تُصنَّع الكتل الخرسانية والعديد من بلاطات الرصف الخرسانية باستخدام معدات الخلط ومحطات الخلط وآلات تصنيع الكتل بمساعدة الاهتزاز. أما كتل الخرسانة الخلوية المعالجة بالبخار المضغوط (AAC)، فتتطلب نظامًا مختلفًا يشمل تحضير الملاط والصب والقطع والمعالجة بالبخار عالي الضغط. وقد تُصنَّع الألواح باستخدام معدات AAC أو قوالب الخرسانة مسبقة الصب المسلحة أو آلات البثق أو خطوط إنتاج الألواح المركبة خفيفة الوزن، بحسب تركيبها.

لا يكمن الفرق المهم في مجرد تسمية المنتج النهائي كتلةً أو لوحًا أو بلاطة رصف، بل في كيفية اكتساب المادة شكلها وكثافتها ومتانتها. لذا يجب أن تتوافق آلات مواد البناء مع عملية الإنتاج، كما أن آلة التشكيل ليست سوى جزء واحد من خط إنتاج متكامل.

مسار الإنتاج هو ما يحدد الآلات المطلوبة

قد تتطلب المنتجات ذات الاستخدامات المتشابهة معدات مختلفة تمامًا. فالكتلة الخرسانية الكثيفة للبناء تُدمك من خليط جاف نسبيًا، بينما تبدأ كتلة AAC بخليط سائل يتمدد قبل قطعه ومعالجته في الأوتوكلاف. وعلى الرغم من أن كليهما يُستخدم في بناء الجدران، فإن نظامي إنتاجهما غير قابلين للتبادل.

حتى داخل هذه الفئات، تختلف التكوينات. فالبلاطة المجوفة من الداخل للأرضيات، ولوح الواجهة المصمت، ولوح القواطع خفيف الوزن كلها ألواح، لكنها تفرض متطلبات مختلفة على التسليح والتشكيل والمعالجة والمناولة.

آلية عمل آلات تصنيع الكتل الخرسانية

يبدأ خط إنتاج الكتل الخرسانية الكثيفة بتخزين الركام وتحديد نسب مكوناته. تستوعب الحاويات أنواع الركام المختلفة، وتنقله السيور، وتقيس أنظمة الوزن الركام والأسمنت والماء والإضافات. وتُستخدم صوامع الأسمنت والناقلات الحلزونية لتغذية المادة الرابطة. وتكتسب دقة الخلط أهمية كبيرة، لأن تغير تدرج الركام أو محتواه من الرطوبة يؤثر في كيفية ملء الخليط للقالب واستجابته للدمك.

ينتج الخلاط مزيجًا منخفض الهبوط، يوصف غالبًا بأنه خرسانة جافة الصب أو عديمة الهبوط. لكنها ليست جافة بالمعنى الحرفي؛ إذ تحتوي على كمية كافية من الماء للدمك وإماهة الأسمنت، مع الحفاظ على تماسكها فور إخراجها من القالب. وتُستخدم الخلاطات الحوضية والكوكبية لهذا الغرض، ويجب أن يراعي اختيار الخلاط طبيعة المادة وزمن الدورة المطلوب.

تغذي آلة تصنيع الكتل هذا الخليط في قالب وتدمكه بالاهتزاز مع ضغط رأس الكبس. وتحدد تجاويف القالب الأبعاد الخارجية للكتلة، فيما تُنشئ الحشوات الأجزاء المجوفة عند الحاجة. ثم تُخرَج الكتل الطازجة على طبالي الإنتاج.

وتُميّز عملية الإخراج الفوري من القالب هذه الطريقة عن الصب الرطب. إذ يمكن للقالب بدء دورة أخرى بينما تنتقل المنتجات السابقة إلى مرحلة المعالجة. إلا أن الكتل المشكلة حديثًا تكون محدودة المتانة، لذا يجب التحكم في استقرار الطبالي وحركة الناقلات وتسارع النقل لتجنب التشققات أو التشوه أو تلف الحواف.

توفر غرف أو حجرات المعالجة ظروفًا تدعم إماهة الأسمنت وتحد من فقدان الرطوبة. وتستخدم بعض الأنظمة حرارة ورطوبة مضبوطتين لتسريع اكتساب المتانة الأولية. وبعد بلوغ المنتجات متانة كافية للمناولة، تكدس معدات التكعيب الكتل، ثم تعود الطبالي إلى آلة التشكيل.

لذلك، لا تمثل مكبس الكتل وحده مصنعًا متكاملًا. فتحضير الخليط ودوران الطبالي وطاقة المعالجة ومعدات التكديس كلها عوامل تؤثر في كمية الإنتاج القابل للاستخدام التي يمكن أن يوفرها الخط.

يمكن إنتاج بلاطات الرصف على آلة الكتل نفسها، لكن ليس لكل متطلبات الإنتاج

تُصنع العديد من بلاطات الرصف الخرسانية باستخدام النوع العام نفسه من مكابس الاهتزاز المستخدمة للكتل الخرسانية. ويؤدي تغيير القالب ورأس الكبس إلى تغيير شكل المنتج، ما يتيح للآلة المهيأة على نحو مناسب إنتاج أشكال مختلفة من بلاطات الرصف أو وحدات البناء أو المنتجات الخرسانية ذات الصلة.

ومع ذلك، يجب التحقق من التوافق. إذ تحدد الخلوصات في الآلة وأبعاد الطبالي وترتيبات التغذية وخصائص الاهتزاز وإعدادات الدمك المنتجات التي يمكنها تصنيعها. ولا يمكن لتغيير القالب أن يعوض عن عدم ملاءمة تكوين الآلة.

كما تتطلب بلاطات الرصف عناية خاصة بمظهر السطح ومقاومة التآكل. ويتكون المنتج ذو الطبقتين من خليط أساسي إنشائي وخليط سطحي أدق. ويتطلب إنتاجه تحضير المواد بشكل منفصل ونظام تغذية ثانويًا لتطبيق الطبقة السطحية قبل الدمك النهائي. ويساعد تحديد جرعات الأصباغ وضبط تدرج الركام الناعم باستمرار على التحكم في اللون والملمس.

وتُصب بعض بلاطات الرصف ووحدات الرصف الزخرفية رطبًا بدلًا من ذلك. إذ يوضع الخرسانة الأكثر سيولة في قوالب منفصلة، وتُدمك عند الحاجة، ثم تُترك حتى تكتسب متانة كافية لإخراجها من القوالب. وتناسب هذه الطريقة إنتاج أسطح ذات زخارف دقيقة، لكنها تتطلب عددًا كافيًا من القوالب ومساحة للمعالجة، لأن كل قالب يظل مشغولًا مدة أطول.

تعتمد معدات التشطيب على المظهر المطلوب. ويمكن إضافة معدات السفع بالخردق أو التجليخ أو الغسل أو التدوير، لكن لا تُعد أي منها ضرورية لكل خط إنتاج بلاطات الرصف. كما ينبغي توضيح مفهوم الرصف النفاذ للماء: فقد ينتج التصريف من الفواصل بين الوحدات الكثيفة أو من بنية خرسانية مسامية. ويتطلب كل تصميم قوالب أو ضوابط للخليط مختلفة، وليس «آلة واحدة شاملة لبلاطات الرصف النفاذة».

تتطلب كتل AAC عملية كيميائية وحرارية مخصصة

ليست AAC خرسانة عادية ذات تجاويف مجوفة. فكثافتها المنخفضة ناتجة عن بنية خلوية تتشكل داخل المادة. ويجمع نظام الإنتاج النموذجي بين مصدر للسيليكا، مثل الرمل المناسب أو الرماد المتطاير، والجير والأسمنت والجبس والماء وعامل تمدد قائم على الألومنيوم يخضع لضبط دقيق.

يعتمد تحضير المواد الخام على نوع المادة المغذية. ويشمل الإنتاج القائم على الرمل عادةً الطحن للوصول إلى النعومة المطلوبة. وتحافظ خزانات الملاط على تجانس المواد المحضرة وتوفرها للجرعات. ثم يزن خط الإنتاج المكونات ويخلطها قبل صبها في قوالب كبيرة.

يؤدي تفاعل التمدد إلى انتفاخ الخليط. وخلال المعالجة المسبقة، تكتسب المادة متانة كافية للمناولة والقطع، مع بقائها لينة بما يكفي لمرور أسلاك القطع خلالها. وترتبط درجة الحرارة والتركيبة والتوقيت ارتباطًا وثيقًا: فقد تتشوه الكتلة إذا كانت لينة أكثر من اللازم، بينما يصعب قطعها بنظافة إذا كانت صلبة أكثر من اللازم.

بعد إخراج الكتلة من القالب، تقسمها آلات القطع إلى كتل وتشكل أي مقاطع محددة. ثم تدخل المادة المقطوعة الأوتوكلاف، حيث يتيح البخار عالي الضغط حدوث التفاعلات التي تكوّن البنية النهائية لـAAC ومتانتها. وتختلف هذه العملية اختلافًا جوهريًا عن معالجة الكتل الخرسانية الكثيفة في حجرة رطبة.

لذلك، يحتاج الخط إلى توليد البخار وأوتوكلافات مصممة لتحمل الضغط وأنظمة نقل وضوابط للعملية وترتيبات لمناولة بقايا القطع حيث تسمح العملية بذلك. وتعتمد طاقة مصنع AAC على تكامل هذه المراحل. فزيادة سرعة الصب أو القطع لا تضيف إنتاجًا فعليًا يُذكر إذا كانت طاقة الأوتوكلاف غير كافية.

كما أن ملاءمة المواد الخام المتاحة محليًا مهمة. فحتى خط الإنتاج الموصوف بأنه قادر على استخدام الرمل أو الرماد المتطاير يحتاج إلى تركيبة مناسبة للمادة الفعلية. إذ يؤثر التركيب الكيميائي والنعومة والاتساق في العملية، ولا تكفي مواصفات المعدات وحدها لضمان أداء المنتج النهائي.

تعتمد آلات الألواح على تركيب اللوح

ألواح AAC المسلحة

تشترك ألواح AAC في جانب كبير من عمليات تحضير المواد الخام والصب والقطع والمعالجة بالأوتوكلاف المستخدمة في كتل AAC. أما متطلبها الإضافي فهو التسليح. إذ يجب أن تجهز المعدات أقفاص التسليح أو الشبكات، وتطبق الحماية المحددة من التآكل، وتثبتها بدقة داخل القالب.

ويجب أن يراعي ترتيب القطع مواقع التسليح وتصميم اللوح. كما ينبغي أن تدعم معدات المناولة المنتجات الطويلة والنحيلة نسبيًا دون إتلافها. لذلك، لا تصبح آلة إنتاج كتل AAC قادرة تلقائيًا على تصنيع الألواح المسلحة بمجرد تغيير أبعاد القطع.

ألواح الجدران والأرضيات الخرسانية مسبقة الصب

يمكن تصنيع الألواح الخرسانية المسلحة المصمتة على قواعد صب ثابتة أو في قوالب فولاذية أو على طاولات قابلة للإمالة. وتُوزع الخرسانة حول التسليح وأي مكونات مدمجة، ثم تُدمك وتُنهى. وبعد المعالجة، يُرفع اللوح ويُخرج من القالب وينقل إلى التخزين.

تُعد دقة القوالب وموضع التسليح وترتيبات الرفع عناصر أساسية في هذه الطريقة. وقد تتطلب الفتحات والوصلات وطبقات العزل والأسطح المعمارية تجهيزات مخصصة. كما تحتاج الألواح الكبيرة إلى رافعات وإطارات رفع ودعامات تخزين مناسبة؛ فالمناولة جزء من نظام الإنتاج وليست مجرد إضافة ثانوية.

تستخدم بلاطات الأرضيات المجوفة مسبقة الإجهاد طريقة أخرى. إذ تتحرك آلات البثق أو التشكيل بالانزلاق على طول قواعد صب طويلة وتشكل الخرسانة حول الفراغات الداخلية. وتُعد معدات الإجهاد المسبق وقواعد الصب المناسبة وإمداد الخرسانة ومناشير القطع أجزاء أساسية من النظام. ولا تُعد هذه المعدات بديلًا عن خط صب عام لألواح الجدران.

الألواح المركبة خفيفة الوزن

تجمع بعض ألواح القواطع بين صفائح الواجهات ولب إسمنتي خفيف الوزن قد يحتوي على حبيبات البوليسترين الموسع أو ركام خفيف الوزن آخر. وقد تشمل عملية الإنتاج وضع صفائح الواجهات في القوالب، وتحضير خليط اللب وتوزيعه، والمعالجة، وإخراج المنتج من القالب، والتشذيب.

يجب أن تتوافق الآلات مع تركيبة اللب ومادة صفائح الواجهات على السواء. وقد يلزم الخلط اللطيف والمتجانس لمنع انفصال المكونات أو تلف الجسيمات خفيفة الوزن. كما يُعد الترابط بين اللب والواجهات وانتقال الرطوبة وثبات الأبعاد من اعتبارات الجودة المهمة. ولا يشير وصف «خط إنتاج الألواح خفيفة الوزن» إلى عملية موحدة واحدة.

ما الذي يربط الآلات لتشكيل خط إنتاج عملي؟

توفر معدات الخلط المواد، لكنها لا تشكل المنتج النهائي. فقد تخدم محطة خلط الخرسانة التقليدية إنتاج الخرسانة مسبقة الصب المصبوبة رطبًا، بينما يتطلب إنتاج الكتل الجافة ترتيبات خلط وتغذية مناسبة للدورات القصيرة والخلائط منخفضة الهبوط. أما تحضير AAC فيتمحور حول مناولة الملاط والجرعات الكيميائية. ولا ينبغي التعامل مع هذه الأنظمة على أنها قابلة للتبادل لمجرد أن جميعها تخلط مواد البناء.

ينبغي أيضًا تحديد الطاقة الإنتاجية على أساس موحد. فقد تُقاس طاقة آلة الكتل بالقطع لكل دورة، وطاقة نظام الألواح بالمتر المربع، وطاقة مصنع AAC بالمتر المكعب. ولا تكون المقارنة ذات معنى إلا عند تحديد أبعاد المنتج وساعات التشغيل وعمليات تغيير الإعداد وزمن المعالجة والمرتجعات المتوقعة. فسرعة التشكيل الاسمية لا تعادل الإنتاج اليومي القابل للبيع.

قد تحدد البنية التحتية الداعمة الحد العملي للإنتاج. إذ يجب أن تستوعب مرافق تخزين الركام ومخزون الطبالي ومساحة المعالجة وإمداد البخار والرافعات وتخزين المنتجات النهائية تدفق الإنتاج المخطط له. كما أن تخطيط المصنع مهم، لأن عمليات النقل غير الضرورية تزيد زمن المناولة وتعرض المنتجات غير مكتملة النضج للتلف.

ينبغي أن تتوافق فحوصات الجودة مع المنتج واستخدامه المقصود. فتحتاج الكتل الكثيفة إلى أبعاد متسقة ومتانة محددة، كما تتطلب بلاطات الرصف الاهتمام بمقاومة التآكل وظروف التعرض ذات الصلة. وتحتاج AAC إلى ضبط الكثافة والمتانة ودقة الأبعاد. أما الألواح فتتطلب فحوصات للتسليح والوصلات والهندسة والأداء المطلوب حسب تطبيقها.

يمكن للأتمتة تثبيت دقة الجرعات والحد من المناولة اليدوية، لكنها لا تعوض عن المواد الخام غير المناسبة أو القوالب البالية أو عملية المعالجة غير الكافية. كما يجب أن تتناسب تدابير السلامة مع طبيعة العملية: إذ تحتاج المكابس والناقلات إلى حواجز حماية، ومناولة الأسمنت إلى أنظمة للتحكم في الغبار، فيما تتطلب الأوتوكلافات وأنظمة الرفع وعمليات الإجهاد المسبق تدابير أمان هندسية خاصة بها.

أوضح طريقة لتحديد الآلات المطلوبة هي تحديد المادة والبنية الداخلية وطريقة التشكيل ومسار المعالجة قبل مقارنة حزم المعدات. فمكبس الاهتزاز مناسب للكتل الخرسانية المدموكة وللعديد من بلاطات الرصف؛ وتتطلب AAC الصب والقطع والمعالجة بالأوتوكلاف؛ أما الألواح فتحتاج إلى معدات تتوافق مع تسليحها ولبها وهندستها. ويجب أن يحافظ خط الإنتاج المتكامل على هذا التوافق من تحضير المواد الخام حتى المناولة النهائية.