عمليات التسخين والتبريد بسرعة. وفي مثل هذه الحالة، ولا سيما عند التكرار المتكرر، ينبغي توقع ظهور شقوق تمتد من الخارج إلى الداخل، مؤثرة في الخصائص الميكانيكية للخرسانة. وتتصرّف أنواع الإسمنت المختلفة بصورة متفاوتة، ولذلك يُوصى، لأغراض الاستخدام العملي، بالاختيار الدقيق للإسمنت.
النفاذية الحرارية للخرسانة
يعتمد معامل التوصيل الحراري للخرسانة على خصائص الركام والإسمنت، وعلى كمية الإسمنت، وكمية ماء الخلط، ورطوبة الخرسانة، وكذلك على درجة الحرارة. وباختبارات أُجريت على ألواح بسماكة 10 cm ومن خرسانة مجففة بدرجة عالية، تبيّن أن معامل التوصيل الحراري λ يبلغ 1,163 W/mK عند 10 oC، أما مع الألواح من الخرسانة التي بقيت في الماء فيبلغ حتى 2,326 W/mK. وكانت الألواح الأسمك تعطي معاملات توصيل حراري أكبر؛ وكانت القيمة العظمى 2,38 W/mK.
تمدد الخرسانة بالحرارة
يعتمد التمدد إلى حد كبير على الركام، ثم على رطوبة الخرسانة، وكذلك على الإسمنت نفسه. وتتراوح القيم الحدّية المعروفة حتى الآن عند 0 إلى 40 oC بنحو 6 إلى 13*10-6 m/m لكل درجة.
مقاومة التحميل المتكرر
1. مقاومة الضغط تحت الإجهاد المتكرر. استُخدم هنا مفهوم المقاومة تحت الإجهاد المتكرر بالمعنى العام؛ وللتطبيق التقني يجب دائمًا بيان مقاومات الإجهاد المتكرر (الضغط، الشد، الضغط والشد المتناوبان، الانحناء، القص، القص الخالص، الانبعاج) وكذلك طريقة التحميل (ساكن فقط، متكرر فقط، جزئيًا ساكن وجزئيًا متكرر).
مقاومة الضغط عند التعب الناتج عن التحميل الساكن: ينبغي توقع أن تكون المقاومة تجاه التحميل طويل الأمد لا تقل عن ¾ من المقاومة التي تظهر في الاختبار العادي بالضغط.
مقاومة الضغط عند الكلال بسبب الأحمال المتكررة (المقاومة الديناميكية الأساسية): تبيّن أن المقاومة الديناميكية الأساسية للضغط لدى الأعمدة الخرسانية المختلفة التركيب، ولا سيما ذات كميات الإسمنت المختلفة والتدرجات الحبيبية المختلفة، لا تقل عن 0,5 من مقاومة المنشور عند التحميل العادي حتى الكسر. وقد أُجري 260 دورات تحميل في الدقيقة؛ وكان العدد الكلي للدورات التي حُددت لها هذه المقاومة الديناميكية الأساسية مليونين. ومع زيادة عدد الدورات في الدقيقة (وقد جرى الاختبار من 10 إلى 450 دورة في الدقيقة)، ازداد أيضاً عدد التكرارات الذي يؤدي إلى الكسر.
مقاومة الضغط عند التعب الناتج عن التأثير المتزامن للأحمال الساكنة والمتكررة: عندما أُضيفت الأحمال الساكنة إلى الأحمال المتكررة، فإن قيم سعات الأحمال المتكررة، التي كانت تُكرَّر عادةً مليوني مرة، أخذت تنخفض مع زيادة الأحمال الساكنة. فعلى سبيل المثال، يبيّن الشكل 1 أن سعات الأحمال المتكررة S كانت:
- عند التحميل الهادئ لِـ σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- عند التحميل الهادئ لـ σu = 118 kg/سم2 S = 39 kg/سم2
- عند التحميل الساكن لـ σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
الشكل. 1
الشكل. 2
2. مقاومة الانحناء للخرسانة عند التعب. أظهرت الاختبارات المعروضة في الشكل 2 للجوائز التي كانت محفوظة دائمًا في حالة رطبة، عند التحميل الديناميكي الأساسي، أن مقاومة الانحناء عند التعب تبلغ 28 kg/cm2، بينما كانت مقاومة الانحناء العادية 53 kg/cm2، وهو ما يطابق النسبة 0,53.
الخرسانة الخفيفة
الخرسانة الخفيفة (خرسانة بوزن أقل من 18 kN/m3) تُنتَج باستخدام ركام خفيف ومسامّي مثل: الخفّاف، خبث الأفران العالية، خبث الغلايات، وكذلك باستخدام مونة من رمل طبيعي أو صناعي ودقيق مع إضافات تولّد غازات أثناء إعداد المونة (خرسانة غازية) أو تُحدث رغوة في المونة (خرسانة رغوية).
يُستخدم الخرسانة الخفيفة، من بين أمور أخرى، على نطاق واسع في تصنيع كتل البناء وألواح الخفاف للجدران والأسقف؛ وهي في الحالة الجافة رديئة التوصيل الحراري؛ وتماسكها متوسط، لكنها قابلة للمعالجة بسهولة، بحيث يمكن بثقة تصنيع كتل خفيفة للجدران الحاملة في المباني السكنية.
يُستخدم مسحوق الألومنيوم بوصفه وسيلة لتوليد الغازات في الخرسانة الخلوية. وبحسب كمية الإضافات وكذلك بحسب ظروف أخرى، تُنتج مادة أكثر أو أقل مسامية، بوزن في الحالة الجافة يبلغ نحو 3 kN/m3 فما فوق.
1. الوزن الحجمي للخرسانة الخفيفة. مع الخفاف الطبيعي يمكن ضمان أوزان حجمية – بافتراض الحالة المجففة عند 105 oC – بدءًا من 7 kN/m3 فما فوق، مع مقاومات ضغط قدرها 2 MPa. والوزن الحجمي المتوقع يساوي تقريبًا مجموع الركام والأسمنت في الحالة المفككة. أما الخرسانة الغازية ذات الأوزان الحجمية التي تتجاوز 8 kN/m3 فهي غير ملائمة تقنيًا عادةً.
2. مقاومة الضغط للخرسانة الخفيفة. بالنسبة للخرسانة المرشوشة يمكن، دون اتخاذ تدابير خاصة، تحقيق مقاومات قدرها 8 MPa، ومع الحصى حتى 12 MPa. وتُعدّ اختبارات الملاءمة المستمرة ضرورية. أما الخرسانة المسامية (الخرسانة الغازية والخرسانة الرغوية) فهي مناسبة للجدران الحاملة فقط بعد التصلب تحت ضغط البخار. وباستخدام مواد أولية مناسبة يمكن ضمان أوزان حجمية قدرها 6 kN/m3 ومقاومات ضغط قدرها 5 MPa.
3. مقاومة الانحناء للخرسانة الخفيفة. وقد تبيّن أن العلاقة بين مقاومة الانحناء ومقاومة الضغط كبيرة نسبيًا ضمن حدود الاحتياجات العملية، وكلما زادت المقاومات انخفضت هذه النسبة.
4. درجة انكماش الخرسانة الخفيفة. تعتمد درجة الانكماش أساسًا على مرونة الركام، وكذلك على كمية مكونات الأسمنت المتصلب؛ وانكماش الخرسانة الخفيفة أكبر من انكماش الخرسانة الحصوية. وقد أظهرت خرسانة كسر الآجر خلال سنة واحدة درجة انكماش كلية تقارب 0,65 mm مم/م. أما العناصر المسلَّمة حديثًا من الخفاف الطبيعي، فقد قصُرت خلال 14 m شهرًا بمقدار يقارب 0,8 mm مم/م. وأظهرت عينات الخرسانة الخلوية والخرسانة الرغوية التي تصلبت في الهواء انكماشًا أكبر بكثير، حتى أكثر من 2 mm مم/م. ولا ينبغي أن ننسى أن كل خرسانة تنتفخ عند ابتلالها بالمطر وبالثلج الذائب، ثم تنكمش مرة أخرى عند الجفاف اللاحق.
الشكل. 3
5. معامل التوصيل الحراري. ينخفض معامل التوصيل الحراري بزيادة الوزن الحجمي، وتحت الظروف الأخرى نفسها يصبح أصغر كلما كانت مسام الهواء فيه أصغر وأكثر انتظاماً في التوزيع. أما للخرسانة المردومة الجافة هوائياً فكانت القيم (λ = 0,4625 لـ 9 kN/m3؛ λ = 0,58 – 0,7 لـ 12 kN/m3؛ λ = 0,81 – 1,05 لـ 16 kN/m3). أما بالنسبة للخرسانة الخلوية الجافة هوائياً فتُعطي البيانات الشكل 3.
ملاحظة:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3