بتن خودمتراکم پربازده با مصرف کم سیمان

در اوایل دهۀ 1980 تحقیقاتی در کشورهای ژاپن، ایتالیا و آلمان انجام شد که منجر به ظهورمخلوط های بتنی گردید که علاوه بر دارابودن سیالیت بالا، انسجام زیادی نیز داشتند. به دنبال این تحقیقات بتن خود متراکم (SCC) برای اولین بار معرفی شد.

مقدمه :

در اوایل دهۀ ۱۹۸۰ تحقیقاتی در کشورهای ژاپن، ایتالیا و آلمان انجام شد که منجر به ظهورمخلوط های بتنی گردید که علاوه بر دارابودن سیالیت بالا، انسجام زیادی نیز داشتند. به دنبال این تحقیقات بتن خود متراکم (SCC) برای اولین بار معرفی شد.

بتن خودمتراکم پربازده با مصرف کم سیمان

ویژگی های این بتن آن را از بتن های متعارف متمایز می کند. بتن خودمتراکم باید دارای سیالیت بالا، پایداری مخلوط و در نتیجه سه ویژگی کلیدی باشد: روانی یا توانایی پرکردن فضاها، توانایی عبور از موانع و توانایی مقاومت در برابرجداشدگی. این نوع بتن تحولی در تولید بتن از سیمان پورتلند به وجود آورد و استفاده از آن منجر به کیفیت بالاتر و پایداری بیشتر در سازه ها گردید. این موضوع دوام بیشتر سازه هایی که با آن ساخته می شوند را به دنبال دارد. برای حفظ سیالیت SCC بدون وقوع جداشدگی، مقدار زیادی از مصالح ریز و چسب برای تضمین کیفیت محصول نهایی استفاده می شود. این سناریو با کاهش گازهای گلخانه ای و تولید بتن های کارآمدترضمن مصرف نسبتا کم سیمان، اهمیت توسعۀ بتن خودمتراکم را بیشتر می کند.

آزمون نظام مهندسی عمران محاسبات

نظام مهندسی عمران تبریز

از آنجا که در تولید بتن های خودمتراکم از افزودنی های فوق روان کننده و مصالح ریز بسیار استفاده می شود که برای پایداری مخلوط ضروری می باشند، محصول نهایی مقاومتی بالای ۴۰ تا ۵۰ مگاپاسکال را ارائه می کند.

ساخت بتن های خودمتراکم با استفاده از مقادیر کم سیمان و مصالح ریز منجر به تولید بتن با

مقاومت کمتر می شود که علاوه بر این که در مقیاس های بزرگ تر قابل استفاده است، کاهش اثرات زیست محیطی و اقتصادی و در نتیجه کمک به افزایش بهره وری در صنعت ساختمان را به دنبال دارد.

مواد مکمل سیمانی ( SCMs) ، از جمله خاکستر بادی، سربارۀ گرانولۀ کوره بلند، میکروسیلیس،

خاک رس آهکی و پوزولان های طبیعی معمولا به عنوان جایگزین بخشی از کلینکر یا به عنوان

جایگزین بخشی از سیمان در مخلوط بتن استفاده می شود. این عمل در صنعت مطلوب است، به

خصوص که منجر به تولید بتن ارزان تر، اثرات زیست محیطی کم تر، مقاومت بیشتر در درازمدت و دوام طولانی تر می شود.

استفاده از مواد مکمل سیمانی رو به افزایش است. به طوری که متوسط استفاده از کلینکر از ۸۵ % در سال ۲۰۰۳ به ۷۷ % در سال ۲۰۱۰ کاهش داشته است و انتظار می رود در آینده به ۷۱ % کاهش یابد .علاوه بر این، مواد مکمل سیمانی باعث بهبود ویژگی های جریان و انسجام بتن خودمتراکم می شوند. در این تحقیق، مطالعه بر روی بتن انجام شد و اثر ترکیب )استفاده از بسته بندی ریزدانه ای و غلظت افزودنی ها( و اثر افزودنی های معدنی شامل متاکائولین، خاکستر بادی و متاکائولین به اضافۀ خاکستر بادی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین عملکرد مکانیکی و مصرف چسباننده نیز ارزیابی شده است.

نتیجه

استفاده از بسته بندی دانه ای مناسب و افزودنی های معدنی در این کار نشان می دهد که امکان

دستیابی به بتن خودمتراکم با استحکام فشاری و در نتیجه مصرف کم سیمان در هر متر مکعب بتن تولید شده امکان پذیر است.

رعایت حداکثرتراکم سنگ دانه ها منجر به کاهش حجم فضای خالی و در نتیجه تراکم فشرده ۲۰۹۵ کیلوگرم بر مترمکعب برای سنگ دانه ها می شود. هم چنین بسته بندی دانه ای ثابت، محتوای مناسب ملات بتن خود متراکم را تضمین می کند: از ۶۴% برای بالترین نسبت(۱:۳) تا ۵۸% برای کمترین نسبت(۱:۷).

تجزیه و تحلیل سیالیت خمیر سیمان و ملات با آزمایش مینی اسلامپ به ما امکان تعیین حد اشباع

فوق روان کننده را می دهد. این کار به منظور کاهش خطر جداشدگی بتن انجام می شود.

در تعیین ویژگی های بتن خودمتراکم در حالت سخت، ترکیبات سه تایی و دوتایی مخلوط سیمانی،

استحکام فشاری بالاتر از بتن مرجع )بدون افزودنی معدنی( را نشان می دهد. تولید بتن خودمتراکم

با استفاده از متاکائولین و خاکستر بادی، با مقاومت فشاری ۶/۲۸مگاپاسکال و مصرف سیمان ۲/۱۰ کیلوگرم در متر مکعب، نه تنها امکان پذیر است، بلکه این میزان مصرف سیمان جزء کمترین

مقادیری می باشد که تا به حال گزارش شده است.

با توجه به طرح اختلاط )نمودار۱ (، هنگامی که ما مقاومت ۲۰ مگاپاسکال و در نتیجه مقاومت ۲۵

مگاپاسکال را برای مخلوط در نظر گرفتیم، ساخت بتن با ترکیب ۴۵/۷ :۱ (سنگدانه:سیمان) با مصرف چسباننده معادل ۲۷۲ کیلوگرم و شاخص چسبانندگی ۱۰ kgm^-3.Mpa^-1 امکان پذیر باشد.

در ترکیب با مقاومت فشاری بالاتر(۲/۶۷ مگاپاسکال)، نسبت استفاده از سیمان به متاکائولین یک به سه و شاخص چسباننده کم بود( معادل  ۷/۸ kgm^-3.Mpa^-1 )، که این میزان به طور قابل توجهی کمتر از بتن های با مقاومت پایین تر است. این میزان مصرف برای بتن خودمتراکم بسیار پایین است و نشان دهندۀ تاثیر مثبت متاکائولین و خاکستر بادی در ایجاد مقاومت به جداشدگی است.

با کمبود نیروی کار در صنعت ساخت وساز، صنعتی شدن روند تولید عملا به یک الزام تبدیل می شود. این یکی از دلایلی است که بتن های خودمتراکم را به گزینۀ قابل توجهی در این صنعت تبدیل

می کند. به خصوص که بتن خودمتراکم را می توان با استفاده از مواد مکمل سیمانی با مقاومت

مکانیکی کم تر و مصرف کمتر سیمان تولید کرد، که در نتیجه کارآمدتر، اقتصادی تر و پایدارتر

می باشد.