بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مسائل نامشخص در ساخت بتن, دما و مدت زمان اختلاط بتن می باشند که بدلیل پارامترهاي بسیار زیاد و پیچیدة دیگر دخیل در مقاومت فشاري بتن کمتر مورد بررسی قرار گرفته اند. با ارزیابی این دو پارامتر میـتوان جلوي دورریزي حجم زیادي از بتن در فصل تابستان را گرفت و به بتنی یکنواخت در فصول مختلف دست یافت. در این مقاله با ارزیابی مقاومتهاي فشاري حاصل از ساخت بتن در دماها و مدت زمانهاي اختلاط مختلف, تاثیر این دو پارامتر بررسی شده است. بررسیهاي انجام شده نشان می دهند که در دماي اختلاط ثابت مقاومت فشاري بتن با افزایش زمان اختلاط کاهش می یابد و در یک زمان اختلاط ثابت, مقاومت فشاري بتن به ازاء یک دماي اختلاط مشخص به حداکثر مقدار خود میرسد.
کلید واژهها: زمان اختلاط, دماي اختلاط, مقاومت فشاري بتن.
-1 مقدمه
بتن مادهاي پیچیده بوده و پارامترهاي زیادي در خواص آن دخیل میباشند. تحقیقات و مطالعات زیادي در زمینه خواص بتن و مصالح تشکیل دهندة آن صورت گرفته است ولی در این میان, اثرات دما و مدت زمان اختلاط بتن کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله سعی شده است اثرات دما و مدت زمان اختلاط در مقاومت فشاري بتن حاصله با جزئیات بیشتري بررسی شود. بهمین منظور نتایج آزمایشات مقاومت فشاري انجام شده روي نمونههاي مکعبی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.
-2 دما و مدت زمان اختلاط بتن
-1-2اثرات دماي اختلاط بتن
با افزایش دماي اختلاط بتن, سرعت هیدراسیون سیمان افزایش مییابد که در نتیجه باعث گیرش سریعتر بتن میشود. در چنین حالتی اگر بتن کامل و مناسب ریخته نشده و بتن ریزي به اتمام نرسیده باشد, ریزترکهاي داخلی در آن ایجاد خواهد شد. با تشخیص این گیرش سریع میتوان بتن را اصلاح کرد و با افزودن مقداري آب اضافی, سرعت گیرش آنرا کم کرده و کارایی را بیشتر کرد. این آب اضافی درصد آب به سیمان((w/c
را افزایش داده و مقاومت فشاري بتن را کاهش خواهد داد. این افت مقاومت را میتوان با اضافه کردن مقداري سیمان به ملات جبران کرد. ولی این سیمان اضافی بدلیل واکنشهاي هیدراسیون بیشتر, دماي داخلی بتن را افزایش خواهد داد. حرارت نیز باعث افزایش سرعت تبخیر از سطح بتن تازه خواهد شد که اگر این تبخیر بیشتر از قدرت آب انداختن بتن باشد, ترکهاي سطحی بتن بیشتر شده و دوام آن کاهش می یابد.[4-1]
براي پیشگیري از چنین مشکلاتی میتوان راهکارهایی را براي کاهش این اثرات نامطلوب ارائه داد.
بعنوان نمونه میتوان با سرد کردن سنگدانه ها و یا آب اختلاط بتن, آنرا خنک کردمثلاً. میتوان سنگدانهها را در سایه قرار داد, از یخ استفاده کرد و یا حتی مقداري نیتروژن مایع به بتن اضافه کرد. همچنین از فوق روانکنندهها نیز میتوان در کاهش عملیات اصلاحی بتن استفاده کرد. راهکارهایی را نیز میتوان براي انجام در محل پیشنهاد داد, بعنوان نمونه عملآوري مکفی, بتنریزي سریع, جلوگیري از برخورد باد و پرهیز از اجراي مقاطع بتنی نازك مثل پیاده روها3-1] و .[5
اکثر مطالعات انجام یافته در رابطه با اثرات حرارت بتن, مفهوم حرارت را بروشنی بیان نکردهاند ولی در عوض توصیه کردهاند که شرایط مختلف با توجه به ویژگیهاي آن مثل دماي محیط, دماي بتن, رطوبت نسبی,
سرعت باد و تابش آفتاب مورد بررسی قرار گیرند.[4] بعلاوه تهیه نمونه هاي آزمایشی در اکثر مطالعات توصیه شده است, هرچند که شبیهسازي ترکیبات ممکن دما و مدت زمان اختلاط بتن کاري دشوار می باشد.
طبق گزارشات انجمن بتن امریکا((ACI قرار گیري بتن تازه به مدت 24 ساعت در دماي 38 درجه سانتیگراد ممکن است باعث افت مقاومتی در حدود %15-%10 گردد و همچنین مطابق این گزارشات,
نمونههاي استوانهاي عمل آوري شده در دماهاي 23 و 38 درجه سانتیگراد, بسته به رطوبت نسبی محیط عملآوري, ممکن است بترتیب به %73 و %62 مقاومت فشاري بهینه خود برسند.[2] انجمن سیمان پرتلند(,(PCA دماي 38-24 درجه سانتیگراد را بعنوان آب و هواي گرم معرفی می کند.[6] این انجمن تصریح میکند که در پروژه هاي بتنی دماي بتن باید زیر 32-30 درجه سانتیگراد باشد و طبق تحقیقات انجام یافته دماي 16-10 درجه سانتیگراد را مطلوبترین دما براي بتن بیان کردهاند.[6] سایر محققین دماي 40-4
درجه سانتیگراد را بعنوان دماي بهینه بتن معرفی کردهاند1] و .[7 برخی از محققین عقیده دارند که دماي 35 درجه سانتیگراد تنها باعث افت مقاومتی در حدود %1 خواهد شد, در صورتیکه سایرین افت مقاومتی در حدود %10 را براي دماي اولیه 38 درجه سانتیگراد پیشبینی می کنند.[9-7] در مجموع میتوان گفت که اغلب این مطالعات در این مورد که دماي اختلاط 38-32 درجه سانتیگراد باعث افت مقاومتی در حدود %4 شده و در دماهاي بالاتر از 38 درجه سانتیگراد این افت مقاومت ممکن است به حدود %10 برسد, اتفاق نظر دارند.[9-7]
-2-2اثرات مدت زمان اختلاط بتن
طبق توصیه محققین, براي ساخت بتن در آب و هواي گرم, مدت زمان و سرعت اختلاط بتن باید حداقل باشند.[10] با توجه به اینکه اغلب ممکن است سرعت اختلاط بتن ثابت باشد, بمنظور جلوگیري از گیرش سریع بتن می توان مدت زمان اختلاط را کاهش داد. بعنوان یک راهکار عملی براي پرهیز از اختلاط اضافی میتوان مصالح را لایه لایه در جام دستگاه مخلوطکن ریخته و در موقع لزوم اختلاط را شروع کرد.[2]
همچنین حمل و انتقال بتن را میتوانترجیحاً در ساعات خنکتر شبانهروز انجام داد و از مسیرهاي پر رفت و آمد اجتناب کرد.[2] کاهش حجم اختلاط بتن(در نتیجه تولید حرارت کمتر) و استفاده از مواد دیرگیر کننده نیز ممکن است موثر واقع شوند.[10]
مطالعات نشان میدهند که مدت زمان اختلاط, تعدادي از خواص بتن را تحت تاثیر قرار میدهد. هواي گرم و اختلاط طولانی, تاثیر روانکنندهها را از بین خواهد برد. همچنین مشاهده شده است که روان کنندهها بعد از اختلاط طولانی در دماهاي بالا, مقاومت فشاري را تا %10 کاهش میدهند.[8] به ازاء هر ساعت اختلاط بیشتر مشاهده شده است که درصد هواي بتن در حدود %2 کاهش مییابد.[5] همچنین تحقیقات نشان میدهند که دماي بتنتقریباً به اندازة 3 درجه سانتیگراد به ازاء هر ساعت اختلاط بیشتر, افزایش مییابد.[5] حتی برخی از محققین اختلاط بیشتر را مفید دانستهاند و عدهاي نیز بر این باورند که بعد از 90 دقیقه اختلاط در هواي گرم,
مقاومت بتن تا %10 افزایش می یابد.[11] در صورتیکه آب به نمونه ها اضافه نشود, مقاومت آنها تا %8 به ازاء هر ساعت اختلاط بیشتر, افزایش می یابد ولی در نمونههایی که آب به آنها اضافه شده است, مقاومت فشاري آنها ممکن است تا %15 به ازاء هر ساعت اختلاط, کاهش یابد.[5]
-3 آزمایشها
هدف عمده از این تحقیق بررسی کمی اثرات دما و مدت زمان اختلاط در مقاومت فشاري بتن تشکیل شده میباشد. متغیرهاي منظور شده در این آزمایشها مدت زمان اختلاط و دماي اختلاط می باشند. مطالعات انجام شدة قبلی بر پایه آزمایشهاي دقیق آزمایشگاهی نبوده و دادههاي آنها حاصل از پروژه هاي ساختمانی در حال اجرا و یا اتمام شده میباشند که در نتیجه طرح اختلاط بتن استفاده شده ثابت نبوده و جزو متغیرهاي آنها میباشد. بهمین دلیل در مطالعات مذکور داده ها برحسب نوع بتن طبقهبندي شده اند و اختلاف بین بتن هاي متفاوت نیز مشخص شده است. در هر نوع بتن نیز ممکن است تفاوتهایی بین بتن تولیدکنندگان مختلف نیز باشد, بعنوان مثال میتوان گفت که تمام بتن هاي با مقاومت فشاري 250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بطور یکسان ساخته نشدهاند, که در نتیجه طبقهبندي دیگري بمنظور در نظر گرفتن تاثیر حدود خطاي تولیدکنندگان مختلف انجام شده است.
در این تحقیق بمنظور جلوگیري از مشکلات و خطاهاي فوقالذکر, نمونههاي مکعبی با طرح اختلاط یکسان که در جدول شمارة 1 نشان داده شده است, با دما و مدت زمان اختلاط متفاوت ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته اند.
