مقاله تحلیلی: ویژگی‌ ها و ملاحظات بتن‌ ریزی حجیم

بتن‌ریزی حجیم درواقع انجام این عملیات در حجم زیاد، ابعاد بزرگ و شرایط خاص است. این نوع بتن به دلیل سرعت هیدراتاسیون بالاتر، دماهای بالاتری را متحمل می‌شود.

 دمای بالا در بتن منجر به تنش‌های حرارتی بالا، ترک‌خوردگی و کاهش کسب مقاومت در طولانی‌مدت می‌شود. ازاین‌رو عامل اصلی تمایز بتن حجیم با بتن معمولی، رفتار حرارتی آن است.

بتن‌ریزی حجیم درواقع در ساخت سازه‌های بزرگ مانند سدها، پایه پل‌ها، فونداسیون ساختمان‌های بزرگ و سطوح گسترده و با حداقل عمق یک متر اتفاق می‌افتد.

در این مقاله به بحث درباره ویژگی‌ها و ترکیبات بتن حجیم طبق توصیه‌های انجمن بتن آمریکا (ACI) می‌پردازیم.

ویژگی‌های بتن حجیم

موسسه بتن آمریکا، بتن حجیم را این‌گونه تعریف می‌کند: هر حجمی از بتن که در آن عواملی همچون ابعاد بتن‌ریزی، شرایط مرزی، ویژگی‌های طرح اختلاط و شرایط محیطی منجر به تنش‌های حرارتی نامطلوب، ترک‌خوردگی، واکنش‌های شیمیایی مضر یا کاهش مقاومت در طولانی‌مدت به دلیل افزایش دمای بتن در اثر هیداراتاسیون شود.

هیدراتاسیون در بتن‌ریزی حجیم گرمای زیادی آزاد می‌کند که اگر شرایط مناسبی برای دفع این گرما وجود نداشته باشد، بتن به دلیل اختلاف دمای زیاد بین سطح داخلی و خارجی دچار تنش‌های حرارتی و ترک‌خوردگی می‌شود.

ترک‌های حرارتی مسیرهایی برای نفوذ آب و هوا به میلگردها فراهم می‌کنند که همین منجر به خوردگی آن‌ها می‌شود. ازاین‌رو ترک‌های حرارتی یک مشکل مرتبط بادوام شناخته می‌شوند.

بتن‌ریزی حجیم همیشه با تأکید بر رفتار حرارتی بتن انجام می‌شود که در صورت نادیده گرفتن این موضوع یکپارچگی سازه و عملکرد آن تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. ترک‌های حرارتی معمولاً در سازه‌های بتنی به شکل زیر مشاهده می‌شوند:

• فونداسیون بزرگ و گسترده: ترک‌های تصادفی
• دیوارها: مجموعه‌ای از ترک‌های عمودی که در پایین دیوار عرض بیشتری دارند
• تیرها: ترک‌هایی بافاصله یکسان و عمود بر طولانی‌ترین بعد تیر

در دماهای بالاتر از 160 درجه فارنهایت، محصولات ناپایدار فرآیند هیدراتاسیون تولید می‌شوند که این پدیده تشکیل تأخیری اترینگایت (DEF) نام دارد. DEF باگذشت زمان در بتن گسترش می‌یابد که درنتیجه ترک‌های قابل‌توجهی شکل خواهند گرفت.

کنترل دما در بتن‌ریزی حجیم

اصلی‌ترین عواملی که بر دمای بتن تأثیر می‌گذارند عبارت‌اند از:

• ترکیبات سیمان و نرمی آن
• مقدار سنگ‌دانه و ضریب انبساط حرارتی آن
• هندسه مقطع
• دمای مصالح
• دمای حین بتن‌ریزی

روش‌های پیش سرد کردن مصالح برای کاهش حداکثر دمای بتن حجیم عبارت‌اند از:

1. استفاده از یخ خردشده به همراه آب در فصل تابستان برای کاهش دمای بتن حجیم تا 10 درجه فارنهایت
2. سرد کردن سنگ‌دانه‌های ریز و درشت با استفاده از تزریق نیتروژن مایع و اشباع در خلأ
3. خنک‌سازی مجدد برای نگه‌داشتن حداکثر دمای بتن سخت شده زیر 75 درجه فارنهایت

طبق ACI 301:

1. پس از بتن‌ریزی برای جلوگیری از DEF حداکثر دمای بتن حجیم نباید بیشتر از 160 درجه فارنهایت باشد.
2. اختلاف دمای بین سطح بتن و عمق آن نباید بیشتر از 35 درجه فارنهایت باشد.

مواد تشکیل‌دهنده بتن حجم بر مبنای استاندارد ASTM

بتن حجیم از سیمان، پوزولان، سنگ‌دانه، آب و مواد افزودنی ساخته می‌شود که ویژگی آن‌ها به شرح زیر است:

1. سیمان: در ACI 207.2R and 207.4R به انواع سیمانی که می‌توان در تولید بتن حجیم استفاده کرد اشاره شده است. سیمان پرتلند (ASTM C150)، سیمان مخلوط (ASTM C595) و سیمان هیدرولیکی (ASTM C 1157) برخی از این نوع سیمان‌ها هستند. از سیمان پرتلند می‌توان به همراه پوزولان یا هر نوع سیمان دیگری در تولید بتن حجیم استفاده کرد. کاهش مقدار سیمان می‌تواند موجب کاهش دما و متعاقباً صرفه اقتصادی پروژه شود.
2. پوزولان: پوزولان موجب کاهش تولید گرمای داخلی در بتن حجیم، بهبود کارایی، کاهش احتمال واکنش قلیایی سنگ‌دانه‌ها و صرفه اقتصادی می‌شود. بااین‌حال خواص پوزولان ها متفاوت است. ازاین‌رو باید این ماده تحت آزمایش قرار بگیرد تا تأثیر آن در بتن مشخص گردد.
3. سرباره کوره بلند دانه‌ریز (GGBS): سرباره کوره بلند دانه‌ریز به همراه سیمان پرتلند در بتن حجیم استفاده می‌شود. الزامات مرتبط باسیمان سرباره در بتن حجیم در ASTM C 989 ذکر شده است. استفاده از سرباره‌ها سرعت هیدراتاسیون و به دنبال ان سرعت تولید گرما را کاهش می‌دهد. سرباره‌ها همچنین نفوذپذیری و انبساط سنگ‌دانه‌های واکنش زا را کاهش و کارایی را افزایش می‌دهند.
4. افزودنی‌های شیمیایی: افزودنی‌های شیمیایی مهمی که در بتن حجیم استفاده می‌شوند عبارت‌اند از: کاهنده‌های آب، کاهنده‌های سرعت‌گیرش و هوازاها. افزودنی‌های شیمیایی به کاهش گرمای تولید شده در طی فرایند سخت شدن بتن کمک می‌کنند. علاوه بر این موجب افزایش مقاومت، دوام، سایت و مقاومت در برابر فرسایش می‌شوند.
5.  سنگ‌دانه‌ها: در ASTM C125 and ACI 221R اطلاعات دقیقی در خصوص سنگ‌دانه‌های ریز و درشت مورد استفاده در بتن حجیم ذکر شده است. گرید سنگ‌دانه‌های نرم از عوامل تأثیرگذار بر کارایی بتن حجیم است. سنگ‌دانه‌های مورد استفاده در این نوع بتن باید سخت، متراکم و بادوام باشند.
6. آب: آب مورد استفاده در تولید بتن حجیم باید فاقد هرگونه ماده مؤثر بر واکنش هیداراتاسیون سیمان پرتلند باشد. مقدار مجاز کلرید موجود در آب در ACI 201.2R ذکر شده است.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.