خرسانة إنشائية خفيفة الوزن

عادةً ما تحدد الخرسانة الإنشائية خفيفة الوزن الخرسانة ، بكثافة تجفيف بالهواء تتراوح من 1440 كجم إلى 1840 كجم / م 3 وفقًا لما تحدده ASTM 567-05 طريقة الاختبار القياسية لتحديد كثافة الخرسانة الإنشائية خفيفة الوزن ، والتي تنتج قوة ضغط لمدة 28 يومًا لا تقل عن 17 ميجا باسكال عند القياس وفقًا للمواصفة القياسية ASTM C 330 / C 330-09M للركام الخفيف الوزن للخرسانة الإنشائية ، والتي يتم تصنيعها من الركام خفيف الوزن المطابق للمواصفات القياسية ASTM C 330–09M التي تغطي منتجات التمدد أو التكوير أو التلبيد مثل فرن الانفجار الخبث ، الطين ، الدياتومايت ، الرماد المتطاير ، الصخر الزيتي أو الأردواز. يمكن أيضًا صنعها من الركام المحضر بمعالجة المواد الطبيعية ، مثل الخفاف أو السكوريا أو التوف. الركام خفيف الوزن المستخدم بشكل عام لإنتاج الخرسانة الهيكلية خفيفة الوزن تقع ضمن ثلاث فئات عريضة: الركام من المصادر البركانية ، والمنتجات الثانوية من احتراق الفحم ، والمنتجات المصنعة. تتراوح كثافتها بشكل عام من 560 إلى 1100 كجم / م 3 على عكس الركام ذي الوزن الطبيعي بكثافة تتراوح من 1200 إلى 1750 كجم / م 3. عادة ما تكون الخرسانة الإنشائية خفيفة الوزن أخف بنسبة 25٪ إلى 35٪ من الخرسانة ذات الوزن الطبيعي ، والتي تتراوح كثافتها بين 2240 و2400 كجم / م 3.

على الرغم من أن خصائص الركام (مثل النوع ، وحجم الوحدة ، والشكل ، ووزن الوحدة ، إلخ …) ستؤثر على قوة الخرسانة النهائية ، فإن طبيعة عجينة الأسمنت سيكون لها تأثير أكبر بكثير. يجب أن يحتوي الخليط على جزيئات دقيقة كافية لضمان تماسك الخليط. على مدار القرن الماضي ، تم تطوير تصميمات الخلطات الخرسانية خفيفة الوزن لتلبية متطلبات القوة البالغة 35 ميجا باسكال ، المحددة عادةً للخرسانة القياسية ، بينما تم تحقيق قوة أعلى بكثير لمدة 28 يومًا على مدار العقدين الماضيين. ترتبط قوة الخرسانة في حالة ركود معين بكمية الأسمنت الموجودة في الخليط ومحتوى الهواء بدلاً من نسبة الأسمنت المائي. على الرغم من أن مقاومة الانضغاط ستختلف اختلافًا طفيفًا اعتمادًا على نوع الركام المستخدم ، يوفر ACI 211.2 إرشادات حول العلاقة بين قوة الانضغاط ومحتوى الأسمنت.

تحدد مواصفات الخرسانة خفيفة الوزن عادةً أقصى كثافة للخرسانة ، وأقل مقاومة للضغط ، وحد أقصى للركود ، ونطاق مقبول لمحتوى الهواء. على الرغم من أن نسب المواد تختلف اختلافًا كبيرًا باختلاف المواد وتطوير القوة ، كتصميم مزيج بدء ، للخرسانة الهيكلية خفيفة الوزن ، استبدل ثلث الركام العادي الوزن بواسطة الركام خفيف الوزن. لتحقيق قابلية تشغيل معينة ، قد تكون متطلبات الركود أقل من الخرسانة ذات الوزن الطبيعي. قد تؤدي الارتفاعات العالية أو الاهتزازات الشديدة إلى ظهور كتل أكبر على السطح مما يجعل عملية الإنهاء أكثر صعوبة. يجب إجراء اختبار محتوى الهواء بالطريقة الحجمية وفقًا للمواصفة ASTM C 173.

على الرغم من أن المعالجة الخارجية لا تزال ضرورية كما هو الحال بالنسبة للخرسانة ذات الوزن الطبيعي ، فإن مسامية مصفوفة الخرسانة خفيفة الوزن تدخل المياه ، مما يساهم في المعالجة الداخلية وبالتالي تطوير القوة والمتانة بمرور الوقت مع تخفيف التشقق الدقيق عن طريق زيادة مساحة واجهة مجمع الأسمنت ، وتحسين مقاومة التآكل والعوامل الجوية.

تتطلب الخرسانة خفيفة الوزن وضعًا خاصًا واحتياطات الضخ. عادةً ما يكون للركام خفيف الوزن معدل امتصاص من 5 إلى 20٪ من وزن الركام الجاف ويتطلب عمومًا ترطيبًا مسبقًا قبل الاستخدام لتجنب فقدان الركود أثناء الضخ. بينما يهتم مهندس التصميم بالكثافة وخصائص الأداء للمزيج ، سيكون للمقاول مصلحة خاصة في مراقبة الركود والمحتوى الكلي ومحتوى الهواء وسيحتاج إلى التأكد من أن خطوط المضخة كبيرة قدر الإمكان (على الأقل 125 مم) مع أقل عدد ممكن من مناطق الانسداد وضغط الضخ منخفض قدر الإمكان لتجنب الفصل.

تعمل الخرسانة خفيفة الوزن على تحسين مقاومة الحريق ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى حقيقة أن الركام خفيف الوزن قد تعرض لعمليات تسخين أثناء التصنيع. مع الخرسانة خفيفة الوزن ، يمكن تقليل معامل التمدد الحراري بشكل كبير بحوالي الثلث والتوصيل الحراري بأكثر من 25٪ ، وبشكل عام ، كلما كان وزن الخرسانة أخف ، زادت خصائص العزل.

تم استخدام الخرسانة الإنشائية خفيفة الوزن بشكل أساسي لتقليل الحمل الميت للهياكل الخرسانية ، حيث تتمتع بنسبة قوة إلى وزن أكثر كفاءة من الخرسانة ذات الوزن الطبيعي. إنها توفر للمهندسين المدنيين المرونة لتعزيز الوظائف والتصاميم المعمارية مع الهياكل الأطول ، وذات الامتدادات الأطول ، والأساسات الأخف ، وتصميمات الأسقف المعبرة ، ومرونة أكبر ، وبالتالي مقاومة أكبر للحركات الزلزالية. لقد تم استخدامها بشكل أساسي في منصات النفط البحرية ، وأسطح الجسور للسماح بسطح أوسع لممرات مرور إضافية ، وأرصفة وعوارض ، وألواح وعناصر جدار في كل من المباني الفولاذية والخرسانية ، وهياكل وقوف السيارات ، والجدران المائلة ، والألواح العلوية والمركبة ألواح على الأسطح المعدنية. كما تم استخدامها بنجاح في صناعة مسبقة الصب لتصنيع عناصر أكبر حجمًا دون زيادة الوزن الإجمالي.

مع الخرسانة خفيفة الوزن ، غالبًا ما يتم اشتقاق تخفيضات التكلفة من الهياكل الهندسية التي تتطلب حديد تسليح أقل ، وعناصر هيكلية أصغر حجمًا ، وأساسات أخف وأعمدة أرق وحجم الخرسانة. يؤدي انخفاض الحمولة الميتة إلى انخفاض تكاليف النقل والمناولة. عادةً ما تعوض التخفيضات في التكاليف والفوائد المستمدة من الخرسانة خفيفة الوزن عن تكلفة المواد المرتفعة.

يمكن لهولدركيم مساعدة المهندسين المعماريين والمهندسين في تحسين تصاميم الخلطات الخرسانية الهيكلية خفيفة الوزن. بناءً على متطلبات المشروع المحددة ، يمكن أن تساعد في الحصول على مجاميع خفيفة الوزن مناسبة وتقديم مواد البناء الكيميائية المطلوبة.