بخشی از مقاله
چکیده
ضرورت استفاده از بتن خودتراکم در بحث اجرا موضوعی است که موردتوجه پژوهشگران بوده است. عدم وجود نیروی کارگر ماهر کافی همواره باعث شده که تراکم کافی در بتن سازهای وجود نداشته باشد و ازطرفی برای کارایی بالاتر بتن از نسبت های آب به سیمان بالایی استفاده می شود که در درازمدت مشکلات دوام و حتی جداشدگی سنگدانه از خمیر سیمان را دارد.
عامل مهم دیگر محیط زیست می باشد چرا که تا ابد نمی توان تنها از سنگدانهای استفاده کرد که محصول خردکردن بخشی ازکوه و آسیب دیدگی به محیط زیست باشد. هدف بعدی این پژوهش استفاده از سایز بالاتری از درشت دانه در مقایسه با بتن های خودتراکم موجود بوده است. همچنین در بتن های خود تراکم موجود عیار بالای سیمان باعث افزایش هیدراتاسیون شده و نگرانی استفاده از این بتن درپروژه های حجیم را به همراه دارد. با ارائه مباحث ذکر شده اقدام به طراحی و ساخت بتن خودتراکم با سنگدانه طبیعی با ماکزیمم سایز mm 37/5 شده است. نمونه ها دارای آزمایش های بتن خود تراکم شامل اسلامپ، حلقه J اصلاح شده، قیف V شکل اصلاح شده، جعبه Lشکل اصلاح شده و مقاومت فشاری در سنین مختلف می باشد.
-1 مقدمه
تخلخل در بتن رابطه عکس با خصوصیات مکانیکی و دوام بتن دارد و برای تقویت بتن های معمولی ناگزیر از انجام عمل تراکم می باشیم تا میزان تخلخل به حداقل برسد. در انجام این امر حداقل سه مشکل هزینه انجام، سر و صدا و عوارض بهداشت صنعتی ناشی از انجام آن، افزایش ریسکو میزان ته نشینی سنگدانه و متعاقباً کاهش شدید مقاومت و دوام بتن وجود دارد. بتن خودتراکم - SCC - اولین باردرسال 1988 مطرح گردید.
مطالعات اولیه توسط - Ozawaسال - 1989 و - Okamuraسال - 1993 در دانشگاه توکیو انجام گرفت.[1] از آن زمان تحقیقات گوناگونی بر روی طرح اختلاط این بتن و روش های گوناگونی برای آزمایش های خودتراکمی ارائه شد. در عمل برای متراکم کردن بتن معمولی احتیاج به ویبره و کارگر ماهر نیاز است همین امر و ایجاد سروصدا وسایر موارد اقتصادی موجب ایجاد این ایده و گسترده شدن روز افزون صنعت بتن خود تراکم در دنیا گردیده است. بتن خود تراکم در ژاپن ابداع گردید که به دلائل دارا بودن خصوصیات لزجی و پرکنندکی نیازی به تراکم نداشته و خو تراز نیز می باشد و نیز ورود تخلخل های تصادفی در بتن را به حداقل میرساند.
این نوع بتن موجب افزایش سرعت کار، کاهش هزینه ساختمانی، بهبود محیط کار و بهبود ظاهر بتن می گردد. دو تابلو در ارتباط با بتن خود تراکم وجود دارد که موجب می گردد این نوع بتن را در مواقعی که شاید بیشتر از هر موقعیت دیگر مورد نیاز باشد مثل بتن ریزی های حجیم و یا دالهای ضخیم نتوان مورد استفاده قرار داد اول مصرف سنگدانه گرد و دوم مصرف حداکثر سایز سنگدانه بیش از 19 میلیمتر. دو تابلوی فوقمنجر به این می گردد که عیار بتن خود تراکم معمولاً بسیار بالاتر از بتن معمولی باشد که منجر به تولید حرارت بالای هیدراسیون می گردد که این امر در پروژه های حجیم بسیار مهم و حیاتی تلقی می شود. در این پروژه دو تابلوی بالا را شکسته و سنگدانه های گرد با حداکثر سایز 37/5میلیمتر مورد مصرف قرار می گیرد و منجر به کاهش عیار سیمان و افت میزان آب، افت مواد افزودنی به دلیل افزایش سطح تجمعی سنگدانه که عامل آن سنگدانه های درشت تر و گرددانگی سنگدانه است که در باعث کاهش نسبت آب به سیمان باعث افزایش مقاومت و دوام بتن می گردد.
مزیت گرددانگی باعث کاهش اصطکاک و برخورد بین سنگدانه می شود که این امر در بهبود خواص فاز خمیری وکارایی هرچه بیشتر بتن خواهد داشت. موارد گفته شده در بالا را می توان به عنوان چشم اندازی جدید در تولید بتن خودتراکم در صنایع بتن ریزی حجیم و مصالح نوین در سازه های مختلف معرفی نمود. در این پژوهش ابتدا با سعی و خطا فراوان و رسیدن به فاز خمیری مناسب - در طی 22 طرح اختلاط - طرح اختلاط اولیه بتن خودتراکم معرفی شد و در ادامه هشت طرح اختلاط به عنوان طرح اختلاط های نهایی که آزمایش های فاز خمیری قطر جریان اسلامپ و زمان T50 ، حلقه J ، قیف Vو جعبه ی L اصلاح شده انجام گردید. سپس نمونه های استوانه ای 15*30سانتی متری از طرح های اختلاط برای انجام آزمایش مقاومت فشاری 14 و 28 روزه تهیه و سنجیده گردید.
-2 ویژگی کارایی بتن خودتراکم
رفتار رئولوژی بتن همان خصوصیت اصلی تاثیرگذار بر عملکرد بتن تازه در هنگام بتنریزی و درحین متراکم شدن میباشد. رئولوژی علم تغییر شکل و جریان ماده است و روابط بین تنش و کرنش را مدنظر قرار میدهد که این رفتار را در قالب ویژگی کارایی بتن خودتراکم باید دارای قابلیت های زیر باشد:
- قابلیت پرکنندگی - : - filling ability عبارت است پرکردن و جای گرفتن آسان بتن در لابه لای آرماتوربندی سازه به وسیله ی وزن خود.
- قابلیت گذردهی : - passing ability - این قابلیت یعنی در بین تنگاها مانند فضای بین در آرماتور بدون جداشدگی و گرفتگی به راحتی عبور می کند.
- پایداری - : - stability خاصیت پایداری و حفظ همگنی در طول حمل و نقل و بتن ریزی را گویند.[2]
-3 تفاوت در ساخت وطراحی طرح اختلاط بتن خودتراکم سایز بالاترگردگوشه - سنگدانه طبیعی - نسبت به بتن خودتراکم معمولی - 20 میلی مترو کمتر -
-1 دربتن خودتراکم معمولی به علت بالابودن نسبت حجمی ماسه نسبت به سیمان در نتیجه ریز دانه بیشتر دستیابی به نسبت های مختلف حجمی یا وزنی در طرح اختلاط دشوارتر بوده اما پس از آن در بحث کنترل پایداری راحتر می باشد درحالی که در سایز بالاتر این موضوع دقیقا برعکس بوده و کنترل پایداری بتن بسیار دشوارتر می باشد که یکی از آزمایش های مربوط به این بخش آزمایش قیف V شکل می باشد که در این پژوهش مشکل اصلی طرح همین آزمایش بوده است.
-2 با توجه به سایز تجمعی پایین تر در بتن خودتراکم معمولی برای تولید بتن با مقاومت بالا احتیاج به سیمان بیشتری است در مقایسه با سایز بالاتر چرا که دانه های سیمان در بتن خودتراکم معمولی مجبور هستند سطح بیشتری را با خود درگیر نمایند.
-3 بتن خودتراکم معمولی یا سایر بتن ها معمولا با سنگدانه شکسته ساخته می شود که این امر باعث درگیری بیشتر و منجر به کاهش کارایی می گردند در حالی که استفاده از گرددانگی باعت کاهش اصطکاک شده و کارایی بتن افزایش می یابد که این امر در بحث پایداری باید کنترل شود در کارایی بسیار بالا باعث عدم پایداری نشود.
-4 برنامه آزمایشگاهی
برای رسیدن به طرح اختلاط مناسب ابتدا با ثابت نگه داشتن منحنی دانه بندی اقدام به پیدا کردن نسبت آب به سیمان مناسب گردید سپس با افزایش سطح تجمعی سنگدانه های درشت تر اقدام به کاهش نسبت آب به سیمان و کاهش سیمان گردید و برای رسیدن به پایداری مناسب اقدام به تغییر در حجم پودر سنگ و فوق روان کننده مصرفی گردید که پس از انجام 22 طرح اختلاط و بررسی قطر جریان اسلامپ، زمان جاری شدن سیال بتن و مهمتر از همه انجام آزمایش قیف V شکل اصلاح شده در تمامی طرح ها، طرح های اختلاط نهایی معرفی گردید. طرح اختلاط های نهایی در قالب 9 طرح ساخته و نمونه های استوانه ای 15*30 سانتی متر برای سنجش مقاومت فشاری برای سنین مختلف تهیه گردید.
-4-1 مشخصات مصالح
-4-1-1 سیمان
سیمان مصرفی سیمان پرتلند نوع 2 کارخانه سیمان نیزار قم با وزن مخصوص 3/15 گرم بر سانتی متر مکعب و مشخصات فنی در جدول 1 ارائه شده است. - به علت محدودیت در صفحات مقاله از مشخصات فیزیکی صرف نظر شده است -
جدول - 1 مشخصات فنی سیمان
-4-1-2 سنگدانه
سنگدانه مصرفی از شن و ماسه مخلوط رودخانه قره چای ساوه تهیه شده و پس از الک کردن در 12 سایز مختلف شن و ماسه 4 - الک استاندارد شن و 8 الک استاندارد ماسه - برای شست و شو منتقل شدند و همگی سایز ها شسته و در محیط سربسته پهن گردید تا در نهایت به رطوبت پایدار برسد.
