انواع جمع‏ شدگی در بتن

• جمع ‏شدگی خود به خودی

جمع‏ شدگی بتن خود به خودی، عمدتاً در اثر انقباض شیمیایی سیمان ایجاد می‌شود که در طی فرآیند هیدراتاسیون به دلیل خارج شدن آب از حفرات مویین که در داخل بتن وجود دارند، صورت می‌گیرد. براساس ACI R116، جمع‏شدگی خودبه خودی، تغییر حجم ناشی از هیدراتاسیون مداوم سیمان، بدون احتساب اثرات بار اعمال شده و تغییر در شرایط حرارتی یا میزان رطوبت است. این نوع جمع‏شدگی معمولا در چند ساعت اول بعد از بتن ریزی آغاز می­شود و با کاهش نسبت آب به سیمان نیز افزایش می­یابد. بنابراین، در مخلوط‌های بتن با مقاومت و یا کارایی بالا، می­نواند موضوع نگران کننده­ای باشد. جمع‏شدگی خودبه خودی باید در 24 ساعت اول کنترل شود تا از ایجاد ترک­های بعدی نیز جلوگیری کرد. استفاده از مواد افزودنی، به عنوان فوق روان کننده بتن یا دوده سیلیس، مقاومت بتن در برابر چنین جمع‏شدگی را کاهش یافته می­دهد. از سوی دیگر، افزایش میزان سنگدانه در مخلوط، با کاهش حجم کل خمیر سیمان و پایداری حجم بالای سنگدانه نیز می­تواند جمع‏شدگی خود به خودی را کاهش دهد.

این مطلب را هم بخوانید: ناحیه انتقال مرزی بتن چیست؟

• جمع‏ شدگی پلاستیک ( خمیری)

این نوع جمع‏ شدگی بتن در زمانی که بتن هنوز در حالت خمیری خود قرار دارد و اجزای تشکیل دهنده­ی آن دارای پیوند ضعیفی با هم هستند، رخ می­دهد. این اتفاق زمانی می­افتد که میزان از دست دادن آب مخلوط بیشتر از میزان آب انداختگی آن در سطح، قبل از گیرش نهایی باشد. با خشک‏شدن سطح بتن، یک فرآیند پیچیده منیسک، مایع بین ذرات در سطح و نزدیک آن­ها شکل می­دهد و در نتیجه آن خاصیت مویینگی ایجاد می­شود. یک فشار مویینه کششی در فاز مایع ایجاد می­شود که در نهایت با افزایش فشار باعث ایجاد جمع‏شدگی پلاستیکی می­شود. مقدار مواد سیمانی مورد استفاده در مخلوط بتن، نسبت آب به سیمان و محیط اطراف پارامترهای اصلی هستند که ترک‏خوردگی ناشی از جمع‏شدگی پلاستیک را کنترل می­کنند. استفاده از مواد ریز بیشتر در مخلوط، مانند دوده سیلیس، سرباره، یا خاکستر بادی، گیرش نهایی بتن را به تاخیر می­اندازد و احتمال وقوع ترک را بیشتر می­کند. در هوای گرم، رطوبت کم و باد با سرعت بالا، وقوع جمع‏شدگی پلاستیک احتمال بالاتری دارد. ترک‌های آن معمولاً شکلی خطی و بدون الگوی مشخص به خود می‌گیرند و از چند سانتی‌متر تا چند متر طول دارند. معمولاً ساختار بتن را تضعیف می‌کنند و اجازه انتشار رطوبت و سایر گونه‌های مهاجم را به داخل توده بتن می‌دهند، مگر اینکه خیلی کم عمق و باریک باشند که در نهایت باعث ایجاد خوردگی آرماتور شده و منجر به شکست بتن می‌شوند. تقویت بتن با الیاف، عرض ترک­های ایجاد شده توسط جمع‏شدگی پلاستیک را کاهش می­دهد. اگرچه هر چه حجم الیاف مورد استفاده بیشتر باشد، عرض ترک کمتری حاصل می­شود، با این وجود این افزودنی نرخ و میزان تبخیر را افزایش می­دهد.

• جمع ‏شدگی خشک شدگی

به طور مشابه، این نوع جمع‏ شدگی بتن نیز، به علت از دست دادن آب در اثر تبخیر رخ می­دهد. معمولا در هفته ­های اول شروع می­شود و تا ماه­ها بعد ادامه می­یابد. شرایط محیطی مانند رطوبت نسبی و دمای اطراف بتن، عامل اصلی تاثیرگذار بر سرعت جمع شدگی خشک شدگی است. علاوه بر این، ویژگی‌های بتن، از جمله نسبت آب به سیمان، نوع سیمان، سنگدانه‌ها، و ترکیبات افزودنی بتن بر میزان جمع شدگی خشک‌شدگی تأثیر می‌گذارند. از این رو، توصیه می­شود با استفاده از روان کننده بتن نسبت آب به سیمان را در مخلوط به حداقل مقدار کاهش داده شود تا شدت جمع‏شدگی خشک‏شدگی کاهش یابد. علاوه بر مورد اشاره شده، برای بهبود رفتار در برابر ج جمع‏شدگی خشک‏شدگی می­توان از سیمان با حرارت کم استفاده کرد.

روش دیگر نیز استفاده از افزودنی­های شیمیایی مانند کاهنده آب یا افزودنی­های کاهش‏دهنده انقباض است. از طرفی دیگر، ترک‏خوردگی را می­توان با مهارت ساخت، تناسب مناسب مخلوط و اتصال کافی که بلافاصله پس از سخت‏ شدن انجام می­شود، کنترل کرد.

این مطلب را هم بخوانید: آب انداختگی بتن تازه

• جمع ‏شدگی کربناتاسیون

علاوه بر جمع‏شدگی در اثر خشک شدن و خود به خودی، بتن نیز در اثر واکنش­های کربناته شدن در معرض کاهش حجم قرار می­گیرد. این نوع جمع‏شدگی اگرچه از اهمیت کمتری برخوردار است، ریزساختار بتن را تغییر می­دهد، حجم بتن و تخلخل را کاهش می­دهد و باعث شکل‏گیری میزان جمع‏شدگی متفاوت بین سطح و توده بتن می­شود. این تغییرات می­تواند میزان کربناته شده را به دلیل ایجاد ترک­های سطحی افزایش و در نتیجه زمان قبل از شروع خوردگی آرماتور فولادی را کاهش دهد. این مورد می­تواند مواد سیمانی متخلخل، شدیدتر اتفاق بیفتد.

• جمع‏ شدگی حرارتی

جمع شدگی حرارتی، تورم و انقباض بتن به دلیل تنش­های ایجاد شده توسط گرمای تولید شده از فرآیند هیدراتاسیون و تغییرات دما بین بتن و شرایط اطراف است. فرآیند گرمایش بتن، انبساط حرارتی در مراحل اولیه پس از پرداختن نیز نامیده می­شود و معمولاً در 12 ساعت اول اتفاق می­افتد. به طور کلی، اگر دمای یکنواخت با گرادیان در طول مقطع بتن در حالی که شروع به سرد شدن می­کند و به تعادل حرارتی بین لایه­های خود می‏رسد وجود داشته باشد، یک کرنش حرارتی ایجاد می­شود.

این کرنش ممکن است بسته به انبساط حرارتی و اندازه مقطع بتن، ترک­ها را گسترش دهد. در مراحل بعدی، جمع‏شدگی حرارتی به دلیل نوسانات دمای سطح بتن و دمای محیط ایجاد می‏شود که می­تواند به طور قابل توجهی بین سطح داخلی و خارجی مقطع بتنی متفاوت باشد. اغلب، اتصالات کنترلی برای محدود کردن ترک­های حرارتی ایجاد شده توسط انبساط حرارتی و تغییر حجم استفاده می­شود. تنش حرارتی تحت تأثیر عوامل زیادی از جمله نسبت آب به سیمان، نوع سنگدانه، تغییرات روزانه دما در حین ساخت، مکان سازه، ابعاد اعضای سازه و کیفیت ساخت و ساز قرار می­گیرد.