جمع شدگی در بتن از مشکلات متداول در مرحله خشک شدن بتن است که پیمانکاران و سازندگان در مواردی با آن درگیر می‌شوند. اصطلاحات افت، انقباض، آب رفتگی یا جمع شدگی بتن از موارد رایج در حوزه بتن بوده و به‌معنای کاهش حجم بتن با از دست رفتن یا خروج آب جذب شده در ساختار خمیر سیمان از بتن است. این واکنش هیدراتاسیون گرمازا بوده و با تولید انرژی و ایجاد شیب حرارتی بالا همراه است. موردی که با سرد شدن بتن در مراحل بعدی به ترک خورردن آن منجر می‌شود.
در این مطلب به بررسی این موضوع می‌پردازیم.
با ما در مطالعه متن همراه شوید.
جمع شدگی در بتن چیست و چه عوارضی به دنبال دارد؟
بتن ریزی و خشک شدن اصولی بتن از مهم‌ترین مراحل اجرایی در سازه‌های بتنی محسوب می‌شوند. تنها در صورت اجرای کامل و صحیح این قسمت از کار می‌توان انتظار ساخت بنایی بی‌نقص در این بخش را داشت. اما در مواردی شاهد مشکلاتی در این زمینه هستیم که جمع شدگی در بتن یکی از مهم‌ترین انهاست. این پدیده گرمازا که با خروج مقداری از آب سیمان و دهیدراتاسیون سیمان اتفاق می‌افتد، با ایجاد تنش تغییر دما در مراحل بعد، ممکن است بتن خشک شده را دچار جمع‌شدگی (Shrinkage in Concrete)، خزش (Creep) و در نهایت تغییر شکل با ظهور ترک‌های عمیق کند.
تغییر در حجم بتن از موارد تعیین کننده و شاخصه‌های مهمی است که بر دوام و پایداری بلند مدت بتن تاثیر می‌گذارد. اهمیت جمع شدگی یا تغییر حجم بتن بیشتر در ایجاد ترک‌هایی است که در مواردی از دید پنهان مانده در نهایت پایداری بتن را تهدید می‌کنند.
جمع شدگی در بتن به شکل‌های مختلف روی می‌دهد که عبارتند از:
- جمع شدگی از نوع خودگیری یا افت خودگیری (Autogenous Shrinkage): این مورد به‌دلیل آبگیری یا هیدراتاسیون سیمان اتفاق افتاده و میزان آن اغلب بسیار اندک است.
- جمع شدگی از نوع خشک شدگی یا افت خشک شدگی (Drying Shrinkage): این مورد بیشتر در بتن تولید شده با سنگریزه‌های ریزتر اتفاق افتاده و موجب افت در خمیر سیمان می‌شود.
- جمع شدگی از نوع پلاستیک یا افت پلاستیک (Plastic Shrinkage): حرکت آب در حالت پلاستیک و نسبت آب به سیمان بالا این مورد را پدید می‌آورد.
- جمع شدگی کربناسیون یا افت کربناسیون (Carbonation Shrinkage): این مورد شامل ایجاد تهدید خوردگی است که ضمن واکنش CO2 با آب خارج شده در اثر دهیدراتاسیون ایجاد می‌شود.
اگر تمایل دارید در خصوص یخ زدگی بتن اطلاعات بیشتری بدست بیاورید، این مقاله را بخوانید!
تفاوت بین خزش بتن و جمع شدگی بتن چیست؟
باید توجه داشت که بین 2 مورد خزش و جمع شدگی در بتن تفاوت وجود دارد.
بتن در معرض بار فشاری به طور ناگهانی تغییر شکل می‌دهد که به کرنش آنی معروف است. اگر این بار فشاری به شکل دوره‌ای و طی زمان و بدون افزایش بار به بتن وارد شود، این حالت از کرنش، خزش نام دارد.
خزش، (Creep) یا وارفتگی به تغییر شکل ماده تحت تنش ثابت در طول زمان اطلاق می‌شود. اما جمع شدگی به عوامل مختلفی مانند طرح و روش های اختلاط، ویژگی‌های مصالح و شرایط محیطی بستگی دارد. این مورد به صورت تغییر حجم دیده شده و ربطی به بارگذاری ندارد.
عوامل موثر در جمع شدگی در بتن و راهکارهای عملی برای پیشگیری
عوامل گوناگونی در افت، انقباض، جمع شدگی در بتن موثرند و تحت شرایط گوناگونی به این حالت منجر می‌شوند. به همان نسبت نیز راهکارهایی برای جلوگیری از بروز این پیشامد در بتن وجود دارد. مهندسین سازه با به‌کارگیری این روش‌ها از انقباض، افت و جمع شدگی در بتن پیشگیری کرده و کیفیت نهایی کار را دستخوش تغییر می‌کنند.
در این بخش این موارد را با هم مرور می‌کنیم:
نسبت آب به سیمان یا مقدار آب در بتن: این نسبت با میزان افت بتن رابطه مستقیم و با مقاومت فشاری آن رابطه معکوس دارد. به‌عبارتی هر میزان نسبت آب به سیمان در بتن بیشتر باشد افت آن در بتن بیشتر خواهد بود.
وجود رطوبت: محیط خشک و فاقد رطوبت موجب سرعت گرفتن واکنش از دست رفتن آب در بتن شده و به افت آن منجر می‌شود. برای پیشگیری از این مشکل لازم است رطوبت بتن حفظ شود. در بتنی که نسبت آب به سیمان بالا باشد اغلب مقداری از بتن به صورت آزاد باقی مانده و پس از زمان گیرش اولیه و تبخیر شدن این آب اضافه، بتن دچار افت می‌شود. بهترین راهکار برای کم کردن از میزان جمع شدگی، کاهش مقدار آب در مخلوط بتن است.
میزان و درصد دانه‌های سنگی: نسبت دانه‌های سنگی موجود در بتن با افت آن معکوس است. به‌عبارت دیگر هر قدر درصد دانه‌های سنگی در بتن بالاتر باشد میزان افت بتن کمتر خواهد بود.
نوع سنگدانه‌های مصرفی: استفاده از مصالح سنگی مرغوب در تهیه بتن به کاهش افت آن منجر می‌شود. به همین دلیل نیز در سازه‌هایی که هزینه بیشتری برای تهیه مصالح آنها صورت گرفته و نوع مرغوب‌تری از آن به کار می‌رود افت کمتری را شاهد خواهیم بود.
عمر بتن: بیشترین میزان افت بتن تا حدود نود درصد در سال اول بتن ریزی رخ می‌دهد. با پیرتر شدن بتن این میزان کاهش خواهد یافت.
کاربرد آرماتور در بتن: در قطعات بتن آرمه یا مسلح، وجود آرماتورها از جمع شدگی بتن یکپارچه جلوگیری و در نتیجه نیروهای فشاری در فولاد ایجاد می‌کند.
از افت کربناسیون بتن بیشتر بدانیم!
افت کربناسیون بتن یا (Carbonation Shrinkag) به دلیل واکنش آب موجود حاصل از هیدراسیون سیمان با CO2 موجود در هوا رخ می‌دهد. دز این واکنش هیدروکسید کلسیم به کلسیم کربنات تبدیل و سایر اجزای سیمان تجزیه می‌شوند.
تجزیه کامل ترکیب کلسیم در هیدراسیون سیمان تنها هنگامی ممکن است که کربن دی اکسید در فشار کم هوا قرار داشته باشد. در چنین شرایطی کربنات کم کم به لایه‌های زیرین بتن نفوذ می‌کند. نرخ نفوذ در این ترکیب به میزان رطوبت بتن و رطوبت نسبی محیط بستگی دارد.
سخن آخر
جمع شدگی در بتن از عوامل خاص و موقعیت‌هایی است که کیفیت و دوام بتن را کاهش داده و در دراز مدت به استهلاک آن منجر می‌شود.
مهندسین سازه با اجرای راهکارهایی از بروز یا گسترش این حالت پیشگیری کرده و شرایط را برای تولید بتن در بهترین حالت کیفی فراهم می‌کنند.
مواردی نظیر انتخاب نوع مصالح ساختمانی، سایز و درصد سنگریزه‌های مصرفی در بتن، وجود آرماتور و نیز عمر بتن در بروز پدیده جمع شدگی بتن موثر است. به این ترتیب می‌توان انتظار داشت با به‌کارگیری ترفندهای مهندسی و محاسبات دقیق از بروز جمع شدگی در بتن جلوگیری و بتن را در شرایط بهینه ایجاد کرد.
استفاده از عایق‌‌های بتنی نیز راهکاری کارآمد برای پیشگیری از بروز این حالت است که توسط مهندسین و کارشناسان فن اجرا می‌شود.
خرید یونولیت سقفی از یونیپلکس
