ضریب انبساط حرارتی بتن چقدر است؟
ضریب انبساط حرارتی بتن معمولا در بازه 6-10*7 تا 6-10*12 بر درجه سانتی گراد قرار دارد.
این مقدار بدان معناست که اگر یک دال بتنی 30 متری در معرض تغییر دمای 38 درجه ای (تغییرات دمای تقریبی زمستان تا تابستان) قرار گیرد، طول آن حدود 1.5 تا 1.8 سانتی متر تغییر می کند.
نوع سنگدانه میانگین ضریب انبساط حرارتی سنگدانه بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد:
ضریب انبساط حرارتی مواد تشکیل دهنده بتن:
به منظور درک بهتر پارامترهای موثر بر ضریب انبساط حرارتی بتن ابتدا باید با ضریب انبساط حرارتی هر یک از اجزای آن آشنا شد.
در ادامه، ضریب انبساط حرارتی مولفه های اصلی بتن (آب، هوا، سیمان و سنگدانه) را مورد بررسی قرار می دهیم.
ضریب انبساط حرارتی آب:
طبق یک قاعده کلی، حجم مواد با افزایش دما افزایش می یابد. آب، از این قاعده مستثنی است. این مایع در دمای 4 درجه سانتی گراد به حداکثر چگالی خود می رسد.
یعنی با افزایش یا کاهش دما نسبت به 4 درجه سانتی گراد، چگالی آن کاهش و به عبارت دیگر حجم آن افزایش می یابد. ضریب انبساط حجمی آب برابر 6-10*210 بر درجه سانتی گراد است. این ماده، ضریب انبساط حرارتی بسیار بیشتری نسبت به ترکیبات جامد بتن دارد.
به دلیل ضریب انبساط حرارتی بالا، آب در مواجه با افزایش دما به سرعت افزایش حجم می دهد. در این شرایط، فشار منفذی درون حفره ها افزایش یافته و آب جریان می یابد. جریان یافتن آب به درون حفره های دیگر یا به خارج از بتن، کاهش فشار و حجم آن را در پی دارد.
ضریب انبساط حرارتی سیمان:
سیمان ماده ای است که 10 درصد از ترکیب بتن را تشکیل می دهد. حدود 70 تا 90 درصد سیمان از آهک و سیلیکا تشکیل می شود. به همین دلیل این مواد تعیین کننده ضریب انبساط حرارتی سیمان خواهند بود.
ضریب انبساط حرارتی آهک و سیلیکا به ترتیب برابر 6-10*1.4 و 6-10*0.6 است. این مقادیر بسیار پایین هستند.
سیمان به صورت مستقیم بر روی ضریب انبساط حرارتی بتن تأثیر نمی گذارد. در واقع، محققان اغلب بر روی تأثیر خمیر سیمانی (مخلوط آب و سیمان) و ملات سیمانی مطالعه کرده اند.
ضریب انبساط حرارتی خمیر سیمانی:
ضریب انبساط حرارتی خمیر سیمانی وابسته به زمان و تغییر فاز آن از حالت مایع به نیمه جامد و جامد است.
در مراحل اولیه ساخت خمیر سیمانی (فاز مایع)، ضریب انبساط تحت تأثیر آب قرار می گیرد و به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. سپس با شروع واکنش هیدارتاسیون و گیرش اولیه بتن (فاز نیمه جامد)، این ضریب کمتر می شود.
در مرحله نهایی و با سفت شدن کامل خمیر (فاز جامد)، ضریب انبساط حرارتی افزایش می یابد تا به مقدار ثابتی برسد.
در مجموع، ضریب انبساط حرارتی خیمر سیمانی معمولا بین 6-10*11 تا 6-10*16 و حداکثر 6-10*21 بر درجه سانتی گراد است. البته این مقادیر با توجه به درجه اشباع تغییر می کنند.
ضریب انبساط حرارتی هوا:
گازها دارای ضریب انبساط حرارتی بسیار بالایی هستند. به عنوان مثال، ضریب انبساط هوای محیط حدود 4-10*34 بر درجه سانتی گراد است.
ترکیب آب و حباب های هوای درون خمیر سیمانی می تواند ضریب انبساط حرارتی بتن تازه را به حدود 6-10*30 بر درجه سانتی گراد برساند.
ضریب انبساط حرارتی سنگدانه:
سنگدانه ها، معمولا حدود 80 درصد از ترکیب بتن را تشکیل می دهند. از این رو، این مواد به عنوان مهم ترین پارامتر موثر بر ضریب انبساط حرارتی بتن در نظر گرفته می شوند.
ذرات شن و ماسه کوارتزیت، پرکاربردترین سنگدانه های مورد استفاده برای ساخت بتن هستند. ضریب انبساط حرارتی سنگدانه با توجه به سنگ مادر معمولا بین 6-10*0.9 تا 6-10*16 بر درجه سانتی گراد است.
با این وجود، این ضریب برای اغلب سنگدانه ها بین 6-10*5 تا 6-10*13 بر درجه سانتی گراد قرار دارد. جدول زیر، ضریب انبساط حرارتی برخی از پرکاربردترین سنگدانه های مورد استفاده در بتن را نمایش می دهد.
نوع سنگ ضریب انبساط حرارتی خطی سنگدانه بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد:
به دلیل اهمیت بالای سنگدانه ها در بحث ضریب انبساط حرارتی بتن، این مواد را در بخش های بعدی به طور کامل مورد بررسی قرار می دهیم.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
