تقييم أضرار الحرائق للمباني الخرسانية

تأثير الحرارة على المباني الخرسانية:

بمجرد إتلاف هيكل الخرسانة المسلحة بسبب الحريق، يجب أن يشرع تقييم أضرار الحرائق لاتخاذ الإجراءات المناسبة بعد الحريق، بما في ذلك اتخاذ القرار بشأن ما إذا كان يمكن إصلاحه لإعادة الاستخدام أم لا. ونظرًا لأن نتائج تقييم طرق تشخيص أضرار الحرائق الحالية تعتمد بشكل كبير على الحكم الذاتي للمفتشين، فمن الصعب ضمان موضوعيتها وموثوقيتها.

لذلك، تهدف هذه المقالة إلى أضرار الحرائق على أساس نظرية غامضة يمكن أن توفر نتائج تقييم موضوعية وشاملة من خلال النظر في جميع ظروف الضرر التي لوحظت من التفتيش على الأعضاء الهيكلية من الخرسانة المسلحة المعرضة للحريق.

تقييم التركيب النوعي والكمي لعينة الخرسانة:

يستخدم التحليل الحراري التفاضلي لدراسة التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في مادة ما عند تسخينها لتوصيف المادة. حيث يهتم بمعدل تغير درجة حرارة العينة حيث يتم تسخينها بمعدل ثابت لتدفق الحرارة.

المبدأ الذي يستند إليه التحليل الحراري التفاضلي هو أنه عندما يتم تسخين مادة ما ببطء، ترتفع درجة حرارتها ولكن عندما تخضع المادة لأي تفاعل ماص للحرارة، أيّ فقدان الماء أو فقدان ثاني أكسيد الكربون أو التغيرات في البنية البلورية أو التحلل تظل درجة حرارتها ثابتة.

يتم تمثيل نتائج التحليل الحراري التفاضلي في شكل منحنيات التحليل الحراري التفاضلي. ويتم تسخين العينة والمادة الخاملة في بوتقات منفصلة ويتم تسجيل الاختلاف في درجة الحرارة بين الاثنين عن طريق المزدوجات الحرارية التي تولد إشارة كهربائية كلما كان هناك اختلاف في درجة الحرارة بين المرجع والعينة.

عندما لا يكون هناك تفاعل ماص للحرارة في العينة، فلن يكون هناك أي اختلاف في درجة الحرارة بين المرجع والعينة، وبالتالي لن تحدث إشارة كهربائية. أي تغيير ماص للحرارة من شأنه أن يخلق فرقًا حراريًا وبالتالي نبضًا كهربائيًا.

يظهر حدوث النبضة على شكل ذروة في منحنى التحليل الحراري التفاضلي وهو رسم بياني لدرجة الحرارة مقابل الإشارة الكهربائية المتولدة. حيث أن ميزة التحليل الحراري التفاضلي على التحليل الحراري التفاضلي هي أنه يمكن أيضًا اكتشاف التغييرات التي لا تنطوي على فقدان الوزن.

بمقارنة منحنى التحليل الحراري التفاضلي لعينة مع ذلك الخاص بالمركبات المعروفة، يمكن الحكم على التركيب النوعي للعينة. ويمكن أيضًا الحكم على التركيب الكمي للعينة عن طريق قياس ستة الذروة في منحنى التحليل الحراري التفاضلي. حيث يرتبط حجم الذروة ارتباطًا مباشرًا بكمية الحرارة المتضمنة في عملية الانتقال.

إذا تم تحليل عينة ملموسة، يتم العثور على ذروة ماصة للحرارة بسبب هيدروكسيد الكالسيوم عند 500 درجة مئوية. وتحدث الذروة الناتجة عن تحول السيليكا عند 570 درجة مئوية.

حيث أنه عندما تتعرض عينات مختلفة من الخرسانة التالفة للحريق للتحليل الحراري التفاضلي، فإنّ وجود الذروة عند 500 درجة مئوية يشير إلى وجود هيدروكسيد الكالسيوم وأن العينة لم تتعرض لدرجة حرارة تزيد عن 500 درجة مئوية.

إذا كانت الذروة 570 درجة مئوية موجودة فقط، فهذا يعني أن تحويل السيليكا لم يحدث في العينة ولم يتعرض لدرجة حرارة تزيد عن 570 درجة مئوية. كما في حالة عدم وجود ذروة، فهذا يعني أن العينة تعرضت لدرجة حرارة تجاوزت 500 درجة مئوية.

تحديد السطح الخارجي للتلف في الخرسانة المعرضة للحريق:

يعتمد حيود الأشعة السينية على مبدأ أن بلورة مادة ما لها نمط حيود فريد. وعندما يسقط شعاع (X – ray) أحادي اللون على بلورة، فإنّه ينعكس بواسطة المستويات البلورية المختلفة. حيث يحدث التداخل بين الحزم المنعكسة المختلفة ممّا يؤدي إلى نمط حيود يتكون من أطراف مظلمة ومشرقة، اعتمادًا على اختلاف الطور بين الحزم المتداخلة.

يمكن التعرف على البلورة التي يكون تركيبها غير معروف عن طريق الحصول على نمط الحيود الخاص بها ومقارنتها بنمط حيود البلورة المحددة بالفعل. حيث يتكون نمط الحيود لبلورة واحدة من عدد من البقع المفردة، ولكن عند استخدام عينة مسحوق، فإنّ الانعراج على النمط يتكون من سلسلة من خطوط الحيود.

من خلال هذه التقنية، يمكن تحديد حجم المستويات البلورية، ويمكن تحديد التركيب الجزيئي للعينة. كما يمكن أيضًا معرفة ما إذا كانت العينة عبارة عن مركّب واحد أو تتكون من أكثر من مركّب واحد. في حالة البوليمرات، يمكن العثور على درجة التبلور لأن الجزء غير البلوري سيشتت شعاع الأشعة السينية لإعطاء خلفية مستمرة بينما سيعطي الجزء البلوري نمط حيود متقطع.

فيما يتعلق بتقييم أضرار الحريق، يمكن استخدام حيود الأشعة السينية لتحديد مدى التدهور في الخرسانة التي تعرضت للحريق. حيث يمكن تحديد درجة الحرارة التي تعرضت لها الخرسانة المتضررة بهذه الطريقة.