اخبار

بتن خود تراکم ( Self Compacting Concrete)

19 آذر 1396
بتن خود تراکم ( بتن خود متراکم ) و کاربرد های بتن خود تراکم
بتن خود تراکم  ( Self Compacting Concrete)

بتن خود تراکم  ( بتن خود متراکم ) و کاربرد های بتن خود تراکم

 

شرح بتن خود تراکم

بتن خود تراکم از آخرین دستاوردهاي تکنولوژي بتن است . مهم ترین ویژگی این بتن آن است که نیاز به تراکم نداشته و تحت وزن خود و در قالب قرار می گیرد .واضح است که این ویژگی مهم کاربرد هاي فراوانی را براي این بتن ممکن می سازدکه تاکنون براي بسیاري ازمهندسان ناشناخته ودست نیافتنی می باشد . یکی از مهم ترین مشکلاتی که در استفاده عملی از بتن خود تراکم وجود دارد، آن است که به دلیل جدید بودن این تکنولوژي، هنوز شناخت دقیقی ازآن وجود ندارد و استانداردهاي آن در حال تکوین می باشند .ازبتن خودتراکم می توان در صنعت سبک سازي ساختمان که به نوبه خود جزو صنایع جدید ساخت و ساز در کشور ما محسوب می شود استفاده نمود . از این رو در این مقاله کلیه آزمایشات بتن خود متراکم جمع آوري ومورد بررسی قرار گرفته است. 
امروزه بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی شناخته شده در سطح جهان کاربرد بسیاري در پروژه هاي عمرانی دارد .بتن داراي تنوع و دامنه خواص وسیعی است . امروزه ابداع مواد افزودنی بتن جدید و اصلاح مواد افزودنی بتن قدیمی باعث شده است که این تنوع درخواص روزبه روز افزایش یابد ، نقاط قوت بتن افزایش ونقاط ضعف آن کاهش یابند .یکی از نقاط ضعف بتن هاي عادي (در مقابل بتن خود تراکم) آن است که این بتن ها داراي سیالیت زیاد نیستند .کمبود سیالیت باعث می شود که بتن درمناطق محدود و مناطقی که داراي تراکم آرماتور باشند به خوبی نفوذ نکرده و بتن پوك یا کرمو اجرا شود . در حدود سال 1988 در ژاپن براي اولین بار بتنی بوجود آمد (بتن خود تراکم) که این نقیصه به طور کلی درآن از بین رفته است .این بتن که داراي سیالیت فوق العاده بالا است را بتن نامیدند .نسل اول این بتن داراي طرح اختلاطی مشابه بتن هاي Self Compacting Concrete یا (SCC) خود متراکم شونده عادي است با این تفاوت که در آن مواد افزودنی مخصوص براي روان کردن بتن استفاده می شود . بنابراین طرح اختلاط این بتن شامل سیمان،سنگدانه،آب،موادافزودنی وموادمضاف است .از این بتن (بتن خود تراکم) در ابتدا براي مرمت سازه هاي بتنی و بتن ریزي در مناطق محدود استفاده شد.از آنجایی که هزینه زیاد استفاده از مواد افزودنی باعث گران شدن این بتن می شود در نسل دوم بتن خود تراکم سعی شده است که با اعمال اصلاحات و جایگزین نمودن برخی مصالح هزینه ساخت بتن خود تراکم شونده درحدامکان کاهش یابد تا استفاده از آن براي این طیف وسیع تري از سازه ها امکان پذیر گردد . در سال 1997 بتن خودتراکم شونده تنها 1 درصد تولید کشور ژاپن را تشکیل می داد .تا کنون در صنعت پیش ساخته ، کاربردهاي تجاري وبرخی سازه هاي خاص SCC رقم با سرعت زیاد در حال افزایش است . از استفاده شده است،ولی هزینه بالا هنوز روند استفاده وسیع ازآن را بخصوص در سازه هاي مسکونی کند می کند . قیمت زیاد این بتن بدلیل ) ( Admixture Viscosity - Enhancing )VEA ، ( High Range Water Reducing) HRWR یا نیازآن به مواد افزودنی در کارهاي مربوط به مرمت ، که انتظار می رود بتن نواحی به SCC است .از Viscosity – Modifying Admixture) VMA شدت محدود را پر کند نیز استفاده می شود . در این حالت براي تسهیل در عبور بتن از فضاهاي بسته بدون آنکه این فضاها مسدود شوند و اطمینان از پر شدن قالب بدون به وجود آمدن تحکیم ،از مواد چسباننده استفاده میشود . مقدار مواد چسباننده لازم براي مرمت حدود 525 تا 450 است .چنین بتنی نیاز به سنگدانه زیاد ندارد علاوه بر این استفاده از مقادیر زیاد مصالح پودري بسیار ریز در بهبود kg/m3 که مخصوص مرمت تولید می شود لازم است . SCC چسبندگی و افزایش حجم خمیر در ساخت موفق (SCC) روش هاي آزمایش بتن خود متراکم آزمایشات بتن خود تراکم شونده با آزمایش هاي بتن عادي متفاوت می باشند . تفاوت عمده این آزمایش ها مربوط به حالت تر بتن است . براي تعیین ویژگی هاي بتن خود متراکم آزمایش هاي زیر ارائه شده اند .

 

آزمایش جریان اسلامپ (Slump Flow Test ) برای سنجش تراکم بتن خود تراکم 

توسط آیین نامه( ASTM C143- 90 (JSCE مورد تأیید قرار گرفته است. این آزمایش توسط انجمن مهندسان عمران ژاپن است .این آزمایش براي سنجش میزان تغییر شکل پذیري بتن تحت اثر وزن خود و میزان غلبه بر اصطکاك داخلی بکار می رود .این آزمایش نیز شناخته میشود .براي انجام این آزمایش از همان مخروط " Deformability تحت عنوان آزمایش تغییر شکل پذیري یا اسلامپ که براي بتن معمولی کاربرد دارد ،استفاده می شود . با این تفاوت که بعد از برداشتن مخروط،مقداراسلامپ برابر است بامتوسط قطربتن پخش شده درطی دوبار تکرار آزمایش شکل 1و 2 جمعی از محققان معتقدند که براي سنجش بهتر اسلامپ در بتن خود تراکم باید از تعدادي میله در اطراف مخروط اسلامپ استفاده شود. (Self Compactability) اگر ارتفاع بتن در طرف دوم لوله بیش از 300 میلی مترباشد ، بتن خود تراکم محسوب می گردد . از این آزمایش براي سنجش میزان خود متراکم شوندگی استفاده می شود.
 

آزمایش لزجت ( Viscosity )

 

بتن خود تراکم

 

 

 

 



 

در بتن خود تراکم از این آزمایش براي تعیین لزجت بتن ،سنجش توانایی تغییرمسیردرذرات سنگدانه وملات وهمچنین توانایی پخش شدن آنها در مناطق محدود بدون جداشدگی سنگدانه ها،استفاده می شود .

 

آزمایش ظرفیت پرکنندگی (Filling Capacity)

در بتن خو تراکم بتن از طریق قیف در جعبه ریخته می شود تا ارتفاع بتن به 220 میلی متر برسد.هنگامی که جریان بتن ازورودي قطع شود،مساحت ناحیه اي که بتن درداخل میله ها عبورنموده است ( Filling Abiity ) بااستفاده ازرابطه مقدارظرفیت پرکنندگی محاسبه می گردد .این آزمایش به نام آزمایش قابلیت پرکنندگی نیزخوانده می شود .

 

آزمایش نشست سطحی ( Surface Settlement )

بتن خود تراکم : از یک لوله به قطر 200 میلی متروارتفاع 800 میلی متراستفاده می شود و لوله تاارتفاع 700 میلی متربدون هرگونه تراکم پرمی شود .سپس یک صفحه پلکسی گلاس به ضخامت 3 وقطر 150 میلی متر که سه پیچ به طول 75 میلی متردر قسمت زیر آن قراردارد،روي بتن قرار می گیرد.سپس یک ابزارسنجش تغییر مکان روي صفحه قرارمی گیرد و نشست بتن را تا زمان سخت شدن به طور خود کار ثبت می کند .براي آنکه دقت آزمایش به حداکثر برسد باید ازنشت آب ازطریق اتصالات لوله جلوگیري گردد.این آزمایش براي تعیین مقدار نشست بتن ترتازمان خشک شدن استفاده می شود.

 

آزمایش جدایش سنگدانه و ملات ( Segregation Test)

براي تعیین میزان جدایش سنگدانه و ملات در بتن خود متراکم توسط فوجیوارا میلی متري قرار می گیرد .بعداز 5 دقیقه بدون هیچگونه لرزشی،جرم ملاتی که از l 5* آزمایش 2 لیتر بتن تازه به آرامی بر روي یک شبکه 5 به صورت درصد ملاتی که از شبکه عبور Segregation Index ) SI ) روزنه هاي شبکه می گذرد اندازه گیري می شود .اندیس جدایش کرده به کل ملات تعریف می شود .اگرمقداراین پارامتر کمتر از 5درصد باشد،بتن درمقابل جدایش مقاوم است و درغیر این صورت، بتن در برابر جدایش مقاوم نخواهد بود .

 

آزمایش مقاومت فشاري( Compressive Strength )

توصیه می شودکه ازهر نمونه بتن 12 قالب استوانه اي تهیه و بر اساس - 192 SCC براي تعیین مقاومت فشاري بتن 90 دررطوبت عمل آورده شود (a(Standard Practice for Making and curing Concrete Test Specimens in the Laboratory) .براي پرکردن قالب ها هیچگونه ویبراسیون یا کوبیدن توسط میله برروي آن انجام نمی پذیرد . براساس این توصیه ابعاد این نمونه 28 و 90 روز از متوسط مقاومت سه , 100 مییلمتر می باشد . براي بدست آوردن مقاومت فشاري در هر یک از عمرهاي 7،1 * ها 200 ASTMC39-86(Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical ) نمونه متشابه که بر اساس استاندارد گردد. Concrete Specimens ( L- Box Test ) شکل L آزمایش جعبه 700 میلی متر و دیگري عمودي به ابعاد ×200× شکل شامل دو قطعه یکی افقی به ابعاد 150 L ابزاراین آزمایش، یک جعبه 600 میلی متر است که به وسیله یک دریچه و چهار میله فلزي به قطر 12 میلیمتر از هم جدا می شوند.فاصله بین مرکز تا مرکز 12×200×100 لیتر بتن تازه بدون متراکم یا ویبره کردن در جعبه عمودي ریخته می شود . بعد از 1 دقیقه میله هاي فلزي 40 میلیمتر است . ابتدا 7 بتن از T و 200 میلی متر 20 T استراحت دریچه بین قسمت افقی و عمودي باز می شود و زمان هاي لازم براي عبور 400 میلی متر40قسمت قائم به افقی از میان میل ه هاي فلزي اندازه گیري می شود.بعدازآنکه بتن به حالت متعادل برسدوهیچ حرکتی درآن مشاهده نشود ارتفاع 0/ بیش از 8 h2/h اندازه گیري می شود . اگر نسبت 1 h و متوسط ارتفاع بتن در قطعه عمودي 1 h بتن در انتهاي قطعه افقی 2 بتن از میان دریچه در پایان 1 bleeding باشد بتن خود تراکم محسوب می شود . اگر ا حتمال جدایش وجودداشته باشد،معمولا شاهد دقیقه استراحت خواهد بود . 

 

آزمایش کارایی دو نقطه اي (Two - Point Workability)

پارامترهاي رئولوژیک بتن خود تراکم می توان به کمک رئومت کارایی دو نقطه اي که توسط تاترسال (Tattersall ) فرانسه ارائه شده است،مقایسه گردیده است .این دستگاه Nante ساخته شده و بارئومتر دانشگاه UCL تعیین نمود.این دستگاه در دانشگاه انجام شده است .ازاین دستگا ه هم براي ملات و هم براي بتن SCC نیست ولی تلاشهایی در جهت اصلاح آن براي SCC مختص استفاده می شود با این تفاوت که اندازه هاي آن براي ملات و بتن متفاوت است شکل . بتن یا ملات در ظرف مخصوص ریخته می شود و سپس یک میله حلزونی شکل داخل ظرف می شود سپس میله توسط دستگاه مخصوص حول محور خود می چرخد و سرعت آن به تدریج 0/7 برسد در همین حال سرعت و گشتاور لازم براي چرخش میله ثبت می گردد . سپس سرعت rps زیاد می گردد تا به سرعت حداکثر میله کاهش می یابد .مراحل افزایش و کاهش سرعت به صورت پله اي انجام می شود .درهرمرحله 15 ثانیه پس از تثبیت سرعت،گشتاور قرائت است .شیب خط و گشتاور Bingham می گردد.اگر رابطه بین سرعت و گشتاور یک رابطه خطی باشد بتن داراي خواص سیال بینگهام خواهد بود. 

 

آزمایش تعیین ثبات سیستم حفره هاي هوا ( Stability Of the Air – Void System )

براي ارزیابی ثبات سیستم حفره هاي هوا نسبت به حرکت، لرزش و مخروط کردن K.H.Khayat – J. Assad این آزمایش توسط بتن ارائه گردید.در این آزمایش نمونه ها 95 و 50 دقیقه بعد از تماس سیمان و آب برداشته شدند .براي مدل کردن حرکت ولرزشها بتن پس از 3 دقیقه مخلوط شدن 7 دقیقه استراحت می کند براي جلوگیري از تبخیر در طی استراحت سطح بتن با یک پارچه مرطوب پوشیده براي ارزیابی هواي از دست رفته در حین مخروط کردن Pigeon – Saucier – Plante می شود این روش مشابه روشی است که تعیین می گردد.براي تعیین سیستم حفره هاي هواي آزاد ASTMC و یا حمل و نقل استفاده کردند .مقدار هواي آزاد در بتن براساس 231 100 میلی متر از بتن برداشته می شود و پس از آنکه 24 ساعت در آب آهک ×200× در بتن سخت نمونه هاي استوانه اي به ابعاد 25 اشباع و در دماي 20 درجه سانتی گراد نگهداري شدند . توسط اره در امتداد طول بریده می شوند. سطح نمونه ها پولیش شده و به صورت میکروسکوپیک مورد بررسی قرار می گیرند 4 ASTMC 457 Modified Point – Count Method براساس استاندارد آزمایش خود متراکم شوندگی در سایت ضعف در خود متراکم شوندگی اصلاح پذیر نیست در هنگام اجرا روشهاي نمونه برداري کاربرد زیادي نداردو SCC از آنجایی که در بتن پیشنهاد می کند که دستگاه شامل قیف و مفتولهاي فلزي به Ouchi باید تمام حجم بتن مورد آزمایش قرار گیرد با چنین استدلالی عنوان مانع بین کامیون میکسر و پمپ در سایت قرار گیرد . اگر بتن به سهولت از داخل این ابزار عبور کند مناسب است و در غیر این صورت باید قبل از ریخته شدن در قالب یا مردود شمرده شود . بحث و تجزیه و تحلیل ازبتن خود متراکم در پروژه هاي حساس مانند آبندي سدها ي بتنی و بتن غلتکی، اجراي سکوهاي دریائی و یا بطور خلاصه در هر محلی که امکان متراکم نمودن و ویبرة بتن وجود نداشته باشد، استفاده می گردد . مزایاي ذیل در صورت استفاده از حاصل می گردد. نیاز به وسایل لرزاننده ندارد . SCC با توجه به روانی زیاد این بتن قابلیت پرکنندگی آن بسیار بالا است و بنابراین حذف ویبراسیون در اجراي بتن باعث کم شدن سر و صدا و فشارهاي اضافی وارد بر قالب می گردد .این مسئله به خصوص در کارخانجات تولید قطعات بتنی حائز اهمیت است . علاوه براین حذف ویبراسیون باعث کم شدن هزینه هاي مربوط به وسایل و کارگر متخصص نیز می گردد . تراکم پذیري بالاي این بتن باعث کارایی بهتر در بتن مرطوب و بهبود خواص بتن سخت شده از جمله افزایش مقاومت در برابر سایش و فرسایش ، کاهش جذب آب و .... می باشد . از آنجایی که سرعت اجراي قطعات بتنی با استفاده از بتن خود متر اکم شونده بیشتر است ، زمان ساخت سازه هاي بتنی کاهش می یابد وجود ندارد . همچنین سطح فینیش در این finishing نیاز به صرف زمان، ابزار و کارگر براي SCC با استفاده از بتن بسیار صاف ترو هموارتر از بتن عادي است . اطمینان از تراکم بتن ، بخصوص در مناطقی که محدودیت فضاي وجود دارد و یا تراکم آرماتور SCC با استفاده از زیاد است ، به شدت افزایش می یابد . نسبت به بتن هاي عادي بیشتر است . از این رو استفاده از آن فقط در پروژه هاي با ارزش SCC هزینه تولید بتن افزوده بالا توجیه اقتصادي دارد ولی گاهی صرفه جویی در مسائلی مثل زمان ، هزینه وسایل و دستگاهها ، دستمزد در برخی پروژها داراي توجیه اقتصادي باشد . علاوه بر این SCC کارگران و غیره می تواند باعث شود که استفاده از ممکن است این نقیصه بزودي ، SCC با توجه به تلاشهاي روز افزون در جهت ارائه راهکارهاي تولید اقتصادي مطلق نیست و گاهی SCC برطرف شود . در هر حال آنچه مهم است این است که اقتصادي یا غیر اقتصادي بودن اوقات سرعت اجرا ، صرفه جویی ها و تهسیلاتی که با استفاده از این بتن امکان پذیر می گردد ، باعث می شود که استفاده از آن در برخی پروژها داراي توجیه اقتصادي گردد . باعث کم شدن سر و صدا در کارگاهها شده و باعث می گردد که کارگران بهتر بتوانند SCC حذف ویبراسی ون در صداي یکدیگر را بشنوند . از طرف دیگر حذف ویبراسیون باعث می شود که کارگران مجبور به جابجایی و حرکت از روي قالبها و شبکه آرماتورها نباشد . این مطلب باعث ایمنی بیشتر کارگاه است . در صنعت ساختمان هنوز استانداردهاي مدرن و جامعی براي این بتن تدوین نشده است SCC با توجه به جوان بودن وجود داشته است عبارتند از : ابداع روشهاي نوین آزمایش بتن – SCC . مشکلاتی که بر سر راه استاندارد سازي را اندازه گیري کنند و تغییر روشهاي اجراي سازه ها و تایید SCC بخصوص در حالت تر – که بتوانند ویژگی هاي استفاده کرد، می بایست روشهاي SCC این نوع بتن در سایت . علاوه بر این براي آنکه بتوان از مشخصات خاص اجرا نیز تغییر کنند . نتیجه گیري دریچه جدیدي به سوي صنعت ساختمان گشوده شده است، که از طریق آن می توان به SCC میتوان ابراز نظر نمود که با ابداع روشهاي اجراي نوین سازه هاي بتنی دست یافت وسازه هایی را به کمک بتن اجرا کرد که تاکنون امکان آن وجود نداشته است . تحقق این امر به استانداردهاي جدید، به خصوص در زمینه شکل و ابعاد قالب و فواصل آرماتور و محدودی تهاي فضا نیاز مند است . استفاده از صنعت نوپاي بتن و به طور خاص بتن هاي خود متراکم در صنعت نوین سبک سازي می تواند تحول عطیمی در ساخت و ساز کشور به وجود آورد به همین دلیل معرفی بتن خودمتراکم که جزو آخرین دستاوردهاي صنعت بتن در جهان است به متخصصان سبک سازي و ه مچنین معرفی دانش سبک سازي به پیشگامان صنعت بتن یک ضرورت جدي خواهد بود. دکتر حمید رضا وثوقی فر عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب مهندس رضا عبدالهی عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب دکتر محمد رضا عدل پرور عضو هیئت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران ورئیس دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه قم دکتر آرش رزم خواه عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب .

شرکت بتن شیمی ماهان (BSM) تولید کننده انواع مواد افزودنی بتن جهت استفاده در بتن خود تراکم می باشد. 

تهران، خیابان پاسداران ، دشتستان سوم، پلاک 10

021-75128

info@bsmco.org