بخشی از مقاله
چکیده
بتن پیش آکنده3 نوع خاصی از بتن می باشد که روش ساخت و اجرای آن با بتن معمولی متفاوت می باشد. در بتن پیش آکنده ابتدا دانه های شن درون قالب قرار می گیرند و سپس فضاهای خالی بین سنگدانه های شن توسط ملات مخصوص ماسه و سیمان پر می شوند . این نوع بتن در پروژه های فراوانی از جمله سازه های بتنی زیر آب، سدهای بتنی حجیم، سازه های بتن آرمه و تعمیرات سازه های بتنی با موفقیت به کار رفته است. بتن پیش آکنده از چند جنبه با بتن معمولی متفاوت است. اولین تفاوت در روش اجرا و ساخت می باشد که در بتن معمولی تمامی مصالح با یکدیگر مخلوط شده و سپس درون قالب قرار می گیرند، ولی در بتن پیش آکنده ملات درون شن تزریق می شود. تفاوت دیگر این است که در بتن پیش آکنده ذرات شن با یکدیگر در تماس مستقیم می باشند و به عبارتی با یکدیگر تماس نوک به نوک دارند، که این عامل باعث می شود ملات در بین ذرات شن قرار گیرد، در حالی که در بتن معمولی ذرات شن در بین ملات قرار می گیرند. به همین دلیل در بتن پیش آکنده به علت تماس مستقیم ذرات شن با یکدیگر تنش ها از طریق ذرات شن توزیع می شوند. حدود %60 از حجم بتن پیش آکنده از ذرات شن تشکیل می شود، در حالی که در بتن معمولی حدود %40 از حجم بتن از ذرات شن تشکیل می شود . در این پژوهش بررسی تاثیر دانه بندی ذرات شن بر روی پارامترهای مقاومتی بتن پیش آکنده و مقایسه آن با بتن معمولی، با انجام آزمایش های مقاومت فشاری تک محوره و مقاومت کششی به روش برزیلی صورت پذیرفت. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش های انجام گرفته در این پژوهش، بتن پیش آکنده با دانه بندی شن ریزتر دارای مقاومت فشاری بیشتر، مقاومت کششی بیشتر، ضریب الاستیسیته بیشتر و ضریب پواسون کمتری نسبت به بتن معمولی می باشد.
کلمات کلیدی: بتن پیش آکنده، بتن معمولی،دانه بندی شن، پارامترهای مقاومتی
.1 مقدمه
بتن پیش آکنده با قرار دادن شن درون قالب و سپس پر کردن فضاهای خالی بین شن ها توسط ملات ماسه و سیمان ساخته می شود. معمولا، عملیات پر کردن فضاهای خالی بین شن ها به دو روش وزنی و تزریق انجام می پذیرد. در روش وزنی ملات از بالا بر روی قالب پر شده از شن ریخته می شود و به کمک تراکم و یا ویبره ملات فضاهای خالی را پر می کند. این روش در بتن های با ارتفاع حداکثر 300mm قابل استفاده می باشد. در روش تزریق با قرار دادن لوله های تزریق درون قالب، ملات به وسیله ی پمپ به درون قالب تزریق می شود و لوله های تزریق به تدریج بالا کشیده می شوند.[1]
بتن پیش آکنده از چند جنبه با بتن معمولی متفاوت می باشد. اولین تفاوت در روش اجرا و ساخت می باشد که در بتن معمولی تمامی مصالح با یکدیگر مخلوط شده و سپس درون قالب ریخته می شوند، ولی در بتن پیش آکنده ملات درون شن تزریق می شود. دومین تفاوت این است که در بتن پیش آکنده ذرات شن با یکدیگر در تماس مستقیم می باشند و به عبارتی با یکدیگر تماس نوک به نوک دارند، که این عامل باعث می شود ملات در بین ذرات شن قرار گیرد، در حالی که در بتن معمولی ذرات شن در بین ملات قرار می گیرند. به همین دلیل در بتن پیش آکنده به علت تماس مستقیم ذرات شن با یکدیگر تنش ها از طریق ذرات شن توزیع می شوند. حدود %60 از حجم بتن پیش آکنده از ذرات شن تشکیل می شود، در حالی که در بتن معمولی حدود %40 از حجم بتن از ذرات شن تشکیل می شود.[2]
عبدالقادر در سال 1999 الگوریتم طراحی مخلوط بتن پیش آکنده را ارایه نمود. وی به این نتیجه رسید که بهترین زمان مخلوط کردن ملات، 4 دقیقه می باشد. همچنین با استفاده از شن گرد گوشه، شکسته و مخلوط آن ها، به این نتیجه رسید که استفاده از مخلوط شن شکسته و گرد گوشه، بهترین عملکرد را در بهبود خواص مکانیکی بتن پیش آکنده دارد.[3]
نجار در سال 2014 به بررسی خواص و کاربرد های بتن پیش آکنده پرداخت. وی در این پژوهش به بررسی تمام تحقیقات انجام شده در زمینه بتن پیش آکنده پرداخت و به این نتیجه رسید که بتن پیش آکنده از لحاظ اقتصادی نسبت به بتن معمولی مناسب تر می باشد. همچنین به علت نسبت شن به سیمان بالاتر در بتن پیش آکنده، این بتن مقاومت فشاری بالاتری نسبت به بتن معمولی دارا می باشد. وی به این نتیجه نیز دست یافت که خواص مکانیکی بتن پیش آکنده وابسته به انتخاب دانه های شن می باشد.[2]
با توجه به این که بیشتر حجم بتن پیش آکنده از ذرات شن تشکیل شده است، دانه بندی ذرات شن می تواند تاثیرات مهمی بر روی خواص مکانیکی بتن داشته باشد. همچنین مقایسه خواص مکانیکی بتن پیش آکنده و بتن معمولی می تواند مزایا و معایب این نوع خاص از بتن را در مقابل بتن معمولی نشان دهد. به همین دلیل در این پژوهش دو نوع بتن پیش آکنده و یک نوع بتن معمولی ساخته شد و مورد آزمایش های 28 روزه ی مقاومت فشاری تک محوره و مقاومت کششی برزیلی قرار گرفتند.
.2 مواد و روش ها
در این پژوهش برای بررسی تاثیر اندازه ی ذرات درشت دانه بر روی پارامترهای مقاومتی بتن پیش آکنده و مقایسه آن با بتن معمولی دو نوع بتن پیش آکنده و یک نوع بتن معمولی که به ترتیب PA1، PA2 و CC نام گذاری شدند، ساخته شدند . در مجموع برای انجام آزمایش های مختلف مورد نیاز در این پژوهش 75 آزمونه استوانه ای 150 300 mm ساخته شدند.
برای انجام آزمایش تعیین مدول الاستیسیته و ضریب پواسون از آزمونه های ساخته شده مغزه گیری بعمل آمد و آزمونه های 50 100mm مورد آزمایش قرار گرفتند. شکل 1 مغزه گیری ازآزمونه استوانه ای استاندارد را نشان می دهد.
شکل-1 مغزه گیری از آزمونه ی استوانه ای
در ساخت آزمونه های بتن پیش آکنده از سنگدانه های درشت دانه، سنگدانه های ریزدانه، سیمان، آب و افزودنی منبسط کننده استفاده شده است. در ساخت آزمونه های بتن معمولی نیز از سنگدانه های درشت دانه، سنگدانه های ریزدانه، سیمان و آب استفاده شده است.
موضوع مورد مطالعه در این پژوهش اثر دانه بندی ذرات درشت دانه بر روی پارامترهای مقاومتی بتن پیش آکنده و مقایسه آن با بتن معمولی می باشد. لذا در ساخت آزمونه های بتن پیش آکنده از دو نوع دانه بندی شن استفاده گردید. در ساخت بتن معمولی نیز از دانه بندی شن مرسوم در ساخت بتن های معمولی استفاده گردید. شن های مورد استفاده در ساخت آزمونه های بتن پیش آکنده و بتن معمولی از یک معدن تهیه و کلیه ی خواص شیمیایی و مکانیکی آن ها در ساخت تمامی آزمونه ها یکسان می باشند و از شن های اشباع با سطح خشک در ساخت نمونه های استفاده شده است. تنها تفاوت ذرات درشت دانه در ساخت آزمونه ها، دانه بندی متفاوت آن ها می باشد.
چگالی ذرات شن به ترتیب1/55 و 1/6 ، همچنین پوکی ذرات شن مورد استفاده به ترتیب 0/42 و 0/38 برای بتن های PA1 و PA2 بدست آمدند.
ویژگی های ماسه مصرفی در آزمونه های ساخته شده یکسان می باشد و برای ساخت تمام آزمونه ها از یک نوع ماسه استفاده گردید. البته با توجه به تفاوت های نحوه ساخت بتن پیش آکنده و بتن معمولی تفاوت هایی در دانه بندی ماسه ی مصرفی وجود دارد. شکل 2 منحنی دانه بندی شن و ماسه مصرفی در بتن پیش آکنده و بتن معمولی ساخته شده در این پژوهش را نشان می دهد.
