خواص الخرسانة واستخداماتها

ما هي خواص الخرسانة واستخداماتها:

الخرسانة خليط من عدة مواد، يمكن أن تكون الخرسانة في الحالة الصلبة، تصبح هذه المادة غير المتجانسة كتلة شبيهة بالحجر. أدّى الاستخدام المكثّف للخرسانة في مجال البناء إلى جعلها مصدر قلق كبير للمهندسين. للمشاركة في الاستخدامات الواسعة للخرسانة، يجب أن يعرف المهندس خصائصها. تتأثر خواص الخرسانة بالعديد من العوامل، ويرجع ذلك أساسًا إلى نسبة الخلط من الأسمنت والرمل والركام والماء. تتحكّم نسبة هذه المواد في خصائص الخرسانة المختلفة التي سيتم مناقشتها أدناه. هنا في هذه المقالة، سنقدم لمحة عن خصائص الخرسانة.

لماذا تستخدم الخرسانة على نطاق واسع في إنشاءات الهندسة المدنية؟

حيث لا توجد مادة تنافس الخرسانة فيما يتعلّق بقوة ضغطها العالية ومرونتها في اتخاذ أي شكل وشكل ومقاومة عالية للحريق وعدم تآكل وتكلفة صيانة ضئيلة. كما نعلم، لا يتم استخدام الخرسانة وحدها في هيكل البناء. يتم إدخال القضبان المقواة في الخرسانة لجعل الهيكل قويًا بدرجة كافية.

الخصائص المختلفة للخرسانة:

الخصائص المختلفة للخرسانة هي:

1. درجات قوة الكسر للخرسانة (M20 ،M25 ،M30 وما إلى ذلك).
   
2. قوة الضغط للخرسانة.
   
3. القوة المميزة للخرسانة.
   
4. قوة الشد للخرسانة.
   
5. متانة الخرسانة.
   
6. زحف الخرسانة.
   
7. الانكماش في الخرسانة.
   
8. وحدة الوزن للخرسانة.
   
9. النسبة المعيارية للخرسانة.
   
10. نسبة بواسون للخرسانة.
    

1- درجات قوة كسر الخرسانة:

تُعرف الخرسانة بدرجتها التي تم تحديدها على أنها الخرسانة ذات قوة كسر 15 و20 (M15 و M20) وما إلى ذلك حيث يشير الحرف M إلى مزيج الخرسانة والرقم 15، 20 يشير إلى قوة الضغط المحددة لمكعب 150 مم في 28 يومًا، معبرًا عنها بنيوتن لكل مم2. وهكذا، تُعرف الخرسانة بقوتها الانضغاطية. (M15 و M20) هما أكثر درجات الخرسانة شيوعًا، ويجب استخدام درجات أعلى من الخرسانة في البيئات القاسية والقاسية جدًا.

2- قوة ضغط الخرسانة:

مثل الحمولة، فإنّ قوة الخرسانة هي أيضًا نوعية تختلف بشكل كبير لنفس مزيج الخرسانة. لذلك، يتم استخدام قيمة تمثيلية واحدة، تُعرف بالقوة المميزة.

3- القوة المميزة للخرسانة:

يتم تعريفها على أنها قيمة القوة التي لا يُتوقع أن تنخفض دونها أكثر من 5% من نتائج الاختبار (أيّ أن هناك احتمالية 95% لتحقيق هذه القيمة 5% فقط من عدم تحقيقها)، تكون القوة المميزة للخرسانة في عضو الانحناء تؤخذ 0.67 مرة من قوة المكعب الخرساني، وقوة التصميم وعامل الأمان الجزئي لقوة المواد. تُعرف القوة التي يجب اتخاذها لغرض التصميم باسم قوة التصميم. تعتمد قيمة عامل الأمان الجزئي على نوع المادة ونوع حالة الحد. وفقًا لرمز معهد الخرسانة البريطاني، يتم أخذ عامل الأمان الجزئي على أنه 1.5 للخرسانة و 1.15 للصلب.

4- مقاومة الشد للخرسانة:

يتم الحصول على تقدير قوة الشد الانحناء أو معامل التمزق أو قوة التكسير للخرسانة من قوة ضغط المكعب من خلال بعض العلاقات الرياضية الهندسية. يتم الحصول على قوة الشد للخرسانة في التوتر المباشر تجريبياً بواسطة الاسطوانة المنقسمة. يتراوح بين 1/8 إلى 1/12 من قوة ضغط المكعب.

5- زحف الخرسانة:

يُعرَّف الزحف بأنه تشوه البلاستيك تحت الحمل المستمر. تعتمد سلالة الزحف بشكل أساسي على مدة التحميل المستمر. وفقًا للكود، يتم أخذ قيمة معامل الزحف النهائي على أنها 1.6 في 28 يومًا من التحميل.

6- انكماش الخرسانة:

يُطلق على خاصية تناقص الحجم أثناء عملية التجفيف والتصلّب اسم الانكماش. يعتمد بشكل أساسي على مدة التعرّض. إذا تم منع هذه السلالة، فإنّها تنتج إجهاد شد في الخرسانة وبالتالي تتسبب في حدوث تشققات.

7- النسبة المعيارية للخرسانة:

النسبة المعيارية قصيرة المدى هي معامل مرونة الفولاذ إلى معامل مرونة الخرسانة. نظرًا لأن معامل مرونة الخرسانة يتغير بمرور الوقت والعمر عند التحميل وما إلى ذلك، تتغير النسبة المعيارية أيضًا وفقًا لذلك. مع الأخذ في الاعتبار تأثيرات الزحف والانكماش جزئيًا يعطي الكود البريطاني دائمًا التعبيرلنسبة معيارية طويلة المدى للخرسانة.

8- نسبة بواسون للخرسانة:

وتتراوح نسبة بواسون بين 0.1 للخرسانة عالية القوة و 0.2 للخلطات الضعيفة. عادة ما يتم أخذ 0.15 لتصميم القوة و 0.2 لمعايير الخدمة.

9- متانة الخرسانة:

إنّ متانة الخرسانة هي قدرتها على مقاومة التفكك والتعفن. واحدة من الخصائص الرئيسية التي تؤثر على متانة الخرسانة هي نفاذية لزيادة الماء والمواد الأخرى التي يحتمل أن تكون ضارة. يتم تحقيق النفاذية المنخفضة المرغوبة في الخرسانة من خلال وجود الأسمنت المناسب، ونسبة منخفضة من الماء إلى الأسمنت، من خلال ضمان الضغط الكامل للخرسانة والمعالجة الكافية.

10- وزن الوحدة للخرسانة:

يعتمد وزن الوحدة للخرسانة على نسبة التسليح ونوع الركام وكمية الفراغات ويتراوح من 23 إلى 26 كيلو نيوتن لكل م 2. وزن الوحدة للخرسانة العادية والمسلّحة كما هو محدد في دليل الخرسانة العادية والمسلّحة وهي 24 و 25 نيوتن لكل م3 على التوالي.