ما هو عيار الخرسانة؟ التعريف، الأهمية، ودور درجة الخرسانة في جودة المنشأ

يُعَدّ الخرسانة، بوصفها أكثر مواد البناء استخدامًا في العالم، عنصرًا حاسمًا في متانة المنشآت ومقاومتها وسلامتها. ومن أهم المفاهيم في تصميم وتنفيذ الخرسانة مفهوم عيار الخرسانة أو درجة الخرسانة. ويساعد الفهم الصحيح لعيار الخرسانة المهندسين والمنفذين وأصحاب المشاريع على اختيار الخرسانة المناسبة لطبيعة المشروع، وتجنّب مشكلات مثل التشققات، وانخفاض المقاومة، وارتفاع النفاذية.

تعريف عيار أو درجة الخرسانة

يُقصد بعيار الخرسانة كمية الإسمنت المستعملة في كل متر مكعب من الخرسانة، ويُعبَّر عنه عادةً بوحدة الكيلوغرام لكل متر مكعب (kg/m³). فعلى سبيل المثال، إذا استُخدم 350 كيلوغرامًا من الإسمنت في متر مكعب واحد من الخرسانة، يُقال إن عيار الخرسانة هو 350.

يرتبط عيار الخرسانة ارتباطًا مباشرًا بالعوامل التالية:

• مقاومة الضغط للخرسانة
• الدوام في مواجهة العوامل البيئية
• معدل نفاذية الماء
• قوة تماسك الخرسانة مع حديد التسليح

لماذا يُعَدّ عيار الخرسانة مهمًا؟

إن اختيار العيار المناسب للخرسانة يُشكّل الأساس لجودة المنشأ. فالخرسانة ذات العيار المنخفض قد:

• لا تحقق مقاومة ضغط كافية
• تكون ضعيفة أمام الرطوبة والمواد المسببة للتآكل
• تتعرض للتزهير أو التلف المبكر

ومن جهة أخرى، فإن العيار المرتفع أكثر من اللازم يؤدي إلى:

• زيادة تكلفة المشروع
• ارتفاع حرارة الإماهة
• زيادة احتمال حدوث تشققات الانكماش

لذلك، فإن تحديد العيار الأمثل يُعَدّ من أهم القرارات في مرحلة تصميم الخرسانة.

الفرق بين عيار الخرسانة والدرجة المقاومة

من الأخطاء الشائعة اعتبار عيار الخرسانة مساويًا للدرجة المقاومة للخرسانة (مثل C25 أو C30)، في حين أن:

• عيار الخرسانة يعبّر عن كمية الإسمنت المستخدمة
• الدرجة المقاومة تعبّر عن مقاومة الضغط المحددة في الكودات والمعايير

وقد تمتلك خرسانتان بالعيار نفسه مقاومة مختلفة، وذلك بسبب تأثير عوامل مثل:

• نسبة الماء إلى الإسمنت
• نوع الركام
• جودة الخلط
• ظروف معالجة الخرسانة

العلاقة بين عيار الخرسانة وأعمال القوالب

لا يؤثر عيار الخرسانة على المقاومة فحسب، بل يؤثر أيضًا على الضغط الجانبي الواقع على قوالب الخرسانة. فالخرسانات ذات العيار الأعلى والقابلية الأكبر للتشغيل تُولّد ضغطًا أكبر على القالب، ولذلك تبرز أهمية استخدام أنظمة قوالب مناسبة.

في المشاريع الاحترافية، يؤدي استخدام أنظمة القوالب المعدنية للخرسانة من شركة ضمان إلى رفع مستوى السلامة، وتقليل تشوه القوالب، والحصول على سطح نهائي عالي الجودة.

كما أن الاختيار الصحيح في أعمال الصب الثقيلة لكل من:

li>
=”rtl” lang=”ar”>

• البولت وتاي بولت
• الميان بولت العازل للماء
• القوالب المعدنية المعيارية

يلعب دورًا مهمًا في التحكم بضغط الخرسانة، وقد جرى تناول هذه المواضيع بالتفصيل في المقالات التخصصية لشركة ضمان.

الميان بولت العازل للماء

القالب المعدني المعياري

أنواع عيار الخرسانة واستخدامات كل نوع في المشاريع الإنشائية

يُختار عيار الخرسانة وفقًا لنوع المنشأ، ومستوى الأحمال، والظروف البيئية، ومتطلبات الكودات والمعايير. ولا يمكن اعتماد عيار واحد لجميع أجزاء المبنى، لأن لكل عنصر متطلبات فنية مختلفة. وفيما يلي استعراض لأنواع عيار الخرسانة واستخداماتها الشائعة.

تصنيف عيار الخرسانة بحسب كمية الإسمنت

بوجه عام، تُصنَّف الخرسانة من حيث العيار إلى ثلاث فئات رئيسية:

1. خرسانة منخفضة العيار (أقل من 250 كغ/م³)

تُستخدم هذه الخرسانة غالبًا في الأعمال غير الإنشائية، مثل:

• خرسانة النظافة
• أعمال الأرضيات غير الحاملة
• ملء الفراغات

يتراوح عيار خرسانة النظافة عادةً بين 150 و200 كغ/م³، وتتمثل وظيفتها في توفير سطح مستوٍ ونظيف لتنفيذ الأساسات، وليس تحمّل الأحمال الإنشائية. وفي هذه المرحلة لا تكون دقة معدات القوالب ذات أهمية كبيرة، على عكس مرحلة تنفيذ الأساسات التي تختلف متطلباتها كليًا.

2. خرسانة متوسطة العيار (من 250 إلى 350 كغ/م³)

تُعَدّ هذه الفئة الأكثر استخدامًا في البناء، وتُستعمل في معظم العناصر الإنشائية، مثل:

• الأساسات التقليدية
• الأعمدة والجسور
• الجدران القصية
• الأسقف الخرسانية

تندرج العيارات الشائعة مثل 300 و325 و350 ضمن هذه الفئة، إذ تحقق توازنًا مناسبًا بين المقاومة وقابلية التشغيل والتكلفة.

في المشاريع التي تُستخدم فيها القوالب المعدنية المعيارية، تُحدِث الخرسانة بهذا العيار ضغطًا جانبيًا ملحوظًا، ولذلك يصبح استخدام المعدات القياسية أمرًا ضروريًا، مثل:

• التاي بولت والميان بولت العازل للماء
• البولت العصائي وصامولة القالب
• القوالب المعدنية المعيارية من ضمان

الميان بولت العصائي

القوالب المعدنية المعيارية

3. خرسانة عالية العيار (أكثر من 350 كغ/م³)

تُستخدم الخرسانات عالية العيار في الحالات التي:

• تتطلب مقاومة ضغط مرتفعة
• يجب تقليل نفاذية الخرسانة إلى أدنى حد
• تتعرض فيها المنشأة للرطوبة أو المواد المسببة للتآكل

الاستخدامات الشائعة:

• المنشآت المائية والخزانات
• الأعمدة الثقيلة والخاصة
• المنشآت الصناعية
• الجسور والأنفاق

غالبًا ما تندرج العيارات مثل 400 و450 وما فوق ضمن هذه الفئة. ومع ذلك، فإن زيادة العيار دون ضبط نسبة الماء إلى الإسمنت قد تؤدي إلى خرسانة جافة وضعيفة القابلية للتشغيل، ولذلك تُستخدم الإضافات الخرسانية في هذا النوع من الخرسانات.

عيار الخرسانة في الأجزاء المختلفة من المبنى

في التطبيق العملي، يتم اختيار عيارات مختلفة للخرسانة بحسب أجزاء المنشأ، على النحو التالي:

• خرسانة النظافة: من 150 إلى 200
• الأساسات: من 250 إلى 350
• الأعمدة والجسور: من 300 إلى 400
• سقف البلاطة الخرسانية: من 300 إلى 350

يتطلب التنفيذ الصحيح لهذه الأجزاء استخدام أنظمة قوالب دقيقة ومقاومة. ولا سيما في الأعمدة والجدران التي يُستخدم فيها خرسانة متوسطة أو عالية العيار، فإن الاستعانة بالقوالب المعدنية للأعمدة والجدران من شركة ضمان تساهم في منع انتفاخ القالب وتسرب الخرسانة.

قوالب الأعمدة الدائرية

قوالب الأعمدة المربعة والمستطيلة

قالب العمود المتغير ZEMAX

معادلة حساب عيار الخرسانة والعوامل المؤثرة فيه

بعد التعرف على مفهوم عيار الخرسانة وأنواعه، يبرز السؤال الأهم: كيف يتم حساب عيار الخرسانة؟ إن الحساب الصحيح لعيار الخرسانة يضمن تحقيق المقاومة المطلوبة، وفي الوقت نفسه يمنع الزيادة غير المبررة في التكاليف والمشكلات التنفيذية.

المعادلة الأساسية لحساب عيار الخرسانة

المعادلة الأساسية لحساب عيار الخرسانة بسيطة للغاية:

عيار الخرسانة = وزن الإسمنت المستخدم (كغ) ÷ حجم الخرسانة (م³)

على سبيل المثال، إذا استُخدم 350 كيلوغرامًا من الإسمنت لإنتاج متر مكعب واحد من الخرسانة، فإن عيار الخرسانة يساوي:

عيار الخرسانة = 350 كغ/م³

غير أن تصميم الخلطة الخرسانية عمليًا لا يقتصر على تحديد العيار فقط، بل يجب دراسة معايير أخرى بدقة.

نسبة الماء إلى الإسمنت وعلاقتها بعيار الخرسانة

تُعد نسبة الماء إلى الإسمنت (W/C) من أهم العوامل المؤثرة في مقاومة الخرسانة. وكلما انخفضت هذه النسبة:

• ازدادت مقاومة الضغط للخرسانة
• انخفضت نفاذية الخرسانة

وبشكل عام:

• نسبة W/C مرتفعة → خرسانة أضعف
• نسبة W/C منخفضة → خرسانة أقوى ولكن بقابلية تشغيل أقل

في العديد من الخلطات، حتى مع ثبات عيار الخرسانة، فإن تقليل نسبة الماء إلى الإسمنت يؤدي إلى زيادة المقاومة. ولذلك، وللحفاظ على قابلية التشغيل في الخرسانات عالية العيار، يتم استخدام إضافات خرسانية مثل الملدنات.

مثال عددي لحساب عيار الخرسانة

افترض أننا نرغب في إنتاج 5 أمتار مكعبة من الخرسانة بعيار 300، ويتم حساب كمية الإسمنت المطلوبة كما يلي:

• عيار الخرسانة: 300 كغ/م³
• حجم الخرسانة: 5 م³

كمية الإسمنت المطلوبة = 300 × 5 = 1500 كغ إسمنت

وباعتبار أن وزن كيس الإسمنت عادةً 50 كغ:

• عدد أكياس الإسمنت = 1500 ÷ 50 = 30 كيسًا

يُعد هذا الحساب عمليًا جدًا في المشاريع الميدانية، ولا سيما في تنفيذ الأساسات والأسقف والأعمدة.

تأثير نظام القوالب على الاستهلاك الفعلي للخرسانة

في الحسابات النظرية، يتم اعتماد حجم الخرسانة بدقة، إلا أن عوامل تنفيذية مثل:

• تسرّب الخرسانة من فواصل القوالب
• انتفاخ القالب
• تشوه القالب تحت ضغط الخرسانة

تؤدي إلى زيادة الاستهلاك الفعلي للخرسانة، وتبرز أهمية هذا الأمر بشكل خاص في الخرسانات متوسطة وعالية العيار.

إن استخدام القوالب المعدنية القياسية والملحقات المناسبة مثل:

• تاي بولت عازل للماء
• واشر كاس
• صواميل قوالب عالية المقاومة

— والمتوفرة ضمن منتجات أنظمة قوالب الخرسانة من شركة ضمان — يلعب دورًا مهمًا في ضبط حجم الخرسانة المستهلكة وتحقيق العيار الفعلي للخلطة.

واشر كاس

الحد الأدنى لعيار الخرسانة وفقًا للّوائح

وفقًا للائحة الخرسانة الإيرانية (آبا):

• الحد الأدنى لعيار الخرسانة الإنشائية يكون عادةً 250 كغ/م³
• في المنشآت المعرضة للرطوبة أو التآكل، يتم رفع هذا الحد الأدنى
• خرسانة النظافة (الخرسانة العادية) غير مشمولة بهذا القيد

إن عدم الالتزام بالحد الأدنى لعيار الخرسانة قد يؤدي إلى انخفاض المقاومة وتقليل دوام المنشأ على المدى الطويل.

جدول عيار الخرسانة، المقاومة الانضغاطية والاستخدامات الشائعة

لا يكفي الاكتفاء بمعرفة مفهوم عيار الخرسانة فقط لاختيار الخرسانة المناسبة في المشاريع الإنشائية. إذ يعتمد المهندسون والمنفذون عادةً على جداول عيار الخرسانة لتقدير المقاومة الانضغاطية التقريبية واختيار الخرسانة المتناسبة مع نوع المنشأ. وتساعد هذه الجداول على اتخاذ قرارات أسرع وأكثر دقة ومتوافقة مع المعايير.

العلاقة بين عيار الخرسانة والمقاومة الانضغاطية

بصورة تقريبية، كلما ازداد عيار الخرسانة، ازدادت مقاومتها الانضغاطية. إلا أن هذه العلاقة ليست خطية بشكل كامل، بل تعتمد على عوامل عدة، من بينها:

• نسبة الماء إلى الإسمنت
• نوع وتدرج الركام
• جودة الخلط
• ظروف المعالجة

ومع ذلك، فإن الجداول التجريبية التالية تُستخدم على نطاق واسع في الورش والمكاتب الفنية.

جدول عيار الخرسانة (تقريبي وميداني)

• عيار 150 إلى 200
  • المقاومة الانضغاطية التقريبية: 7 إلى 10 ميغاباسكال
  • الاستخدام: خرسانة النظافة، الخرسانة العادية
• عيار 250
  • المقاومة الانضغاطية التقريبية: 15 إلى 20 ميغاباسكال
  • الاستخدام: أساسات خفيفة، جدران غير حاملة
• عيار 300
  • المقاومة الانضغاطية التقريبية: 20 إلى 25 ميغاباسكال
  • الاستخدام: أساسات عادية، جسور وأعمدة، بلاطات خرسانية
• عيار 350
  • المقاومة الانضغاطية التقريبية: 25 إلى 30 ميغاباسكال
  • الاستخدام: الأعمدة، الجدران القصية، الأسقف الإنشائية المهمة
• عيار 400 فما فوق
  • المقاومة الانضغاطية التقريبية: أكثر من 30 ميغاباسكال
  • الاستخدام: المنشآت الخاصة، الخزانات، الجسور والمنشآت الصناعية

ملاحظة: القيم المذكورة أعلاه تقريبية، ولأغراض التصميم النهائي يجب الاعتماد على تصميم خلطة خرسانية هندسية معتمدة.

اختيار عيار الخرسانة حسب نوع المنشأ

في المشاريع الإنشائية داخل إيران، يُتَّبع عادةً ما يلي:

• خرسانة النظافة أسفل الأساسات: عيار 150 أو 200
• أساسات المباني السكنية: عيار 250 إلى 300
• الأعمدة والجدران القصّية: عيار 300 إلى 350
• المنشآت المعرضة للرطوبة أو المياه: عيار لا يقل عن 350

إن اختيار عيار أعلى من الحاجة الفعلية لا يؤدي فقط إلى زيادة التكلفة، بل يسبب أيضًا مشكلات مثل ارتفاع حرارة الخرسانة وظهور تشققات الانكماش.

دور القوالب في تحقيق المقاومة الحقيقية للخرسانة

حتى في حال اختيار عيار الخرسانة بشكل صحيح، فإن التنفيذ غير السليم لأعمال القوالب قد يؤدي إلى انخفاض جودة الخرسانة النهائية. إذ إن تسرب الماء أو عجينة الإسمنت من فواصل القوالب يتسبب في:

• انخفاض العيار الفعلي
• تراجع المقاومة الانضغاطية
• ظهور التعشيش السطحي في الخرسانة

لذلك، في المنشآت التي تُستخدم فيها خرسانة بعيار متوسط أو مرتفع، يُوصى باستخدام:

• قوالب معدنية مدولارية دقيقة
• تاي بولت مانعة لتسرّب الماء
• ميد بولت خاص بالجدران المائية

عيار الخرسانة والظروف البيئية

في المناطق ذات الظروف البيئية الخاصة، مثل:

• المناطق الرطبة في شمال البلاد
• المناطق الحارة والجافة في الوسط
• البيئات الصناعية والتآكلية

يجب اختيار عيار الخرسانة بدقة أكبر. ففي مثل هذه الظروف، يؤدي رفع عيار الخرسانة مع خفض نسبة الماء إلى الإسمنت إلى زيادة متانة الخرسانة بشكل ملحوظ.

الأخطاء الشائعة في اختيار عيار الخرسانة والنقاط التنفيذية المهمة

على الرغم من الأهمية العالية لعيار الخرسانة، إلا أن العديد من المشاريع الإنشائية تشهد أخطاء قد تؤدي إلى انخفاض كبير في جودة المنشأ النهائي. إن التعرف على هذه الأخطاء والالتزام بالنقاط التنفيذية الصحيحة يلعب دورًا أساسيًا في زيادة المقاومة والمتانة والعمر الافتراضي للخرسانة.

الأخطاء الشائعة في تحديد عيار الخرسانة

1. اختيار عيار الخرسانة اعتمادًا على التكلفة فقط

يلجأ بعض المنفذين، بهدف تقليل التكاليف، إلى استخدام خرسانة بعيار أقل من الحد المسموح. قد يؤدي ذلك إلى خفض التكلفة على المدى القصير، لكنه سيتسبب على المدى الطويل في:

• انخفاض المقاومة الانضغاطية
• تراجع سلامة المنشأ
• زيادة تكاليف الصيانة والتدعيم

2. رفع العيار دون مراعاة تصميم الخلطة

إن الزيادة غير المدروسة في عيار الخرسانة لا تعني بالضرورة الحصول على خرسانة أفضل. ففي حال عدم التحكم بنسبة الماء إلى الإسمنت، ستعاني الخرسانة من:

• تشققات انكماشية
• انخفاض قابلية التشغيل
• ارتفاع حرارة الإماهة

وفي المشاريع الاحترافية، يجب أن يكون رفع العيار مصحوبًا باستخدام إضافات خرسانية مناسبة.

3. إهمال الظروف البيئية للمشروع

في المناطق الرطبة أو الباردة أو الحارة والجافة، يجب اختيار عيار الخرسانة بما يتناسب مع الظروف المناخية. إن استخدام عيار ثابت لجميع المشاريع يُعد من الأخطاء الشائعة في مواقع التنفيذ.

نقاط تنفيذية مهمة لتحقيق العيار الفعلي للخرسانة

لضمان أن الخرسانة المنفذة تحقق فعليًا نفس العيار المصمم، لا بد من الالتزام بالنقاط التالية:

• التحكم الصحيح في الرجّ والاهتزاز: فالاهتزاز المفرط يسبب الانفصال الحبيبي، والاهتزاز الضعيف يؤدي إلى التعشيش.
• منع تسرب عجينة الخرسانة: القوالب الضعيفة تسمح بخروج الإسمنت، مما يؤدي إلى انخفاض العيار الفعلي.
• المعالجة السليمة للخرسانة: حتى الخرسانة ذات العيار العالي لن تحقق مقاومتها المطلوبة دون معالجة صحيحة.

وفي هذا الإطار، يُنصح باستخدام معدات قوالب قياسية مثل:

• القوالب المعدنية الدقيقة
• تاي بولت مانعة لتسرب الماء
• وصلات قوالب عالية المقاومة

العلاقة بين عيار الخرسانة ومتانة المنشأ

يؤثر عيار الخرسانة بشكل مباشر على متانة المنشأ. فالخرسانة ذات العيار المناسب:

• تمتلك مقاومة أعلى لنفاذ المياه
• تؤخر تآكل حديد التسليح
• تتمتع بعمر أطول في الظروف البيئية القاسية

ولا سيما في منشآت مثل الخزانات، والجدران الساندة، ومواقف السيارات، والمنشآت الصناعية، فإن اختيار العيار المناسب مع التنفيذ الدقيق لأعمال القوالب يُعد عاملًا حاسمًا في نجاح المشروع.

• قوالب الجدران القصّية
• الضغط الجانبي للخرسانة
• اختيار التاي بولت المناسب

الخلاصة النهائية حول عيار الخرسانة

يُعد عيار الخرسانة من أهم المعايير في تصميم وتنفيذ المنشآت الخرسانية. ويجب اختيار العيار المناسب استنادًا إلى:

• نوع العنصر الإنشائي
• الظروف البيئية
• متطلبات اللوائح والمعايير
• جودة التنفيذ وأعمال القوالب

إن استخدام خرسانة بعيار مناسب إلى جانب معدات قوالب قياسية يضمن سلامة المنشأ، ومتانته، وجودته النهائية. وتؤدي علامة ضمان (Zemanco)، من خلال تقديم أنظمة قوالب احترافية ومعدات مساندة قياسية، دورًا مهمًا في التنفيذ الصحيح للخرسانة وتحقيق عيارها الفعلي.