بخشی از مقاله
خلاصه
بتن به عنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی دنیا شناخته شده است و روز به روز هم به مصرف آن اضافه می شود. بتن مخلوطی از سنگدانه، سیمان و آب می باشد، بنابرین عمده هزینه آن، هزینه ی تامین سنگدانه و همچنین سیمان است. عمده هزینه سنگدانه ها به دلیل خردایش و دانه آرایی در کارخانه سنگ شکن است که شامل هزینه های سرمایه گذاری و هزینه های جاری می باشد. اگر بتنی تولید شود که فرایند دانه آرایی توسط سنگ شکن و تولید توسط دستگاه بتن ساز و حمل بتن حذف گردد، هزینه های بتن بسیار کاهش می یابد.
این عمل در باز تعریف بتن و بازنگری در طراحی ها به خصوص در بتن حجیم، به نظر می رسد قابل حصول باشد. با خردایش در معدن سنگ با الگوی انفجار مناسب، بارگیری و حمل مستقیم به محل اجرا، پخش و کوبش آن و سپس در زمان مناسب تزریق دوغاب یا ملات سیمان درآن، تولید بتنی خاص با حداقل هزینه در تهیه مصالح سنگی، اجرا و میزان مصرف سیمان را به دست می دهد. خواص این نوع بتن و امکان ساخت آن در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد.
.1 مقدمه
بدون شک بدست آوردن خواص مورد نظر برای یک مصالح هزینه هایی در بر دارد. هرچه با هزینه کمتر بتوان خواص بهتری بدست آورد، صرفه بیشتری حاصل می شود. گاهی می توان با چشم پوشی از برخی خاصیت ها و یا کاهش برخی انتظارات و با طراحی جدید مطابق خواص موجود در ماده، هزینه ها را تا حد بالایی کاهش داد. به عنوان مثال طلا رسانای بسیار خوبی است ولی بدلیل نایاب بودن و همچنین ارزش آن هیچ وقت در سیم ها از آن استفاده نمی کنند و مس را با مقطع بیشتر و رسانایی کمتر استفاده می کنند. در خصوص بتن نیز طیف وسیعی از دانه بندی2 و طرح اختلاط3 می توان تعریف کرد که مطابق خواسته های ما در سازه عمل نماید. در شکل شماره 1 دانه بندی تفکیک شده ی بتن متعارف4 به ترتیب اندازه، نشان داده شده است.
آنچه مسلم است سنگ های درشت5 توسط سنگ شکن خرد می شوند و سپس همان سنگدانه ها توسط چسبی به نام دوغاب1 یا ملات ماسه سیمان به هم چسبانده می شوند، مسلم است هرچه مصالح کمتر خرد شوند هزینه ها کمتر می شود، در درجه اول هزینه خرد کردن و سپس هزینه چسب زدن آنها کاهش می یابد، در این مقاله سعی شده است روشی ارایه شود که تا حد امکان از خرد کردن مصالح سنگی در مواردی که مقتضیات اجرایی فنی اجازه دهد، اجتناب شود.
در این صورت با روش های معمول ساخت بتن هم نمی توان بتن آماده ساخت چون با خرد نکردن مصالح درشت هیچ دستگاه بتن سازی نمی تواند آنها را مخلوط کند. با حذف سیستم سنگ شکن و سپس بچینگ2 در این فرایند و ساخت بتن درجا با تزریق دوغاب سیمان یا ملات ماسه سیمان در مصالح درشت دانه می توان به این مشکل غلبه کرد. در این صورت هزینه تولید چنین بتنی تا حد 40 درصد روش متعارف کنونی ساخت بتن کاهش می یابد.
.2 بزرگترین اندازه اسمی دانه ها - MSA - 3
در آیین نامه بتن ایران - آبا - بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه های درشت در بتن های مسلح38 میلیمتر - 1/5 اینچ - و در بتن های غیر مسلح 63میلیمتر - 2/5 اینچ - محدود شده است. اندازه بزرگترین دانه سنگی بتن های حجیم معمولا بزرگتر از بتن های متداول است و دانه بندی سنگدانه ها باید با دقت بیشتری کنترل شود تا با حداقل سیمان ممکن - یا به کمک پوزولان ها - ، طرح اختلاط مناسب تهیه گردد. هدف از طراحی بتن حجیم برآوردن الزامات مورد نیاز همراه با تولید کمترین گرمای ممکن و در نظر داشتن صرفه اقتصادی است.
معمولا پایایی 4، مسائل حرارتی و اقتصاد مهمترین عوامل در طراحی سازه های بتنی حجیم هستند و عامل مقاومت اغلب در درجه دوم اهمیت قرار دارد. در طراحی مخلوط های بتنی حجیم با کیفیت - مقاومت و پایایی - مطلوب، باید کمترین مقدار سیمان به مصرف برسد، تا ترک خوردگی حرارتی کاهش یابد.[1] در بتن های حجیم به منظور کاهش مشکلات ناشی از گرمای آبگیری باید با توجه به سایر الزامات طرح از بزرگترین اندازه ممکن سنگدانه استفاده شود، ولی استفاده از سنگدانه های درشت سبب افزایش پدیده جداشدگی 1 در بتن می گردد، که این پدیده باید به کمک طراحی مخلوط هایی با دانه بندی مناسب و با اعمال الزامات اجرایی آیین نامه کنترل شود.[1]
استفاده از سنگدانه های بزرگتر از 150 میلی متر در بتن های حجیم با این شرط امکان پذیر است که بتوان نشان داد درکیفیت بتن، استهلاک دستگاه ها و روش اجرا اثر منفی نداشته و موجب کاهش هزینه ها خواهد شد. بزرگترین اندازه دانه سنگی مورد استفاده در بتن حجیم با توجه به محدودیت های طرح و صرفه اقتصادی تعیین می شود.[1] با بررسی طرح اختلاط 35 سد بتنی اجرا شده در دنیا اندازه بزرگترین سایز دانه بندی در این سدها به شرح جدول شماره 1 می باشد.[2]
بنابراین بندرت اندازه سنگدانه ها بزرگتر از 152 میلیمتر شده است. در سدهای بتن غلطکی2 در انتخاب بزرگترین اندازه دانه ها بین طراحان اختلاف اندکی در مخلوط های بتن حجیم ویبره شده متعارف - - CVC و بتن غلطکی - - RCC وجود دارد. معمولا در مورد RCCدر صورت استفاده از سنگدانه ها با قطر بزرگتر از 76 میلیمتر برای جبران هزینه اضافه شده بچینگ و هزینه های ترمیم و مشکلات اضافی به واسطه جدایش بتن صرفه جویی در هزینه های مصالح به میزان کافی امکان پذیر نخواهد بود.
