خواص الخرسانة المتصلبة Properties of Hardened Concrete<br />المقدمة : يمكن اعتبار المقاومة بشكل عام على انها واحدة من اهم الخواص الخرسانة , رغم ان العديد من الحالات التطبيقية تواجة خصائص اخرى في الواقع تكون اكثر اهمية من المقاومة مثل الديمومة والنفاذية . على الرغم من ذلك فان المقاومة تعطي صوره شاملة لنوعية الخرسانة وذلك لارتباطها المباشر ببنية او هيكل عجينة السمنت المتصلبة ايضا . ان مقاومة الخرسانة شي ثابت ومكون اساسي للتصميم الانشائي للغرض الذي صمم من اجله .<br />انضاج الخرسانة Curing of Concrete<br />لغرض الحصول على خرسانة جيدة فان صب الخلطة المناسبة يجب ان يعقبه الانضاج في محيط ملائم اثناء المراحل المبكره من التصلب . المعالجة عباره عن التسمية المعطاة للعمليات المستعملة لتحفيز وتعزيز اماهة السمنت وتتضمن السيطره على درجة الحراره وحركة الرطوبة من والى الخرسانة .<br />ان الغرض من الانضاج هو الحفاظ على الخرسانة بحالة مشبعة او اقرب مايكون من التشبع لحين امتلاء الفراغات التى تكون المملوءة اصلا بالماء في العجينة الاسمنتية الطرية الى المدى المطلوب بنواتج اماهة السمنت. وتأتئ اهمية الانضاج من كون الاماهة تحدث فقط في الفراغات المملوء بالماء ويعد ضروريا منع فقدان الماء من المسامات الشعرية نتجة التبخر وعدم حصول التجفيف الذاتي للعجينة وتعويض الماء المفقود من مصدر خارجي .<br /> ليس من الضروري استمار الانضاج حتى يتميأ جميع الاسمنت ولكن من الضروري ان تنقطع قنوات المسامات الشعرية لكي تقل النفاذية وتزداد المقاومة .<br /> العوامل الؤثرة على الانضاج هي الرطوبة النسبية , درجة الحرارة وسرعة الرياح .<br /><br />طرق الانضاج <br />تقسم طرق الانضاج الى ثلاثة اصناف رئيسية :<br />1- تغطية سطح الخرسانة بطبقة من الماء او اي مادة رطبة لمنع التبخر يعني تعويض الرطوبة المفقودة من الخرسانة بالماء للاستمار بالأماهة . من هذه الاساليب هي <br />غمر الخرسانة بالماء ’ تغطية الخرسانة بالتراب او الرمل او نشارة الخشب مع الترطيب او تغطية الخرسانة بنسيج القنب المرطب .<br />2- استعمال وسط عديم النفاذية لتغطية الخرسانة مثل بورق مانع للرطوبة او نايلون , ترك القالب محاط بالخرسانة او استخدام مضافات معجلة اي مواد كيميائية ترش على سطح الخرسانة فتتحول نتيجة الرطوبة الى غطاء بلاستيكي مانع للتبخر .<br />3- الانضاج المعجل وذلك برفع درجة حراره الخرسانة عندما تكون محتفظة برطوبتها من خلال الاساليب التالية المعالجة بالبخار تحت ضغط واطئ او تحت الضغط العالي او تسخين الخرسانة بواسطة تيار كهربائي .<br /> ان فتره الانضاج لايمكن ان تحدد بسهولة لانها تعتمد على درجة الحراره والرطوبة النسبية ونوع الاسمنت ونوع المنشأ الخرساني .<br /> النوع الاول من المعالجة يعتبر من طرق الانضاج التقليدية ومن اقدم الوسائل وافضلها في مواقع الاعمال وخصوصا في الاجواء الحارة . في يفضل النوع الثاني من الانضاج الاعمال الطرق والمساحات الكبيرة من الخرسانة واحيانا في الاجواء الباردة. اما الانضاج المعجل فتستخدم في معامل انتاج الخرسانة المسبقة الصب والمسبقة الجهد للحصول على مقاومة مبكرة عالية للخرسانة تسمح بمناولة القطع النتجة ونقلها .<br />مقاومة الأنضغاط Compressive Strength <br />معظم المنشأت مصممة على اعتبار ان الخرسانة تقاوم اجهادات الانضغاط فقط اما في حالة خرسانة الطرق فأنها تُصمم لتقاوم اجهادات الشد لأغراض التصميم الانشائي حيث تعتبر مقاومة الانضغاط المعيار في تحديد نوعية الخرسانة والاجهادات التشغلية كنسبة مئوية من مقاومة الخرسانة المعنيه باستخدام نماذج بهئية مكعبات حسب المواصفة البريطانية B.S والعراقية I.Q.S نماذج خرسانية حسب المواصفة الامريكية ASTM.<br />العوامل المؤثرة على مقاومة الخرسانة <br />1- نسبة الماء / السمنت Water / Cement ratio<br />ان مقاومة الخرسانة بعمر معين ومعالجة بدرجة حراره معينة تعتمد على عاملين هما نسبة الماء/ السمنت ودرجة الرص .<br />حيث ان الفجوات تؤثر سلبيا على مقاومة الخرسلنة لذا يتم التركيز على الخرسانة الكاملة الرص حيث ان نسبة الهواء 1% من حجم الخرسانة في هذة الحالة فان المقاومة في الخرسانة المرصوصة كليا تتناسب عكسيا مع نسب الماء/ السمنت. عندما تكون نسبة الماء / السمنت واطئة سوف يتعذر الوصول الى رص كامل لذلك تقل المقاومة وعندما تكون نسبة الماء/ السمنت عالية تزداد المسمات الشعرية فيزداد الانعزال والنضح وبالتالي تقل المقاومة .<br />ان مقاومة الخرسانة تتأثر بجميع انواع الفجوات التي هي الفجوات الهوائية المحصورة والمسامات الشعرية ومسامات الجل والفجوات الهواء المقصود ان وجدت .<br />2- نسية الجل/ الفراغ Gel/Space ratio<br /><br />ان العلاقة بين مقاومة الانضغاط ونسبة الماء / السمنت تعتمد على عدة عوامل منها<br />1. درجة اماهة السمنت <br />2. الخواص الكيميائية والفيزيائية <br />3. درجة الحرارة التي تحدث عندها الاماهة<br />4. محتوئ الهواء في الخرسانة <br />5. حصول التشققات نتيجة النضح <br /><br /> 3- الماء الفعال في الخلطة حيث ان الماء الفعال هو الماء الذي يشغل الفراغ خارج حبيبات الركام في مرحلة استقار حجم الخرسانة اي تقريبا وقت التجمد .<br />ان الماء في الخرسانة يشمل الماء المضاف الى الخليط والماء المجوز من قبل الركام من وقت وضعة في الخلاطة .<br />4- تأثير الركام الخشن <br />ان الركام الخشن يؤثر على المقاومة في اتجاهين <br /><br />1- المساحة السطحية للمنطقة البينية <br />2- نسبة المسامية والتشققات المجهرية<br />5- تأثير محتوى السمنت<br />6- تأثير العمر على المقاومة <br />7- تأثير درجة الحراره <br /><br />مقاومة الشد Tensile Strength <br />الخرسانة مادة قصيفة لا تقاوم اجهادات الشد ولكن من الضروري معرفة مقاومة الشد بسب <br />1- لتقدير الحمل المسبب للتشققات لان عدم وجود هذه التشققات ضروري جدا لادامة الخرسانة اي ان اذا استطعنا تقدير الحمل سنتلافى التشققات .<br />2- لتفهم ظروف الخرسانة المسلحة حيث ان مقاومة الشد تكون بحدود (7-11%) من مقاومة الانضغاط وكلما ارتفعت مقاومة الانضغاط انخفضت مقاومة الشد النسبية اي ان هذة النسبة تقل بأزدياد مقاومة انضفاط الخرسانة .<br />لتحديد مقاومة الشد هناك عدة فحوصات : <br />A. فحص الشد المباشر Direct Tension Test <br />هو فحص صعب لا يستعمل وذلك لصعوبة تثبيت النماذج وقبضها وعدم وضوح الاجهادات المتكونة بتاثر وسيلة فبض النموذج وتاثير المقاس الاقصى للركام وتجانس الخلط ومحتوى الرطوبة .<br />B. فحص انشطار Splitting Tensile Test عو فحص غير مباشر ويتم اجرائه بموجب المواصفة الامريكية ASTM C 496 ويتم التحميل فيه بقوى انضغاط لنماذج اسطوانية قياسية h= 300 mm, d=150mm) ) يقوم نقل الحمل من خلال استخدام شريحة من الخشب الرقائقي التي تعمل على توزيع الحمل <br />C. فحص الانثناء Flexural Strength Test<br />عند تعرض الخرسانة لاحمال الانثناء تتطور اجهادات الشد والانضغاط وفي حالات كثيره الى اجهادات قص اكثر المنشات الخرسانية تعرضا للانثناء هي الطرق ومدارج الطائرات , ويعبر عن مقاومة الانثناء بمعامل التصدع ( Modulus of Rupture ).<br />في هذة الفحص يفضل بأتباع عتبة خرسانية وبدون حديد تسليح وهذا يمثل في الواقع فحص الشد القياسي . ان معامل التصدع يعتمد على ابعاد العارضة الخرسانية واسلوب وضعية التحميل على تلك العارضة . قد اتبع اسلوبين للتحميل <br />1- التحميل في نقطة واحدة وهي مركز العارضة center point النقطة المركزية يعني الفشل يحدث في مقطع واحد من العارضة .<br />2- استعمال نقطتيين تحميل متناظرتين Symmetrical two point loading<br />في هذه الحالة يكون الثلث الوسطي معرض لاقصى اجهاد ويحصل التصدع في اي مقطع ضعيف لايتحمل الاجهاد المسلط في هذه الحالة يكون احتمالية وجود جزء ضعيف معرض للاجهاد الحرج اكبر بكثير منها عند استعمال نقطة تحميل وسطية . اي يصبح الفشل في هذه الحالة الثانية اكثر احتمالا يحدث في الجزء الثالث . <br />معامل التصدع M.Rحيث يمثل الحد الاقصى لاجهادات الشد الالياف الموجودة في الطرف السفلي لنموذج الفحص الذي يكون بهيئة عتبة ذات ابعاد قياسية .المواصفة البريطانية B.S توضح قياسات عارضة التحميل بالنقطة الثالثة Loading third point التحميل بنقطتتن 150* 150*750 ملم وتسند تلك العارضة Beam على مسندين تكون المسافة بينهما 600 ملم عندما يكون الركام ذو مقاس اقل من 25 ملم وايضا ممكن استعمال عتبة بابعاد 100*100*500 ملم عندما يكون المقاس الاقصى للركام لااقل وبمسافة امتداد 400ملم . اما متطلبات المواصفة الامريكية يكون مشابه لمتطلبات المواصفة البريطانية .<br /><br /> معامل المرونة Modulus of Elasticity <br /> ان معامل المرونة يزداد بزيادة مقاومة الانضغاط للخرسانة لكن لايوجد توافق معين او محدد. عند الاخذ بنظر الاعتبار حقيقة ان معامل المرونة للركام والنسبة الحجمية للركام وعجينة السمنت المتميأ تؤثر على قيمة معامل المرونة للخرسانة للمقاومة المعطاة . لان الوزن الركام الاعتيادي يمتلك مرونة اعلى من عجينة الاسمنت المتميأة ومحتوى الاعلى للركام يودى الى معامل اعلى للخرسانة ذات المقاومة للخرسانة المعطاة .<br />معامل المرونة يمثل النسبة بين الاجهاد العمودي الناتج من تسليط الحمل بسرعة فائقو سوف تقل الانفعالات الناتجة من الانفعال وممكن ان تصبح صفر وبزيادة التحميل يزداد الانفعال وان هذه الزيادة في الانفعال هو الذي يسبب الزحف والتشوه .<br />نسبة بوسون poison’s ratio<br />هو الانفعال الجانبي الى الانفعال المحوري كلما كانت مقاومة الخرسانة عالية تنخفض نسبة بوسون تحت الاحمال العالية تزداد نسبة بوسون بسب التشققات الحاصلة داخل النموذج . بالاعتماد على خواص الركام المستعمل فان نسبة بوسون تتراوح ما بين 0-15 و 0-22 عندما تحسب من الانفعال المقاس تحت حمل الانضغاط .<br />المهندس المدني / اشرف انور الخزرجي<br />كلية المستقبل الجامعة<br />قسم هندسة تقنيات البناء والانشاءات