بتن خود تراکم
مقدمه:
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 معيار اصلی موفقيت این
بتن می باشند اما ویژگی های این بتن بسيار گسترده تر از بتن معمولی و متراکم شده توسط
لرزاننده ها می باشد . این خواص مطلوب باید در زمان و محل بتن ریزی حفظ شوند. بتن خود تراکم در
مواردی که شبکه بندی آرماتور ها فشرده است، گزینه ای مطلوب می باشد. هم چنين عدم نياز به
لرزاننده، آلودگی صوتی محيط را به نحو قابل ملاحظه ای کاهش می دهد . علی رغم ویژگی های
مطلوب، طرح اختلاط و اجرای این نوع بتن به عوامل متعد دی از قبيل دانه بندی مصالح سنگی ، نوع
مواد افزودنی و همچنين فيلرهای مورد استفاده بستگی دارد. در نظر گرفتن هر یک از معيارهای فوق ،
کيفيت بتن سخت شده و کار پذیری بتن تازه را تحت تاثير قرار ميدهد.
زمان هزینه و کيفيت سه عامل مهم در اجرا می باشد که تاثير مهمی در صنعت ساخت دارند . هر
گونه پيشرفت و یا توسعه ای که باعث بهبود این سه عامل گردد، همواره مورد علاقه مهندسان عمران
خواهد بود. هرگاه این پيشرفت ها در صنعت ساخت و ساز تاثير گذار باشد باید تحقيقات کافی بر روی
فواید و مضرات آنها انجام گرفته و اقدامات لازم برای اجرایی ساختن آنها در صنعت ساخت و ساز صورت
پذیرد. بتن خود تراکم با توجه به خصوصيات ویژه خود یکی از این توسعه هاست که می تواند تاثير قاب ل
توجهی بر صنعت ساخت داشته باشد.
برای ساليان متمادی دست یابی به بتنی با قابليت خودترازی (خود تراکمی) بدون افت در مقاومت،
روانی و یا جداشدگی، آرزوی مهندسين در کشورهای مختلف بوده است در اوایل قرن بيستم به دليل
خشک بودن مخلوط بتنی، تراکم بتن تنها از طریق اع مال ضربه های سنگين در مقاطع وسيع و در
دسترس ممکن بود. با شيوع استفاده از بتن های مسلح و آشکار شدن مشکلات اجرایی کاربرد
مخلوطهای خشک ، گرایش به استفاده از مخلوطهای مرطوب تر گسترش یافت اما شناسایی تاثير
نسبت آب به سيمان در دهه ١٩٢٠ نشان داد که افزایش این نسبت می تواند موجب افت در مقاومت
بتن گردد. در سالهای بعد توجه به مسئله دوام بتن همچنين تاثير مخرب افزایش نسبت آب به سيمان
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 نيز روشهای تراکم، با هدف بهبود خواص مقاومت و دوام آن صورت گيرد . این
تحقيقات در نهایت منجر به معرفی بتن خود متراکم در ژاپن گردید. بتنی با قابليت جریان زیاد که می
تواند تنها تحت تاثير نيروی ثقل و بدون نياز به انجام هرگونه فرآیند دیگری تمامی زوایای قالب را پر کرده
سایت ساختمان مرجع صنعت ساختمان sakhtemoon.com
و آرماتور ها دربرگيرد، بدون آنکه جداشدگی یا آب انداختن ایجاد گردد. بررسی رئولوژی و کارایی ، تاثير
بالایی بر تعيين خواص بتن خود تراکم را نشان می دهد ؛ لذ ا بر اساس روابط مایع لزج نيوتنی ،
پارامترهای موثر در تعریف رفتار جریان بتن خود تراکم را معرفی می کند و آزمایش جی – رینگ آزما یش
ساده و مناسبی برای اندازه گيری مقاومت بتن در مقابل جداشدگی سنگدانه ه ا است و چنانچه
مقدار آب و خصوصا فوق روان کننده از یک حد معينی افزایش یابد مقاومت جداشدگی بتن کاهش می
یابد و از آزمایش دو نقطه ایی می توان بدست آورد که ثابت های رئولوژی می توانند خواص رئو لوژی ،
خصوصا توانمندی بتن از نظر حرکت پذیری و پرشدگی را بخوبی تعيين نماید.
در ژاپن پيشنهاد گردید و در سال ١٩٨٨ این H.okamura بتن خود تراکم نخست در سال ١٩٨۶ توسط
نوع بتن در کارگاه ساخته شد و نتایج قابل قبولی را از نظر خواص فيزیکی و مکانيکی بتن ارائه داد .
مقالات متعددی در ارتباط با توسعه بتن خودتراکم در دنيا ارائه شد امروزه بتن خود تراکم همزمان با
self – کشور ژاپن در مراکز دانشگاهی و تحقيقاتی کشورهای اروپایی ، کانادا و امریکا تحت عنوان
موضوع بحث، بررسی و اجرای سازه های بتنی است. consolidating concrete
درایران نيز استفاده از بتن خود تراکم از چند سال قبل آغاز شده و از مزایای آن بهره گرفته شده
است برای مثال می توان از مصرف بتن خود تراکم در تونل رسالت در تهران نام برد.
مبانی طراحی مخلوط بتن خود تراکم
هست، اما غير از این خصوصيات، عوامل اقتصادی را scc سيال و پایدار بودن از مبانی طراحی مخلوط
معادل بودن مشخصات مورد نياز با ،scc نيز باید در طراحی در نظر گرفت. چالش مهم در طراحی مخلوط
به شرح زیر است: scc مشخصات واقعی است. مواد مورد نياز برای ساخت
١ – سيمان: نوع و مقدار سيمان براساس خواص و دوام م ورد نياز تعيين می گردد . معمولا مقدار
٣۵٠ است. -۴۵٠ kg/m سيمان بين 3
٢ – سنگدانه درشت: تمام سنگدانه های درشت که برای بتن معمولی استفاده می شود ، قابل
١۶ است. به طور کلی مقدار سنگدانه درشت -٢٠mm است. اندازه حداکثر معمولا بين scc مصرف در
کمتر از بتن معمولی است زیرا سنگدانه درشت انرژی زیادی مصرف می کند که باعث کاهش scc در
جاری شدن بتن می شود و در هنگام عبور از موانع مانند آرماتور سبب مسدود شدن بتن می گردد.
نيز مناسب scc ٣ - سنگدانه ریز: تمام سنگدانه های ریز که برای بتن معمولی استفاده می شود برای
است هر دو نوع ماسه شامل شکسته و گرد گوشه قابل استفاده ميباشد هرچه مقدار ماسه در
مخلوط بيشتر باشد، مقاومت برشی مخلوط بيشتر است.
مصرف کرد این مواد scc ۴ – مواد افزودنی معدنی: انواع مواد افزودنی معدنی یا پوزولان را ميتوان در
برای بهبود خواص بتن تازه و یا بتن سخت شده و دوام مورد استفاده قرار می گيرد. از جمله این موارد
می توان ميکروسيليس، سرباره و روباره را نام برد.
سایت ساختمان مرجع صنعت ساختمان sakhtemoon.com
scc ۵ – فوق کاهنده آب : فوق کاهنده آب یا فوق روان کننده ها از مواد بسيار مهم برای ساخت
محسوب می شوند.
۶ – مواد اصلاح کننده ویسکوزیته: مواد اصلاح کننده ویسکوزیته برای افزایش مقاومت جداشدگی در
مصرف می شود. scc
هردو مواد افزودنی فعال و خنثی برای بهبود کارایی و scc ٧ – فيلرها: به دليل الزامات رئولوژی خاص
همچنين برای تعادل در مقدار مصرف سيمان مورد استفاده قرار می گيرد.
تنظيم طرح مخلوط
پس از ساخت مخلوط های آزمایشی، اگر عملکرد آنها مطلوب نباشد، باید طرح مخلوط مجدد ا انجام
شود. بسته به مشکلاتی که در خواص بتن تازه ایجاد می شود، ممکن است واکنش های زیر انجام
گردد:
- اضافه کردن فيلر یا استفاده از نوع دیگر فيلر
- تجدید نظر در مقادیر شن و ماسه
- تغيير در مقدار فوق روان کننده یا ماده اصلاح کننده ویسکوزیته
- تغيير در مقدار آب و نسبت آب به پودر
- تغيير در نوع مواد اصلاح کننده ویسکوزیته یا فوق روان کننده
امروزه برای بتن خود تراکم مشخصات کلی زیر را پيشنهاد می کنند:
الف ) کارآیی
از نظر کارآیی یک بتن خود تراکم مناسب دارای خواص زیر خواهد بود:
در حالت معمولی دارای جریان اسلامپی بيش از ۶٠٠ ميلی متر و بدون جداشدگی، حفظ روانی به
مدت حداقل ٩٠ دقيقه، توانایی مقاومت در شيب ٣ % در سطح افقی آزاد، قابليت پمپ شدن در لوله
٢۵٠ کيلوگرم بر - ها بطول حداقل ١٠٠ متر و به مدت ٩٠ دقيقه ، مقاومت فشاری ٢٨ روزه حدود ۶٠٠
سانتيمتر مربع ، مقاومت در مقابل خوردگی تهاجم سولفاتها و کلریده ا و انجماد و ذوب مطابق
استاندارد، کاهش خطر ترکهای حرارتی در مقایسه با بتن معمولی لرزانده شده.
بتن خود تراکم مزایایی در اجرای موارد خاصی از سازه های بتنی دارد که به نمونه هایی از آنها اشاره
ميشود:
- سازه های بتنی معماری – هنری که نياز به ظرافت خاص با ميلگرد گذاری فشرده دارند .
- پل های با دهانه بزرگ که به دليل طولانی بودن خط انتقال بتن اجرای آن ها با بتن معمولی امکان
پذیر نمی باشد و در ضمن استفاده از بتن معمولی موجب قطور تر شدن اندازه پایه ها و نازیبایی سازه
می گردد.
- تونل های شهری و آبی که در آنها مسافت طولانی انتقال بتن معمولی و حفظ کيفيت و تراکم آن
از مشکلات اجرایی است.
سایت ساختمان مرجع صنعت ساختمان sakhtemoon.com
- ساختمان های بلند و برج ها
- ستونها و دیوارهای بلند یا ميلگردهای متراکم
- ستونهای بتن ریزی شده با پمپ
- بتن ریزی بلوک های بتنی
- بتن ریزی کف ها و سطوح افقی
- بتن ریزی در سازه های زیر آبی
مزایای چشمگير بتن خود تراکم موجب گسترش سریع آن در دنيا شده است که بطور اجمال ميتوان به
مواردی از آنها اشاره نمود:
- توسعه سازه های بتنی در دنيا و نياز به بتن های با خواص ویژه
- کمبود کارگران ماهر بتن ریزی بویژه کارگران ویبره زن
- افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی در سهولت بتن ریزی
- امکان بهبود کيفيت مکانيکی بتن
- امکان اجرای سازه های بتنی ظریف و سنگين و انتخاب مقاطع کوچک یا ميلگردهای فشرده
- توسعه صنایع پيش ساخته بتنی
- صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نيروی انسانی لازم و زمان ساخت
- توجه به سطوح تمام شده زیبا و مرغوب سازه های بتنی
- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محيط کار بویژه در صنایع پيش ساخته بتنی
سازه های مختلفی با استفاده از بتن خود تراکم در دنيا اجر ا شده اند که به نمونه ها یی از آنها در
سراسر دنيا اشاره می شود . قابل ذکر است که اجرای بعضی از این پروژه ها بدون استفاده از بتن
خود تراکم امکان اجرا نداشته اند.
در ژاپن Osaka شرکت گاز LNG دیواره های مخازن عظيم
( حجم بتن خود تراکم مصرفی = ١٢٠٠٠ متر مکعب ( تکميل بتن ریزی در سال ١٩٩٨
صرفه جویی در تعداد کارگران = حدود ۶٧ درصد در مقایسه با بتن معمولی
صرفه جویی در مدت زمان ساخت = حدود ١٨ درصد در مقایسه با بتن معمولی
صرفه جویی در تعداد کارگاهها = حدود ٢٩ درصد در مقایسه با بتن معمولی
سایت ساختمان مرجع صنعت ساختمان sakhtemoon.com
سایت ساختمان مرجع صنعت ساختمان sakhtemoon.com
واقع در لندن – انگلستان Midsummer Place بازار بزرگ
١٠ متر – ستونهای بيضوی با ميلگردهای خيلی تراکم به ارتفاع ٨.۵
صرفه جویی در مدت زمان ساخت = حدود ۴٠ درصد در مقایسه با بتن معمولی
صرفه جویی در هزینه = حدود ١٠ درصد در مقایسه با بتن معمولی
سایت ساختمان مرجع صنعت ساختمان sakhtemoon.com
در شهر یوکوهاما ژاپن Landmark برج
ستونهای ٩ طبقه اول این برج با استفاده از بتن خود تراکم اجرا شده
است
(با توجه به فشردگی ميلگرد ها)
تعداد ستونهای ٩ طبقه = ۶۶ ستون
مقدار بتن خود تراکم مصرفی = ٨٨۵ متر مکعب
نویسنده : حسین گودرزی