درز انقباض بتن (جمع‌ شدگی بتن) چیست؟

درز انقباض بتن چیست؟

درز انقباض بتن (Contraction Joint یا Control Joint) نوعی درز یا شکاف کنترل شده در ساختار بتن بوده که معمولاً از آن برای کنترل و جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از جمع‌ شدگی بتن در طی فرایند خشک‌شدن استفاده می‌شود. با استفاده از این درزها می‌توان یک ناحیه ضعیف در بتن ایجاد کرد تا ترک‌های ناشی از جمع‌ شدگی بتن در این ناحیه شکل گیرند. از آن جایی که بتن ممکن است پس از خشک‌شدن دچار انقباض و جمع‌ شدگی شود و این پدید می‌تواند با ایجاد ترک‌هایی در ساختار بتن همراه باشد کنترل انقباض بتن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بر همین اساس برای جلوگیری از ایجاد این ترک‌ها در ساختار بتن می‌توان از تعبیه درزهایی با عنوان درز انقباض بتن استفاده کرد.

البته در برخی موارد که به اندازه کافی از میلگرد برای کنترل جمع‌ شدگی بتن در ساختار آن استفاده شده است دیگر نیازی به استفاده از درز انقباض بتن نیست. برای اجرای درز انقباض بتن معمولاً از یک وسیله دستی با عنوان لبه زن استفاده می‌شود که کارایی زیادی در این زمینه دارد. البته اره ماشینی نیز یک وسیله کاربردی برای این کار بوده که معمولاً برای ایجاد درز انقباض بتن بر روی بتن سخت شده استفاده می‌شود. در کنار این موارد از نوارهای پلاستیکی، چوبی و فلزی نیز می‌توان برای ایجاد این درزها استفاده کرد. این نوارها پس از ایجاد شیار در سطح بتن با استفاده از ماله یا شیارزن در محل مورد نظر قرار می‌گیرند.

انواع انقباض یا جمع‌ بتنشدگی بتن و دلایل ایجاد آن

عوامل مختلفی وجود دارد که می‌تواند بر انقباض و جمع‌ شدگی بتن تأثیرگذار باشد که در این بخش به ۵ مورد از مهم‌ترین آنها خواهیم پرداخت.

جمع شدگی بتن به دلیل از دست دادن رطوبت

یکی از دلایل انقباض و جمع‌ شدگی بتن از دست رطوبت بوده که از آن با عنوان انقباض پلاستیک در بتن نیز یاد می‌شود. کاهش رطوبت در بتن بعد از فرایند بتن‌ریزی و قبل از سخت‌شدن آن می‌تواند عاملی برای جمع‌ شدگی بتن باشد. این حالت معمولاً در دو روز اول و پس از اختلاط آب و سیمان شروع می‌شود که به دلیل تبخیر سریع آب در شرایط گرم و خشک می‌تواند با کاهش یک درصدی حجم بتن همراه باشد.

انقباض بتن ناشی از تغییرات دما

تغییرات دما نیز می‌تواند یکی از عوامل مهم در انقباض و جمع‌ شدگی بتن باشد که لازم است در فرایند اجرای بتن بدان توجه کافی شود. از طرفی با تغییرات شدید دما یک اختلاف دمایی بالایی بین سطح و داخل بتن ایجاد می‌گردد که در نهایت منجر به ایجاد ترک‌های عمیق در بتن می‌شود.

جمع شدگی بتن ناشی از خشک‌ شدن

بتن با گذر زمان و به دلیل تبخیر آب از سطح آن دچار انقباض شده که این مسئله بیشتر در بتن‌های نازک و مناطق با آب و هوای گرم و خشک دیده می‌شود. بر اساس تحقیقات انجام شده چنان چه این رطوبت کمتر از ۵۰ درصد شود انقباض بتن تا ۲ برابر بیشتر می‌شود.

انقباض بتن ناشی از شرایط محیطی

شرایط محیطی به ویژه دما و رطوبت از دیگر عواملی است که می‌تواند با جمع‌ شدگی بتن همراه باشد. در محیط‌هایی که رطوبت پایین بوده میزان انقباض بتن بیشتر شده و این موضوع برای محیط‌های با رطوبت بالا عکس خواهد بود. از طرفی وزش بادهای شدید نیز می‌تواند فرایند تبخیر رطوبت در سطح بتن را سرعت بخشد و با انقباض بیشتر بتن همراه باشد. از طرف دیگر نسبت آب به سیمان و عمل‌آوری ناکافی بتن می‌تواند از دیگر عوامل مؤثر بر جمع‌ شدگی آن باشد.

جمع شدگی بتن ناشی از ترکیب شیمیایی بتن

نوع ترکیب شیمیایی بتن عامل مهم دیگری است که می‌تواند بر میزان جمع‌ شدگی بتن تأثیرگذار باشد. به عنوان مثال سیمان‌هایی که در تولید آنها از مقادیر آهک بالایی استفاده شده است به نسبت دیگر سیمان‌ها تأثیرگذاری بیشتری بر جمع‌ شدگی و انقباض بتن دارند.

راه‌های پیشگیری از انقباض و جمع‌ شدگی بتن

البته از طریق یک سری روش‌ها می‌توان انقباض و جمع‌ شدگی بتن را کاهش داد و یا از ایجاد آن جلوگیری نمود که در ادامه این بخش به معرفی این روش‌ها و بررسی هر کدام از آنها خواهیم پرداخت.

انتخاب مصالح مناسب

از آن جایی که نوع مصالح مورد استفاده در ساخت بتن می‌توانند بر انقباض و جمع‌ شدگی آن تأثیرگذار باشند با انتخاب مصالح مناسب در ساخت بتن می‌توان جمع‌ شدگی بن را کنترل کرد. بر همین اساس انتخاب سیمان مناسب، دانه‌بندی‌های خاص و مواد تقویت‌کننده می‌توانند انتخاب‌های مناسبی برای کاهش جمع‌ شدگی بتن و کنترل آن باشند. از این نظر سیمان‌های تیپ II یا V با خاصیت انقباض پایین و سنگ‌دانه‌های با ابعاد نسبتاً درشت انتخاب مناسب‌تری برای این کار هستند.

استفاده از مواد افزودنی

استفاده از مواد افزودنی خاص در ساختار بتن از دیگر روش‌هایی است که می‌تواند تأثیر زیادی بر کاهش جمع‌ شدگی بتن و کنترل آن داشته باشد. این افزودنی‌ها به دلیل ساختار و کارایی خاصی که دارند انقباض بتن را کاهش داده و مقاومت آن را در برابر بتن افزایش می‌دهند. از طرفی یک سری افزودنی‌ها با خاصیت نگهدارندگی رطوبتی که دارند به حفظ رطوبت در بتن و جلوگیری از جمع‌ شدگی آن کمک می‌کنند.

کنترل دما و تاثیر آن بر جمع‌ شدگی بتن

کنترل دما یک راهکار مؤثر در کاهش جمع‌ شدگی بتن بوده که لازم است در هنگام بتن‌ ریزی مورد توجه قرار گیرد. به عبارت دیگر کاهش دما می‌تواند از انقباض حرارتی بتن جلوگیری کرده و مانع از جمع‌ شدگی آن شود. از این رو در روزهای گرم سال معمولاً از سایه‌بان برای کنترل دما بر روی محل بتن‌ریزی استفاده می‌شود که در کنار آن خنک نگه‌داشتن مصالح نیز می‌تواند راهکار مناسبی برای این کار باشد.

رطوبت‌ دهی مناسب به بتن

برای حفظ رطوبت در بتن و جلوگیری از جمع‌ شدگی آن می‌توان در روزهای اولیه اجرای بتن از روش‌های رطوبت‌دهی استفاده کرد که تأثیر زیادی بر حفظ رطوبت اولیه در بتن دارند. اسپری کردن آب بر روی سطح بتن و استفاده از پوشش‌های نایلونی بر روی آن از روش‌های متداول در این زمینه بوده که از خشک‌شدن سریع بتن جلوگیری می‌کنند. در آخر لازم به ذکر است که این عمل‌آوری بهتر است تا ۷ روز ادامه داشته باشد.

بهینه‌ سازی ضخامت بتن و تاثیر آن بر جمع‌ شدگی بتن

طراحی بتن در ضخامت‌های استاندارد و کاهش ضخامت آن در محل‌های مشخص نیز می‌تواند راهکار مناسبی برای کاهش انقباض و جمع‌ شدگی بتن باشد. از طرفی با افزودن الیاف از نوع پلیمری یا فولادی در بتن و توزیع تنش در ساختار آن می‌تواند این انقباض‌ها را تا حدودی کنترل کرد.

ایجاد درز انقباض بتن

استفاده از درز انقباض بتن در ساختار سازه‌های بتنی می‌تواند راهکار بسیار مناسبی برای کنترل جمع‌ شدگی بتن باشد. این درزها به صورت خطوطی بر روی سطح بتن ایجاد می‌شوند و از آنها به عنوان یک روش کنترل‌کننده در این زمینه نیز یاد می‌شود. درز انقباض بتن معمولاً عمقی معادل یک ‌سوم تا یک ‌چهارم ضخامت بتن دارند و فاصله بین آنها از یکدیگر بین ۲۴ الی ۳۶ برابر ضخامت دال است.

با بهینه‌سازی طراحی درزهای انقباضی بتن می‌توان از ایجاد ترک‌های ناشی از جمع‌ شدگی بتن و در پی آن خسارت‌های وارده بر سازه جلوگیری کرد. در ابتدا طراحی درز انقباض بتن باید به گونه‌ای باشد که بتواند انقباض حرارتی آن را کنترل کند. از طرفی محل اعمال این درزها معمولاً در نقاطی است که تحت تأثیر بارگذاری‌های غیریکنواخت قرار دارند. همچنین نحوه تعیین فواصل بین درزهای انقباضی از اهمیت بالایی برخوردار بوده که برای این منظور لازم است به شرایط محیطی، نوع بتن و بارهای وارده بر آن توجه شود.

مورد دیگر در بهینه‌سازی طراحی درز انقباض بتن توجه به نحوه طراحی شکل درز بوده که معمولاً به شکل شکاف‌های طولی یا عرضی ایجاد می‌شود. با استفاده از این شکاف‌ها می‌توان تنش‌های وارده را به طور یکنواخت در سازه توزیع کرد و مانع از ایجاد ترک‌های بزرگ شد. اجرای بتن با ضخامت مناسب و استاندارد به ویژه در نواحی که امکان انقباض بتن وجود دارد از دیگر مواردی است که لازم است در هنگام طراحی نحوه اجرای درز انقباض بتن بدان توجه شود.

از طرفی ضخامت الگوهای درز باید به گونه‌ای باشد که بتن بتواند حداکثر فشار وارده را تحمل کند. البته در این بین نباید از نوع مصالح مورد استفاده در طراحی بتن و شرایط محیطی اجرای آن غافل شد که هر دوی آنها می‌توانند بر کیفیت اجرایی درز انقباض بتن تأثیرگذار باشند. تغییرات دما، میزان رطوبت محیط و نوع بارهای وارده از جمله شرایطی هستند که لازم است در هنگام اجرای درز به آنها توجه شود.

مصالح با بیشترین تأثیر در کاهش ترک‌ خوردگی بتن ناشی از جمع‌ شدگی بتن

سیمان‌های با حرارت هیدراسیون پایین از جمله مصالحی هستند که از آنها می‌توان برای کنترل انقباض و جمع‌ شدگی بتن و در نهایت ترک‌های ناشی از آن استفاده کرد. سیمان پوزولانی و سیمان‌های با ترکیبات خاص در حین استفاده در بتن حرارت کمی آزاد می‌کنند که این امر باعث می‌شود انقباض حرارتی بتن کاهش یابد. علاوه بر آن مواد پرکننده از جمله میکروسیلیس، سرباره کوره و خاکستر بادی نیز می‌توانند با بهبود خواص بتن و پایین آوردن حرارت تولیدی آن به کاهش جمع‌ شدگی بتن کمک کنند. استفاده از این مواد در بتن می‌تواند با کاهش ۳۰ درصدی جمع‌ شدگی و انقباض بتن همراه باشد.

افزودنی‌های شیمیایی از دیگر متریالی هستند که استفاده از آنها در بتن باعث تغییر در زمان گیرش آن شده و در نهایت انقباض حرارتی بتن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. از جمله این متریال می‌توان به تأخیر کننده‌های انقباضی، روان‌کننده‌های بتن و مواد با قابلیت نگهدارندگی رطوبت اشاره کرد که نقش بسیار مهمی در کنترل انقباض بتن و ترک‌های ایجاد شده در آن دارند. البته در کنار این مصالح می‌توان از الیاف پلیمری، فولادی، شیشه‌ای و غیره نیز در ساختار بتن استفاده کرد که نقش مهمی در توزیع یکنواخت تنش‌های ایجاد شده در ساختار بتن دارند. این الیاف با کنترل تنش‌ها مانع از انقباض بتن در شرایط خاص شده و از ایجاد ترک در ساختار بتن جلوگیری می‌کنند.

همچنین استفاده از مصالح استاندارد به ویژه سنگ‌ دانه‌های با دانه‌ بندی مناسب نیز می‌تواند به کاهش جمع‌ شدگی بتن کمک کنند. مصالح استاندارد با کاهش انقباض بتن و بهبود خواص مکانیکی آن می‌توانند از ایجاد ترک در ساختار بتن جلوگیری کنند. در آخر مواد اصلاح‌کننده با سطح ویژه بالا از دیگر مصالحی هستند که از آنها می‌توان برای کنترل جمع‌ شدگی بتن استفاده کرد.

فاصله مجاز بین درزها در اجرای درز انقباض بتن

فاصله مجاز بین درزهای انقباضی می‌تواند به عوامل مختلفی بستگی داشته باشد که یکی از مهم‌ترین آنها ضخامت دال بتنی است که در ادامه و در قالب یک جدول به بررسی بیشتر این موضوع خواهیم پرداخت.

رابطه عمق درز انقباض بتن با ضخامت دال

بین عمق درز انقباض بتن و ضخامت دال رابطه مستقیمی وجود دارد که از این طریق می‌توان تا حدود زیادی ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی بتن را کنترل کرد. البته چنان چه عمق درز کمتر از ۴/۱ ضخامت دال باشد این امکان وجود دارد که ترک‌ها در سطحی غیر از درز به وجود آیند. در ادامه و در قالب جدول زیر به رابطه عمق درز انقباض بتن نسبت به ضخامت دال می پردازیم.

زمان بندی مناسب برای ایجاد درز انقباض بتن

برای ایجاد درز انقباض بتن لازم است یک زمان مشخص در نظر گرفته شود تا درزهای ایجاد شده از کیفیت و کارایی لازم برخوردار باشند. حال چنان چه درز انقباض بتن زودتر یا دیرتر از زمان تعیین شده اجرا گردد ممکن است از نتیجه مطلوب برخوردار نباشد. در ادامه این بخش و در قالب یک جدول به زمان اجرای درز انقباض بتن در شرایط دمایی مختلف خواهیم پرداخت.

میزان جمع‌ شدگی بتن بر اساس نوع مصالح

از آن جایی که نوع مصالح مورد استفاده در طراحی بتن می‌توانند بر میزان جمع‌شدگی بتن تأثیرگذار باشند در این بخش قصد داریم به بررسی این موضوع در قالب جدول زیر بپردازیم.

جمع بندی

زمانی که بتن شروع به خشک‌شدن می‌کند، رطوبت آن از دست می‌رود و همین موضوع نیز باعث انقباض و جمع‌ شدگی بتن می‌شود. از آن جایی که بتن مقاومت کششی کمی دارد این انقباض‌ها منجر به ایجاد تنش‌های کششی داخلی در بتن می‌گردد. حال چنان چه مسیر مناسبی برای آزاد شدن این تنش‌ها فراهم نشود ترک‌های به صورت تصادفی و نامنظم در ساختار بتن ایجاد می‌شوند. در این بین از روش‌های مختلفی جهت کنترل جمع‌ شدگی بتن استفاده می‌شود که استفاده از درز انقباض بتن از کاربردی‌ترین آنها خواهد بود.
با استفاده از درز انقباض بتن می‌توان این ترک‌های احتمالی را مدیریت کرد و آنها را در محل مشخص و به صورت کنترل شده به وجود آورد. البته ایجاد درز انقباض بتن به صورت صحیح و اصولی نیازمند پیروی از یک سری دستورالعمل‌ها بوده که ما در این مقاله و در قالب چندین جدول آنها را در اختیار شما مخاطبان قرار دادیم.