انكماش الجفاف في الخرسانة

ما هو انكماش الجفاف في الخرسانة؟

ينجم الانكماش الجاف عن فقدان الماء الممتص على السطح من هلام هيدرات سيليكات الكالسيوم (C-S-H) وأيضاً بسبب فقدان التوتر الهيدروستاتيكي في المسام الصغيرة، كما أن ترطيب الإسمنت عملية دائمة فإنَّ انكماش التجفيف هو أيضًا عملية دائمة عندما تتعرّض الخرسانة لظروف التجفيف، كما أن انكماش تجفيف الخرسانة مماثل لآلية تجفيف عينات الأخشاب.

يرجع هذا الانكماش بشكل أساسي إلى تشوّه المعجون على الرغم من أن الصلابة الكلية تُؤثّر أيضًا عليه ويتم ذلك بمجرد تسمية الخرسانة باسم انكماش الجفاف، تحدث معظم أنواع انكماش الجفاف في الأشهر القليلة الأولى من عمر الهيكل الخرساني، ويمكن استعادة جزء من هذا الانكماش الناتج عن غمر الخرسانة في الماء لفترة محددة وهذا يُسمّى حركة الرطوبة.

سينخفض ​​معدل هذا الانكماش مع مرور الوقت إلى ما يقارب 14 إلى 34% من الانكماش الجاف أول أسبوعين ويحدث في غضون 3 أشهر 40 إلى 70% من الانكماش وما يقارب 80% من الانكماش الذي قد يتسبب في غضون عام واحد.

وصف انكماش الجفاف:

فقدان الرطوبة من الخرسانة بعد التصلّب يؤدي إلى الانكماش الجاف وهذا لا مفر منه إلا إذا كانت الخرسانة مغمورة بالكامل في الماء أو في بيئة ذات نسبة رطوبة نسبية 100% وهكذا، انكماش الجفاف هو ظاهرة تحدث بشكل روتيني وتستحق دراسة متأنية في تصميم وبناء خرسانة الهياكل، الآليات الفعلية التي يحدث بها انكماش التجفيف معقدة ولكن من المتفق عليه بشكل عام أنها تنطوي على فقدان ممتزالماء من معجون الإسمنت المائي.

عندما تكون الخرسانة في البداية تتعرض لحالة تجفيف حيث يوجد فرق بين الرطوبة النسبية للبيئة والخرسانة يُفقَد الماء في الحر أولاً وفي المسام الشعرية الأكبر ينتج عن ذلك القليل أو لا يحدث انكماش للخرسانة، وفي المسام الشعرية الدقيقة المملوءة بالماء (حجم 2.5 إلى 50 نانومتر) بسبب فقدان الرطوبة، يتم تشكيل الهلالة المنحنية وسطح شد الماء يسحب جدران المسام وهكذا يتطور الضغط عندما يتشكّل الغضروف الهلالي في المسام الشعرية.

ينتج عن هذا الضغط قوة ضغط تؤدي إلى الانكماش في الخرسانة، يؤدي التجفيف المستمر أيضًا إلى فقدان الماء الممتز وتغيير في حجم معجون الإسمنت غير المقيد وزيادة في قوى الجذب بين منتجات الترطيب، يمكن تحديد انكماش تجفيف الخرسانة في المختبر باستخدام طريقة الاختبار القياسية لتغيير طول ملاط الإسمنت الهيدروليكي والخرسانة وعادة ما يتم التعبير عنه كنسبة مئوية أو بالملايين (× 10-6).

جسديا الخرسانة التي تعاني من انكماش جاف حوالي 0.05% (500 مليون أو 500 × 10-6) يتقلّص حوالي 0.6 بوصة لكل 100 قدم (50 مم لكل 100 م)، بعبارات أكثر هذا حوالي بوصتين لطول ملعب كرة قدم، هناك العديد من العوامل التي تُؤثّر على انكماش التجفيف وسيتم شرحها تالياً بالتفصيل.

العوامل المؤثرة في انكماش الجفاف:

1- اختيار المواد:

يجب أن تكون المكونات التي يتم اختيارها لمزيج الخرسانة ذات جودة جيدة لضمان فرص تجفيف الانكماش، كما يجب أن تكون خصائص المكونات من حيث الجودة والمواصفات وفقًا للرموز القياسية لتلك المنطقة.

2- نسبة الإسمنت المائي:

كلَّما زادت نسبة الماء إلى الإسمنت لخليط الخرسانة زادت فرص تجفيف الانكماش وكلَّما زادت نسبة الماء إلى الإسمنت ستقل قوة المعجون والصلابة بالكامل وبالتالي زيادة الانكماش مع زيادة الماء.

3- الظروف البيئية:

تلعب الرطوبة النسبية للموقع دورًا مهمًا في انكماش تجفيف الهيكل الخرساني، مع زيادة الرطوبة في البيئة هناك انخفاض في انخفاض الانكماش.

4- محتوى الإسمنت:

سَيزداد معدل الانكماش مع زيادة محتوى الإسمنت.

5- المجاميع:

يقصد هنا بالمجاميع بالنوع المستخدم في المزيج حيث أن حجم الركام سيؤثر على سبب الانكماش وستؤدي الزيادة في الحجم الأقصى للركام إلى تقليل الانكماش، الدرجات والشكل الكلي ليس لهما تأثير ملموس على خصائص الانكماش للخرسانة، سوف تقاوم تلك المجاميع ذات السطح الخشن العالي الانكماش.

6- نوع الإسمنت المستخدم في الخليط:

حسب الغرض يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الإسمنت، كما يختلف الانكماش وفقًا لذلك سيتصلب الإسمنت سريع التصلّب بسرعة وبالتالي يكون الانكماش أكثر مقارنة بالإسمنت البورتلاندي العادي، سيطلب الإسمنت المتصلّب السريع مياه أعلى وغرامات عالية ممّا سيؤدي إلى المزيد من الانكماش، سيساعد استخدام الإسمنت المعوض للانكماش في تقليل أو إزالة تشققات الانكماش.

7- الخلط في الخرسانة:

ستؤدي إضافة كلوريد الكالسيوم كمزيج في خليط الخرسانة إلى زيادة الانكماش، لكن معدل الانكماش هذا سينخفض ​​عندما يتم استبداله بمساعدة الجير.

8- حجم وشكل العينات:

السطح إلى نسبة الحجم هو عامل يمكن أن يُؤثّر على معدل الانكماش، سينخفض ​​معدل وحجم الانكماش مع زيادة نسبة السطح إلى الحجم.

9- عوامل أخرى:

طريقة المعالجة بالبخار لها تأثير ضئيل على الانكماش لكنه يظهر تأثيرا عندما ينفذ عند ضغوط عالية.

الحد من انكماش الجفاف:

سلوك وخصائص انكماش الجفايف مشابهة لتلك التي لوحظت في الخرسانة التقليدية، العوامل التي ستؤثر على انكماش التجفيف في كل من الانكماش وأنواع الخرسانة التقليدية هي نفسها، تم العثور في انكماش الجفاف على التصدع الذي يسبب تسرّب المياه ومشاكل أخرى في الخدمة وبالتالي فهو موضوع بحثي مهم وفي الدراسات المُبكّرة وجد أن انكماش الخرسانة يختلف باختلاف الركام المستخدم ويرجع ذلك جزئيًا إلى تقلّص الركام أيضًا.

يعتمد انكماش الركام على نوع الصخور التي يتم اشتقاق الركام منها ومع ذلك كانت هناك دراسات قليلة عن انكماش الصخور وكيف سيؤثر انكماش الركام على انكماش الخرسانة، تم قياس انكماش صخور الجرانيت في هونغ كونغ.

وجد أن الصخور تتقلّص إلى حد كبير عند التجفيف وأن انكماشها يعتمد على حالة الرطوبة الأولية وبناءً على هذه الملاحظة، يتم اقتراح طريقتين بديلتين لمعالجة الركام قبل الاستخدام لتقليل انكماش الخرسانة، كشف قياس الانكماش على المدى الطويل للخرسانة المصنوعة من الركام غير المعالج والمعالج أن الطرق المقترحة للمعالجة الكلية والتي لا تزال بدائية يمكن أن تقلّل بشكل كبير من انكماش الخرسانة.