سنستعرض خلال النقاط التالية الموجزة المراحل التاريخية لتطور صناعة الأسمنت و الخرسانة منذ بدايتها وحتى بشكلها الذي تعرفه في يومنا هذا.

الشكل 1 الاهرامات المصرية والتي تعتبر اقدم منشآت تم استخدام بها مواد لاصقه

- في العام 3000 قبل الميلاد، كانت الريادة للحضارة المصرية، حيث كان الفراعنة يقومون بخلط الطين بالقش لتشكيل مادة حجرية بعد تصلدها حيث أستخدمت في أعمال البناء، بالإضافة لذلك أكتشفوا الجير والجبس حيث كان يتم أستخدامهم كمونة بناء (Mortar) وذلك لتثبيت الأحجار الضخمة في الأهرامات.

-  في العام 300 قبل الميلاد تقريباً يعد أول إستخدام لمادة أسمنتيه بواسطة الرومان ، حيث أكتشفوا مادة طبيعية تسمى بوزولانا (Pozzolana) - وهي عبارة عن غبار بركاني رملي بكميات كبيره بالقرب من بركان ( Mt vesuvius) بالإظافة لأماكن أخرى في ايطاليا ثم لوحظ أنه عند خلط هذه المادة بالحجر الجيري والرمل والركام والمياه فإنها تتصلد بحيث تشبه الصخور وبالتالي تم إستخدامها في أعمال الإنشاءات وعلى عكس المتوقع بأن هذه الخلطة ستنتج خرسانة ضعيفة نسبياً بالمقارنة بالمعايير الحالية في تصميم الخلطات الخرسانية ، ولكن كان هناك تطور كبير في هذا الشأن حينها حيث نجد ان هناك بعض المنشآت الرومانية التي تم تشييدها بأستخدام هذه الخرسانة مازالت قائمة حتى الآن مثل معبد بانسين (The Pantheon) حيث تم الإنتهاء منه في تاريخ 126 ق.م. كما هو موضح بالشكل (2).

الشكل رقم 2 معبد بانسين – روما

- رغم التطور الكبير الذي قد وصل اليه الرومان في هذا الشأن الإ ان كل هذا إندثر خلال العصور المظلمة وضياع الأمبرطورية الرومانية .

-  في العام 1796 تم إكتشاف كمية من الصخور الأسمنتيه في إنجلترا وتم تداولها على أنها أسمنت روماني وتوالت الإكتشافات في هذا الشأن في عدة أماكن أخرى مثل أوروبا، الولايات المتحدة الأمريكية حيث شاعت واستخدمت لعدة عقود.

-  في العام 1824 حدثت القفزة الكبيرة في صناعة الخرسانة حيث قام بنّاء إنجليزي يدعى جوزيف اسبدين بعد إجراء العديد من التجارب المعملية - بالحصول على أول منتج أسمنتي وهو الأسمنت البورتلاندي (Portland cement )، وسمي بذلك الإسم لأن لونة يشبه لون الصخور الموجوده في جزيرة بورتلاند على الساحل الأنجليزي ، حيث قام بالحصول عليه من خلال خلط كميات محددة من الطين ( Clay) والحجر الجيري (Limestone) وسحقهم ثم حرقهم داخل فرن ثم سحق الناتج النهائي وهو الكلنكر (Clinker) الى بودرة ناعم. وخلال السنوات الأولى لتطوير هذا الاختراع كان الأسمنت الناتج يستخدم بشكل أساسي في أعمال التشطيبات وظل إستخدام الأسمنت ينتشر ببطئ في مجال الإنشاءات حتى أنه لم يدخل الولايات المتحدة حتى عام 1868 ثم بدأ تصنيعه هناك منذ 1870

- على الرغم من صعوبة حصر الإستخدمات الأولى للخرسانة بالضبط في عمليات الإنشاءات الإ أن أغلب الأعمال الأولى كانت بواسطة كل من الفرنسي François Le Brun والفرنسي Joseph Lambot ، وأخيراً الفرنسي Joseph Monier حيث قام le Brun ببناء منزل بالخرسانة ثم شيّد كنيسة ومدرسة بأستخدام نفس المادة .

-  في العام 1848 قام Lambot ببناء قارب من الخرسانة مع تدعيمة بشبكة من الأسلاك المتوازية والقضبان كما هو موضح بالشكل (3).

الشكل رقم 3 أول قارب تم صنعة من الخرسانة المسلحة بشبكة من الأسلاك

- يعود الفضل في وجود الخرسانة المسلحة كما نعرفها الآن إلى البستاني الفرنسي Joseph Monier الذي سجل براءة اختراع حيث قام بعمل أوعية وأحواض للنباتات من الخرسانة المسلحة بشبكة من الاسلاك الحديدية كما هو موضح بالشكل (4) وكان هدفة من ذلك هو تطوير الخرسانة بحيث نحصل على وزن إجمالي أقل - تخفيض القطاعات - وذلك دون التضحية بمقاومتها وخلال الفتره من 1867 وحتى 1881 سجل Monier العديد من براءات الإختراع في تشييد بلاطات خرسانية ، عقود ، كباري مشاة ومنشآت خرسانية في كل من فرنسا والمانيا.

الشكل رقم 4 إناء مصنوع من الخرسانة المدعمة بشبكة تسليح

- قام الفرنسي Fracois Coignet بتنفيذ عدة منشآت بأستخدام الخرسانة المسلحه ثم قام بنشر أول بحث علمي في تصميم الخرسانة حيث قام بتطوير طرق مبدئية في التصميم الإنشائي وقام بنشر كتاب يحتوي على عدة تطبيقات في إستخدام الخرسانة المسلحة في التشييد، ويعتبر Coignet هو اول شخص يكتشف أنه عند إضافة كمية كبيره من المياه الى الخلطة الخرسانية فإن ذلك يؤدي الى إنخفاض إجهاد الخرسانة ومقاومتها بعد تصلدها بشكل ملحوظ.

-  في العام 1875 جاء أول تطبيق حقيقي على استخدام الخرسانة المسلحة عندما قام الامريكي William E. Ward بأنشاء اول مبني بالخرسانة المسلحة في الولايات المتحدة الامريكية في مدينة نيويورك والموضح بالشكل (5) ، ثم قام بنشر ورقة علمية عام 1883 حيث نوه أنه أستلهم الفكرة من خلال مشاهدة عمال بناء إنجليزيين يقومون بتنظيف خرسانة متصلدة من على معداتهم. ه في العام 1877 حدثت القفزة الحقيقة في مجال البحث العلمي عندما قام الأمريكي Thaddeus Hyatt بإجراء تحليل للإجهادات المتولدة على كمره خرسانية بشكل صحيح ، ثم تلا ذلك قيامه بنشر كتاب من 28 ورقة بعنوان An Account of Some Experiments with Portland Cement Concrete Combined with Iron as a Building Material * حيث دعا فيه الى استخدام الخرسانة المسلحة في عمليات الإنشاء وقام بالإثناء على قدرة الخرسانة على مقاومة الحريق.

الشكل رقم 5 واول مبني من الخرسانة المسلحة في الولايات المتحدة الأمريكية

- في العام 1884 نشر عن الامريكي Emest. L. Rasome انه أستخدم الخرسانة المسلحة في عدة مشروعات وبالإضافة لذلك سجلت له براءة إختراع حيث أستخدام قضبان التسليح الملتوية والموضحه بالشكل (6) كتسليح للخرسانة وكانت هذ القضبان ذات مقطع مربع حيث يتم لويها على البارد في لغة واحده وكان طول قضيب التسليح حينها لا يتعدى 12 مره قصـ القضيب وكان هدفه من إستخدام هذه القضبان هو تحقيق تماسك أكبر بين كل من الخرسانة والتسليح .

الشكل رقم 6 أول قضبان تسليح يتم استخدامها في التشييد

-  في العام 1886 قام العالم Koenen بنشر أول ورقة علمية عن نظرية تصميم المنشآت الخرسانية بعنوان The theory and design of concrete structures وبعد ذلك حدثت طفرة كبيرة في مجال دراسات تصميم المنشآت الخرسانية حيث تم إجراء العديد من الدراسات التي أعتمدت على نظرية المقاومة القصوي ، ففي عام 1897 قام العالم Thullie بنشر نظرية الإنحناء Flexural Theory ثم في العام 1899 قام العالم Ritter بنشر نظرية توزيع الإجهادات على هيئة قطع مكافئ The Parabolic stress distribution theory.

-  في العام 1890 قام Ransome ببناء متحف Leland Stanford Jr الموضح بالشكل (7) وهو متحف مشيد بأستخدام الخرسانة المسلحة ويبلغ طولة 95 متر بارتفاع طابقين حيث قام بأستخدام جدائل سلك مأخوذة من الجدائل المستخدمة في صناعة السيارات حيث أستخدمها كتسليح لمقاومة أجهادات الشد ، وكان الأختبار الحقيقي لهذا المنشأ عام 1906 عندما تعرض لزلزال أرضي حيث تعرض الأضرار بسيطة ثم تلاه الحريق الكبير في نفس العام والذي أكد على مقاومة المنشآت الخرسانية للحرائق وعدم إنهيارها.

- في العام 1900 قام الباحثان Coignet & Tesco نشر نظرية المرونة الخط المستقيم The Elastic straight line theory حيث لاقت تلك النظرية قبول واسع النطاق وذلك لعدة أسباب منها انها نظرية تقليدية ومألوفة في التصميم بالمواد الأخرى وكذلك فإن توزيع الإجهادات الخطي جعل منها طريقة سهلة وبسيطة بالإضافة الى ان اجراء العديد من الاختبارات عليها اتاح الفرصه لأختيار قيم الاجهادات المسموح بها (Allowable stresses ) التي تجعل سلوك المنشآت مقبول عند احمال التشغيل والتي تعطي امان كاف ضد الإنهيار ولذلك تم استخدام نظرية المرونة كأساس لتصميم المنشآت الخرسانية لعشرات السنين.

الشكل رقم 7 متحف Leland Stanford Jr

-  في العام 1904 تم أنشاء (Ingalls Building) وهو اول برج بارتفاع 16 طابق من الخرسانة المسلحة في العالم ويقع في مدينة سنسيناتي بمقاطعة أوهايو بالولايات المتحدة الأمريكية ، والموضح بالشكل (8) وتم تسليح هذا البرج بنظام تسليح Ernest. L. Ransome

الشكل رقم 8 أول برج من الخرسانة المسلحة في العالم

-  في العام 1906 توالت الدراسات والابحاث حيث طور C.A.P أول بلاطة مسطحة بدون كمرات بلاطة لاكمرية Flat lab .

- خلال الفترة ما بين العام 1906 وحتى 1910 قامت العديد من المعاهد والمراكز البحثية حول العالم بأنشاء العديد من المباني والكباري والخزانات باستخدام الخرسانة المسلحة .

- في العام 1927 بدء عصر الخرسانة سابقة الإجهاد (Prestressed Concrete ) حيث نجح Eugene Fressinet في تنفيذ هذا النوع من الخرسانة مما أثرى من الاسهامات البشرية في تنفيذ عدة معالم ايقونية في ذلك الوقت شيدت بأستخدام الخرسانة المسلحة.

-  تم اللجوء الى نظرية المقاومة القصوى The Ultimate strength Theory وذلك بعد أكثر من نصف قرن من الدراسات العلمية والاختبارات المعملية لتحديد ودراسة سلوك المشآت الخرسانية والتي ازدادت وفي نفس الوقت أتضحت عيوب نظرية المرونة إجهادات التشغيل) كطريقة للتصميم وظهرت طرق جديدة تعتمد على الخصائص الغير مرنة (In-Elastic) لكلا من الخرسانة وحديد التسليح.

-  في العام 1930 تم إصدار أسس تنفيذ وتصميم المنشآت الخرسانية حيث أصدرت مصلحة السكة الحديد المصرية المواصفات العامة لأعمتاد التصميم والإنشاءات للمنشآت الخرسانية وغيرها . وفي نفس العقد من الزمن أصدرت مصلحة الطرق والكباري إشتراطات الأعمال الخرسانية, كما صدرت اشتراطات وأسس تصميم وتنفيذ الخرسانة المسلحة في المباني عام 1962.

-  في العام 1932 تمكن العالم Charles Whitey من أن يبرهن على انه من الممكن أستبدال منحنيات الأجهاد بأجهادات موزعة على شكل مستطيلات مكافئة لها نظرية المقاومة القصوى اثم صنفت تلك النظرية في العام 1938 في USSR ومن ثم أصبحت طريقة التصميم بالحدود القصوى Ultimate stress Design مقبولة الى جانب طريقة التصميم بإجهادات التشغيل (Working Design Method في أكواد البناء خاصة معهد الخرسانة الامريكي American Concrete Institute (ACI) في العام 1956 وفي الكود البريطاني في العام 1957.

-  في العام 1960 أقر الكود السوفيتي طريقة حالات الحدود حيث تتضمن ثلاثة حدود وهم :

1- حد الإنهيار (Collapse).

2-  حد التشكلات (Deformation) .

3- حد التشريخ (Cracking) .

-  في العام 1963 وضعت اللائحة الأمريكية كلاً من طريقتي التصميم بأجهادات التشغيل وطريقة المقاومة القصوى كطريقتين للتصميم على نفس المستوى ، أما اللائحة الامريكية التي صدرت عام 1971 فكانت معظمها قائمة على طريقة التصميم بالمقاومة القصوى وسمحت بأستخدام نظرية أجهادات التشغيل في تصميم الكمرات والبلاطات فقط .

-  وفي السنوات الأخيرة أصبحت طريقة التصميم تبعاً لحالات الحدود هي الطريقة المعتمدة في التصميم في العديد من البلدان والأكواد الإنشائية. مما سبق نلاحظ ان وجود الخرسانة بشكلها الذي نعرفه هو نتاج خبرات وممارسات بشرية عظيمة تطورت عبر العقود وستظل الإستحداث تطبيقات جديدة أو لتلافي العيوب الموجوده حاليا .