الخرسانة خفيفة الوزن هي نوع من الخرسانة التي تحتوي على ركام خفيف الوزن أو عوامل رغوية لتقليل وزنها الإجمالي. تعتبر الخرسانة خفيفة الوزن، والتي تسمى أيضًا الخرسانة منخفضة الكثافة، مادة بناء مذهلة توفر القوة والمتانة لمشاريع البناء حتى مع وزنها المنخفض. تركيبته الفريدة تجعله مثاليًا للعديد من أنواع المشاريع، بما في ذلك المباني الشاهقة والجسور وألواح العزل. إنه جزء من مجموعة واسعة من المنتجات الخرسانية التي توفر المرونة للبناة لتلبية أنواع متنوعة من المشاريع.
ما هي مكونات الخرسانة خفيفة الوزن؟
تتكون الخرسانة خفيفة الوزن من ثلاثة مكونات رئيسية: الركام خفيف الوزن، والماء، والمواد الرابطة الأسمنتية. تعتبر الركام خفيف الوزن المكونات الأساسية في خلق الخصائص الفريدة للخرسانة خفيفة الوزن. لإنشاء ركام خفيف الوزن، يستخدم المصنعون مكونات مثل الصخر الزيتي الممتد والطين والصخور البركانية، والتي يقومون بمعالجتها لإنتاج مادة عالية المسامية. يقومون بخلط هذه الركام مع مادة ربط مثل الأسمنت البورتلاندي العادي (OPC) أو مع مزيج من الأسمنت والرماد المتطاير وأبخرة السيليكا.
المرحلة التالية هي ترطيب الخرسانة. يقومون بخلط الركام والأسمنت مع الماء بنسبة عالية التحكم لترطيب الخرسانة حتى تكتسب القوة. في بعض أنواع الخرسانة خفيفة الوزن، تتم إضافة عوامل الرغوة أو المواد المضافة التي تحبس الهواء أثناء مرحلة الخلط لإنشاء فراغات هوائية في الخليط وإنتاج خرسانة ذات كثافة أقل.
تصنيفات الخرسانة خفيفة الوزن
يقوم المصنعون بإنشاء خرسانة خفيفة الوزن بعدة طرق، بشكل رئيسي باستخدام الركام خفيف الوزن أو باستخدام مصفوفة خفيفة الوزن باستخدام الخلطات الهوائية. تقوم الهيئات التنظيمية مثل معهد الخرسانة الأمريكي (ACI) بإنشاء تصنيفات للخرسانة خفيفة الوزن لمساعدة محترفي البناء على فهم الأنواع المختلفة للخرسانة خفيفة الوزن وتطبيقاتها المحتملة. إنهم يصنفون كلاً من الكثافة وقوة الضغط لمجموعات واسعة من الخرسانة خفيفة الوزن.
الخرسانة الهيكلية خفيفة الوزن (SLWC) – تتراوح كثافة هذه الخرسانة من 800 كجم / م 3 (50 رطل / قدم مكعب) إلى 1850 كجم / م 3 (115 رطل / قدم مكعب). تتراوح قوة الضغط لهذه الخرسانة بين 17 ميجا باسكال (2500 رطل لكل بوصة مربعة) إلى 34 ميجا باسكال (5000 رطل لكل بوصة مربعة) أو أعلى. يستخدم البناة هذه الخرسانة خفيفة الوزن للتطبيقات الهيكلية. توفر هذه الخرسانة التوازن بين الوزن المنخفض والقوة الكافية. الخرسانة متوسطة الوزن (MWC) – تتراوح كثافة هذه الخرسانة من 1850 كجم / م 3 (115 رطل / قدم مكعب) إلى 2350 كجم / م 3 (147 رطل / قدم مكعب). يتراوح نطاق قوة الضغط من 21 ميجا باسكال (3000 رطل لكل بوصة مربعة) إلى 41 ميجا باسكال (6000 رطل لكل بوصة مربعة) أو أعلى. يستخدم عمال البناء هذا النوع من الخرسانة عندما يحتاجون إلى كثافة أعلى ولكنهم لا يزالون بحاجة إلى فوائد الوزن الخفيف. الخرسانة العازلة خفيفة الوزن (ILWC) – تبلغ كثافة هذه الخرسانة 800 كجم / م 3 (50 رطل / قدم مكعب) أو أقل. تتراوح قوة الضغط بين 3 ميجا باسكال (500 رطل لكل بوصة مربعة) إلى 17 ميجا باسكال (2500 رطل لكل بوصة مربعة). يستخدم البناءون هذه الخرسانة في المقام الأول للعزل وليس للأغراض الهيكلية.
الأنواع الشائعة للخرسانة خفيفة الوزن
هناك مجموعة واسعة من أنواع الخرسانة خفيفة الوزن والتي تختلف حسب التركيب والقوة.
الخرسانة الركامية خفيفة الوزن
يستخدم هذا النوع من الخرسانة خفيفة الوزن مجاميع خفيفة الوزن مثل الخفاف والصخر الزيتي الموسع والأردواز والطين. تساعد هذه الركام على تقليل الوزن الإجمالي ولكنها لا تزال توفر القوة بالإضافة إلى خصائص العزل الحراري للخليط الخرساني.
الخرسانة الخلوية
يتم إنتاج هذه الخرسانة خفيفة الوزن، والتي تسمى أيضًا بالخرسانة الخلوية، عن طريق إدخال فقاعات الهواء أو الغاز في خليط الأسمنت. الخرسانة الخلوية ليست خفيفة الوزن فحسب، بل إنها عازلة للغاية ومقاومة للحريق.
الخرسانة الرغوية
يقوم المصنعون بإنتاج الخرسانة الرغوية عن طريق خلط عامل الرغوة مع الملاط الأسمنتي. تنتج الرغوة فقاعات ثابتة داخل الخليط مما ينتج عنه خرسانة خفيفة الوزن ذات خصائص عزل حراري وصوتي ممتازة.
خرسانة بدون غرامات
تتميز الخرسانة الخالية من الغرامات بغياب الركام الناعم مثل الرمل. وبدلا من ذلك، فإنه يحتوي فقط على الركام الخشن الممزوج بالأسمنت والماء. وهذا يساعد على تقليل الوزن الإجمالي للخرسانة وزيادة النفاذية. تعتبر الخرسانة الخالية من الغرامات ذات قيمة خاصة عندما تكون خصائص الصرف الجيدة مرغوبة.
خرسانة البيرلايت
البيرلايت عبارة عن زجاج بركاني غير متبلور يستخدمه المصنعون كركام في خرسانة البيرلايت. يتم مزجها مع الأسمنت لإنشاء خرسانة خفيفة الوزن تتمتع بخصائص ممتازة في مقاومة الحريق والعزل الحراري.
خرسانة البوليسترين
في هذه الخرسانة، يتم خلط حبيبات أو حبيبات البوليسترين مع الأسمنت لإنشاء خصائصها خفيفة الوزن. توفر هذه الخرسانة عزلًا حراريًا جيدًا، وكثافة منخفضة، وقابلية تشغيل عالية.
استخدامات الخرسانة خفيفة الوزن
للخرسانة خفيفة الوزن نطاق واسع من الاستخدامات الهيكلية والزخرفية.
التطبيقات الهيكلية – يستخدم عمال البناء الذين يحتاجون إلى وزن منخفض ولكنهم لا يريدون التنازل عن القوة الخرسانة خفيفة الوزن في العديد من أنواع العناصر الهيكلية الأساسية مثل الكمرات والأعمدة والألواح. العزل وكفاءة الطاقة – تتميز الخرسانة خفيفة الوزن بكثافة أقل وعزل حراري أعلى، لذا فهي مثالية في التطبيقات الموفرة للطاقة لتقليل استهلاك الطاقة. يستخدمونه كجزء من ألواح الجدران وأنظمة السقف وكتل العزل. المباني الشاهقة – غالبًا ما يستخدم المهندسون الخرسانة خفيفة الوزن لبناء المباني الشاهقة لتقليل وزنها الإجمالي للسماح ببناء هياكل أطول وتعزيز مقاومتها للحريق. العناصر مسبقة الصب – يستخدم مصنعو الخرسانة عادةً الخرسانة خفيفة الوزن في بناء العناصر الخرسانية مسبقة الصب مثل ألواح الجدران وعناصر الواجهة والزخارف المعمارية. وهذا يساعد على تقليل وزن تكاليف النقل ويسمح بمعالجة أسهل في الموقع. تطبيقات البنية التحتية – يستخدم عمال البناء الخرسانة خفيفة الوزن في مشاريع البنية التحتية المختلفة، بدءًا من بناء الجسور والأنفاق وحتى جدران حاجز الصوت التي تمتد بجانب الطرق السريعة الكبيرة. التطبيقات الجيولوجية – يستخدم المهندسون الخرسانة خفيفة الوزن في المشاريع التي تتضمن تثبيت التربة وملء الفراغات. يساعد هذا النوع من الخرسانة على تقليل الضغوط الأرضية الجانبية وتحسين التحكم في التسوية وزيادة الاستقرار. التطبيقات الزخرفية – يستخدم المهندسون المعماريون والفنانون الخرسانة خفيفة الوزن للكسوة الزخرفية مثل الأقواس والأفاريز وتكسية الجدران. وهو أيضًا عنصر شائع في النحت لأن الوزن الخفيف يسمح بتصميمات أكثر تعقيدًا.
صفات الخرسانة خفيفة الوزن
تتميز الخرسانة خفيفة الوزن بالعديد من الصفات مثل الوزن المنخفض ومقاومة الحريق والعزل الحراري والصوتي الأفضل الذي يسمح للبنائين باستخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات المخصصة. حتى مع الأخذ في الاعتبار خفة وزنه، فإنه لا يزال يتمتع بقوة معقولة يمكن للبناة الاعتماد عليها عند إنشاء هياكل كبيرة. تتمتع الخرسانة خفيفة الوزن أيضًا بقابلية تشغيل ممتازة، بحيث يمكن للبناة مزجها ووضعها وتشكيلها مما يساعد على تحسين كفاءة البناء. تتمتع الخرسانة خفيفة الوزن بفوائد بيئية أكبر من الخرسانة القياسية لأن الشركات المصنعة غالبًا ما تستخدم منتجات معاد تدويرها أو منخفضة التأثير للركام مما يساعد على تقليل تأثيرها البيئي الإجمالي.
في حين أن الخرسانة خفيفة الوزن توفر العديد من المزايا، إلا أنها ليست مناسبة لكل تطبيق خرساني. إنها تتمتع بقوة ضغط منخفضة ومقاومة أقل للصدمات مقارنة بالخرسانة القياسية، لذلك هناك قيود مهمة في قدرتها على التحمل. كما أن لديها نسبة انكماش أعلى من الخرسانة التقليدية مما قد يؤدي إلى ظهور تشققات تحد من متانتها. تعتبر الخرسانة خفيفة الوزن أيضًا أكثر تكلفة من الخرسانة القياسية بسبب الركام والإضافات المتخصصة. وهذا يعني أن الخرسانة خفيفة الوزن قد لا تكون مناسبة للمشاريع واسعة النطاق ذات الميزانية المحدودة.
