أنواع الشقوق في الخرسانة الطازجة والمتصلبة

ماذا تعني شقوق الخرسانة الطازجة والمتصلبة؟

عندما تحتوي الخرسانة الموضوعة عادةً على كمية من الماء أكثر ممّا هو مطلوب لترطيب الأسمنت، وعندما تتصلب الخرسانة وتبدأ في فقد الماء الزائد، يبدأ الانكماش. بحيث إذا كانت الخرسانة غير مقيدة، فلن تتطور أي شقوق، ولكن يكاد يكون من المستحيل دعم هيكل بأي حجم ملموس دون بعض ضبط النفس. ظاهرة الشقوق معقدة وتعتمد على عدد من الأشياء مثل: معدل وكمية التجفيف، انكماش الجفاف، قوة الشد، إجهاد الشد، الزحف، المرونة، درجة إعادة الطلاء، وعوامل أخرى.

في حين أن معظم أنواع التكسير لا تؤثر على الاستقرار الهيكلي أو المتانة، فإنّ جميع الشقوق قبيحة وفي الحالات القصوى يمكن أن يقلل التشقق من استخدام الهيكل وقابليته للخدمة. ولهذا السبب، يجب تقليل التشقق إلى أدنى حد ممكن. في المختبر، تعتبر اختبارات انكماش التجفيف هي أكثر الاختبارات التي يتم إجراؤها بسهولة وتكرارًا فيما يتعلق بمشاكل الانكماش والتكسير. ومع ذلك، في بعض الأحيان يكون هناك الكثير من التركيز على انكماش تجفيف الخرسانة الصلبة كمعيار لقابلية التكسير.

ما هي أسباب الشقوق في الخرسانة؟

تحدث التشققات الخرسانية لسبب واحد فقط، وعندما يتم تجاوز قوة الشد الكامنة بها من خلال صافي ضغوط الشد المستحثة داخل المصفوفة. هناك العديد من الأسباب التي تجعل ضغوط الشد ناتجة عن الخرسانة، وبالتالي لتقليل حدوث الشقوق في الخرسانة، من المهم أن يتم فهم الأسباب الأساسية للتشقق بوضوح. حيث يتطلب ذلك معرفة عدة عوامل منها، ظروف التعرض البيئي أثناء البناء وبعده، خصائص خليط الخرسانة، الأحمال الإنشائية.

يمكن أن يحدث التكسير عندما تكون الخرسانة لا تزال في الحالة الطازجة كما هو معتاد، في الحالة الصلبة. حيث هناك أسباب مختلفة للشقوق في الهياكل الخرسانية. كما سيتم مناقشة التشققات مثل شقوق الانكماش البلاستيكي وشقوق التسوية وأنواع مختلفة من الشقوق في الخرسانة الطازجة والمتصلبة وطرق التحكم فيها.

ما هي أنواع الشقوق في الخرسانة الطازجة والمتصلبة؟

أولاً: شقوق الخرسانة الطازجة

1- شقوق الانكماش البلاستيكية في الخرسانة الطازجة:

يحدث تكسير الانكماش البلاستيكي عندما يتعرض لفقد سريع جدًا للرطوبة ناتج عن مجموعة من العوامل التي تشمل درجات حرارة الهواء والخرسانة والرطوبة النسبية وسرعة الرياح على سطح الخرسانة. كما يمكن أن تتحد هذه العوامل لتسبب معدلات عالية من تبخر السطح في الطقس الحار أو البارد. وعندما تتبخر الرطوبة من سطح الخرسانة الموضوعة حديثًا أسرع من استبدالها بالماء النازف، تنكمش الخرسانة السطحية.

نظرًا لأن شقوق الانكماش البلاستيكية ناتجة عن تغيير تفاضلي في الحجم في الخرسانة البلاستيكية، يجب تقليل التغير النسبي في الحجم بين سطح الخرسانة والأجزاء الأخرى منها للتحكم الناجح في الشقوق. وتشمل هذه التدابير استخدام فوهات الضباب لتشبع الهواء فوق السطح واستخدام أغطية بلاستيكية لتغطية السطح بين عمليات الإنهاء.

2- شقوق الهبوط في الخرسانة الطازجة:

بعد التنسيب الأولي والاهتزاز والتشطيب، تميل الخرسانة إلى الاستمرار في التماسك. خلال هذه الفترة، قد يتم تقييد الخرسانة البلاستيكية محليًا عن طريق حديد التسليح، أو وضع الخرسانة مسبقًا، أو القوالب. ومن ثم، ينتج عن هذا التقييد المحلي فراغات أو تشققات مجاورة لعنصر التقييد. بحيث عندما يرتبط مع حديد التسليح، يزداد تكسير التسوية مع زيادة حجم القضيب وزيادة الركود وانخفاض الغطاء. كما سيؤدي استخدام أقل ركود ممكن ، وزيادة الغطاء الخرساني إلى تقليل تشقق الاستقرار.

ثانياً: شقوق الخرسانة الصلبة

1- شقوق انكماش الجفاف في الخرسانة الصلبة:

السبب الشائع للتشقق في الخرسانة هو انكماش الجفاف المقيد. بحيث يحدث انكماش الجفاف بسبب فقدان الرطوبة من مكون عجينة الأسمنت، والتي يمكن أن تتقلص بنسبة تصل إلى 1 بالمائة. ولحسن الحظ، يوفر الركام قيودًا داخلية تقلل من حجم هذا التغيير في الحجم إلى حوالي 0.06 بالمائة.

عند الترطيب، تميل الخرسانة إلى التوسع. وهذه التغيرات في الحجم التي تسببها الرطوبة هي خاصية مميزة للخرسانة. بحيث إذا كان من الممكن أن يحدث انكماش الخرسانة دون قيود، فلن تتصدع الخرسانة. وكلما زاد محتوى الماء، زادت كمية انكماش الجفاف. يمكن تقليل انكماش الجفاف عن طريق زيادة كمية الركام وتقليل محتوى الماء.

2- التشققات الناتجة عن الإجهاد الحراري في الخرسانة الصلبة:

قد تكون الاختلافات في درجة الحرارة داخل الهيكل الخرساني ناجمة عن فقدان أجزاء من الهيكل حرارة الماء بمعدلات مختلفة أو بسبب ظروف الطقس التي تبرد أو تسخن جزء من الهيكل بدرجة مختلفة أو بمعدل مختلف عن جزء آخر من الهيكل. بحيث تؤدي هذه الاختلافات في درجات الحرارة إلى تغيرات تفاضلية في الحجم.

عندما تتجاوز ضغوط الشد الناتجة عن تغيرات الحجم التفاضلية قدرة إجهاد الشد، فإنّ الخرسانة ستتصدع. كما يمكن أن ينتج التكسير في كتلة الخرسانة عن درجة حرارة أعلى في الداخل منها في الخارج. بحيث تشمل الإجراءات التي تساعد على تقليل التكسير الناتج عن الحرارة تقليل درجة الحرارة الداخلية القصوى وتأخير بدء التبريد والتحكم في معدل تبريد الخرسانة وزيادة مقاومة الشد للخرسانة.

3- التشققات بسبب التفاعل الكيميائي في الخرسانة الصلبة:

التفاعلات الكيميائية الضارة قد تسبب تكسير الخرسانة. وقد تكون هذه التفاعلات بسبب المواد المستخدمة في صنع الخرسانة أو المواد التي تتلامس مع الخرسانة بعد تصلبها. كما يتم تقديم بعض المفاهيم العامة لتقليل التفاعلات الكيميائية الضارة هنا، ولكن فقط الاختبار المسبق للخليط أو الخبرة الميدانية الموسعة سيحدد فعالية مقياس معين.

قد تَتصدع الخرسانة بمرور الوقت كنتيجة للتفاعلات الممتدة التي تتطور ببطء بين الركام المحتوي على السيليكا النشطة والقلويات المشتقة من ترطيب الأسمنت أو المواد المضافة أو المصادر الخارجية (على سبيل المثال، مياه المعالجة أو المياه الجوفية أو المحاليل القلوية المخزنة أو المستخدمة في الهيكل النهائي).

ينتج عن تفاعل القلويات وَالسيليكا تكوين هلام منتفخ يميل إلى سحب الماء من أجزاء أخرى من الخرسانة. بحيث يؤدي هذا إلى تمدد محلي وضغوط شد مصاحبة، وقد يؤدي في النهاية إلى تدهور كامل للهيكل.

4- شقوق التجوية في الخرسانة الصلبة:

تشمل عمليات التجوية التي يمكن أن تسبب التشقق التجميد والذوبان والترطيب والتجفيف والتدفئة والتبريد. عادة ما يكون تكسير الخرسانة بسبب التجوية الطبيعية واضحًا، وقد يعطي انطباعًا بأن الخرسانة على وشك التفكك، على الرغم من أن التدهور ربما لم يكن قد تقدم كثيرًا تحت السطح. حيث أنه الضرر الناجم عن التجميد والذوبان هو التدهور المادي الأكثر شيوعًا المرتبط بالطقس.

أفضل حماية للخرسانة من التجمد والذوبان من خلال استخدام أقل نسبة عملية للأسمنت المائي وإجمالي المحتوى المائي والركام المتين واحتباس الهواء المناسب. ومن المهم أيضًا المعالجة المناسبة قبل التعرض لظروف التجميد. السماح للهيكل بالتجفيف بعد المعالجة سيعزز متانة التجميد والذوبان.

إنّ عمليات التجوية الأخرى التي قد تسبب تكسير الخرسانة هي التبليل والتجفيف والتسخين والتبريد. وكلتا العمليتين تنتج تغييرات في الحجم قد تسبب التصدع إذا كانت التغييرات في الحجم مفرطة، فقد تحدث تشققات.