القوالب الخشبية

القوالب هي قوالب يُصب فيها الخرسانة أو مواد مشابهة، إما مسبقًا أو في الموقع . في سياق الإنشاءات الخرسانية، تدعم هذه القوالب قوالب الصب . في تطبيقات خاصة، قد تُدمج القوالب بشكل دائم في الهيكل النهائي، مما يُضيف عزلًا أو يُساعد في تدعيم الهيكل.

يمكن صنع القوالب من الخشب أو المعدن أو البلاستيك أو المواد المركبة:

1. القوالب الخشبية التقليدية . تُبنى هذه القوالب في الموقع باستخدام الخشب والخشب الرقائقي أو ألواح الخشب المضغوط المقاومة للرطوبة . يسهل إنتاجها، لكنها تستغرق وقتًا طويلاً في المنشآت الكبيرة، كما أن طبقة الخشب الرقائقي الخارجية لها عمر افتراضي قصير نسبيًا. لا تزال تُستخدم على نطاق واسع حيث تكون تكاليف العمالة أقل من تكاليف شراء القوالب القابلة لإعادة الاستخدام. كما أنها أكثر أنواع القوالب مرونة، لذا حتى في حال استخدام أنظمة أخرى، يمكن استخدامها في المقاطع المعقدة.
2. نظام القوالب الهندسية . يُبنى هذا النظام من وحدات مسبقة الصنع ذات إطار معدني (عادةً من الفولاذ أو الألومنيوم )، ويُغطى من جهة الخرسانة بمادة ذات بنية سطحية مطلوبة (الفولاذ، الألومنيوم ، الخشب، إلخ). تتمثل الميزتان الرئيسيتان لأنظمة القوالب، مقارنةً بالقوالب الخشبية التقليدية، في سرعة البناء (حيث تُربط الأنظمة المعيارية معًا بسرعة باستخدام الدبابيس أو المشابك أو البراغي) وانخفاض تكاليف دورة الحياة (باستثناء القوى الكبيرة، يكون الإطار شبه غير قابل للتلف، بينما قد يلزم استبدال الغطاء المصنوع من الخشب بعد بضع استخدامات - أو بضع عشرات - أما إذا كان الغطاء مصنوعًا من الفولاذ أو الألومنيوم، فيمكن للقالب أن يُستخدم حتى ألفي مرة حسب العناية والاستخدامات). كما أن أنظمة القوالب المعدنية أكثر مقاومةً للتعفن والحريق من القوالب الخشبية التقليدية.
3. قوالب بلاستيكية قابلة لإعادة الاستخدام . تُستخدم هذه الأنظمة المتشابكة والوحداتية لبناء هياكل خرسانية متنوعة، ولكنها بسيطة نسبيًا. تتميز الألواح بخفة وزنها ومتانتها العالية، وهي مناسبة بشكل خاص لمشاريع الهياكل المماثلة ومشاريع الإسكان الجماعي منخفضة التكلفة. وللحصول على طبقة حماية إضافية ضد الظروف الجوية القاسية، تُساعد الأسقف المجلفنة في القضاء على خطر التآكل والصدأ. يمكن أن تحتوي هذه الأنواع من الحاويات المعيارية على أسقف حاملة لزيادة المساحة إلى أقصى حد من خلال تكديسها فوق بعضها البعض. يمكن تركيبها إما على سطح موجود، أو بناؤها بدون أرضية ورفعها على الحاويات الموجودة باستخدام رافعة.
4. قوالب عازلة دائمة . يتم تجميع هذه القوالب في الموقع، وعادةً ما تكون مصنوعة من قوالب خرسانية عازلة (ICF). تبقى القوالب في مكانها بعد تصلب الخرسانة، وقد توفر مزايا من حيث السرعة، والقوة، والعزل الحراري والصوتي الفائق، ومساحة لتمديد المرافق داخل طبقة EPS، وشريط تثبيت مدمج لتشطيبات التكسية.
5. أنظمة القوالب الإنشائية الثابتة . يتم تجميع هذه القوالب في الموقع، وعادةً ما تكون مصنوعة من قوالب بلاستيكية مسبقة الصنع مدعمة بالألياف . تأتي هذه القوالب على شكل أنابيب مجوفة، وتُستخدم عادةً للأعمدة والركائز . تبقى القوالب في مكانها بعد تصلب الخرسانة، وتعمل كتعزيز محوري وقصي ، بالإضافة إلى دورها في احتواء الخرسانة وحمايتها من العوامل البيئية، مثل التآكل ودورات التجمد والذوبان .
6. القوالب المرنة . على عكس القوالب الصلبة المذكورة سابقًا، تُعدّ القوالب المرنة نظامًا يستخدم صفائح قماشية خفيفة الوزن وعالية المتانة للاستفادة من سيولة الخرسانة وإنشاء أشكال معمارية مُحسّنة وجذابة. باستخدام القوالب المرنة، يُمكن صبّ هياكل مُحسّنة تستهلك كمية أقل بكثير من الخرسانة مقارنةً بمقطع منشوري ذي قوة مماثلة، ^{[ 1 ]} مما يُتيح إمكانية تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة الكامنة في الهياكل الخرسانية الجديدة.

القوالب المتسلقة ، والمعروفة أيضاً باسم القوالب القافزة ، هي نوع خاص من القوالب المستخدمة في الهياكل الخرسانية الرأسية ، حيث ترتفع مع عملية البناء. ورغم أنها معقدة نسبياً ومكلفة، إلا أنها قد تكون حلاً فعالاً للمباني ذات التصميم المتكرر (مثل الأبراج أو ناطحات السحاب) أو التي تتطلب هيكلاً جدارياً متصلاً (باستخدام القوالب المنزلقة ، وهي نوع خاص من القوالب المتسلقة).

توجد أنواع مختلفة من القوالب المتسلقة، والتي يتم نقلها من وقت لآخر، أو يمكنها حتى التحرك بمفردها (عادة على رافعات هيدروليكية، وهي مطلوبة للقوالب ذاتية التسلق والانزلاق).

تُستخدم أشكال التسلق بشكل شائع في :

• ناطحات السحاب
• أعمدة الجسر
• أعمدة خرسانية
• أبراج مراقبة المطارات
• المباني الشاهقة
• أعمدة المصاعد
• الصوامع ^{[ 5 ]}

يتزايد التركيز على الاستدامة في التصميم، مدعومًا بأهداف خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون . ويُعوض انخفاض الطاقة الكامنة في الخرسانة، قياسًا بحجمها، بمعدل استهلاكها الذي يجعل صناعة الإسمنت مسؤولة عن نحو 5% من انبعاثات _ثاني أكسيد الكربون العالمية . ^{[ 6 ]}

الخرسانة مادة سائلة تتيح إمكانية إنشاء هياكل بأي شكل هندسي تقريبًا بكفاءة اقتصادية، إذ يمكن صبها في قوالب ذات أشكال متنوعة. إلا أن النتيجة هي هياكل تستهلك كميات كبيرة من المواد وتنتج عنها بصمة كربونية عالية. وقد أدى الاستخدام الواسع للقوالب المتعامدة كقوالب للخرسانة إلى ظهور مجموعة واسعة من الأشكال المنشورية للهياكل الخرسانية، إلا أن هذه القوالب الصلبة يجب أن تتحمل ضغوطًا كبيرة وتستهلك كميات هائلة من المواد. علاوة على ذلك، يتطلب العنصر الناتج كمية أكبر من المواد ويكون وزنه الذاتي أكبر من عنصر مصبوب بمقطع عرضي متغير.

يمكن استخدام أساليب التحسين البسيطة ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} لتصميم عنصر ذي مقطع عرضي متغير حيث تعكس قدرة الانحناء والقص عند أي نقطة على طول العنصر متطلبات غلاف التحميل المطبق عليه.

من خلال استبدال القوالب التقليدية بنظام مرن يتكون أساسًا من صفائح قماشية منخفضة التكلفة، تستفيد القوالب المرنة من سيولة الخرسانة لإنشاء أشكال بناء عالية الكفاءة وذات تصميم معماري مميز. ويمكن تحقيق وفورات كبيرة في المواد. ^{[ 10 ]} يوفر المقطع المُحسَّن أقصى قدرة تحمل في حالة الحد الأقصى مع تقليل انبعاثات الكربون ، مما يُحسِّن أداء دورة حياة الهيكل بأكمله.

يُعدّ التحكم في المقطع العرضي للعوارض المُشكّلة بمرونة أمرًا أساسيًا لتحقيق تصميم منخفض استهلاك المواد. ويقوم هذا الأسلوب على افتراض أساسي يتمثل في تثبيت طبقة من نسيج مرن نفاذ في نظام من القوالب المؤقتة قبل إضافة حديد التسليح والخرسانة. ومن خلال تغيير هندسة قالب النسيج مع المسافة على طول العارضة، يتم الحصول على الشكل الأمثل. وبالتالي، تتمتع القوالب المرنة بإمكانية تسهيل التغيير في فلسفة التصميم والبناء اللازمة للانتقال نحو صناعة بناء أقل استهلاكًا للمواد وأكثر استدامة. ^{[ 11 ]}

تُعدّ القوالب النسيجية مجالًا متخصصًا في تكنولوجيا الخرسانة. وتستخدم موادًا لينة ومرنة كقوالب للخرسانة الطرية، وعادةً ما تكون من نوع من المنسوجات أو المواد البلاستيكية ذات الشد القوي. وتُجري الجمعية الدولية لتشكيل الأقمشة أبحاثًا حول القوالب النسيجية. ^{[ 12 ]}

بالنسبة للقوالب القابلة للإزالة، بعد صب الخرسانة في القوالب وتصلبها ، تُزال القوالب لكشف الخرسانة النهائية. وتختلف المدة بين الصب والإزالة باختلاف مواصفات المشروع، بما في ذلك مدة التصلب المطلوبة، وما إذا كان القالب يتحمل أي وزن؛ وعادةً ما تكون 24 ساعة على الأقل بعد اكتمال الصب. على سبيل المثال، تشترط وزارة النقل في كاليفورنيا بقاء القوالب في مكانها لمدة تتراوح بين يوم واحد وسبعة أيام بعد الصب، ^{[ 13 ]} بينما تشترط وزارة النقل في ولاية واشنطن بقاء القوالب في مكانها لمدة ثلاثة  أيام مع تغطيتها بغطاء رطب من الخارج. ^{[ 14 ]}

وقعت حوادث مروعة عندما أُزيلت القوالب قبل الأوان أو عندما لم تكن مصممة بشكل كافٍ لتحمل وزن الخرسانة غير المتصلبة. كما تحدث "انفجارات القوالب" عندما تنثني أو تنكسر القوالب غير المصممة بشكل كافٍ أثناء صب الخرسانة (خاصةً إذا مُلئت بمضخة خرسانة عالية الضغط ). وتتراوح العواقب بين تسريبات طفيفة، يمكن إصلاحها بسهولة أثناء الصب، إلى انهيار كارثي للقوالب، بل وحتى الوفاة.

يُمارس الخرسانة ضغطًا أقل على القوالب أثناء تصلبها. وتُعدّ عملية التصلب عملية تقاربية ، بمعنى أن معظم المقاومة النهائية تُتحقق بعد فترة وجيزة، مع استمرار التصلب بمرور الوقت تبعًا لنوع الأسمنت والمواد المضافة وظروف الصب كدرجة الحرارة والرطوبة المحيطة. يجب أن تصل الخرسانة إلى مقاومة التصميم بعد 28 يومًا. تُختبر مقاومة الضغط باستخدام جهاز قياس الضغط ، وهو اختبار إتلافي يُجرى على مكعبات أو أسطوانات خرسانية.

يُطبّق الخرسانة الرطبة ضغطًا هيدروستاتيكيًا أفقيًا على القوالب. لذا، يكون الضغط في أسفل القالب أكبر منه في أعلاه، مما يؤدي إلى حدوث معظم حالات انفجار القوالب في الجزء السفلي منها. في الرسم التوضيحي لقالب العمود أعلاه، تكون مشابك العمود أقرب إلى بعضها في الأسفل. لاحظ أن العمود مُدعّم بدعامات فولاذية قابلة للتعديل، ويستخدم  مسامير تثبيت بقطر 20 مم لزيادة دعم الجانب الطويل للعمود.

يمكن لبعض نماذج "القوالب الدائمة" أن تعمل أيضاً كتعزيز إضافي للهيكل.

• 
  يحمل الهيكل الخرساني للمسرح الوطني الملكي انطباعًا بالقوالب الخشبية .
• 
  قوالب خرسانية بلاستيكية للجدران العرضية
• 
  نفق فحم تم بناؤه باستخدام قوالب خرسانية من الألومنيوم مثبتة يدويًا
• 
  بناء حمام سباحة خرساني باستخدام قوالب خرسانية من الألومنيوم
• 
  قالب السقف لدرج خرساني
• 
  قالب الدرج يوضح استخدام الدعامات القوية لدعم مصاريع الصاعد.
• 
  رسم تخطيطي يوضح استخدام دعامات خشبية لأشكال العوارض
• 
  بناء صوامع الفحم باستخدام قوالب خرسانية نصف قطرية
• 
  دعامات فولاذية مزدوجة ومسامير ربط تُستخدم لتثبيت قوالب الجدران
• 
  تم صب العمود باستخدام قنوات حلزونية
• 
  لوح خرساني مصبوب على فولاذ مجلفن مشكل بالدرفلة، مع اعتبار القالب جزءًا دائمًا من الهيكل.
• 
  بناء سياج خرساني باستخدام قوالب ألومنيوم لإضفاء مظهر حجري مصقول على المنتج النهائي
• 
  بناء مساكن خرسانية في فنزويلا باستخدام قوالب خرسانية من الألومنيوم
• 
  أعمال بناء خرسانية في البرازيل باستخدام قوالب خرسانية يدوية الصنع من الألومنيوم
• 
  أعمال بناء خرسانية في مترو موسكو باستخدام قوالب خرسانية ألومنيوم خاصة
• 
  نظام القوالب الهندسية في مترو موسكو
• 
  نظام القوالب الهندسية في مترو موسكو
• 
  بناء حمامات السباحة باستخدام القوالب المرنة "Proster 21" .

• الخرسانة المصبوبة في الموقع
• القوالب المتسلقة ، وهي قوالب تصعد على المبنى أثناء عملية البناء.
• غطاء الخرسانة ، عمق الخرسانة بين حديد التسليح والسطح الخارجي
• الخرسانة مسبقة الصب
• صب الخرسانة المنزلقة ، وهي طريقة بناء يتم فيها صب الخرسانة في قالب متحرك باستمرار

• ماتياس دوبكي: Einsatzgebiete der Gleitschalung und der Kletter-Umsetz-Schalung: Ein Vergleich der Systeme. 2010، Verlag Diplomarbeiten Agentur، هامبورغ، ISBN 978-3-8386-0295-0.
• جمعية الخرسانة ، القوالب الخشبية: دليل للممارسات الجيدة

• وقت إزالة القوالب الخشبية وفقًا للمعايير الهندية
• مسرد مصور للمصطلحات المستخدمة في أنواع أعمال البناء المؤقتة. القوالب الخشبية، السقالات، إلخ.