اقرأ في هذا المقال
- ما هو معامل المرونة للخرسانة؟
- ما هي العوامل المؤثرة على معامل المرونة للخرسانة؟
- استخدامات معامل المرونة للخرسانة
ما هو معامل المرونة للخرسانة؟
يمكن تعريفه على أنه ميل العلاقة بين الإجهاد والانفعال للخرسانة، ويمكن تعريفه أيضًا على أنه تغيير الإجهاد فيما يتعلق بالضغط المرن. إنّ معامل المرونة مقياس للصلابة أو مقاومة تشوّه المادة، ويمكن تطبيق مصطلحات معامل المرونة أو معامل مرونة يونغ بشكل صارم على العلاقة الخطية، أي الجزء المستقيم من منحنى إجهاد الإجهاد.
يعتمد حجم السلالات المرصودة وانحناء علاقة الإجهاد والانفعال على معدل تطبيق الإجهاد. حيث أنه عندما يتم تطبيق الحمل بسرعة كبيرة، يتم تقليل السلالات المسجلة بشكل كبير ويتم تقليل انحناء منحنى إجهاد الإجهاد إلى قيمة صغيرة جدًا.
من خلال إبطاء معدل التحميل، أي بزيادة وقت التحميل من 5 ثوانٍ إلى حوالي دقيقتين، تم العثور على زيادة في الإجهاد بنسبة 15%، ولكن بمعدل التحميل العادي، عادةً من 2 إلى 10 دقائق. وهو مطلوب لاختبار عينة في آلة اختبار عادية، حيث أن الزيادة في الإجهاد صغيرة جدًا. ومن ثم فإنّ درجة السلوك غير الخطي صغيرة جدًا أيضًا.
ما هي العوامل المؤثرة على معامل المرونة للخرسانة؟
نظرًا لأن الخرسانة مادة صلبة متعددة الأطوار، فلا يمكن أن توجد علاقة مباشرة بين كثافتها ومعاملها كما هو الحال في المواد الصلبة أحادية الطور مثل المعادن. حيث يتأثر معامل المرومة بالكثافة والمسامية ونسبة الخلط ومعاملات مرونة المكونات وخصائص المنطقة الانتقالية. حيث تحدد هذه المعلمات السلوك المرن للخرسانة.
يتأثر شكل مخطط تشوه الحمل للخرسانة بخصائص المادة بالإضافة إلى ظروف الاختبار. ويمكن للعديد من التقديرات العددية المقدمة لمخطط الإجهاد والانفعال أن تأخذ بعض هذه التأثيرات في الاعتبار. حيث يتأثر معامل مرونة الخرسانة بنفس العوامل مثل مخططات الإجهاد والانفعال، ويتم تقديم الصيغ لتقدير تأثيرات تركيبة الخرسانة، بما في ذلك المسامية، على معامل المرونة.
معامل مرونة الخرسانة هو نسبة الضغط إلى إجهاد الخرسانة تحت تأثير الأحمال. إنّها إحدى الخصائص الحاسمة للغاية للخرسانة التي تتأثر بالتأثير في قوة الخرسانةوالركام ومعجون الأسمنت ونسبة الخلط ومعاملات مرونة المكونات وخصائص المنطقة الانتقالية. بحيث تتحكم هذه العوامل في السلوك المرن للخرسانة وتحكمه.
سيتم ذكر ومناقشة العوامل المؤثرة على معامل مرونة الخرسانة بإيجاز أدناه:
- قوة الخرسانة: يزداد معامل مرونة الخرسانة تقريبًا مع الجذر التربيعي للقوة.
- معجون الأسمنت: تؤثر معاملات المسامية والمرونة للأسمنت المائي على معامل مرونة الخرسانة، ومع انخفاض المسامية، يزداد معامل مرونة عجينة الأسمنت، وبالتالي يزداد معامل مرونة الخرسانة. بحيث يتم التحكم في مسامية عجينة الأسمنت عن طريق نسبة الماء إلى الأسمنت ومحتوى الهواء وجرعة الخليط ودرجة ترطيب الأسمنت.
- الركام المستخدم في الخرسانة: تؤثر مسامية الركام بشكل كبير على معامل المرونة، بحيث ينتج عن الركام ذو المسامية المنخفضة معامل مرونة عالي. وتؤدي النسبة الأكبر من الركام الخشن إلى ارتفاع قيمة معامل المرونة.
- حالة بلل الخرسانة: تم إثبات أن معامل مرونة العينة الرطبة أكبر من معامل المرونة للعينة التي تم اختبارها في حالة جافة بنسبة 15%. وذلك لأن الحالة الجافة تولد المزيد من التشققات الدقيقة في منطقة الانتقال، وبالتالي يفسر ذلك من خلال حقيقة أن التجفيف ينتج المزيد من التشققات الدقيقة.
- المنطقة الانتقالية للخرسانة: ينخفض معامل المرونة مع إضعاف المنطقة الانتقالية بسبب الشقوق الموجودة، وتوجيه بلورات الكربون الهيدروجينى والفراغات الموجودة. كما أن منطقة الانتقال هي المنطقة البينية بين جزيئات الركام الخشن ومعجون الأسمنت المتصلب. إنّها مستوى ضعف لأن جودة العجينة في المنطقة الانتقالية ذات جودة رديئة وبسبب النزيف الداخلي، يتراكم الماء أسفل القطع المطولة والقشرية والكبيرة من الركام.
- نسبة مزيج الخرسانة: لقد لوحظ أن الخلطات الأكثر ثراءً لها معامل مرونة أعلى للخرسانة. أيّ، كمية أعلى من الأسمنت تعمل على ارتفاع معامل المرونة. وتم العثور على قيمة معامل مرونة نسبة الخلط 1 إلى 1.67 إلى 2 31.9 جيجا باسكال بينما لمزيج 1 إلى 2.5 إلى 3 هو 25 جيجا باسكال لنفس العمر والظروف الرطبة.عادة ما يختلف معامل مرونة الخرسانة الركام خفيفة الوزن من 40 إلى 80% من معامل الوزن العادي للخرسانة بنفس القوة في الواقع فهو مشابه لمعامل عجينة الأسمنت.
- عمر الخرسانة: يزداد معامل المرونة مع تقدم عمر الخرسانة.
- نظام معالجة الخرسانة: لنفس القوة، يكون معامل مرونة الخرسانة المعالجة بالبخار أقل بقليل من الخرسانة المعالجة بالماء.
استخدامات معامل المرونة للخرسانة:
على الرغم من أن الخرسانة ليست مادة مرنة بالمعنى الحقيقي للكلمة، إلا أنها تعتبر مادة مرنة ضمن الحدود. كما يتم استخدام معامل مرونة الخرسانة في حسابات التشوهات الهيكلية. وفي حالة الهياكل الخرسانية المسلحة، يتم استخدامه لتحديد الضغوط التي يتم تطويرها في العناصر البسيطة وأيضًا لتحديد اللحظات والانحرافات والضغوط في الهياكل الأكثر تعقيدًا.
يستخدم المعامل الديناميكي لتحديد المتانة النسبية للخرسانة عند تعرضها لظروف مناخية قاسية حيث يتغير المعامل الديناميكي للخرسانة مع جودة الخرسانة. وهذه الطريقة مفيدة جدًا لتحديد جودة الخرسانة، عندما تتعرّض للتجميد والذوبان بالتناوب.
