الزحف في الخرسانة

ما هو الزحف الخرساني؟

يتم تعريف الزحف على أنه التشوّه طويل الأمد تحت حمل مُستدام، يضطر الماء داخل معجون الإسمنت المُقسّى إلى المزيد نتيجة للحمل المطبّق، حركة الرطوبة هذه هي السبب الرئيسي في تشوّه الزحف، تحدث بعض الحركة أيضًا بسبب انتشار الشقوق الصغيرة.

يمكن أن تكون الحركة الناتجة عن الزحف أكبر من الضغط المرن عند التحميل، يمكن أن يستمر الزحف على مدار فترة زمنية طويلة (أكثر من 30 عامًا في بعض الحالات) بعد تطبيق الحمل، العديد من العوامل التي تُؤثّر على الانكماش ومعامل المرونة تُؤثّر أيضًا على الزحف بطريقة مشابهة.

حالات تؤثر على زحف الخرسانة:

1. عندما يزداد حجم الركام سيكون الزحف أقل لأن الركام أكثر صلابة من عجينة الإسمنت.
   
2. عندما يتم زيادة نسبة الماء إلى الإسمنت، فإنَّ ارتفاع نسبة الماء إلى الإسمنت سيؤدي إلى عجينة إسمنت مسامية وأكثر ضعفًا والتي ستتشوه أكثر تحت حمل معين.
   
3. عندما يتم استبدال الركام الطبيعي بركام صناعي خفيف الوزن، سيكون الركام خفيف الوزن أكثر مسامية وأقل صلابة من الركام الطبيعي.
   
4. إذا زاد الحمل المطبّق يزيد الزحف أيضًا.
   

العوامل المؤثرة على الزحف:

حجم سلالة الزحف هو واحد إلى ثلاثة أضعاف قيمة السلالة المرنة الآنية وهي تتناسب مع محتوى معجون الإسمنت وبالتالي تتناسب عكسياً مع المحتوى الحجمي الكلي، ويعتمد حجم الزحف على حجم الإجهاد المطبق وعمر وقوة الخرسانة وخصائص الركام والمواد الإسمنتية وكمية معجون الإسمنت وحجم وشكل العينة الخرسانية والحجم إلى السطح وكمية التسليح الفولاذي وظروف المعالجة والظروف البيئية، لكن سنذكر تالياً أهم العوامل المؤثرة على زحف الخرسانة.

1- الركام المستخدم:

المجموع الكلي للخرسانة يزحف قليلا جدًا، إنَّه حقاً المعجون المسؤول عن الزحف ومع ذلك، فإنَّ الركام يُؤثّر على زحف الخرسانة من خلال تأثير تقييد على حجم الزحف، يتم تقييد العجين الذي يزحف تحت الحمل من قبل الركام الذي لا يتسلل، كلَّما كان الركام أقوى كان تأثير التقييد أكثر وبالتالي قل حجم الزحف.

سَتؤدي الزيادة من 65 إلى 75% من المحتوى الحجمي للركام إلى تقليل التسلّل بنسبة 10%، إنَّ معامل مرونة الركام هو أحد العوامل الهامة التي تُؤثّر على الزحف، يمكن أن نتخيل بسهولة أنه كلَّما زاد معامل المرونة كلَّما قل الزحف حيث يظهر الركام خفيف الوزن زحفًا أعلى بكثير من الركام الطبيعي.

2- تأثير نسب المزيج:

تعتبر كمية محتوى المعجون وجودته من أهم العوامل المؤثرة على التسلل، يخضع هيكل المعجون الأفقر إلى زحف أعلى، لذلك يمكن القول أن الزحف يزداد مع زيادة نسبة الماء إلى الإسمنت وبعبارة أخرى، يمكن القول أيضًا أن الزحف يتناسب عكسياً مع قوة الخرسانة، بشكل عام جميع العوامل الأخرى التي تُؤثّر على نسبة الماء إلى الإسمنت تُؤثّر أيضًا على الزحف.

3- تأثير العمر:

العمر الذي يتم فيه تحميل العضو الخرساني سيكون له تأثير سائد على حجم الزحف، يمكن فهم ذلك بسهولة من حقيقة أن جودة الجل تتحسن بمرور الوقت، مثل هذا الهلام يزحف بشكل أقل في حين أن الهلام الصغير تحت الحمل ليس أقوى من الزحف أكثر، ما قيل أعلاه ليس بيانًا دقيقًا جدًا لأن حقيقة أن المحتوى الرطوبي للخرسانة مختلفًا في مختلف الأعمار يُؤثّر أيضًا على حجم الزحف.

تأثير الزحف على الخرسانة العادية والمسلحة:

يتم تعريف زحف الخرسانة على النحو التالي، تشوّه الهيكل تحت الحمل المستمر، بشكل أساسي الضغط على الخرسانة على المدى الطويل يمكن أن يجعلها تغير شكلها، يحدث هذا التشوّه عادة في اتجاه تطبيق القوة، مثل عمود خرساني يزداد ضغطًا أو انحناء أسياخ الحديد، الزحف لا يسبب بالضرورة فشل الخرسانة أو تفككها، وعندما يتم تطبيق الحمل على الخرسانة، فإنّه يواجه سلالة مرنة لحظية تتطوّر إلى سلالة زحف إذا استمر الحمل.

يتم أخذ الزحف في الاعتبار عند تصميم الهياكل الخرسانية، في الحزم الخرسانية المسلحة يزيد الزحف من الانحراف مع الوقت وقد يكون اعتبارًا حاسمًا في التصميم، أمّا في الأعمدة المحمّلة بشكل غير مركزي، يزيد الزحف من الانحراف ويمكن أن يحمل إلى التواء.

في حالة وجود هياكل غير محددة بشكل ثابت وزوايا تقاطع العمود والحزم قد يخفف تركيز الإجهاد الناجم عن الانكماش أو تغير درجات الحرارة أو حركة الدعم، خاصية زحف الخرسانة ستكون مفيدة في جميع الهياكل الخرسانية للحد من الضغوط الداخلية بسبب الحمل غير المنتظم أو الانكماش.

في الهياكل الخرسانية الجماعية مثل السدود، بسبب ظروف درجة الحرارة التفاضلية في الداخل والسطح يكون الزحف ضارًا وقد يكون في حد ذاته سببًا للتشقق في السدود الداخلية، لذلك يجب اتخاذ جميع الاحتياطات والخطوات لمعرفة أن الزيادة في درجة الحرارة لا تحدث داخل الهيكل الخرساني الشامل.

فقدان الإجهاد بسبب زحف الخرسانة:

بسبب تقنيات البناء السريعة سيواجه أعضاء الخرسانة أحمالًا يمكن أن تكون كبيرة مثل أحمال التصميم في سن مُبكّر جدًا، يمكن أن يسبب هذا انحرافات بسبب التصدّع ومعامل مرونة منخفض في سن مُبكّر، لذا فإنَّ الزحف له تأثير كبير على كل من السلامة الهيكلية والأثر الاقتصادي الذي سينتج إذا كان خطأ متوقعًا.