طرح اختلاط بتن های پرمقاومت

طبق دستورالعمل ACI 363.2R بتن پرمقاومت بتنی نامیده می شود که بدون وجود مواد یا تکنیک های اضافه مقاومت مشخصه ای به اندازه 40 مگاپاسکال یا بیشتر داشته باشد. کلمه اضافه در اینجا به معنی بتن های خاص با مواد اضافه نظیر بتن های پلیمری، بتن اپوکسی یا بتن ساخته شده با سنگدانه های مصنوعی با وزن متوسط و بالا می باشد.

کنترل کیفیت بتن های پرمقاومت به طور کلی شامل کنترل کیفیت سنگدانه ها و کنترل کیفیت در حین ساخت، جایدهی و شرایط عمل آوری می شود. با توجه به اهمیت این نوع از بتن ها ( که اغلب به منظور بتن ریزی سازه های خاص استفاده می گردد)، انجام آزمون های کنترل کیفیت در تمامی مراحل ساخت تا انتقال و جایدهی و عمل آوری این نوع از بتن ها ضروری می باشد. کوچکترین تغییر در طرح اختلاط می تواند آثار منفی شدیدی بر روی این ویژگی های این نوع از بتن ها بگذارد.

در این مقاله با توجه به شرایط خاص طرح اختلاط بتن های پرمقاومت، مشکلاتی که ممکن است در زمان ساخت این نوع از بتن ها به وجود آید بررسی و راهکار مطلوب ذکر گردیده است.

مشکلات موجود در طرح های اختلاط بتن های پرمقاومت:

در بتن های پرمقاومت، به منظور رسیدن به مقاومت مشخصه بسیار بالا، ممکن است طرح اختلاط این نوع از بتن ها دچار چالش های متنوعی گردد. کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش میزان سیمان مصرفی، از جمله اقدامات اصلی به منظور حصول مقاومت های بسیار بالا از بتن های پرمقاومت است. همچنین افزایش سیمان مصرفی در این نوع از بتن ها می تواند ریسک ترک خوردن بتن در اثر حرارت زایی و نیز افزایش دمای بتن را ایجاد نماید. گاهی استفاده از مصالح خشن به منظور حصول مقاومت های فشاری بالاتر نیاز به فیلر در بتن و افزودنی های سازگار با این موضوع را یادآور می گردد. مقاومت کم در برابر سیکل های ذوب و یخندان ریسک بسیار بالایی در محل هایی که این نوع از بتن ها در معرض چرخه های دمایی هستند، محسوب می گردد.

افت کارایی در نسبت های پایین آب به سیمان:

کاهش نسبت آب به سیمان به منظور حصول مقاومت های فشاری و به طور کلی مکانیکی بسیار بالا، به صورت مستقیم کارایی بتن را کاهش می دهد. به منظور ارتقای کارایی بتن های پرمقاومتی که نسبت آب به سیمان نیز در آنها بسیار پایین است، می توان از افزودنی های کاهنده شدید آب استفاده نمود. افزودنی های با پایه پلی کربوکسیلات از جمله جدیدترین مواد افزودنی کاهنده آب بتن با قدرت کاهش آب بسیار زیاد بتن می تواند راهکاری بسیار موثر به منظور مقاومت مشخصه باشد.

مطابق با استاندارد ASTM C125 ماده افزودنی بتن، ماده‌ای غیر از آب، سنگدانه، سیمان و الیاف تقویتی است که هنگام بچینگ و یا پای کار به بتن اضافه می شود.  خواص فوق روان کننده بتن‌ به گونه ایست که باعث کاهش هزینه های ساخت، اصلاح خصوصیات بتن سخت شده، افزایش کیفیت و ودوام بتن ، سهولت در حمل و نقل و بتن‌ریزی می‌شود. به فوق روان کننده‌ها، کاهنده‌های قوی آب نیز گفته می‌شود، زیرا در مقایسه با مواد افزودنی کاهنده آب/ روان کننده ، قادر به کاهش آب بیشتری در مخلوط بتنی می‌شود. فوق روان کننده‌ها در دهه 1970 توسعه پیدا کردند و همین خواص فوق روان کننده ها باعث استفاده گسترده‌ای در صنعت ساختمان سازی شدند. به طور کلی کاهش آب در بتن در نسبت آب به سیمان ثابت باعث بهبود خواص مکانیکی بتن می‌گردد و همین خواص فوق روان کننده ها در بتن باعث افزایش مقاومت‌های فشاری نسبت به بتن‌های بدون افزودنی نیز می‌شود که این موضوع اهمیت خاصی در صنعت بتن دارد.

شرکت دانش بنیان آبادگران به عنوان یکی بزرگترین تولیدکنندگان ماده اولیه پلی کربوکسیلات در ایران، متنوع ترین افزودنی های کاهنده آب را به منظور ساخت بتن های پرمقاومت ارائه می دهد. سبد محصولات کاهنده و فوق کاهنده آب بر پایه پلی کربوکسیلات شرکت آبادگران تمامی نیازهای مهندسان را در پروژه ها رفع می نماید.

ترک خوردگی ناشی از حرارت زایی سیمان:

یکی از رایج ترین کارها به منظور دستیابی به مقاومت های زیاد در بتن، اضافه کردن میزان سیمان مصرفی در طرح اختلاط می باشد. با افزودن میزان سیمان در بتن، حرارت زایی فرآیند هیدراسیون افزیش یافته و دمای هسته بتن زیاد می شود. این موضوع یکی از عمده ترین عوامل ایجاد ترک در بتن است که با اضافه نمودن افزودنی های حاوی دیرگیرکننده می توان مقدار حرارت زایی بتن را کاهش داد. این موضوع در بتن ریزی های حجیم با یتن پرمقاومت می تواند تاثیر عمده ای در کاهش حرارت زایی داشته باشد. اما باید به خاطر داشت استفاده بیش از اندازه نیز می تواند محدودیت ها و آسیب هایی را به دنبال داشته باشد. در این خصوص با بهره گیری از دستورالعمل های تولیدکنندگان این ماده می توان بهترین بهره را برد.

دیرگیرکننده های پودری  ABATARD-P و دیرگیرکننده های مایع ABATARD-L شرکت دانش بنیان آبادگران در کنار افزودنی های کاهنده آب حاوی این مواد می تواند انتخابی مناسب  به منظور حصول بتن های با کارایی مناسب و حرارت زایی پایین باشد.

کسری فیلر بتن:

به منظور حصول قوام در بتن هایی که نسبت آب به سیمان آنها پایین است و میزان کارایی آنها بتن را در معرض جداشدگی قرار می دهد، همچنین استفاده از مصالح خشن به منظور ارتقای مقاومت فشاری موجب جداشدگی و کاهش قوام بتن می گردد

 به منظور حصول قوام بیشتر بتن می توان از فیلرهایی نظیر پودرسنگ و فیلرهای میکرونیزه در صورت عدم دسترسی و محدودیت در اصلاح مصالح ستفاده نمود.

همچنین وجود مقاطع متخلخل و ریزفضاها در بین مصالح سنگی،کسری فیلر سنگدانه‌ها و سایر اجزای سازنده بتن موجب بالا رفتن مقدار نفوذپذیری و افت کیفی آن می‌گردد. در صورتی که چنین بتنی در شرایط بهره‌برداری مستغرق یا در محیط‌های مخرب از لحاظ تهاجم یون‌های مضر قرار گیرد، کاهش دوام بتن و بروز خرابی‌های ناشی از آن در واکنش‌های شیمیایی بتن شدت خواهد یافت. درنتیجه استفاده از محصول واترپروف بتن پودری و مایع که یک فیلر میکرونیزه است که در شرکت آبادگران با نام واتر پروف بتن E.M.WATERPROOF عرضه گردیده، هوشمندانه‌ترین راهکار برای ساخت بتن‌ و ملات‌های نفوذناپذیر (با دوام) خواهد بود.از ویژگی‌های محصول واترپروف بتن می‌توان به قابلیت آب‌گریزی شدید، جایگیری در فضاهای خالی (و ایفای نقش به عنوان فیلر) و منافذ مویینه، آب‌بندی و جلوگیری از ورود یون‌های مخرب نظیر یون کلر به داخل بتن اشاره نمود.

دوام پایین بتن:

طراحی بر اساس مقاومت و عدم توجه به پایایی بتن های پرمقاومت، می تواند تمامی تلاش ها به منظور ساخت یک بتن با مقاومت زیاد را بیهوده سازد. در دراز مدت با نفوذ مواد شیمیایی خورنده به داخل بتن یا قرارگرفتن بتن در معرض چرخه های ذوب و یخبندان، بتن دچار خوردگی و تخریب خواهد شد. استفاده از میکروسیلیس می تواند در کنار ارتقای قوام بتن، نفوذناپذیری و دوام بیشتر بتن های پرمقاومت را تضمین نماید.

امروزه مصرف دوده های سیلیسی یا میکروسیلیس پودری به دلیل آسیب های زیست محیطی و دشواری استفاده کاهش یافته و ژل های میکروسیلیس جایگزین آن گردیده است. ژل میکروسیلیس نوعی از افزودنی‌های بتن توسعه یافته و محصولی شامل فوق روان کننده بتن و پودر میکروسیلیس و افزودنی‌های بتن پلیمری دفع کننده آب است که با اسم ژل میکروسیلیس الیاف دار هم شناخته می­شود ، به این صورت که با درجه­ی بالایی از قدرت باعث افزایش نسبی مقاومت فشاری، خمشی و کششی، دوام و طول عمر بیشتر ، نفوذ ناپذیری قابل توجه نسبت به بتن معمولی و اسلامپ بالاتر در جهت تهیه و تولید بتن‌هایی نفوذ ناپذیر،کاربردی مطلوب و فراوان دارد.

ژل میکروسیلیس درحین فرآیند اختلاط فضا­های خالی و خلل و فرج‌های موجود را پوشش داده و موجب کاهش نفوذ پذیری بتن به میزان چشم گیری می­شود. ژل میکروسیلیس در واقع جایگزین مطلوبی برای انواع متعددی از افزودنی‌های بتن، از جمله انواع روان کننده‌ها، فوق روان کننده‌ها و آب بند کننده‌ها و … می‌باشد. ژل میکروسیلیس در واکنش نهایی با جذب آهک آزاد و تبدیل آن به سیلیکات کلسیم با بازده ای موثر سبب بهبود ویژگی‌های بتن شما می‌شود.ماده میکروســیلیس ژل شــده با از بین بردن خطرات زیســت محیطی ناشی از استفاده از دوده‌های سیلیســی (به صورت پودری) و نیز به دلیل پخش یکنواخت‌تر در بتن، باعث بهبود خواص بتن سخت شده می­گردد.

شرکت آبادگران با طراحی سبد وسیعی از ژل های میکروسیلیس، رسیدن به مقاومت های زیاد بتن را در کنار کاهش ریسک جداشدگی و کسری فیلر بتن را سهولت بخشیده است.

 در سیکل های مداوم یخ زدگی و ذوب، افزایش حجم آب ناشی از یخ‌زدگی منجر به ایجاد ترک در بتن می‌گردد. این ترک‌ها نفوذپذیری بتن را افزایش داده و منجر به ایجاد فرسایش با عمق بیشتر می‌گردند. در چنین شرایطی ماده افزودني حباب هواساز بتن براي كاهش نفوذپذيری و افزايش طول عمر بتن در برابر سیکل‌های تكراری انجماد و ذوب به بتن افزوده مي‌شود. ماده افزودنی حباب هواساز بتن E.M. AIR شرکت آبادگران از جمله مواد مهم افزودنی بتن آبادگران به شمار می‌ورد و در ساخت روسازی‌های بتنی جاده‌ها، بزرگراه‌ها، باند فرودگاه‌ها و پياده‌روها، ساخت بتن شبكه‌هاي آبياري و زهكشي به‌ویژه در شرایط آب و هوای سرد، ساخت بتن سردخانه‌ها و اسكله‌ها، بتن‌ریزی در مناطق سردسير و همچنین در ساخت قطعات پیش‌ساخته وجداول بتني خيابان‌ها و بزرگراه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.