كيفية التعامل مع تأثير درجات الحرارة العالية على أداء الخرسانة

>> فقدان الركود ووقت التصلب

تسارعت وتيرة الخسائر. مع كل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، يزداد معدل ترطيب الأسمنت بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات. في بيئة 2 درجة مئوية، قد يفقد انكماش الخرسانة العادية أكثر من 3% خلال ساعة واحدة. بالإضافة إلى ذلك، يزداد معدل تبخر الماء بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى نزيف سطحي خطير.

وقت الإعداد غير طبيعي. قد يقل زمن التصلب الأولي بنسبة 40-60%. ومن السهل حدوث ظاهرة "تصلب خاطئ"، حيث يتصلب السطح بينما يبقى الجزء الداخلي بلاستيكيًا. أما زمن التصلب النهائي، فيصعب التحكم فيه، مما يؤثر على عملية التصنيع اللاحقة.

>> يتبخر الماء السطحي بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى تشقق الانكماش البلاستيكي

تُسرّع درجة الحرارة المرتفعة تبخر الماء على سطح الخرسانة، مما يُسبب فقدانًا سريعًا لمياه السطح، في حين أن الماء الداخلي لم ينتقل بعد إلى السطح، مُشكّلًا تدرجًا في الرطوبة. عندما يتجاوز معدل التبخر معدل تسرب الماء، يتولد إجهاد شد على السطح، مما يُؤدي إلى زيادة كبيرة في خطر تشققات الانكماش اللدن.

غالبًا ما تظهر شقوق الانكماش البلاستيكي قبل التصلب الأولي، خاصةً في ظروف الرياح القوية أو انخفاض الرطوبة. قد تمتد الشقوق إلى الهيكل، مما يؤدي إلى انخفاض متانة الخرسانة.

>> تسريع تفاعل الترطيب وعدم التوازن بين تطور القوة

مع كل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، يزداد معدل ترطيب أسمنت السيليكات بنحو مرتين إلى ثلاث مرات. يتفاعل كبريتيد الكربون (C2S) بسرعة عند درجات الحرارة العالية لتكوين هلام CSH، إلا أن توزيع المنتج غير متساوٍ.

تتراكم نواتج الترطيب المبكرة بكثافة حول الجسيمات، مما يعيق تغلغل الماء لاحقًا. يكون تطور القوة في البداية سريعًا جدًا، ويكون نمو القوة لاحقًا محدودًا، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة الخرسانة بعد 5 يومًا بنسبة تتراوح بين 15% و28%. مسامية الخرسانة المعالجة بدرجة حرارة عالية أعلى بنسبة تتراوح بين 3% و8% من مسامية الخرسانة المعالجة القياسية.

>> الإجهاد الحراري والشقوق الحرارية

يمكن أن تصل درجة الحرارة في مركز الخرسانة كبيرة الحجم إلى 70-80 درجة مئوية، بينما يبرد السطح إلى 30-40 درجة مئوية بفعل البيئة. عندما يتجاوز فرق درجة الحرارة بين الداخل والخارج 25 درجة مئوية، يُولد إجهاد شد بسهولة، وتتشكل الشقوق.

نوع الكراك: تكون الشقوق الحرارية المبكرة عمودية في الغالب على الجانب الطويل من الهيكل، بينما تكون شقوق الانكماش الناتجة عن الجفاف اللاحق متشققة. مع كل زيادة قدرها 10 درجات مئوية في فرق درجة الحرارة، يزداد الانفعال الناتج عن معامل التمدد الحراري بنسبة 0.01%.

>> تدهور المتانة على المدى الطويل

زيادة النفاذية: تؤدي درجة الحرارة العالية إلى زيادة اتصال المسام الشعرية، ويمكن أن يزيد معامل انتشار أيونات الكلوريد بنسبة 50% إلى 100%، ويزيد عمق الكربنة بنسبة 30% إلى 60%.

التآكل الكيميائي: في بيئة الكبريتات، تُسرّع درجة الحرارة المرتفعة (أكثر من 40 درجة مئوية) تحويل سلفونات الكالسيوم إلى جبس، ويزداد معدل التمدد بمقدار 2-3 مرات. يبلغ معدل تفاعل القلوي مع الركام عند درجة حرارة 80 درجة مئوية عشرة أضعاف معدله عند درجة حرارة 10 درجة مئوية.

أضرار التجميد والذوبان: يؤدي تدهور بنية المسام إلى تقليل مقاومة الصقيع، وقد تكون معامل المرونة الديناميكي النسبي أقل من 60% بعد 300 دورة تجميد وذوبان (يتطلب المعيار >80%).

>> تدهور البنية الدقيقة

الجفاف بسبب ارتفاع درجة الحرارة: يفقد هلام CSH الماء المرتبط به عند 100-300 درجة مئوية، ويتحلل الأسمنت البورتلاندي فوق 300 درجة مئوية، ويتحول Ca(OH)₂ إلى CaO عند 500 درجة مئوية، ويؤدي إعادة الترطيب إلى التوسع الثانوي.

تأثير تغير الطور: يتعرض مجمع الكوارتز لتغير الطور α-β عند 573 درجة مئوية، مع توسع في الحجم بنسبة 0.85%، مما يؤدي إلى تفاقم خطر التشقق.

الملاحظة المجهرية: فوق 400 درجة مئوية، تزداد مسامية الخرسانة من 10% إلى 25%، وينتقل توزيع حجم المسام إلى >100 نانومتر.

>> انخفاض أداء ربط قضبان التسليح

تأثير درجة الحرارة: تنخفض قوة الالتصاق بين قضبان الفولاذ والخرسانة بنحو ١٥٪ عند ١٠٠ درجة مئوية، وتفقد أكثر من ٥٠٪ عند ٤٠٠ درجة مئوية. ويضعف الالتصاق الميكانيكي لقضبان الفولاذ الملولبة بسبب ارتخاء الخرسانة.

مبلغ الإيصال: يمكن أن تزيد كمية الانزلاق الحدي بنسبة 200% -300% في درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى انخفاض القدرة على العمل التعاوني.