جسور المهندس روبرت مايلرت الثورية

جسور المهندس روبرت مايلرت الثورية

بنى المهندس السويسري مايلرت بعض أكبر الجسور في القرن

العشرين، وأدت تصاميمه إلى حل مشكلة هندسية أساسية بشكل

أنيق، وهي: كيفية تحميل أوزان ضخمة على جسر في هيئة قوس رقيق.

<P .D. بيلينگتون>

مثلما كانت جسور السكك الحديدية تشكل الرموز الإنشائية الكبيرة في القرن التاسع عشر، فإن جسور الطرق السريعة highway أصبحت الشعار الهندسي للقرن العشرين. وقد أدى اختراع السيارات إلى وجود حاجة ملحة إلى الطرق الممهدة وإلى جسور المركبات في جميع أرجاء البلدان المتقدمة. إن طراز الجسر اللازم للسيارات والشاحنات يختلف بشكل أساسي عن ذلك اللازم للقاطرات؛ فأغلب جسور الطرق السريعة تخضع لحمولات أخف من تلك التي تتحمَّلها جسور السكك الحديدية، كما يمكن للطرق المشيدة فوق الجسور أن تكون ذات منعطفات حادة أو منحدرات شديدة. ولتلبية هذه المتطلبات، فقد بدأ العديد من مصممي الجسور أواخر القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين باستعمال مادة بناء جديدة، ألا وهي الخرسانة المسلحة (البيتون المسلح) التي تحتوي على أسياخ حديدية مغروزة فيها. وقد كان الحُجة في هذه المادة الجديدة هو المهندس الإنشائي السويسري <روبرت مايْلرت> الذي صمم عددا من أكثر الجسور أصالة وأكبرها تأثيرا في العصر الحديث.

ولد مايلرت في مدينة بِرن عام 1872، ودرس الهندسة في معهد الپوليتكنيك الفدرالي في زيوريخ. وفي وقت مبكر من انطلاقته المهنية، طور طريقة فريدة لتصميم الجسور والأبنية ومنشآت خرسانية أخرى. وقد استبعد التحليل الرياضياتي المعقد للأحمال (الحمولات) والإجهادات، الذي كان متَّبعا بحماسة عند أغلب معاصريه. وفي الوقت نفسه تحاشى الأسلوب التزييني الذي اتبعه كثير من مُنشئي الجسور في عصره، وقاوم تقليد الطرز المعمارية وإضافة عناصر مصممة فقط للزخرفة. لقد كانت طريقة مايلرت شكلا من البديهة المبدعة، إذ امتلك براعة في تصور أشكال جديدة لحل المشكلات الهندسية التقليدية. ولما كان مجال نشاطه ينحصر في حقل شديد المنافسة، فإن الناحية الاقتصادية كانت أحد أهدافه. وقد فاز بعدد من عطاءات (عقود تكليف) التصميم والإنشاء، لأن منشآته كانت معقولة الكلفة، وغالبا ما كانت أقل سعرا من عروض سائر منافسيه. إن أفضل طريقة لفهم تقنيته هي الاطلاع عن كثب على أضخم أعماله التي توضح رؤيته المستقلة.

إن إحدى البصمات المميزة للهندسة الحديثة هي استعمال الرياضيات لتحليل التصاميم. فبتطبيق المبادئ الأساسية للميكانيك، يستطيع المهندسون حساب الإجهادات والانفعالات (قوى الشد) المتكونة في المنشأة عند خضوعها للأحمال ـ مثل أوزان المركبات على الجسور، أو قوى الرياح المؤثرة في ناطحة سحاب. إن مثل هذا التحليل زاد بشكل كبير من المقدرة على التنبؤ بأداء هذه المنشآت، مما مكّن المهندسين من تحديد ما إذا كانت الجسور والأبراج التي يصممونها قادرة على تحمل الزلازل الشديدة والأعاصير العاتية. ولكن الاعتماد على التحليل الإنشائي أدى، على النقيض، إلى تقييد رؤية بعض المهندسين. ففي كثير من الأحوال يفترض المهندسون المعاصرون أنه إذا لم يتم تحليل المنشأة بشكل دقيق، فإنه لا يمكن بناؤها.

ولكن أول جسر مهم بناه مايلرت نقض هذا الفرضية؛ ففي عام 1900، عندما كان مايلرت يعمل لمصلحة شركة التشييد فروتيه وڤيسترمان في مدينة زيوريخ، بدأ بتصميم جسر على نهر إنْ في المدينة السويسرية الصغيرة زوز. وقد أراد المسؤولون المحليون منذ البداية أن يكون الجسر من الفولاذ وذلك لعبور نهر بعرض 30 مترا، إلا أن مايلرت أقنعهم بأنه قادر على بناء جسر أكثر أناقة من الخرسانة المسلحة وبنفس الكلفة تقريبا. وقد استلزمت خططه استعمال قوس (عقد) واحد مع مفاصل hinges عند المساند abutments والتاج crown (نقطة منتصف الجسر)، وذلك لتجنب إجهادات الانحناء عند تلك النقاط. إن هذا الابتكار الحاسم تمثل في دمج قوس الجسر وجسم الطريق معا ليشكلا ما يسمى جسرا قوسيا بصندوق أجوف hollow-box arch، وهو أمر سيؤدي بشكل جوهري إلى تخفيض تكاليف الجسر عن طريق تخفيض كمية الخرسانة اللازمة لإنشائه.

في الجسور القوسية المعتادة ينتقل وزن الطريق بوساطة أعمدة إلى القوس، التي يجب أن تكون سميكة نسبيا لإبقاء إجهادات الانحناء منخفضة تحت الأحمال الناجمة عن حركة السير على الطريق. ولكن في تصميم مايلرت، تم ربط جسم الطريق بالقوس عن طريق ثلاثة جدران رأسية، مكونةً بذلك صندوقين أجوفين يمتدان تحت جسم الطريق [انظر الشكل في أعلى هذه الصفحة]. تتمثل الميزة الكبرى لهذا التصميم في أنه في معظم فتحة الجسر يتم نقل الأحمال بوساطة الأجزاء الثلاثة للصندوق الأجوف وهي: ظهر الجسر والقوس والجدران. (يُلاحظ أنه بالقرب من المساند ينتقل الحمل إلى القوس ومفاصل المساند). ولما كان من المفترض عدم قيام القوس وحده بحمل الأحمال، فإنه يمكن أن يكون أقل سماكة وبمقدار ثلث سماكة قوس في جسر تقليدي.

كان القوس ذو الصندوق الأجوف أول عمل تجديدي مهم قام به مايلرت في تصميم الجسور الخرسانية. ففي جسر القوس التقليدي (في الأسفل، الصورة العلوية) يتم نقل حمل الطريق بوساطة أعمدة إلى القوس، والذي يجب أن يكون سميكا نسبيا للإبقاء على إجهادات الانحناء منخفضة، أما في القوس ذي الصندوق الأجوف فإن جدرانا رأسية هي التي تصل بين جسم الطريق والقوس، وبالنسبة إلى القسم الأكبر من فتحة الجسر يتم تشارك الحمولة من قبل جسم الطريق والجدران والقوس. استعمل مايلرت هذا التصميم في عام 1901 لبناء جسر زوز الرشيق بكلفة منخفضة (الصورة توضح جسر زوز).

استعمل مايلرت تحليلا بيانيا بسيطا لتقييم جدوى هذا التصميم. ولم يكن ممكنا إجراء تحليل إنشائي دقيق، لأنه لم يكن باستطاعة أي مهندس حينذاك حساب الإجهادات بدقة في قوس خرساني ذي صندوق أجوف، إذ إن الرياضيات الخاصة بهذا القوس كانت، بكل بساطة، معقدة جدا. وعندما تم استدعاء أكبر خبراء الإنشاءات في سويسرا في ذلك الوقت وهو ڤيلهلم ريتر ليكون استشاريا لمشروع زوز، سلّم بأنه غير قادر على تحليل جسر مايلرت رياضياتيا. وعلى الرغم من ذلك فقد أقر بأن الجسر الذي صممه مايلرت مقبول وأوصى ببنائه. وتم الانتهاء من بناء الجسر عام 1901 واجتاز بنجاح تجربة الحمولة القصوى، حيث جرى قياس الهبوط في المنشأة عند عبور عربات ثقيلة تجرها الخيول عبر فتحة الجسر. لقد شكل الجسر نجاحا ماديا، على الرغم من أنه كان لغزا رياضياتيا.

ولكن في العامين التاليين ظهرت تشققات في الجدران الرأسية بالقرب من مساند الجسر. وقد نتجت هذه التشققات من الجفاف التدريجي للمنشأة، وذلك بتشكل إجهادات شد في الجدران عندما بدأت بالتقلص، ولكنها كانت محصورة بين القوس وجسم الطريق، اللذين كانا معرَّضين للرطوبة، وبذلك كانت عملية جفافهما أبطأ. وهذا العيب لم يهدد سلامة الجسر، ولكنه دفع مايلرت إلى تصحيح هذا العيب، عندما صمم عام 1905 أول تحفه الرائعة، ألا وهي جسر تاڤانازا، على نهر الراين في منطقة جبال الألپ السويسرية.

في هذا التصميم استبعد مايلرت الأجزاء من الجدران الرأسية الواقعة مباشرة بجوار المساند، التي لم تكن جوهرية لأنها لم تكن معرضة لأي أحمال. وإضافة إلى التخلص من مشكلة التشققات، فقد أدى التعديل الذي أجراه إلى الوصول إلى شكل للجسر أكثر رشاقة وأخف وزنًا [انظر الشكل في يسار هذه الصفحة]. وقد أوفى هذا الشكل تماما بالمتطلبات الإنشائية للجسر: لقد كان رقيقا عند التاج (منتصف الجسر) والمساند، ولكن عميقا عند ربع الفتحة، في النقطتين الواقعتين في منتصف المسافة بين التاج والمساند، حيث تكون الأحمال الناتجة من حركة السير أكبر ما يمكن على قوس ثلاثي المفاصل three-hinged arch. ومما يؤسف له أن جسر تاڤانازا دمره عام 1927 انهيار تيهور (كتلة ثلجية ضخمة)، لم يكن باستطاعة أي جسر أن يقاومه.

خزانات المياه ومستودعات البضائع

مرت إبداعات مايلرت في الفترة الأولى من دون أن تثير انتباه أحد، ولم يحظَ جسر تاڤانازا في سويسرا إلا بقليل من التقدير الشعبي، بل على العكس أدى إلى اعتراضات جمالية قوية من قبل المسؤولين، من الذين كانوا اعتادوا رؤية الجسور ذات الطراز القديم والواجهات الحجرية. ولم يستطع مايلرت، الذي كان قد أسس شركة تشييد خاصة به عام 1902، الفوز بأي مشروعات جسور جديدة، لذا فقد ركز على تصميم المباني وخزانات المياه ومنشآت أخرى تستعمل فيها الخرسانة المسلحة.

تبين مخططات جسر تاڤانازا (الصورة في الأعلى) التحسينات التي أدخلها مايلرت على تصميمه الخاص بالقوس ذي الصندوق الأجوف، حيث استعمل جدارين رأسيين فقط لربط جسم الطريق بالقوس وألغى مجموعة الجدران القريبة من المساند. وقد انتهى تنفيذ هذا الجسر في عام 1905 (الصورة في الأسفل) على نهر الراين ولكنه دمّر بسبب تيهور avalanche في عام 1927.

كانت شركته قد بنت في وقت سابق القاعدتين الخرسانيتين لخزاني غاز كبيرين في مدينة سانت گالن السويسرية. إن هاتين المنشأتين الأسطوانيتي الشكل تُملآن بالماء لمنع تسرب الغاز، وقد صمم مايلرت القواعد بحيث تكون خفيفة مثل جسوره، حيث استعمل فقط ربع كمية الخرسانة التي كان يقتضي استعمالها بموجب المخططات الأصلية للمدينة. وتوصل إلى هذا التخفيض المثير بأن قام بتحليل هذه المنشآت كما لو كانت براميل مياه عادية بأضلاع رأسية وأطواق دائرية [انظر الشكل في الصفحة 27]. ويتم توازن ضغط الماء على الأضلاع الرأسية في البرميل عن طريق قوى الشد المحيطية في الأطواق، مما يؤدي إلى تماسك الأضلاع بعضها ببعض. وقد علَّل مايلرت ذلك بأن الأسياخ الحديدية المغروزة في الخرسانة المسلحة يمكن أن تؤدي الوظيفة نفسها، وهكذا أمكن تخفيض سماكة جدران القاعدة نسبيا.

إن التحليل البياني لهذه المسألة الهندسية عند مايلرت، الذي نُشِر عام 1907، تجنب التعقيد الرياضياتي. وعلى الرغم من ذلك يمكن تطبيقه على أية حاوية مياه أسطوانية الشكل، مهما كان شكلها. وفي السنة نفسها ظهرت معالجة رياضياتية دقيقة لهذه المسألة، وأصبحت هذه المقاربة بالتدريج سائدة في المهنة. ومن سخرية الأقدار أن هذا الأسلوب الرياضياتي كان معقدا إلى حد أن المهندسين لم يتمكنوا من إيجاد الحلول إلا لعدد قليل من الأشكال البسيطة.

يشاهد التطور في التصميم عند مايلرت من مقارنة جسر فالتشلباخ (في الأعلى)، الذي أنشئ عام 1925، بجسر شڤاندباخ الذي أُنجز عام 1933 (في أسفل الصفحة المقابلة). فجسر فالتشلباخ الذي يقع بالقرب من مدينة دوناث في الجنوب الشرقي من سويسرا له مساند حجرية رومانسكية، وقوس ذو انحناء سلس وجسم طريق مستقيم؛ أما جسر شڤاندباخ الواقع في الغابات جنوب برن فليس له مساند حجرية وقوسه متعدد الأضلاع والطريق فوقه ذو انحناء أفقي.

وعندما بدأ مايلرت بالعمل على تصميم أبنية خرسانية من مصانع ومستودعات بضائع وغير ذلك من المباني واجه مشكلة فنية أخرى، وهي كيف يتم حمل أرضيات المنشآت المعرضة لأحمال ثقيلة. ففي التصاميم التقليدية كانت الأرضيات عبارة عن بلاطات slabs مسطحة من الخرسانة مع عوارض girders أفقية موضوعة تحت كل بلاطة، بحيث إن البلاطات تنقل الأحمال إلى العوارض الأفقية، التي تنقلها بدورها إلى أعمدة المبنى. وقد بحث مايلرت عن ترتيب أبسط وأقل كلفة يتم فيه حمل البلاطات الخرسانية من دون استعمال كمرات⁽²⁾ beams أفقية. لقد حاول مهندسون آخرون حل هذه المسألة مستعملين التحليل الرياضياتي، ولكن النتائج كانت غير مرضية. وبدلا من أن يتصارع مايلرت مع المعادلات الرياضياتية قام بعمل نماذج من البلاطات الخرسانية وأجرى عليها تجارب في ساحة شركة التشييد التي يمتلكها.

وفي أول مبنى ذي بلاطات مسطحة نفذه مايلرت عام 1910، وهو مبنى مستودع للبضائع في زيوريخ، استعمل أعمدة تبرز قمتها على شكل تيجان تندمج في البلاطات التي فوقها. وقد أعطت هذه الأنواع من الأعمدة ركائز أكثر قوة نتيجة تقليل مساحات البلاطات غير المرتكزة. كما أن لهذه التيجان شكلا جماليا، حيث صمم مايلرت تيجان الأعمدة بحيث تنساب على شكل منحن ذي قطع زائد من البلاطة الأفقية إلى الأعمدة الرأسية الثمانية الأضلاع. وقد استعمل مايلرت أعمدة مماثلة في مبنى فيلتر بسويسرا، الذي تم بناؤه عام 1912 [انظر الشكل في الصفحة 39]. وتظهر هذه التصاميم كيف أن مايلرت كان يبحث عن أشكال جميلة، منخفضة التكاليف، وتفي بالوظيفة المخصصة لها.

جسر قوسي غير متصلب القوس ذو الظهر الجاسئ. فكر مايلرت في هذا القوس كطريقة لمعالجة الأحمال الحية (أوزان حركة السير على الجسر) التي لا تكون موزعة بانتظام، فإذا تركزت حركة السير على الجانب الأيسر من جسر القوس التقليدي (الصورة في اليمين)، فإن الحمولة ستدفع الجهة اليسرى من القوس إلى الأسفل والجهة اليمنى إلى الأعلى (الانحرافات المبينة في الصورة مبالغ فيها)، لذا يجب أن يكون القوس سميكا بما يكفي للإبقاء على إجهادات الانحناء منخفضة، ولكن في حالة القوس ذي الظهر الجاسئ (الصورة في أقصى اليمين) فإن ظهر الجسر (الطريق) يتم تجسيئه بدرجة كبيرة بإضافة حديد التسليح إلى حاجزي (درابزين) الجسر على كلا جانبي الطريق. كما أن ظهر الجسر (جسم الطريق) يرتبط بالقوس بوساطة جدران عرضية، بحيث تمنع القوس من الارتفاع أو الانخفاض، ويسمح هذا التصميم باستعمال قوس نحيف لأن قوى الانحناء عليه تكون في حدها الأدنى.

صوت في الفلاة

منذ مطلع عام 1912 ازدهرت شركة مايلرت بحصولها على مشروعات كبيرة في روسيا القيصرية، التي كانت قد بدأت توّا بنهضة التصنيع. ولكن اندلاع الحرب العالمية الأولى حجز مايلرت وأسرته في روسيا، وفَقَد بذلك ثروته، بل حتى كاد يفقِد حياته أثناء الثورة الشيوعية. ورجع إلى سويسرا عام 1919، ثم بدأ بعد سنوات قليلة العمل ثانية في الجسور الخرسانية. وكانت أهم انطلاقة له في هذه الفترة هي تطوير القوس ذي الظهر الجاسئ deck-stiffenedarch، الذي كان أول مثال له جسر فلينگليباخ المنشأ عام 1923. وقد انبعثت الفكرة من تحليل مايلرت لتأثير الأحمال الحية (وهي وزن حركة السير على الجسر) عند إضافتها إلى الأحمال الميتة dead load (وهي الوزن الذاتي للجسر).

يمكن اعتبار الجسر القوسي كما لو كان كَبْلا مقلوبا. ينحني هذا الكبل إلى الأسفل عندما يعلّق به ثقل ما، وقوى الشد الموجودة في هذا الكبل تتوازن مع هذا الثقل. الجسر القوسي ينحني إلى الأعلى ليرتكز عليه الطريق، ويتوازن الانضغاط في القوس مع الأحمال الثابتة. ولكن إذا ما قام المهندس بتثبيت شكل القوس لينطبق مع الأحمال الثابتة فعندئذ لا يمكن تغييره. إن إضافة الأحمال الحية إلى القوس ستؤدي إلى انحنائه، ولا سيما عندما تكون الأحمال غير متماثلة ـ مثال ذلك عندما تتوقف شاحنة ثقيلة على أحد جانبي طريق الجسر. ولذلك يجب أن يكون القوس متينا وسميكا بقدر كاف لمقاومة الانحناء.

تُظهر الجسور التي صممها مايلرت في الفترات الأخيرة سعيه الدؤوب للوصول إلى أشكال جديدة. فجسر ڤيسي (في الأعلى، الصورة اليمنى) الواقع في ضواحي جنيف له قوس متكسر ووجهه السفلي يصل إلى نقطة عند قمة القوس، وتتميز الجدران ذات الأشكال المتقاطعة على شكل x والتي تدعم جسم طريق الجسر بالخطوط الأفقية الناتجة من القوالب الخشبية المستعملة في عملية الإنشاء (في الأعلى، الصورة اليسرى). أما في جسر لاخن الذي أنجز عام 1940 (في الأسفل، الصورة اليمنى)، فإن الخطوط الأفقية للقوالب الخشبية أبرزت نحافة القوس وسماكته عند المفاصل السفلية (في الأسفل، الصورة اليسرى).

ولكن، ولأسباب جمالية، أراد مايلرت إنشاء قوس أكثر نحافة. وكان الحل الذي توصل إليه هو وصل القوس بجسم الطريق بوساطة جدران عرضية [انظر الشكل العلوي في الصفحة 24]، ولما كان القوس وجسم الطريق سينحنيان معا، فإن القوى المسببة للانحناء (وهي ما يسميها المهندسون عزم الانحناء) سوف تتوزع بين القوس وجسم الطريق بما يتناسب مع جسوءتهما stiffness. وقد قدر مايلرت بأنه إذا كان جسم الطريق أكثر صلابة من القوس، فسيكون عزم الانحناء كله تقريبا مؤثرا في جسم الطريق، وسيكون التأثير في القوس قليلا جدا ويمكن إهماله. وبهذه الطريقة برر مايلرت جعل القوس بأقل سماكة ممكنة. وقد استطاع أن يقوِّي جسم الطريق لجسر فلينگليباخ، وذلك بإضافة كمية أكبر من حديد التسليح على كلا جانبي الطريق، اللذين استُخدما كذلك حواجزَ حماية للمركبات على الجسر.

وقد جاءت تحليلات مايلرت بشأن سلوك الجسر مطابقة بصورة دقيقة لما بينته تجارب التحميل بالحمولة القصوى، ولكن السلطات السويسرية الهندسية المسؤولة، والمشكَّلة من الأساتذة في معهد الپوليتكنيك الفدرالي (المعهد الذي تخرج فيه مايلرت) عارضوا هذه الطرائق خلال ربع القرن اللاحق. وقد رأى خصوم مايلرت الأكاديميون أن هذا الأسلوب طائش وخطر، وأصروا على ضرورة القيام بتحليل رياضياتي يتطلب دراسة مفصلة حول التآثر بين جسم الطريق والجدران والقوس. ولكن هذا الأسلوب غالبا ما يكون صعب التطبيق في الحياة العملية، لأنه يقود إلى عدد كبير من المعادلات المتلازمة (الآنية)، حتى لو كان الجسر صغيرا. أما اليوم فإن مثل هذه المسائل يمكن حلها بشكل ناجح وفوري بوساطة الحاسوب، ولكن التركيز الرياضياتي يمكن أن يؤدي إلى ابتعاد المهندسين عن التفكير الخلاق في تصميم الجسور.

وفي السنوات العشر التالية ركَّز مايلرت على إدخال تحسينات على المظهر الذي يراه المشاهد للقوس المتصلب مع جسم الطريق. ويمكن أن نلحظ هذا التحسين بمقارنة جسر فالتشلباخ Valtschielbach الذي نفذه عام 1925 بجسر شڤاندباخ Schwandbach الذي نفذه عام 1933. إن كلا القوسين نحيل بشكل غير عادي، ولكن الجسر الذي نفذ أولا كان تقليديا أكثر من الآخر، إذ إن له مساند من الطراز الرومانسكي Romanesque وقوسا ذا انحناء سلس وجسم طريق مستقيما. وعلى عكس ذلك فإن جسر شڤاندباخ ليس له مساند حجرية، وقوسه متعدد الأضلاعpolygonal، وجسم الطريق فيه ذا انحناء أفقي [انظر الشكل السفلي في أسفل الصفحة 24]. إن هذه التعديلات أعطت جسر شڤاندباخ شكلا أصيلا رائعا، مما جعل هذه المنشأة البعيدة في الفلاة السويسرية أحد أعظم الجسور الخرسانية في القرن العشرين.

الهندسة الإنشائية في مواجهة الهندسة المعمارية

إن من أشهر المنشآت التي صممها مايلرت جسر سالگيناتوبل Salginatobel الذي شيد عام 1930 [انظر الشكل في الصفحتين 20 و 21]. واستند التصميم إلى فكرة القوس ذي الصندوق الأجوف، التي استخدمت في تصميم جسر تاڤانازا المدمر، ولكن مع بعض التحسينات. فقد حذف مايلرت بعض الصلات مع الطرز القديمة، مثل المساند الحجرية ذات الطراز الرومانسكي. وفاز التصميم الجديد في المنافسة لتنفيذ المشروع لأنه كان أرخص العروض التسعة عشر المقدمة، وتم تنفيذ الجسر والطريق بكلفة بلغت 000 700 فرنك سويسري فقط، وهو ما يعادل اليوم نحو 3.5 مليون دولار. وكان جسر سالگيناتوبل يمثل أطول فتحة قام مايلرت بتنفيذها بطول 90 مترا، وكان أكثر منشآت مايلرت إثارة، إذ كان مقوسا بارتفاع 80 مترا فوق واد عميق يجري فيه جدول مياه سالْكينا. وقد أصبح هذا الجسر في عام 1991 أول جسر خرساني اختير ليكون مَعْلَمًا تاريخيا عالميا في مجال الهندسة المدنية.

قاد التحليل البياني مايلرت إلى تصميم قاعدتين خرسانيتين لخزانين كبيرين في سانت گالِنْ بسويسرا. فبينما يعتمد المخطط الأصلي (في الأعلى) على جدران خرسانية سميكة لمقاومة ضغط المياه الموجود في المنشأة، نجد أن مخطط مايلرت (في الأسفل) يعتمد على المقاومة من قوى الشد المحيطية في أسياخ الحديد المغروزة في الخرسانة، مما يسمح بجعل الجدران أقل سماكة.

وبعد بضع سنوات من تنفيذ جسر سالگيناتوبل، انتقد مايلرت تحفته العظيمة، نادما على اعتماده الشكل المستدير للسطح السفلي من القوس بالقرب من قمة الجسر (منطقة التاج)، فقد كانت تلك الاستدارة ـ من وجهة نظره ـ استرجاعا آخر لا لزوم له لأسلوب قديم، وصحَّح خطأه في تنفيذ جسر فيلزگ في عام 1933، الذي يحتوي على قوس متكسّر broken arch، حيث يصل السطح السفلي للقوس إلى نقطة عند قمة الجسر.

وفي عام 1936 أنهى مايلرت تنفيذ جسر آخر لافت للنظر، وهو يقع في ڤيسي بضواحي مدينة جنيف. وقد حسَّن بهذا الجسر تصميمه ذا القوس المتكسر، وذلك بتحريك مفصلي المسندين باتجاه الفتحة، وبإضافة فاصل رأسي عند المفصل الأوسط، مشددا بذلك على كسر استمرارية القوس [انظر الشكل العلوي في الصفحة 26]. ويلفت النظر بصورة خاصة استعمال مايلرت جدرانًا متقاطعة حاملة لجسم الطريق ومنفذة على شكل حرف x. إن هذا اللعب بالشكل يخلق انطباعا جميلا، وإضافة إلى ذلك فإن الجدران المتقاطعة تتناسب مع المتطلبات الإنشائية للجسر، لأن تقاطع الجدران على شكل x يتلاءم مع توزيع عزوم الانحناء التي يسببها التمدد الحراري لجسم الطريق، والتي تبلغ قيمتها العظمى في أعلى الجدران وأسفلها، وتكون قريبة من الصفر عند منتصف الارتفاع. ومن الملامح الشائقة الأخرى سلسلةُ الخطوط الأفقية التي تشكلت على بعض الجدران المتقاطعة نتيجة ألواح القوالب الخشبية التي استعملت في عملية التشييد. إن هذا الطراز من الخطوط على الجدران المتقاطعة يشبه لوحة الخيمة المزدوجةDoppelzelt للفنان السويسري <P. كلي>، وهو من معاصري مايلرت.

يستعمل المشيِّدون عادة القوالب الخشبية المشكَّلة لإعطاء السطوح الخرسانية المكشوفة صفة نسيجية مميزة ومظهرا جميلا، وتكون النتيجة ما يسمى أحيانا «الخرسانة المعمارية» architectural concrete. ففي عام 1939، وقبل وفاة مايلرت بعام واحد، أدخل قوالب خشبية مشكَّلة في تصميم جسر لاخن على الشاطئ الجنوبي لبحيرة زيوريخ، حيث توجد سلسلة من الخطوط الأفقية الممتدة على سطح القوس وعلى الجدران الرأسية للصندوق الأجوف التي تعلو القوس [انظر الشكل السفلي في الصفحة 26]. وقد سلّط هذا التشكيل الضوء على نحافة القوس، وعلى سماكته عند المفاصل السفلية.

ولأن مايلرت اهتم كثيرا بمظهر الجسور التي يصممها، لم يرَ حاجة إلى إشراك مهندس معماري لإكمال تصاميمه. وفي وقت مبكر من ممارسته المهنة اضطر للتعاون مع مهندسين معماريين في العديد من الجسور التي صمَّمها، وذلك لإرضاء المسؤولين المحليين، حيث أطلق على ذلك اسم «النفور الرجعي» atavistic antipathy لابتكاراته، ولكن مايلرت عمل بمفرده في أغلب التصاميم المهمة التي نفذها ـ وكان يزدري ـ بشكل خاص ـ محاولات بعض المعماريين إعطاء الجسور «مظهرا تذكاريا فخما» monumental.

وكان مايلرت يقدِّر حقيقة أن بعض المعماريين والكتاب في شؤون العمارة architectural writers كانوا ناقدين مهرة في تصميم الجسور. وغالبا ما يعترفون بالجودة العالية للمنشآت التي صممها مايلرت قبل أن يفعل ذلك زملاؤه المهندسون. وفي عام 1947، أي بعد 7 سنوات من وفاة مايلرت خصَّص قسم العمارة في متحف الفن الحديث في مدينة نيويورك معرضا كبيرا لأعماله. ومن المفارقات أنه حتى ذلك الحين لم يكن قد سمع عن مايلرت إلا قلة من المهندسين الإنشائيين الأمريكيين.

تندمج الأعمدة التي تتسع تدريجيا بسلاسة في البلاطة الخرسانية التي فوقها في مبنى فيلتر بمدينة رورشاخ السويسرية والذي بُني عام 1912. وقد سمح تصميم مايلرت بأن تقوم الأعمدة بحمل البلاطة المحملة بأوزان ثقيلة من دون الحاجة إلى كمرات أفقية.

وفي السنوات اللاحقة، أدرك المهندسون أن جسور مايلرت لم تكن بهيجة جماليا فقط، وإنما أيضا لا تضاهى من الناحية التقنية. وبعد الحرب العالمية الثانية أصبح القوس ذو الصندوق الأجوف هو شكل التصميم السائد في الولايات المتحدة للجسور الخرسانية ذات الفتحات المتوسطة والطويلة. وفي سويسرا باشر أخيرا الأساتذة في معهد الپوليتكنيك الفدرالي بتدريس أفكار مايلرت التي أثّرت بعدئذ في جيل جديد من المصممين. وأحد أشهر أتباع مايلرت هو المهندس السويسري <Ch. مِن>، الذي قام بتصميم عدد مميز من الجسور القوسية ذات الجسم الجاسئ اعتبارا من أواخر الخمسينات. وفي بداية السبعينات بدأ المهندسون الأمريكيون أيضا بإنشاء الجسور القوسية ذات الجسم الجاسئ.

ومن زاوية تاريخية، إذا نظرنا إلى مايلرت فإنه يندرج في عداد التقليد الهندسي الذي أسسه كل من <T. روبلينگ> [مصمم جسر بروكلين] و<G. إيفل>، مصمم العديد من الجسور الرائعة وبالطبع برج إيفل. فبالنسبة إلى هؤلاء الرجال الثلاثة كان التصميم يأتي في المقام الأول. فقد ابتدؤوا بالأشكال التي عبّرت عن رؤيتهم للفن الإنشائي، ثم استعملوا طرقا تحليلية بسيطة لتطوير مخططاتهم. إن أعمال مايلرت تُقدم درسا قيما للمهندسين الحاليين، فقد كان قادرا على تصميم جسور بالغة الأصالة، وكذلك منشآت صناعية، لأنه كان يمتلك الحس الفني وخبرة التشييد الواسعة، والبراعة التقنية العميقة. وفي الفن الحديث للهندسة الإنشائية فإنه لا بد من توفر هذه الصفات الثلاث مجتمعة.

إضافات مواد البناء

                                                             إضافات مواد البناء

الاضافات هي عبارة عن مواد أو تراكيب من عدة مواد تضاف للخرسانة أثناء الخلط لتحسين خاصية أو أكثر من خواص الخلطة الخرسانية. وإكسابها ميزات جديدة تتناسب مع الأغراض والمتطلبات لها سواء كان تجهيزها بواسطة محطات الخلط المركزية أو مصانع الخرسانة المسبقة الإجهاد أو الخلط الموقعي وتطور استخدام المضافات فأدخلت في صناعة الطوب والبلاط لتقليل الهالك أو للحصول على نوعيات ذات أجهادات عالية.

المواد المضافة للخرسانة هي التي تكون خلاف مكونات الخلطة الخرسانية المكونة من ماء واسمنت وركام أي أن المادة تضاف إلى ماء الخلطة قبل أو بعد الخلط لإعطائها خواص مطلوبة في ظروف العمل، علما بأن هناك مواد تضاف بعد مدة من الزمن أي أن الحاجة إليها سواء للتشققات الخرسانية أو غيرها من المشاكل الخرسانية ، بحيث تكون جميع المواد المضافة للخرسانة مصنفة طبقا للمواصفات الأمـريكية ACI COMMITTEE 212.

إن لهذه الاضافات مضاراَ لذلك يجب عدم استعمالها إلا في الحالات الضرورية وحسب تعليمات الشركة المصنعة وبأقل الكميات . ومحاولة الاعتماد على تحسين خواص الخرسانة بتعديل مكوناتها الرئيسية.


إن الغرض من عملية المعالجة للخرسانة هو المحافظة على نسبة من ماء الخلط الذي يضاف للخرسانة عند خلطها مدة من الزمن تسمى فترة المعالجة حتى تستمر عملية إماهة الأسمنت وكذا المحافظة على درجة حرارة الخرسانة عند درجة معينة أعلى من درجة التصلد.

وقد تتم المعالجة بتغطية سطح الخرسانة بطبقة من الرمل أو الطين المبلل أو بالحصير أو بالخيش أو طلاء سطح الخرسانة المعرض للجو بأنواع من الطلاء يجف مباشرة ويكون طبقة غير منفذة للماء (وغالباً يكون هذا الطلاء من مشتقات البلاستيك)، وغالباً ما تؤدي هذه الطرق إلى تغير لون سطح الخرسانة.

وأما الطرق الحديثة لحفظ الماء من التبخر فتكون بتغطية السطح بطبقة من البرافين أو البيتومين أو الورق غير المنفذ للماء. ومن أفضل المواد التي تضاف إلى الخرسانة إلى الخرسانة بغرض المعالجة هو كلوريد الكالسيوم.

الهدف من الإضافات :

أ- تعجيل زمن الشك للحصول على مقاومة أكبر.
ب- للحصول على قابلية للتشغيل .
ت- في حالة الجو الحار تكون فائدة المواد المضافة لإبطاء الشك.
ث- لمقاومة التآكل والتحمل .
ج- لتحسين التماسك بين الخرسانة القديمة والجديدة .
ح- إنتاج نوع من الخرسانة الخفيفة الوزن.
خ- تعمل على زيادة ثبات الخرسانة .
د- تعمل على تقليل النفاثية .
هـ- الحصول على خرسانة مقاومة وعازلة للماء أو مقاومة للكيماويات أو للاحتكاك .

شروط المواد المضافة:

يجب أن تحقق المواد المضافة عدداً من الشروط هي :
1- محققة للأمان الخرساني المطلوب.
2- يجب أن تكون اقتصادية التكاليف .
3- يجب أن لا تكون مضرة للخلطة الخرسانية أو المبنى.
4- يجب أن لا يكون لها تأثير على نسب الخلط.

أنواع الإضافات:

بالرغم من تعدد أنواع الإضافات وأسمائها التجارية إلاّ أنها تندرج أساساً ضمن ثلاث مصنفات رئيسية هي:
1. إضافات مسرعة للتفاعل.
2. إضافات مبطئة للتفاعل.
3. إضافات مقللة للماء.

إضافة تعجيل الشك ACCELERATORS: عمل هذه الإضافة هو تقصير زمن الشك حيث تقوم بجعل الخرسانة تشك قبل حدوث الأضرار الناتجة من تجمدها بعد الصب مباشرة.

إضافة مبطئة للشك ETARDERS وهي التي تقوم بإبطاء الشك للأسمنت في ظروف الأجواء الحارة تقوم بتقليل معدل نمو المقاومة.
إضافة مواد تقلل مياه الخلط (W.R.A) WATER REDUCING AGENT:
 هذه المادة تعمل على تقوية مقاومة الانضغاط وتعطي قابلية للتشغيل وتقلل كمية الأسمنت مع ثبات مقاومة الضغط والقابلية للتشغيل، وأيضا لها دور في تلافي الزيادة غير المطلوب في كمية الماء أثناء الخلط والصب في الموقع وتستخدم المادة في صب الأساسات في حالة ارتفاع منسوب المياه الجوفية أو سقوط الأمطار .

إضافة مادة مضادة للبكرتريا ANTI PACTERIAL ADMIXTURES:
تستخدم هذه الإضافة في الخرسانة الأرضية وخرسانات الحوائط التي توجد فيها البكتريا التي سببت لها البكتريا التآكل.وإضافة هذه المواد إلى أي نوع من أنواع الأسمنت فإن الأسمنت الناتج يسمى أسمنت مضاد للبكتيريا.
 وهذه الإضافات تكون ذات تركيز وقوة لمنع النشاط الحيوي للكائنات الدقيقة كالبكتيريا والعفن ( الكائنات الميكروبيولوجية ) ويستخدم هذا الأسمنت في عمل خرسانة الأرضيات أو الحوائط لأحواض السباحة أو أرضيات مصانع الألبان ومصانع حفظ المأكولات وخلافه بالإضافة ان الأسمنت يحفظ الأرضيات من فعل البكتيريا فإنه أيضاً يحفظ الأرضية من التآكل بفعل بعض الأحماض.

إضافة الهواء المحبوس AIR ENTRAINING AGENT:
ويكون عملها بخلط كمية معينة من هذه الإضافة إلى الخلطة الخرسانية فينتج مجموعة كبيرة من الفقاعات الهوائية ميكروسكوبية منتظمة التوزيع على سطح الخلطة فتؤثر هذه الفقاعات على الخرسانة الطازجة من حيث قابلية التشغيل والنضج ، وأيضا تؤثر على الخرسانة المتصلدة من حيث التجمد والنفاذية ولها تأثير في زيادة المتانة والتحمل وتساهم في تخفيف وزن المنشأ وعملها أنها تستخدم في الطرق وممرات الطائرات والخرسانة الخفيفة (الفوم).

إضافات لحقن الخرسانة FLEXIN:
 وهي ماد تحقن في الخرسانة المسلحة في حالة وجود تشققات وعيوب في أجزاء المبنى وخاصة التي تحت الأرض المعرضة للرطوبة بحيث تقوم هذه المادة المقاومة لتأثير التآكل وهي مرنة وتتحمل درجة الحرارة وسريعة الجفاف بعد الاستخدام ومناسبة.
إضافة مادة البيتومين BITUMENE: هذه المادة لها دور في حماية المنشآت من المؤثرات الخارجية كالرطوبة والأمطار والمياه الجوفية وذلك لتلافي الأملاح والكبريتات .

إضافة المادة الملونة للخرسانة COLOURED CONCRETE ADMIXTURES:
 تتطلب بعض الأعمال المعمارية أن تكون الخرسانة ذات سطح ملون ولذلك يلزم إضافة مواد ملونة للخلطة التي تصب منها طبقة رقيقة على سطح الخرسانة. وهذه الإضافات عبارة عن أكاسيد معدنية ومواد أخرى متشابهة ،ويشترط فيها أن تكون خاملة كيميائيا وعدم تغير ألوانها عند التعرض لأشعة الشمس تضاف المادة الملونة للخلطة التي تتطلب أن تكون الخرسانة ذات سطح ملون وخاصة للخرسانة العادية ومن أمثلتها ثاني أكسيد المنجنيز وأكسيد أيدروكسيد الكروم.

مواد الإضافات المتنوعة:

تتنوع مواد الإضات لتشمل كثيراً من قطاع الإنشاءات وفي أجزاء ومراحل مهمة ومنها:

أولاً:إضافات الخرسانة: تحسين قدرات ومزايا إضافية للخرسانة.

ثانياً:إضافات المؤنة الأسمنتية Admixture for Mortar:

لزيادة قوتها وتحسين مواصفاتها اجمالاً وقوة التصاقها واستخدمها بسماكات صغيرة أو للعزل (في المباني – اللياسة – الترسيمات – طبقات الاسكرين للأرضيات – العزل والسد).

ثالثاً:أنظمة الفواصلJoints sealant and covers:

توي على فاصل تمدد أول فواصل انشائية لفرص تعبئة وسد وعزل هذه الفواصل وحمايتها من الرطوبة والأتربة والحشرات حيث تتميز بخاصية الالتصاق والمرونة العالية ( تمدد وانكماش ) كما تتغير مقاومتها العالية للمياه والكيماويات في حالة المنشات الصناعية وتندرج منها عدة انواع: (رثان – البيتومينية – الاكريليك) ومجالات استخدامها في (الاساسات- جدران استنادية- اسقف – مسابح – خزانات – سدود – جسور –كباري – ارضيات– اغطية فواصل التمدد حسب الاحتياجات- إلخ).
رابعاُ:وسائد انشائية ( معدنية – مطاطية ) Structural Bearings

تستخدم في المنشات ذات الاحتياج الإنشائي لوسائد مثل الجسور المعلقةوغيرها.

خامساً:االحماية من الصدأCorrosion protection

وهي عبارة عن أنظمة دهانات خاصة لحماية وعزل المنشات الخرسانية اوالمعدنية المعرضة لعوامل بيئية وتشغيلية قاسية مثل محطات التحلية – او معالجة المجاري – او المنشات البحرية )

سادساً:معالجة وتحسين الأسطح Surface improvements: وهي عبارة عن أنظمة تطوير ومعالجة أسطح التشطيبات.

سابعاً:لاصق وربط البلاطTile Adhesive & Grout

عند استخدام البلاط بمختلف أنواعه في المساحات المعرضة لرطوبة دائمة أو مغمورة بالمياه فانه يحتاج لمواد لصق وربط ذات كفاءة عالية تقاوم هذه الظروف لفترات قياسية كالمسابح والمطابخ والنوافير وغيرها ….. .

ثامناً:انظمة ترميمات ومعالجات الخرسانة والمبانيConcrete Repair systems

هي عدة مواد تستخدم لاعمال ترميم واعادة تاهيئة المنشات الخرسانية والمباني وهي مواد ذات أسس تكوين مختلفة ( بوليمرية – ايبوكسية ) تستخدم لمعالجة جميع حالات الترميم مثل (التعشيش – الاهتراء – الشروخ – حقن – التآكل من الصدأ …. الخ ). وتتم المعالجات بأشكال مختلفة حسب حالة الترميم ومتطلباتها ( مونة – حشو – حقن – ذاتية الانسياب- عديمة الانكماش ) وتأتي على أشكال مختلفة مونه ( اسمنتية – اكريليكية – بوليمرية- ايبوكسية – مضاف – سائل ربط أو حقن )

وسنتناول بالشرح والتفصيل موضوع إضافات الخرسانة تحديداً لما له من أهمية:

1-كلوريد الكالسيوم (Calcium Chlorid):

إن إضافات كلوريد الكالسيوم للخرسانة له تأثيرات مفيدة كثيرة على بعض خواص الخرسانة الطازجة والمتصلدة وفيها يلي توضيح لأثر كلوريد الكالسيوم على
الخرسانة:

أ‌- الشك الابتدائي والنهائي :
فإنه يلاحظ انخفاضاً في زمن الشك الابتدائي وكذلك تأثيره على مقاومة التماسك بين الحديد والخرسانة عند درجات الحرارة العادية والمنخفضة عند إضافة كلوريد الكالسيوم للخلطة الخرسانية بنسبة 2% من وزن الأسمنت.
ب‌- المقاومة المبكرة:

يكسب كلوريد الكالسيوم الخرسانة مقاومة مبكرة بدون تقليل المقاومة النهائية وهذه ميزة هامة لأسباب عديدة منها:

• تقليل زمن فك الشدات إلى النصف.
• يؤدي سرعة فك الشدات إلى الاستعمال المبكر للمبنى.
ت‌- الحماية من تأثيرات الجو البارد والرطب:

• تتأثر نسبة زيادة مقاومة الخرسانة بدرجة الحرارة حيث تكون المقاومة القصوى المطلوبة عند درجة الحرارة 37.7ْم كما تغير واضح في المقاومة إذا انخفضت درجة الحرارة.
• هنا تظهر فائدة كلوريد الكالسيوم حيث يجعل الخرسانة و كأنها في طقس معتدل وهذه الفائدة ترجع إلى زيادة الحرارة المتولدة من التفاعل وثباتها مع أن استعمال كلوريد الكالسيوم في درجات الحرارة العادية يؤدي إلى الحصول على المقاومة المطلوبة عند نصف الزمن إلا أن لوحظ أن النسبة المئوية للزيادة في المقاومة تكون أكبر لدرجات الحرارة المنخفضة فمثلاً في درجة حرارة 21.1 درجة مئوية تحصل الخرسانة المعالجة بكلوريد الكالسيوم على مقاومة في يوم واحد تعادل ما تكسبه الخرسانة الغير معالجة في ثلاث أيام.
• ويجب ملاحظة أن كلوريد الكالسيوم لا يعتبر مانعاً للتجمد ولذلك يجب إتباع إجراءات الوقاية في الأجواء شديدة البرودة لفترة من 7-3 أيام.
ث‌-فوائد إضافية لكلوريد الكالسيوم:
• ‌تزيد المقاومة النهائية للخرسانة بالإضافة إلى زيادة المقاومة المبكرة ولقد أظهرت التجارب زيادة مقدارها 9% في فترة ثلاث سنوات.
• ‌زيادة قابلية التشغيل للخرسانة الطازجة مع الاحتفاظ بنسبة الماء إلى الأسمنت ( م/ س ).
‌الحصول على خرسانة ذات كثافة عالية.
• ‌زيادة مقاومة سطح الخرسانة للتآكل وباستعمال كلوريد الكالسيوم تكون المقاومة الناتجة مماثلة لتلك التي نحصل عليها من المعالجة من بواسطة الخيش المبلل لمدة ثلاث أيام.
• ‌يقلل فقدان الرطوبة أثناء الخلط ويساعد على تسهيل عملية الخلط مع الماء.

ملاحظات خاصة بشأن استخدام كلوريد الكالسيوم

‌أ- يضاف كلوريد الكالسيوم إلى الماء ولا يجب إضافة الماء إلى كلوريد الكالسيوم حيث أن صب المواء على كلوريد الكالسيوم سوف ينتج عنه تكون طبقة سطحية جافة من الصعب إذابتها.
‌ب- لا يجب إضافة كلوريد الكالسيوم بأكثر من النسب المطلوبة .
‌ج- يستخدم كلوريد الكالسيوم على هيئة محلول أو بودرة ( مسحوق ).
‌د- في حالة إضافة كلوريد الكالسيوم بهيئة البودرة فإنه يجب إضافته للخرسانة قبل تفريغ الخرسانة من الخلاطة بمدة كافية لضمان توزيعه بانتظام على أجزاء الخلطة وعلى ذلك فإنه يجب خلط الخرسانة لمدة عشرين دوراً للتأكد من جودة الخلطة.
‌ه- يجب عدم حدوث تلامس بين كلوريك الكالسيوم ولأسمنت الجاف.
‌و- عند استعماله في المناطق الحارة يجب تغطية الخرسانة.
‌ز- يزيد معدل مقاومة الخرسانة الناتجة والمضاف إليها كلوريد الكالسيوم في الثلاثة الأيام الأولى ولكن يقل معدل هذه الزيادة في الأيام التالية.
‌
المواد البوزولانية ( Pozzolanic Material ) :

وهي الخامات السيلسية والألومينية التي تتصف بأنها ليست ذات قدرة لاصقة أو أسمنتية إلا أنها تتفاعل مع الجير في وجود الماء لتكون مواد ذات خواص إسمنتية وهي تتواجد في الطبيعة كخامات معدنية كما يمكن تحضيرها صناعياً.
وعند خلط أنواع جيدة من المواد البوزولانية مع الأسمنت البورتلاندي نجد أنها تحسن الخواص التالية:

• قابلية التشغيل.
• مقاومة منفذية الماء.
• مقاومة فعل الكبريتات.
• مقاومة التشقق.
• مقاومة التشقق.
• مقاومة الضغط.
• مقاومة تأثير الركام القلوي.
• مقاومة القابلية للذوبان والتآكل.
• مقاومة الانكماش الحراري.
أنواع المواد البوزولانية :
‌أ- الخامات الطبيعية :

• الطفلة والطين ( Clay& Shale ).
• المواد الأوبالية ( Opaltine Materials )
• الرواسب البركانية ( Volcanic Tuffs )
‌ب- الخامات الصناعية :

• رماد الفحم (Fly Ash) ويستخرج من أفران المحطات الحرارية التي تستخدم الفحم كوقود.
• رماد الطين الطفيلي الزيتي المحروق: وهذا النوع من الطين يكون أصلاً محتوياً على كمية من زيت البترول ويحرق كوقود والرماد الناتج هو الذي يمكن استخدامه .
• الطوب المحروق- الطوب الحراري المطحون- خبث الأفران العالية (المبرد فجائياً بالماء والمبرد بالهواء).
ومن ملاحظات استخدام هذه المواد:
• مقاومة الشد أعلى بعد مرور وقت طويل تحسين المقاومة للتشقق.
• مقاومة الضغط أقل بعد مرور وقت قصير وتقريباً متساوية بعد مرور وقت طويل تعطي مقاومة مناسبة لجميع أغراض الاستخدام العادي.
• حرارة الاماهة أقل يقل الانكماش الحراري والتشقق عند انخفاض الحرارة.
• قوام العجينة أحسن أقل تشققاً.
• مقاومة الكبريتات تزداد هامة للاستخدامات البحرية والتربة القلوية.
• قابلية التشغيل تتحسن هامة عند الخلط بالركام والماء.

بعض الاضافات الشائعة الاستخدام واستعمالاتها الرئيسية:

1. إضافة للاسراع بشد الخرسانة (Accelerator ) كلوريد الكالسيوم للإسراع في شد الخرسانة ( وهو غير مفضل إلا إذا اقتضت الضرورة )
2. إضافة لدخول فقاعات هوائية مقاس حوالي 1مم داخل (الخرسانة (AirEntraining شمع عسلي – زيوت-أحماض البترول – الصابون – شحوم لتسهيل العمل بالخرسانة ومقاومة التجمد في البلاد الباردة- كذلك تقلل من كمية المياه المستعملة
3. إضافة لتلوين الخرسانة (Coloring ) أكاسيد كيميائية للتحكم في اللون المطلوب للخرسانة.
4. إضافة لسهولة تشغيل الخرسانة (Workability ) بودرة السيليكا والكالسيوم ليساعد على سهولة تشغيل وتشكيل الخرسانة
5. إضافة لتأخير مدة الشك في الخرسانة (Retarder) النشا- السكر-والأحماض يؤخر من مدة الشك في الجو الحار
6. إضافة لمقاومة المياه
( Water repellant ) مكونات الأسيرات و الميكا يقلل من امتصاص الخرسانة لمياه المطر أو خلافه ولكن يقلل من قوتها

ومن أمثلة إضافات الخرسانة نستعرض مادة من هذه المواد بكافة معلوماتها التفصيلية:

مادة ADDICRETE BVD

التعريف:
إضافة عالية التركيز لتحسين قابلية التشغيل وزيادة المقاومة مع زيادة زمن الشك للخرسانة
المواصفات القياسية:
 الأديكريت بي في دي يفي بإشتراطات المواصفات القياسية الأمريكية ASTM C 494 Types B,D والألمانية DIN 1045.
وصف المنتج:
 إضافة للخرسانة سائلة بنية اللون جاهزة للإستعمال لحظية الذوبان في الماء أساسها مادة جلوكونات الصوديوم.
مجال الإستعمال: يستعمل الأديكريت بي في دي مع جميع أنواع الأسمنت
 للحصول على الخواص التالية للخرسانة الناتجة :

• زيادة زمن الشك مع عدم التأثير على قابلية الإنضغاط
• زيادة قابلية التشغيل بدون نقص مقاومة الإنضغاط
• زيادة مقاومة الإنضغاط بدون نقص قابلية التشغيل
• التوفير في استهلاك الأسمنت بدون نقص قابلية التشغيل أو مقاومة الإنضغاط.
الخواص الفنية :

• مادة التركيب الأساسية : جلوكونات الصوديوم
• الوزن النوعي : 1.15 ± 0.01 كجم/ لتر
• نسبة الكلوريدات : صفر
• نسبة الهواء المحبوس : تقريباً صفر
• التوافق مع أنواع الأسمنت : جميع أنواع الأسمنت البورتلاندي
المميزات :

• تأخير زمن الشك بدون التأثير على مقاومة الخرسانة
• زيادة الوقت المسموح به في صب ودمك ودمك الخرسانة
• تحسين قابلية التشغيل وتسهيل صب ودمك الخرسانة
• زيادة مقاومة الإنضغاط المبكرة والنهائية للخرسانة وزيادة قوة التماسك مع حديد التسليح
• تحسين جودة وكثافة وقوة تحمل وشكل السطح النهائي للخرسانة
• يزيد من سيولة الخرسانة بدون زيادة مياه الخلط
• يسهل من ضخ الخرسانة ويمنع إنسداد المواسير ويقلل إحتكاك الخرسانة مع سطح المواسير
يقلل من الإنكماش وشروخ الجفاف
• خالي من الكلوريدات ويستعمل بأمان في أعمال الخرسانة المسلحة
• مناسب للإستعمال بوجه خاص لأعمال الخرسانة في الأجواء الحارة
• إقتصادي ويمكن الحصول على درجة التشغيل والمقاومة المطلوبة بكمية أقل من الأسمنت
طريقة التشغيل :
يضاف الأديكريت بي في دي أثناء عملية الخلط بعد إضافة المياه أو يضاف إلى المياه قبل عملية خلط الخرسانة مباشرة
معدل الإستهلاك :الجرعة العادية حوالي 0.15 – 0.30 % من وزن الأسمنت أي 0.5 – 1.0 كجم لكل متر مكعب من الخرسانة أو 0.25 – 0.5 كجم لكل مائة لتر من مياه الخلط.
احتياطات الأمان :
الأديكريت بي في دي غير قابل للإشتعال وغير سام وفي حالة تلوث الأعين تغسل فوراً بكمية وفيرة من المياه.
التخزين :لمدة 18 شهراً على الأقل تحت اشتراطات تخزين مناسبة.
العبوات :20كجم , 200كجم

الخلاصة:

نستخلص مما تقدم أن الإضافات يجب أن ينتبه لها جيدا من قبل المواطنين والمقاولين حيث لم تستخدم بالشكل المطلوب والمرجو من حيث المواصفات علما بأنها طبقت في المشاريع الحكومية بصورة كبيرة ويعود عدم استخدامها لدى المواطنين لخوفهم من الزيادة في التكلفة وكذلك عدم الاهتمام في الجودة.

ماء الخلط في الخرسانه

ما هي وظيفه ماء الخلط في الخرسانه؟
ماء الخلط له دوراساسي ودور ثانوي
الدور الاساسي:
1- تساعد في عمليه اماهه الاسمنت حيث تجعل الاسمنت يتفاعل مع الماده(الماء)حيث يكون الناتج الاماهه تكوين مركبات كبريتات البوتاسوم المائيه وتجعل المركبات تتلاحم مع بعضها ببعض
اقل كميه الماء اللازمه لاماهه الاسمنت لكي يكون مركباتتمسك مركبات الركام بعضها ببعض 90جم
كميه الماء 1/2كميه الاسمنت
فيكون الماء الزائد اللي بيضاف علي الماء اللازم يجعل الركام يجري ف حجينه الاسمنت وذلك يسهل من عمليه التشغيل للخرسانه
2- تساعد علي بلل سطح جزيئات الركام حيث يكون جزء من الركام يكون جاف فاذا دخل هذا الجزء ف الخرسانه يودي الي امتصاص جزء من الماء الاماهه ويودي ع عدم اتمام عمليه الاماهه وذلك يضعف من مقاومه الخرسانه.
الدور الثانوي:
1- تغسل حبيبات الركام لتخلص من المركبات العضويه والشوائب
2- معالجه الخرسانه هي عمليه مهمه حيث فائده المعالجه جزء من الاسمنت يتفاعل مع ماء الخلط والجزء منه يكون جزء منه خشن لا يتفاعل وعند معالجته بالماء يتفاعل مع الماء وذلك يرفع من مقاومه ضغط الخرسانه.
3 – تتجنب حدوث شروخ انكماش الجفاف.
حيث اذا حدث ظروف ولم ترش لمده اسابيع يحدث شروخ انكماش جفاف احتمال حدوثها ف البلاطات الخرسانه المسقوفه يكون شروخعشوائيه تكون سطحيه ولنتجنبها بالمعالجه الجيده للخرسانه.
ويجب ان تستمر لمده اسبوع من صب الخرسانه.
انواع ماء خلط اخري:
يستخدم اي ماء صالح للشرب كماء خلط ولا يشترط أن يكون الماء الغير صالح للشرب غير صالح للخلط فبعض أنواع الماء الغير صالح للشرب يمكن إستخدامها في بعض أنواع الخرسانة
اذا كان المشروع بعيد ولايوجد ماء صالح للشرب فيجب اجراء تجربيبتين قبل استخدامها حيث نحضر مكعبات من اسمنت به ماء غير صالح لشرب واسمنت به ماء صالح للشرب فاذا كان مقاومه الاسمنت الغير صالح للشرب تصل الي 90% كثر من مقاومه الاسمنت الصلح للشرب فيمكن استخدامه .
ويشترط في ماء الخلط ألا يزيد محتوى الأملاح فيه على :

2.00 جرام في اللتر من الأملاح الكلية الذائبة ( T.D.S ) .
0.50 جرام في اللتر من أملاح الكلوريدات على هيئة CL .
0.30 جرام في اللتر من أملاح الكبريتات على هيئة SO3 .
1.00 جرام في اللتر من أملاح الكربونات والبيكربونات .
0.10 جرام في اللتر من أملاح كبريتيد الصوديوم .
0.20 جرام في اللتر من المواد العضوية .
2.00 جرام في اللتر من المواد غير العضوية وهى الطين والمواد العالقة .
ب – لا يقل بصفة عامة – الأس الهيدروجيني – ( PH ) لماء الخلط عن (7) ويجب إجراء تحاليل لمعرفة الرقم الفعلي قبل استخدام الماء .

اما التجربه الثانيه زمن الشك
(اذا كان زمن الشك سريع يعتبر عيب واذا كان زمن الشك بطي يعتبر عيب)
الكود المصري حدد ان زمن الشك الابتدائي لايقل عن 45 دقيقه وزمن الشك النهائي الا يزيد عن10ساعات)
فاذا اجرينا علي اسمنت بماء غير صالح للشرب واخري صالحه وكان زمن الشك الابتدائي الصالح للشرب 80دقيقه وكان لغير الصالح للشرب 12دقيقه وحدد الكود المصري الايزيد الشك الابتدائي عن30دقيقه
يمكن استعمال ماء البحر ف الخرسانه العاديه ولكن بعد اجراء التجارب
ولايمكن استعماله ف الخرسانه المسلحه
درجات القوام:
أ)قوام جاف
ب)قوام لدن
ج)قوام مبتل
قوام جاف:
نسبه ماء لاتزيد عن0.4الي 0.42
وتكون نسبه الماء: الاسمنت هي0.4
قوام لدن:
تتراوح نسبه الماء من 0.45الي0.6
قوام مبتل :
نسبه الماء الي الاسمنت اكترمن0.6
- نضع ماء داخل الخرسانه لتزويد قابليه التشغيل وهي تعبر عن سهوله صناعه الخرسانه
ف مهبط الطائرات نصب الخرسانه ف مساحات واسعه فلا نحتاج قابليه تشغيل عاليه للخرسانه
يصب ع فرم كبيره تربيع من الخشب صب ودمك بسهوله
مهم/ في خرسانه الطرق نتيجه لصب الخرسانه ف مساحات واسعه(سهوله دمك الخرسانه)نلجا الي درجات فيها كميه ماء قليله
الخرسه تصب ف مساحات واسعه مثل بغله الكوبري لا نحتاج لخرسانه مقاومه عاليه وفلا نحتاج خرسانه ذات سيوله عاليه
لتحقيق السيوله العاليه للخرسانه والحفاظ ع مقاومه عاليه نستخدم اضافات نضعها ف ماء الخلط
الاثار السلبيه لاستخدام ماء الخلط في الخرسانه:
يعبر عن :
1) 0.4 نسبه الماء الي الاسمنت
اذا زاد كان خرسانه مبتله واذا قل كانت جافه
الدمك الي يعطي مقاومه اعلي من الدمك اليدوي
ليس لهما تاثير ع مقاومه ضغط الخرسانه
الدمك يتخلص اكثرمن 90% من الفراغات الموجوده ف الخرسانه اما اليدوي يتخلص من 50%
- قوه تحمله للخرسانه للعوامل الجويه تبقي ضعيفه
- تغيرات بعديه مما يودي الي حدوث شروخ عند زياده الماء
- اذا زادت نسبه الماء تصبح الخرسانه منفذه للسوائل
وكل ما زادت كميه الماء داخل الخرسانه تصبح الاخرسانه اكثر نفاذيه للسوائل

عند صب عنصر انشائي 10سم وفيها كميه الماء عاليه وتركنه حتي نشف وبعد ذلك صب عليه 10سم اخري نجد ان تماسك الطبقات يصبح ضعيف
ظاهره النطح :
بعد صب الخرسانه ف الشده الخشبيه نجد ف 5 ساعات نلاقي سطح الخرسانه بيبرق(يظهر ماء ع سطح الخرسانه بعد عمليه الدمك والتسويه)ونقول ان الخرسانه حصل لها عمليه نطح وهذا يضعف من مقاومه ضغط الخرسانه فمثلا ف الطرق والمطارا ت يحصل لها بري واحتكاك
هناك عوامل تتحكم ف ماء الخلط داخل الخرسانه
1- نوع العمل الهندسي اي خرسانه الطرق غير خرسانه المنشات
2- كميه الماءعند صب الخرسانه فلطرق غير ماء صب المباني
3- درجه دمك الخرسانه اليدوي غير الي
4- المساحه السطحيه وكميه الاسمنتونوع الكام والتدرج الحبيبي اي خواص الركام
5- التدرج الحبيبي للركام ناعم جدا ام ناعم او متوسط
6- درجه حراره الجو فمثلا عند 20درجه س غير عند 40 درجه س
هناك مواد ضاره عند صب خرسانه:
تسبب اثار سلبيه للخرسانه
1- التراب او المواد الناعمه التي تدخل بالماء الخلط وتسبب
*تخلص حبيبات الركام تمنع التماسك لحبيبات مع بعضها ببعض
*تاخر زمن الشك
*تسبب تغيرات حجميه
*تضعف مقاومه الاسمنت
2- المواد عضويه
اذا دخلت يحدث
*تاخر زمن الشك
* تمنع التماسك لحبيبات مع بعضها ببعض
*تسبب تغيرات حجميه