طريقة الاختبار القياسية ASTM C642 للكثافة والامتصاص والفراغات في الخرسانة المتصلبة

يصف معيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM C642 للكثافة والامتصاص والفراغات في الخرسانة المتصلدة"، الذي طورته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، طريقة اختبار لتحديد الكثافة ونسبة الامتصاص ونسبة الفراغات في الخرسانة المتصلدة. تُفيد طريقة الاختبار هذه في تطوير البيانات اللازمة للتحويلات بين كتلة الخرسانة وحجمها. ويمكن استخدامها لتحديد مدى مطابقة الخرسانة للمواصفات، ولإثبات الاختلافات بين المواقع داخل كتلة الخرسانة.

كلما أمكن، يجب أن تتكون العينة من عدة قطع خرسانية منفصلة، ​​تُختبر كل منها على حدة. يمكن أن تكون القطع المنفصلة أسطوانات أو أنوية أو عوارض بأي شكل أو حجم مرغوب، على ألا يقل حجم كل قطعة عن 350 سم3 (أو ما يقارب 800 غرام للخرسانة ذات الوزن العادي)، وأن تكون خالية من أي شقوق أو تشققات أو حواف مكسورة ظاهرة.

يتم تحديد الإجراء في المعيار على النحو التالي:

• كتلة مجففة بالفرن: تُحدَّد كتلة الأجزاء وتُجفف في فرن بدرجة حرارة تتراوح بين ١٠٠ و١١٠ درجات مئوية لمدة ٢٤ ساعة على الأقل. بعد إخراج كل عينة من الفرن، تُترك لتبرد في هواء جاف (يفضل في مجفف) حتى ٢٠ إلى ٢٥ درجة مئوية، ثم تُحدَّد كتلتها. إذا كانت العينة جافة نسبيًا عند تحديد الكتلة لأول مرة، وكانت الكتلة الثانية قريبة من الأولى، تُعتبر جافة.

إذا كانت العينة رطبة عند تحديد كتلتها لأول مرة، تُوضع في الفرن لفترة تجفيف ثانية مدتها 24 ساعة، ثم تُحدد كتلتها مرة أخرى. إذا كانت القيمة الثالثة تتحكم في الثانية، تُعتبر العينة جافة. في حال وجود أي شك، تُجفف العينة مرة أخرى كل 24 ساعة حتى يتم الحصول على قيم التحكم في الكتلة. إذا تجاوز الفرق بين القيمتين المتتاليتين للكتلة 0,5% من القيمة الأقل، تُعاد العينات إلى الفرن لفترة تجفيف إضافية مدتها 24 ساعة، وتُكرر العملية حتى يصبح الفرق بين أي قيمتين متتاليتين أقل من 0,5% من أقل قيمة تم الحصول عليها.

• الكتلة المشبعة بعد الغمر: بعد التجفيف النهائي، والتبريد، وتحديد الكتلة، تُغمر العينة في الماء عند درجة حرارة ٢١ درجة مئوية تقريبًا لمدة ٤٨ ساعة على الأقل، حتى تُظهر قراءتان متتاليتان لكتلة العينة المجففة سطحيًا، بفاصل ٢٤ ساعة، زيادة في الكتلة أقل من ٠.٥٪ من القيمة الأكبر. يُجفف سطح العينة بإزالة الرطوبة السطحية بمنشفة، وتُحدد الكتلة.
• الكتلة المشبعة بعد الغليان: توضع العينة، بعد معالجتها كما هو موضح أعلاه، في وعاء مناسب مغطى بماء الصنبور، وتُغلى لمدة 5 ساعات. تُترك لتبرد حتى تصل إلى درجة حرارة نهائية تتراوح بين 20 و25 درجة مئوية، وذلك عن طريق فقدان الحرارة الطبيعي على مدار 14 ساعة على الأقل. تُزال الرطوبة السطحية بمنشفة، وتُحدد كتلة العينة.
• الكتلة الظاهرية المغمورة: بعد الغمر والغليان، يتم تعليق العينة بواسطة سلك ويتم تحديد كتلتها الظاهرية في الماء.

باستخدام قيم الكتلة المحددة، يتم إجراء الحسابات التالية وفقًا للصيغة الواردة في المعيار:

• نسبة الامتصاص بعد الغمر
• نسبة الامتصاص بعد الغمر والغليان
• الكثافة الظاهرية الجافة
• الكثافة الظاهرية بعد الغمر
• الكثافة الظاهرية بعد الغمر والغليان
• كثافة واضحة
• نسبة حجم المسام النفاذة (الفراغات)

باختصار، يُعدّ ASTM C642 معيارًا واسع الاستخدام، يُقدّم إجراءاتٍ مُوحّدة لتحديد الخصائص الفيزيائية الأساسية للخرسانة المُصلّبة، مثل الكثافة، والقدرة على الامتصاص، وحجم الفراغات النفاذة. تُعدّ هذه الخصائص مؤشراتٍ مهمة على جودة الخرسانة، ومتانتها، ومقاومتها للأضرار البيئية، مثل دورات التجمد والذوبان، ونفاذية الماء، والتأثيرات الكيميائية.

الغرض من هذا المعيار هو تقييم مدى امتصاص عينة خرسانية للماء. يعكس هذا مساميتها ومتانتها المحتملة في البيئات القاسية. تُطبق طريقة الاختبار هذه على عينات الخرسانة المتصلبة ذات الأشكال والأحجام القياسية، مثل الأسطوانات أو النوى، وتُستخدم غالبًا في مراقبة الجودة وتقييمات المتانة.

المعلمات الاختبارية الأساسية لهذا المعيار هي:

• الكثافة (السائبة والظاهرة والجافة في الفرن): تقيس الكتلة لكل وحدة حجم من الخرسانة، بما في ذلك المسام النفاذة واستبعادها.
• الامتصاص: يشير إلى النسبة المئوية للزيادة في الوزن عندما يتم غمر الخرسانة في الماء ويمثل امتصاص الماء من خلال المسام الشعرية.
• حجم الفراغات النفاذة: يمثل الجزء من الخرسانة المكون من فراغات مترابطة يمكنها امتصاص الماء أو السوائل الأخرى.

عادةً ما يؤدي ارتفاع الامتصاص ومحتوى الفراغات إلى انخفاض المتانة. يُستخدم هذا المعيار لمقارنة خلطات الخرسانة المختلفة أو طرق المعالجة. ويضمن أن المواد تلبي مستويات الأداء الخاصة بالمشروع أو متطلبات الكود. تُعد الطرق الموصوفة قيّمة في تحسين خلطات الخرسانة وإضافاتها لتحسين المتانة والأداء.

إن معيار ASTM C642 مهم للأسباب التالية:

• يُشار إلى متانة الخرسانة من خلال: ترتبط قدرة الامتصاص ومحتوى الفراغات ارتباطًا مباشرًا بأداء الخرسانة في البيئات القاسية (مثل: التجمد والذوبان، أو المناطق البحرية، أو المناطق المعرضة للمواد الكيميائية). يشير الامتصاص العالي للماء عمومًا إلى نفاذية أكبر، مما قد يسمح بدخول مواد ضارة مثل الكلوريدات أو الكبريتات، مما يؤدي إلى التآكل أو التلف.
• يُساعد في اختيار المواد وتصميم الخلطات: يُساعد هذا المعيار المهندسين على تحسين تصميمات الخلطات بما يتوافق مع متطلبات المتانة المحددة من خلال مقارنة نتائج اختبارات خلطات الخرسانة المختلفة. وهو مفيد بشكل خاص في المشاريع التي تتطلب خرسانة منخفضة النفاذية (مثل السدود والجسور والخزانات).
• يساعد على التنبؤ بالأداء على المدى الطويل: يُعدّ محتوى الفراغات وكثافتها، اللذين يُحددهما هذا الاختبار، مؤشراتٍ فعّالة لعمر الخدمة واحتياجات الصيانة. كما يُساعد على التنبؤ بمشاكل مثل التشقق والانكماش وفقدان المتانة الناتج عن حركة المياه الداخلية.
• يدعم مراقبة الجودة وضمانها: يُستخدم في اختبارات الإنتاج الروتينية لضمان الاتساق والتوافق مع المواصفات. يوفر معيارًا قابلًا للقياس لقبول أو رفض دفعات الخرسانة.
• تقييم تأثيرات المعالجة والضغط: المعالجة والضغط المناسبان يقللان من الفراغات ويزيدان الكثافة.
• مهم للبنية التحتية المعرضة للماء: في الأنفاق، والمنشآت البحرية، ومرافق الصرف الصحي، وأسطح مواقف السيارات، تتعرض الخرسانة باستمرار للرطوبة. يضمن هذا المعيار أن تكون المادة منخفضة النفاذية ومقاومة للأضرار الناجمة عن المياه.
• مطلوب في المعايير: تشير العديد من قوانين البناء ومواصفات الخرسانة الوطنية والدولية إلى هذا المعيار لتقييم المتانة.

مؤسستنا، التي تدعم الشركات في جميع القطاعات منذ سنوات من خلال مجموعة واسعة من أنشطة الاختبار والقياس والتحليل والتقييم، تضم فريقًا قويًا من الموظفين يتابعون عن كثب التطورات العالمية في العلوم والتكنولوجيا، ويعملون على تطوير أنفسهم باستمرار. وفي هذا السياق، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار ASTM C642 لطريقة الاختبار القياسية للكثافة والامتصاص والفراغات في الخرسانة المتصلبة.