انقباض یا افت در بتن و انواع انقباض

انقباض در بتن

انقباض یا افت که به اسم های دیگری از جمله جمع شدگی و آب رفتگی بتن نیز گفته میشود در اصل جمع شدگی و کاهش حجم بتن می باشد که با خارج شدن آبی که در ساختار داخلی بتن جذب شده اتفاق می افتد. در اصل نسبت آب به سیمان در حدود 0/25 آب اضافی در خمیر سیمان به وجود می آورد که ظرفیت جذب لازم را برای انجام دادن واکنش های شیمیایی را ندارد. این آب در فضای داخلی خمیر سیمان باعث ایجاد حفره و روزنه های مویین میشود. ولی به تدریج با خشک شدن بتن از آن خارج میشود و تمایل به جمع شدگی در بتن را به وجود می آورد.از سوی دیگر برای بتن به دلیل اینکه قیود متعددی آن را فرا گرفته است امکان جمع شدگی وجود ندارد و در نتیجه تمایل به جمع شدگی باعث ایجاد تنش های کششی در بتن میشود و منجر به ترک خوردگی ناشی از انقباض می شود. بستگی به این که پدیده ی انقباض در چه مرحله ای از عمر بتن اتفاق بیفتد انواع مختلفی از انقباض به صورت زیر تعریف میشود.

افت پلاستیک

افت پلاستیک در حقیقت انقباضی است که در بتن پلاستیک و در طی 1 تا 8 ساعت اول پس از ریختن بتن اتفاق میافتد و میزان آن حدود 1 درصد حجم سیمان خشک است.دلیل این افت از دست رفتن قسمتی از آب اضافی از بتن پلاستیک در اثر تبخیر سطحی و یا جذب از بستر کف و یا دیواره ی قالب بوده و باعث ترک خوردگی در سطح بتن در همان چند ساعت اول عمر بتن میشود این ترک ها معمولا با گذشت 24 ساعت اولیه به وضوح قابل مشاهده هستند.

ترک های ناشی از افت پلاستیک معمولا با طول کوتاه و به صورت نامنظم هستند که ممکن است با پیوستن به یک دیگر شبکه ای از ترک های پیوسته را تشکیل دهند که به نام ترک خوردگی نقشه ای نیز خوانده میشود.این ترک ها گاه ممکن است به صورت تقریبا موازی و با فواصل کم روی تیر های اصلی و عمود بر محور آن و یا به صورت قطری روی دال ها تشکیل شوند.ترک های ناشی از افت پلاستیک معمولا کم عمق بوده و در محدوده ی پوشش بتن تا روی میلگرد ها نفوذ می کنند ولی گاه ممکن است در کل ضخامت دال بتنی نیز نفوذ نمایند.

برای جلو گیری و یا کم کردن وقوع افت پلاستیک در بتن و ترک های متعاقب آن لازم است بتن تا حد امکان کم آب ریخته شده و از تبخیر آب جلوگیری شود .عدم بتن ریزی در گرمای زیاد و یا زیر آفتاب شدید سایه اندازی روی بتن عدم بتن ریزی در حضور باد و یا استفاده از باد شکن در کنار عضو بتنی مرطوب کردن بستر کف شروع سریع مراقبت مرطوب سطحی بتن مثلا توسط پوشش پلاستیک و یا استفاده از مواد محافظ سطحی و نیز استفاده از ماله ی دوم (ماله ی تاخیری) به صورت دستی یا ماشینی بر سطح بتن روش هایی هستند که می توانند از شدت افت پلاستیک و ترک خوردگی مرتبط کم کرده و یا آن را به کلی حذف کنند.

افت خود گیری

افت خود گیری نوع ویژه ای ا افت است که در آن انقباض بتن با جذب آب در واکنش های شیمیایی سیمان اتفاق می افتد .مقدار این افت در حدود 5 درصد از کل افت را تشکیل داده و کرنش جمع شدگی آن در حدود ^6-10*50 ( 50 میکرو استرین)

اگر در دوره ی هیدراسیون سیمان بتن به طور مداوم در مجاورت آب قرار گیرد نه نتها افت خود گیری اتفاق نمی افتد بلکه با جذب آب توسط ژل سیمان نوعی انبساط اندک نیز در بتن به وقوع می پیوندد که به آن تورم یا باد کردن می گویند.

افت خشک شدگی

افت خشک شدگی انقباضی است که در بتن سخت شده پس از 8 ساعت اول و تا یک دوره ی طولانی با از دست رفتن رطوبت و خشک شدن بتن اتفاق می افتد.مقدار این افت قابل ملاحظه بوده و کرنش ناشی از افت خشک شدگی ممکن است در محدوده ی 800-400 میکرو استرین باشد.غالب افت خشک شدگی در هفته های اول پس از آغاز خشک شدگی اتفاق می افتد به طور یکه 20 تا 25 درصد افت خشک شدگی 20 ساله در دو هفته ی اول 50 تا 60 درصد آن در سه ماه اول 75 تا 80 درصد آن در یک سال اول و حدود 98 درصد آن در چند سال اول تکمیل میشود.

ترک های ناشی از افت خشک شدگی اکثرا به صورت موازی و با فواصل 4 تا 6 متر روی سطح بتن تشکیل میشوند اگر چه امکان تشکیل آن ها به صورت شبکه ای و با فواصل چند متر نیز وجود دارد.این ترک ها کاملا عمیق بوده و کل ضخامت عضو بتنی را قطع می کنند و گاه تا چندین میلی متر نیز باز میشوند.

برای کم کردن میزان افت خشک شدگی و ترک خوردگی مربوط به آن تمهیداتی از قبیل کم کردن نسبت آب به سیمان مراقبت مرطوب مداوم در یک دوره ی اولیه و کم کردن سیمان مصرفی مناسب تلقی می شوند. از طرفی خصوصیات دانه بندی بزرگ ترین بعد دانه ها شکل و بافت دانه و از همه مهم تر مدول الاستیسیته ی دانه بر افت خشک شدگی کاملا تاثیر گذار هستند .به طوری که مشاهده شده است استفاده از دانه ی با مدول الاستیسته ی بالا (مثلا کوارتز) به جای دانه ی با مدول الاستیسیته ی پایین (مثلا ماسه سنگ) میزان افت را به کم تر از نصف کاهش میدهد.

برای کم کردن تاثیرات ترک خوردگی ناشی از افت خشک شدگی استفاده از درز های انقباضی در دال ها و دیوار های بتنی در فواصل معین و استفاده از میلگرد های افت و حرارت مفید خواهد بود

افت کربناسیون

ترکیب CO₂ هوا با سیمان هیدراته شده نیز به انقباض بیش تر بتن می انجامد که به عنوان افت کربناسیون نامیده میشود.دی اکسید کربن در هوا ممکن سات از 0/03 درصد در مناطق روستایی تا 0/3 درصد در مناطق شهری متغیر باشد.این CO₂ با نفوذ در بتن و تشکیل اسید کربنیک مطابق رابطه ی (1) با هیدروکسید کلسیم ناشی از واکنش های شیمیایی سیمان ترکیب شده ومطابق رابطه ی (2) و آب آن را خارج میکند.سرانجام با خروج این آب از بتن انقباض بیش تری در ا« به وقوع می پیوندد.

(1) CO₂+H₂O=H₂CO₃

(2) H₂CO₃+CA(OH)₂=CaCO₃+2H₂O

افت کربناسیون ممکن است انقباضی معادل افت خشک شدگی و در محدوده ی 800- 400 میکرو استرین داشته باشد بدبن ترتیب در یک شرایط نا مناسب ممکن است مجموع جمع شدگی بتن در اثر انواع افت انقباضی تا 2000 میکرو استرین داشته باشد .با این وجود اگر یک سازه ی بتن آرمه به صورت قابل قبول طراحی و اجرا شود ممکن است انقباض ناشی از مجموع افت ها در آن 1000-800 میکرو استرین باشد.

پدیده ی کربناسیون

در کنار افت کربناسیون در بتن پدیده ی کربناسیون هم در بتن وقوع میپیوندد دیدن صورت که با انجام فرایند رابطه ی (2) هیدروکسید کلسیم که حالت بازی دارد از خمیر سیمان حذف شده و به کربنات کلسیم تبدیل میشود بدین ترتیب pH بتن کاهش یافته و از 13/0 به 12/0 و یا کم تر تبدبل میشود بنا بر این در خمیر سیمان سپر محافظ در مقابل خوردگی میلگرد از دست رفته و به تدریج خوردگی میلگرد ها و زنگ زدگی آن ها و سرانجام ریختن پوسته ی بتن و آشکار شدن شبکه ی میلگرد خورده شده انجام میگیرد.هر چه غلظت CO₂ هوا بیشتر باشد به خصوص در رطوبت نسبی هوا در محدوده ی 40 تا 60 درصد تاثیرات مخرب پدیده ی کربناسیون بیش تر خواهد بود.

انجام پروژه عمران در پرشیا پروژه با استفاده از بهترین متخصصان