طرح اختلاط های بتن خودتراکم

بنا به درخواست های فراوان جهت این نوع طرح اختلاط واحد فنی کلینیک بتن ایران، این متن را آماده و تدوین کرده که در اختیار مهندسین عزیز قرار می دهد.

الوین (Lwin) نمونه‌هایی از طرح اختلاط‌های SCC مورد استفاده در آمریکا را به شرح جدول زیر ارائه کرده است. وی مقدار جریان اسلامپ برای بتن SCC را بین 25 تا 27 اینچ (64 تا 69 میلیمتر) ذکر می‌کند.

جدول چند طرح اختلاط بتن خود تراکم رایج در آمریکا

اجرا
اختلاط 1
اختلاط 2
اختلاط 3
آب lb
293
303
260
سیمان پرتلند lb
686
600
700
خاکستر lb.fly ash
76
0
0
دانه های گرانول شده سرباره lb
0
200
0
ریز دانه lb
1768
1575
1709
درشت دانه lb
1036
1150
1500
نسبت آب به سیمان
28/0
28/0
37/0
افزودنی HRWR، cwt/02
75/5
9
10
افزودنی اصلاح کننده لزجت، oz/cwt
0
0
2
اسلامپ، قطر پخش، in
28
26
24
 

برای دستیابی به خاصیت خود تراکمی لازم است تا خمیر یا ملات دارای قابلیت تغییر شکل بالا بوده، به علاوه در هنگام جریان بتن از یک محفظه بسته یا بین میلگردهای تقویت، مقاومت مناسب در برابر جداشدگی سنگدانه های درشت و ملات وجودداشته باشد. خود تراکمی می تواند به طور وسیعی تحت تاثیر مشخصات مصالح و طرح اختلاط قرار گیرد. بنابراین یک طرح اختلاط منطقی و مناسب با استفاده از مصالح گوناگون مورد نیاز است.

ملات یا خمیر مورد استفاده در بتن خودتراکم نیاز به لزجت بالا و نیز قابلیت تغییر شکل بالا دارد. برای افزایش قابلیت تغییر شکل خمیر، باید نسبت آب به پودر را بالا برد یا از فوق روان کننده‌ها استفاده کرد. برای به دست آوردن لزجت بالا، باید نسبت آب به پودر را کاهش داد یا از افزونی‌های اصلاح لزجت استفاده کرد. قابلیت تغییر شکل به این معنا است که انرژی در داخل بتن یا در مرزها به علت اصطکاک کمتر استفاده می‌شود. در مقابل لزجت بیشتر به معنای افزایش انرژی لازم برای تغییر شکل است. بنابراین باید یک تعادل مناسب بین دو نیاز برقرار نمود. چنانچه برای افزایش لزجت، از کاهش نسبت آب به پودر استفاده شود، برای بالا بردن قابلیت تغییر شکل چاره ای جز بهره‌گیری از فوق روان کننده‌ها نیست. در صورتی که بتوان تعادل بین لزجت و قابلیت تغییر شکل را در محدوده ای که منجر به خود تراکمی شود، به دست آورد. نیازی به مواد اصلاح کننده لزجت نخواهد بود خوشبختانه مواد فوق روان کننده‌ ای یافت شده اند که در عین بهبود قابل توجه قابلیت تغییر شکل، لزجت را به مقدار اندکی کاهش می‌دهند.

اوکامورا و اوزاوا، پارامترهای نسبت آب به پودر و مقدار فوق روان کننده  را برای تنظیم طرح اختلاط خود مورد اشارده قرار می دهند، مشخصات پودر و فوق روان کننده‌ به طور وسیعی بر روی خواص ملات تاثیر می‌گذارد، به نحوی که مقادیر مناسب نسبت آب به پودر و فوق روان کننده‌ را نمی‌توان بدون اختلاط آزمایشی، ثابت در نظر گرفت، بنابراین بلافاصله پس از تعیین نسبت اختلاط، باید خودتراکمی را به وسیله آزمون های جریان U، جریان اسلامپ و قیف ارزیابی کرد. روش‌هایی برای قضاوت این که با توجه به نتایج آزمون آیا نسبت آب- پودر یا مقدار روان کننده کمتر یا بیشتر از حد نیاز است، و روشهایی برای تخمین مقادیر مناسب مورد نیاز است. روابط بین خواص ملات دربتن خود تراکم و نسبت اختلاط مورد تحقیق قرار گرفته و فرموله شده است. این فرمولها می‌توانند برای تعیین یک روش منطقی برای تنظیم نسبت آب به پودر و مقدار فوق روان کننده، به منظور به دست آوردن لزجت و قابلیت تغیر شکل مناسب، استفاده شوند. اوکامورا تاکید می‌کند که اگر چه میزان خود تراکمی بسته به پروژه متفاوت است، اما چون حفظ خاصیت خود تراکمی دشوار بوده و رواداری هایی در ان وجود دارد، بهتر است که میزان خود تراکمی در بالاترین حد (یا بالاتر از حد نیاز) تنظیم شود.

یکی از مشخصات مهم پودرها این است که مقادیر بالایی آب را در خود نگاه می‌دارند. آزمایشها نشان داده است که یک رابطه خطی بین مساحت نسبی جریان و نسبت آب به پودر وجود دارد. بنابراین با استفاده از این رابطه می توان مقدار نسبت آب به پودر را که در آن تغییر شکل خمیر متوقف می شود (برابر با صفر می شود)، برون‌یابی نمود. این حد را می توان مقدار آبی در نظر گرفت که توسط پودر محبوس می‌شود و همیشه بین 7/0 تا 0/1 قرار می گیرد که بستگی به پودر، شکل هندسی ذرات و دانه‌بندی آنها دارد. به عبارت دیگر، طبق نظر اوکامورا ، پودر تقریباً هم حجم خود، آب را محبوس می‌نماید.

سنگدانه ها جزء با دوام و مقاوم بتن‌ها به شمار می‌روند. معمولاً از نسبت 2:1:1 سیمان: سنگدانه ریز: سنگدانه درشت به عنوان نسبتی مناسب برای رسیدن به مقاومت حداکثر یاد می‌شود. اوکامورا نتایج مهمی را در خصوص سنگدانه های ریز ارائه کرده است. براساس کارهای وی، مقدار اب نگهداشته شده به وسیله سنگدانه های ریز، در صورتی  که مقدار این سنگدانه‌ها در یک محدوده مشخص قرار داشته باشد، تقریباً متناسب با حجم آن است. این مقدار تقریباً 20درصد و حدود یک پنجم پودرها است. وی دریافت که سنگدانه های ریزتر از 90 میکرون را باید پودر در نظر گرفت (و نه سنگدانه‌). به غیر از تفاوت در میزان نگهداشتن آب بین پودر وسنگدانه ریز، یک تفاوت دیگر نیز وجود دارد: نسبت آب نگه داشته شده توسط سنگدانه ریز، وقتی که مقدار آن از یک حد مشخص فراتر رود، به شکل قابل توجهی افزایش می‌یابد.

نهایتاً اوکامورا و اوزاوا یک سیستم طرح اختلاط برای استفاده واحدهای بتن آماده، به شکل زیر ارائه کرده‌اند:

1- مقدار سنگدانه درشت در بتن به مقدار 50% حجم مواد جامد ثابت در نظر گرفته می شود. این مقدار، از برخورد سنگدانه‌های درشت و بسته شدن مسیر در قسمت های تنگ بین موانع جلوگیری می‌کند.

2- مقدار سنگدانه  ریز به مقدار 40% حجم ملات در نظر گرفته می‌شود. اگر از تخمیر مناسبی استفاده شود و مقدار محدود شود. برخورد چندانی بین سنگدانه های ریزرخ نخواهد داد. در عین حال لازم است تا دانه های ریزتر از 90 میکرون به عنوان پودر محاسبه شوند.

3- نسبت حجمی آب به پودر بین 9/0 تا 0/1، بسته به خواص پودر، در نظر گرفته می‌شود.

4-مقدار فوق روان کننده و نسبت نهایی آب به پودر به گونه‌ای تنظیم می‌شود که خود تراکمی تضمین شود.

با محدود کردن حجم سنگدانه‌های درشت، از برخورد سنگدانه ها در نزدیکی موانع جلوگیری شده، در حالی که همزمان نسبت آب به پودر برای دستیابی به لزجتمناسب، در حدود مقدار یک کنترل می‌شود. در طرح اختلاط بتن‌های معمولی، ابتدا نسبت آب به سیمان ثابت گرفته می‌شود تا مقاومت کافی به دست آید. اما در بتن های خود تراکم، با توجه به حساسیت و وابستگی شدید خود تراکمی به نسبت آب به پودر، این نسبت باید با توجه به هدف دستیابی به خود تراکمی تنظمم شود. برای این نوع بتن، در اکثر اوقات مقاومت مورد نیاز، تعیین کننده نسبت آب به پودر نیست. زیرا نسبت آب به پودر جهت دستیابی به مقاومت لازم برای اکثر سازه ها، به اندازه کافی کم است (مگر اینکه بیشتر مواد پودری استفاده شده، از نوع غیر واکنش زا باشند). در واقع در روش و همکارانشف آنها با ثابت نگهداشتن مقدار سنگدانه های درشتدر حداکثر 50 درصد حجم مواد جامد و سنگدانه های ریز در حداکثر 40 درصد حجم ملات و با تنظیم نسبت آب به سیمان و با افزودن مقدار بیشتری فوق روان ساز، توانستند به خاصیت خود تراکمی بتن دست یابند.

تحلیل نسبت‌های طرح اختلاط، اصول عمومی به دست آوردن ترکیب لازم خواص مخلوط‌های SCC را به دست می دهد. دامون این تحلیل را بر روی اطلاعات 68 پروژه بتن های خود تراکم انجام داده و به نتایج زیر رسیده است:

محتوای سنگدانه‌های درشت باید به اندازه کافی پایین باشد بطوریکه سنگدانه های مجزا به وسیله یک لایه از خمیر ریز دانه/ ملات لیز شده، به این وسیله قابلیت جریان یافتن افزایش یافته و خطر پل شدن سنگدانه‌ها و مسدود شدن بتن در هنگام عبور از سطوح باریک یا تنگ کاهش یابد. به عبارت دیگر به این ترتیب قابلیت عبور بهبود می یابد.

قابلیت جریان یافتن ولزجت مناسب ملات با محدود کردن درصد سنگدانه های ریز و نسبت آب به پودر، اضافه شدن فوق روان کننده و در صورت تمایل استفاده از یکعامل بهبود دهنده لزجت (VMA) به دست آمده، از این طریق ترکیبی از دو خاصیت مطلوب قابلیت پر کردن و مقاومت به جداشدگی به دست می آید.

این موارد باعث به دست آمدن مخلوطی می‌ شود که در مقایسه با بتن معمولی، حاوی مشخصات زیر است:

درصد کمتر درشت دانه

درصد بیشتر خمیر

درصد بالای پودر (مواد زیر 125 میکرون)

نسبت های کم آب/ پودر

مقادیر بالای فوق روان کننده

وجود یک عامل بهبود دهنده لزجت (گاهی اوقات)

با توجه به موارد فوق، دامون  اجزای کلیدی شامل درصد حجمی درشت دانه‌ها، درصد حجمی خمیر، درصد وزنی پودر، نسبت وزنی آب/ پودر و حجم ریزدانه‌ها/ حجم ملات را برای تحلیل طرح اختلاط‌های مختلف انتخاب و بررسی آنها را انجام داده است.

در اکثر پروژه های بررسی شده روش تشخیص درشت دانه از ریزدانه، برحسب محل کار، اندازه 4 یا 5 میلیمتر بوده است. در برخی موارد نادر، اندازه های دیگری مانند 2 یا 8 میلیمتر به عنوان معیار به کار گرفته است، که دامون برای این موارد نیز برای یکدست بودن تحلیل‌ها، مقادیر تقسیم 4 میلیمتر را مبنای محاسبات قرار داده است.

به استثنای دو مورد، محتوای پودر در محدوده 625-425 کیلوگرم بر متر مکعب، با 80% در محدود (605-445) کیلوگرم بر متر مکعب بوده است. نسبت‌های آب/ پودر در محدوده 26/0 تا 48/0 بوده است که 80% آن در محدوده (42/0-28/0) قرار می گیرد. نسبت آب به پودر دارای اثرات قابل توجهی بر روی خواص بتن تازه و سخت شده است. اما در بتن  خود تراکم، بیشتر این خواص بتن تازه است که محدود کننده مقدار آن در طرح اختلاط می‌باشد. برخلاف آن، ترکیب پودر اثر مهمتری روی فرایند هیدراسیون (و در نتیجه گرمای ازاد شده، مقاومت و غیره) دارد و به همین دلیل برای کنترل این خواص به کار می‌رود. ترکیب ملات بر حسب درصد حجمی ریزدانه‌ها بین 38/0 تا 54/0 متغیر است، که 80 درصد از آن در محدوده 41 تا 52 درصد قرار می گیرد.

نان سو در 2001 یک روش جدید برای طرح اختلاط بتن خود تراکم پیشنهاد داد. در این روش، ابتدا مقدار سنگدانه مورد نیاز تعیین و سپس خمیر چسباننده داخل حفره های سنگدانه ها پر می‌شود تا از خواص جریان‌پذیری، توانایی خود تراکمی و سایر خواص SCC اطمینان حاصل شود. انگیزه وی ارائه روشی اصلاح شده و ساده تر نسبت به روش‌های قبلی، از جمله روش اوکامورا، بوده است.

نکته اساسی طرح اختلاط سو، این است که خمیر چسباننده به داخل قالبی ریخته شود که سنگدانه ها در آن به صورت غیر فشرده ریخته شده‌اند. سو ذکر می‌کند که طبق روش 29ASTM C انتظار می‌رود که فضای خالی میان سنگدانه ها بین 42 تا 48 درصد حجمی باشد (یعنی نسبت حجمی سنگدانه بین 52 تا 58 درصد مقاومت فشاری SCC به وسیله چسباندن سنگدانه ها به وسیله خمیر در حالت سخت شده تامین می‌شود، در حالیکه کارآیی SCC باید بوسیله خمیر چسباننده در حالت تازه بدست آید. سو برای بدست اوردن مناسب خاصیت خود تراکمی از راهنمای ارائه شده توسط انجمن مهندسان عمران ژاپن استفاده می‌کند، که ویژگی های آن در جدول آمده است.

جدول ویژگی های بتن خود تراکم، پیشنهاد شده توسط انجم مهندس عمران ژاپن

کلاس قابلیت پر شدن بتن
1
2
3
شرایط ساخت حداقل فاصله بین تقویت‌کننده‌ها (mm)
60-30
200-60
200 ≤
مقدار تقویت کننده ها (kg/m3)
350 ≤
350-100
100 ≥
ارتفاع پر شدن آزمون جعبه (mm) U
 
 
 
حجم مطلق سنگدانه های درشت به ازای حجم (m3/m3)SCC
3/0-28/0
33/0-30/0
36/0-30/0
جریان پذیری: جریان اسلامپ (mm)
750-650
700-600
650-500
مقاومت به جداشدگی سنگدانه:

زمان لازم برای جریان از قیف (s) V

زمان لازم برای رسیدن جریان اسلامپ به mm 500 (s)
20-10

25-5
20-7

15-3
20-7

15-3
 

در روش سو ابتدا با استفاده از مفهوم درجه تراکم، مقادیر سنگدانه‌‌های ریز و درشت محاسبه می‌شود. انجمن معماران ژاپن سه گروه 15، 20 و 25 میلیمتر را برای حداکثر اندازه سنگدانه مشخص می کند، که اندازه 20 میلیمتر از همه رایج‌تر است. همچنین پیشنهاد شده است که مقدار سنگدانه‌های درشت حدود 50 درصد حجمی متراکم شده در حالت خشک (طبق روش 29ASTM C) باشد. مقدار هوای لازم بستگی به دما دارد. سپس مقدار سیمان باید محاسبه شود. برای تضمین جریان پذیری و مقاومت خوب به جداشدگی، مقدار پودرها نباید کم باشد. براساس راهنمای انجمن مهندسان عمران ژاپن، حداقل مقدار سیمان که برای بتن های معمولی و دوام بالا باید استفاده شود، به ترتیب 270 و 290 کیلوگرم بر متر مکعب است. مقدار زیادی مصالح پودری باید اضافه شود تا جریان پذیری و خود تراکمی افزایش یابد. چنانچه به این منظور فقط از سمیان استفاده شود، مقدار اضافی سیمان باعث افزایش هزینه‌ها و جمع شدگی ناشی از خشک شدن خواهد شد. بعلاوه افت اسلامپ افزایش یافته ومقاومت فشاری نیز بیشتر از مقدار لازم طرح خواهد شد. بنابراین در یک طرح اختلاط مناسب برای بتن خود تراکم، باید مقدار  مناسب سیمان و نسبت آب به سیمان را برای رسیدن به مقاومت لازم تنظیم و در کنار آن برای رسیدن به خود تراکمی و مقاومت در برابر جداشدگی از مواد پودری دیگر (غیر از سیمان) استفاده کرد. مقادیر فوق روان کننده و آب در مرحله بعدی تعیین و مخلوط‌های تجربی برای رسیدن به خواص مورد نظر خود تراکمی و مقاومت ساخته می شود.

ونگالا[1] با آزمایش های مختلف، روش ساده‌ای را برای طرح اختلاط بتن خود تراکم ارائه کرده است. در این روش، ابتدا یک اختلاط معمولی با استفاده از طرح اختلاط ACI (یا هر روش پذیرفته شده دیگر) با اسلامپ 100 میلیمتری بدون استفاده از فوق روان کننده تهیه می‌شود. سپس با افزودن  فوق روان کننده به طرح اختلاط فوق، یک اسلامپ 160 تا 180 میلیمتر به دست می آید. در صورت مشاهده هرگونه جداشدگی یا آب انداختگی ظاهری، قسمتی از سنگدانه های درشت به وسیله سنگدانه ریزجایگزین شود. درصد جایگزینی اندک و حدود 5% در نظر گرفته می شود. برای رسیدن به بتن  خود تراکم، سنگدانه درشت با یک پودر ریز جایگزین می‌شود. برای این کار از افرایش های 5 درصدی استفاده شود تا یک جریان اسلامپ 500 تا 700 میلیمتر به دست آید. برای ارزیابی قابلیت عبور باید از آزمون‌های قیف V و جعبه L استفاده شود. آزمون‌ها و شاخص‌های مورد نیاز برای این ارزیابی بحث شده است. در صورت نیاز، افزودنی VMA نیز به مخلوط افزوده شود.

روش های اختلاط دیگری نیز توسط پژوهشگران بررسی و ارائه شده است. برخی از این طرح‌ها برای بررسی امکان استفاده از مصالح ارزان محلی ارائه شده و برخی دیگر نیز مانند طرح اوزبای[2] حاوی مطالعات عمیق‌تر با بررسی چندین معیار مختلف است.

[1]- vengala
[2]- ozbay

آب انداختگی در بتن ریزی های تازه

آب انداختگی به دو شکل در بتن اتفاق می‌افتد:

آب انداختگی نرمال: آب انداختگی بصورت یکنواخت در تمام سطح اتفاق می‌افتد که معمولا در مقاطع با عمق کم‌تر رخ می‌دهد مانند دال، سقف و … (در این نوع آب انداختگی ذرات سیمان، ذرات ریز ماسه به همراه آب در سطح بتن بصورت یکنواخت جمع می‌شود و تفاوت رنگ با بتن اصلی به دلیل پخش یکنواخت قابل تشخیص نمی‌باشد)

آب انداختگی کانالی: آب انداختگی در حال افزایش (به صورت چشمه) در مسیر‌های خاص که معمولا در مقاطع با عمق بیشتر مانند دیوار، پی‌ها و … (در این نوع آب انداختگی ذرات سیمان، ذرات ریز ماسه به همراه آب در سطح بتن با یک رنگ متفاوت و به صورت چشمه ای جمع می‌گردد)

در حقیقت آب انداختگی در بتن به علت عدم توانایی ذرات جامد در نگه داشتن همه آب مخلوط بین خود و جلوگیری از ته نشین شدن آنها می‌باشد و معمولا بعد از سخت شدن بتن متوقف می‌گردد. عامل اصلی در نرخ آب انداختگی بتن نسبت آب به سیمان می‌باشد و با بالاتر رفتن آن میزان آب انداختن بتن افزایش می‌یابد. همچنین نوع سیمان و میزان ریزدانه‌های بتن (فیلر) نیز روی نرخ آب انداختگی تاثیر دارند. بتن با سیمان ریزتر و فیلر مناسب نرخ آب انداختگی کمتری خواهد داشت. همچنین نرخ آب انداختگی بتن به ارتفاع بتن (فشار بتن) نیز ارتباط مستقیمی دارد و با افزایش ارتفاع، نرخ آب انداختگی افزایش می‌یابد.

آب انداختگی بتن لزوما عملی زیانبار نیست واگر این عمل دست نخورده بماند و آب سطحی بخار شود، نسبت آب به سیمان موثر مخلوط پایین می‌آید و مقاومت افزایش می‌یابد. ولی لایه سطحی را سست می‌کند و مقاومت سایشی را پایین می‌آورد. همچنین بخشی از آب در هنگام بالا آمدن در زیر سنگدانه‌های درشت محبوس شده وچسبندگی سنگدانه به خمیر سیمان را کاهش می‌دهد و چون این فضاها در یک جهت قرار می‌گیرند، نفوذپذیری بتن را در صفحه افقی افزایش می‌دهد.

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و خود متراکم

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و بتن خود متراکم

بتن پر مصرف‌ترین مصالح ساختمانی است. در سال 1992 میلادی تنها در آمریکا 63 میلیون تن سیمان پرتلند به 500 میلیون تن بتن تبدیل شده است که این از نظر وزنی پنج برابر مصرف فولاد، در مدت مشابه بوده است. در بیشتر کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است. کل بتنی که در سال 91 میلادی در جهان مصرف شده است بالغ بر 3 میلیارد تن یعنی در زمان خود تقریباً یک تن به ازای هر نفر در جهان تخمین زده می شود. تنها ماده ای که بشر به این میزان مصرف می‌کند، آب است.

میزان مصرف امروز بتن در جهان بیش از 5/5 میلیون تن در سال است. بتن، چه از نظر مقاومت و چه از نظر طاقت، قابل مقایسه با فولاد نیست، اما با این حال بتن پر مصرف ترین مصالح مهندسی است. دلایل متعددی را برای این موضوع می توان ذکر نمود. مقاومت بالای بتن در مقابل آب، بر خلاف بسیاری از مصالح دیگر، از آن ماده ای مناسب برای کنترل و ذخیره کردن و حمل و انتقال آب ساخته است. از دلایل دیگر کاربرد گسترده بتن، شکل پذیری عالی آن است. بتن می‌تواند با استفاده از قالب مناسب، به شکل مورد نظر در‌ آمده، برای ساخت اجزای مختلف سازه به کار رود. علت این امر خاصیت شکل پذیری بتن تازه است که به راحتی به درون قالب‌ها با شکل‌های مختلف ریخته می‌شود. پس از چند ساعت قابل باز شده و در جایی دیگر مصرف می‌شود و بتن به شکل مورد نظر، و به صورت جسم سخت شده و مقام در می آید.

از دلایل دیگر کاربرد وسیع بتن در ساختمان و سازه‌های مختلف، سهولت دسترسی و ارزانی نسبی این مصالح است. مصالح اصلی تشکیل دهنده بتن، یعنی سیمان پرتلندو سنگدانه، امروزه تقریبا در همه جا در دسترس است و نسبتاً ارزان محسوب می‌شود. به علاوه در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی، تولید بتن نیاز به انرژی اولیه کمتری دارد، زیرا مقادیر زیادی از مواد زائد و ضایعات صنعتی می‌توانند مجددا به عنوان مواد سیمانی یا سنگدانه در ساخت بتن مصرف شوند. بتن می تواند برای تحمل بارها، محصور کردن فضاها، پوشش سطوح و پر کردن حجم‌ها در عموم سازه‌ها به کار رود. به نظر می‌آید کاربرد بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی در آینده گسترش بیشتری داشته باشد.

در عین حال استفاده مناسب از بتن مستلزم آگاهی از مشخصات مواد، واکنش‌های بین تشکیل‌دهنده ها، رعایت نکات فنی مختلف در طرح اختلاط مواد و اجرا می‌باشد، تا ماده ای با مشخصات فنی مورد نظر، با مقاومت، دوام و عملکرد مناسب به دست آید. به این منظور یکی از مواردی که در سازه های بتنی در بیشتر اوقت نیاز است، لرزاندن بتن با روش های مختلف است، تا با کاهش تخلخل و هوای درون بتن، مقاومت لازم به دست آید و از شکل گیری بتن معیوب جلوگیری شود. عملیات لرزاندن (ویبره) از مشکلات اساسی در این صنعت به شمار می رود. با توسعه روزافزون مصرف بتن در انواع ساختمان‌ها و کمبود نسبی کارگران ماهر و یا سهل انگاریهای آنان در کارگاهها و یا به دلیل مزاحمت‌های جسمی و روحی و یا هزینه لرزاندن بتن در هنگام ریختن بتن در قالب، به ویژه در مواضعی که تراکم میلگرد وجود دارد، عمل لرزاندن، به طور کامل و صحیح انجام نگرفته و در نهایت مشخصات مکانیکی مطلوب بتن حاصل نمی شود. بنابراین ساخت بتن بدون نیاز به لرزاندن، هموره هدف مهمی برای تکنولوزیست‌های بتن بوده است. آنها کوشیده‌اند با استفاده از مواد افزودنی شیمیایی مختلف و تغییر در مقادیر مصالح طرح اختلاط به این مهم دست یابند و بتن را از نقص های اجرایی لرزاندن رها سازند.

ابداع بتن خود متراکم [1] یا SCC نتیجه این تلاشها بوده است. امروزه استفاده از بتن خود متراکم نه تنها به مجریان پروژه‌های بزرگ برای حل مشکلات عدم کارایی و یا ضعف اجرایی کارگران کمک می کند، بلکه موجب صرفه جویی‌های چشمگیری در مدت زمان اجرا و هزینه ها می شود. با ابداع فوق روان کننده های نسل جدید که حاصل تلاش پژوهشگران ژاپنی بوده است، امروزه می‌توان ضمن به دست آوردن روانی زیاد، از ایجاد جداشدگی نیز جلوگیری کرد. البته قبل از آن نیز افزایش روانی بتن از طریق مصرف مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده امکانپذیر بوده است، ولی چنانچه از این طریق روانی بتن بیش از حد معین افزایش یابد، جداشدگی در بتن اتفاق افتاده و به کیفیت بتن صدمه می زند. از آن جایی که احتمال جدایی اجزای بتن با زیاد شدن قابلیت تغییر شکل، افزایش می‌یابد، لازم است تا یک تعادل بین تغییر شکل زیاد و مقاومت زیاد در برابر جداشدگی ایجاد نمود. در واقع دلیل این که همواره برای بتن های رایج، بالاترین قوام یا لزجت قابل کار کردن توصیه می شود، این است که از خطر جدایی اجزای بتن جلوگیری شودف که این به معنای کاهش شکل پذیر است. بنابراین باید ضمن استفاده از انواع مناسب فوق روان کننده ها، لزجت مخلوط را در حد مناسبی حفظ کرد تا از جداشدگی ملات از سنگدانه جلوگیری شود. برای این منظور از مقادیر مناسب پودرها و پرکننده های معدنی و در صورت لزوم از مواد اصلاح کنندهلزجت[2] (VMA) استفاده می شود.

مواد پودری یا افزودنی‌های معدنی، اساسا مواد آسیا شده ریزدانه ای هستند که امروزه در صنعت بتن جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده اند. این مواد برای بهبود خواص بتن تازه،بتن سخت شده و دوام بتن استفاده می‌شوند. مواد افزودنی معدنی را می توان به سه گروه مواد با فعالیت کم، مواد سیمانی یا چسبنده و مواد پوزولانی تقسیم کرد که در جای خود راجع به آن بحث خواهد شد.

از جمله خواص مهم بتن که در اکثر سازه‌ها مورد توجه خاص است، کسب مقاومت لازم در برابر آتش است. اگر چه بتن یک ماده غیر قابل سوختن است، اما این لزوماً به معنای مقاومت زیاد در برابر آتش نیست، زیرا مقاومت در برابر آتش مفهومی متفاوت از قابلیت اشتعال مواد دارد. برای درک بهتر این موضوع، مفاهیم اصلی مربوط به رفتار مواد در برابر آتش و آزمایش‌های آتش در فصل سوم ارائه شده است.

مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش، در واقع به نوعی انعکاس وابستگی خواص آنها به دما است. با بالا رفتن دما، خواص حرارتی و فیزیکی ماده تغییراتی خواهد داشت. این تغییرات، چگونگی انتقال حرارت به داخل ماده، تغییرات ابعادی، چگونگی نیروهای فیزیکی و شیمیایی بین مولکول‌ها و ذرات ماده و در نتیجه مقاومت مکانیکی آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. چگونگی تغییرات خواص مواد با افزایش دما و ارتباط آن با رفتار مصالح در برابر آتش نیز در فصل سوم بحث می شود.

رفتار بتن در برابر آتش موضوع پیچیده ای است. بتن به طور معمول از حدود 25% حجمی سیمان و 75% حجمی سنگدانه تشکیل شده است. هر دوی اینها می‌توانند تاثیر بالایی در رفتار بتن در برابر آتش داشته باشند. همچنین هر یک از مواد افزودنی می توانند بر روی مقاومت و رفتار بتن در برابر آتش موثر باشند. به علاوه، نوع بتن و مقاومت آن، تاثیر بسزایی در خواص بتن در برابر آتش دارد. خواص بتن های نسبتاً جدید مانند بتن‌های مقاومت بالا، بتن های عملکرد بالا و بتن های خود تراکم در برابر آتش بسیار متفاوت از بتن های معمولی است. بویژه چگالی تراکم بالا و کاهش تخلیخل در این بتن ها، پیچیدگی‌های بیشتری را از نظر مقاومت آنها در برابر آتش ایجاد می‌نماید.یکی از پدیده هایی که باعث شکست بتن در برابر آتش می‌شود، پدیده ترکیدن (spalling) بتن در دمای بالا است. در بتن های معمولی، افزایش درصد تخلخل، کمک خوبی به افزایش مقاومت بتن در برابر آتش می‌نماید، اما این موضوع در بتن‌های مقاومت بالا مطلوب نیست، زیرا مقاومت مکانیکی کاهش می یابد. در بتن های توانمند و مقاومت بالا (HSC,HPC) و نیز در بتن خود متراکم (SCC)، زمینه ترکیدن بتن در برابر آتش متفاوت بوده و حتی بیشتر از بتن  معمولی است. در بتن مقاومت بالا، به علت ساختار فشرده بتن، انتقال بخار و رطوبت خیلی سخت‌تر رخ می‌دهد و به این علت فشار بخار زیادی می تواند در لایه‌های نزدیک به سطح ایجاد شود. یعنی بتن مقاومت بالا شرایط مساعد‌تری برای وقوع ترکیدن نسبت به بتن های معمولی دارد. بتن خود متراکم نیز که استفاده از آن در چند سال اخیر رشد بسیار سریعی داشته است، دارای مشکلات مشابهی است. برخی از کارشناسان، بتن SCC را آینده بتن می دانند که از دلایل آن حذف ویبره، کاهش کار کارگری، نمای بسیار صاف و خوب، سرعت بالاتر بتن ریزی، کاهش سر و صدای بتن ریزی (که در مناطق شهری بسیار مزاحم است)، چسبندگی خوب به آرماتور و غیره نام برده می شود. در عین حال مقاومت بتن SCC در برابر آتش و دمای بالا نیز همانند HPC کمتر از بتن معمولی است و بررسی آن جزو پژوهش‌های جدید و مورد علاقه در حال حاضر است.

تعریف بتن خود متراکم و دلایل گسترش آن

تعاریف گوناگونی از بتن خود متراکم توسط محققان مختلف ارائه شده است. طبق تعریف بارتوس، بتن خود متراکم بتنی است که تحت وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هر نوع لرزاندن، بطور کامل (حتی با وجود میلگردهای متراکم)، قالبها را پر کرده و حالت همگن بودن خود را حفظ می کند. طبق تعریف اوزاوا بتن خود متراکم تازه باید خواص زیر را داشته باشد:

الف- توانایی پرکنندگی: جاری شدن بتن خود متراکم در تمام فضاهای قالب تحت وزن خود

ب- توانایی عبور: امکان عبور از فواصل تنگ بین میلگردها و قالب تحت وزن خود.

ج- مقاومت در مقابل جداشدگی: ضمن دارا بودن خواص (الف) و (ب) باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن ریزی حفظ نماید.

امروزه برای بتن خود متراکم مشخصات کلی زیر را پیشنهاد می کنند:

الف- کارایی: از نظر کارایی یک بتن خود متراکم مناسب باید خواص زیر را داشته باشد:

- در حالت معمولی دارای جریان اسلامپ بیش از 600 میلیمتر و بدون جداشدگی باشد.

- روانی خود را به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) کند.

- توانایی مقاومت در شیب 3% درس سطح افقی آزاد (در صورت نیاز) داشته باشد.

- قابلیت پمپ شدن در لوله ها به طول حداقل 100 متر و به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) داشته باشد.

ب-مشخصات مکانیکی: از نظر مقاومت فشاری دو محدوده زیر برای بتن خود متراکم منظور می‌شود:

- مقاومت فشاری 28 روزه حدود 600-250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع

- مقاومت فشاری اولیه برای بتن های مصرفی در خانه سازی حدود 200-50 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در 15-12 ساعت اولیه و در دمای 20 درجه سانتیگراد.

ج- دوام: برای بتن خود متراکم ساخت شده نیز مانند بتن های دیگر، انتظار می‌رود تا دوام نسبت به شرایط محیطی، مقاومت در مقابل خوردگی، تهاجم سولفاتها، کلریدها و دیگر عوامل شیمیایی و مقاومت در مقابل انجماد- ذوب بنا به نیاز برآورده شود.

مزایای چشمگیربتن خود متراکم موجب گسترش سریع آن در دنیا شده است. برخی از این مزایا به شرح زیر است:

1- حذف مشکلات لرزاندن و از جمله مشکل کمبود کارگران ماهر بتن‌ریزی ویبره زن.

2- سهولت بتن ریزی و افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی

3- اطمینان از تراکم مناسب بتن، به خصوص در مقاطع تنگ و یا دارای میلگردهای فشرده که در آنها عملیات لرزاندن دشوار است.

4- مقاومت خوب در برابر جداشدگی سنگدانه

5- امکان صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت، به ویژه در پروژه های بزرگ.

6- امکان ایجاد سطوح تمام شده صاف و زیبای بتنی و در نتیجه تهیه طرح های متنوع معماری در نما.

7- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار، به ویژه در صنایع پیش ساخته بتنی.

بعلاوه حدود 7% از دی اکسید کربن تولیدی توسط صنایع، مربوط به کارخانه های تولید سیمان است. بنابراین یکی از راههای کاهش دی اکسید کربن، کاهش مشکلات گرم شدن زمین ناشی از گازهای گلخانه ای، حفظ منابع طبیعی و معدنی و حفظ محیط زیست، استفاده از انواع بتن های با عملکرد بالا و خود متراکم است که در آنها سیمان به طور موثرتری استفاده شده، یا جایگزینی سیمان به وسیله پر کننده ها در آن صورت گیرد. بنابراین این مسائل نیز می‌توانند دلایل بسیار خوبی برای گسترش بتن‌های عملکرد بالا و  خود متراکم در سطوح ملی و بین المللی باشد.

روان کننده بتن MTOPLASTE D-505

کد مطلب : 118

MTOPLASTE D-505

Water-reducing, plasticizer/retarder

for concrete

 بر اساس استاندارد                                                    ASTM C-494 Type B,C and G

BS5075 part 1

شرح:

MTOPLASTE D-505 افزودنی مناسبی است که می توان آن را برای حفظ کارآیی و کاهش آب بتن ها و دما های مختلف استفاده نمود MTOPLASTE D-505 یک محصول با عملکرد چندگانه است و می توان آن را به عنوان افزودنی کاهنده آب، حفظ کننده کارآیی بتن و تاخیر دهنده گیرش به کار برد.

مصارف اولیه:

- بتن ریزی در هوای گرم

- افزایش کارآیی بتن

- حمل های طولانی بتن

- کاهش نفوذ پذیری بتن

موارد کاربرد:

MTOPLASTE D-505 در جا هایی که حفظ کارآیی و کسب حداکثر مقاومت مطلوب باشندبه کار می رود مانند:

• بتن ریزی در هوای گرم و بتن حجیم که تاخیر کنترل شده ای در گیرش اولیه مفید باشد.

• بتن آماده که حفظ کارآیی به همراه تاخیر در گیرش در گیرش اولیه سودمند است.

• در جایی که به دلیل فشردگی آرماتور هاد نیاز به بتن روان باشد.

• در سازه های زیر زمینی و روی سطحی که حداکثر نفوذ پذیری و آب بندی ضروری باشد.

امتیازات:

• کم کردن مشکلات بتن ریزی در هوای گرم با بهبود و حفظ کارآیی بتن.

• افزایش نفوذ ناپذیری و دوام بتن

• مقاومت های اولیه و نهایی زیاد

• قابلیت مصرف در بتن با مقادیر مختلف سیمان.

• بهبود پرداخت سطح، پمپ پذیری و ماله کشی

• اقتصادی کردن قابل ملاحظه طرح اختلاط در نتیجه صرفه جویی در مصرف سیمان.

سازگاری:

MTOPLASTE D-505 با انواع سیمان ها از جمله سیمان ضد سولفات و سیمان تیپ 2 اصلاح شده سازگار است. برای مصرف با سیمان های ویژه با بخش فنی شرکتکلینیک بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

MTOPLASTE D-505 نباید با سایر افزودنی ها مخلوط گردد. اگر افزودنی دیگر در طرح وجود دارد به طور جداگانه به مخلوط بتن اضافه گردد.

ویژگی ها:

رنگ: مایع قهوه ای پر رنگ

وزن مخصوص: 1.2 تا 1.21 گرم در سانتیمتر مکعب در 25 درجه سانتیگراد

هوای وارده: 1 تا 2 درصد بسته به مقدار مصرف

مقدار کلر: کمتر از 0.1 درصد

مقدار نیترات: فاقد نیترات

درجه انجماد: 2+ درجه سانتیگراد، در صورت یخ زدن با گرم کردن و هم زدن قابل بلزیافت است.

درجه اشتعال: غیر آتش زا

راهنمای مصرف:

MTOPLASTE D-505 بایستی بعد از سنگدانه، سیمان و زمانی که مصالح مخلوط شده باشند به همراه آب تنظیم اضافه شود. همچنین می توان آن را بعد از این که آب و مصالح مخلوط شدند اضافه نمود.

مقدار مصرف:

مصرف معمولی بتن 280 تا 900 میلی لیتر به ازای 100 کیلو گرم سیمان مصرفی می باشد. مقادیر بیشتر ممکن است زمانی که ترکیب خاصی از مصالح و شرایط وجود داشته باشد لازم گردد.

در هر حال توصیه می شود برای تعیین مقدار دقیق مصرف آزمایش های کارگاهی انجام گردد.

زمان گیرش:

MTOPLASTE D-505 باعث تاخیر کنترل شده ای در گیرش می شود. زمان های گیرش بتن وابسته به نوع سیمان و دمای محیط می باشد.

اثرات مصرف اضافی:

مصرف بیش از اندازه MTOPLASTE D-505 می تواند موارد زیر را موجب شود:

• تاخیر در گیرش های اولیه و نهایی

• ازدیاد جزیی در حباب هوا

• افزایش کارآیی بتن

اگر عمل آوری صحیح انجام شود، تاثیر قابل توجهی بر مقاومت نهایی بتن به وجود نمی آید و حتی مقاومت نهایی کمی بیشتر از بتن معمولی می گردد. در مقادیر مصرف خیلی زیاد و استفاده از سیمان ضد سولفات خاصیت کندگیری تشدید می گردد.

توزیع نمودن:

MTOPLASTE D-505 بایستی توزیع کننده مخصوص همانند نمونه ای که توسط شرکت کلینیک بتن ایران عرضه می گردد به مخلوط اضافه شود.

انبارداری:

در محیط سر پوشیده و به دور از تابش مستقیم خورشید و گرمای زیاد نگهداری شود. عمر مفید این ماده یک سال در شرایط نگهداری فوق می باشد.

عدم رعایت شرایط انبارداری پیشنهادی موجب آسیب رسیدن به محصول و یا ظرف آن می شود. برای کسب اطلاعات در شرایط ویژه انبارداری با بخش فنی شرکت کلینیک بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

نکات ایمنی:

MTOPLASTE D-505 حاوی مواد خطرناک و آتش زا نیست. در صورت پاشیده شدن بلافاصله موضع را با آب سرد بشوید و برای آگاهی بیشتر به بروشور ایمنی محصول مراجعه فرمایید.

تاییدیه کیفیت:

تمام محصولاتی که توسط شرکت کلینیک بتن ایران عرضه می گردند مطابق با استاندارد های کیفی بین المللی می باشد.

  جهت دریافت قیمت روان کننده بتن MTOPLASTE D-505 و سایر افزودنی های بتن ، با ما تماس بگیرید.

روان کننده بتن MTOPLASTE D-130

MTOPLASTE D-130

Low dosage Plasticizing admixture

for concrete

 بر اساس استاندارد                                                                      ASTM C-494 Type B, C and G

BS 5075 Part 1

شرح:

MTOPLASTE D-130 یک افزودنی مایع است که بر ذرات سیمان تاثیر می گذارد. این محصول عامل روان کنندگی قوی و پراکندگی ذرات سیمان می باشد و تاثیرکندگیری کنترل شده ای دارد.

موارد کاربرد:

• بتن ریزی در هوای گرم و جایی که تاخیر کنترل شده در گیرش ابتدایی مدنظر باشد.

• بتن حجیم مانند بدنه و پی سد.

• برای بهبود چسبندگی داخلی، کارآیی و تراکم در بتن هایی که دانه بندی و یا شکل سنگدانه مناسب نباشد.

• تیر های بزرگ و عرشه پل ها و غیره، در جایی که کاهش لرزاندن موجب جلوگیری از بروز درز اجرایی می شود.

امتیازات:

- مقدار لرزاندن را محدود می کند و در نتیجه وقوع پدیده های لانه زنبوری و درز های اجرایی کاهش می یابد.

- مشکلات بتن ریزی در هوای گرم کاهش می یابد. این امر با بهبود و حفظ کارآیی بتن میسر می شود.

- ماله کشی و پرداخت سطح را بهبود می بخشد.

- فرصت صرفه جویی در طرح اختلاط را به وجود می آورد.

- کاهش نفوذ پذیری .

- بهبود دوام بتن.

سازگاری:

MTOPLASTE D-130  با انواع سیمان ها از جمله سیمان ضد سولفات وسیمان تیپ 2 اصلاح شده سازگار است. برای مصرف با سیمان های ویژه با بخش فنی شرکتکلینیک بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

MTOPLASTE D-130  نباید با سایر افزودنی ها مخلوط گردد. اگر افزودنی دیگر در طرح وجود دارد به طور جداگانه به مخلوط بتن اضافه گردد.

ویژگی ها:

رنگ: مایع قهوه ای تیره

وزن مخصوص: 1.185 تا 1.195 گرم در سانتیمتر مکعب در 25 درجه سانتیگراد

هوای وارده: کمتر از یک درصد

مقدار کلر: کمتر از 0.1 درصد

مقدار نیترات: فاقد نیترات

درجه انجماد: صفر درجه سانتیگراد، در صورت یخ زدن با گرم کردن و هم زدن قابل بازیافت است.

درجه اشتعال: غیر آتش زا

راهنمای مصرف:

MTOPLASTE D-130  بایستی در مراحل ساخت بتن به همراه آب و سنگدانه مصرف شود. هرگز آن را به سیمان خشک اضافه ننماید. افزایش زمان اختلاط لازم نمی باشد.

مقدار مصرف:

در همه موارد پیشنهاد می گردد آزمایش های کارگاهی برای تعیین مقدار دقیق افزودنی بتن مورد نیاز انجام پذیرد. ارقام زیر می تواند در شروع این آزمایش ها مورد استفاده قرار گیرند:

در تولید بتن کارگاهی و جایی که زمان لرزاندن و پرداخت سطح بتن الویت دارد، مقادیر 160 تا 280 میلی لیتر به ازای هر 100 کیلو گرم سیمان برای شروع آزمایش به کار گرفته شوند.

برای بتن آماده که کارآیی طولانی تر بتن مدنظر است، مقادیر 280 تا 420 میلی لیتر به ازای هر 100 کیلوگرم سیمان و بر حسب ویژگی های مورد نیاز طرح این مقدار تا 700 میلی لیتر به ازای هر 100 کیلوگرم سیمان ممکن است افزایش یابد. مقادیر بیشتر با توجه به شرایط و مصالح موجود تعیین می گردد.

زمان گیرش:

MTOPLASTE D-130  تاثیر کنترل شده ای بر زمان گیرش اولیه دارد. گیرش اولیه بتون وابسته به نوع سیمان و دمای محیط می باشد.

اثرات مصرف اضافی:

مصرف بیش از اندازه MTOPLASTE D-130  می تواند موارد زیر را موجب شود:

• تاخیر در گیرش های اولیه و نهایی

• افزایش جزیی در حباب هوا

• افزایش کارآیی بتن

اگر عمل آوری صحیح شود، تاثیر قابل توجهی بر مقاومت های بتن به وجود نمی آید و حتی ممکن است کمی بیشتر از بتن معمولی می گردد. در مقادیر مصرف خیلی زیاد و استفاده از سیمان ضد سولفات خاصیت کندگیری تشدید می گردد.

توزیع نمودن:

MTOPLASTE D-130  بایستی توزیع کننده مخصوص همانند نمونه ای که توسط شرکت کلینیک بتن ایران عرضه می گردد به مخلوط اضافه شود.

انبارداری:

MTOPLASTE D-130  بایستی در محیط سرپوشیده و به دور از تابش مستقیم خورشید و گرمای زیاد نگهداری شود. عمر مفید این ماده یک سال در شرایط نگهداری فوق می باشد.

عدم رعایت شرایط انبارداری پیشنهادی موجب آسیب رسیدن به محصول و یا ظرف آن می شود. برای کسب اطلاعات در شرایط ویژه انبارداری با بخش فنی شرکت کلینیک بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

نکات ایمنی:

MTOPLASTE D-130  حاوی مواد خطرناک و آتش زا نیست. در صورت پاشیده شدن بلافاصله موضع را با آب سرد بشوید و برای آگاهی بیشتر به بروشور ایمنی محصول مراجعه فرمایید.

تاییدیه کیفیت:

تمام محصولاتی که توسط شرکت کلینیک بتن ایران عرضه می گردند مطابق با استاندارد های کیفی بین المللی می باشد.  

 جهت دریافت قیمت روان کننده بتن MTOPLASTE D-130   و سایر افزودنی های بتن ، با ما تماس بگیرید.