بتن خود تراکم؛ مواد مورد استفاده و مزایا و معایب

بتن خود تراکم (SCC) بتنی است که تحت اثر وزن خود، متراکم می‎شود و کارایی بالایی دارد. مواد مورد استفاده برای بتن خود‏تراکم عبارتند از: سیمان، سنگدانه، آب، عامل اصلاح‎کننده ویسکوزیته (VMA)، مواد افزودنی شیمیایی و غیره. از جمله مزایای بتن خود تراکم می‏توان به کاهش نفوذپذیری سازه بتنی، از بین رفتن مشکلات مرتبط با ویبره، افزایش کیفیت ساخت و غیره اشاره کرد.اصل اساسیبتن خود تراکم (SCC) بتنی است که به دلیل وزن خود متراکم می‎شود و تقریباً به طور کامل حباب زدایی می‎شود (بدون هوای حبس شده). در اعضای سازه‎ای با آرماتورهای متراکم، تمام فضاهای خالی را به طور کامل پر می‎کند و پس از بتن ریزی، سطح تقریباً افقی را تآمین می‎کند.محدود کردن مقدار و اندازه درشت دانه ها در جلوگیری از کارایی پایین موثر است. کارایی بالا با استفاده از یک فوق روان ‎کننده که نسبت w/p را به مقدار بسیار پایین نگه می‎دارد، حاصل می‎شود. شکل زیر فرآیند دستیابی به خود‎ تراکم‎پذیری را با کمک نمودار جریان توضیح می‎دهد.به طور کلی نسبت فضای خالی بتن خود تراکم در سطوح تماس بین خمیر سیمان و سنگدانه، کمتر است و منافذ نسبت به بتن معمولی، بسیار یکنواخت‌تر توزیع می‎شوند.فرآیند دستیابی به خود تراکم ‎پذیریمواد مورد استفاده برای تهیه بتن خود تراکممواد اصلی مورد استفاده در طراحی بتن خود تراکم عبارتند از:۱ – سیماننوع و مقدار سیمان بر اساس خواص و دوام مورد نیاز تعیین می گردد. معمولاً مقدار سیمان بین ۳۵۰ تا ۴۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب است.۲ – مصالح؛ سنگدانه‎ های ریزبه منظور اطمینان از کارایی کافی و در عین حال محدود کردن خطر جداشدگی، SCC حاوی مقدار زیادی ذرات ریز (حدود ۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب) است. با این وجود، حجم بالای خمیر در مخلوط‌های SCC به کاهش اصطکاک داخلی بین ذرات ریزدانه کمک می‌کند، اما شن و ماسه به خوبی­ درجه‌بندی شده و یا سنگدانه‎ ریز، هنوز بسیار مهم است. به منظور جلوگیری از تولید گرمای بیش از حد، سیمان پرتلند به طور کلی با مواد افزودنی معدنی مانند پرکننده های سنگ آهک و خاکستر بادی جایگزین می شود. ماهیت و مقدار پرکننده های اضافه شده به منظور مطابقت با الزامات استحکام و دوام سازگار هستند.۳ – آبکیفیت آب مصرفی همان است که برای ساخت بتن مسلح و بتن پیش تنیده استفاده می‎شود.۴ – مواد اصلاح ‎کننده ویسکوزیته (VMA)این مواد ممکن است برای کاهش جداشدگی و حساسیت مخلوط به دلیل تغییر در سایر اجزاء به ویژه در میزان رطوبت، مورد استفاده قرار گیرد.۵ – مواد افزودنی معدنیافزودنی‎ های معدنی مورد استفاده می ‏توانند بر اساس طرح مخلوط و خواص مورد نیاز متفاوت باشند. از جمله این موارد می توان میکروسیلیس، سرباره و روباره را نام برد.۶ – مواد افزودنی معدنیدر طراحی مخلوط بتن خود تراکم معمولاً فوق روان ‎کننده‏ های نوع جدید مورد استفاده می‎گیرند. به منظور بهبود مقاومت در برابر یخ ‎زدگی و برفک سازه بتنی، از عوامل حباب ساز استفاده می‎شود. برای کنترل زمان گیرش بتن نیز از کندکننده ‎ها استفاده می‎شود.ترکیب مواد بتن معمولی و SCCاصول طراحی اختلاطجریان ‎پذیری و ویسکوزیته خمیر با انتخاب دقیق و تناسب سیمان و مواد افزودنی با محدود کردن نسبت آب و سپس با افزودن یک فوق روان ‎کننده و عوامل اصلاح کننده ویسکوزیته تنظیم و متعادل می ‎شود. با کنترل دقیق این اجزای SCC می ‎توان به سازگاری و تعامل آنها، قابلیت پرکردن و عبور خوب و مقاومت در برابر تفکیک دست یافت.برای کنترل افزایش دما و ترک خوردگی انقباض و همچنین مقاومت، می‏ توان نسبت پودر در بتن را افزایش داد. خمیر وسیله نقلیه حرکت سنگدانه است، بنابراین حجم خمیر باید بیشتر از حجم خالی در سنگدانه باشد. نسبت دانه درشت به دانه ریز در مخلوط باید کم باشد تا توانایی عبور خوب بین آرماتورهای متراکم حاصل شود.بنابراین SCC باید دارای شرایط زیر باشد:مقدار کم درشت دانهافزایش مقدار خمیرنسبت آب کمافزایش دوز فوق روان کننده‎هاگاهی اوقات می ‎توان از VMA استفاده کرد.آزمایشها و خواص بتن خود تراکمالزامات بتن خود تراکم با ویژگیهای آن در حالت تازه به دست می‎آید. سه ویژگی اصلی SCC عبارتند از:قابلیت پرکردن: این خاصیت بتن، قابلیت جاری شدن تحت وزن خود بدون ایجاد لرزش است.قابلیت عبور: این خاصیت توانایی بتن در حفظ همگنی خود است.مقاومت در برابر تفکیک: مقاومت بتن برای عدم جداسازی زمانی که در طی فرآیند خود تراکم جریان می یابد.لذا آزمایش ‎های مختلفی برای تعیین ویژگی ‎های ذکر شده در بتن خود تراکم انجام می‎شود. آزمایش ‎های انجام شده بر روی بتن خود تراکم را می ‎توان به سه دسته طبقه ‎بندی کرد:قابلیت پر کردنقابلیت عبورمقاومت در برابر تفکیکآزمون‌ هایی که تحت دسته‌ های ذکر شده در بالا قرار می‌ گیرند در زیر جدول‌ بندی شده‌ اند. تستهایقابلیتپرکردنتستهایقابلیتعبورتستهایمقاومتدربرابرتفکیکتستSLUMPFLOWتستLBOXتستقیفVدرپنجدقیقهتستT50cmتستJRINGتست‎پایداریشبکه(الک)STABILITYGTMتستروزنهORIMETTESTتستUBOXتستقیفVتستFILLBOXجدول۱:آزمایش‎هایمختلفانجامشدهبررویبتنخودتراکم مزایای بتن خود تراکممزایای اصلی بتن خود تراکم عبارتند از:نفوذپذیری سازه بتنی کاهش می یابدSCC باعث آزادی عمل در طراحی سازه‎های بتنی می‎شودساخت SCC سریعتر استمشکلات مرتبط با ویبره از بین می رودبتن به راحتی در محل مورد استفاده قرار می‎گیرد که منجر به صرفه‎ جویی زیادی در هزینه می‎شودکیفیت ساخت افزایش می یابددوام و قابلیت اطمینان سازه بتنی در مقایسه با سازه‏ های بتنی معمولی بالاستمعایب بتن خود تراکمساخت SCC با محدودیت‎های زیر روبرو است:هیچ استاندارد آزمون پذیرفته شده جهانی برای انجام طراحی مخلوط SCC وجود نداردهزینه ساخت و ساز نسبت به ساخت و ساز بتن معمولی گران‎تر استاستفاده از مخلوط طراحی شده به نمونه ‎ها و آزمایش ‎های آزمایشگاهی بیشتری نیاز دارداندازه ‎گیری و نظارت باید دقیق‎تر باشد.انتخاب مواد برای SCC دقیق‎تر استکاربردهای بتن خود تراکمعمده ترین کاربردهای این نوع از بتن عبارتند از:ساخت سازه‎ هایی با آرماتورهای متراکمSCC برای تعمیرات و بازسازی استفاده می ‎شوددیوارهای حائل بسیار پایدار و بادوام با کمک SCC ساخته می ‎شوندSCC در ساخت پایه ‎های رافت و شمع استفاده می ‎شود