صلابة مواد البناء المستخدمة في الموقع

ماذا تعني صلابة مواد البناء المستخدمة في الموقع؟

تُعرَّف صلابة المادة بأنها مقاومة تلك المادة للمسافة البادئة أو تشوه البلاستيك. ومن ثم، فإنّ الصلابة هي مقياس لمقاومة المادة تجاه التآكل والقطع والخدش. حيث يستخدم اختبار الصلابة بشكل شائع لتحديد التشوه الدائم الناتج في المادة بسبب الحمل المركز. وكلما زادت صلابة المادة، زادت قدرتها على الاحتفاظ بشكلها في ظل تطبيق الحمل الخارجي.

من خلال فهم درجة صلابة المادة، من الممكن معرفة السهولة التي يمكن بها تشكيل المادة أو سلوكها أثناء التطبيق. حيث أنه تشرح هذه المقالة العديد من الاختبارات الرئيسية التي تستخدم لتحديد صلابة المادة.

اختبارات قياس صلابة مواد البناء:

يمكن اختبار صلابة المادة باستخدام طرق مختلفة، حيث تعبر كل تقنية عن طريقتها في تحديد الصلابة على مقياسها. حيث أن الاختبارات الخمسة الرئيسية المستخدمة لقياس صلابة المادة هي:

• اختبار صلابة برينل.

• اختبار صلابة روكويل.

• اختبار صلابة فيكرز.

• اختبار صلابة نوب.

• اختبار صلابة موس.

1. اختبار صلابة برينل لقياس صلابة مواد البناء:

يقيس اختبار صلابة برينل صلابة المادة من حيث المسافة البادئة الناتجة عن قوة مركزة مطبقة باستمرار. ويتم تطبيق القوة باستخدام إندينتر على العينة. إنّ إندينتر المستخدم عبارة عن علبة كروية مصنوعة من الفولاذ أو الكربيد. حيث يقيس الاختبار أخيرًا قُطر المسافة البادئة.

يتم وضع إندينتر الكرة الفولاذية في البداية على اتصال مع المادة قبل تطبيق القوة المستمرة. وتظل القوة المطبقة على المادة لمدة 10 إلى 15 ثانية. حيث أن هذا الوقت يسمى وقت السكون. بمجرد انتهاء وقت المكوث، تتم إزالة المسافة البادئة، تاركًا مسافة بادئة كروية على المادة.

من بين جميع طرق اختبار الصلابة المذكورة في هذه المقالة، فإنّ اختبار صلابة برينل يجعل المسافة البادئة ذات قيمة أعلى للعرض والعمق. وبالتالي، يمكن إجراء هذا الاختبار على عينة مادة ذات مساحات سطحية أكبر. حيث يساعد إجراء الاختبار على مساحة سطح كبيرة في مراعاة عدم انتظام سطح المعدن والحبوب.

مقارنة بالطرق الأربع الأخرى، فإنّ اختبار صلابة برينل بطيء ويترك انطباعًا دائمًا كبيرًا على عينة الاختبار.

2. اختبار صلابة روكويل لقياس صلابة مواد البناء:

يَقيس اختبار صلابة رُوكيل صلابة المادة من حيث العمق الدائم للمسافة البادئة الناتجة عن تطبيق الحمل المركّز. حيث يتم تطبيق الحمل باستخدام كرة إندية مصنوعة من كرة ماسية أو فولاذية. وفي البداية، يتم تطبيق ضغط أولي على المسافة البادئة. كما يتم تسجيل عمق المسافة البادئة الناجم عن هذا التحميل المسبق وأخذها كنقطة مرجعية.

بمجرد تطبيق التحميل المسبق، تتم إضافة حمل رئيسي إلى انديتر لفترة زمنية محددة للثبات. وهذا الحمل يزيد من المسافة البادئة للمادة. حيث يعتبر الفرق بين الموضع المرجعي وعمق المسافة البادئة الناجم عن الحمل الكبير بمثابة العمق الدائم للمسافة البادئة.

الاختبار أقل تدميرا وأرخص من اختبار برينل. حيث أنه نظرًا لأنه يتم قياس الصلابة بأعماق مختلفة، يمكن تجنب الأخطاء الناتجة عن عيوب السطح. ولا توجد معدات إضافية ضرورية لقراءة قيمة الصلابة.

3. اختبار صلابة فيكرز لقياس صلابة مواد البناء:

يَقيس اختبار صلابة فيكرز صلابة المادة من حيث مساحة السطح للمسافة البادئة المتكونة على المادة بواسطة حمل الاختبار. حيث أن إندينتر المستخدم هو هرم رباعي الأضلاع.

في البداية، يتم رفع العينة باستخدام تعديلات الأداة حتى تتلامس مع العينة. ويطبق انديتر ببطء قوة الاختبار على العينة حتى تصل إلى قيمة الحمل المحددة. حيث يتم الحفاظ على القوة لفترة زمنية محددة. أخيرًا، يتم حساب مساحة الماس أو المسافة البادئة المربعة.

نظرًا لأن اختبار صلابة فيكرز يستخدم هرمًا مربعًا كمؤشر، يتم الحصول على قوة أقل بمستوى دقة عالية للمسافة البادئة من اختبار برينل وروكويل. حيث أن تكلفة اختبار صلابة فيكرز مرتفعة حيث يتطلب معدات بصرية وقياس والتحضير للاختبار. والاختبار أيضًا يستغرق وقتًا طويلاً جدًا.

4. اختبار صلابة نوب لقياس صلابة مواد البناء:

يعمل اختبار صلابة نوب بطريقة مماثلة لاختبار صلابة فيكرز. حيث يستخدم مسافة بادئة على شكل ماسة أو هرم لإنشاء مسافة بادئة. ويتم الاحتفاظ بانديتر لفترة زمنية محددة. كما أن انديتر نوب عبارة عن ماس ممدود يستخدم لاختبار صلابة المواد الهشة والرقيقة دون أي تشققات.

يتميز انديتر نوب بقطر أطول بثلاث مرات من قطري فيكرز. كما يساعد هذا الطول في اختراق حوالي نصف عمق اختبار فيكرز. وبالتالي فهي مناسبة لاختبار المواد الهشة مثل السيراميك. حيث يتميز انديتر نوب بقطر أطول بثلاث مرات من قطري فيكرز.

يساعد هذا الطول في اختراق حوالي نصف عمق اختبار فيكرز. وبالتالي فهي مناسبة لاختبار المواد الهشة مثل السيراميك. حيث أن المسافة البادئة الناتجة عن اختبار صلابة نوب هي شكل معين. وأحد أقطار هذه المسافة البادئة أكبر بسبع مرات من الأقطار الأخرى.

5. اختبار صلابة موس لقياس صلابة مواد البناء:

يقيس اختبار صلابة موس صلابة المادة عن طريق تحديد مقاومة المادة ضد الخدوش. حيث أنه هنا، يتم خدش مادة صلابة معروفة على سطح العينة، ويلاحظ مدى الخدوش على العينة. على عكس الطرق الأخرى، لا يتم استخدام انديتر. ويتم تصنيف المواد بناءً على مقياس صلابة يسمى مقياس موس.

يتكون مقياس موس من 10 معادن. حيث أنه يقيس هذا الاختبار فقط الصلابة النسبية للمعادن ولا يستخدم للتحقق من صلابة المعادن. ولا يوجد مقياس أو وحدة قياس عالمية لتحديد صلابة المادة. كما يساعد فهم إيجابيات وسلبيات كل اختبار في تحديد أفضل طريقة.

أسئلة وأجوبة حول صلابة مواد البناء المستخدمة في الموقع:

1. كيف يتم تحديد صلابة برينل للمادة؟

يقيس اختبار صلابة برينل صلابة المادة من حيث المسافة البادئة الناتجة عن قوة مركزة مطبقة باستمرار. ويتم تطبيق القوة باستخدام إندينتر على العينة. حيث أن علبة إندينتر المستخدمة كروية مصنوعة من الفولاذ أو الكربيد. ويقيس الاختبار أخيرًا قطر المسافة البادئة.

يتم وضع إندينتر الكرة الفولاذية في البداية على اتصال مع المادة قبل تطبيق القوة المستمرة. وتظل القوة المطبقة على المادة لمدة 10 إلى 15 ثانية. حيث أن هذا الوقت يسمى وقت السكون. كما أنه بمجرد انتهاء وقت المكوث، تتم إزالة المسافة البادئة، تاركًا مسافة بادئة كروية على المادة.

2. كيف يتم إجراء اختبار الصلابة على المعادن؟

يتم تحديد صلابة المادة بشكل شائع على أنها مقياس المسافة البادئة الناتجة عن المسافة البادئة التي تتعرض لتطبيق حمل معين على المادة لفترة محددة تسمى وقت السكون.