افزودنی های حجم دهنده بتن

از پودر آلومینیوم و دیگر مواد حجم دهنده به مقدار بسیار کمی در بتن یا دوغاب استفاده می‌شود تا حجم آن پیش از سخت شدن کمی افزایش پیدا کند. از این مواد در شرایطی استفاده می‌شود که بخواهیم فضاهای خاصی را با بتن یادوغاب پوشش دهیم. تاثیر این نوع مواد و میزان افزایش حجم به عوامل مختلفی همچون میزان افزودنی مورد استفاده، مقدار مواد قلیایی در سیمان و چندین متغیر دیگر بستگی دارد. زمانی که میزان افزایش حجم برای ما مهم و حیاتی باشد، بایستی ابتدا با کنترل دقیق مواد مخلوطی و دما، بر روی بتن آزمایش انجام دهیم تا بتوانیم میزان افزایش حجم را پیش بینی کنیم. افزودنی‌های حجم دهنده‌ی بتن باعث کاهش جمع شدگی توسط خشک شدن یا کربنتاسیون بعد از گیرش نمی‌شود.

افزودنی‌های کاهنده‌ی هوا

با اضافه کردن افزودنی‌های کاهنده‌ی هوا به بتن، میزان هوا و حباب‌های موجود در بتن کاهش می‌یابد. از این مواد زمانی استفاده می‌شود که نتوانیم با تغییرات در مواد مورد استفاده در مخلوط و دیگر مواد و افزودنی‌های مورد استفاده، میزان هوازایی بتن را کنترل نماییم. استفاده از این نوع افزودنی‌ها بسیار کمیاب است؛ بنا بر این داده‌های زیادی از آن در دست نیست. به همین دلیل ضروری است که پیش از استفاده در هر پروژه‌ای مورد آزمایش قرار گیرند.

افزودنی‌های ضد جرم و ضد حشره

رشد باکتری و قارچ‌ها در بتن‌های سخت شده، خصوصاً در مناطق مرطوب، از مشکلات معمول است. از این نوع افزودنیبرای مبارزه، کنترل و از بین بردن رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها، حشرات و غیره در بتن استفاده می‌شود. موثرترین مواد در راه نیل به این هدف، فنول‌ها، امولوسیون‌های دیلدرین و ترکیبات مس می‌باشد. اثر این نوع مواد معمولاً موقتی است و اگر در حجم زیادی از آن‌ها استفاده شود، می‌تواند باعث کاهش مقاومت فشاری بتن گردد.

افزودنی‌های ضد فرسایش بتن به وسیله آب

این نوع افزودنی‌ها که با نام افزودنی‌های ضد شست‌وشو نیز شناخته می‌شوند، در بتن‌هایی که در مسیر مستقیم جریان آب قرار دارند یا به هر نحوی تحت تاثیر مستقیم آب هستند، استفاده می‌شود تا میزان آسیب دیدگی در آن‌ها به وسیله‌ی آب، به حداقل برسد. این مواد این امکان را به ما می‌دهند که بدون استفاده از لوله‌های ترمیمی، بتوانیم ازبتن در زیر آب نیز استفاده کنیم. این مواد ویسکوزیته‌ی آب در مخلوط بتن را افزایش داده و باعث افزایش خاصیت تیکسوتروپی و همچنین افزایش مقاومت بتن در برابر آب انداختگی می‌شود. این مواد معمولاً حاوی محلول‌های سلولزی پلیمرهای اتر یا اکرلیک در آب است.

مشکلات ناسازگاری افزودنی‌های بتن با هم

بتن تازه می‌تواند با مشکلات متعددی روبه‌رو شود که ناسازگاری مواد افزودنی یکی از آن‌هاست. واکنش‌هایی که بین برخی از افزودنی‌ها رخ می‌دهد باعث کاهش اسلامپ، کاهش حباب‌زایی، تسریع گیرش و مشکلات دیگر در بتن تازهمی‌گردد. هر چند مشکلات در واقع در حالت تازه و پلاستیک، بتن را تحت تاثیر قرار می‌دهد؛ اما مطالعات نشان داده که در طولانی‌مدت هم باعث ایجاد کاستی‌هایی در بتن می‌شود.

بهترین راه مقابله با این نوع مشکل، آزمایش و تجربه‌گرایی است. بتن و مواد مورد استفاده باید پیش از بتن‌ریزیاصلی، در شرایط محیطی مشابه مورد آزمایش قرار گیرند و نتایج ثبت شوند. در صورت وجود مشکل، ماده‌ای که مشکل را ایجاد کرده بایستی پیدا شود و به جای آن یا مواد دیگری که با آن‌ها سازگاری ندارد، از مواد جایگزین استفاده شود.

شرکت فنی مهندسی کلینیک بتن ایران، با سال‌ها تجربه در زمینه‌ی افزودنی‌های بتن، بهترین مواد و خدمات را در این زمینه به مشتریان ارائه می‌کند.

بررسی وضعیت سطوح بتنی جهت کفپوش های رزینی

کلینیک بتن ایران :: مقالات علمی بتن

برای اجرای انواع کفپوش ، پوشش ، مخصوصا...

برای اجرای انواع کفپوش ، پوشش ، مخصوصا کفپوش (روکش ) اپوکسی صنعتی ، کفپوش اپوکسی آنتی باکتریال (بهداشتی) ، کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک ، روکش و پوشش اپوکسی ، کفپوش اپوکسی ضد اسید ، کفپوش پلی یورتان ، کفپوش پلی یورتان صنعتی ، کفپوش پلی یور تان ورزشی باید آماده ساز ی سطوح به نحوه مناسب و استاندارد انجام گیرد که در این متن سعی شده است این شرایط معرفی گردد .

سازه های بتونی که در معرض مواد شیمیایی خورنده قرار می گیرند می بایست دارای شرایطی باشند که بتوان بر روی آنها پوشش های ضد خوردگی شامل انواع پوشش های رزینی، کاشی کاری و آجرکاری صد اسید را اجرا نمود. پوشش هاو لاینینگ های ضد خوردگی می بایست به صورت محکم و مطمئن به سطح بتونی زیر کار بچسبند که در این خصوصسازه بتونی باید طوری ساخته و اجرا گردد که دارای ماکزیمم قدرت نگهداری پوشش و نیز از مقاومت کششی خوبی برخوردار باشد.

بطور کلی پوشش ها و لاینینگ های حفاظتی پشتیبان و نگهدارنده خود نمی باشند (بجز لاینینگ داخل پیت ها و مخازن که در آنجا پوشش از یک خود پایداری و ایستایی مناسب برخوردار می باشد) و معمولا در مقابل تنش های خمشی ضعیف عمل می کنند.

بنابراین سازه بتونی مسلح باید بتواند تا حد امکان از تغییر شکل های ناشی از بارهای خمشی و ارتعاشی جلوگیری کند همچنین می بایست از ایجاد ترک در بتون که ناشی از نشست و یا انقباض بتون می باشد و نیز بارهای تنشی جلوگیری گردد.

با توجه به اینکه پوشش ها و مواد حفاظتی دارای مشخصات فیزیکی بسیار متفاوت با بتون می باشند لذا بارهای ناشی از آن می بایست در نظر گرفته شده و محاسبه گردد. به خصوص زمانی که سازه بتونی تحت تاثیر دماهای بالا قرار می گیرد.

باتوجه به موارد فوق الذکر می توان به نتایج بشرح ذیل برسیم ودرآماده سازی سطوح کف پوش ها ، پوشش ها وکلا"در سیستم های حفاظت سطوح بکار ببریم و در صورتی که این موارد در سازه های در معرض مواد شیمیایی خورنده رعایت نگردد، عواقب بسیار خطرناکی به وجود خواهد آمد :

1- ساختمان باید مطابق با قوانین جاری برای تحمل کلیه بارهای قابل انتظار شامل تنش های حرارتی به درستی محاسبه گردد. در ضمن در صورتی که قرار باشد یک لایه حایل یا بازدانده (membrane) بر روی بتون اجرا گردد، باید از ایجاد ترک در آن که معمولاً در کارهای ساختمانی معمولی مجاز می باشد تا امکان اجتناب گردد.

2-جزئیات نقشه آرماتوربندی باید به دقت بر طبق محاسبات (مقاومت در مقابل گشتاورها و نیروهای برشی، عدم وجود انکر فولادی حمال بار در منطقه تنش کششی و غیره) اجرا گردند.

3- قالب بندی، ریختن و فشرده سازی بتون و خم کردن، قراردادن و اتصال آرماتورها باید در محل ساختمان مطابق با نقشه مهندس ساختمان اجرا گردد.

4-تجربه نشان داده است که بهترین سطح بتنی جهت اجرای پوشش ها حفاظتی، سطوحی است که بصورت تخته ماله ای (ماله چوبی) اجرا شده است چرا که از لحاظ زبری مناسب بوده و ماکزیمم باندینگ مکانیکی را با پوشش بر قرار می کنند. در صورتی که سطوح بتونی با روش قالب بندی فلزی اجرا شده باشند می بایست با روش هایی مانند سند بلاست به زبری مورد نیاز رسید. سطوح بتونی صاف که در نتیجه استفاده از مواد کمکی برای جدا شدن قالب بندی و استفاده از قالب بندی فولادی حاصل می گردند به مانند روغن قالب ها که به نوع های رزینی و پایه آبی هستند .

بنابراین بهترین های سطوح بتنی در جهت ایجاد کفپوش های رزینی (اپوکسی و پلی یورتان) سطح صیقلی نیاز نیست باشند و در نهایت یک سطح صاف بهترین شرایط را برای ایجاد این کفپوش ایجاد می کنند.

کاهنده های آب بتن با رنج متوسط

افزودنی‌های کاهنده‌ی آب با رنج متوسط اولین بار در سال 1984 میلادی معرفی شدند. این افزودنی‌ها کاهش چشمگیری در آب بتن ایجاد می‌کنند. آن‌ها بین 6 تا 12 درصد از آب بتن‌های با اسلامپ بین 125 تا 200 میلی‌متر را کاهش می‌دهند، بدون این که مانند کاهنده‌های معمولی در زمان گیرش بتن تاخیری ایجاد نمایند. کاهنده‌های معمولی آب برای اسلامپ‌های بین 100 تا 125 میلی‌متر مناسب هستند.  افزودنی‌های کاهنده‌ی آب با رنج متوسط برای کاهش چسبناکی و افزایش قابلیت پمپاژ، روانی و کارایی در بتن‌های حاوی دوده‌ی سیلیس و دیگر مواد سیمانی به کار می‌رود. همچنین برخی از این نوع مواد قابلیت هوازایی نیز دارند و در بتن‌های با اسلامپ پایین استفاده می‌شوند.

کاهنده‌های آب با رنج بالا

افزودنی‌های کاهنده‌ی آب با رنج بالا شامل نوع F (کاهنده‌ی آب) و نوع G (کاهنده‌ی آب و ایجاد تاخیر در گیرش بتن) است. این مواد می‌توانند آب مورد نیاز، مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان را کاهش دهند و بتنی با مقاومت بالا و کارایی متوسط تولید کنند. با استفاده از این نوع افزودنی‌های کاهنده‌ی آب، آب حدود 12 تا 30 درصد کاهش پیدا می‌کند. با استفاده از این نوع مواد می‌توان بتن‌هایی با مقاومت 70 مگاپاسکال، مقاومت اولیه‌ی بالا، مقاوم در برابر یون‌های کلرید و چندین و چند مزیت دیگر که به خاطر نسبت آب به سیمان پایین به دست می‌آید، تولید کرد.

کاهنده‌های آب با رنج بالا در مقایسه با کاهنده‌های معمولی، در تولید بتن با کارایی بیشتر، به صرفه تر هستند ایجاد کاهش چشمگیر در آب انداختگی، باعث تسهیل در امر گیرش و سخت شدن بتن در سطوحی که تبخیر آن بالاست، می‌شود. برخی از این نوع مواد، باعث کاهش جدی اسلامپ نیز می‌شوند. همچنین تاخیر در گیرش بتن نیز به وسیله‌ی این مواد ممکن است، اما از طرف دیگر اگر عمل‌آوری مناسب بر روی آن صورت نگیرد، بتن دچار جمع شدگی پلاستیک و در نهایت ترک خوردگی می‌گردد.

نمودار مقایسه‌ای مقاومت‌های انواع بتن با گذشت زمان. نمودار C نشانگر بتن معمولی است. بقیه‌ی آن‌ها (N و M و X) بتن‌هایی هستند که از انواع افزودنی‌های کاهنده‌های آب با رنج بالا در آن‌ها استفاده شده است.

مقایسه کاهش اسلامپ در بتن‌های مختلف. . نمودار C نشانگر بتن معمولی است. بقیه‌ی آن‌ها (N و M و X و B) بتن‌هایی هستند که از انواع افزودنی‌های کاهنده‌های آب با رنج بالا در آن‌ها استفاده شده است.

بتن‌هایی که در آن از افزودنی‌های کاهنده‌ی آب با رنج بالا استفاده شده است، فضای خالی بیشتری نسبت به بتن‌های با افزودنی‌های کاهنده‌ی رنج متوسط دارند. به طور عمومی این موضوع باعث پایین آمدن مقاومت بتن در برابر چرخه‌ی انجماد و ذوب آب می‌شود؛ اما آزمایش‌ها نشان می‌دهد که بتن‌هایی که با استفاده از کاهنده‌های رنج بالای آب بهاسلامپ متوسط می‌رسند، در برابر چرخه‌ی انجماد و ذوب آب نیز دوام بالایی دارند. این موضوع احتمالاً به دلیل نسبت آب به سیمان پایین در این نوع بتن‌ها رخ می‌دهد.

از همین مواد می‌توان برای روان کردن بتن استفاده کرد. در این صورت به آن‌ها افزودنی‌های روان‌کننده یافوق‌روان‌کننده گفته می‌شود.

کنکاشی پیرامون پیوستگی بتن و آرماتور و جمع شدگی و دوام بتن

پیوستگی بتن و آرماتورها

مقاومت پیوستگی بتن آرماتورها تابعی از مقاومت بتن  میزان تراکم آب انداختگی ته نشینی و زمان گیرش بتن می باشد با کاهش نسبت آب به سیمان تمام ویژگی هایی که در نسبت آب به سیمان کمتر حاصل می شود مانند افزایش مقاومت پیوستگی تامین می گردد مقاومت پیوستگی به تو روانی که دارای افزودنی فوق روان کننده می باشد به شرطی که به طور مناسبی متراکم شده و گیرش آن به طور عادی اتفاق افتاده باشد می توانند مشابه با بتنی با اسلامپ کمتر و نسبت آب به سیمان مشابه باشد در صورت عدم تامین این شرایط مقاومت پیوستگی می تواند کمتر باشد حالت کلی تراکم نقش مهمی در مقاومت پیوستگی آرماتور و بتن ایفا  می کند. بتنی روان یا بتنی بااسلامپ کم که به طور مناسب متراکم شده است مقاومت پیوستگی بسیار بیشتری نسبت به بتن مشابه اما خوب متراکم نشده دارد . البته باید توجه نمود که دستیابی به تراکم مناسب در اطراف آرماتورها در بتن های روان ساده تر می باشد.

حرارت هیدراتاسیون

افزایش دمای ایجاد شده در اثر حرارت آزاد شده در طی فرآیند هیدراتاسیون در صورت استفاده از افزودنی فوق روان کننده و ثابت ماندن حجم و ترکیبات خمیر ، تغییر خاصی نخواهد کرد . با این وجود ممکن است به دلیل استفاده بهینه تر از سیمان که در اثر پراکندگی مناسب تر ذرات آن حاصل می شود ، زمان وقوع دمای بیشینه در بتن تغییر کند . در صورتی که از افزودنی فوق روان کننده برای کاهش عیار سیمان استفاده شود ، مقدار افزایش دمای بتن کمتر می شود . 

جمع شدگی ناشی از خشک شدگی و خزش

مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که در نسبت آب به سیمان و عیار سیمان ثابت ، استفاده از افزودنی فوق روان کننده می تواند موجب افزایش جمع شدگی ناشی از خشک شدگی گردد . در صورت کاهش عیار سیمان و نسبت آب به سیمان به طور همزمان در اثر استفاده از افزودنی فوق روان کننده ، جمع شدگی ناشی از خشک شدنبتن دارای این افزودنی باید کمتر از بتن بدون افزودنی باشد . محدودیت هایی در مورد کاهش همزمان عیار سیمان و نسبت آب به سیمان یا به عبارت دیگر کاهش آباختلاط برای حفظ کارایی لازم وجود دارد. در صورتی که در شرایطی خاص جمع شدگی و خزش عوامل مهمی در سازه در حال ساخت هستند ، اندازه گیری این دو پارامتر برای کنترل عدم تجاوز از مقادیر مطلوب لازم می باشد.

تاثیر بر دوام بتن

زمانی که از افزودنی های فوق روان کننده به منظور کاهش نسبت آب به سیمان استفاده می شود نفوذ پذیری کاهش یافته و مقاومت افزایش می یابد ، در نتیجه دوام بتن بهبود پیدا می کند . مقاومت در برابر نفوذ یون کلر در بتن های حاوی فوق روان کننده کمی بیشتر یا برابر با بتنی با نسبت آب به سیمان مشابه با آن و بدون افزودنی می باشد . استفاده از این افزودنی ها برای کاهش نسبت آب به سیمان باعث افزایش مقاومت آن ها در برابر نفوذ یون کلر شده و بدین ترتیب احتمال خوردگی آرماتورها کاهش می یابد . نتایج به دست آمده نشان می دهد که دارای تراکم مناسبی می باشد ، پایایی بهتری در برابر چرخه ذوب یخ و هم چنین در برابر نمک های یخ زدا از خود نشان می دهد . برای اینکه بتن سخت شده بتواند در برابر چرخه ذوب و یخ مقاومت کافی از خود نشان دهد باید دارای فاکتور فاصله برابر یا کمتر از 2/0 میلیمتر باشد (L≤0/2) . ضریب فاصله حباب های ایجاد شده در بتن هایی که دارای برخی افزودنی های فوق روان کننده هستند بیش از مقدار لازم جهت مقاومت بتن در برابر چرخه ذوب و یخ می باشد . با این وجود مشاهده شده است که نمونه های بتنی دارای افزودنی فوق روان کننده با ضریب فاصله 5/2 میلیمتر و بیش از آن نیز مقاومت خوبی در برابر چرخه ذوب و یخ نشان می دهند.

در مورد مقاومت در برابر سولفات نیز تفاوت چندانی بین بتن حاوی افزودنی و بتن بدون افزودنی مشاهده نشده است . به طور مشابه کاهش نسبت آب به سیمان در اثر استفاده از افزودنی فوق روان کننده مقاومت بتن در برابر ملات سولفاته را افزایش می دهد.

بررسی نقش مواد افزونی فوق روان کننده در بتن با مقاومت بالا

خلاصه

با توجه به مطالعات اخیر، استفاده از مواد افزودنی در تولید بتن که اثرات مطلوب آن بر ویژگی های بتن ثابت شده، غیر قابل انکار می باشد. اگرچه استفاده از مواد افزودنی اجباری نیست ولی استفاده از آن در صرفه جویی زمان  و بهبود ویژگی های بتن تازه و سخت شده اجتناب ناپذیر است. با توجه به گستردگی استفاده از مواد افزودنی در بتن، دانستن اثر این موارد بر روی خواص مختلف بتن بسیار حائز اهمیت می باشد. در این مقاله اثر فوق روان کننده  بر روی خواص مکانیکی کوتاه مدت بتن های با مقاومت بالا مورد بحث قرار می گیرد. 

در کارهای آزمایشگاهی انجام شده در این پژوهش نسبت های مختلف فوق روان کننده به مصالح سیمانی از 0 تا 3.5 درصد مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج آن ثبت شده نشان می دهد با افزایش نسبت فوق روان کننده مقاومت بتن کاهش می یابد و بهترین نسبت برای فوق روان کننده ها از 1.5 تا 2.5 درصد وزن سیمان می باشد.

کلمات کلیدی : بتن مقاومت بالا / فوق روان کننده / مقاومت فشاری / مواد افزودنی

1- مقدمه

امروزه پیشرفت شتابان و فزآیند تکنولوژی و دستیابی به نوآوری های روز افزون در زمینه مصالح ساختمانی، تولید بتن با مقاومت بالا را میسر ساخته  است و استفاده از این ماده بدلایل اقتصادی و فنی در ساخت مقاطع بتنی در حال افزایش است. در اکثر موارد به بتن بعنوان ماده ای مقاوم در برابر نیروهای فشاری نگریسته می شود. مقاومت فشاری به هیچ وجه تنها مشخصه اصلی بتن سخت شده نمی باشد، ولی عموماً مقاومت مهمترین عامل نشان دهنده کیفیت آن است این موضوع بدان علت است که میزان مقاومت مستقیماً به کیفیت خمیر سیمان سخت شده مربوط می شود، بعنوان مثال اگر چه مقاومت مستقیماً نشان دهنده میزان دوام بتن و یا  ایستادگی آن در برابر تغییر شکل نیست، اما شدیداً به نسبت آب به سیمان بستگی دارد، این نسبت نیز با کنترل میزان تخلخل بتن بر روی دوام و مقاومت در برابر تغییر شکل نیست، اما شدیداً به نسبت آب به سیمان بستگی دارد، این نسبت نیز با کنترل میزان تخلخل بتن بر روی داوم ومقاومت در برابر تغییر شکل آن تاثیر می گذارد [1]. انجام پروژه های وسیع تحقیقاتی بر روی مواد مختلف تشکیل دهنده بتن و آزمایش بتن های مختلف با مواد جدید در سال های آخر قرن اخیر منجر به پیدایش بتن هایی شده است که علاوه برتامین مقاومت خواص دیگری از این ماده نظیر دوما، کارایی، نرم و مقاومت در برابر عواملی چون آتش و محیط و هوازدگی را دستخوش تغییر اساسی نموده است. استفاده از مواد افزودنی در تولید بتن با  توجه به مطالعات اخیر که اثرات مطلوب آن بر ویژگی های بتن ثابت شده غیر قابل انکار می باشد. اگرچه استفاده از مواد افزودنی اجباری نیست ولی استفاده از این مواد در صرفه حویی زمان و بهبود ویژگی های بتن تازه و سفت شده اجتناب ناپذیر است. هدف از این تحقیق، بررسی و مقایسه مقاومت فشاری نمونه های بتنی  با مقاومت بالا، در صورت تغییر پارامترهای، درصد استفاده از افزودنی های فوق روان کننده و نسبت آب به موارد سیمانی می باشد.

2- بتن با مقاومت بالا و تاریخچه ی آن

از چند دهه گذشته استفاده از بتن با مقاومت بالا در حال گسترش امروزه براساس تکنولوژی رایج بتن، ساخت بتن های با مقاومت و دور از انتظار که می تواند برای طراحی سازه های اجرایی رایج مورد استفاده قرار گیرند، امکان پذیر می باشد. اگرچه اغلب آیین نامه های بتن هنوز مقاومت بتن مورد استفاده در سازه ها را به 60 مگاپاسگال محدود می کنند، اما آیین نامه های جدید اخیراً حدی بالاتر از 105 مگاپاسگال را نیز در نظر گرفته اند. ساخت بتن هایی با مقاومت بالا و در حد 120 مگاپاسگال و کاربرد آن در ساختمان بلند در کشورهای پیشرفته دنیا رواج یافته است. این مقاومت با اضافه نمودن مواد ریز و فعال به سیمان تا حدی افزایش یافته. در سال 1995 Ahmed و Shah  توانستند مقاومت فشاری بتن نرمال را به 200 مگاپاسگال برسانند. مقاومتی در این حد تنها در شرایط آزمایشگاهی قابل به حصول است. بعلت شرایط خاص و ملزومات ضروری برای تولید بتن با مقاومت بالا، مقاومت فشاری بین 60 تا 110 مگاپاسگال را به عنوان تعریف بتن با مقاومت بالا می پذیری [2].

Felicetti و دیگران در سال 1996 با آزمایش بر روی بتن با مقاومت بالا خواص بتن با مقاومت بالا بعد از قرار گیری در مقابل آتش را بررسی کردند. [3]

نکته اصلی در تهیه بتن با مقاومت بالا استفاده از نسبت آب به سیمان پایین است. در بتن نرمال این نسبت بین 40/0 تا 7/0 تغییر می کند اما در بتن با مقاومت بالا این مقدار به 2/0 35/0 کاهش می یابد. چنین نسبت پایین، مخلوط را خشک، سخت و در عمل غیر قابل اختلاط می کند. برای افزایش کارایی این مخلوط به آن روان کننده قویافزوده می شود. روان کننده قوی، اختلاط اجزا را ممکن ساخته و فشردن و ریختن بتن را ساده تر می کند [4] دوده سیلیس نیز در نسبتهای مختلفی بین 1 تا 20% وزن سیمان قابل استاده است. [4]

تحقیقات نشان می دهد که مقدار استفاده از میکروسیلیس، در حدود 10% وزن سیمان بیشترین بازدهی را ایجاد می کند [5]

2-1- معایب و مزیت های استفاده از بتن با مقاومت بالا :

اگرچه در ساخت قسمت های مختلف ساختمان های بلند ممکن است از بتن با مقاومت بالا استفاده شود، ولی کاربرد اصلی بتن سازه های خاص می باشد. برای بررسی بتناز جنبه اقتصادی باید اشاره شود که استفاده از مواد افزودنی فوق روان کننده و ترکیبات تکمیلی سیمان نظیر خاکستر بادی، میکروسیلیس و سرباره کوره آهنگدازی در مخلوط بتن با مقاومت بالا و همچنین افزایش کیفیت مصالح سنگی و اعمال کننرل کیفیت شدید در هنگام ساخت، حمل و نقل و جابجایی بتن و نظارت دقیق در مرحله بتن ریزی و عمل آوری آن، همگی عواملی هستند که قیمت تمام شده بتن با مقاومت بالا را افزایش می دهند، علاوه بر این به نظر می رسد دلیل استفاده محتاطانه از بتن با مقاومت بالا، علیرغم مزیت دستیابی به مقاومت های بالا علاوه بر مسایل اجرایی، مکانیزم شکست این نوع بتن ها می باشد. افزایش تردی باعث شکست های ناگهانی و فاجعه  باری در سازه های در معرض زلزله، انفجار یا بارهای ناگهانی می شود. به همین علت و در بسیاری از موارد، طراحان مایلند این رفتار به صورت شکست نرمتر اصلاح شود با این حال در بیشتر کاربردهای بتن با مقاومت بالا، فواید و محاسن استفاده از آن به قدری زیاد است که عمولاً معایب آن جبران می شود، مهمترین این مزیت ها را  می توان به شرح زیر بر شمرد :

افزایش مقاومت و سختی که می تواند باعث کاهش تغییر مکانهای افقی ناخواسته شود.

بهینه سازی فضای مفید از طریق کاهش ابعاد هندسی اعضای سازه ای

کاهش طول مهاری و وصله میلگردها

کاهش وزن مرده ساختمان

 بهبود خواص مکانیکی، پایایی، آب بندی و کاهش نفوذ پذیری بتن در برابر سرایت عوامل شیمیایی یا جوی مضر

امکان پذیر نمودن استفاده از رده های گوناگون بتن مناسب با مقاومت مورد نیاز در ستون های طبقات مختلف ساختمان های بلند مرتبه که این موضوع ثابت ماندن مقطع ستون و ابعاد قالب را به همراه دارد.

2-2- نقش مواد افزودنی :

امروزه استفاده از افزودنی ها جهت تامین بهتر مشخصات مورد نظر بتن بسیار فراگیر شده است. از این مواد افزودنی، مواد کاهش دهنده آب، روان کننده و به ویژه فوق روان کننده ها بیش از  دیگران در بتن با مقاومت بالا کاربرد دارند. نخستین رده افزودنی ها کاهش دهنده آب که در ضمن خاصیت دیرگیر کنندگی نیز دارند لیگنو سولفات ها می باشند. استفاده از آنها حجم هوای داخل بتن را به میزان تقریبی 2 تا 6 درصد افزایش و میزان آب مورد نیاز را بین 5 تا 10 درصد کاهش می دهد. مقاومت نهایی بتن هایی که با این افزودنی ساخته می شوند بین دو تا بیست درصد بالاتر از بتن مشابه بدون افزودنی می باشد. بیشتر فوق روان کننده هایی که فعلاً در بازر موجود می باشند و در بتن سازی مورد استفاده قرار می گیرد ترکیبات نفتالین و ملامین سولفوته شده می باشند. تولید کنندگان این محصولات معتقدند که با استفاده صحیح از آنها می توان میزان آب بتن بتن را تا حدود بیست درصد کاهش داد. نسل سوم فوق روان کننده ها که بویژه برای بتن ها خودترا کم کاربرد وسیعی دارد بیشتر بر پایه پلی کربوسیلیکات اصلاح شده قرار دارند. تولید کنندگان این مواد اظهار می نمایند که با مصرف آنها میزان آب بتنرا حتی می توان تا حدود سی درصد کاهش داد. واقعیت آن است که استفاده از فوق روان کننده ها به عنوان یکی از مواد ضروری برای تولید بتن با مقاومت بالا روز به روز گسترده تر می شود. البته استفاده از این مواد باید با شناخت کامل کلیه تاثیرات آنها همراه باشد. سازگاری عملکردی فوق روان کننده با نوع سیمان مصرف شده یکی از این ملاحظات است. موضوع دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد آن است که هر چند فوق روان کننده می تواند اسلامپ بتن را برای 5 تا 10 دقیقه  پس از افزایش به میزان قابل توجهی بالا برد، ولی پس از این زمان با سرعت بسیاری اسلامپ  را کاهش می دهد. معمولاً سرعت کاهش اسلامپ بتن در مورد ترکیبات ملامین بیشتراست.

3- تشریح موضوع

در این پژوهش 8 طرح اختلاط ساخته شده که در این طرح ها مقدار مصالح سنگی، سیمان، میکروسیلیس ثابت بوده و با تغییر درصد فوق روان کننده و نسبت آب به سیمان شاهد تغییراتی در مقاومت فشاری بتن هستیم. در اولین نمونه از فوق روان کننده  استفاده نشده و در نمونه های بعدی درصد  استفاده از این مواد برای هرکدام از نمونه ها 0.5 درصد افزایش می یابد و نسبت  آب به سیمان مقداری کاهش می یابد. به طور کل سعی شده در تمامی نمونه ها کارایی ثابت باشد.

4- پارامترهای پروژه

4-1- مقدار مشابه سیمان

4-2- کارایی مشابه

4-3- توزیع مشابه اندازه ی دانه ها برای مخلوط ها

4-4- حداکثر اندازه سنگدانه (32 میلی متر)

4-5- نوع و مقدار مشابه سنگدانه

4-6- مقدار فوق روان کننده به صورت 0.05 وزن سیمان در هر مخلوط تعییر می کند.

همان طور که همه متغیرهای دیگر ثابت نگه داشته شده است این تحقیق ما را قادر به تعیین تاثیر میزان فوق روان کننده بر روی خواص بتن مورد آزمایش می سازد.

5- مصالح مصرفی

5-1- سیمان پرتلند (تیپ 1)

5-2- سنگندانه ریزی رودخانه ای (اندازه دانه 5/0 میلیمتر)

5-3- سنگدانه درشت : سنگدانه رودخانه ای

5-4- آب

5-5- فوق روان کننده

5-6- میکروسیلیس 15 درصد وزن سیمان  

6- منحنی دانه بندی و نسبت طرح اختلاط 

از منحنی دانه بندی شن در شکل 1 و همچنین منحنی دانه بندی ماسه در شکل 2 نشان داده شده است. نسبت مخلوط بتن نیز براساس شرایط ذکر شده در بالا، محاسبه و در جدول 1 نشان داده شده است. 

شکل 1 منحنی دانه بندی شن

شکل 2 منحنی دانه بندی ماسه

جدول 1 طرح اختلاط

اسلامپ2
اسلامپ1
نسبت آب به پودر
میکروسیلیس
ماسه
 شن
آب گل
آب اضافی
روان کننده
آب پایه
سیمان
شماره طرح
8
10
43/0
67.5
890
840
200
0
0
200
450
1
8
13
0.37
67.5
890
840
190
10
0.5
200
450
2
6
12
0.36
67.5
890
840
185.5
14.5
1
200
450
3
6
13
0.34
67.5
890
840
178.5
21.5
1.5
200
450
4
5
14
0.32
67.5
890
840
164.5
35.5
2
200
450
5
4
13
0.29
67.5
890
840
149.3
50.7
2.5
200
450
6
3
12
0.265
67.5
890
840
137.2
62.8
3
200
450
7
3
12
0.25
67.5
890
840
128.8
71.2
3.5
200
450
8
- نمایش و تحلیل نتایج

7-1- کارایی

با تجزیه و تحلیل نتایج اسلامپ بتن تازه در جدول 1، نتایج زیر به دست می آید :

 7-1-1- کارایی پس از 30 دقیقه برای بتن هایی که از درصد فوق روان کننده ی بیشتری استفاده شده و نسبت آب به پودر کمتری دارند به سرعت پایین آمده و کار کردن با این بتن بسیار مشکل می باشد.

7-2- مقاومت فشاری
مقاومت فشاری بتن در سن 3، 7 و 28 روز بر مبنای کیلوگرم بر سانتی متر مربع اندازه گیری، و در جدول 2 نشان داده دشه است. روند افزایش مقاومت فشاری نیز در شکل 3 نشان داده شده. برای هر نوع بتن یه نمونه در سن 3 روز، سه نمونه در سن 7 روز و سه نمونه در سن 28 روز مورد آزمایش قرار گرفته شده 
جدول 2 مقاومت فشاری
سن بتن (روز)
شماره طرح
28
7
3
422
267
187
1
761
412
261
2
798
431
269
3
851
456
278
4
891
478
285
5
861
462
279
6
823
445
269
7
785
427
279
8

شکل 3- روند تغییرات مقاومت فشاری
7-1-2- تحلیل نتایج

از تحلیل  نمودار مقاومت فشاری این نتیجه به دست می آید که با افزایش میزان مصرف فوق روان کننده ها مقاومت فشاری ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. باید توجه داشت که فوق روان کننده ها باعث تولید حباب های ریزی در بتن می شود، افزایش مقاومت بتن در ابتدا به علت کاهش نسبت آب به سیمان می باشد ولی وقتی میزان مصرف این مواد افزایش می یابد باعث ایجاد حباب هوا شده و تخلخل بتن را افزایش می دهد و این موضوع  باعث کاهش مقاومت بتن در نسبت های بالای استفاده از فوق روان کننده ها می باشد.

8- نتیجه گیری 

براساس تجزیه و تحلیل مقایسه ای از نتایج آزمون مقاومت فشاری بتن با هشت درصد مختلف فوق روان کننده نتایج زیر به دست می آید :

مقاومت فشاری بتن در نسبت وزنی 2 درصد فوق روان کننده به وزن سیمان بیشترین مقدار را دارا می باشد و در 0.5 درصد کمترین مقدار را دارد. مقاومت بتن با افزایش  مقدار فوق روان کننده به بیش از 2 درصد وزن سیمان کاهش می یابد و این کاهش به علت افزایش حباب هوا بر اثر استفاده از  فوق روان کننده می باشد.

روند افزایش یا کاهش مقاومت فشاری با افزایش سن بتن بیشتر شده و در سنین بالا شاهد نوسانات شدیدتری در مقاومت بتن می باشیم.

با افزایش فوق روان کننده و کاهش نسبت آب به سیمان کارایی مخلوط بتن پس از 30 دقیقه به شدن کاهش یافته و کار کردن با آن مشکل می باشد.
9- مراجع 

1- مظلوم، م،  (1383)، «مقاومت و مدول الاستیسیته سکانتی در بتن های با مقامت زیاد دارای میکروسیلیس،» اولین کنگره ملی مهندسی  عمران، تهران، ایران، اردیبهشت 83.

2. Shah, S.P. and Ahmad, S.H., High performance concrete and applications, Edvard Arnold,London, 1994.

3. Felicetti, R., Gambarova, P.G., Rosati, G.P., Corsi, F., and Giannuzzi, G., (1996), “Residual Mechanical Properties of High-Strength Concrete Subjected to High-Temperature Cycles,”

Proceedings, 4th International Symposium on Utilization of High-Strength/High-performance Concrete,Paris,France.

4. Ali F., Abu-Tair A., O’ Connor D., Benmarce A. , Nadgai A. “Useful and practical hints on the process of producing gigh-strenght concrete”, practice periodical on structural design and construction, november 2001, pp150-153, 2001

5- باقری، ع، «حرارت زایی بتن حاوی میکروسیلیس» مجموعه مقالات سمینار بین المللی کاربرد میکروسیلیس در بتن، تهران، ایران.