مقدمه

در فرایند تولید بتن خودتراکم پس از تعریف و انتخاب ویژگیهای کاربردی مورد انتظار، انتخاب مواد و مصالح مصرفی و تعیین نسبت های اختلاط اولین مواردی است که مطرح می۔ شوند. به طور کلی طرح مخلوط عبارت است از فرایند انتخاب مواد تشکیل دهنده ی مناسب برای بتن و تعیین مقادیر نسبی آنها باهدف اینکه مخلوط بتنی تولید شده تا حد امکان اقتصادی بوده و دارای برخی از حداقل خواص موردنیاز به ویژه مقاومت مکانیکی، دوام و کارایی باشد. به عبارت دیگر هدف از طرح مخلوط بتن تعیین اقتصادی ترین و عملی ترین ترکیب مصالحی است که به راحتی در دسترس قرار می گیرند تا بتن تولیدشده الزامات عملکردی موردنظر را تحت شرایط ویژه ی کاری برآورده نماید.

علاوه بر نسبت های اختلاط، پارامترهای مختلف فیزیکی و شیمیایی مربوط به هر یک از اجزای بتن همانند سیمان، سنگدانه، افزودنی های معدنی و شیمیایی مجهولاتی هستند که تغییر و تنظیم آنها می تواند باعث بهبود یا زوال کیفیت محصول نهایی شود. در بتن خود تراکم با توجه به حساسیت زیادی که در مورد حالت تازه وجود دارد، تنظیم این پارامترها در مقایسه با بتن معمولی کار به نسبت دشوارتری است، زیرا علاوه بر خواص بتن سخت شده که همواره مورد توجه بوده است، اهدافی در ارتباط با بتن تازه نیز مطرح است که می بایست تأمین شود. | در این قسمت

ابتدا به معرفی و تشریح اجزای تشکیل دهنده ی بتن خودتراکم و ویژگیهای مهم آنها پرداخته شده است. این مواد در چهار گروه افزودنیهای شیمیایی، سنگدانه ها، سیمان پرتلند و مواد مکمل سیمان موردتوجه قرار گرفته اند. در ادامه ی قسمت نیز مواردی در روش های طرح مخلوط بتن خودتراکم عنوان شده و اصول و مراحل چهار روش به طور خلا توضیح داده شده است. سپس ضمن مطالعه ی آماری تعدادی مخلوط بتن خودتو ساخته شده، مواردی به عنوان توصیه های کلی برای تعیین نسبت های اختلاط ارائه شده است در انتهای قسمت نیز با نگاهی وسیع تر به موضوع، چالش ها و مسائل اجرایی مهم در فرایند تولید بتن خودتراکم در مقیاس صنعتی و پروژه های عمرانی مورد توجه قرار گرفته است. به طور خاص، برخی از تفاوت هایی که میان تولید بتن خودتراکم در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی وجود دارد، عنوان شده است و مفهوم “ثبات بتن خودتراکم تازه” که در مقیاس صنعتی اهمیت زیادی پیدا می کند، مورد توجه قرار گرفته است.

اجزای بتن خود تراکم

با وجود اینکه در ساخت بتن خودتراکم می توان از مصالح گوناگونی استفاده کرد، انتخاب درست مصالح یک ضرورت در بهینه سازی طرح مخلوط این نوع بتن می باشد. به طور کلی می توان گفت بتن خود تراکم در مقایسه با بتن معمولی حساسیت بیشتری به تغییرات خواص مصالح از خود نشان میدهد، زیرا دست یابی به ویژگیهای مشخصی در مخلوط بتن خودتراکم تازه موردنظر می باشد که در بتن معمولی مطرح نیست. بنابراین پارامترهای مختلف اجزای تشکیل دهنده که ممکن است بر رئولوژی بتن تازه تأثیرگذار باشند، باید شناسایی شده و مطابق با اهداف کنترل شوند. به عنوان مثال شکل و بافت سطحی سنگدانه های مصرفی در بتن عاملی است که اثر آن بر کارایی بتن تازه مشخص شده است، بنابراین انتخاب درست سنگدانه مصرفی در بتن خودتراکم می تواند رسیدن به یک مخلوط نهایی بهینه را با صرف هزینه، مصالح و زمان کمتر ممکن سازد. این مسئله در مورد سیمان، افزودنی های شیمیایی و مواد دیگر نیز صادق است. بر این اساس، در ادامه به بررسی ابعاد مختلف مواد و مصالح متداول مصرفی و تأثیرات آنها بر بتن خودتراکم پرداخته شده است.

افزودنی شیمیایی در بتن خودتراکم

تأمین هم زمان کارایی و پایداری موردنیاز در بتن خودتراکم صرفا با کمک مواد و مصالح معمول کاری نسبتا دشوار است، به همین دلیل غالبا استفاده از افزودنی های شیمیایی در این بتن به عنوان یک راه حل متعارف مطرح میشود.

طبق تعریف استاندارد ASTM C125 مواد افزودنی عبارت اند از موادی که در بتن و یا مال بلافاصله قبل و یا هنگام اختلاط اضافه می شوند و البته این مواد شامل آب، سنگدانه، سیمان و الیاف نمی گردند. به طور مشابه در ۱۱۶ ACI افزودنی به عنوان “مواد و ترکیباتی که علاوه بر سیمان، آب و مصالح سنگی به بتن، ملات و یا دوغاب برای تأمین خواص معین و مشخص و به منظور مصارف مختلف اضافه می شوند” تعریف شده است. به این ترتیب مواد افزودنی محدوده ی گسترده ای از موادی را شامل می شوند که امروزه در تکنولوژی بتن به کار می روند. بر این اساس مواد افزودنی در بتن به دو دسته ی معدنی و شیمیایی تقسیم میشوند.

افزودنی های شیمیایی که به طور متداول در بتن مصرف می شوند، خود عمدتا به دو دسته تقسیم می شوند. دسته ی اول از طریق تأثیرگذاری بر کشش سطحی آب و جذب سطحی ذرات سیمان، به سرعت شروع به عمل بر روی مجموعه ی سیمان- آب می کنند؛ در حالی که دسته ی دیگر به مواد تشکیل دهنده ی یونی تقسیم شده و بر واکنش های شیمیایی بین ترکیبات سیمان و آب، از چندین دقیقه تا چندین ساعت بعد از افزودن آب، تأثیر می گذارند. نمکها و پلیمرهای قابل حل که هر دو از عوامل فعال در سطوح هستند، اساسا با اهداف هوازایی، روان کردن مخلوط بتن تازه و یا کنترل زمان گیرش در مقادیر کم به بتن اضافه می شوند. به وسیله ی روان سازها می توان روانی بتن را بدون افزایش مقدار آب افزایش داد و یا مقدار آب را با حفظ روانی موردنظر کاهش داد. به این دلیل به مواد شیمیایی روان ساز، افزودنیهای کاهندهی آب نیز گفته میشود.

استاندارد ASTM مشخصات جداگانه ای برای افزودنی های حباب هوازا و کاهنده ی آب و یا کنترل کننده ی گیرش ارائه کرده است. ASTM C260 مشخصات استاندارد افزودنیهای حباب هوازا برای بتن) حدودی را برای تأثیری که ممکن است ماده ی افزودنی مورد آزمایش بر آب انداختگی، زمان گیرش، مقاومت فشاری و خمشی، جمع شدگی ناشی از خشک شدن و مقاومت در برابر یخ زدن-آب شدن بتن، در مقایسه با افزودنی حباب هوازای شاهد داشته باشد، تعیین می کند. ASTM C494 مشخصات استاندارد افزودنی های شیمیایی برای بتن) افزودنی های کاهنده آب و یا کنترل کننده ی گیرش را به هفت نوع تقسیم می کند: نوع A کاهنده ی آب)، نوع B (کندگیر کننده)، نوع C (تسریع کننده)، نوع D (کاهنده ی آب و کندگیر کننده)، نوع E (کاهنده ی آب و تسریع کننده)، نوع F (کاهنده ی آب قوی یا فوق روان – کننده و نوع G (کاهنده ی آب قوی و کندگیر کننده). فرق بین مواد کاهنده ی آب (انواع A، D و E) و مواد کاهنده ی آب قوی (فوق روان کننده ها در این است که در مقایسه با مخلوط بتن شاهد دارای روانی مشخص، افزودنی کاهنده ی آب معمولی باید حداقل ۵ درصد و افزودنی فوق روان کننده حداقل ۱۲ درصد میزان آب مورد نیاز را کاهش دهد. استاندارد همچنین حدودی را برای زمان گیرش، مقاومت فشاری و خمشی و جمع شدگی ناشی از خشک شدن تعیین کرده است.

افزودنی فوق روان کننده

در ساخت بتن خودتراکم معمولا از فوق روان کننده های بر پایه ی پلی کربوکسیلات اور میشود که دلیل آن خواص برتر این گروه در مقایسه با فوق روان کننده های بر پایه ی سولنا۔ شامل نمکهای سولفانات تقطیر شده ی ملامین فرمالدئید یا نفتالین فرمالدئید) است. تی نشان داده است با وجود اینکه امکان ساخت بتن خودتراکم با فوق روان کننده های سولفاناتی لینگوسولفاناتی وجود دارد، به کارگیری انواع پلی کربوکسیلاتی دست یابی به خواص خودتراکمی را تا حد زیادی تسهیل می کند.

نیاز به مصرف مقدار کمتر افزودنی، حفظ کارایی برای مدت زمان بیشتر، تأثیر کمتر بر زمان گیرش و پایداری مخلوط بتنی را می توان به عنوان مزایای اصلی فوق روان کننده های پلی۔ کربوکسیلاتی برشمرد. Jeknavorian و همکارانش (۲۰۰۳) پس از انجام بررسی هایی به این نتیجه رسیده اند که استفاده از این گروه فوق روان کننده ها باعث کاهش ۷۰ تا ۸۰ درصدی میزان مصرف (بر حسب درصد ماده ی جامد مصرفی به وزن سیمان در مقایسه با یک فوق – روان کننده متداول بر پایه ی ملامین یا نفتالین می شود. علاوه بر این استفاده از فوق روان کننده – های پلی کربوکسیلاتی در بتن خود تراکم باعث ایجاد خواص جریان پذیری بهتر در قیاس با افزودنیهای سولفاناتی می شود. این گروه از فوق روان کننده ها قادر به کاهش تنش تسلیم به میزان بیشتری نسبت به انواع سولفاناتی هستند؛ در واقع به ازای یک میزان ثابت کاهش در تنش تسلیم، افت کمتری در لزجت را باعث می شوند.

Yamada و همکارانش (۲۰۰۰) معتقدند استفاده از فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی در مخلوطهای با نسبت آب به سیمان زیاد کاهش قابل توجه لزجت را به همراه دارد، در حالی که این کاهش در نسبت های آب به سیمان کم ناچیز می باشد. نتایج مطالعات دیگر نیز حاکی از این مسئله است که با در نظر گرفتن پارامترهای جریان پذیری، تفاوت ناشی از عملکرد فوق – روان کننده های کربوکسیلاتی و سولفاناتی در نسبتهای آب به سیمان کمتر مشهودتر است. در واقع این ساختار منحصر به فرد فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی است که سبب عملکرد مناسب آنها میشود. این افزودنیها را می توان برای کاربردهای خاص از طریق اصلاح ویژگیهایی چون طول زنجیره ی اصلی و نیز طول، دانسیته و یا نوع زنجیره های جانبی در سطح مولکولی به دلخواه طراحی نمود. نتیجه این اصلاحات، تغییرات در میزان کاهش آب، حفظ کارایی، زمان گیرش و روند کسب مقاومت در سنین اولیه است. بر این اساس باید توجه داشت که همه ی فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی برای ساخت بتن خودتراکم مناسب نیستند.

به طور کلی به دو دلیل می توان گفت مدت زمان حفظ کارایی در فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی نسبت به انواع سولفاناتی طولانی تر می باشد. اول اینکه زنجیره های جانبی در  پلیمرهای پلی کربوکسیلاتی در فواصل دورتر از ذرات سیمان فعال می باشند و بنابراین به سرعت در ساختار محصولات هیدراسیون قرار نمی گیرند. مورد دوم نیز به توانایی بعضی پلیمرهای پلی کربوکسیلاتی برای باقی ماندن در محلول آبی و اتصال به سطح ذرات سیمان با گذشت زمان و پیشرفت هیدراسیون برمی گردد.

بیشتر بخوانید  بتن خودتراکم | قسمت 6: ویژگی های بتن خودتراکم سخت شده

Sakai و همکارانش (۲۰۰۳) معتقدند کاهش طول زنجیره ی اصلی یا افزایش دانسیتهی زنجیره ی جانبی منجر به افزایش توانایی حفظ کارایی می گردد، در حالی که Yamada و همکارانش (۲۰۰۰) پس از بررسی هایی به این نتیجه رسیدند که کاهش طول زنجیره ی اصلی تأثیر ناچیزی بر حفظ کارایی دارد. آنها همچنین افزایش طول زنجیره ی جانبی، افزایش طول زنجیره ی اصلی و یا افزایش میزان بسپارش در زنجیره ی اصلی را به عنوان راهکارهایی برای کاهش طولانی شدن زمان گیرش در اثر استفاده از فوق روان کننده ها پیشنهاد کرده اند. در بهبود مقاومت در سنین اولیه یکی دیگر از مواردی است که به عنوان مزیت فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی مطرح می شود. وجود زنجیره های جانبی آبدوست که باعث جذب آب توسط ذرات سیمان می شوند، عاملی است که منجر به هیدراسیون یکنواخت و تسریع در روند کسب مقاومت بتن در اثر استفاده از فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی می شود.

در انتها باید متذکر شد که علی رغم مواردی که به طور خاص در ارتباط با فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی مطرح شد، باید توجه داشت که عملکرد این گروه از افزودنیهای شیمیایی وابستگی شدیدی به ویژگی های سیمان مصرفی (از قبیل سطح مخصوص، توزیع اندازه ذرات، میزان CA و میزان قلیاییها) دارد. به طور کلی باید گفت که اندرکنش هر ترکیبی از مواد پودری (از قبیل سیمان، مواد پرکننده و مواد مکمل سیمان با افزودنی های شیمیایی مسئله ای است که می تواند در بتن خود تراکم ایجاد مشکل نماید. اگرچه برخی از عوامل تأثیرگذار در این مسئله تاکنون شناسایی شده اند، با این حال پیش بینی عملکرد ترکیب های مختلف کار دشواری است و به همین دلیل مطالعه ی سازگاری بین مواد پودری (به خصوص سیمان) و افزودنی شیمیایی مورد استفاده مسئله ای بسیار مهم است که در مرحله ی طرح مخلوط بتن خودتراکم باید مورد توجه قرار گیرد.

افزودنی حباب هوازا

ایجاد میزان کافی هوا در بتن، تأمین اندازه و فاصله ی دلخواه بین حباب های هوا و در نتیجه افزایش مقاومت در برابر چرخه های یخ زدن آب شدن مواردی هستند که باعث می شوند افزودنی حباب هوازا در بتن خودتراکم نیز مورد توجه قرار گیرد. سازوکار افزودنی حباب هوازا در شکل زیر نشان داده شده است. گروههای قطبی، در قسمت مشترک هوا- آب، به سمت فاز آبی جهت دار شده و با کاهش کشش سطحی، ایجاد حباب را تسهیل و تمایل به به هم چسبیدگی حبابهای پراکنده شده را متقابلا خنثی مینماید. در قسمت مشترک ذره و آب که نیروهای جهت دار در سطح سیمان موجودند، گروه های قطبی با گروههای غیرقطبی متمایل به سمت آب، به ذره چسبیده و سطح سیمان را ضد رطوبت می کنند به طوری که هوا می تواند آب را جابه جا کرده و به صورت حباب چسبیده به ذرات باقی بماند.

تجربه نشان داده است در بعضی موارد ایجاد سیستم نامناسب حفرات هوا و مقاومت ناکافی در برابر یخ زدن آب شدن در بتن خود تراکم رخ می دهد؛ ولی باید توجه داشت که این موارد جزو ویژگیهای ذاتی بتن خودتراکم نمی باشند. با افزایش حجم خمیر در بتن خودتراکم، ممکن است نیاز به افزایش میزان هوا در بتن باشد تا در نهایت درصد حجم هوا در خمیر ثابت بماند. استفاده از مواد مکمل سیمان و نیز مصرف چندین افزودنی شیمیایی در بتن خود تراکم می تواند ایجاد میزان کافی حبابهای هوا در بتن را با پیچیدگی روبرو کند. قابل ذکر آن که طبق توصیه – ی استاندارد ملی کانادا (۲۰۰۰-CSA23 . 2 )، برای تأمین مقاومت کافی در برابر یخبندان می۔ بایست مقدار ضریب فاصله حداکثر برابر با ۰٫۲۳ میلی متر و میزان هوا در بتن سخت شده حداقل برابر با ۳ درصد باشد. البته مقدار متوسط ضریب فاصله برای بتن دارای نسبت آب به مواد سیمانی کمتر از ۰٫۳۶ می تواند تا ۰٫۲۵ میلی متر نیز باشد؛ در صورتی که نتیجه ی هیچ آزمایشی به تنهایی از ۰٫۳ میلی متر تجاوز نکند.

 

فرایند تولید حباب هوا، هنگامی که ترساز آنیونی با زنجیر هیدروکربن غیر قطبی به خمیر سیمان افزوده می شود (برگرفته از Melta و Monteiro (۲۰۰۵))
فرایند تولید حباب هوا، هنگامی که ترساز آنیونی با زنجیر هیدروکربن غیر قطبی به خمیر سیمان افزوده می شود (برگرفته از Melta و Monteiro (۲۰۰۵))

 

یکی از مسائل مهم در خصوص کاربرد افزودنی حباب هوازا در بتن خودتراکم، تغییرات در ویژگی های مجموعه حفرات هوای بتن در اثر عواملی چون مصرف مقادیر زیاد افزودنی فوق روان کننده و نیز تنش های وارد بر بتن در مراحل اختلاط و حمل بتن است. نتایج مطالعات Siebel (۱۹۸۹) نشان میدهد که مصرف افزودنی فوق روان کننده تأثیر زیادی بر توزیع حباب های هوا دارد و سبب می شود تا حجم بیشتری از حبابهای هوا با قطر ظاهری بیشتر از ۰٫۵ میلی متر و حجم حفرات کمتری با قطر ظاهری کمتر از ۰٫۳ میلی متر تشکیل شوند. Saucier و همکارانش (۱۹۹۰) معتقدند که مصرف افزودنی فوق روان کننده سبب کاهش پایداری مجموعه حبابهای هوای بتن در حین عملیات حمل بتن می شود؛ بدون اینکه تغییر قابل ملاحظه ای در میزان هوای بتن تازه رخ دهد. این افراد چگونگی و میزان تأثیر افزودنی فوق روان کننده بر مجموعه حباب های هوا را با عواملی چون خواص سیمان مصرفی، خواص افزودنی فوق روان کننده و نوع افزودنی حباب هوازا مرتبط دانسته اند.

Khayat و Assad (۲۰۰۲) در مطالعات خود به ارزیابی تأثیر طرح مخلوط بتن خودتراکم بر پایداری مجموعه حفرات هوا در مقابل تنشهای وارده بر بتن تازه پرداخته اند. برای این منظور ۱۰ مخلوط بتن خودتراکم ساخته شده و از هر مخلوط در بازه های زمانی مختلف (تا نهایتا ۹۵ دقیقه پس از شروع عملیات اختلاط) نمونه هایی تهیه شده تا از این طریق مجموعه حفرات هوای بتن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و تغییرات رخ داده در اثر لرزشها و تکانهای اعمال شده مطالعه شود. این محققین از روش شمارش نقاط (روش اصلاح شده مطابق با استاندارد ۹۸-ASTM C457) برای تعیین ویژگی های مجموعه حفرات هوا استفاده کرده اند. نتایج مطالعات این افراد نشان میدهد که در شرایطی که مخلوط بتن خودتراکم شامل مقدار زیاد مواد سیمانی و نسبت آب به مواد سیمانی کم باشد، مجموعه حفرات هوا در بتن تازه از پایداری بیشتری در مقابل لرزشها و تکانهای وارده برخوردار خواهد بود. برای مخلوط های حاوی مقادیر نسبتا کمتر مواد سیمانی و نسبت آب به مواد سیمانی بیشتر، پایداری و ماندگاری حباب های هوا را میتوان با مصرف افزودنی اصلاح کننده ی لزجت افزایش داد. این محققین همچنین پیشنهاد کرده اند که به منظور جلوگیری از به هم پیوستن حباب های هوای کوچک در اثر تنش های وارده بر بتن تازه، مقادیر لزجت خمیری (گشتاور) و تنش تسلیم (بینگهام) به ترتیب از ۱۰ نیوتن متر ثانیه و ۲ نیوتن متر بیشتر نباشد.

علاوه بر این، Khayat و Assad (۲۰۰۲) مشاهده کرده اند که میزان افزودنی هوازای مورد نیاز برای ایجاد مقدار مشخص هوا (۱٫۵+۶ درصد)، در مخلوط های حاوی افزودنی اصلاح کننده ی لزجت (در مقایسه با سایر مخلوط ها) بسیار بیشتر بوده که این مسئله در مخلوط های با مقادیر پخش شدگی کمتر (آزمایش جریان اسلامپ) شدیدتر بوده است. دلیل این مسئله می تواند نیاز به افزایش میزان فوق روان کننده به منظور حفظ کارایی در مخلوط های حاوی افزودنی اصلاح کننده ی لزجت باشد. جذب سطحی ذرات فوق روان کننده توسط ذرات سیمان می تواند در چسبیدن حباب های هوا به ذرات سیمان خلل وارد کند. در نتیجه تعدادی از حباب های هوا از پایداری کمتری برخوردار بوده و تمایل به به هم چسبیدگی پیدا می کنند که این مسئله نیا مقادیر بیشتر افزودنی حباب هوازا را ایجاب می کند.

دلیل دیگر نیاز به مصرف مقادیر بیشتر افزودنی حباب هوازا در مخلوط های حاوی افزودن اصلاح کننده ی لزجت، می تواند لزجت بیشتر خمیر سیمان و متعاقبا افزایش فشار داخلی حبابهای هوا باشد. نتایج برخی مطالعات (مانند Nakamura و Tanaka (۱۹۹۰)) نشان میدهد که افزایش فشار داخلی حباب های هوا منجر به افزایش قابلیت حل شدن آنها در محلول آبی شده و کاهش اندازه ی این حباب ها و در نتیجه کاهش میزان هوا در بتن را در پی دارد.

در نهایت نیز افزایش میزان مورد نیاز افزودنی حباب هوازا در مخلوط های حاوی افزودنی اصلاح کننده ی لزجت با قابلیت روانی کمتر را می توان با مقادیر آب آزاد کمتر موجود در این مخلوط ها مرتبط دانست. مقادیر بیشتر آب آزاد به افزودنی حباب هوازا اجازه میدهد که کشش سطحی آب را به میزان بیشتری کاهش دهد و حباب های هوای کوچک تر و پایدارتری را با صرف مقادیر کمتر افزودنی ایجاد نماید.

افزودنی اصلاح کننده ی لزجت

افزودنی های اصلاح کننده ی لزجت معمولا برای بهبود مشخصه هایی چون تنش تسلیم، لزجت خمیری، تیکسوتروپی و درجه ی رقیق شوندگی تحت برش بکار می روند. در بتن خودتراکم نیز کاربرد این افزودنی با هدف بهبود مقاومت در برابر جداشدگی، بهبود چسبندگی، کاهش آب انداختگی و کاهش تأثیر تغییرات ناخواسته در خواص مصالح و نسبت های اختلاط (افزایش ثبات) صورت می گیرد. همچنین استفاده از افزودنی های اصلاح کننده ی لزجت میتواند به عنوان راهکاری جایگزین افزایش مقدار مواد پودری و یا کاهش میزان آب مخلوط بتن در نظر گرفته شود.

بهبود خواص بتن تازه در اثر استفاده از افزودنی اصلاح کننده ی لزجت غالبا به دلیل افزایش الزجت و درجه ی رقیق شوندگی پدید می آید. افزایش تنش تسلیم معمولا از طریق افزودن آب و با فوق روان کننده جبران میشود. برای نمونه ماهیت آنیونی پلیمرهای طبیعی ممکن است سبب جذب سطحی آنها بر روی ذرات سیمان شود که این مسئله نیاز به میزان بیشتر فوق روان کننده را به دنبال دارد. حتی با این افزایش میزان فوق روان کننده و یا آب، مخلوط بتنی همچنان دارای لزجت بیشتر و در جای رقیق شوندگی بالاتر خواهد بود که نتیجه ی آن مقاومت بیشتر در مقابل پدیده ی جداشدگی است.

افزودنی های اصلاح کننده ی لزجت که در بتن خودتراکم مصرف می شوند، غالبا پلیمرهای حلال در آب هستند و تأثیراتی بر آب موجود در مخلوط بتن می گذارند. Khayat (۱۹۹۵) سازوکارهای زیر را برای تشریح عملکرد افزودنی های اصلاح کننده ی لزجت عنوان می کند:

الف. پلیمرهای افزودنی جذب سطح مولکولهای آب می شوند که این مسئله باعث محبوس شدن ذرات آب و گسترش پلیمرها میشود.

ب. پلیمرهای افزودنی خود نیروی جاذبه برقرار کرده و به این وسیله مانع حرکت ذرات آب میشوند.

ج. زنجیره های پلیمری در تنشهای برشی کم به هم متصل می شوند، در صورتی که وجود مقادیر زیاد تنش باعث جدا شدن این زنجیره ها می شود؛ این رفتار سبب بروز خاصیت رقیق شوندگی می شود که پدیده ی مطلوبی است زیرا باعث می شود از طرفی پایداری استاتیک در مقادیر تنش کم تأمین شود (لزجت ظاهری بالا در تنش برشی کم) و از طرف دیگر نیاز به انرژی کمتری برای انجام عملیاتی مانند اختلاط و انتقال الزجت ظاهری پایین در تنش برشی زیاد باشد.

بیشتر بخوانید  بتن خودتراکم | قسمت 1: معرفی بتن خودتراکم

یکی از افزودنی های اصلاح کننده ی لزجت متداول برای استفاده در بتن خودتراکم، پلی ساکارید طبیعی به نام رزین welan است که با تغییراتی در آب مخلوط سبب افزایش لزجت میشود. از انواع دیگر مواد اصلاح کننده ی لزجت میتوان به انواع با پایه ی گلوکز، اترهای سلولز و اکسیدهای پلی اتیلن اشاره کرد.

Khayat (۱۹۹۸) در مطالعات خود به بررسی تأثیر استفاده از رزین welan به عنوان افزودنی اصلاح کننده ی لزجت بر پدیده ی “تأثیر آرماتور فوقانی” در بتن های خودتراکم و بتن های با روانی زیاد پرداخته است. قابل ذکر آن که کاهش مقاومت پیوستگی بین آرماتورهای فوقانی و بتن اطراف در عضو بتنی که در نتیجه ی جداشدگی، آب انداختگی و نشست سطحی در بتن تازه رخ می دهد، اصطلاحا “تأثیر آرماتور فوقانی” نامیده میشود. نتایج تحقیقات Khayat حاکی از بهبود قابل توجه پایداری مخلوط بتن تازه و در نتیجه کاهش این مسئله در آرماتورهای فوقانی اعضای بتنی مسلح، بر اثر استفاده از رزین welan (با کاربرد مقادیر کم مانند ۰٫۷ درصد وزن مواد سیمانی) می باشد. البته باید توجه داشت تأمین پایداری کافی در مخلوط بتن خودتراکم تازه به روش های دیگری نیز میسر می باشد که در ادامه ی این قسمت به آنها پرداخته شده است. به طور کلی باید توجه داشت در مقابل مزایای مطرح شده برای افزودنی اصلاح کننده ی لزجت، قیمت نسبتا زیاد آن، به ویژه در کشور ایران که این افزودنی محصولی وارداتی است، باید مدنظر قرار گرفته و با داشتن نگرش جامع به ابعاد مسئله، تصمیم گیری نهایی در خصوص استفاده از آن در بتن خودتراکم صورت پذیرد.

بعضی صاحب نظران مصرف این افزودنی را به دلیل قیمت نسبتا زیاد و نیز تأثیرات احتمالی بر هیدراسیون که منجر به تغییر خواص بتن خود تراکم سخت شده خواهد شد، توصیه نمی کنند ولی باید توجه داشت که استفاده از آن در موقعیت هایی که میزان رطوبت سنگدانه ها با دقت کافی قابل کنترل نیست و یا دانه بندی سنگدانه ها نامناسب است، برای رسیدن به ویژگی خودتراکمی اجتناب ناپذیر است.

سنگدانه

مخلوط های بتن خودتراکم معمولا دارای میزان سنگدانه ی کمتر، نسبت ریزدانه به درشت دانه ی بیشتر و حداکثر اندازه سنگدانه کوچک تر می باشند. اگرچه سنگدانه های مختلفی برای ساخت بتن خودتراکم قابل استفاده هستند ولی بهینه سازی ویژگی های سنگدانه های مصرفی می تواند منجر به بهبود قابلیت جریان، کاهش عیار مواد سیمانی، میزان آب و افزودنی های مورد نیاز شود. در انتخاب سنگدانه ی مصرفی در بتن خود تراکم، مشخصه های مهمی که باید مورد توجه قرار گیرند، شامل شکل و بافت ذرات، دانه بندی (شامل حداکثر اندازه ذرات) و ویژگیهای مواد پودری (شامل مواد پرکننده ی معدنی) می شود. ریزدانه ها در بتن خودتراکم نقش مهمی را در کارایی و پایداری مخلوط ایفا می کنند. میزان مواد پودری که پارامتر مهمی در تعیین رفتار بتن خودتراکم تازه می باشد، شامل مواد سیمانی، پرکننده ها و همچنین ریزدانه های موجود در سنگدانه (با دانه بندی مشخص) می باشد. دانه بندی ریزدانه ها باید به گونه ای باشد که به طور همزمان سبب بهبود کارایی و پایداری مخلوط بتن تازه شود. ماسه – های استانداردی که برای ساخت بتن بکار می رود را می توان برای ساخت بتن خودتراکم نیز مصرف کرد، اگرچه ماسه های با مدول نرمی کمتر برای اطمینان از کاهش خطر جداشدگی توصیه میشود.

حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها عامل تأثیرگذار دیگری است که باید با در نظر گفتن قابلیت عبور و پایداری موردنیاز برای بتن تازه انتخاب شود؛ باید توجه داشت که اندازه و حجم سنگدانه های درشت تأثیر بسزایی بر قابلیت عبور بتن خودتراکم تازه دارند.

بافت سطحی سنگدانه های درشت و ریز بر مقاومت، کارایی و دوام بتن تأثیر بسزایی دارد که نتایج تحقیقات مختلف آن را تأیید می کند، اما به دلیل عدم وجود آزمایش های استاندارد برای تعیین کیفیت بافت سطحی سنگدانه ها، نمی توان این عامل را به طور مستقیم در طرح مخلوط بکار برد. به هر حال بافت سطحی سنگدانه ها تأثیر خود را بر ویژگی های بتن تازه و سخت شده مخلوط آزمون نشان میدهد و عامل مهمی در تغییر این ویژگی ها و اصلاح طرح مخلوط اولیه می باشد. بافت سطحی زبر علاوه بر افزایش مقدار آب مورد نیاز، مقاومت بتن را افزایش میدهد. شکل سنگدانه ها نیز عامل مهم و مؤثری در کارایی، مقاومت و تا حدودی دوام بتن می باشد. سنگدانه ها به دو شکل حجیم و غیرحجیم تقسیم می شوند. شکل غیرحجیم شامل ذرات پولکی تخت یا ورقه ای)، کشیده (طویل) و سوزنی است که نامطلوب تلقی شده و به کارایی بتن لطمه جدی می زنند و از نظر تأمین مقاومت فشاری و دوام بتن نیز نامناسب هستند. شکل های حجیم مربوط به ذراتی است که سه بعد آنها نزدیک به هم می باشد و شامل سنگدانه های کاملا گرد گوشه تا کام تیزگوشه میباشد.

مصرف سنگدانه های تیزگوشه مقدار آب مورد نیاز بتن را افزایش میدهد. در حالتی که تیز گوشه گی مربوط به سنگدانه های ریز باشد، این افزایش در میزان آب مورد نیاز چشمگیرتر است. تیزگوشه گی سنگدانه های درشت، در مقایسه با ریزدانه ها، تأثیر بیشتری بر مقاومت فشاری، خمشی و کششی بتن دارد. علاوه بر این، در حالت میزان ثابت آب مصرفی در مخلوط بتن، سنگدانه های درشت گرد گوشه در مقایسه با سنگدانه های هم اندازه ولی تیزگوشه قابلیت پرکنندگی بیشتری در بتن خودتراکم تازه ایجاد می کنند.

به طور کلی معمولا استفاده از ترکیب سنگدانه با توزیع ذرات پیوسته برای کاربرد در بتن خودتراکم توصیه می شود. تاکنون موارد موفق زیادی از کاربرد بتن خودتراکم حاوی سنگدانه – های دارای این ویژگی ولی با منحنی های دانه بندی بسیار متفاوت گزارش شده است. برای نمونه، ۱۱ منحنی دانه بندی سنگدانه که توسط هشت کشور اروپایی شرکت کننده در پروژه ی تحقیقاتی عظیم ” Testing – SCC ” برای کاربرد در بتن خود تراکم مناسب تشخیص داده شد، در شکل زیر ارائه شده است.

 

منحنی های دانه بندی برای کاربرد در بتن خود تراکم در پروژهی Testing - SCC برگرفته از Aarre و Domone (۲۰۰۳)) . Scanned by CamScanner
منحنی های دانه بندی برای کاربرد در بتن خود تراکم در پروژهی Testing – SCC برگرفته از Aarre و Domone (۲۰۰۳)) . Scanned by CamScanner

 

Brouwers و Radix (۲۰۰۵) منحنی های دانه بندی مربوط به ترکیب ذرات مورد استفاده شامل ریزدانه، درشت دانه، مواد پرکننده و سیمانی) در تعدادی از موارد کاربرد موفق بتن خودتراکم را مورد بررسی قرار داده اند. این افراد سپس نتایج را با رابطه ی ارائه شده برای توزیع اندازه ی ذرات توسط Funk و Dinger (۱۹۹۴) مقایسه کرده اند:

 

 

که در آن ( P ( D میزان ذرات عبوری از اندازه الک ، پارامتر Dmin نشانگر حداقل انداز می ذره، Dmax نشانگر حداکثر اندازه ی ذره و و یک ثابت می باشد.Brouwers و Radix دریافتند که توزیع به دست آمده به ازای ۰ . ۲۵ = و منجر به دانه بندی مناسب برای سنگدانه های مصرفی در بتن خودتراکم می شود. این در حالی است که برای بتن معمولی جایگذاری ۰ . ۵ = q (که منجر به منحنی Fuller می شود) سبب دست یابی به دانه بندی مناسب تری میشود. در شکل زیر دو منحنی مذکور برای سنگدانه های با حداکثر اندازه ی ۲۰ میلی متر و Dmin برابر ۰٫۱ میلی متر نشان داده شده است. نکته ی جالب توجه اینکه منحنی پیشنهادشده برای بتن خودتراکم تقریبا در وسط منحنیهای ارائه شده در شکل زیر قرار می گیرد؛ مسئله ای که عملکرد مناسب دانه بندی پیشنهادی Brouwers و Radix را برای بتن خودتراکم تأیید می کند.

 

منحنی های دانه بندی مطلوب (بر اساس رابطه ی پیشنهادی Funk و Dinger) برای بتن خودتراکم ( 0 . 25 = q) و بتن معمولی (0 . 5 = q)
منحنی های دانه بندی مطلوب (بر اساس رابطه ی پیشنهادی Funk و Dinger) برای بتن خودتراکم ( ۰ . ۲۵ = q) و بتن معمولی (۰ . ۵ = q)

 

قدوسی و دولتیار (۱۳۸۸) نیز در پژوهشی به بررسی و مقایسه ی منحنی های دانه بندی ارائه شده در روش ملی طرح مخلوط بتن ایران با برخی مدلهای دیگر پرداخته اند. این محققین با ساخت مخلوط های بتن خودتراکم منطبق با هر یک از منحنی های دانه بندی (حداکثر اندازه سنگدانه ی ۹٫۵ و ۱۹ میلی متر)، خصوصیات بتن تازه را در این مخلوط ها مورد بررسی قرار داده اند. نتایج آزمایش های این مطالعه بیانگر این مسئله می باشد که منحنیهای دانه بندی واقع در بین حد وسط و حد بالای ارائه شده توسط روش ملی طرح مخلوط بتن ایران (محدوده ی ریزدانه) برای ساخت مخلوطهای بتن خودتراکم مناسب میباشد و هرچه منحنی دانه بندی مورد استفاده به سمت حد بالا (ریزی بیشتر) متمایل باشد، خصوصیات بتن تازه بهبود می یابد.

 

سیمان

امروزه با وجود تنوع در انواع سیمان موجود در بازار، دست یابی به خواص متفاوت در بتن آسان تر از گذشته است. با اینکه راهنمای EFNARC (۲۰۰۲) استفاده از انواع سیمانهای پرتلند استاندارد را برای تولید بتن خودتراکم جایز می داند، اکثر تحقیقات صورت گرفته در مورد بتن خود تراکم با استفاده از سیمان پرتلند معمولی بوده است. کارهای برجسته در این زمینه نیز که به عنوان مثال توسط Okamura و Ouchi (۱۹۹۹) در ژاپن و Bartos (۱۹۹۹) در انگلستان صورت گرفت، با فرض استفاده از سیمان پرتلند معمولی در بتن خود تراکم بوده است. در تولید بتن خودتراکم، میزان مواد پودری عامل مهمی است که باید با توجه به دانه – بندی و اندازه ی سنگدانه ها تعیین شود و معمولا به دلیل نیاز به تأمین پایداری در این نوع بتن، در مقایسه با بتن معمولی، مقادیر بسیار بیشتری را به خود اختصاص می دهد. نیاز به مواد پودری زیاد معمولا منجر به استفاده از عیار سیمان زیاد (۴۵۰ تا ۵۵۰ کیلوگرم در مترمکعب) در بتن خودتراکم می شود. باید توجه داشت که این مسئله معایبی از قبیل افزایش هزینه ی تولید، افزایش حرارت هیدراسیون و جمع شدگی بیشتر را می تواند به دنبال داشته باشد.

مواد مکمل سیمان

امروزه مواد مکمل سیمان به طور گسترده ای در انواع بتن استفاده میشوند و درصد قابل توجهی از حجم سیمان مصرفی در صنعت بتن دنیا را به خود اختصاص داده اند. یک گروه اصلی از مواد مکمل سیمان پوزولان ها هستند که می توانند منشأ طبیعی یا مصنوعی داشته باشند. طبق تعریف پوزولانها موادی سیلیسی یا سیلیسی-آلومیناتی هستند که به خودی خود خاصیت چسبندگی ندارند، اما هنگامی که به صورت پودر نرم در آمده و در حضور رطوبت در دمای معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی میدهد و ترکیباتی را که دارای خواص چسبندگی می باشند، به وجود می آورد. ضروری است که ماده ی پوزولانی به شکل پودر نرم است، زیرا فقط در این صورت سیلیس می تواند در مجاورت آب با هیدروکسید کلسیم (که در و هیدراته شدن سیمان پرتلند ایجاد می گردد)، سیلیکات های کلسیم پایدار را که دارای خواص چسبندگی می باشند، تشکیل دهد. باید یادآور شد که سیلیس باید به صورت بی شکل و شیشه ای باشد زیرا سیلیس بلوری، واکنش زایی خیلی کمی دارد.

بیشتر بخوانید  بتن با کارآیی زیاد | طرح اختلاط، روش ساخت و کاربرد های بتن کارپذیر

علی رغم وجود منابع فراوان پوزولان های طبیعی از قبیل تراس، پومیس و زئولیت در ایران و تحقیقات گسترده ای که در چندین دانشگاه کشور بر روی تأثیرات مواد پوزولانی مختلف انجام شده است، استفاده از این مواد محدود است و نیاز به توجه بیشتر و اتخاذ تدابیری برای رفع موانع کاربرد آنها به شدت احساس می شود.

در بتن خودتراکم نیز مواد مکمل سیمان بسته به ویژگی های آنها می توانند مزایایی چون کاهش هزینه ی تولید، بهبود رئولوژی، کاهش میزان افت کارایی، کاهش حرارت هیدراسیون و بهبود دوام بتن را در اختیار مهندسین قرار دهند. علاوه بر این، ذرات بسیار ریز این مواد می توانند با کاهش اندازه و حجم حفرات خالی سبب کاهش خطر آب انداختگی و جداشدگی شوند. البته باید توجه داشت که این مواد غالبأ سبب کاهش مقاومت فشاری بتن در سنین اولیه میشوند.

در ادامه با توجه به اهمیت و کاربرد گسترده در بتن خودتراکم، سه ماده ی مکمل سیمان شامل خاکستر بادی، روباره ی کوره ی آهن گدازی و دوده ی سیلیسی مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند.

خاکستر بادی

خاکستر بادی که با نام پودر خاکستر سوخت نیز شناخته می شود، عبارت است از خاکستری که با روش الکتریسیته ساکن یا به صورت مکانیکی، از گازهای خروجی نیروگاه های با سوخت زغال سنگ، جمع آوری می گردد. خاکستر بادی را می توان متداول ترین پوزولان مصنوعی دانست. ذرات خاکستر بادی کروی شکل بوده و اکثرا دارای قطری کمتر از ۱ میکرون تا ۱۰۰ میکرون می باشند. سطح مخصوص خاکستر بادی (مطابق روش Blaine) معمولا بین ۲۵۰ تا ۶۰۰ مترمربع بر کیلوگرم می باشد.

خاکسترهای بادی از نظر اختلاف در ترکیب و خواص کانی شناسی می توانند به دو گروه که اساسا در مقدار کلسیم با هم تفاوت دارند، تقسیم شوند. خاکسترهای گروه اول که محصول احتراق آنتراسیت و زغال سنگ قیری هستند، دارای Ca0 تجزیه ای به میزان کمتر از ۱۰ درصد می باشند. خاکسترهای گروه دوم که به طور کلی محصول احتراق لیگنیت و زغال سنگ نیمه قیری اند، معمولا دارای ۱۵ تا ۳۵ درصد CaO تجزیه ای می باشند.

در مقایسه با خاکسترهای گروه دوم، مصرف انواع دارای کلسیم کمتر، سبب کاهش شدیدتر مقاومت فشاری اولیه می شوند، با این حال از منظر تأثیر بر دوام بتن عملکرد بهتری دارند. درصد جایگزینی سیمان با خاکستر بادی با توجه به ویژگیهای خاکستر مصرفی می تواند بسیار متغیر باشد. باید توجه داشت که درصد جایگزینی بهینه در هر پروژه توسط عواملی چون ویژگیهای مصالح مصرفی، هزینه های مرتبط و مشخصات مورد نیاز تعیین می شود.

تاکنون موارد متعددی از به کار گیری خاکستر بادی در بتن خودتراکم گزارش شده است. به طور کلی استفاده از خاکستر بادی سبب بهبود کارایی (به دلیل ذرات کروی شکل و دارای سطح صاف و کاهش مقاومت در سنین اولیه می شود. در ارتباط با مشخصه های جریان پذیری بتن تازه نیز می توان گفت که جایگزینی سیمان با خاکستر بادی باعث کاهش تنش تسلیم می شود، در حالی که تأثیر آن بر روی لزجت خمیری در آزمایش های مختلف متغیر بوده است. با توجه به نتایج آزمایش های مختلف می توان گفت غالبا جایگزینی ۲۰ تا ۴۰ درصدی سیمان با خاکستر بادی منجر به بهبود کارایی و افزایش میزان پخش شدگی در آزمایش جریان اسلامپ می شود. همچنین باید توجه داشت که کاربرد خاکستر بادی سبب بروز تغییراتی در رنگ بتن سخت شده می شود؛ به این صورت که کربن موجود در این پوزولان مصنوعی موجب تیره تر شدن رنگ بتن می شود.

روباره ی کوره ی آهن گدازی

در تولید چدن که آهن خام نیز نامیده می شود، اگر روباره به آرامی در هوا خنک شود، مواد متشکله شیمیایی روباره معمولا به شکل میلیلیت متبلور خواهند بود که در دمای معمولی با آب واکنش نمی دهد. این مواد اگر به صورت ذرات خیلی نرم آسیاب شوند، به میزان بسیار اندکی خاصیت سیمانی و پوزولانی خواهند داشت. با این وجود، هنگامی که روبارهی مذاب با دمای زیاد، به سرعت به وسیله ی آب یا ترکیبی از آب و هوا سرد شود، بیشتر آهک، منیزیم، سیلیس و آلومین به شکل غیر متبلور یا حالت شیشه ای نگه داشته میشوند. محصول سرد شده با آب به دلیل داشتن ذرات هم اندازه با ماسه، روباره دان شده نامیده میشود.

دوباره معمولا در درصدهای جایگزینی بیشتری نسبت به خاکستر بادی مصرف می شود. از مزایای آن می توان به بهبود کارایی بتن، کاهش حرارت هیدراسیون و هزینه ی کم اشاره کرد. بهبود کارایی که در بتن خودتراکم عاملی تعیین کننده است، باعث می شود استفاده از این ماده به عنوان جایگزین سیمان در تولید بتن خودتراکم مورد توجه قرار گیرد. البته باید توجه داشت که معمولا تأثیر مثبت روباره بر کارایی بتن تازه کمتر از تأثیر خاکستر بادی است. Uysal و همکارانش (۲۰۱۱) با انجام تحقیقاتی به بررسی تأثیر استفاده از افزودنی های معدنی مختلف بر خواص بتن خودتراکم پرداخته اند. نتایج این افراد حاکی از تأثیر قابل توجه روباره ی کوره ی آهن گدازی بر کارایی بتن خودتراکم و امکان پذیری ساخت مخلوط هایی با درصدهای جایگزینی نسبتا زیاد این ماده (۶۰ درصد وزن سیمان) است، در حالی که این مخلوطها از نظر خواص بتن تازه و سخت شده نیز شرایط قابل قبولی را دارا هستند.

در کشور ایران با وجود کارخانه های عظیمی چون ذوب آهن اصفهان که روباره محصول جانبی ” واحدها می باشد، پتانسیل استفادهی گسترده از این ماده ی جایگزین سیمان در بتن معمولی و خودتراکم وجود دارد. بدیهی است که پیش نیاز این امر، نظارت بیشتر و دقیق تری فرایند تولید این ماده و انجام تحقیقات جامع پیرامون کیفیت فیزیکی و شیمیایی روباره های تولیدی توسط این کارخانه ها و تأثیرات آنها بر بتن تازه و سخت شده است.

دوده سیلیسی (میکروسیلیس)

دوده ی سیلیسی محصول فرعی فرایند تولید آلیاژهای سیلیسیم و فروسیلیسیم، تولیدشده از کوارتز با درجه خلوص زیاد و زغال در کوره های الکتریکی با قوس مستغرق می باشد. گاز SiO خروجی اکسید شده و به شکل ذرات بسیار نرم و کروی سیلیس شیشه ای (SiO2) متراکم می گردد. سیلیس شیشه ای (آمورف) بسیار فعال است و ریزی ذرات آن واکنش با هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراته شدن سیمان پرتلند را تسریع می کند. در شرایطی که کوره یک سیستم بازیافت گرمایی با بازدهی زیاد داشته باشد، قسمت عمده ی کربن میسوزد، به طوری که دوده سیلیسی عملا عاری از کربن بوده و رنگ آن روشن خواهد بود. این در حالی است که کوره هایی که سیستم بازیافت گرمایی کاملی ندارند، مقداری کربن را در داخل دوده باقی می گذارند و لذا دوده ی سیلیسی حاصل رنگ تیره تری خواهد داشت. باید توجه داشت که در تولید آلیاژهای سیلیسیم (شامل آلیاژهای غیرآهنی مانند فروکروم، فرومنگنز و فرومنیزیم) نیز دوده ی سیلیسی تولید میشود اما مناسب بودن مصرف آنها در بتن هنوز مورد تأیید قرار نگرفته است.

چگالی ذرات دوده ی سیلیسی معمولا ۲٫۲ است، ولی در صورتی که مقدار سیلیس کمتر باشد، چگالی آن قدری بیشتر خواهد بود. همچنین در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی و خاکسترهای بادی متعارف، نمونه های دوده سیلیسی توزیع اندازه ذراتی را نشان میدهند که چندین مرتبه نرم تر هستند. بدین جهت است که از یک طرف این ماده بسیار واکنش زا است و از سوی دیگر مشکلات جابجایی دارد و نیازمندی به آب در بتن را نیز به طور محسوسی افزایش میدهد.

بهبود چسبندگی و کاهش خطر جداشدگی و آب انداختگی به عنوان تأثیرات این پوزولان بر بتن تازه مطرح می شوند. تأثیرات چشمگیر این پوزولان بر بتن سخت شده نیز شامل افزایش مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته، مقاومت خمشی و بهبود دوام می شود. افزایش مقاومت فشاری در سنین اولیه حاصل از مصرف دوده سیلیسی، در مقایسه با سایر مواد جایگزین سیمان قابل توجه است. دوده ی سیلیسی معمولا در مواردی که در مقادیر کم (۴ تا ۶ درصد) جایگزین سیمان می شود، سبب بهبود مشخصه های رئولوژی و افزایش پایداری آن می گردد ولی مصرف مقادیر بیشتر آن ممکن است مشکلاتی را ایجاد کند. ریزی زیاد ذرات دوده ی سیلیسی عاملی است که سبب کاهش روانی بتن تازه می گردد، در مقابل شکل کروی ذرات این پوزولان بسته به مورد تا حدی این تأثیر منفی را جبران می کند.

Vikan و Justnes (۲۰۰۳) با انجام آزمایش هایی بر روی خمیر سیمان، برای دستیابی به بتن خودتراکم، دریافتند که جایگزینی سیمان با دوده سیلیسی تا میزان ۱۰ درصد حجمی باعث افزایش تنش تسلیم میشود. در حالی که لزجت خمیری مخلوط های حاوی دوده سیلیسی با مصرف فوق روان کننده ی پلی کربوکسیلاتی کاهش و با مصرف فوق روان کنندهی نفتالینی افزایش می یابد.

رمضانیان پور و صمدیان (۱۳۸۷) نیز در تحقیقات خود تأثیر جایگزینی ۵، ۷٫۵ و ۱۰ درصد (وزن سیمان پوزولان دوده ی سیلیس را بر خواص بتن خودتراکم تازه و سخت شده، در دو حالت جایگزین سیمان و جایگزین پرکننده ی خنثی، بررسی کرده اند.

نتایج مطالعات این افراد حاکی از بهبود چسبندگی و افزایش نیاز به فوق روان کننده برای تأمین کارایی مورد نیاز در بتن خودتراکم در اثر افزایش میزان مصرف دوده ی سیلیسی است. علاوه بر این، در اثر کاربرد این پوزولان فعال خواص بتن خود تراکم سخت شده مانند مقاومت فشاری، در سنین مختلف بهبود قابل توجهی داشته است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Share via
Copy link
Powered by Social Snap