خزش در بتن چیست؟ خزش بتن (Creep of concrete) یعنی تغییر شکل بتن تحت تنش ثابت در طول زمان است. این تغییر در اثر فرایندی به نام خزش رخ می‌دهد. درواقع تغییر شکل سازه در اثر بارگذاری پایدار به عنوان خزش بتن شناخته‌می‌شود. اگر بتن تحت فشار یا تنش طولانی مدت باشد، می تواند شکل را تغییر دهد. این تغییر شکل اغلب در جهت نیروی اعمالی رخ می دهد. انواع خزش بتن شامل خزش اولیه، خشک‌شدن، ویژه و ضریب خزش می باشد. کیفیت سنگدانه، نسبت مخلوط بتن، خواص سیمان، دما و رطوبت بخش از عوامل موثر بر خزش است. اجرای صحیح تمام فرایندهای بتن‌ریزی و عمل‌آوری بتن به کاهش مقدار آن کمک می‌کند.
فرآیند خزش بتن چیست؟
این پدیده به این صورت تعریف می شود: تغییر شکل سازه تحت بار پایدار. اساساً فشار یا فشار طولانی مدت روی بتن می تواند باعث تغییر شکل آن شود. این تغییر شکل معمولاً در جهتی که نیرو اعمال می شود رخ می دهد. مانند ستون بتنی که فشرده‌می‌شود و یا تیری که دچار کمانش می شود. بتن همیشه در اثر این تغییر شکست نمی خورد یا خراب نمی شود. هنگامی که باری به بتن وارد می شود، یک کرنش الاستیک آنی ایجاد می شود که در صورت تداوم بار، به کرنش خزشی تبدیل می شود. با افزایش زمان بارگذاری، میزان این تغییر شکل غیر کشسان نیز افزایش‌یافته و مقدار کل آن ممکن است چندین برابر تغییر شکل الاستیک کوتاه مدت باشد. اما با گذشت زمان سرعت افزایش تغییر شکل کاهش می یابد و منحنی خزش مجانبی خواهد داشت.
چه عواملی موجب خزش در بتن می‌شود؟
عوامل مختلفی می‌تواند موجب خزش در بتن شود؛ در ادامه پنج مورد از آنها آورده شده که هر یک را مفصل‌تر بررسی خواهیم کرد.
- سن بتن در هنگام بارگذاری و مدت زمان بارگذاری بتن
- میزان مقاومت فشاری در بتن
- رطوبت موجود در محیط
- جنس و مقدار مصالح سنگی به‌کاررفته در بتن
- شدت تنش وارده شده بر بتن
سن بتن در هنگام بارگذاری و مدت زمان بارگذاری بتن
خزش در بتن فرایندی است که در دراز مدت و با سرعت پایین انجام می‌شود. بر اساس آزمایشات انجام شده، هر چه مدت زمان بارگذاری بتن افزایش یابد، خزش در بتن کمتر می‌شود؛ یعنی این‌که کیفیت مخلوط بتنی با گذشت زمان بیشتر می‌شود و بار اعمالی را بهتر تحمل می‌کند. این در حالی است که بتن تازه با اعمال بارهای کم نیز تغییر شکل پیدا می‌کند؛ بنابراین میزان خزش در بتن با مدت زمان بارگذاری رابطه عکس دارد.
میزان مقاومت فشاری در بتن
می‌دانیم که پایه و اساس بتن، از ترکیب سیمان و آب به وجود می‌آید. نکته حائز اهمیت، نسبت ترکیب این دو ماده در بتن است. هرچقدر چسبندگی و یک دستی بتن کمتر باشد، احتمال وقوع خزش بیشتر می‌شود.
بنابراین می‌توان گفت که تغییر میزان سیمان به کار رفته در بتن می‌تواند باعث تغییر در مقاومت فشاری شود. هرچقدر نسبت آب به سیمان بیشتر باشد، احتمال وقوع خزش هم بیشتر خواهد بود. در واقع مقاومت فشاری با میزان خزش در بتن رابطه عکس دارد و با افزایش یکی، دیگری کاهش می‌‌‌‌‌یابد.
رطوبت موجود در محیط
دما و رطوبت محیط هم از آن دسته عواملی هستند که با خزش بتن رابطه عکس دارند. در محیط‌های مرطوب میزان خزش در بتن کمتر می‌شود.
شدت تنش وارده شده بر بتن
سومین عامل تاثیرگذار در خزش بتن، شدت تنش وارده بر آن است. میزان نیروهای تنشی وارد بر بتن با میزان خزش آن رابطه مستقیم دارد؛ با افزایش نیروی تنشی، مقدار خزش در بتن هم افزایش خواهد یافت.
انواع خزش بتن
1. خزش اولیه (Basic creep): اولین نوع آن خزش اولیه نام دارد که به‌صورت ساده انجام می گیرد. شرایط رطوبت نسبی صددرصدی می‌تواند منجر به افزایش کرنش در ساختمان شود که به آن خزش اولیه می‌گویند.
2. خزش خشک شدن (Drying creep): این نوع به هنگام خشک‌شدن متریال بتن خود را نشان می‌دهد.
3. خزش ویژه (Specific creep): این نوع مرحله بعدی است که واحد تنش اعمال شده را براین اساس محاسبه می‌کنند.
4. ضریب خزش (Creep coefficient): به نسبت کرنش نهایی به کرنش الاستیک، خزش ضریب می‌گویند.
خزش چه تاثیری بر بتن دارد؟
- در تیرهای بتن مسلح، این پدیده در طول زمان باعث افزایش انحراف می‌شود و ممکن است در طراحی مورد توجه قرار گیرد.
- این اتفاق در اعضای فشاری و ستون های بتن مسلح باعث کاهش تدریجی طول عضو می شود. این کاهش با مقاومت میلگردها روبرو می شود و در نتیجه با گذشت زمان , تنش در بتن کاهش و در میلگرد ها افزایش می یابد.
- رخ دادن این پدیده در سازه های بتنی پیش تنیده باعث از بین رفتن پیش تنیدگی می شود.
- در ساختارهای استاتیکی نامشخص، این پدیده ممکن است غلظت تنش ناشی از انقباض، تغییرات دما، یا نشست تکیه‌گاه‌ها را کاهش دهد. در تمام سازه های بتنی خزش باعث کاهش تنش های داخلی ناشی از بار غیر یکنواخت یا انقباض محدود می شود.
- در بتن انبوه، این پدیده به خودی خود ممکن است علت ترک خوردن بتن باشد، زمانی که توده بتن مهار شده به دلیل ایجاد گرمای هیدراتاسیون و خنک شدن متعاقب آن دچار چرخه تغییر دما می شود. بنابراین باید تمام اقدامات احتیاطی و اقدامات لازم انجام شود تا در داخل سازه های بتنی انبوه مانند سدهای بتنی، دیوارهای حائل و غیره افزایش دما رخ ندهد.
- در ستون‌هایی که بارهای غیر محوری هستند، این پدیده انحراف را افزایش می‌دهد و می‌تواند منجر به کمانش شود.
نتیجه گیری
خزش خاصیتی از بتن است که به دلیل آن، بتن در اثر بارهای طولانی مدت تحت تنش ثابت در محدوده کشسانی قابل قبول، یعنی کمتر از 0.5 fc، به تغییر شکل خود ادامه می دهد. جمع شدگی بتن و این پدیده به طور همزمان رخ می دهد. هنگامی که نمونه از بار رها می شود، بازیابی فوری یا الاستیک با کاهش تدریجی کرنش به نام بازیابی خزشی همراه است. این پدیده بیشتر در پل ها و اعضایی مانند تیرها و سقف ها که تحت بار ثابت هستند رخ می دهد. البته با کنترل علت خزش در بتن می توان وقوع آن را کنترل کرد. یعنی هر چه مقاومت فشاری بتن و کارایی آن بیشتر و بهتر باشد. میزان خزش کاهش می یابد.