ريلوجيا الخرسانة

ما هي ريلوجيا الخرسانة؟

يتم تحقيق المنتج المعتمد على الأسمنت الصلب والقوي والمتين والمطلوب من قِبَل المستخدم فقط بعد فترة من اللدونة ولكن الاهتمام بخصائصه الطازجة ضئيل، على الرغم من التأثيرات بعيدة المدى للأداء الجديد غير الكافي. حيث يعتمد الضخ والنشر والقولبة والضغط على الريولوجيا وبفضل النهج العلمي المتزايد، أصبح من الممكن التنبؤ بالخصائص الحديثة وتصميم واختيار المواد وعمليات النموذج لتحقيق الأداء المطلوب. يتم الآن النظر في علم الريولوجيا بجدية من قبل المستخدمين، بدلاً من اعتباره فرعًا غير ملائم ومتخصص إلى حد ما لعلوم الأسمنت.

توفّر دراسة ريولوجيا الخرسانة معلومات عن خصائص الخرسانة الطازجة مثل التشوه وسلوك المزيج ووضع الخرسانة المخلوطة. الريولوجيا مصطلح يستخدم بشكل أساسي للسوائل التي تكون خصائص تدفقها معقدة بطبيعتها، بخلاف السوائل مثل السوائل أو الغازات. يمكن تعريف مصطلح الريولوجيا على أنه دراسة علم تدفق المواد وتشوهها. وفي دراسة الخرسانة، يمكن تطبيق مفهوم الريولوجيا لِتحليل تشوه الخرسانة المتصلّب وسلوك عجينة الأسمنت والطين والتعامل مع الخرسانة المخلوطة ووضعها في حالتها الجديدة. ومن ثم يتم تطبيق الريولوجيا في جميع حالات الخرسانة (الطازجة إلى المتصلّدة).

ريولوجيا الخرسانة الطازجة:

عندما نتعامل مع ريولوجيا الخرسانة الطازجة، فإنّ المعلمات التي يجب أخذها في الاعتبار هي الاستقرار والتنقل والضغط. هذه هي العوامل الرئيسية التي تقيس مدى ملاءمة الخلطة الخرسانية. الآن عند التعامل مع الريولوجيا، فإنّ القياس يعتمد بشكل أكبر على الإجهاد أو الإجهاد أو معدّل الإجهاد وعوامل الوقت. يتم التعبير عن عوامل الاستقرار والتنقل والضغط من حيث القوى أو الضغوط التي تتعامل مع مزيج الخرسانة. تحدث هذه بسبب انتقال الضغوط الميكانيكية داخلها.

معلمة الاستقرار في ريولوجيا الخرسانة الطازجة:

الاستقرار هو خاصية لمزيج الخرسانة عندما تمتلك جزيئات الركام داخل المزيج تشتتًا متجانسًا وتشبه أخذ العينات بطريقة عشوائية. تظهر هذه الخاصية أثناء النقل والتنسيب وكذلك أثناء الضغط. فيما يلي يوجد عاملان يقيسان ثبات الخليط:

1. الفصل.
   
2. النزيف.
   

يمكن تعريف فصل الخرسانة بأنه ظاهرة استقرار الخليط الكلي في تشتت متجانس بسبب ضعف الخلطة الخرسانية. يسمّى مزيج الخرسانة الضعيف بأنه مزيج غير مستقر. الآن كيفية تمديد المزيج يمكن أن يقاوم الفشل من خلال الفصل يعتمد على التماسك بين الجسيمات الفردية. لا يقتصر الفصل على التناسق الرطب وحده. يمكن أن تظهر في المزيج الجاف أيضًا. الآن في المزيج الرطب، يحدث الفصل بشكل أساسي عندما يكون مستوى المحتوى المائي في المزيج بطريقة تجعل المعجون لا يمكنه الاحتفاظ بالركام بطريقة جيدة التوزيع طوال عملية النقل والوضع والضغط.

ينتج عن انخفاض نسبة الماء إلى الأسمنت مزيج متفتت ينتج عنه فصل جاف. يظهر هذا بشكل رئيسي أثناء التعامل معه. الآن يتعامل الفصل الجاف ببطء أثناء الضغط. أثناء الضغط بالاهتزاز، يكتسب السيولة والتماسك بمرور الوقت بالإضافة إلى مقاومة القص. النزيف هو ظاهرة تسرب الماء عندما يكون للخلطة الخرسانية ملاط ​​غير مستقر. يجب أن يكون النزيف تحت السيطرة أو تقل فرص حدوثه.

معلمة التنقّل في ريولوجيا الخرسانة:

تُعرَّف قدرة مزيج سائل الخرسانة على التدفّق على أنها قابلية التنقّل. تحدث هذه الحركة بفعل الضغوط الميكانيكية، والتي تسمّى أيضًا بنقل اللحظة. هناك العديد من العوامل التي تحد من تدفق الخرسانة مثل:

1. قوى التماسك.
   
2. قُِوى الاحتكاك.
   
3. قوى اللزوجة.
   

تؤدي القوى اللاصقة بين الركام والمصفوفة الكاملة إلى زيادة التماسك، والذي بدوره يقيد تدفق مزيج الخرسانة. التماسك هو عامل يؤدي إلى زيادة قوة الشد لمزيج الخرسانة. هذه المعلمة كما تمت مناقشتها أعلاه هي عامل يتجنّب احتمالات الفصل. تُعرف اللزوجة بأنها مقاومة التدفق. الآن هذه المعلمة ستقيس كيفية تمديد مزيج الخرسانة متحركًا. يوضح هذا أيضًا قدرة الخلطة الخرسانية على ترتيبها داخل المصفوفة (غالبًا أثناء وضع المزيج في القالب).

لن يكون هناك أي تدفق تحت ضغوط منخفضة مع سلوك الخلط مثل مادة صلبة. هذا يعني أنه سيكون له لزوجة أعلى. مع زيادة الضغط، ستنخفض القوة التي تربط المصفوفة معًا. لن يكون هذا الانخفاض كافياً لمقاومة التدفّق، وبالتالي تقليل القوى اللزجة داخل المائع. ومن ثم يتم تحويل السلوك الصلب إلى شكل سائل. تحدث قوة الاحتكاك داخليًا داخل المزيج عندما ينزاح الخليط. هذا الموقف سيجعل المجاميع للترجمة والتدوير.

العوامل الرئيسية التي من شأنها مساعدة الخلطة الخرسانية على مقاومة التشوّه هي:

1. شكل ونسيج الركام المستخدم في الخلطة الخرسانية.
   
2. مدى ثراء الخليط.
   
3. نسبة الماء إلى الاسمنت.
   
4. نوع الاسمنت.
   

عامل آخر يتحكّم في حركة مزيج الخرسانة هو زاوية الاحتكاك. حيث يتم إجراء اختبار الضغط ثلاثي المحاور لإيجاد قابلية تنقل مزيج الخرسانة. اختبار في بي (Vee Bee) جنبًا إلى جنب مع اختبار عامل الضغط للعثور على التنقّل النسبي للخليط في الموقع.

معلمة الانضغاط في ريولوجيا الخرسانة:

يمكن تمثيل السهولة التي يتم بها ضغط الخرسانة من خلال قابلية ضغط المعلمة. تتضمن عملية الضغط طرد فقاعات الهواء داخل خليط الخرسانة وإعادة وضع الركام بحيث يتم الحصول على كتلة كثيفة. يتم الحرص على تجنّب الفصل. يتم قياس قابلية الضغط عن طريق اختبار عامل الضغط. الطريقة لها قيود معينة لأنها تلتصق بجهاز اختبار النطاط. يُظهر هذا الاختبار تباينًا في النتيجة عندما يكون المزيج مرتفعًا أو منخفضًا عمليًا بطبيعته.

يمكن تحديد القياس المناسب للضغط من خلال مرحلتين. تحدّد المرحلة الأولى من القياس كثافة الخليط في حالته السائبة أو غير المضغوطة. هنا يتم وضع المزيج ببساطة على القادوس دون أي نوع من الضغط. تتضمن المرحلة التالية قياس المزيج المضغوط. يتم وضع الخليط في ثلاث طبقات، كل منها مضغوطة بهزاز داخلي بقطر 25 مم. القيمتان المذكورتان أعلاه مقارنة باختبار عامل الضغط القياسي، ستعطينا انتقال الخليط من مرحلته السائبة إلى الحالة المضغوطة.

هذا يُعطي قياس محتوى الفراغ الموجود في القصدير في الخرسانة. سيساعد مدى محتوى الفراغ في إعطاء مؤشر على المتانة والنفاذية وقوة الخرسانة. من الأفضل اختيار خليط الخرسانة من خلال معرفة الخصائص الانسيابية للخرسانة. وقد يتم العثور على اختبار مثل قابلية التشغيل واختبارات في بي (Vee-Bee) وعامل الضغط نطاقًا محدودًا لأنها تقيس معلمة واحدة فقط وتسمى اختبارات النقطة الواحدة.

أهمية الخصائص الريولوجية للخرسانة:

تُعَدّ قابلية التشغيل خاصية مهمة وهناك حاجة لتمييز الخرسانة الطازجة بخصائصها الانسيابية (الخصائص الريولوجية) بناءً على نهج علم المواد للتغلّب على أوجه القصور في الاختبارات التجريبية التقليدية مثل اختبار الركود. يمكن وصف الخاصية الطازجة بسلوك التدفق، ويعتبر نهج ريولوجيا السوائل هو الأسلوب الأساسي ويصف تدفّق الخرسانة بمعاملتين على الأقل، وهما إجهاد الخضوع ولزوجة البلاستيك. يُعَد فهم هاتين الخاصيتين الأساسيتين للخرسانة الطازجة والتحكّم فيهما أمرًا حيويًا لتحسين أداء الخلطات الخرسانية في تصميم هياكل أكثر اقتصاداً وتعقيدًا وتحسين عمليات البناء. تؤكد هذه المقالة على أهمية ريولوجيا الخرسانة الطازجة في خلفية تحول الخرسانة نفسها إلى نوع متقدم، مع إضافة مكونات مبتكرة جديدة.