بتن خود متراکم (SCC) چیست؟

Naeem Maadi — Sun, 20 Dec 2020 01:21:12 +0330

بتن خود متراکم (Self Compacting Concrete) يک فن آوري نو در عرصه ساخت و ساز در سطح دنياست.اين نوع بتن که کارايي بسيار بالايي دارد مي تواند تحت اثر وزن خود و بدون جدا شدن دانه ها در ميان انبوه اجزاي سازه اي جريان يابد. به عبارت ديگر اين نوع بتن بدون نياز به لرزاننده (ويبره) و به خاطر وزن خودش متراکم مي شود.سه معيار اساسي در نياز به توليد بتن خود متراكم عبارت از: شكل پذيري بالا،توانايي عبوركنندگي يا تغييرشكل محصور شده بالا و مقاومت در برابر جداشدگي مي باشند.از عوامل مهم در رسيدن به مقاومت و دوام مطلوب، استفاده از سنگدانه هاي مقاوم و کاهش حداکثر اندازه سنگدانه در مخلوط بتني براي همگني بيشتر آن مي باشد. همچنين با استفاده از مواد بسيار ريزدانه و با اندازه هاي کمتر از دهم ميکرون مي توان مجموعه اي متراکم تر و با تخلخل بسيار کم که بالاترين وزن مخصوص را خواهد داشت، تهيه نمود.در بتن خود متراكم بايستي تا حد ممکن نسبت آب به سيمان (W/C) را کاهش داد، بديهي است براي تأمين کارايي چنين مخلوط هايي با آب بسيار کم لازم است از روان کننده ها، فوق روا ن کننده ها و پخش کننده ذرات ريز در بتن استفاده نمود.مروري بر سابقه بتن خود متراكمبراي ايجاد سازه هاي بتني بادوام، لازم است تراکم کافي در بتن توسط نيروي کار ماهر ايجاد شود. بحران کاهش نيروي کار ماهر در صنعت ساخت و ساز ژاپن در اوايل دهه ٨٠ ميلادي از يک سو و تراکم نامناسب ناشي ازافزايش حجم آرماتورهاي مصرفي به منظور بهبود عملکرد سازه ها و همچنين تمايل به استفاده از آرماتورهاي با قطر کمتر به منظور کنترل ترک خوردگي از ديگر سو، باعث کاهش کيفيت عمليات اجرائي گرديد اين موضوع براي چندين سال مورد بحث و بررسي قرار گرفت تا اينکه در سال ١٩٨٦ نظريه بتن خودمتراکم(SCC) به عنوان راه حلي براي رفع مشکل دوام سازه هاي بتني توسط شخصي بنام Okamura مطرح گرديد در مقايسه با ژاپن تحقيقات در اروپا و آمريکا چندي پيش آغاز گرديده و در حاليکه اکنون در ژاپن به بتن خود متراکم از نقطه نظر بتن با مقاومت بالا نگاه مي شود، در اروپا بتن خودمتراکم با مقاومت متوسط همچنان مورد نظر مي باشد.از پروژ ههاي مطرحي که در ساخت آنها از بتن خودمتراکم استفاده شده، مي توان به موارد ذيل اشاره کرد:الف- برج Landmark با ٢٩٦ متر ارتفاع و ٧٠ طبقه مرتفع ترين برج در ژاپن بوده و در يوکوهاما واقع شده استب- پل معلق Akashi-Kaiko به طول۹۱۰/۳ کيلومتر بلندترين پل معلق جهان مي باشدکه در سال۱۹۹۱ در کشور ژاپن ساخته شد وبه خاطر استفاده ازبتن خود متراكم زمان ساختآن به اندازه ۲۰ درصد کمتر شده است.در این پروژه مسافت حمل بتن خود متراکم از طریق لوله ها و پمپاژحدود۲٠٠متر بوده است که در نوع خود قابل توجه است.بازار بزرگ Midsummer Place واقع درلندن انگلستان ستون هاي اين مركز تجاري بصورت بيضوي با تراكم آرماتور زياد و به ارتفاع5/8 تا10 است اجراي اين پروژه با استفاده از بتن خود متراكم باعث صرفه جويي در مدت زمان ساخت حدود 40 درصد در مقايسه با بتن معمولي و صرفه جويي در هزينه ها حدوده10 درصد در مقايسه با بتن معمولي بوده است علت كاهش هزينه ها افزايش سرعت اجرا و كاهش نيروي انساني ذكر شده استطرح گسترش حرم حضرت معصومه(ع) در شهر مذهبی قم در سال1381 کاربرد بتن خود متراکم در ایران نیز طی چند سال گذشته شروع شده است.در كتيبه نويسي آيات قرآن بر ديواره هاي اطراف حرم از بتن خود متراكم با مقاومت فشاري 1000 كيلو گرم بر ساتيمتر مربع استفاده شده است آسيب پذيري پذيري لبه ي تيز خط برجسته بتني كه در بخش انتهايي حروف بسيار نازك مي شوند عدم مكان لرزاندن بتن نياز به پايداري در مقابل شرايط جوي يخ زدگي ضربهاز دلايل استفاده از اين نوع بتن بوده است.4- خصوصیات ویژه بتن خود تراکم 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 پارامترها و فرمول های طراحی بتن معمولی اینجا نیز کاربرد دارد . بدلیل استفاده از مقادیر زیاد مواد پودری ، انقباض خمیری و خزش بیشتری را نسبت به بتن معمولی انتظار داریم لذا سرعت در شروع عملیات عمل آوری در بتن خود تراکم یک امر ضروری است . جهت بررسی خواص بتن تازه مهمترین فاکتورمطرح، روانی بتن می باشد که عموماً 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 جدا شدگی - لزجت (ویسکوزیته) 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. توان عبور: به توانایی بتن خود تراکم در جاری شدن وعبور از بین فضای کوچک شبکه آرماتور بدون توقف یا جدا شدگی توان عبور گویند .این ویژگی با آزمایش جعبه L سنجیده می شود . مقاومت در برابر جدا شدگی: به توانایی بتن خود تراکم برای یکنواخت و همگن ماندن، طی مراحل حمل و بتن ریزی گویند . مقاومت در برابر جدا شدگی به وسیله آزمایش پایایی الک سنجیده می شود .لزجت (ویسکوزیته) به خاصیتی که باعث مقاومت دربرابر جاری شدن سریع بتن می گردد 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 شودمزاياي بتن خود متراكم۱- كاهش زمان ساخت و ساز۲- صرفه جويي اقتصادي در برخي شرايط۳- بالا رفتن كيفيت نهايي۴- اطمينان از تراكم مناسب و كامل۵- قرار گرفتن راحت تر در قالب۶- سطح تمام شده بهتر بخصوص در بت نهاي نمايان۷- كاهش نيروي انساني)كارگر ويبراتور و بتن ريز( و كاهش خطاي انساني در بتن ريزي )كارگر غير ماهر(۸- اجراي سريع تر بخصوص در ستونها و ديوارها۹- آزادي عمل بيشتر در طراحي مقاطع سازه اي۱۰- كاهش آلودگي صوتي در كارگاه به دليل عدم استفاده از ويبراتوربتن خود متراكم و ارتباط آن با دواماز ديگر مزاياي مهم بتن خود متراكم افزايش دوام بتن در مقايسه با بتن معمولي است. مواردي كه بردوام بتنتاثير مي گذارند شرايط نامناسب محيطي زير مي باشند:۱- سيكلهاي يخبندان و ذوب متوالي۲- مجاورت با يون سولفات۳- مجاورت با يون كلرايد۴- مجاورت با انواع نمكها۵- سيكل هاي تر و خشك شدن متوالينفوذپذيري بتن با هركدام از موارد فوق رابطه مستقیم دارد و بتن خود متراكم به دليل نسبت آب به سيمانكمتر و نيز به دليل استفاده از مواد ريز دانه به عنوان فيلر، تخلخل و در نتيجه نفوذپذيري كمتري داشته و اين امر سبب افزايش دوام اين نوع بتن در مقايسه با انواع ديگر مي گردد.مقايسه بتن معمولي با بتن خود متراكماجزاي بتن خود متراكم و بتن معمولي را موادي همچون سيمان ، سنگدانه ، آب و مواد افزودني تشكيل ميدهند ولي عمده تفاوت بتن معمولي با بتن خود متراكم را موارد تشكيل ميدهدالف محدوديت مقدار سنگ دانه ها: در بتن SCC، با كاهش فاصله نسبي بين ذرات سنگ دانه ميتوان تكرار بر خورد و تماس بين ذرات را افزايش داد كه نتيجه آن افزايش تنش داخلي ودر نهايت افزايش شكل پذيري بتن ميشود.ب استفاده از فوق روان كننده: بتن در موقع عبور از ميان موانع نيازمند حالت خميري با ويسكوزيته بالا مي باشد يعني بتن زماني شكل پذير مي شود كه خمير با ويسكوزيته بالا از افزايش تمركز داخلي، ناشي از نزديكي ذرات سنگ دانه هاي درشت جلوگيري مي نمايد . در نتيجه امكان شكل پذيري زياد، در بتن SCC فقط با مصرف فوق روان كننده امكان پذير استج نسبت پائين درصدآب به مواد سيماني : در بتن SCC از نسبت هاي آب به مواد سيماني پايين تر استفاده می شود.د عدم نياز بتن SCC به ويبره : ويبره زدن با توجه به اينكه نياز به رعايت دقيق بسياري از نكات فني از جمله عمود نگهداشتن شيلنگ ويبره، رعايت عمق ويبراسيون در محدوده نيم متر تا يك متر و زمان نگهداشتن ويبره در داخل بتن دارد لذا نياز به كارگر ماهر و دقت فراوان و زمان کافي ،كاملا محسوس مي باشدكه معمولاً تجميع اين عوامل جهت بهبود كيفيت بتن،كمتر ميسر است.ويبره زدن به دلايل زير مي تواند باعث بروز برخي از مشكلات شود:۱- جدا شدن دانه ها در بتن بخاطر ويبره زياد۲- تراكم ناهمگن در نقاط مختلف بتن و ايجاد مقاومت هاي فشاري متفاوت در هر قسمت۳- گير کردن شيلنگ ويبره در بين ميلگردهاي متراکم۴- كرمو شدن برخي از مناطق بتن به دليل غير قابل دسترس بودن۵- فرار شيره بتن به دليل ويبره بيش از حد۶- آب انداختن در سطح بتن۷- ضعيف شدن فاز ناحيه انتقال در سه قسمت(مجاورت دانه ها، مجاورت ميلگردها و مجاورت قالبها)براين اساس استفاده از بتن خود متراكم بدليل عدم استفاده از ويبره،كيفيت و دوام و مقاومت بهتري در مقايسهبا بتن معمولي ايجاد خواهد كرد.تهيه بتن خود متراكممصالح مورد مصرف در بتن خود متراكم به شرح زير مي باشد:سنگدانه : سنگدانه ها به دو دسته تقسیم می شوند: ماسه (ریز دانه): تمامی ماسه های متداول در تولید بتن معمولی در این صنعت نیز به کار می رود . هر دونوع ماسه شکسته و یا گرد گوشه اعم از سلیسی و یا آهکی می تواند مورد استفاده قرار گیرد . ذرات ریزتر از 125 میکرون که به عنوان " پودر" تلقی میشوند، برخواص روانی بتن خود تراکم بسیار مؤثر بوده و به منظور تولید بتن یکنواخت ، رطوبت آن باید دقیقاً کنترل شود. حداقل میزان ریزدانه ها (از ماسه تا مواد چسباننده پودری ) به منظور جلوگیری جداشدگی دانه‌بندی از مقدار شخصی نباید کمتر باشد. شن (درشت دانه): تمامی انواع درشت دانه در اینجا به کار می رود، ولی حداکثر اندازه معمولی دانه ها 16 تا 20 میلی‌متر 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 داخلی روانی آن را بهبود می بخشد . سیمان: به طور کلی تمامی انواع سیمان های استاندارد می تواند در بتن خود تراکم 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 کیلوگرم در مترمکعب می باشد . میزان بیشتر از 500 می تواند سبب افزایش خطر جمع شدگی شود . میزان کمتر از 350 نیز فقط در صورتی قابل قبول می باشد که به همراه مواد پوزولانی ، خاکسترهای بادی ، دوده سیلیسی و ... به کار رود . آب مخلوط : مطابق استاندارد بتن های معمولی به کار می رودمواد 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 کارایی ، کاهش حرارت هیدراتاسیون و عملکرد بهتر بتن در دراز مدت می گردند . مواد مضاف عمومی مورد استفاده عبارتند از: 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 پودرهای دولومیتی، بدلیل واکنش های کربنات قلیایی می تواند دوام بتن را با مشکل مواجه نماید .خاکستر بادی: ماده ای است که از سوختن زغال سنگ حاصل می شود و دارای خصوصیات پوزولانی است که در بهبود خواص بتن خیلی مؤثر می باشد . میکرو سیلیس: میکرو سیلیس در بتن خود تراکم باعث سیالیت بالای بتن شده و دوام بتن را افزایش می دهد و نقش مهمی در چسبندگی و پرکنندگی بتن با عملکرد بالا دارد. میکروسیلیس دارای حدود 90 درصد دی اکسید سیلیس می باشد . ذکر این نکته 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 ذوب آهن در مرحله صنعتی قراردارند ، میتوان از سرباره کارخانجات ذوب آهن استفاده نمود در کشور ما نیز 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 خود تراکم اروپایی باشیم . مواد افزودنی : 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 میشوند. استفاده از فوق روان کننده ها برای تولید بتن خود تراکم به منظور ایجاد کارآیی مناسب، ضروری می باشد. از انواع دیگر مواد افزودنی میتوان به عامل اصلاح لزجت (V.M.A) به منظور اصلاح لزجت، مواد افزودنی حباب زا (A.E.A) به منظور بهبود مقاومت در برابر یخ زدگی و آب شدن، کندگیر کننده ها به منظورکنترل گیرش و . . . اشاره نمود . استفاده از V.M.A در حضور پودرها امکان جدا شدگی دانه بندی را کاهش داده و مخلوط را یکنواخت‌تر می‌کند ولی در استفاده از آن باید به اثرات آنها برروی عملکرد بلند مدت بتن توجه داشت‌. استفاده از فوق روان کننده ها می تواند تاحدود 20% مصرف آب را کاهش دهند . .یکی از بهترین نوع روان کننده ها نوع Melementآلمانی است که به صورت پودر در بازار عرضه می شود که بایستی قبل از استفاده، در اب به نسبت مناسب حل گردیده و بکار رودطرح اختلاط بتن خود متراکمدر طرح اختلاط بتن معمولي ، ابتدا نسبت آب به سيمان با توجه به مقاومت لازم ثابت نگه داشته ميشود ، درصورتي كه در بتن خود متراكم ، نسبت آب به پودر سيمان براي رسيدن به خود تراكم پذيري در نظر گرفته ميشود زيرا كه خود تراكم پذيري به اين نسبت (نسبت آب به سيمان ( خيلي حساس است . در بيشتر اين موارد نسبت آب به سيمان تابع مقاوت مورد نياز نيست ، چون نسبت آب به پودر براي به دست آوردن مقاومت لازم در سازه ها ي معمولي بسيار ناچيز است . ملات يا خمير در بتن خود متراكم احتياج به ويسكوزيته بالا جهت حصول شكل پذيري بالا دارد . اين مورد با استعمال فوق روان كننده كامل ميشود كه نتيجه آن كاهش نسبت آب به سيمان توام با شكل پذيري بالا ميباشداصول كلي در طرح اختلاط بتن خود متراكم: (براي1m3 بتن)1- نسبت حجمي اب به پودر سنگ9/0الي0/12- محتواي پودري ۱۶۰ ليتر الي ۲۴۰ ليتر3- سيمان حداقل kg۳۵۰4- درشت دانه در محدوده ۲۸ تا ۳۵ درصد حجمي مخلوط5- ماسه بيش از ۵۰ % وزن كل دانه ها و بيش از ۴۰% حجم مخلوط6- نسبت آب به سيمان: (w/c) توصيه مي شود مقدار آب كمتر از3 lit/m۲۰۰ باشدآزمايش هاي مربوط به بتن خود متراكمدر حال حاضر معيار جهاني استاندار دي براي پذيرش بتن خود متراكم وجود ندارد. با اين وجود، چند آزمايش ،بارها در گزارش ها تکرار شده اند و به عنوان آزمايشهاي مورد قبول براي سنجش ويژگيهاي بتن تازه خود متراکم درنظر گرفته مي شوند. براي پذيرش و قبول خود تراكمي لازم است هم در آزمايشگاه و هم در محل اجراي آزمونخود تراكمي انجام گيرد :۱ - آزمايش جريان اسلامپ(Slump flow test)در اين آزمايش قطر توده بتن پخش شده تحت وزن خود براساس اصول آزمايش مخروط اسلامپ به عنوانمعيار سنجش مدنظر مي باشد. همچنين جداشدگي در صورت وقوع در اطراف لبه ها ي توده پخش شده قابلمشاهده مي باشد.صفحه زیرین و سطح داخلی مخروط اسلامپ را مرطوب می کنیم. صفحه زیرین را در یک جاي مسطح گذاشته مخروط اسلامپ را بر روي آن و در مرکز قرار می دهیم. مخروط را با چمچه پر می کنیم. از ضربه زدن و تکان دادن مخروط خودداري کرده و سطح بتن را به کمک ماله لب به لب مخروط تراز می کنیم. بتن ریخته اطراف مخروط را پاك می کنیم. مخروط اسلامپ را به صورت قائم بالا می کشیم و به بتن اجازه می دهیم که جریان پیدا کندقطر دایره را در دو جهت عمود بر هم اندازه می گیریم. میانگین دو قطر اندازه گیري شده را محاسبه می کنیمd=1/2(d1+d2)سپس با توجه به قطر میانگین به دست آمده پارامتر جریان نسبی را از فرمول زیر محاسبه می کنیم:Ra=(d/do)2-1طبق استاندارد EFNARC محدوده مجاز براي جریان نسبی به شرح زیر است:4 < Ra< 7۲- آزمايش جعبه(L-box test) Lبا اين آزمايش خواص متفاوتي از قبيل قابليت رواني، انسداد و جداشدگي بتن مورد سنجش قرارمي گيرد . دراين آزمايش قسمت قائم جعبه ابتدا تا حدود7/۱۲ ليتر از بتن پر مي شود و بعد از يک دقيقه دريچه باز شده و بتن پس از عبور از سفره آرماتور در قسمت افقي جريان مي يابد. پس از توقف کامل بتن، ارتفاع بتن در انتهاي قسمت افقي(h2) و همچنين ارتفاع بتن مانده در قسمت قائم (h1) اندازه گيري شده و نسبتh1/h2 به عنوان معيار سنجش عبورکنندگي مطرح مي گردد۳ آزمايش قيف(V-funnel test) Vاين آزمايش به منظور سنجش توانايي بتن براي تغيير جهت جريان و عبور از ميان مقاطع مسلح و محصور،بدون جداشدگي و وقوع انسداد در جريان انجام مي گيرد. در اين آزمايش زمان خروج کامل بتن از قيف بعد ازبازشدن دريچه به عنوان معيار سنجش در نظر گرفته مي شودبتن را بدون ویبره و یا ضربه به داخل قیف ریخته سطح بتن را تا لبه بالایی قیف بالا می آوریم. ده ثانیه پس از پر کردن قیف دریچه را باز می کنیم تا بتن تحت وزن خود جریان پیدا کند.کرنومتر را هم زمان با باز کردن دریچه می زنیم و زمان تخلیه کامل بتن را اندازه گیري می کنیم ،سپس با توجه به زمان به دست آمده پارامتر سرعت نسبی رامحاسبه می کنیمRm=(10/t)طبق استاندارد EFNARC محدوده مجاز براي سرعت نسبی به شرح زیر است1.5

از سهراب

Naeem Maadi — Fri, 01 May 2020 23:17:19 +0430

مادر سهراب راست میگفت:موسم دل گیری است"سهراب" اما همه چیز رو یک اتفاق ساده میدید:زندگانی سیبی استگاز باید زد با پوستمطمئنم میرسه اون وقتی که ماها عمو نوروز میشیم و توی میدون داد میزنیم:ای سبد هاتان پر خواب!سیب آوردم .سیب سرخ خورشید.فقط کافیه یکم صبر داشته باشیم ما به " نوش دارو " می رسیم.

نوشته های Naeem Maadi

بتن خود متراکم (SCC) چیست؟

از سهراب