ضریب انبساط حرارتی بتن معمولا در بازه 6-10*7 تا 6-10*12 بر درجه سانتی‌گراد قرار دارد.
| نوع سنگدانه | میانگین ضریب انبساط حرارتی سنگدانه بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد |
| خمیر سیمانی | 11 تا 20 |
| بتن معمولی | 7 تا 12 |
| بتن با سنگدانه سبک | 7 تا 13 |
| بتن اسفنجی (گازی) | 9 تا 12.6 |
| بتن غلتکی | 10 |
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، ضریب‌انبساط حرارتی مولفه‌های اصلی بتن (آب، هوا، سیمان و سنگدانه) را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
ضریب انبساط حرارتی آب
طبق یک قاعده کلی، حجم مواد با افزایش دما افزایش می‌یابد. آب، از این قاعده مستثنی است. این مایع در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد به حداکثر چگالی خود می‌رسد. یعنی با افزایش یا کاهش دما نسبت به ۴ درجه سانتی‌گراد، چگالی آن کاهش و به عبارت دیگر حجم آن افزایش می‌یابد. ضریب انبساط حجمی آب برابر 6-10*210 بر درجه سانتی‌گراد 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 می‌دهد. در این شرایط، فشار منفذی درون حفره‌ها افزایش یافته و آب جریان می‌یابد. جریان یافتن آب به درون حفره‌های دیگر یا به خارج از بتن، کاهش فشار و حجم آن را در پی دارد.
ضریب انبساط حرارتی سیمان
سیمان ماده‌ای است که 10 درصد از ترکیب بتن را تشکیل می‌دهد. حدود 70 تا 90 درصد سیمان از آهک و سیلیکا تشکیل می‌شود. به همین دلیل این مواد تعیین‌کننده 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 تاثیر نمی‌گذارد. در واقع، محققان اغلب بر روی تاثیر خمیر سیمانی (مخلوط آب و سیمان) و ملات سیمانی مطالعه کرده‌اند.
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 تاثیر آب قرار می‌گیرد و به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. سپس با شروع واکنش هیدارتاسیون و گیرش اولیه بتن (فاز نیمه جامد)، این ضریب کمتر می‌شود. در مرحله نهایی و با سفت شدن کامل خمیر (فاز جامد)، ضریب انبساط حرارتی افزایش می‌یابد 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 سانتی‌گراد است. البته این مقادیر با توجه به درجه اشباع تغییر می‌کنند.
ضریب انبساط حرارتی هوا
گازها دارای ضریب انبساط حرارتی بسیار بالایی هستند. به عنوان مثال، ضریب انبساط هوای محیط حدود ۴-10*3۴ بر درجه سانتی‌گراد است. ترکیب آب و حباب‌های هوای درون خمیر سیمانی می‌تواند ضریب انبساط حرارتی بتن تازه را به حدود 6-10*30 بر درجه سانتی‌گراد برساند.
ضریب انبساط حرارتی سنگدانه
سنگدانه‌ها، معمولا حدود 80 درصد از ترکیب بتن را تشکیل می‌دهند. از این‌رو، این مواد به عنوان مهم‌ترین پارامتر موثر بر ضریب انبساط حرارتی بتن در نظر گرفته می‌شوند. ذرات شن و ماسه کوارتزیت، پرکاربردترین سنگدانه‌های 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 سانتی‌گراد است. با این وجود، این ضریب برای اغلب سنگدانه‌ها بین 6-10*۵ تا 6-10*۱۳ بر درجه سانتی‌گراد قرار دارد. جدول زیر، ضریب انبساط حرارتی برخی از پرکاربردترین سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن را نمایش می‌دهد.
| نوع سنگ | ضریب انبساط حرارتی خطی سنگدانه بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد |
| گرانیت | 1.8 تا 11.9 |
| دیوریت، آندزیت | 4.1 تا 10.3 |
| گابرو، بازالت، دیاباز | 3.6 تا 9.7 |
| ماسه سنگ | 4.3 تا 13.9 |
| دولومیت | 6.7 تا 8.6 |
| سنگ آهک | 0.9 تا 12.2 |
| چرت | 7.3 تا 13.1 |
| مرمر | 1.1 تا 16 |
به دلیل اهمیت بالای سنگدانه‌ها در بحث ضریب انبساط حرارتی بتن، این مواد را در بخش‌های بعدی به طور کامل مورد بررسی قرار می‌دهیم.