7190
شناسه خبر: 7190
بازدید: 11

بتن با کارایی بالا یا بتن توانمند (High Performence Concrete) که به آن بتن با عملکرد بالا نیز گفته می شود، در نتیجه پیشرفت های اخیر در صنعت بتن سازی به وجود آمده است و زیر مجموعه ای از بتن های ویژه است که امروزه در اکثر کشورها بحث این نوع بتن مطرح می باشد. به طور کلی بتن توانمند به بتنی اطلاق می شود که کارایی افزون تری برای کاربرد مورد نظر نسبت به بتن معمولی داشته باشد و بتواند خواص خود را برای عمر مورد نظر سازه در شرایط بهره برداری حفظ کند.

ورود این بتن به عرصه کارهای اجرایی بتنی، تحولی در سرعت بتن ریزی خصوصاً در مقاطع بتنی با تراکم میلگرد زیاد و پیچیده ایجاد نموده است. به علت فنّاوری خاص این بتن، توسعه آن در کشور به کندی پیش می رود و عموماً در موارد خاصی که کنترل دقیقی بر کیفیت مصالح و مراحل اجرایی باشد مورد استفاده قرار می گیرد.

پیشنهاد مطالعه : با انواع بتن پیش تنیده و کاربرد آنها آشنا شوید

بتن با عملکرد بالا

شکل 1 . بتن با عملکرد بالا

فاکتورهای مهم در ساخت بتن با کارایی بالا

مواد تشکیل دهنده و فاکتورهای مهم در ساخت بتن توانمند به شرح زیر می باشند که در ادامه هر یک از آنها را به اختصار توضیح خواهیم داد :

1 . کاهش نسبت آب به سیمان

2 . استفاده از دانه های مناسب

3 . استفاده از حداکثر میزان مصالح سنگی

4 . تراکم مناسب بتن

5 . استفاده از سیمان های مقاوم در برابر حمله سولفات ها

6 . استفاده از پوزولان های مناسب

7 . استفاده از الیاف و دیگر افزودنی های شیمیایی

کاهش نسبت آب به سیمان

میزان آب لازم برای هیدراته کردن سیمان بسته به نوع سیمان بین (0/25 – 0/2) می باشد. مقداری از آب مورد مصرف نیز صرف مرطوب نمودن سطح دانه ها می گردد. مصرف آب بیش از این میزان اثرات نامطلوبی بر روی بتن به جای می گذارد. این آب اضافی بر اثر خاصیت مویینگی در سطح بتن جریان می یابد.

در بتن های HPC توصیه می شود که نسبت آب به سیمان از 0/4 کمتر در نظر گرفته شود. برای اینکه بتوان در نسبت های پایین آب به سیمان به بتن با کارایی مناسب دست یافت استفاده از فوق روان کننده ها اجتناب ناپذیر می باشد.

در ساخت بتن های با دوام بالا نمی توان از هر ماده آب بندی استفاده نمود و تنها آب بندهایی که در برابر حرارت و خوردگی مقاوم می باشند قابل استفاده در اینگونه بتن ها می باشند. با این وجود اضافه نکردن چنین موادی به مراتب منطقی تر می باشد.

پیشنهاد مطالعه : کاربردهای بتن بدون ریزدانه و طرح اختلاط آن

استفاده از دانه های مناسب

در ساخت بتن های HPC بهتر است از سنگدانه های سیلیسی استفاده نمود. زیرا این سنگدانه ها هم دوام و هم اقتصاد طرح را تأمین می کنند. استفاده از سنگدانه های واکنش زا در این بتن ها به هیچ عنوان مناسب نمی باشد. شیست ها، سنگدانه های آهکی دگرگون نشده، توف ها و … از جمله این سنگدانه ها می باشند.

هر چه سنگدانه ها متراکم تر و تخلخل آنها کمتر باشد برای ساخت بتن با کارایی بالا مناسب تر می باشند. استفاده از حداکثر میزان مصالح سنگی برای دست یافتن به این دانه بندی بسیار مهم می باشد.

تراکم و نگهداری مناسب

تراکم و نگهداری بتن با عملکرد بالا به مراتب حساس تر از سایر بتن ها می باشد. به خصوص برای ساخت بتن های با عمر بالای 200 سال این موضوع فوق العاده حساس می شود. عدم تراکم مناسب در یک قطعه می تواند کلیه فاکتورهای ساخت و طراحی را تحت شعاع خود قرار دهد؛ بنابراین، در قطعاتی که امکان تراکم ویژه وجود ندارد. باید بتن را با روانی بسیار بالا ساخت باید توجه داشت که برای رسیدن به این منظور نباید نسبت آب به سیمان را از 0/4 بیشتر کرد.

مواد افزودنی

میزان مصرف فوق روان کننده ها در بتن با عملکرد بالا زیاد بوده و حدود 5 تا 15 لیتر در هر مترمکعب بتن می باشد. این مقدار مصرفی ، کاهش در مقدار آب در حدود 45 تا 75 کیلوگرم بر مترمکعب بتن را امکان پذیر می سازد.

بتن توانمند

شکل 2 . استفاده از بتن با عملکرد بالا در دیوار حائل

مزایا بتن با عملکرد بالا

1 . مقاومت اولیه و نهایی بالا

2 . مدول الاستیسیته بالا

3 . دوام و کارایی بالا

4 . قابلیت پمپاژ بالا

5 . قابلیت پرداخت بالا

6 . قابلیت بالا برای اجرا در هوای سرد و گرم

7 . کنترل کامل هیدراسیون بتن

8 . بدون نیاز به ویبره مقاطع سطحی

9 . امکان تولید سطوح یکنواخت و متراکم

10 . سهولت بتن ریزی در مقاطعی که تراکم میلگرد وجود دارد.

معایب بتن با عملکرد بالا

1 . نیاز به قالب بندی آب بندی

2 . کنترل دقیق طرح اختلاط

3 . افزایش هزینه طرح اختلاط

طرح اختلاط بتن با عملکرد بالا

با استفاده از فوق روان کننده به آسانی می توان کارایی بتن را افزایش داد. برای مثال با استفاده از این مواد اسلامپ 50 تا 75 میلیمتر به اسلامپ 175 تا 230 میلیمتر افزایش می یابد. با این وجود برای آنکه اسلامپ در حین انتقال کاهش نیابد و جداشدگی دانه بندی رخ ندهد نیاز به افزایش دقت در نسبت های اختلاط می باشد. بهترین نقطه ی شروع آن است که نسبت اختلاط بتن را برای پمپاژ طرح کنیم.

طرح اختلاط معمولی برای تعیین کمیت مصالح مناسب است ولی لازم است که مقاومت مشخصه در این حالت بر اساس اسلامپ 75 میلیمتر به دست آید. همچنین برای جلوگیری از جدایی دانه بندی، آسان ترین روش، افزایش مقدار ماسه و کاهش شن به مقدار 4 تا 5 درصد است. در صورت بزرگ بودن اندازه ماسه، نسبت ماسه به شن را باید به نحوی تنظیم نمود که مقدار ماسه تا حدود 10 درصد افزایش یابد. نسبت های اختلاط پیشنهادی گبلر (Gebler) در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1 . نسبت های اختلاط برای بتن با کارایی  ٭

طرح اختلاط بتن با عملکرد بالا

* مقدار هوا در بتن تازه بین 5/8 تا 6/7 درصد و در بتن سخت شده حدود 4 درصد است.

** مواد افزودنی به صورت محلول هستند ولی نسبت مزبور به صورت درصدی از وزن ماده ی جامد به وزن بتن ذکر شده است.

خصوصیات مهم بتن با عملکرد بالا

خصوصیات بتن تازه و بتن سخت شده دارای فوق روان کننده در طرح اختلاط آنها در مقایسه با مخلوط بتن کنترلی آمده در جدول 1 در ادامه تشریح شده است :

هنگامی که فوق روان کننده های ملامین سولفونات و نفتالین سولفانات به مخلوط بتن کنترل با اسلامپ 75 میلیمتر اضافه شوند اسلامپ بتن به میزان 215 تا 230 میلیمتر افزایش می یابد. با این وجود مخلوط های دارای فوق روان کننده پس از 30 تا 60 دقیقه به اسلامپ اولیه خود بر می گردند. در شرایط یکسان، بتن کنترل با اسلامپ زیاد بدون مواد کاهنده ی آب، میزان افت اسلامپ بسیار کمتری دارد.

هر چند که در بتن دارای فوق روان کننده بلافاصله پس از مخلوط کردن، مقدار هوا 6 درصد است اما بعد از افت اسلامپ مقدار هوا به 4 درصد تقلیل می یابد و ضریب فاصله به 0/2 میلیمتر (در مقایسه با 0/15 میلیمتر در مخلوط کنترل) افزایش می یابد.

نمونه های بتن های دارای فوق روان کننده که توسط میله استاندارد متراکم شده اند، در مقابل 300 سیکل یخ زدن و آب شدن دوام خوبی دارند اما نمونه هایی که با ویبره ی خارجی متراکم شده اند دوام کمتری در مقابل سیکل های یخ زدن و آب شدن دارند.

بتن های روان دارای فوق روان کننده در برابر نفوذ یون کلراید و پوسته شدن ناشی از مواد یخ زدا عملکرد موفقی داشته اند. بتن های دارای فوق روان کننده در مقایسه با بتن با اسلامپ 75 میلیمتر (با نسبت آب به سیمان معادل) تفاوتی از نظر جمع شدگی ناشی از خشک شدن ندارند. با این وجود در مقایسه با بتن کنترل با اسلامپ 230 میلیمتر (و کارایی معادل)، جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن دارای فوق روان کننده، کمتر است.

پیشنهاد دانلود : جزوه آشنایی با انواع بتن

منابع :

1 . پروژه درسی بتن های با مقاومت بالا و بتن های با عملکرد بالا از پیمان ملاحسینی، کیوان نفرزاده و …

2 . جزوه دوره ارتقاء پایه نظام مهندسی 2 به 1 از حمید رضا فرشچی

نویسنده

محمد حسن دانشور
در دوران دانشجویی در دانشگاه شیراز آرزو داشتم بستری وجود داشته باشد تا هم با تولید محتوا تخصصی، به ابهامات درون ذهنم پاسخ دهد و هم اینکه بتوانم سوالات خود را در رابطه با نرم افزارهای مختلف با متخصصین امر مطرح نمایم. آن ارزو هم اکنون با همراهی تیمی مجرب با "گروه مهندسی فراعمران" محقق شده است. | بنیان گذار گروه مهندسی فراعمران

مشاوره از طریق واتساپ