ما هي الخرسانة وما مكوناتها وخواصها

الرئيسية » موسوعة أراجيك » مفاهيم أساسية » ما هي الخرسانة وما مكوناتها وخواصها

إذا ما نظرنا من حولنا إلى المباني والمنشآت الهندسيّة المتنوعة كالأبنية السكنيّة والمدارس والجسور وغيرها، نجد أنّ الخرسانة (البيتون) هي العنصر الأساسي الذي تقوم عليه صناعة التشييد، وبإحصائيات بسيطة نجد أنّها أكثر المواد استهلاكًا على مستوى العالم! فما هي الخرسانة وممّا تتكون وما هي أبرز صفاتها، هذا ما سنتعرف عليه في مقالنا.§

تعريف الخرسانة

الخرسانة هي المادة الرئيسيّة الداخلة في صناعة البناء، وتدخل في تشكيل العناصر الإنشائيّة ضمن المنشآت وهي العناصر التي تكون معرّضة للحمولات مثل:

  • جدران القص.
  • الجدران الاستناديّة.
  • الجوائز (الكمرات).
  • الأساسات بأنواعها.
  • الأعمدة.
  • البلاطات.§

مكونات الخرسانة

تتكوّن الخرسانة بصورة عامة من ثلاثة عناصر رئيسيّة التي تشمل:

  1. الإسمنت: المادة الرابطة، وله أنواع كثيرة وأصناف مختلفة.
  2. الركام: الذي يشمل الرمل والبحص أو الحجر والصخور، وله تأثير كبير على جودة الخليط بشكل عام والتي تضاف بشكل مدروس بالاعتماد على التدرج الحبي للحصويات.
  3. الماء: يشكل عنصرًا هامًا في الخلطات الخرسانيّة، ويوفر الوسط المناسب لحدوث تفاعلات التصلّب بالإضافة إلى توفير قابلية تشغيل الخرسانة.

الفرق بين الإسمنت والخرسانة

خلافًا للاعتقادات الشائعة السائدة بين البعض، فإن الخرسانة والاسمنت لا يمثلان الشيء نفسه، فالإسمنت هو عامل ربط مائيّ غير عضويّ يأتي على هيئة مسحوق يعمل على تصلب الخرسانة وزيادة تماسكها والتصاقها ويكسبها المتانة، وتحدث عمليّة التصلب من خلال تفاعلات تميّه كل من سيليكات وألومينات وكبريتات الكالسيوم.

الفرق بين الاسمنت والخرسانة

يتألف مسحوق الإسمنت من مواد عديدة تختلف باختلاف نوع الاسمنت، ويُعتبر الاسمنت البورتلاندي أشهر أنواع الإسمنت وأكثرها شيوعًا واستخدامًا في وقتنا الحالي والذي يشمل على عدّة أصناف مختلفة، وتشمل المكونات الرئيسيّة للاسمنت البورتلاندي:

  1. سيليكات ثلاثي الكالسيوم (الأليت) 3CaO.SiO2
  2. سيليكات ثنائي الكالسيوم (البليت) 2CaO.SiO2
  3. ألومينات ثلاثي الكالسيوم 3CaO.Al2O3
  4. ألومينات حديدات رباعي الكاليسيوم (السيليت) 4CaO.Fe2O3.Al2O3

أمّا المكونات الثانويّة فهي متنوعة بكثرة وذلك لتلبي الأغراض المطلوبة منها.§

رتبة الخرسانات

تعمل الخرسانة في المنشآت الهندسية على مقاومة الضغط الناتج عن الحمولات وتُقاس بواحدات مختلفة مثل كيلوغرام/سم2 أو نيوتن/مم2 (ميغاباسكال)، وتشير رتبة الخرسانة إلى قوتها والتي يمكن أن تُقاس من خلال التجارب المخبرية على عينات اسطوانيّة ومكعبة الشكل، حيث تُجهّز العينات وتترك لمدة 28 يوم قبل إجراء اختبارات الكسر.

يُشار إلى الرتبة بحرف يتلوه رقم؛ مثل M30، أي أنّ مقاومة الضغط هي 30 ميغاباسكال، ويمكن الحصول على المقاومة المطلوبة من خلال استخدام نسب مزيج محدّدة، فعلى سبيل المثال؛ الخرسانة M10 تتكوّن من نسبة مزيج 1:3:6 أي 1 اسمنت و3 رمل و6 بحص.

أنواع الخرسانات

توجد العديد من الأنواع المختلفة للخرسانة التي تختلف عن بعضها من ناحية التحضير أو الاستخدام وفيما يلي بعض من أبرز هذه الأنواع:

  • خرسانة عادية: تتألف من الخرسانة بشكل كامل وتوجد في العناصر الإنشائيّة التي تخضع لإجهادات الضغط فقط مثل عتبات الأبواب.
خرسانة عادية
  • خرسانة مسلّحة: يتم تدعيمها بحديد التسليح، وتستخدم على نطاق أوسع بكثير فهي تدخل في جميع العناصر الإنشائيّة تقريبًا (بلاطات – أعمدة – كمرات)، حيث أنّها تقاوم إجهادات الضغط فقط لذلك نلجأ إلى استخدام الحديد الذي يتمتع بقدرة كبيرة على مقاومة إجهادات الشد.§
  • خرسانة مسبقة الإجهاد: من الأنواع الشائعة بكثرة لما تقدمه من مزايا كبيرة، حيث تُصنع العناصر الخرسانيّة في مصانع مختصة تعمل على إكسابها إجهادات ضغط مناسبة قبل تحميلها لتجعلها عناصر مسبقة الإجهاد ويمكن تركيبها بشكل مباشر في المشروع.§
خرسانة مسبقة الإجهاد

بديل الخرسانة

إضافة لكونها أكثر المواد استهلاكًا في العالم مع إنتاج يصل إلى حوالي 10 مليارات طن سنويًا، فهي أيضًا أكثر المواد استخدامًا في عالم البناء حيث تشكل أساس البنية التحتيّة ويعيش أكثر من 70% من سكان العالم في مبانٍ خرسانيّة. مع هذا الإنتاج الهائل والاستخدام الكبير، ظهرت بعض المخاوف من تأثير انبعاثات الغازات الدفيئة الصادرة عن التصنيع على ظاهرة الاحتباس الحراريّ، وأصبح العالم يبحث عن البدائل الخضراء والمستدامة الصديقة للبيئة.

الخرسانات الخضراء

أحد الأشكال الصديقة للبيئة، والتي تعتمد على استخدام النفايات والمخلفات الصناعيّة، والتي بدورها تتطلب كميات أقل من الطاقة لإنتاجها، كما أنّ كمية انبعاثات غاز ثنائي أوكسيد الكربون المرافقة لتصنيعها أقل بكثير من نظيرتها التقليديّة.

الخرسانات الليفيّة

تُصنّع من إعادة تدوير نفايات الورق، وتدخل في مزيج الخرسانة العادية، وفي حين أنّها لا تحل مكان الإسمنت بشكل كامل، إلّا أنها تساعد في تقليل استخدام الاسمنت العادي.§