يتم استخدام كميات محددة من المواد الخرسانية مثل الأسمنت والرمل والركام في نسب معينة مثل 1:2:4 لإنتاج كمية محددة من الخرسانة، ويمكن حساب هذه الكميات باستخدام طريقة الحجم المطلق، حيث يتم حساب حجم المواد الخرسانية بأكملها بما في ذلك الأسمنت والرمل والركام الخشن والماء على أنها تساوي الحجم المضغوط للخرسانة، ويمكن استخدام هذه الطريقة لحساب حجم الخرسانة المطلوب لأي هيكل خرساني مثل الحزم والألواح والأعمدة والمؤسسات وما إلى ذلك، وذلك يعتمد على نوع الهيكل، ويمكن حساب حجم الخرسانة المطلوب لكل عضو من أعضاء الهيكل أو كل جزء منه عن طريق جمع أحجامها .
حساب كمية الاسمنت للبناء
يمكن حساب كمية الإسمنت المطلوبة للبناء عن طريق ضرب الطول في العرض في الارتفاع (أو العمق أو السمك)، ويجب استخدام صيغة مناسبة لأشكال عرضية مختلفة للأجزاء، ويتم تقديم الصيغة لحساب المواد اللازمة لحجم ملموس من خلال:
Vc= الحجم المطلق للخرسانة المضغوطة بالكامل .
ث = كتلة الماء .
ج = كتلة الاسمنت .
فا = كتلة المجاميع الدقيقة .
ك = كتلة الركام الخشن “الزلط” .
إن الـSc والـSfa والـSca هي الثقل النوعي للأسمنت والركام الناعم والركام الخشن على التوالي. وتأخذ طريقة حساب كميات المواد المستخدمة في الخرسانة في الاعتبار نسب الخليط من مزيج التصميم أو الخلائط الاسمية للقوة الهيكلية ومتطلبات المتانة. ويكون حساب المواد من خلال المثال التالي
1- حساب كميات المواد لكل متر مكعب أو قدم مكعب أو ياردة مكعب ملموسة .
النظر في الخرسانة مع نسبة مزيج من 1: نسبة الخلط المثالية للخرسانة هي 1:1.5:3، حيث يتكون الخليط من جزء واحد من الأسمنت، وجزء واحد ونصف من الركام الناعم، وثلاثة أجزاء من الركام الخشن بحجم يصل إلى 20 مم، ونسبة الاسمنت المائي المطلوبة هي 0.45 .
في حالة وجود كميات كبيرة من المواد لكل متر مكعب، يتم تقديمها بالأمتار المكعبة والمربعة على النحو التالي:
الإسمنت يزن 1500 كيلوجرام لكل متر مكعب، أو 93.642 رطلاً لكل قدم مكعب، أو 2528.332 رطلاً لكل ياردة مكعبة .
“تبلغ كثافة الرمال حوالي 1700 كجم/متر مكعب، أو 105 رطل/قدم مكعب، أو 2865.443 رطل/ياردة مكعبة .
يزن الركام الخشن `الزلط` حوالي 1650 كيلوجرامًا لكل متر مكعب، أو 103 رطلًا لكل قدم مكعب، أو 2781.166 رطلًا لكل ياردة مكعبة .
الثقل النوعي للمواد الخرسانية هي كما يلي :
1- الرمال = 2.6 .
2- الركام الخشن”الزلط” = 2.6 .
3- النسبة المفترضة للهواء المحبوس هي 2٪ .
يمكن التعبير عن نسبة المزيج من 1: يتم تحديد 1.5:3 من حيث الحجم الجاف للمواد بناءً على الكتلة
1- الإسمنت = 1 × 1500 = 1500 .
2- الرمال = 1.5 × 1700 = 2550 .
حجم الركام الخشن “الزلط” هو 4950 وحدة .
الاسمنت
عادة ما يتم استخدام الأسمنت غير العضوي في البناء ، ويتألف بشكل أساسي من سيليكات الكالسيوم. يمكن تصنيفه إما كأسمنت هيدروليكي أو غير هيدروليكي ، وذلك حسب قدرته على التفاعل مع الماء (انظر الجص الهيدروليكي وغير الهيدروليكي). ويتم تجنب استخدام الأسمنت غير الهيدروليكي في البيئات الرطبة أو تحت الماء ، حيث يتصلب ويتفاعل بثاني أكسيد الكربون في الهواء بدلا من ذلك. وهو مقاوم للهجوم الكيميائي بعد الجفاف .
يتم تعيين الأسمنت الهيدروليكي، مثل أسمنت بورتلاند، ويصبح مادة لاصقة بسبب التفاعل الكيميائي بين المكونات الجافة والماء. ويتم إنتاج هيدرات معدنية غير قابلة للذوبان في الماء جدا نتيجة للتفاعل الكيميائي. وبالتالي، فإنه متين جدا في الماء وآمن من أي هجوم كيميائي، مما يسمح بالتعرض للظروف الرطبة أو تحت الماء ويحمي المادة الصلبة من أي هجوم كيميائي. تم استخدام العملية الكيميائية للإسمنت الهيدروليكي، التي عثر عليها الرومان القدماء، مع الجير المضافة أكسيد الكالسيوم، ويمكن إرجاع كلمة “الأسمنت” إلى مصطلح روماني والذي يستخدم لوصف البناء الذي يشبه الخرسانة الحديثة التي تم تصنيعها من الصخور المكسرة مع الجير المحترق كموثق. ويشار فيما بعد إلى الرماد البركاني ومكملات الطوب المسحوقة التي تمت إضافتها إلى الجير المحترق، وللحصول على رابط هيدروليكي باسم الأسمنت في العصر الحديث تستخدم البوليمرات العضوية في بعض الأحيان كأسمنت في الخرسانة .
تاريخ اكتشاف الاسمنت
قد يكون أول ظهور معروف للأسمنت منذ فترة طويلة، حيث تكونت رواسب من الأسمنت بعد تكسر الصخر الزيتي بجوار طبقة من الحجر الجيري المحترق لأسباب طبيعية. تم دراسة هذه الرواسب القديمة في الستينيات والسبعينيات. كانت هناك بدائل للأسمنت المستخدمة في العصور القديمة. الأسمنت، من الناحية الكيميائية، يحتوي على الجير كعنصر معالجة أساسي، لكنه ليس المكون الأولي للأسمنت. استخدم البابليون والآشوريون القار لربط ألواح الطوب أو المرمر المحروقة. في مصر، تم تدعيم الكتل الحجرية بمونة مصنوعة من الرمل والجبس المحترق تقريبا (CaSO4 · 2H2O)، والتي غالبا ما تحتوي على كربونات الكالسيوم .