ضریب انبساط حرارتی بتن به پارامترهایی نظیر سنگدانه (نوع سنگدانه، نسبت ماسه به سیمان)، درجه اشباع، نسبت آب به سیمان، محدوده دما و سن بتن بستگی دارد. از بین این پارامترها، سنگدانه و درجه اشباع از اهمیت بالاتری برخوردار هستند.
تاثیر سنگدانه بر ضریب انبساط حرارتی بتن
سنگدانه به عنوان اصلیترین پارامتر تعیین کننده ضریب انبساط حرارتی بتن در نظر گرفته میشود. از میان خواص حراراتی سنگدانهها، ضریب انبساط حرارتی، گرمای ویژه و هدایت حرارتی این مواد بر روی عملکرد بتن تاثیرگذار هستند. گرمای ویژه و هدایت حرارتی اغلب در بتن ریزی حجیم یا سازههای بتنی عایق مورد بررسی قرار میگیرند. در این بخش، تاثیر سنگدانه بر روی ضریب انبساط حرارتی بتن را توضیح میدهیم.
نوع سنگدانه
ضریب انبساط حرارتی بتن به میزان زیادی به نوع سنگدانههای مورد استفاده در آن بستگی دارد؛ چراکه سنگدانهها حدود 80 درصد از وزن حجمی بتن را تشکیل میدهند. به علاوه، ضریب انبساط حرارتی انواع مختلف سنگدانهها تفاوت بسیار زیادی با یکدیگر دارند. در نتیجه، هر چه ضریب انبساط حرارتی سنگدانه بالاتر باشد، ضریب انبساط حرارتی بتن بیشتر میشود.
البته میزان افزایش ضریب انبساط بتن به نسبت سنگدانههای مورد استفاده و به طور کلی، طرح اختلاط بستگی خواهد داشت. جدول زیر، انواع سنگدانهها، ضریب انبساط حرارتی آنها و تاثیرشان بر ضریب انبساط حرارتی بتن را نمایش میدهد.
| نوع سنگدانه | میانگین ضریب انبساط حرارتی سنگدانه بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد | میانگین ضریب انبساط حرارتی بتن بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد |
| کوارتزیت و چرت | 11 تا 12.5 | 11.9 تا 12.8 |
| ماسه سنگ | 10.1 تا 12.1 | 10.1 تا 11.7 |
| ماسه کوارتزی و شن | 9.9 تا 12.8 | 10.8 تا 15.7 |
| گرانیت و گنایس | 5.8 تا 9.5 | 6.8 تا 9.5 |
| سیئنیت | 5.4 تا 8.1 | 7.9 تا 9.5 |
| دیوریت، آندزیت | ||
| گابرو، دیاباز، بازالت | ||
| سنگ آهک | 3.6 تا 6.5 | 6.1 تا 9.2 |
| مرمر | 4 تا 7 | 4.1 |
| دولومیت | 7 تا 9.9 | – |
| شیل منبسط شده، رس و لای | 6.5 تا 8 | 6.5 تا 8.1 |
| سرباره منبسط شده | 7 تا 11.2 | 7 تا 11.2 |
| سرباره کوره آهنگدازی | – | 9.2 تا 10.6 |
| پوکه معدنی | 9.4 تا 10.8 | 9.4 تا 10.8 |
| پرلیت | 7.6 تا 11 | 7.6 تا 11.7 |
| ورموکولیت | – | 8.3 تا 14.2 |
| باریت | – | 18 |
| لیمونیت، مگنتیت | – | 8.3 تا 10.8 |
| بدون سنگدانه (سیمان خالی) | – | 18.5 |
با توجه به جدول بالا مشاهده میکنید که ضریب انبساط حرارتی بتن نزدیک به ضریب انبساط حرارتی سنگدانههای مورد استفاده در آن است. با این وجود، برای تخمین این ضریب برای بتن، معمولا میانگین وزنی ضریب انبساط حرارتی خمیر سیمانی سخت شده و سنگدانهها را اندازهگیری میکنند.
نکته: به دلیل تعدد پارامترهای تاثیرگذار بر روی ضریب انبساط حرارتی، بازه نتایج حاصل از مطالعات صورت گرفته با یکدیگر متفاوت هستند. به عنوان مثال، جدول ارائه شده در این بخش و بخش قبلی از منابع مختلف گرفته شدهاند و بازههای متفاوتی را نمایش میدهند.
نسبت سنگدانه به سیمان
اهمیت تاثیر نسبت سنگدانه به سیمان بر ضریب انبساط حرارتی بتن، در اختلاف بین ضرایب انبساط حرارتی این دو ماده است. در واقع ضریب انبساط بتن، برآیند ضرایب انبساط مواد تشکیل دهنده آن است. جدول زیر، ضریب انبساط حرارتی بتن بر اساس نسبت ماسه به سنگدانه را نمایش میدهد.
| نسبت ماسه به سیمان | میانگین ضریب انبساط حرارتی بتن بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد |
| سیمان خالی | 18.5 |
| ۱ به ۱ | 13.5 |
| ۳ به ۱ | 11.2 |
| ۶ به ۱ | 9.5 |
بر اساس جدول بالا، افزایش نسبت ماسه به سیمان باعث افزایش ضریب انبساط حرارتی بتن میشود.