بتن خود متراکم
با افزایش استفاده از بتن ویژگی‌هایی همچون دوام، کیفیت، تراکم و بهینه سازی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار می‌شوند. بتن خود متراکم (SCC) بتنی بسیار سیال و روان و مخلوطی همگن است که بسیاری از مشکلات بتن معمولی نظیر جداشدگی، آب انداختن، جذب آب، نفوذناپذیری و غیره را مرتفع نموده و علاوه بر آن بدون نیاز به هیچ لرزاننده ای (ویبره) داخلی یا ویبره بدنه قالب، تحت اثر وزن خود متراکم می‌شود. این ویژگی کمک شایانی به اجرای اعضا با فشردگی زیاد آرماتور خواهد نمود.
استفاده از بتن خودمتراکم اجازه می‌دهد در محل‌هایی که امکان تراکم کافی به دلیل آرماتور زیاد وجود ندارد یا دسترسی به محل بتن ریزی مشکل است بتن ریزی بدون نیاز به تراکم انجام پذیرد و مقدار هوای تصادفی در بتن به حداقل برسد.
بکارگیری بتن خود متراکم می‌تواند یک راه حل مناسب برای کاهش دخالت نیروی انسانی باشد و همانا کاهش نیاز به کارگر ماهر در ساختمان‌ها و سازه‌های بتن آرمه گاهی برای کاهش خطاهای انسانی و دستیابی به پایداری و قوام مناسب و افزایش کیفیت و سرعت کار سازه ای خواهد شد.
بتن SCC چیست؟
بتنی دارای سیالیتی باشد که باعث خود متراکمی‌بدون نیاز به انرژی خارجی شود. در حین و پس از اتمام بتن ریزی بصورت یکپارچه باقی بماند و براحتی در خلال آرماتورها حرکت کند.
SCC بتنی است که مثل عسل جریان می‌یابد و پس از قرارگیری، سطحی نزدیک به افق می‌سازد. در اصل خواص SCC تازه و سخت شده به طرح اختلاط بستگی دارد.
مواد تشکیل دهنده:
این بتن نیز از اجزائی مشابه بتن معمولی که با ویبراسیون متراکم می‌شود نظیر سیمان، سنگدانه، آب به همراه چند ماده افزودنی دیگر تشکیل شده است. مواد سازنده SCC باید شرایط پیش بینی شده در برخی آیین نامه‌ها را برآورده نمایند.
مقایسه بتن معمولی با بتن خود متراکم:
اجزای بتن خودمتراکم و بتن معمولی را موادی همچون سیمان، سنگدانه، آب و مواد افزودنی تشکیل می‌دهند ولی عمده تفاوت بتن معمولی با بتن خود متراکم را موارد زیر تشکیل می‌دهد:
الف) محدودیت مقدار سنگ دانه‌ها: در بتن SCC با کاهش فاصله نسبی بین ذرات سنگ دانه می‌توان تکرار برخورد و تماس بین ذرات را افزایش داد که نتیجه آن افزایش تنش داخلی و در نهایت افزایش شکل پذیری بتن می‌شود.
ب) استفاده از فوق روان کننده: بتن در موقع عبور از میان موانع نیازمند حالت خمیری با ویسکوزیته بالا می‌باشد (یعنی بتن زمانی شکل پذیر می‌شود که خمیر با ویسکوزیته بالا از افزایش تمرکز داخلی، ناشی از نزدیکی ذرات سنگدانه‌های درشت جلوگیری می‌نمایند) در نتیجه امکان شکل پذیری زیاد در بتن SCC فقط با مصرف فوق روان کننده امکان پذیر است.
زمان آزاد (free time): زمانی که SCC بتواند خواص روانی خود را حفظ نماید. زمان آزاد می‌تواند با استفاده مناسب از فوق روان کننده‌ها، کندگیر کننده‌ها و ... متناسب با نوع سیمان مصرفی به منظور حفظ قابلیت روانی و کارایی در انتقال و قالب ریزی بتن تغییر نماید.
ج) نسبت پایین درصد آب به مواد سیمانی: در بتن SCC از نسبت‌های آب به مواد سیمانی پایین تر استفاده می‌شود.
د) عدم نیاز بتن SCC به ویبره: با توجه به اینکه ویبره زدن نیاز به رعایت دقیق بسیاری از نکات فنی از جمله عمود نگهداشتن شیلنگ ویژه، رعایت عمق ویبراسیون در محدوده نیم متر تا یک متر و زمان نگهداشتن ویبره در داخل بتن دارد، لذا نیاز به کارگر ماهر و دقت فراوان و زمان کافی دارد، کاملا محسوس می‌باشد معمولا تجمیع این عوامل جهت بهبود کیفیت بتن، کمتر میسر است. ویبره زدن بتن به دلایل زیر می‌تواند باعث بروز برخی از مشکلات شود:
1- جداشدن دانه‌ها در بتن بخاطر ویبره زیاد
2- تراکم ناهمگن در نقاط مختلف بتن و ایجاد مقاومت‌های فشاری متفاوت در هر قسمت
3- گیر کردن شیلنگ ویبره در بین میلگردهای متراکم
4- کرمو شدن برخی از مناطق بتن به دلیل غیر قابل دسترس بودن
5- فرار شیره بتن به دلیل ویبره بیش از حد
6- آب انداختن در سطح بتن
7- ضعیف شدن فاز ناحیه انتقال در سه قسمت (مجاورت دانه‌ها، مجاورت میلگردها و مجاورت قالب‌ها)
بر این اساس استفاده از بتن خودمتراکم به دلیل عدم استفاده از ویبره، کیفیت و دوام و مقاومت بهتری در مقایسه با بتن معمولی ایجاد خواهد کرد.
مزایای بتن خودمتراکم:
- کاهش زمان ساخت و ساز
- صرفه جویی اقتصادی در بعضی از شرایط
- بالا رفتن کیفیت نهایی
- اطمینان از تراکم مناسب و کامل
- قرار گرفتن راحتتر در قالب
- سطح تمام شده بهتر بخصوص در بتن نمایان
- کاهش نیروی انسانی و کاهش خطای انسانی در بتن ریزی
- اجرای سریع تر بخصوص در ستون‌ها و دیوارها
- آزادی عمل بیشتر در طراحی مقاطع سازه ای
- کاهش آلودگی صوتی در کارگاه به دلیل عدم استفاده از ویبراتور
مشخصات مکانیکی:
وجود هوای تصادفی ناشی از عدم تراکم کافی موجب ضعف مشخصات مکانیکی بتن می‌شود به طوری که هر 1 درصد هوا تقریبا 5 درصد افت مقاومت فشاری را به عهده دارد.
از نظر مقاومت فشاری دو محدوده زیر برای بتن خود تراکم منظور می‌گردد:
- مقاومت فشاری 28 روزه حدود 600-250 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع
- مقاومت فشاری اولیه برای بتن‌های مصرفی در خانه سازی حدود 200-50 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع در 15-12 ساعت اولیه در دمای 20 درجه سانتی‌گراد
استانداردهای پذیرش مواد تشکیل دهنده بر اساس آیین نامه:
مواد تشکیل دهنده SCC باید بصورت عمومی‌با شرایط EN206 مطابقت داشته باشند، این مواد باید برای کاربردهای در نظر گرفته شده مناسب بوده و نباید شامل مواد مضر به مقداری باشند که به کیفیت یا قوام بتن آسیب برساند یا باعث خوردگی میلگردهای مسلح شوند. علاوه بر شرایط عمومی‌فوق هر یک از مواد تشکیل دهنده به تنهایی باید مورد بررسی قرار بگیرند تا با آیین نامه‌های مربوط به خود مطابقت نمایند. استاندارهای مورد استفاده تحت آیین نامه انگلستان عبارتند از:
|
سیمان (ترکیبات، خصوصیات، معیارهای انطباقی)
|
EN1197
|
|
افزودن آب به بتن
|
EN1008
|
|
بتن (ویژگی‌ها، اجرا، ساخت، انطباق)
|
EN206
|
|
آزمایش بتن تازه، قسمت اول: نمونه گیری
|
EN12350-1
|
|
آزمایش بتن تازه، قسمت دوم: آزمایش اسلامپ
|
EN12350-2
|
|
سنگدانه برای بتن
|
EN12620
|
|
سیستم مدیریت کیفیت (شرایط)
|
EN9001
|
افزودنی‌ها:
|
الف- افزودنی‌های نوع اول (پر کننده‌ها: تقریبا خنثی)
|
|
- اجزا سنگی پر کننده
|
EN12878
|
|
2- رنگدانه برای رنگ آمیزی مصالح ساختمانی با اساس سیمانی
|
EN12878
|
|
ب- افزودنی‌های نوع دوم (پر کنده‌ها: پزولانی یا هیدرولیکی نهفته)
|
|
|
1- خاکستر بادی برای بتن
|
EN450
|
|
2- میکروسیلیس
|
PREN13263
|
|
3- ذرات سرباره کوره آهن گدازی
|
BS6699
|
روشهای آزمون بتن SCC:
پیش از آغاز اختلاط بتن کلیه اجزای تشکیل دهنده SCC باید تحت آزمایش‌های مختلف قرار گرفته و نتایج به دست امده با حدود و استانداردهایی که در آیین نامه‌های مربوط به هر ماده قابل دسترسی است کنترل شود.
برای تعیین اینکه اساسا بتن خودتراکم است یا خیر و پس از اثبات خودتراکمی‌بتن، اینکه بعد از لحاظ تغییر شکل پذیری، لزجت و پرکنندگی در وضعیت مطلوبی به سر می‌برد، باید آزمایش‌های مخصوصی برای SCC در نظر گرفت. هیچ روشی به تنهایی یا ترکیبی از روش‌ها نمی‌تواند بطور جامع خواص SCC را پوشش دهد و هر یک، توابع خاص خود را دارد. به بیانی دیگر هیچ روش آزمایشی به تنهایی یافت نشده که تمام جنبه‌های کارآیی مناسب را تائید نماید. پس هر طرح اختلاط باید با بیش از یک روش آزمایش کنترل شود تا با پارامترهای مختلف کارآیی مورد بررسی قرار گیرد. روشهای مختلف پیشنهادی آزمایش در جدول 1 آورده شده است.
جدول 1- روشهای سنجش خواص کارآیی
|
ردیف
|
روش
|
ویژگی مورد سنجش
|
|
1
|
جریان اسلامپ
|
قابلیت پرکنندگی
|
|
2
|
جریان اسلامپ T50cm
|
قابلیت پرکنندگی
|
|
3
|
حلقه J
|
قابلیت گذرندگی
|
|
4
|
قیف V
|
قابلیت پرکنندگی
|
|
5
|
قیف T5min V
|
مقاومت در برابر جداشدگی
|
|
6
|
جعبه L
|
قابلیت گذرندگی
|
|
7
|
جعبه U
|
قابلیت گذرندگی
|
|
8
|
جعبه Fill
|
قابلیت گذرندگی
|
|
9
|
غربال سنجش پایداری GTM
|
مقاومت در برابر جداشدگی
|
|
10
|
ارمیت
|
قابلیت پرکنندگی
|
ضوابط پذیرش آزمایش‌ها:
شرایط و حدود مشخص شده برای نتایج آزمایش‌ها چه در زمان اجرا باید در محدوده ی استاندارد قرار گیرد. برای مثال تغییر کارآیی در زمان حمل و نقل باید در محاسبات طرح اختلاط لحاظ شود. اصلی ترین ضوابط پذیرش SCC با دهانه‌هایی کوچکتر از 20 میلی‌متر در جدول 3 آورده شده است.
شرایطی که در مقابل هر آزمایش آورده شده است، بر اساس اطلاعات و علم جاری و موجود و تجربه بنا نهاده شده است. پیشرفت‌های آینده ممکن است به شرایط و ضوابط متفاوتی ختم شود. مقادیری هم که خارج از این حدود باشند هم ممکن است مورد پذیرش قرار گیرند و این در صورتی است که سازنده بتواند کارایی رضایت بخش آن را در شرایط ویژه اثبات نماید. مثلا فاصله زیاد بین میلگردهای مسلح کننده، ضخامت کمتر از 500 میلی متر در لایه‌ها، فاصله کوتاه محل جریان یابی از نقطه تخلیه، انسدادهای بسیار کوچک برای عبور کردن در قالب، شکل ساده طرح قالب بندی و غیره.
|
ردیف
|
حدود تغییرات اندازه‌ها
|
واحد
|
روش آزمایش
|
|
حداکثر
|
حداقل
|
|
1
|
800
|
650
|
mm
|
جریان اسلامپ
|
|
2
|
5
|
2
|
Sec
|
جریان اسلامپ T50cm
|
|
3
|
10
|
0
|
Mm
|
حلقه J
|
|
4
|
12
|
6
|
Sec
|
قیف V
|
|
5
|
+3
|
0
|
Sec
|
قیف T5min V
|
|
6
|
1
|
0.8
|
(h2/h1)
|
جعبه L
|
|
7
|
30
|
0
|
(h2-g1)mm
|
جعبه U
|
|
8
|
100
|
90
|
%
|
جعبه Fill
|
|
9
|
15
|
0
|
%
|
غربال سنجش پایداری GTM
|
|
10
|
5
|
0
|
sec
|
ارمیت
|
افزودنی‌های بتن خودمتراکم :
بر اساس آیین‌نامه ACI 212.3R (گزارشی بر افزودنی‌های شیمیایی بتن) افزودنی‌های شیمیایی بتن به منظور تنظیم و اصلاح خواص بتن تازه و سخت شده استفاده می‌شوند. برای ساخت بتن خود متراکم استفاده از افزودنی یا به طور دقیقتر فوق روان کننده‌های بتن امری کاملا ضروری می‌باشد که با انتخاب صحیح در بین آن‌ها تمامی‌ضوابط و معیارهای پذیرش تایید خواهد شد.
بر همین اساس تعدادی از فوق روان کننده‌هایی که برای ساخت بتن‌های خود متراکم گزینه مناسبی می‌باشند عبارتند از:
- POWERPLAST-RM
- POWERPLAST-SM
- POWERPLAST-PM
- POWERPLAST-ES
که به واسطه بنیان ارتقا یافته خود قابلیت روانی بتن در قالب استانداردهای بتن scc را دارا می‌باشند .
|
POWER PLAST SM
|
POWER PLAST ES
|
POWER PLAST RM
|
POWER PLAST PM
|
|
|
90-60
|
105-60
|
150-60
|
180-60
|
قابلیت حفظ کارایی بتن بسته به میزان مصرف و روانی اولیه در حدود (دقیق)
|
|
0.35 تا 0.5
|
0.28 تا 0.4
|
0.3 تا 0.4
|
0.3 تا 0.4
|
امکان ساخت بتن در محدوده نسبت‌های آب به سیمان
|
|
24 ساعت
|
8 تا 12 ساعت
|
24 ساعت
|
18 تا 22 ساعت
|
امکان باز نمودن قالب‌ها
|
|
متوسط
|
عالی
|
خوب
|
خوب
|
ایجاد مقاومت فشاری زودرس بتن
|
|
0.4 تا 0.8
|
0.3 تا 0.9
|
0.3 تا 0.9
|
0.3 تا 0.
|
مقدار مصرف
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
قابلیت کاربرد همزمان با میکروسیلیس، خاکستر بادی و سایر مواد پوزولانی
|
|
مایع
|
مایع
|
مایع
|
مایع
|
شکل ظاهری
|
|
05/0 ±18/1
|
05/0 ± 1.09
|
0.05 ±1.11
|
0.05 ±1.01
|
وزن مخصوص (g/cm3)
|
|
حفظ کننده قوی کارایی بتن
|
کاهش
آب بسیار زیاد و مقاومت زودرس
|
کاهش
آب بسیار زیاد و حفظ کارایی بالا
|
کاهش
آب بسیار زیاد
|
ویژگی اصلی
|
