الخرسانة مسبقة الصب

الخرسانة مسبقة الصب هي منتج إنشائي يُصنع عن طريق صب الخرسانة في قالب قابل لإعادة الاستخدام ، ثم تُعالج في بيئة مُتحكم بها، وتُنقل إلى موقع البناء، وتُركّب في مكانها؛ ومن أمثلتها العوارض الخرسانية مسبقة الصب ، وألواح الجدران، والأرضيات، والأسقف، والركائز. في المقابل، تُصب الخرسانة المصبوبة في الموقع في قوالب مُخصصة للموقع وتُعالج في الموقع نفسه. ^{[ 1 ]}

في الآونة الأخيرة، يتم استخدام رغوة البوليسترين الموسعة خفيفة الوزن كقلب لألواح الجدران مسبقة الصب، مما يوفر الوزن ويزيد من العزل الحراري .

يتميز الحجر مسبق الصب عن الخرسانة مسبقة الصب باستخدام ركام أنعم في الخليط، لذا فإن النتيجة تقترب من المنتج الطبيعي.

يُستخدم الخرسانة مسبقة الصب في تطبيقات داخلية وخارجية متنوعة، بدءًا من الطرق السريعة والجسور والمباني الشاهقة، وصولًا إلى مواقف السيارات والمدارس (من الروضة وحتى الصف الثاني عشر) والمستودعات والمباني متعددة الاستخدامات والمباني الصناعية. وبفضل إنتاجها في بيئة مُحكمة (يُشار إليها عادةً باسم مصنع الخرسانة مسبقة الصب)، تُتاح لها فرصة التصلب بشكل صحيح، كما يُمكن مراقبتها عن كثب من قِبل العاملين في المصنع. ويُوفر استخدام نظام الخرسانة مسبقة الصب العديد من المزايا المُحتملة مُقارنةً بالصب في الموقع. إذ يُمكن إنتاج الخرسانة مسبقة الصب على مستوى الأرض، مما يُعزز السلامة أثناء عملية الصب. كما يُوفر مصنع الخرسانة مسبقة الصب تحكمًا أكبر في جودة المواد والتنفيذ مُقارنةً بموقع البناء. ويمكن إعادة استخدام القوالب المُستخدمة في مصنع الخرسانة مسبقة الصب مئات إلى آلاف المرات قبل الحاجة إلى استبدالها، مما يجعلها غالبًا أقل تكلفة من الصب في الموقع من حيث تكلفة وحدة القوالب. ^{[ 2 ]}

تختلف أنظمة تشكيل الخرسانة مسبقة الصب المستخدمة في التطبيقات المعمارية من حيث الحجم والوظيفة والتكلفة. كما تُستخدم الألواح المعمارية مسبقة الصب لتكسية واجهات المباني كليًا أو جزئيًا ، أو لبناء جدران قائمة بذاتها لأغراض تنسيق الحدائق، والعزل الصوتي ، والأمن. وفي بعض الحالات، يمكن أن تكون المنتجات مسبقة الصب - مثل العوارض المستخدمة في الجسور والطرق السريعة وأرضيات مواقف السيارات - عناصر إنشائية مسبقة الإجهاد . كما تُستخدم وحدات الخرسانة مسبقة الصب في أنظمة تصريف مياه الأمطار، وأنابيب المياه والصرف الصحي، والأنفاق.

يمكن تصنيع قوالب الخرسانة مسبقة الصب من الخشب أو الفولاذ أو البلاستيك أو المطاط أو الألياف الزجاجية أو غيرها من المواد الاصطناعية، ولكل منها لمسة نهائية فريدة. ^{[ 3 ]} بالإضافة إلى ذلك، تتوفر العديد من التشطيبات السطحية لأنواع ألواح الجدران الأربعة مسبقة الصب - الألواح المركبة، والألواح المركبة المكسوة بالجص، والطبقة الداخلية، وألواح التكسية - بما في ذلك تلك التي تُحاكي مظهر الألواح الأفقية والحجر المصقول . يمكن إضافة اللون إلى خليط الخرسانة، كما تؤثر نسب وحجم الركام على مظهر وملمس أسطح الخرسانة النهائية.

استخدم البناؤون الرومان القدماء الخرسانة، وسرعان ما صبّوا المادة في قوالب لبناء شبكتهم المعقدة من القنوات المائية والعبارات والأنفاق . تشمل الاستخدامات الحديثة لتقنية الخرسانة مسبقة الصب مجموعة متنوعة من التطبيقات المعمارية والإنشائية، بما في ذلك الأجزاء الفردية، أو حتى أنظمة المباني بأكملها.

في العالم الحديث، كانت مدينة ليفربول بإنجلترا رائدة في استخدام المباني ذات الألواح الخرسانية مسبقة الصب عام 1905. [ 4 ^{] وقد ابتكر} هذه التقنية مهندس المدينة جون ألكسندر برودي . تبع ذلك إنشاء إسطبلات الترام في والتون بليفربول عام 1906. لم تلقَ الفكرة رواجًا واسعًا في بريطانيا، إلا أنها انتشرت في جميع أنحاء العالم، ولا سيما في أوروبا الوسطى والشرقية ^{[ 5 ]} ، وكذلك في برنامج المليون في الدول الاسكندنافية.

في الولايات المتحدة، تطورت صناعة الخرسانة مسبقة الصب إلى صناعتين فرعيتين، تمثل كل منهما جمعية رئيسية. تركز صناعة هياكل الخرسانة مسبقة الصب، التي يمثلها بشكل أساسي معهد الخرسانة مسبقة الصب/مسبقة الإجهاد (PCI)، على عناصر الخرسانة مسبقة الإجهاد وعناصر الخرسانة مسبقة الصب الأخرى المستخدمة في الهياكل فوق الأرض مثل المباني ومواقف السيارات والجسور، بينما تنتج صناعة منتجات الخرسانة مسبقة الصب منتجات المرافق العامة وتحت الأرض وغيرها من المنتجات غير مسبقة الإجهاد، ويمثلها بشكل أساسي الرابطة الوطنية للخرسانة مسبقة الصب (NPCA).

في أستراليا ، استخدمت سكك حديد حكومة نيو ساوث ويلز على نطاق واسع الخرسانة مسبقة الصب في بناء محطاتها والمباني المماثلة. وبين عامي 1917 و1932، شيدت 145 مبنى من هذا النوع. ^{[ 6 ]}

إلى جانب ألواح التكسية والعناصر الإنشائية، يُمكن تجميع مبانٍ كاملة من الخرسانة مسبقة الصب. يُتيح التجميع المسبق الصب إنجاز المحلات التجارية والمكاتب بسرعة وبأقل جهد. على سبيل المثال، تم صب مبنى جيم بريدجر في ويليستون، داكوتا الشمالية، مسبقًا في مينيسوتا، مع تركيب مرافق الهواء والكهرباء والمياه والألياف الضوئية مسبقًا في ألواح المبنى. نُقلت الألواح لمسافة تزيد عن 800 ميل إلى حقول نفط باكن، وتم تجميع المبنى التجاري بواسطة ثلاثة عمال في وقت قياسي. يضم المبنى أكثر من 40,000 قدم مربع من المحلات التجارية والمكاتب. تم تصنيع المبنى بالكامل تقريبًا في مينيسوتا.

يُحسّن تسليح الخرسانة بالفولاذ من قوتها ومتانتها. تتمتع الخرسانة، في حد ذاتها، بمقاومة ضغط جيدة، لكنها تفتقر إلى مقاومة الشد والقص، وقد تتعرض للتشقق عند تحملها الأحمال لفترات طويلة. يوفر الفولاذ مقاومة عالية للشد والقص لتعويض ما تفتقر إليه الخرسانة. يتصرف الفولاذ بشكل مشابه للخرسانة في البيئات المتغيرة، مما يعني أنه ينكمش ويتمدد معها، ويساعد على تجنب التشقق.

يُعدّ حديد التسليح الشكل الأكثر شيوعًا لتقوية الخرسانة. وهو مصنوع عادةً من الفولاذ، ويُصنّع بأضلاعٍ تلتصق بالخرسانة أثناء تصلّبها. يتميّز حديد التسليح بمرونته، حيث يمكن ثنيه أو تجميعه لدعم شكل أي هيكل خرساني. يُعدّ الفولاذ الكربوني أكثر مواد حديد التسليح شيوعًا. ومع ذلك، يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ، والفولاذ المجلفن، والطلاءات الإيبوكسية لمنع التآكل . ^{[ 7 ]}

فيما يلي عينة من المنتجات العديدة التي تستخدم الخرسانة مسبقة الصب/مسبقة الإجهاد. مع أن هذه القائمة ليست شاملة، إلا أن غالبية منتجات الخرسانة مسبقة الصب/مسبقة الإجهاد تندرج عادةً تحت فئة واحدة أو أكثر.

مرافق المبنى والموقع

تُستخدم مكونات البناء الخرسانية مسبقة الصب ومرافق الموقع في الهندسة المعمارية كأرفف للمدافئ، وتكسية الجدران، ومنتجات التشطيب، والملحقات، والجدران الستائرية. تشمل التطبيقات الإنشائية للخرسانة مسبقة الصب الأساسات، والجسور، والأرضيات، والجدران، وغيرها من المكونات الإنشائية. من الضروري تصميم كل مكون إنشائي واختباره ليتحمل أحمال الشد والضغط التي سيتعرض لها طوال عمره الافتراضي. تُستخدم الآن لبّات البوليسترين الموسع في ألواح الخرسانة مسبقة الصب للاستخدام الإنشائي، مما يجعلها أخف وزنًا وتعمل كعازل حراري.

تُبنى مواقف السيارات متعددة الطوابق عادةً باستخدام الخرسانة مسبقة الصب. تتضمن عملية البناء تجميع أجزاء مسبقة الصب لمواقف السيارات، وهي عبارة عن ألواح جدارية هيكلية متعددة الطوابق، وأعمدة داخلية وخارجية، وأرضيات هيكلية، وعوارض، وألواح جدارية، وسلالم، وبلاطات. قد تكون هذه الأجزاء كبيرة الحجم؛ فعلى سبيل المثال، تتطلب وحدات الأرضيات الهيكلية ذات الشكل T المزدوج رفعها إلى مكانها باستخدام أنظمة تثبيت الخرسانة مسبقة الصب . ^{[ 8 ]}

الجدران الاستنادية

يُستخدم الخرسانة مسبقة الصب في مجموعة واسعة من أنظمة دعم التربة الهندسية. وتشمل المنتجات الجدران الاستنادية التجارية والسكنية ، والجدران البحرية ، والألواح الترابية المثبتة ميكانيكياً ، وأنظمة الكتل المعيارية الأخرى. ^{[ 9 ]}

منتجات النقل والمرور

تُستخدم منتجات النقل الخرسانية مسبقة الصب في بناء الطرق والمطارات وأنظمة النقل بالسكك الحديدية، ولضمان سلامتها وحماية مواقعها. تشمل هذه المنتجات: العبارات الصندوقية ، والعبارات ثلاثية الجوانب، وأنظمة الجسور، ومعابر السكك الحديدية، وعوارض السكك الحديدية، والجدران /الحواجز الصوتية ، وحواجز جيرسي ، وقطاعات الأنفاق، والحواجز الخرسانية، وحواجز الطرق ذات البوابات المفرغة، وحواجز الجزر الوسطى، والأعمدة، وغيرها من منتجات النقل. كما يُمكن استخدام الخرسانة مسبقة الصب في إنشاء الأنفاق، ومعابر الطرق السطحية، وممرات المشاة تحت الأرض. وتُستخدم أيضًا في مسارات بعض قطارات المترو ذات الإطارات المطاطية .

منتجات متخصصة

منتجات المقابر

تتطلب الأقبية أو الأضرحة تحت الأرض هياكل محكمة الإغلاق تقاوم القوى الطبيعية لفترات طويلة من الزمن.

احتواء المواد الخطرة

يُعد تخزين المواد الخطرة، سواء على المدى القصير أو الطويل، قضية بيئية متزايدة الأهمية، مما يستدعي وجود حاويات لا تقتصر على إحكام إغلاق المواد فحسب، بل تكون قوية بما يكفي لتحمل الكوارث الطبيعية أو الهجمات الإرهابية.

منتجات بحرية

تُستخدم الخرسانة مسبقة الصب على طول الواجهة البحرية في العديد من التطبيقات، منها الجدران البحرية ، والأرصفة العائمة، والبنية التحتية تحت الماء، والأرضيات الخشبية، والدرابزينات، وغيرها من المرافق. وعند تصميمها مع مراعاة الوزن الثقيل، تُقاوم هذه المنتجات قوى الطفو المائية بكفاءة تفوق معظم المواد الأخرى.

على الرغم من المزايا العديدة التي يوفرها الخرسانة مسبقة الصب، إلا أنها تنطوي على بعض القيود. فقد يؤدي نقل المكونات الكبيرة والثقيلة إلى زيادة التعقيدات اللوجستية والتكاليف. ونظرًا لتصنيع العناصر قبل وصولها إلى الموقع، فإن إجراء التعديلات بعد التصنيع غالبًا ما يكون صعبًا ومكلفًا. كما يعتمد أداء الهياكل مسبقة الصب بشكل كبير على جودة الوصلات والربط، الأمر الذي يتطلب تصميمًا وتركيبًا دقيقين. بالإضافة إلى ذلك، قد تزيد القوالب المتخصصة ومرافق التصنيع ومعدات الرفع من تكاليف الاستثمار الأولية مقارنةً ببعض تطبيقات الصب في الموقع.

تتطلب العديد من مشاريع النقل الحكومية والفيدرالية في الولايات المتحدة أن يكون موردو الخرسانة مسبقة الصب معتمدين إما من قبل جمعية الخرسانة المعمارية مسبقة الصب، أو الجمعية الوطنية للخرسانة مسبقة الصب، أو معهد الخرسانة مسبقة الصب مسبقة الإجهاد.

• الوسائط المتعلقة بالخرسانة مسبقة الصب على ويكيميديا ​​كومنز
• منزل مريح مقابل 1000 دولار ، مجلة العلوم الشعبية الشهرية، فبراير 1919، صفحة 39، تم مسحها ضوئيًا بواسطة كتب جوجل: العلوم الشعبية