الانكماش التعويضي في البلاطات الخرسانية

ما هو الانكماش التعويضي في البلاطات الخرسانية؟

يمكن بناء البلاطة على الأرض باستخدام الخرسانة المعوضة للانكماش، يتم توفير التصميم وفقًا للبلاطة الخرسانية المصنوعة من الإسمنت التي تتوافق مع المواصفات القياسية للإسمنت الهيدروليكي الموسع، إنَّ تصميم البلاطة الخرسانية مع مثل هذه النية لتعويض الانكماش له اختلافات في التصميم عند مقارنته ببناء البلاطة الخرسانية التقليدية وهي أكثر مطابقة للمواصفات الواردة في المواصفات القياسية للإسمنت الهيدروليكي الموسع.

هناك عملية تقلّص أو انكماش للخرسانة عندما تجف وتخضع للتوسع عندما تبلّل، عملية تغيير الحجم هذه مع التغيير في محتوى الرطوبة هي خاصية متأصلة في الخرسانة الإسمنتية الهيدروليكية، تم شرح أكثر تفصيلاً حول هذه الظاهرة في السيطرة على التشقق في المنشآت الخرسانية، تخضع الخرسانة الإسمنتية الهيدروليكية لتغييرات في الحجم حتى أثناء تغيرات درجة الحرارة.

ما الخرسانة المعوضة للانكماش؟

يمكن تعريف الخرسانة التعويضية بالانكماش على أنها خرسانة توسعية تخضع للتوسع بمقدار مساوٍ أو أكبر من التغير المتوقع في الحجم لتجفيف الانكماش، هذا يعني أن الخرسانة سيتم تقييدها بشكل صحيح عن طريق التعزيز أو أيّ مصدر آخر، يساعد استخدام الخرسانة المعوية للانكماش في تقليل الشقوق الناتجة عن تجفيف الانكماش، القصد الرئيسي لهذا الحكم هو من خلال الحد من سلالات التمدد حتى لو كان هناك انكماش جاف، ويكون هذا في حالة مثالية حيث يوجد ضغط متبقي في العينة يساعد في الحد من تشقق الانكماش ومشاكل التجعيد

الإسمنت البورتلاندي وخرسانة تعويض الانكماش:

يمكن تقليل تأثيرات التقصير بسبب الانكماش في الإسمنت البورتلاندي وَالخرسانة الإسمنتية المخلوطة عن طريق تقييدها عن طريق التعزيز والاحتكاك المقدّم بين الأرض والبلاطة الخرسانية، يحدث تأثير التقصير في مرحلة مُبكّرة ويحدث عن طريق الاحتكاك لكبح الإجهاد في الخرسانة، هذا الضغط أكبر من قوة الشد المُبكّرة ويؤدي في النهاية إلى تشقق البلاطة الخرسانية.

كلَّما زاد انكماش الجفاف زاد اتساع الشقوق، هذه مشكلة صيانة أكثر وضوحا إذا تجاوز عرض الشقوق أكثر من 0.9 مم يصبح نقل الأحمال غير فعّال، يساعد توفير التباعد للمفاصل أو تعزيزات إضافية موزعة أو شد البعد في الحد من الشقوق الناتجة عن تقييد الانكماش.

الفرق بين الخرسانة المنكمشة والخرسانة التقليدية:

يكون الفرق بين الخرسانة التعويضية والخرسانة التقليدية أكثر تنوعًا بناءً على ترتيب التصميم ومبدأ نقل الحمل أو الإجهاد، وإنَّ الهدف الرئيسي من انكماش الخرسانة التعويضية هو الحد من مشاكل التكسير والتجعيد الملحوظ في البلاطة على الأرض، كما أن هذه الخرسانة الخاصة مصنوعة من الإسمنت المطابق لـ المواصفات القياسية للإسمنت الهيدروليكي الموسع بدلاً من المواصفات القياسية للإسمنت البورتلاندي أو المواصفات القياسية للإسمنت المخلوط.

وبالتالي هناك اختلاف في خصائص تغيير الحجم للخرسانة التعويضية بالانكماش بالمقارنة مع البلاطة الخرسانية التقليدية، حيث يخضع الانكماش المعوض إلى مرحلتين من التغيرات في الحجم في البداية، الأول هو التوسع خلال مرحلة المعالجة ممّا يؤدي إلى زيادة الحجم، بعد ذلك يخضع لانكماش الجفاف، سلوك وخصائص انكماش الجفاف مشابهة لتلك التي لوحظت في الخرسانة التقليدية، العوامل التي ستؤثر على انكماش التجفيف في كل من الانكماش وأنواع الخرسانة التقليدية هي نفسها.

العوامل المؤثرة على الانكماش التعويضي:

الخلطات الخرسانية ومحتوى الماء ونوع وتدرج الركام ومحتويات الإسمنت، يُؤثّر محتوى الماء في الخرسانة بشكل كبير على معدل التمدد خلال فترة المعالجة وكذلك معدل الانكماش أثناء انكماش الجفاف، تمدد التوسع في الخرسانة التعويضية الانكماشية مقيدة داخليًا عن طريق التعزيز المستعبدين، هذه التعزيزات المستعبدة في حالة توتر ويُشكّل هذا مصدر إجهاد موسّع ينتج عنه ضغط، يتم تخفيف هذا الضغط عن طريق الضغط الناجم عن انكماش الجفاف وبعض كمية الزحف الموجودة.

إنَّ الهدف الرئيسي الذي يجب تحقيقه في تصميم الخرسانة المعوضة الانكماش هو أن يكون التوسع أكثر تقييدًا أكبر من الانكماش الناتج على المدى الطويل وهذا الترتيب يجعل الخرسانة تبقى أخيرًا تحت الضغط، وإنَّ الحد الأدنى للتمدد الخرساني للبلاطات على الأرض هو وفقًا للتوصية الواردة في طريقة الاختبار القياسية للتوسع المقيد للخرسانة المعوضة للانكماش وهو 0.03%.

سمك وتقوية البلاطة على الأرض لتعويض الانكماش:

إنَّ تحديد سُمك الألواح على الأرض المصنوع من الخرسانة المعوضة للانكماش مشابه لتلك المستخدمة في الخرسانة التقليدية، في حالة التعزيز يتم تحديد الاعتبارات التالية على وجه التحديد:

1- تعزيز القيود:

يمكن تطوير تعويض الانكماش من خلال توفير نوع مرن من ضبط البلاطة من خلال الحصول على تعزيز داخلي، وسائل أخرى لضبط النفس مثل احتكاك الطبقة السفلية، الدعامات الداخلية ووجود عناصر هيكلية مجاورة تجعل الهيكل أكثر تحديدًا، هذا يوفر ضبط البلاطة أقل أو أكثر.

تم العثور على قيمة معامل الاحتكاك تحت الدرجة تتراوح من واحد إلى اثنين لتكون مُرضِية، سيتم إدخال ضغط عالٍ إذا ذهبنا إلى ضغط أعلى في الخرسانة، هذا لن يكون له سوى القليل من تعويض الانكماش ويجب أن يحدد التصميم المنفذ التعزيزي الموصى به وفقًا لمعيار دليل استخدام الخرسانة المنكمشة.

2- الحد الأدنى من التعزيز:

في كل اتجاه لتعويض الانكماش، فإنَّ الحد الأدنى لنسبة التعزيز الذي يجب تقديمه هو 0.0015، هذه النسبة هي منطقة التعزيز لمنطقة الخرسانة الإجمالية، هذه النسبة الدنيا ليس لها نوع من العلاقة مع قوة الخضوع للتعزيز.

3- موقع التعزيز:

موقع التعزيز له دور كبير في البلاطة والسلوك الداخلي للخرسانة، وفقًا لمعيار دليل استخدام الخرسانة المنكمشة يجب وضع التعزيز على عمق 1/3 من الأعلى حيث يساعد هذا الموقف في موازنة ضبط النفس الذي توفره الطبقة السفلية نفسها، عند استخدام نوع مماثل من التعزيز يجب توخي الحذر أثناء التنسيب.

يساعد استخدام مساحة أكثر صلابة وواسعة بين التعزيز في الحصول على نسب تعزيز أقل، يوصى باستخدام المواصفات القياسية لصب الحديد المناسب لخدمة الضغط تقوية السلك المشوّه أو قضبان المواصفات القياسية لقضبان من الحديد الكربوني المشوّه والعادي لتسليح الخرسانة المشوهة، أيّ تقوية أُخرى لقُطر القضيب مقبولة مثل المواصفة القياسية لقضبان الحديد المشكل والحديد المحوري لتسليح الخرسانة والمواصفة القياسية لقضبان فولاذية منخفضة السبورة مشوهة وواضحة لتسليح الخرسانة.

الحد الأقصى للتعزيز:

إنَّ الحصول على تعويض كامل للانكماش يعني وجود إجهاد موسع يساوي أو يزيد عن البقع المقيدة بسبب الانكماش، استنادًا إلى دراسة أجراها العالم كيسلر في عام 1973، يوصى بالحصول على تعزيز أقصى يساوي 0.6%، عند هذه النقطة فإنَّ الإجهاد الناتج عن التمدد المقيد سيكون مساوياً لسلالات الانكماش، في هذه الحالة أيضًا لا يعتمد السلالة على مقاومة الخضوع لتقوية الفولاذ المستخدمة.

يمكن منع الخرسانة من الإجهاد بسبب الانكماش أكبر من التمدد المقيد من خلال توفير نسبة أقل من حديد التسليح، يمكن قياس المستوى المطلوب من سلالات التمدد وفقًا لطريقة الاختبار القياسية للتوسع المقيد للخرسانة المعوضة للانكماش، حيث يتم تحديد انكماش العضو المتوقع من الرسم البياني باستخدام نسبة حجم السطح في حالة الألواح المختلفة ونسب التعزيز المختلفة.

يتم الحصول على تعويض الانكماش الكامل إذا كان تمدد اللوح الناتج أكبر من سلالات الانكماش الناتجة وهذا هو الهدف المطلوب، قيمة المنشور التي تم الحصول عليها هي الحد الأدنى للقيمة التي يجب تحديدها والتحقق منها في المختبر، يجب أن يتم التحقق من القيمة في خلطات تجريبية وعينات، وفقًا لطريقة الاختبار القياسية للتوسع المقيد للخرسانة المعوضة للانكماش، حيث يبلغ الحد الأدنى الموصى به لتوسيع الخرسانة للبلاطات على الأرض 0.03%.

المستويات الدنيا للقيود:

لخّص العالم راسل إلى أن التوسع المقيد يجب أن يكون أكبر أو مساوٍ للانكماش المقيد، يعتمد هذا التوسع في الخرسانة إلى حد كبير على قدرة التوسع في خليط الخرسانة وهذا بدوره يتأثر بعامل الإسمنت والاختلاط المستخدم في الخرسانة ومستوى القيود التي يتم توفيرها داخليًا وخارجيًا وظروف المعالجة والوقت وبالتالي يعتمد الحد الأدنى من التعزيز المطلوب للحصول على تعويض كامل للانكماش أيضًا على الانكماش المحتمل للبلاطة والتوسع المقيد للمنشور وفقًا لطريقة الاختبار القياسية للتوسع المقيد للخرسانة المعوضة للانكماش.

إذا كان توسيع البلاطة أكبر من سلالة الانكماش التي تبلغ نسبة حجم السطح فيها 6: 1، فسوف نكون قادرين على الحصول على تعويض كامل عن الانكماش، يجب توخي الحذر عند استخدام نسب التعزيز المنخفضة، حيث يؤدي استخدام التعزيز الضوئي إلى حالة انخفاض حادث طبقة التعزيز إلى أسفل اللوح وينتج عن ذلك أسباب فشل مثل الالتواء والتشقق، يمكن حل هذه المشكلة باستخدام تعزيزات خفيفة ولكنها قوية مثل القضبان والأسلاك الكبيرة التي يتم استخدامها في مسافات أكبر.

يجب أن يكون الحد الأقصى للمسافة بين التعزيز ثلاثة أضعاف سُمك البلاطة، في حالة استخدام سلك أملس يجب ألا يقل التباعد عن 360 مم، إنَّ التباعد الواسع مناسب لسهولة عمل العمال ولكنه ليس جيدًا لمتطلبات التصميم، إنَّ تباعد القضبان المشوهة إذا تم استخدامها مماثل لتلك المستخدمة في تقوية القضبان، إذا لم يكن هناك اختبارات وحسابات التصميم.