تأثير ارتفاع درجة الحرارة على قوة الرابطة بين قضبان التسليح والخرسانة , بالتحقيق في تأثير درجات الحرارة المرتفعة على قوة الرابطة بين قضبان التسليح والخرسانة. وتلخيص أن الانخفاض في قوة الرابطة مع درجة الحرارة أكبر بكثير من الانخفاض المقابل في قوة الضغط. نود إعلام جميع الباحثين عن اجابات الأسئلة الدراسية وغيرها من الحلول والبحوثات التعليمية والمعلومات الثقافيه والدينيه والالغاز أننا في موقع (العلم اليقين)، نسعي دائمآ الي التميز من خلال توفير أدق الحلول للاسئلة التي توفرها المدرسة في الواجبات أو الأختبارات المركزية وأيضآ الأختبارات النهائية.
تأثير ارتفاع درجة الحرارة على قوة الرابطة بين قضبان التسليح والخرسانة
تم تنفيذ البرنامج التجريبي في معمل الخرسانة ومعهد بحوث الإسكان والبناء بالجيزة. يتكون البرنامج التجريبي من أربعة عشر عينة بمقياس الثلث تشكل ثلاث مجموعات، كما هو موضح. تمثل المجموعتان الأولى والثانية العينات المعرضة للحريق بغطاء خرساني 25 و 10 ملم على التوالي، بينما تمثل المجموعة الثالثة العينات المرجعية والتي لا تتعرض للنار. المتغيرات الرئيسية التي تم التحقيق فيها هي:
- مدة التعرض للنار: تم تعريض الألواح للهب المباشر لمدة 1.0، 2.0 و 3.0 ساعة على التوالي.
- الغطاء الخرساني: تم اعتماد تجويفين خرسانيين 25 و 10 ملم.
- طريقة التبريد: تم استخدام طريقتين للتبريد؛ التبريد التدريجي بالهواء والتبريد بالماء المطبق مباشرة على السطح الساخن للألواح. ومنها إجابة السؤال التالي :
حل سؤال: تأثير ارتفاع درجة الحرارة على قوة الرابطة بين قضبان التسليح والخرسانة
الاجابة هي:
تم استخدام قضبان مشوهة بقطر 10 مم للتسليح الرئيسي بينما تم استخدام قضبان عادية بقطر 8 مم لركوب عمود العمود. تم تسجيل الحد الأدنى من إجهاد الخضوع البالغ 410 و 270 ميجا باسكال مع استطالة 14٪ و 26٪ للقضبان المشوهة والعادية على التوالي. تم تطوير المزيج المستخدم للخرسانة من خلال الخلط التجريبي وتم تصميمه لتطوير قوة ضغط تبلغ 25 ميجا باسكال عند عمر 28 يومًا. نسب الخلطة المستخدمة موضحة في الجدول 2. تتكون الخلطة الخرسانية من الأسمنت البورتلاندي العادي والرمل الطبيعي والدولوميت المسحوق بأقصى حجم 13 ملم ومياه صالحة للشرب. كان متوسط قوة الضغط المسجلة لمكعبات الخرسانة القياسية 27 ميجا باسكال.
تحضير العينات: في البداية، تم خلط الرمل والدولوميت المسحوق ميكانيكياً لمدة دقيقة واحدة، يليها إضافة الأسمنت إلى الخليط الذي تم خلطه بعد ذلك لمدة دقيقتين في حالة جافة مما أدى إلى طبقة أسمنتية منتشرة بشكل جيد وموحدة على مساحة السطح الإجمالية. ثم يضاف الماء إلى الخليط تدريجياً حتى الوصول إلى خليط خرساني متجانس. بعد الصب، يتم ضغط الخرسانة ميكانيكياً باستخدام الهزاز الكهربائي لضمان الدمك الكامل للخرسانة داخل القالب. وبعد يوم واحد، تتم إزالة جوانب القوالب وتم معالجة العينات بالماء لمدة أسبوع تقريباً ثم يتم طحنها. ويترك في جو المختبر لحين اختباره.
تطبيق الحريق على العينات: تم استخدام فرن مقاس 1000 × 1000 × 1500 مم لتسخين العينات عند سطح الشد. وتم توصيل المزدوجات الحرارية بالتسليح الفولاذي لقياس درجة حرارتها أثناء تعرض العينات للنار. تم استخدام نظام الحصول على البيانات الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر لجمع قياسات درجة الحرارة.
إعداد الاختبار والأجهزة: تم استخدام العوارض الفولاذية لتثبيت العينة وتطبيق الحمل كما هو موضح في الشكل 8. وتم تحميل العينات من خلال كعب العمود باستخدام رافعة هيدروليكية بسعة حمل وشوط تبلغ 700 كيلو نيوتن و330 مم على التوالي. تم دعم العينات عند حوافها بواسطة بكرات للسماح بالتناوب. تم استخدام خمسة LVDTs رأسية بحساسية 0.001 مم أسفل العينات في خمسة مواقع مختلفة لتسجيل الانحرافات الرأسية للعينة. تم استخدام نظام الحصول على البيانات الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر لجمع بيانات القياسات على فترات زمنية محددة.
مدة الحريق ودرجات الحرارة المسجلة: تبين العلاقة بين درجة الحرارة المسجلة على شد التسليح وزمن التعرض للحريق. تم تسجيل درجات الحرارة القصوى المسجلة 260 و420 درجة مئوية للتعرض للحريق لمدة 3 ساعات للعينات ذات الغطاء الخرساني 10 و25 ملم على التوالي.
تأثير الحريق قبل التحميل: بعد تعريض العينات للنار، حدثت شقوق شعرية عشوائية في جانب البلاطة الساخنة. ومع زيادة وقت التعرض للحريق، زاد عرض تلك الشقوق. أظهرت الألواح المبردة بالماء عرضًا أكبر للشقوق مقارنة بتلك المبردة تدريجيًا.
نمط التشقق ونمط الفشل: بالنسبة لجميع العينات، بدأت الشقوق الانثناءية في جانب شد البلاطة حول قاعدة العمود وانتشرت قطريًا إلى حواف الألواح ومع زيادة الحمل، زاد عدد الشقوق وعرضها، وأخيرًا ظهرت شقوق شبه دائرية عند جانب الشد المخترق نحو العمود، عند جانب الانضغاط للبلاطة، حيث حدث فشل ضغط متزامن يمثل هذا فشل التثقيب، وبعد ذلك انخفض الحمل بسرعة. على مقربة من الفشل، أظهرت العينات المعرضة للحريق تشظيًا واسع النطاق في جانب التوتر من البلاطة داخل صدع الفشل شبه الدائري.
علاقات الحمل والانحراف: تبين علاقات الانحراف بين الحمل والمركز للعينات ذات الغطاء الخرساني 25 و 10 ملم على التوالي. كما هو موضح في الأشكال، يتناقص الحمل النهائي مع زيادة مدة تعرض العينة للنار. ومن ناحية أخرى، فإن ذروة الانحراف تزداد مع زيادة مدة الحريق. ويفسر ذلك الضرر الذي لحق بالعينات نتيجة الحريق مما يقلل من صلابة الألواح وبالتالي يزيد من قابليتها للتشوه.
تأثير درجات الحرارة المرتفعة: لوحظ تأثير درجات الحرارة المرتفعة على الألواح بشكل ملحوظ كتدهور في العينات التي تم فيها تسجيل الشقوق المسبقة، وانخفاض أحمال التكسير الأولى وانخفاض أحمال التثقيب النهائية. يوضح تأثير درجة الحرارة على حمل التكسير الأول في شكل نسبة انخفاض في حمل التكسير مقارنة بالعينات غير المحترقة، حيث لوحظ الحد الأقصى للتخفيض بنسبة 43٪. يوضح تأثير درجة الحرارة على حمل التثقيب النهائي في شكل نسبة انخفاض في الحمل النهائي مقارنة بالعينات غير المحترقة، حيث لوحظ الحد الأقصى للتخفيض بنسبة 18.3%. ويزداد مستوى الضرر وفقدان قوة التثقيب مع زيادة درجة الحرارة، أو بمعنى آخر، مع زمن التعرض للنار.
تأثير الغطاء الخرساني: وجد أن للغطاء الخرساني تأثير معنوي على مستوى درجة الحرارة في حديد التسليح. كلما كان الغطاء الخرساني أصغر، كلما زادت الزيادة في درجة حرارة قضبان التسليح. تم تسجيل زيادة في درجة الحرارة بنسبة 84%، 73% و61% للعينات ذات الغطاء 10 ملم مقارنة بالعينات ذات الغطاء 25 ملم لمدة الحريق 1 و2 و3 ساعات على التوالي.
تأثير مدة الحريق: إن زيادة مدة تعرض العينات للنار أدت إلى زيادة كبيرة في درجة حرارة العينات وتدهور الخرسانة. ولوحظ انخفاض في قوة التثقيب بنسبة تصل إلى 14% عند التعرض لمدة 3 ساعات مقارنة بالتعرض لمدة ساعة واحدة.
تأثير طريقة التبريد: شهدت العينات المبردة تدريجيًا وفجأة نفس الانخفاض تقريبًا في حمل التكسير مع الحد الأقصى للتخفيض بنسبة 43٪. من ناحية أخرى، من الواضح أن العينات المبردة فجأة أظهرت انخفاضًا أعلى بنسبة 25٪ في قدرات التثقيب مقارنة بالعينات المبردة تدريجيًا. يتم تفسير الانخفاض في قوة التثقيب بسبب التبريد المفاجئ من خلال الانكماش المفاجئ للخرسانة الذي يسبب تشققات جديدة مما يؤدي إلى انخفاض كبير في القوة وتشظي الغطاء الخرساني.