اختبار الهبوط للخرسانة

إن إيجاد اتساق وقوام ملائمين للخرسانة، يمثل أمرًا حيويًا لنجاح مشروع ما. وإن كانت الخرسانة رطبة جدًا، قد تتشقق، وإن كانت جافة جدًا، سيكون من الصعب صبّها وتشغيلها. لكن كيف يمكن معرفة نسبة قابلية تشغيل الخرسانة؟ وأفضل طريقة يُنصح بها لهذا الغرض هي “فحص الهبوط للخرسانة”. ونتناول في هذا المقال باسهاب، هبوط الخرسانة وأهميته في إنتاج الخرسانة.

ما هو هبوط الخرسانة؟

إن هبوط الخرسانة يحدد قابلية تشغيل أو استقامة الخرسانة. كما يوصف هبوط الخرسانة بأداة قياس مدى ميوعة وسيولة الخلطة الخرسانية. وإن كانت قيمة الهبوط مرتفعة، فان الخلطة الخرسانية هي أكثر انسيابية وميوعة وقابلة للتنفيذ، وعلى العكس إن كانت قيمة الهبوط، متدنية، فهذا يعني أن الخلطة تتمتع بانسيابية وقابلية تشغيل منخفضة. ويتم قياس الهبوط للخرسانة من خلال فحص الهبوط أو التهدل أو الركود للخرسانة.

إن معرفة مدى قوام الخلطة الخرسانية نافع لعدة أسباب. إن هذا الفحص يتيح لكم قبل البدء في عملية صبّ الخرسانة، إمكانية تقييم الخلطة الخرسانية من ناحية قابلية التشغيل. كما أن هذا الفحص ضروري لإيجاد منتج ذي قوام وتماسك منشودين لأي نوع من المشروعات الإنشائية. إن هذا الفحص هو اختبار تجريبي يقوم بقياس فاعلية الخرسانة الجاهزة، ويحظى بشعبية كبيرة بسبب سهولة إنجازه.

أهمية اختبار الهبوط للخرسانة

إن الخرسانة الطازجة التي تم خلطها حديثًا، وستُصبّ قريبًا في موقع العمل، يجب قبل استخدامها كجزء من مشروع إنشائي، أن تتمتع بمواصفات قياسية خاصة. إن اختبار هبوط وتهدل الخرسانة يمكن له قياس مدى تماسك وقوام الخرسانة ليتضح مدى انسيابية الخرسانة وميوعتها. ويقوم هذا الفحص بتحديد الثغرات الموجودة في الخلطة ويتيح للمشغل إمكانية إصلاح الخلطة قبل صبّها في الموقع. ومع قياس هبوط أو ركود الخرسانة، يمكن معرفة نسبة الماء إلى الإسمنت، وهل أن الخلطة تتمتع بقابلية تشغيل عالية أم لا!

إن السبب الرئيسي لإجراء اختبار هبوط الخرسانة يعود إلى التأكد من جودة الخرسانة ومقاومتها. وكلما أضيف الماء بنسبة أكبر للخلطة، كلما تصبح الخرسانة أضعف. وإن كانت ضروريات المشروع تحتم علينا استخدام خرسانة ذات قابلية تشغيل عالية، يجب علينا التأكد من أن الخرسانة ستصل إلى المقاومة التي ننشدها. إن هذا الاختبار هو واحد من أساليب التحقق من جودة الخرسانة، والذي يمكن إنجازه بسهولة في ورشة البناء على يد مدير الورشة أو المُنفِّذ.

أسس اختبار هبوط الخرسانة

إن فحص الهبوط، هو قياس سلوك المخروط العكسي للخرسانة المتراكمة تحت ضغط الجاذبية. إن هذا الاختبار يقيس مدى سيولة وميوعة الخرسانة (رطوبتها أو جفافها)، ومن ثم يعطي فكرة عن ظروف تشغيل وأداء الخطلة الخرسانية.

الأدوات المستخدمة في فحص هبوط الخرسانة:

معدات اختبار الركود الخرساني

  • قالب معدني على شكل مخروط ناقص (Slump Cone) بإرتفاع 30 سنتيمترا وقاعدة سفلية قطر 20 سنتيمترا وفتحة علوية قطر 10 سنتيمترات.
  • قضيب الدمك  ((Tamping Rod قطره 16 سنتيمترا وإرتفاعه 60 سنتيمترا.
  • أداة القياس  (Steel Ruler).
  • صفيحة معدنية  (Base Plate) لوضع المخروط عليها أثناء حشوه بالخرسانة.
  • قمع اختبار هبوط الخرسانة  (Slump Cone Funnel).

خطوات إجراء اختبار الهبوط للخرسانة

اختبار الركود الخرساني - الشكل 2

نقوم بداية بملء القالب الذي هو على شكل مخروط ناقس ويُعرف بـ “مخروط أبرامز” بالخرسانة الجاهزة. وبعد ذلك يتم رفع المخروط مباشرة بعد التسوية رأسياً لأعلى وبحرص شديد. ويتم قياس مقدار الهبوط وهو الفرق بين ارتفاع القالب وارتفاع العينة. وبعد سحب المخروط بالكامل سنلاحظ هبوط الخرسانة ويتم قياس قيمة ذلك الهبوط عن طريق وضع المخروط الفارغ بجوار عينة الاختبار وتقاس قيمة الهبوط ويتم تسجيل النتائج ومطابقتها بمواصفات الخلطة الخرسانية.

إن أشكال الهبوط الحاصل في الخرسانة بعد الاختبار هي:

  • الهبوط الصفري(Zero Slump ): إذا حافظت الخرسانة على شكلها الكامل بعد رفع المخروط عنها، فان الخليط جاف جدًا وغير قابل للتشغيل.
  • الهبوط الحقيقي (True Slump): وهذه هي الخلطة التي أنتم بصدد الحصول عليها. فإذا هبطت الخرسانة بشكل متساوٍ وشكلت نفس شكل القالب، يتم التعامل معها على أنه الهبوط الصحيح.
  • هبوط القص (Shear Slum): إذا كان نصف العينة ينزلق للأسفل فإنه يسمى هبوط القص، ويشير إلى أن الخرسانة رطبة جدًا وغير متماسكة ولها خصائص انفصالية.
  • الهبوط الانهياري (Collapse Slump): عندما تتفكك العينة بأكملها في جميع الاتجاهات ولا تأخذ شكل مخروطي، فإنه يطلق عليه الهبوط الانهياري. يتكون الهبوط الانهياري بسبب إضافة كمية زائدة من الماء في الخرسانة (النسبة المرتفعة للماء إلى الإسمنت)

أنواع الركود

ملحوظات حول إجراء اختبار الهبوط للخرسانة:

          • يجب وضع قاعدة المخروط على سطح مستوٍ وأملس، ويوضع قمع في فتحته العلوية، لكي يتم ملء القالب على ثلاث طبقات.
          • ويتم دمك كل طبقة 25 مرة بقضيب الدمك مع الحرص على توزيع الدكات بالتساوي على المقطع العرضي.
          • بعد ملء القالب بالخرسانة بالكامل، يتم تسوية سطح الخرسانة عند الفتحة.
          • يجب تثبيت القالب طيلة فترة الاختبار في مكانه بإحكام لكي لا يتحرك على إثر صب الخرسانة فيه، ويمكن القيام بذلك بواسطة المسكات وربطها بالقاعدة.
          • وبعد إتمام ملء القالب وتسوية الخرسانة، يتم رفع المخروط عن الخرسانة فورًا في اتجاه رأسي ببطء وحذر، ليتم بذلك قياس نسبة الهبوط للخرسانة.

ملحوظة: ولإنجاز اختبار سريع، تم تصنيع جهاز جديد يدعى «K-Slump Tester». وهذا الجهاز قادر على قياس الهبوط خلال دقيقة واحدة.

العوامل التي تؤثر على اختبار هبوط الخرسانة

          • نسبةالماء إلى الإسمنت
          • الجودة والشكل ونسبة الرطوبة وتركيبة الركام الناعم (الرمل) والركام الخشن (الحصى والزلط)
          • استخدام المزلقات والمواد المضافة ما بعد المزلقات وترتيب خلطها.
          • كمية الهواء الموجودة في الخرسانة
          • زمن الاختبار بعد خلط الخرسانة

تطبيقات فحص الهبوط للخرسانة

          • ويستخدم اختبار الهبوط لتأثير مواد التزليق على العجينة الخرسانية.
          • وهذا الاختبار مفيد لدراسة التغيرات يوما بعد يوم أو ساعة بعد ساعة حول مكونات الخلطة الخرسانية.
          • إن زيادة الركود الخرساني قد تعني على سبيل المثال أن نسبة رطوبة الركام قد ازدادت بصورة غير متوقعة.
          • يمكن تطبيق اختبار الهبوط للخرسانة لتغيير درجات الركام في الخرسانة.
          • إن الركود الخرساني الزائد أو المنخفض جدًا، يمثل تحذيرا عاجلا لمشغل الخلاطة لكي يقوم على الفور بتغيير الظروف المستجدة.

ويصف الجدول التالي نسبة اختبار الهبوط للخرسانة وفقًا للمجلة 55:

التسلسل العضو الخرساني الركود الخرساني
 الحد الأدنى الحدالأقصى
1 لأساسات وأساسات جدران الخرسانة المسلحة 25 75
2 أساسات الخرسانة البسيطة وجدران أسفل الهياكل 25 75
3 الأعمدة وجدران الخرسانة المسلحة 25 100
4 الأعمدة 25 100
5 البلاطات الخرسانية والأرصفةالخرسانية 25 75
6

الخرسانة الكثيفة

25 50

 ملحوظة: وإن تم إيجاد الاهتزاز بالطرق اليدوية، فانه يمكن إضافة 25 مليمترًا إلى الحد الأقصى لفحص هبوط الخرسانة.

تصنيف اختبار الهبوط للخرسانة

وفضلا عن المشاهدة بالعين، فانه يجب قياس الفارق بين ارتفاع المخروط وارتفاع العينة الخرسانية المختبرة. وبذلك يمكن تصنيف فحص الهبوط للخرسانة وفقًا للمواصفات القياسية الأوروبية (BS 8500) حسب الجدول التالي:

الصنف القيمة (mm) العينة الخرسانية المختبرة (mm)
S1 10 إلى 40 20
S2 50 إلى 90 70
S3 100 إلى 150 130
S4 160إلى 210 180
S5 أكثر من 210 220

إن كلا من هذه الأصناف الخمسة تحدد قيمة الهبوط للعينة الخرسانية المختبرة، وتستخدم للتطبيقات المختلفة حسب قوام كل صنف. وفي بعض الحالات، إن لم يتحصل صنف خاص من الخلطة الخرسانية للاستخدام الذي تنشدونه، فانها قد تكون بحاجة إلى إصلاح مجدد. وعلى أي حال، من الأفضل استشارة مهندس أو مزود خرسانة صاحب خبرة في هذا المجال.

المواصفات القياسية لاختبار الهبوط للخرسانة

          • المواصفات القياسية لامريكا: ويُعرف هذا الاختبار في امريكا باسم “أسلوب الاختبار القياسي لهبوط الخرسانة هيدروليك –الإسمنت” ويحدد بالكود  ASTM C143 OR (AASTO T119) .
          • بريطانيا وأوروبا: وكانت المواصفات القياسية القديمة لبريطانيا والدول الأوروبية بداية (1881–102)   BS. لكنها تستخدم في الوقت الحاضر المواصفات القياسية الجديدة وهي ((BS EN 12350-2.
          • المواصفات القياسية للهند: إن المواصفات القياسية للهند هي IS 1199- 1959.

وأخيرا:

إن هذا الاختبار يظهر قابلية تشغيل الخرسانة وانسيابيتها وتدفقها، كما يظهر الفئة غير الملائمة للخليط. وأثناء العمل على مشروع ضخم بعدة شحنات خرسانية، فان فحص واحد للهبوط الخرساني يمكن أن يساعد على تشخيص تجانس كل خلطة. لذلك، فان من الأهمية بمكان معرفة تراكم الخلطة الخرسانية التي تستخدمونها وضمن أي صنف تُصنف، وذلك من أجل تحضير الخلطة الخرسانية للعمل.

مراجع :

https://www.totalconcrete.co.uk

https://cementconcrete.org

https://www.aboutcivil.org