جلوگیری از جمع شدگی بتن

جمع شدگی بتن، به زبان ساده یعنی بتنی که تازه در قالب ریخته شده است، به دلیل از دست دادن آب کاهش حجم پیدا کند. این اتفاق باعث ایجاد ترک در سطح بتن می شود. از دست دادن آب از لحظه بتن ریزی شروع می شود و با گیرش بتن با گذشت زمان ادامه پیدا می کند. انواع جمع شدگی بتن را با توجه به واکنش های شیمیایی سیمان در مخلوط بتن و نیز حرکت آب در فضای خالی بین ذرات و در نهایت تبخیر سطحی می توان به چند دسته تقسیم کرد. به منظور کاهش این پدیده راهکارهایی وجود دارد که با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه بتن ریزی، ابعاد سازه بتنی و شرایط مراقبت و نگهداری بتن و نیز نوع جمع شدگی بتن متفاوت می باشند.

در این مقاله از بتن کاور ضمن تعریف انواع جمع شدگی بتن و راهکارهای کاهش آن، به معرفی انواع افزودنی های بتن که به کاهش جمع شدگی بتن کمک خواهند کرد خواهیم پرداخت.

علل کلی جمع شدگی بتن

جمع شدگی بتن به دلیل اتفاقات فیزیکی یا واکنشهای شیمیایی در بتن تازه و قبل از سخت شدن ایجاد می شود. در شرایط ایده آل اگر از کاهش حجم آب داخل مخلوط بتن بعد از بتن ریزی جلوگیری شود، بطور کلی جمع شدگی بتن حذف میگردد. بنا به عبارتی: اگر بتن در شرایط اشباع و رطوبت 100 درصدی قرار گیرد، بتن دچار جمع شدگی نمی گردد. جمع شدگی با توجه به علل شکل گیری آن به انواع زیر تقسیم میشود.

جمع شدگی خمیری بتن ( Concrete Plastic Shrinkage)

جمع شدگی خمیری ناشی از خشک شدن سریع سطح بتن بوده و زمانی اتفاق می افتد که سرعت تبخیراز سطح بتن و از دست دادن آب از سرعت آب انداختگی بتن بیشتر باشد. آب انداختگی بتن پدیده ای است که در آن آب بتن تازه بر اثر خاصیت مویینگی از لابلای مصالح بتن رو به بالا حرکت کرده و در سطح بتن ظاهر میگردد.

زمانی که بنا به شرایط جوی یا عمل آوری نامناسب بتن این آب بالا آمده قبل از انجام واکنشهای شیمیایی لازم جهت سخت شدن سیمان و مقاوم شدن سطح بتن رخ دهد. کاهش حجم ناشی از خشک شدن سطح بتن باعث ایجاد نیروهای کششی در سطح بتن شده و این نیرو ها که از مقاومت کششی بتن درسطح بیشتر است ترکهای سطحی را ایجاد میکند.

توجه! محصول چسب بتن استحکامی G50  را هم می توانید از بتن کاور تهیه کنید.

جمع شدگی خشک شدن بتن ( Concrete Drying Shrinkage)

جمع شدگی خشک با نظریه کشش مویین قابل توصیف است. بطوریکه آب آزاد موجود در حفره های خمیر سیمان بتن پس از هیراتاسیون با سطح مقعر خود ناشی از کشش سطحی مویینگی باعث میگردد که دیواره های حفره به سمت داخل حفره کشیده شده و در خمیر سیمان مقید شده نیروی کششی ایجاد گردد.

این پدیده باعث ایجاد جمع شدگی خشک شدن در خمیر سیمان میگردد. کشش سطحی جمع شدگی اندازه حفره ها در تشکیل پدیده جمع شدگی عامل تعیین کننده است. اگر قطر حفره از پنجاه میلیمتربیشتر باشد کشش سطحی آب کمتر از آن است که بتواند جمع شدگی ایجاد کند. همچنین اگر قطر حفره از پنج میکرون کمتر تقعر نمیتواند شکل بگبرد.

این نوع جمع شدگی که در ماه های اول عمر بتن رخ میدهد، خاصیت خمیر سیمان است. سنگدانه های بتن و فولادگذاری بتن مسلح در مجاورت این خمیر مانع از حرکت آزادانه خمیر سیمان شده(خمیر سیمان را مقید کرده) و باعث ایجاد نیروهای کششی در خمیر سیمان میگردد. بیشتر شدن این نیرو ها از مقاومت کششی خمیر سیمان بتن باعث ایجاد ترک میگردد.

بالا رفتن حجم خمیر سیمان در بتن ترک های ناشی از جمع شدگی خشک شدن را افزایش میدهد.

عوامل موثر در جمع شدگی بتن

عوامل مختلفی در جمع شدگی بتن موثر می باشند. از عمده ترین این عوامل به موارد زیر میتوان اشاره کرد:

• نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط بتن: افزایش نسبت آب به سیمان جمع شدگی را افزایش میدهد.
• مقدار سیمان در طرح اختلاط بتن: افزایش مقدار سیمان باعث افطایش جمع شدگی بتن میگردد.
• شرایط جوی : شرایط آب و هوایی محل بتن ریزی در زمان بتن ریری و بعد از آن، هوای خشک و یا با رطوبت کم، باد، آفتاب و گرمی هوا و خلاصه هر عاملی که تبخیر آب از سطح بتن را تسریع می کند، جمع شدگی بتن خصوصا نوع جمع شدگی خمیری را افزایش میدهد.
• بی دقتی در عمل آوری و مراقبت از بتن: اگر عملیات عمل آوری بتن با دقت کافی انجام نشود نه تنها مثمر نخواهد بود بلکه ممکن است باعث جمع شدگی بتن شود.
• نوع سیمان مورد استفاده در بتن: سیمان زودگیر جمع شدگی را تشدید و سیمان دیرگیر این مسئله را کمتر می کند.
• نوع و خاصیت مواد افزودنی بتن: برخی از افزودنی های بتن ممکن است در تشدید جمع شدگی موثر باشند.از آن جمله میتوان به محصولاتی که حاوی کلسیم کلرید می باشند، اشاره کرد.

نحوه جلوگیری از جمع شدگی بتن

به منظور جلوگیری از جمع شدگی بتن ضمن شناخت عوامل موثر در این پدیده باید به گونه ای مناسب شرایطی مهیا گردد که تاثیر این عوامل کمرنگ یا به کلی محو گردد. که مهمترین آنها طرح اختلاط، عمل آوری بتن و استفاده از مواد افزودنی مناسب می باشد. در ادامه هر یک از این موارد توضیح داده خواهد شد.

عمل آوری مناسب بتن و با دقت کافی

کیفیت و دقت عملیات عمل آوری و مراقبت از بتن میتواند تبخیر سطحی و درجه حرارت توده بتن را کنترل نموده و سهم به سزایی در کاهش جمع شدگی بتن و ترکهای ناشی آز آن داشته باشد.

از جمله اقدامات موثر در این خصوص میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• تسریع در عمل آوری بتن
• عمل آوری بتن با فشار بالای بخار آب
• پوشاندن سطح بتن با با پوشش مناسب جهت کاهش میزان تبخیر سطحی
• آبپاشی سطح بتن به منظور خنک کردن سطحی بتن و نیز کاهش تبخیر
• ایجاد موانع باد شکن و آفتاب گیر برای جلوگیری از تبخیر سریع آب بتن
• خنک و مرطوب کردن هوای مجاور بتن در مناطق گرم و خشک

نقش طرح اختلاط بتن در جمع شدگی بتن

همانطور که گفته شد نوع سیمان و مقدار آن، نسبت آب به سیمان و حتی جنس سنگدانه های بتن در میزان جمع شدگی بتن موثر هستند. به منظور کاهش جمع شدگی بتن ملاحضات زیر در طرح اختلاط بتن این توصیه ها را جدی بگیرید:

• استفاده از سیمان انبساطی
• دقت در تعیین نسبت آب به سیمان
• کاهش مقدار سیمان
• استفاده از افزودنی کاهنده جمع شدگی
• استفاده ار روان کننده و کاهنده آب
• استفاده از افزودنی های منبسط شونده
• استفاده از الیاف جهت کنترل ترک های جمع شدگی

بتن بدون جمع شدگی و خواص و کاربرد آن

بتن بدون جمع شدگی، یکی از انواع بتن های ویژه است که به روش های ویژه برای مصارف خاص تولید می شوند. در تولید بتن های بدون جمع شدگی برای موارد مصرف مختلف اهداف خاصی علاوه بر تحمل بارها و مقاومت، دوام و پایایی بتن ممکن است مد نظر قرار گیرد. شرایط خاص آزمایشگاهی یا اضافه کردن مواد افزودنی به بتن و اعمال تغییراتی در طرح اختلاط بتن ساخت این نوع از بتن های ویژه را ممکن میسازد.

یکی از راه های عملی تولید بتن بدون جمع شدگی که در شرایط آزمایشگاهی و برای تولید قطعات پیش ساخته کاربرد دارد، ایجاد فضای کاملا اشباع در اطراف عضو بتن ریزی شده از لحظه بتن ریزی تا زمان گیرش کامل بتن است. بدین ترتیب از تبخیر آب بتن بطور کامل جلوگیری به عمل آمده و بتن بدون جمع شدگی تولید می شود.

بتن درجا بدون جمع شدگی، بتن دارای سیمان منبسط شونده یا ماده افزودنی منبسط شونده است که در زمان سخت شدن بتن، انبساط ایجاد می کند. این انبساط انقباض زمان خشک شدن خمیر سیمان را در جمع شدگی ناشی از خشک شدن جبران می کند. لازم به توجه است که استفاده از سیمان منبسط شونده و یا مواد افزودنی منبسط شونده به بتن، فقط جمع شدگی خشک شدن خمیر سیمان را محدود میکند و همجنان جمع شدگی پلاستیک یا خمیری بتن که در سطح بتن نمایان میشود بر قوت خود باقیست.

نتیجه گیری

جمع شدگی بتن، ناشی از تبخیر سطحی را نیز میتوان با انجام عملیات عمل آوری مناسب بتن کنترل و به حداقل رساند. همچنین میتوان با تعبیه درزهای جمع شدگی از گسترده شدن ترک ها در سطح کار جلوگیری کرد. با ایجاد نقاط ضعیف نسبت به ترک خوردن در سطح کار قطعه بتنی، از شکل گیری ترک های ریز گسترده بر سطح بتن جلوگیری میشود. درزهای جمع شدگی در فواصل یک تا چهار متری در دو جهت تعبیه میشوند. این درزها می توانند درز کامل نبوده و عمقی معادل ربع ضخامت دال یا سقف بتنی را داشته باشند. با این کار در واقع سطح بتن موزاییکی شده و ترک ها در محل های تعبیه شده به نام درز جمع شدگی متمرکز میشوند.

همچنین در بتن مسلح عضو مسلح کننده بتن (فولاد یا الیاف یا …) با تحمل نیروی فشاری حاصل از خشک شدن خمیر سیمان، از جمع شدن بتن جلوگیری و این پدیده را کنترل می کند و تا حد زیادی کاهش میدهند.

با اقدامات گفته شده برای جلوگیری از جمع شدگی بتن، میتوان به مقدار قابل ملاحظه ای جمع شدگی بتن را کاهش داد .لیکن منجر به تولید بتن بدون ترک نخواهد شد.