إن استخدام الحديد في الخرسانة له فائدة مزدوجة لكلتا المادتين. في الواقع، يلعب هذان المنتجان دورًا مكملاً لبعضهما البعض وتكون نتيجة الجمع بين هذين المنتجين منتجًا متعدد الاستخدامات ومتعدد الاستخدامات. فمن ناحية فإن قوة الشد للخرسانة تزداد مع وجود الحديد.
ومن ناحية أخرى، سيكون الحديد مقاومًا للتآكل بسبب عدم اختراق الخرسانة المحيطة به. وبطبيعة الحال، هناك تفاصيل أكثر أهمية ومثيرة للاهتمام حول سبب استخدام الحديد في الخرسانة، والتي سنشرحها لاحقاً في هذا المقال.
ما هي مميزات حديد التسليح في الخرسانة؟
إن استخدام الحديد على شكل حديد التسليح في الخرسانة له العديد من المزايا أهمها:
عندما يتم استخدام حديد التسليح في القوام الخرساني العادي، سيكون هناك ميزتان مهمتان في المنتج النهائي. في الواقع، يتم تجهيز المنتج النهائي أو الخرسانة المسلحة بمقاومة الشد للصلب وقوة الضغط للخرسانة. تتمتع الخرسانة المسلحة بقوة كبيرة ومناسبة للاستخدام في أي نوع من الهياكل.
جميع قوى الشد في العضو الخرساني المسلح تكون مدعومة بالفولاذ، وهي ميزة مهمة في تشييد المباني.
مرونة حديد التسليح عالية جدًا. تعتبر هذه الميزة التي تجعل حديد التسليح يتشكل مع الخرسانة ميزة مهمة في تشييد المباني. تزداد مقاومة الخرسانة للحديد ضد التشوه.
التغيرات في حجم الخرسانة والصلب بسبب تغير درجة الحرارة هي نفسها. ولذلك، بما أن الخرسانة تتمتع بمقاومة عالية للضغط، فيمكن استخدامها للأعضاء التي تتعرض للضغط مثل الأعمدة.
تعد زيادة مقاومة الهيكل ضد الظروف الجوية السيئة والرطوبة والحرائق إحدى مزايا استخدام الحديد في الخرسانة.
يعد تحسين قوة الشد والقص والالتواء والانحناء في المقاطع ميزة أخرى لاستخدام هذين الاثنين معًا.
إحدى القدرات المهمة للخرسانة المسلحة هي إمكانية صنع قذائف رقيقة مقاومة.
إن زيادة متانة الخرسانة ومتانتها وبالتالي زيادة العمر الإنتاجي للهيكل هو الهدف النهائي لاستخدام هذين الاثنين معًا.
أسباب استخدام الحديد في الخرسانة
- صحيح أن الخرسانة تتكون من الملاط والركام (الركام عبارة عن مزيج من الرمل والحصى، والملاط يحتوي على الماء والأسمنت) وهذا المزيج يتمتع بمقاومة عالية للضغط، لكن قوة شده منخفضة جداً. وهذا يجعل الخرسانة عرضة لقوى الشد. يمكنك رؤية هذه الثغرة الأمنية من خلال تشقق أو كسر الخرسانة ضد قوة الشد. لكن استخدام الحديد في الخرسانة يزيد من هذه المقاومة بشكل كبير.
- ومن ناحية أخرى يمكن للخرسانة أن تغطي نقطة الضعف في الحديد وهي إمكانية تآكله وصدأه. عندما تحيط الخرسانة بالحديد فإنها لا تسمح بتعرضه للعوامل التي تسبب التآكل.
- تعمل الخرسانة والحديد معًا ضد الضغط ويشكلان نسيجًا موحدًا ومتكاملًا وقويًا للغاية.
- كما أن معامل التمدد الحراري للحديد والخرسانة متساوي تقريبًا (الحديد 0.0000012 و0.00001 لكل درجة مئوية)
ما هي معايير اختيار حديد التسليح المناسب للخرسانة؟
بما أن حديد التسليح يعمل بمثابة تقوية للخرسانة وكذلك للهيكل بأكمله، فمن الضروري استخدام عناصر ذات مقاومة عالية في هذا العمل. وبالطبع بالإضافة إلى هذا هناك معايير أخرى لاختيار أفضل حديد التسليح للاستخدام في الخرسانة؛ ومن بين هذه المعايير نوع استخدام المبنى والظروف المناخية والتغيرات الجوية للمنطقة ونوع التصميم ومبلغ الميزانية الاقتصادية والمواد والهياكل المستخدمة في المبنى.
ومع ذلك، فإن قضبان التسليح الفولاذية من سلسلة 200 أو 300 أو 400 وقضبان التسليح المصنوعة من الصلب الكربوني تستخدم عادة للاستخدام في الخرسانة وبناء الهياكل المختلفة. تقوم هذه الأنواع من حديد التسليح بنقل الضغط المطبق على المبنى الناتج عن الأحداث الطبيعية مثل الزلازل إلى الأرض وتمنع تلف الهيكل العظمي للمبنى.
كما يجب أن تكون حديد التسليح المستخدمة في الخرسانة خالية من أي صدأ أو تلوث أو نفايات أو قار أو أوساخ أو مواد مثبطة أو ملاط أسمنتي متصلب أو غبار وغيرها. إن امتلاك مقاومة شد عالية، واستمرارية الخرسانة بشكل سليم، وتوافقها مع درجات الحرارة المرتفعة، والمتانة الطويلة في الخرسانة، هي من السمات المهمة لحديد التسليح الذي يجب استخدامه في الخرسانة.
ما هي أنواع حديد التسليح المستخدمة في الخرسانة؟
أكثر أنواع حديد التسليح المستخدمة في الخرسانة هي:
حديد التسليح A1
لاستخدام هذا النوع من الحديد تسليح، يتم استخدام عينة ناعمة بدون مداس. يعتبر هذا المنتج من أنواع حديد التسليح الأوكتيل والناعم، وهو مناسب جداً للحدادة وتغيير الشكل في عمليات اللحام.
إن إجهاد الكسر لهذا المنتج يساوي 3671 كجم/سم2، والإجهاد الحالي لحديد التسليح هذا هو 2450 كجم/سم2، وكمية التشوه النسبي للبلاستيك للكسر في هذا المنتج تساوي 25%.
حديد التسليح A2
استخدام هذا المنتج يكون شبه صلب وشبه جاف ومضلع ونابض مع مداس بسيط، وهو أمر شائع جدًا بين حديد التسليح. عادة ما يستخدمون هذا المنتج لعمليات الإسكات والبناء. يحتوي حديد التسليح A2 على إجهاد كسر يبلغ 5100 كجم/سم2، وإجهاد تيار يبلغ 3467 كجم/سم2، وكمية التشوه اللدن النسبي في وقت الكسر تبلغ 18. %
حديد التسليح A3
هذا المنتج عبارة عن منتج صلب وجاف ذو مداس معقد ومتقاطع الشكل. يستخدمون هذا المنتج في عمليات البناء والعمليات الصناعية. ومع ذلك، لا يستخدم هذا المنتج في العمليات التي تنطوي على الكثير من التشوه والزوايا الحادة، وكذلك في اللحام.
إن إجهاد الكسر لحديد التسليح هذا يساوي 6000 كجم/سم2، وإجهاده الحالي يساوي 4000 كجم/سم2 وأن مقدار التشوه النسبي للبلاستيك عند الكسر هو 14. %
هذا المنتج من النوع الصلب مع 500 و 520 معالجًا مركبًا. يستخدم هذا المنتج بغرض تقوية قوة الشد للخرسانة وقوة القص للخموت، ووضع شبكتين أفقيتين متتاليتين بمسافة معينة، والحفاظ على التعزيزات الرأسية أثناء صب الخرسانة للجدران وفي الواقع أي نوع من الهياكل باستثناء جدران القص والجدران الخاصة إطارات الانحناء.
قوة الشد لهذا النوع من حديد التسليح تساوي 520 ميجا باسكال و تبلغ نسبة التشوه النسبي للبلاستيك وقت الكسر حوالي 18%.
كيفية استخدام الحديد في الخرسانة؟
يستخدم الحديد عادة في الخرسانة على شكل حديد التسليح والتعزيز. وبهذه الطريقة تكون مبادئ استخدام الحديد في الخرسانة كما يلي:
يجب ترتيب حديد التسليح أوالتعزيز على شكل شبكة قبل صب الخرسانة. في الواقع، من الضروري ربط أو ربط التعزيزات معًا قبل أن يتم لحامها معًا.
يجب استخدام الخرسانة المسلحة في الأعضاء الإنشائية مثل الكمرات والأعمدة والجدران والألواح الخرسانية والأساسات.
يتم استخدام حديد التسليح في الخرسانة أحيانًا بطريقة الخموت. يستخدم الخموت في الخرسانة لمنع بروز التسليح الطولي تحت الضغط وكذلك منع تفاعل قوى القص. هذا الاستخدام للحديد في الخرسانة يمنع انتشار الشقوق.
يستخدم حديد التسليح أحيانًا كدبوس في الخرسانة. يزيد قضيب التسليح كدبوس في الخرسانة من مقاومة القص للمثبتات ويخلق اتصالًا أفضل بين القضبان الطولية والمثبتات.
أحد أشكال استخدام الحديد في الخرسانة هو الركاب. يستخدم هذا المنتج للحفاظ على القضبان الطولية للألواح في امتداد واحد.
يستخدم حديد التسليح بشكل ادکا في الخرسانة. إنه يتحمل اللحظات السلبية أو المراسي في دعم الحزم وقوى القص.
إحدى طرق استخدام حديد التسليح موجودة في الدعامات الجملون. يتم تجهيز الجملون بوضع شبكتين أفقيتين متتاليتين من حديد التسليح على مسافات محددة عن بعضهما البعض في الخرسانة.
أحد التطبيقات المهمة لحديد التسليح في الخرسانة هو المستقيم. هذا التطبيق يزيد من قوة الشد للخرسانة.
كيف يتم حساب تكلفة استخدام الحديد في الخرسانة؟
تعتبر أهمية حديد التسليح في تشييد المباني عالية جدًا نظرًا لاستخدامه في القوام الخرساني. في الواقع، يلعب سعر حديد التسليح دورًا مهمًا في حساب تكلفة مشاريع البناء. ولذلك، فمن الضروري التحقق من التكاليف المذكورة وحسابها بعناية. يتم حساب تكلفة استخدام الحديد في الخرسانة بناء على المعايير التالية:
- سعر حديد التسليح
- نوع حديد التسليح
- كمية حديد التسليح المستخدم في الخرسانة
- استخدام المباني والهياكل
- تصميم وخريطة الهيكل
هل من الضروري استخدام الحديد الموجود في الخرسانة في بناء أي هيكل؟
إذا لم يتم تدعيم الخرسانة بحديد التسليح فإن الخرسانة سوف تتشقق وتنكسر تحت تأثير القوى. لذلك، مع وجود حديد التسليح في الخرسانة المسلحة، يتم تقسيم الحمل والضغط المطبق على المبنى بين حديد التسليح والخرسانة، وتكون احتمالية الضرر منخفضة قدر الإمكان؛ أي أن قوة الخرسانة تزداد بشكل ملحوظ مع الحديد.
ولذلك، يمكن القول بأمان أن استخدام الحديد في الخرسانة وبالطبع في أي هيكل حيث يتم استخدام الخرسانة في جزء منه أمر ضروري. ومن ناحية أخرى، يتم وضع أساس كل مبنى باستخدام الخرسانة المسلحة. لذلك، يتم استخدام هذا المزيج الرائع في أي هيكل تقريبًا ولا يهم إذا كان الهيكل المقصود عبارة عن مبنى سكني بسيط أو مجمع تجاري وصناعي ضخم!
خاتمة
ردا على السؤال لماذا يستخدم الحديد والصلب في الخرسانة، ينبغي القول أن هاتين المادتين متوافقتان مع بعضهما البعض، ولهما التصاق مقبول مع بعضهما البعض، ويكمل كل منهما الآخر. وفي الواقع، يتغلب الحديد بسهولة على ضعف الخرسانة المعرضة لقوة الشد.
من ناحية أخرى، يتم تقليل احتمالية تآكل الحديد عن طريق طلاء الخرسانة. ويشكل مزيج هاتين المادتين الخرسانة المسلحة التي تستخدم في أساسات وأعمدة الهياكل. يزيد هذا المزيج من مقاومة الهيكل ضد الظروف الجوية السيئة والرطوبة والحرائق ويزيد من العمر الإنتاجي للهيكل.
