بتن خود تراکم و آزمایشات آن
مقدمه
پژوهشگران عرصه مصالح ساختمانی طی سال ها در تلاش بوده اند تا با ایجاد تغییراتی در اجزای مختلف این ماده، اصلاحاتی را مطابق با نیازهای موجود اعمال کرده و به خواص جدید یا برتری از بتن دست پیدا کنند. این تلاش ها در طی سالها منجر به پیدایش بتن های توانمند، فوق توانمند، سبک، الیافی و غیره شده است. یکی از این انواع بتن که ظهور آن به چندین دهه قبل بازمی گردد، بتن خودتراکم است که با ویژگی های خاص خود، امکانات جدیدی را در اختیار مهندسین قرار داده است که با استفاده از آنها می توان بر مشکلات ناشی از عدم تراکم مناسب در سازه های بتنی، از جمله کاهش عمر مفید و دوام سازه ها فائق آمد. با اینکه در ابتدا بتن خودتراکم در زمره بتن های خاص و پیچیده محسوب می شد، توانایی ها و مشخصات فوق العاده، این نوع بتن را به سرعت به یکی از انواع پرکاربرد در کشورهای پیشرفتهٔ دنیا تبدیل کرد. با این حال، در کشورهایی مانند کشور ایران، هنوز این بتن یک فناوری جدید در عرصه ساخت و ساز به شمار می آید و می توان گفت استفاده از آن هنوز محدود می باشد و آشنایی و دانش کافی درباره آن نزد اغلب مهندسین وجود ندارد.[۱] بتن خودتراکم عبارت است از "بتنی با کارایی زیاد و عدم جداشدگی که می تواند پس از ریخته شدن در محل موردنظر، فضای قالب را پر کند و اطراف آرماتورها را بدون نیاز به تراکم مکانیکی فرا بگیرد". De Schutter و همکارانش (۲۰۰۸) نیز موارد زیر را به عنوان پارامترهای ضروری برای یک مخلوط خودتراکم در حالت تازه عنوان کرده اند: الف- توانایی جریان یافتن تحت وزن خود را داشته باشد. ب- توانایی پر کردن تمامی فضای خالی موجود (فضای قالب) را داشته باشد. ج- توانایی ایجاد یک مصالح متراکم و به اندازه کافی همگن را بدون نیاز به انجام عملیات تراکم داشته باشد. به طور کلی بتن خودتراکم با مصالحی مشابه بتن معمولی ساخته می شود و در برخی موارد برای ساخت آن علاوه بر مقادیر نسبتاً زیاد فوق روان کننده، از افزودنی اصلاح کننده لزجت نیز استفاده می شود. شناخت صحیح رفتار، مزایا، معایب و نهایتاً ارایه طرح اختلاط مناسب برای بتن خودتراکم "هنر" ی است که با استفاده از آن می توان از مزایای این نوع بتن بیشترین بهره را جست و به موارد طرح شده در تعریف این بتن، یعنی کارایی بالا و عدم جداشدگی، دست یافت.
تعریف بتن خودتراکم
طبق تعریف انجمن بتن ایالات متحده بتن خودتراکم "بتنی با کارایی زیاد و عدم جداشدگی است که می تواند در محل مورد نظر ریخته شده، فضای قالب را پر کند و اطراف آرماتورها را بدون نیاز به تراکم مکانیکی فرا بگیرد". بطور کلی بتن خودتراکم با مصالح بتن معمولی ساخته می شود و در برخی موارد برای ساخت آن علاوه بر مقادیر نسبتاً زیاد فوق روان کننده، از افزودنی لزجت دهنده نیز استفاده می شود
تاریخچه
از آغاز گسترش کاربرد بتن مسلح، مشکلات اجرایی ناشی از کاربرد مخلوط های خشک موجب گرایش به مخلوط های مرطوب تر با روانی بیشتر مخصوصاً در میان متولیان اجرای سازه های بتنی شده بود ولی از آنجا که افزایش روانی در گرو استفاده از آب بیشتر در مخلوط بتن بود و از طرفی تاثیر افزایش میزان آب به سیمان بر کاهش مقاومت و دوام بتن شناسایی شده بود، این سوال برای متخصصان بتن ایجاد شده بود که چگونه می توان بدون تاثیر منفی بر خواص بتن در جهت سهولت اجرای سازه های بتنی، روانی مخلوط را افزایش داد. با گذشت زمان و پیدایش روان کننده ها و فوق روان کننده ها به عنوان نوع جدیدی از افزودنی ها، بسیاری از مشکلات اجرایی بتن که ناشی از استفاده از بتن های با کیفیت خوب ولی کارایی کم بود از میان برداشته شد. با این حال دست یابی به بتن با قابلیت خودتراکمی بدون افت در مقاومت و دوام بتن و عدم ایجاد انسداد و جداشدگی، سالها به عنوان یک هدف دست نیافتنی برای دست اندرکاران صنعت بتن در کشورهای مختلف قلمداد می شده است. این مسایل باعث توجه محققین به خواص کارایی و رئولوژی بتن گردید. نهایتاً در اوایل دهه هشتاد میلادی به دنبال کاهش نیروی کار ماهر در صنعت ساخت و ساز ژاپن و نیز تراکم نامناسب بتن ناشی از افزایش حجم آرماتورهای مصرفی که باعث کاهش کیفیت کارهای اجرایی انجام گرفته شده بود، این موضوع برای چندین سال مورد بحث و بررسی قرار گرفت تا اینکه نظریه بتن خودتراکم، بتنی که بتواند تحت وزن خود و بدون نیاز به لرزاندن متراکم شده و تمام زوایای قالب را پر کند، به عنوان راه حلی توسط Okamura در سال ۱۹۸۶ مطرح شد. لازمهٔ تحقیق بر روی بتن خودتراکم مطالعهٔ عمیق کارایی بتن بود که توسط Ozawa و Maekawa در دانشگاه توکیو صورت گرفت. مدل اولیه بتن خودتراکم در سال ۱۹۸۸ تکمیل شد و در همین سال این نوع بتن برای اولین بار در کارگاه ساخته شد و نتایج قابل قبولی را از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی ارائه داد. تحقیقات در زمینهٔ بتن خودتراکم در اروپا و آمریکا در مقایسه با ژاپن دیرتر آغاز گردید. لیکن امروزه بتن خودتراکم همزمان با کشور ژاپن در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی کشورهای اروپایی، کانادا، آمریکا و نیز آسیا موضوع بحث، بررسی و اجرای سازه های بتنی است. در پی استفاده گسترده از بتن خودتراکم در ژاپن، مراکز علمی و پژوهشی در دنیا بر آن شدند تا این تجربیات را بصورت مدون و استاندارد درآورند. می توان گفت منسجم ترین تلاش در این زمینه توسط موسسه اروپایی EFNARC در سال ۲۰۰۲ با انتشار راهنمای بتن خودتراکم به ثمر نشست. در سال ۲۰۰۵ میلادی نیز این موسسه به همراه چهار موسسهٔ دیگر تجربیات عملی در بتن خودتراکم را تحت عنوان "راهنمای اروپایی بتن خودتراکم، ویژگی ها، تولید و استفاده" گردآوری و منتشر نمودند. در ایران نیز آشنایی با این بتن از اوایل دههٔ ۷۰ آغاز شد و با گذشت زمان و پس از انجام مطالعاتی در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی کشور، این نوع بتن در چندین پروژهٔ خاص بکار گرفته شد
ویژگی های بتن خودتراکم
شروع تست L
اتمام تست L
شروع تست U
اتمام تست U
خواص بتن تازه در بتن های خودتراکم از حساسیت بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردار است زیرا مزایای این بتن غالباً از خواص آن در حالت تازه ناشی می گردد و به همین دلیل نیز آزمایش های خاصی برای ارزیابی رفتار بتن خودتراکم تازه بکار گرفته می شود. بتن خودتراکم در حالت تازه عموماً با سه ویژگی زیر شناخته می شود:
* قابلیت پرکردن
* قابلیت عبور
* مقاومت در برابر جداشدگی (پایداری)
باید توجه داشت که یک مخلوط بتن فقط هنگامی می تواند در طبقه بندی بتن خودتراکم قرار گیرد که الزامات مربوط به هر سه ویژگی را دارا باشد. به عبارت دیگر این سه ویژگی کارایی بتن خودتراکم را توصیف می کنند. طبق تعریف، کارایی بتن نشانگر سهولت اختلاط، جای دهی، تراکم و پرداخت سطح بتن تازه است. این ویژگی در بتن خودتراکم توسط آزمایش های ویژه ای مورد ارزیابی قرار می گیرد. قابلیت پرکردن (جریان در حالت آزاد) توانایی بتن خودتراکم برای جریان و پرکردن همهٔ فضاهای داخل قالب، تحت وزن خود را نشان می دهد. این ویژگی هنگام انتخاب روش بتن ریزی و نیز تعیین فاصلهٔ مجاز بین نقاط بتن ریزی اهمیت خاصی می یابد. قابلیت عبور (جریان در حالت محبوس) به توانایی بتن برای عبور از موانع مختلف و فضاهای باریک در قالب، بدون وقوع انسداد جریان (اصطلاحاً بلوکه شدن) اشاره دارد. بلوکه شدن در نتیجهٔ جداشدگی موضعی سنگدانه ها در مجاورت موانع رخ می دهد و منجر به توقف جریان در غیاب تراکم دینامیکی می گردد. بتن خودتراکم هنگامی می تواند ظرفیت پرکنندگی زیادی داشته باشد که حد مناسبی از قابلیت عبور و قابلیت پرکنندگی را به صورت همزمان داشته باشد تا بتواند یک مقطع خاص را فقط تحت نیروی ثقل پر کند. پایداری بتن تازه به توانایی آن برای حفظ توزیع همگن اجزای مختلف در حین جریان و گیرش گفته می شود. برای بتن خودتراکم دو نوع ویژگی پایداری حائز اهمیت هستند: پایداری دینامیکی و استاتیکی. پایداری دینامیکی، مقاومت بتن در برابر جداشدگی اجزا حین جای دهی در قالب می باشد. هنگامی که شرایط آرماتوربندی به گونه ای باشد که نیازمند عبور بتن از فضاهای کوچک باشد، بتن خودتراکم مذکور باید پایداری دینامیکی کافی داشته باشد. پایداری استاتیکی نشانگر مقاومت بتن در برابر آب انداختگی، جداشدگی و نشست سطحی بعد از بتن ریزی و در حالی که بتن هنوز در حالت خمیری است، می باشد. در اغلب موارد، افزودنی اصلاح کنندهٔ لزجت و یا مقدار مواد پودری زیاد برای بهبود پایداری بتن تازه استفاده می شود. افزودنی اصلاح کنندهٔ لزجت برای بهبود رئولوژی مصالح سیمانی در حالت خمیری و کاهش خطر جداشدگی مورد استفاده قرار می گیرد. برخلاف بتن معمولی، حادترین نوع جداشدگی در بتن خودتراکم هنگامی رخ می دهد که عملیات بتن ریزی انجام شده است و مخلوط بتنی در حالت سکون قرار دارد. در واقع در صورتی که مخلوط بتن از پایداری کافی برخوردار نباشد، سنگدانه های درشت تمایل به ته نشینی در ملات پیدا می کنند و حاصل کار بتن ناهمگن با خواص نامطلوب خواهد بود
مزایای بتن خودتراکم
کاربرد صحیح بتن خودتراکم می تواند تاثیرات مثبت فراوانی بر روند ساخت سازه های بتنی داشته باشد. "افزایش بهره وری" یکی از موارد مهمی است که با استفاده از بتن خودتراکم می توان به آن دست پیدا کرد. باید توجه داشت که در کنار تلاش برای کاهش هزینه ها، افزایش بهره وری در امر بتن ریزی نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این مسئله برای تمام رده های کاربرد، از پروژه های معمولی تا پیچیده ترین سازه ها، صادق است. مسئله بتن ریزی و تراکم در قسمت هایی از سازه که در آن ها بتن با مقاومت متوسط و مخصوصاً بتن پرمقاومت استفاده می شود، دارای اهمیت بیشتری است. به عنوان نمونه در اجزایی مانند دیوار برشی و ستون که معمولاً دارای تراکم زیاد آرماتور و ابعاد کوچک مقطع بتن ریزی می باشند، تراکم ناکافی ناشی از فاصلهٔ کم آرماتورها می تواند منجر به پیدایش نقاط ضعف در عضو بتنی شود. حذف کامل عملیات تراکم با به کارگیری بتن خودتراکم، باعث افزایش سرعت کار و کاهش هزینه ها می شود که نتیجهٔ آن افزایش بهره وری است. افزایش سرعت بتن ریزی نه تنها از منظر کاهش هزینه ها، بلکه از بُعد کاهش کل زمان ساخت حائز اهمیت است. بر این اساس، به کارگیری بتن خودتراکم می تواند از طریق کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری نقش کلیدی در ارتقای جایگاه صنعت بتن در عرصهٔ ساخت وساز داشته باشد. استفاده از بتن خودتراکم افزایش بهره وری را در حمل ونقل و بتن ریزی، علاوه بر فرایند تراکم، ممکن می سازد. رفتار شبه مایعِ بتن خودتراکم تازه سبب می شود بتوان روش های جدیدی را برای پمپ کردن بتن و هدایت آن به درون قالب بکار گرفت؛ مسئله ای که باعث پیدایش روش های نوین بتن ریزی شده است که نمونه های موفقی از به کارگیری آن ها در کشور ژاپن موجود است. با حذف نیاز به تراکم خارجی و وجود قابلیت جریان، درجهٔ بالاتری از اتوماسیون و صنعتی سازی در ساخت سازه های بتنی دست یافتنی است. این مسئله منجر به تحول سامانه های تولید (مخصوصاً در صنعت پیش ساختگی) و در نهایت افزایش بیش از پیش بهره وری در روند ساخت وساز می گردد. "افزایش همگنی" یکی دیگر از مزایای مهم استفاده از بتن خودتراکم می باشد. در واقع یکی از نگرانی های اصلی که موجب پیدایش بتن خودتراکم شد، کاهش دوام بتن به دلیل ناهمگنی اعضای بتنی بود. در بسیاری از سازه ها نیاز به بهبود عملکرد سازه ای و متعاقباً افزایش حجم آرماتور مصرفی در بتن، باعث ایجاد مشکلاتی در روند عملیات بتن ریزی و تراکم می شود که نتیجهٔ امر، تراکم ناکافی و ناهمگنی بتن خواهد بود. حتی در سازه های معمولی و در حجم کم آرماتور نیز استفاده از نیروی انسانی آموزش ندیده و عدم اعمال نظارت دقیق بر روند تراکم بتن باعث بروز این مشکلات می شود؛ بنابراین بهبود کیفیت عضو بتنی با تراکم زیاد آرماتور از طریق به کارگیری بتنی که خود انجام عملیات تراکم را تضمین نماید و با برخورداری از خصوصیت "پایداری" همگنی را در قسمت های مختلف فراهم کند، یک هدف مهم از تولید و به کارگیری بتن خودتراکم می باشد. علاوه بر موارد مطرح شده، بتن خودتراکم مزایای دیگری را نیز در اختیار سازندگان قرار می دهد. به طور خلاصه موارد زیر را می توان به عنوان مزایای اصلی استفاده از این نوع بتن ذکر نمود: ۱- افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی و تسریع پیشرفت کار ۲- بهبود کیفیت ساخت – به دلیل اطمینان از تراکم کافی در مناطق با تراکم زیاد آرماتور ۳- کاهش آلودگی صوتی و توجه بیشتر به مسائل ایمنی و زیست محیطی در محیط کار- با توجه به حجم زیاد صدا ناشی از عملیات تراکم حین بتن ریزی و نیز در نظر گرفتن خطر ابتلای کارگران به سندروم انگشت سفید ۴- صرفه جویی اقتصادی- علی رغم هزینه بیشتر مواد و مصالح مورد استفاده برای ساخت بتن خودتراکم، در بسیاری موارد در نتیجه کاهش هزینه های تجهیزات و نیروی انسانی از قبیل عوامل تراکم، نظارت و غیره، استفاده از بتن خودتراکم سبب کاهش مجموع هزینه ها می شود ۵- کمک به معماری سازه با توجه به شکل پذیری بیشتر- با توجه به روانی فوق العاده بتن خودتراکم انواع قالب متنوع تری را می توان برای بتن ریزی استفاده و اجزای معماری گسترده تری را با توجه به مسائل زیباشناختی اجرا نمود ۶- بهبود دوام بتن در نتیجهٔ تراکم بهتر بتن تازه ۷- آزادی بیشتر در طراحی سازه- به دلیل میسر شدن اجرای سازه های بتنی ظریف و سنگین و انتخاب مقاطع کوچک با آرماتورهای انبوه ۸- سطح تمام شده بهتر و ارتقای کیفیت محصول نهایی ۹- کمک به توسعه صنعت پیش ساختگی قطعات بتنی ۱۰- افزایش ایمنی در کارگاه- استفاده از بتن خودتراکم به میزان زیادی خستگی و تنش های فیزیکی کارگران را کاهش می دهد و با پایین آوردن احتمال خطرات و صدمات فیزیکی، ایمنی کارگاه را افزایش می دهد قابل ذکر است که همانند هر پدیدهٔ دیگر، استفاده از بتن خودتراکم نیز می تواند دشواری ها و معایبی داشته باشد. افزایش هزینه مصالح، حساسیت زیاد در برابر تغییرات ویژگی های مواد و مصالح، نیاز به کنترل دقیق بتن در حالت تازه، افزایش هزینه قالب بندی به دلیل فشار احتمالی بالاتر وارده و نیاز به مهارت زیاد برای تهیه و کنترل مخلوط های بتنی از مواردی هستند که باعث می گردد کاربرد بتن خودتراکم در هر پروژه ای توصیه نشود. تجزیه وتحلیل مسائل اجرایی و اقتصادی، درک درست شرایط خاص هر پروژه و در نهایت قضاوت مهندسی صحیح می تواند منجر به استفادهٔ بجا از این نوع بتن و بهره مندی از مزایای آن گردد.
طرح اختلاط
در حال حاضر سه شیوه مختلف
خصوصیات بتن خودتراکم
خواص بتن تازه در بتن های خودتراکم از حساسیت بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردار است زیرا مزایای این بتن غالباً از خواص آن در حالت تازه ناشی می گردد و به همین دلیل نیز آزمایش های خاصی برای ارزیابی رفتار بتن خودتراکم تازه بکار گرفته می شود. بتن خودتراکم در حالت تازه عموماً با سه ویژگی زیر شناخته می شود:
* قابلیت پر کردن
* قابلیت عبور
* مقاومت در برابر جداشدگی (پایداری)[
ویژگی های مصالح
1. سنگدانه ها:حداکثر اندازه سنگدانه های به کار رفته در این نوع بتن بستگی به کاربرد عملی آن دارد ولی عموماً حداکثر اندازه آن به ۲۰میلی متر می رسد.
سنگدانه ها به دو دسته تقسیم می شوند:
* ماسه:تمام ماسه های متداول در تولید بتن معمولی در این صنعت نیز به کار می رود. هر دو ماسه شسته و گوشه گرد اعم از سیلیسی و یا آهکی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. ذرات کوچکتر از ۰٫۱۲۵ میلیمتر که به عنوان "پودر" تلقی می شوند بر خواص روانی s.c.c بسیار موثر است و به منظور تولید بتن یکنواخت، رطوبت آن باید دقیقاً کنترل شودحداقل میزان ریزدانه ها (از ماسه تا مواد چسباننده پودری) به منظور جلو گیری از جداشدگی دانه بندی ضروری است.
* شن (درشت دانه ها):تمامی انواع درشت دانه ها در اینجا به کار می روند ولی حد اکثر اندازه معمولی دانه ها (۱۶-۲۰) میلی متر می باشد. به هر حال سنگدانه های تاحدود ۴۰میلی متر می تواند در بتن خود متراکم به کار رود.
استفاده از سنگدانه های شکسته سبب افزایش مقاومت بتن خود متراکم می شود (به دلیل افزایش قفل و بست بین ذرات) می شود و در حالی که سنگدانه های گرد گوشه به دلیل کاهش اصطکاک داخلی روانی آن را اصلاح می کند. استفاده از دانه بندی گسسته به طور معمول به دلیل کاهش اصطکاک داخلی روانی آن را اصلاح می کنند. استفاده از دانه بندی گسسته به طور معمول به دلیل کاهش اصطکاک داخلی و افزایش روانی نسبت به دانه بندی پیوسته مطلوب تر می باشد.
چالش های کاربرد گستردهٔ بتن خودتراکم در ایران
با اینکه در ابتدا بتن خودتراکم در زمرهٔ بتن های خاص و پیچیده محسوب می شد، توانایی ها و مشخصات فوق العاده، این نوع بتن را به سرعت به یکی از انواع پرکاربرد در کشورهای پیشرفتهٔ دنیا تبدیل کرد. با این حال، در کشورهایی مانند کشور ایران، هنوز این بتن یک فناوری جدید در عرصهٔ ساخت و ساز به شمار می آید و می توان گفت استفاده از آن هنوز محدود می باشد و آشنایی و دانش کافی دربارهٔ آن نزد اغلب مهندسین وجود ندارد. با این حال با پایان موفقیت آمیز چند پروژهٔ عمرانی بزرگ همانند پروژهٔ بزرگراه طبقاتی شهید صدر در تهران به نظر می رسد با آشنایی تدریجی سازندگان ایرانی با روش های اجرا و مزایا و معایب بتن خودتراکم در چنین پروژه های عظیمی، می توان در آینده شاهد اقبال مهندسین به این محصول نوین، اجتناب از بکارگیری مصالح و روش های سنتی و هزینه بر و در نهایت ارتقای کیفیت سازه های بتنی بود.
خزش در بتن
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 می شود. از آنجا که این افزایش می تواند چندین برابر بزرگتر از تغییر شکل نسبی هنگام بارگذاری باشد، لذا پدیده خزش نقش نسبتاً مهمی در رفتار سازه ها خواهد داشت. بزرگی خزش و نرخ پیشرفت آن تحت تاثیر فاکتورهای زیادی هستند، بعضی از این فاکتورها ناشی از خواص مخلوط سیمان بوده وبرخی 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 می شود. در سطوح بالاتر تنش، خزش با نرخ سریعتری افزایش می یابد و نسبت به تنش غیرخطی می شود. این رفتار غیرخطی خزش در سطوح بالای تنش، مرتبط با افزایش میکروترک ها تلقی می شود. تنشهای فشاری به ندرت در ساز ه های بتنی در بارهای سرویس از نصف مقاومت فشاری فراتر می روند و لذا اثرات خزش غیرخطی از اهمیت کمتری نسبت به خزش خطی برخوردار است.
بتن خود متراکم در ایران
بتن خود متراکم یک عرضه پویا در زمینه ساخت و ساز در دنیاست، با توجه به این موضوع دانشکده عمران دانشگاه شهید باهنر کرمان اولین تجلی گاه ظهور بتن خود تراکم در ایران شد که دانشجویان کارشناسی ارشد زیر نظر دکتر مقصودی عضو هیئت علمی به این مهم دست پیدا کردند.
تعریف بتن خود تراکم
علاوه بر انواع بتن که تا به اینجا برای شما کاربران عزیز توضیح داده شد، نوع دیگری از بتن نیز وجود دارد که به آن بتن خود تراکم می گویند. در مقالات قبلی در مورد انواع مختلف بتن از جمله بتن سبک ، بتن سنگین ، بتن پیش تنیده ، بتن پیش ساخته ، بتن آماده ، بتن مگر، بتن شفاف ، بتن مسلح (بتن آرمه)، بتن عایق و فوم بتن توضیح داده ایم. در این بخش قصد داریم بتن خود تراکم (SCC) را برای شما معرفی کنیم.
نقص بتن در ژاپن به طور عمده به دلیل نسبت آب به سیمان بالا برای افزایش کارایی است. تراکم ضعیف عمدتا به دلیل نیاز به ساخت و ساز سریع در دهه 1960 و 1970 رخ داد. اوکامورا نیاز به بتن با کارایی بالا را که برای فشرده شدن نیاز به نیروی مکانیکی ندارد را پیش بینی کرد. در طول دهه 1980، اوکامورا و دانشجوی دوره دکترای او با نام Kazamasa Ozawa در دانشگاه توکیو، بتن خود تراکم (SCC) را توسعه دادند که یک بتن منسجم بود اما داری قابلیت جاری شدن و شکل گیری با قالب کار بدون استفاده از هرگونه تراکم مکانیکی بود. این نوع بتن با عنوان بتن خود تراکم شناخته می شود.
خصوصیات بتن خود تراکم به شرح زیر است:
* سیالیت شدید، که معمولا بیش از اسلامپ با جریان آن که معمولا بین 650 تا 750 در جدول جریان است، اندازه گیری می شود.
* بدون نیاز به مرتعش کننده برای فشرده سازی بتن
* جایگذاری آسان
* بدون سرریز شدن و افتراق سنگدانه ها
بتن خود تراکم (SCC) می تواند تا 50٪ در هزینه های نیروی کار صرفه جویی کند. زیرا این نوع بتن 80% سریع تر ریخته می شود. در سال 2005، بتن خود تراکم در کشورهای اروپایی 10 تا 15 % فروش بتن را به خود اختصاص داد. در صنعت بتن پیش ساخته در آمریکا، بتن خود تراکم (SCC)، بیش از 75 درصد تولیدات بتن را تشکیل داد. 38 گروه حمل و نقل در آمریکا، استفاده از این بتن را برای ساخت پروژه راهسازی و پل پذیرفته اند.
بتن خود تراکم
بتن خود تراکم
بتن خود تراکم ، متشکل از بازه گسترده ای از طرح های اختلاط بتن می باشد که ویژگی های بتن تازه و سخت شده لازم برای کاربری های خاص دارا می باشند. مقاومت بتن خود تراکم معیار اصلی موفقیت این بتن می باشد ولی ویژگی های بتن تازه آن، بسیار گسترده تر از بتن معمولی و متراکم شده توسط لرزاننده ها می باشد .خواص بتن خود تراکم مطلوب باید در زمان، محل و بتن ریزی حفظ شوند.
یکی از کاربردهای بتن خود تراکم در مواردی است که شبکه بندی آرماتور ها فشرده است. هم چنین عدم نیاز به لرزاننده در بتن خود تراکم ، آلودگی صوتی محیط را به نحو قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. علی رغم ویژگی های مطلوب بتن خود تراکم، 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 خودتراکم سخت شده و کار پذیری بتن تازه را تحت تاثیر قرار میدهد.
زمان هزینه و کیفیت سه عامل مهم در اجرا بتن خودتراکم و هر پروژه بتن ریزی می باشد که تاثیر مهمی در صنعت ساخت دارند . هر گونه پیشرفت و یا توسعه ای که باعث بهبود این سه عامل گردد، همواره مورد علاقه مهندسان عمران خواهد بود. هرگاه این پیشرفت ها در صنعت ساخت و ساز تاثیر گذار باشد باید تحقیقات کافی بر روی فواید و مضرات آن ها انجام گرفته و اقدامات لازم برای اجرایی ساختن آن ها در صنعت ساخت و ساز صورت پذیرد. بتن خود تراکم با توجه به خصوصیات ویژه خود یکی از این توسعه هاست که میتواند تاثیر قابل توجهی بر صنعت ساخت داشته باشد.
دست یابی به بتنی با قابلیت خودترازی و خود تراکمی بدون افت در مقاومت، روانی و یا جداشدگی، یکی از دست آوردهای مهم در عرصه عمران در کشورهای مختلف بوده است. در اوایل قرن بیستم به دلیل خشک بودن مخلوط بتنی، تراکم بتن تنها از طریق اعمال ضربه های سنگین در مقاطع وسیع و در دسترس ممکن بود. با شیوع استفاده از بتن های مسلح و آشکار شدن مشکلات اجرایی کاربرد مخلوط های خشک، گرایش به استفاده از مخلوطهای مرطوب تر گسترش یافت اما شناسایی تاثیر نسبت آب به سیمان در دهه 1920 نشان داد که افزایش این نسبت می تواند موجب افت در مقاومت بتن گردد. در سال های بعد، توجه به مسئله دوام بتن همچنین تاثیر مخرب افزایش نسبت آب به سیمان 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 نیز روش های تراکم، با هدف بهبود خواص مقاومت و دوام آن صورت گیرد. این تحقیقات در نهایت منجر به معرفی بتن خود متراکم در ژاپن گردید. که بتن خودتراکم بتنی با قابلیت جریان زیاد که می تواند تنها تحت تاثیر نیروی ثقل و بدون نیاز به انجام هرگونه فرآیند دیگری تمامی زوایای قالب را پر کرده و آرماتور ها دربرگیرد، بدون آنکه جداشدگی یا آب انداختن ایجاد گردد.
بررسی رئولوژی و کارایی ، تاثیر بالایی بر تعیین خواص بتن خود تراکم را نشان می دهد، لذا بر اساس روابط مایع لزج نیوتنی، پارامترهای موثر در تعریف رفتار جریان بتن خود تراکم را معرفی می کند و آزمایش جی – رینگ آزمایش ساده و مناسبی برای اندازه گیری مقاومت بتن در مقابل جداشدگی سنگدانه ها است و چنانچه مقدار آب و مخصوصا فوق روان کننده از یک حد معینی افزایش یابد مقاومت جداشدگی بتن کاهش می یابد و از آزمایش دو نقطه ایی میتوان بدست آورد که ثابت های رئولوژی میتوانند خواص رئولوژی، مخصوصا توانمندی بتن از نظر حرکت پذیری و پرشدگی را بخوبی تعیین نماید . بتن خود تراکم نخست در سال 1986 توسط H.okamura در ژاپن پیشنهاد گردید و در سال 1988 این نوع بتن در کارگاه ساخته شد و نتایج قابل قبولی را از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی بتن ارائه داد. مقالات متعددی در ارتباط با توسعه بتن خودتراکم در دنیا ارائه شد امروزه بتن خود تراکم همزمان با کشور ژاپن در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی کشورهای اروپایی، کانادا و امریکا تحت عنوان self – consolidating concrete موضوع بحث بررسی و اجرای سازه های بتنی است. در ایران نیز استفاده از بتن خود تراکم از چند سال قبل آغاز شده و مزایای آن بهره گرفته شده است برای مثال می توان از مصرف بتن خود تراکم در تونل رسالت در تهران نام برد.
شرح بتن خود تراکم
بتن خود تراکم از آخرین دستاوردهای تکنولوژی بتن است . مهم ترین ویژگی این بتن آن است که نیاز به تراکم نداشته و تحت وزن خود و در قالب قرار می گیرد .واضح است که این ویژگی مهم کاربرد های فراوانی را برای این بتن ممکن می سازدکه تاکنون برای بسیاری ازمهندسان ناشناخته ودست نیافتنی می باشد . یکی از مهم ترین مشکلاتی که در استفاده عملی از بتن خود تراکم وجود دارد، آن است که به دلیل جدید بودن این تکنولوژی، هنوز شناخت دقیقی ازآن وجود ندارد و استانداردهای آن در حال تکوین می باشند .از بتن خودتراکم می توان در صنعت سبک سازی ساختمان که به نوبه خود جزو صنایع جدید ساخت و ساز در کشور ما محسوب می شود استفاده نمود . از این رو در این مقاله کلیه آزمایشات بتن خود متراکم جمع آوری ومورد بررسی قرار گرفته است.
امروزه بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی شناخته شده در سطح جهان کاربرد بسیاری در پروژه های عمرانی دارد .بتن دارای تنوع و دامنه خواص وسیعی است . امروزه ابداع مواد افزودنی بتن جدید و اصلاح مواد افزودنی بتن قدیمی باعث شده است که این تنوع درخواص روزبه روز افزایش یابد ، نقاط قوت بتن افزایش ونقاط ضعف آن کاهش یابند .یکی از نقاط ضعف بتن های عادی (در مقابل بتن خود تراکم) آن است که این بتن ها دارای سیالیت زیاد نیستند .کمبود سیالیت باعث می شود که بتن درمناطق محدود و مناطقی که دارای تراکم آرماتور باشند به خوبی نفوذ نکرده و بتن پوک یا کرمو اجرا شود . در حدود سال 1988 در ژاپن برای اولین بار بتنی بوجود آمد (بتن خود تراکم) که این نقیصه به طور کلی درآن از بین رفته است .این بتن که دارای سیالیت فوق العاده بالا است را بتن نامیدند .نسل اول این بتن دارای طرح اختلاطی مشابه بتن های Self Compacting Concrete یا (SCC) خود متراکم شونده عادی است با این تفاوت که در آن مواد افزودنی مخصوص برای روان کردن بتن استفاده می شود . بنابراین طرح اختلاط این بتن شامل سیمان،سنگدانه،آب،موادافزودنی وموادمضاف است .از این بتن (بتن خود تراکم) در ابتدا برای مرمت سازه های بتنی و بتن ریزی در مناطق محدود استفاده شد.از آنجایی که هزینه زیاد استفاده از مواد افزودنی باعث گران شدن این بتن می شود در نسل دوم بتن خود تراکم سعی شده است که با اعمال اصلاحات و جایگزین نمودن برخی مصالح هزینه ساخت بتن خود تراکم شونده درحدامکان کاهش یابد تا استفاده از آن برای این طیف وسیع تری از سازه ها امکان پذیر گردد . در سال 1997 بتن خودتراکم شونده تنها 1 درصد تولید کشور ژاپن را تشکیل می داد .تا کنون در صنعت پیش ساخته ، کاربردهای تجاری وبرخی سازه های خاص SCC رقم با سرعت زیاد در حال افزایش است . از استفاده شده است،ولی هزینه بالا هنوز روند استفاده وسیع ازآن را بخصوص در سازه های مسکونی کند می کند . قیمت زیاد این بتن بدلیل ) ( Admixture Viscosity – Enhancing )VEA ، ( High Range Water Reducing) HRWR یا نیازآن به مواد افزودنی در کارهای مربوط به مرمت ، که انتظار می رود بتن نواحی به SCC است .از Viscosity – Modifying Admixture) VMA شدت محدود را پر کند نیز استفاده می شود . در این حالت برای تسهیل در عبور بتن از فضاهای بسته بدون آنکه این فضاها مسدود شوند و اطمینان از پر شدن قالب بدون به وجود آمدن تحکیم ،از مواد چسباننده استفاده میشود . مقدار مواد چسباننده لازم برای مرمت حدود 525 تا 450 است .چنین بتنی نیاز به سنگدانه زیاد ندارد علاوه بر این استفاده از مقادیر زیاد مصالح پودری بسیار ریز در بهبود kg/m3 که مخصوص مرمت تولید می شود لازم است . SCC چسبندگی و افزایش حجم خمیر در ساخت موفق (SCC) روش های آزمایش بتن خود متراکم آزمایشات بتن خود تراکم شونده با آزمایش های بتن عادی متفاوت می باشند . تفاوت عمده این آزمایش ها مربوط به حالت تر بتن است . برای تعیین ویژگی های بتن خود متراکم آزمایش های زیر ارائه شده اند .
آزمایش جریان اسلامپ (Slump Flow Test ) برای سنجش تراکم بتن خود تراکم
توسط آیین نامه( ASTM C143- 90 (JSCE مورد تایید قرار گرفته است. این آزمایش توسط انجمن مهندسان عمران ژاپن است .این آزمایش برای سنجش میزان تغییر شکل پذیری بتن تحت اثر وزن خود و میزان غلبه بر اصطکاک داخلی بکار می رود .این آزمایش نیز شناخته میشود .برای انجام این آزمایش از همان مخروط " Deformability تحت عنوان آزمایش تغییر شکل پذیری یا اسلامپ که برای بتن معمولی کاربرد دارد ،استفاده می شود . با این تفاوت که بعد از برداشتن مخروط،مقداراسلامپ برابر است بامتوسط قطربتن پخش شده درطی دوبار تکرار آزمایش شکل 1و 2 جمعی از محققان معتقدند که برای سنجش بهتر اسلامپ در بتن خود تراکم باید از تعدادی میله در اطراف مخروط اسلامپ استفاده شود. (Self Compactability) اگر ارتفاع بتن در طرف دوم لوله بیش از 300 میلی مترباشد ، بتن خود تراکم محسوب می گردد . از این آزمایش برای سنجش میزان خود متراکم شوندگی استفاده می شود
آزمایش لزجت ( Viscosity )
در بتن خود تراکم از این آزمایش برای تعیین لزجت بتن ،سنجش توانایی تغییرمسیردرذرات سنگدانه وملات وهمچنین توانایی پخش شدن آنها در مناطق محدود بدون جداشدگی سنگدانه ها،استفاده می شود .
آزمایش ظرفیت پرکنندگی (Filling Capacity)
در بتن خو تراکم بتن از طریق قیف در جعبه ریخته می شود تا ارتفاع بتن به 220 میلی متر برسد.هنگامی که جریان بتن ازورودی قطع شود،مساحت ناحیه ای که بتن درداخل میله ها عبورنموده است ( Filling Abiity ) بااستفاده ازرابطه مقدارظرفیت پرکنندگی محاسبه می گردد .این آزمایش به نام آزمایش قابلیت پرکنندگی نیزخوانده می شود .
آزمایش نشست سطحی ( Surface Settlement )
بتن خود تراکم : از یک لوله به قطر 200 میلی متروارتفاع 800 میلی متراستفاده می شود و لوله تاارتفاع 700 میلی متربدون هرگونه تراکم پرمی شود .سپس یک صفحه پلکسی گلاس به ضخامت 3 وقطر 150 میلی متر که سه پیچ به طول 75 میلی متردر قسمت زیر آن قراردارد،روی بتن قرار می گیرد.سپس یک ابزارسنجش تغییر مکان روی صفحه قرارمی گیرد و نشست بتن را تا زمان سخت شدن به طور خود کار ثبت می کند .برای آنکه دقت آزمایش به حداکثر برسد باید ازنشت آب ازطریق اتصالات لوله جلوگیری گردد.این آزمایش برای تعیین مقدار نشست بتن ترتازمان خشک شدن استفاده می شود.
آزمایش جدایش سنگدانه و ملات ( Segregation Test)
برای تعیین میزان جدایش سنگدانه و ملات در بتن خود متراکم توسط فوجیوارا میلی متری قرار می گیرد .بعداز 5 دقیقه بدون هیچگونه لرزشی،جرم ملاتی که از l 5* آزمایش 2 لیتر بتن تازه به آرامی بر روی یک شبکه 5 به صورت درصد ملاتی که از شبکه عبور Segregation Index ) SI ) روزنه های شبکه می گذرد اندازه گیری می شود .اندیس جدایش کرده به کل ملات تعریف می شود .اگرمقداراین پارامتر کمتر از 5درصد باشد،بتن درمقابل جدایش مقاوم است و درغیر این صورت، بتن در برابر جدایش مقاوم نخواهد بود .
آزمایش مقاومت فشاری( Compressive Strength )
توصیه می شودکه ازهر نمونه بتن 12 قالب استوانه ای تهیه و بر اساس – 192 SCC برای تعیین مقاومت فشاری بتن 90 دررطوبت عمل آورده شود (a(Standard Practice for Making and curing Concrete Test Specimens in the Laboratory) .برای پرکردن قالب ها هیچگونه ویبراسیون یا کوبیدن توسط میله برروی آن انجام نمی پذیرد . براساس این توصیه ابعاد این نمونه 28 و 90 روز از متوسط مقاومت سه , 100 مییلمتر می باشد . برای بدست آوردن مقاومت فشاری در هر یک از عمرهای 7،1 * ها 200 ASTMC39-86(Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical ) نمونه متشابه که بر اساس استاندارد گردد. Concrete Specimens ( L- Box Test ) شکل L آزمایش جعبه 700 میلی متر و دیگری عمودی به ابعاد ×200× شکل شامل دو قطعه یکی افقی به ابعاد 150 L ابزاراین آزمایش، یک جعبه 600 میلی متر است که به وسیله یک دریچه و چهار میله فلزی به قطر 12 میلیمتر از هم جدا می شوند.فاصله بین مرکز تا مرکز 12×200×100 لیتر بتن تازه بدون متراکم یا ویبره کردن در جعبه عمودی ریخته می شود . بعد از 1 دقیقه میله های فلزی 40 میلیمتر است . ابتدا 7 بتن از T و 200 میلی متر 20 T استراحت دریچه بین قسمت افقی و عمودی باز می شود و زمان های لازم برای عبور 400 میلی متر40قسمت قائم به افقی از میان میل ه های فلزی اندازه گیری می شود.بعدازآنکه بتن به حالت متعادل برسدوهیچ حرکتی درآن مشاهده نشود ارتفاع 0/ بیش از 8 h2/h اندازه گیری می شود . اگر نسبت 1 h و متوسط ارتفاع بتن در قطعه عمودی 1 h بتن در انتهای قطعه افقی 2 بتن از میان دریچه در پایان 1 bleeding باشد بتن خود تراکم محسوب می شود . اگر ا حتمال جدایش وجودداشته باشد،معمولا شاهد دقیقه استراحت خواهد بود .
آزمایش کارایی دو نقطه ای (Two – Point Workability)
پارامترهای رئولوژیک بتن خود تراکم می توان به کمک رئومت کارایی دو نقطه ای که توسط تاترسال (Tattersall ) فرانسه ارائه شده است،مقایسه گردیده است .این دستگاه Nante ساخته شده و بارئومتر دانشگاه UCL تعیین نمود.این دستگاه در دانشگاه انجام شده است .ازاین دستگا ه هم برای ملات و هم برای بتن SCC نیست ولی تلاشهایی در جهت اصلاح آن برای SCC مختص استفاده می شود با این تفاوت که اندازه های آن برای ملات و بتن متفاوت است شکل . بتن یا ملات در ظرف مخصوص ریخته می شود و سپس یک میله حلزونی شکل داخل ظرف می شود سپس میله توسط دستگاه مخصوص حول محور خود می چرخد و سرعت آن به تدریج 0/7 برسد در همین حال سرعت و گشتاور لازم برای چرخش میله ثبت می گردد . سپس سرعت rps زیاد می گردد تا به سرعت حداکثر میله کاهش می یابد .مراحل افزایش و کاهش سرعت به صورت پله ای انجام می شود .درهرمرحله 15 ثانیه پس از تثبیت سرعت،گشتاور قرائت است .شیب خط و گشتاور Bingham می گردد.اگر رابطه بین سرعت و گشتاور یک رابطه خطی باشد بتن دارای خواص سیال بینگهام خواهد بود. (g) و تنش تسلیم ظاهری (h) لازم در برش صفر به ترتیب لزجت گشتاور پلاستیک
آزمایش تعیین ثبات سیستم حفره های هوا ( Stability Of the Air – Void Systm )
برای ارزیابی ثبات سیستم حفره های هوا نسبت به حرکت، لرزش و مخروط کردن K.H.Khayat – J. Assad این آزمایش توسط بتن ارائه گردید.در این آزمایش نمونه ها 95 و 50 دقیقه بعد از تماس سیمان و آب برداشته شدند .برای مدل کردن حرکت ولرزشها بتن پس از 3 دقیقه مخلوط شدن 7 دقیقه استراحت می کند برای جلوگیری از تبخیر در طی استراحت سطح بتن با یک پارچه مرطوب پوشیده برای ارزیابی هوای از دست رفته در حین مخروط کردن Pigeon – Saucier – Plante می شود این روش مشابه روشی است که تعیین می گردد.برای تعیین سیستم حفره های هوای آزاد ASTMC و یا حمل و نقل استفاده کردند .مقدار هوای آزاد در بتن براساس 231 100 میلی متر از بتن برداشته می شود و پس از آنکه 24 ساعت در آب آهک ×200× در بتن سخت نمونه های استوانه ای به ابعاد 25 اشباع و در دمای 20 درجه سانتی گراد نگهداری شدند . توسط اره در امتداد طول بریده می شوند. سطح نمونه ها پولیش شده و به صورت میکروسکوپیک مورد بررسی قرار می گیرند 4 ASTMC 457 Modified Point – Count Method براساس استاندارد آزمایش خود متراکم شوندگی در سایت ضعف در خود متراکم شوندگی اصلاح پذیر نیست در هنگام اجرا روشهای نمونه برداری کاربرد زیادی نداردو SCC از آنجایی که در بتن پیشنهاد می کند که دستگاه شامل قیف و مفتولهای فلزی به Ouchi باید تمام حجم بتن مورد آزمایش قرار گیرد با چنین استدلالی عنوان مانع بین کامیون میکسر و پمپ در سایت قرار گیرد . اگر بتن به سهولت از داخل این ابزار عبور کند مناسب است و در غیر این صورت باید قبل از ریخته شدن در قالب یا مردود شمرده شود . بحث و تجزیه و تحلیل ازبتن خود متراکم در پروژه های حساس مانند آبندی سدها ی بتنی و بتن غلتکی، اجرای سکوهای دریائی و یا بطور خلاصه در هر محلی که امکان متراکم نمودن و ویبره بتن وجود نداشته باشد، استفاده می گردد . مزایای ذیل در صورت استفاده از حاصل می گردد. نیاز به وسایل لرزاننده ندارد . SCC با توجه به روانی زیاد این بتن قابلیت پرکنندگی آن بسیار بالا است و بنابراین حذف ویبراسیون در اجرای بتن باعث کم شدن سر و صدا و فشارهای اضافی وارد بر قالب می گردد .این مسئله به خصوص در کارخانجات تولید قطعات بتنی حائز اهمیت است . علاوه براین حذف ویبراسیون باعث کم شدن هزینه های مربوط به وسایل و کارگر متخصص نیز می گردد . تراکم پذیری بالای این بتن باعث کارایی بهتر در بتن مرطوب و بهبود خواص بتن سخت شده از جمله افزایش مقاومت در برابر سایش و فرسایش ، کاهش جذب آب و …. می باشد . از آنجایی که سرعت اجرای قطعات بتنی با استفاده از بتن خود متر اکم شونده بیشتر است ، زمان ساخت سازه های بتنی کاهش می یابد وجود ندارد . همچنین سطح فینیش در این finishing نیاز به صرف زمان، ابزار و کارگر برای SCC با استفاده از بتن بسیار صاف ترو هموارتر از بتن عادی است . اطمینان از تراکم بتن ، بخصوص در مناطقی که محدودیت فضای وجود دارد و یا تراکم آرماتور SCC با استفاده از زیاد است ، به شدت افزایش می یابد . نسبت به بتن های عادی بیشتر است . از این رو استفاده از آن فقط در پروژه های با ارزش SCC هزینه تولید بتن افزوده بالا توجیه اقتصادی دارد ولی گاهی صرفه جویی در مسائلی مثل زمان ، هزینه وسایل و دستگاهها ، دستمزد در برخی پروژها دارای توجیه اقتصادی باشد . علاوه بر این SCC کارگران و غیره می تواند باعث شود که استفاده از ممکن است این نقیصه بزودی ، SCC با توجه به تلاشهای روز افزون در جهت ارائه راهکارهای تولید اقتصادی مطلق نیست و گاهی SCC برطرف شود . در هر حال آنچه مهم است این است که اقتصادی یا غیر اقتصادی بودن اوقات سرعت اجرا ، صرفه جویی ها و تهسیلاتی که با استفاده از این بتن امکان پذیر می گردد ، باعث می شود که استفاده از آن در برخی پروژها دارای توجیه اقتصادی گردد . باعث کم شدن سر و صدا در کارگاهها شده و باعث می گردد که کارگران بهتر بتوانند SCC حذف ویبراسی ون در صدای یکدیگر را بشنوند . از طرف دیگر حذف ویبراسیون باعث می شود که کارگران مجبور به جابجایی و حرکت از روی قالبها و شبکه آرماتورها نباشد . این مطلب باعث ایمنی بیشتر کارگاه است . در صنعت ساختمان هنوز استانداردهای مدرن و جامعی برای این بتن تدوین نشده است SCC با توجه به جوان بودن وجود داشته است عبارتند از : ابداع روشهای نوین آزمایش بتن – SCC . مشکلاتی که بر سر راه استاندارد سازی را اندازه گیری کنند و تغییر روشهای اجرای سازه ها و تایید SCC بخصوص در حالت تر – که بتوانند ویژگی های استفاده کرد، می بایست روشهای SCC این نوع بتن در سایت . علاوه بر این برای آنکه بتوان از مشخصات خاص اجرا نیز تغییر کنند . نتیجه گیری دریچه جدیدی به سوی صنعت ساختمان گشوده شده است، که از طریق آن می توان به SCC میتوان ابراز نظر نمود که با ابداع روشهای اجرای نوین سازه های بتنی دست یافت وسازه هایی را به کمک بتن اجرا کرد که تاکنون امکان آن وجود نداشته است . تحقق این امر به استانداردهای جدید، به خصوص در زمینه شکل و ابعاد قالب و فواصل آرماتور و محدودی تهای فضا نیاز مند است . استفاده از صنعت نوپای بتن و به طور خاص بتن های خود متراکم در صنعت نوین سبک سازی می تواند تحول عطیمی در ساخت و ساز کشور به وجود آورد به همین دلیل معرفی بتن خودمتراکم که جزو آخرین دستاوردهای صنعت بتن در جهان است به متخصصان سبک سازی و ه مچنین معرفی دانش سبک سازی به پیشگامان صنعت بتن یک ضرورت جدی خواهد بود. دکتر حمید رضا وثوقی فر عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب مهندس رضا عبدالهی عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب دکتر محمد رضا عدل پرور عضو هیئت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران ورئیس دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه قم دکتر آرش رزم خواه عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب
روش ساخت بتن خودتراکم ( طرح اختلاط بتن SCC )
ترکیب مخلوط بتن خود تراکم :
7-1- کلیات :
ترکیب مخلوط باید همه معیارهای عملکردی بتن تازه و سخت شده را ارضاء نماید . برای بتن تازه با الزامات در بخش 6 تشریح شد . نیازهای بتن سخت شده در EN206آمده است .
7-2- ترکیب مخلوط اولیه :
در طرح مخلوط ، مفیدتر آنست که نسبت های اجزاء حجمی بجای وزنی مد نظر قرار گیرد . محدوده نسبتهای نوعی برای دستیابی به بتن خود تراکم در زیر آمده است . اصلاحات بیشتر برای حصول به مقاومت و سایر نیازهای اجرائی ضروری میباشد .
– نسبت حجمی آب به پودر ( مواد ریز ) بین 8/0 تا 10/1 میباشد .
– عیار کل مواد پودری در هر متر مکعب 160 تا 240 لیتر ( حدود 400 تا 600 کیلو گرم ) است .
– عیار سنگدانه درشت معمولاً 28 تا 35 درصد حجمی مخلوط میباشد .
– نسبت آب به سیمان با توجه به En206 انتخاب میشود . بطور کلی مقدار آب از 200 لیتر در متر مکعب تجاوز نمیکند .
– عیار ماسه با توجه به سایر اجزاء بدست می آید . مقدار ماسه معمولاً بیش از 38 درصد حجمی ملات است ( در انگلیس مقدار ماسه کمتر از 50 درصد حجم ملات و بیش از 50 درصد کل سنگدانه میباشد . خمیر باید بیش از 40 درصد حجم مخلوط باشد . در ایتالیا ماسه باید 45 تا 50 درصد حجم ملات باشد . )
– بطور کلی توصیه میشود طراحی مخلوط بصورت محافظه کارانه انجام شود تا خواص بتن تازه علیرغم تغییرات کیفی مواد متشکله حفظ شود . برخی تغییرات در رطوبت سنگدانه باید مدنظر قرار گیرد . معمولاً افزودنیهای اصلاح کننده لزجت (VMA) ابزار مفیدی برای تنظیم نوسانات ناشی از تغییرات دانه بندی ماسه و رطوبت سنگدانه میباشد .
7-3- تعدیل مخلوط :
مخلوط آزمون های آزمایشگاهی برای تائید خواص مخلوط اولیه باید بکار رود . در صورت لزوم تعدیل مخلوط پس از ساخت مخلوط آزمون انجام میگردد . اگر همه نیازها برآورده شود باید مخلوط را در مقیاس واقعی در کارخانه بتن آمان یا در کارگاه ساخت و مورد آزمایش قرار داد .
اگر بتن حاصله رضایت بخش نباشد باید در طرح مخلوط تجدید نظر نمود . بسته به مشکل موجود ، روند تعدیل مقتضی بصورت زیر است :
– استفاده از پرکننده اضافی یا انواع دیگر پرکننده ( در صورت امکان )
– اصلاح نسبت های ماسه یا سنگدانه درشت ( شن )
– استفاده از ماده اصلاح کننده لزجت ( درصورتیکه قبلاً در طرح مخلوط نباشد )
– تعدیل میزان مصرف فوق روان کننده و یا اصلاح کننده لزجت
– استفاده از افزودنیهای دیگر ( فوق روان کننده یا VMA ) به نحوی که با مواد موجود سازگارتر باشد .
– تعدیل میزان مصرف افزودنی در ارتباط با تعدیل مقدار آب و در نتیجه نسبت آب پودر
8- تولید و ریختن بتن :
8-1- کلیات :
تولید بتن خودتراکم در کارگاههائی صورت میگیرد که وسایل و تجهیزات بتن سازی مناسب داشته باشد و بتوان بخوبی آنرا کنترل نمود . کارگاه یا کارخانه مزبور باید دارایISO 9000 مدیریت کیفیت باشد و آنرا سامان دهد و یا روش مشابه یا منطبق با این استاندارد را مورد توجه قرار دهد . توصیه میشود مدیریت تولید برای اینکار تربیت شده باشد و همچنین تجربه ساخت این نوع بتن را داشته باشد .
8-2- تولید بتن :
8-2-1- انبار کردن اجزاء بتن :
در صورت امکان سطح سنگدانه باید پوشیده شود تا نوسانات رطوبتی سنگدانه به حداقل برسد . لازمست محل لازم برای انبار کردن سنگدانه و مواد کمکی اضافی ( در صورت مصرف ) با کیفیت خوب فراهم شود . انبار کردن افزودنیها باید مشابه بتن معمولی انجام گردد و توصیه های فروشنده یا تولید کننده باید در نظر گرفته شود .
8-2-2- اختلاط بتن :
نیازی به مخلوط کن خاص وجود ندارد مخلوط کن دارای پره چرخان (Forced Action )
شامل مخلوط کن های نوع paddle . مخلوط کن های ریزشی آزاد (Free Fall ) شامل تراک میکیرها و سایر انواع مخلوط کن میتواند بکار رود . مدت اختلاط در آزمایشهای عملی کارگاهی باید مشخص شود . بطور کلی زمان اختلاط طولانی تر از بتنهای معمولی و سنتی است .
زمان افزودن افزودنیها از اهمیت برخوردار است و با هماهنگی تولید کننده افزودنی روش کار باید مشخص شود . اگر بخواهیم روانی بتن را پس از اختلاط اولیه اصلاح کنیم ، میتوان از افزودنیها استفاده نمود .
8-3- کنترل تولید :
8-3-1- سنگدانه ها :
به هنگام تولید بتن خودتراکم ، آزمایشهای دانه بندی و رطوبت سنجی باید بصورت مرتب و به دفعات بیشتر نسبت به بتن معمولی انجام گیرد زیرا این بتن نسبت به تغییرات حساس تر از بتنی معمولی است .
8-3-2- نحوه اختلاط :
در شروع یک اجزاء بتنی و بدون هر گونه تجربه قبلی در زمینه طرح مخلوط خاص ، از منابع دیگر برای تولید اولیه این بتن باید استفاده نمود .
از آنجا که کیفیت بتن تازه در شروع تولید ممکنست دچار نوسان باشد ، توصیه میشود آزمایشهای کارآئی توسط تولید کننده برای هر محموله انجام گردد تا به روانی و کارآئی مورد نظر دست یابیم و از اینکار تجربه لازم زا بدست آوریم . سپس در ادامه کار میتوان هر محموله تحویلی را با چشم و نگاه قبل از حمل به کارگاه کنترل نمود و در نتیجه تواتر آزمایشها را مطابق EN206 در نظر گرفت .
در عمل معمولاً باید با توجه به نتایج رطوبت سنجی سنگدانه ، نسبت های مخلوط بویژه مقدار آب را تعدیل و اصلاح نمود .
8-4- تحویل و حمل بتن :
با توجه به اندازه سازه بتنی که بتن خودتراکم در آن ریخته میشود ، حجم و ظرفیت تولید ، زمان حمل و توان را باید تنظیم نمود . توقف های غیر منتظره تولید بتن میتواند موجب تغییرات روانی گردد و بر روی نتایج کیفی بتن اثر گذارد .
بتن خودتراکم باید طوری طراحی شود که کارآئی آن الزامات موجود در قرارداد را برآورده نماید . اگر از پمپ بتن استفاده شود ، بتن ریزی سریعتر میگردد ، اما لازمست مطمئن شویم تحویل و ریختن بتن در زمانی کامل گردد که بتن مزبور کارآئی مورد نظر خود را از دست نداده باشد .(در زمان حفظ کارآئی Workability Retention Time)
8-5- ریختن بتن :
8-5-1- کلیات :
قبل از ریختن بتن خودتراکم باید قالب و میلگردها طبق نقشه و مشخصات کنترل شده باشد . قالب باید دارای شرایط خوب و مطلوبی باشد اما ضوابط خاص برای جلوگیری از هدر رفتن شیره بتن ضروری نیست مقاطعه کاران ( پیمانکاران ) ممکنست بخواهند مزایای ممکن پمپاژ بتن از کف قالب را مورد توجه قرار دهند . اگر بتن با باکتهای مخصوص ( skip ) ریخته شود باید دقت لازم را در بسته بودن دریچه آن رعایت نمود برای قالبهائی با ارتفاع بیش از 3 متر ، بتن را باید بصورت مایع در نظر گرفت و فشار هیدروستاتیکی کامل را برروی قالب اعمال و طراحی مزبور را تصحیح نمود .
8-5-2- فاصله ( مسافت ) ریختن :
هر چند ریختن بتن خودتراکم ساده تر از بتن معمولی است ، موارد زیر برای کاهش جدا شدگی در بتن توصیه میشود .
– سقوط آزاد بتن را به 5 متر محدود کنید
– فاصله مجاز جریان افقی از نقطه تخلیه را به 10 متر محدود کنید .
( در چاپ قبلی این نشریه ارتفاع لایه بتن ریزی به 50 سانتی متر محدود شده بود که حذف شده است ) مقادیر فوق بصورت محافظه کارانه توصیه شده است و ممکنست پیمانکار نشان دهد که در یک کار معین ، تخطی از این مواد امکان پذیر بوده و مشکلاتی را پیش نمی آورد . به بخش 6 مراجعه شود .
8-5-3- درز سرد :
هر چند بتن خود تراکم با بتنهای قبلاً ریخته شده پیوند خوبی برقرار میکند اما نمیتوان از خسارات ناشی از ایجاد درز سرد بوسیله لرزش جلوگیری نمود و از این نظر شبیه بتن معمولی است .
8-5-4- پرداخت سطح :
سطح بتن خودتراکم باید کاملاً صاف شود تا به ابعاد و خواسته مورد نظر در مشخصات پروژه دست یابیم . عمل پرداخت باید در زمان مقتضی و مناسب و قبل از سفت شدن بتن صورت گیرد . ممکنست مشکلاتی در راه پرداخت سطح بتن با روشهای معمول در سطح افقی و بوسیله ماله کشی مکرر با ماله یا کمچه فولادی بوجود آید که در این حالت استفاده از روشهای دیگر یا استفاده از وسایل متفاوت ضروری است .
8-6- عمل آوری ( نگهداری ) بتن :
بتن خود تراکم سریعتر از بتن معمولی خشک میشود زیرا پدیده آب انداختن در سطح آن مشاهده نمیشود . بنابراین عمل آوری اولیه باید هر چه زودتر پس از ریختن بتن آغاز شود تا خطر ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری به حداقل برسد .
9- کنترل کیفی :
9-1- کنترل کیفی تولید :
بتن های خودتراکم باید تحت کنترل تولید قرار گیرند و این عمل طبق بند 9 دستورالعمل استاندارد EN206 انجام میشود
9-2- قبول بتن در کارگاه :
فروشنده و خریدار بتن خود تراکم باید ظوابط قبول و ادعاهای مورد نظر را در هنگام عقد قرارداد مطرح نموده و مورد توافق قرار دهند . این مواد میتواند شامل ضوابط حقوقی و قانوی در صورت عدم قبول بتن باشد . علاوه بر کنترلهای معمول بتن در هنگام تحویل ، یک کنترل بصری نیز باید انجام شود . کنترل کیفی کارگاهی باید توصیه های بند 6-3 را در نظر داشته باشد .
خریدار باید مطمئن باشد که تمام آزمایشهای مربوط به قبول بتن در کارگاه توسط افراد مجرب و آموزش دیده و در شرایط محیطی مناسب ( بدور از باران و باد و با وسایل و تجهیزات مناسب و کالیبره شده و برروی سطح تراز و محکم) انجام شده است .
شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران
ارائه دهنده خدمات مشاوره ؛ کارشناسی و مهندسی تعمیرات سازه های بتنی
تولید ، وارد و ارائه کننده انواع افزودنی ها ، محصولات کمکی و تعمیراتی بتن
تهران-اشرفی اصفهانی-گلزار سوم-پلاک 10-واحد چهار
تلفن های تماس : 44618462-44618379-09128889641
انواع افزودنی های بتن ، فوق روان کننده و روان کننده های بتن قابل ارائه توسط کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران
روان کننده های بتن کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در کلاس های مختلف قابل تولید و عرضه می باشند :
روان کننده بتن مناسب برای استفاده در پمپ بتن که خاصیت دیرگیر بتن دارد و بصورت مایع عرضه می گردد و خاصیت روان کنندگی بسیار خوبی به بتن می دهد. روان کننده بتن کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران باعث تسهیل در عملیات پمپ بتن می گردد. از این روان کننده بتن علاوه بر این که در پمپ بتنمیتوان استفاده کرد کاربرد های دیگری چون در ساخت بتن آماده مخصوصاً برای حمل در فاصله های نسبتاً طولانی دارد. در بتن ریزی در هوای گرم استفاده از این روان کننده بتن توصیه می شود.
بتن پمپ پذیر و تسهیل در کار پمپ بتن : استفاده از این فوق روان کننده بتن قدرت مانور پمپ بتن را افزایش می دهد. همچنین برای پمپ کردن آسان بتن می توان از فوق روان کننده تولیدی شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران استفاده کرد که باعث می شود که استهلاک پمپ بتن پایین بیاید. استفاده از روان کننده بتن در زمان بتن ریزی های حجیم که می بایست یکپارچه اجرا شوند مناسب می باشد.
فوق روان کننده بتن عرضه شده توسط کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ، بر پایه نفتالین سولفونات است . این فوق روان کننده بتن بصورت مایع عرضه می گردد.
کاربرد فوق روان کننده بتن قابل ارائه توسط کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران : از این فوق روان کننده بتن در زمان بتن ریزی در هوای سرد و برای بتن یا ملات ترمیمی استفاده می شود. همچنین این فوق روان کننده بتن به عنوان یک فوق روان کننده زودگیر و کاهش دهنده آب در بتن برای کسب روانی و مقاومت بالا مخصوصا مقاومت های اولیه بالا استفاده می شود.
سوپر روان کننده یا فوق روان کننده بتن که بر پایه تکنولوژی تولید پلیمرها تولید می شود. این نوع فوق روان کننده بتن به عنوان کاهش دهنده آب بتن برای کسب روانی و مقاومت بالا استفاده می در ساخت بتن های پیش تنیده و پس تنیده در ساخت بتن حجیم , بتن ریزی در هوای گرم کاربرد دارد.
سوپر روان کننده بتن یا فوق روان کننده بتن بر پایه پلی کربوکسیلات: این سوپر روان کننده یا فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات روان کننده بتن مایع بر پایه پلی کربوکسیلات اصلاح شده می باشد که برای ساخت بتن های ویژه طراحی شده است. برای ساخت بتن خود تراز و خود متراکم و بتن هایی که الزامات آیین نامه ای آن به حداقل رساندن نسبت آب به سیمان را در حد نهایت درخواست نموده . سوپر روان کننده بتن یا فوق روان کننده بتن بر پایه پلی کربوکسیلات کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در ساخت بتن حجیم موجب روانی بالا می شود.هم چنین با استفاده از این روان کننده بتن پمپ پذیری بالارفته و باعث می شود که استهلاک پمپ بتن پایین بیاید. این سوپر یا فوق روان کننده بتن نسبت آب به سیمان را در بتن حجیم کاهش می دهد و مقاومت بتن حجیم را بالا می برد.
روان کننده بتن کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران می تواند یک روان کننده بتن با خاصیت دیرگیر بتن و به عنوان روان کننده بتن که در کاهش آب در بتن می باشد عمل کند که موجب روان شدن بتن, کار پذیری بتن و همچنین افزایش مقاومت بتن شود.
آزمایش های بتن SCC ( بتن خودتراکم )
آزمایشهای کارآئی معمول مانند اسلامپ ، اسلامپ تستر K ( ) ، درجه تراکم پذیری ، ضریب تراکم و گلوله کلی ، پهن شدگی آلمانی و معمولاً در تعیین کارآئی بتنهای خودتراکم کاربردی ندارند و در محدوده اعتبار آنها نیست . تنها آزمایش مناسب از بین اینها آزمایش دو نقطه ای است که بر اساس رئولوژی سیالات غیر نیوتنی پایه ریزی شده و از رابطه و مدل Bing ham تبعیت مینماید . ادعا شده است که آزمایشهائی مانند اسلامپ تستر k برای بتنهای روان نیز کاربرد دارد .
1- آزمایش دو نقطه ای Two points :
آقای Tatter sall نسبت به انجام آزمایشهای کارآئی که در آن فقط یک عامل مورد سنجش قرار میگیرد معترض بود ایشان معتقد بود که بتن تازه را باید یک سیال غیر نیوتنی فرض کرد و با توجه به مدل بنیگهام دو پارامتر را در آن بدست آورد .
tیا S برشی ، t0 یا S0 تنش برشی تسلیم ( عرض محل قطع خط با محور عمودی ) ، µ یا V لزجت و یا ویسکوزیته خمیری ( پلاستیک ) و gیا g شیب خط سیال غیر نیوتنی ( بتن ) در این آزمایش میباشد هدف این آزمایش تعیین دو پارامتر (t0 و µ) یا ( v,s0 ) بصورت همزمان میباشد . لذا نام آنرا دو نقطه ای ( دو پارامتری ) نهاده اند . s0 یاt0 تنش برشی تسلیم در واقع تنش لازم برای شروع سیلان ( جریان ) سیال مورد نظر ( بتن ) میباشد که رابطه نزدیکی با اسلامپ دارد . لزجت خمیری نمایانگر افزایش تنش برشی در ازاء افزایش در روند برش میباشد . آقای تاترسال ، با استفاده از یک مخلوط کن روشی را برای سنجش لنگر ( گشتاور ) پیچشی (torque) ابلاغ نمود . این مخلوط کن شبیه مخلوط کنهای Forced Action یا مخلوط کنهای خمیرگیری قنادی است .
وی با حداقل دو سرعت مختلف ، دو لنگر پیچشی را برای بتن بدست آورد که در نهایت موجب رسم یک خط مایل و تعیین t0 و µ یا v,s0 میگردد . افراد دیگری نیز کار وی را دنبال و دستگاه را اصلاح کردند و توانسته معیارهای کمی برای پتانسیل ( استعداد ) جدا شدگی بتن را به نمایش گذارند .
این آزمایش صرفاً آزمایشگاهی است و انجام آن به افراد متخصص برای نتیجه گیری و تفسیر نیاز دارد . امروزه در کارگاه برروی بتن ریخته شده با کمک دستگاههای کوچک روبات شکل آزمایش را انجام میدهند و تنش نقطه تسلیم s0 یا t0 لزجت خمیری vو µ را بدست می آورند و میتوان اثر زمان و دما را نیز برروی این دو پارامتر بدست آورد . افرادی تنش برشی تسلیم را به اسلامپ مربوط نموده اند و روابطی را ارائه کرده اند که هنوز د . ) صحت آنها ثابت نشده است . ( این آزمایش در متن اصلی نبوده است و توسط مترجم بدان افزوده )
2- آزمایش Slump Flow و آزمایش T50cm( پهن شدگی اسلامپ – زمان 50 سانتی متری )
2-1- مقدمه :
در آزمایش اسلامپ فلو ( پهن شدگی اسلامپ ) ، میزان پهن شدگی بتن در سطح افقی مشخص میشود و برای بتن های scc مناسب است . در ابتدا این آزمایش در ژاپن و برای ارزیابی بتن های ترمی Tremie که در بتن ریزی زیر آب مورد استفاده قرار میگیرد بکار رفت . نحوه انجام آزمایش مانند آزمایش اسلامپ است اما بجای اندازه گیری افت و فرو نشستن مخروط بتن ، قطر متوسط بتن پهن شده در سطح زمین اندازه گیری میشود و قابلیت پر کردن ( قابلیت سیلان و جریان ) را نشان میدهد.
2-2- روش آزمایش :
2-2-1- وسایل کار :
در این آزمایش از یک مخروط ناقص اسلامپ به قطر تحتانی 200 میلیمتر و قطر فوقانی 100 میلیمتر و ارتفاع 300 میلیمتر استفاده میشود . یک صفحه فلزی و غیر جاذب به حداقل ابعاد 700 میلیمتر ( ترجیحاً 800 میلیمتر ) نیاز است که صلب و غیر جاذب باشد و روی این صفحه دوایر متحدالمرکز به قطر 200 میلیمتر تا 800 میلیمتر ( هر 50 میلیمتر ) رسم شده باشد و بویژه دایره ای به قطر 500 میلیمتر بصورت بارز و روشنی مشخص گردد. ماله ، سرتاس ، خط کش ( متر ) و کرونومتر ( درصورت انجام آزمایشT50co )لازمست .
2-2-2- نحوه کار :
6 لیتر بتن که به روش استاندارد نمونه گیری شده است برای آزمایش لازم میباشد .
سطح صفحه فلزی و درون مخروط ناقص اسلامپ را مرطوب نمائید و مخروط را روی صفحه فلزی و در مرکز آن قرار دهید و با پا یا دست محکم آنرا در جهت قائم روی صفحه فشار دهید . سپس بتن را با سرتاس درون مخروط ناقص بریزید و بدون اینکه به آن ضربه ای بزنید یا بلرزانید ، پر کنید و بدون اعمال ضربه یا لرزش بتن اضافی را با ماله یا خط کش بردارید و صاف کنید . بتن اطراف پای مخروط را کاملاً تمیز نمائید . مخروط را بصورت قائم بالا بکشید تا بتن به سهولت و بدون مایع روان شود . در صورتیکه قصد شما اندازه گیری برای آزمایش T50cm ( زمان 50 سانتی متری ) باشد همزمان با بالا کشیدن قالب مخروط ناقص ، کرونومتر را بکار بیندازید و زمان لازم برای رسیدن بتن به دایره 500 میلیمتری را با دقت 1/0 ثانیه اندازه بگیرید .
برای تعیین پهن شدگی اسلامپ ( اسلامپ فلو ) لازمست پس از توقف بتن روی صفحه کف ، قطر نهائی و متوسط پهن شدگی را که برای دو قطر عمود بر هم بدست آمده است با تقریب25 ± میلیمتر گزارش نمائید .
همچنین لازمست مشاهدات خود را در مورد همگنی بتن در مرکز و در پیرامون بتن از نظر درشتی و ریزی و میزان خمیر سیمان بیان و تشریح نمائید .
2-3- تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
هر چه اسلامپ (SF ) بزرگتر باشد معرف قابلیت بیشتر پر کردن قالب و روان شدگی بتن تحت وزن خود میباشد . حداقل نتیجه 600 میلیمتر برای بتن خودتراکم مورد نیاز است و توصیه شده است . معمولاً اختلاف نتیجه 50± میلیمتر در آزمایشهای مختلف برای یک بتن قابل توجیه است .
این آزمایش سریع و ساده است و نیاز به یک تا دو نفر ( بویژه برای آزمایش T50cm ) دارد و میتواند در کارگاه و در آزمایشگاه بکار گرفته شود . کاربرد آن در دنیا وسعت زیادی پیدا نموده است . هر چند "بخوی قابلیت پر کردن "را نشان میدهد اما قابلیت عبور از بین میلگردها بدون انسداد را نمیتواند به نمایش گذارد . این آزمایش تا حدود زیادی مقاومت به جدا شدگی را نشان میدهد . برای تکمیل این آزمایش سعی کرده اند که محدودیتهائی را در اطراف آن با قفس میلگرد و وسایل مشابه ایجاد نمایند و قابلیت عبور را نیز بسنجند . همزمان با این آزمایش میتوان آزمایش T50cm را با همان وسایل و امکانات ( بجز کرونوتر ) بدست آورد . زمان کمتر نشانه قابلیت روانی و سیلان بیشتر است . موسسه تحقیقاتی نروژی Brite Eu Ram مقادیر 3 تا 7 ثانیه را بعنوان حدود قابل قبول در کاربردهای مهندسی عمران و 2- 5 ثانیه را برای کاربردهای پیشنهاد نموده است .
در جدا شدگی شدید بیشتر سنگدانه های درشت در مرکز توده بتن و ملات و ضمیر سیمان در پیرامون توده به چشم میخورد . در جدا شدگی جزئی یک ملات به عرض کم بدون درشت دانه در لبه اطراف توده بتن مشاهده میشود اگر هیچیک از این پدیدهها مشاهده نگردید باید با اطمینان گفت که هیچ جدا شدگی وجود ندارد .
3-آزمایش حلقه J (J Ring )
3-1- مقدمه :
این آزمایش نیز احتمالاً ژاپنی است اما ابداع کننده آن ناشناس میباشد . آزمایش حلقه J در دانشگاه Paisley توسعه یافته است . این آزمایش برای تعیین قابلیت عبور بتن بکار گرفته میشود در واقع این وسیله بهمراه یکی از دو آزمایش ( وسیله ) اسلامپ فلو و Orimet نمیتواند بکار رود .
به این حلقه میلگردهائی وصل میشود که قفسی را میسازد که با امکان عبور بتن از میان میلگردها میتوان قابلیت عبور را تعیین نمود .
3-2- روش آزمایش :
3-2-1- وسایل آزمایش :
الف) اگر بخواهیم از وسیله مخروط ناقص اسلامپ فلو استفاده نماییم : یک مخروط ناقص اسلامپ بکار میرود که پاگیره های آن باید حذف شود . صفحه مربعی را به ابعاد حداقل 700 میلیمتر بصورت محکم و غیر جاذب با دوایر متحدالمرکز به قطرهای 200 تا 700 میلیمتر و دایره مشخص 500 میلیمتر کمچه یا ماله ، سرتاس ، خط کش و نهایتاً حلقه J شامل یک حلقه فولادی باز به مقطع mm 25*30 که سوراخهای عمودی روی آن ایجاد شده است و در این سوراخها میلگردهائی به طول mm 100و قطر 10 میلیمتر و فاصله 2± 48 میلیمتر نصب گردیده است (میلگردها معمولاً بصورت رزوه شده درون سوراخ حدیده شده قرار میگیرد و پیچ میشود ) قطر حلقه در محل میلگردها 300 میلیمتر و ارتفاع آن از زمین ( با قرار گیری میلگردها ) 100 میلیمتر است .
ب) اگر بخواهیم از وسیله Orimet استفاده نمائیم . دستگاه Orimet که توضیح آن بعداً داده خواهد شد و در بخش 9 آمده است لازم میباشد کمچه یا ماله ، سرتاس ، کرونومتر ، خط کش و حلقه J با توضیحات فوق بکار میرود . لازم به ذکر است که آزمایشگر میتواند میلگردهائی با قطر دلخواه و فواصل مورد نیاز را نیز بکار برد اما فاصله آزاد میلگردها خوبست از 3 برابرحداکثر اندازه سنگدانه ها کوچکتر نباشد . این موارد باید در نتیجه آزمایش ذکر شود .
3-2-2- نحوه آزمایش :
الف ) با استفاده از مخروط ناقص اسلامپ فلو : حدود 6 لیتر بتن نمونه گیری شده تحت شرایط استاندارد مورد نیاز است . صفحه و داخل قیف را مرطوب نمائید و صفحه را روی سطح محکم و تراز قرار دهید . حلقه J را در وسط صفحه قرارداده و مخروط ناقص اسلامپ را در داخل آن بگذارید به نحوی که در مرکز صفحه قرار گیرد و آنرا محکم نگهدارید . با سرتاس مخروط ناقص را پر کنید (بدون لرزش و ضربه ) و همچنین بتن اضافی مخروط ناقص را بکمک ماله یا کمچه صاف کنید و در این رابطه ضربه ای اعمال ننمائید . بتن اضافی ریخته شده در پای قالب اسلامپ را بردارید . قالب را بصورت قائم بالا بکشید و اجازه دهید بتن به سمت خارج روان گردد . در این حالت نیز قطر نهائی متوسط را با اندازه گیری دو قطر عمود برهم بتن پهن شده و بدست آورید و برحسب میلیمتر با دقت 25 میلیمتر گزارش کنید . اختلاف ارتفاع بتن در داخل و خارج حلقه J ( قفس ) در مجاورت میلگردهای عمودی را در چهار نقطه تعیین کنید و متوسط آنرا برحسب میلیمتر ( با دقت 1 میلیمتر) گزارش نمائید . مشاهدات خود را در مورد کیفیت اطراف و پیرامون توده بتن و جداشدگی احتمالی قید نمائید . وجود ملات یا خمیر سیمان فاقد سنگدانه درشت را مشخص کنید .
ب ) با استفاده از دستگاه Orimet : حدود 8 لیتر بتن تازه که طبق استاندارد نمونه گیری شده است در این آزمایش بکار میرود . دستگاه Orimet را روی زمین محکمی قرار دهید سطوح داخل لوله بتن ریزی و سوراخ خروجی ( روزنه ) را مرطوب نمائید و اجازه دهید آب اضافی از دریچه روزنه زیرین بیرون بریزد . دریچه تحتانی را ببندید و زیر آن یک سطل ( ظرف خاص مانند استانبولی یا مشابه آن) قرار دهید . ( این کار در این آزمایش ، یعنی با حلقه J لازم نیست و بجای آن حلقه قرار میگیرد ) دستگاه را کاملاً با بتن بدون اعمال تراکم و ضربه پر کنید و بتن اضافی را به آرامی با ماله یا کمچه از سطح آن پاک کنید . دریچه تحتانی را پاک کنید و اجازه دهید بتن تحت وزن خود بیرون بریزد . همزمان با باز کردن دریچه تحتانی کرنومتر را روشن کرده و زمان خروج کامل بتن را به عنوان "زمان جریان" مشخص و ثبت نمائید . زمان خروج کامل بتن وقتی است که اگر از بالا به داخل دستگاه نگاه کنید نور دیده شود . کل آزمایش باید ظرف 5 دقیقه انجام شود . با وجود حلقه J باید قطر متوسط بتن پهن شده بدست آید . ( دو قطر عمود برهم ) و بر حسب میلیمتر گزارش شود ضمناً باید اختلاف ارتفاع متوسط سطح بتن داخل و خارج قفس ( در مجاورت میله های قائم ) در چهار نقطه بدست آورد و گزارش گردد . همچنین باید وضعیت جداشدگی به ویژه در محیط اطراف توده بتن مورد بررسی قرار گیرد و گزارش شود .
3-3- تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
ترکیب آزمایش حلقه J با اسلامپ فلو و یا Orimet معمولاً از نظر قابلیت عبور حائز اهمیت است هر چند قابلیت پر کردن و روانی را نیز به نمایش میگذارد . مثلاً میتوان نتیجه این آزمایش توام با اسلامپ فلو ( آزمایش مقید ) را با آزمایش اسلامپ فلو ( غیر مقید ) مقایسه نمود و مشاهده کرد چه تفاوتی حاصل شده است .
همچنین میتوان آزمایش Orimet محدود نشده را با آزمایش محدود شده توسط حلقه J مقایسه نمود. آزمایش Orimet یک آزمایش دینامیکی است و وضعیت بتن ریزی مداوم در عمل را تداعی میکند . بهرحال در این آزمایشهای توام غالباً به دو نفر آزمایشگر نیاز است . نتایج آزمایش از نظر قابلیت روانی و عبور از یکدیگر مجزا و مستقل نیستند ، مگر اینکه با آزمایش غیر مقید و محدود مقایسه شود . قابلیت انسداد کمتر تحت تاثیر ویژگیهای روانی است و بوضوح میتوان گفت ، اختلاف بیشتر در اختلاف ارتفاع ها نشانه قابلیت عبور کم بتن میباشد . قابلیت انسداد ( بلوکه شدن ) و یا جداشدگی را میتوانید آشکارا دید که غالباً این مشاهده به ذکر نتایج کمی و محاسبات ارجح است .
4-آزمایش قیف V و آزمایش قیف V در 5 دقیقه ( T5min )
4-1-مقدمه :
این آزمایش در کشور ژاپن و توسط Ozawa و همکاران وی ابداع و توسعه یافته است . در واقع از یک قیف V شکل برای این آزمایش استفاده میشود و با تعیین زمان خروج بتن پر شده در آن قابلیت پر کردن ( روانی ) بدست می آید . حجم قیف 12 لیتر و این وسیله برای با بتن هائی حداکثر اندازه سنگدانه 20 میلیمتر کاربرد دارد . گاه در ژاپن و سایر کشورها از قیفی با مقطع دایرهای استفاده شده است که قیف O نام دارد .
در نوع دیگری از این آزمایش ، پس از پر کردن قیف اجازه میدهیم 5 دقیقه در قیف بماند سپس زمان خروج بدست می آید که در این حالت زمان خروج جداشدگی را با توجه به افزایش قابل ملاحظه خود نشان میدهد .
4-2-روش آزمایش :
4-2-1- وسایل آزمایش :
قیف V مانند شکل 4 ، سطل یا ظرف 12 لیتری ، ماله ( کمچه ) ، سرتاس ، کرونومتر در این آزمایش بکار میرود .
4-2-2- نحوه انجام آزمایش :
در حدود 12 لیتر بتن برای انجام آزمایش لازمست که باید طبق دستور استاندارد معمول نمونه گیری شده باشد و قیف V را روی جای محکمی قرار دهید . سطوح داخلی آنرا مرطوب نمائید . دریچه تحتانی را باز نگهدارید تا آب اضافی تخلیه شود . سپس دریچه را ببندید و یک سطل را زیر آن بگذارید . قیف را کاملاً با بتن بدون اعمال تراکم یا ضربه پر نمائید و بتن اضافی آنرا با ماله یا کمچه برداشته و سطح آنرا به آرامی صاف کنید . 10 ثانیه پس از پر کردن قیف ، دریچه تحتانی را باز کنید و زمان خروج تمام بتن را ثبت و بعنوان زمان جریان قیف V یادادشت و گزارش نمائید . وقتی میتوان گفت که بتن خارج شده که اگر از بالا به داخل قیف نگاه کنیم نور را از زیر ( بعلت خروج بتن ) ببینیم . کل آزمایش باید ظرف 5 دقیقه انجام شده باشد .
برای انجام آزمایش قیف V درT5min (زمان 5 دقیقه ) نباید سطوح داخلی قیف راپس از انجام آزمایش فوق پاک کنید یا مرطوب نمائید بلکه باید دریچه تحتانی را ببندید و مجدداً قیف را با سرعت و فوراً ( پس از اندازگیری زمان جریان ) پر نمائید . سطل را زیر آن بگذارید و با روشی که در فوق به آن اشاره شد باید قیف پر شده و سطح آن صاف گردد . 5 دقیقه پس از اینکه قیف پر شد دریچه تحتانی را باز کنید و اجازه دهید بتن در اثر وزن خود خارج شود و زمان جریان را با روش فوق الذکر بدست آورید . در مراحل قبلی وقتی دریچه باز میشود باید بطور همزمان کرونومتر را بکار انداخت و پس از خروج بتن و مشاهده نور، کرنومتر را از کار انداخت و زمان را قرائت نمود . در این مرحله زمان جریان را "زمان جریان در زمان 5 دقیقه" مینامند .
4-3-تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
گرچه آزمایش قابلیت جریان را اندازه گیری مینماید نتیجه تحت تاثیر سایر خواص بتن نیز واقع میشود . بطور مثال اگر سنگدانه درشت زیادی در بتن موجود باشد موجب میشود بدلیل شکل قیف بخوبی جریان نیابد و انسداد صورت گیرد همچنین اگر بدلیل لزجت زیاد خمیر و یا اصطکاک زیاد بین ذرات ، بتن مانند خمیر سفت میشود و زمان جریان افزایش مییابد وسیله آزمایش دارای شکل ساده ای است و اثر زاویه قیف و اثر جدار بر جریان روشن نیست . نتیجه کمتر نشانه قابلیت روانی بیشتر است .
برای بتن SCC ، زمان جریان 2± 10 ثانیه مناسب در نظر گرفته شده است . شکل قیف ( مخروط وارونه ) جریان را مقید میکند و زمان جریان طولانی تر برخی مشخصه های مخلوط را در رابطه با انسداد بدست میدهد .
وقتی پس از 5 دقیقه تاخیر و ماندن بتن در قیف زمان جریان را اندازه میگیریم ، جداشدگی ناشی از ته نشینی سنگدانه های بتن باعث افزایش جریان میشود . افزایش بیش از 3 ثانیه ابداً مناسب نیست و مسلماً کاهش زمان را نیز شاهد نخواهیم بود.
5-آزمایش جعبه L (L Box test Method )
5-1- مقدمه :
این آزمایش بر اساس یک طرح ژاپنی برای بتن زیر آب ( ترمی ) بنا نهاده شده است و توسط Petersson مورد استفاده قرار گرفته و تشریح شده است . این آزمایش روانی بتن را مورد ارزیابی قرار میدهد و همچنین تا حدی قابلیت انسداد بتن را در برابر میلگردها نشان میدهد . دستگاه مربوطه در شکل 5 نشان داده شده است . وسیله مورد نظر شامل یک جعبه با مقطع مستطیل و به شکل یک L میباشد و دارای یک بخش افقی و یک قسمت قائم است که توسط یک دریچه متحرک از یکدیگر جدا شده اند . در جلوی دریچه میلگردهائی بصورت قائم قرار دارد که پس از باز شدن دریچه بتن بخش قائم میتواند از دریچه و میلگردها عبور کرده و به بخش افقی وارد شود . با توقف جریان ارتفاع بتن در انتهای بخش افقی و بتن باقیمانده بخش قائم بدست می آید و از تقسیم ایندو برهم ، شیب بتن در حالت سکون را نشان میدهد و قابلیت عبور از میله ها را به نمایش میگذارد . بخش افقی میتواند در فواصل 200 و 400 میلیمتری دریچه علامت گذاری شود و زمانهای رسیدن بتن به این نقاط اندازه گیری گردد . این زمانها بعنوان زمان T40,T20 شناخته میشود و مشخصه ای برای قابلیت پر کردن (روانی ) است .
قطر میلگردها و فاصله آنها میتواند با آنچه در شکل آمده است متفاوت باشد و طبق شرایط واقعی پروژه تغییر یابد . معمولاً سه برابر حداکثر اندازه سنگدانه میتواند فاصله مناسب تلقی شود با این حال برای مشخص کردن قابلیت عبور بتن میتوان فواصل دیگری ( کمتر یا بیشتر ) را مد نظر قرار داد .
5-2- روش آزمایش :
5-2-1- وسایل آزمایش :
دستگاه جعبه L که با ماده محکم و غیر جاذب ساخته شده است و ترجیح دارد طلقی و از جنس Perspex , plaxiglass باشد تا درون آن دیده شود ( مطابق شکل 5 ) ماله یا کمچه ، سرتاس ، کرونومتر ، خط کش
5-2-2- نحوه انجام آزمایش :
حدود 14 لیتر بتن مورد نیاز را که طبق استاندارد نمونه گیری شده است باید مورد استفاده قرار داد . ابتدا وسیله را روی سطح محکم و تراز ( افقی ) قرار دهید . مطمئن شوید که دریچه کشوئی بخوبی کار میکند و براحتی بالا و پائین میرود و دریچه را ببندید . داخل قسمت قائم را آب بریزید و دریچه را باز کنید تا آب خارج شود و بخش افقی نیز مرطوب گردد . بهرحال آب را از دستگاه خارج کنید . دریچه را بسته و بخش قائم را با بتن پر کنید . اجازه دهید بمدت یک دقیقه بتن در این قسمت باقی بماند . سپس دریچه را باز کنید تا بتن به بخش افقی وارد شود . همزمان باید کرونومتر را بکار اندازیم و زمان رسیدن بتن به علامت 200 و 400 میلیمتری اندازه گیری نمائم وقتی بتن از حرکت باز ماند ارتفاع ارتفاع H2,H1 ( در ابتدا و انتهای بتن ) را اندازه گیری نمائید . نسبت H2/H1 را محاسبه کنید ، این نسبت را ضریب انسداد یا نسبت بلوکه شدن مینامند . تمام آزمایش باید ظرف 5 دقیقه انجام شود .
5-3- تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
اگر بتن همچون آب جریان یابد 1 =H2/H1 میگردد . هر چه بتن نتواند بخوبی جریان یابد و از میلگردها رد شود نسبت مزبور از 1 میشود و از یک فاصله میگیرد . گروه تحقیقات EU حداقل نسبت انسداد را 8/0 پیشنهاد داده است این نسبت مشخصه ای برای سهولت جریان را نشان میدهد اما بطور کلی توافقی در مورد مقدار این نسبت وجود ندارد . درصورتیکه سنگدانه های درشت انسداد آشکاری را در پشت میلگردها بوجود آورد میتوان آنرا از طریق مشاهده مشخص نمود .
آزمایش جعبه L بصورت گسترده ای میتواند در آزمایشگاه مورد استفاده قرار گیرد و شاید بتوان در کارگاه نیز از آن بهره گرفت نتیجه آزمایش قابلیت پر کردن و عبور را نشان میدهد و مورد ارزیابی قرار میگیرد . همچنین فقدان پایداری جدی ( جداشدگی ) را میتوان با چشم مشاهده نمود . درصورتیکه جعبه از نوع طلقی و قابل مشاهده نباشد باید آنرا برید و داخل آنرا دید .
متاسفانه فعلاً در مورد جنس ، ابعاد و میلگردهای دستگاه توافقی وجود ندارد . بنابراین مقایسه نتایج موجود در تحقیقات ، مشکل بنظر میرسد روشن نیست که اثر جداره دستگاه بر روانی بتن چگونه است ؟ اما قطر و فاصله میلگردها تا حدی باید مشابه وضعیت معمول در کارگاه باشد .
برای آزمایش دو نفر آزمایشگر ( بویژه برای اندازه گیری زمان ) لازم است . خطا تا حدی در این آزمایش از جانب آزمایشگر غیر قابل اجتناب است .
6- آزمایش جعبه U (U Box Test Methot )
6-1- مقدمه :
این آزمایش در مرکز تحقیقات تکنولوژی شرکت Taisei ژاپن ابداع و توسعه یافته است گاه این وسیله به شکل جعبه بوده و نام آن آزمایش جعبه شکل (Box- Shared Test ) می باشد . این آزمایش برای اندازه گیری قابلیت پر کردن ( روانی ) بتن خودتراکم بکار میرود . وسیله مورد نظر شامل یک ظرفی است که بکمک یک دیواره میانی به دو بخش R2,R1 مانند شکل 6 تقسیم شده است . دریچه کشوئی متحرکی بین دو قسمت تعبیه شده است . میلیگردهائی با قطر اسمی 13 میلی متر در پشت دریچه قرار میگیرد که فاصله مرکز تا مرکز میلگردها 50 میلیمتر ( فاصله آزاد حدود 35 میلیمتر ) میباشد . بخش سمت چپ با حدود 20 لیتر بتن پر میگردد و سپس دریچه بالا کشیده میشود و بتن به قسمت دیگر وارد میشود و به سمت بالا جریان مییابد . سپس ارتفاع بتن در این قسمت اندازه گیری میشود.
طرح دیگری از این جعبه با اصول مشابه ، توسط انجمن مهندسین عمران ژاپن (JSCE)بکار رفته و توصیه شده است .
6-2- روش آزمایش :
6-2-1- وسایل آزمایش :
جعبه u شکل از جنس مواد غیر جاذب و سخت و محکم مانند شکل 6 ، ماله یا کمچه ، سرتاس کرونومتر
6-2-2- نحوه انجام آزمایش :
در حدود 20 لیتر بتن برای انجام آزمایش لازم است که باید بطور معمول از نمونه گیری استاندارد بدست آید . دستگاه را روی سطح محکمی قرار دهید و مطئن شوید دریچه کشوئی به خوبی کار میکند و سپس دریچه را ببندید . سطح داخلی وسیله را مرطوب کرده و آب اضافی را تخلیه نمائید . یک قسمت از وسیله را با نمونه بتن پر کنید و اجازه دهید به مدت حدود یک دقیقه در این حالت باقی بماند . سپس دریچه را بالا کشیده و اجازه دهید بتن به بخش دیگر وارد شود . وقتی بتن از حرکت باز ایستاد ، ارتفاع H2,H1 را در هر دو قسمت دستگاه اندازه گیری نمائید . و سپس اختلاف ایندو یعنی ( H1-H2 ) را بنام اختلاف ارتفاع پر کردن محاسبه نمائید . تمام آزمایش باید ظرف مدت
5دقیقه انجام گیرد .
6-3- تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
اگر بتن مانند آب باشد H1-H2=0 میشود بنابراین اعداد نزدیک به صفر، روانی بهتری را به شما نمایش میگذارد . این آزمایش بسیار ساده است اما ساخت وسیله ممکنست کمی مشکل باشد . در این آزمایش ارزیابی خوبی از قابلیت پر کردن بدست می آید . در صورتیکه از میلگرد و در پشت دریچه (جلو دریچه ) استفاده گردد و به نوعی قابلیت عبور نیز نشان داده میشود . فاصله 35 میلیمتری بین میلگردها ممکنست کم بنظر برسد .
در مورد اینکه آیا ارتفاع پر شده H2 به میزان کمتر از 30 سانتیمتر میتواند برای این بتنها قابل قبول تلقی شود یا خیر هنوز شک وجود دارد .
7- آزمایش جعبه پر کردن (Fill Box Test Method )
7-1- مقدمه :
این آزمایش بنام آزمایش Kajima نیز شناخته میشود . هدف آزمایش تعیین قابلیت پر کردن متن خود تراکم با حداکثر اندازه سنگدانه 20 میلی متری است . وسیله آزمایش شامل یک ظرف شفاف (معمولاً شیشه ای یا از نوع پلاکسی گلاس ) با سطح صاف و تخت میباشد درون ظرف 35 میله یا لوله بصورت مانع از جنس pvc با قطر 20 میلیمتر و فاصله مرکز تا مرکز 50 میلیمتر تعبیه شده است . در قسمت فوقانی یک لوله جهت پر کردن به قطر 100میلی متر و ارتفاع 500 میلیمتر بهمراه قیفی به ارتفاع 100 میلی متر تعبیه شده است ظرف مزبور پایین ریخته شده توسط لوله و قیف پر میگردد و اختلاف ارتفاع بین دو طرف ظرف بعنوان قابلیت پر کردن بدست می آید .
7-2- روش آزمایش :
7-2-1- وسایل آزمایش :
جعبه پر کردن از جنس طلقی یا شیشه ای شفاف و محکم و غیر جاذب طبق سرتاس به حجم 5/1 تا 2 لیتر ، خطکش ، کرونومتر
7-2-2- نحوه انجام آزمایش :
حدود 45 لیتر بتن که طبق استاندارد نمونه گیری شده است برای این آزمایش لازم میباشد دستگاه را بصورت تراز روی زمین محکمی قرار دهید . سطوح داخلی وسیله را مرطوب کرده و آب اضافی را تخلیه نمائید با ریختن هر سرتاس بتن 5/1 تا 2 لیتری در هر 5 ثانیه از طریق قیف و لوله ، ظرف را تا رسیدن بتن به اولین سطح بالائی میله های مانع پر نمائید . پس از اینکه بتن به حالت سکون در آمد، ارتفاع بین در هر طرف ظرف را در دو محل اندازه گیری نمائید و میانگین هر کدام را بدست آورید . بدین ترتیب h1,h2در دو سمت بدست می آید درصد متوسط پر کردن F از رابطه زیر بدست می آید
کل آزمایش باید در مدت 8 دقیقه انجام گردد.
F= {(h1+h2)/ 2*h1} * 100%
7-3- تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
اگر بتن مانند آب فرض شود نتیجه درصد متوسط پر کردن برابر 100 درصد بدست می آید بنابراین نزدیکی به 100درصد مطلوبتر است . انجام آزمایش در کارگاه بدلیل پیچیدگی ساختمان دستگاه و وزن زیاد بتن مورد استفاده مشکل میباشد . این آزمایش نشان میدهد حتی اگر بتنی قابلیت پر کردن و روانی خوبی را داشته باشد اما قابلیت عبور و مقاومت به جداشدگی ضعیفی را دارا باشد نتیجه خوب نخواهد بود .
8-آزمایش پایداری شبکه ( الک ) GTM (GTM Screen Stability Test Method)
8-1-مقدمه :
این آزمایش توسط یک پیمانکار فرانسوی بنام GTM برای ارزیابی مقاومت در برابر ارزیابی مقاومت در برابر جداشدگی ( پایداری ) بتن خودتراکم ابداع شده و توسعه یافته است . در این آزمایش نمونه 10 لیتری بتن در حالت سکون قرار میگیرد تا جداشدگی داخلی احتمالی آن صورت گیرد . سپس با ریختن نیمی از آن روی الک به قطر 350 میلیمتر و اندازه چشمه 5 میلیمتر اجازه میدهم از آن عبور کرده و به درون زیر الکی بریزد . پس از 2 دقیقه ملات عبوری از الک وزن میشود و بصورت درصدی از وزن نمونه اولیه بتن روی الک گزارش میگردد .
8-2- روش آزمایش :
8-2-1- وسایل آزمایش :
یک ظرف یا سطل در دار به حجم 10 لیتر ، الک به قطر 350 میلیمتر و چشمه 5 میلیمتر ، زیر الکی ، ترازو به ظرفیت 20 کیلو گرم و دقت حداقل 20 گرم ، کرونومتر و …
8-2-2- نحوه انجام آزمایش :
حدود 10 لیتر نمونه بتن لازمست تا آزمایش انجام گردد . ابتدا بتن را در یک ظرف در دار ( برای جلوگیری از تبخیر ) به مدت 15 دقیقه نگهداری کنید . سپس سطح بتن را بررسی کنید و مسئله آب انداختن را مورد توجه قرار دهید و گزارش کنید وزن زیر الکی خالی در این مدت بدست آورید . حدوداً 2 لیتر از بتن فوقانی داخل سطل در دار به وزن
2/0±8/4 کیلو گرم را از طریق خالی کردن سطل در یک ظرف یا سرتاس بزرگ بریزید و وزن بتن ریخته شده و ظرف را بدست آورید . سپس این بتن را به آرامی از ارتفاع 500 میلیمتر و بطور پیوسته روی الک بریزید در حالیکه زیر الکی را در زیر الک قرار داده اید . جرم بتن ریخته شده روی الک را با کسر وزن ظرف خالی از وزن ظرف بتن مشخص نمائید (Ma ) اجازه دهید به مدت 2 دقیقه ملات بتن از الک به داخل زیر الکی سرازیر شود . سپس با توزین زیر الکی و ملات ، وزن ملات داخل آنرا بدست آورید ( Mb ). درصد وزن ملات به بتن را بعنوان ضریب یا نسبت جداشدگی محاسبه و گزارش نمائید.
100% * ( Mb/Ma ) = ضریب یا نسبت جدا شدگی
8-3- تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
مشاهدات تجربی حاکی از آنست که اگر درصد ملات عبوری از الک بین 5 تا 15 درصد وزن نمونه باشد ، پایداری در برابر جداشدگی رضایت بخش است . نتایج زیر 5 درصد نشانه پایداری و مقاومت شدید در برابر جداشدگی است و بنظر میرسد بر ظاهر بتن در امر پرداخت سطح اثر بد بگذارد . نتایج بیش از 15 درصد و بویژه بالای 30 درصد نماینگر جداشدگی شدید است .
مهندسینی که این آزمایش را بکار گرفته اند میگویند این آزمایش راه بسیار موثری در ارزیابی پایداری بتن خود تراکم در برابر جداشدگی است . بهر حال علیرغم سادگی آزمایش ، سرعت آن مناسب نیست و آزمایش کندی محسوب میشود و نیاز به توزیع و دقت در آن دارد و لذا بعنوان آزمایش کارگاهی چندان مناسب نمیباشد . قابلیت تکرار نتایج آزمایش نیز تامل بر انگیز است .
9-آزمایش روزنه (Meter Orifice Rheometer یا Orimet Test )
9-1- مقدمه :
این آزمایش در دانشگاه Paisleyتعمیم یافته است و روشی برای ارزیابی کارآئی زیاد مخلوطهای بتن روان مصرفی در کارگاههای اجرائی است . این وسیله در شکل 9 مشاهده میشود .
آزمایش بر این اصل استوار است که بتن از یک روزنه فرو میریزد و سنجش رئومتری روزنه ای انجام میگردد . دستگاه شامل یک لوله قائم برای ریختن بتن میباشد که به یک روزنه مخروطی شکل وارونه قابل تعویض مجهز است که در پائین لوله قرار دارد و دارای دریچه ای است که میتوان آنرا سریع باز یا بسته نمود . روزنه معمولاً قطر داخلی 80 میلیمتر را دارا است که برای آزمایش مخلوطهای با حداکثر اندازه سنگدانه کمتر از 20 میلیمتر مناسب میباشد . روزنه های دیگر که معمولاً بین 70 تا 90 میلیمتر قطر دارند میتوانند بجای روزنه معمولی بکار روند .
با ریختن بتن درون لوله و پر کردن آن و باز کردن دریچه تحتانی لوله میتوان بسادگی زمان تخلیه آنرا اندازه گیری نمود .
9-2- روش آزمایش :
9-2-1- وسایل آزمایش :
وسیله Orimet که از مصالح سخت و محکم و غیر جاذب ساخته شده است طبق شکل 9 سطل با ظرفیت حدود 10 لیتر ، سرتاس ، کرونومتر ، ماله یا کمچه
9-2-2- نحوه انجام آزمایش :
حدود 8 لیتر بتن نمونه گیری شده طبق دستور استاندارد برای انجام آزمایش ضروری است . دستگاه را روی سطح محکم قرار دهید و سطوح داخلی آنرا مرطوب نمائید و آب اضافی را تخلیه کنید . دریچه تحتانی را ببندید و سطل را زیر لوله و دریچه قرار دهید . سپس وسیله را بتن بودن هرگونه ضربه یا لرزش پر کنید و بتن اضافی را با ماله یا کمچه بدون ضربه به آرامی بردارید و سطح آنرا صاف و تراز کنید .
دریچه را باز کرده و اجازه دهید تحت وزن خود ، بتن جریان یابد . زمان تخلیه را با کرونومتر اندازه بگیرید و بعنوان زمان جریان گزارش نمائید . لازم به ذکر است دریچه باید 10 ثانیه پس از پر کردن و صاف کردن سطح بتن لوله باز شود و کل آزمایش باید در طی مدت 5 دقیقه انجام گردد .
9-3- تفسیر و ارزیابی نتایج آزمایش :
این آزمایش معیاری برای سهولت روانی و جریان بتن است . زمانهای کمتر نشانه قابلیت روانی بیشتر میباشد . برای بتن های خودتراکم زمانهای کمتر از 5 ثانیه مناسب است . قیف وارونه جریان را مقید و محدود میکند و زمان را طولانی تر مینماید و میتواند مشخصه و معیاری برای قابلیت مسدود شدن یا جدا شدگی به حساب آید .
این آزمایش میتواند شبیه به ریختن بتن بصورت واقعی در کارگاه باشد و روانی بتن را مورد ارزیابی قرار دهد . این آزمایش سریع میباشد و دارای وسیله ساده ای است که براحتی در محل مستقر میشود. این آزمایش ویژگیهای مفیدی را در رابطه با تمایز بتن های کارا و مخلوطهای روان از غیر روان دارد و میتواند در کارگاه بصورت متوالی بعنوان کنترل بکار رود . اندازه گیری زمان معمولاً حاوی خطاست و مانند سایر آزمایشهائی که در آن به اندازه گیری زمان نیاز است بهترین حالت استفاده از دو نفر آزمایشگر میباشد .
تراکم کامل بتن و جایگری مناسب آن در قالب از مهمترین نکات در اجرای صحیح سازه های بتنی می باشد متراکم نمودن بتن با استفاده از روشهای معمول یعنی استفاده از ویبراتورها مشکلات متعددی از جمله جداشدگی دانه ها ، شن نما شدن بعضی نقاط را به همراه دارد .
بتن خود تراکم راه حل بسیار مناسبی برای مقابله با این مشکلاتاست که اولین بار در دهه گذشته توسط دانشمندان ژاپنی ابداع گردید .
سطح تمام شده بهتر اطمینان از تراکم بتن بدون استفاده از ویبراتور افزایش سرعت اجرا و کاهش نیروی انسانی مورد نیاز برای اجرا از جمله مزایای بین خود تراکم می باشد .
1- مقدمه
یکی از نکات مهم در اجرای صحیح سازه های بتنی تراکم کامل بتن و جاگیری مناسبآن در قالب می باشد این مساله مورد آلمان هایی همچون دیوار برشب و ستون که در آنها فشردگی ارماتور زیاد و ابعاد مقطع بتن ریزی کوچک می باشد از اهمیت بیشتری برخوردار است .
استفاده از ویبراتور جهت متراکم کردن بتن مشکلات زیادی به همراه دارد که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
– جداشدگی دانه بندی بتن به علت ویبره زیاد در بعضی مناطق
– تراکم ناهمگن در نقاط مختلف سازه ودر نتیجه مقاومت فشاری متفاوت در مقاطع مختلف سازه
– گیر کردن شیلنگ ویبره بین آرماتورها در حیناجرا
– کرمو شدن بعضی مناطق به علت غیر قابل دسترس بودن
– کرمو شدن نقاطی از سطح بتن به علت ویبره بیش از حد و فرار شیره بتن
به موارد فوق باید الگوی صوتی و خطرات جانی عملیات ویبره در مورد دیوارها و سونهای بتنی را نیز افزود .
بتن خود تراکم راه حلس است که امروزه جهت رفع این مشکلات و همچنین رسیدنبه بتنی با کیفیت بالاتر مطرح می باشد .
نظریهبتن خود خود تراکم که انقلابی در زمینه تکنولوژی بن نامیده شده است اولین بار توسط پروفسور حجیم اموار از دانشگاه کوجی ژاپن در سال 1986 مطرح گردید .
در سال 1988 این نظر تکمیل و برای اولین بار بتن خود تراکم گردید .
در سال 1989 اولین مقاله درباره بتن خودتراکم در دومین کنفرانس مهندسی سازه و ساختمان آسیای شرقی ارائه شد .
امروزه بتن خودتراکم در پروژه های مختلف عمرانی در سطح دنیا مورد استفاده قرار می گیرد همچنین آزمایشات تحقیقی و پژوهشی در این زمینه ادامه دارد .
2- آشنایی کلی با بتن خودتراکم
بتن خودتراکم بتنی است که بدون اعمال هیچگونه انرژی خارجی و تحت اثر وزن خود متراکم گرد این بتن که ماده ای بسیار و روان و مخلوطی همگن است بسیاری از مشکلات بتن معمولی نظیر جدا شدگی آب انداختن جذب آب – نفوذ پذیری و … را رفع نموده و علاوه بر این بدون نیاز به هیچ لرزاننده ( ویبر ) داخلی یا ویبره بدنه قالب تحت اثر وزن خود متراکم می شود .
این بتن به راحتی توانایی پرکردن قالب در محل شبکه های آرماتور فشرده ورا اداره می باشد و حتی در جاهایی که دسترسی به آنها دشوار است به راحتی عبور می کند .
بتن خودتراکم در طرح اختلاط و ساختارش تفاوت عمده ای با بتن معمولی ندارد البته مواد خاصی جهت نیل به مشخصات ویژه این بتن در تولید آن مورد مصرف قرار م یگیرد این مواد عمدتا شامل فوق روان کننده ها مواد مضاف پوزولانی و فلیرها ( پودر سنگ با قطر دانه های ریزتر از 125 میکرون ) می باشند همچنین ملاحظات خاصی د رمورد دانه بندی سنگدانه های مورد مصرف در این نوع بتن در نظر گرفته می شود.
مزایای استفاده ا بتن خودتراکم به شرح زیر می باشد:
– اطمینان از تراکم بخصوص در مقاطعی که کاربرد لرزاننده دشوار است .
– جایگری آسانتر در قالب
– سطح تمامشده بهتر
– کاهش نیروی انسانی
– اجرای سریعتر خصوصا در مورد مقاطع دیوار و ستون
– آزادی عمل بیشتر در طراحی ( امکان ایجاد مقاطع نازک تر )
– ماهش آلودگی صوتی ناشی از عملیات ویبره
3- مواد تشکیل دهنده بتن خودتراکم
3-1 – سنگدانه :
سنگدانه ها به دو دسته تقسیم می شوند :
3-1-1- ماسه :
تمامی ماسه های متداول در تولید بتن معمولی در این صنعت نیز به کار می رود هر دو نوع ماسه شکسته و یا گرد گوشه اعم از سلیسی و یا آهکی م یتواند مورد استفاده قرار گیرد ذرات ریزتر از 125 میکرون که به عنوان یودر تلقی می شوند بر خواص روانی بتن خود تراکم بسیار موثر بوده و به منظور تولید بتن یکنواخت رطوبت آن باید دقیقا کنترل شود حداقل میزان ریز دانه ها ( از ماسه تا مواد چسباننده پودری ) به منظور جلوگیری از جدا شدگی دانه بندی از مقدار شخصی باید کمتر باشد .
2- 2-1 – شن ( درشت دانه ها ) :
تمامی انواع درشت دانه در اینجا به کار می رود ولی حداکثر اندازه معمولی دانه ها 16 تا 20 میلی متر می باشد به هر حال سنگدانه های تا حدود 40 میلی متر نیز می تواند در بتن خود تراکم به کار رود استفاده از سنگدانه های شکسته سبب افزایش مقاومت بتن خود تراکم ( بدلیل افزایش قفل و بست بین ذرات ) می شود در حالیکه سنگدانه های گرد گوشه بدلیل گوشه بدلیل کاهش اصطکاک روانی آن را بهبود می بخشد .
3-2 – سیمان :
به طور کلی تمامی انواع سیمان های استاندارد می تواند در بتن خودتراکن به کار رود انتخاب نوع سیمان بستگی به پارامترهای مورد انتظار بتن مثل مقاومت ، دوام و … دارد .
دامنه عمومی میزان مصرف سیمان در اینجا 350 تا 450 کیلو گرم در مترمکعب م یباشد میزان بیشتر از 500 می تواند سبب افزایش خطر جمع شدگی شود میزان کمتر از 350 نیز فقط رد صورتی قابل قبول می باشد که به همراه مو.اد پوزولانی – خاکسترهای بادی – دوده سیلیسی و … به کار رود.
حضور بیش از 10 % میزان و در سیمان می تواند سبب کاهش نگهداشت کارایی بتن گرد .
3-3 – مواد مضاف :
مصالح بسیار ریز غیر آلی هستند که به منظور بهبود و یا ایجاد خواص مشخص در بتن به آن افزوده می شوند این مواد باعث بهبود کارآیی کاهش حرارت هیدراتاسیون و عملکرد بهتر بتن در دراز مدت می گردند .
مواد مضاف عمومی مورد استفاده عبارتند از :
3-3-1- پودر سنگ :
ذرات شکسته بسیار ریز ( کوچکتر از 125 میکرون ) سنگ آهک ، دولومیت و یا گرانیت است که به منظور افزایش مواد پودری به کار می رود استفاده از پوردهای دولومیتی بدلیل واکنش های کربنات قلیایی می تواند دوام بتن را با مشکل مواجه نماید .
3-3-2- خاکتر بادی :
ماده ای است که از سوختن زغال سنگحاصل می شود و دارای خصوصیات پوزولانی است که در بهبود خواص بتن خیلی موثر می باشد:
3-3-3- میکرو سیلیس
میکروسیلیس در بتن خودتراکم باعث سیالیت بالای بتن شده و دوام بتن را افزایش می دهد نقش مهمی در چسبندگی و پرکنندگی بتن با عملکرد بالا دارد میکرو سیلیس دارای حدود 90 درصد دی اکسید سیلیس می باشد .
ذکر این تکته ضروری می نماید که استفاده از پرکننده در هر کشوری با توجه به ذخائر همان کشور تعیین می شود برای مثال در کشورهای اروپایی که هنوز از زغال سنگ به عنوان سوخت کربنی استفاده می شود به کاربردن خاکستر بادی امری بهینه و مفید است در کشورهایی که به لحاظ صنعت استفاده می شود به کاربردن خاکستر بادی امری بهینه مفید است در کشورهایی که به لحاظ صنعت ذوب آهن در مرحله صنعتی قرار دارند می توان از سرباره کارخانجات ذوب آهن استفاده نمود در کشور مانیز با توجه به در دسترس بودن و همچنین کارآیی آن پرکننده باید به دنبال ماده ای مناسب و مقرون به صرفه برای جایگزینی فیلرهای مرسوم در صنعت بتن خودتراکم اروپایی باشیم .
3-4- مواد افزدونی :
موادی هستند که به منظور ایجاد و یا بهبود خواص مشخصی به بتن تازه و یا سخت شده در حین ساخت بتن به آن افزوده می شوند استفاده از فوق روان کننده ها برای تولید بتن خود تراکم به منظور ایجاد کارآیی مناسب ضروری می باشد از انواع دیگر مواد افزدنی می توان به عامل اصلاح لزجت ( ) به منظور اصلاح لزجت مواد افزودنی حباب زا ( ) به منظور بهبود مقاومت در برابر بخ زدگی و آب شدن کندگیر کننده ها به منظور کنترل گیرش و … اشاره نمود.
استفاده از در حضور پودرها امکان جدا شدگی دانه بندی را کاهش داده و مخلوط را یکنواخت تر می کند ولی در استفاده از آن باید به اثرات آنها برروی عملکرد بلند مدت بتن توجه داشت . استفاده از فوق روان کننده ها می تواند تا حدود 20 % مصرف آب را کاهش دهند .
3-5 – آب مخلوط
مطابق استاندارد بتن های معمولی به کار می رود .
4- خصوصیات ویژه بتن خودتراکم
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 بتن های معمولی فرق نمی کند و تمامی پارمترها و فرمول های طراحی بتن معمولی اینجا نیز کاربرد اارد بدلیل استفاده از مقادیر زیاد مواد پودری انقباض خمیری و خزش بیشتری را نسبت به بتن معمولی انتظار داریم لذا سرغت در شروع عملیات عمل آوری در بتن خودتراکم یک امر ضروری است .
جهت بررسی خواص بتن تازه مهمترین فاکتور مطرح روانی بتن می باشد که عموما بوسیله آزمایش اسلامپ سنجیده می شود ولی در مورد بتن خود تراکم باید فاکتورهای بیشتری مورد بررسی قرار گیرد تا از توانایی بتن ساخته شده جهت تراکم خودکار اطمینان حاصل شود این پارامترها به شرح ذیل می باشد :
– روانی
– توان عبور
– مقاومت در برابر جداشدگی
– لزجت ( ویسکوزیته )
4-1- روانی
به قابلیت جریان یابی روان و آسان بتن تازه وقتی مانعی بر سر راه آن نباشد روانی گویند این ویژگی با آزمایش جریان اسلامپ سنجیده می شود .
4-2- توان عبور :
به توانایی بتن خود تراکم در جاری شدن و عبور از بین فضای کوچک شبکه آرماتور بدون توقف یا جداشدگی توان عبور گویند .
این ویژگی با آزمایش جعبه L سنجیده می شود.
4-3- مقاومت در برابر جداشدگی :
به توانایی بتن خودتراکم برای یکنواخت و همگن ماندن طی مراحل حمل و بتن ریزی گویند .
مقاومت در برابر جداشدگی به وسیله آزمایش پایانی الک سنجیده می شود .
4-4- لزجت ( ویسکوزیته )
به خاصیتی که باعث مقاومت در برابر جاری شدن سریع بتن می گردد می گویند بتن دارای لزجت پایین به سرعت جریان می یابد و توقف می کند ولی بتن با لزجت زیاد مدت زمان بیشتری حرکت می کند تا متوقف شود .
این ویژگی بوسیله آزمایش قیف V سنجیده می شود .
5- آزمایشات بتن خود تراکم
در اینجا به اختصار اشاره ای به روش انجام آزمایشات مربوط به خواص بتن خود تراکم می گردد .
5-1- آزمایش جریان اسلامپ
آزمایش جریان اسلامپ به منظور تعیین آزادی حرکت بتن خود تراکم در سطح افق به هنگام نبود مانع صورت می گیرد اساس آزمایش بر اصولی استوار است که آزمایش اسلامپ معمولی بر آن پنا نهاده شده است قطر دایره ای که بتن پس از پخش دن می سازد معیار سنجش قابلیت پر کنندگی بتن خواهد بود نتایج این آزمایش هیچ اشاره ای به توانایی گذشتن بدون انسداد بتن از خلال موانع ندارد اما می تواند ملاکی برای ارزیابی مقاومت در برابر جدا شدگی نیز باشد .
روش انجام آزمایش :
حدود 6 لیتر بتن مورد نیاز است ابتدا بدنه ی داخلی مخروط اسلامپ را تر کنید سپس صفحه فلزی را روی سطح متعادلی محکم کنید استوانه در مرکز صفحه قرار گرفته و داخل آنرا به کمک پیمانه از بتن پر کنید هیچ ضربه ای نباید به بدنه ی استوانه زده شو مواد زائد را از اطراف آن بزداید سپس مخروط را بصورت عمودی بالا کشیده و اجازه دهید بتن آزادانه به بیرون جریان یابد .
در همین لحظه زمان سنج را فهعال نموده و زمانی را که طول می کشد تا بتن به قطر 500میلیمتر پهن شود ثبت نمایید این همان جریان اسلامپ است قطر نهایی بتن پهن شده را در دو جهت عمود بر هم اندازه گیری نموده میانگین آنها را به عنوان قطر نهایی بتن پهن شده ثبت کنید این اندازه جریان اسلامپ بر حسب میلیمتر است .
5-2- آزمایش جعبه L
این آزمایش جریان یابی بتن و همچنین انسداد ناشی از فاصله ی میلگردها را تشریح می کند از نتیجه ی این آزمایش شیب قرار گیری بتن در حالت توقف حاصل می شود که معیاری برای قابلیت گذرندگی با درجه ای از حدود فاصله ی میلگردها برای گذر بتن خواهد بود قسمت افقی جعبه م یتواند 200 تا 400 میلیمتر از دریچه امتداد داشته باشد زمان برای پر شدن این فاصله به عنوان و شناخته شده و معیاری برای قابلیت پرکنندگی است قطر میلگردها و فاصله آنها از هم اختیاری است بر اساس قرار داد در صورت استفاده از میلگردهای معمولی فاصله بین آنها به مقدار سه برابر بزرگترین اندازه دانه ی سنگی در نظر گرفته می شود .
روش انجام آزمایش :
حدود 14 لیتر بتن مورد نیاز است دستگاه را روی یم سطح صاف و محکم قرار دهید از باز شدن راحت دریچه اطمینان حاصل کنید و. سپس آن را ببندید سطح داخلی دستگاه را مرطوب نمایید و آبهای اضافی را خارج کنید قسمت عمودی دستگاه را از بتن پر کنید به مدت یک دقیقه آن را به حال خود رها کنید تا در محل خود قرار گیرد دریچه را باز کنید تا بتن آزادانه به قسمت افقی دستگاه جریان یابد همزمان با باز کردن دریچه زمان سنج را فعال نموده و زمان لازم برای پهن شدن بتن در طول 200 تا 400 میلیمتر در قسمت عمودی را ثبت نمایید وقتی بتن از جریان ایستاد مقادیر H ( ارتفاع بتن در انتهای قسمت افقی دستگاه ) و H ( ارتفاع بتن در پشت دریچه ) را اندازه گیری نمایید .
نسبت انسداد را نشان می دهد تمام آزمایش باید در 5 دقیقه انجام گیرد مقادیر و می توانند اطلاعاتی پیرامون آسانی حرمت در اختیار گذارد اما هیچ محدوده مناسبی به طور عمومی برای آنها مورد تایید قرار نگرفته است انسداد و گیر کردن درشت دانه ها در پشت میلگردها دستگاه را می توان به شهودی دید .
5-3- آزمایش پایانی الک :
برای ارزیابی مقاومت در براب رجداشدگی این آزمایش روش مناسبی در بتن خود تراکم است اساس آزمایش بر آن است که حدود 10 لیتر بتن را به مخدت مشخصی در حالت سکون قرار داده و اجازه می دهیم که تمام جداشدگی درونی آن آشکار شود سپس نیمی از آن را روی الک 5 میلیمتری به قطر 30 سانتی متر ریخته روی ته الک قرار داده و مجموعه را روی صورت درصدی از مصالح اولیه روی الک بیان می کنیم .
روش انجام آزمایش :
حدود 10 لیتر بتن برای این آزمایش مورد نیاز است بن را در سطلی ریخته و روی سطح آن را به منظور جلوگیری از تبخیر با کلاهکی بپوشانید و به مدت 15 دقیقه در حالت سکون رها کنید وزن الک و ته الک خالی را تعیین کنید سطح بتن را پس از گذشت زمان مقرر مورد بررسی قرار دهید و جمع شدگی آب روی آن را در صورت وجود یادداشت کنید بیش از 2 لیتر یا از بتن داخل سطل را در ظرف دیگری بریزی ظرف حاوی بتن را وزن کنید تمام بتن موجود در ظرف را از ارتفاع 500 میلیمتری و در یک حرکت پیوسته و مدام روی الک بریزد ظرف خالی را وزن کنید و وزن بتن خالص ریخته شده روی الک را محاسبه نمایید ( ) اجازه دهید تا ملات در یک دوره زمانی 2 دقیقه ای از خلال الک به داخل ته الک جریان پیدا کند سپس الک را جدا نموده و وزن ته الک پر شده را محاسبه نمایید حال با داشتن وزن ته الک خالی و وزن موجود وزن ملات گذشته از الک را تعیین کنید ( ) نسبت وزنی ملات جدا شده از بتن درصد جداشدگی را تشکیل می دهد .
درصد جداشدگی =
برای درصد جداشدگی 5 تا 15 درصد وزنی از کل نمونه مقاومت در برابر جداشدگی بتن مناسب خواه بود کمتر از 5 % مقاومت بیش از حد را بدنبال دارد و به احتمال زیاد روی سطح تمام شده ی بتن اثیر می گذارد ( سوراخهای هوایی احتمالی ) در بیش از 15 % و مخصوصا بیش از 30 % یا یک جداشدگی قوی روبرو خواهیم بود .
5-4- آزامایش قیف V :
این آزمایش به منظور اندازه گیری قابلیت پر کنندگی بتن با حداکثر اندازهی دانه ی 20 میلیمتر بکار می رود زمان لازم برای جریان پیدا کردن بتن از میان دستگاه اندازه گیری می شود سپس قیف دوباره از بتن پر شده و مدت 5 دقیقه در همان حالت باقی مانده و دوباره آزمایش فوق صورت می گیرد چنانچه بتن دچار جداشدگی شد زمان جریان یابی آن بطور محسوسی افزایش می یابد .
روش انجام آزمایش قیف V :
حدود 12 لیتر بتن برای انجام آزمایش لازم است قیف V را بصورت متعادل روی زمین قرار داده و محکم کنید سطح درونی قیف را تر کنید درب زانویی دستگاه را باز کنید تا هر گونه آب مزاد تخلیه شود درب زانویی را بسته و سطلی زیر آن قرار دهی دستگاه را کاملا از بتن پر کنید هیچگونه فشرده کردن پر کردن حفره ها یا ضربه زدنی به بدنه ی دستگاه به وسیله ی بیلچه نباید صورت گیرد .
10 ثانیه پس از پر شدن کامل دستگاه درب زانویی را باز کنید تا بتن تحت وزن خود به بیرون جریان یابد زمان سنج را هنگام باز کرن درب زانویی فعال کنید و زمان تخلیه ی کامل را ثبت نمایید این زمان مربوط به آزمایش قیف V می باشد زمان سنج هنگامی متوقف می شود که بتوان نور را از بالای دستگاه در دریچه خلیه دید همه آزمایش باید در 5 دقیقه انجام گیرد .
روش انجام آزمایش :
سطح داخلی دستگاه را تمیز یا تر نکنید درب زانویی را بسته و قیف را بلافاصله پس از اندازه گیری زمان جریان یابی از همان بتن پر نمایید سطل را در زیر قرار دهید درب زانویی را 5 دقیقه پس از دومین پر کردن دستگاه بگشایید و اجازه دهید بتن آزادانه و تحت وزن خود جریان یابد همزمان با باز کردن درب زمان سنج را فعال نموده و زمان تخلیه ی کامل را ثبت نمایید این زمان همان خواهد بود برای بتن خودتراکم زمان جریان یابی 10 ثانیه اختصاص یافته است شکل معکوس مخروطی دستگاه جریان را محدود م یکند و زمان جریان یابی را طولانی می کند این می تواند اشاره ای به حساسیت اختلاط نسبت به انسداد باشد پس از 5 دقیقه قرار گیری جدا شدگی بتن بطور پیوسته با افزایش زمان جریان یابی خود را نشان خواهد داد .
6- طرح اختلاط
6-1- طرح اولیه اختلاط
طرح اختلاط بتن خود تراکم را باید به نحوی تنظیم نمود که تمام خواص و ویژگیهای بتن تازه و سخت شده را برآورده نماید یک طرح اختلاط زمانی می تواند جزء گروه بتن خود تراکم طبقه بندی شود که هر سه فاکتور زیر را بطور کامل تامین نماید .
روانی
قابلیت گذر از میان موانع
مقاومت در برابر جدا شدگی
محاسبه طرح اختلاط بر اساس واحد حجم محاسبه بهتر از محاسبه بر اساس جرم می باشد هنوز هیچ طرح اختلاط ثابت و کاملی برای بتن خودتراکم ارائه نشده است و همه ترکیبات و نسبتهای اختلاط به صورت نسبی و تجربی بدست آمده است .
مراتب دسیابی به یک طرح اختلاط مناسب با طرح نسبتهای اختلاط اولیه بر اساس حدود تجربی بدست آمده آغاز شده و با بررسی ویژگیهای حاصل اصلاح نسبتهای اولیه ختم می شود .
حدود شاخص های بتن خود تراکم به قرار زیر است :
نسبت حجمی پودر به آب : 8/0 تا 1/1
محتوای پودری : 160 تا 240 لیتر ( 400 تا 600 کلیو گرم ) به ازای هر متر مکعب
مقدار درشت دانه : بطور معمول 28 تا 35 درصد حجمی از مخلوط
نسبت آب به سیمان : می تواند هر مقدار عملی باشد ولی در نهایت محتوای آب نباید از 200 تجاوز کند میزان ماسه باید بیش از 50 درصد وزن کل سنگدانه ها و بیشتر از 40 درصد حجم مخلوط باشد .
6-2 – اصلاح طرح اختلاط اولیه :
آزمایش های لازم محیط آزمایشگاه برای باز بینی خواص اولیه مخلوط انجام می شود تمامی شرایط از پیش تعیین شده باید تامین گرد مخروط باید به اندازه ی طبیعی در محل کارگاه آزمایش شود در صورتی که عملکرد رضایت بخش به دست نیاید باید به صورت بنیادی به طراحی محدد پرداخت بسته به مشکلات پیش آمده عکس العمل های زیر به کار می رود :
– استفاده از مواد مضاف یا موارد دیگر پر کننده
– اصلاح نسبت ماسه و سنگدانه درشت در مخلوط
– استفاده از یک عامل اصلاح لزجت ( )
– استفاده از نوع دیگری از فوق روان کننده که با مصالح محلی سازگارتر باشد
– تنظیم نسبت افزودنی ها به منظور اصلاح مقدار آب وبر اساس آن اصلاح محتوای پودری
6-3- مسیر طراحی
در زیر نمونه مسیر طراحی که توسط آکمورا در ژاپن ابداع شده آورده شدهاست نتایج حاصل از روش زیر ممکن است با مقادیر مندرج در قبل به عنوان طرح اختلاط یکسان نباشد .
تعیین هوای مخلوط ( عمومت 2 % ) ممکت است به سبب نیاز بهمقاومت بیشتر در برابر یخ زدگی مقدار بیشتری لحاظ شود
ماسبه مقادیر حجمی درشت دانه: این میزان به دلیل برخورد سنگدانه ها و خطر توقف بتن نباید بیش از 60 درصد حجم مخلوط شود لذا میزان بهینه درشت دانه ها بر اساس دو پارامتر حداکثر اندازه سنگدانه و شکسته یا گرد گوشه بودنآن بدست می آید کاهش حداکثر اندازه سنگدانه ها و یا استفاده از گردگوشهها سبب افزایش سهم نسبی درشت دانه می شود .
– محاسبه میزان ماسه میزان بهینه ماسه در حدود 40 – 50 درصد کل مخلوط می باشد
– محاسبه میزان نسبت آب به پودر و فوق روان کننده ها با آزمایشهای مختلف اسلامپ و قیف V میزان بهینه آب به مواد پودری 8/0 – 9/0 می باشد
یا آزمایشات متعدد می توان میزان بهینه فوق روان کننده را نیز متناسب با کارایی مطلوب بدست آورد
در صورت عدم ارضای مشخصات مورد نیاز اولین گام تغییر ترکیب مصالح خواهد بود در مرحله بعد می توان از افزودنی دیگر استفاده نمود ودر نهایت می توان با تغییر نوع سیمان به هدف مطلوب رسید .
مراجع :
1- امیر عباس کوچکعلی ، حسین صدرات ، بتن خود تراکم وکاربرد ذرات سیلیس ، تکنولوژی بتن شماره 2 آذر 82
2- محسن علی حمزه ، مصطفی شمشیری ، بتن خود تراکم و ویژگیهای آن ، مجموعه مقالات یازدهیمن کنفرانس دانشجویی عمران 1383
3- علیرضا شاهجوئی – جاهد زاد مهر – بتن خود تراکم – مجموعه مقالات یازدهمین کنفرانس دانشجویی عمران 1383
4- سعید شرافتی پور – بررسی خواص بتن خود تراکم – مجموعه مقالات یادهمین کنفرانس دانشجویی عمران 13
1