ما هو الركام؟ أنواع الركام ومجالات استخدامه
ما هو الركام؟
يُطلق على المواد الحبيبية بمختلف الأحجام، مثل الرمل والحصى والحجر المكسّر والخبث، اسم الركام. وهو كومة من الحبيبات المكسّرة و/أو غير المكسّرة بأحجام مختلفة تصل عادةً حتى 100 مم، من مواد معدنية كثيفة ذات أصل طبيعي أو صناعي أو من كلا النوعين.
تُعرّف المواصفة الأمريكية ASTM D8 الركام بأنه «مادة حبيبية ذات تركيب معدني، مثل الرمل والحصى والأصداف البحرية والخبث أو الحجر المكسّر، تُستخدم مع مادة رابطة لتكوين الملاط أو الخرسانة، أو تُستخدم بمفردها في أعمال مثل طبقات الأساس وحصى السكك الحديدية وما إلى ذلك».
أنواع الركام
من الممكن عموماً تصنيف الركام كما في الجدول 1. وفي هذه المقالة سنركّز على فئات التصنيف الأربع الأكثر استخداماً عند اختيار الركام.
الركام حسب مصدر الحصول عليه
الركام الطبيعي
هو ركام مكسّر أو غير مكسّر يتم الحصول عليه من مصادر معدنية (الأنهار والمصاطب والبحار والبحيرات والمحاجر وغيرها) ولم يخضع لأي معالجة سوى المعالجة الميكانيكية.
الركام الصناعي
هو ركام مكسّر أو غير مكسّر يتم الحصول عليه من مصادر معدنية (الأنهار والمصاطب والبحار والبحيرات والمحاجر وغيرها) ولم يخضع لأي معالجة سوى المعالجة الميكانيكية.
الركام المُعاد تدويره
هو ركام يتم الحصول عليه نتيجة معالجة المواد غير العضوية التي سبق استخدامها في المنشآت.
الركام حسب الوزن الحجمي والوزن النوعي
- الركام الذي يقل وزنه النوعي عن أو يساوي 2400 كجم/م3 يُسمى ركاماً خفيفاً. ويندرج ضمن هذه الفئة الطين الموسّع والخفّان (البوميس) والبيرلايت. وتُسمى الخرسانة المنتجة بهذا الركام خرسانة خفيفة.
- الركام الذي يتراوح وزنه النوعي بين 2400 و2800 كجم/م3 هو ركام عادي الوزن. ويندرج ضمن هذه الفئة الرمل والحصى والحصمة والحجر المكسّر. ويُسمى هذا الركام ركاماً فحسب، دون استخدام صفات مثل ثقيل أو خفيف.
- الركام الذي يزيد وزنه النوعي عن أو يساوي 2800 كجم/م3 يُسمى ركاماً ثقيلاً. وتندرج ضمن هذه الفئة خامات الحديد مثل الهيماتيت والمغنتيت والباريت. وتُسمى الخرسانة المنتجة بهذا الركام خرسانة ثقيلة.
الركام حسب شكل الحبيبات
يُسمى الركام الذي تكون أبعاده الثلاثة متقاربة القيمة «ركاماً مستديراً (مدحرجاً)». وعادةً ما يكون الحصى المستخرج من قيعان الأنهار بهذا الشكل.
الركام الذي توجد على أسطح حبيباته نتوءات بسبب عملية التكسير، كما هو الحال في ركام الحجر المكسّر، يُعرّف بأنه «ركام زاوي» ويكون سطحه خشناً.
الركام المفلطح له شكل يكون فيه أحد الأبعاد أصغر بكثير من البعدين الآخرين (يشبه العملة المعدنية).
الركام المستطيل له شكل يكون فيه بعدان ضيقين لكن ارتفاعه كبير (يشبه القلم، مدبب).
الشكلان المفلطح والمستطيل خاصيتان غير مرغوبتين في الركام. ووفقاً للمواصفات التركية، إذا كانت نسبة البعد الأكبر إلى البعد الأصغر أكبر من 3 أضعاف، فإن حبيبات الركام هذه تُسمى حبيبات معيبة. وعموماً على مستوى العالم لا يُرغب في أن تتجاوز الحبيبات المعيبة في الركام نسبة 10–15٪.
بعض الطرق وأجهزة القياس المستخدمة في تحديد شكل الحبيبات
المواصفة المستخدمة في بلدنا لتحديد الخصائص الهندسية للركام هي TS EN 933 – اختبارات تحديد الخصائص الهندسية للركام. وإذا تطرقنا إلى بعض المؤشرات المهمة في هذه المواصفة:
مؤشر التفلطح (FLAKINESS INDEX) ومؤشر الاستطالة (ELONGATION INDEX) EN 933-3
هذان المؤشران من المؤشرات المهمة المتعلقة بمدى صلاحية الركام المكسّر والمنخول للاستخدام في الخرسانة وإنشاء الطرق.
يبيّن الشكل 6 بعض مجموعات المناخل المستخدمة في إيجاد مؤشر التفلطح، ويبيّن الشكل 7 جهاز تحديد السماكة.
تُستخدم مجموعات مناخل مؤشر التفلطح، وفقاً للمواصفات، في تحديد ما إذا كانت كمية الحبيبات المفلطحة داخل كومة الركام ضمن الحدود المقبولة. فإذا كانت سماكة حبيبة الركام (البعد الأصغر) أقل من 0.6 من متوسط فتحات المناخل الخاصة بفئة الحبيبات التي تنتمي إليها، تُعتبر حبيبة الركام المقاسة مفلطحة. وتُقسّم عينة الركام المراد اختبارها إلى 7 فئات حبيبية مختلفة بين 63 مم و6.3 مم، وتُحلَّل كل فئة حبيبية على حدة.
يبيّن الشكل 8 جهاز تحديد الطول / مسطرة تحديد مؤشر الاستطالة.
يُستخدم جهاز تحديد الطول، وفقاً للمواصفات، في تحديد مؤشر الاستطالة في الركام الخشن. فإذا كان طول حبيبة الركام (البعد الأكبر) أكبر من 1.8 من متوسط فتحات المناخل الخاصة بفئة الحبيبات التي تنتمي إليها، تُعتبر حبيبة الركام المقاسة أطول من المعتاد. ويُقسّم الركام المراد اختباره إلى 6 فئات حبيبية مختلفة بين 50 مم و6.3 مم، وتُحلَّل كل فئة حبيبية على حدة.
الركام الذي يتجاوز مؤشر تفلطحه واستطالته 10–15٪ غير مرغوب فيه إطلاقاً، لا في الخرسانة ولا كركام للطرق.
مؤشر الشكل (SHAPE INDEX) EN 933-4
هو مؤشر يعبّر عن طول الركام الخشن. ويُحدَّد بواسطة ميكرومتر خاص مبيّن في الشكل 9. تبلغ الفتحة العلوية للميكرومتر 1/3 من الفتحة السفلية. فإذا كانت سماكة قطعة الحجر، التي تُضبط فتحتها السفلية وفقاً لطول قطعة الحجر، لا تمر عبر الفتحة العلوية فهي مكعبية، وإن مرّت فهي غير مكعبية. ويُجرى التحديد بركام يتراوح حجمه بين 4 مم و63 مم. وبهذه الطريقة تُصنَّف كل قطعة حجر إلى مكعبية أو غير مكعبية.
مؤشر الشكل هو نسبة وزن القطع غير المكعبية إلى الوزن الكلي.
الركام حسب حجم الحبيبات
يمكننا تقسيم الركام حسب حجمه إلى ثلاث فئات: ركام ناعم (رمل، حجر مكسّر)، وركام خشن (حصى، حجر مكسّر)، وركام خام (مختلط).
وإذا فحصنا الركام حسب حجمه بشكل أوسع، من الأكبر إلى الأصغر، فإن الركام هو:
تختلف القيم الحدية التي تفصل بين هذه المجموعات باختلاف أنظمة التصنيف. وأنظمة التصنيف المستخدمة في بلدنا هي TS 1500/2000 «تصنيف التربة في الهندسة المدنية» وTS EN 13242 + A1 وTS 706 EN 12620+A1 «ركام الخرسانة».
وفقاً لهذه المواصفات، ولا سيما TS 1500/2000، ترد القيم العامة في الجدول 2.
يُجرى تحديد التدرّج الحبيبي للركام في بلدنا وفقاً للمواصفة القديمة TS 130، والحالية TS EN 933-1:2012. وتُبيّن مجموعات المناخل ذات العيون المربعة المستخدمة وفق هذه المواصفة في الشكل 11. وترد بعض المواصفات المستخدمة في تحديد خصائص الركام في الجدول 6.
تُبيّن فتحات المناخل ذات العيون المربعة المستخدمة في تصنيف الركام حسب الحجم في الجدول 3. ويمكن إضافة قيم وسيطة إلى فتحات المناخل أو حذفها منها.
مجالات استخدام الركام
للركام، بوصفه عنصراً إنشائياً رئيسياً، مجالات استخدام مختلفة وعديدة. وبوجه خاص يشكّل الركام في قطاع الخرسانة الجاهزة 60–80٪ من حجم الخرسانة، وفي طبقات الرصف الطرقي الإسفلتية 90–95٪ بالوزن و75–85٪ بالحجم. وترد مجالات الاستخدام في الجدول 4 وصور توضيحية في الشكل 12.
وإذا نظرنا إلى التطبيقات العامة (خاصة الخرسانة والإسفلت)، فإن بعض الخصائص الأساسية المطلوبة في الركام:
- يجب أن يكون الركام صلباً ومتيناً ومقاوماً للتآكل، وألا يلين أو يتفكك بتأثير الماء، وأن يكون مقاوماً للتجمد.
- يجب ألا يكوّن مركبات ضارة مع مكوّنات الأسمنت، وألا يعرّض حماية حديد التسليح من التآكل للخطر.
- يجب أن تكون أحجام الحبيبات وتوزيعها ملائمة للغرض من الاستخدام.
- يجب أن يكون الشكل ونسيج السطح جيدين.
- في الحصى، يجب أن تكون الصخرة الأم قليلة الفراغات.
- في الحصى، يجب ألا تتجاوز نسبة المواد الغريبة: التربة 5٪، والفحم 1٪؛ وأما الطين فـ 0.25٪ في الركام الخشن و5٪ في الركام الناعم؛ وأما الطمي فـ 1٪.
يجب أيضاً أن يتم اختيار الركام وفقاً للمواصفات ذات الصلة، بحسب خصائصه الفيزيائية وتوزيعه الحبيبي. ويرد في الجدول 5 مواصفات الركام المستخدمة في التطبيقات العامة في بلدنا، وفي الجدول 6 أمثلة على التطبيقات العامة.
ملاحظة:يجب أن يستوفي الركام، بحسب أماكن استخدامه، الخصائص والتوزيع الحبيبي (التدرّج) المنصوص عليها في المواصفات ذات الصلة. والأحجام الواردة هنا قيم استرشادية مأخوذة من تطبيقات عامة.
