چکیده:

استفاده از بتن سبک در دهه های اخیر به علت صرفه اقتصادی، بهبود در مصرف انرژی و کاهش بار مرده سازه ها بیش از پیش رواج پیدا کرده است. بتن سبک را میتوان به دو دسته عمده بتنهای سبکدانه و بتنهای هواداده شده تقسیمبندی نمود. در این بین به علت کم بودن مدول الاستیسیته سبکدانه و عدم وجود قید کافی در ساختار خمیر سیمان جمع-شدگی در بتنهای سبکدانه افزایش مییابد. همچنین در بتنهای هواداده شده، ساختار متخلخل آنها امکان پدید آمدن تنش های مویینه را در حفرات آن افزایش داده و پدیده جمع شدگی را در مقایسه با بتن معمولی افزایش میدهد. جمع شدگی فرایندی است که با کاهش حجم بتن بدون دخالت بار خارجی صورت می گیرد که این پدیده در اعضای مقید یک سازه به خصوص در دالها، دیوار ها، پانل ها و قطعات بنایی باعث بوجود آمدن ترک و خسارت خواهد شد. به همین دلیل در استاندارد های مختلف برای مقادیر مجاز جمع شدگی، مقادیرمختلفی ارائه شده است. در این مقاله به بررسی روش های پیشنهادی اندازهگیری و مقادیر مجاز جمع شدگی بتن سبک و مقایسه نتایج و شرایط حاکم بر استاندارد های بین المللی و ملی، پرداخته شده است. البته استاندارد های ملی اغلب بر اساس استاندارد های بین المللی تهیه شده است. علاوه بر این در ادبیات فنی مطالعات گوناگونی بر روی جمع شدگی انواع بتن سبک صورت گرفته است و مقادیر متفاوتی برای میزان جمع شدگی انواع بتنهای سبک ارائه گردیده است که در این مقاله به گردآوری و بررسی این مقادیر، روش-های اندازهگیری آنها و همچنین بررسی میزان و علل تفاوتهای موجود در این مقادیر پرداخته شده است.

واژه های کلیدی: جمع شدگی، بتن سبک، استاندارد

پنجمین کنفرانس ملی بتن ایران- تهران- ۵۱ مهر ماه ۵۹۳۱

مقدمه:

جمع شدگی به طور کلی به چهار دسته تقسیم می شود : جمع شدگی در سنین اولیه( جمع شدگی پلاستیک یا مویینه)، جمع شدگی خودبه خودی، جمع شدگی کربناتاسیون و جمع شدگی ناشی از خشک شدن.جمع شدگی سنین اولیه در بتن تازه به علت تبادل رطوبت از سطح به محیط توسط تبخیر و تبادل جرم از درون بتن به سطح آن صورت می گیرد. جمع شدگی پلاستیک در چند ساعت اولیه بعد از ریختن بتن اندازه گیری می شودو توسط طرح اختلاط بهینه و روش عمل آوری مناسب قابل پیشگیری می باشد.

جمع شدگی خودبه خودی به کاهش حجم به علت هیدراتاسیون سیمان اتلاق می شود. این پدیده در شرایطی که رطوبت از بتن به محیط انتقال پیدا نمی کند نیز صورت می گیرد. برای بتن های با مقاومت معمولی و نسبت آب به سیمان بیشتر از ۰/۴ تغییر حجم ناشی از جمع شدگی خودبه خودی کمتر از جمع شدگی ناشی از خشک شدن می باشد و معمولا در نظر گرفته نمی شود.

فعل و انفعالات بین خمیر سیمان سخت شده و کربن دی اکسید منجر به جمع شدگی کربناتاسیون می شود. کاهش حجم ناشی از این پدیده به آهستگی و در محیط پیرامونی صورت می گیرد و نسبت به جمع شدگی ناشی از خشک شدن قابل صرف نظر می باشد.

جمع شدگی ناشی از خشک شدن به علت تبادل رطوبت ناشی از تغییرات رطوبت نسبی بین محیط و بتن بوجود می آید. نوع اخیر، قسمت عمده ای از تغییرات حجم ناشی از جمع شدگی در بتن با مقاومت معمولی را شامل می شود، به همین دلیل در این مقاله به طور اخص به بررسی این نوع جمع شدگی پرداخته شده است.[۱]

جمع شدگی در اعضای مقید باعث ایجاد تنش های کششی می شود و به علت کم بودن مقاومت کششی بتن باعث بروز ترک در آن می شود. ترک ها منجر به کاهش دوام، مقاومت فشاری، خمشی و مدول الاستیسیته می شود. هم چنین در اعضایی که نیاز به اندودکاری و نازک کاری دارند، وجود ترک سطح تمام شده را نامناسب جلوه می دهد.

امروزه تولید بتن سبک و جایگزینی آن با بتن معمولی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. چراکه مزایای قابل توجه هم چون کاهش بار مرده ساختمان و نیروی وارد به سازه در اثر شتاب زلزله را داراست.هم چنین در صورت تخریب، به علت وزن آوار کاهش یافته، تلفات نیز کاهش می یابد. بتن سبک به دو طریق سبک سازی می شود: استفاده از سبکدانه ها و متخلخل کردن خمیر سیمان.

سبکدانه ها سنگدانه هایی با فضای متخلخل داخلی می باشند.سبکدانه هایی که جهت تولید بتن سبک کاربرد دارند متنوع بوده و هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی وجود دارند. نتایج مشاهده شده در مورد جمع شدگی این نوع از بتن عموما حاکی از افزایش میزان جمع شدگی به علت کم بودن مدول الاستیسیته سبکدانه ها و بتن می باشد. اما به طور کلی انواع مختلف بتن سبک نتایج متفاوتی را از میزان جمع شدگی را حاصل می کند. [۲]

سبک کردن خمیر سیمان با ایجاد تخلخل به وسیله افزودن فوم یا هوا در خمیر سیمان صورت می گیرد که منتج به تولید بتن کفی و گازی می باشد. ساختار متخلخل این نوع از بتن سبک، آن را در معرض کاهش حجم شدید ناشی از جمع شدگی قرار می دهد. [۳]

در این میان برای سنجش میزان جمع شدگی بتن های سبکدانه ، استاندارد ASTM C 426 مربوط به اندازه گیری جمع شدگی قطعات مصالح بنایی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین می توان از استاندارد BSEN 1367-4 برای اندازه گیری میزان جمع شدگی ناشی از خشک شدن بهره برد. این استاندارد برای بتن هایی با دانه بندی بین ۴ میلیمتر تا ۲۰ میلیمتر به کار برده می شود، برای دانه بندی های بزرگتر نیز تمهیداتی در نظر گرفته شده است.

از سوی دیگر، برای اندازه گیری میزان جمع شدگی برای بتن های سبک اسفنجی بنا به توصیه ACI 523.2R-96 می توان از استاندارد های ASTM C 341و ASTM C 426استفاده کرد. همچنین استاندارد مورد استفاده برای بتن هواداده شده اتوکلاو نشده ASTM C 1693و برای بتن هواداده شده اتوکلاو شده ASTM C 1386 و BS EN 680می باشد.

موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران نیز استاندارد هایی برای تعیین جمع شدگی تدوین کرده است. برای بتن هواداده شده اتوکلاو شده استاندارد ISIR-8592 و ISIR-8593 و برای بتن هواداده شده اتوکلاو نشدهبر اساسپیشنویس سازمان ملی استاندارد تهیه شده است.