اختبار ثني الخرسانة

يقدم

الخرسانة من أكثر مواد البناء استخدامًا في العالم. تتميز بقوة ضغط عالية، وقوة شد وانحناء منخفضة نسبيًا. لذلك، يُعد فهم سلوك الخرسانة تحت أحمال الانحناء أمرًا بالغ الأهمية.  اختبار  قوة الانحناء  هو  طريقة  لتحديد قوة انحناء الخرسانة وتقييم متانتها وأدائها الإنشائي.

يُجرى هذا الاختبار عادةً على عوارض خرسانية منشورية ذات أحجام قياسية، ويُوفر قياسًا غير مباشر لقوة شد الخرسانة. تُعد نتائجه مهمةً بشكل خاص لتصميم  الأرصفة والبلاطات والعوارض الخرسانية  .

---

غرض اختبار ثني الخرسانة

الأهداف الرئيسية لهذا الاختبار هي:

1. تحديد قوة الانحناء  (معامل الكسر) للخرسانة.

2. التحقق من جودة الخرسانة  وتجانسها في مختلف أجزاء المنشأ.

3. تقييم  تأثير نسبة الماء إلى الأسمنت ونوع المواد المضافة والمواد المضافة على قوة الخرسانة.

4. مقارنة خصائص الانحناء  لتصاميم الخلطات المختلفة

5. مراقبة جودة الخرسانة في الورش أو المصانع التي تنتج الأجزاء الجاهزة

---

النظرية التجريبية والأساس

يُعبَّر عادةً عن قوة انثناء الخرسانة بمعامل الكسر،   ويُمثَّل$بالرمزين\; RR\; R$  أو  frf_r   f   r  .  تختلف صيغة حساب قوة الانثناء باختلاف نوع الحمل.

1. حمل نقطتين

في هذه المرحلة، يُطبّق الحمل بشكل متماثل على نقطتين على العارضة. صيغة الحساب هي كما يلي:

R=P×Lb×d2R = \frac{P \times L}{b \times d^2}   R   =   b   ×   d   2   P   ×   L

أين:

• $R$  : قوة الانحناء (ميجا باسكال)

• PPP   : أقصى حمل يتم تطبيقه على العارضة حتى الفشل (نيوتن$)$

• $L$  : المسافة بين الدعامات (مم)

• $b$  : عرض العينة (مم)

• $d$  : ارتفاع العينة (مم)

2. حمل النقطة الثالثة

في بعض المعايير، يتركز الحمل في منتصف الامتداد. في هذه الحالة، تكون الصيغة كما يلي:

R=3P×L2b×d2R = \frac{3P \times L}{2b \times d^2}   R   =   2   b   ×   d   2   3   P   ×   L

---

المعدات اللازمة

لإجراء اختبار انثناء الخرسانة، هناك حاجة إلى المعدات التالية:

1. آلة اختبار الانحناء  مع قدرات التحكم الدقيقة في الحمل

2. قالب منشوري قياسي  (عادةً 15 × 15 × 50 سم أو 10 × 10 × 50 سم)

3. مقياس الانفعال  (إذا لزم الأمر لتسجيل منحنيات الإجهاد والانفعال)

4. خلاطات الخرسانة وطاولات الاهتزاز

5. يتم استخدام المستويات والفرجار للتحكم في الأبعاد الدقيقة للعينة.

6. يتم استخدام خزانات المعالجة أو الغرف الرطبة  لتخزين العينات حتى إجراء الاختبار.

---

كيفية إجراء الاختبار

الخطوات اللازمة لإجراء اختبار انثناء الخرسانة هي كما يلي:

1. اصنع عينات

• أولاً، قم بإنشاء مخطط خلطة الخرسانة الذي يحتوي على نسب محددة (الأسمنت والماء والرمل والحصى والمواد المضافة).

• قم بتنظيف القالب المنشوري وقم بتزييته لمنع التصاق الخرسانة.

• يتم صب الخرسانة الطازجة في القالب على ثلاث طبقات ويتم اهتزاز أو ضغط كل طبقة.

• اجعل السطح العلوي أملسًا ومسطحًا.

2. معالجة العينة

• بعد مرور 24 ساعة، تم إزالة العينات من القالب ووضعها في ماء الجير المشبع بدرجة حرارة تتراوح بين 20 إلى 25 درجة مئوية.

• مدة المعالجة عادة تكون 7 أو 14 أو 28 يومًا، اعتمادًا على غرض التجربة.

3. تحضير المعدات

• بالنسبة لحزمة 15 × 15 × 50،  فإن المسافة بين الدعامات المختارة عادةً هي 40 سم.

• يجب وضع العينة بحيث يكون محور التحميل عموديًا على اتجاه صب الخرسانة.

4. إجراء التجربة

• تم تطبيق الحمل بشكل موحد بمعدل متزايد ثابت (حوالي 0.06 ميجا باسكال / ثانية وفقًا لـ ASTM C78).

• في حالة حدوث عطل، يتم عرض الحد الأقصى للحمل (P) على شاشة الجهاز.

• فحص وتسجيل موقع وشكل فشل العينة.

5. احسب النتائج وأبلغ عنها

• باستخدام الصيغة المناسبة، احسب قوة الانحناء  $R.$

• وأخيراً تم أخذ متوسط  ​​نتائج العينات الثلاث كقوة انثناء للخرسانة.

---

معيار اختبار انحناء الخرسانة

ومن أهم المعايير الوطنية والدولية في هذا المجال:

• ASTM C78/C78M:  طريقة الاختبار القياسية لقوة انثناء الخرسانة باستخدام تحميل الامتداد الثالث

• ASTM C293:  طريقة بديلة لتركيز الأحمال في مركز العارضة

• IS 516 (الهند)

• BS 1881: الجزء 118 (المملكة المتحدة)

• المعيار الوطني الإيراني 4906

---

كيفية تحليل النتائج وتفسيرها

عادة ما يكون وضع فشل اختبار ثني الخرسانة واحدًا مما يلي:

1. الفشل في منطقة التمدد المركزية  → الفشل المثالي والطبيعي

2. الفشل بالقرب من الدعم  → يشير إلى وجود خلل في الحمل أو في جودة الخرسانة

3. الفشل القطري أو القص → يمكن أن  يحدث بسبب ضعف الالتصاق  بين المجموع ومعجون الأسمنت

بشكل عام،  تتراوح مقاومة انثناء الخرسانة  عادةً بين 10% و20% من مقاومتها للضغط. على سبيل المثال، إذا كانت مقاومة انضغاط الخرسانة 30 ميجا باسكال، فإن مقاومتها للانثناء تتراوح بين 3 و6 ميجا باسكال.

---

العوامل المؤثرة على قوة انثناء الخرسانة

تعتمد قوة الانحناء على عدة عوامل، بما في ذلك:

• نسبة الماء إلى الأسمنت (w/c)  : كلما انخفضت نسبة الماء إلى الأسمنت، كلما زادت القوة.

• الكتلة والحجم الإجمالي

• نوع الاسمنت والجرعة

• ظروف المعالجة ودرجة الحرارة المحيطة

• إضافات كيميائية أو معدنية

• عمر الخرسانة وقت الاختبار

---

نصائح السلامة والتشغيل

• تجنب الصدمات أو الاهتزازات المفاجئة أثناء الشحن.

• يجب محاذاة المعدات بشكل صحيح  بحيث  يتم تطبيق الحمل بشكل متماثل.

• ينبغي استبعاد النتائج غير الطبيعية (مثل الأخطاء خارج منطقة الانحناء).

• يجب أن تكون العينات خالية من الشقوق أو العيوب المرئية.

التعويم بالهواء المذاب (DAF) السويس أكواداف

---

ختاماً

يُعد اختبار انحناء الخرسانة من أهم اختبارات ضبط الجودة في مشاريع الهندسة المدنية. فهو يوفر معلومات قيّمة حول سلوك الخرسانة تحت تأثير الإجهاد غير المباشر. وتساعد نتائج هذا الاختبار المهندسين على اختيار تصاميم خلطات أكثر ملاءمة، وضمان سلامة ومتانة الهيكل.

باختصار، تُعد قوة انثناء  الخرسانة  مؤشرًا أساسيًا لتقييم سلوكها الإنشائي  . ويضمن إجراء هذا الاختبار بدقة، وفقًا للمعايير الحالية، الحصول على نتائج دقيقة وموثوقة.

---

مصادر مقترحة لمزيد من القراءة

• ASTM C78 – طريقة الاختبار القياسية لقوة انثناء الخرسانة

• IS 516:1959 – طرق اختبار قوة الخرسانة

• نيفيل، أ.م. (2011).   خصائص الخرسانة  ، الطبعة الخامسة.

• المواصفة القياسية الوطنية الإيرانية رقم 4906: تحديد قوة انثناء الخرسانة