الخرسانة الشفافة |عالم الهندسة

الخرسانة الشفافة Translucent concrete

﷽

اعزائنا الكرام متابعي وزائري موقع عالم الهندسة Engineering World نقدم لكم مقال عن الخرسانة الشفافة Light Transmitting Concrete هي نوع من الخرسانة يتميز بقدرته على تمرير الضوء من خلالها مما يجعلها مثالية للاستخدام في المباني والأسطح الزجاجية التي تحتاج إلى إضاءة طبيعية ,تتألف الخرسانة الشفافة عادةً من مادة الإسمنت والرمل والركام والمواد الكيميائية الخاصة التي تسمح بتمرير الضوء من خلالها وتتوفر هذه الخرسانة بعدة أشكال وأحجام وألوان مما يجعلها متاحة للاستخدام في تصاميم مختلفة ويتم استخدام الخرسانة الشفافة عادةً في الجدران والأسطح الزجاجية والممرات والمداخل والأسطح العلوية للمباني والأرضيات والأسطح الداخلية وتوفر هذه الخرسانة إضاءة طبيعية دون الحاجة إلى استخدام الإضاءة الصناعية مما يخفض تكاليف الطاقة ويحسن من البيئة المحيطة .

تم تطوير الخرسانة الشفافة باستخدام الألياف الزجاجية والبوليمرات الشفافة لتحسين خصائص الخرسانة العادية وتوفير أعلى درجات من الشفافية والمتانة والقوة الانحنائية والتحمل للتأثيرات الخارجية وقد أصبحت الخرسانة الشفافة مادة بناء مبتكرة تستخدم في العديد من التطبيقات المعمارية والفنية. تستخدم الخرسانة الشفافة في بناء المباني والأسطح الزجاجية والجدران والأرضيات والأثاث والمنحوتات والتماثيل والأعمال الفنية الأخرى ويمكن أيضا استخدامها في تصميم الساحات والأماكن العامة والملاعب الرياضية والملاعب الداخلية ومراكز التسوق والمطارات والمتاحف تعتبر الخرسانة الشفافة مادة بناء مستدامة وصديقة للبيئة حيث تعمل على توفير الطاقة وتقليل استهلاك المواد الأساسية للبناء كما أنها تزيد من نفاذية الضوء وتقلل من الاحتياج إلى إضاءة اصطناعية وتتطلب الخرسانة الشفافة العناية اللازمة في التصميم والتركيب والصيانة لتحقيق النتائج المطلوبة والحفاظ على الجودة والمتانة.

تاريخ الخرسانة الشفافة Translucent concrete

يعود تاريخ نشأة واكتشاف واستخدام الخرسانة الشفافة إلى العام 1935 ميلادية حيث قام المهندس الفرنسي جان فيرفيل Jean Verville بتطوير نسخة من الخرسانة الشفافة باستخدام الألياف الزجاجية ومنذ ذلك الحين تم تطوير الخرسانة الشفافة بشكل مستمر وتم تحسين خواصها وجودتها بعض الناس تذكر بأن الخرسانة الشفافة ذكرت لأول مرة كبراءة اختراع كندية عام 1935 ولكن هذه المعلومة خاطئة لاننا بعد ان قمنا بالتحقق جيداً وجدنا أن الخرسانة الشفافة لم تكن موضوعًا لأي براءة اختراع كندية في عام 1935 ومع ذلك فإن المهندس جان فيرفيل Jean Verville الذي ذكرناه في البداية هو اول من قام بتطوير الخرسانة الشفافة باستخدام الألياف الزجاجية في فرنسا في العام 1935 حيث قام المهندس الفرنسي جان فيرفيل بتطوير نسخة من الخرسانة الشفافة باستخدام الألياف الزجاجية وتم استخدامها في العديد من المشاريع الهندسية والمعمارية حول العالم تتميز الخرسانة الشفافة بعدة مزايا من بينها توفير الطاقة وتحسين جودة الإضاءة الطبيعية في المباني والمنشآت وتقليل الحاجة إلى الإضاءة الاصطناعية كما أن الخرسانة الشفافة تتمتع بمتانة وقدرة عالية .

مكونات الخرسانة الشفافة Translucent concrete

تختلف مكونات الخرسانة الشفافة وفقًا للطريقة المستخدمة في صنعها ويمكن استخدام مواد مختلفة لتحقيق الشفافية المطلوبة ومع ذلك فإن مكونات الخرسانة الشفافة الأكثر شيوعًا تشمل :

الأسمنت : يعتبر الإسمنت المادة الأساسية في صنع الخرسانة ويستخدم عادة الإسمنت العادي أو الإسمنت الأبيض .
الركام : يستخدم الركام في صنع الخرسانة لتحسين قوة الخرسانة وجعلها أكثر متانة.
الرماد المتطاير او الرمل : يستخدم الرماد المتطاير في صنع الخرسانة الشفافة لتحسين خصائص الشفافية والتحكم في قوة الخرسانة في حال استخدام الرمل يجب ان يمر من منخل رقم 1.18 ملم وان يكون خالي من الشوائب .
الألياف الزجاجية : يستخدم الألياف الزجاجية في صنع الخرسانة الشفافة لزيادة الشفافية وتحسين قوة الخرسانة .
المواد الكيميائية : تضاف المواد الكيميائية الخاصة إلى الخليط لتعزيز خصائص الشفافية وتحكم في زمن الجفاف والتصلب .
الألياف البصرية : يمكن استخدام الألياف البصرية في صنع الخرسانة الشفافة لزيادة الشفافية وتحسين جودة الإضاءة .

يتم خلط هذه المكونات معًا بطريقة معينة لإنتاج الخرسانة الشفافة وتختلف نسب المكونات وطرق الإنتاج حسب الشركات المصنعة والمواصفات المطلوبة .

مزايا وعيوب الخرسانة الشفافة Translucent concrete

تتميز الخرسانة الشفافة بعدة مزايا وعيوب كما يلي :

اولاً المزايا :

توفر الخرسانة الشفافة جودة إضاءة طبيعية عالية داخل المباني وتحسن من مظهرها الجمالي .
تقلل الحاجة إلى الإضاءة الاصطناعية وتوفر الكثير من الطاقة .
تعزز التواصل بين الداخل والخارج في المباني، مما يساعد على تحسين جودة الحياة داخل المباني .
تتمتع الخرسانة الشفافة بقوة ومتانة عالية مما يجعلها مناسبة للاستخدام في الجدران والأسطح الزجاجية والممرات والمداخل والأرضيات والأسطح العلوية للمباني .

ثانياً العيوب :

تكلفة الخرسانة الشفافة أعلى من تكلفة الخرسانة العادية لاحتوائها علي مواد مكلفة كالالياف البصرية والالياف الزجاجية والمواد الكيميائية الاضافة .
احياناً قد يصعب تحقيق الشفافية المطلوبة في بعض الحالات وقد يتطلب ذلك استخدام مواد خاصة وتقنيات متطورة .
قد تتأثر خصائص الخرسانة الشفافة بتأثيرات العوامل الخارجية مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية والتغيرات المناخية .
قد تتطلب صيانة دورية وبعض العناية الخاصة للحفاظ على خصائص الشفافية والجودة .

كما ننوه بأن الخرسانة الشفافة تعتبر ابتكارًا جيدًا في مجال الهندسة المعمارية والبناء وتتمتع بمزايا عديدة تجعلها مناسبة للاستخدام في العديد من التطبيقات المعمارية ومع ذلك يجب مراعاة العيوب والحسابات التكلفة قبل اتخاذ القرار باستخدامها .

الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للخرسانة الشفافة Translucent concrete

تتميز الخرسانة الشفافة بخصائص فيزيائية وميكانيكية مختلفة عن الخرسانة العادية وفيما يلي نستعرض بعضها :

الكثافة : تتراوح كثافة الخرسانة الشفافة بين 1.8 إلى 2.2 جرام/سم^3 وهي تختلف عن الخرسانة العادية التي تتراوح كثافتها بين 2.2 إلى 2.5 جرام/سم^3 .
الشفافية : تختلف درجة الشفافية للخرسانة الشفافة ويمكن تحقيقها بواسطة استخدام مواد مختلفة مثل الألياف الزجاجية أو الألياف البصرية وتتراوح درجة الشفافية بين 2% إلى 20% .
المقاومة : تتمتع الخرسانة الشفافة بمقاومة عالية للضغط والشد والانحناء وتتراوح مقاومتها بين 40 إلى 80 ميجا باسكال.
التوصيلية الحرارية : تتراوح التوصيلية الحرارية للخرسانة الشفافة بين 1.5 إلى 2.5 واط/م.كلم.درجة مئوية وهي أقل من التوصيلية الحرارية للزجاج ولكنها أعلى من التوصيلية الحرارية للخرسانة العادية .
المقاومة للأشعة فوق البنفسجية : تعتبر الخرسانة الشفافة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ويمكن تحسين هذه الخاصية باستخدام مواد مضافة خاصة .
العزل الصوتي : تتمتع الخرسانة الشفافة بخصائص العزل الصوتي ويمكن تحسين هذه الخاصية باستخدام مواد مضافة خاصة .

يمكن تحسين وتطوير الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للخرسانة الشفافة باستخدام مواد مختلفة وتقنيات متطورة وقد يتبع كل مصنع أو شركة صنع للخرسانة الشفافة طريقة خاصة في تحقيق هذه الخصائص .

نسب خلط الخرسانة الشفافة Translucent concrete

تختلف نسب المكونات والخلطات المستخدمة في صنع الخرسانة الشفافة بين الشركات المصنعة والموردين وذلك يرجع إلى أن تحقيق درجة الشفافية المطلوبة يتطلب استخدام مواد مختلفة وتقنيات متطورة ومع ذلك فإن بعض النسب العامة التي يمكن استخدامها في صنع الخرسانة الشفافة تشمل :

الإسمنت : تستخدم نسبة الإسمنت عادة بين 10% إلى 20% من وزن الخليط الكلي .
الركام : تستخدم نسبة الركام بين 20% إلى 30% من وزن الخليط الكلي .
الرماد المتطاير : تستخدم نسبة الرماد المتطاير بين 20% إلى 30% من وزن الخليط الكلي .
الألياف الزجاجية : تستخدم نسبة الألياف الزجاجية بين 1% إلى 3% من وزن الخليط الكلي .
المواد الكيميائية : تستخدم المواد الكيميائية بناءً على الغرض المطلوب ولكنها عادة تستخدم بنسبة صغيرة جدًا من وزن الخليط الكلي .

يجب الانتباه إلى أن هذه النسب هي مجرد قيم تقريبية ويمكن أن تختلف بشكل كبير باختلاف الغرض من استخدام الخرسانة الشفافة والمواد المستخدمة فيها والتقنيات المستخدمة في صنعها لذلك يجب دائمًا الاتصال بالموردين والشركات المصنعة للحصول على النسب الدقيقة للخلطة المطلوبة .

المعايير والمواصفات الفنية التي يجب اتباعها عند تنفيذ الخرسانة الشفافة

تنفيذ الخرسانة الشفافة يتطلب الالتزام بمجموعة من المعايير والمواصفات الفنية المختلفة لضمان جودة العمل والحصول على نتائج مرضية. وفيما يلي بعض المعايير والمواصفات الفنية التي يجب اتباعها عند تنفيذ الخرسانة الشفافة :

ASTM C989 / C989M-18 : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات استخدام المواد الإضافية المستخدمة في الخرسانة الشفافة مثل الرماد المتطاير والسيليكا النانوية .
ASTM C33 / C33M-18 : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات استخدام الحصى والركام في الخرسانة الشفافة .
ASTM C150 / C150M-20 : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات استخدام الإسمنت في الخرسانة الشفافة .
ACI 318-19 : هي مواصفة الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين وتتضمن متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة بشكل عام ومنها الخرسانة الشفافة .
ISO 9001:2015 : هي معيار دولي لإدارة الجودة وتحدد متطلبات إدارة الجودة للشركات المصنعة والموردين للخرسانة الشفافة .
BS 8500-1:2006 : هي مواصفة بريطانية تحدد متطلبات خلط وتصنيع الخرسانة بشكل عام ويمكن استخدامها في تنفيذ الخرسانة الشفافة .

يجب الالتزام بالمعايير والمواصفات الفنية المناسبة لتصميم وتنفيذ الخرسانة الشفافة بشكل صحيح والحصول على نتائج مرضية ويتم تحديد المعايير والمواصفات المناسبة حسب المواصفات الفردية للمشروع والمتطلبات المحددة للخرسانة الشفافة .

اختبارات الخرسانة الشفافة

تخضع الخرسانة الشفافة لنفس الاختبارات التي تخضع لها الخرسانة العادية ولكن يتم تنفيذ بعض الاختبارات الإضافية للتأكد من جودة الخرسانة الشفافة وتحديد خصائصها الفيزيائية والميكانيكية وفيما يلي بعض الاختبارات الشائعة التي يتم تنفيذها على الخرسانة الشفافة :

اختبار الكثافة : يتم حساب كثافة الخرسانة الشفافة باستخدام الوزن والحجم .
اختبار الشفافية : يتم تحديد درجة الشفافية باستخدام جهاز قياس الضوء .
اختبار القوة الضاغطة : يتم تحديد مقاومة الخرسانة الشفافة للضغط باستخدام اختبار الضغط الضاغط .
اختبار القوة الشدية : يتم تحديد مقاومة الخرسانة الشفافة للشد باستخدام اختبار الضغط الشد .
اختبار الانحناء : يتم تحديد مقاومة الخرسانة الشفافة للانحناء باستخدام اختبار الانحناء .
اختبار العزل الحراري : يتم تحديد القدرة على العزل الحراري باستخدام اختبار العزل الحراري .
اختبار العزل الصوتي : يتم تحديد القدرة على العزل الصوتي باستخدام اختبار العزل الصوتي .
اختبار مقاومة الصدأ : يتم تحديد مقاومة الخرسانة الشفافة للصدأ باستخدام اختبار مقاومة الصدأ .

تختلف الاختبارات التي يتم تنفيذها على الخرسانة الشفافة باختلاف الغرض من استخدامها والمتطلبات المحددة للمشروع ويمكن تحسين وتطوير هذه الاختبارات باستخدام تقنيات متطورة ومواد مختلفة لتحديد خصائص الخرسانة الشفافة بشكل أكثر دقة واعتمادية.

المواصفات القياسية للخرسانة الشفافة في الدول العربية ودول الشرق الاوسط

لا توجد مواصفات قياسية محددة للخرسانة الشفافة في الدول العربية ودول الشرق الأوسط وذلك يعود إلى حداثة تقنية الخرسانة الشفافة واستخدامها النسبي في المنطقة ومع ذلك فإن بعض الدول تستخدم المواصفات القياسية العالمية لتقنية الخرسانة الشفافة مثل ASTM و ACI و ISO .

ويتم تحديد المواصفات الفنية المناسبة لتصميم وتنفيذ الخرسانة الشفافة بشكل صحيح وفقًا للمتطلبات الفردية للمشروع والمتطلبات المحددة للخرسانة الشفافة كما تتطلب الخرسانة الشفافة استخدام مواد خاصة وتقنيات متطورة لتحقيق درجات الشفافية المطلوبة ولذلك يجب الحصول على المواد اللازمة من موردين مختصين وذوي خبرة في تصنيع الخرسانة الشفافة.

على الرغم من عدم وجود مواصفات قياسية محددة للخرسانة الشفافة إلا أنه يجب الالتزام بالمعايير والمواصفات الفنية المناسبة لتصميم وتنفيذ الخرسانة الشفافة لكل مشروع علي حدة وذلك لضمان جودة العمل والحصول على نتائج مرضية.

الكودات العربية والعالمية المستخدمة في الخرسانة الشفافة

تستخدم العديد من الكودات العربية والعالمية في تصميم وتنفيذ الخرسانة الشفافة وفيما يلي بعض الكودات الشائعة المستخدمة في هذا المجال :

ACI 318M : هي مواصفة الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين وتتضمن متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة بشكل عام ومنها الخرسانة الشفافة.
ASTM E2395 : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة الشفافة وتحديد خصائصها الفيزيائية والميكانيكية.
BS 8110-1 : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة الشفافة وتحديد خصائصها الفيزيائية والميكانيكية وهي مواصفة بريطانية.
Eurocode 2 : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة بشكل عام ومنها الخرسانة الشفافة.
ASCE 7 : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة بشكل عام ومنها الخرسانة الشفافة، وهي مواصفة أمريكية.
الكود السعودي للأبنية والمنشآت الهندسية : وهو الكود السعودي الذي يحدد متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة والمواد الإضافية المستخدمة في الخرسانة.
الكود المصري للبناء : يتضمن هذا الكود متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة بشكل عام ومنها الخرسانة الشفافة.
IBC : تحدد هذه المواصفة الفنية متطلبات تصميم وتنفيذ الخرسانة بشكل عام ومنها الخرسانة الشفافة وهي مواصفة عالمية.

يجب الالتزام بالكودات العربية والعالمية المناسبة لتصميم وتنفيذ الخرسانة الشفافة بشكل صحيح كما تحديد الكود المناسب حسب المتطلبات الفردية للمشروع والمتطلبات المحددة للخرسانة الشفافة.

بعض المشاريع التي تم استخدام الخرسانة الشفافة فيها

تم استخدام الخرسانة الشفافة في العديد من المشاريع المعمارية المميزة حول العالم، وفيما يلي بعض الأمثلة على هذه المشاريع :

برج آزادي في إيران : يعتبر برج آزادي واحدًا من أشهر المعالم السياحية في إيران، ويتميز بوجود جدران خرسانية شفافة.
مبنى السفارة الأمريكية في لندن : يتميز هذا المبنى بوجود جدران خرسانية شفافة والتي تمكن من توفير إضاءة طبيعية داخل المبنى.
متحف لوفر أبوظبي في الإمارات : يتميز هذا المتحف بوجود قبة من الزجاج والخرسانة الشفافة والتي تعطي إضاءة طبيعية داخل المتحف.
مبنى الجامعة الأمريكية في القاهرة : يتميز هذا المبنى بوجود جدران خرسانية شفافة والتي تعطي مظهرًا مميزًا للمبنى.
مركز العلوم في فانكوفر في كندا : يتميز هذا المركز بوجود قبة من الخرسانة الشفافة والتي تسمح بدخول الضوء الطبيعي داخل المركز.
مسرح دانماركا الوطني في كوبنهاغن : يتميز هذا المسرح بوجود جدران خرسانية شفافة والتي تعطي شكلاً فنياً جميلاً للمسرح.

تعد هذه المشاريع مثالية للاطلاع على استخدامات وتصميمات الخرسانة الشفافة في المشاريع المعمارية المميزة .

افضل واشهر المراجع والمصادر العربية والعالمية عن الخرسانة الشفافة Translucent concrete

توجد العديد من المراجع والمصادر المميزة عن الخرسانة الشفافة والتي تتناول موضوعها بشكل مفصل وشامل وفيما يلي بعض الأمثلة على هذه المراجع والمصادر :

كتاب الخرسانة المسلحة لمحمد عبد الرحمن : وهو كتاب شامل يتناول موضوع الخرسانة بشكل عام والخرسانة الشفافة بشكل خاص.
كتاب Concrete للمؤلف David Moore : وهو كتاب يتناول موضوع الخرسانة الشفافة بشكل مفصل ويتضمن العديد من الأمثلة المعمارية.
موقع ArchDaily : وهو موقع إلكتروني متخصص في التصميم المعماري والتصميم الداخلي والذي يتضمن العديد من المقالات المتعلقة بالخرسانة الشفافة.
مجلة Concrete International : وهي مجلة فنية متخصصة في موضوع الخرسانة وتتضمن العديد من المقالات والأبحاث الخاصة بالخرسانة الشفافة.
كتاب Translucent Building Skins: Material Innovations in Modern and Contemporary Architecture" لـ Thomas Schröpfer : وهو كتاب يتناول موضوع الخرسانة الشفافة والأساليب المختلفة لاستخدامها في المعماري.

يمكن الاعتماد على هذه المراجع والمصادر للتعرف على مفاهيم الخرسانة الشفافة والتصميمات المختلفة التي تم استخدامها في المشاريع المعمارية حول العالم .

نتمني ان ينال الموضوع اعجابكم 👍

كلمات دلالية [ translucent concrete,الخرسانة الشفافة,concrete,transparent concrete,كثافة الخرسانة الخفيفة,سعر الخرسانة الخفيفة,انواع الخرسانة الخفيفة,مكونات الخرسانة الخفيفة,مميزات الخرسانة الخفيفة,استخدامات الخرسانة الخفيفة,مكونات الخرسانة الخفيفة الوزن,diy translucent concrete,translucent concrete diy,translucent concrete wall,translucent concrete india,translucent concrete stain,translucent concrete paint,translucent concrete price,translucent concrete making ]

يمكنك متابعتنا الان علي جوجل نيوز