تاریخچه بتن خود تراکم
1-1 تعریف بتن خودتراکم (SCC)
بتن خودتراکم بتنی با جریان پذیری بالا است که بدون جدا شدگی در درون قالب قرار میگیرد و برای تراکم نیازی به تجهیزات ارتعاش مکانیکی ندارد. در حالت کلی، SCC بتنی است که با مصالح متعارف و در برخی از موارد با افزودنی اصلاح کننده ویسکوزیته (VMA)[1] ساخته میشود. همچنین بتن خودتراکم با نام های بتن خودمتراکم، بتن خودتراکم شونده و برخی از نام های دیگر شناخته می شوند که همگی جزء زیر گروه های SCC میباشند. در این راهنما، واژه بتن معمولی اشاره به بتنی است که تعاریف و ویژگی های بتن خودتراکم را برآورده نمیکند.
[1]. Viscosity-modifying admixture
2-1 مزایای بتن خودتراکم
بتن خودتراکمی که بهصورت صحیح ساخته و بتن ریزی شود دارای مزیت های فنی و اقتصادی بی شماری میباشد. صرفه جویی در بتن ریزی و ارتقاء عملکرد و یا هردو، دلایل توجیه استفاده از بتن خودتراکم است. مزایای بتن خودتراکم عبارتند از: تاریخچه بتن خود تراکم
- کاهش کاربرد تجهیزات و نیروی انسانی؛
- عدم نیاز به ارتعاش (تراکم مکانیکی) برای اطمینان از تراکم. این امر سبب صرفه جویی در هزینه های مربوط به تهیه، نگهداری و کاربرد تجهیزات دستگاه ویبره میشود.
- نیاز کمتر به انجام عملیات ماله کشی و تسطیح برای رسیدن به سطوح صاف (ویژگی خودترازی)؛
- فارغ از مهارت خدمه عملیات تراکم و تسطیح، ویژگی خود تراکمی بتن سبب رسیدن به خواص مکانیکی مدنظر میشود.
- افزایش سرعت ساخت و ساز بواسطه افزایش نرخ بتن ریزی؛
- تسهیل و تسریع در پر شدن مقاطع با تراکم آرماتور زیاد و قالب های با هندسه پیچیده در حالی که کیفیت بتن حفظ می شود. این امر باعث بهبود بهرهوری، کاهش هزینه تجهیزات و یا هردو میشود.
- انعطاف پذیری بیشتر در نقاط تخلیه بتن و کاهش آن در طی بتن ریزی: ویژگی جاری شدن بتن خودتراکم میتواند جابجایی مکرر تراک میکسر و جابجایی لوله های پمپ بتن را کاهش دهد (کاهش تعداد پمپ ها، تعداد نیروهای پمپ و غیره). این امر باعث انعطاف پذیری بیشتر در برنامه ریزی ساخت و فراهم نمودن منابع مورد نیاز زمانی و مالی میشود.
- کاهش سر و صدا در محل ساخت پروژه (بویژه در مناطق شهری که آسایش ساکنین پیرامون پروژه در اولویت است و در مقاطع مورد بتن ریزی، نیاز به علمیات ویبره زنی سنگین برای تراکم وجود دارد).
- کاهش نیاز به ویبره برای ساخت و ساز هایی که معمولاً نیاز به ویبره زنی سنگین دارند (مانند بتن های دارای الیاف و قطعات پیش ساخته)؛ در برخی از موارد، بتن ریزی بدون سر و صدا می تواند پتانسیل افزایش مدت زمان بتن ریزی را در نواحی شهری به همراه داشته باشد.
- کاهش حق بیمه: تجهیزات قطعات پیش ساخته برای تراکم بتن، آلودگی صوتی زیادی تولید میکنند و این امر تولید کنندگان را ملزم به پرداخت حق بیمه به موسسات بیمه میکند که مسئول پرداخت درمان کارگران کم شنوا هستند. کاهش حق بیمه تا حد زیادی میتواند هزینه های بتن خودتراکم را جبران نماید. این امر مورد توجه تولیدکنندگان قطعات پیش ساخته بتنی است.
- کاهش آسیب ها و صدمات کارمندان و کارگران بواسطه تسهیل کار ایمن در محیط کار بواسطه کاهش خطرات سفر و همچنین حذف سیم های برق در محیط کار و کاهش مسافرت در خطوط هوایی و زمینی (Walraven 2003).
- انعطاف پذیری بیشتر برای اجرای جزییات آرماتور های تقویتی: بواسطه بتن خودتراکم در مناطقی که آرماتورهای تقویتی در فواصل کمتری نسبت به هم قرار دارند را بدون ایجاد مشکل کرموشدگی میتوان بتن ریزی کرد.
- سطوح صاف عاری از کرموشدگی و نشانه آب انداختگی بتن و رنگ پریدگی با استفاده از بتن خودتراکم، قالب با کیفیت و روغن قالب مناسب بدست میآید. کیفیت سطح عالی در بتن هایی که جنبه زیبایی شناختی دارند در ساخت و ساز های مسکونی حائز اهمیت است.
- حذف نیاز به اجرای لایه تراز کننده سطح برای کف نهایی که در آن کاشی و سرامیک و یا صفحات دیگر بکار میرود.
- اجرای بتن ریزی در محل هایی که نیاز به بازسازی و تقویت سازه داشته باشد و یا امکان ویبره زدن و تراکم بتن در حالت معمول وجود نداشته باشد.
- استفاده در سازه هایی که قالب ارتفاع زیادی دارد و امکان ریختن بتن از ارتفاع استاندارد (2/1 متر ) وجود ندارد این نوع بتن کارایی بسیار بالایی دارد.
3-1 تاریخچه توسعه بتن خودتراکم
در سال 1980 بتن خودتراکم مورد استقبال گسترده ای در ژاپن قرار گرفت. در ابتدای گسترش این فناوری، برای اطمینان از تراکم مناسب در پروژه هایی که دوام و عمر خدمت بتن مورد نگرانی بود، روش ها و دستورالعمل های مناسبی توسعه داده شد. در گام های بعدی، بتن خودتراکم برای تسهیل اجرای ساخت و کاهش هزینه های زمانی و مالی مورد استفاده قرار گرفت. از آن زمان تاکنون، در مقاطع با تراکم آرماتور بالا و نواحی با دسترسی محدود برای عملیات بتن ریزی و ویبره زنی، SCCاستفاده میشود. این مناطق عبارتند از لاینیگ مقاطع تونل و بتن ریزی مقطع ستون های فولادی که با بتن پر میشوند و غیره میباشد. منابع زیادی در مورد استفاده و کاربرد بتن خودتراکم در کاربریهای مختلف وجود دارند که عبارتند از: Tanaka و همکاران (1993)؛ Hayakawa و همکاران (1993، 1995)؛ Miura و همکاران (1993)؛ Okamura و همکاران (1994)؛ Takeuchi و همکاران (1994)؛ Izumi و همکاران (1995)؛ Fukute و همکاران (1996)؛ Kitamura و همکاران (1996)؛ Ushijima و همکاران (1995).
اخیراً SCC در ترمیم سازه های بتنی در کانادا و سوئیس مورد استفاده قرار گرفته است. سازه هایی مانند پایه و عرشه پل، اسکله دریایی، مقاطع تونل، پارکینگها و دیوارهای حائل که در آنها با استفاده از SCC، پر شدن قالب در فضای کم با سطح کیفی مناسب بدست آمده است. (Jacobs و Hunkeler 2001؛ Khayat و Morin 2002).
پس از توسعه بتن خودتراکم در ژاپن، در کشورهای بسیاری این نسل جدید از بتن با عملکرد بالا در سازههای درجاساز و پیش ساخته مورد استفاده قرار گرفت (RILEM 2000؛ Khayat و Aïtcin 1998؛ Skarendahl 2001؛ Walraven 2001؛ Ouchi 2001).
استفاده از بتن خودتراکم در آمریکای شمالی به ویژه در صنعت پیش ساخته رشد چشمگیری داشته است. در کارخانههای صنایع قطعات پیش ساخته ایالات متحده بتن خودتراکم بهطور مستمر از سال 2000 مورد استفاده قرار میگیرد. عمده مصرف بتن خودتراکم در تولید المانهای پیش ساخته، ساخت پارکینگ های طبقاتی و پنلهای معماری اکسپوز میباشد. حجم مصرف بتن خودتراکم در صنعت پیش ساخته در سال 2000 برآورد 135،000 متر مکعب بود که در سال 2003 به 8/1 میلیون مکعب رسید. در سال 2002 تقریباً 40 درصد از صنایع پیش ساخته در آمریکا از بتن خودتراکم استفاده میکردند. در حال حاضر در برخی از موارد نیز کارخانههای جدید با ایده استفاده از تکنولوژی بتن خودتراکم تاسیس میگردند. از سوی دیگر استفاده از SCC در صنعت بتن آماده کماکان در مراحل ابتدایی خود میباشد و در سال 2002 برآورد 100،000 مترمکعبی انجام شده است (Vachon و همکاران، 2002).
مطالعات موردی
جدول 1-1 شامل چند پروژه بتن خودتراکم است. در این جدول 5 پروژه موفق مورد مطالعه قرار گرفته است که در آنها بتن خودتراکم استفاده شده است. طرح مخلوط ارائه شده در این مطالعات موردی فقط برای شرایط مختص خودشان میباشد. برای طراحی طرح مخلوط بتن خودتراکم به فصل چهارم مراجعه کنید.
تاریخچه بتن خود تراکم
روگذر عابر پیاده – اورلاندو- فلوریدا
چالش: مقرر بود طرح مخلوطی در بخشی از سازه پل مورد بتن ریزی قرار گیرد. این طرح مخلوط دارای حداکثر اسلامپ mm 75 بود. در واقع استفاده از ویبراتور برای تراکم صحیح این نوع بتن با توجه با مقطع بلند و باریک غیر ممکن بود.
راه حل: پیمانکار پیشنهاد نمود با استفاده از SCC این مقطع بتنریزی شود. تنها تغییری که در مشخصات پروژه انجام شد، استفاده از SCC بجای بتن اسلامپ دار بود.
طرح مخلوط: |
|
|
سیمان: |
| kg/m3 309 |
خاکستر بادی/سرباره کوره آهن: |
| kg/m3 77 |
سنگدانه درشت دانه (No. 57): |
| kg/m3 684 |
سنگدانه درشت دانه (No. 89): |
| kg/m3 322 |
سنگدانه ریزدانه: |
| kg/m3 758 |
W/CM |
| 43/0 |
افزودنی های شیمیایی: |
|
|
فوق کاهنده آب |
| mL/kg 8/9 |
دیرگیر کننده |
| mL/kg 0/1 |
اصلاح کننده ویسکوزیته |
| mL/kg 95/1 |
مهندسین مشاور سازه / معماری : Harding ESE (شرکت Mactec)
تولید کننده بتن آماده : شرکت Ewell
پیمانکار: شرکت ساختمانی Martin K. Eby
توضیحات:
زمان حمل تقریبی: 30 الی 45 دقیقه
ارتفاع دیوار: m 7/6؛ طول دیوارها: m 7/17
اتصال سرد مهندسی : m 4/3
ارتفاع مجاز سقوط آزاد SCC : m 6/4
