سنگ شکن غرب

0 تا 100 جمع شدگی بتن (انواع جمع شدگی بتن و راه های جلوگیری از جمع شدگی بتن)

ﺳﻪشنبه, 25 مرداد 1401 0 نظر 106 بازدید

جمع شدگی بتن در اثر کاهش طول یا حجم بتن ناشی از تغییر در رطوبت یا تغییرات شیمیایی ایجاد می شود. نیاز به تسهیل قرار دادن و تثبیت بتن اغلب منجر به تصمیم به استفاده از مقدار بیشتری از آب اختلاط نسبت به فرآیند هیدراتاسیون می شود. محتوای آب مصرفی باعث ایجاد حرکت و ایجاد تنش های کششی می شود که خمیر سیمان را به هم نزدیک تر کرده و باعث این پدیده می شود. جمع شدگی بتن می تواند منجر به ترک خوردگی، پیچ خوردگی دال ها و ناپایداری ابعادی اعضای بتنی شود. انواع انقباض در بتن شامل جمع شدگی پلاستیک، جمع شدگی خودگیری، کربناسیون و خشک شدگی می شود.

 

جمع شدگی بتن چیست؟

انواع جمع شدگی بتن

عوامل موثر بر جمع شدگی بتن

راه های جلوگیری از جمع شدگی

تفاوت خزش و جمع شدگی بتن

 

جمع شدگی بتن چیست؟

بتن در معرض تغییرات حجمی یا القایی قرار می گیرد. تغییر حجم یکی از مضرترین خواص بتن است که بر استحکام و دوام طولانی مدت تاثیر می گذارد. از نگاه مهندسی، جنبه تغییر حجم بتن از این نظر حائز اهمیت است که باعث ایجاد ترک های نامناسب در بتن می شود و به آن جمع شدگی بتن می گویند. به عبارت دیگر انقباض بتن (Concrete Shrinkage) تغییر حجم بتن در طول زمان به نحوی که باعث کاهش ابعاد بتن شود. جمع شدگی نتیجه از دست رفتن رطوبت بتن سخت شده به محیط است. در اثر خالی شدن منافذ ریز در بتن، فشار مویرگی منفی ایجاد می شود که باعث کاهش حجم بتن می شود.

 

دلایل ترک در بتن و راهکار

 

جمع شدگی بتن چیست

 

انواع جمع شدگی بتن

جمع شدگی خاصیت ذاتی بتن است. اصطلاح جمع شدگی برای توصیف جنبه های مختلف تغییرات حجمی در بتن به دلیل از دست دادن رطوبت در مراحل مختلف به دلایل گوناگون استفاده می شود که شامل جمع شدگی پلاستیک، جمع شدگی به صورت خشک شدن، جمع شدگی خودبخودی و جمع شدگی کربناسیون در بتن می شود.

 

1. جمع شدگی پلاستیک در بتن (Plastic Shrinkage)

جمع شدگی پلاستیک در سطح بتن تازه ایجاد می شود. نتیجه تبخیر آب از سطح بتن تازه یا جذب در قالب بتن یا بستر است. این یک انقباض در حجم به دلیل حرکت آب از بتن در حالی که هنوز در حالت پلاستیک یا قبل از گیرش است. این حرکت آب می تواند در طول فرآیند هیدراتاسیون یا از شرایط محیطی باشد که منجر به تبخیر آب موجود در سطح بتن مرطوب می شود. بنابراین، هر چه بتن بیشتر خونریزی کند، انقباض پلاستیک باید بیشتر باشد. با محتوای سیمان متناسب است و بنابراین با نسبت w/c [وزن آب و سیمان مصرفی در مخلوط بتن] نسبت معکوس دارد.

یکی از دلایل ایجاد ترک های ناشی از جمع شدگی پلاستیک، جذب آب بتن توسط سنگدانه ها است. ذرات سنگدانه ها یا آرماتورها ته نشین می شوند و به همین دلیل در سطح سازه یا به صورت داخلی در اطراف سنگدانه ها ترک ایجاد می شود. در کف ها و روسازی هایی که سطح بیشتری در معرض باد و نور خورشید است، سطح به سرعت خشک می شود و انقباض پلاستیک رخ می دهد. برای جلوگیری از جمع شدگی پلاستیک می توان از روش های زیر استفاده کرد:

  • با پوشاندن سطح به کمک ورق پلی اتیلن می توان از خروج آب از سطح جلوگیری کرد.
  • ارتعاش مناسب بتن می تواند از این فرآیند جلوگیری کند.
  • انقباض پلاستیک در سازه های بتنی را می توان با استفاده از پودر آلومینیوم کاهش داد.
  • استفاده از سیمان گسترده نیز می تواند به کنترل انقباض پلاستیک کمک کند.

 

 عوامل موثر بر جمع شدگی بتن

 

2. جمع شدگی  به صورت خشک شدن (Drying Shrinkage)

انقباض خشک شدن به دلیل از بین رفتن آب جذب شده سطحی از 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 سختی سنگدانه نیز بر آن تأثیر می گذارد. 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 جبران کرد. به این کار انتقال رطوبت گفته می شود و  می توان آن را با استفاده از فرمول Schorer محاسبه کرد: 

Es = 0.00125 (0.90 -h)

در این فرمول Es نشان دهنده کرنش جمع شدگی و h رطوبت نسبی است. سرعت این جمع شدگی با مرور زمان کاهش می یابد و حدود 14 تا 34 درصد از این جمع شدگی در 2 هفته‌ی اول و 40 تا 70 درصد از آن در 3 ماه اول عمر بتن اتفاق می‌افتد. حدود 80% از جمع شدگی هم در سال اول عمر بتن ایجاد خواهد شد. انتخاب مصالح، شرایط محیطی، نسبت آب به سیمان، مقدار سیمان، سنگدانه ها و نوع سیمان مورد استفاده در مخلوط از جمله عوامل مهمی است که بر جمع شدگی خشک شدن بتن تاثیر می گذارد.

 

قیمت بتن امروز

 

انواع جمع شدگی بتن

 

3. جمع شدگی خودبخودی (Autogenous shrinkage)

این انقباض تغییر حجمی است که حتی پس از سخت شدن بتن نیز ادامه می یابد. درواقع این نوع جمع شدگی پس از گیرش اولیه بتن به دلیل هیدراتاسیون رخ می دهد، زیرا این فرآیند به آب نیاز دارد و بنابراین باعث کاهش آب آزاد داخلی می شود.  این پدیده ممکن است به صورت انقباض یا به شکل تورم رخ دهد. هنگامی که آب وجود دارد، هیدراتاسیون تسهیل می شود. هنگامی که رطوبت برای این هیدراتاسیون وجود نداشته باشد، تورم در بتن رخ می دهد. این نوع انقباض در نتیجه خروج آب از سوراخ های مویینی داخل بتن است. فرآیند هیدراتاسیون باعث خروج این آب از منافذ مویینی می شود.

به‌طورکلی، جمع‌شدگی خودبخودی در بتن با کارایی بالا بسیار قابل توجه است، اما استفاده از سیمان با حرارت کم، خاکستر بادی، عوامل کاهنده انقباض، سنگدانه های سبک و الیاف می تواند این مشکل را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

 

تفاوت خزش و جمع شدگی بتن

 

4. جمع شدگی کربناسیون در بتن (Carbonation Shrinkage)

دی اکسید کربن موجود در جو در حضور آب با سیمان هیدراته واکنش نشان می دهد. هیدروکسید کلسیم [Ca(OH)2] به کربنات کلسیم تبدیل می شود و همچنین برخی دیگر از ترکیبات سیمان تجزیه می شوند. چنین تجزیه کاملی از ترکیب کلسیم در سیمان هیدراته از نظر شیمیایی حتی در فشار کم دی اکسید کربن در اتمسفر معمولی امکان پذیر است. کربناته به آهستگی فراتر از سطح در معرض بتن نفوذ می کند. میزان نفوذ دی اکسید کربن نیز به رطوبت بتن و رطوبت نسبی محیط بستگی دارد. کربناته شدن با افزایش وزن بتن و انقباض همراه است.

انقباض کربناته احتمالاً به دلیل حل شدن کریستال های هیدروکسید کلسیم و رسوب کربنات کلسیم در جای خود ایجاد می شود. از آنجایی که حجم محصول جدید کمتر از محصول جایگزین شده است، انقباض صورت می گیرد. کربناته شدن بتن همچنین منجر به افزایش استحکام و کاهش نفوذپذیری می شود، احتمالاً به این دلیل که آب آزاد شده توسط کربناته باعث افزایش فرآیند هیدراتاسیون می شود و همچنین کربنات کلسیم باعث کاهش حفره های موجود در خمیر سیمان می شود. این فرآیند باعث جمع شدگی سطح می شود. ممکن است این فرآیند در طول دوره ی بهره برداری سازه ی بتنی اتفاق افتد. جمع شدگی کربناسیون در مناطقی دیده می شود که رطوبت متوسطی دارند.

 

راه های جلوگیری از جمع شدگی

 

عوامل موثر بر جمع شدگی بتن

1. نسبت آب به سیمان : نسبت آب به سیمان نیز بر میزان انقباض تأثیر می گذارد و رابطه بین میزان آب و انقباض بتن خطی است، یعنی هر چه آب بیشتر شود، جمع شدگی بتن نیز بیشتر جمع می شود. افزایش یک درصدی آب باعث افزایش سه درصدی انقباض می شود. میزان افت بتن به شرایط محیطی از جمله رطوبت نسبی، دما و گردش هوا بستگی دارد. رطوبت بیشتر و تبخیر کندتر در دمای پایین باعث کاهش اثر انقباض بتن می شود.

2. دما: عامل مهم دیگری که بر نیاز آبی بتن و در نتیجه انقباض آن تأثیر می گذارد، دمای بتن تازه است. بتن ریزی در زمستان معتدل نسبت به بتن ریزی در ماه های گرم تابستان تمایل به ترک خوردگی بسیار کمتری دارد.

 

دمای مجاز بتن ریزی

 

3. رطوبت نسبی: اگر نمونه بتن برای مدت زمان طولانی در رطوبت نسبی 100% نگهداری شود، به جای تورم جزئی، انقباض ایجاد نخواهد شد.

4. درصد دانه های سنگی : هرچه درصد دانه های سنگی در بتن بیشتر باشد افت بتن کمتر خواهد بود.

5. نوع سنگدانه ها : هر چه مصالح سنگی با کیفیت بیشتری در بتن استفاده شود، افت بتن کمتر می شود.

6. عمر بتن : انقباض با گذشت زمان به سرعت کاهش می یابد. بیشترین مقدار افت بتن ۹۰ درصد در یک سال اول رخ می دهد.
استفاده از آرماتور در بتن : در قطعات بتن آرمه، آرماتورها از جمع شدن قطعه بتن جلوگیری می کند و نتیجه این عمل به وجود آوردن نیروهای فشاری در فولاد است.

7. نوع سیمان مصرفی در مخلوط: به دلیل استفاده از سیمان های مختلف، انقباض بتن های مختلف نیز متفاوت است. سیمان سریع گیر به سرعت سخت می شود، بنابراین انقباض آن در شرایط مشابه بیشتر از سیمان پرتلند معمولی است.

8. افزودنی های بتن: افزودن کلرید کلسیم به عنوان یک افزودنی به مخلوط بتن باعث افزایش انقباض می شود. اما زمانی که آهک را جایگزین آن کنیم این میزان تجمع کاهش می یابد.

 

راه های جلوگیری از جمع شدگی

هنگام بحث در مورد این که انقباض در بتن چیست، به اهمیت رطوبت اشاره کردیم. به همین دلیل بهترین راه برای جلوگیری از انقباض بتن مخلوط کردن آب کمتر در بتن است. بنابراین با کاهش میزان آب مخلوط بتن و یا با افزایش حجم سنگدانه ها (به ویژه ماسه) می توان میزان ترک های ناشی از انقباض را کاهش داد تا حجم خمیر سیمان به حداقل برسد. روش دیگری که پیمانکاران اغلب برای کاهش تأثیر انقباض از آن استفاده می کنند، افزودن اتصالات حرکتی و تقویت کننده کنترل ترک است. اتصالات در بتن بریده می شوند، به این معنی که وقتی بتن به دلیل جمع شدگی شروع به ترک خوردن می کند، در امتداد درزهای کنترلی ترک می خورد و تاثیر آن بر یکپارچگی خود بتن به حداقل می رسد.

 

تفاوت خزش و جمع شدگی بتن

 

فوم بتن چیست

 

تفاوت خزش و جمع شدگی بتن

چندین شباهت و عدم شباهت بین خزش و انقباض وجود دارد. اول، منبع هر دو اثر یکسان است، یعنی از دست دادن رطوبت جذب شده از خمیر سیمان هیدراته. ولی مهمترین تفاوت خزش و جمع شدگی بتن به تاثیر نیرو‌های خارجی بر می گردد. به این معنا که خزش تحت تاثیر نیرو‌های خارجی رخ ‌می‌دهد؛ اما جمع شدگی از این نیرو‌ها تاثیر نمی گیرد و تنها به علت از دست دادن آب به وجود می‌آید. همچنین یکی دیگر از موارد تفاوت خزش و جمع شدگی بتن این است که جمع شدگی یک ویژگی ذاتی و طبیعی در تمامی انواع بتن‌های ساخته شده با سیمان پرتلند است اما هر میزان خزش بتن کاملا غیر عادی بوده و نشان از فشار‌های زیاد بر سازه دارد.

 

نتیجه گیری

انقباض بتن تغییر طول در واحد طول است و بنابراین یک عدد ابعادی است که به صورت درصد بیان می شود. جمع شدگی وابسته به زمان است و مقدار آن شامل انقباض پلاستیک، انقباض  خودبخودی، انقباض خشک شدن و انقباض کربناته است که معمولاً بر حسب میکرو کرنش اندازه گیری می شود. این پدیده در شرایط عادی اجتناب ناپذیر است مگر اینکه از نوع خاصی از سیمان برای ساخت استفاده کنیم. بتن بدون انقباض ساخته شده با سیمان که پس از ریختن کاهش حجم نداشته باشد، تنها راه حل برای این امر است. اما در ساخت و سازهای عمومی به دلیل تولید کم و گران بودن بتن نمی توانیم از بتن غیر انقباض استفاده کنیم. نسبت آب به سیمان طراحی مخلوط مناسب برای کاهش پتانسیل این پدیده 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.

 

جمع شدگی بتن چیست؟

انقباض بتن (Concrete Shrinkage) به تغییر حجم بتن در طول زمان به نحوی که باعث کاهش ابعاد بتن گفته شود. 

 

تفاوت خزش و جمع شدگی بتن در چیست؟

جمع‌ شدگی یا انقباض بتن یک ویژگی ذاتی و طبیعی است که در اثر از دست دادن آب بتن به وجود می آید اما فرایند خزش در واقع براثر اعمال نیروهای خارجی صورت می‌پذیرد. 

نظرات 0 نظر

دیدگاه شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.




نام و نظر خود را وارد کنید
نظر شما با موفقیت ارسال شد