خواص الخرسانة المتصلبة:
تكتسب الخرسانة المتصلدة قوة بمرور الوقت، كما أن اختبار هذه الخرسانة المتصلدة لفحص الجودة أمر مهم للهياكل. وتتوفر أنواع مختلفة من الاختبارات للتحقق من الخصائص المختلفة للخرسانة الصلبة التي سيتم مناقشتها لاحقًا. حيث أن أهم خصائص الخرسانة المتصلبة هي:
- تغيير الحجم المبكر.
- خصائص الزحف.
- النفاذية المنخفضة.
- العلاقة بين الإجهاد والتوتر.
قد يؤدي تغيير الحجم المبكر (الانكماش) إلى التشقق. ويحدث الانكماش البلاستيكي بسبب فقدان الماء من المعجون الطازج بالتبخر أو من الامتصاص بالسطح الجاف. حيث ينخفض الحجم بنسبة تصل إلى 1% عندما يظل المعجون بلاستيكيًا. كما قد يساعد التحكم في فقد الماء في منع انكماش البلاستيك للخرسانة.
يحدث الانكماش الجاف بسبب فقدان الماء أو التبريد، كما أنه يحدث 15-30% من الانكماش الجاف في أول أسبوعين، و 65-85% في السنة الأولى. ويمكن أن يحدث انكماش التجفيف بسبب نقص المعالجة ونسبة الماء إلى الأسمنت العالية ومحتوى الأسمنت العالي وانخفاض محتوى الركام الخشن ووجود حديد التسليح. بحيث يعتمد ذلك على حجم وشكل الهيكل الخرساني وقد يكون غير متجانس بسبب فقدان الماء غير المنتظم.
قد يحدث التورم إذا تم معالجة الخرسانة بشكل مستمر في الماء بعد الاستقرار. وتكون آثاره صغيرة نسبيًا ولا تسبب مشاكل كبيرة. كما يُظهر معجون الركام والأسمنت بشكل فردي إجهاد إجهاد خطي، بسبب التشقق الدقيق بين واجهة الركام ومعجون الأسمنت، لكن الخرسانة غير خطية. للتصميم الإنشائي، نحتاج إلى مقاومة الانضغاط (fc) ومعامل المرونة (E).
اختبارات على الخرسانة الصلبة:
الاختبارات التي يتم إجراؤها على الخرسانة المتصلدة هي:
- اختبار قوة الانضغاط (الأكثر شيوعًا).
- اختبار معامل المرونة.
- اختبار الشد الانقسام.
- اختبار قوة الانحناء.
- اختبار مطرقة الارتداد.
- اختبار مقاومة الاختراق.
- اختبار سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية.
- اختبار النضج.
- اختبار قوة الضغط.
1- اختبار قوة الضغط (‘fc) على الخرسانة الصلبة:
يتم استخدام طريقة الاختبار القياسية للقوة الانضغاطية لعينات الخرسانة الأسطوانية، حيث يتم استخدام عينة أسطوانية (6 بوصات × 12 بوصة) لهذا الاختبار. وللخرسانة ذات الوزن الطبيعي: يتراوح نطاق قوة الضغط من 21 ميجا باسكال إلى 34 ميجا باسكال (3000 رطل لكل بوصة مربعة إلى 5000 رطل لكل بوصة مربعة). كما تعتمد قوة الانضغاط على حجم العينة، والعينات الأكبر لديها احتمالية أكبر للعناصر الأضعف، وتقليل القوة ولديها تباين أقل وتمثيل أفضل للخرسانة الفعلية.
كيف يحدث الفشل في اختبار قوة الضغط على الخرسانة الصلبة؟
أضعف مكان للخرسانة المتصلدة هو السطح الفاصل بين عجينة الأسمنت والركام وهنا يحدث الفشل.
2- اختبار معامل المرونة (Ec) على الخرسانة الصلبة:
تستخدم طريقة الاختبار القياسية لمعامل المرونة الثابت ونسبة بواسون للخرسانة في الانضغاط لتحديد معامل الوتر. حيث يتكون هذا الاختبار من 3-4 خطوات تحميل مطلوبة ويتم استخدام نفس العينة، وتوفر هذه الطريقة علاقة مفيدة مع القوة. كما أنه نطاق نتيجة الاختبار هو 14 جيجا باسكال إلى 41 جيجا باسكال (2000 رطل لكل بوصة مربعة إلى 6000 رطل لكل بوصة مربعة).
يتم تحديد نسبة بواسون باستخدام طريقة الاختبار القياسية لمعامل المرونة الثابت ونسبة بواسون للخرسانة في الانضغاط. حيث يتراوح النطاق بين 0.11 إلى 0.21 لمعامل المرونة (Ec)، اعتمادًا على الركام والرطوبة والعمر وقوة الانضغاط.
3- اختبار شد الانقسام على الخرسانة المتصلدة:
تَقيس طريقة الاختبار القياسية لتقسيم قوة الشد لعينات الخرسانة الأسطوانية هذه، مقاومة الشد على الخرسانة. حيث تتعرض الأسطوانة لحمل ضغط على طول القطر الرأسي بمعدل ثابت حتى التعب. ويحدث الفشل على طول القطر الرأسي بسبب التوتر المتطور في الاتجاه العرضي. كما أنه تختلف قوة الشد من 2.5 ميجا باسكال إلى 31 ميجا باسكال (360 رطل لكل بوصة مربعة إلى 450 رطل لكل بوصة مربعة)، حوالي 10% من قوة الضغط.
4- اختبار مقاومة الانثناء على الخرسانة الصلبة:
تستخدم طريقة الاختبار القياسية لقوة الانحناء للخرسانة (باستخدام عارضة بسيطة مع تحميل من النقطة الثالثة) هذه، لقياس معامل التمزق (MR). حيث أنها اختبار مهم للأرصفة الخرسانية للطرق والمطارات. ويتم تحميل عينة شعاع للمقطع المربع في جهاز تحميل من 3 نقاط ·
5- اختبار المطرقة الارتدادية (اختبار مطرقة شميدت) على الخرسانة المتصلدة:
اختبار المطرقة الارتدادية هو اختبار غير متلف يتم إجراؤه على الخرسانة المتصلدة. حيث تضرب كتلة محملة بنابض سطح الخرسانة ويقيس المقياس مدى ارتداد الكتلة. كلما ارتفع الارتداد، زادت صلابة سطح الخرسانة وزادت قوة الخرسانة. كما أنه يتم استخدام الرسوم البيانية للمعايرة المرفقة لربط الارتداد بالقوة. ويتم إجراء قراءة من 10 إلى 12 لكل عينة. بحيث يستخدم الاختبار لاختبار تجانس الخرسانة.
6- اختبار مقاومة الاختراق (اختبار مسبار وندسور) على الخرسانة المتصلدة:
إنه اختبار غير مدمر، جهاز ندسور يشبه البندقية يطلق مجسات في هيكل الخرسانة، يتم تنفيذه على كل من الثقوب الثلاثة في قالب خاص. ومن ثم، العثور على عُمق متوسط، بحيث يرتبط العمق عكسيا بالقوة. إنّه يعطي تقديرًا أفضل من المطرقة المرتدة. حيث تقوم مطرقة الارتداد باختبار السطح فقط بينما يقوم اختبار مقاومة الاختراق بإجراء قياسات في عُمق العينة.
7- اختبار سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية على الخرسانة المتصلدة:
يقيس اختبار سرعة النبض خلال الخرسانة هذا، سرعة الموجة فوق الصوتية التي تمر عبر الخرسانة. حيث أن الطول بين المحولات إلى وقت السفر يساوي متوسط سرعة انتشار الموجة. ويتم استخدامه للكشف عن الانقطاعات والتشققات والتدهور الداخلي في هيكل الخرسانة.
8- اختبار النضج على الخرسانة المتصلدة:
النضج هو درجة ترطيب الأسمنت التي تختلف باختلاف الوقت ودرجة الحرارة. حيث تستخدم الممارسة المعيارية لتقدير قوة الخرسانة بطريقة النضج لقياس نضج الخرسانة المتصلدة، و من المفترض أن القوة هي وظيفة النضج لمزيج معين من الخرسانة. كما تستخدم الأجهزة لقياس درجة حرارة الخرسانة بمرور الوقت.
9- اختبار النفاذية على الخرسانة الصلبة:
يؤثّر هذا الاختبار على متانة الخرسانة المتصلدة وَيسمح للماء والمواد الكيميائية باختراق سطحها. حيث يسبب انخفاض مقاومة الصقيع، تفاعل الركام القلوي والمواد الكيميائية الأخرى وتآكل حديد التسليح الفولاذي. كما يتم الحصول على فراغات الهواء التي تؤثر على النفاذية من التوحيد غير الكامل للخرسانة الطازجة، وتبخر ماء الخلط الذي لا يستخدم لترطيب الأسمنت. حيث أن زيادة نسبة الماء إلى الأسمنت لها تأثيرات قوية على النفاذية. والعوامل الأخرى التي تؤثر على النفاذية هي عمر الخرسانة ونعومة جزيئات الأسمنت وعوامل احتجاز الهواء.
10- خصائص زحف للخرسانة الصلبة:
الزحف هو الزيادة التدريجية في الإجهاد، مع مرور الوقت، في ظل الحمل المستمر. إنّها عملية طويلة الأجل (عدة سنوات) وتختلف حسب نوع الهيكل. بحيث يسبب انحرافًا متزايدًا وضغطًا متزايدًا في الفولاذ، ونقلًا تدريجيًا للحِمل من الخرسانة إلى الفولاذ وفقدان بعض قوة الإجهاد في الخرسانة سابقة الإجهاد.
