خزش در بتن خاصیتی است که با وجود آن بتن به تغییر شکل خود را در اثر بارهای دراز مدت و تحت تنش ثابت در محدوده قابل قبول الاستیک ادامه میدهد. افزایش تدریجی تغییر شکل نسبی تحت بار با گذشت زمان را خزش می‌نامند. با زیاد شدن زمان بارگذاری، میزان این تغییر شکل غیرالاستیک نیز افزایش پیدا می‌کند. مقدار کل خزش میتواند چند برابر تغییر شکل کوتاه مدت الاستیک باشد. اما با گذشت زمان، سرعت این افزایش تغییر شکل یافته و منحنی خزش کاهشی خواهد بود.
تغییر شکل در دراز مدت میتواند چندین برابر بیش از تغییر شکل نسبی هنگام بارگذاری باشد. بر این اساس محاسبه میزان خزش در سازههای بتنی از اهمیت خاصی برخوردار است. رفتار بتن تنها در برابر بارهای کوتاه مدت به شکل الاستیک بوده و به علت تغییر شکل های اضافی و در طول زمان، رفتار اصلی به صورت مصالح غیر الاستیک خواهد بود.
در این مطلب به بررسی خزش در بتن پرداخته و از عوامل موثر بر آن و راهکارهای مهندسی برای حل آن با شما گفتگو می‌کنیم.
خزش در بتن چیست و چگونه پدید می‌آید؟
افزایش تدریجی تغییر شکل نسبی بتن تحت بار را با گذشت زمان خزش می‌‌گویند. رابطه بین تنش و تغییر شکل نسبی بتن تابعی از زمان بوده و به‌دلیل وجود این خاصیت، بتن در اثر بارهای طولانی مدت تحت یک نیروی تنشی ثابت در محدوده قابل قبول الاستیک تغییر شکل میدهد.
این محدوده داری fc کمتر از 0.5 است. هنگامی که مدت بارگذاری افزایش یابد، این نوع تغییر شکل غیر الاستیک نیز افزایش داشته و حتی چند برابر تغییر شکل کوتاه مدت الاستیک خواهد بود. عاملی که اثر تخریبی بر سازه داشته و با گذشت زمان تا حدودی سرعت تغییر شکل نیز کاهش پیدا می‌کند.
در مواردی تغییر شکل ایجاد شده در بتن در دراز مدت عاملی بسیار موثرتر از تغییر شکل نسبی در زمان بارگذاری است.
موضوع خزش در بتن برای سازههای بتنی دارای اهمیت بسیار زیادی است. دلیل این موضوع آن است که بتن تنها در برابر بارهای کوتاه مدت به شکل الاستیک رفتار می‌کند. اما در صورت بارگذاری در دراز مدت و به‌عنوان مصالح، خاصیت غیر الاستیکی از خود نشان میدهد.
عوامل موثر بر خزش بتن را بشناسیم!
عوامل گوناگونی بر افزایش میزان خزش بتن تاثیر دارند که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
از خصوصیات مصالحی که در کنار مقدار مصالح سنگی بر میزان خزش تاثیر دارد میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- بزرگترین اندازه سنگدانه در بتن
- تخلخل سنگدانه
- دانه‌‌بندی سنگدانه‌ها
- دمای محیط
- رطوبت موجود در محیط
- شکل ظاهری آنها
- جنس و مقدار مصالح سنگی
- عوامل موثر بر میزان خزش
- میزان مقاومت فشاری در بتن
- مدول الاستیسیته سنگدانه
- سن بتن در هنگام بارگذاری
- شدت تنش وارده شده بر بتن
- مدت زمان بارگذاری بتن
در تهیه بتن کاربردی در ساخت یک سازه بتنی هر قدر نسبت میزان مصالح سنگی از سیمان مورد استفاده برای ساخت بتن بیشتر و سنگدانه‌‌های موجود در آن سخت‌‌تر باشند، میزان خزش به دلیل مقاومت مصالح قطعا کمتر خواهد بود.
تاخیر در بارگذاری بتن در مواردی باعث کاهش خزش در بتن میشود. خزش فرایندی تدریجی است و میتواند مدت‌‌ها ادامه پیدا کرده و تحت آزمایش قرار گیرد. اما پس از این مدت، به دلیل تداخل اثر کربناته شدن نمونه‌‌ها و به دنبال خزش، آزمایش متوقف میشود. مهندسان اجرایی باید توجه ویژه به این موارد داشته و آنها را در فرایند جلوگیری از خزش بتن اعمال کنند.
مقاومت فشاری با خزش در بتن رابطه معکوس داشته و نسبت آب به سیمان رابطه مستقیم دارد. در نتیجه میزان سیمان مصرفی میتواند مقاومت فشاری بتن را تغییر دهد. این شرایط میتواند باعث تغییر در میزان خزش شود. اما توجه داشته باشید که نوع سیمان تا جایی بر خزش مؤثر است که بر مقاومت بتن در زمان بارگذاری اثر بگذارد.
اصولا هر چه میزان رطوبت نسبی هوا کمتر باشد میزان خزش بیشتر خواهد بود. به همین ترتیب نیز هر چه نیروهای تنشی وارد شده بر بتن کمتر باشند، میزان خزش کمتر خواهد بود.
خيز تيرهای بتن مسلح به مرور زمان افزايش پیدا می‌کند. از دلايل اصلی این مورد میتوان به خزش بتن اشاره کرد. خزش بتن در اعضای فشاری و ستون‌های بتن مسلح باعث کاهش تدريجی طول عضو مربوطه میشود. اين کاهش با مقاومت ميلگردها روبرو بوده و با گذشت زمان، تنش در بتن کاهش و در ميلگردها افزايش پیدا می‌کند.
کیفیت مخلوط بتن نیز به‌مرور زمان افزایش یافته و بار اعمالی را بهتر تحمل می‌کند. در حالی که بتن تازه با اعمال بارهای کم نیز تغییر شکل پیدا می‌کند.
جمع شدگی چیست و چه تاثیری بر خزش بتن دارد؟
جمع شدگی از خصوصیات طبیعی بتن و پدیده ای است که در آن بتن به‌دلیل از دست دادن رطوبت دچار تغییر حجم میشود. به همان نسبت هر قدر میزان رطوبت بتن کمتر شود جمع شدگی و خزش در بتن هم بیشتر خواهد بود. کاهش خزش با بالا رفتن کیفیت بتن همراه بوده و نقش موثری در بهتر شدن نتایج نهایی کار دارد.
راهکارهای کاهش مقدار خزش عبارتند از:
- استفاده از حداکثر مقدار مجاز میلگرد: میزان استفاده از میلگرد در کیفیت نهایی کار سازه موثر است. از طرفی نقش مهم کاربرد حداکثری میلگرد را در کاهش میزان خزش بتن نمی‌توان نادیده گرفت.
- کاهش عوامل تشدید کننده: در صورت از بین بردن عوامل گوناگون موثر در افزایش خزش مانند کاهش رطوبت نسبی هوا، افزایش نیروهای تنشی وارد شده بر بتن، کاهش کیفیت بتن مصرفی، میتوان انتظار کاهش مقدار خزش را نیز داشت.
- رطوبت و دمای محیط: هرچه رطوبت نسبی هوا کمتر باشد مقدار خزش بیشتر است.
- تاخیر در بارگذاری بتن (در برخی موارد)
- شدت تنش وارده در بتن: هرچه تنش وارده کمتر باشد مقدار خزش نیز کمتر خواهد بود.
سخن پایانی
خزش بتن و عوامل موثر بر این پدیده نقش مهمی در کیفیت بتن داشته و سهم مهمی در ساختار نهایی سازههای بتنی دارد. این عامل تحت‌تاثیر فاکتورهای متنوعی قرار دارد. کنترل این عوامل تاثیر زیادی بر کاهش خزش و بالا بردن طول عمر مفید آن دارد.
این مورد و ارتباط آن با جمع شدگی بتن و مشکلات ناشی از آن از موارد مهم در مهندسی بتن است. رعایت اصول کاهش خزش و پیشگیری از آن در بالا بردن سطح کیفی کار موثر و مفید است.
