مقاله تحلیلی: بتن خود تراکم- مزایا و کاربردها

 بتن خود تراکم (SCC) به‌طور فزاینده‌ای برای اعضای مسلح، بتن معماری، کف‌ها و دال‌ها استفاده می‌شود. غالباً این روش تنها راه‌حل برای تعمیرات سازه‌ای است. SCC یک بتن با روانی بالا و بدون جداشدگی است که دارای روانی اسلامپ 20 تا 30 اینچ است. بتن‌ریزی SCC به‌سادگی انجام می‌شود. این بتن به‌واسطه وزن خود بدون نیاز به هیچ ارتعاش مکانیکی، قالب‌ها را پر کند.

بتن خود تراکم را می‌توان در صورت نیاز با مقدار مناسب افزودنی کاهنده آب و افزودنی اصلاح‌کننده ویسکوزیته به‌منظور اطمینان از پایداری و جلوگیری از آب اندازی و جداشدگی اصلاح کرد. همچنین می‌توان از افزودنی کنترل هیدراسیون نیز استفاده کرد. افزودنی کنترل هیدراسیون خاصیت پلاستیسیته بتن را تا چند ساعت افزایش می‌دهد.

طرح اختلاط‌های پیشنهادی عموماً پراکندگی هدف را برابر با مثبت و منفی 2 اینچ در نظر می‌گیرند. تیم طراح / پیمانکار باید بر روی میزان پراکندگی توافق کنند. پراکندگی هدف برابر با قطر بتن پس از بالا رفتن مخروط اسلامپ است. پراکندگی SCC 20 تا 30 اینچ بعد از بالا رفتن مخروط اسلامپ تعریف می‌شود. در اعضایی که دارای آرماتور زیادی هستند، تیم طراحی / پیمانکار غالباً به پراکندگی هدف ۲۸±۱ اینچ نیاز خواهند داشت. در بسیاری از ساختمان‌های بلند مخلوط بتن خود تراکمی که در اعضای عمودی استفاده شده‌اند در دال‌ها نیز استفاده می‌شوند.

تراکم مناسب یک طرح اختلاط معمولی نیاز به دو نفر دارد. یکی از آن‌ها کار ارتعاش را انجام می‌دهد و دیگری ویبراتور را از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت می‌دهد؛ بنابراین طرح اختلاط SCC اقتصادی‌تر است. استفاده از SCC حجم بتن‌ریزی روزانه را افزایش می‌دهد. به این صورت می‌توان مقدار بتن‌ریزی بیشتری در یک روز کاری متعارف با کارگران کمتری انجام داد.

هدف در بسیاری از ساختمان‌ها استفاده حداکثری از فضا است. ستون‌ها و دیوارها به‌صورت انبوه آرماتور گذاری می‌شوند و تا حد امکان باریک می‌باشند. در این صورت وجود SCC لازم است. در تمامی ساختمان‌های بلند شهر نیویورک از بتن 14000 پوند بر اینچ مربع در اعضای قائم طبقات پایینی استفاده می‌شود. در برج شماره بک مرکز تجارت جهانی یک طرح اختلاط SCC از نوع 8000 پوند بر اینچ مربع به داخل دال دارای آرماتور گذاری انبوه در زیر خط ۱ مترو پمپاژ شد. این دال دارای عرض 50 فوت بود. هر کامیون باید پراکندگی 28 اینچ داشته باشد. پراکندگی کمتر می‌تواند باعث انسداد شده و فاجعه انگیز باشد.

در بتن معماری نیز به‌طور فزاینده‌ای از SCC استفاده می‌شود. انجمن بتن آمریکا دستورالعمل قالب‌بندی برای بتن (ACI 347) را برای تعیین فشار قالب ارائه داده است. موزه Eli & Edythe در دانشگاه ایالت میشیگان، ساختمان دانشگاه پزشکی، ساختمان تحصیلات تکمیلی کلمبیا و نمایندگی ایالات‌متحده در ملل متحد (USUN) مثال‌های خوبی از به‌کارگیری SCC در پروژه‌ها به‌عنوان بتن معماری می‌باشند. هیچ‌کدام از این پروژه‌ها مشکلات قابل‌توجهی در فشار ناشی از قالب نداشتند که نیاز به حذف بتن و بتن‌ریزی مجدد داشته باشند.

موزه Eli و Edythe در دانشگاه ایالتی میشیگان

ساختمان پزشکی و تحصیلات آموزشی دانشگاه کلمبیا

برنامه‌ریزی مناسب

قبل از شروع هر پروژه جدیدی، پیمانکار و تیم طراحی باید جلسه‌ای پیش از ساخت‌وساز به‌منظور بررسی طرح اختلاط‌های پیشنهادی و برای توضیح روش‌ها و فرآیندهای موردنیاز در ساخت‌وساز تشکیل دهند. پیمانکار باید نماینده‌های مسئول از تمامی افراد مربوط به کار بتن را در کنفرانس حاضر داشته باشد. این نماینده‌ها شامل افراد زیر هستند:

• سرپرست پیمانکار
• مهندس سازه
• تولیدکننده مخلوط بتن آماده
• تولیدکننده افزودنی‌ها
• سرکارگر پرداخت یا پیمانکار جزء بتن
• تولیدکننده تجهیزات پمپاژ بتن
• آزمایشگاه مسئول کنترل کیفیت میدانی
• نماینده مستقل سازمان مسئول تست طرح اختلاط بتن

پیمانکار باید دستور جلسه کنفرانس قبل از بتن‌ریزی را به‌تمامی شرکت‌کنندگان قبل از تاریخ برنامه‌ریزی شده کنفرانس ارسال کند. یک نمونه دستور جلسه می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

الزامات ویژه طرح اختلاط SCC

• مقاومت 28 یا 56 روزه
• مقاومت زودهنگام بالا ... پوند بر اینچ مربع در ... ساعت
• جمع شدگی 04/0 درصد در 28 روز استاندارد است.
• یخ‌زدگی- آب شدن/ دوام‌پذیری
• پوشش‌های بتنی کف حساس به رطوبت:

1. نسبت آب به سیمان کمتر از 45/0
2. مخلوط کاهنده شدید آب، افزودنی کنترل هیدراسیون
3. خاکستر یا سرباره در بسیاری از اختلاط‌ها موردنیاز است (برای اختلاط‌های کف، گیرش معمولی موردنیاز است). گیرش معمولی بتن به پیمانکار بتن اجازه خواهد داد تا عملیات پرداخت موردنیاز را طی 4 تا 5 ساعت پس از بتن‌ریزی انجام دهد. افزودنی سیمانی مانند خاکستر یا سرباره می‌تواند در اختلاط‌های کف نسبت به اعضای قالبی کمتر باشد زیرا این مصالح افزودنی سیمانی تمایل به کاهش سرعت گیرش بتن دارند.

پیمانکار بتن باید مشخص نماید که طرح اختلاط پیشنهادی امکان بتن‌ریزی، پمپاژ و پرداخت مناسب را دارد و کیفیت موردنظر را طبق الزامات ساخت‌وساز تضمین می‌کند. تولیدکننده بتن باید جدولی از کاهنده‌های آب و مقدار آن‌ها در اختیار گذارد تا اطمینان حاصل شود که تأخیرهای غیرقابل‌انتظار، باعث بتن‌ریزی همراه با پراکندگی کمتر از مقدار پراکندگی/جمع شدگی موردتوافق نمی‌شود. افزودنی‌های کنترل هیدراسیون می‌توانند پراکندگی و کارایی را چندین ساعت حفظ کنند که به تولیدکننده‌ بتن امکان پایدارسازی مخلوط‌های بتنی را برای مدت طولانی بدون تأثیر منفی بر دوام بتن می‌دهد.

طرح اختلاط مناسب و آزمایشات بتن در محل به‌منظور تائید کارایی، قابلیت پمپاژ، زمان گیرش و پرداخت مناسب در تمامی پروژه‌های بتنی دارای عملکرد بالا موردنیاز است. با تغییر فصل‌ها، زمان گیرش و پراکندگی هدف در صورت لزوم اصلاح می‌شود.

کاربردهای فعلی SCC

SCC اقتصادی‌تر است زیرا نیاز به نیروی کار کمتری دارد. پراکندگی بتن و تعداد نیروی کار نگرانی بزرگی برای پیمانکاران بتن محسوب می‌شود. در حال حاضر اکثر پیمانکاران بتن می‌دانند که پرداخت SCC کمتر بوده و محصول نهایی در مقایسه با بتن‌ریزی پیوسته و ارتعاشی برتر است. افزایش زودهنگام مقاومت در بسیاری از پروژه‌ها ضروری است.

SCC فواید فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی فراوانی دارد. می‌تواند برخی از مسائل دشوار و هزینه‌بر در محل را حل کرده و زمانی که بتن شامل موارد زیر باشد، باید ملاحظه‌ ویژه‌ای شود:

• قالب‌بندی ظریف و پیچیده
• آرماتور گذاری منسجم
• ویژگی‌های معماری
• اعضای پیش‌ساخته
• نیاز به کیفیت، سرعت و فرآوری بالا
• دسترسی محدود به ارتعاش مناسب

فواید SCC عبارت است از: افزایش سرعت تولید در محل، سهولت و سرعت در بتن‌ریزی، رفت‌وآمد سریع‌تر کامیون‌های بتن، حذف ارتعاش و سروصدا، درصد آب کمتر و عملکرد بالا و بادوام زیاد.

SCC ازنظر دوام‌پذیری، مخلوط بتنی بهینه‌ای است. مخلوط‌های SCC کارایی بیشتری دارند زیرا کارایی سیمان بیشتر است. منفعت دیگر آن نیز استفاده از مقادیر قابل‌توجهی از مصالح سیمانی مکمل مانند نرمه خاکستر، دوده و سیلیکا فوم است. مقدار مصالح سیمانی را می‌توان کاهش داد. مقدار آب کمتر است.

به‌عنوان‌مثال برای برج آزادی که ارتفاع 1776 فوت دارد مقدار سیمان 14000 پوند بر اینچ مربع در 56 روز برابر با 300 lbs/cy بوده است. (محتویات کل سیمان برابر با 873 lbs/cy بود). مقدار آب برابر با 220 lbs/cy بوده است. مقدار میانگین در این پروژه 16160 پوند بر اینچ مربع در 56 روز بوده است.

بتن متعارف که بتن 3000 یا 4000 پوند بر اینچ مربع با سنگ‌دانه 4/3 اینچی است، برای اسلامپ 3 اینچی نیاز به 290 پوند بر یارد مکعب (cy) آب دارد.

SCC بتن قوی‌تر و بادوام‌تری است. تحکیم آسان‌تر و بهتری دارد. حذف ارتعاش در محیط کار سروصدای کمتر و آسیب کمتر به دست‌ها و بازوهای کارگرانی که بتن را ارتعاش می‌دهند، به همراه دارد.

نتیجه‌گیری

بسیاری از الزامات ساختمانی، جمع شدگی حداکثر 04/0 درصد در 28 روز را مجاز می‌دانند. مخلوط SCC می‌تواند با اضافه کردن افزودنی کاهنده، جمع شدگی را بسیار کاهش دهد (02/0 درصد در 28 روز). این مقدار بسیار کم غالباً برای دال‌های نمایان و سطوح فوقانی و بتن زیر خط انتقال آب استفاده می‌شود. هدف کاهش اتصالات و ترک‌ها است.

SCC به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای امکان بتن‌ریزی موفقیت‌آمیز با عملکرد بالا که دارای الزامات دشوار و طاقت‌فرسایی است را افزایش می‌دهد. فواید SCC برای بسیاری از کارفرمایان، طراحان و تولیدکنندگان بتن ثابت شده است.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 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.