فئات قوام الخرسانة: اختبار الهبوط (Slump)، S1-S5 وخرسانة المضخة

من الجمل الأكثر سماعًا في الموقع: "الخرسانة وصلت قاسية، لنضف قليلاً من الماء." إن ثمن تلك الدلو من الماء يُدفع من مقاومة الخرسانة وعمرها الافتراضي. في حين أنه عندما تُحدَّد القوامة بشكل صحيح في الطلبية وتُضبط في المحطة بواسطة الإضافة الكيميائية، لا تكون هناك أي حاجة لإضافة الماء إطلاقًا. فئات القوامة موجودة تحديدًا لهذا الغرض: فهي تصف مدى سيولة الخرسانة بلغة مشتركة بين المحطة والموقع. ويجعل اختبار الهبوط (Slump) هذه اللغة قابلة للقياس ميدانيًا في خمس دقائق. أما خرسانة المضخة فتتطلب وصفة خلط مختلفة حتى ضمن فئة المقاومة نفسها؛ ومن لا يعرف هذا الفرق إما يسد المضخة أو يفسد الخرسانة.

القوام وقابلية التشغيل: سيولة الخرسانة

القوام هو الخاصية التي تصف مدى سهولة تدفق الخرسانة الطازجة وامتلائها في القالب والتفافها حول حديد التسليح تحت وزنها الذاتي أو تحت تأثير الاهتزاز. أما قابلية التشغيل، وهو مفهوم هندسي أوسع، فيشمل إلى جانب القوام أيضًا التماسك (بقاء الخلطة متماسكة دون تفكك)، ومقاومة الانعزال، وقابلية التشطيب. ما تقيسه في الموقع هو القوام؛ لكن ما تبحث عنه هو قابلية التشغيل. الخرسانة شديدة السيولة لكنها منعزلة، حيث يترسب الحصى في القاع، تكون ذات قوام عالٍ؛ لكنها غير قابلة للتشغيل.

هناك ثلاثة عوامل رئيسية تحدد القوام: كمية الماء في الخلطة، والإضافات الكيميائية (الملدنات والملدنات الفائقة)، ونسبة المواد الناعمة. الماء هو الطريق الأسهل والأكثر ضررًا؛ فهو يرفع نسبة الماء إلى الأسمنت، ويخفض المقاومة، ويزيد من الانكماش والنفاذية. أما الملدن فيرفع القوام عن طريق تفريق حبيبات الأسمنت دون تغيير كمية الماء؛ وهذا هو الطريق الصحيح. أما المواد الناعمة (الرمل والأسمنت والإضافات المعدنية) فتوفر للخلطة عجينة مزلقة؛ وهي ذات أهمية حاسمة في الخرسانة المضخوخة.

يتراجع القوام مع مرور الوقت. فمنذ لحظة الخلط يتفاعل الإسمنت مع الماء، ويقل تأثير المضاف، وتبدأ الخرسانة بالتصلب. يُعرف هذا بفقدان القوام. وفي الطقس الحار وعلى مسافات النقل الطويلة يتسارع فقدان القوام. فئة القوام المذكورة في الطلب هي قوام الخرسانة عند لحظة التسليم في الموقع؛ وتأخذ المحطة في الحسبان مدة النقل ودرجة حرارة الهواء وتضبط الخلطة تبعًا لذلك.

فئات الهبوط: من S1 إلى S5

يصنّف معيار TS EN 206 قوام الخرسانة الطازجة بأربع طرق مختلفة: الهبوط (Slump)، وفيبي (Vebe)، وقابلية الدمك، والانتشار. وفي تركيا، تُستخدم فئة الهبوط تقريبًا حصريًا في طلبات الخرسانة الجاهزة. يقيس الهبوط عدد الميليمترات التي تهبطها الخرسانة المصبوبة في قالب مخروطي قياسي عند رفع القالب؛ فكلما كانت الخرسانة أكثر انسيابية، كان الهبوط أكبر.

يُرجى ملاحظة وجود فجوات بين نطاقات الفئات: فالقيمة بين 40 و50، أو بين 90 و100، لا تندرج مباشرة ضمن أي فئة؛ إذ يترك المعيار هذه النطاقات كهامش تفاوت. عند تقديم الطلب، يمكن تحديد قيمة هبوط مستهدفة (مثلاً 150 مم) بدلاً من الفئة؛ وفي هذه الحالة يُحدد المعيار هامش قبول حول القيمة المستهدفة. عند قياس الهبوط في الموقع، يُتوقع أن تكون النتيجة ضمن نطاق الفئة المطلوبة؛ فإن كانت خارج النطاق، فيجب إبلاغ المحطة قبل قبول الخرسانة.

لنصحح مفهومًا خاطئًا شائعًا: فئة القوام العالية لا تعني جودة منخفضة. يمكن لخرسانة من فئة S4، عند تصميمها باستخدام ملدن، أن تحقق نفس نسبة الماء/الإسمنت ونفس المقاومة التي تحققها خرسانة من فئة S2. الجودة تكمن في كيفية الحصول على القوام: بالماء أم بالإضافة الكيميائية.

اختبار الهبوط خطوة بخطوة

يُجرى اختبار الهبوط وفقًا للمعيار TS EN 12350-2. يكتمل خلال خمس دقائق في الموقع عند وصول خلاطة الشاحنة، ويُخبركم ما إذا كانت الخرسانة مطابقة للطلب أم لا. المعدات: قالب مخروطي ناقص القمة بقطر قاعدة 200 مم وقطر علوي 100 مم وارتفاع 300 مم؛ قضيب دمك فولاذي بقطر 16 مم وطول 600 مم بطرف مستدير؛ لوحة قاعدة مستوية وصلبة وغير ماصة؛ مسطرة؛ مجرفة وقمع.

1. بلّل المخروط والصفيحة القاعدية؛ لا تترك ماءً زائدًا، يجب أن يكون السطح رطبًا دون تجمّع للماء.
2. ضع المخروط فوق الصفيحة القاعدية وثبّته بالوقوف على قطعتي القدم بكلتا قدميك. يجب ألا يتحرك المخروط من مكانه طوال مدة الاختبار.
3. خذ العينة من خلاطة الشاحنة، متجاوزًا الجزأين الأول والأخير من التفريغ. املأ المخروط بالخرسانة على ثلاث طبقات متساوية؛ يجب أن يكون ارتفاع كل طبقة نحو ثلث ارتفاع المخروط.
4. ادمك كل طبقة 25 مرة بقضيب الدمك، مع توزيع الدمكات على كامل مقطع الطبقة. وفي الطبقتين الثانية والثالثة، يجب أن يخترق القضيب الطبقة السفلية اختراقًا خفيفًا.
5. املؤوا الطبقة الأخيرة حتى تفيض؛ وبعد الدك، أمسكوا القضيب أفقيًا ودحرجوه لتسوية السطح العلوي بمستوى حافة المخروط. نظّفوا أي خرسانة انسكبت على اللوحة القاعدية.
6. ارفع المخروط رأسيًا خلال 2-5 ثوانٍ، دون تدويره أو هزّه. يجب ألا تتجاوز المدة من بدء الملء حتى رفع المخروط 150 ثانية.
7. اقلب المخروط رأسًا على عقب وضعه بجانب الخرسانة، ثم ضع قضيب الدمك أفقيًا فوق المخروط وقِس المسافة بين القضيب وأعلى نقطة في الخرسانة المنهارة بدقة 10 مم. هذه القيمة هي قيمة الهبوط.

لكي يكون القياس صحيحًا يجب أن يكون شكل الهبوط سليمًا: يجب أن تهبط الخرسانة بشكل متماثل محافظةً على شكلها. إذا انهارت إلى جانب واحد (هبوط قصّي)، تُؤخذ عينة جديدة ويُعاد الاختبار؛ وإذا تكرر الانزلاق في الاختبار الثاني أيضًا، فإن الخرسانة عرضة للانفصال الحبيبي، وهذا تحذير يتعلق بالجودة. أما إذا انهارت الخرسانة بالكامل وانتشرت (هبوط انهياري)، فإن اختبار الهبوط لا يكون مناسبًا لهذا الخليط، ويلزم عندئذٍ إجراء اختبار الانتشار.

الأخطاء الشائعة: رفع المخروط ببطء أو بشكل مائل، إغفال عدد ضربات الدك، وضع اللوحة على أرضية مائلة، أخذ العينة من الجزء الأول المُفرَغ من الخلاطة، وإجراء الاختبار على خرسانة تُركت تحت الشمس. كل واحد من هذه الأخطاء يُحدث انحرافًا بعشرات الميليمترات.

أي قوام يناسب أي تطبيق؟

يتحدد القوام بهندسة العنصر الإنشائي، وكثافة حديد التسليح، وطريقة الصب، وشكل التسليم. الإطار العام:

• الخرسانة العادية، خرسانة الأرضيات، الأساسات السميكة: S2 أو S3. تُوضع باستخدام الهزاز، وذات مساحة سطح كبيرة؛ فالخرسانة شديدة السيولة تنفصل مكوناتها تحت المسطرة.
• الأساس الحصيري (الرافت) والجدران السميكة: S3. تُضخّ بالمضخة وتُرصّ بالهزّاز. الخرسانة شديدة السيولة تزيد من النزّ (التعرّق) وشقوق الهبوط في المقاطع السميكة.
• الأعمدة، الكمرات، البلاطات (المباني السكنية والتجارية): S3، أو S4 عند كثافة التسليح. يجب أن تملأ زوايا القالب وتُحيط بالتسليح.
• الجدران الرقيقة، الأعمدة ذات الأساور المتقاربة، مناطق العقد في المناطق الزلزالية: الفئة S4، أو عند الضرورة S5 أو الخرسانة ذاتية الدمك. حيث لا تصل إبرة الهزّاز، يجب أن تتدفق الخرسانة من تلقاء نفسها.
• خرسانة الطرق والساحات والأرصفة الحدودية (البردورات) والأسطح المائلة: S1-S2. على الميل، تنزلق الخرسانة السائلة إلى الأسفل ولا تبقى مستوية.
• خرسانة الأوتاد، الأوتاد المحفورة (فوريه): S4-S5. يجب أن تنزل عبر الأنبوب بثقلها الذاتي وتُحيط بقفص التسليح؛ دون اهتزاز (دمك).
• الخرسانة الجاهزة (البريكاست) والقالب المنزلق: S1-S2. نظرًا لإزالة القالب مبكرًا، يجب أن تحمل الخرسانة نفسها بنفسها.

عند اتخاذ القرار، أجيبوا عن الأسئلة التالية: كيف ستصل الخرسانة إلى القالب (دلو، سير ناقل، مضخة)؟ هل يصل الهزّاز إلى كل نقطة؟ ما أضيق مسافة بين حديد التسليح بالسنتيمتر؟ هل السطح مائل؟ ما سماكة المقطع؟ إذا حدّدت مواصفات المشروع فئة القوام، فيُلتزم بها؛ وإن لم تُحدّدها، يُقرَّر القوام مع الطاقم الفني للمحطة عند تقديم الطلب. يمكنكم الاطلاع بالتفصيل على خطوات الطلب وحساب المتر المكعب واختيار المضخة في مقال كيفية طلب الخرسانة؛ ولحساب الحجم السريع لدينا أداة حساب الخرسانة.

لماذا تختلف خرسانة المضخة؟

خرسانة المضخة ليست فئة مقاومة منفصلة؛ فنفس فئة C25/30 أو C30/37 تُنتَج بتصميم خلطة مختلف إذا كان سيتم توصيلها بالمضخة. وينشأ هذا الفرق من ضرورة أن تنتقل الخرسانة عبر الأنبوب لمئات الأمتار، وأحيانًا لارتفاع عشرات الأمتار، دون انسداد أو انفصال حبيبي.

تنزلق الخرسانة المتحركة داخل الأنبوب فوق طبقة رقيقة من العجينة الأسمنتية تلتصق بجدار الأنبوب. وإذا لم تتوفر مواد ناعمة كافية لتكوين طبقة الانزلاق هذه، فإن الركام الخشن يحتك بالجدار، وينفصل الماء عن العجينة ويندفع إلى الأمام، وتتراكم الحصى في الخلف فتسد المضخة. لهذا السبب تُبقى نسبة المواد الناعمة (الأسمنت، الإضافات المعدنية، الرمل الناعم) في خرسانة الضخ مرتفعة عمداً؛ وتُزاد نسبة الرمل مقارنة بالخرسانة الكتلية؛ ويُحدَّد أقصى حجم لحبيبات الركام الخشن بحيث لا يتجاوز نحو ثلث قطر الأنبوب، ويُنظَّم التدرج الحبيبي ليكون مستمراً. كما أن الحبيبات المفلطحة والمستطيلة تُضعف قابلية الضخ؛ لذا يُفضَّل الحجر المكسر المكعب الشكل.

الفرق الثاني هو الإضافة (المادة المضافة). في خرسانة المضخة تكون القوامة عادة ضمن نطاق S3-S4، ويتم تحقيق هذه القوامة بواسطة الملدن الفائق (السوبر بلاستيسايزر) وليس بالماء. تعمل الإضافة على تزييت العجينة من خلال تفريق حبيبات الإسمنت؛ فهي تمنح السيولة دون رفع نسبة الماء/الإسمنت. في الخطوط الطويلة والمباني المرتفعة يمكن أيضًا إضافة مؤخر شك لتعويض فقدان القوامة. تُستخدم في بعض الخلطات أيضًا إضافات منظمة للزوجة تحتفظ بالماء داخل الخلطة؛ وهذه تمنع نزف الخرسانة داخل الأنبوب، أي انفصال الماء عن العجينة.

الفرق الثالث هو محتوى الهواء. كمية صغيرة من الهواء المحبوس تزيد من ليونة الخليط وتُسهّل الضخ؛ لكن الهواء الزائد ينضغط في مكبس المضخة ويؤدي إلى فقدان الضغط. يقوم المصنع بموازنة ذلك عند تصميم الخليط.

كما تختلف طريقة التعامل مع خرسانة المضخة في الموقع. قبل أن يبدأ خط الضخ عمله، يُشحَّم داخل الأنبوب بعجينة أو ملاط زلق؛ وهذا الملاط الذي يخرج أولًا لا يُصَبّ في المُنشأ. أما الخرسانة المتبقية في نهاية الخط فتُنقل إلى نقطة النفايات وليس إلى العنصر الإنشائي. لا يُفرّغ خرطوم المضخة الخرسانة من ارتفاع كبير؛ بل تُوضع الخرسانة بأقصر ارتفاع سقوط ممكن مع إبقاء طرف الخرطوم داخل الخرسانة، وإلا فإن الحبيبات الكبيرة تنفصل. وفي حالات التوقف الطويلة تبدأ الخرسانة في الشك الابتدائي داخل الأنبوب؛ لذا يُنظَّف الخط عند كل توقف.

إضافة الماء في الموقع: لماذا يُحظر ذلك حظرًا قاطعًا؟

وصلت الخلاطة إلى الموقع، وتبدو الخرسانة أكثر صلابة مما توقعتم؛ فطلب دلو من الماء من السائق يبدو الحل الأسهل. لكن ما يفعله هذا الدلو بالخرسانة بسيط: إنه يرفع نسبة الماء إلى الأسمنت. فكل لتر إضافي من الماء يبقى في عجينة الأسمنت كفائض لا يشارك في التصلب ويترك فراغًا عند الجفاف. وكلما زادت الفراغات، انخفضت المقاومة، وزادت النفاذية، وكبر الانكماش، وتعرّض حديد التسليح للتآكل. إن إضافة 30-40 لترًا من الماء إلى حمولة خلاطة واحدة قد يرفع القوام بدرجة واحدة بينما يخفّض حصة معتبرة من المقاومة عند 28 يومًا. لقد شرحنا آلية هذه العلاقة بالأرقام في مقال نسبة الماء إلى الأسمنت ومقاومة الخرسانة.

للأمر بعد قانوني أيضًا. يحظر المعيار إضافة الماء إلى الخرسانة بعد التسليم؛ فالخرسانة التي أُضيف إليها الماء تخرج عن نطاق ضمان المحطة. وإذا لم تتحقق المقاومة المستهدفة عند كسر مكعب العينة، تنتقل المسؤولية إلى الطرف الذي أضاف الماء. لهذا السبب يتضمن محضر التفتيش الإنشائي والتسليم بندًا يسأل "هل أُضيف ماء؟".

فما الذي يجب فعله إذا وصلت الخرسانة فعلًا بقوام قاسٍ؟ أولًا، أجروا اختبار الهبوط في الموقع وقارنوا النتيجة بفئة الطلب؛ فالخرسانة غالبًا ما تكون ضمن الفئة المطلوبة، والإحساس بالتصلب غالبًا ما يكون متعلقًا بالتوقعات. ثانيًا، إذا كانت النتيجة أقل من الفئة المطلوبة، اتصلوا بالمحطة؛ وبموافقة مسؤول المحطة، يمكن إضافة كمية مقنَّنة من الملدن الفائق إلى داخل خلاطة الشاحنة وخلطها لمدة كافية لرفع القوام دون الإخلال بنسبة الماء إلى الأسمنت. ثالثًا، في الطلبات اللاحقة ارفعوا الفئة درجة واحدة؛ فالمشكلة هي عدم طلب القوام الصحيح، وليست غياب الماء في الخلاطة.

الخرسانة ذاتية الرصّ باختصار

الخرسانة ذاتية الرصّ هي خرسانة تتدفق بوزنها الذاتي دون هزّاز، وتملأ كل زاوية من القالب، وتحيط بحديد التسليح الكثيف، وتقوم بذلك دون أن يحدث انفصال في مكوناتها. لا يمكن قياسها باختبار الهبوط؛ فعند رفع المخروط تنتشر الخرسانة بالكامل. وبدلاً من ذلك، يُقاس قطر الانتشار (اختبار الهبوط-الانتشار) وزمن التدفق والقدرة على المرور عبر العوائق. وتُعرَّف في TS EN 206 بفئات انتشار مثل SF1 و SF2 و SF3؛ وتتراوح أقطار الانتشار من 550 مم إلى 850 مم.

لا تتحقق سيولتها بالماء، بل بجرعة عالية من الملدّن الفائق، ونسبة عالية من المواد الناعمة (الإضافات المعدنية، غبار الحجر)، وإضافة منظِّمة للّزوجة. وبذلك تتدفق كالماء بينما تبقى الحبيبات الكبيرة معلّقة داخل العجينة. أين تُستخدم: مناطق العقد الكثيفة التسليح، الجدران الرقيقة والعالية، المقاطع المغلقة التي لا تصلها إبرة الهزّاز، أسطح الخرسانة المعمارية الظاهرة (حين لا تُرغب آثار الهزّاز والفراغات الهوائية)، وصبّات الليل ذات القيود الضوضائية. الضغط المؤثر على القالب أعلى من الخرسانة العادية؛ لذا يجب تصميم القالب وفقًا لذلك. تكلفة الخلطة مرتفعة، لكن التوفير في عمالة الهزّ وتسوية السطح والسرعة يعوّض الفرق في بعض الأعمال.

طلب القوام الصحيح عند تقديم الطلبية

اتخذ قرار القوام عند تقديم الطلب، وليس عند وصول خلاطة النقل إلى البوابة. اذكر بوضوح في الطلب المعلومات التالية: فئة المقاومة (مثل C30/37)، فئة التعرض البيئي، فئة القوام أو الهبوط المستهدف (مثل S3 أو 140 مم)، أكبر مقاس لحبيبات الركام (مثل 22 مم)، طريقة التسليم (بالمضخة أو مباشرة من الخلاطة)، طول وارتفاع خط المضخة، وموعد الصب والمدة المتوقعة. بهذه المعلومات تقوم المحطة بضبط جرعة المضاف وفقًا لمدة النقل ودرجة حرارة الهواء، فتصل الخرسانة إلى الموقع بالقوام الذي تريده.

تحققوا من فئة القوام المذكورة في إرسالية التسليم، وأجروا اختبار هبوط المخروط على أول خلاطة، ودوّنوا النتيجة في المحضر، وخذوا عينات لاختبار المقاومة. إذا اختلف القوام عمّا كنتم تتوقعونه، فاستخدموا الهاتف لا الماء. نحن في Bodrum Beton نضبط القوام في المحطة وفق ظروف موقعكم في كل طلب، بما في ذلك خرسانة المضخة، ونسلّم الخرسانة بالمضخة حتى القالب؛ وللحصول على استشارة بشأن القوام والخلطة قبل الطلب يمكنكم التواصل معنا عبر صفحة اتصل بنا.

الأسئلة الشائعة