در فصل حاضر، روشهای کلی انتخاب نسبت طرح اختلاط بتن خودتراکم برای بهینه سازی از طریق آزمونهای آزمایشگاهی ارائه شده است. موارد تشریح شده مشخصاً برای تولید بتن خودتراکم با مصالح متعارف و روشهای تولید معمول است. تجارب صنعتی نشان داده که خاکستر بادی، میکروسیلیس و سرباره کوره آهن گدازی مورد مصرف برای تولید بتن خودتراکم باعث بهبود چشمگیر خواص تازه و سخت شده میشوند.
در واقع بتن خودتراکم در خواص تازه به عنوان یک بتن با عملکرد بالا بهشمار میآید. خاصیت خود تراکمی و کارایی بتن خودتراکم وجه تمایز آن با هر نوع بتن دیگر است. کارایی بتن خودتراکم با تامین سه ویژگی محقق میشود: قابلیت پر شدن، قابلیت عبور و پایداری (مقاومت در برابر جداشدگی).
تنها زمانی یک بتن به عنوان بتن خودتراکم قلمداد میشود که دارای سه ویژگی فوق باشد. طرح اختلاط بتن خودتراکم برای رسیدن به این خواص میبایست به طرز دقیقی طراحی شود و همچنین شرایط پروژه و روش بتنریزی میبایست درنظر گرفته شود. برای مثال، در طرح مخلوط بتن خودتراکم برای یک فنداسیون با تراکم آرماتور کم میتوان از درصد بالاتری از مقدار سنگدانه درشت دانه و مقدار جریان اسلامپ کمتری بهره برد.
در مقابل، برای ستونهای با تراکم آرماتور بالا، این نسبتها تغییر میکند و به قابلیت عبور بیشتری نیاز است تا بتن بتواند به راحتی در میان آرماتورها جریان یابد. این در حالی است که این بتن میبایست دارای پایداری بالاتر برای کاهش جداشدگی و دارای مقاومت کافی باشد تا الزامات پروژه تامین شود.
Table of Contents
مقدار سنگدانه درشت دانه، ریز دانه و پودر
نسبت مقدار سنگدانه درشت دانه، ریز دانه و پودر (سیمان، مواد شبه سیمانی و یا پودرهای اضافی) در بتن خودتراکم میبایست دارای توازن لازم باشند تا خواص تازه و سخت شده موردنظر بدست آید. قابلیت عبور بتن خودتراکم برای یک ستون با تراکم آرماتور بالا، بسیار متفاوت از عضوی مثل دال است که تراکم آرماتور کمی دارد. بنابراین شرایط قطعه مورد بتنریزی تعیین کننده نسبتهای طرح مخلوط بتن خودتراکم خواهد بود. مقدار، اندازه و فاصله بین آرماتورها در عضو سازهای و همچنین روش تحویل و تخلیه بتن خودتراکم نقش اصلی در تعیین الزامات قابلیت عبور، پرشدن و پایداری را ایفا میکند.
نسبت مقدار سنگدانه درشت دانه
نسبت مقدار سنگدانه درشت دانه، ریز دانه و پودر (سیمان، مواد شبه سیمانی و یا پودرهای اضافی) در بتن خودتراکم میبایست دارای توازن لازم باشند تا خواص تازه و سخت شده موردنظر بدست آید. قابلیت عبور بتن خودتراکم برای یک ستون با تراکم آرماتور بالا، بسیار متفاوت از عضوی مثل دال است که تراکم آرماتور کمی دارد. بنابراین شرایط قطعه مورد بتنریزی تعیین کننده نسبتهای طرح مخلوط بتن خودتراکم خواهد بود. مقدار، اندازه و فاصله بین آرماتورها در عضو سازهای و همچنین روش تحویل و تخلیه بتن خودتراکم نقش اصلی در تعیین الزامات قابلیت عبور، پرشدن و پایداری را ایفا میکند.
این فصل، متمم روش استاندارد برای انتخاب نسبتهای طرح مخلوط ACI 211.1 است. در این فصل به طرح مخلوط بتنهای هوازایی شده و بدون هوا با طیف مقاومتی مختلف پرداخته میشود. بهطور مشخص، خواص رئولوژی بتن خودتراکم تابع مولفههای جداگانه است؛ فرآیند طراحی طرح اختلاط بتن خودتراکم به معنی تشریح یک پروسه برای ایجاد یک سند طرح مخلوط بر اساس عملکرد پیمانههای آزمایشگاهی و کارگاهی است.
روش شناسی طرح اختلاط بتن خودتراکم
سه اصل اساسی برای طراحی طرح اختلاط بتن خودتراکم وجود دارد:
- مقدار مواد پودری و HRWR با دوز بالا؛
- مقدار مواد پودری کم، HRWR و VMA با دوز کم؛
- مقدار مواد پودری متوسط و HRWR و VMA با دوز متوسط (پایداری مخلوط را میتوان از طریق دانهبندی سنگدانه، مقدار آب کم و یا استفاده از VMA کنترل کرد).
در برخی از موارد، استفاده از افزودنی های VMA و یا استفاده از مواد پودری زیاد میتواند پایداری مخلوط را بهبود دهد.
الزامات عملکردی
قبل از اقدام به طراحی طرح اختلاط بتن خودتراکم میبایست الزامات پروژه مورد بررسی قرار گیرد. با مطالعه الزامات میتوان جریان اسلامپ هدف (جدول ۵-۲)، مقاومت فشاری، سن آزمون و روش آزمون برای خواص پایداری ، قابلیت پر شدن و عبور را تعیین کرد. طرح مخلوط بتن خودتراکم میبایست محدودۀ جریان اسلامپ هدف و مقاومت فشاری مورد نیاز و سایر الزامات پروژه را برآورده کند. تعیین مقدار اولیه برای جریان اسلامپ اولین گام در طراحی طرح مخلوط است. در جدول ۲-۵ راهنمایی لازم برای انتخاب جریان اسلامپ هدف قید شده است (Daczko و Constantiner 2001). بر حسب نوع کاربری و ویژگیهای عضو سازه ای ، مقدار پارامتر کم، متوسط و یا زیاد انتخاب میشود. میبایست از انتخاب نواحی تیره در جدول مذکور پرهیز کرد. روشهای دیگر آزمون برای بررسی قابلیت پر شدن، قابلیت عبور و پایداری در فصل ۲ و ۸ ارائه شده است.
سن آزمون
به طور معمول سن آزمون برای مقاومت فشاری در سن ۲۸ روزه مشخص میشود. انتخاب طرح اختلاط بتن خودتراکم ، بهویژه مواد شبه سیمانی میتواند سن پذیرش آزمون مقامت فشاری تغییر دهد. در بتن های پرمقاومت خودتراکم با محتوای پوزولانی بالا با توجه به الزامات پروژه، سن پذیرش ۵۶ روزه نیز انتخاب میشود. برای بهبود خواص تازه و سخت شده و همچنین کنترل حرارتزایی هیدراسیون سیمان معمولاً از سرباره، میکروسیلیس و خاکستر بادی استفاده میشود.
اجزای تشکیل دهنده بتن خوتراکم
سیمان
سیمانهای مصرفی میبایست در انطباق با مشخصات استاندارد ASTM C150، C595 و یا C1157 باشند.
مواد پودری و مواد شبه سیمانی
ترکیب مواد شبه سیمانی، مواد افزودنی بتن و سیمان پرتلند خواص تازه بتن خودتراکم (قابلیت پر شدن، قابلیت عبور و پایداری) را بهبود میدهد. هدف اصلی، بهبود توزیع بر اساس اندازه ذرات و انباشتگی ذرات است تا که انسجام و چسبندگی بهتری در طرح اختلاط بتن خودتراکم حاصل شود. در مخلوط های دو جزئی و یا سه جزئی، توزیع بر اساس اندازه ذرات، کسر حجمی ذرات، ظاهر و شکل ذرات و همچنین ترکیبات شیمیایی بر روی خواص رئولوژی خمیر تاثیر گذارند. در طراحی طرح مخلوط بتن خودتراکم، بدست آوردن ترکیباتی که تنش جاری شدن ملات را با حفظ ویسکوزیته لازم برای قابلیت عبور و مقاومت در برابر جداشدگی تامین کند، حائز اهیمیت است. این خصوصیات تابع خواص هر یک از اجزای تشکیل دهنده و واکنش شیمیایی و فیزیکی بین آنها میباشد.
کاهش آب آزاد و افزایش محتوای پودری (سیمان و مواد شبه سیمانی و یا پودر) باعث بهبود پایداری مخلوط SCC میشود. اگر چه پودرهای خنثی (پر کنندههایی مانند پودر سنگ) با الزامات تجویزی مشخصات بتن منطبق نیستند، امّا خواص تازه بتن خودتراکم را بهبود میدهند. این پودرها معمولاً از آسیاب سنگ آهک و یا سنگدانههای سیلیسی حاصل میشوند و برای توزیع اندازه ذرات سیمان پرتلند مورد استفاده قرار میگیرند و سبب چگالی انباشتگی بهتر میشوند.
بخش ریزدانه این پودرها، سطح ویژه مخلوط را افزایش میدهد و بخش درشت دانه آنها شکاف بین ماسه و سیمان را پر میکند. در زمانی که ماسه دارای فقر دانه بندی است، جایگزینی بخشی از ماسه با پودر سنگ میتواند باعث ارتقاء قابلیت پر شدن و پایداری مخلوط بتن خودتراکم شود. بتن های دارای پودر نسبت به بتن بدون پودر بدلیل ایجاد سطح ویژه بیشتر، تا ۱۰% کاهش مقاومت فشاری خواهند داشت. نوع و مقدار مناسب از مواد پودری پر کننده میتواند چگالی انباشتگی ذرات جامد با بهبود دهد و سبب کاهش مقدار آب و HRWR مورد نیاز شود (Ghezal و Khayat، ۲۰۰۲). زمانی که حرارت هیدراسیون بتن مورد اهمیت است، جایگزینی بخشی از سیمان با مواد پودری با واکنشپذیری کم میتواند مفید باشد.
میکروسیلیس
میکروسیلیس پایداری مخلوط SCC را بهتر میکند. پایداری مخلوط از طریق توانایی میکروسیلیس در کاهش تحرک آب در ماتریکس بتن افزایش مییابد. در جایگزینیهای کم (۵% و یا کمتر) ویسکوزیته پلاستیک کاهش مییابد. مقدار جایگزینی مورد نیاز به اندازه، شکل و توزیع ذرات سیمان بستگی دارد. آستانه مقدار جایگزینی میکروسیلیس با سیمان با نظر به کاهش و یا افزایش ویسکوزیته پلاستیک از طریق ساخت مخلوط های آزمایشگاهی با استفاده از روش آزمون جریان اسلامپ (T50) تعیین میشود. وقتی مقدار جایگزینی کم است، اندازه کوچک و شکل گرد ذرات میکروسیلیس در بین ذرات بزرگ سیمان را در ماتریس خمیر کاهش میدهد.
خاکستر بادی
ذرات خاکستر بادی کروی شکل با سطح صاف هستند. این ذرات با شکل ظاهری کروی شکل میتوانند کارایی خمیر و متعاقباً جریان اسلامپ اختلاط SCC را بهبود دهند. مقدار مصرف ۲۰ % تا ۴۰ % جایگزینی خاکستر بادی جریان اسلامپ را افزایش میدهد (Fang و همکاران، ۱۹۹۹). مقدار بهینه جایگزینی خاکستر بادی تحت تاثیر مشخصات پروژه، سازگاری اجزای تشکیل دهنده و مسائل اقتصادی است. در حالت کلی، چگالی خاکستر بادی کمتر از سرباره کوره آهن گدازی است. از این رو در یک حجم مشخص، انتظار میرود که حجم خمیر افزایش و متعاقباً پایداری مخلوط بهبود یابد.
سرباره کوره آهن گدازی (GGBFS)
مطابق با ASTM C989، سرباره کوره آهن گدازی یک سیمان هیدرولیکی است و به عنوان جایگزین سیمان پرتلند استفاده میشود. درصد جایگزینی سرباره میبایست قبل از بتن ریزی در مشخصات تصریح و مشخص شود. سرباره در ادغام با اکثر سیمانها، بلین را افزایش میدهد و به پایداری مخلوط SCC افزوده میشود. بهینه سازی نسبت جایگزینی سرباره به واسطه مشخصات پروژه و سازگاری آن با اجزای سیمانی دیگر تعیین میشود.
انتخاب سنگدانه در طرح اختلاط بتن خودتراکم
در ابتدا حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشت دانه با توجه به خصوصیات قابلیت عبور و پایداری بتن تعیین میشود. اندازه سنگدانه درشت دانه و همچنین حجم مصرف تعیین کننده مشخصه قابلیت عبور بتن است. بنابراین برای بهبود قابلیت عبور ممکن است حداکثر اندازه اسمی سنگدانه کوچک تری نسبت به مقادیر پیشنهادی در ACI 301 انتخاب شود. همچنین شکل ذرات (بافت، شکسته و یا گرد گوشه) نیز بر روی کارایی بتن خودتراکم تاثیرگذار است.
یک طرح مخلوط با سنگدانه گرد گوشه در مقایسه با سنگدانه شکسته با مقدار آب مصرفی یکسان، قابلیت پر شدن بیشتری نشان میدهد. سنگدانه های آمیخته با اندازه مختلف میتواند کلیه ویژگیهای طرح اختلاط بتن خودتراکم را بهبود دهد. اگر حداکثر اندازه اسمی سنگدانه بیش از mm 12/5 باشد، برای کاهش انسداد در مخلوط بتن خودتراکم در میان آرماتورها میبایست حجم مطلق سنگدانه درشت به ۲۸ % تا ۳۲ % محدود شود. در پروژه هایی که قابلیت عبور و انسداد سنگدانه مورد نگرانی نیست میتوان از حجم بیشتری از سنگدانه درشتدانه استفاده کرد.
سنگدانه ریز دانه (ماسه)
ماسه مصرفی مصرفی در بتن خودتراکم میبایست دارای دانه بندی مناسب باشد. همچنین میتوان از مخلوط ماسه طبیعی و ماسه شکسته برای تولید بتن بهره برد. با این حال، ماسه طبیعی با توجه به شکل و بافت خود میتواند مزایای رئولوژیکی و مکانیکی بهتری نسبت به ماسه های شکسته داشته باشد. در صورت فقر ماسه میبایست با کمک VMA و یا مواد پودری خنثی، پایداری مخلوط را توسعه بخشید.
مواد افزودنی شیمیایی
انواع مختلفی از فوق کاهنده آب/ابر روان کننده وجود دارند که در بتن خودتراکم مورد استفاده قرار میگیرد. معمولاً فوق کاهنده آب/ فوق روان کنندههای بر پایه پلی کربوکسیلات برای تولید بتن خودتراکم استفاده میشوند. اصلاح کنندههای ویسکوزیته نیز مواد مفیدی برای اصلاح ویسکوزیته و پایداری مخلوط SCC به شمار میآیند.
در حالت کلی فوق کاهنده آب، سیالیت مخلوط را افزایش میدهد در حالیکه اصلاح کننده ویسکوزیته، ویسکوزیته (انسجام و چسبندگی) مخلوط را افزایش میدهد. در برخی از موارد با توجه به اجزای بتن، فوق کاهنده آب نقش افزایش سیالیت و حفظ ویسکوزیته را ایفا میکند. مواد افزودنی شیمیایی نیز در فرآیند طراحی طرح مخلوط مانند بررسی دانهبندی ترکیبی سنگدانه، تغییر مقدار سنگدانه ریز دانه و مواد پودری و سیمانی، کنترل شود. تغییر در سایر پارامترهای طرح مخلوط میتواند اثر مثبت و یا منفی بر روی عملکرد مواد افزودنی شیمیایی داشته باشد.
خواص افزودنی های شیمیایی
لازم به ذکر است که همه افزودنیهای شیمیایی خواص مشابه ندارند. با توجه به سازگاری با اجزای تشکیل دهنده، برخی از آنها باعث بهبود پایداری و انسجام مخلوط میشوند و برخی دیگر پاسخ عکس خواهند داد. مصرف VMA به همراه HRWR علاوه بر بهبود خواص رئولوژیکی یک ویژگی اجرایی در تولید بتن صنعتی ارائه میدهد. VMA توانایی حفظ انسجام بتن در طی تغییرات مقدار آب در بچینگ پلانت را افزایش میدهد. به عنوان مثال، یک مخلوط با مقدار مواد سیمانی کم در حال تولید است، این مخلوط با تغییرات اندک مقدار آب متحمل جداشدگی میشود.
لذا این ماده با حفظ انسجام و چسبندگی مخلوط حتی با تغییر مقدار آب به پایداری مخلوط در برابر جداشدگی کمک میکند. استفاده از VMA همواره ضروری نیست، امّا در زمانی که مقدار پودر کم است و یا مصالح دارای فقر ویژگی های فیزیکی است میتواند مفید واقع شود. با نظر به اینکه VMA مقدار خمیر را افزایش نمیدهد، ارزیابی از قابلیت عبور قبل از شروع پروژه در یک المان با تراکم آرماتور بالا ضروری است و در طرح مخلوطهای دارای محتوای پودری کم این مهم میبایست بررسی شود. برای تعیین دوز مصرف محصولات افزودنی شیمیایی میبایست از تولیدکنندگان این محصول مشاوره لازم گرفته شود.
دیگر خواص افزودنی های شیمیایی
مقادیر پیشنهادی برای جریان اسلامپ در جدول ۲-۵ ارائه شده است. با اینکه توانایی بتن خودتراکم بدون سنجش اولیه اسلامپ وجود دارد، با این حال، تخصیص یک اسلامپ اولیه قبل از افزودن HRWR برای پیمانۀ کنترلی توصیه میشود (این امر در بتن های دارای نسبت W/CM بالا انجام پذیر است و در نسبت های پایین تر ممکن است اسلامپ قبل از افزودنی صفر باشد). به عنوان مثال، مقدار آب باید در حدی باشد که اسلامپ اولیه (اسلامپ بدون مواد افزودنی) کمتر از cm 10 باشد.
در زمانیکه پیمانه آزمایشی انجام میشود میبایست مقدار آب اضافه ای که باعث ناپایداری مخلوط میشود را تعیین کرد. این کار با درنظر گرفتن طرح مخلوط و اضافه کردن پی در پی آب به مخلوط و ثبت پایداری لازم مخلوط SCC پس از هر بار افزودن آب انجام میشود. مقدار آب اضافه ای که باعث ناپایداری مخلوط SCC میشود را به عنوان آب آسیب زا تعریف میکنیم.
فرآیند طرح اختلاط بتن خودتراکم
برآورد نسبتها و اوزان طرح اختلاط بتن خودتراکم شامل گامهای زیر است، گامهای طراحی طرح مخلوط شامل: انتخاب سنگدانه برای تامین قابلیت عبور مورد نظر؛ انتخاب نسبت آب به مواد سیمانی؛ نسبت بخش خمیر به ملات و پایداری مخلوط بتن. با پیگیری این گامها، طرح مخلوط بتن خودتراکم با خواص تازه مد نظر بدست میآید. در ادامه خلاصه ای از گامهای طراحی طرح مخلوط و تعیین عملکرد مورد نیاز ارائه شده است:
- گام ۱: تعیین جریان اسلامپ بر اساس الزامات عملکردی؛
- گام ۲: انتخاب مقدار سنگدانه درشت دانه؛
- گام ۳: برآورد مقدار آب و محتوای سیمانی لازم؛
- گام ۴: محاسبه مقدار خمیر و ملات؛
- گام ۵: انتخاب مواد افزودنی شیمیایی؛
- گام ۶: انجام طرح مخلوط آزمایشگاهی؛
- گام ۷: آزمون؛ در زمان سنجش خصوصیات کارایی SCC (پایداری، قابلیت عبور و قابلیت پر شدن) میبایست آزمون جریان اسلامپ برای ارزیابی از پایداری و آزمون های قابلیت عبور (ستون جداشدگی، حلقه J و جعبه L) انجام شود.
- گام ۸: تطبیق طرح مخلوط بر اساس نتایج آزمون و ساخت مجدد طرح مخلوط آزمایشگاهی و انجام آزمون مجدد تا حصول خواص مورد نیاز.
تعیین مقدار سنگدانه درشت دانه در طرح اختلاط بتن خودتراکم
قابلیت عبور بتن از میان آرماتورها با مقدار و حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشتدانه ارتباط مستقیم دارد. درحالی که میبایست الزامات پایداری، قابلیت عبور و قابلیت پر شدن تامین شود، بیشترین حجم و بزرگ ترین اندازه از سنگدانه درشت میبایست مورد مصرف قرار گیرد. عوامل تاثیرگذار بر روی اندازه و مقدار سنگدانه درشت عبارتند از:
- فاصله بین آرماتورهای؛
- بافت سطحی سنگدانه: سنگدانههای طبیعی (رودخانهای) دارای سطوح صاف و گرد هستند، در حالیکه سنگدانههای شکسته تیزگوشه بوده و بافت خشن دارند؛
- دانهبندی و شکل سنگدانه درشت: در دو طرح مخلوط با پارامترهای برابر (یک طرح مخلوط با سنگدانه شکسته و دیگری با سنگدانه درشت طبیعی با دانه بندی مشابه) میتوان از حجم بیشتری از سنگدانه طبیعی گردگوشه استفاده کرد.
این کتاب، حداکثر اندازه اسمی سنگدانه را به دو گروه تقسیم میکند:
- گروه اوّل: حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشت بزرگتر از ۱۲/۵mm؛
- گروه دوّم: حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشت کوچکتر از ۱۲/۵mm.
مقدار سنگدانه درشت برای گروه اوّل (بزرگتر از ۱۲/۵mm)
به عنوان گام نخست در تعیین مقدار سنگدانه درشت دانه باید چگالی خشک انبوهی سنگدانه درشت را بدست آورد. ۵۰ درصد حجم بتن میبایست با حجم انبوهی سنگدانه درشت دانه پر شود (Okamura و Ouchi، ۱۹۹۹).
مثال: چگالی انبوهی میله کوبی شده خشک برای سنگدانه درشت ۱۶۰۰kg/m3 است. وزن خشک سنگدانه درشت برای یک متر مکعب برابر است با:
همانطور که مشاهده میشود، به لحاط حجم مطلق، سنگدانههای درشت در محدود ۲۸ % تا ۳۲ % حجم مطلق در حداکثر اندازه اسمی بزرگتر از ۱۲/۵mm است. با این حال، اندازه، دانهبندی و بافت سطحی بر روی تعیین حجم سنگدانه درشت دانه تاثیر گذار بوده و جزء عوامل تعیین کننده در مشخصه قابلیت عبور بتن خود تراکم خواهد بود. این نوع بتن ممکن است برای بهبود خواص تازه (قابلیت عبور و پر شدن) مقدار سنگدانه درشت دانه کمتری نسبت به بتن معمولی داشته باشد.
با استفاده از روش سنگدانه ترکیبی موسوم به منحنی ۰٫۴۵ power میتوان از مزایای کارایی مخلوط و تقاضای آب کم بهره مند شد. این منحنی شبیه به یک منحنی نیمه لگاریتمی است که در محور x با اندازه الک بر حسب میکرون متناسب شده است. این منحنی معمولاً در صنعت ساخت آسفالت برای تعیین بهترین دانه بندی ترکیبی جهت کاهش حفرات و مقدار آسفالت در یک مخلوط استفاده میشود. بهطور سنتی این منحنی برای تعیین دانهبندی های یکنواخت در صنعت آسفالت استفاده میشود، با این حال استفاده در بتن نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
مقدار سنگدانه درشت برای گروه دوّم (کوچکتر از ۱۲/۵mm)
محدوده اندازه سنگدانه درشت دانه کمتر از ۱۲/۵mm برای مقاطع با تراکم آرماتور بالا و یا شرایط بتن ریزی با چالش زیاد مورد استفاده قرار میگیرد. برای شروع اولین پیمانه آزمایشی میتوان از نسبت حجمی ۵۰% ریزدانه (عبوری از الک ۴/۷۵mm) و ۵۰% درشتدانه (مانده تا الک ۹/۵mm) بهره برد. لازم به توجه است که محتوای سیمانی و مدول نرمی ماسه نقش پر رنگی در کارایی مورد انتظار از مخلوطهای دارای چنین نسبتهایی ایفا میکنند. پس از بررسی اولیه خواص تازه مخلوط، میتوان نسبت ماسه به سنگدانه درشت دانه را اصلاح کرد.
مقدار آب و پودر در طرح اختلاط بتن خودتراکم
مواد پودری به جمع مقدار سیمان، خاکستر بادی، پودر سنگ و پودرهای آسیاب شده کمتر از ۰/۲۵mm و یا پودرهای خنثی دیگر اتلاق میشود. رابطه بین W/C یا W/CM و مقاومت فشاری در جدول ۴-۱ شکل ۴-۲ ارائه شده است. الزامات مقاومت فشاری ممکن است عامل تعیین کنندهای در انتخاب مقدار مواد سیمانی بتن خودتراکم نباشد. نرمی و حجم مواد سیمانی/پودری و همچنین پودر موجود در سنگدانهها به ایجاد ماتریس و حفظ انسجام سنگدانههای درشت موجود در ملات سیمانی کمک میکند، از این رو، موجب بهبود پایداری مخلوط بتن (پایداری در مقابل جداشدگی) میشود.
انتخاب مقدار پودر (سیمان و سایر مواد شبه سیمانی) برای آزمایش اولیه در محدوده ۳۵۵kg/m3 تا ۴۷۵kg/m3 مناسب است. در زمان انجام آزمون آزمایشی ممکن است فرآیند آزمون با مقدار سیمان بالاتری شروع شود و آنگاه میتوان مخلوط را با توجه به ملاحظات اقتصادی بهینه نمود. برای رسیدن به جریان اسلامپ بالاتر و جلوگیری از جداشدگی ممکن است افزایش مقدار خمیر از طریق افزایش مقدار آب و پودر و یا هردو ضروری باشد. ممکن است نسبت آب به پودر بهطور نسبی ثابت بماند، امّا حجم آب + پودر افزایش مییابد که منجر به افزایش حجم خمیر میشود. همانطور که در جدول ۴-۲ نشان داده شده است. در حالت کلی، با افزایش جریان اسلامپ مدنظر (قابلیت پر شدن)، به مقادیر پودر بیشتری برای رسیدن به قابلیت عبور و پایداری مخلوط نیاز است.
حجم خمیر و حجم ملات در طرح اختلاط بتن خودتراکم
حجم خمیر عبارت است از حجم مواد سیمانی و پودر های دیگر بعلاوه حجم آب و مواد افزودنی شیمیایی و همچنین هوا. حجم ملات عبارت است از حجم خمیر بعلاوه حجم سنگدانه ریزدانه (عبوری از الک ۲/۳۶mm).
جدول محدوده مقدار پودر پیشنهادی
| جریان اسلامپ (mm) | ۵۵۰ | ۵۵۰ تا ۶۰۰ | بیشتر از ۶۵۰ |
| مقدار پودر (kg/m3) | ۳۵۵ تا ۳۸۵ | ۳۸۵ تا ۴۴۵ | بیشتر از ۴۵۸ |
برای حجم ملات و خمیر بر اساس حجم کل مخلوط بتن بر اساس ۱m3 بیان میشود.
به عنوان مثال برای حجم ۳۸% خمیر برای ۱m3 و یا ۱۰۰۰L/m3 به این نحو محاسبه میشود:
مقادیر هدف برای حجم ملات و خمیر:
- نسبت حجمی خمیر : ۰/۳۴تا ۰/۴۰
- نسبت حجمی ملات: ۰/۶۰تا ۰/۷۰
معمولاً درصد حجمی ملات و خمیر بتن خودتراکم بیشتر از بتن معمولی است. سیالیت خمیر و توانایی ملات برای انتقال سنگدانه درشت دانه است که با جریان دادن کل بتن باعث تامین خواص عبور، پرشدن و پایداری میشود. در حالت کلی، افزایش حجم خمیر و ملات بر روی جریان اسلامپ تاثیر گذار است و تغییر حجم ملات در بتن بر روی قابلیت عبور تاثیر گذار است. در جدول ۴-۳ خلاصه از دستورالعمل انتخاب این احجام ارائه شده است. مقادیر هدف پیشنهادی برای آزمون های ابتدایی میباشند و بسته به مصالح در دسترس دستخوش تغییر میشوند.
مثال های طرح مخلوط SCC
جدول ۴-۴ شامل مثالهایی از طرح مخلوط بتن SCC است که در مقیاس صنعتی تولید شده و پاسخ مطلوبی داده است. این مثالها برای روشن شدن اصول تشریح شده در این فصل است. این طرح مخلوط ها در پروژه های واقعی مورد استفاده قرار گرفته و موفقیت آمیز بوده است.
لازم به توجه است که بدون انجام آزمونهای آزمایشی نباید این طرح مخلوط ها را برای پروژه های دیگر استفاده کنید. مصالح بومی در دسترس بهطور قابل توجهی پاسخهای کسب شده را تحت تاثیر قرار میدهد. لذا با انجام آزمون آزمایشی و تغییر پارامترها تاثیرگذار، عملکرد مطلوب بدست میدهد. لازم به ذکر است که در طراحی طرح مخلوط SCC، مصالح بومی، شرایط پروژه، الزامات عملکردی و شرایط محیطی مورد انتظار در زمان بتن ریزی تعیین کننده عملکرد خواهند بود، لذا میبایست جمیع جهات در طراحی و اجرای مخلوط SCC درنظر گرفته شوند. با این حال، این مثالها را میتوان برای نقطه آغاز طراحی مورد استفاده قرار داد.
