بتن خود متراکم Self Compacting Concrete

[spow 44197]

بتن خود متراکم شونده

 

بتن به عنوان پر مصرف ترین مصالح ساختمانی شناخته می شود که استفاده از آن همچنان در حال ازدیاد است. با گسترش استفاده از بتن، اقتصاد، دوام بتن، کیفیت و تراکم آن اهمیت ویژه ای می یابند. بتن خود متراکم شونده پدیده جدیدی در علم مصالح ساختمانی است که امکانات جدیدی را در اختیار قرار داده با استفاده از آن می توان بر مشکلاتی که از عدم تراکم کافی ناشی می شود فائق آمده و کیفیت و دوام بتن ها را افزایش داد. در مقاله حاضر بطور خلاصه این نوع بتن مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

 

آشنایی

بتن خود متراکم شونده ( Self Compacting Concrete ) که به اختصار SCC نامیده می شود، برای اولین بار در حدود 18 سال پیش در ژاپن ابداع گردید از آن موقع تا کنون، تحقیقات فراوانی برای دستیابی به یک طرح مخلوط مناسب برای این نوع بتن و تبدیل آن به یک بتن استاندارد انجام گرفته است. بتن خود متراکم شونده بعنوان بتنی شناخته می شود که نیاز به هیچ لرزاننده ( ویبره ) داخلی و یا لرزاننده بدنه قالب نداشته و تحت اثر وزن خود متراکم می شود. کاربرد این بتن بیشتر در اعضاء ساختمانی با فشردگی زیاد آرماتور می تواند باشد.

برای دستیابی به تراکم مناسب در سازه بتنی معمولی، به تعدادی کارگر ماهر نیاز است. کاهش این تعداد از تعداد بهینه موجب کاهش تراکم و کیفیت سازه می گردد. بتن خود متراکم شونده به تعداد کمتری کارگر ماهر نیاز دارد و از اینرو نسبت به بتن معمولی از نظر هزینه نیروی انسانی در اجرا، به طور قابل ملاحظه ای با صرفه تر می باشد.

از آنجا که این نوع بتن دارای تراکم بهتری نسبت به بتن های معمولی می باشد، لذا خواص آن در حالت بتن سخت شده ( نظیر مقاومت فشاری، نفوذ پذیری، جذب آب و... ) نیز نسبت به بتن معمولی بهبود قابل ملاحظه ای دارد.

بتن خود متراکم شونده از همان طرح مخلوط بتن معمولی برخوردار است که شامل سیمان، سنگدانه ها، آب، مواد افزودنی و مواد مضاف می باشد. البته مقدار زیادی مواد فوق روان کننده برای کاهش حد مایع بتن ( Liquid Limit ) و کارآیی بهتر آن، مقدار زیادی پر کننده ( Filler ) بعنوان عامل روغن کاری برای درشت دانه ها و استفاده از عامل لزج کننده ( VMA ) برای زیاد کردن لزجت بتن را نیز باید به حساب آورد. خواص بتن تازه و سخت شده بتن خود متراکم شونده بستگی زیادی به طرح اختلاط آن دارد.

 

- مزایای استفاده از بتن خودمتراکم شونده

از سال 1988 تا کنون، استفاده از بتن خود متراکم شونده، رفته رفته در حال افزایش است. دلیل اصلی کاربرد بتن خود متراکم شونده به جای بتن معمولی را می توان به صورت زیر خلاصه نمود.

1) کاهش دوره ساخت سازه بتنی

2) اطمینان از تراکم سازه بخصوص در نقاطی که کاربرد لرزاننده دشوار است

3) برای کاهش سر و صدای مزاحم ناشی از لرزش بخصوص در کارخانجات تولید قطعات بتنی

در سال 1977 در حدود 1/0 درصد از تولید سالیانه بتن آماده کشور ژاپن را بتن خود متراکم شونده تشکیل داده است. بدلیل مزایای فوق پیش بینی می شود تولید این بتن در سالهای آینده افزایش یابد.

[spow 44197]

- تحقیقات انجام شده بر روی بتن خود متراکم شونده

 

تا کنون تحقیقات زیادی بر روی بتن خود متراکم شونده (SCC) انجام شده است تا آن را بصورت یک بتن استاندارد در آورند. در این راه مشکلاتی که باید به آنها فائق آمد بشرح زیر می باشند:

1) روش های آزمایش برای تعیین قابلیت تراکم خودبخود باید تهیه شود.

2) روش های اجرای سازه بهمراه روش های پذیرش بتن در سایت ها باید نسبت به بتن معمولی تغییر نماید.

3) سیستم جدید اجرا برای استفاده کامل از مزایای خود متراکم شوندگی باید ایجاد گردد.

در کشور ژاپن تحقیقات متعددی در رابطه با بتن خودمتراکم شونده توسط دانشگاه های مختلف، تولید کنندگان مواد و مصالح ساختمانی و سازندگان سازه های بتنی در این رابطه انجام گرفته است. انستیتوی معماری و انجمن مهندسین عمران کشور ژاپن نیز توصیه هایی برای طرح اختلاط و روش اجرا بتن هایی با سیالیت بالا را در سال 1997 منتشر نمودند.

 

-روش های آزمایش بتن خود متراکم شونده

از آنجا که روش اجرای بتن خود متراکم شونده با بتن معمولی متفاوت است، بنابراین تعیین اینکه بتن خود متراکم شونده است یا خیر ضرورت می یابد. برای اندازه گیری خواص مختلف خودمتراکم شوندگی، تغییر شکل پذیری، لزجت و قابلیت پرکنندگی این نوع بتن، چهار دسته کلی از آزمایشات بشرح ذیل وجود دارد.

 

1- خودمتراکم شوندگی ( Self Compactability ): برای مشخص کردن اینکه آیا بتن خود متراکم شونده است یا خیر از آزمایش لوله U استفاده می گردد. با توجه به سیالات می دانیم هرچه یک جسم سیال تر باشد، اختلاف سطوح آن در یک لوله U شکل کمتر خواهد بود. از این خاصیت برای تعیین قابلیت تراکم خودبخودی بتن استفاده می گردد. برای اندازه گیری بهتر این قابلیت بتن در سر راه خود از داخل مانعی نیز عبور می نماید.

2- تغییر شکل پذیری ( Deformability ): آزمایش اسلامپ به شکل معمولی خود برای بتن خودمتراکم شونده مناسب نیست. بنابراین انجمن مهندسین عمران کشور ژاپن ( JSCE) آزمایش اسلامپ را بصورت جریان اسلامپ ( که برابر با قطر بتن پخش شده پس از بالا کشیدن مخروط اسلامپ است ) تعریف می نماید. این آزمایش توانایی بتن را برای تغییر شکل تحت اثر وزن خود و غلبه بر اصطکاک داخلی آن مشخص می نماید. گرچه این آزمایش نمی تواند ارزیابی کند که آیا بتن از داخل فضای بین آرماتورها خواهد گشت یا خیر، لیکن بعنوان آزمایش کنترلی قابل قبول است که تمایل دوغاب را به جدایی از سنگدانه ها مشخص می نماید.

3- لزجت ( Viscosity ): لزجت فاز ملات بوسیله دستگاه V-funnel بدست می آید. این وسیله برای اصلاح میزان پرکننده ( filler ) به آب و نیز درصد افزودنی مناسب است. این آزمایش شباهت بسیار زیادی به قیف مارش دارد که باری اندازه گیری لزجت دوغاب سیمان در تزریق بکار می رود.

4- قابلیت پرکنندگی ( Filling Ability ): این آزمایش در حقیقت با هدف مشخص کردن توانایی بتن به عبور از بین موانع فشرده ( شبکه آرماتورها ) توصیه گردیده است.

 

در بین آزمایشات فوق آزمایش لوله U که بوسیله گروه Taisei پیشنهاد گردیده است، مناسبترین آنهاست. در این آزمایش اگر بتن در سمت دیگر لوله U شکل بیش از 300 میلیمتر بالا رود بتن خود متراکم شونده به شمار می رود.

[spow 44197]

روش طرح اختلاط

 

قابلیت تراکم شدیداً وابسته به مشخصات مصالح و نسبت های اختلاط می باشد. یک روش طرح اختلاط برای بتن خودمتراکم شونده اکنون مورد نیاز است. Ogawa, Okamura یک سیستم ساده طرح اختلاط را با فرض اینکه بتن به صورت آماده تولید شود پیشنهاد کردند. در این روش میزان درشت دانه و ریزدانه ثابت نگهداشته شده و خودمتراکم شوندگی به سهولت بوسیله تصحیح میزان پرکننده (Filler) و فوق روان کننده در مخلوط بتن ایجاد می گردد.

 

روش های ارزیابی مصالح

تحقیقات زیادی بر روی روش های ارزیابی مواد و مصالح بخصوص مواد پرکننده و فوق روان کننده، انجام گرفته است. Ouchi و همکاران روش ارزیابی تاثیر فوق روان کننده و آب را مستقلاً بر روی یکدیگر بر جریان یافتن ملات با استفاده از روش قیف اسلامپ و V – funnel آزمایش نمودند. برخی از شرکت های ساختمانی یک ماده جلوگیری کننده از جداشدگی ( Segregation Inhibitor ) را به خدمت گرفتند و بنابراین خود متراکم شوندگی مستقل از تغییر میزان آب، بخصوص تغییر میزان آب جذب شده ماسه می تواند ثابت نگهداشته شود. روش های ارزیابی مصالح به طور مستقل با بتن معمولی تفاوتی ندارد.

 

آزمایشات تعیین قابلیت خودمتراکم شوندگی در سایت

 

از آنجا که درجه تراکم بتن در یک سازه به قابلیت خود متراکم شوندگی آن بستگی دارد و تراکم پذیری ضعیف نمی تواند در جریان عملیات ساختمانی جبران شود، بنابراین در طول عملیات بتن ریزی باید برای تمام حجم بتن این آزمایش انجام شود. روش های معمولی آزمایش نیاز به نمونه گیری دائم دارد که می تواند کار زمان بر و بیهوده ای باشد. یک روش مناسب برای پذیرش قابلیت خودمتراکم شوندگی بتن بوسیله Ouchi و همکاران پیشنهاد گردیده است:

دستگاه آزمایش بین کامیون مخلوط کن و پمپ در سایت قرار می گیرد. کل حجم بتن در داخل دستگاه ریخته می شود. اگر بتن به سهولت از داخل این وسیله جریان یابد، بتن خود متراکم شونده دانسته شده و اجرا می گردد. اگر بتن در داخل دستگاه متوقف شود، بتن دارای قابلیت تراکم کافی نبوده و باید نسبت های اختلاط آن اصلاح شود.

 

روش های جدید طراحی سازه ها و اجرای آنها

با کاربرد بتن خودمتراکم شونده در هزینه لرزاندن بتن صرفه جویی شود. این بدلیل آن است که روش های معمولی ساخت و ساز، قویاً بر پایه نیاز به لرزاندن و تراکم بتن پایه گذاری شده اند. بتن خودمتراکم شونده می تواند سیستم های ساختمانی را که بر پایه تراکم لرزه ای بوده اند بهبود دهد. این نوع از تراکم که به سهولت باعث جداشدگی می گردد، مانعی بر سر راه بهبود سیستم های ساخت و ساز گردیده است. زمانی که این مانع مرتفع گردد کارهای بتنی بهبود یافته و سیستم جدید ساخت و ساز شامل، قالب، آرماتوربندی و طراحی سازه ای می تواند توسعه یابد. یک مثال از این دست،

 

 

 

 

 

 

سازه های ساندویچی هستند که بتن در یک پوسته فولادی محصور می شود. این نوع از سازه قبلاً در شهر Kobe ژاپن ساخته شده است که ساخت آن بدون استفاده از بتن خودمتراکم شونده امکان پذیر نیست.

 

آینده بتن خودمتراکم شونده

بتن خود متراکم شونده، مقوله چندان جدیدی نیست. این بتن در ساختار بتن تازه و سخت شده تفاوت زیادی با بتن معمولی ندارد. تنها، کارآیی و خواص مربوط به عدم جداشدگی آن بهبود یافته اند. هنوز برای کاربرد این نوع بتن محدودیتهای زیادی وجود دارد. بعنوان مثال مواد اولیه این بتن ممکن است به سهولت در دسترس نباشد. بنابراین اگر بگوییم کلیه مشکلات موجود با این بتن حل می شوند، تا حدود زیادی اغراق کرده ایم اما آنچه مشخص است آن است که آینده بتن خودمتراکم شونده درخشان تر از پیش می باشد.

[spow 44197]

آزمایشات مربوط به بتن خودمتراکم شونده (SCC)

همان طور که اشاره شد: طرح اختلاط بتن زمانی در رسته SCC قرار می گیرد که الزامات زیر را برآورده سازد:

 

Filling ability-1

Passing ability-2

Stability-3

برای خصوصیات ذکر شده فوق آزمایشات متنوعی طراحی شده است که تا کنون قابلیت های فوق را تعمیم دهد. ازاین رو برای ارزیابی هر خصوصیت، آزمایشی را در نظر گرفته اند. از میان آزمایشات صورت گرفته، 10 آزمون به عنوان آزمون های استاندارد معرفی شده اند. در کار پژوهشی انجام شده L-Box , Slump , V-Funnel مورد استفاده قرار گرفته اند. البته برای اغلب کارهای عملی انجام دو آزمایش Slump و V-Funnel کفایت می کند.

 

آزمایش L.Box

 

طراحی اولیه این آزمون بر اساس یک آزمون معرفی شده توسط فردی ژاپنی برای بتن های زیر سطح آب صـورت گرفته است. این آزمون میزان (Flowability) را اندازه گرفته و تا حدود زیادی می تواند حالت بلوکه شدن سنگـــــدانه ها را بر پشت آرماتورها نشان دهد. دستگاه شامل مقاطع مستطیلی است که به صورت L شکل شده است و دو مقطــع افقـــــی و عمودی دستگاه به وسیله یک دریچــــــــــــه از هم جدا شده اند و در

مقابل این دریچه تعدادی آرمـــــاتور تعبیه شده است. مقطع عمـــودی

از بتن پر شده سپس با باز کردن درب به بتن اجازه خــــروج و جاری

شدن از مقطع افقی را می دهد. پس از ایست کامل بتن، ارتفـــــــاع بتن

در انتهای مقطع افقی به صورت نسبی از ارتفاع بتن در مقطع عمـــودی

/H Hبیان می شود که این نسبت نمایانگر شیب بتن در هنگــــــام

سکون بوده و معرف خصوصیت Passing ability است.

مقطع افقی در فواصل 20cm و40cm از دریچه علامت گذاری می شود

 

 

 

 

و زمان های مربوط به رسیدن به این فواصل اندازه گرفته می شوند. این زمان ها (T40, T20) نمایانگر خصوصیت Filling ability و Passing ability بتن SCC را مورد ارزیابی قرار دهد و حتی می توان یک مشاهده جدی در مورد چگونگی جداشدگی دانه های SCC داشت. جداشدگی نیز می تواند پس از اره کردن و بررسی مقاطع از بتن در مقطع افقی ارزیابی شود ولی متاسفانه چون هیچ آئین نامه ای در زمینه مواد، اندازه ها و آرماتورها مورد موافقت قرار نگرفته است لذا مشکل است سنجش و ترکیبی از نتایج داشت.

 

 

آزمایش V-Funnel

 

این آزمون برای ارزیابی Filling ability با ماکزیمــم سـایز

سنگدانه 20mm طراحی شده است. قیـــف با بتن پر شده و

پس از گذشت زمان 1 دقیقه، دریچه پایین باز و مـــــــدت

زمان عبور بتن از دهانه قیف اندازه گیــــری می شود. اگر

بتن دچار جدا شدگی سنگدانه شده باشد قطعـــاً مدت زمان

عبور افزایش یافته و نتیجـــــه کار را تحت تاثیر قرار دهد.

این آزمون درجه سهولت جریان بتن (Filling Ability) را اندازه می گیرد. زمان های کوتاه تر بیانگر سهولت جریان Flowabilitiy بالاتر هستند. در مورد SCC زمان تا حدود 10 ثانیه مناسب است.

 

 

آزمایش Slump Flow

آزمون اسلامپ برای ارزیابی SCC در حالت افقی بدون هیچ گونه مانعی استفاده می شود. طراحی اولیه آن بر اساس آزمونی در کشور ژاپن برای سازه های بتنی زیر سطح آب صورت گرفته است. اساس این آزمون اندازه گیری اسلامپ SCC می باشد که قطر اندازه گیری شده دایره بتنی، معیاری برای ارزیابی Filling ability بتن خواهد بود.

هرچه اسلامپ بالاتر باشد زمان پر کردن قالب تحت وزن بتن کاهش خواهد یافت مقدار حداقل 65cm برای این منظور پیش بینی شده است و تلورانس 50mm± می تواند قابل قبول باشد زمان T معیاری دیگر برای جاری شدن را نتیجه می دهد. زمان 3-7 ثانیه برای این مقدار پیش بینی شده است. البته برای کارهای ساختمان سازی 2-5 ثانیه نیز قابل قبول خواهد بود. هنگام جدا شدگی زیاد، سنگدانه ها در مرکز تجمع یافته و خمیر به اطراف پخش می شود و می تواند معیاری برای جداشدگی زود هنگام بتن باشد. در صورت عدم اتفاق این گونه جداشدگی، معیاری برای سنجش جداشدگی دانه ها نخواهد بود.

[spow 44197]

بتن خود تراکم SCC (self – consolidating concrete)

 

بتن خود تراکم ، شامل بازه گسترده ای از طرح های اختلاط می باشد که خواص بتن تازه و سخت شده لازم برای کاربری های خاص دارا می باشند . اگرچه مقاومت هم چنان معیار اصلی موفقیت این بتن می باشند اما ویژگی های بتن تازه آن ، بسیار گسترده تر از بتن معمولی و متراکم شده توسط لرزاننده ها می باشد . این خواص مطلوب باید در زمان ، محل و بتن ریزی حفظ شوند . بتن خود تراکم در مواردی که شبکه بندی آرماتور ها فشرده است ، گزینه ای مطلوب می باشد . هم چنین عدم نیاز به لرزاننده ،آلودگی صوتی محیط را به نحو قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.علی رغم ویژگی های مطلوب، طرح اختلاط و اجرای این نوع بتن به عوامل متعددی از قبیل دانه بندی مصالح سنگی ، نوع مواد افزودنی و همچنین فیلرهای مورد استفاده بستگی دارد . در نظر گرفتن هر یک از معیارهای فوق ، کیفیت بتن سخت شده و کار پذیری بتن تازه را تحت تاثیر قرار میدهد .

 

متن کامل مقاله را ازلینک زیر دانلود نمایید :

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

پسورد : spow

[Fabir 25]

تشکر مطلب بسیار خوبل و کاملی بود

 

ست یابی به بتنی با قابلیت خودترازی و خود تراکمی بدون افت در مقاومت، روانی و یا جداشدگی، یکی از دست آوردهای مهم در عرصه عمران در کشورهای مختلف بوده است. در اوایل قرن بیستم به دلیل خشک بودن مخلوط بتنی، تراکم بتن تنها از طریق اعمال ضربه های سنگین در مقاطع وسیع و در دسترس ممکن بود. با شیوع استفاده از بتن های مسلح و آشکار شدن مشکلات اجرایی کاربرد مخلوط های خشک، گرایش به استفاده از مخلوطهای مرطوب تر گسترش یافت اما شناسایی تاثیر نسبت آب به سیمان در دهه 1920 نشان داد که افزایش این نسبت می تواند موجب افت در مقاومت بتن گردد. در سال های بعد، توجه به مسئله دوام بتن همچنین تاثیر مخرب افزایش نسبت آب به سیمان را به نفوذ پذیری و کاهش دوام بتن آشکار ساخت. این همه باعث گردید تا توجه ویژه ای بر خواص کارایی و رئولوژی بتن و نیز روش های تراکم، با هدف بهبود خواص مقاومت و دوام آن صورت گیرد. این تحقیقات در نهایت منجر به معرفی بتن خود متراکم در ژاپن گردید. که بتن خودتراکم بتنی با قابلیت جریان زیاد که می تواند تنها تحت تاثیر نیروی ثقل و بدون نیاز به انجام هرگونه فرآیند دیگری تمامی زوایای قالب را پر کرده و آرماتور ها دربرگیرد، بدون آنکه جداشدگی یا آب انداختن ایجاد گردد

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

.