
يعد حديد التسليح عنصراً أساسياً في الإنشاءات الخرسانية المسلحة، حيث يوفر القوة والمتانة اللازمة لتحمل الإجهادات المختلفة التي تتعرض لها المنشآت. لضمان جودة وأداء حديد التسليح، من الضروري إجراء مجموعة من الاختبارات لتقييم خصائصه الميكانيكية والفيزيائية. في هذا المقال، سنستعرض أهم الاختبارات المستخدمة لتقييم صلاحية حديد التسليح، مع شرح الإجراءات والمعايير المتبعة في كل اختبار.
هذا المقال برعاية اركون للاستشارات الهندسية ، اختيارك الأول للمعاملات الهندسية.
1. اختبار الشد لحديد التسليح(Tensile Test):
يعتبر اختبار الشد من أهم الاختبارات التي تجرى على صلب التسليح. يهدف هذا الاختبار إلى تحديد الخصائص الميكانيكية الأساسية للصلب، مثل:
أ. قوة الخضوع (Yield Strength):
وهي الإجهاد الذي يبدأ عنده الصلب بالتشوه اللدن (البلاستيكي). تعتبر قوة الخضوع مؤشراً مهماً على قدرة الصلب على تحمل الأحمال دون حدوث تشوهات دائمة.
ب. قوة الشد القصوى (Ultimate Tensile Strength):
وهي أقصى إجهاد يمكن أن يتحمله الصلب قبل الانهيار.
ج. الاستطالة (Elongation):
وهي مقياس لمدى قابلية الصلب للتمدد قبل الانكسار، وتعبر عن مطيلية المادة.
د. معامل المرونة (Modulus of Elasticity):
وهو مقياس لصلابة المادة في المنطقة المرنة.
إجراء الاختبار لحديد التسليح:
يتم أخذ عينة من قضيب الصلب وتثبيتها في جهاز اختبار الشد. يتم تطبيق قوة شد متزايدة على العينة حتى الانكسار، مع تسجيل القوة والاستطالة باستمرار. من هذه البيانات، يتم رسم منحنى الإجهاد-الانفعال وحساب الخصائص المذكورة أعلاه.
2. اختبار الانحناء لحديد التسليح (Bend Test):
يهدف هذا الاختبار إلى تقييم قابلية الصلب للانحناء دون حدوث تشققات أو كسور. وهو مؤشر مهم على مطيلية الصلب وقدرته على تحمل التشكيل البارد.
إجراء الاختبار:
يتم ثني عينة من قضيب الصلب حول دعامة ذات قطر محدد (يعتمد على قطر القضيب) بزاوية معينة (عادة 180 درجة). بعد الانتهاء من الثني، يتم فحص العينة بصرياً للتأكد من عدم وجود تشققات أو عيوب سطحية.
3. اختبار الإرجاع لحديد التسليح (Rebend Test):
هذا الاختبار مشابه لاختبار الانحناء، ولكنه يتضمن خطوة إضافية لتقييم قدرة الصلب على تحمل الثني وإعادة الفرد.
إجراء الاختبار:
يتم ثني العينة بزاوية معينة (عادة 90 درجة)، ثم إعادة فردها إلى وضعها الأصلي. بعد ذلك، يتم فحص العينة للتأكد من عدم وجود تشققات أو عيوب.
4. اختبار التحليل الكيميائي لحديد التسليح:
يهدف هذا الاختبار إلى تحديد التركيب الكيميائي لصلب التسليح، وهو مهم لضمان أن الصلب يتوافق مع المواصفات المطلوبة ولتقييم قابليته للحام وخصائصه الأخرى.
إجراء الاختبار:
يتم أخذ عينة من الصلب وتحليلها باستخدام تقنيات مثل مطيافية الانبعاث البصري (OES) أو مطيافية الأشعة السينية (XRF). يتم تحديد نسب العناصر المختلفة مثل الكربون، المنغنيز، السيليكون، الكبريت، والفوسفور.
5. اختبار الصلادة لحديد التسليح(Hardness Test):
يقيس هذا الاختبار مقاومة سطح الصلب للاختراق أو الخدش. وهو مؤشر غير مباشر على قوة الصلب ومقاومته للتآكل.
إجراء الاختبار:
هناك عدة طرق لقياس الصلادة، منها:
– اختبار بريناْل (Brinell): يتم ضغط كرة صلب صغيرة على سطح العينة بقوة معينة، ثم قياس قطر الأثر الناتج.
– اختبار روكوِل (Rockwell): يتم استخدام مخروط ماسي أو كرة صلب لاختراق سطح العينة، وقياس عمق الاختراق.
– اختبار فيكرز (Vickers): يتم استخدام هرم ماسي لاختراق سطح العينة، ثم قياس قطري الأثر الناتج.
6. اختبار الكلل لحديد التسليح (Fatigue Test):
يهدف هذا الاختبار إلى تقييم قدرة الصلب على تحمل الإجهادات المتكررة دون فشل. وهو مهم خاصة في المنشآت التي تتعرض لأحمال ديناميكية متكررة.
إجراء الاختبار:
يتم تعريض عينة الصلب لدورات متكررة من الإجهاد (شد أو انحناء) حتى حدوث الفشل أو الوصول إلى عدد محدد من الدورات. يتم تكرار الاختبار عند مستويات مختلفة من الإجهاد لرسم منحنى S-N (منحنى الإجهاد-عدد الدورات).
7. اختبار مقاومة التآكل:
يهدف هذا الاختبار إلى تقييم مدى مقاومة الصلب للتآكل في البيئات المختلفة.
إجراء الاختبار:
يتم تعريض عينات الصلب لبيئات مختلفة (مثل محاليل ملحية أو أجواء رطبة) لفترات زمنية محددة. يتم بعد ذلك قياس فقدان الوزن أو تقييم التغيرات السطحية لتحديد معدل التآكل.
8. اختبار الصدم (Impact Test):
يهدف هذا الاختبار إلى تقييم مقاومة الصلب للكسر تحت تأثير الأحمال المفاجئة.

إجراء الاختبار:
يتم استخدام اختبار شاربي (Charpy) أو إيزود (Izod)، حيث يتم إسقاط بندول على عينة الصلب وقياس الطاقة اللازمة لكسرها.
9. فحص العيوب الداخلية لحديد التسليح:
يهدف هذا الفحص إلى الكشف عن العيوب الداخلية في قضبان الصلب مثل الفجوات أو الشوائب.
إجراء الاختبار:
يتم استخدام تقنيات مثل الفحص بالموجات فوق الصوتية أو الأشعة السينية لكشف العيوب الداخلية دون إتلاف العينة.
10. اختبار قابلية اللحام:
يهدف هذا الاختبار إلى تقييم مدى ملاءمة الصلب للحام وجودة الوصلات الملحومة.
إجراء الاختبار:
يتم لحام عينات من الصلب باستخدام طرق اللحام المختلفة، ثم إجراء اختبارات ميكانيكية وفحوصات مجهرية على الوصلات الملحومة لتقييم جودتها.
تعد اختبارات صلب التسليح ضرورية لضمان جودة وأداء المنشآت الخرسانية المسلحة. من خلال إجراء هذه الاختبارات بدقة والالتزام بالمعايير والمواصفات المعتمدة، يمكن التأكد من صلاحية صلب التسليح للاستخدام في المشاريع الإنشائية. يجب على المهندسين والفنيين فهم أهمية هذه الاختبارات وتفسير نتائجها بشكل صحيح لاتخاذ القرارات المناسبة فيما يتعلق باختيار واستخدام صلب التسليح.
المصادر:
1. ASTM A615 / A615M-20, Standard Specification for Deformed and Plain Carbon-Steel Bars for Concrete Reinforcement, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2020.
2. EN 10080:2005, Steel for the reinforcement of concrete – Weldable reinforcing steel – General, European Committee for Standardization (CEN), Brussels, Belgium, 2005.
3. ACI 318-19, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2019.
4. ISO 6935-2:2019, Steel for the reinforcement of concrete — Part 2: Ribbed bars, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2019.
5. Davis, J.R. (Ed.). (2004). Tensile testing (2nd ed.). ASM International.
6. Callister, W.D., & Rethwisch, D.G. (2018). Materials science and engineering: An introduction (10th ed.). Wiley.
7. Brandt, A.M. (2009). Cement-based composites: Materials, mechanical properties and performance (2nd ed.). Taylor & Francis.