Influence of thermal incompatibility of concrete components on durability

Abstract

نقدم هنا عرضا موجزا يتعلق بمشكلة تحمل الخرسانة عندما تكون مكوناتها الحرارية غير متجانسة وتحدث التغييرات في درجات الحرارة تغيرا غير متجانسا في أحجام المكونات الخرسانية مما يسبب جهدا لها مؤديا إلى تشققها وإضعاف تحملها ولا يعتبر عدم التجانس الحراري للمكونات الخرسانية في العديد من الحالات أمر ذو بال طالما لم تتعرض الخرسانة إلى تغييرات كبيرة في درجات الحرارة أو أن فروقات التغييرات الحرارية لأحجام المكونات ليس كبيرا بحيث يكون له أثر وحينما يكون عدم التجانس الحراري لمكونات الخرسانة كبيرا بحيث يؤدي إلى إتلافها، لا يكون ذلك ظاهرا طالما إنه في أغلب الأحيان يتحد مع عوامل الإتلاف الأخرى مثل أثر الملح ( في دول الشرق الأوسط) أو فعل الصقيع (في أقطار الشمال) وكلاهما الملح والصقيع يمكن رؤيتهما بوضوح بينما لا يقوم أحد بقياس معامل التمدد الحراري للصخور المستخدمة كحصى في الخلطات الخرسانة وبينما أوضحت الدراسات التحليلية بجلاء متوسطا عاليا لإجهاد الشد في المكونات الخرسانية بفعل عدم التجانس الحراري لهذه المكونات وتركيزات للإجهاد، أوضحت الدراسات التجريبية نتائجا مغايرة لذلك تماما ومرد ذلك أن أغلب التجارب تجري على عينات من الخرسانة الحديثة مع وجود الظواهر الأخرى التي تؤثر على نتائج التشويه إلى الحد الذي قلما يلاحظ معه أي تأثير لعدم التجانس الحراري للمكونات الخرسانية إن إضعاف تحمل الخرسانة تحت ظروف مناخية معينة وفي أنواع معينة من الإنشاءات المعرضة لتغييرات في درجات الحرارة تدعو لدراسات تفصيلية لظاهرة عدم التجانس الحراري للمكونات الخرسانية وفهم كامل لتلك الظاهرة

A short review regarding problem of durability of concretes with thermally incompatible components is presented Unequal temperature volume changes of concrete components cause stresses in them and cracks due to these stresses can reduce durability of such concrete This thermal incompatibility of concrete components (TICC) in many cases is not of importance since concrete is not exposed to large temperature changes or differences of temperature volume changes of components are not large enough When TICC is large enough to damage concrete it is usually hidden since it is in most cases combined with some other damaging effect for example salt action (in the Middle East countries) or with frost action (in northern countries) and both salt and frost are easily visible while nobody measures coefficient of thermal expansion (CTE) of rocks used as aggregate for concrete While analytical studies clearly show large average tensile stresses in components of concrete due to the TICC and even greater stress concentrations experimental studies show contradictory results This is because most experiments are carried out on specimens of young concrete with other phenomena interfering in tests and distorting the results to such an extent that TICC is hardly noticeable Reduced durability of concretes under certain climatic conditions and in types of structures exposed to temperature changes call for detailed studies of TICC and complete understanding of the phenomenon