خزش یک پارامتر مهم برای ارزیابی احتمال ترک خوردگی سازه بتنی است و مواد معدنی افزودنی بر آن تأثیر زیادی دارند. بنابراین نقش مهمی در عملکرد بلند مدت سازه های بتنی ایفا می کند.
خزش بتنی تقریبا یک تابع خطی فشار به میزان 30 تا 40 درصد از مقاومت آن است. از همین روی یک عامل بسیار مهم در طراحی سازه های بتنی است؛ زیرا خزش در بتن چندین برابر بیشتر از فشار بار است. اگر بار ثابت پس از مدتی برداشته شود، فشار بلافاصله به اندازه فشار الاستیک کاهش می یابد.
در این نوشتار قصد داریم تا شما را با تعریف خزش در بتن، عوامل موثر بر آن و اثرات خزش بیشتر آشنا کنیم.
خزش بتن چیست؟
خزش بتن به این صورت تعریف می شود: تغییر شکل ساختار تحت بار پایدار.
اساسا فشار یا تنش طولانی مدت روی بتن می تواند باعث تغییر شکل آن شود. این تغییر شکل معمولا در جهت اعمال نیرو رخ می دهد. مانند فشرده شدن ستون بتنی یا خم شدن تیر.
خزش لزوما باعث خرابی یا تجزیه بتن نمی شود. هنگامی که بار به بتن وارد می شود، فشار کششی آنی را تجربه می کند که در صورت پایداری بار به فشار خزشی تبدیل می شود. به همین منظور هنگام طراحی سازه های بتنی، خزش یکی از عواملی است که در نظر گرفته می شود.
عوامل موثر بر خزش بتن کدامند؟
از مهمترین عوامل موثر بر خزش بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سنگدانه ها
- تناسب مخلوط بتن
- سن بتن
- فشار اعمال شده بر بتن
میزان فشار خزشی یک تا سه برابر مقدار فشار الاستیک آنی متناسب با محتوای خمیر سیمان است و در نتیجه نسبت معکوس با مقدار حجمی سنگدانه ها دارد.
میزان خزش بستگی به میزان تنش و فشار اعمال شده، سن و مقاومت بتن، خواص سنگدانه ها و مصالح سیمانی، میزان خمیر سیمان، اندازه و شکل نمونه بتن، نسبت حجم به سطح، میزان آرماتور فولادی، شرایط پخت و شرایط محیطی دارد.
سنگدانه ها بر خزش بتن چه تاثیراتی دارند؟
سنگدانه خزش بسیار کمی را تجربه می کند. در واقع این خمیر است که مسئول خزش است. با این حال، سنگدانه از طریق یک اثر مهار کننده بر میزان خزش بتن تأثیر می گذارد. خمیری که در زیر بار می خزد با دانه هایی که نمی خزند مهار می شود. هرچه سنگدانه قوی تر باشد، اثر بازدارندگی آن بیشتر است و بنابراین میزان خزش کمتر خواهد بود. افزایش 65 تا 75 درصدی حجم سنگدانه، خزش را تا 10 درصد کاهش می دهد.
مدول الاستیسیته سنگدانه یکی از عوامل مهم و موثر بر خزش است. به راحتی می توان تصور کرد که هرچه مدول ارتجاعی بیشتر باشد خزش کمتر است. همچنین سنگدانه سبک وزن خزش قابل ملاحظه ی بیشتری نسبت به سنگدانه با وزن معمولی نشان می دهد.
بررسی تأثیر نسبت های مخلوط بر میزان خزش بتن
میزان محتوای خمیر و کیفیت آن یکی از مهمترین عوامل موثر بر خزش است. ساختار خمیری ضعیف تر دچار خزش بیشتری می شود. بنابراین می توان گفت که با افزایش نسبت آب به سیمان، خزش افزایش می یابد.
به عبارت دیگر، می توان گفت که خزش با مقاومت بتن نسبت معکوس دارد. همچنین سایر عوامل موثر بر نسبت آب به سیمان نیز بر خزش تأثیر می گذارند.
سن بتن چه تاثیری بر خزش آن دارد؟
سن بارگذاری یک عضو بتنی تاثیر عمده ای بر میزان خزش خواهد داشت. این موضوع را می توان به راحتی از این واقعیت درک کرد که کیفیت ژل با گذشت زمان بهبود می یابد. این بدین معناست که هر چه سن بتن در زمان بارگذاری بیشتر باشد یعنی اینکه بتن به مقاومت فشاری بهتری رسیده است؛ بنابراین چنین ژلی کمتر می خزد.
لازم به یادآوری است که آنچه در بالا گفته شد، اظهار نظر چندان دقیقی نیست. زیرا تفاوت رطوبت در سنین مختلف بتن نیز بر میزان خزش تأثیر می گذارد.
فشار چه تاثیری بر میزان خزش بتن اعمال می کند؟
در آزمایش های فشار مستقیمی که بر روی بتن انجام شده است، رابطه مستقیم تناسبی بین خزش و بار اعمال شده وجود دارد، اما حد بالایی آن قطعی نیست. از نظر نسبت میزان فشار به مقاومت، حد بالایی بین 0.3 تا 0.6 پیشنهاد شده است.
در آزمایش فشرده سازی که بر نمونه بتنی صورت گرفته است، ترک خوردگی های بسیار ریزی بین 0.4 تا 0.6 در مقیاس نسبت فشار به مقاومت ایجاد شده است. با شروع ترک خوردگی، رفتار خزش نیز تغییر می کند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که در محدوده فشار، تناسب بین خزش و فشار متعادل است.
در محدوده تناسب متعادل، میزان خزش بتن با افزایش فشار با سرعت بیشتری افزایش می یابد. در نظر داشته باشید که اگر نسبت فشار به قدرت مشخص بیشتر شود، خزش ایجاد شده باعث خرابی بتن می گردد.
اثرات خزش بر روی انواع بتن و بتن مسلح
- در تیرهای بتنی مسلح، با گذشت زمان انحراف تیرهای تقویت شده توسط خزش های ایجاد شده افزایش می یابد و به همین دلیل ممکن است در برخی موارد در طراحی و مهندسی ملاحظات مهمی باشند.
- در ستون های بارگذاری شده غیر عادی و خارج از مرکز، خزش میزان انحراف را افزایش می دهد و حتی می تواند تا خم شدن و کمانش ستون نیز ادامه داشته باشد.
- در صورت وجود ساختارهای نامشخص و اتصال ستون و تیر، خزش می تواند میزان چروکیدگی ناشی از فشار انقباض، تغییرات دما یا حرکت تکیه گاه را کاهش دهد.
- به طور کلی در تمامی سازه های بتنی برای کاهش تنش های داخلی ناشی از بار غیر یکنواخت یا انقباض مهار شده، این ویژگی بتن ( خزش ) مفید و موثر خواهد بود.
- در سازه های بتنی انبوه مانند سدها، به دلیل شرایط مختلف دما در داخل و بیرون ( سطح رویه سد)، خزش مضر است و به خودی خود ممکن است عامل ترک خوردگی در داخل سدها باشد. بنابراین، تمام اقدامات احتیاطی لازم باید انجام شود تا افزایش دما در داخل سازه های بتنی انبوه اتفاق نیفتد.
- در سازه های بتنی پیش تنیده خزش بتن باعث از دست دادن پیش تنیدگی آن می شود. برای جلوگیری از این اتفاق باید تدابیر مناسبی اندیشیده شود.
- به دلیل تکنیک های ساخت سریع، اعضای بتن بارهایی را تجربه می کنند که می تواند به اندازه بارهای طراحی در سنین اولیه باشد. در نتیجه می توانند به دلیل ترک خوردگی و مدول الاستیک پایین انحراف ایجاد کنند. بنابراین، خزش تاثیر قابل توجهی بر یکپارچگی ساختاری و بودجه بندی اقتصادی دارد که اگر اشتباه پیش بینی شود، تاثیر منفی خود را بر جای خواهد گذاشت.
منابع:
