تُعدّ آلة اختبار ضغط وانحناء الأسمنت أداةً أساسيةً لاختبار الأداء الميكانيكي للأسمنت والمواد الأسمنتية. تُقدّم هذه المقالة شرحًا مُفصّلًا لآلة اختبار ضغط وانحناء الأسمنت، مُغطّيةً مبادئها الهيكلية، وطرق تركيبها وتشغيلها، وتعليمات استخدامها، وإجراءات صيانتها الدورية، ومعايرتها. وتهدف إلى مساعدة المستخدمين على فهم آلية عمل الآلة ونقاط تشغيلها الرئيسية فهمًا شاملًا، ما يُحسّن دقة بيانات الاختبار ويُطيل عمر الآلة.

أولاً: المبدأ الهيكلي

تتكون آلة الاختبار بشكل أساسي من هيكل، ووحدة تحكم هيدروليكية، ونظام عرض لقياس القوة، ونظام كهربائي.

1. هيكل الآلة

يتكون هيكل الآلة من عارضة، وأعمدة، ومجموعات اختبار الانحناء العلوية والسفلية، وأسطوانة هيدروليكية، وهيكل، ولوحة قاعدة. يُثبّت جهاز القياس في الجزء العلوي الأيمن من الهيكل، بينما يقع نظام التحكم الهيدروليكي في الجزء السفلي الأيمن.

تُركّب مجموعة الانحناء السفلية أعلى المكبس، وهي مزودة بألواح توجيه لضمان حركة رأسية ثابتة لمنصة الانحناء. يوجد مقياس مثبت على طاولة الانحناء، وتسمح أجهزة تحديد قابلة للتعديل على كلا الجانبين بضبط المسافة بين نقطتي الانحناء بمرونة. تتحرك البكرات رأسيًا للحفاظ على توازن القوى أثناء الاختبار.

أما مجموعة الانحناء العلوية، فتُركّب أسفل العارضة وتُثبّت بواسطة براغي دوارة وأعمدة تحديد المواقع. تتضمن هذه المجموعة رأسًا كرويًا ومقعدًا كرويًا وآلية زنبركية لموازنة عملية التحميل. يمكن للبكرات أن تتكيف تلقائيًا وفقًا لحالة سطح العينة، مما يضمن الحفاظ على تلامس سطح الضغط المنحني مع العينة بشكل صحيح، وبالتالي تحسين دقة الاختبار.

يُركّب مانع تسرب مانع للغبار بين الأسطوانة والمكبس لمنع دخول الغبار وتقليل التآكل. كما تُستخدم حلقة مانعة للتسرب لمنع تسرب الزيت الهيدروليكي. صُمّم أخدود حلقي وقناة لإعادة الزيت في أعلى الأسطوانة، مما يسمح بتدفق الزيت الزائد عائدًا إلى خزان الزيت عبر أنبوب بلاستيكي.

لإجراء اختبار الضغط، يمكن إزالة مجموعة الانحناء، ووضع وسادة ضغط ولوحة سفلية على طاولة الانحناء لإجراء الاختبار.

٢. نظام التحكم الهيدروليكي

تتكون وحدة التحكم في جهاز الاختبار بشكل أساسي من خزان زيت، وفلتر زيت هيدروليكي، ومحرك، وصمام تنظيم السرعة، وصمام إرجاع الزيت. عند فتح صمام إمداد الزيت، يرتفع المكبس ببطء وسلاسة.

3. نظام قياس القوة

يُرجى الرجوع إلى دليل الجهاز للاطلاع على معلومات تفصيلية حول نظام عرض قياس القوة.

4. النظام الكهربائي

يتكون النظام الكهربائي من وحدة تحكم، ومحرك، وزر تشغيل، وزر إيقاف، وموصل تيار متردد.

ثانياً: التركيب والتشغيل

يجب تركيب جهاز الاختبار على قاعدة متينة وموثوقة لضمان التشغيل السليم ودقة القراءات. يمكن رفع القاعدة فوق مستوى سطح الأرض حسب ظروف الموقع. يجب ترك مسافة لا تقل عن 0.7 متر حول الجهاز للتشغيل والصيانة.

يجب تثبيت مسامير التثبيت (M12×300 مم) باستخدام طريقة حقن ثانوية لضمان الوضع الصحيح والاستقرار. أثناء التركيب، يجب تسوية الجهاز بدقة لا تتجاوز 0.1/1000. استخدم ميزان تسوية دقيق بدقة 0.1/1000 للتحقق من استواء طاولة الانحناء. في حال وجود انحراف في الاتجاه الطولي أو العرضي، يمكن وضع حشوات أسفل اللوحة الأساسية لضبطها قبل شد مسامير التثبيت.

بعد التركيب، قم بتوصيل مصدر الطاقة. يجب تأريض النظام الكهربائي بشكل صحيح لضمان التشغيل الآمن. يجب ألا يتجاوز تذبذب جهد مصدر الطاقة ±10% من القيمة المقدرة.

ثالثًا: تعليمات التشغيل

١. التحضير والفحص قبل التشغيل

قبل التشغيل، افتح الباب الخلفي وتأكد من كفاية زيت الهيدروليك في الخزان. إذا كان مستوى الزيت منخفضًا، فأعد تعبئته إلى المستوى المحدد.

افحص جميع وصلات أنابيب الهيدروليك والمثبتات للتأكد من عدم وجود أي ارتخاء. في حال وجود أي ارتخاء، قم بربطها فورًا لمنع تسرب الزيت أو تلف المكونات أو حدوث أخطاء في الاختبار. تأكد من سلامة موانع التسرب المانعة للغبار، وتأكد من أن أنظمة التأريض الكهربائي والحماية تعمل بشكل صحيح.

افحص العينات جيدًا بحثًا عن أي عيوب ظاهرة. يجب استبدال أي عينات تالفة. قبل الاختبار، يجب تنظيف سطح العينة لضمان دقة النتائج.

٢. إجراءات التشغيل، والطريقة، والاحتياطات

في بداية التشغيل، اضبط صمام إرجاع الزيت الأيسر على وضع الفتح، وصمام تزويد الزيت الأيمن على وضع التباطؤ. اضغط زر التشغيل لتشغيل النظام وبدء تشغيل المحرك.

ثم أغلق صمام إرجاع الزيت باتجاه عقارب الساعة، وافتح صمام تزويد الزيت ببطء لرفع المكبس قليلاً. تحقق من وجود أي أعطال، مثل انحشار المكبس. في حال وجود أي عطل، أوقف الجهاز فورًا للفحص وتشخيص المشكلة.

بعد التأكد من التشغيل السليم، تحقق من أن شاشة العرض مضبوطة على الصفر. إذا لم تكن كذلك، اضغط زر إعادة الضبط لإعادتها إلى الصفر. ثم افتح صمام إرجاع الزيت لإعادة المكبس إلى وضعه الأصلي.

(1) عملية اختبار الانحناء

وفقًا لعلامات المقياس وحجم العينة، ضع العينة أفقيًا على بكرات دعم الانحناء السفلية. أغلق صمام إرجاع الزيت، ثم اضبط صمام تزويد الزيت ببطء لرفع المكبس بسرعة حتى يقترب من مجموعة الانحناء العلوية.

بمجرد حدوث التلامس، انتقل إلى التحميل البطيء حتى ينكسر النموذج. ثم أغلق صمام تزويد الزيت وافتح صمام إرجاع الزيت، مما يسمح للمكبس بالعودة إلى وضعه الأصلي تحت تأثير وزنه.

سجل القيمة المعروضة كقوة الانحناء. أزل الشوائب واضغط على زر إعادة الضبط استعدادًا للاختبار التالي.

(2) عملية اختبار الضغط

ضع العينة في منتصف اللوح السفلي. اضبط صمام تزويد الزيت لرفع المكبس بسرعة قبل ملامسته للوح العلوي، ثم انتقل إلى التحميل البطيء حتى تُسحق العينة.

بعد الاختبار، أغلق صمام تزويد الزيت، وافتح صمام إرجاع الزيت، وسجّل قيمة القوة. نظّف العينة المكسورة واضغط زر إعادة الضبط للاختبار التالي.

(3) الاحتياطات

أثناء التشغيل، يُمنع منعًا باتًا وضع اليدين أو أي جزء من الجسم بين اللوحين العلوي والسفلي لتجنب الإصابة.

قد يؤدي كسر العينة إلى تطاير الشظايا؛ لذا يجب اتخاذ تدابير وقائية مناسبة. بعد كسر العينة، يجب فتح صمام إرجاع الزيت فورًا، ولكن ليس بسرعة كبيرة، لتجنب تلف الجهاز أو حدوث صدمة هيدروليكية.

رابعاً: الصيانة والعناية

١. يجب تركيب جهاز الاختبار في بيئة نظيفة وجافة ذات درجة حرارة ثابتة، وخالية من الاهتزازات والغازات المسببة للتآكل.

٢. يجب الحفاظ على نظافة جهاز الاختبار. ينبغي تشحيم الأجزاء غير المطلية بطبقة واقية بانتظام لمنع الصدأ.

٣. الصيانة

يجب تغيير زيت الهيدروليك كل ٦ إلى ١٢ شهرًا من الاستخدام. عند تغيير الزيت، يجب تنظيف خزان الزيت وفلتر الزيت جيدًا. للتنظيف، يمكن سكب الكيروسين في الخزان وشطفه عدة مرات حتى يصبح نظيفًا تمامًا. بعد التنظيف، امسح قاع الخزان وأعد تعبئته بزيت هيدروليك نظيف.

في حال تبين أن زيت الهيدروليك ملوث بشدة أو عكر، يجب استبداله فوراً. وإلا، فقد يؤدي ذلك إلى تسريع تآكل مكونات الهيدروليك والتأثير على دقة نتائج الاختبار.

أنواع زيت الهيدروليك الموصى بها بناءً على درجة الحرارة المحيطة:

(1) 10-20 درجة مئوية: GB443-84 N46#

(2) 20-30 درجة مئوية: GB443-84 N48#

4. التخزين عند عدم الاستخدام

عند عدم استخدام الجهاز لفترة طويلة، يجب تغطيته بغطاء بلاستيكي واقٍ لمنع تراكم الغبار.

خامساً: معايرة المنتج

1. يجب معايرة جهاز الاختبار هذا سنويًا.

2. تُجرى المعايرة وفقًا للشروط التالية:

(1) درجة حرارة الغرفة 20±10 درجة مئوية؛

(2) رطوبة نسبية ≤80%؛

(3) بيئة خالية من الاهتزازات؛

(4) تذبذب جهد مصدر الطاقة لا يتجاوز ±10% من الجهد المقنن، ويكون الجهد مستقرًا.

٣. بعد تشغيل المحرك، كرر عملية التحميل والتفريغ ثلاث مرات حتى الوصول إلى الحمل المقنن. ثم اضغط زر إعادة ضبط الجهاز؛ ستعود الشاشة إلى الصفر، وستبدأ عملية المعايرة الرسمية.

٤. تشمل عناصر المعايرة الخطأ النسبي والتباين النسبي للقيمة المُشار إليها. يجب أن تستوفي نتائج المعايرة المتطلبات التالية:

الخطأ النسبي للقيمة المُشار إليها: ≤١٪

التباين النسبي للقيمة المُشار إليها: ≤±١٪