الرئيسية / الفعاليات العلمية / مقالات / الخرسانة الرغويةFOAM CONCRETE أ.م.د. قاسم محمد شاكر كلية الهندسة /القسم المدني

الخرسانة الرغويةFOAM CONCRETE أ.م.د. قاسم محمد شاكر كلية الهندسة /القسم المدني

1-تعريف الخرسانة الرغويةFOAM CONCRETE
الخرسانة الرغوية ويطلق عليها احيانا (non-autoclaved aerated concrete) (NAAC) هي نوع من الخرسانة المسامية خفيفة الوزن كثافتها اقل من كثافة الخرسانة العادية , كثافتها تتراوح بين 200 الي 1800 كجم\م3 وتتكون من خليط من أسمنت بورتلاند مع نسبة محددة من مسحوق الرماد المتطاير ، وغبار الحجر الجيري أو الرمل احيانا. وبعض المواد الكيماوية التي تخلط في خلاطة خاصة وتضخ حيث تتكون فقاعات هوائية داخل الخلطة , مما يساعد على زيادة حجمها وخفة وزنها ، هذا المزيج يصبح رغوة جديدة ملموسة اشبه ما يكون للعجينة و التي بها فراغات كثيرة.
تعتبر الخرسانة الرغوية هشة وضعيفة ولذلك تحتاج إلى العناية الكبيرة للتنفيذ و كذلك عند تركيب العزل حيث يمكن ان تؤدي الأعمال فوقها إلى بعض التكسر والتصدعات في سطحها.
تعتمد نوعية وخصائص الخرسانة الرغوية على عوامل متعددة منها نوع وخواص الركام المستخدم وتدرجه، نسبة الماء الي الاسمنت ،درجة الدمك ، خاصية التشغيل والقوام ، نسبة الاسمنت الي الركام. تعتمد مقاومة الكسر للخرسانة الرغوية علي مجموعه من العوامل اهمها الكثافة ونسبة الماء الي الاسمنت ونسبة الركام الي الاسمنت .يمكن زيادة مقاومة الكسر في الخرسانة الرغوية الي الضعف عن طريق انضاجها بالبخار.
ويمكن انتاج الخرسانة الرغوية بطرق متعددة ومن هذه الطرق هو استخدام المواد المولدة للرغوة او ذات الهواء المقصود (او الحابسة للهواء)او من خلال احداث تفاعلات كيمياوية تتنج غازات تدخل بين مكونات الخلطة وتسمى احيانا الخرسانة المسامية، الخرسانة الغازية أو الخرسانة الخلوية
2-نبذة تاريخية :
ظهرت الخرسانة الرغويةلأول مرة في السويد كبراءة اختراع عام 1923للاستخدام كمادة عازلة .وقد بقي استخدامها محدودا في هذا المجال الى عام 1954 عندما قام Valore بأجراء مراجعة شاملة بهدف توسيع مجالات استخدامها واستمرت البحوث والدراسات الى الوقت الحاضر لغرض تحسين نوعيتها واداءها وكذلك الآلات الانتاجية اللازمة لإنتاج هذا النوع من الخرسانة وتحسين نوعية وجودة العامل المسبب لحدوث الفقاعات.
3-مكونات الخرسانة الرغوية:
شكل (1) توليد الرغوة بعد التخفيف بالماء
1)العامل المفقع (المادة المولدة للرغوة): ونسبته 10%تقريبا ،اذيتم تخفيف العامل المكون للرغوة بالماء داخل ماكنة توليد الرغوة لعمل محلول يخلط مع الهواء لتكوين الفقاعات التي تتراوح اقطار ما نسبته 75(-85%)بين 0.3 to 1.5) )ملم داخل الرغوة .هذه الفقاعات ستكون مستقرة وقادرة على مقاومة القوى التي تسلط عليها اثناء الخلط والنقل والصب ولحين التصلب، شكل (1) يوضح الرغوة الناتجة بعد تخفيف العامل المولد للرغوة بالماء.
2)المادة الرابطة :ويستخدم عادة الاسمنت البورتلاندي كمادة رابطة وبنسبة 40% تقريبا ويمكن استخدام اي من الانواع الاخرى كالسريع التصلب وعالي الالومينا والمقاوم للكبريتات لغرض تقليل زمن التصلب او لتحسين المقاومة ضد الكبريتات .
3)الماء: وتكون نسبة (W/C) من (%50-60%) ويمكن تغيير النسبة حسب مكونات الخلطة ومتطلبات القوام والسيولة
4)الركام :وهو الرمل عادة ونسبته 40%تقريبا ونسبة العابر منخل رقم 8تتراوح بين (60-90)%
5)المضافات : منها مسحوق الرماد او خبث الفرن العالي بنسبة (30-70%و10-50%) كتعويض عن الاسمنتلتقليل الكلفة وتحسين التجانس وتقليل حرارة الاماهة الناتجة. Silica fume لغاية 10%نسبة من الاسمنت لزيادة مقاومة العجينة، وغبار الحجر الجيري أو الرمل، الخرسانة المكسرة، الزجاج المعاد تدويره الخ.
4-طرق انتاج الخرسانة الرغوية:
هناك عدة طرق لأنتاج الخلايا الهوائية او الغازية منها :
1)استخدام المواد الراغية foaming agents
2)اضافة مواد حابسة للهواءair entraining agents
3)احداث تفاعلات كيمياوية مولدة للغازات .
1)استخدام المواد الراغية foaming agents
وتكون مواد الرغوة من مصدرين اساسيين :
أ-مواد راغية اصطناعية Synthetic. كثافة الرغوة الناتجة 40 غرام \ لتر او اقل. وتستخدم لإنتاج خرسانة رغوية بكثافات اكثر من 1000كغم/م 3 وتعطي خرسانة بمقاومة جيدة ولكن اقل من التي تنتجها المواد العضوية الاصل وحجم الفقاعات المتولدة تكون أصغر ومن امثلتها Flexible- polyurethane-foam-
ب- مواد راغية عضوية او بروتينيةوتكون بكثافة 80غم/لتر وتستخدم لإنتاج خرسانة رغوية بكثافات من 400-1600كغم/م3 يتم انتاجها من بقايا الحيوانات المتحللة كالقرون والدم والعظام وشحم الخنزير وبقايا جثث الحيواناتوتكون المواد هنا ذات رائحة كريهة تختلف وحسب مصدرها، كثافة الرغوة الناتجة من 60 الي 100 غرام \ لتر.PROPUMP 26 AND PROPUMP 40
هذا وتنتج الرغوة أحدى الطريقتين :
1)انتاجها بشكل مسبق pre-foaming method يتم فيها تكوين عجينة الاسمنت والرغوة المائية المستقرة بصورة منفصلة ثم تضاف الرغوة الى الخلطة الخرسانية ونسبة المسامات هنا تصل الى 80% :
تتضمن عملية انتاج الرغوة الخطوات التالية :
أ-تخفيف المادة المولدة للرغوة بالماء بنسبة معينة.
ب-ثم ادخالها في جهاز مولد للرغوة وذلك بأضافة هواء مضغوط في المولد مما يساعد على انتاج الرغوة المطلوبة
شكل (2)وحدة متكاملة لأنتاج الرغوة بشكل مسبق
جـ-تضاف الرغوة الناتجة من الجهاز المولد للرغوة الى الخلطة الخرسانية وتمزج الرغوة في الخليط جيدا .حيث تضاف .حيث تضاف الرغوة الى الى الخلطة بكميات تحدد على اساسها كثافة الخرسانة المطلوبة والشكل (2) يوضح وحدة متكاملة لأنتاج الرغوة بشكل مسبق
2)انتاج الرغوة بواسطة الخلط الميكانيكي mixed foaming
حيث يخلط عامل الرغوة مع مكونات الخلطة الاخرى اثناء عملية الخلط. فتكون الرغوة المؤدية الى تشكيل نسيج خلوي داخل الكونكريت. حيث توضع كمية الرمل والركام الازمة بالخلاط ، تضاف كمية الاسمنت الازمة، ثم الماء مع اي مضافات اخرى ، وأخيرا ،يتم اضافة المادة المولدة للرغوة ((the surface active agent المركزة او بعد التخفيف بالماء الى خليط الماء والاسمنت. تصل نسبة الخلايا الهوائية الى 35%من حجم الخرسانة. والشكل (3)يوضح طرق انتاج الخرسانة الرغوية بطريقة العامل المولد للرغوة .

شكل (3)طرق انتاج الخرسانة الرغوية بطريقة العامل المولد للرغوة
2)استعمال المواد المضافة الحابسة للهواء
هي مواد تكون على شكل سائل كيمياوي وهي مواد مضافة للخرسانة ومولدة للهواء. نسبة الهواء فيها 20%وقد تصل الى 30% وتضاف كما في طريقة الخلط الميكانيكي السابقة.
3) مواد كيمياوية مولدة للغازات: مثل مسحوق الالمنيوم ،الذي يتفاعل مع مواد اخرى لتكوين فقاعات غازية وهذه الطريقة تستخدم لإنتاج الثرموستونِ AAC ((autoclaved aerated concrete.
5-ميزات الخرسانة الرغوية:
كثافةخفيفة ،وزنها بين 10%-80%من الخرسانة الاعتيادية. يؤدي ذلك الى تقليل ابعاد الاساسات وكمية التسليح وتقليل الاحمال على الجسور وبالتالي استخدام اعضاء بمقاطع اصغركما ويقلل هبوط الاسس علما ان سعر المتر المكعب من الرغوية يقارب الاعتيادية لكن الكلفة الكلية تقلكما استخدام الخرسانة الرغوية يقلل نفقات النقل لأن الكمية التي تورد الى الموقع تقل بنسبة 20%-30%والتي يستعاض بها بالهواء الذي يتم توليده في الموقع كما ان خفة الخرسانة الرغوية يجعل الجهد اثناء الصب اقل.
خواصعزلحراريعالية. تتراوح الموصلية الحرارية للبلاطة الرغوية من 0.065 الي 0.43 واط\م\درجة مئوية مما يقلل من استهلاك الطاقة الكهربائية بتقليل عمل أجهزة التبريد والتدفئة واستخدام العوازل المكلفة والمتعددة،وسبب هذه الميزات يعود إلى التوزيع المنتظم للحجر الهوائية ، مما يسمح بالتقليل من نفقات التدفئة و التكييف بنسبة 20-30 ٪.
تكاليفصيانةقليلةفهو يعتبرمنالحلولالاقتصاديةوقليلةالتكلفة توفيرفيالوقتالكلي للردم.
التصلبالمبكر ) يمكنتسريعالتصلبللسماحبعملالتعلياتخلالأربعساعات (.
قابليةتشغيلعاليةعاليالانسيابية. فلايحتاجإلىالدمك.وسهلة الاستخدام والتشكيل. حيثتمتاز الخرسانة الرغوية كونها ذاتية الرص وانها تأخذ سطح مستويا بصورة ذاتية وبإمكانها مليء اصغر الفجوات والفراغات في الحيز الذي تصب فيه كما يمكن ضخها افقيا او عموديا ولمسافات طويلة دون حصول النزف او الانعزال كما يمكن التعامل معها او ازلتها بعد تصلبها بمعدات بسيطة.
عدمحدوثأيهبوطفيحالردمالخنادق.
فيحالةاستخدامهكطبقةميلانبدرجةقوةوكثافةمعينة،يمكنتنفيذرولاتعزل الرطوبةمباشرةدونالحاجةلطبقةمنالحماية.
قوية ومتينة بدرجة كافية جيدة في عملية توزيع الاحمال المسلطة
السيطرة النوعية تكون عالية
السلامة من الحرائق يمكن أن يتم استخدامها في انشاءات مقاومة للحريق. تعتبر الخرسانة الرغوية مادة غير عضوية .فبالتالي غير قابلة للاحتراق. فلقد اثبتت التجارب ان بلاطة من الخرسانة الرغوية بكثافة 1400 كجم\م3 وبسمك 15 سم قد قاومت الحريق لمدة تزيد عن سبع ساعات.
لها مقاومة عالية لدورات الانجماد والذوبان.
امتصاص الرطوبة لها منخفض نسبيا. للخرسانة الرغوية قدرة علي مقاومة الظروف الجوية المتقلبة .وذلك نظرا لخاصية الانكماش بالجفاف التي تتميز بها الخرسانة الرغوية والتي يتم ايناعها بالهواء الرطب.
ليست بذات تأثيرات صحية اثناء عملها او استخدامها (صديقة للبيئة).
العزل الصوتي Acousting للخرسانة الرغوية خاصية امتصاص عالية نسبيا للصوت. فالمباني التي شيدت من الخرسانة الرغوية تستغني عن متطلبات العزل الصوتي.
6-مجالات استخدام الخرسانة الرغوية :
تعبئةوردمالخنادقفيالطرق. ردمالحفروالتجويفات وتعبئةالخزاناتالارضيةغيرالمستخدمة,وما حول القناطر الصندوقية والجدران الساندة. لا يحدث أي هبوط فيها بعد صبها مما يجعلها جاهزة لاستقبال الطبقات النهائية. تعتبر الخرسانة الخلوية شائعة الاستعمال لملء وتثبيت الأنابيب الممددة في الأنفاق بالإضافة إلى الخزانات والآبار والمناجم أو أي تجاويف أخرى وذلك نظراً لما تمتلكه من خاصية التدفق وإمكانية قطعه أو قصه بالإضافة إلى التكلفة المتدنية حيث تعتبر هذه الطريقة الأمثل والأكثر شيوعاً بالنسبة لصب المناجم وملئ الفجوات التي تظهر اثناء بناء الانفاق .كما يمكن استخدامها كقاعدة لبناء الطرق او كطبقة اساس وتكون هذه الطرق اخف وزنا ولا يحدث فيها هبوط مقارنة بالطرق التي يستخدم فيها الحجر التقليدي كطبقة اساس
.الردم أسفلشبكةالتدفئةالارضية.
عملطبقاتومداتالميلانالخفيفة. وتستخدم للتسوية والميول وتغطية المواسير في الأسطح
حواجزالتوقفالمستخدمةفيالمطارات
عمل الكتل والبلاطات الخفيفة للقواطع والجدران المحملة بسبب قابلية تشغيلها العالية يتيح استخدامها كمادة مالئة مثالية للفجوات او الفراغات في المباني حتى في الاماكن ذات الفتحات الصغيرة والتي يصعب الوصول اليها بسهولة كما يمكن استخدامها لحشو التجاويف في الجدران المجوفة
تستخدم الخرسانة الخلوية كمادة لملء جدران المنازل أو الفجوات الصناعية ، وتعتبر هذه الطريقة من الطرق التي ستنجح في دول العالم الثالث بالنسبة لمشاريع الإسكان حيث يعتبر الوقت من العوامل الهامة في مثل هذه المشاريع، ولذلك فإن آلة الخرسانة الخلوية تستطيع إنجاز عدة منازل بسهولة في يوم واحد حيث يلزم وضع القوالب التي تشكل الجدران ويتم بعد ذلك ملء هذه القوالب بالخرسانة الخلوية ولا تستلزم العملية لاحقاً سوى إزالة القوالب بعد جفاف الخرسانة
عمل طبقات التسوية والتعمية للأرضيات وكذلك عند الحاجة الى رفع منسوب الارضية تعتبر الخرسانة الخلوية ذات استخدامات مناسبة كطبقة إضافية للأرضيات، حيث أنها تساعد على تسوية الأرضيات بالإضافة إلى خاصية عزل الضجيج ويمكن ان تكون مادة مالئة اسفل البلاط في الارضيات ويمكن استخدامها كألواح تغطية للأسقف المعلقة
لأغراض العزل الحراري للسطوح بأقل اوزان اضافية
عمل طبقات تحت الارضية للطرق والجسور يمكن إستخدام الخرسانة في البنية الأساسية للشوارع بدل طبقة الأحجار المستخدمة بشكل عام أو يمكن إضافة الخرسانة الخلوية إلى هذه الطبقة ويعتبر هذا المزج بين الحجارة والخرسانة الخلوية مناسباً تماماً عندما تكون الطبقات التحتية للأرض هشة
اعمال تنسيق الحدائق والديكورات الخارجية
بناء ملاعب التنس او كرة السلة او الطائرة او مضمار الجري
حقن التربة وتقويتها ومنع انزلاقها
اعادة بناء المباني القديمة وترميمها بسبب خفة الوزن وسهولة التعامل بها
ويمكن تصنيف استخدام الخرسانة الرغوية حسب كثافتها :
1-كثافة (300-600)كغم/م3،وتستخدم في العزل الحراري والصوتي واعمال استبدال التربة وتددعيمها وتثبيتها ،وفي الطوابق والسقوف والتسوية وومليء الفراغات ودعامات الجسور بدل التراب وقواعد الطرق الفرعية وفي تطبيقات الحفر واعمال المناجم .
2-كثافة (600-1200)كغم/م3،وتستخدم في انتاج الكتل خفيفة الوزن وانتاج الالواح الجاهزة وفي اعمال الديكور وزخرفة الحدائق .3-كثافة (1200-1600)كغم/م3،في انتاج الالواح الجاهزة وفي اعمال الطوابق والجدران المحملة وحواجز الصوت ولوحات الطرق السريعة وانظمة الحوائط المضادة للرصاص والشكل (4) يوضح بعض تطبيقات الخرسانة الرغوية.
7-المصادر :
1-برنامج الامم المتحدة الانمائي-مركز ابحاث البناء ،”الخرسانة الرغوية “رام الله ،2004
2- شركة لافارجالعراقللخرسانةوالحصى ،”الخرسانة الخفيفة الرغوية “
3- Ali J. Hamad ,”Materials, Production, Properties and Application of Aerated Lightweight Concrete: Review”, International Journal of Materials Science and Engineering Vol. 2, No. 2, December, 2014.
4- Sarkawt Hamasalih , “FOAMED CONCRETE”.
5- Hilal A. A., Thom N. H., and Dawson A. R. “The Use of Additives to Enhance Properties of PreFormed Foamed Concrete”, Inter. Journal of Engineering and Technology, Vol. 7, No. 4, August 2015.
اعمال طبقة التسوية او التعمية في الارضيات
اعمال طبقة التسوية او التعمية في الارضيات
ردمالحفر في الطرق
في اعمال الجدران الساندة
الشكل (4) بعض تطبيقات الخرسانة الرغوية

شاهد أيضاً

REACTIVE POWDER CONCRETE خرسانة المساحيق الفعالة(RPC)

خرسانة المساحيق الفعالة (RPC) هي جيل جديد من الخرسانة عالية الكثافة والقوة تسمح لصناعة الخرسانة …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *