مقالات

معرفی بتن خود متراکم

بتن خود متراکم پدیده ای نسبتا جدیدی در علم مصالح ساختمانی است . این بتن با ویژگی های خاص خود ، امکانات جدیدی  را در اختیار قرار داده که با استفاده از آن می توان بر مشکلاتی که ناشی از عدم تراکم مناسب در سازه های بتنی می باشد از جمله کاهش عمر و دوام سازه ها فائق آمد .

چنین بتنی بدون نیاز به هیچ ویبراتور یا لرزاننده ای  تحت اثر وزن خود ، متراکم شده و از کارایی بالایی برخوردار است. از خصوصایت ویژه این بتن ، می توان به کارایی بالا ، مقاومت زیاد در برابر جداشدگی ، عدم نیاز به ویبره داخلی یا بدنه قالب جهت تراکم و تسریع در عملیات ساخت و ساز اشاره کرد.

مزایای استفاده از بتن خود متراکم

  • افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی
  • اطمینان از تراکم کافی در مناطق با تراکم بالای آرماتور
  • کاهش آلودگی صوتی
  • بالا رفتن کیفیت محصول نهایی
  • صرفه جویی اقتصادی
  • افزایش مقاومت بتن
  • عدم نفوذ آب بع داخل بتن

بتن خود متراکم یکی از انواع بتن های ساخته شده با سیمان هیدرولیکی ، که با تغییراتی در طرح اختلاط بتن معمولی (نیازمند ویبره ) به دست می آید، و این امکان را فراهم می کند که بتن در حالت خمیری به صورتی سیّالی لزج و بدون جداشدگی، تمام فضایی قالب عضو را پر کند .

استفاده از این نوع بتن در کارخانه های تولید قطعات پیش ساخته می تواند علاوه بر افزایش تولید محصول و کاهش نیروی کار ماهر و آلودگی صوتی ، کیفیت تراکم محصول را که متضمن دوام بیشتر آن است به همراه داشته باشد.

پروژه های مطرحی که در آنها از بتن خود متراکم استفاده شده عبارتنند از :

  • برج Landmark
  • پل معلق Akashi –kaikyo
  • منبع گاز LNG
  • بازر بزرگ Midsummer Place واقع در لندن – انگلستان
  • هتل چهار فصل و برج میامی (foure seasons hotle & tower , Miami )

ویژگی های بتن خود متراکم تازه

ویژگی خواص تازه ( خمیری ) بتن خود متراکم (بتن بدون نیاز به ویبره ) در مقایسه با بتن معمولی ( بتن با نیاز ویبره ) به این موضوع ارتباط پیدا می کند که منظور از خود متراکم شوندگی چیست و چگونه تعریف می گردد . در بیان مکانیزم ، چنین ویژگی به رفتار رئولوژی بتن تازه در بیان کاربردی به پارامترهای کارایی مرتبط می شود .

بنابراین به منظور درک بهتر ویژگی های بتن تازه خود متراکم ، نیازبه نگرش صحیح از رفتار رئولوژی و کارایی بتن خود متراکم می باشد .

رئولوژی بتن خود تراکم شونده

خاصیت اصلی تاثیرگذار بر عملکرد بتن تازه در هنگام بتن ریزی و در حین متراکم شدن همان رفتار رئولوژی آن می باشد.

بتن تازه را می توان مانند ذره ای معلق منظور کرد، هرچند که پیچیده تر است، زیرا دارای پراکنندگی بسیار وسیعی در اندازه ذرات بوده و خواص آن وابسته به زمان، بدلیل واکنش های شیمیای می باشد. در صورت معلق فرض کردن آن، تعریف فازهای ذره و مایع آن می تواند به دلیل پراکندگی اندازه ذرات، تغییر کند.

به عنوان مثال، می توان درشت دانه ها در یک ملات (فاز شامل آب ، سیمان و ریز دانه ) و یا ذرات ماسه در یک خمیر مایع ( فاز متشکل از آب، سمان و دیگر ذرات پودری) در نظر گرفت.

بنابراین، ارزیابی رفتار رئولوژی وابسته به اندازه ذرات نیز می باشد. رئولوژی بتن، ملات و خمیر همگی ابزارهای ارزشمندی در درک رفتار و پروسه بهینه سازی تلقی می گردند. همانند دیگر مواد معلق، برقراری تعادل بین خواص رئولوژیکی و جدایی در ارزیابی رئولوژی، ضروری است.

مکانیزم های اصلی موثر بر رفتار رئولوژی بتن، اصطکاک بین دانه ای (ذره ای) و میزان آب آزاد که بستگی به کشش سطحی و پراکندگی ذرات دارند، می باشد

با استفاده از فوق روان کننده به میزان مناسب و استفاده از مواد پودری و همچنین عامل لزج کننده می توان خصوصیات رئولوژی بتن خود متراکم را که شامل تنش تسلیم پایین و لزجت خمیری مناسب می باشد، تامین نمود.

برای اطلاعات بیشتر در مورد روان کننده ها و خرید روان کننده ها اینجا کلیک کنید.

کارایی بتن خود متراکم

 کارایی، مجسم کننده ویژگی های رئولوژی بتن با در نظر گرفتن شرایط خاص کارگاهی می باشد. از نظر کارایی، خودمتراکم شوندگی، به صورت توانایی بتن برای جاری شدن، فقط تحت شتاب ثقل پس از خروج از پمپ و همچنین قابلیت آن برای پرکردن فضاهای مورد نظر در قالب به منظور دستیابی به بتنی بی نقص و با کیفیت یکنواخت، تعریف می گردد.

خودمتراکم شوندگی مستلزم برآورده کردن وظایف زیر برای بتن تازه می باشد :

  • توانایی پر کنندگی
  • مقاومت در برابر جداشدگی
  • توانایی عبور کنندگی

1- توانایی پر کنندگی

از آن جا که بتن خود متراکم، باید قابلیت تغییر شکل یا ایجاد تغییر شکل خوبی تحت وزن خود داشته باشد، قابلیت پرکنندگی از هر دو جنبه جریان مورد بررسی قرار می گیرد. اول بر حسب مقدار مسافتی که بتن می تواند از محل تخلیه طی کند(ظرفیت تغییر شکل ) دوم سرعتی که با آن جاری می شود (سرعت تغییر شکل). با استفاده از آزمایش جریان اسلامپ ظرفیت تغییر شکل می تواند، به عنوان قطر نهایی جریان بتن بعد از اینکه تغییر شکل بتن متوقف شد، مورد ارزیابی قرار گیرد. سرعت تغییر شکل معینی می رساند مورد ارزیابی قرار می گیرد.

برای داشتن قابلیت پرکنندگی باید بین ظرفیت و سرعت تغییر شکل بتن، تعادل برقرار باشد. برای دستیابی به توایی پرکنندگی مناسب ، بتن باید ویژگی های زیر را دارا باشد :

  • 1-1- اصطکاک بین ذره های جامد کم باشد

برای کاهش اصطکاک بین سنگدانه ها ، باید امکان تماس بین ذره های سنگدانه را، کم کرد. یکی از راه های رسیدن به آن افزایش فاصله ی بین ذره ای توسط کاهش میزان سنگدانه ی یا به عبارت دیگر افزایش خمیر سیمان می باشد.

 

  • 1-2 –خمیر، توانایی تغییر شکل عالی داشته باشد

 تغییر شکل بتن، رابطه نزدیکی با قابلیت شکل پذیری خمیر دارد و با استفاده از فوق روان کننده ها می تواند افزایش پیدا کند ، در حالی که استفاده ی از آب بیشتر، دو عامل تنش تسلیم و لزجت را کاهش می دهد ولی استفاده از فوق روان کننده، باعث کاهش بیشتر تنش تسلیم ( قابلیت روانی بهتر ) و کاهش محدود در لزجت می گردد. در نتیجه بتنی با روان گرایی بالا بدون کاهش قابل توجه در قوام با استفاده از روان کننده ها، قابل دستیابی است. از طرفی کاهش نسبت آب به پودر می تواند توانایی تغییر شکل خمیر سیمان را محدود نماید.

بنابراین برای داشتن قابلیت پرکنندگی مناسب، اقدامات زیر باید در نظر گرفته شود :

  • افزایش قابلیت تغییر شکل خمیر :
  • استفاده از فوق روان کننده ها
  • نسبت آب به پودر (w/p) متعادل
  • کاهش اصطکاک بین ذره ای :
  • حجم کم سنگدانه ی درشت ( میزان بالای خمیر )
  • مناسب ترین پودر دانه بندی شده نسبت به سنگدانه ها و سمیان مصرفی

2- مقاومت در برابر جداشدگی

جداشدگی بتن تازه، در اثر بخش غیر یکنواخت مواد متشکله ی آن ایجاد می گردد که این امر باعث توزیع ویژگی ها در سازه می شود.

در بتن خود متراکم نباید انواع جداشدگی های زیر در هنگام سکون  یا حرکت اتفاق افتد :

  • آب انداختگی
  • جداشدگی سنگدانه های درشت که مجر به انسداد ( بلوکه شدن ) شود
  • جداشدگی خمیر سنگدانه
  • توزیع غیر یکنواخت حفرات هوا

به منظور جداشدگی بین آب و ذرات جامد، باید میزان آب قابل حرکت در مخلوط کم گردد. منظور از آب منقول، آبی است که چسبیده به ذرات جامد نیست و می تواند در مخلوط مستقل از ذرات جامد، حرکت کند.

آب منقول را می توان با مصرف آب کم، نسبت (w/p) پایین و همچنین استفاده از مواد پودری با سطح مخصوص بالا کاهش داد، زیرا آب بیشتری در سطح مواد پودری که دارای سطح مخصوص بالاتری هستند، باقی خواهند ماند.

همچنین مقاومت دربرابر جدایی بین آب و مواد جامد را می توان توسط اضافه کردن لزجت آب به کمک مواد لزج کننده، بهبود بخشید. سایر جداشدگی ها با داشتن فاز خمیری که بتواند سنگدانه و هوا را با کمترین جابجایی نسبی فاز به فاز نگه دارد، قابل جلوگیری است.

این امر با داشتن نیروی اندرکنش زیاد بین دو فاز، میسر می شود. این نیرو می تواند ترکیبی از نیروی اصطکاک و چسبندگی در نظر گرفته شود. بالا بردن مقاومت در برابر جداشدگی با اضافه کردن اصطکاک زیاد بین ذرات، اثر نامطلوبی بر توانایی شکل پذیری داشته و امکان ایجاد انسداد را، بالا می برد.

بنابراین افزودن چسبندگی بین دو فاز روش مفیدتری به نظر می رسد. در اجرا چنین عادت شده که خمیر با نسبت (w/p)  پایین به منظور افزایش چسبندگی فاز به فاز استفاده می شود.

به نظر می رسد از میان چهار نوع جداشدگی ، جدایی از نوع  سنگدانه های درشت در خود متراکم شوندگی مقاطع با تراکم بالای آراماتور، قطعی است.

 به منظور داشتن مقاومت مناسب در برابر جداشدگی، اقدامات زیر باید انجام شود :

  • کاهش فاصله بین ذرات جامد ( که این امر از طریق محدود کردن سنگدانه های مصرفی، کاهش در حداکثر اندازه ی سنگدانه ی مصرفی ، نسبت (w/p) [1]پایین و استفاده از مواد لزج کننده، انجام می گیرد).

 

  • به حداقل رساندن آب انداختگی ( که این عمل، از طریق استفاده از آب کم، نسبت(w/p) پایین، مواد پودری با سطح مخصوص بالا و استفاده از مواد لزج کننده، انجام می گیرد).

 3- توانایی عبور کنندگی

بتن خود متراکم برای داشتن عملکرد موثر، باید روانگرایی کافی همراه با مقاومت مناسب در برابر جداشدگی داشته باشد و در مواقعی که قالب ها دارای بازشو های تنگ و باریک هستند یا با تراکم بالای آرماتور مواجه هستند، نیاز به ارضاء الزام دیگری می باشد تا از انسداد سنگدانه های درشت در دهانه های باریک جلوگیری کرد.

بنابراین ایجاد سازگاری بین اندازه و مقدار ذارت درشت در بتن خود متراکم و فاصله ی آزاد بین آرماتورها و بازشوهای قالب که بتن باید از میان آنها عبور کند، الزامی است.

به طور خلاصه، برای بتن خودمتراکم با توانایی پرکنندگی مطلوب و مقاومت منسب در برابر جداشدگی، انسداد تحت شرایط زیر امکان پذیر است :

  • حداکثر اندازه سنگدانه، بسیار بزرگ باشد
  • میزان سنگدانه درشت، بسیار زیاد باشد.

اگر بتن مستعد جداشدگی ذرات درشت تر باشد، امکان ایجاد انسداد افزایش می یابد. بنابراین امکان وقوع انسداد، حتی اگر اندازه بزرگ ترین سنگدانه خیلی زیاد نباشد وجود دارد.

 زمانی که از بتن خود متراکم با حداکثر اندازه سنگدانه مشخص و میزان معینی از سنگدانه درشت استفاده می شود، با به کار بردن آرماتور با قطر زیاد ممکن است امکان وقوع پدیده انسداد در بتن افزایش یابد. زیرا آرماتور با قطر زیاد، تکیه گاه پایدارتری برای تشکیل قوس حاصل از قرار گرفتن سنگدانه در کنار هم فراهم می کند.

به طور کلی، برای فراهم کردن توانایی عبور مناسب باید اقدامات زیر درنظر گرفته شود :

  • بالا بردن قوام به منظور کاهش جداشدگی سنگدانه ها
  • نسبت (w/p) پایین
  • استفاده از عامل لزج کننده

و برای کاهش انسداد ، باید سازگاری مناسبی بین سنگدانه های درشت و فواصل آزاد در نظر گرفته شود.

به این منظور اقدامات زیر موثر می باشد :

  • کاهش حجم سنگدانه درشت
  • کاهش حداکثر اندازه سنگدانه ها

کلید واژه ها :

معرفی بتن خود متراکم , بتن خود متراکم scc,معرفی بتن خود تراکم,بتن خود متراکم

مرجع :

برگرفته از کتاب بتن خود متراکم دکتر مقصودی

 

 

[1] (w/p) نسبت آب به پودر

 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)