Please wait, loading...
Please wait, loading...
بتنریزی حجیم یکی از حساسترین و چالشبرانگیزترین فرآیندهای اجرایی در پروژههای بزرگ عمرانی و سازههای بتنی سنگین به شمار میرود. سازههایی نظیر سدها، شالودههای عمیق، پایههای پل، مخازن بزرگ، نیروگاهها و فونداسیون ماشینآلات سنگین، همگی در دسته بتنریزیهای حجیم قرار میگیرند. مهمترین ضعف در این نوع بتنریزی، افزایش دمای هیدراسیون سیمان و ایجاد اختلاف دمای قابل توجه بین هسته و سطح بتن است که میتواند منجر به ترکخوردگیهای حرارتی و کاهش دوام سازه شود.
عدم استفاده از طرح اختلاط مناسب، بیتوجهی به رفتار حرارتی بتن، مصرف بیرویه سیمان، استفاده از افزودنیهای نامرغوب و نبود برنامهریزی دقیق اجرایی، از جمله عواملی هستند که ریسک بروز ترکهای حرارتی در بتنریزی حجیم را بهشدت افزایش میدهند. این ترکها در بلندمدت موجب افزایش نفوذپذیری، خوردگی آرماتورها، افت یکپارچگی سازه و کاهش عمر مفید آن خواهند شد.
بر اساس نشریه شماره ۳۴۴ آییننامه بتنهای حجیم، کنترل حرارت، مدیریت کیفیت مصالح و نظارت دقیق اجرایی از الزامات اساسی در این نوع سازهها محسوب میشود. در این مقاله، ابتدا به تعریف بتنریزی حجیم و ضعفهای رایج آن پرداخته میشود، سپس مشکلات و پیامدهای ترکخوردگی حرارتی بررسی شده و در نهایت راهکارهای اجرایی، آزمایشگاهی و افزودنیمحور برای دستیابی به بتن حجیم با دوام بالا ارائه خواهد شد.
بتن ریزی حجیم به وضعی گفته می شود که حجم ریخته شدن بتن به قدری زیاد باشد مه گرماای حاصل از هیدراسیون سیمان نتواند به آسانی به محیط دفع شود و د رنتبجه اختلاف دمای قابل توجه بین هسته و سطح بتن ایجاد شود. این اختلاف دما می تواند به ترک خوردگی های حرارتی و کاهش دوام منجر شود.
معمولاً ضخامت بیش از ۱ متر یا حجمی که عامل حرارتزایی سیمان در آن اهمیت پیدا کند، در دسته بتنریزی حجیم قرار میگیرد.
در نشریه ۳۴۴، معیار حجیم بودن بتن تنها ضخامت نیست؛ بلکه پارامترهایی مانند:میزان سیمان مصرفی، زمان و سرعت بتنریزی، شرایط محیطی، نوع افزودنیها، شیوه آبگیری سیمان نیز در تشخیص حجیم بودن نقش دارند.
لازم به ذکر است ترک ناشی از این اختلاف، یکی از پرهزینهترین خرابیهاست.
این ترکها باعث بروز می گردد راه نفوذ آب و یونهای کلرید باز گردد، همچنین باعث خوردگی آرماتور میشوند و عمر بهرهبرداری سازه کاهش می یابد و با وجود تراکم نامناسب حفرههایی در بتن ایجاد می گردد.
. عدم استفاده از مصالح مناسب : مصرف زیاد سیمان برای افزایش مقاومت اولیه، به طور مستقیم عامل افزایش حرارت هیدراسیون است.
سیمانهای با C₃A بالا، بدون نیاز واقعی، در بتن حجیم فقط مشکلساز میشوند.
افزودنیهای دیرگیر (Retarders) موادی هستند که سرعت واکنش هیدراسیون سیمان را کاهش میدهند. با کاهش سرعت هیدراسیون، تولید گرما در مراحل اولیه بتنریزی کاهش یافته و اختلاف دمای بین هسته و سطح بتن کمتر میشود. این کاهش نرخ تولید حرارت، امکان توزیع یکنواخت دما در حجم بتن را فراهم کرده و خطر ترک حرارتی را کاهش میدهد. مکانیسم عمل افزودنیهای دیرگیر معمولاً از طریق مهار فعالیت یون کلسیم و کند کردن تشکیل کریستالهای هیدراته سیمان است.
مزیت اصلی این افزودنیها در بتن حجیم، ایجاد زمان کارکرد مناسب برای جا دادن و تراکم بتن بدون نیاز به افزایش آب یا اختلاط طولانی است. با این حال، محدودیتهایی نیز وجود دارد؛ بهطور مثال، مصرف بیش از حد میتواند زمان گیرش بتن را به حدی طولانی کند که اجرای کار را دشوار سازد و مقاومت اولیه بتن کاهش یابد. بنابراین، مقدار مصرف این افزودنیها باید بر اساس آزمایشهای کنترل شده و شرایط دمایی محیط تعیین شود.
در بتنریزی حجیم، دیرگیرکننده باید سازگار با سیمان و دارای پروتکل کنترل گیرش باشد. نشریه 344 تأکید میکند گیرش بتن باید قابل پیشبینی باشد و استفاده بیش از حد از دیرگیرکننده ممنوع است.
فوق روانکنندهها (Superplasticizers) مواد شیمیایی هستند که بدون افزایش آب اختلاط، روانی و کارایی بتن را افزایش میدهند. افزایش روانی بتن موجب میشود تا تراکم بهتری حاصل شود و خلل و فرج موجود در بتن کاهش یابد. کاهش نفوذپذیری بتن، مقاومت در برابر سیکلهای یخزدگی و ذوب، حمله شیمیایی و خوردگی میلگردها را افزایش میدهد.
در بتن حجیم، کاهش نسبت آب به سیمان (w/c) اهمیت ویژهای دارد، زیرا آب اضافی نه تنها باعث افزایش نفوذپذیری و کاهش دوام میشود، بلکه تولید حرارت ناشی از هیدراسیون را نیز تحت تأثیر قرار میدهد. با استفاده همزمان از افزودنی دیرگیر و فوق روانکننده، میتوان کنترل دمای هیدراسیون را با حفظ کارایی و قابلیت اجرا ترکیب کرد.
ژل میکروسیلیس (Micro Silica Fume Gel) یک افزودنی پوزولانی فوق ریز است که با ذرات سیمان واکنش داده و محصولات ثانویه هیدراته پایدار ایجاد میکند. اثر اصلی میکروسیلیس پر کردن خلل و فرج میکروسکوپی در ماتریس بتن و افزایش تراکم آن است. این امر منجر به افزایش مقاومت مکانیکی، کاهش نفوذپذیری و بهبود دوام در برابر عوامل محیطی میشود.
علاوه بر این، میکروسیلیس میتواند مقاومت بتن در برابر حمله کلریدی، سولفات و سایر عوامل مهاجم شیمیایی را افزایش دهد. در ترکیب با افزودنیهای دیرگیر و فوق روانکننده، ژل میکروسیلیس باعث ایجاد بتن حجیم با عملکرد بالا میشود که هم ترک حرارتی کمتری دارد و هم مقاومت و دوام بلندمدت آن تضمین شده است.
ترکیب سه ماده فوق—افزودنی دیرگیر، فوق روانکننده و ژل میکروسیلیس—راهکار مؤثری برای رفع ضعفهای بتن حجیم است. افزودنی دیرگیر کنترل حرارت هیدراسیون را بهبود میبخشد، فوق روانکننده روانی و تراکم بتن را افزایش میدهد و ژل میکروسیلیس دوام و مقاومت را ارتقا میدهد.
با این حال، استفاده از این افزودنیها به تنهایی کافی نیست. برای پیشگیری کامل از ترک حرارتی، مدیریت دمای مصالح، مرحلهبندی بتنریزی، استفاده از سیستمهای خنککننده یا کابلهای آب سرد و طراحی قالببندی مناسب ضروری است. بهعلاوه، انتخاب نوع و میزان هر افزودنی باید بر اساس آزمایشهای میدانی و شرایط محیطی پروژه انجام شود تا تعادل بین کارایی، مقاومت و دوام حفظ شود.
منابع :
Mass Concrete for Buildings and Bridges (EB547): راهنمای جامع برای بتن حجیم، کنترل دما، و پیشگیری از ترک حرارتی و مشکلات ناشی از گرمای هیدراسیون. 
• Japan Concrete Institute (JCI) — Guidelines for Control of Cracking of Mass Concrete, 2016: دستورالعمل رسمی برای طراحی، اجرا و بازرسی بتن حجیم به منظور جلوگیری از ترک حرارتی و پدیدههایی نظیر DEF. 
• National Institute of Standards and Technology (NIST) — NISTIR 6295: Curing of High‑Performance Concrete (HPC): گزارش فنی در مورد کیورینگ بتن با کارایی بالا، که به رفتار حرارتی و خواص بلندمدت بتن مرتبط است. 
• مقاله «بررسی تأثیر میکروسیلیس و پوزولان تفتان بر خواص بتن های حجیم» — تحلیل تجربی تأثیر جایگزینی سیمان با میکروسیلیس و پوزولان بر دمای هیدراسیون و مقاومت بتن حجیم. 
• مقاله «Prediction and control of temperature rise of massive …» (2023) — ارائه روش عددی پیشبینی و کنترل افزایش دمای بتن حجیم با خنککنندههای داخلی. 
• مقاله «Thermal Crack Mitigation in Massive Concrete Structures …» (2025) — مطالعه جدید بر رفتار حرارتی و مکانیکی بلوکهای بتنی حجیم و تحلیل اثر کنترل دما بر ترکخوردگی. 
• مقاله «Controlling Temperature and Stress Fields in Mass Concrete Based on Average Forming Temperature Method» (2025 preprint) — روش تحلیلی تازه برای محاسبه میدان تنش و دما در بتن حجیم. 
• راهنمای استفاده صحیح از ابر‑روانکنندهها: Center for Transportation Research, The University of Texas at Austin — Guidelines for the Proper Use of Superplasticizers in Concrete (1988) برای طراحی مخلوط با روانی بالا و دوام مناسب
سوالات متداول: