ما هو الانكماش في الخرسانة؟

الخرسانة هي نتيجة خلط الأسمنت والماء والركام (الناعم والخشن). يتفاعل الأسمنت مع الماء ويشكل عجينة (غراء) تغطي الركام وتربطه. إحدى خصائص الخرسانة ذات الأهمية الخاصة لمهندس الإنشاءات هي الانكماش "انفعال الانكماش".

يُعرَّف انكماش الخرسانة على أنه انخفاض في الحجم بمرور الوقت، ويرجع ذلك أساسًا إلى حركة الماء داخل الهيكل المسامي للخرسانة والتفاعلات الكيميائية. يؤدي تفريغ المسام بسبب حركة الماء إلى إحداث ضغوط شد تقرب معجون الأسمنت مما يؤدي إلى الانكماش ، بينما تنتج التفاعلات الكيميائية منتجات يقل حجمها عن حجم المكونات الأولية.

يمكن تقسيم الانكماش إلى مرحلتين:

• انكماش العمر المبكر ، والذي يحدث في أول 24 ساعة.
• انكماش طويل الأمد يحدث بعد 24 ساعة.

بشكل عام، بالنسبة لخليط الخرسانة مع نسبة الماء إلى الأسمنت أكبر من 0.42 ، فإن الانكماش المبكر يرجع أساسًا إلى تفاعلات الإماهة الكيميائية، بينما يُعزى الانكماش طويل المدى إلى تبادل الماء والتبخر.

العوامل المؤثرة في انفعال الانكماش

تعتمد قيمة الانكماش بشكل كبير على خصائص خليط الخرسانة:

• يحدث الانكماش بسبب تغير حجم العجينة. على العكس من ذلك ، فإن الركام الخشن يقاوم الانكماش. وبالتالي، فإن الخلطات الخرسانية ذات المحتوى العالي من الركام الخشن سيكون لها انفعال أقل للانكماش طالما أن الركام يمتلك معامل مرونة عاليًا وأسطح خشنة.
• المواد الأسمنتية التكميلية (SCMs) مثل غبار السيليكا والرماد المتطاير وخبث أفران الصهر المحبب، تؤثر على انفعال الانكماش لأن إضافتها تصقل بنية المسام لعجينة الأسمنت، مما ينتج عنها مادة أقوى وأكثر صلابة. [ملاحظة: نتيجة صقل المسام هي زيادة التوتر الشعري وبالتالي المزيد من الانكماش الذاتي. علاوة على ذلك ، تم العثور على أن زيادة كمية SCM تزيد الانكماش، سواء ذاتي التولد أو التجفيف ، لأن الوزن النوعي لهذه المواد أقل من الوزن النوعي للأسمنت البورتلاندي.]
• المضافات الخرسانية ذات نسبة الماء إلى الأسمنت الأعلى ستكون أكثر مسامية وبالتالي سيكون لها انكماش تجفيف أعلى وانكماش ذاتي أقل.

الضرر الناجم عن الانكماش

• في عمر مبكر للخرسانة ، قد تؤدي انفعالات الانكماش والضغوط الناتجة إلى ظهور الشقوق وانتشارها، مما يسهل دخول الماء والمواد الضارة الأخرى إلى الخرسانة وبالتالي، مما يضر بمتانة الخرسانة.
• فيما يتعلق بالجانب الهيكلي، يمكن أن يؤدي الانكماش المبكر والطويل الأجل إلى نتائج غير مرغوب فيها مثل الضغوط المتبقية ، وفقدان قوى الإجهاد المسبق ، وتقليل عزم القصور الذاتي ، مما يؤثر بدوره على قابلية الخدمة والترخيم.
• لا يؤثر الانكماش على الأعضاء الخرسانية إذا كانوا أحرارًا في الانكماش (حرة الحركة). ومع ذلك ، يتم دائمًا تقييد العناصر الخرسانية إما بواسطة عناصر هيكلية أو دعامات أخرى. يولد هذا القيد إجهادات شد على الخرسانة تتسبب في حدوث تشققات عندما تتجاوز  قيمتها قوة الشد للخرسانة.