الخرسانة
حاسبة مقاومة الأسطوانة الخرسانية ونسبة الماء إلى الإسمنت
تُقاس مقاومة الخرسانة بسحق أسطوانات قياسية وفق ASTM C39. أدخل أقصى حمل وقطر الأسطوانة للحصول على المقاومة بوحدتي psi وMPa، وأدخل أوزان ماء الخلط والإسمنت لحساب نسبة الماء إلى الإسمنت.
المعادلة
مقاومة الانضغاط f = P ÷ A، حيث A = πd²/4 (ASTM C39). 1 psi = 0.006894757 MPa. نسبة الماء إلى الإسمنت w/c = وزن الماء ÷ وزن المادة الرابطة. يربط الجدول ACI 211.1 Table 6.3.4(a) بين w/c ومقاومة عمر 28 يوماً للخرسانة غير المحتوية على هواء محبوس: نحو 0.41 لمقاومة 6,000 psi، و0.48 لمقاومة 5,000 psi، و0.57 لمقاومة 4,000 psi، و0.68 لمقاومة 3,000 psi، و0.82 لمقاومة 2,000 psi.
مثال محلول
أسطوانة بقياس 4 in × 8 in تنكسر عند حمل 50,000 lb: المساحة = 12.57 in²، والمقاومة = 3,979 psi (27.4 MPa). وخلطة فيها 280 lb من الماء و564 lb من الإسمنت (ستة أكياس) نسبة w/c فيها = 0.50، وبالاستيفاء من جدول ACI 211.1 تقابلها مقاومة تقارب 4,800 psi للخرسانة غير المحتوية على هواء محبوس.
الافتراضات والقيود
- نتيجة أسطوانة واحدة؛ أما القبول وفق ACI 318 القسم 26.12 فيستخدم متوسط أسطوانتين (أو ثلاث أسطوانات 4x8) لكل اختبار، والمتوسطات المتحركة.
- نسبة الطول إلى القطر 2.0؛ وتحتاج العينات الأقصر إلى معاملات تصحيح وفق ASTM C39.
- علاقات المقاومة بنسبة الماء إلى الأسمنت (w/c) تقريبية وتختلف حسب المواد، وتحدد الخلطات التجريبية المقاومة الفعلية.
الأسئلة الشائعة
ما هي معايير القبول وفق ACI 318؟
تُعد المقاومة مقبولة إذا كان متوسط كل ثلاثة اختبارات متتالية يساوي f'c على الأقل، ولا ينخفض أي اختبار منفرد عن f'c بأكثر من 500 psi (لقيم f'c حتى 5,000 psi)، أو بأكثر من 0.10f'c فوق 5,000 psi.
لماذا تعني نسبة الماء إلى الإسمنت الأقل خرسانة أقوى؟
يترك الماء الزائد مسامات شعرية عند تبخره، فيُضعف العجينة الإسمنتية. ويصف قانون Abrams انخفاض المقاومة مع ارتفاع w/c.
كم يستغرق الخرسانة حتى تبلغ مقاومتها الكاملة؟
تُحدَّد قوة التصميم f'c عند 28 يوماً. وتصل الخرسانة المعتادة إلى نحو 65% إلى 75% منها عند 7 أيام، وتستمر في الاكتساب ببطء بعد 28 يوماً.