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.

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 5-2)، 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 2-5 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 2 و 8 ارائه شده است.

سن آزمون

به ­طور معمول سن آزمون برای مقاومت فشاری در سن 28 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 56 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 10%  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، 2002). 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 (5% 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 20 % تا 40 % جایگزینی خاکستر بادی جریان اسلامپ را افزایش می­دهد (Fang و همکاران، 1999). 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 28 % تا 32 % 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 2-5 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 1: تعیین جریان اسلامپ بر اساس الزامات عملکردی؛
  • گام 2: انتخاب مقدار سنگدانه درشت دانه؛
  • گام 3: برآورد مقدار آب و محتوای سیمانی لازم؛
  • گام 4: محاسبه مقدار خمیر و ملات؛
  • گام 5: انتخاب مواد افزودنی شیمیایی؛
  • گام 6: انجام طرح مخلوط آزمایشگاهی؛
  • گام 7: 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 8: 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 12/5mm؛
  • گروه دوّم: حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشت کوچکتر از 12/5mm.

مقدار سنگدانه درشت برای گروه اوّل (بزرگتر از 12/5mm)

به عنوان گام نخست در تعیین مقدار سنگدانه درشت دانه باید چگالی خشک انبوهی سنگدانه درشت را بدست آورد. 50 درصد حجم بتن می­بایست با حجم انبوهی سنگدانه درشت دانه پر شود (Okamura و Ouchi، 1999).

مثال: چگالی انبوهی میله کوبی شده خشک برای سنگدانه درشت 1600kg/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 28 % تا  32 % حجم مطلق در حداکثر اندازه اسمی بزرگتر از 12/5mm 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.

طرح اختلاط بتن خودتراکم

با استفاده از روش سنگدانه ترکیبی موسوم به منحنی 0.45 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 12/5mm)

محدوده اندازه سنگدانه درشت دانه کمتر از 12/5mm 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 50% ریزدانه (عبوری از الک 4/75mm) و 50% درشت­دانه (مانده تا الک 9/5mm) 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 0/25mm و یا پودر­های خنثی دیگر اتلاق می­شود. رابطه بین W/C یا W/CM و مقاومت فشاری در جدول 4-1 شکل 4-2 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.

طرح اختلاط بتن خودتراکم

انتخاب مقدار پودر (سیمان و سایر مواد شبه سیمانی) برای آزمایش اولیه در محدوده 355kg/m3 تا 475kg/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 4-2 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 2/36mm).

جدول محدوده مقدار پودر پیشنهادی

جریان اسلامپ (mm)550550 تا 600بیشتر از 650
مقدار پودر (kg/m3)355 تا 385385 تا 445بیشتر از 458

برای حجم ملات و خمیر بر اساس حجم کل مخلوط بتن بر اساس 1m3 بیان می­شود.

به عنوان مثال برای حجم 38% خمیر برای 1m3 و یا 1000L/m3 به این نحو محاسبه می­شود:

مقادیر هدف برای حجم ملات و خمیر:

  • نسبت حجمی خمیر : 0/34تا 0/40
  • نسبت حجمی ملات: 0/60تا 0/70

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 4-3 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.

طرح اختلاط بتن خودتراکم

مثال های طرح مخلوط SCC

جدول 4-4 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.

طرح اختلاط بتن خودتراکم

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.


اشتراک گذاری Telegram Facebook WhatsApp Twitter
×

چگونه می توانیم به شما کمک کنیم؟

×