ما هو الضغط الجانبي للخرسانة؟
خلال العملية برمتها، تتعرض القوالب الخرسانية لأحمال وقوى مختلفة. ترتبط القوى الرأسية بالحمل الميت الذي يتكون من خليط الخرسانة الموضوعة والقوالب، والحمل الحي الذي يتكون من العمال ومعداتهم. وتَنتج القوى الأفقية عن الرياح وإغراق الخرسانة كما يجب مواجهتها بواسطة دعامات مصممة بشكل صحيح. بحيث يوجد هناك ضغط جانبي، ناتج عن العمق المتراكم للخرسانة الموضوعة.
ما هي العوامل المؤثرة على الضغط الجانبي للخرسانة؟
تتعرض القوالب العمودية، مثل تلك المستخدمة في الجدران أو الأعمدة، للضغط الجانبي الداخلي من العمق المتراكم للخرسانة الموضوعة. وفي التنسيب، تتصرف الخرسانة الحديثة، على الأقل بالقرب من القمة وأحيانًا على أعماق أكبر، مثل السائل أثناء الاهتزاز وتولد ضغوطًا جانبية مساوية للسائل الرأسي. على الرغم من كونها مادة حبيبية ذات احتكاك داخلي، فإنّ تسييل الخرسانة الناتج عن الاهتزاز الداخلي يخلق حالة سائلة مؤقتًا. ومع ذلك، يبدو أن العديد من العوامل تُساهم في أن تكون الضغوط الجانبية أقل من رأس سائل على أعماق أقل من عمق الاهتزاز المتحكم فيه.
إذا كان معدل التنسيب الرأسي (معدل الارتفاع) بطيئًا، فقد يكون لدى كتلة الخرسانة أدناه وقت للبدء في التصلّب. وعلاوة على ذلك، إذا كانت الخرسانة دافئة، فقد يبدأ هذا التصلّب في وقت مُبكّر. كما يُعدّ الاحتكاك الحبيبي الخرساني الداخلي، احتكاك صب الخرسانة وهجرة المياه المسامية هي العوامل التي تُقلّل من الضغوط الجانبية الناتجة. وتُؤثّر الخلطات مثل المواد المثبّطة وأنواع الأسمنت المختلفة وبدائل الأسمنت وممارسات البناء أيضًا على مستوى الضغط الجانبي.
هناك العديد من العوامل التي تُؤثّر على حجم الضغط الجانبي للخرسانة الحديثة على جوانب القوالب. فعلى سبيل المثال، وزن الخرسانة ومعدل التنسيب والاهتزاز ودرجة الحرارة في وقت الصب والكيمياء والركود. كما يحتاج مصمّمو القوالب إلى أخذ هذه العوامل في الاعتبار أثناء عملية التصميم. تتصرف الخرسانة الموضوعة حديثًا بشكل مؤقت مثل السائل، ممّا ينتج عنه ضغط سائل يعمل بشكل أفقي على الأسطح المشكلة الرأسية.
وقد يحتاج المصمم إلى تعيين شروط معينة لوضع الخرسانة من أجل الحد من التأثير الضار لبعض العوامل مثل تحديد معدل معين من وضع الخرسانة. يمكن أن يؤدي الوضع الرأسي السريع إلى ضغط سائل كامل على العمق بأكمله. ومع ذلك، عندما يكون معدل التنسيب بطيئًا، تبدأ الخرسانة في الجزء السفلي من خشب الطوبار في التصلّب. وبالتالي، يتم تقليل الضغط الجانبي إلى أقل من ضغط السائل الكامل بحلول الوقت الذي يكتمل فيه صب الخرسانة في الأجزاء العلوية من خشب الطوبار.
1- وزن الخرسانة:
تُؤثّر وحدة وزن الخرسانة بشكل مباشر على الضغط الجانبي للخرسانة الحديثة المفروض عموديًا على سطح القوالب. يساوي الضغط الجانبي وزن وحدة الخرسانة مضروباً في العمق أو السائل أو الخرسانة البلاستيكية. ومع ذلك، إذا كان هبوط الخرسانة 175 مم أو أقل، فإنّ أقصى ضغط جانبي يكون مساوياً لدرجة حرارة الخرسانة أثناء معدل مرات التنسيب في معامل وزن الوحدة الذي يمكن الحصول عليه من دليل صندقة الخرسانة.
2- معدل تنسيب الخرسانة:
في البداية، يُؤثّر معدل صب الخرسانة على الضغط الجانبي، لكن هذا التأثير يتناقص مع تصلّب الخرسانة و تماسكها، هذا لأن التقوية والتوحيد تجعلها ملموسة لدعم نفسها. يعتبر الحد الأقصى للضغط الجانبي يتناسب طرديًا مع معدل التنسيب حتى حد يساوي ضغط السائل الكامل، ومعدل التنسيب هو متوسط معدل ارتفاع الخرسانة في النموذج.
3- الاهتزاز الداخلي للخرسانة:
يؤدي الاهتزاز الداخلي إلى زيادة الضغط الجانبي مؤقتًا بنسبة 10 إلى 20%، هذا لأنه يجعل الخرسانة الحديثة تتصرف مثل السائل لعمق الاهتزاز الكامل. لذلك، يجب أن تُصمّم النماذج لتحمل الضغط الأكبر وعمق الاهتزاز يجب التحكم فيه أثناء وضع الخرسانة. وينتج عن إعادة الاهتزاز والاهتزاز الخارجي أحمال أكبر على الأشكال مقارنة بالاهتزاز الداخلي.
4- درجة حرارة الخرسانة:
تُؤثّر درجة حرارة الخرسانة أثناء التنسيب على الضغط الجانبي بشكل كبير لأنه أحد العوامل التي تحكم وقت تثبيت الخرسانة. عندما تكون درجة الحرارة منخفضة، يمكن صب كمية أكبر من الخرسانة قبل أن تتصلّب الخرسانة الطازجة في الجزء السفلي من القالب وتدعم نفسها. يؤدي هذا إلى زيادة عمق رأس السائل ممّا يؤدي إلى ارتفاع الضغط الجانبي. هذا هو السبب في أن الطقس البارد يجب أن يؤخذ في الاعتبار أثناء تصميم النماذج.
5- هبوط الخرسانة:
الركود هو مقياس قابلية التشغيل الملموسة، ولا يُؤثّر هبوط الخرسانة العادية كثيرًا على الضغط الجانبي. ومع ذلك، عند استخدام الدمج الذاتي في البناء، يجب استخدام الرأس السائل الكامل لتقييم الضغط الجانبي للخرسانة الطازجة على الأشكال.
6- المركب الكيميائي للخرسانة:
يمكن أن يكون لنوع الأسمنت واستخدام مواد التثبيط واستخدام الرماد المتطاير أو خبث الأسمنت كبديل للأسمنت تأثير كبير على الضغط الجانبي. يوفر دليل صندقة الخرسانة معامل كيميائي لحساب تأثيرات هذه المكونات. على سبيل المثال، المعامل الكيميائي للأسمنت من النوع الأول والثاني والثالث بدون مثبطات هو 1، بينما بالنسبة للنوع الأول والثاني والثالث للأسمنت مع مثبطات هو 1.2.
