خواص حرارتی بتن

خواص حرارتی بتن

مطابق تعریف، ضریب انبساط حرارتی () تغيير طول واحد طول ماده به ازای تغییر دما به میزان یک درجه می باشد. انتخاب سنگدانه با ضریب انبساط حرارتی پایین، در صورت اقتصادی بودن و در دسترس بودن، می تواند تحت شرایط معین عامل مهمی برای جلوگیری از ترک در بتن حجیم باشد. دلیل این امر آن است که کرنش انقباضی حرارتی با توجه به میزان افت دما و نیز ضریب خطی انبساط حرارتی تعیین می شود. ضریب خطی انبساط حرارتی بتن نیز در ابتدا توسط ضریب خطی انبساط حرارتی سنگدانه، که از اجزای اولیه بتن است، کنترل می گردد.

مقادیر ضریب خطی انبساط حرارتی خمیر سیمان پرتلند اشباع با نسبتهای مختلف آب به سیمان، برای ملاتهای شامل نسبت ۱ به ۶ سیمان به ماسه سیلیسی طبیعی، و برای بتن های با انواع مختلف سنگدانه ها، تقریبا بترتیب برابر ۱۸، ۱۲ ، و ۶ تا ۱۲ () بر درجه می باشد. ضریب انبساط حرارتی سنگها و کانیهای مصرفی در بتن از میزان 5 بر درجه برای سنگ آهک و گابرو تا   بر درجه برای ماسه سنگ، شن طبیعی و کوارتزیت تغییر می کند. از آنجا که ضریب انبساط حرارتی می تواند از روی میانگین وزنی اجزای تشکیل دهنده بتن، با فرض آنکه میزان سنگدانه در مخلوط بتن در حدود ۷۰ درصد است، تخمین زده شود، لذا مقادیر محاسبه شده این ضریب برای سنگهای مختلف (اعم از اینکه سنگدانه های حاصل از سنگ مزبور، ریزدانه یا درشت دانه باشند)، در شکل (24-4) نشان داده شده است. مقادیر به دست آمده در شکل فوق تقريبا

شکل4-24-تاثیر نوع سنگدانه بر ضریب انبساط حرارتی بتن

نزدیک به مقادیر به دست آمده از آزمایش هایی است که در گزارشهای مختلف در مورد آزمایش های  بتن در شرایط مرطوب آورده شده اند. این شرایط، نشان دهنده شرایط متعارف بتن حجیم است.

گرمای ویژه، بر طبق تعریف، میزان حرارت لازم برای افزایش دمای واحد جرم ماده به میزان یک درجه می باشد. گرمای ویژه بتن معمولی، چندان تحت تأثیر نوع سنگدانه، دما و سایر عوامل نیست. مقادیر گرمای ویژه بتن معمولا در محدوده (  ) می باشد.

هدایت حرارتی بر طبق تعریف میزان گرمای عبوری از واحد سطح ماده ای است که اختلاف دمای دو طرف آن برابر با یک درجه می باشد. هدایت حرارتی بتن به مشخصات کانیهای سنگدانها، رطوبت نسبی، چگالی و دمای بتن بستگی دارد. در جدول (5-4 الف) مقادیر مختلف هدایت حرارتی بتن با سنگدانه های مختلف آورده شده است.

نفوذدهی حرارتی بتن نیز براساس رابطه زیر به دست می آید:

(7-4)

که در آن ،نفوذدهی حرارتی بر حسب    (یاm²/h )،K هدایت حرارتی بر حسب (یا(،Cگرمای ویژه بر حسب  (( و  چگالی بتن بر حسب )  می باشد.

حرارت از میان بتن با نفوذ حرارتی بیشتر، راحت تر عبور میکند. در بتن با وزن معمولی، این هدایت حرارتی است که اغلب کنترل کننده نفوذ حرارتی است، زیرا چگالی و گرمای ویژه چندان تغییری نمی کنند. در جدول (5-4 ب) مقادیر معمول نفوذ حرارتی بتن های ساخته شده با سنگدانه های درشت مختلف آورده شده است.

جدول 5-4 الف – مقادير هدایت حرارتی بتن با سنگدانه های مختلف

جدول4-5 ب – مقادیر نفوذ دهی حرارتی بتن با درشت دانه های مختلف