جمع شدگی بتن یکی از خاصیت ذاتی آن است. انقباض در بتن را می توان به عنوان تغییرات حجم مشاهده شده در بتن به دلیل از دست دادن رطوبت در مراحل مختلف به دلایل مختلف تعریف کرد.

انواع انقباض در بتن

جمع شدگی بتن را می توان به موارد زیر طبقه بندی کرد:

• جمع شدگی پلاستیک
• جمع شدگی در اثر خشک شدن
• جمع شدگی خود به خودی (autogenous shrinkage)
• جمع شدگی کربناته
• جمع شدگی شیمیایی و حرارتی

 

جمع شدگی پلاستیک در بتن

پس از قالب گیری بتن مشاهده می‌شود که آب مورد نیاز برای افزایش مقاومت بتن در اثر فرآیند تبخیر از سطح بتن به اتمسفر خارج می‌شود. این باعث ایجاد ترک در سطح سازه می شود. یکی دیگر از دلایل ایجاد ترک های انقباضی در نوع انقباض پلاستیک به دلیل جذب آب از بتن توسط سنگدانه است. ذرات سنگدانه یا آرماتور در مسیر جمع شدگی قرار می گیرند که در نتیجه ممکن است ترک هایی در سطح سازه یا در داخل در اطراف سنگدانه ها ایجاد شود. در مورد کف‌ها و روسازی‌ها که سطح آن در مقایسه با عمق در معرض نور خورشید و باد خشک‌کننده به میزان زیادی در معرض خشک شدن است، سطح بسیار سریع خشک می‌شود و باعث جمع‌شدگی پلاستیک می‌شود. همچنین در مورد طرح اختلاط بتنی که در آن نسبت آب به سیمان زیاد است، احتمال خونریزی بتن بیشتر می شود. این آب اضافی به دلیل خونریزی در سطح اسلب ها جمع می شود. هنگامی که آنها در معرض شرایط آب و هوایی خشک قرار می گیرند، سطح خشک می شود و جمع می شود و ترک هایی ایجاد می کند.

پیشگیری از انقباض پلاستیک

برای جلوگیری از انقباض پلاستیک می توان از راه حل های زیر استفاده کرد:

1. با پوشاندن سطح بتن به کمک ورق پلی اتیلن یا نایلون می توان از خروج آب از سطح جلوگیری کرد. جلوگیری از تبخیر آب از انقباض پلاستیک جلوگیری می کند.همچنین می توانن از روش های نوین عمل آوری بتن به وسیله مواد  شیمیایی مناسب کیورینگ بتن، نیز استفاده کرد.

2. لرزش مناسب بتن می تواند از انقباض پلاستیک جلوگیری کند.
3. انقباض پلاستیک در سازه های بتنی را می توان با استفاده از پودر آلومینیوم کاهش داد.
4. با استفاده از سیمان گسترده نیز می تواند به کنترل انقباض پلاستیک کمک کرد.

 

جمع شدگی در اثر خشک شدن

جمع شدگی در اثر خشک شدن به دلیل از بین رفتن آب جذب شده سطحی توسط ژل هیدرات سیلیکات کلسیم(C-S-H)  و همچنین به دلیل از بین رفتن کشش هیدرواستاتیک در منافذ کوچک ایجاد می شود. تورم پدیده مخالف انقباض است. این انقباض عمدتاً به دلیل تغییر شکل خمیر است، اگرچه سفتی سنگدانه نیز بر آن تأثیر می گذارد. پس از گیرش بتن جمع شدگی در اثر خشک شدن اتفاق می افتد. اکثر انواع انقباضات خشک شدن در چند ماه اول عمر سازه بتنی صورت می گیرد. خروج آب از بتن که در حفره های هوای غیراشباع ذخیره می شود باعث انقباض خشک می شود. بخشی از این انقباض ایجاد شده را می توان با غوطه ور کردن بتن در آب برای مدت زمان مشخص بازیابی کرد. این پدیده تحت عنوان مهاجرت رطوبت نامیده می شود. مهاجرت رطوبت را می توان با استفاده از فرمول Schorer محاسبه کرد:

Es = 0.00125 (0.90 -h)

Es کرنش انقباض و h  رطوبت به صورت نسبی است. سرعت این انقباض با گذشت زمان کاهش می یابد. تقریباً 14 تا 34 درصد انقباض در 2 هفته و 40 تا 70 درصد انقباض در عرض 3 ماه رخ می دهد. تقریباً 80 درصد انقباض در یک واحد ایجاد می شود.

عوامل موثر بر جمع شدگی ناشی از خشک شدن

عوامل زیر بر جمع شدگی ناشی از خشک شدن تاثیر می گذارند:

1. مواد و مصالح مصرفی:

موادی که برای مخلوط بتن انتخاب می شوند باید کیفیت خوبی داشته باشند تا از احتمال عدم جمع شدگی ناشی از خشک شدن اطمینان حاصل شود. خواص مواد از نظر کیفیت و مشخصات باید طبق کدهای استاندارد آن منطقه باشد.

2. نسبت آب به سیمان:

هر چه نسبت آب به سیمان مخلوط بتن بیشتر باشد، احتمال جمع شدگی ناشی از خشک شدن بیشتر است. با افزایش نسبت آب به سیمان، استحکام خمیر و سفتی کل کاهش می یابد. از این رو انقباض با افزایش آب افزایش می یابد.

3. شرایط محیطی:

رطوبت نسبی سایت نقش مهمی در جمع شدگی ناشی از خشک شدن سازه بتنی دارد. با افزایش رطوبت در محیط، کاهش انقباض رخ می دهد

4. مقدار سیمان:

میزان انقباض با افزایش مقدارسیمان افزایش می یابد.

5. سنگدانه ها:

اندازه سنگدانه بر علت جمع شدگی ناشی از خشک شدن تاثیر می گذارد. افزایش حداکثر اندازه سنگدانه ها باعث کاهش انقباض می شود. درجه بندی و شکل سنگدانه ها تأثیر قابل ملاحظه ای بر ویژگی های جمع شدگی بتن ندارد. سنگدانه هایی که سطح زبر بالایی دارند در برابر انقباض مقاومت می کنند.

6. نوع سیمان:

از آنجایی که بسته به هدف، می توان از سیمان های متنوعی استفاده کرد، انقباض نیز بر این اساس متفاوت است. سیمان با سخت شدن سریع به سرعت سخت می شود، بنابراین انقباض در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بیشتر است. سیمان با سخت شدن سریع آب بیشتر و ریزدانه های بالایی را طلب می کند که منجر به انقباض بیشتر می شود. استفاده از سیمان جبران کننده انقباض به کاهش یا از بین بردن ترک های انقباض کمک می کند.

7. افزودنی های بتن:

در بتن افزودن کلرید کلسیم به عنوان ماده افزودنی به مخلوط بتن باعث افزایش انقباض می شود. اما این میزان انقباض زمانی که با آهک جایگزین شود کاهش می یابد.

8. اندازه و شکل بتن ریخته شده:

نسبت سطح به حجم عاملی است که می تواند بر میزان انقباض تاثیر بگذارد. سرعت و مقدار انقباض با افزایش نسبت سطح به حجم کاهش می یابد.

9. سایر عوامل

روش پخت با بخار تأثیر کمی بر انقباض دارد. اما زمانی که در فشارهای بالا انجام شود، اثر خود را نشان می دهد.

 

جمع شدگی خود به خودی

حتی پس از گیرش سازه بتنی نیز تغییر حجم اتفاق می افتد. این حجم ممکن است به صورت انقباض یا به صورت تورم باشد. هنگامی که آب در دسترس باشد، هیدراتاسیون مداوم را تسهیل می کند. این می تواند در سازه بتنی افزایش حجم ایجاد کند. اما زمانی که رطوبتی برای انجام این هیدراتاسیون وجود نداشته باشد، انقباض در بتن ایجاد می شود. این نوع انقباض در نتیجه خروج آب از منافذ مویرگی موجود در بتن است. فرآیند هیدراتاسیون دلیل این برداشت آب است. آب برای هیدراتاسیون سیمان هیدراته ضروری است. این فرآیند خروج آب از منافذ مویرگی برای انجام هیدراتاسیون سیمان هیدراته شده به عنوان خود خشک شدن نامیده می شود. انقباض با چنین سیستم محافظه کارانه ای را می توان به عنوان انقباض خود بهخ خودی  یا تغییر حجم خودزا نام برد.

پیشگیری از جمع شدگی خود به خودی در بتن 

• تنظیم مقدار سیمان در طرح اختلاط
• استفاده از سیمان کم حرارت زا
• استفاده از افزودنی کاهنده انقباض
• استفاده از الیاف فولادی و الیاف پلی پروپیلن
• افزودن سنگدانه سبک از قبل خیس شده

 

جمع شدگی کربناته

انقباض کربناته در بتن سخت شده رخ می دهد. دی اکسید کربن (CO2) موجود در محیط اطراف سیمان سخت شده باعث واکنش های شیمیایی می شود. این امر منجر به تشکیل کربنات کلسیم و آب و در نتیجه کاهش حجم می شود. در مناطقی که شرایط رطوبتی متوسط دارند، این پدیده مشاهده می شود.

پیشگیری از جمع شدگی کربناته  در بتن

• در هنگام بتن ریزی می توان اتصالات مناسبی را در سازه ایجاد کرد
• ایجاد اتصالات انقباضی منظم در بتن
• استفاده از سنگدانه با مدول بالاتر
• استفاده از سیمان کمتر

جمع شدگی شیمیایی و حرارتی

جمع شدگی شیمیایی به دلیل کاهش حجم خمیر سیمان، ناشی از اتصال شیمیایی آب در فرآیند هیدراتاسیون سیمان، رخ می دهد. جمع شدگی حرارتی در اثر انقباض حرکت بتن ایجاد می شود. تغییرات فصلی دما می تواند منجر به ترک خوردن بتن شود که می تواند در نتیجه انقباض حرارتی در بتن ایجاد شود.  این نوع انقباض ها را می توان با استفاده از مواد افزودنی جبران کننده انقباض کنترل کرد و از ترک جلوگیری کرد.

انواع مختلف جمع شدگی بتن و روش های پیشگیری از آن ها در بالا مورد بحث قرار گرفته است. نکات کلی وجود دارد که برای همه انواع جمع شدگی باید رعایت شوند.

نتیجه گیری

 علل، انواع و روش های پیشگیری از جمع شدگی بتن در بالا مورد بحث قرار گرفته است. نسبت آب به سیمان در طراح اختلاط مناسب، برای کاهش پتانسیل انقباض بتن حیاتی است. در نظر داشته باشید که شرایط محیطی مانند گرمای زیاد و رطوبت کم بر بتن تأثیر می گذارد. از متخصصان در زمینه بتن ریزی کمک بگیرید، که می توانند در ایجاد یک چک لیست برای کمک به کاهش احتمال شکست در پروژه شما کمک کنند.

جهت  مشاوره با واحد فنی و مهندسی استرامیکس با ما در تماس باشید. 

---

                  محصولات مرتبط:

• الیاف بتن بر پایه پلی پروپیلن خالص با مقاومت کششی بالا Strufiber FP12 
• هوازای بتن (حباب هوا ساز بتن  Struplast Air 
• فوق روان کننده بتن و روان کننده های بتن Struplast
• ابر روان کننده کربوکسیلاتی بتن  Strusin
• منبسط کننده و فوق روان کننده گروت، بتن و ملات سیمانی Strugrout ES500
• کیورینگ (عمل آورنده) بتن Strucureمطالب مرتبط:
• بتن الیافی؛ انواع و مزیت های آنها 
• طبقه بندی ترک های بتن: از منظر طبیعت ترک، عرض ترک و شکل ترک
• عمل آوری بتن و روش های متداول آن
• سنگدانه های بتن با رویکرد تاثیر در کاهش مصرف سیمان