بخشی از مقاله
چکیده:
بتن خود تراکم - - SCC نسل جدید بتن است که به خودی خود و بدون صرف هیچگونه انرژی خارجی و تحت اثر وزن خود،متراکم و تراز می شود.تراکم کامل بتن و جایگری مناسب آن در قالب از مهم ترین نکات در اجرای صحیح سازه های بتنی می باشد.متراکم نمودن بتن با استفاده از روشهای معمول یعنی استفاده از ویبراتورها مشکلات متعددی از جمله جداشدگی دانه ها ، شن نما شدن بعضی نقاط را به همراه دارد .این بتن با روانی و کارایی بسیار بالا براحتی در لابلای اعضای سازه ای که دسترسی به آنها مشکل است جای می گیردو توانایی پر کردن شبکه هایی با تراکم زیاد آرماتور که ویبره زدن بتن های معمولی در آن بسیار دشوار است را دارد.. استفاده از فوق روان کننده ها برای افزایش کارایی بتن خود متراکم، امری ضروری می باشد و درصورت استفاده از مواد افزودنی می تواند لزجت و تنش تسلیم بتن خودتراکم را در محدوده¬ بهینه تنظیم نمود.
کلمات کلیدی: بتن خود متراکم، طرح اختلاط، روانی، توان عبور، لزجت
-1 مقدمه
بتن خود تراکم یکی از بتن های توانمند است که در بدو امر برای کاربرد در قطعات بتن آرمه پر آرماتور ابداع وساخته شده که در عین کارایی و روانی زیاد ،دارای مقاومت کافی در برابر جداشدگی و آب انداختگی را دارد . یکی از نکات مهم در اجرای صحیح سازه های بتنی تراکم کامل بتن و جاگیری مناسب بتن در قالب می باشد.. با داشتن کارایی بسیار زیاد این بتن در اجرا،خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر را نداشته ودر عین حال از مقاومت بالا و دوام نسبتا بالایی برخوردار است .دلیل عمده این کاربرد وسیع ،دستیابی به طرح اختلاط یک بتن با روانی زیاد که امکان بتن ریزی در مقاطع با آرماتور زیاد را فراهم آورده است . نظریه بتن خود خود تراکم که انقلابی در زمینه تکنولوژی بتن نامیده شده است اولین بار توسط پروفسور حجیم اموار از دانشگاه کوجی ژاپن در سال 1986 مطرح گردید . امروزه بتن خودتراکم در پروژه های مختلف عمرانی در سطح دنیا مورد استفاده قرار می گیرد .همچنین آزمایشات تحقیقی و پژوهشی در این زمینه ادامه دارد .
-2 آشنایی کلی با بتن خودتراکم
بتن خودتراکم بتنی است که بدون اعمال هیچگونه انرژی خارجی و تحت اثر وزن خود متراکم میگردد. این بتن که ماده ای بسیار روان و مخلوطی همگن است بسیاری از مشکلات بتن معمولی نظیر جدا شدگی، آب انداختن ،جذب آب و نفوذ پذیری را رفع نموده و علاوه بر این بدون نیاز به هیچ لرزاننده - ویبره - داخلی یا ویبره بدنه قالب تحت اثر وزن خود متراکم می شود . بتن خودتراکم در طرح اختلاط و ساختارش تفاوت عمده ای با بتن معمولی ندارد البته مواد خاصی جهت نیل به مشخصات ویژه این بتن در تولید آن مورد مصرف قرار میگیرد این مواد عمدتا شامل فوق روان کننده ها، مواد مضاف پوزولانی و فیلرها - پودر سنگ با قطر دانه های ریزتر از 125 میکرون - می باشند همچنین ملاحظات خاصی درمورد دانه بندی سنگدانه های مورد مصرف در این نوع بتن در نظر گرفته می شود.
-3مواد تشکیل دهنده بتن خودتراکم
- 1- 3 سنگدانه
سنگدانه ها به دو دسته تقسیم می شوند :
-1-1-3 ماسه
هر دو نوع ماسه شکسته و یا گرد گوشه اعم از سلیسی و یا آهکی میتواند مورد استفاده قرار گیرد ذرات ریزتر از 125 میکرون که به عنوان پودر تلقی می شوند بر خواص روانی بتن خود تراکم بسیار موثر بوده و به منظور تولید بتن یکنواخت رطوبت آن باید دقیقا کنترل شود.
- 2-1- 3 شن - درشت دانه ها -
تمامی انواع درشت دانه دراین بتن به کار می رود. ولی حداکثر اندازه معمولی دانه ها 16 تا 20 میلی متر می باشد به هر حال سنگدانه های تا حدود 40 میلی متر نیز می تواند در بتن خود تراکم به کار رود استفاده از سنگدانه های شکسته سبب افزایش مقاومت بتن خود تراکم - بدلیل افزایش قفل و بست بین ذرات - می شود در حالیکه سنگدانه های گرد گوشه روانی آن را بهبود می بخشد .
- 2- 3 سیمان
به طور کلی تمامی انواع سیمان های استاندارد می تواند در بتن خودتراکم به کار رود انتخاب نوع سیمان بستگی به پارامترهای مورد انتظار بتن مثل مقاومت ، دوام و … دارد . دامنه عمومی میزان مصرف سیمان در اینجا 350 تا 450 کیلو گرم در مترمکعب میباشد میزان بیشتر از 500کیلوگرم می تواند سبب افزایش خطر جمع شدگی و میزان کمتر از 350 کیلوگرم نیز فقط در صورتی قابل قبول می باشد که به همراه مواد پوزولانی - خاکسترهای بادی - دوده سیلیسی و … به کار رود.
- 3- 3 مواد مضاف :
مصالح بسیار ریز غیر آلی هستند که به منظور بهبود و یا ایجاد خواص مشخص در بتن به آن افزوده می شوند این مواد باعث بهبود کارآیی کاهش حرارت هیدراتاسیون و عملکرد بهتر بتن در دراز مدت می گردند .
مواد مضاف عمومی مورد استفاده عبارتند از :
-1-3-3 پودر سنگ
ذرات شکسته بسیار ریز - کوچکتر از 125 میکرون - سنگ آهک ، دولومیت و یا گرانیت است که به منظور افزایش مقاومت بتن به کار می رود استفاده از پودرهای دولومیتی بدلیل واکنش های کربنات قلیایی میتواند دوام بتن را با مشکل مواجه نماید .
-2-3-3 خاکستر بادی
ماده ای است که از سوختن زغال سنگ حاصل می شود و دارای خصوصیات پوزولانی است که در بهبود خواص بتن خیلی موثر می باشد. استفاده از خاکستر بادی بطور کلی کارپذیری بتن خود تراکم را بهبود داده و آب انداختگی و جدا شدگی را کاهش می دهد و پایداری و دوام بتن خود تراکم را افزایش می دهد. اثرات خاکستر بادی بستگی زیادی به جایگزینی سیمان با خاکستر بادی در حجم یا وزن مشابه دارد. استفاده از خاکستر بادی آسیاب شده خواص مکانیکی بتن خود تراکم را افزایش داده و جمع شدگی خشک بتن را کاهش می دهد.
-3-3-3 میکرو سیلیس
میکروسیلیس در بتن خودتراکم باعث سیالیت بالای بتن شده و دوام بتن را افزایش می دهد نقش مهمی در چسبندگی و پرکنندگی بتن با عملکرد بالا دارد میکرو سیلیس دارای حدود 90 درصد دی اکسید سیلیس می باشد. سعی بر آن است تا خلاصه ای از مقالات مختلف ،در نتیجه گیری از میزان مناسب مصرف میکرو سیلیس ارائه شود. - 1دکتر خالو مقدار بهینه آن بین 6 تا 10 درصد وزن سیمان بیان می کند. - - 2مصرف 10 تا 15 درصد میکروسیلیکا برای کلیه نسبت های آب به سیمان بیشترین تأثیر را در افزایش مقاومت بتن خواهد داشت. - 3 در مقالهداوود مستوفی نژاد-مجید نزهتی با نگاهی به جداول این میزان متغیر میان 10 تا 15 درصد بدست می آید و نشان داده شده که با مصرف میزان 20 درصد مقاومت کاهش مییابد.
نتایج به شرح زیر ارائه شده است:
الف - تا 5 درصد میکروسیلیس نسبت به نمونه شاهد مقاومت فشاری تغییرینمی کند و اضافه کردن میکروسیلیس باعث افزایش زمان گیرش در مقایسه با بتن شاهد می شود.
ب - با افزایش میکروسیلیس مقاومت الکتریکی بتن افزایشیافته و شدت نفوذ یونها به داخل آن کاهش مییابد.
ج - میزان - SiO2 - در میکروسیلیس ایرانی بین 91 تا 92 درصد اندازه گیری شده است.
-با افزایش میکروسیلیس مقدار هیدروکسید کلسیم در بتن کم می شود و با اضافه کردن 20 درصد میکروسیلیس تقرباًی همه Ca - OH - 2 خمیر سیمان از بین می رود. در صورتی که نسبت آب به سیمان بیش از 50 درصد باشد مصرف میکروسیلیس به عنوان ماده مضاف مقاومت فشاری بتن را افزایش می دهد اما در صورت مصرف به عنوان پزولان مقاومت کوتاه مدت بتن را کاهش می دهد. 5اساساً - در هیچ کجا میکروسیلیس به میزان بیش از 20 درصد مصرف نمی گردد.
- نشریه اداره کل بزرگراههای آمریکا میزان نرمال مصرف 7 تا 10 درصد ، عنوان میکند .
- در سایت concrete network حداکثر میزان مصرف 10 تا 15 درصد وزنی سیمان عنوان شده است. -طبق تمامی تحقیقاتی میزان میکروسیلیس از بالای 20 درصد مقاومت بتن را کاهش می دهد. درصد های بهینهمعمولاً 10،7و15 درصد گزارش می شوند و بالای 15 یا 20 درصد باعث کاهش مقاومت بتن می شود.
-4-3 مواد افزدونی :
موادی هستند که به منظور ایجاد و یا بهبود خواص مشخصی به بتن تازه و یا سخت شده در حین ساخت بتن به آن افزوده می شوند استفاده از فوق روان کننده ها برای تولید بتن خود تراکم به منظور ایجاد کارآیی مناسب ضروری می باشد. از انواع دیگر مواد افزدنی می توان به منظور اصلاح لزجت مواد افزودنی حباب زا و به بهبود مقاومت در برابر بخ زدگی و آب شدن ،کندگیر کننده ها وکنترل گیرش اشاره نمود. استفاده از مواد افزودنی در حضور پودرها امکان جدا شدگی دانه بندی را کاهش داده و مخلوط را یکنواخت تر می کند ولی در استفاده از آن باید به اثرات آنها برروی عملکرد بلند مدت بتن توجه داشت. استفاده از فوق روان کننده ها می تواند تا حدود % 20 مصرف آب را کاهش دهند.
- 5-3 آب مخلوط: مطابق استاندارد بتن های معمولی به کار می رود.
-4 خصوصیات ویژه بتن خودتراکم
جهت بررسی خواص بتن تازه مهمترین فاکتور مطرح روانی بتن می باشد که عموما بوسیله آزمایش اسلامپ سنجیده می شود ولی در مورد بتن خود تراکم باید فاکتورهای بیشتری مورد بررسی قرار گیرد تا از توانایی بتن ساخته شده جهت تراکم خودکار اطمینان حاصل شود، این پارامترها به شرح ذیل می باشد : روانی - توان عبور - مقاومت در برابر جداشدگی - لزجت - ویسکوزیته -
-1-4 روانی
به قابلیت جریان یابی روان و آسان بتن تازه وقتی مانعی بر سر راه آن نباشد، روانی گویند این ویژگی با آزمایش جریان اسلامپ سنجیده می شود .
-2-4 توان عبور
