الحصى
تعريف
|
الحصى ( أو ما يسمى خطا، بالرِكْمَة) عبارة عن حبيْبات تأتي من الصخور الطبيعية أو الاصطناعية و يستخدم في البناء بكميات كبيرة حيث يؤخذ كما هو أو بعد إجراء تصنيف له.
أما مصطلح الرِكْمَة (agrégat)، القديم و كثير الاستعمال، فهو يحمل معنى ذلك الخليط المتماسك، و كان من المفروض أن لا يستعمل كي لا يكون هناك، خلط مع الحالة المَرْكومة التي تلي الخرسانة، غير أن، و ربما نتيجة السوق الأوروبية، عرف استعمال هذا المصطلح انتشارا واسعا بسبب تشابهه مع المصطلح الإنكليزي aggregate.
و يرجعنا مصطلح الحصى، المضبوط اليوم، إلى تكوُن المواد بالحبيبات. و إلى جانب ذلك، فهو يعطي جذرا ملائما ل:
وفيما يخص أنواع أحجام الحبيبات المستعملة في البناء و تدرجها، نجد:
أما التي لا تتجاوز الحد الأدنى، فنجد:
و التي تتجاوز الحد الأعلى، تسمى وفقا لشكلها:
( cf. § 2c1) مراجع المقاييس NF P 18-301، 302، 304، 306، 307، 308، 309.
|
الاستعمالات
|
شهد استعمال الحصى، منذ عصر المنشآت الرومانية و التبليط بالحجارة لطرقاتها، تنوعا متزايد.
عند تّكتيله بالاسمنت يعطي خرسانة متعددة الاستعمالات: كتل مصنوعة ( أغلو أو إسمنتية) لتنافس الآجُر و الدُّبش، ألواح سابقة الصنع كبيرة و صغيرة، خرسانة مصبوبة في البناء من أجل تكوين جدران وأعمدة و أرضيات’ خرسانة مصبوبة في التربة من أجل تشكيل أرضيات التبليط، طرقات أو مدرجات الطيران.
التكتيل بالإسفلت، من أجل تعبيد الطرقات، المطارات أو السطوح.
التّكتيل في بعض الأحيان بالجبس الذي يعطي الخرسانة بالجبس.
خليط، مدموك قليلا، يشكل أحسن الّردم بعد الحفر.
خليط، مدموك بكثرة، يمكن أن تملئ الحفر العميقة في أرضية رديئة من أجل تحسينها، أو حتى تعلية أرضية سيئة من أجل تشكيل قاعدة مقبولة للبناء.
خليط، بدون ردمه، يشكل بخَندَقِه وسيلة لصرف المياه، أو، بتسطيحه غطاء واقي لطبقة مانعة لتسرب بالإسفلت.
تتطلب هذه الاستعمالات، بطبيعة الحال، حجم الحبيبات موافق حسب الحاجة للتراّص، أو عكس ذلك، إلى مسامية قصوى، هذا بالإضافة إلى الخصائص الفزيائية ( الصلابة، وضعية السطح...) أو كيميائية(عطالة، النشاط البوتزولاني أو الهيدروليّ).
|
التصنيف الحبيبي
|
قاعدة
أحسن تصنيف، حسب السُمْك، هو الانتقال من قسم من الأبعاد إلى التَّالي بنفس معامل الضرب.
حيث يعطي معامل 2، عندما ننطلق من بُعْد 1 مم، الأقسام التالية
1؛ 2؛ 4؛ 8؛ 16؛ 32... لأنّ 1×2=2؛ 2×2=4؛ 4×2=8؛ 8×2=16؛ 16×2=32؛ الخ.
غير أنه من الواضح، أن هذا المُعَامل أكبر من اللازم، هذا من جهة.
من جهة أخرى، حاول الرياضيون وضع مُعَامل الضرب بحيث تَجِد، الأقسام نفس القيمة كلَّما ضُرب ب 10، على مجالات منتظمة، مثل: 1، 10، 100، 1000، و منه فان، إدخال اللوغاريتم العشري يعطي حلاً ملائم. نعلم أنه، يمكن كتابة<< أ×ب=ج>> بِ <<لغ أ+ لغ ب= لغ ج>>. و نفس الشيء بالنسبة إلى <<100 ×10=1000>> تُكْتب <<لغ100+ لغ10=لغ1000>>. لكن <<لغ10 =1
>>. و نحصل على الانتقال من 1 إلى 10، و من 10 إلى 100، و من 100 إلى 1000 بحساب في كل مرة نفس عدد المجالات، عشرة مثلا، بأخذ معامل الضرب ر ( الرياضيون يسمونه أساس التقدم) بحيث <<لغ ر=0.1>>. هذا العدد <<ر=1.2589254>>، أي <<ر=1.26>>. و فعلا، لدينا: 100×ر×ر×...عشر مرات ر = 1000لأن، لغ 100= 2 و لغ1000= 3 لدينا إذن 2+0.1+0.1+...عشر مرات 0.1=3
و منه فان أقسام السُمْك تحدد، ب "مم"، بالأعداد
المِصفاة
يمر الحصى عبر ثقوب المِصفاة ذات القطر "ق"، إذ يقلب بهزه، ولا تمر إلاّ الحبيبات التي يكون بُعْدُها الأكبر، مساوي للقطر "ق" ( الشكل 1a).
تفرق في جرفة الحصى، عن طريق المصفاة. فهناك حبيبات تمر عبر الثقوب و هناك من لا تمر. إذْ تسمى الحبيبات التي أبعادها اقل من القطر "ق" قسم ق.
الغربال
تتكون الغَرابِيل من خيوط متشابكة،لا تستطيع مقاومة فَرْز القَضّ و الحصاة. فبالنسبة لهذه الأنواع تستعمل مصفاة متكونة من صفيحة مثقوبة و مناسبة.
و عكس ذلك، فان الغرابيل ملائمة للحبيبات الدقيقة مثل حبيبات الرمل.
و تتمثل الصعوبة في كون أن الحبيبات التي تمر عبر الثقوب المستديرة للمصفاة ذات القطر "ق"، ليست من نفس السُمْك مع تلك التي تمر عبر الثقوب المربعة المتساوية الأضلاع بطول "ق"، إذْ يمكن لحبيبات أكبر المرور عبرها من خلال اجتيازها الضلع القطري.
و لهذا نفترض، و هو تقريبا حقيقي، أن الحبيبات التي تمر من خلال المصفاة ذات القطر "ق" هي نفسها التي تمر من خلال الغربال ( الشكل .1b ) ذي الثقوب ق/1.26×ق/1.26 (الشكل 1 b)
و منه، يمكننا القول أن الغرابيل لها نفس أقسام الحصى مع المصفاة، و لكن بزَيَحَان ارتفاعي بوحدة.
المعاير
أغلب أقسام الحبيبات المذكورة في § 2a مُعيَّنة بأرقام تقريبية، لأن عدة أرقام بعد الفاصلة تم حذفها.
عكس ذلك فان لوغاريتماتها هي أعداد مضبوطة، بعدد عشري واحد. و إذا ما تم التعبير عن السُمْك بالميكرون، فانه سيتم التحصل، من المؤكد، على لوغاريتمات إيجابية، و عند ضرب هذه الأخيرة في عشرة فنحصل على أعداد صحيحة تسمى بمعايير التصنيف.
هذه المُعايرات مربوطة بالمصفيات. و هكذا مصفاة ذات ق = 1.25 =125 Oµ ( مع لغ 1250=3.1) و هو المُعاير 31 .
المطابقات
المطابقات المعرفة أعلاه بين المصفيات و الغرابيل و المعايرات و التعيينات المعروفة لأقسام الحصى تؤدي إلى التصنيفات المبينة أسفله في الشكل 2،3و 6. و منه فان المصفاة ذات الثقب 10مم، أي 10000 ميكرون يكون له مُعايِر م=40 ( لأن لغ 10000= 4) مثل الغربال ذي الثقوب 10/1.26=8مم.
|
منحنى قياس الحبيبي
|
يتكون الحصى من مجموعة حبيبات تشمل عدة أقسام حُبَيْبِيَّة.
بعد البداية في هزِّ مجموعة من الغرابيل و المصفيات المرصوفة الواحدة فوق الأخرى من الكبيرة إلى الصغيرة، ندفق من الفوق عيِّنة للتحليل، و بعد مرور وقت معيَّن، نحصل، في كل طبقة، على رُسابة متكونة من عناصر اجتازت الطبقة العليا و أخرى لم تستطع المرور إلى الأسفل بسبب صغر ثقوب الطبقة المعنِيَة.
و في أسفل كل مصفاة نجد الحصى الذي له نفس قسم المصفاة.
نَحْمِل على منحنى بياني مدرج من 1 إلى 100 النسبة المئوية الوزنية للحصى المحتجزة في كل مصفاة، مثلما هو مبين في الشكل 2 ، نرسم منحنى قياس الحبيبي للحصى.
نفس العمل يمكن إجراؤه بالنسبة للغرابيل بقراءة الإحداثيات الموافقة لها.
في صناعة البناء، الفواصل مدرجة بقيم متزايدة، حسب سلم التدرجي ب 5√ق المحصورة بين الزيادة في السُمْك و الزيادة في المُعايرات.
تفسير المنطقة المقبولة
إحداثية كل نقطة من المنحنى تعطي النسبة المئوية للحصى المنتمي إلى القسم المقروء على محور الفواصل، الموجود في العينة. و منه فان الحصى في الشكل 3 يحتوي على 45% من الرمل الناعم.
و باختلاف الإحداثيات، نقرأ النسب لكل مكوِّن أولي: الشكل 3 يشير إلى أن 24-17=7% من الرمل الناعم؛ 36-24=8% من الرمل المتوسط، الخ.
الحصى غير المُنَّقى يتميز بمنحنى ممدود( الشكل 4a). و لكن، يجمع الحصى منتقى (الشكل 4b)، في نسب محددة، من البداية، من أجل الحصول على خرسانة مدموكة بانتظام.
في تقنيات الطرقات، أو تصريف المياه، أو لخرسانة العادية، فان الحصى المستعمل يكون جيِّد عندما يكون منحناه لقياس الحبيبي متموقع كله في المنطقة المقبولة المحددة من قبل في المخبر (الشكل 5).
فبالنسبة للخرسانة، على سبيل المثال، نحاول أخذ الحد الأعلى ( أكبر العناصر الدقيقة )، في حالة اختيار أن يبقى التلبيس عاري( مظهر جميل. وهي الخرسانة في الشكل 3)، أو إلى الحد الأدنى من أجل خرسانة لكتلة عالية الأداء، خاضعة لهزﱢ بقوة.
التمثيل لعلماء الجيولوجيا:
الأرضية السهلة التفت هي عبارة عن حصىّ خاص غنيّ، في أغلب الأحيان، بالعناصر الدقيقة و دراسة هذه الأخيرة جد مهمة بينما في تقنية البناء نعمل على إقصائها.
و لهذا ففي ميكانيكا التربة، يُفضِّل الأخصائيون رسم منحنى قياس الحبيبي في الاتجاه المعاكس لمنحنى المختصين في البناء ( الشكل6) : من اليسار إلى اليمين يمثلون الحصاة، ثم القَض الذي يسمونه الحصى كذلك ، ثم الرمل بخمسة أنواعه، فالطمي، و أخيرا الصلصال الذي يمكن به تمديد المنحنى بكفاية يمينا، و كل رقم المُعاير يوافق لنوع من السُمْك المُتصاغر.
تصنيف الطمي و الصلصال يجري بمقياس الكثافة. حيث نقيس على سبيل المثال سرعة التَّرشيح في السائل. الثقل( المتناسب مع ر3 إذا اعتبرنا كل حبيبة، كُريَّة) يشكل قوة جذب إلى الأسفل بينما القوة المعوقة هي الناتج عن مساحة الوجه( المزدوجة الحاكمة، متناسبة مع ر 3) على سرعة النزول.
السرعة إذن هي تقريبا متناسبة مع "ر". الحبيبات الكبيرة سقوطها أسرع من الصغيرة.
|
أصول الحصى
|
الأصول الطبيعية: الحصى المكوّرة
تتواجد في أعماق مجاري السُيُول و الوديان و الأنهار، رواسبَ مُتكوِّنة من حصى من مختلف الأحجام، جرَفَها التَيَّار. حيث يَتِّم تًحَرك كل حُبَيْبَة، بفعل تغلُب قوة احتكاك أعماق المياه، المُتناسبة مع سُمْك الحبيبات، على القوة المُعَوِقَة، المتناسبة مع مساحة الحبيبات و مع سرعة التيَّار. و هكذا، يكتشف المنقبين في المجاري الجافة، تحت التربة السهلة التفتت للرواسب الجديدة، محاجرَ واسعة تحتوي على مواد سابقة الانتقاء: كالحصى أين كانت سرعة تيار الماء كبيرة، و الرمل في الأسفل نحو المصبات البحرية.
البحر نفسه يشكل حَصبَة ملساء في أسفل الصخور، حيث يجرف الرمال النهرية، ليفتتها و يجعلها، في بعض الأحيان، ذات مقاييس يمكن للرياح نقلها لتكوين الكثبان.
كل هذه المواد، المكوَّرة بفعل الانجراف، لها زوايا مستديرة التي تسهل انزلاقها( وهي ميزة للردم الخرسانة، ولكنها عائق لوضع أساس للطرقات)، و لكنها تكُون أحيانا مغطاة بقشرة مرنة أو ذات النشاط الكيماوي ( الكسل أو صوّان).
تنقى في المحجرة بغربال دوّار أو غربال، ثم تغسل حسب الاستخدمات المرْجُوَة.
الأصول الطبيعية: حصى المفتّت
عملية التفتيت و السحق للعناصر الكبيرة، المُرْفقة بالغربلة تسمح بالتحصل على كل أصناف الحصى المرْجُوَة ( الشكل 7)
و هكذا نستطيع التحصل على الرمل المفتت مصنوع في منْجم الحصى، أو نحصل على كل أنواع الحصى الضرورية من الصخور الموجودة في الجبال.
و لكن الحصى المسحوقة لها كل الأشكال، لذا يجب، لكثير من الاستخدامات، حذف العناصر غير المنتظمة التي لها أشكال الإبر الكبيرة أو اللُوَيْحات.
الأصول المصنوعة
المنتوجات الثانوية التعدين:
خبث الصهر
يأتي خبث الصهر من أفران الصهر. فهو يكوﱢن الشوائب التي تطفوا على واجهة الزهْر المنصهر و يتم جمعها في أسفل الآلة.
و نتحصل على ثلاثة أنواع:
رماد الفحم الحجري
يتكون رماد الفحم الحجري من الرماد المنصهر المستخرج من الأفران الصناعية المزوَدة بالفحم. و بسبب تناقص استعمال الفحم فإن هذا المنتوج أصبح غير موجود.
|
المنتوجات المصنعة
|
تُعوَض التَّكْلُفة المرتفعة، بمزايا تمنحها خفتها و خصائصها العازلة:
الصلصال الممدد
يتم التحصل على الصلصال المُمدّد عن طريق الطهْي، في فُرْن دَوَّار أنبوبيّ مائل قليلا أو في سلسلة من أفران الدوّارة، حيث يوضع فيه صلصال نقي من الرمل، سابق الترطيب و التهريس.
في أعلى الفرن الأنبوبي، تبدأ العجينة في التفتُت ثم تجف لتُكوﱢن كريات ذات مختلف الأبعاد تتدحرج على البِطانة الداخلية. و عندما تصل درجة الحرارة إلى 100º C، يبدأ الماء الداخلي في التبخر؛ حينها تنتفخ ( تتمدّد) الكرَّيَات و تمتلئ بعدة نُقرات معمرة بالبخار. و بعد، و مع ارتفاع درجة الحرارة، تُطْهى الكريات بتكوين سيليكات خالِِ من الماء ( 2 Si02, AIZO)، فيما يمنحها الدَوَران المستمر قِشرة مُتَضامة و كَتِيمة.
و تُعدَّل المقاومة الميكانيكية، المتعلقة بدرجة الطهي، حسب استعمالات المنتوج.
الصخرة الدّودية
الصخرة الدّودية هي صخرة ميكائية التي تعطي هيكل مَسّامِّي مُتكوِن من عناصر سَلهَبية على شكل دودي.
أجزاء الفلين
يصنف البوليستيرين المُمَدَّد و أجزاء الفلين، في أقصى حد من الخفة. هاتان المادتان ليست لديهما أية مقاومة ميكانيكية. حيث يمكن تسميتهما بضد الحصى.
|
الخصائص الفيزيائية و الكيميائية
|
الصلابة- اندماجية- مسّامية
ترتبط صلابة الحصى بأصولها. فالبحث عن الصخور البركانية أو البلّورية جد كثير بسبب هذه الخاصية، و نفس الشيء بالنسبة للجيرات الرخامية.
إذْ تشكل الصلابة و الاندماجية خاصيتين مرتبطتين لإعطاء منتجات ذات مقاومة ميكانيكية كبيرة، حيث هما ضروريتان للخرسانة ذات الأداء العالي و أسس الطرقات.
عكس ذلك، فان الصلابة الذاتية و المسّامية تعطيان حصى ذات مقاومة كافية للجدران، خفيفة و لها عزل حراري. وهي خصائص بعض اللابات ( لابة) و الصلصال الممدّد. الخرسانة بدون الرمل المصنوعة بهذه العناصر هي عالية الأداء.
النقاء. المكافئ للرمل. معامل النشاط
يجب أن تكون كل الحصى المُوَجهة لتكوين الخرسانة المائية مع الاسمنت( البناء، التّبليط) أو الهِيدْرُوكربونية الزِفتية( أرضية الطيران أو التوقف)، نقيَّة نوعا ما من أجل ضمان للإسمنت أو لزِفت فعاليته أكبر.
فيما يخص القَض، تحدد خاصية النقاء، بالنسبة مضروبة في 100 لكتلة المادة المجروفة من طرف مياه الغسل، في كتلتها الأولية، هاتان الكتلتان تحسبان جافتين، و منه النقاء السطحي= PS= 100× ms MS.
هذا، و نشير، إلى أن الحبيبة تكون نقية كلما كان النقاء السطحي PS ضعيف.
من جهة أخرى، التوحيد ليس بنقيض، حيث يحسب النقاء، فيما يتعلق بالرمل، بعد أخذ كمية قليلة منه و وضعها في أنبوبة مملوءة بالماء، ثم تركها لتستريح وبعد ذلك ترصّ قليلا( الشكل 8a)، بالنسبة مضروبة في 100 بين الارتفاع "ع "للرمل الموضوع و الارتفاع "ع" الكلي للمادة. و هو مكافئ الرمل E.S. =ع1/ع2
نستعمل E.S. 3 75 للخرسانة المائية، و فقط E.S. 3 55 للخرسانة بالزفت.
أما النسبة الوزنية f للدقائق المتواجدة بين المستويين ع و ع و كذا في الفراغات الفرجية على الارتفاع ع، هي تلك الموجودة على أقصى اليسار لمنحنى قياس الحبيبي( الأشكال 3،4و5)، و هذا دون أن توجد علاقة بسيطة بين E.S. و f. هذان الأخيرين، هما تقريبا نشطين حسب نفس المقدار الذي يرفع من الارتفاع "ع" الذي هو تقريبا مرتفع.
و نسمي معامل النشاط النسبة C.A. = ع3/ع'3 بين، الارتفاعات الموجودة فيها، نفس الكتلة لحبتين دقيقتين من الرمل المدروس( ع)، ( الشكل.8b) من جهة، و من جهة أخرى،الحبيبات الدقيقة المرجعية( ع'3). و كلما كان للرمل C.A. مرتفعا، كلما تَحَتَّم عليه التَخلُص من الحبيبات الدقيقة لكي يستطيع الاستجابة على E.S. المفروض.
وضعية السطح
يتطلب الالتحام لمالط( الإسمنت، الزفت...)، مكرو-مسّامية للسطح.
فخاصِّية الحصى الصلبة و المُتضامة( الصّواني) ضعيفة، إلاَّ إذا غطيت بطبقة من مادة أخرى( صوّان). الحصى الجيرية كذلك جيدة.
و التحام جيد يساعد مقاومة الخرسانة لانضغاط، و كذا مقاومتها للانجذاب.
العطالة أو النشاط الكيميائي
بعض الحصى تتفاعل كيميائيا في الوسط الذي تحتك فيه( الهواء، الماء، الإسمنت، الزفت، وسط مؤثر). نقول بشأنها إنها نشِطة. و أخريات عاطلة.
النشاط الضّار
هناك عدة تفاعلات كيميائية ضّارة
النشاطات النافعة
توجد تفاعلات أخرى، مفيدة:
|