تاثیر درجه اشباع بر ضریب انبساط حرارتی بتن
حجم آب موجود در فضای متخلخل بتن به حجم کل فضای خالی با عنوان درجه اشباع شناخته می‌شود. درجه اشباع، یکی دیگر از مهم‌ترین عوامل موثر بر ضریب انبساط حرارتی بتن است. در بسیار از مطالعات صورت گرفته، منحنی درجه اشباع در برابر ضریب انبساط حرارتی به صورت محدب است و حداکثر مقدار ضریب انبساط آن در درجه اشباع 70 تا 80 درصد رخ می‌دهد. نمودار زیر، رابطه بین رطوبت نسبی بر ضریب انبساط حرارتی بتن را نمایش می‌دهد.
تاثیر خمیر سیمانی بر ضریب انبساط حرارتی بتن
خمیر سیمانی تاثیر زیادی بر روی ضریب انبساط حرارتی بتن ندارد. پس از ورود به فاز جامد، سنگدانه‌ها پارامتر غالب در تعیین این ضریب خواهند بود. به همین دلیل با گیرش بتن، تاثیر خمیر سیمانی بر ضریب انبساط تقریبا از بین می‌رود. در مجموع، ضریب انبساط حرارتی دوغاب (خمیر سیمانی)، بتن تازه و بتن سخت شده، یک کمیت وابسته به زمان است. این ضریب، پس از گیرش اولیه بتن کاهش می‌یابد. سپس با گذشت زمان و گیرش نهایی، به مرور به یک مقدار ثابت میل می‌کند. نمودار زیر، تغییرات ضریب انبساط حرارتی خمیر سیمانی در سن‌های مختلف را نمایش می‌دهد.
اگر اختلاف بین ضریب انبساط حرارتی سنگدانه‌های درشت و خمیر سیمانی زیاد باشد، تغییرات دمایی بزرگ باعث جابجایی‌های متفاوت و شکستن پیوند بین سنگدانه و سیمان می‌شوند. به طور کلی، اختلاف قابل توجه بین ضرایب معمولا در سنگدانه‌هایی با ضریب انبساط بسیار پایین (نوع خاصی از گرانیت، سنگ آهک و مرمر) رخ می‌دهد.
تاثیر نسبت آب به سیمان بر ضریب انبساط حرارتی بتن
تاثیر نسبت آب به سیمان (مواد سیمانی) بر ضریب انبساط حرارتی بتن زیاد نیست؛ چراکه پس از گیرش بتن، رفتار آب تغییر می‌کند. افزایش دما، باعث افزایش حجم آب در منافذ می‌شود. با این وجود، آب بر خلاف ذرات جامد می‌تواند درون این منافذ جریان پیدا کند. این ویژگی، کاهش فشار آب منفذی را در پی خواهد داشت. در آزمایشات صورت گرفته بر روی نمونه‌های اشباع با نسبت آب به سیمان 0.4 تا 0.6، ضریب انبساط حرارتی خمیر سیمانی در محدوده 6-10*18 تا 6-10*20 قرار داشت. این میزان از تغییرات در ضریب انبساط حرارتی خمیر سیمانی، تاثیر چندانی بر روی ضریب انبساط حرارتی بتن نخواهد داشت.
تاثیر خاکستر بادی بر ضریب انبساط حرارتی بتن
خاکستر بادی، یک مکمل سیمانی و از افزودنی‌‌های معدنی پرکاربرد در ترکیب بتن است. این ماده به طور گسترده به جای سیمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از خاکستر بادی باعث کاهش قابل توجه ضریب انبساط حرارتی خمیر سیمانی می‌شود.
البته پس از شروع گیرش یا در مراحل اولیه گیرش، ضریب انبساط خمیر سیمانی حاوی خاکستر بادی از ضریب خمیر سیمانی معمولی بیشتر است. این مسئله می‌تواند به دلیل قرارگیری خمیر در فاز مایع باشد.
تاثیر روش عمل آوری بر ضریب انبساط حرارتی بتن
روش عمل آوری بتن نیز بر روی ضریب انبساط حرارتی آن تاثیرگذار است. فقط در صورت اجرای روش عمل آوری با بخار آب، ضریب انبساط حرارتی بتن تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. در این روش، ضریب انبساط از شروع گیرش تا گیرش نهایی تقریبا ثابت است. جدول زیر، رابطه بین شرایط عمل آوری، محتوای سیمان و ضریب انبساط حرارتی برای بتن 28 روزه در دمای پایین‌تر از 260 درجه سانتی‌گراد را نمایش می‌دهد.
| شرایط عمل آوری | محتوای سیمان (کیلوگرم بر متر مکعب) | ضریب انبساط حرارتی بتن بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد |
| مرطوب | 435 | 7.6 |
| 310 | 12.8 | |
| 245 | 11 | |
| هوا با 50 درصد رطوبت | 435 | 7.7 |
| 310 | 7.7 | |
| 245 | 9.6 | |
| هوای خشک | 355 | 6.1 |
| 355 | 4.7 |
تاثیر دما بر ضریب انبساط حرارتی بتن
ضریب انبساط حرارتی بتن در بازه‌های مختلف دمایی تغییر می‌کند. به همین دلیل، رفتار مواد تشکیل‌دهنده باید در بازه‌های حرارتی متفاوت مورد بررسی قرار گیرد. به عنوان مثال، رفتار کوارتز در دمای 574 درجه سانتی‌گراد معکوس می‌شود و سپس به طور ناگهانی و به مقدار 0.85 درصد افزایش حجم می‌دهد. از این‌رو، کوارتز به هیچ عنوان در ساخت بتن‌های مقاوم در برابر آتش مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. اختلاف بین جابجایی‌ها و ضریب انبساط حرارتی سنگدانه و خمیر سیمانی می‌تواند به دلیل نیروهای ناشی از جمع شدگی باشد. از این‌رو، در بازه بین 4 تا 60 درجه سانتی‌گراد، اختلاف بین این ضرایب پارامتر غالب بر مقاومت پیوند نیست.
تاثیر ضریب انبساط حرارتی بر چگالی بتن چیست؟
انبساط حرارتی باعث تغییر فاصله بین ذرات می‌شود. این مسئله حجم ماده را تغییر می‌دهد اما تاثیر چندانی بر روی جرم آن ندارد. به ترتیب چگالی بتن کاهش می‌باید.
تاثیر ضریب انبساط حرارتی بر دوام بتن چیست؟
در صورتی که اختلاف بین ضریب انبساط حرارتی سنگدانه و خمیر سیمانی بیشتر از 6-10*5.5 بر درجه سانتی‌گراد باشد، دوام بتن در مواجهه با چرخه ذوب و انجماد تحت تاثیر قرار می‌گیرد.
تاثیر ضریب انبساط حرارتی بر مقاومت بتن چیست؟
در حین عمل آوری بتن، احتمال رخ دادن ترک‌های ریز ناشی از اختلاف بسیار زیاد انبساط حرارتی حباب‌های هوا با ذرات جامد در خمیر سیمانی به وجود می‌آید. این مسئله، مقاومت بتن بلند مدت را تحت تاثیر قرار می‌دهد. البته پس از 28 روز، افزایش دمای حین عمل آوری، مقداری از این کاهش مقاومت جبران می‌کند. به طور کلی، تاثیر ضریب انبساط حرارتی بر مقاومت بتن برای شرایطی است که احتمال ترک‌خوردگی در آن‌ها بیشتر است.