پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
بتن خود متراکم و کاربرد و ویژگی های آن
بتن خود متراکم
- بتن خود متراکم، بتنی است که توانایی جریان تحت اثر وزن خویش را دارد و به طور کامل و بدون نیاز به ویبره و حتی در مجاورت تراکم شدید آرماتور در قالب جای گرفته به طوری که در تمامی مراحل، یکنواختی خود را حفظ کند. یکی از انواع بسیار جالب بتن‌ها، که برای کاربرد در قطعات بتن آرمه پر آرماتور، ساخته شده است. امروزه بتن خود متراکم یکی از مشکلات عمده اجرای کارهای بتنی در محیط‌های شهری را حل می‌کند که شامل آلودگی صوتی ناشی از کاربرد ویبراتور برای لرزاندن و جادادن بتن است.
- بتن خود متراکم، بتنی که به خودی خود و بدون صرف هیچگونه انرژی خارجی و تحت اثر وزن، اتفاق می‌افتد یا جمع میشود. این بتن با روانی و کارایی بسیار بالا به راحتی در لابه‌لای سازه قرار می‌گیرد در واقع نیازی به ویبره کردن ندارد. در طرح مخلوط بتن خود متراکم میزان آب به سیمان حذف شده و با استفاده از مواد افزودنی دیگر به بتن با روانی بالا رسیده‌ایم.
- بتن خود متراکم در مواردی که شبکه بندی آرماتور‌ها فشرده است، گزینه‌ای مطلوب است. هم چنین عدم نیاز به لرزاننده، آلودگی صوتی محیط را به نحو قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد. علی رغم ویژگی‌های 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.
کاربرد بتن خود متراکم
کاربرد تکنولوژی بتن خود متراکم به لحاظ ملاحظات اقتصادی و سهولت اجرائی ارجحیت دارد. بدلیل عدم نیاز به ویبره و به سبب روانی زیاد استفاده از آن می‌تواند ضعف سازههای بتنی را در ایران که تا حدود زیادی متاثر از عدم ویبره مناسب (بخصوص در تراکم شدید آرماتور) و غیر یکنواختی بتن است کاهش دهد ولی باید در استفاده از آن ملاحظات خاصی را به کار بر‌د. تمامی فرمول‌ها و پارامترهای مورد استفاده در ساخت و طراحی سازههای بتن آرمه در اینجا نیز عیناً به کار می‌رود.
- سازههای بتنی معماری
- تونل‌های شهری و آبی که در آنها مسافت طولانی انتقال بتن معمولی و حفظ کیفیت و تراکم آن از مشکلات اجرایی است.
- ساختمان‌های بلند و برج‌ها
- ستون‌ها و دیوارهای بلند یا میلگردهای متراکم
- ستون‌های بتن ریزی شده با پمپ
- بتن ریزی بلوک‌های بتنی
- بتن ریزی کف‌ها و سطوح افقی
- بتن ریزی در سازههای زیر آبی
مزایای استفاده از بتن خود متراکم
- توسعه سازههای بتنی در دنیا و نیاز به بتن‌های با خواص ویژه
- کمبود کارگران ماهر بتن ریزی به ویژه کارگران ویبره زن
- افزایش سرعت اجرای سازههای بتنی در سهولت بتن ریزی
- امکان بهبود کیفیت مکانیکی بتن
- امکان اجرای سازههای بتنی ظریف و سنگین و انتخاب مقاطع کوچک یا میلگردهای فشرده
- توسعه صنایع پیش ساخته بتنی
- صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت
- توجه به سطوح تمام شده زیبا و مرغوب سازههای بتنی
- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار به ویژه در صنایع پیش ساخته بتنی
خواص و پارمترهای ویژه بتن خود متراکم
- توانائی پر کنندگی
- جاری شدن بتن خود تراکم در تمام فضاهای قالب‌ها تحت وزن خود.
- توانایی عبور
- امکان عبور از فواصل تنگ میلگردها و قالب‌ها تحت وزن خود.
- مقاوم در مقابل جدا شدگی
- بتن خود تراکم ضمن دارا بودن خواص (الف) و (ب) باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن ریزی حفظ نماید.
این بتن می تواند برای ساخت هر نوع سازه با ویژگی‌های مطلوب دوام، مقاومت و … به کار رود. به لحاظ مقاومت فشاری، کششی، مدول الاستیسیته و … با بتن‌های معمولی فرق نمی‌کند و تمامی پارامترها و فرمول‌های طراحی بتن معمولی اینجا نیز کاربرد دارد.بدلیل استفاده از مقادیر زیاد مواد پودری، انقباض خمیری و خزش بیشتری را نسبت به بتن معمولی انتظار داریم لذا سرعت در شروع عملیات کیورینگ در بتن خود متراکم امر ضروری است. کارایی بتن خود متراکم با سه پارامتر زیر تعریف میشود.
- قابلیت پرکنندگی
- قابلیت عبور (عدم توقف)
- مقاومت در برابر جداشدگی
مشخصات بتن خود متراکم
کارآئی (Workability)
از نظر کارآئی یک بتن خود تراکم مناسب دارای خواص زیر خواهد بود.
- در حالت معمولی دارای جریان اسلامپی بیش از ۶۰۰ میلی متر و بدون جدا شدگی.
- حفظ روانی به مدت حداقل ۹۰ دقیق (در صورت نیاز).
- توانائی مقاومت در شیب ۳% در سطح افقی آزاد (در صورت نیاز).
- قابلیت پمپ شدن در لوله‌ها به طول حداقل ۱۰۰ متر و به مدت حداقل ۹۰ دقیقه (در صورت نیاز).
دوام (Durability)
از نظر دوام برای بتن خود تراکم سخت شده نکات زیر قابل ذکر است.
- مقاومت در مقابل خوردگی، تهاجم سولفات‌ها – کلریدها و دیگر عوامل شیمیایی.
- مقاومت در مقابل انجماد – ذوب مطابق استانداردها.
- کاهش خطر ترک‌های حرارتی در مقایسه با بتن معمولی لرزانده شده
روانی بتن خود متراکم
روانی عمدتاً توسط فوق روان کننده‌ها کنترل میشود ولی استفاده بیش از حد آنها می‌تواند منجر به خطر جدا شدگی دانه بندی یا توقف بتن شود. بدلیل خواص روانی زیاد بتن خود متراکم خطر جداشدگی دانه بندی و توقف زیاد بوده و توجهات خاصی را می‌طلبد. این خطر می‌تواند با استفاده مناسب و کافی از ریز دانه‌ها (ذرات کوچکتر از ۰/۱۲۵ میلیمتر) کاهش می‌یابد.
دلایل گسترش بتن خود تراکم در دنیا
- توسعه سازههای بتنی در دنیا و نیاز به بتن‌های با خواص ویژه
- کمبود کارگران ماهر بتن ریزی به ویژه کارگران ویبره زن
- افزایش سرعت اجرای سازههای بتنی در سهولت بتن ریزی
- امکان بهبود کیفیت مکانیکی بتن
- امکان اجرای سازههای بتنی ظریف و سنگین و انتخاب مقاطه کوچک با میلگردهای فشرده (آزادی عمل بیشتر در طراحی)
- صرفه جوئی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت
- اجرای سازههای بتنی ویژه مانند بتن ریزی در زیر آب
- توجه به سطح تمام شده زیبا و مرغوب سازههای بتنی
- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار به ویژه در صنایع پیش ساخته بتنی
کاربردهای اجرائی ویژه با بتن خود متراکم
- سازههای بتنی معماری – هنری که نیاز به ظرافت خاصی با میلگرد گذاری فشرده دارند.
- پل‌های با دهانه‌های بزرگ که به دلیل طولانی بودن خط انتقال بتن اجرای آنها با بتن معمولی امکان پذیر نیست و در ضمن استفاده از بتن معمولی موجب قطورتر شدن اندازه پایه‌ها و نازیبایی سازه میشود.
- تونل‌های شهری و آبی که در آنها مسافت طولانی انتقال بتن معمولی و حفظ کیفیت و تراکم آن از مشکلات مهم اجرایی است.
- ساختمان‌های بلند و برج‌ها
- ستون‌ها و دیوارهای بلند با میلگردهای متراکم
- ستون‌های بتن ریزی شده با پمپ
- بتن ریزی بلوک‌های بتنی
دلایل اقتصادی پیشرفت بتن خود متراکم (scc) کاربردی
- اجرای سریعتر
- کاهش نیروی انسانی
- پرداخت بهتر سطوح
- قالب ریزی مطلوبتر
- مقاطع نازکتر بتنی
- آزادی بیشتر طراحی
- کاهش امواج صوتی به دلیل عدم عملیات ویبره
خزش در بتن خود تراکم
رابطه بین تنش و تغییر شکل نسبی بتن تابعی از زمان است که افزایش تغییر شکل نسبی به مرور زمان تحت اثر بار ثابت خزش نامیده میشود. از آنجا که این افزایش می‌تواند چندین برابر بزرگتر از تغییر شکل نسبی هنگام بارگذاری باشد، لذا پدیده خزش نقش نسبتاً مهمی در رفتار سازه‌ها خواهد داشت. بزرگی خزش و نرخ پیشرفت آن تحت تأثیر فاکتورهای زیادی هستند، بعضی از این فاکتورها ناشی از خواص مخلوط سیمان بوده و برخی به شرایط بارگذاری و محیطی بستگی دارند. با توجه به اینکه خزش به میزان تنش نیز بستگی دارد، هنگامی که تنش تحمل شده کمتر از حدوداً نیمی از مقاومت فشاری بتن باشد، کرنش خزشی تقریباً متناسب با میزان تنش بوده و خزش خطی خوانده میشود. در سطوح بالاتر تنش، خزش با نرخ سریعتری افزایش می‌یابد و نسبت به تنش غیرخطی میشود. این رفتار غیرخطی خزش در سطوح بالای تنش، مرتبط با افزایش میکروترک‌ها تلقی میشود. تنش‌های فشاری به ندرت در سازههای بتنی در بارهای سرویس از نصف مقاومت فشاری فراتر می‌روند و لذا اثرات خزش غیرخطی از اهمیت کمتری نسبت به خزش خطی برخوردار است.
بررسی تاثیر درجه حرارت بر خواص مکانیکی بتن خودتراکم
مطابق تحقیقات انجام شده، مقاومت تا درجه حرارت ۵۰۰ درجه افزایش و پس از ان کاهش می یابد و برای درجه حرارت بیش از ۹۰۰ درجه سانتیگراد بتن تقریبا مقاومت خود را از دست می دهد.