اصطلاح جمع شدگی بتن یعنی چه؟
همانطور که می‌دانید، بتن آماده از ترکیب آب، سیمان، سنگدانه و سایر مواد افزودنی ساخته می‌شود. در این ترکیب سیمان با آب واکنش داده و خاصیت چسبندگی به مخلوط می‌دهد. یکی از مشکلاتی که بعد از تهیه و استفاده از بتن ممکن است پیش بیاید، جمع شدگی یا انقباض در بتن است.
پدیده انقباض بتن یا همان جمع شدگی، از نظر مهندسی اهمیت بسیاری دارد و مهندسان و سازندگان توجه ویژهای به آن دارند. اما جمع شدگی بتن یعنی چه؟ شرینکیج بتن چیست؟ منظور از جمع شدگی یا شرینکیج بتن، تغییر حجم بتن در اثر از دست دادن آب و بدون تاثیر پذیری از نیرو‌های خارجی می‌باشد. (برخلاف خزش بتن که تحت تاثیر نیرو‌های خارجی است) درواقع افت بتن یا شرینکیج به دلیل حرکت آب در ساختار متخلخل بتن و سایر واکنش‌های شیمیایی درون آن، اتفاق میافتد.
پدیده انقباض بتن هنگامی رخ می‌دهد که مخلوط در طول زمان دچار کاهش حجم شود. به این ترتیب اصطلاحا می‌گوییم بتن دچار جمع شدگی شده است. در حالت عادی افت بتن بین ۰.۰۰۰۲ الی ۰.۰۰۰۸ حجم آن است که ۱۵ تا ۳۵ درصد آن در دو هفته اول، ۴۰ تا ۸۰ درصد آن در سه ماهه اول، و ۶۵ الی ۹۰ درصد آن در یک سال اول عمر بتن رخ می‌دهد.
شاید بپرسید زمان آغاز افت بتن چیست؟ معمولا از همان گیرش اولیه، فرآیند انقباض بتن نیز آغاز می‌شود. این فرآیند به تدریج ادامه پیدا می‌کند و همانطور که گفتیم نزدیک به 90 درصد از انقباض ها در یک سال اول عمر بتن اتفاق میافتد. یکی از دلایل اهمیت پدیده انقباض در بتن این است که تنش‌های کششی ناشی از چمع شدگی در نهایت منجر به بروز ترکهای داخلی و خارجی در سازه می‌شود.
همچنین با توجه به این که تمام بتن‌های ساخته شده با سیمان‌های پرتلند دچار افت می‌شوند، مهندسان همواره باید از قبل میزان افت بتن را محاسبه کنند تا سازه دچار مشکلات جدی نشود. شرینکیج بتن در تمامی نقاط از جمله سقف، ستون‌ها، دیوار‌های برشی، اعضای پیش تنیده، مخازن و … اتفاق میافتد.
انواع جمع شدگی بتن چیست؟
در بخش قبل به تفصیل درباره اصطلاح جمع شدگی بتن و معنای آن صحبت کردیم. اینجا می‌خواهیم انواع انقباض در بتن را ذکر کنیم. انواع جمع شدگی بتن عبارت‌اند از:
- جمع شدگی پلاستیک
- جمع شدگی ناشی از خشک شدن
- جمع شدگی خودبخودی
- جمع شدگی کربناسیون
جمع شدگی پلاستیک بتن
یکی از انواع جمع شدگی بتن، انقباض پلاستیک نام دارد. برخی اوقات بعد از بتن ریزی آب مورد نیاز بتن روی سطح آن بخار می‌شود. همین موضوع باعث به وجود آمدن ترک روی سطح آن می‌گردد. از سوی دیگر مقداری از آب بتن نیز توسط سنگدانهها جذب می‌شود، به این ترتیب سطح بتن دچار کم آبی و خشکی شده و جمع شدگی پلاستیک رخ می‌دهد.
افت ناشی از خشک شدن
از دیگر انواع انقباض بتن، جمع شدگی به دلیل از دست رفتن آب سطحی و کاهش تنش هیدرواستاتیک در حفرات ریز بتن است. در اغلب موارد جمع شدگی‌های ناشی از خشک شدن بتن، در همان ماه‌های اول عمر سازه اتفاق می‌افتند. خروج و تبخیر آب از حفرات دلیل عمده این نوع از افت بتن است.
انقباض خود به خودی در بتن
جمع شدگی خود به خودی بتن، حتی بعد از سخت شدن بتن نیز ادامه پیدا می‌کند. علت جمع شدگی بتن به صورت خود به خودی چیست؟ علت انقباض بتن در این حالت، هیداراتاسیون است. وقتی آب از حفرات مویینی مخلوط خارج می‌شود، افت بتن به صورت خود به خودی رخ می‌دهد.
شرینکیج کربناسیون در بتن
از دیگر انواع انقباض بتن، جمع شدگی کربناسیون است. علت انقباض بتن کربناسیون، واکنش بتن با گاز‌های جوی مانند کربن دی اکسید در حضور رطوبت است. حاصل این واکنش کلسیم کربنات است که سطح بتن را کربناته یا اسیدی می‌کند. این فرآیند باعث جمع شدگی در سطح بتن می‌شود. معمولا این نوع شرینکیج، در مناطقی که دارای رطوبت متوسط هستند، مشاهده می‌شود.
عوامل موثر در افت بتن چیست؟
پژوهشگران و کارشناسان این حوزه با انجام انواع آزمایش جمع شدگی بتن، مهم‌ترین عوامل موثر بر انقباض بتن را شناسایی کرده‌اند. از جمله عوامل موثر بر افت بتن، می‌توان به مواد تشکیل دهنده بتن و خصوصیات آن‌ها، نسبت مواد تشکیل دهنده، طرح اختلاط بتن خشکی و دمای محیط، اندازه عضو باربر و میزان رطوبت حین عمل آوری بتن اشاره کرد.
نتایج آزمایش انقباض بتن نشان می‌دهد که هرچه میزان آب در بتن تازه بیشتر باشد، شرینکیج نیز بیشتر خواهد بود. همچنین براساس فرمول‌های محاسبه جمع شدگی بتن، پتانسیل شرینکیج یک نمونه بتن تحت تاثیر مدت مزان سپری شده بعد از افزودن آب، نوسانات دما، اسلامپ و کیورینگ است. به‌طور کلی محاسبه جمع شدگی بتن اهمیت ویژهای دارد. این محاسبه اغلب به کمک فرمول‌های مخصوص (که با انجام تعداد زیادی آزمایش افت بتن در آزمایشگاه‌ها به دست آمده‌اند) و توسط مهندسان پروژه انجام می‌شود.
علاوه‌بر تمام این موارد، آرایش بتن نیز اهمیت دارد؛ زیرا سنگدانه‌های موجود در آن خصوصیات متفاوتی دارند که در شرینکیج موثر هستند. میزان آب موجود در خمیر و میزان تبخیر آن نیز از جمله عوامل موثر بر جمع شدگی بتن است. شدت جمع شدگی نیز به اندازه و ابعاد سازه، محل سازه و دمای محیط اطراف آن بستگی دارد.
راه‌های مقابله با افت بتن چیست؟
همانطور که گفتیم، افت یکی از ویژگی‌های ذاتی بتن است؛ بنابراین راهی برای مهار صددرصدی پدیده انقباض بتن وجود ندارد. با این وجود، می‌توان به کمک روش‌هایی تاثیرات افت بتن را کمتر کرد. برای مثال، با کاهش مقدار آب موجود در مخلوط بتنی یا با افزایش حجم سنگدانهها (به ویژه شن)، میزان ترکهای ناشی از جمع شدگی بتن تا حدود زیادی کمتر می‌شود.
برای مقابله با شرینکیج در بتن روش‌های دیگری نیز وجود دارد که عبارت‌اند از:
- استفاده از آرماتور‌های افت
- متراکم کردن بتن
- رعایت نسبت آب به سیمان
- کنترل رطوبت محیط (هرچه رطوبت بیشتر باشد، افت بتن کمتر می‌شود)
- اتسفاده از مصالح سنگی مرغوب
- استفاده از سیمان‌های ضد جمع شدگی
- استفاده از درز‌های مناسب در سازه
سخن پایانی
جمع شدگی بتن امری اجتناب ناپذیر است که تاثیر فراوانی بر سلامت و حیات سازه بتنی دارد. به همین دلیل هم شناخت انواع شرینکیج، محاسبه جمع شدگی بتن و در نهایت هم استفاده از روش های مقابله با افت بتن اهمیت زیادی دارد.
همانطور که ملاحظه کردید، تهیه مخلوط مرغوب و استاندارد از بهترین و کم‌هزینه‌ترین راهکارهای مقابله با این پدیده است. برای تهیه بتن پیش ساخته مرغوب با چنین ویژگی‌هایی در شیراز و شهرهای دیگر با شرایط استثنائی، با ما از طریق راه‌های ارتباطی درج‌شده در ارتباط باشید.
