بتن خود تراکم ( بتن SCC )

بتن خود تراکم ( بتن SCC )
288 1399/11/27

بررسی بتن خودتراکم، کاربردها، ویژگی ها، معایب و مزایا

روش های اجرا و ساخت ، مواد مورد نیاز برای ساخت بتن خودتراکم

بتن خودتراکم                                              

پژوهشگران عرصه مصالح ساختمانی طی سال‌ها در تلاش بوده‌اند 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 تلاش‌ها در طی سالها منجر به پیدایش بتن‌های توانمند، فوق توانمند، سبک، الیافی و غیره شده است. یکی از این انواع بتن که ظهور آن به چندین دهه قبل بازمی‌گردد، بتن خودتراکم است که با ویژگی‌های خاص خود، امکانات جدیدی را در اختیار مهندسین قرار داده است که با استفاده از آنها می‌توان بر مشکلات ناشی از عدم تراکم مناسب در سازه‌های بتنی، از جمله کاهش عمر مفید و دوام سازه‌ها فائق آمد. با اینکه در ابتدا بتن خودتراکم در زمرهٔ بتن‌های خاص و پیچیده محسوب می‌شد، توانایی‌ها و مشخصات فوق‌العاده، 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 می‌آید و می‌توان گفت استفاده از آن هنوز محدود می‌باشد و آشنایی و دانش کافی دربارهٔ آن نزد اغلب مهندسین وجود ندارد.

بتن خودتراکم عبارت است از «بتنی با کارایی زیاد و عدم جداشدگی که می‌تواند پس از ریخته شدن در محل موردنظر، فضای قالب را پر کند و اطراف آرماتورها را بدون نیاز به تراکم مکانیکی فرا بگیرد.

ویژگی‌های بتن خودتراکم                                                                                                    

خواص بتن تازه در بتن‌های خودتراکم از حساسیت بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردار است زیرا مزایای این بتن غالباً از خواص آن در حالت تازه ناشی می‌گردد و به همین دلیل نیز آزمایش‌های خاصی برای ارزیابی رفتار بتن خودتراکم تازه بکار گرفته می‌شود. بتن خودتراکم در حالت تازه عموماً با سه ویژگی زیر شناخته می‌شود:

  • قابلیت پرکردن
  • قابلیت عبور
  • مقاومت در برابر جداشدگی (پایداری)

 

باید توجه داشت که یک مخلوط بتن فقط هنگامی می‌تواند در طبقه‌بندی 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 می‌کنند. طبق تعریف، کارایی بتن نشانگر سهولت اختلاط، جای‌دهی، تراکم و پرداخت سطح بتن تازه است. این ویژگی در بتن خودتراکم توسط آزمایش‌های ویژه‌ای مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. قابلیت پرکردن (جریان در حالت آزاد) توانایی بتن خودتراکم برای جریان و پرکردن همهٔ فضاهای داخل قالب، تحت وزن خود را نشان می‌دهد. این ویژگی هنگام انتخاب روش بتن ریزی و نیز تعیین فاصلهٔ مجاز بین نقاط بتن ریزی اهمیت خاصی می‌یابد. 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 سنگدانه‌ها در مجاورت موانع رخ می‌دهد و منجر به توقف جریان در غیاب تراکم دینامیکی می‌گردد. بتن خودتراکم هنگامی می‌تواند 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 می‌شود. 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 می‌باشد. هنگامی که شرایط آرماتوربندی به‌گونه‌ای 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، می‌باشد. در اغلب موارد، افزودنی اصلاح کنندهٔ لزجت و یا مقدار مواد پودری زیاد برای بهبود پایداری بتن تازه استفاده می‌شود. افزودنی اصلاح کنندهٔ لزجت برای بهبود رئولوژی مصالح سیمانی در حالت خمیری و کاهش خطر جداشدگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخلاف بتن معمولی، حادترین نوع جداشدگی در بتن خودتراکم هنگامی رخ می‌دهد 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، سنگدانه‌های درشت تمایل به ته‌نشینی در ملات پیدا می‌کنند و حاصل کار بتن ناهمگن با خواص نامطلوب خواهد بود.

مزایای بتن خودتراکم

کاربرد صحیح بتن خودتراکم می‌تواند تأثیرات مثبت فراوانی بر روند ساخت سازه‌های بتنی داشته باشد. «افزایش بهره‌وری» یکی از موارد مهمی است که با استفاده از بتن خودتراکم می‌توان به آن دست پیدا کرد. باید توجه داشت که در کنار تلاش برای کاهش هزینه‌ها، افزایش بهره‌وری در امر بتن ریزی نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این مسئله برای تمام رده‌های کاربرد، از پروژه‌های معمولی تا پیچیده‌ترین سازه‌ها، صادق است. مسئله بتن ریزی و تراکم در قسمت‌هایی از سازه که در آن‌ها بتن با مقاومت متوسط و مخصوصاً بتن پرمقاومت استفاده می‌شود، دارای اهمیت بیشتری است. به‌عنوان نمونه در اجزایی مانند دیوار برشی و ستون که معمولاً دارای تراکم زیاد آرماتور و ابعاد کوچک مقطع بتن ریزی می‌باشند، تراکم ناکافی ناشی از فاصلهٔ کم آرماتورها می‌تواند منجر به پیدایش نقاط ضعف در عضو بتنی شود. حذف کامل عملیات تراکم با به‌کارگیری بتن خودتراکم، باعث افزایش سرعت کار و کاهش هزینه‌ها می‌شود که نتیجهٔ آن افزایش بهره‌وری است. افزایش سرعت بتن ریزی نه تنها از منظر کاهش هزینه‌ها، بلکه از بُعد کاهش کل زمان ساخت حائز اهمیت است. بر این اساس، به‌کارگیری بتن خودتراکم می‌تواند از طریق کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری نقش کلیدی در ارتقای جایگاه صنعت بتن در عرصهٔ ساخت‌وساز داشته باشد. استفاده از بتن خودتراکم افزایش بهره‌وری را در حمل‌ونقل و بتن‌ریزی، علاوه بر فرایند تراکم، ممکن می‌سازد. رفتار شبه مایعِ بتن خودتراکم تازه سبب می‌شود بتوان روش‌های جدیدی را برای پمپ کردن بتن و هدایت آن به درون قالب بکار گرفت؛ مسئله‌ای که باعث پیدایش روش‌های نوین بتن ریزی شده است که نمونه‌های موفقی از به‌کارگیری آن‌ها در کشور ژاپن موجود است. با حذف نیاز به تراکم خارجی و وجود قابلیت جریان، درجهٔ بالاتری از اتوماسیون و صنعتی سازی در ساخت سازه‌های بتنی دست یافتنی است. این مسئله منجر به تحول سامانه‌های تولید (مخصوصاً در صنعت پیش ساختگی) و در نهایت افزایش بیش از پیش بهره‌وری در روند ساخت‌وساز می‌گردد. «افزایش همگنی» یکی دیگر از مزایای مهم استفاده از بتن خودتراکم می‌باشد. در واقع یکی از نگرانی‌های اصلی که موجب پیدایش بتن خودتراکم شد، کاهش دوام بتن به دلیل ناهمگنی اعضای بتنی بود. در بسیاری از سازه‌ها نیاز به بهبود عملکرد سازه‌ای و متعاقباً افزایش حجم آرماتور مصرفی در بتن، باعث ایجاد مشکلاتی در روند عملیات بتن‌ریزی و تراکم می‌شود که نتیجهٔ امر، تراکم ناکافی و ناهمگنی بتن خواهد بود. حتی در سازه‌های 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 می‌شود؛ بنابراین بهبود کیفیت عضو بتنی با تراکم زیاد آرماتور از طریق به‌کارگیری بتنی که خود انجام عملیات تراکم را تضمین نماید و با برخورداری از خصوصیت «پایداری» همگنی را در قسمت‌های مختلف فراهم کند، یک هدف مهم از تولید و به‌کارگیری بتن خودتراکم می‌باشد. علاوه بر موارد مطرح شده، بتن خودتراکم مزایای دیگری را نیز در اختیار سازندگان قرار می‌دهد. به‌طور خلاصه موارد زیر را می‌توان به‌عنوان مزایای اصلی استفاده از این نوع بتن ذکر نمود: ۱- افزایش سرعت اجرای سازه‌های 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 زیست‌محیطی در محیط کار- با توجه به حجم زیاد صدا ناشی از عملیات تراکم حین بتن‌ریزی و نیز در نظر گرفتن خطر ابتلای کارگران به سندروم انگشت سفید ۴- صرفه جویی اقتصادی- علی رغم هزینهٔ بیشتر مواد و مصالح مورد استفاده برای ساخت بتن خودتراکم، در بسیاری موارد در نتیجهٔ کاهش هزینه‌های تجهیزات و نیروی انسانی از قبیل عوامل تراکم، نظارت و غیره، استفاده از بتن خودتراکم سبب کاهش مجموع هزینه‌ها می‌شود ۵- کمک به معماری سازه با توجه به شکل پذیری بیشتر- با توجه به روانی فوق‌العادهٔ بتن خودتراکم انواع قالب متنوع‌تری را می‌توان برای بتن‌ریزی استفاده و اجزای معماری گسترده‌تری 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 سازه‌های بتنی ظریف و سنگین و انتخاب مقاطع کوچک با آرماتورهای انبوه ۸- سطح تمام‌شدهٔ بهتر و ارتقای کیفیت محصول نهایی ۹- کمک به توسعهٔ صنعت پیش ساختگی قطعات بتنی ۱۰- افزایش ایمنی در کارگاه- استفاده از بتن خودتراکم به میزان زیادی خستگی و تنش‌های فیزیکی کارگران را کاهش می‌دهد و با پایین آوردن احتمال خطرات و صدمات فیزیکی، ایمنی کارگاه را افزایش می‌دهد قابل ذکر است که همانند هر پدیدهٔ دیگر، استفاده از بتن خودتراکم نیز می‌تواند دشواری‌ها و معایبی داشته باشد. افزایش هزینهٔ مصالح، حساسیت زیاد در برابر تغییرات ویژگی‌های مواد و مصالح، نیاز به کنترل دقیق بتن در حالت تازه، افزایش هزینهٔ قالب بندی به دلیل فشار احتمالی بالاتر وارده و نیاز به مهارت زیاد برای تهیه و کنترل مخلوط‌های بتنی از مواردی هستند که باعث می‌گردد کاربرد بتن خودتراکم در هر پروژه‌ای توصیه نشود. تجزیه‌وتحلیل مسائل اجرایی و اقتصادی، درک درست شرایط خاص هر پروژه و در نهایت قضاوت مهندسی صحیح می‌تواند منجر به استفاده بجا از این نوع بتن و بهره‌مندی از مزایای آن گردد

مزایای چشمگیر بتن خود تراکم موجب گسترش سریع آن در دنیا شده است که بطور اجمال میتوان به مواردی از آنها اشاره نمود:

- توسعه سازه های بتنی در دنیا و نیاز به بتن های با خواص ویژه

- کمبود کارگران ماهر بتن ریزی بویژه کارگران ویبره زن

- افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی در سهولت بتن ریزی

- امکان بهبود کیفیت مکانیکی بتن

- امکان اجرای سازه های بتنی ظریف و سنگین و انتخاب مقاطع کوچک یا میلگردهای فشرده

- توسعه صنایع پیش ساخته بتنی

- صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت

- توجه به سطوح تمام شده زیبا و مرغوب سازه های بتنی

- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار بویژه در صنایع پیش ساخته بتنی

سازه های مختلفی با استفاده از بتن خود تراکم در دنیا اجرا شده اند که به نمونه هایی از آنها در سراسر دنیا اشاره می شود . قابل ذکر است که اجرای بعضی از این پروژه ها بدون استفاده از بتن خود تراکم امکان اجرا نداشته اند .

دیواره های مخازن عظیم LNG شرکت گاز Osaka در ژاپن

حجم بتن خود تراکم مصرفی = 12000 متر مکعب ( تکمیل بتن ریزی در سال 1998 )

صرفه جویی در تعداد کارگران = حدود 67 درصد در مقایسه با بتن معمولی

صرفه جویی در مدت زمان ساخت = حدود 18 درصد در مقایسه با بتن معمولی

صرفه جویی در تعداد کارگاهها = حدود 29 درصد در مقایسه با بتن معمولی

بازار بزرگ Midsummer Place واقع در لندن انگلستان

ستونهای بیضوی با میلگردهای خیلی تراکم به ارتفاع 8.5 10 متر

صرفه جویی در مدت زمان ساخت = حدود 40 درصد در مقایسه با بتن معمولی، صرفه جویی در هزینه = حدود 10 درصد در مقایسه با بتن معمولی

برج Landmark در شهر یوکوهاما ژاپن

ستونهای 9 طبقه اول این برج با استفاده از بتن خود تراکم اجرا شده

است (با توجه به فشردگی میلگرد ها)

تعداد ستونهای 9 طبقه = 66 ستون

مقدار بتن خود تراکم مصرفی = 885 متر مکعب

 

معرفی بتن خودتراکم

بتن خودتراکم یک نوع بتن جدید با کارایی بالا با مقاومت در برابر جداشدگی و تغییرشکل‌پذیری بالا است. بتن خودتراکم، بدون نیاز به ویبره تحت وزن خود متراکم می‌شود و تمام فضای خالی قالب و بین آرماتورها را بدون این‌که حباب هوا ایجاد گردد، می‌پوشاند و بتنی نسبتاً همگن تولید می‌نماید. حتی در جاهایی که امکان دسترسی وجود نداشته باشد و یا تراکم آرماتورها زیاد باشد با طراحی صحیح بتن خودتراکم می‌توان به بتنی متراکم و یکنواخت دست یافت. بتن خودتراکم عموماً برای کاربردهای بتن‌ریزی در محل و کارهای پیش‌ساخته می‌تواند استفاده شود.

در سال‌های اخیر استفاده از این نوع بتن در پروژه‌های شهری به دلیل کاهش چشم‌گیر سروصدای تراکم، امکان اجرای آسان در مقاطع با تراکم آرماتور بالا و امکان ایجاد سطوح صاف و نمایان و پیاده‌کردن طرح‌های متفاوت معماری، رواج مناسبی یافته است. همچنین استفاده از بتن خودتراکم خصوصاً به دلیل عدم نیاز به لرزاننده جهت ایجاد تراکم، باعث صرفه‌جویی در نیروی کار ماهر شده است. به‌طورکلی بتن خودتراکم دارای مؤلفه‌های اساسی مشابه با بتن معمولی و بتن با کارایی بالا است. اگرچه به علت میزان بالای پرکننده‌ها نظیر پودر سنگ‌آهک و خاکستر بادی، ریزساختار آن متفاوت خواهند بود. عموماً بتن خودتراکم شامل میزان بالای مواد سیمانی و نسبت آب به سیمان پایین‌تر از بتن‌های معمولی است و می‌تواند مقاومت بالایی را ایجاد نماید.

 

تاریخچۀ بتن خودتراکم

به تحقیقات و کارهایی که سال‌های پیش توسط محققین، از جمله اوکامورا، اوزاوا و ماکاوا و همکارانشان به انجام رسیده است می‌توان به شرح زیر اشاره کرد. نظریۀ بتن خودتراکم، بتنی که خودش متراکم می‌شود و احتیاج به تراکم توسط ویبراتور ندارد به‌عنوان راه‌حلی برای رفع مشکل دوام سازه‌های بتنی توسط اوکامورا در سال ۱۹۸۶ پیشنهاد گردید و تحقیقات برای گسترش این نوع بتن توسط ازاوا و ماکاوا در دانشگاه توکیو به‌انجام رسید. اوکامورا، در خلال تحقیقات خود دریافت که دلیل اصلی کاهش دوام و میزان کارایی بتن در سازه‌ها، عدم یکپارچگی و عدم همگنی در هنگام بتن‌ریزی می‌باشد.

 

با تولید و توسعۀ این نوع بتن، اوکامورا ضعف دوام و کارایی بتن در ژاپن را تا اندازه‌ای برطرف نمود. اوزاوا در ادامۀ تحقیقات خود به این نتیجه رسید که با به کارگیری فوق‌روان‌کننده و موادی نظیر سرباره و خاکستر بادی به‌عنوان جایگزین بخشی از سیمان، می‌توان مقاومت در برابر جداشدگی بتن خودتراکم را کنترل نمود و به میزان جریان‌پذیری بتن افزود. وی میزان ۱۰ تا ۲۰ درصد خاکستر بادی و ۲۵ تا ۴۵ درصد سرباره به نسبت آب به سیمان را به‌عنوان بهینه‌ترین مقدار برای افزایش جریان‌پذیری و پیشرفت مقاومتی بتن پیشنهاد نمود.

از ابتدای سال ۱۹۹۰ به‌کارگیری بتن خودتراکم به‌عنوان بتنی که نیاز به هیچ‌گونه ویبره نداشت، در ژاپن شدت گرفت و در ساخت پل‌ها، تونل‌ها و ساختمان‌ها استفاده شد. به‌طوری‌که مصرف این بتن در سال ۲۰۰۰ میلادی در صنعت بتن درجا و پیش‌ساخته به ۴۰۰هزار مترمکعب رسید. اولین مقاله دربارۀ بتن خودتراکم در دومین کنفرانس مهندسی سازه و ساختمان آسیای شرقی در سال ۱۹۸۹ ارائه شد و توسط مقالۀ دیگر در همایش بین‌المللی بتن امریکا در سال ۱۹۹۲ ادامه یافت.

 

در سال ۱۹۹۶ چندین کشور اروپایی پروژۀ مشترکی را تحت عنوان “تولید منطقی و گسترش استفاده از بتن خودتراکم” به‌منظور مشخص‌شدن منابع مهم در رابطه با بتن خودتراکم تعریف کردند و به‌انجام رساندند. در سال ۱۹۹۷ کمیتۀ RILEM TCI 47 در زمینۀ بتن خودتراکم شروع به فعالیت نمود. امروزه بتن خودتراکم در هر کنفرانس مربوط به بتن موردبررسی قرار می‌گیرد. در امریکا صنعت بتن خودتراکم از سال ۲۰۰۰ با کاربرد بیشتر در صنعت بتن پیش‌ساخته و همچنین در ساخت چندین پروژۀ تجاری مورداستفاده قرار گرفت.

 

انواع بتن خودتراکم

بتن‌های خودتراکم به سه گروه به شرح زیر تقسیم می‌شوند:

۱) نوع پودری

بتن خودتراکم به نحوی نسبت‌بندی می‌شود که نیاز خودتراکم‌بودن را بدون استفاده از مواد اصلاح‌کنندۀ ویسکوزیته و با بهره‌گیری از پودر تأمین می‌کند. با استفاده از پودر، مقاومت مناسب در مقابل جداشدگی ذرات در مخلوط بتن ایجاد می‌شود و با به‌کارگرفتن مواد افزودنی کاهندۀ آب و هوازا، تغییرشکل زیاد تأمین می‌شود.

۲) نوع دارای مواد اصلاح‌کنندۀ ویسکوزیته

در این گروه بتن خودتراکم، از مواد اصلاح‌کنندۀ ویسکوزیته برای ایجاد مقاومت در برابر جداشدگی ذرات استفاده می‌شود و مواد افزودنی کاهندۀ آب و هوازا برای ایجاد تغییرشکل زیاد استفاده می‌شوند.

۳) نوع ترکیبی

در این گروه از بتن خودتراکم از پودر همزمان با مواد اصلاح‌کنندۀ ویسکوزیته استفاده می‌شود و مواد اصلاح‌کنندۀ ویسکوزیته برای کاهش تغییرات کیفیت بتن تازه استفاده می‌شود.

مزایا و معایب بتن خودتراکم

توسعۀ بتن خودتراکم در دهه‌های اخیر به علت مزایای اقتصادی و صرفه‌جویی در نیروی کار گسترش یافته است. بتن خودتراکم باعث کاهش هزینۀ نیروی کار و بهبود کارایی سازه‌ها در کارگاه و افزایش سرعت ساخت سازه‌ها می‌شود. استفاده از بتن خودتراکم باعث بتن‌ریزی آسان و بهبود دوام بتن و سطح کار تمام‌شدۀ بهتر برای سازه‌ها می‌شود. قابلیت جاری‌شدن از میان میلگردهای متراکم و در قالب‌هایی با شکل پیچیده و انعطاف‌پذیری بیشتر در پخش‌شدن در قالب‌ها و در نتیجه نیاز کمتر به تعدد نقاط بتن‌ریزی نیز از مزایای استفاده از بتن‌های خودتراکم می‌باشد. با استفاده از بتن خودتراکم به دلیل کاهش ویبره در عملیات بتن‌ریزی، سروصدای ناشی از عملیات تراکم و صدای مزاحم کاهش می‌یابد. بتن خودتراکم آزادی بیشتری در حین طراحی سازه‌ها به محاسب می‌دهد و از آن برای مقاطع نازک بتنی می‌توان استفاده کرد.

در کنار مزایای گفته‌شده بتن خودتراکم دارای محدودیت‌ها و ضعف‌های مشخصی است که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱) افزایش ریسک و عدم قطعیت به دلیل تغییر ماهیت مواد جدید مانند نسل جدید فوق‌روان‌کننده، مادۀ اصلاح‌کنندۀ ویسکوزیته و پودر سنگ و احتمال تغییرات عمده در خواص بتن تازه و سخت‌شده به دلیل تغییرات جزیی در نوع و مقدار مادۀ مصرفی.

۲) نیاز به منابع انسانی ماهر و متخصص در هنگام انتخاب مصالح، طرح مخلوط و انجام‌دادن آزمایش‌ها.

۳) افزایش هزینۀ قالب‌ها به دلیل افزایش احتمالی فشار بر روی قالب و نیاز به درزبندی مناسب‌تر.

 

۴) کاهش مقاومت در برابر آتش‌سوزی: بتن خودتراکم به دلیل استفاده از مقدار بیشتر مواد پرکننده نسبت به بتن سنتی، مقاومت کمتری در برابر موارد آتش‌سوزی از خود نشان می‌دهد.

۵) مقاومت کمتر در مقابل سولفات‌ها: بتن خودتراکم در صورت استفاده از پودر سنگ به‌عنوان پرکننده، مقاومت کمتری نسبت به بتن‌های معمولی در برابر سولفات‌ها از خود نشان خواهد داد.

۶) مشکلات ساخت بتن خودتراکم: ساخت بتن خودتراکم در مقایسه با بتن معمولی نیاز به دقت و مهارت بیشتری دارد. لذا در صورت عدم نظارت دقیق در ساخت این بتن، مشکلاتی به‌وجود خواهد آمد و بتن به کیفیت مطلوب نخواهد رسید.

 

تکنولوژی بتن خودتراکم

با توجه به حساسیت در انتخاب نوع و نسبت‌های مصالح به‌کاررفته و همین‌طور مراحل و تکنیک‌های ساخت بتن خودتراکم در بچینگ نمی‌توان اذعان کرد که تهیۀ این بتن به راحتی بتن معمولی است. درواقع همان‌طور که انتخاب مواد افزودنی و مصالح سنگی و فیلر مناسب برای ساخت بتن خودتراکم لازم است استفاده از پرسنل فنی کارآزموده و خلاق، ماشین‌آلات مناسب و مهم‌تر از آن ایمان به تکنولوژی پیشرفته و اعتماد به نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی و کارگاهی (صحت و دقت آزمایش) نیز لازمۀ رسیدن به بتن خودتراکم می‌باشد.

گاهی پیش آمده که در پروژه‌های مختلف به دلایل فنی و اجرایی ساخت بتن خودتراکم توسط دفتر فنی، کارفرما و یا مشاور ابلاغ شده و طرح اختلاط مناسبی نیز به‌دست آمده باشد، اما به دلیل عدم آگاهی و اطمینان یکی از عوامل اجرایی (از رئیس کارگاه گرفته تا رانندۀ میکسر، اپراتور بچینگ و یا پمپ بتن)، مخلوط بتن ساخته‌شده غیرقابل استفاده بوده (به‌عنوان مثال: غیرقابل پمپاژ) و مسئله به فراموشی سپرده شده است.

 

حساسیت بتن خودتراکم در مرحلۀ طراحی، ساخت و اجرا در مقایسه با بتن معمولی

همان‌طور که اشاره شد، بتن خودتراکم می‌تواند برای ساخت هر نوع سازه با ویژگی‌های مطلوب دوام و مقاومت به‌کار رود. این نوع بتن به لحاظ پارامترهایی نظیر مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول الاستیسیته و با بتن‌های معمولی تفاوت چندانی نداشته و همچنین تمامی پارامترها و فرمول‌های طراحی بتن معمولی، در مورد آن کاربرد دارد.

به دلیل استفاده از مواد افزودنی کاهندۀ آب و فوق‌روان‌کننده، مادۀ اصلاح‌کنندۀ ویسکوزیته و مواد پودری در ساخت بتن خودتراکم، طراحی طرح مخلوط و ساخت این نوع بتن از حساسیت بیشتری نسبت به بتن معمولی برخوردار بوده و در صورت عدم دقت در لحاظ‌نمودن صحیح پارامترهای طراحی، بتن موردنظر، مشخصات بتن خودتراکم را تأمین نخواهد نمود. همچنین به دلیل استفاده از مقادیر زیاد مواد پودری در بتن خودتراکم، جمع‌شدگی خمیری و خزش بیشتری را نسبت به بتن معمولی انتظار داریم لذا سرعت در شروع عملیات عمل‌آوری در بتن خودتراکم یک امر ضروری است. لذا موارد گفته‌شده همگی بر لزوم کنترل دقیق پارامترهای طراحی، ساخت و اجرای بتن خودتراکم در مقایسه با بتن معمولی دلالت دارند.

 

عملکرد بتن خودتراکم در مقایسه با سایر بتن‌های متداول مورداستفاده در پروژه‌ها

مقایسۀ اجزای سازندۀ بتن خودتراکم و بتن‌های متداول

اجزای اصلی سازندۀ بتن خودتراکم همان اجزای تشکیل‌دهندۀ بتن معمولی است. با این وجود برای تأمین ویژگی‌های خودتراکمی معمولاً تغییراتی در نسبت‌بندی مصالح انجام می‌شود و در صورت عدم تأمین مشخصات موردنظر از مصالح کمکی استفاده می‌شود.

 

مواد مورد نیاز برای ساخت SCC به شرح زیر است:

سیمان و مواد سیمانی

انواع مختلف سیمان‌هایی که در بتن معمولی قابل‌استفاده هستند را می‌توان در بتن خودتراکم به‌کار برد. حجم خمیر که شامل ریزدانه‌ها، سیمان و آب و مواد افزودنی معدنی است در بتن خودتراکم بیشتر از بتن معمولی انتخاب می‌شود. دلیل این امر افزایش فاصلۀ بین سنگ‌دانه‌ها و کاهش اصطکاک میان آن‌ها برای بهبود روانی و کارپذیری بتن تازه است. استفاده از مواد پودری ریز نیز برای افزایش حجم خمیر در بتن خودتراکم ضروری است. نوع و مقدار سیمان بر اساس خواص و دوام مورد نیاز تعیین می گردد. معمولا مقدار سیمان در بتن خود تراکم بین kg/m3 450-350 است.

سنگدانه درشت

تمام سنگدانه های درشت که برای بتن معمولی استفاده می شود، قابل مصرف در SCC است.

اندازه حداکثر معمولا بین mm 20-16 است. بطور کلی مقدار سنگدانه درشت در SCC کمتر از بتن معمولی است زیرا سنگدانه درشت انرژی زیادی مصرف می کند که باعث کاهش جاری شدن بتن می شود و در هنگام عبور از موانع مانند آرماتور سبب مسدود شدن بتن می گردد.

 سنگدانه ریز

تمام سنگدانه ها ی ریز که برای بتن معمولی استفاده می شود، برای SCC نیز مناسب است. هر دو نوع ماسه شامل شکسته و گردگوشه قابل استفاده می باشد.

 

مواد افزودنی معدنی

انواع مواد افزودنی معدنی یا پوزولان ها را می توان در SCC مصرف کرد. این مواد برای بهبود خواص بتن تازه و یا بتن سخت شده و دوام مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این مواد می توان میکروسیلیس، سرباره و روباره را نام برد.

 

آب

آب به‌کاررفته در بتن خودتراکم باید همان ویژگی‌های ملزومات آب به‌کاررفته در بتن معمولی را فراهم نماید. نسبت آب به سیمان در بتن خودتراکم برابر یا کمتر از نسبت آب به سیمان در بتن معمولی است. به دلیل آنکه افزایش مقدار آب باعث افزایش احتمال ناپایداری بتن می‌شود و از طرف دیگر کاهش زیاد آب باعث افزایش بیش‌ازاندازۀ لزجت بتن می‌شود. تنظیم نسبت آب به سیمان یکی از مهم‌ترین بخش‌های طراحی نسبت اختلاط بتن خودتراکم است.

 

فوق کاهنده آب

فوق کاهنده آب یا فوق روان کننده ها از مواد بسیار مهم برای ساخت SCC محسوب می شوند.

 

مواد اصلاح کننده ویسکوزیته

مواد اصلاح کننده برای افزایش مقاومت جداشدگی در SCC مصرف می شود. استفاده از این مواد نه تنها ویسکوزیته مخلوط را افزایش می دهد بلکه اثر تغییر در آب مخلوط را کاهش می دهد. به هر حال مخلوط های بتن خودتراکمی که عملکرد عالی پایداری از خود نشان می دهند و از سطح کافی ویسکوزیته برخوردارند تا از جدا شدگی جلوگیری کنند، نیاز به مواد اصلاح کننده ویسکوزیته ندارند.

 

فیلرها

به دلیل الزامات رئولوژی خاص SCC، هر دو مواد افزودنی فعال و خنثی برای بهبود کارایی و همچنین برای تعادل در مقدار مصرف سیمان، مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از فیلرها مانند پودر سنگ گرانیت سبب پایداری مخلوط بتن خودتراکم می شود، در نتیجه می توان جایگزین مواد اصلاح کننده ویسکوزیته مصرف نمود. اندازه فیلرها معمولا کمتر از ۰/۱۲۵mm است.

 

 مواد افزودنی شیمیایی

دو نوع مادۀ افزودنی شیمیایی به‌صورت عمده در بتن خودتراکم استفاده می‌شود.

مواد افزودنی فوق‌روان‌کننده: برای افزایش روانی بتن تازه

مواد قوام‌آور: برای بهبود پایداری بتن

مواد افزودنی فوق‌روان‌کنندۀ مناسب برای کاربرد در بتن خودتراکم عمدتاً فوق‌روان‌کننده‌های نسل جدید بر پایۀ پلی‌کربکسیلاتی هستند. مقدار مصرف این مواد در حدود ۰٫۵ تا ۱٫۵ درصد وزنی سیمان است. در این میان مواد قوام‌آور کاربرد کمتری دارند و درصورتی‌که نتوان با روش‌های دیگر پایداری موردنیاز را تأمین نمود از این مواد استفاده می‌شود. مقدار مصرف این مواد در حدود ۰٫۱ تا ۰٫۵ درصد وزنی سیمان است.