تجربة مقاومة البيتون على الضغط

لِمَ يقوم المهندسون المدنيّون باختبار المقاومة على الضغط للعيّنات البيتونيّة بعد مرور 28 يومًا؟

انظر الجدول المرفق الذي يوضّح قوّة الضغط لعيناتٍ بيتونيّةٍ تبعًا لعمر العيّنة بعد الصبّ، وعلاقة ذلك بدرجة المقاومة.

حيث يكتسب البيتون 16% من مقاومته بعد مرور يومٍ واحدٍ، و40% من مقاومته في غضون 3 أيام، 65% من مقاومته في 7 أيام، 90% خلال 14 يومًا و99% بعد مرور 28 يومًا.

المقاومة %	العمر بعد الصب
16%	يوم واحد
40%	3 أيام
65%	7 أيام
90%	14 يومًا
99%	28 يومًا

نلاحظ أنّ الإسمنت يكتسب مقاومةً بسرعةٍ في فترة أسبوعين بعد الصب، (90% من مقاومته في 14 يومًا)، وبعد 28 يومًا تزداد مقاومته أكثر من 99% وتستمر في الزيادة لكن بسرعةٍ أقل بكثيرٍ مقارنةًمع الفترة الممتدّة قبل 28 يومًا. حيث مقاومة الإسمنت البالغة 99% قريبةٌ بشكلٍ كبيرٍ من مقاومته النهائية المتمثّلة بعد سنةٍ أو سنتين من الصبّ.

لذلك يعتمد المهندسون على قيمة المقاومة الناتجة عن الاختبار على الضغط والتي تجري بعد 28 يومًا من الصب. ويستخدمون هذه النتيجة في الحسابات. فالانتظار لإجراء الاختبار سنةً كاملةً غير مجدٍ عمليًا.

تجرى تجارب تحديد المقاومة للخرسانة على عينات بأشكال وأبعاد قياسية حسب الكود المُعتمد في كل دولة: مكعبية بأبعاد (15*15*15)cm كما في إنجلترا، وألمانيا، والهند، ومصر. وأسطوانية بقطر 15cm وارتفاع 30cm كما دول أمريكا الشمالية وسوريا.

ولكن في بعض الأحيان تُجرى تجارب تحديد المقاومة قبل مضي 28 يومًا على الصب، أو على عينات بأبعاد أو أشكال مغايرة للعينات القياسية، ولذلك فالكودات التي تحدد مواصفات الخرسانة تعتمد طرقًا مختلفة لتعديل النتائج المخبرية لتتوافق مع النتائج فيما لو أجريت التجربة بعد 28 يومًا على عيناتٍ قياسيةٍ.

سنعرض خطوات إجراء التجربة قبل التطرق لعوامل التصحيح.

خطوات اختبار مقاومة الخرسانة على الضغط مخبريًا:

• تجميع أجزاء القالب (مكعب أو أسطوانة أو موشور) وربطها بإحكام وتنظيف أسطحها الداخلية من الشوائب ثم دهنها بطبقة رقيقة من الزيت.
• تجهيز عينةٍ من الخرسانة تكفي لصنع ثلاث عيناتٍ على الأٌقل أو حسب العدد المطلوب.
• صب الخرسانة في القالب على ثلاث طبقات بحيث تُدمَك كلٌّ منها جيدًا (بالهزاز) دون حصول انفصالٍ حبيبيٍّ أو يدويًا بمعدل 35 وخزةٍ بقضيب الدمك.
• حفظ العينات في جوٍّ رطبٍ خالٍ من الاهتزازات مع تغطيتها إن أمكن لتقليل تبخر الماء من العينة لمدة 24 ساعة.
• فك القوالب بعد مضي 24 ساعةً واستخراج العينات ووضعها في حوض المعالجة لحين إجراء الاختبار عليها.
• إخراج العينات من الحوض وتنشيفها من قطرات الماء العالقة ووضعها في آلة الاختبار.
• إجراء الاختبار على العينات مع مراعاة أن يكون محور العينة منطبقًا على المحور الرأسي للآلة وأن يكون سطحا العينة المعرضان للضغط أملسَين وناعمَين.
• تحميل العينة تدريجيًا حسب نوع العينة وأبعادها بحملٍ تدريجيٍّ يبدأ من الصفر حتى الانكسار.
• تسجيل النتائج في جدولٍ خاصٍّ يحدد أبعاد العينة ومواصفاتها وتاريخ الاختبار وعمر العينة وغير ذلك، وبعد الانتهاء من الاختبار تُحدَّد مقاومة كسر كلِّ عينةٍ كما يلي: تساوي مقاومة كسر العينة الخرسانية مقدرة بالـ kg/cm^2 حمولة الكسر مقدرة بالـ kg مقسومة على مساحة مقطع العينة بالـ cm^2 ، ثم تُجرى العمليات الإحصائية المطلوبة لتحديد المقاومة المميزة على الضغط للخرسانة المدروسة.

في الفيديو التالي تظهر خطوات إجراء التجربة :

عوامل التصحيح Correction Coefficients:

يُفترض إجراء التصحيح اللازم لنتائج كسر العينات عندما تختلف أبعادها وأشكالها عن العينات القياسية، أو عندما يختلف عمر العينات عن 28 يومًا، إذ إن طبيعة انكسار العينات في الضغط تختلف وفقًا للشكل والأبعاد، إضافةً لنعومة سطح التلامس بين مستويات الاستناد وسطح العينة.

عوامل التصحيح لاختلاف الشكل والأبعاد (وفقًا للكود المصري):

شكل العينة	الأبعاد mm	معامل التصحيح
مكعبي	100*100*100   150*150*150 200*200*200 300*300*300	0.97   1.00 1.05 1.12
أسطواني	القطر 100 والارتفاع 200   القطر 150 والارتفاع 300 القطر 250 والارتفاع 500	1.20   1.25 1.30
موشوري	300*150*150   450*150*150	1.25   1.30

عوامل التصحيح لاختلاف الشكل والأبعاد (وفقًا للكود السوري):

شكل العينة	الأبعاد mm	معامل التصحيح
أسطواني	القطر 150 والارتفاع 300   القطر 100 والارتفاع 200 القطر 250 والارتفاع 500	1.00   0.97 1.05
موشوري	300*150*150   450*150*150 500*200*200	1.00   1.05 1.05
مكعبي	100*100*100   150*150*150 200*200*200 300*300*300	0.78   0.80 0.83 0.90

وبالنسبة للتصحيح المتعلق بالعمرلاتوجد علاقة متفقٌ عليها بين المقاومة المعجّلة والمقاومة عند عمر 28 يوم. ولكن النمط العام من الشكل:  f₂₈=α*f_acc + Const

الكود السوري يقدم جدول يبين عوامل تصحيح اختبارات الضغط لاختلاف العمر:

العمر بالأيام	3	7	28	60	90	360 أو أكثر
اسمنت بورتلاندي عادي	2.50	1.50	1.00	0.95	0.90	0.80
اسمنت بورتلاندي سريع التصلب	1.80	1.30	1.00	0.97	0.95	0.90

المصادر:

• civil engineering compression test of concrete
• الكودالعربي السوري لتصميم وتنفيذ المنشآت بالخرسانة المسلحة
• الكود المصري لتصميم وتنفيذ المنشآت الخرسانية