اختبار مقاومة الانحناء للخرسانة

ما هو اختبار الانحناء على الخرسانة؟

يقوم اختبار الانحناء بتقييم قوة الشد للخرسانة بشكل غير مباشر، حيث تختبر قدرة شعاع أو بلاطة خرسانية غير مقواة على تحمل الفشل في الانحناء، يعتمد سلوك الانحراف والتشقق في الهيكل الخرساني على قوة شد الانثناء للخرسانة، وقد ثبت أن العديد من العوامل تُؤثّر على قوة شد الانحناء للخرسانة وخاصة مستوى الإجهاد والحجم والعمر والحصر في عضو الانحناء الخرساني، وما إلى ذلك.

كما إنَّ العناصر الخرسانية بشكل عام، ذات الحجم الكبير يكون لديها على الأقل تعزيزات إدخال لها تأثير على الخرسانة، حيث يزيد التعزيز المحدود من الليونة والانحرافات الكبيرة في الهياكل توفر تحذيرًا جيدًا من الفشل، وقبل الفشل الكامل لعضو الثني وأيضًا للاستخدام الفعّال للمواد الإنشائية، كما أنه من المستحسن الاستفادة الكاملة من اكتساب القوة على المدى الطويل. لذلك، يجب إعطاء تأثير العوامل مثل مستوى الإجهاد والعمر وحبس العضو الملموس أهمية رئيسية أثناء دراسة قوة الشد المرنة للخرسانة.

تقدم هذه المقالة دراسة تجريبية تم إجراؤها للتنبؤ بقوة الشد المرنة مع مراعاة ظروف العزل وعمر الخرسانة، لمجموعة واسعة من نقاط القوة الخرسانية (من 30 إلى 85 ميجا باسكال). ولُخص إلى أن العوامل مثل ظروف الحبس وعمر الخرسانة يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار الواجب في اشتقاق قوة الشد المرنة ومعادلات قوة الضغط التناسبية. ولقد تم شرح اختبار الانثناء على الخرسانة بناءً على معايير الجمعية الأمريكية لاختبار المواد.

وصف اختبار مقاومة الانحناء للخرسانة:

كما ذكرنا سابقاً يقوم اختبار مقاومة الانحناء بتقييم قوة الشد للخرسانة بشكل غير مباشر، حيث تختبر قدرة شعاع أو بلاطة خرسانية غير مقواة على تحمل الفشل في الانحناء، كما ويمكن إجراء اختبار الانثناء على الخرسانة، إما باستخدام اختبار الحمل ثلاثي النقاط أو اختبار الحمل المركزي. ويتم عرض تكوين كل اختبار في الشكل التوالي، إنَّ طريقة الاختبار الموضحة في هذه المقالة وفقًا لطريقة الاختبار القياسية لقوة الانحناء للخرسانة باستخدام شعاع بسيط مع تحميل النقطة الثالثة.

وتجدر الإشارة إلى أن معامل قيمة التمزّق الذي تم الحصول عليه عن طريق ترتيب اختبار حمل نقطة المركّز أصغر من تكوين اختبار الحمل ثلاثي النقاط بحوالي 15 بالمائة. علاوة على ذلك، لوحظ أن معامل التمزّق المنخفض يتحقق عندما يتم أخذ عينة خرسانية أكبر حجمًا. ويبلغ أيضاً معامل التمزّق حوالي 10 إلى 15 بالمائة من قوة انضغاط الخرسانة، حيث يتأثر بنسب الخليط والحجم والحجم الكلي الخشن المستخدم في بناء العينة.

ما هي تطبيقات اختبار الانحناء على الخرسانة؟

تحديد الامتثال للمعايير وهو مطلب أساسي لِتصميم مزيج الخرسانة ويتم استخدامه في اختبار الخرسانة لبناء البلاطات والأرصفة.

ما العوامل التي تسبب التقلب في نتائج اختبار الانحناء؟

1. تحضير العينات الخرسانية.
   
2. حجم العينة.
   
3. حالة الرطوبة لعينة الخرسانة.
   
4. علاج العينة الخرسانية.
   
5. ما إذا كانت العينة مصبوبة أو منشورة بالحجم المطلوب.
   

إنَّ حجم العينة الخرسانية للاختبار الموافقة للجمعية الأمريكية لاختبار المواد، تبلغ 150 مم وعمق 150 مم ويجب ألا يكون الطول ثلاث مرات على الأقل من عمق العينة، يحدد المعيار الهندي حجم العينة الخرسانية بعرض 150 مم وعمق 150 مم ومدى 700 مم، وتنص أيضًا على أنه يمكن استخدام حجم عرض 100 مم وعمق 100 مم وامتداد 500 مم إذا لم يكن الحد الأقصى للحجم الكلي المستخدم أكبر من 19 مم.

أيضاً تحدد المواصفة القياسية البريطانية المقطع العرضي للعينة المربعة بأبعاد 100 مم أو 150 مم، ويتراوح مدى الامتداد من أربعة إلى خمسة أضعاف عمق العينة. ومع ذلك، فإنَّه يفضل عرض 150 مم وعمق 150 مم ومدى 750 مم للعينة.

جهاز اختبار الانحناء على الخرسانة:

قوالب من الحديد أو الحديد الزهر أو مواد أخرى غير ماصة بحجم (150 مم × 150 مم × 750 مم) وقضبان دكّ، تحدد الجمعية الأمريكية لاختبار المواد قضيبًا كبيرًا (قطر 16 مم وطول 600 مم) وقاعدة صغيرة (قطر 10 مم وطول 300 مم).
إنَّ آلة الاختبار قادرة على تطبيق الأحمال بمعدل موحد دون انقطاع الصدمات ويجب تواجد مغرفة ومجرفة، ويجب أن يكون توازن آلة الاختبار بدقة 1 جرام، كما أنه يلزم وجود خلاطة خرسانة مدفوعة بالطاقة واهتزاز الطاولة في حالة استخدام الاهتزاز لضغط الخرسانة في القوالب.

تحضير عينة الاختبار:

تحديد نسب المواد مهم بما في ذلك الإسمنت والرمل والركام والماء، ويتم مزج المواد باستخدام إمّا يدويًا أو باستخدام آلة خلط مناسبة على دفعات بحجم أكبر بنسبة 10 بالمائة من عينة اختبار التشكيل، يتم قياس الركود لكل دفعة ملموسة بعد الخلط، ويجب وضع القوالب على السطح الأفقي والتشحيم داخل السطح بمواد التشحيم المناسبة والتشحيم المفرط. ثم صبّ الخرسانة الطازجة في القوالب في ثلاث طبقات ودمج كل طبقة بقطر 16 مم وقم بتطبيق 25 ضربة لكل طبقة أو ملئ القالب بالكامل والخرسانة المدمجة باستخدام طاولة الاهتزاز.

بعد ذلك، يتم إزالة الخرسانة الزائدة من أعلى القالب وتنعيمها دون فرض ضغط عليها ثم تغطية أعلى العينات في القوالب وتخزينها في غرفة درجة حرارة لمدة 24 ساعة. إنَّ إزالة القوالب وعينات العلاج الرطب عند 23 ± 2 درجة مئوية حتى وقت الاختبار، حيث يكون عمر الاختبار هو 14 يومًا و 28 يومًا ويجب إعداد ثلاث عينات لكل اختبار (وفقًا للقانون الهندي، يتم تخزين العينة في الماء عند 24-30 درجة مئوية لمدة 48 ساعة ثم اختبارها).

إجراء اختبار الانحناء على الخرسانة:

1. يجب إجراء الاختبار على العينة مباشرة بعد إخراجها من حالة المعالجة لمنع جفاف السطح، ممّا يُقلّل من قوة الانثناء.
   
2. وضع العينة على نقاط التحميل لا ينبغي أن يكون السطح المكتمل يدويًا للعينة على اتصال بنقاط التحميل وسيضمن ذلك اتصالاً مقبولاً بين العينة ونقاط التحميل.
   
3. توسيط نظام التحميل فيما يتعلق بالقوة المطبقة وجعل كتلة تطبيق القوة على اتصال مع سطح العينة في نقاط التحميل.
   
4. تطبيق الأحمال بين 2 إلى 6 بالمائة من الحمل النهائي المحسوب، باستخدام 0.10 مم و 0.38 مم من حساسات من نوع الأوراق، وتحديد ما إذا كانت أيّ مسافة بين العينة وكُتل تطبيق الحمل أو الدعم أكبر أو أقل من كل من المقاييس على طول 25 مم أو أكثر.
   
5. التخلّص من أيّ فجوة أكبر من 0.10 مم باستخدام حشوات جلدية (بسمك 6.4 مم وطول 25 إلى 50 مم) ويجب أن يمتد العرض الكامل للعينة.
   
6. يجب مراعاة السد أو الطحن لإزالة الفجوات التي تزيد عن 0.38 مم.
   
7. تحميل العينة باستمرار دون صدمة حتى نقطة الفشل بمعدل ثابت (معدل التحميل المحدد القياسي الهندي 400 كجم لكل دقيقة لعينة 150 مم و 180 كجم لكل دقيقة لعينة 100 مم، معدل زيادة الضغط 0.06 ± 0.04 نيوتن لكل مم مربع في ثانية وفقًا للمعايير البريطانية.