بخشی از مقاله
تاثیر نوع فوق روان کننده بر خواص رئولوژیکی بتن های خودتراکم
چکیده:
ساخت سازه های بتنی همواره نیازمند جاگذاری و تراکم مناسب بتن تازه در قالب به منظور رسیدن به خواص مکانیکی کافی در حالت سخت شده می باشد. اما این امر حتی با وجود نیروهای متخصص و ابزار کافی،معمولاً در بتن های معمولی بخوبی میسر نمی شود. به منظور حل این مشکل ایده ی بتن خود تراکم برای اولین بار در سال 1986 در ژاپن مطرح شد. بتن خودتراکم نسل جدیدی از بتن با خاصیت شکل پذیری بالا و مقاومت کافی در برابر جداشدگی می باشد که می تواند به راحتی در داخل قالب جریان یابد و تمام فضای قالب و بین آرماتورها را بدون نیاز به ویبره کردن پر نماید. برای رسیدن به شرایط خودتراکمی انتظار می رود که در مقایسه با بتن معمولی افزودنی های خاصی از جمله فوق روان کننده ها و پوزولانها نیاز باشد. افزودن فوق روان کننده از حیاتی ترین ملزومات ساخت بتن خودتراکم می باشد. هرچند که افزودن این ماده باعث بهبود خواص پرکنندگی و عبوری بتن می شود اما مقدار بیش از اندازه این ماده منجر به ناپایداری و جداشدگی در بتن می گردد. در این مطالعه 7 نوع فوق روان کننده مختلف بر پایه پلی نفتالین، پلیمرهای مصنوعی و کربوکسیلات به منظور بررسی نقش آنها بر خواص رئولوژیکی بتن، با طرح اختلاط های مشابه ساخته شده و سپس آزمایش های جریان اسلامپ و قیف V و جعبه L بر روی بتن تازه انجام شده است. نتایج نشان می دهد که روان کننده های که بر پایه کربوکسیلات می باشد در بتن خودتراکم عملکرد مناسبی خواهد داشت.
واژه های کلیدی: بتن خودتراکم، فوق روان کننده، خواص رئولوژیکی
1
مقدمه:
بتن خودتراکم یکی از قابل توجه ترین پیشرفتها در تکنولوژی بتن طی چند سال اخیر می باشد و بخاطر خصوصیات عالی تازه و سخت شده خود, در بسیاری از پروژه ها از آن استفاده می شود. 1] و[2 ساخت سازه های بتنی همواره نیازمند جاگذاری و فشرده سازی مناسب بتن تازه در قالب به منظور رسیدن به خواص مکانیکی کافی در حالت سخت شده بتن می باشد. اما این امر حتی با وجود کارگرهای ماهر و ابزار کافی، معمولا در بتن های معمولی میسر نمی شود. کمبود کارگر ماهر همواره از دغدغه های مهم در امر ساخت و ساز می باشد. به منظور حل این مشکل ایده ی بتن های خود تراکم برای اولین بار در سال 1986 در ژاپن مطرح شد. اما برای اولین بار در سال 1988 به مرحله ساخت رسید. بعدها ژاپنی ها تکنولوژی ساخت این نوع بتن را توسعه دادند و از آن در سطح وسیعی از سازه ها و زیرساخت ها استفاده کردند. استفاده از بتن خودتراکم طی دو دهه ی اخیر به سایر کشورهای جهان نیز گسترش یافته است.[3]
بتن خودتراکم نسل جدیدی از بتن با خاصیت شکل پذیری بالا و مقاومت کافی در برابر جداشدگی می باشد. این بتن نوع خاصی از بتن می باشد که می تواند به راحتی در داخل قالب جریان یابد و تمام گوشه های قالب و فضاهای بین آرماتورها را بدون نیاز به ویبره کردن و هر گونه عمل فشرده سازی پر نماید.[4] خاصیت پرکنندگی، خاصیت عبور و مقاومت در برابر جداشدگی سه فاکتور اصلی و ضروری بتن های خودتراکم هستند. تعادل بین این سه فاکتور باید به دقت حفظ شود تا بتوان به خودتراکمی رسید.[3] یکی از اهداف ساخت بتن های خودتراکم کاهش حجم مواد سیمانی مصرفی در بتن است. [5]
بتن های خودتراکم شامل افزودنی های خاصی از جمله فوق روان کننده، مواد سیمانی جایگزین (پوزولانها) و بهبود دهنده ویسکوزیته در مقایسه با بتن های معمولی می باشند. خصوصیات مواد تشکیل دهنده در بتن خودتراکم نیز به کلی با بتن معمولی متفاوت است. 6] و [7 همینطور این بتن حاوی مواد سیمانی و مصالح ریزدانه بیشتر و مصالح درشت دانه کمتر در مقایسه با بتن های معمولی می باشد. نسبت آب به سیمان نیز در بتن های خودتراکم کمتر از بتن های معمولی است. درحالی که در بتن های معمولی این نسبت معمولا بیشتر از 0/4 است اما در بتن های خودتراکم این نسبت بین 0/25 تا 0/4در تغییر می باشد. 8] و [9 افزودن فوق روان کننده از حیاتی ترین ملزومات ساخت بتن های خودتراکم می باشد. هرچند که افزودن این ماده باعث بهبود خواص پرکنندگی و عبوری بتن می شود اما مقدار بیش از اندازه این ماده منجر به ناپایداری و جداشدگی در بتن می گردد. [3] جریان پذیری بالای بتن خودتراکم مدیون استفاده از فوق روان کننده ها است که قسمت اعظم خصوصیات حالت تازه و سخت شده بتن را مورد تاثیر قرار می دهند. 10] و[11در این تحقیق از 7 نوع فوق روان کننده مختلف در درصد ثابت استفاده شده و تاثیر آنها بر روی خواص خودتراکمی بتن مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد مصرفی:
سیمان مورد استفاده سیمان هگمتان نوع 2 می باشد. تمامی مصالح سنگی رودخانه ای گرد گوشه بوده که برای ساخت بتن خودتراکم مناسب است. از شن رودخانه ای عبوری از الک 12/5 میلیمتر به عنوان قسمت درشت دانه مخلوط استفاده گردید. از آنجایی که یکی از مهمترین تفاوت های بتن خودتراکم با بتن معمولی بیشتر بودن قسمت ریزدانه مخلوط است، در بخش ریزدانه
3
از 3 نوع سنگدانه مختلف استفاده گردید. قسمت اول ماسه رودخانه ای عبوری از الک شماره 2/38) 8 میلیمتر) است که به عنوان ماسه 0-3 استفاده شد. قسمت دوم ماسه عبوری از الک 4/75) 4 میلیمتر) و مانده روی الک شماره 8 است که به عنوان ماسه -6 3 استفاده شد. در نهایت از پودر سنگ آهک به عنوان پرکننده غیر پوزولانی و برای بهبود ویسکوزیته مخلوط استفاده شد. نسبت آب به سیمان 0/36 در نظر گرفته شد. در جدول شماره 1 خصوصیات فیزیکی مصالح مصرفی و در جدول شماره 2 خصوصیات شیمیایی سیمان نوع 2 هگمتان و در جدول شماره 3 مشخصات طرح اختلاط بتن مورد بحث در یک متر مکعب بتن مشاهده می شود:
جدول شماره – 1 خصوصیات فیزیکی مصالح
نام سیمان شن ماسه -3 ماسه -6 آب پودر
0 3 سنگ
چگالی
3150 2650 2700 2680 0/997 2750
(kg/m3)
جدول شماره – 2 خصوصیات شیمیایی سیمان
ترکیب شیمیایی (%) سیمان نوع 2 هگمتان
SiO2 21/16
Al2O3 4/85
Fe2O3 3/9
CaO 63/52
MgO 1/52
SO3 2/51
Na2O+0.685K2O 0/8
Na2O 0/4
جدول شماره – 3 ترکیبات طرح اختلاط ( kg/m3 بتن)
سیمان شن ماسه 3-0 ماسه 6-3 w/c آب پودر سنگ
450 690 615 185 0/36 162 250
4
همانطور که ذکر شد تعداد 7 عدد فوق روان کننده مختلف در درصد ثابت به مخلوط اضافه گردید. این 7 فوق روان کننده معادل
%1/4 وزنی سیمان مصرفی در طرح اختلاط به هر مخلوط اضافه شد و 3 آزمایش جریان اسلامپ و قیف V و جعبه L بر روی هر
طرح انجام شد. در جدول شماره 4 خصوصیات هر فوق روان کننده به اجمال به استحضار میرسد:
از آنجایی که این فوق روان کننده ها با هم متفاوت بوده و ممکن است هر کدام در یک درصد خاص بتن را به خواص خودتراکمی
برسانند بعد از مطالعه و بررسی های اجمالی تصمیم بر این شد که از هر کدام این 7 مدل به یک میزان به مخلوط بتنی اضافه
شود تا تفاوت این ها در مقدار ثابت بررسی گردد. با این شرایط چند عدد از این روان کننده ها اصلا بتن را به حالت خودتراکمی
نرساندند.
5
نحوه ساخت و انجام آزمایش ها:
تمامی آزمایش ها در آزمایشگاه بتن دانشکده فنی دانشگاه گیلان به انجام رسیده است. در ابتدا شن و ماسه داخل میکسر ریخته شده و بعد از چند دقیقه مخلوط شدن پودر سنگ و سپس نصف آب اختلاط به میکسر اضافه شده و مدت چند دقیقه به مخلوط اجازه داده شد تا بخوبی در میکسر هم خورده و یکدست شود. فوق روان کننده به نصف دوم آب اختلاط اضافه شد و پس از اضافه کردن سیمان به مخلوط این آب نیز وارد میکسر گردید. بعد از مخلوط شدن کامل بتن ، آزمایش های خودتراکمی روی آن صورت گرفت. آزمایش جریان اسلامپ ، قیف V و در آخر جعبه L بر روی هر یک از 7 طرح اختلاط ساخته شده صورت گرفت. در جدول شماره 4 نتایج آزمایش های خودتراکمی ارائه می گردد و در ادامه به بررسی این فوق روان کننده ها می پردازیم:
در طرحهای شماره 1 و 2 بتن تقریبا به حالت خودتراکمی نرسید. در این طرحها بتن حالتی شبیه به یخ خرد شده داشت و در کل حرکت نمی کرد. روان کننده خوب به بتن حالتی مشابه خمیر نانوایی می دهد که علیرغم چسبندگی بالا قابلیت تغییر شکل و روانی بالایی نیز دارد، یعنی ذرات بتن از هم جدا نمی شوند ولی به خوبی حرکت می کنند. ولی در بتن شماره 1 و 2 این حالت
دیده نمی شد. در بتن شماره 1 بتن به دلیل چسبندگی پایین، قیف V را با زمان مناسبی تخلیه کرد اما در آزمایش جعبه L و 6
