بخشی از مقاله
چکیده:
بتن خودمتراکم به دلیل کارپذیری مطلوبی که دارد در اجرای بسیاری از سازهها توصیه می شود. بتنریزی در سازههای با تراکم بالای میلگرد اکثر مواقع با مشکلاتی در عملیات ویبره مواجه میشود. به همین دلیل بتن خودمتراکم گزینه ی مناسب برای حل این مشکل میباشد. بتن مادهای مرکب متشکل از دو فاز خمیر و سنگدانه میباشد. که در آن مخلوط سیمان، افزودنیهای شیمیایی، مواد پودری کوچکتر از 125 میکرومتر با آب به عنوان خمیر و ذرات بزرگتر از 125 میکرومتر سنگدانه در نظر گرفته میشوند . به منظور تامین خواص روانی و پایداری بتن خودمتراکم معمولا حجم مواد پودری - خمیر - نسبت به سایر انواع بتن بیشتر است. و این موضوع اهمیت جمعشدگی در بتن خودمتراکم را آشکار میسازد. در این تحقیق تاثیر مقدار حجم خمیر سیمان بر خواص حالت تازه و سخت شده و همچنین جمعشدگی بتن خودمتراکم مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور 4 طرح مخلوط در دو نسبت آب به سیمان 0/28 و - 0/36 جمعأ 8 طرح مخلوط - و با تغییر در مقدار حجم خمیر از 367 تا 420 لیتر بر متر مکعب ساخته شدند. نتایج آزمایشهای انجام شده حاکی از این بود که افزایش حجم خمیر سیمان مقاومت فشاری را کاهش داده و باعث بهبود خواص بتن تازه، جریانپذیری و دوام آن میشود؛ و همچنین با افزایش جمعشدگی همراه است که در صورت عدم توجه به عمل آوری مناسب و به موقع، میتواند باعث بروز مشکلاتی همچون ترک خوردگی و کاهش عمر مفید سازه بتنی شود.
-1 مقدمه
بتن مصالح برگزیده قرن حاضر است و لازمه اصلی ساخت و ساز پایدار محسوب می شود، که روز به روز بر استفاده از آن افزوده می شود. در این میان از یک سو، با پیشرفت علم و تکنولوژی و پیدایش سیستمهای پیچیدهتر ساختمانی و از سوی دیگر با روند رو به گسترش ساخت و ساز های عمرانی در سطح کلان نیاز به بکارگیری از مصالح ساختمانی جدیدتر و با کارایی بیشتر، بسیار محسوس میباشد. بتن خود متراکم یکی از انواع بتن توانمند است. این بتن یک فناوری نوپا در عرصه ساخت و ساز دنیا محسوب میشود. نظریه این نوع بتن توسط اکامورا1 از دانشگاه کوچی ژاپن در سال 1986 پیشنهاد گردید.[1] اکامورا در خلال تحقیقات خود دریافت که علت ضعف دوام و کارایی بتن در سازه های ساخته شده در ژاپن عدم یکپارپگی بتن در هنگام بتن ریزی میباشد؛ و با توسعه بتن خودمتراکم این نقاط ضعف را در ژاپن برطرف نمود.[2]
طبق تعریف ACI 237R-07 بتن خودمتراکم"بتنی با کارایی بالا و عدم جداشدگی است که می تواند در محل مورد نظر ریخته شود، فضای قالب را پر کند و اطراف آرماتورها را بدون نیاز به تراکم مکانیکی فرا گیرد".>3@ به طور کلی بتن خودمتراکم با مصالح بتن معمولی ساخته میشود و در برخی موارد برای ساخت آن علاوه بر مقادیر نسبتأ زیاد فوق روان کننده، از لزجت دهنده نیز استفاده می شود. شکل پذیری بالا، توانایی عبوراز موانع و مقاومت بالا در برابر جدا شدگی سه معیار اصلی بتن خودمتراکم می باشد]ُ.[ مهمرین ویژگی بتن خودمتراکم که آن را از بتن های معمولی متمایز میکند، روانی زیاد آن است که موجب میشود به راحتی تحت اثر وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هیچگونه انرژی اضافی متراکم شود. استفاده از بتن خودمتراکم مزایای زیادی را مانند افزایش سرعت اجرای سازههای بتنی، کاهش نیروی انسانی مورد نیاز، کاهش آلودگی صوتی، سطح تمام شده بهتر و ... به همراه دارد.
جمع شدگی یک فرآیند فیزیکی است که با تغییر و کاهش رطوبت، باعث کاهش ابعاد در بتن خواهد شد.[5] جمع شدگی ناشی از خشک شدن مربوط به فاز خمیری بتن سخت شده میباشد که در آن بتن به صورت حجمی منقبض می شود. دلیل این عملکرد خروج آب از حفرات موئینهای است که در طی عملیات هیدراتاسیون سیمان تشکیل یافتهاند؛ و همچنین از دست دادن آب فیزیکی که توسط هیدراتهای سیلیکات کلسیم جذب شدهاند، میباشد.[6] این تغییرات ابعادی در بتن مقید سبب ایجاد تنش شده و تنش ها سبب ترک خوردن بتن میگردند و این موضوع دوام و عمر مفید سازه را به خطر میاندازد. به منظور تامین خواص روانی و پایداری بتن خودمتراکم معمولا از حجم خمیر بیشتری نسبت به سایر انواع بتن استفاده می شود و این موضوع اهمیت جمع شدگی و به دنبال آن ترک خوردگی بتن خودمتراکم را آشکار می سازد.[7] حجم خمیر مخلوط های بتنی معمولا به صورت مخلوط سیمان، آب، افزودنی های شیمیایی و افزودنی های معدنی معرفی می شود. افزایش حجم خمیر باعث بهبود خواصی همچون جریان پذیری بتن میشود؛ اما ممکن است اثرات غیر منتظره ای را روی مشخصات مکانیکی و تغییر شکلهای وابسته به زمان داشته باشد. به طور مثال میتوان جمع شدگی را نام برد که با افزایش حجم خمیر افزایش می یابد]َ.[
روزیره1و همکاران[9] جمعشدگی بتن خودمتراکم و تأثیر حجم خمیر روی خصوصیاتی که در مکانیزم ترک خوردن ناشی از جمعشدگی دخیل هستند را بررسی کردند. در حقیقت نقش سه پارامتر اصلی مطرح در مخلوطهای بتن خود متراکم یعنی حجم خمیر، مقدار آب و افزودنیهای معدنی مورد کنکاش واقع شد. طرح مخلوط ها با توجه به پارامترهای مورد مطالعه در سه گروه دستهبندی شدند. در دسته اول حجم خمیر مخلوط شاهد با نسبت های اجزاء ثابت تغییر کرد. در دسته دوم و سوم تغییر حجم مخلوط شاهد به ترتیب فقط با تغییر مقدار آب یا مواد معدنی - پودر - انجام شد؛ و تأثیر افزایش حجم خمیر در هر دسته روی خصوصیات مکانیکی و جمعشدگی بتن خودمتراکم بررسی شد. نتایج حاصل از آزمایشات بیانگر این بود که افزایش حجم خمیر جمع شدگی بتن خودمتراکم را افزایش داده و باعث کاهش مقاومت آن میشود. پیاستا2 و همکاران[10] با ثابت نگه داشتن ماسه و تغییر درشت دانه در اثر تغییر حجم خمیر، به بررسی تأثیر حجم خمیر و نسبت آب به سیمان روی جمعشدگی، جذب آب و مقاومت فشاری بتن خودمتراکم پرداختند. نتایج حاصل از آزمایشها بیانگر این بود که کاهش حجم خمیر و به دنبال آن افزایش میزان درشتدانهها و جذب آب سطحی بیشتر توسط آن ها منجر به کاهش نسبت آب به سیمان مؤثر شده و آب کمتری در اختیار توده خمیر قرار میگیرد؛ که با کاهش درجه هیدراتاسیون سیمان همراه بوده و به تبع آن حفرات ریز ناشی از هیدراتاسیون سیمان کاهش یافته که این امر باعث کاهش جمع شدگی بتن خودمتراکم می شود. همچنین دریافتند که کاهش آب آزاد بتن باعث متراکم شدن خمیر و کاهش تخلخل و ضخامت ناحیهی انتقالی میشود؛ که این امر چسبندگی بین خمیر و سنگدانهها را افزایش داده و باعث سختتر شدن بتن خودمتراکم و افزایش مقاومت آن میشود.
در این تحقیق با ثابت نگه داشتن میزان درشت دانه و تغییر میزان ماسه در اثر تغییر حجم خمیر به بررسی تأثیر حجم خمیر روی خصوصیات حالت تازه، مقاومت فشاری و جمعشدگی ناشی از خشک شدن بتن خودمتراکم پرداخته شد.
.2 برنامه آزمایشگاهی
1-2 مشخصات مصالح مصرفی
سنگدانه سنگدانههای مصرفی در این تحقیق تهیه شده از معادن جنوب غربی استان یزد میباشد؛ که مشخصات فیزیکی
آن ها در جدول - - 1 آورده شده است. سنگدانههای درشت از نوع شکسته با حداکثر اندازه اسمی 19 میلیمتر و ماسه شکسته هم به عنوان ریزدانه با حداکثر اندازه اسمی 4/75 میلی متر مورد استفاده قرار گرفتند. منحنیهای دانهبندی ریز دانه و درشت دانه - شن - در شکل - 1 - و در مقایسه با محدوده مجاز ارائه شده توسط استاندارد ISIRI 302 آورده شده است.
