civil engineering laboratory testing equipment
معدات اختبار الخرسانة
معدات اختبار الخرسانة هي مادة بناء تتصلب بمرور الوقت عن طريق خلط الأسمنت والركام الناعم (الرمل) والركام الخشن مع الماء. الأسمنت البورتلاندي هو نوع من الأسمنت يستخدم على نطاق واسع في إنتاج الخرسانة. تتناول تكنولوجيا الخرسانة دراسة الخصائص والتطبيقات العملية للخرسانة. في تشييد المباني، يتم استخدام الخرسانة لإنشاء الأساسات والأعمدة والعوارض والألواح وغيرها من العناصر الحاملة. بالإضافة إلى الأسمنت، يتم استخدام العديد من أنواع المواد الأسمنتية الأخرى، بما في ذلك الجير للخرسانة الجيرية والقار للخرسانة الإسفلتية المستخدمة في بناء الطرق. يتم استخدام أنواع مختلفة من الأسمنت ذات خصائص واستخدامات مختلفة في الأعمال الخرسانية. تشمل أنواع الأسمنت الأسمنت البورتلاندي البوزولاني (PPC)، والأسمنت سريع المعالجة، والأسمنت المقاوم للكبريتات. يتم خلط المكونات بنسب محددة للحصول على القوة المطلوبة. تتم الإشارة إلى قوة الخليط بواسطة M5، M10، M15، M20، M25، M30، وما إلى ذلك. هنا M تمثل الخليط و5، 10، 15، وما إلى ذلك تمثل القوة (kN / m2). في الولايات المتحدة، يتم تحديد قوة الخرسانة بالجنيه لكل بوصة مربعة، وهو ما يعني رطل لكل بوصة مربعة. تلعب نسبة الماء والأسمنت دورًا مهمًا في التأثير على خصائص مختلفة مثل قابلية التشغيل والقوة والمتانة.
الاسمنت البورتلاندي
يتطلب إنتاج الخرسانة القابلة للتشغيل نسبة مناسبة من الماء إلى الأسمنت. عندما يتم خلط الماء مع المادة، يتفاعل الأسمنت مع الماء ويبدأ تفاعل التميه. يساعد هذا التفاعل المكونات على تكوين مصفوفة صلبة تربط المواد معًا لتكوين مادة متينة تشبه الحجر. يمكن إعطاء الخرسانة بأي شكل من الأشكال. ولأنها مادة بلاستيكية طازجة، فإنها تستخدم قوالب وأشكال مختلفة الأشكال والأحجام لإنشاء أشكال مختلفة مثل المستطيلات والدوائر. تتكون العناصر الهيكلية المختلفة من الخرسانة، بما في ذلك الكمرات والألواح والأساسات والأعمدة والأعتاب. تعد متطلبات كود البناء ACI 318 للخرسانة الإنشائية ومواصفات ACI 301 للخرسانة الإنشائية بمثابة قواعد الممارسة القياسية للبناء الخرساني في الولايات المتحدة.
1. الاسمنت
الأسمنت هو المادة الرابطة الرئيسية المستخدمة لربط مواد البناء الخرسانية الأخرى معًا. يتم استخدامه لصنع الملاط والخرسانة أثناء عملية البناء.
2. الركام الخشن
يشكل الركام الخشن الجسم الرئيسي للخرسانة. تساهم الركام في القوة الإجمالية للخرسانة عن طريق زيادة الكثافة.
3. الركام الناعم (الرمل)
الركام الناعم مثل الرمل يستخدم لملء الفراغات المتبقية بين الركام الخشن الكبير و”قفل” القطع الأكبر معًا. يساعد الرمل في تقليل كمية المعجون الأسمنتي المطلوبة ويقلل من كمية الانكماش التي قد تحدث.
4. الخليط
تضاف المواد المضافة لتعزيز أو تعديل خصائص الخرسانة الطازجة والمتصلبة. (الملدنات والمثبطات)
5. الماء
تضاف المواد المضافة لتعزيز أو تعديل خصائص الخرسانة الطازجة والمتصلبة. (الملدنات والمثبطات)
6. الرماد المتطاير
تضاف المواد المضافة لتعزيز أو تعديل خصائص الخرسانة الطازجة والمتصلبة. (الملدنات والمثبطات)
هناك أنواع مختلفة من المواد المضافة المستخدمة لنقل خصائص محددة. يتم تضمين الشوائب أو المواد المضافة، مثل البوزولان أو الملدنات الفائقة، في الخليط لتحسين الخواص الفيزيائية للخليط الرطب أو المادة النهائية. حاليا، يتم إنتاج أنواع مختلفة من الخرسانة لتشييد المباني والهياكل. لديهم خصائص ومميزات خاصة تعمل على تحسين جودة البناء حسب المتطلبات. الأجزاء الخرسانية مكونات الخرسانة هي الأسمنت والرمل والركام والماء. يسمى خليط من الأسمنت البورتلاندي والماء بالمعجون. لذلك يمكننا القول أن الخرسانة عبارة عن خليط من المعجون والرمل والركام. في بعض الأحيان يتم استخدام الحجارة بدلاً من الركام. عندما يتم خلط العجينة الأسمنتية جيداً فإنها تغطي وتتماسك أسطح الركام الصغير والكبير. مباشرة بعد خلط المكونات، يبدأ تفاعل الترطيب، مما يوفر القوة ويخلق خرسانة صلبة. ما هي درجات الخرسانة؟ تشير درجة الخرسانة إلى القوة المطلوبة للبناء. على سبيل المثال، درجة M30 تعني أن قوة الضغط المطلوبة للبناء هي 30 ميجاباسكال. يشير الحرف الأول من العلامة التجارية “M” إلى الخليط و 30 يشير إلى القوة المطلوبة بـ MPa. استنادا إلى الاختبارات المعملية المختلفة، يتم التعبير عن درجات الخرسانة بنسب الخلط. على سبيل المثال، بالنسبة للصف M30، قد تكون نسبة الخلط 1:1:2. هنا، 1 هي نسبة الأسمنت، 1 هي نسبة الرمل، و2 هي نسبة الركام الخشن، اعتمادًا على حجم المادة أو وزنها. يتم قياس القوة في المكعبات أو الأسطوانات الخرسانية بواسطة المهندسين المدنيين في موقع البناء. يتم تصنيع المكعبات أو الأسطوانات عن طريق صب العناصر الهيكلية ويتم تخزينها لمدة 28 يومًا بعد التصلب. ثم يتم إجراء اختبار قوة الضغط لتحديد القوة. درجات الخرسانة الشائعة هي M15، M20، M25، وما إلى ذلك. بالنسبة للأعمال الخرسانية باستخدام الأسمنت العادي، عادة ما يتم استخدام M15. بالنسبة للهياكل الخرسانية المسلحة، يتم استخدام الخرسانة من الدرجة M20.
درجة الخرسانة | نسبة المزيج | قوة الضغط | |
MPa (N/mm2) | psi | ||
الدرجة العادية للخرسانة | |||
M5 | 1: 5: 10 | 5 MPa | 725 psi |
M7.5 | 1: 4: 8 | 7.5 MPa | 1087 psi |
M10 | 1: 3: 6 | 10 MPa | 1450 psi |
M15 | 1: 2: 4 | 15 MPa | 2175 psi |
M20 | 1: 1.5: 3 | 20 MPa | 2900 psi |
الدرجة القياسية للخرسانة | |||
M25 | 1: 1: 2 | 25 MPa | 3625 psi |
M30 | Design Mix | 30 MPa | 4350 psi |
M35 | Design Mix | 35 MPa | 5075 psi |
M40 | Design Mix | 40 MPa | 5800 psi |
M45 | Design Mix | 45 MPa | 6525 psi |
درجات الخرسانة عالية القوة | |||
M50 | Design Mix | 50 MPa | 7250 psi |
M55 | Design Mix | 55 MPa | 7975 psi |
M60 | Design Mix | 60 MPa | 8700 psi |
M65 | Design Mix | 65 MPa | 9425 psi |
M70 | Design Mix | 70 MPa | 10150 psi |
كيفية صنع الخرسانة؟
يتم تصنيع الخرسانة أو خلطها بشكل متناسب. كمية من الاسمنت . هناك نوعان من الخلطات الخرسانية: الخليط الاسمي والخليط التصميمي. تستخدم الخلطات الاسمية في أعمال البناء العامة مثل المباني السكنية الصغيرة. المزيج الاسمي الأكثر شعبية هو نسبة 1:2:4. تشير الخلطة الخرسانية المصممة إلى خليط خرساني تم تأكيد نسبة خلطه بناءً على اختبارات معملية مختلفة على قوة الضغط للشكل الأسطواني أو المكعب. وتسمى هذه العملية أيضًا بتصميم المزيج. يتم إجراء هذه الاختبارات لإيجاد خليط مناسب بالاعتماد على المواد المتوفرة محلياً للحصول على القوة المطلوبة حسب تصميم الهيكل. التصميم المختلط يوفر استخدام المواد. وبمجرد معرفة النسب المناسبة للخليط، يتم خلط المكونات بالنسب المختارة. يتم استخدام طريقتين للخلط: الخلط اليدوي أو الخلط الآلي. ويتم اختيار طريقة الخلط المناسبة حسب الكمية والجودة المطلوبة. عند الخلط باليد، ضعي كل مكون على سطح مستو، وأضيفي الماء، واخلطي باستخدام الأدوات اليدوية. يتم استخدام أنواع مختلفة من الآلات للخلط الميكانيكي. وفي هذه الحالة يتم إضافة المكونات وخلطها بالكميات المطلوبة لإنتاج خرسانة طازجة. بعد أن يتم خلط الخليط جيدًا، يتم نقله إلى منطقة الصب وسكبه في القوالب. هناك أنواع مختلفة من القوالب ويتم اختيارها حسب الغرض. تتصلب الخرسانة المصبوبة داخل القوالب لفترة من الوقت، اعتمادًا على نوع العنصر الهيكلي، حتى تكتسب القوة الكافية. بعد إزالة القوالب، يتم المعالجة بطرق مختلفة لتجديد الرطوبة المفقودة بسبب التبخر. تتطلب تفاعلات الترطيب الرطوبة المسؤولة عن التصلب وزيادة القوة. لذلك، يستمر العلاج عمومًا لمدة 7 أيام على الأقل بعد إزالة القوالب.
أنواع الهياكل الخرسانية
تستخدم الخرسانة بشكل عام في نوعين من البناء:
البناء الخرساني العادي والبناء الخرساني المسلح. يتم سكب PCC وصبه دون استخدام التعزيز. يتم استخدامه عندما يتلقى العضو الهيكلي قوى ضغط فقط ولا ينحني. عندما يتعرض عضو إنشائي للثني فإن قوة الشد للعضو الإنشائي تكون ضعيفة جداً مقارنة بالانضغاط، لذا يلزم التسليح لمقاومة قوة الشد. عادة، تكون قوة الشد للخرسانة 10٪ فقط من قوة الضغط. يتم استخدامه كمادة بناء لجميع الهياكل تقريبًا، بما في ذلك المباني الخرسانية السكنية والهياكل الصناعية والسدود والطرق والأنفاق والمباني الشاهقة وناطحات السحاب والجسور والأرصفة والطرق السريعة. من الأمثلة على الهياكل الشهيرة والواسعة النطاق المصنوعة من الخرسانة سد هوفر وقناة بنما والبانثيون الروماني. وهي أكبر مادة بناء من صنع الإنسان تستخدم في البناء.
مراجع
civiconcepts. (2019). Retrieved from What Is Concrete & Ingredients of Concrete.
https://civiconcepts.com/blog/concrete
Concrete Technology. (2015). Retrieved from the contractor building idea: https://theconstructor.org/concrete/