اقرأ في هذا المقال
ما هو الانكماش الذاتي في الخرسانة؟
هو تغير في حجم الخرسانة بسبب العملية الكيميائية لترطيب الإسمنت، باستثناء تأثيرات الحِمل المطّبق والتغير في الحالة الحرارية أو محتوى الرطوبة، عادة ما يكون انخفاض الحجم الداخلي المرتبط بتفاعلات الماء في المادة الإسمنتية 1.66 إلى 1.94 بوصة لكل 3 ارطال أيّ (6 إلى 7 مل لكل 100 جم) من الإسمنت المائي بالكامل، التفاعلات الأساسية لكلنكر الإسمنت مفهومة ومحددة بشكل عام من حيث أربع مراحل مثالية من الكلنكر وهي C3S وC2S وC3A وC4AF.
يتطلب كل من معادن الكلنكر هذه، الماء للتفاعل وينتُج عنه انخفاض حجم منتجات التفاعل، الانكماش الكيميائي يشبه تغير الحجم على المستوى الجزيئي ويخلق القوة الدافعة الأساسية لحدوث الانكماش الذاتي الذي هو التشوّه الكلي الماكروسكوبي لنظام المواد الإسمنتية المغلقة والحرارية والمسمعة التي لا تخضع لقوى خارجية.
هناك تغيير في الحجم يحدث حتى بعد وضع الهيكل الخرساني، قد يكون هذا الحجم في شكل انكماش أو في شكل تورم وعندما تتوافر المياه فإنَّه يسهل الترطيب المستمر، هذا يمكن أن يخلق في توسيع الهيكل الخرساني ولكن عندما لا يوجد محتوى رطوبي للقيام بهذا الترطيب يكون هناك تورم في الخرسانة، إنَّ هذا النوع من الانكماش هو نتيجة سحب الماء من المسام الشعرية الموجودة داخل الخرسانة فعملية الترطيب هي المسؤولة عن سحب المياه هذا.
الماء ضروري لِترطيب الإسمنت المائي حيث تُسمى عملية سحب الماء من المسام الشعرية لترطيب الإسمنت المائي بالجفاف الذاتي أيضاً يمكن تسمية الانكماش المتعامل مع هذا النظام المحافظ باسم الانكماش الذاتي أو تغيير الحجم الذاتي، يحدث هذا الانكماش داخل الجزء الداخلي من الخرسانة ويتراوح ترتيب الانكماش الذاتي في نطاق 100 × 10-6.
أدّى ارتفاع امتصاص الماء من العجينة المرفقة الأصلية إلى انخفاض سلالة الانكماش الذاتي من الخرسانة، لأن الانكماش الذاتي ناتج عن التفاعل الكيميائي أثناء ترطيب الإسمنت وتم قياسه في حالة محكمة الغلق بحيث لا يمكن تبخر الماء، يمكن إطلاق الماء الممتص في الركام المعاد تدويره أثناء ترطيب الإسمنت، ممّا يُقلّل من تأثير الرطوبة الداخلية، كما أثر قطر المسام من الركام ومعجون الإسمنت على إطلاق الماء الممتص، لذلك فإنَّ الكميات المعاد تدويرها المكثفة الغازية تجعل المياه الممتصة أكثر صعوبة في النقل.
العوامل المؤثرة في الانكماش الذاتي:
1- درجة الحرارة:
مع زيادة درجة الحرارة يكون معدل الانكماش الذاتي يرتبط الانكماش الذاتي بعملية الترطيب، سيكون التغيير في الحجم أعلى.
2- محتوى الأسمنت:
كلَّما زاد محتوى الإسمنت في المزيج زاد الانكماش الذاتي، بغض النظر عن كمية المياه الموجودة في الخليط سيتم تنفيذ عملية الترطيب لترطيب الإسمنت غير المائي الموجود، سيكون استخدام الماء أكثر كلَّما زاد استخدام محتوى الأسمنت، لذا سيزداد الانكماش الناتج عن تغيير الحجم.
3- تكوين الإسمنت:
بعض الإسمنت الذي يحتوي على نسبة عالية من ألومينات ثلاثي الكالسيوم وألومينو فريت الكالسيوم سيزيد من الانكماش الذاتي، تسهل هذه التركيبات الخاصة زيادة تكوين منتج الماء.
4- الخلطات المعدنية:
ستؤدي إضافة الخلطات المعدنية إلى زيادة عملية الترطيب وبالتالي الانكماش الذاتي، على سبيل المثال الخليط المعدني مثل الرماد المتطاير يكسب سطحًا أعلى هو دعم المزيد من التفاعل ومنتجات ترطيب ذات نوعية جيدة، هذا سوف يتطلب المزيد من المياه من المسام الشعرية وبالتالي يزداد تغير الحجم في الخرسانة بسبب الانكماش.
مقارنة آليات الانكماش الذاتي:
هنا في هذا المقال تتم مقارنة آليات الانكماش الذاتي للخلطات الخرسانية عالية القوة والخرسانة فائقة الأداء في الأعمار المُبكّرة تحت ظروف علاج مختلفة، تناقش مساهمة الانكماش الذاتي وتجفيف مكونات الانكماش على الانكماش الكلي، في الأعمار المُبكّرة جدًا يتم أيضًا توضيح الانكماش البلاستيكي وتكسير الترسيب البلاستيكي والعوامل التي تُؤثّر عليهم للخلطات الخرسانية عالية القوة والخرسانة فائقة الأداء.
يتم استخدام الخرسانة عالية الأداء وخاصة الخلطات الخرسانية عالية القوة (60-100 ميجا باسكال) التي تحتوي على نسبة عالية من الإسمنت، كما تستخدم الخرسانة فائقة الأداء حتى 200 ميجا باسكال التي تحتوي على محتوى أسمنتي مرتفع جدًا ونسب منخفضة جدًا من وزن العناصر سابقة الصب والإجهاد المسبق في المباني والجسور.
تختلف خصائص الانكماش للخلطات الخرسانية عالية القوة والخرسانة فائقة الأداء بشكل كبير عن خصائص الخرسانة التقليدية نظرًا لمحتواها العالي من الإسمنت، يكون عنصر انكماش الجفاف أصغر بشكل كبير عند مقارنته بمكون الانكماش الذاتي، تخضع عناصر الخلطات الخرسانية عالية القوة والخرسانة فائقة الأداء عند معالجتها بالبخار لمعظم انكماشها في غضون أيام قليلة من الصب.
الانكماش الذاتي هو ظاهرة مهمة في الخرسانة الشابة، عند نسبة الماء إلى الإسمنت المنخفضة أقل من حوالي 0.42، يتم سحب كل الماء بسرعة في عملية الترطيب ويؤدي الطلب على المزيد من المياه إلى تكوين شعيرات دقيقة للغاية، يسبب التوتر السطحي داخل الشعيرات الدموية انكماشًا ذاتيًا (يُسمّى أحيانًا الانكماش الكيميائي أو الجفاف الذاتي) والذي يمكن أن يؤدي إلى التشقق.
يمكن تجنّب ذلك إلى حد كبير عن طريق الحفاظ على سطح الخرسانة رطبة بشكل مستمر، المعالجة التقليدية عن طريق غلق السطح لمنع التبخّر ليست كافية وعلاج الماء ضروري، مع المعالجة الرطبة يتم سحب الماء إلى الشعيرات السطحية ولا يحدث الانكماش وقد لوحظ أن الانكماش الذاتي هو منفصل عن انكماش التجفيف التقليدي والذي سيبدأ عند توقف معالجة المياه.
ويمكن أن يكون الانكماش الذاتي ذاتيًا مهمًا عند وضع الخرسانة في الموقع على الخرسانة القديمة كما هو الحال في أشكال مختلفة من البناء الهجين، وينصّ الكود الأوروبي 2 على أن الانكماش الذاتي يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار عند صب الخرسانة الجديدة ضد الخرسانة الصلبة.
