تولید بتن خود تراکم (مسائل اجرایی)

 اهمیت کنترل کیفیت بتن خود تراکم

طبق تعریف کنترل کیفیت عملیاتی از فرایند کار است که به منظور حفظ کیفیت محصول در سطح مورد نظر انجام می شود. کنترل کیفی در طی فرایند تولید به همراه اقدامات پیشگیرانه ی اعمالی توسط افراد مسئول فرایند تولید کنترل تولید” نامیده میشود. مسائل مربوط به الزامات و کنترل کیفی مصالح مصرفی و بتن معمولی (در حالت تازه و سخت شده) در منابع مختلف موجود است و در اینجا صرفا مسائلی که در خصوص بتن خودتراکم از اهمیت بیشتری برخوردار هستند، مطرح می شود.

همان گونه که گفته شد برخورداری توأم از روانی و پایداری کافی از ویژگیهای الزامی بتن خودتراکم است. طراحی بتن خودتراکم به منظور پر کردن همه ی زوایای قالب و احاطه ی آرماتورهای عضو بتنی بدون اعمال لرزش می باشد، بنابراین حفظ ویژگیهای مرتبط با خاصیت خودتراکمی در طول عملیات بتن ریزی از اهمیت زیادی برخوردار است. از آنجایی که برخی از این ویژگیها باید به صورت کمی اندازه گیری شود، افرادی که مسئولیت کنترل کیفیت را بر عهده دارند باید از تجربه و دانش کافی برخوردار باشند.

انجام عملیات تولید بتن خودتراکم (بخصوص در مقیاس وسیع) در کارخانه های پیش ساختگی و یا پروژه های عمرانی نیازمند آموزش همه ی افرادی است که مسئول بررسی و ارزیابی هستند. همچنین در برنامه ی کنترل کیفی مواردی چون اهداف، روشها، همسانی معیارهای ارزیابی، رود ارزیابی و ثبت نتایج و داده ها طی فرایند تولید بتن خودتراکم باید به درستی تبیین شده باشد. باید توجه داشت که این برنامه باید کنترل در سطوح مختلف مانند مواد و مصالح، بتن ” و بتن سخت شده را مورد توجه قرار دهد. همان گونه که در قسمتهای گذشته تشریح شد، اس مواد و مصالح مصرفی تأثیر بسزایی بر ویژگی های بتن خود تراکم در مرحله ی تولید داشت. به عنوان مثال تغییرات در دانه بندی و رطوبت سنگدانه های مصرفی سبب بروز است جدی در بتن خودتراکم تازه خواهد شد. به همین دلیل توصیه می شود که در طول فرایند تولید بتن خودتراکم آزمایشهای تعیین دانه بندی و میزان رطوبت سنگدانه ها هدف یا بیشتری در مقایسه با فرایند تولید بتن معمولی) صورت گیرد. طبق برخی توصیه ها و فرایند تولید بتن خودتراکم، کنترل رطوبت سنگدانه های موجود در کارگاه می بایست در فراد زمانی حداکثر ۴ ساعته انجام شود، این در حالی است که برای بتن معمولی این کنترل و شرایط عادی به صورت روزانه انجام میشود.

در ارتباط با بتن خودتراکم تازه نیز چندین روش به عنوان ابزار کنترل کیفی پیشنهاد شده اند که اکثر این روشها کارایی بتن تازه را از دیدگاه کارگاهی مورد بررسی قرار می دهند. آزمایش جریان اسلامپ، T50، حلقهى ل، قیف V شکل و جعبه ی L شکل جزو این روش ها هستند. علاوه بر اینها، روش های پیچیده تری نیز برای ارزیابی خاصیت خودتراکمی پیشنهاد شده اند که شامل اندازه گیری پارامترهای رئولوژیکی مخلوط بتنی در حالت تازه می شود. این آزمایش ها با کمک دستگاهی به نام رئومتر انجام می گیرد که غالبا برای مقاصد تحقیقاتی بکار می رود و برای کاربرد در شرایط کارگاهی مناسب نمی باشد.

هر بازرس کنترل کیفی که درگیر مسائل تولید و ارزیابی بتن خودتراکم می باشد، باید علاوه بر آگاهی از چگونگی انتخاب و استفاده از ابزار کنترل کیفی بتن خودتراکم، قادر به تحلیل نتایج به دست آمده از آزمایش ها و تصمیم گیری بر مبنای آنها باشد. برای دستیابی به ویژگیهای دلخواه در بتن خودتراکم، مسئولین کنترل کیفی باید آگاهی کافی نسبت به خواص مهندسی، روش های بتن ریزی و مسائل مربوط به مواد و مصالح مصرفی داشته باشند.

علاوه بر این، عملکرد افراد مجموعه ی تولید بتن (گروه تولید) نیز تأثیر مستقیمی با کیفیت محصول نهایی و ثبات در عملیات تولید بتن خواهد داشت. برای دست یابی به بتن خودتراکم با کیفیت، افراد بخش تولید بتن باید تحت آموزش قرار گرفته و از تأثیرات پارامترهای دخیل در فرایند تولید بر خواص بتن خودتراکم آگاه شوند. این افراد باید بدانند که هر مخلوط بتن خودتراکم با در نظر گرفتن جنبه های مختلف و مسائلی نظیر ویژگی های مواد و مصالح، شرایط قالب، روش بتن ریزی و خواص مهندسی طراحی شده است. اعضای گروه تولید در صورتی که به خوبی آموزش دیده باشند، می توانند در ارائه و اجرای تدابیر اصلاحی در مواقعی که ویژگی۔ های مورد انتظار در بتن خودتراکم حاصل نشده است، مؤثر باشند.

مسائل اجرایی تولید بتن خود تراکم

در مرحله ی تولید بتن خودتراکم علاوه بر مشکلات و چالش های متداول، مسائل جدیدی مختص این نوع بتن پدید می آید. دلیل پیدایش این مسائل ویژگیهای منحصربه فرد : خودتراکم، افزایش سرعت بتن ریزی و حساسیت زیاد بتن خودتراکم به تغییرات می باشد. ” چالش های اجرایی را می توان با آینده نگری و اتخاذ راهکارهایی به حداقل رساند. تهیه تجهیزات و ماشین آلات منطبق با خواسته ها و نیز تعیین اصولی طرح مخلوط بتن خودتراکم با کیک مواد و مصالح موجود و با در نظر گرفتن نیازهای پروژه از جمله این راهکارها هستند. برای نمونه در مرحله ی تعیین طرح مخلوط می توان با اتخاذ تدابیری میزان حساسیت مخلوط . خودتراکم تازه را نسبت به تغییرات در ویژگیهای مصالح مصرفی و یا میزان رطوبت سنگدانه ها کاهش داد.

مواد و مصالح

تغییرات در ویژگی های مواد و مصالح مصرفی برای تولید بتن خودتراکم تأثیر زیادی بر عملکرد آن خواهد داشت. به همین دلیل باید تا حد امکان منبع ثابت و کنترل شده ای برای تأمین مصالح انتخاب شده و پیش از شروع پروژه توافقات اولیه بین طرفین در ارتباط با نحوه ی کنترل کیفی مصالح حاصل شود. این کنترل سخت گیرانه ی مواد و مصالح باید با توجه به مواردی که در این قسمت به آنها اشاره شد، صورت پذیرد.

نحوه ی نگهداری و انبار مواد و مصالح نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. به عنوان مثال سنگدانه ها حتی الامکان نباید در محیط روباز قرار داشته باشند تا تغییرات در میزان رطوبت مصالح به کمترین مقدار برسد. همچنین محل نگهداری مصالح سنگی (مخصوصا ماسه) باید دارای زهکشی مناسب باشد تا مقادیر زیاد آب اولیه که گاهی در محموله های سنگدانه های ورودی به کارگاه وجود دارد، در کمترین زمان ممکن خارج شود. انباشته های بزرگ سنگدانه باید حداقل ۱۶ ساعت در جای خود دست نخورده باقی بمانند تا آبهای اضافی زهکشی و یا تبخیر شوند. نگهداری افزودنی های شیمیایی نیز باید مطابق توصیه های تولید کننده انجام گیرد و به صورت دوره ای از صحت عملکرد آنها اطمینان حاصل شود.

اختلاط و تولید

پیمانه کردن (بچینگ) به مجموعه عملیاتی اطلاق می شود که برای تولید بتن لازم است. این عملیات شامل توزین و اندازه گیری اجزای مخلوط بتنی توسط روش های وزنی یا حجمی و سپس بارگیری مخلوط کن می باشد. برای تولید بتن با کیفیت یکنواخت، مصالح اولیه ی بتن باید به دقت برای هر پیمانه اندازه گیری شود. اغلب این کار به روش وزنی انجام می شود و روش حجمی کمتر به کار گرفته می شود. البته آب و افزودنی های مایع را می توان توسط هر یک از روس های وزنی یا حجمی با دقت کافی اندازه گیری نمود. برای نمونه الزامات تولید بتن آماده د مورد نیاز برای توزین مصالح مصرفی در هر پیمانه را به صورت زیر مشخص می کنند:

  •  سیمان و مواد مکمل سیمان: ۱%+-
  • سنگدانه ها و مصالح سنگی پرکننده: ۲%+-
  • آب: ۱%+-
  • مواد افزودنی: ۱%+-

 

تجهیزات مورد استفاده در فرایند توزین مصالح باید قادر باشد که کمترین پیمانه ی روزانه با همان رواداری های مقرر برای پیمانه های بزرگتر توزین نماید. دقت وزنه ها و تجهیزات پسماند زنی باید به طور منظم کنترل شده و در صورت نیاز عملیات کالیبراسیون مجددا انجام شود.

قابل ذکر انکه یکی از اصلی ترین چالشها در فرایند تولید صنعتی بتن، تعیین دقیق میزان رطوبت سنگدانه ها و متعاقبا میزان آب مورد نیاز برای اختلاط می باشد. در برخی کارخانه های تولید بتن آماده از میزان توان مصرفی مخلوط کن در حین اختلاط به منظور کنترل میزان آب مخلوط بتن استفاده می شود. اگرچه این روش ممکن است برای تولید مخلوط های بتن معمولی پاسخگو باشد، ولی در مورد تولید صنعتی بتن خودتراکم با توجه به حساسیت زیاد این بتن به تغییرات از دقت کافی برخوردار نمی باشد. از دلایل دقت ناکافی این روش اندازه گیری حساسیت آن به فرسودگی مخلوط کن و دمای موتورهای مخلوط کن و نیز وابستگی آن به میزان مهارت اپراتور است، در حالی به ندرت عملیات کالیبره کردن برای آن انجام می شود. Ngo و همکارانش (۲۰۱۶) فرایندی را برای کالیبره کردن این روش و کاربرد توان مصرفی مخلوط کن به عنوان معیاری برای کنترل میزان آب مخلوط بتنی ارائه کرده اند. این محققین همچنین مشخصه ای را با عنوان زمان تثبیت سیگنال تعریف کرده و از آن برای تعیین زمان مورد نیاز برای اختلاط هر مخلوط بتن خودتراکم استفاده کرده اند. نمونه ای از تغییرات توان مصرفی برحسب زمان که در حین فرایند بارگیری و اختلاط مخلوط خودتراکم در مخلوط کن با ظرفیت ۲ مترمکعب و توان اسمی ۳۷ کیلووات اندازه گیری شده است، در شکل زیر مشاهده میشود. در این پروژه تحقیقاتی توالی بارگیری مصالح برای همه ی مخلوط ها یکسان همانند شکل زیر) بوده است

بیشتر بخوانید  روش ارائه طرح اختلاط بتن سنگین

 

 تغییرات توان مصرفی بر حسب زمان در حین اختلاط یک مخلوط بتن خودتراکم در کارخانه بتن آماده (برگرفته از Ngo و همکارانش (۲۰۱۶) )
تغییرات توان مصرفی بر حسب زمان در حین اختلاط یک مخلوط بتن خودتراکم در کارخانه بتن آماده (برگرفته از Ngo و همکارانش (۲۰۱۶) )

این محققین درنهایت با توجه به داده های به دست آمده از بررسی ۴۰ مخلوط بتن خودتراکم چهار طرح مخلوط مختلف تولید شده در کارخانه ی تولید بتن آماده، نشان داده اند که با استفاده از روش پیشنهادی برای کالیبره کردن، توان مصرفی مخلوط کن را می توان به عنوان یک معیار قابل اعتماد برای کنترل میزان آب مخلوط خودتراکم (با دقت ۳٫۸ لیتر آب در مترمکعب بتن) بکار برد. همچنین این محققین عنوان کرده اند که در صورتی که انحراف معیار توان مصرفی در بازه ی زمانی ۱۰ ثانیه کمتر از ۰٫۱۵ درصد مقدار مطلق باشد، این زمان می تواند به عنوان زمان تثبیت سیگنال و حداقل زمان مورد نیاز برای اختلاط مورد استفاده قرار گیرد (شکل زیر).

موارد قابل توجه دیگر در فرایند تولید بتن خودتراکم توالی بارگیری و اختلاط مصالح است، : مقادیر زیاد مواد پودری و ریزدانه در این بتن وجود دارد که نیازمند پخش همگن است. بنابراین فرایند اختلاط و تهیه ی مخلوط بتنی از حساسیت بیشتری برخوردار مورد نیاز تجهیزات اختلاط بتن نیز باید مطابق با خواسته ها تهیه و یا اصلاح شود هایی از کیفیت و همگنی کافی برخوردار باشد. برای مثال تولید کنندگان ودنی های شیمیایی معمولا کاربرد این مواد را به صورت محلول در آب توصیه می م افزودنی توزیع بهتری در مخلوط بتنی پیدا کند. تجربیات کارگاهی نیز این کرده است؛ بنابراین در صورت امکان می توان تجهیزاتی برای این منظور در در مخلوط است. بنابراین فرایند اختلا است و در صورت نیاز تجهیزا تا محصول نهایی از کیفی این طریق مقدار کم افزودنی توزیع بهتر ادعا را تأیید کرده است؛ بنابراین دستگاه تولید بتن تعبیه نمود.

تعیین زمان تثبیت سیگنال برای مخلوط بتن خودتراکم (برگرفته از Ngo و همکارانش (۲۰۱۶))
تعیین زمان تثبیت سیگنال برای مخلوط بتن خودتراکم (برگرفته از Ngo و همکارانش (۲۰۱۶))

 

پیش از شروع مرحله ی اجرا، بهتر است مخلوط های آزمون توسط تجهیزات موجود ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گیرد تا در صورت نیاز تغییراتی در نسبت های اختلاط بتن خودتراکم به وجود آید. در برخی موارد مشاهده شده است که برای اطمینان از یکنواختی مخلوط های بتن خودتراکم، نیاز به افزایش زمان اختلاط به میزان ۳۰ تا ۹۰ ثانیه (در مقایسه با بتن معمولی) میباشد. نکته ی دیگر اینکه هنگامی که طبق برنامه ریزی، عملیات اختلاط و یا بخشی از آن در ماشین مخصوص حمل بتن صورت می گیرد، سرعت چرخش محفظه ی بتن باید متناسب با وضعیت (معمولا ۱۵ تا ۲۵ دور در دقیقه) باشد.

باید توجه داشت که معمولا در ابتدای عملیات بتن ریزی نوسانات در کارایی بتن قابل انتظار است. این مسئله معمولا به دلیل مسائل مربوط به آغاز به کار تجهیزاتی مانند دستگاه تولید بتن، پمپ و ماشین های حمل بتن می باشد. بنابراین در این مرحله باید حساسیت و سرعت عمل بیشتری در عملیات کنترل کیفیت و اصلاح مخلوط ها وجود داشته باشد.

حمل و انتقال بتن

بسته به شرایط خاص هر پروژه، مواردی چون ظرفیت تولید، مدت زمان حمل بتن و سرعت بتن ریزی باید متناسب با هم تنظیم و مطابق واقعیات موجود (تجهیزات، نیروی انسانی و عوامل خارجی) برنامه ریزی شود. باید توجه داشت که به وجود آمدن توقف اجباری در روند تولید می تواند سبب تغییرات در ویژگی های بتن خودتراکم تازه شده و متعاقبا کیفیت نهایی عضو بتنی مورد نظر را به شدت تحت تأثیر قرار دهد.

ماشینهای حمل بتن مورد استفاده برای مخلوط خودتراکم باید مطابق با موارد ذکر شده در استاندارد ASTM C94 / C94M باشند. همچنین مخلوط بتن خودتراکم باید ظرف مدد . باید ظرف مدت ۶۰ تا ۹۰ دقیقه پس از افزودن آب به سیمان پرتلند کاملا تخلیه شود. البته در صورتی که از ان..انه های کنترل گیرش استفاده شده باشد، می توان این مدت زمان را تا هنگامی که اهداف عملکردی بتن خودتراکم تازه ارضا شود، افزایش داد.

بطور کلی برای انتقال بتن خودتراکم می توان از هریک از وسایلی که برای انتقال بتن معمولی می روند، استفاده کرد. عملیات انتقال برای بتن خودتراکم ساده تر از بتن معمولی به نظر بود. با این حال برای جلوگیری از وقوع جداشدگی در بتن تازه در مورد باید رعایت شود: ۱. محدود کردن ارتفاع سقوط آزاد بتن ۲. محدود کردن مسافت جریان (افقی) بتن خودتراکم از نقطه ی تخلیه ی بتن به ۱۰ متر. همچنین مسئله ی افت کارایی بتن خودتراکم در مرحله ی حمل بتن و یا در اثر تأخیر در بتن ریزی باید همواره مورد توجه قرار داشته و پیش از انتقال بتن، کارایی مخلوط بتنی به سطح مورد نظر بازگردانده شود و این مسئله با انجام آزمایش بلافاصله پیش از بتن ریزی تأیید شود.

“پمپ کردن” و “بتن ریزی با جام و شوت” از متداول ترین روش های انتقال بتن خودتراکم هستند. طبق توصیه های انجمن بتن کانادا (۲۰۰۹) در صورت استفاده از روش پمپ کردن، بهتر است بتن خودتراکم از پایین قالب پمپ شود (شکل زیر). برای این منظور در مرحله ی ساخت قالبها، تعبیه ی مجرای تزریق همراه با شیر در پایین قالب ها باید در نظر گرفته شود. انجمن بتن ایالات متحده مزایای روش پمپ کردن را برای بتن خودتراکم (در مقایسه با بتن معمولی این گونه توضیح می دهد:

  •  کاهش قابل توجه فشار پمپ
  • پایدار باقی ماندن حباب های هوای ناشی از کاربرد افزودنی حباب هوازا
  • ضروری نبودن پمپ کردن اولیه دوغاب سیمان برای کاهش اصطکاک سطح داخلی شیلنگ)
  • شروع عملیات پمپ کردن با فشار خیلی کم (فشار اولیه ی زیاد سبب جدا شدن سنگدانه های درشت و احتمالا مسدود شدن لوله میشود)

مطابق توصیه های راهنمای اروپایی EFNARC (۲۰۰۵)، هنگامی که از شوت استفاده میشود، ی آن باید به سمت دورترین نقطه ی قالب هدایت شده و با ادامه ی بتن ریزی، شوت کت داده شود. در صورت استفاده از جام برای بتن ریزی، باید توجه داشت که جام نباید در های شدید باشد، در غیر این صورت احتمال جدا شدن ذرات وجود دارد. علاوه بر بتن ریزی دیوارهای نازک یا دارای ارتفاع زیاد، توصیه میشود که از لوله های ترمی ریزی با جام استفاده شود. در چنین شرایطی انتهای ترمی باید پایین تر از سطح بتن شده و از وارد نشدن هوا به بتن اطمینان حاصل شود. به طور کلی، روش بتن ریزی با ک م کم بتن ریزی (معمولا ۱۲ تا ۲۰ مترمکعب بر ساعت) توصیه می شود.

 

بتن ریزی دیوار با دو روش مختلف - تحت فشار (سمت راست) و ثقلی (سمت چپ) برگرفته از 188 RILEM TC)
بتن ریزی دیوار با دو روش مختلف – تحت فشار (سمت راست) و ثقلی (سمت چپ) برگرفته از ۱۸۸ RILEM TC)

 

عملیات پیش از تولید

به عنوان بخشی از فرایند تعیین مخلوط بهینه، می توان تعدادی از مخلوط های بتنی را تحت شرایط واقعی تولید مورد بررسی و ارزیابی قرار داد. این کنترل با ساخت بتن خود تراکم با کمک تجهیزات کارگاهی موجود و در صورت امکان بتن ریزی در قالبی مشابه با قالب واقعی تحقق می یابد و از آن به عنوان عملیات “شبیه سازی تولید” یاد میشود. نمونه ای از انجام این عملیات که در اجرای موفقیت آمیز پروژه نقش داشته است، در پروژهی فرودگاه بین المللی Pearson در قسمت اول مورد بحث قرار گرفت.

به طور کلی با در نظر گرفتن تأثیر پذیری پایداری بتن تازه از میزان روانی آن، پس از دستیابی به یک مخلوط بهینه باید میزان روانی (جریان اسلامپ که در آن مخلوط تازه حالت ناپایدار دارد، تعیین شود. در ابتدا این کار باید با کمک افزودنی فوق روان کننده انجام گیرد، اگرچه با افزایش میزان آب نیز امکان پذیر است. هنگام تعیین میزان روانی مورد نظر، باید این مسئله را در نظر داشت که قابلیت حفظ کارایی افزودنی های فوق روان کننده با هم برابر نیست. بعد ” انجام عملیات اختلاط، باید مقادیر جریان اسلامپ، T50 و شاخص پایداری دیداری ( اندازه گیری شود. سپس به طور متوالی مقادیر مشخصی افزودنی و یا آب به مخلوط اضافه شده ۲ در هر نوبت جریان اسلامپ و شاخص پایداری دیداری تعیین شود. هنگامی که مخلوط بتن به حالت ناپایدار رسید، باید میزان جریان اسلامپ و یا مقدار آب ثبت شود. قابل ذکر است میتوان به جای شاخص پایداری دیداری از آزمایش هایی که پایداری مخلوط را به صورت د مورد ارزیابی قرار می دهند، استفاده نمود. این آزمایشها در قسمت پنجم به تفصیل مورد توجه قرار گرفته اند.

ثبات (ابقا پذیری) بتن خود تراکم

تفاوتهای زیادی میان تولید بتن خودتراکم در مقیاس آزمایشگاهی و تح مقیاس صنعتی وجود دارد. از جمله ی ای.. به وجود دارد. از جمله ی این موارد بروز تغییرات نسبی در خواص مصالح مورد برای تولید مقادیر زیاد این نوع بتن می باشد که در برخی شرایط کارگاهی ممکن است کار مشخصی برای جلوگیری قطعی از آن وجود نداشته باشد. همچنین با وجود اینکه در خصوص نظارت بر صحت عملکرد و دقت تجهیزات مربوط به توزین مصالح حداکثر سخت گیری توصیه می شود، با این حال در عمل، میزان مصالح توزین شده (مخصوصا میزان آب مخلوط) دقیقه منطبق بر مقادیر ارائه شده توسط طراح مخلوط بتنی نخواهد بود. این مسائل ضرورت توجه به بحث “ثبات” بتن خودتراکم را بیش از پیش آشکار می سازد.

بیشتر بخوانید  بتن خودتراکم | قسمت 7: پیشرفت ها در زمینه بتن خودتراکم

ثبات (ابقا پذیری) را می توان ظرفیت مخلوط بتنی برای حفظ ویژگی های عملکردی در مقابل برخی از تغییرات و نوسان های ناخواسته تعریف نمود. این تغییرات شامل تغییرات مقادیر و خواص مصالح مصرفی و یا حتی تغییراتی در روند اختلاط، حمل و انتقال بتن می شود. تجربیات عملی در این زمینه نشان میدهد که در زمینه ی مصالح مصرفی، عمده ی مشکلات در ارتباط با میزان آب آزاد (ناشی از خطا در تخمین درصد واقعی رطوبت سنگدانه ها) و نیز دانه – بندی سنگدانه ها (مخصوصا ماسه) رخ می دهد. در خصوص تخمین درصد رطوبت مصالح سنگی، به خصوص ماسه که تأثیرگذارتر است، یکی از راهکارهای ارائه شده استفاده از حسگرهای رطوبت در مخازن نگهداری سنگدانه و یا در مسیر تسمه های انتقال مصالح سنگی می باشد. البته در مواردی اندازه گیری های انجام شده توسط این حسگرها (شکل زیر)| دارای دقیق نمی باشد که تضمین کننده ی یکنواختی بتن خودتراکم تولیدشده در طی زمان اور دیگر استفاده از توان مصرفی مخلوط کن می باشد که به نظر می رسد با به کار گیری ره کردن که پیش تر مورد بحث قرار گرفت، بتواند به عنوان شاخصی برای کنترل میزان آب مورد نیاز برای اختلاط بتن خودتراکم مورد استفاده قرار بگیرد.

 

نمونه هایی از حسگرهای مورد استفاده برای تخمین میزان رطوبت مصالح سنگی طبق تعریف راهنمای اروپایی EFNARC (۲۰۰۵)
نمونه هایی از حسگرهای مورد استفاده برای تخمین میزان رطوبت مصالح سنگی طبق تعریف راهنمای اروپایی EFNARC (۲۰۰۵)

 

یک مخلوط بتن خودتراکم در صورتی دارای طرح اختلاط مناسب و دارای ویژگی “ثبات” است که این مخلوط تغییر در میزان آب به اندازه ی ۵ تا ۱۰ لیتر در مترمکعب را با حفظ شرایط عملکردی رده ی مورد نظر، تحمل کند. برخی محققین نیز میزان این تغییر را برابر با ۶ درصد مقدار آب آزاد پیشنهاد کرده اند که البته برای مخلوط های خودتراکم متعارف این میزان تفاوت چشمگیری با مقدار پیشنهاد شده توسط راهنمای اروپایی EFNARC ندارد.

Naji و همکارانش (۲۰۱۱) در یک مطالعه ی آزمایشگاهی به ارزیابی ثبات بتن خودتراکم در مقابل تغییرات رطوبت ماسه پرداخته اند. برای این منظور هشت گروه مخلوط بتن خودتراکم با ترکیبات مختلفی از افزودنی های اصلاح کننده ی لزجت و افزودنی فوق روان کننده مورد آزمایش قرار گرفته اند.

مقاومت مشخصه ی این مخلوط ها در سن ۲۸ روز  برابر با ۵۰ مگاپاسکال بوده است که مقداری معمول برای استفاده در صنعت پیش ساختگی می باشد. برای هر گروه بتن خودتراکم مورد بررسی قرار گرفته است، به این صورت که علاوه بر رطوبت معادل حالت از خشک، رطوبت ماسه با تغییر ۱ درصد نسبت به حالت مذکور نیز ساخته شده . اساس مجموعه ۲۴ مخلوط بتنی ساخته شده و با انجام آزمایشهای بتن تازه و .. شده ۲۰ ویژگی بتن مورد ارزیابی قرار گرفته است. معیار همسانی مخلوطها در حالت انه نیز قطر پخش شدگی در آزمایش جریان اسلامپ (۲۰*۶۳۰ میلی متر) بوده است. برخی از پارامترهای طرح اختلاط مربوط به این پژوهش در جدول زیر ارائه شده است.

پارامترهای طرح اختلاط برای مخلوطهای بتن خودتراکم (Naji و همکارانش (۲۰۱۱))
پارامترهای طرح اختلاط برای مخلوطهای بتن خودتراکم (Naji و همکارانش (۲۰۱۱))

 

برخی از نتایج به دست آمده از این پژوهش عبارت اند از:

  • مخلوط بتن خودتراکم حاوی افزودنی فوق روان کننده با پایه ی نفتالین (فاقد افزودنی اصلاح کننده ی لزجت در مقایسه با مخلوط ساخته شده با افزودنی با پایه ی کربوکسیلات از ثبات بیشتری برخوردار بوده است. این مسئله در هر دو حالت وجود و اصلاح کننده لزجت با پایه ی سلولزی در مخلوط بتنی و یا عدم وجود آن صادق بوده است.
  • با مقایسه ی مخلوطهای حاوی افزودنی های اصلاح کننده ی لزجت، نتیجه گیری شده است افزودنی با پایه ی پلی ساکارید عملکرد خوبی از منظر بهبود ثبات مخلوط بتنی که افزودنی سلولزی مورد استفاده عملکرد ضعیفی داشته است
  • در نهایت محققین بر اساس محاسبات آماری بر روی نتایج به دست آمده، انجام آزمایش هایی ۴ هوای موجود در بتن، حلقه ی J، نشست سطحی، رئومتر و مقاومت فشاری و را برای ارزیابی ثبات مخلوط بتنی در برابر تغییرات پیشنهاد داده اند.

 به طور کلی می توان گفت که تحقیقات انجام شده در خصوص ثبات بتن خودتراکم نشان می راهکارهایی از قبیل افزایش حجم خمیر سیمان در مخلوط، کاربرد برخی مواد پودری در پودر سنگ آهک) و نیز مصرف افزودنی اصلاح کننده ی لزجت می تواند سبب بهبود این ورع در مخلوط بتنی شود. با این حال در مواردی که تولید این بتن در مقیاس وسیع مورد نیا است، اطمینان به این راهکارها جایز نبوده و ارزیابی ثبات بتن خودتراکم به عنوان یک . مراحل طراحی مخلوط بتنی توصیه میشود.

 فشار وارد بر قالب

کاربرد بتن خود تراکم به دلیل حذف عملیات تراکم توسط نیروی انسانی، امکان افزایش سرعت بتن ریزی را میسر می کند. این مسئله از جهاتی مطلوب است، زیرا سبب افزایش همگنی عضو بتنی و کاهش خطر به وجود آمدن درز سرد بین لایه های مختلف بتن می شود. با این حال افزایش سرعت بتن ریزی سبب افزایش فشار وارد بر قالب و افزایش خطر فروپاشی آن نیز میشود. فشار وارد بر قالب باید در زمان طراحی قالب مدنظر قرار گرفته و با در نظر گرفتن مسائلی چون ویژگیهای مخلوط بتنی، سرعت بتن ریزی، روش بتن ریزی و ارتفاع قالب محاسبه شود. راهکار دیگر اندازه گیری لحظه ای فشار وارد بر قالب برای حفاظت از یکپارچگی قالب است که نمونه هایی از تجهیزات انجام این کار در شکل زیر نشان داده شده است. فشار وارد بر قالب در دیوارها، ستون ها و سازه های بلند دیگر از اهمیت زیادی برخوردار است.

پایش فشار وارد بر قالب با کمک مبدل های فشار (برگرفته از 188 LEM TC)
پایش فشار وارد بر قالب با کمک مبدل های فشار (برگرفته از ۱۸۸ LEM TC)

 

به طور کلی معمولا در مواردی که ارتفاع قالب بیش از ۱٫۸ متر و بتن ریزی در یک مرحله ” گیرد، مسئله ی فشار وارد بر قالب مطرح می شود. پایش قالب حین عملیات بتن ریری اعضایی می تواند سبب آگاهی از تغییر شکل های ناشی از فشار زیاد وارد بر قالب و در قطع موقت عملیات بتن ریزی شود. علاوه بر این، در صورت کاربرد روش های خاص ب باید اثرات آن بر پایداری سیستم قالب مطالعه و در صورت نیاز تمهیدات مناسب اندیشیده شود .

تقویت سیستم قالب بخصوص در قسمت تحتانی (استفاده از بتن خودتراکم با سرعت بتن ریزی زیاد) (برگرفته از 188 RILEM TC)تقویت سیستم قالب بخصوص در قسمت تحتانی (استفاده از بتن خودتراکم با سرعت بتن ریزی زیاد) (برگرفته از 188 RILEM TC)
تقویت سیستم قالب بخصوص در قسمت تحتانی (استفاده از بتن خودتراکم با سرعت بتن ریزی زیاد) (برگرفته از ۱۸۸ RILEM TC)تقویت سیستم قالب بخصوص در قسمت تحتانی (استفاده از بتن خودتراکم با سرعت بتن ریزی زیاد) (برگرفته از ۱۸۸ RILEM TC)

 

تاکنون تحقیقات فراوانی پیرامون مقدار دقیق فشار وارد بر قالب از طرف بتن خودتراکم انجام شده است. این تحقیقات در برخی موارد منجر به نتایج ضدونقیض شده است، به گونه ای که مقادیر اندازه گیری شده از فشار هیدرواستاتیک تا مقادیری کمتر از مقدار متناظر برای بتن معمولی متغیر بوده است. به نظر می رسد وقوع پدیده ی تیکسوتروپی در برخی مخلوطهای بتن خودتراکم تازه سبب پیچیدگی این مسئله می شود. در خصوص پدیده ی تیکسوتروپی در قسمت پنجم توضیحاتی ارائه شده است. در نهایت به عنوان یک نتیجه گیری کلی از داده های گزارش شده، می توان در نظر داشت که در سرعت بتن ریزی ۳ تا ۵ متر در ساعت، فشاری تقریبا برابر با فشار هیدرواستاتیک بر قالب وارد می شود. با این حال، مقادیر دقیق باید با در نظر گرفتن عواملی چون طرح مخلوط، نوع افزودنی، نسبت آب به مواد سیمانی، نوع سیمان، دمای بتن و سرعت بتن ریزی تعیین شود.

عمل آوری

واژه عمل آوری به سلسله اقداماتی گفته می شود که برای تکمیل و پیشرفت هیدراسیون سیمان انجام می شود. هدف عمل آوری، هدف عمل آوری، نگهداری بتن به صورت اشباع با آب و یا تا حد امکان اشباع می باشد تا فضاهایی که در ابتدا در  خمیر سیمان تازه با آب اشغال شده بود، اکنون تا حدد مطلوبی با محصولات ناشی از ناشی از هیدراسیون سیمان مسدود شود .نتایج تحقیقات نشان می دهد رطوبت نسبی داخل منافذ مویینه به کمتر از ۸۰ درصد برسد، آهنگ واکنش های هیدراسیون به میزان چشمگیری کاهش می یابد. افت رطوبت بتن نه تنها تأثیر نامطلوبی بر مقاومت بتن می گذارد، بلکه منجر به جمع شدگی خمیری و پیدایش ریز ترکهایی نیز می شود که از این طریق سبب افزایش نفوذپذیری بتن می شود.

به طور کلی روش های مختلفی که برای عمل آوری بتن بکار می روند را می توان به دو گروه کلی “عمل آوری مرطوب” و “عمل آوری غشایی” تقسیم بندی کرد. در روش اول، اصل بر فراهم  نمودن آبی است که می تواند توسط بتن جذب شود. در این روش نیاز به تماس دائم سطی با آب برای مدت زمان مشخصی می باشد که شروع آن از وقتی است که سطح بتن دیگر نمی بیند. چنین شرایطی را می توان با آب پاشی مداوم با قرار دادن سطح بتن در زیر لایا آب و یا پوشاندن بتن با ماسه یا خاک مرطوب و یا یک پوشش جذب کننده ی رطوبت با آن اضافی به دست آورد. روش دوم عمل آوری بر مبنای جلوگیری از افت رطوبت از سطح بتن انجام می شود، بدون اینکه امکان نفوذ آب از خارج به داخل بتن وجود داشته باشد. این روش را می توان روش قشر آب بند نیز نامید. پوشاندن سطح بتن با ورقه های پلی اتیلن (که به صورت مسطح روی هم قرار می گیرند و یا استفاده از کاغذ تقویت شده از جمله روش های عمل آوری دسته ی دوم هستند. در روشی دیگر، ترکیبات عمل آوری بر روی سطح بتن پاشیده میشود و غشای نفوذناپذیری ایجاد می شود. انواع متداول آن محلول های رزین هیدروکربن مصنوعی در حلال های بسیار فرار میباشند که در بعضی موارد حاوی رنگ های روشن ناپایدار (برای تشخیص قسمتهای پوشانده نشده) هستند.

بیشتر بخوانید  بتن خودتراکم | قسمت 3: طرح مخلوط بتن خودمتراکم

معمولا مخلوطهای بتن خودتراکم دارای مقادیر زیاد مواد پودری (ترکیبات مختلفی از سیمان پرتلند، پودر سنگ آهک، خاکستر بادی، روباره ی کوره آهن گدازی و غیره) می باشد. این نسبت آب به مواد پودری کم باعث می شود در سطح بتن خودتراکم تازه آب انداختگی رخ ندهد و یا بسیار جزئی بوده و در ساعات اولیه احتمال وقوع ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری زیاد باشد. این شرایط حتی ممکن است با کاربرد مواد افزودنی و تأخیر در زمان گیرش پیچیده تر شود، زیرا سطح بتن مدت زمان بیشتری در حالت خمیری باقی می ماند. بنابراین شروع به موقع و ادامه ی عمل آوری در مورد بتن خودتراکم ضروری بوده و محافظت زودهنگام از سطح بتن می تواند سبب جلوگیری از خروج رطوبت و ترک ناشی از جمع شدگی خمیری شود (شکل زیر).

در صنعت پیش ساختگی گاهی به دلیل کاهش زمان تولید و افزایش بازدهی، از روش های عمل آوری تسریع شده برای قطعات بتنی استفاده می شود. از آنجا که افزایش دمای عمل آوری بتن نرخ رشد مقاومت آن را زیاد می کند، می توان با عمل آوری بتن در بخار، کسب مقاومت در سنین اولیه را سرعت بخشید. وقتی که بخار در فشار اتمسفر باشد، می توان این روش را خاصی از عمل آوری مرطوب دانست که در آن هوای اشباع شده با بخار، دسترسی به رطوبت تضمین می نماید. هدف اصلی از عمل آوری در بخار، حصول مقاومت اولیه ای است که به کافی زیاد باشد، به طوری که بتوان محصولات بتنی را در کمترین زمان ممکن بعد از بس جابجا نمود. در این صورت می توان این محصولات بتنی را از قالب خارج کرد و یا بستر تنیدگی بتن را زودتر نسبت به حالت عمل آوری در رطوبت معمولی) تخلیه نمود و فضاه نیاز برای عمل آوری را کاهش داد که این مسائل همگی از نظر اقتصادی مطلوب ه تخلیه نمود و فضای مورد تصادی مطلوب هستند. با توجه به ماهیت این روش و استفاده می شود. معمولا عمل آوری در بخا ماهیت این روش عمل آوری، معمولا از آن برای عمل آوری تولیدات پیش ساخته د. معمولا عمل آوری در بخار با فشار کم در اتاق های ویژه و یا در تونل هایی که از میان آنها قطعات بتنی روی تسمه نقاله حمل می شود، انجام می شود. با پوششهای پلاستیکی روی قطعات پیش ساخته قرار داده میشود و بخار توسط لوله هایی به محل منتقل می شود.

آغاز عمل آوری پس از بتن ریزی مخلوط خودتراکم (برگرفته از 188 RILEM TC)
آغاز عمل آوری پس از بتن ریزی مخلوط خودتراکم (برگرفته از ۱۸۸ RILEM TC)

 

در خصوص تأثیر چرخه های مختلف عمل آوری با بخار بر خواص بتن خودتراکم، آزمایش هایی توسط رمضانیان پور و خزعلی (۱۳۹۲) انجام شده است. در این پژوهش مدت زمان تأخیر اولیه، حداکثر دمای عمل آوری و مدت زمان چرخه ی عمل آوری با بخار به عنوان پارامترهای اصلی مورد توجه قرار گرفته است و مجموعه تأثیر ۳۶ چرخه ی عمل آوری مختلف بر مقاومت فشاری، ست الکتریکی سطحی، نفوذپذیری در برابر آب و نیز یون کلراید در بتن خودتراکم مورد مطالعه قرار گرفته است.

باید توجه داشت که یکی از ویژگی های بتن خودتراکم، کسب مقاومت فشاری بیشتر در سنین * بتن معمولی) در اثر کاربرد مقادیر زیاد افزودنی فوق روان کننده است. بسیاری از موارد برای تأمین روانی و کسب مقاومت اولیه ی زیاد از روان کننده بر پایه ی پلی کربوکسیلات استفاده می شود. این مزیت بتن رورت به کارگیری روش های عمل آوری تسریع شده برای دست یابی به که بیشتر را کاهش داده و یا از بین ببرد و از این طریق سبب کاهش قابل تامین ر باید توجه داشت که یکی از ویژگیهای بن اولیه (در مقایسه با بتن معمولی) در به عنوان مثال در بسیاری از موارد برای افزودنی های فوق روان کننده بر خودتراکم می تواند ضرورت به مقادیر مقاومت اولیه ی بیشتر را د لاحظهی مصرف انرژی گردد.

کیفیت سطح بتن

کاربرد اصولی بتن خودتراکم منجر به پیدایش سطح نهایی مطلوبی می شود. البته برای دست یابی به این هدف باید سایر پارامترهای تأثیرگذار نیز مدنظر قرار گیرند. استفاده از قالب های فولادی و مخصوصا تخته لایه (پلای وود) می تواند باعث به وجود آمدن سطحی کاملا صاف شود، در حالی که سطوح طرح دار را می توان با کمک قالب های چوبی زبر به وجود آورد. در قسمت اول در مورد استفاده از این ایده در فرایند ساخت برج میلاد تهران صحبت شد. به طور خاص برای اعضای بتنی پیش ساخته، با توجه به وجود محیط کنترل شده (در مقایسه با محل پروژه) می توان با به کارگیری قالب های ویژه، نقوش و طرح های زیبایی به وجود آورد .

به طور کلی برای دست یابی به سطح نهایی با کیفیت در عضو بتنی ساخته شده با بتن خودتراکم، باید به موارد زیر توجه نمود:

  • حجم مورد نیاز بتن خودتراکم برای عضو مورد نظر باید به طور دقیق تخمین زده شود، زیرا معمولا بین مخلوط های ساخته شده در نوبت های مختلف تفاوت رنگ (هرچند اندک) وجود دارد.
  • قالب باید پیش از بتن ریزی به طور کامل تمیز و لایهای نازک از ماده ی جداساز قالب سطح آن را بپوشاند.
  • قسمت فوقانی قالب باید در مقابل باران پوشانده شود تا از تغییر رنگ و ظاهر شدن سنگدانه ها در سطح بتن جلوگیری شود.

 

ایجاد طرح موج بر روی سطح عضو بتنی پیش ساخته (برگرفته از 188 RILEM TC)
ایجاد طرح موج بر روی سطح عضو بتنی پیش ساخته (برگرفته از ۱۸۸ RILEM TC)

 

کاربرد بتن خود تراکم: حال و آینده

.. معمولی و بتن خودتراکم در مراحل اختلاط و حمل رفتار میدهند و تفاوت اصلی در هنگام بتن ریزی و انجام بتن خودتراکم و صرفه جویی های ناشی از کا پروژه ها که عملیات بتن ریزی ان که در مراحل اختلاط و حمل رفتار نسبتا مشابهی از خود نشان و تفاوت اصلی در هنگام بتن ریزی و انجام عملیات تراکم بروز می کند. بنابراین برتری صرفه جویی های ناشی از کاربرد آن در کارخانه های پیش ساختگی و یا در محل بنات بتن ریزی انجام می شود، مشهودتر است. با این وجود طی سالهای اخیر بهی طراحی مخلوط و عملکرد مواد مختلف انواع افزودنی های شیمیایی و معدنی) نسبت به فرایندهای مرتبط با بتن ریزی بیشتر بوده است. . گونه که در قسمت اول اشاره شد، تاکنون موارد موفق زیادی از کاربرد بتن خودتراکم بصورت درجا در پروژه های عمرانی گزارش شده است. با این وجود به نظر می رسد که در حال حاضر بتن خودتراکم بیشترین کاربرد را در صنعت پیش ساختگی دارا میباشد (شکل زیر). تعداد نسبتا زیادی از کارخانه های پیش ساختگی در کشورهای مختلف مصرف خود را به طور کامل از بتن معمولی به این نوع بتن تغییر داده اند. این کارخانه ها به این ترتیب توانسته اند ضمن بهبود فضای کاری، کیفیت محصولات خود را چه از نظر ظاهر قطعات پیش ساخته و چه از نظر خواص مکانیکی و دوام، افزایش دهند. در واقع می توان گفت وجود محیط کنترل شده برای تولید بتن در این کارخانه ها، بستر مناسب برای حداکثر بهره برداری از مزایای بتن خود تراکم را فراهم می آورد و این سبب رغبت بیشتر صنعت بزرگ پیش ساختگی به کاربرد این بتن خاص میشود. از سوی دیگر دشواری های مربوط به کنترل کیفی بتن خودتراکم در محل پروژه های عمرانی که گاهی امری بسیار پیچیده و دشوار است، می تواند یکی از دلایل این مسئله باشد.

بتن ریزی دیواره بتن ریزی دیوارهای پیش ساخته ساختمانهای مسکونی به صورت کاملا 5 خودتراکم (برگرفته از 188 RILEM TC)
بتن ریزی دیواره بتن ریزی دیوارهای پیش ساخته ساختمانهای مسکونی به صورت کاملا ۵ خودتراکم (برگرفته از ۱۸۸ RILEM TC)

 

_ با توسعه و پدید آمدن ابزار مؤثرتر تولید و کنترل کیفی در آینده، می توان گسترش کاربرد بتن خودتراکم در شرایط کارگاهی را نیز متصور شد. در بسیاری از فناوری های مربوط به تولید بتن که هم اکنون در حال طراحی و توسعه هستند، استفاده ی حداکثر از قابلیت روانی بتن خودتراکم برای جایگزینی بتن معمولی هدف گذاری شده است. قطعا پیدایش این تجهیزات و فناوری ها، در کنار آزمایش های جدیدی که برای ارزیابی سریع و دقیق بتن خودتراکم تازه توسط محققین پیشنهاد می شوند، می توانند چالش های موجود در زمینه ی تولید بتن خودتراکم را کاهش دهد و راهکارهای جدیدی را برای تولید محصولی یکنواخت و با کیفیت مطلوب در اختیار مهندسین عمران قرار دهد.

 

دیدگاهتان را بنویسید

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

Share via
Copy link
Powered by Social Snap