الخرسانة هي عبارة عن خليط غير متجانس من الركام (الحصمة) والأسمنت والماء مع بعض الفراغات ويمكن إضافة بعض المواد الأخرى (المضافات) للحصول على خواص معينة.

يتم اختيار نسب هذه المواد في الخلطة الخرسانية حسب نوع العمل المطلوب والمواد المتوفرة. ومع خلط هذه المواد مع بعضها يتم الحصول على الخرسانة التي تبدأ بالتصلب التدريجي مع الوقت حتى تصبح صلبة وقوية ، وتتفاوت قوتها حسب المكونات الأساسية وكذلك حسب طريقة الرج أثناء الصب ونوعية المعالجة.

المكونات

أولاً: الأسمنت:

الأسمنت هو تلك المادة الناعمة الداكنة اللون التي تمتلك خواص تماسكية وتلاصقية بوجود الماء مما يجعله قادراً على ربط مكونات الخرسانة بعضها ببعض وتماسكها مع حديد التسليح. ويتكون الأسمنت من 3 مواد خام أساسية هي كربونات الكالسيوم الموجودة في الحجر الكلسي، والسيليكا الموجودة في الطين والرمل، والألومنيا (أكسيد الألمنيوم).

ثانياً: الركام (الحصمة)

إن لنوعية وخواص الركام تأثيراً كبيراً على خواص الخرسانة ونوعيتها لكونه يشغل حوالي (70 - 75%) من الحجم الكلي للكتلة الخرسانية. ويتكون الركام بصورة عامة من حبيبات صخرية متدرجة في الحجم منها حبيبات صغيرة كالرمل والأخرى حبيبات كبيرة كالحصى.

وإضافة إلى كون الركام يشكل الجزء الأكبر من هيكل الخرسانة والذي يعطي للكتلة الخرسانية استقرارها ومقاومتها للقوى الخارجية والعوامل الجوية المختلفة كالحرارة والرطوبة والانجماد فإنه يقلّل التغيّرات الحجمية الناتجة عن تجمد وتصلب عجينة الإسمنت أو عن تعرض الخرسانة للرطوبة والجفاف. ولذا فإن الركام يعطي للخرسانة متانة أفضل مما لو استعملت عجينة الإسمنت وحدها.

ثالثاً: الماء

1- إن الماء ضروري لكي يتم التفاعل الكيماوي بين الإسمنت والماء.

2- وهو ضروري أيضاً لكي تمتصه الحصمة المستعملة في الخرسانة.

3- يعطي الماء الخليط المؤلف من الركام الخشن والناعم والإسمنت درجة مناسبة من الليونة تساعده على التشغيل والتشكيل.

4- بوجود الماء يمكن خلط مقدار أكبر من الحصمة بنفس الكمية من الإسمنت.

5- إن الماء يعطي حجماً للخرسانة يتراوح ما بين 15 - 20 %.

6- يضيع جزء من الماء الموجود في خلطة الخرسانة أثناء عملية التبخر.

7- إن الماء ضروري لعمليات إيناع الخرسانة أثناء تصلبها.

رابعاً: الإضافات:

الإضافات هي عبارة عن مواد أو تراكيب من عدة مواد تضاف للخرسانة أثناء الخلط لتحسين خاصية أو أكثر من خواص الخلطة الخرسانية.

أهم أغراض استعمال الإضافات

1- تحسين قابلية التشغيل للخرسانة الطرية.

2- تعجيل التصلب للحصول على مقاومة عالية في وقت قصير.

3- إبطاء عملية التصلب (الشك) في الأجواء الحارة أو النقل لمسافات البعيدة.

4- تقليل الحرارة المتولدة وتقليل النضح أو النزف (Bleeding).

5- تحسين مقاومة التآكل وتقليل التقلص الحاصل أثناء التصلب.

6- منع صدأ الحديد.

الخلطات الخرسانية

بعد أن يتم فحص المواد الأولية (وهي الركام الخشن والناعم ، والماء والإسمنت والمضافات) وبعد التأكد من صلاحيتها ومطابقتها للمواصفات، يتم عمل تصميم للخلطة الخرسانية لتعيين كمية كل مادة من المواد اللازمة للحصول على خلطة خرسانية حسب ظروف العمل ونوع المنشأ أو العنصر الخرساني المراد صبه.

وهناك عوامل عديدة تؤثِّر على التصميم كشكل الركام وحجمه وتدرجه وطبيعة العمل والتشغيل وطريقة الدمك وتوفر المواد ودرجات الحرارة، إلا أننا أثناء التصميم نأخذ بعين الاعتبار أن يتم تحديد المكونات بحيث تغطى كل حبات الركام بالإسمنت وبحيث تدخل الحبيبات الأصغر حجماً في الفراغات الأكبر حجماً وبحيث تعطي الخرسانة القوة المطلوبة واللدونة اللازمة وأن تكون غير منفذة للماء ومتينة وقوية ومقاومة للعوامل الجوية بأقل التكاليف.

معالجة الخرسانة

إن قوة احتمال الخرسانة وتماسكها ومقاومتها لنفاذ الماء تزداد بمرور الوقت ما دامت الظروف مهيأة لاستمرار التفاعل الكيماوي بين الماء والإسمنت كما تتحسن أيضاً خواص الخرسانة الأخرى مثل مقاومتها للحرارة والبرودة وعوامل الجو المتقلبة. والتحسن الذي يطرأ على خواص الخرسانة يكون سريعاً في أول عهدها ولكنه يستمر ببطء بعد ذلك إلى أجل غير معلوم.

إن المعالجة المبكرة والفعّالة والمستمرة في المراحل الأولى لعمر الخرسانة أمر ضروري لتشكيل القوة والمتانة وعدم النفاذية ومقاومة البري وثبات الحجم والشروط الأساسية التي يجب توافرها حتى يستمر التفاعل هي درجة الحرارة المناسبة، والرطوبة الملائمة والمعروف أن الخرسانة الطرية تحوي من الماء مقدار أكثر مما يلزم لإتمام التفاعل الكيماوي للإسمنت إلا أنه في معظم الأحوال يتبخر جزء كبير من هذا الماء بفعل الحرارة، ولذلك كان لا بد من إضافة الماء باستمرار إلى الخرسانة للتعويض عن الماء الذي يتبخر، كما يمكن تغطية الخرسانة وترطيب الغطاء حتى يتم ضمان وجود رطوبة وماء التفاعل، كما يجب اتخاذ الاحتياطات بالنسبة للحرارة.