 |
| Shotcrete or Sprayed Concrete - Solutions |
الخرسانة المقذوفة (Shotcrete) هي مادة سريعة التصلب تُستخدم لتدعيم وإصلاح الهياكل الإنشائية دون الحاجة إلى قوالب تقليدية. ويعتمد نجاح تطبيق الماده على التفاعل المتكامل بين كلا من فني الرش فى المقام الأول ، ومعدات الرش، ومكونات الخلطة الخرسانية.
نشأت تقنية الخرسانة المقذوفة في أوائل القرن العشرين على يد "كارل إيثان آكلي" الذي اخترع مسدس الإسمنت عام 1911. ومنذ ذلك الحين، تطورت لتصبح من الطرق الفعالة عالية الأداء في أعمال البناء، خصوصًا في مشاريع الأنفاق. وتُعد الخرسانة المقذوفة طريقة للصب، ومادة إنشائية في آنٍ واحد، وتتميز بصغر حجم الحبيبات القصوى، وارتفاع نسبة المواد الرابطة، واستخدام الإضافات الخاصة.
تطورات حديثة في تكنولوجيا الخرسانة المقذوفة.
تركّزت التحسينات الحديثة على تعزيز الأمان والمتانة والأداء، ومن أبرزها:
- استبدال المسرّعات القلوية بمسرّعات خالية من القلويات لتحسين السلامة والمتانة.
- استخدام أذرع الرش الميكانيكية لحماية العمال في مناطق الحفر.
- استبدال الألياف الفولاذية بألياف صناعية لتحسين مقاومة الأحمال وتقليل التآكل.
- خفض محتوى الإسمنت من 450 كجم/م³ في التسعينات إلى 300-400 كجم/م³ حاليًا مع الاستعاضة الجزئية بمواد مضافة "كرماد الفحم المتطاير".
مكونات الخرسانة المقذوفة.
- الركام يشكل حوالي 75% من وزن الخلطة.
- الأسمنت هو المادة الرابطة الأساسية.
- محتوى الماء يؤثر على التماسك وسير التفاعل.
- الإضافات تحسن من التشغيل والمتانة والقوة.
دور الإضافات الكيميائية.
- الملدنات الفائقة تقلل الحاجة للماء وتحسن التشغيل.
- المثبطات تطيل زمن التشغيل لتسهيل الأعمال اللوجستية.
- المسرّعات الخالية من القلويات تعزز القوة المبكرة وتحسن الأمان.
- التوافق بين الإضافات أمر حيوي لتحقيق الأداء الأمثل.
التسليح بالألياف في الخرسانة المقذوفة.
- الألياف الدقيقة تقلل الانكماش المبكر وتحسن مقاومة الحريق.
- الألياف الكبيرة تعزز مقاومة الانحناء وامتصاص الطاقة.
- يمكن الاستغناء عن الشبكات المعدنية في بعض الحالات باستخدام الألياف.
- الألياف البوليمرية أخف وزنًا وأقل عرضة للتآكل من الفولاذية.
ماهى الطرق المستخدمه فى ضخ الخرسانة المقذوفة؟
يتم ضخ الخرسانة المقذوفة بطريقتين رئيسيتين:
- طريقة التدفق الرفيع (Thin Flow): تعتمد على النقل الهوائي للخلطة، وتُستخدم للخرسانة الجافة والرطبة وشبه الجافة.
- طريقة التدفق الكثيف (Dense Flow): تشبه الخرسانة المضخوخة التقليدية وتُستخدم فقط للخرسانة المقذوفة الرطبة.
يُرش المزيج بسرعات عالية (30-40 م/ث) لضمان الالتصاق الجيد وتكوين طبقات مضغوطة. ويؤدي تحديد حجم الحبيبات القصوى إلى 8 مم إلى تقليل الفاقد المرتد (Rebound) إلى أقل من 10% في حالة الخرسانة الرطبة.
استخدامات الخرسانة المقذوفة.
تشارك الخرسانة المقذوفه في العديد من التطبيقات، لا سيما في أعمال الأنفاق والمناجم، نظرًا لمرونتها وفعاليتها من حيث التكلفة. تشمل الاستخدامات الرئيسية:
- تثبيت الحفريات في أنفاق التعدين وأعمال الحفر والمنحدرات.
- تبطين الأنفاق ذات الأشكال المعقدة.
- التبطين في الأماكن ذات الوصول الصعب.
- العزل المؤقت لمواقع الحفر أثناء الحفر.
- العزل الدائم للأنفاق القديمة وحمامات السباحة.
- توفير طبقة حاملة لأغشية العزل.
- اعمال الترميم وإصلاح الخرسانة التالفة في الجسور والأرصفة البحرية.
- ترميم الاسقف فى الانشاءات وترميم الجدران الاستنادية.
- إنشاء مناطق التزلج (Skate parks) فى مناطق اللاندسكيب الترفيهيية.
- الأعمال الإبداعية والمعمارية كتشكيل الصخور الصناعية في حدائق الحيوان وتكوين التماثيل والمنحوتات.
- إنشاء المدرجات والمسارح دون الحاجة إلى تغطيات سطحية أو مواد تشطيب تقليدية مثل البلاط أو الرخام.
متطلبات تصميم خلطة الخرسانة المقذوفة.
يجب أن تلبي الخلطة الأساسية شروطًا صارمة لضمان القابلية للضخ والرش:
- زمن التشغيل يجب ألا يقل عن 2-3 ساعات بعد التوصيل.
- القابلية للضخ تعتمد على لزوجة ومتانة الخلطة.
- سهولة الرش مهمة لتحقيق الدمج المثالي مع المسرّعات.
- تصميم الخلطة يؤثر على نسبة الفاقد والغبار الناتج.
خصائص الخرسانة المقذوفة الطازجة.
- تقليل الغبار والفاقد يحسّن من ظروف العمل والصحة.
- الالتصاق القوي مهم للرش الرأسي وتحت الأسطح.
- المسافة بين الفوهة والسطح وطرق الضغط تؤثر في الجودة.
- تطور القوة المبكرة مهم لسلامة واستقرار الإنشاءات.
متانة وأداء الخرسانة بعد التصلب.
- تختلف المتانة حسب الغرض سواءا كانت لغرض الدعم المؤقت أو الدائم.
- عوامل مؤثرة أخري كقوة الضغط، نفاذية الماء، مقاومة المواد الكيميائية، مقاومة الصقيع.
- يمكن تحسين مقاومة الحريق باستخدام ألياف البولي بروبيلين.
الفرق بين الخرسانه المقذوفه الرطبة و والجافة.
أولا: الخرسانه المقذوفة الرطبة.
- تُحضّر مسبقًا وتُرش بحالة لدنة.
- تُفضل في التطبيقات عالية الأداء بسبب المتانة وانخفاض الغبار.
- سعة الرش قد تصل إلى 30 م³/ساعة.
- أقل فاقد وأتربة وأضرار بالمعدات.
- تجهيزات مسبقة ووقت تشغيل محدود.
- تصميم الخلطة للخرسانة المقذوفة الرطبة
- يؤخذ بعين الاعتبار القوة، امتصاص الطاقة، والمتانة.
- يعتمد التصميم على نوع الأسمنت وتدرج الركام ونسبة الماء/الإسمنت "W/C".
- قابلية الضخ تتأثر بمنحنى التدرج وحجم العجينة.
- توفر الركام المحلي يؤثر على التصميم النهائي.
خصائص الركام والماء المستخدم.
- تؤثر رطوبة الركام على كمية الماء المطلوبة. حيث يجب حساب نسبة الماء/الإسمنت بناءً على حالة رطوبة الركام. إما جاف تمامًا (OD)، مشبع سطحياً (SSD) أومبلل السطح (Surface Wet).
العجينة ومحتوى النعومة
- العجينة تتكون من المواد الناعمة والماء والهواء.
- يجب أن تكون كمية المواد الناعمة حوالي 500 كجم/م³.
- الحجم المثالي للعجينة يتراوح بين 330-380 لتر/م³.
تؤثر جودة العجينة على تماسك الخلطة مع السطح المراد تشطيبة وسهولة الضخ أيضا.
أهمية الماء في الخلطة
- نسبة الماء/الإسمنت المثلى أقل من أو يساوي 0.50 (ويُفضل ≤ 0.46). والزيادة عن(0.42) قد يؤدي إلى وجود مسامية وخلل في المتانة. ولا تنسي إحتساب كمية الماء المستهلكة نتيجة التفاعل الكيميائي.
ثانيا: الخرسانة المقذوفة الجافة
- تُخلط جافة وتُرش بعد إضافة الماء والمسرّع في الفوهة.
- مناسبة للأعمال الصغيرة والإصلاحات.
- تتميز بعمر تخزين طويل لكنها تنتج غبارًا مرتفعًا وفاقدًا أكبر.
خصائص الخرسانة شبه الجافة (Earth-Moist)
- تستخدم مكونات عادية برطوبة محسوبة (2-5%).
- تُضاف مثبطات لمنع التفاعل المبكر مع الماء.
- تُستخدم المسرّعات لتعويض تأخير التفاعل.
مواصفات الجودة للخرسانة المقذوفة.
تُقاس جودة الخرسانة المقذوفة في الأنفاق من خلال قوة الضغط والفئة البيئية:
- تتراوح الفئات (SC1 إلى SC7) بقوة ضغط من C16/20 إلى C35/45.
- تأخذ فئات التعرض البيئي بعين الاعتبار ظروف الموقع لضمان المتانة.
- تختلف التطبيقات الموصى بها حسب الفئة، من سد الشقوق وحتى الدعم المؤقت والتبطين النهائي.
أهمية تخصيص الخلطات حسب المشروع
تختلف متطلبات الخرسانة المقذوفة حسب طبيعة المشروع، لذا يجب اختيار المواد وطريقة التطبيق بما يتناسب مع الموقع وظروفه البيئية:
- تختلف المواصفات باختلاف الاستخدام، كالتثبيت أو التدعيم.
- يجب تحليل الظروف الميدانية لتحديد الخصائص المطلوبة.
- الامتثال للوائح البيئة والصحة والسلامة (EHS) أمر حتمي.
الاختبارات وضبط الجودة
تشمل مراقبة الجودة للخرسانة المقذوفة فحص المكونات، وفحوصات الموقع، والاختبارات على عينات (Core Tests).وتشمل النقاط الرئيسية:
تجهيز المواد:
- يجب فحص كل دفعة من المواد الداخلة للتأكد من مطابقتها للمواصفات.
- التأكد من نقاوة الماء، وتجفيف الركام عند الضرورة، وضبط نسب الخلط.
الاختبارات في الموقع:
- مراقبة درجة حرارة الخلطة وزمن الرش.
- قياس نسبة الفاقد المرتد (Rebound Loss) والغبار المتطاير.
- مراقبة سمك الطبقات باستخدام أدوات قياس خاصة.
عينات اللب (Cores):
- تُستخرج من الخرسانة المقذوفة بعد التصلب لتحديد قوة الضغط.
- يجب أن تكون مأخوذة من مناطق ممثلة وغير متأثرة بتجمع المواد أو الفقاعات.
- توضع في الماء لمدة 24 ساعة قبل الاختبار.
التحقق من مقاومة الانفصال الطبقي:
- استخدام اختبارات Pull-Off أو الاختبارات الغير متلفة (NDT) مثل الموجات فوق الصوتية (Ultrasound).
- تهدف هذه الاختبارات لضمان تجانس الطبقات وعدم انفصالها عن الركيزة أو عن بعضها البعض.
أمان العمال والبيئة
عند استخدام الخرسانة المقذوفة، تُعطى السلامة المهنية أولوية قصوى:
- استخدام معدات حماية شخصية (PPE) مثل الخوذ، والنظارات الواقية، وأقنعة التنفس.
- تقليل التعرّض للغبار والمسرّعات الكيميائية.
- التدريب المستمر لفنيي الرش على إجراءات التشغيل الآمن.
الاستدامة في أعمال الخرسانة المقذوفة.
يشمل مفهوم الاستدامة في هذه التقنية دورة حياة المواد بالكامل:
- الحد من البصمة الكربونية واستهلاك الموارد.
- الاستخدام الذكي للمواد البديلة مثل الأسمنت الممزوج والركام المعاد تدويره.
- اعتماد مسرّعات خالية من القلويات لتقليل الفاقد وتحسين الاستدامة.
- إمكانية وضع الخرسانة في المواقع الحرجة بكفاءة دون هدر.
حل سريع في مجال الإنشاءات واللاندسكيب.
أثبتت تقنية الخرسانة المقذوفة كفاءتها كحل سريع وفعال في مشروعات البناء تحت الأرض والإنشاءات المعقدة، وتطورت لتشمل تطبيقات مستدامة وآمنة بفضل الابتكارات في الخلطات، الإضافات، وأدوات التطبيق. ومع التقدم المستمر في مجال المواد وتقنيات الرش، تواصل الخرسانة المقذوفة تعزيز مكانتها كأحد أكثر الحلول مرونة واقتصادية في مجال الهندسة المدنية وإنشاءات اللاندسكيب الحديثة.
لا تتردد في إضافة تعليقك، وسنرد عليك بأسرع وقت!