مقاومة الانحناء في الخرسانة

ما هي مقاومة الانحناء في الخرسانة؟

إنَّ قوة الانحناء هي مقياس غير مباشر لقوة الشد للخرسانة ويمكن تحديدها من خلال اختبار التحميل من نقطة ثالثة وتحميل نقطة المركز. على الرغم من صعوبة إجراء الاختبار بسبب مشاكل في مناولة العينات واختبارها، تُستخدم قوة الانحناء بشكل شائع في تصميم الرصيف الخرساني حيث يحاكي الاختبار انحناء الرصيف تحت حمل السيارة.

أيضاً يتم تعريف قوة الإنحناء على أنها الإجهاد الأقصى الذي تظهره المادة عند الفشل بسبب الحمل المرن بثلاث أو أربع نقاط. درس تشين وليو السلوك الانحنائي للخرسانة بقوة انضغاطية وكثافة تتراوح من 10 إلى 25 ميجا باسكال و 800-1800 كجم لكل متر مكعب على التوالي. كما قاموا بإضافة اللاتكس المطاطي ستيرين بوتادين إلى الخرسانة المعدلة بالبوليمر وحاولوا تحسين الروابط بين جزيئات الخرسانة المعدلة بالبوليمر ومعجون الإسمنت وقوة الشد وقوة الانحناء للخرسانة.

كما طبقوا مزيجًا من المعالجة الجافة والرطبة على خرسانة المعدلة بالبوليمر وخلصوا إلى أن قوة الخرسانة وخاصة قوة الانحناء، يتم تحسينها بشكل كبير عن طريق تعديل البوليمر مع اللاتكس وتطبيق التركيبة المناسبة من المعالجة الجافة والرطبة. وخلصوا أيضًا إلى أن قوة الانضغاط للخرسانة المعدلة بالبوليمر تزداد تدريجيًا حتى بعد 28 يومًا مقارنةً بالخرسانات العادية.

سلوك الانحناء في الخرسانة:

يمكن تحسين قوة الانحناء للمواد الخرسانية بإضافة ألياف السجاد عند استخدام نوع ومحتوى مناسب من الألياف تم الإبلاغ عن تحسن بنسبة 7% في قوة الانثناء عن طريق دمج نفايات السجاد بحجم جزء من 1%. كما إنَّ التشتت المناسب للألياف المعاد تدويرها في كتلة خرسانية لها تأثير حاسم على أداء المركّب الناتج. وانج وآخرون قاموا بتقييم استخدام الألياف المعاد تدويرها من نفايات السجاد في الخرسانة عند أجزاء بحجم 1% و 2% ووجد الباحثون أن التأثير المهم لألياف نفايات السجاد في الأداء المرن للخرسانة هو تحويل الطبيعة الهشة للخرسانة إلى سلوك شبه إنتاجي، حيث تجسر الألياف تشقق الشعاع وهذا يؤدي إلى زيادة امتصاص الطاقة للخرسانة.

خصائص الانحناء في الخرسانة:

كما ذكرنا سابقاً تُعرف قوة الانحناء بأنها قدرة المادة على مقاومة التشوّه تحت الحمل، ويستخدم هذا لقياس صلابة مركّبات البوليمر، اختبار القص الشعاعي القصير هو اختبار انحناء يتم إجراؤه على عينات المركّبات لتقييم قيمة مقاومة القص بين الصفائح إنَّه اختبار انحناء ثلاثي النقاط والذي يعزز بشكل عام الفشل بواسطة القص بين الصفائح. يتم استخدام جهاز اختبار الانحناء على الخرسانة لقياس اختبار الانحناء إنَّ هذا الجهاز مشابه للجهاز المستخدم في اختبار الشد، يتم تغيير القبضة فقط مع الإعداد المرن.

باستخدام البوليمر المعدّل وجهاز الاختبار يمكن قياس معامل الانحناء في مركبات البوليمر. بشكل عام، تعتمد قوة المركبات المدعمة بالألياف على خصائص المكونات وتفاعلات الواجهة. ومن المعروف جيدًا أنه بالنسبة للمركّبات المدعمة بالألياف، كما تلعب المنطقة البينية دورًا رائدًا في نقل الحمل بين الألياف والمصفوفة، ممّا يُؤثّر بالتالي على الخواص الميكانيكية مثل القوة، يعتمد فشل الانثناء بشكل رئيسي على التصاق الألياف والمصفوفة.

قد تكون زيادة قيمة البوليمر المعدّل في المركّبات المعالجة بسبب زيادة مساحة السطح الفعّالة المتاحة للاتصال بالمصفوفة. إنَّ دمج الألياف الاصطناعية مع الألياف الطبيعية يحسن أيضًا البوليمر المعدّل ومعامل مركبات الحرير. كما يزداد البوليمر المعدّل من نفايات مركبات الإيبوكسي المدعمة بألياف الحرير مع زيادة محتوى النسيج، ويعمل تهجين ألياف الحرير مع ألياف السيزال وألياف جوز الهند أيضًا على زيادة البوليمر المعدّل من مركبات البوليمر، ممّا يدل على أن التهجين يحسن أيضًا خصائص المركبات إنَّ هذه الخصائص متفوقة على المركّبات ذات الألياف المفردة.

راجكومار وآخرون قاموا بمعالجة المركب عن طريق صب الضغط ووجدوا أنه عندما تكون هناك زيادة في محتوى ألياف الحرير في المركبات الهجينة يزداد البوليمر المعدّل بسبب زيادة مقاومة القص، أمّا في اختبار الانحناء ثلاثي النقاط يحدث الفشل بسبب فشل الانحناء وفشل القص. يتم تحسين البوليمر المعدّل من ألياف الحرير بإضافة عوامل ربط ومعالجة مختلفة لألياف الحرير، ممّا يُحسّن رابطة الألياف والمصفوفة البينية.

تم زيادة معامل البوليمر المعدّل ومعامل الانحناء للإيبوكسي بإضافة نسيج الحرير حيث يُؤثّر تحميل الألياف على الخصائص المرنة للمركب المقوى بألياف الإيبوكسي إلى الحرير، ممّا زاد من البوليمر المعدّل ومعامل الإيبوكسي. كما يعمل تهجين الألياف الزجاجية أيضًا على تحسين الخصائص المرنة لمركبات الحريرإلى الإيبوكسي. كما هو الحال في البوليمر المعدّل من مركب الحرير إلى الصوف وتُظهر العينة أن البوليمر المعدّل والمعامل يزدادان مع زيادة محتوى ألياف الحرير في المركبات ويرجع ذلك إلى زيادة مقاومة القص.

تطبيقات قوة الانحناء الخرسانية:

يعتمد تصميم سُمك الأرصفة الخرسانية على قوة الانحناء، تتضمن العوامل تحميل حركة المرور وتيبس الطبقة السفلية، وغالبًا ما يتطلب مصمّمو الرصف التحقق من أن الخليط المقترح سيحقق التصلّب المستخدم في التصميم، ويتم إهمال قوة الانحناء بشكل متحفظ في حساب قوة الانحناء الاسمية لتصميم الأعضاء الهيكلية، يتم استخدام قوة الانحناء من خلال المقدرة من العلاقة التجريبية لتقدير إجهاد الشد الذي يسبب تكسير الخرسانة غير المسلحة ولتقييم الانحرافات في أحمال الخدمة.