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

نگاه اجمالی به کاربردهای بتن خود تراکم در دنیا و توسعه آن

کاربرد بتن خودتراکم در دنیا به سرعت رو به افزایش است. اگر چه کاربردهای اولیه عمدتاً برای مواردی مانند پل‌ها و پروژه های بزرگ بوده‌اند، اما با مرور زمان و آشنایی بیشتر صنعت با طرح های اختلاط و روش های کنترل این ماده، کاربرد آن در پروژه‌های دیگر نیز رو به افزایش است. خصوصاً با استاندارد شدن آزمایش‌های SCC و آشنا شدن بیشتر صنایع بتن پیش ساخته با این فناوری، کاربرد آن بسیار بیشتر و سرعت‌تر رشد خواهد یافت.

بتن خودتراکم در اجرای موارد خاصی از سازه های بتنی مزایایی دارد که به نمونه هایی از آنها اشاره می‌شود:

1- سازه‌های بتنی معماری- هنری که نیاز به ظرافت خاصی با میلگردگذاری فشرده دارند.

2- پلهای با دهانه های 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 پایه ها و نازیبایی سازه می‌گردد.

3- تونل‌های شهری و آبی که در آنها مسافت طولانی انتقال بتن معمولی و حفظ کیفیت و تراکم آن از مشکلات مهم اجرایی است.

4- ساختمان های بلند و برجها

5- ستون ها و دیوارهای بلند با میلگردهای متراکم

6- ستونهای بتن ریزی شده با پمپ

7- بتن ریزی بلوکهای بتنی

8- بتن ریزی کف ها و سطوح افقی

9- بتن‌ریزی در سازه های زیرآبی

دامون 68 مورد خاص کاربردهای استفاده درباره SCC را برای یک دوره 11 ساله مرور کرده است. او با استفاده از اطلاعات این موارد خاص، انواع اصلی کاربردهای بتن خودتراکم را معرفی می نماید، در عین حال ذکر می کند که توسعه کاربرد این نوع بتن چنان سریع است، که ادعاهای ارائه شده در مقاله وی، احتمالاً با گذشت زمان تغییر خواهد کرد. وی اطلاعات این 68 مورد مطالعه خاص را از مرور و بررسی 43 مقاله بدست آورده است. از این بین 75% پروژه‌ها تجاری و باقی آنها عمدتاً برای منظورهای آزمایش‌های مقیاس بزرگ بوده‌اند. بررسی های وی نشان می دهد که از نظر جغرافیایی، با توجه به اینکه توسعه SCC از ژاپن شروع شده است، بیشتر استفاده ها نیز در سالهای اول (5-1993) در ژاپن و آسیا بوده است. در سالهای 96-97 استفاده از آن در اروپا نیز رشد کرده و در سال 2000، حجم پروژه های کار شده در اروپا به مراتب از ژاپن و آسیا پیش می گیرد. در سالهای 3-2002، استفاده از SCC در آمریکای شمالی و جنوبی نیز افزایش نشان می‌دهد. همچنین بررسی های دامون نشان می دهد که استفاده از SCC تقریباً تمام کاربردها از پروژه‌های سنگین مانند پلهای بزرگ تا کارهای کوچک نظیر پروژه های تعمیراتی را شامل شده است. سازه های مختلفی با استفاده از بتن خودتراکم در دنیا اجرا شده‌اند که از جمله می‌توان به پل معلق آکاشی- کایکو (طولانی‌ترین و بلندترین پل دنیا با 3910 متر طول)، دیواره های مخازن عظیم LNG شرکت گاز اوزاکا در ژاپن، بازار بزرگ میدسامر در لندن، برج لند مارک در شهر یوکوهاما، پارکینگ روباز چاپمن در شهر کلوونا، ایالت بریتش کلمبیای کانادا، پروژه تونل غوطه‌ور در کوبه ژاپن و بسیاری پروژه‌های دیگر اشاره نمود. 

بتن خودتراکم، به دلایلی که اشاره شد، در دنیا به شدت در حال گسترش است و حتی از آن بعنوان آینده بتن یاد می شود. بنابراین دستیابی به دانش فنی آن در کشور ضروری است. از طرف دیگر، دانش فنی موجود در دنیا در خصوص رفتار بتن خودتراکم در برابر آتش بسیار اندک است و پژوهش‌ها در این زمینه به تازگی در حال تعریف و توسعه است.

بتن در سازه‌های مختلف، اعم از کاربردهای معمولی مانند مسکونی و اداری، کاربریهای صنعتی و ساختمان های خاص نظیر سیلوها، نیروگاهها، سازه های هسته ای و غیره کاربرد عمده‌ای دارد. بسیاری از این ساختمانها در معرض وقایع آتش سوزی احتمالی به علت حوادث پیش بینی نشده، وقوع حوادث در فرآیند تولید. حملات نظامی و غیره می‌باشند. مقاومت بتن در برابر آتش باید به گونه ای باشد که مقاومت مکانیکی خود در برابر دمای بالا را تا زمانی معقول (که براساس مقررات یا بر حسب نیاز طرح تعیین می شود) حفظ کند. این در حالی است که بر خلاف تصور عمومی، بتن همیشه هم مقاومت بالایی در برابر دمای بالا و آتش ندارد و به ویژه به طور کلی می توان گفت که هر چه تراکم و مقاومت مکانیکی بتن بالاتر باشد، مقاومت آن در برابر آتش کمتر می‌شود. تراکم مواد در بتن خودتراکم نیز تا حدود زیادی بالا است. بنابراین با توجه به زمینه مساعد برای توسعه قابل توجه این نوع بتن در ساخت و ساز، لازم است تا خواص مختلف آن به دقت بررسی و شناسایی شده و روش های بهبود آن توسعه یابد.

نکته مهم دیگر: توسعه سیستم قالب عایق ماندگار (ICF) برای بتن ریزی در ایران و دنیا است. در این سیستم، قالب که از جنس پلی استایرن منبسط است، در محل خود باقی مانده و نقش عایق را برای ساختار بتنی ایفا می کند. بنابراین به علت نیاز دنیا به صرفه جویی در انرژی، این سیستم بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بتن خودتراکم به علت خواص جریان پذیری آن، قابلیت خوبی برای کاربرد در این سیستم دارد. اما هم شرایط ویژه سیستم ICF، به علت حفظ رطوبت در آن، و هم مشخصات خود بتن خودتراکم می‌تواند شرایط خطرناکی برای ترکیدن بتن در آتش سوزی و سقوط سازه ایجاد کند. بنابراین در مورد رفتار این نوع سیستم در برابر آتش باید تحقیقات و آزمایش های لازم صورت گیرد و راه حل های کاربردی ارائه شود

تاریخچه بتن خود تراکم

تاریخچه بتن خود تراکم

 بتن یکی از مسائل مهم است که دهه‌ها توجه و تحقیقات را به خود اختصاص داده است. در ژاپن نیز سالهای متمادی بر روی این موضوع پژوهش صورت گرفته است. یکی از معیارهای مهم برای رسیدن به بتن با دوام مناسب، متراکم کردن بتن است. اما کاهش تعداد کارگران فنی و حرفه ای که بتوانند این کار را به نحو مناسب انجام دهند، مشکلات زیادی را در سالهای قبل بوجود آورده بود. یکی از راههای اساسی برای رفع این مشکل، استفاده از بتن هایی بود که بتوانند تحت وزن خود در قالب و در تمام زوایا و گوشه‌ها متراکم شوند. بدون اینکه نیاز به لرزش و  نیروی خارجی داشته باشند. به این علت بتن خود تراکم نخست در سال 1986 توسط اوکامورا (okamura) در ژاپن پیشنهاد شد. در پی آن مطالعات و آزمایش‌های اساسی در دانشگاه توکیو توسط اوزاوا (ozawa) و میکاوا (meakawa) برای توسعه این بتن صورت گرفت. اولین نمونه این نوع بتن در سال 1988 با استفاده از مواد  و مصالح موجود در بازار ساخته شد و نتایج مناسبی از نظر جمع شدگی ناشی از خشک شدن و سخت شدن، گرمای هیدراسیون، سختی و سایر خواص به دست آمد که در مقاله ای منتشر شد. در ابتدا این بتن، بتن توانمند[1] (HPC) نامگذاری شد و سه خاصیت اصلی برای تعریف آن در نظر گرفته شد:

بتن تازه : تراکم پذیر

سنین اولیه: جلوگیری از معایب اولیه

بتن سخت شده: محافظت در برابر عوامل خارجی

اما همزمان، آیتسین و همکارانش، بتن HPC را به عنوان بتنی معرفی کردند که دارای مقاومت و دوم بالا در اثر نسبت آب به سیمان پایین باشد. بنابراین نام این نوع بتن توسط اوکامورا و همکارانش تغییر یافت و تحت عنوان «بتن خود تراکم توانمند» یا بطور خلاصه «بتن خود تراکم» نامگذاری شد. تفاوت بتن SCC با بتن HPC در این است که در بتن توانمند، جریان پذیری تنها تا حدودی بهبود یافته است، اما این بتن نمی‌تواند تحت وزن خود، قالب و یا فواصل بین تقویت کننده ها را پر کند، به عبارت دیگر بتن HPC کماکان به عملیات لرزش نیاز دارد.

در سال 1989پروفسور اوکامورا و همکارانش، یک کارگاه تخصصی در زمینه بتن SCC در دانشگاه توکیو ارائه کردند، بیش از 100 متخصص از مراکز تحقیقاتی و شرکت های بزرگ در این کارگاه شرکت داشتند، که باعث گسترش تحقیقات روی این موضوع در مراکز مختلف شد. در اوایل دهه 1990، استفاده از بتن خود تراکم در برخی پلها و سازه ها در ژاپن آغاز شد. ارائه مقالات تخصصی در کنفرانس بین المللی CANMET & ACI در سال 1992 و به دنبال آن کارگاه تخصصی بانکوک در 1994 و کنفرانس ACI در سال 1996 توجه به بتن خود تراکم را در سطح دنیا افزایش داد. در سال 1996 کشورهای اروپایی یک کنسرسیوم تشکیل داده و پروژه‌ای را با عنوان «تولید و محیط کاری بهبود یافته با استفاده از بتن خود تراکم» آغاز کردند. موفقیت این پروژه باعث گسترش سریع‌تر SCC در پروژه های مختلف ساختمانی اعم از پیش ساخته یا بتن‌ریزی در جا شد. امروزه بتن خود تراکم همزمان با کشور ژاپن، در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی کشورهای اروپایی، کانادا و آمریکا موضوع بحث بررسی و اجرایسازه‌های بتنی است. دستورالعمل‌هایی مانند (EFNARC) برای این بتن تهیه شده و استفاده از آن در بسیاری از کشورهای دنیا رو به توسعه است.

در ایران نیز استفاده از بتن خود تراکم از چند سال قبل آغاز شده و از مزایای آن بهره گرفته شده است. برای مثال می‌توان از مصرف بتن خود تراکم در لاینینگ تونل رسالت تهران، کتیبه‌ها و عناصر تزئینی در طرح توسعه حرم حضرت معصومه و قطعات پیش ساخته‌ برای عبور دستگاههای حفاری متروی شیراز را نام برد.