مقدمه

همانند بتن معمولی، اتخاذ روشهای مختلف در طرح مخلوط بتن خودتراکم نیز می تواند منجر به پیدایش خواص متفاوت در حالت سخت شده گردد. به طور کلی می توان گفت تفاوت در اجزا و نسبتهای اختلاط، ریزساختار بهبودیافته، همگنی بهتر و در نهایت عدم اعمال لرزش به بتن خودتراکم عواملی هستند که می تواند باعث ایجاد تمایز در خواص بتن خودتراکم با بتن معمولی در حالت سخت شده گردد. تفاوت در اجزا و نسبت های اختلاط می تواند شامل حجم خمیر بیشتر، میزان مواد پودری بیشتر، نسبت آب به مواد سیمانی کمتر، مقدار کمتر سنگدانه درشت، حداکثر اندازه سنگدانه کوچک تر و نیز مصرف مواد جایگزین سیمان، مواد پرکننده و افزودنی های فوق روان کننده و اصلاح کننده ی لزجت در مقادیر نسبتا زیاد باشد. ریزساختار بهبود یافته در بتن خود تراکم نیز می تواند عمدتا ناشی از کاهش اندازه و تخلخل ناحیه ی انتقالی در این بتن باشد. عدم اعمال لرزش در این بتن نیز مشکلات اجرایی ناشی از انجام عملیات رام را از بین می برد و می تواند باعث همگنی خواص بتن در قسمتهای مختلف یک عضو بتنی گردد.

من مطالعات زیادی به منظور بررسی خواص بتن خودتراکم در حالت سخت شده انجام شده برای بهره گیری از نتایج این مطالعات، انتخاب معیار مناسب قضاوت و مقایسه ی ، مختلف مسئله ای بسیار مهم است. برخی محققین مقاومت فشاری یکسان را مبنای مقایسه ی مخلوط های مختلف قرار می دهند، در حالی که برخی دیگر مواردی چون نسبت آب به سیمان، نسبت آب به مواد سیمانی و یا نسبت آب به مواد پودری را به عنوان معیار تشابه مخلوط ها انتخاب می کنند. راهنمای اروپایی EFNARC (۲۰۰۵) بیان می کند که مخلوط بتن خودتراکم و معمولی دارای مقاومت فشاری یکسان، باید در حالت سخت شده ویژگیهای مشابهی داشته باشند؛ این در حالی است که در برخی موارد نتایج آزمایش های مختلف صحت این مسئله را نقض می کند. از طرف دیگر هنگامی که مخلوط های با نسبت آب به سیمان برابر با هم مقایسه می شوند، مخلوط بتن خودتراکم که معمولا حاوی مقادیر زیادی ماده ی پرکننده است، نسبت به مخلوط بتن معمولی دارای نسبت آب به مواد پودری (و یا احتمالا آب به مواد سیمانی کمتری میباشد که این مسئله می تواند سبب بهبود خواص بتن خود تراکم در حالت سخت شده گردد.

به دلیل وجود نگرش های متفاوت در مقایسه ی خواص بتن خودتراکم با بتن معمولی، نتیجه گیریها و اظهارنظرهای متفاوت و در برخی موارد متضادی در این زمینه ارائه شده است. به نظر می رسد این مسئله ناشی از اتخاذ دید کلی به بتن خودتراکم فارغ از روش و استراتژی طرح مخلوط می باشد. این در حالی است که روش های زیادی برای دست یابی به مخلوطی با خاصیت “خودتراکمی” در حالت تازه وجود دارد ولی این روشها منجر به خواص مشابهی در حالت سخت شده نمی شوند. بنابراین می توان گفت بررسی موردی تأثیر اجزا و نسبت های اختلاط بتن خودتراکم بر خواص این بتن در حالت سخت شده می تواند منجر به قضاوت واقع بینانه تری شود.

خواص مکانیکی

مقاومت فشاری

مقاومت فشاری بتن به میزان تخلخل موجود در آن بستگی دارد که این مقدار نیز به عواملی چون نسبت آب به سیمان و میزان پیشرفت هیدراسیون بستگی دارد. Abrams (۱۱۸) رابطه ای را بین مقاومت فشاری (f) و نسبت آب به سیمان ارائه کرده است:

که در آن A و B ضرایب تجربی و X نسبت آب به سیمان (حجمی) می باشد. رابطه جدا نیز توسط Feret ارائه شده است:

که در آن K یک ضریب تجربی و Vw ، Vc و Va به ترتیب حجم سیمان، آب و هوای موجود مخلوط می باشد. علاوه بر این، ویژگیهای سنگدانه نیز در مقاومت فشاری بتن تأثیرگذار است.

به عنوان مثال در بتن های با مقاومت زیاد، مقاومت سنگدانه ها اهمیت نسبتا زیادی پیدا می کند. اندازه، شکل، تیز گوشه گی، بافت سطحی و کانیهای تشکیل دهنده می تواند بر کیفیت ناحیه ی انتقال و اتصال خمیر و سنگدانه تأثیر داشته باشد. برای نمونه، سنگدانه های تیز گوشه و زبر چسبندگی بهتری با خمیر سیمان دارند و منجر به افزایش مقاومت فشاری میشوند. باید توجه داشت که اگرچه سنگدانه های درشت تر نیاز مخلوط بتنی به آب را کاهش می دهند، ناحیه ی انتقالی تشکیل شده در اطراف آنها ضعیف تر بوده و این مسئله می تواند منجر به کاهش مقاومت فشاری شود.

همان گونه که در فصول پیش اشاره شد، مخلوط بتن خودتراکم تازه علاوه بر قابلیت جریان، باید از پایداری کافی برخوردار باشد تا جداشدگی در آن رخ ندهد. این مسئله در برخی موارد باعث کاربرد نسبت های آب به مواد سیمانی کمتری از آنچه در بتن معمولی متداول است می گردد و در نتیجه مقادیر مقاومت فشاری بیشتری از بتن خودتراکم حاصل می شود. در صنعت پیش ساختگی اغلب از نسبتهای آب به مواد سیمانی ۰٫۳۲ تا ۰٫۴ برای تولید بتن خودتراکم استفاده میشود و در بتن ریزی های در محل برای مصارف معمول از نسبت های آب به مواد سیمانی بیشتر از ۰٫۴ استفاده میشود که قاعدتا از نظر مقاومت فشاری به بتن های معمولی نزدیک تر هستند. علاوه بر نسبت آب به مواد سیمانی، پارامترهای دیگری از طرح مخلوط نیز می تواند در روند کسب مقاومت فشاری بتن و مقاومت نهایی آن تأثیرگذار باشد، از جمله نسبت ماسه به کل سنگدانه، نوع و میزان مصرف مواد جایگزین سیمان و استفاده ی همزمان از چندین افزودنی شیمیایی برای نمونه مخلوط های بتن خودتراکم ساخته شده با فوق روان کننده پلی کربوکسیلاتی، معمولا مقاومت اولیه و نهایی بیشتری در مقایسه با مخلوط های خود تراکم مشابه ولی ساخته شده با افزودنی با پایه ی نفتالین یا ملامین دارند.

به طور کلی در مقایسه ی دو مخلوط بتن خودتراکم و معمولی با نسبت های اختلاط برابر ولی کارایی متفاوت که می تواند ناشی از میزان متفاوت فوق روان کننده ی مصرفی باشد، انتظار میرود مقاومت فشاری مخلوط بتن خودتراکم اندکی بیشتر باشد که دلیل آن ریزساختار نواخت، تخلخل کمتر در ناحیه انتقال در غیاب لرزش و نیز پخش شدگی بهتر ذرات سیمان * نیل مصرف فوق روان کننده بیشتر است. در ارتباط با روند کسب مقاومت بتن خودتراکم و معمولی نیز مطالعاتی انجام گرفته است که نتایج آنها عمدتأ حاکی از تأثیر مواد پرکننده و تین سیمان مورداستفاده بر مقاومت اولیه و نهایی مخلوط های بتنی است. برای نمونه، KIMB و Holschemacher (۲۰۰۳) دریافتند که روند کسب مقاومت در بتن خودتراکم و ولی تقریبا مشابه می باشد، لیکن استفاده از پودر سنگ آهک می تواند سبب تسریع کسب د شود، در حالی که مصرف مواد جایگزین سیمان سبب افزایش مقاومت نهایی می گردد.

البته باید توجه داشت که این نتیجه گیری کلی نبوده و بسته به ویژگی های مواد و مصالح مصرفی (نرمی، ترکیبات شیمیایی و …) نتایج متفاوتی حاصل میشود.

مقاومت کششی و خمشی

مقادیر مقاومت کششی (f) و خمشی (f) غالبا با مقاومت فشاری مرتبط هستند. البته باید یادآور شد که ویژگی های ناحیه ی انتقال تأثیر بیشتری بر مقاومت کششی و خمشی (در مقایسه با مقاومت فشاری) دارد. با افزایش مقاومت فشاری، مقادیر مقاومت کششی و خمشی نیز افزایش می یابد اما روند این افزایش متناظر، نزولی است.

در بتن خودتراکم همانند بتن معمولی مقاومت خمشی به مواردی چون نسبت آب به مواد سیمانی، حجم سنگدانه درشت، کیفیت ناحیه ی انتقال بین سنگدانه و خمیر سیمان بستگی دارد. برخی محققین از جمله Sonebi و Bartos (۲۰۰۱) معتقدند با به کارگیری نسبت های اختلاط مشابه مقاومت خمشی بتن خودتراکم از بتن معمولی بیشتر است. Turcry و همکارانش (۲۰۰۲) نیز با انجام تحقیقاتی دریافتند که در مقاومت فشاری مشابه، مقاومت خمشی بتن خودتراکم اندکی بیشتر از بتن معمولی می باشد. آنها همچنین نسبت مقاومت کششی به فشاری را در مخلوط های بتن خودتراکم بین ۰٫۸۷ تا۰٫۱ و در بتن معمولی حدود ۰٫۷۵ گزارش کرده اند. این در حالی است که Domone (۲۰۰۷) در مطالعه ی گسترده ای که در آن اطلاعات مربوط به ۷۰ پروژه ی تحقیقاتی را برای مقایسه ی خواص بتن خودتراکم و معمولی مورد تجزیه و تحلیل قرار داده، مقادیر موجود برای نتایج آزمایش های مقاومت فشاری و مقاومت دو نیم شدن را برای بتن معمولی و خودتراکم ترسیم نموده است (شکل زیر).

ارتباط بین مقاومت دو نیم شدن استوانه و مقاومت فشاری برای بتن خودتراکم و معمولی ((۲۰۰۷) Domone)
ارتباط بین مقاومت دو نیم شدن استوانه و مقاومت فشاری برای بتن خودتراکم و معمولی ((۲۰۰۷) Domone)

علی رغم پراکندگی زیادی که برای داده های هر دو نوع بتن مشاهده می شود، تفاوت مشهودی در رفتار آنها مشاهده نمی شود و تقریبا نتایج همه ی آزمایشها در بازه ی ۵-۹۵ درصد ارائه شده در ۲ Eurocode قرار می گیرد. وی پس از مشاهده ی این مسئله و نیز مطالعه ی ارتباط بین مدول گسیختگی و مقاومت فشاری در بتن خودتراکم و معمولی، به این نتیجه رسیده است که نسبت مقاومت کششی به مقاومت فشاری در هر دو نوع بتن را می توان تقریبا مشابه دانست. راهنمای اروپایی EFNARC (۲۰۰۵) نیز مدعی است با توجه به این که حجم خمیر تأثیر قابل توجهی بر مقاومت ندارد، مقاومت کششی در بتن خود تراکم و معمولی مشابه است. با توجه به موارد مطرح شده به نظر می رسد بسته به اجزای مخلوط و روش بکار گرفته شده برای تعیین نسبت های اختلاط، مقادیر مقاومت خمشی و کششی در بتن خودتراکم می۔ تواند برابر و یا بیشتر از مقادیر متناظر برای بتن معمولی باشد که اصلی ترین دلیل این افزایش احتمالی می تواند بهبود ویژگی های ناحیه ی انتقال و ریزساختار بتن خود تراکم در مقایسه با بتن معمولی باشد.

پایداری ابعادی

کرنش در بتن به دلایل مختلفی می تواند رخ دهد. در هنگام اعمال تنش، بتن همواره تغییر شکلی ناگهانی و برگشت پذیر (تغییر شکل الاستیک) و نیز یک تغییر شکل تابع زمان (خزش) از خود نشان میدهد. بعد از باربرداری، بخشی از این تغییر شکل بلافاصله به دلیل خواص الاستیک مصالح جبران می شود و قسمت کوچکی از تغییر شکل نیز با گذشت زمان باز می گردد (خزش بازگشت پذیر). در نهایت بخشی از تغییر شکل نیز ماندگار می شود که به آن خزش بازگشت ناپذیر می گویند. علاوه بر خزش، کاهش حجم بتن در اثر پدیده ی جمع شدگی نیز می تواند سبب ایجاد کرنش شود. بسته به شرایط تنش و کرنش در قسمتهای مختلف یک سازه، هم افزایی کرنش های ایجادشده بر اثر خزش و جمع شدگی ممکن است سبب بروز مشکلاتی در سازه شود. در واقع اندرکنش تنش و کرنش در سازه های بتنی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است که دلیل آن تأثیرگذاری بر وقوع ترک در بتن، تغییر شکل و از دست رفتن نیروهای پیش تنیدگی است. با ظهور بتن خودتراکم به عنوان یک بتن خاص با مزایای عدد، سؤالات فراوانی در خصوص کارایی روابط تنش-کرنش متداول موجود، برای این بتن مطرح می شود.

مدول الاستیسیته

از مصالح همگن بین وزن مخصوص و مدول الاستیسیته رابطه ی مستقیمی وجود دارد. در ع ناهمگن و چند فازی نظیر بتن، عواملی مانند نسبت حجمی، وزن مخصوص و مدول  الاستیسیته ی اجزای اصلی (خمیر و سنگدانه ها) و نیز مشخصات ناحیه ی انتقال، تعیین کننده ی خواص ارتجاعی ماده ی مرکب میباشد.

از آنجا که وزن مخصوص با تخلخل رابطه ی معکوس دارد، کاهش تخلخل سنگدانه، خمیر سیمان و ناحیه انتقال سبب افزایش مدول الاستیسیته می شود. اصولا در بتن وجود ارتباط مستقیم بین مقاومت و مدول الاستیسیته از این حقیقت ناشی می شود که هر دوی این خواص در بتن تحت تأثیر تخلخل اجزای تشکیل دهنده ی آن قرار می گیرند، هرچند این تأثیرات یکسان نمی باشد. برای بررسی مدول الاستیسیته ی بتن، خواص سنگدانه، خمیر سیمان و ناحیه ی انتقال باید مورد مطالعه قرار گیرد. به عنوان مثال از میان خواص سنگدانه درشت، میزان تخلخل عاملی است که تأثیر زیادی بر مدول الاستیسیته ی بتن دارد. از طرف دیگر مدول الاستیسیته ی خمیر که معمولا بسیار کمتر از مقدار متناظر سنگدانه است، از عواملی چون نسبت آب به سیمان، میزان هوا، میزان ماده ی جایگزین سیمان و میزان پیشرفت هیدراسیون تأثیر می پذیرد. در نهایت نیز فضاهای خالی، ریزترک ها و بلورهای هیدروکسید کلسیم بیشتری که در ناحیه ی انتقال، در مقایسه با خمیر سیمان وجود دارد باعث میشود ویژگیهای این ناحیه نقش عمده ای در تعیین منحنی تنش- کرنش بتن داشته باشد. در بتن خودتراکم تغییر در نسبت های اختلاط، بخصوص نسبت ماسه به کل سنگدانه، عامل مهمی است که میتواند بر مدول الاستیسیته تأثیرگذار باشد. برخی مطالعات حاکی از این است که به ازای مقاومت فشاری یکسان، مدول الاستیسیته ی بتن خودتراکم ۱۰ تا ۱۵ درصد کمتر از مقدار متناظر برای بتن معمولی است که دلیل آن به تغییرات در نسبتهای اختلاط این نوع بتن برمی گردد. این در حالی است که نتایج برخی تحقیقات دیگر، همانند مطالعه ی Persson (۲۰۰۱)، حاکی از مشابهت مقادیر مدول الاستیسیته در بتن خودتراکم و معمولی است.

راهنمای اروپایی EFNARC (۲۰۰۵) بیان می کند که مدول الاستیسیته ی بتن خودتراکم غالبا برابر و یا اندکی کمتر از بتن معمولی است که دلیل آن حجم خمیر بیشتر و حداکثر اندازهی سنگدانه کوچک تر در این نوع بتن است. البته باید توجه داشت که ناحیه ی انتقال بهبود یافته در بتن خودتراکم ممکن است سبب جبران این کاهش در مدول الاستیسیته ی بتن خودتراکم گردد. Turcry و همکارانش (۲۰۰۲) نسبت مدول الاستیسیته (گیگاپاسکال) به مقاومت فشاری (مگاپاسکال) را در بتن خود تراکم حدود ۰٫۶ و در بتن معمولی حدود ۱۷ گزارش کرده اند. Domone (۲۰۰۷) نیز پس از بررسی و مقایسه ی تعداد زیادی مخلوط بتن خودتراکم و معمولی دارای مقاومت یکسان) به این نتیجه رسیده است که در مقادیر مقاومت فشاری کم، مدول الاستیسیته ی بتن خودتراکم می تواند تا ۴۰ درصد کمتر از بتن معمولی باشد ولی این تفاوت در مقادیر زیاد مقاومت فشاری (۱۰۰-۹۰ مگاپاسکال) به کمتر از ۵ درصد می رسد.

به نظر می رسد با وجود تفاوت هایی که در مقادیر مدول الاستیسیته ی بتن خودتراکم و معمولی مشاهده می شود، این تفاوت به اندازه ای نیست که بر روند طراحی اعضای بتنی تأثیر زیادی داشته باشد و میزان مورد بحث در محدوده ی اطمینان روابط آیین نامه های طراحی قرار می گیرد. کمیته ی ۲۳۷ انجمن بتن ایالات متحده (ACI) برای مواردی که مدول الاستیسیته – ی عضو بتنی از اهمیت زیادی برخوردار نیست، استفاده از رابطه ی x 0 . 043 x E =w ‘f (برحسب مگاپاسکال) را برای بتن های خود تراکم با وزن مخصوص (w) بین ۱۵۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب مجاز میداند.

جمع شدگی خمیری

پس از قرارگیری بتن تازه در قالب های عمیق مانند قالب های یک ستون یا یک دیوار، بعد از چند ساعت مشاهده می شود که سطح آن نشست کرده است. تمایل به نشست با وقوع ترکهای کوتاه افقی تائید میشود. از این کاهش حجم بتن تازه با عنوان “جمع شدگی پیش از سخت شدگی” و یا “جمع شدگی پیش از گیرش” و یا “جمع شدگی خمیری” یاد میشود. دلایل متعددی در جمع شدگی خمیری بتن مؤثر هستند، برای نمونه جذب آب توسط بستر زمین یا سنگدانه ها، افت سریع آب به دلیل تبخیر زیاد و برآمدگی یا نشست قالب از این موارد هستند. به طور کلی میتوان گفت “دمای زیاد بتن”، “رطوبت کم” و سرعت زیاد باد” مواردی هستند که به صورت انفرادی و یا ترکیبی میزان تبخیر از سطح بتن را افزایش میدهند و احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری را در بتن افزایش می دهند. از انجایی که انتظار می رود در سطح بتن خود تراکم تازه پدیده ی آب انداختگی رخ ندهد، این بتن می تواند در معرض پدیده ی جمع شدگی خمیری باشد. بنابراین این بتن، مخصوصا در محیط هایی که تبخیر شدت می یابد، باید از لحظات ابتدایی بتن ریزی محافظت گردد تا از وقوع تبخیر زیاد از سطح آن جلوگیری شود.

جمع شدگی ذاتی

تغییر شکل اندازه گیری شده ی خمیر سیمان در یک محیط ایزوله را جمع شدگی ذاتی می نامند. در تعریف دیگری که توسط انجمن بتن ژاپن ارائه شده است، جمع شدگی ذاتی کاهش حجم تروسکوپی مواد سیمانی هنگام هیدراسیون سیمان بعد از وقوع گیرش اولیه است. باید توجه که جمع شدگی ذاتی شامل تغییرات حجم ناشی از ورود و یا خروج مواد، تغییرات دما و به یک نیرو و یا قید خارجی نمی باشد. جمع شدگی ذاتی در مخلوط های با نسبت آب به مواد سیمانی نسبتا کم (کمتر از ۱٫۴)، عیار سیمان زیاد و مواد جایگزین سیمان با فعالیت زیاد مقدار قابل ملاحظه ای دارد. به طور کلی اعمال تغییراتی در اجزا و نسبت های اختلاط که منجر به اصلاح ساختار حفرات شود، سبب افزایش جمع شدگی ذاتی می شود.

بیشتر بخوانید  بتن خودتراکم | قسمت 4: تولید بتن خودتراکم (مسائل اجرایی)

Song و همکارانش (۲۰۰۱) با انجام آزمایش هایی بر روی بتن خودتراکم با نسبت آب به مواد سیمانی ۰٫۳۴ و جایگزینی سیمان با روباره ی کوره ی آهن گدازی به میزان ۴۰ درصد، به این نتیجه رسیدند که افزایش نرمی روباره ی مصرفی تأثیر زیادی بر میزان جمع شدگی ذاتی دارد. به این صورت که افزایش سطح مخصوص روباره مصرفی از ۴۰۰ به ۶۰۰ یا ۸۰۰ مترمربع بر کیلوگرم باعث افزایش تقریبا ۲٫۵ برابری در میزان جمع شدگی ذاتی اندازه گیری شده در سن ۲۸ روز می شود؛ مسئله ای که نشان از تسریع واکنشها و فعل و انفعالات خمیر سیمان دارد. D ‘ Ambrosia و همکارانش (۲۰۰۵) نیز دریافتند که جمع شدگی ذاتی مخلوط های بتن خودتراکم با افزایش حجم خمیر و کاهش نسبت آب به مواد سیمانی (مقادیر کمتر از ۰٫۴) افزایش قابل ملاحظه ای دارد.

در مجموع باید توجه داشت که عواملی چون مصرف دوده ی سیلیسی و دیگر مواد با فعالیت زیاد، افزایش نرمی سیمان و کاهش نسبت آب به مواد سیمانی به مقادیر کمتر از ۰٫۴، از جمله مواردی هستند که سبب تشدید جمع شدگی ذاتی می گردند. در صورت وجود این شرایط باید از سنین اولیه اقدامات خاصی برای محافظت از بتن خود تراکم صورت گیرد تا از پیدایش ترکها در عضو بتنی پیشگیری شود.

جمع شدگی ناشی از خشک شدن

از عوامل اصلی تأثیرگذار بر جمع شدگی ناشی از خشک شدن، فارغ از شرایط محیطی و هندسه ی عضو بتنی، می توان میزان کل آب مخلوط، حجم خمیر سیمان و نیز ویژگیهای سنگدانه ی مصرفی را برشمرد. از آنجایی که این نوع جمع شدگی عمدتا ناشی از تبخیر آب جذب شده توسط خمیر می باشد، افزایش حجم خمیر و میزان کل آب سبب تشدید این پدیده میشود. Bissonnette و همکارانش (۱۹۹۹) دریافتند که در حجم خمیر یکسان، تغییر نسبت آب به سیمان تأثیر زیادی بر جمع شدگی ندارد، در حالی که در مخلوط های با نسبت آب به سیمان برابر، افزایش حجم خمیر سبب افزایش جمع شدگی می شود. Mehta و Monteiro (۱۹۹۳) نیز معتقدند نرمی و ترکیبات سیمان تأثیر ناچیزی بر جمع شدگی ناشی از خشک شدن دارد، حال آنکه مصرف سنگدانه های سخت و با انقباض کم می تواند سبب کاهش این پدیده شود. خواص دیگر سنگدانه ها نیز به طور غیرمستقیم با تغییر میزان خمیر و آب مورد نیاز مخلوط بر جمع شدگی تأثیرگذار است.

خطر وقوع جمع شدگی ذاتی در سنین اولیه و جمع شدگی ناشی از خشک شدن در سنین بالاتر . خودتراکم به دلیل حجم بیشتر خمیر در این نوع بتن بیشتر است. البته باید توجه و تغییرات حجمی بیشتری که معمولا از بتن خودتراکم انتظار می رود، به دلیل مقاومت کششی بیشتر، مدول الاستیسیته ی کمتر و خزش بیشتر که گاهی از ویژگی های بتن خودتراکم به شمار می روند، لزوما همراه با افزایش خطر بروز ترک خوردگی نیست.

Klug و Holschemacher (۲۰۰۳) با جمع آوری و بررسی داده های زیادی از مطالعات انجام شده در خصوص جمع شدگی، دریافتند که جمع شدگی ناشی از خشک شدن در بتن خودتراکم، حدود ۱۵-۱۰ درصد از میزان پیش بینی شده توسط مدل CEB – FIB (فدراسیون بین المللی بتن بیشتر است. در مطالعه ی دیگری Roziere و همکارانش (۲۰۰۵) دریافتند که میزان جمع شدگی در بتن خود تراکم – شامل جمع شدگی ذاتی و ناشی از خشک شدن به صورت خطی با حجم خمیر سیمان افزایش می یابد و نیز اینکه مصرف پودر سنگ آهک و خاکستر بادی سبب کاهش جمع شدگی ناشی از خشک شدن می شود.

قدوسی و منیر عباسی (۲۰۰۹) با انجام آزمایش هایی بر روی بتن خود تراکم به ارائه ی روابطی برای تخمین جمع شدگی ناشی از خشک شدن این نوع بتن در درازمدت پرداخته اند. برای تحقق این هدف، مخلوط های بتن خودتراکم با مقادیر متفاوت حجم خمیر سیمان و نسبت سنگدانه ی درشت به کل سنگدانه، ساخته شده و بعد از ۷ روز عمل آوری مرطوب، آزمونه ها در دمای ۲*۳۵ سانتی گراد و رطوبت نسبی ۵۰۷ درصد قرار گرفته و مقادیر جمع شدگی آزاد آنها تا سن یک سال اندازه گیری شده است. این محققین به منظور تخمین جمع شدگی ناشی از خشک شدن در بتن خودتراکم در سنین مختلف، دو مدل بر اساس مقادیر اجزای مخلوط و میزان جمع شدگی ناشی از خشک شدن در سن ۲۸ روز، ارائه کرده اند.

خزش

خزش در بتن یک تغییر شکل تابع زمانی می باشد، به این معنی که به صورت افزایش کرنش در لال زمان در عضو بتنی تحت تنش نمود پیدا می کند. در هنگام اعمال تنش، تغییر شکل ثبت شده به عنوان تغییر شکل الاستیک و افزایش متعاقب کرنش به عنوان خزش در نظر گرفته می شود. باید توجه داشت که میزان این تغییر شکل ناشی از خزش می تواند به مقدار قابل توجهی از تغییر شکل الاستیک بزرگتر باشد. خزش در بتن معمولا به کمک آزمونه های شوری یا استوانه ای که در سن ۲ تا ۲۸ روز تحت بارگذاری قرار می گیرند، اندازه گیری می شود. میزان بار وارده معمولا معادل ۲۰ تا ۳۵ درصد مقاومت فشاری بتن در زمان بارداری است و گاهی به صورت پلهای با افزایش سن افزایش می یابد.

خزش غالبأ تحت تأثیر پارامترهایی چون سختی خمیر سیمان، سختی و حجم سنگدانه درشت، مدت زمان عمل آوری، روش عمل آوری، دما، رطوبت نسبی و سن بتن در زمان بارگذاری عضو بتنی قرار می گیرد. خزش به شدت تابع اجزای مخلوط، حجم خمیر سیمان و میزان سنگدانه ی مصرفی است. در صورت تشابه اجزای مخلوط، خزش در بتن خودتراکم و معمولی تقریبا برابر است، در حالی که اگر حجم خمیر سیمان در بتن خودتراکم بیشتر باشد، میزان خزش قابل انتظار در آن نسبت به بتن معمولی هم مقاومت بیشتر خواهد بود. با این وجود، نتایج برخی تحقیقات همانند مطالعه ی صورت گرفته توسط Persson (۱۹۹۹)، حاکی از برابری میزان خزش در بتن خودتراکم و معمولی (با مقاومت یکسان می باشد.

دوام بتن خود تراکم

تاکنون طراحان سازه های بتنی بیشتر به میزان مقاومت فشاری این ماده علاقه مند بوده اند و بر این اساس به قضاوت در مورد کیفیت بتن می پرداخته اند ولی اکنون به دلایل گوناگون آنها می بایست برای دوام بتن نیز اهمیت ویژه ای قائل شوند. علی رغم آن که مناسب بودن اجزای تشکیل دهنده و ریختن و عمل آوری بتن موجب افزایش طول عمر کارکرد بتن در بیشتر شرایط طبیعی و صنعتی می گردد، اما شکست زودرس سازه های بتنی نیز در بعضی موارد رخ داده و درسهای ارزشمندی را در مورد کنترل عوامل مؤثر در عدم دوام سازه های بتنی به دست میدهد.

عمر خدمت دهی طولانی مترادف با دوام در نظر گرفته میشود. از آنجایی که دوام تحت یک مجموعه شرایط، لزوما به معنای دوام تحت مجموعه شرایط دیگر نمی باشد، به همین دلیل متداول است که هنگام تعریف دوام اشاره ای به محیط نیز می شود. طبق تعریف کمیته ی ۲۰۱ انجمن بتن ایالات متحده (ACI)، دوام بتن سیمان پرتلند به توانایی آن برای مقاومت در برابر عوامل هوازدگی، حمله ی شیمیایی، سایش و یا هر فرایندی که موجب آسیب دیدگی شود، گفته می شود. بنابراین بتن با دوام بتنی است که شکل اولیه، کیفیت و قابلیت خدمت دهی خود را در شرایط محیطی اش حفظ کند. کمیتهی ۳۶۵ انجمن بتن ایالات متحده نیز دوام را با نگرشی کلی تر به صورت توانایی حفظ قابلیت سرویس دهی یک محصول، یک المان و یا یک سازه طی ایک مدت زمان خاص” تعریف می کند و معتقد است که قابلیت سرویس دهی با توجه به اهداف طراحی آن محصول یا سازه تعیین می شود.

در ابتدا دوام بیشتر از نقطه نظر تأثیرات اقتصادی و اجتماعی آن مدنظر قرار می گیرد. افزایش روزافزون هزینه های تعمیر و جایگزینی سازه ها، ناشی از خرابی مصالح، بخش عمده ای از کل بودجه ساخت سازه ها را به خود اختصاص می دهد. بهای روزافزون جایگزینی در سازه ها و تاکید فزاینده بر کاهش هزینه های مصرفی در طی طول عمر سازه، بجای هزینه های مصرفی اولیه دندان را مجبور می کند که مسئله ی دوام را به طور جدی در نظر بگیرند. از نگاهی دیگر ناده ی بهینه از منابع طبیعی از طریق افزایش کیفیت و دوام مصالح یک اقدام مثبت در دمت حفاظت از محیط زیست می باشد. همچنین استفاده از سازه های بتنی در محیطهای آسیب رسان روز به روز در حال گسترش می باشد.

اغلب معلومات موجود در باره ی فرایندهای فیزیکی- شیمیایی مسبب آسیب دیدگی بتن با کمک تاریخچه ی سازه های واقعی به دست آمده اند، زیرا شبیه سازی ترکیب حالت های دراز مدتی که معمولا در واقعیت وجود دارند، در آزمایشگاه مشکل می باشد. با این وجود در عمل بندرت آسیب دیدگی بتن ناشی از یک علت منحصر به فرد است. معمولا در مراحل پیشرفته تر خرابی مصالح، بیش از یک پدیده زیان آور مشاهده می شود. به طور کلی علل فیزیکی و شیمیایی خرابی آنقدر درهم پیچیده شده و تداخل دارند و آن قدر موجب تشدید یکدیگر می شوند که اغلب حتی جدا کردن علت از معلول امکان پذیر نیست.

Levitt (۱۹۹۷) معتقد است که حداقل دوازده مورد را می توان به عنوان عوامل تهدید کننده ی دوام نام برد که این موارد می توانند به تنهایی یا به صورت ترکیبی از یکدیگر بر خواص بتن تأثیرگذار باشند – حمله ی سولفاتی که موجب زوال سطح بتن و یا ایجاد شکاف در بتن می شود. – تهاجم کلراید:

که می تواند سبب خوردگی سریع آرماتورها شود.

  • کربناسیون: که شروع خوردگی را تسهیل می کند.
  • یخ زدن آب شدن: که می تواند به مرور زمان سبب زوال سطح بتن شود.
  • یخ زدن آب شدن همراه با استفاده از یخ زداها: که می تواند منجر به خرابی شدید سطح بتن شود.
  • یخ زدن آب شدن همراه با استفاده از مواد شیمیایی ضدیخ: که می تواند منجر به سست و شسته شدن سطح بتن شود.
  • مواد شیمیایی معدنی: که می توانند منجر به تجزیه شدن عمق بتن شوند.
  • سایش: که می تواند سبب از بین رفتن و پودر شدن سطح بتن شود.
  • ضربه: که بسته به میزان آن می تواند سبب ترک خوردگی، قلوه کن شدن و یا شکاف بتن شود.
  • اتش: که ممکن است منجر به از بین رفتن یکپارچگی بتن، قلوه کن شدن و یا ترک در بتن شود.
  • هوازدگی: که منجر به تغییر ظاهر بتن می شود. واکنش قلیایی سنگدانه ها: که منجر به ترک خوردگی شدید و زوال بتن می گردد.

در ادامه ی مطلب به بررسی موردی تأثیر برخی از این عوامل تهدید کننده ی دوام بر بتن خودتراکم پرداخته شده است. به طور کلی در فرایند طراحی و تولید بتن خودتراکم به دلیل وجود تفاوت هایی در طرح مخلوط و عدم انجام عملیات تراکم ممکن است تفاوت هایی از منظر دوام در این نوع بتن در مقایسه با بتن معمولی رخ دهد. به این صورت که در کنار عدم انجام عملیات تراکم، مصرف مقادیر زیاد پرکننده معدنی و فوق روان کننده های نسل جدید ممکن است تغییراتی را در ریزساختار بتن خود تراکم پدید آورد که مستقیما بر دوام آن تأثیرگذار باشد.

ریزساختار بتن خودتراکم

به طور کلی تفاوت در ریزساختار بتن خودتراکم را میتوان با سه عامل مرتبط دانست. اولین مورد اجزا و نسبت های اختلاط در بتن خودتراکم، به ویژه حضور مقادیر زیاد مواد پودری و پر کننده می باشد. دومین مورد مصرف مقادیر زیاد فوق روان کننده برای دستیابی به روانی موردنیاز در بتن خود تراکم و نهایتا سومین مورد عدم اعمال لرزش برای انجام عملیات تراکم بتن می باشد که در مقایسه با انرژی زیادی که در برخی موارد به بتن معمولی اعمال می شود، باعث بروز تغییراتی می گردد.

در مقایسه با بتن معمولی، نسبت های حجمی در بتن خودتراکم کاملا متفاوت است. نسبت حجمی سنگدانه ی درشت در این نوع بتن به طور قابل ملاحظه ای کمتر میباشد که این مسئله سبب افزایش اهمیت ماتریس خمیر سیمان می گردد؛ که ساختار این ماتریس نیز در پی اضافه شدن مواد پرکننده و افزودنیهای شیمیایی تغییر می کند. وجود مواد پودری سبب بهبود توزیع اندازه ذرات و بهبود خواص فیزیکی مانند کارایی بتن می گردد. مواد پودری ممکن است خنثی سیمانی، شبه سیمانی و یا پوزولانی باشند. این مواد در بتن خودتراکم ممکن است حجم قابل توجهی از بتن را به خود اختصاص دهند. در مخلوطهای حاوی مقادیر زیاد پرکننده معدنی، نوع پرکننده ی مصرفی تأثیر قابل توجهی بر روند هیدراسیون دارد. تأثیر مواد پرکننده بر روند هیدراسیون و ریزساختار بتن را می توان در سه مورد خلاصه نمود:

الف. هنگامی که مقداری از سیمان با ماده ی پرکننده ی خنثی جایگزین می گردد، نفوذپذیری و تخلخل محصولات هیدراسیون کاهش نمی یابد.

ب. هنگامی که با ثابت نگه داشتن مقدار سیمان، ماده ی پرکننده اضافه می شود، به دلیل مقدار کمتر آب به ازای کل مواد پودری ریزساختار متراکم تری حاصل می شود.

ج. هنگامی که مواد پرکننده ی معدنی واکنش زا در مخلوط بتنی بکار می روند، به دلیل وقوع واکنش های شیمیایی اضافی، با گذشت زمان احتمال بروز تغییراتی در نفوذپذیری و تخلخل ماتریس خمیر سیمان وجود دارد.

علاوه بر این، هنگامی که مواد پرکننده با ذرات بسیار ریز (مثلا ۲۰٪ ذرات ماده کوچک تر از ۲ میکرون) در مخلوط بتن مورداستفاده قرار می گیرند، احتمال عدم توزیع مناسب ذرات در اسی ماتریس و تجمع آنها در نقاط خاص زیاد می باشد که این مسئله می تواند ایجاد مناطق متخلخل بیشتری در بتن را سبب شود. با تصحیح فرایند اختلاط به گونه ای که ذرات به صورت همگن در تمام مخلوط توزیع شوند، این مشکل را می توان مرتفع نمود.

نتایج برخی مطالعات صورت گرفته نشان میدهد مصرف افزودنیهای فوق روان کننده به دلیل خاصیت پخش کنندگی، باعث بهبود ریزساختار بتن می شود. در واقع مشاهده شده است که با مصرف این افزودنیها اصلاحاتی در ساختار حفرات موجود در ماتریس صورت می گیرد؛ به عنوان مثال نتایج برخی آزمایشها حاکی از این است که با مصرف فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی، حفرات با اندازه ی کمتر از ۱۰۰ نانومتر افزایش و حفرات بزرگتر از این اندازه کاهش چشمگیری پیدا می کنند (اصلاح ساختار حفرات).

در غیاب افزودنیها، اولین واکنش های شیمیایی منجر به تشکیل ذرات اترینگایت با بار مثبت می گردد. تشکیل این ذرات می تواند سبب آغاز یک اندر کنش الکترواستاتیک با ذرات سیمان و سایر محصولات هیدراسیون (دارای بار منفی) گردد. علاوه بر این، ذرات سیمان هیدراته نشده تمایل به جذب یکدیگر دارند که این مسئله سبب ایجاد توده هایی به همراه کاهش کارایی میشود. به دلیل لختهشدگی، مقادیر زیاد آب ممکن است محصور شود که این مسئله عواقبی در ارتباط با نسبت آب به سیمان دارد. در صورت بروز لخته شدگی به صورت جدی، نه تنها شکل و ابعاد حفرات تشکیل شده تغییر می کند بلکه محصولات هیدراسیون متفاوتی ممکن است به وجود آیند. این در حالی است که در حضور افزودنیها شرایط بهتری ایجاد می گردد و ذرات سیمان کمتری به صورت هیدراته نشده باقی می مانند. همچنین اطراف ذرات سیمان یک لایه ی نازک آب تشکیل می شود که خاصیت روان کنندگی دارد. به دلیل توزیع یکنواخت تر ذرات سیمان در این حالت، معمولا مقاومت اولیه (و گاهی مقاومت نهایی) بیشتری به دست می آید. در بتن معمولی به دلیل اعمال انرژی در عملیات تراکم و انباشتگی آب حفرات در ناحیه ی مرزی سنگدانه ها و خمیر سیمان، انتظار می رود تخلخل بیشتری در این ناحیهی پدید آید؛ درحالی که در بتن خودتراکم به دلیل عدم اعمال لرزش این پدیده ی مضر رخ نمی دهد. این علل کمتر در ناحیه ی انتقالی و حضور فیزیکی مواد پرکننده معدنی را می توان دلایل اصلی تختار متراکم بتن خودتراکم و کاهش ضعف در ناحیه ی انتقالی دانست. در واقع ساختار حفرات و ناحیه ی انتقالی یکنواخت و متراکم در بتن خودتراکم می تواند عوامل فی ، افزایش مقاومت آنها در مقابل ورود مایعات مهاجم باشد که این عوامل در مخلوطهای با نسبت آب به سیمان بیشتر تأثیر مشهودتری دارند.

نسبتهای آب به مواد پودری کم که برای دست یابی به خاصیت خودتراکمی در بتن خودتراک انتخاب می شود، می تواند دلیل دیگری برای بهبود ریزساختار بتن خودتراکم باشد Targardh (۱۹۹۹) به مقایسه ی مخلوطهای بتن خودتراکم و معمولی با نسبت آب به سیمان برابر ولی نسبت آب به مواد پودری کمتر در بتن خودتراکم، به دلیل وجود پودر سنگ آهک پرداخته است. مخلوطهای بتن خود تراکم مورد مطالعه علاوه بر این که دارای ریزساختار متراکم تر بوده اند، در ناحیه انتقالی نیز تخلخل کمتری داشته و لایه ی نازک تری از هیدروکسید کلسیم در آن مشاهده شده است که وجود پودر سنگ آهک و کاهش آب انداختگی در ارتباط با بهبود ریزساختار مطرح شده اند.

بیشتر بخوانید  بتن بدون جمع شدگی | طرح اختلاط، روش ساخت و کاربرد های بتن بدون ترک

به طور کلی در مطالعه ی ریزساختار بتن خود تراکم همواره باید تأثیر ناشی از حضور مواد پودری و افزودنی های شیمیایی مختلف مورد توجه قرار گیرد. ..

 نفوذپذیری و قابلیت انتشار در بتن خود تراکم

نفوذپذیری یکی از خواص بتن می باشد که علی رغم دارا بودن نقش کلیدی در دوام بتن در محیطهای خورنده، اندازه گیری و تعیین آن تا حدی دشوار است. نفوذپذیری بتن نه تنها به اجزا و نسبت های اختلاط، بلکه به عملیات اجرایی از قبیل نحوه ی بتن ریزی، تراکم و عمل آوری بستگی دارد. به عنوان نمونه، قرار دادن عضو بتنی با دمای زیاد در معرض آب و یا هوای سرد، بلافاصله بعد از قالب برداری، سبب پیدایش ریزترکها و افزایش قابل ملاحظه ی نفوذپذیری بتن میشود.

نفوذپذیری و قابلیت انتشار در بتن به عواملی چون میزان تخلخل، اندازه و پیوستگی حفرات بستگی دارد. علاوه بر این، قابلیت انتشار به توانایی جذب یونی خمیر سیمان نیز بستگی دارد نفوذپذیری و قابلیت انتشار با بهبود ساختار حفرات (کاهش حجم و اندازه ی حفرات و ارتباط آنها در خمیر و سنگدانه ها) و نیز بهبود ناحیه ی انتقال کاهش می یابد. کاهش نسبت آب به مواد سیمانی، کاهش میزان آب، عمل آوری مناسب و به کار گیری مواد جایگزین سیمان راهکارهای متداول برای بهبود ساختار حفرات خمیر هستند. اگرچه ممکن است مواد جایدری سیمان در برخی موارد سبب کاهش تخلخل نشوند، با این حال این مواد با اصلاح سه حفرات، ارتباط بین آنها را کاهش می دهند. دلیل این اصلاح ساختار، اشغال فضای : توسط سیلیکات کلسیم هیدراته شده در مقایسه با هیدروکسید کلسیم و پوزولان می علاوه بر این، موادی که دارای ذرات بسیار ریز می باشند، مانند دوده ی سیلیسی، با فیزیکی خود سبب افزایش تراکم ذرات و بهبود ساختار حفرات می گردند. نفوذپذیری و : انتشار بتن با پیشرفت هیدراسیون کاهش می یابند.

داشت که دمای عمل آوری بالاتر سبب تسریع واکنش های هیدراسیون در سنین اولیه گردد، با این وجود سبب پیدایش ساختار متخلخل تری در بتن می گردد که نتیجه ی آن افزایش نفوذپذیری و قابلیت انتشار بتن در درازمدت می باشد که از منظر دوام نامطلوب ارزیابی می گردد.

برخی از محققین بر این عقیده اند که در صورت عمل آوری مناسب بتن، خمیر سیمان نقش کلیدی در نفوذپذیری ایفا نمی کند (مگر در نسبتهای آب به سیمان زیاد) و خواص ناحیه ی انتقال و ریزترکهای پدید آمده در این ناحیه از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. با این حال باید توجه داشت قابلیت تثبیت یونها توسط خمیر سیمان با کاربرد مواد جایگزین سیمان مناسب و سیمان های حاوی مقادیر بیشتر CA افزایش می یابد. به عنوان مثال، نتیجه ی برخی تحقیقات نشان داده است محصولات ناشی از هیدراسیون روباره ی کوره ی آهن گدازی قابلیت زیادی در تثبیت یون کلراید دارند.

نفوذپذیری و قابلیت انتشار در بتن خود تراکم بسته به اجزا و نسبت های اختلاط آن میتواند کمتر و یا بیشتر از بتن معمولی باشد. همانند بتن معمولی، در بتن خودتراکم نیز نسبت آب به مواد سیمانی کم و به کار گیری مواد جایگزین سیمان اثر مثبتی دارد. علاوه بر این، میزان و نوع ماده ی پر کننده ی مصرفی نیز می تواند بر نفوذپذیری و قابلیت انتشار در بتن خودتراکم تاثیرگذار باشد. در واقع می توان انتظار داشت مخلوط های بتن خود تراکم فاقد مواد پودری اضافی که پایداری آنها در حالت تازه با کمک افزودنی اصلاح کننده ی لزجت تأمین شده است، دارای نفوذپذیری و ضریب انتشار یون کلراید بیشتری در مقایسه با مخلوطهای بتن خودتراکم دیگر باشند. در این رابطه مطالعات زیادی توسط محققین بر روی بتن خودتراکم صورت گرفته است. رمضانیان پور و همکارانش (۱۳۹۰) در مطالعات خود به بررسی تأثیر چندین ماده ی رولانی شامل دوده ی سیلیسی، پومیس و خاکستر پوسته ی برنج بر نفوذپذیری و ودتراکم در برابر نفوذ یون کلراید پرداخته اند. نسبت های اختلاط مورد استفاده در این پرو ده است. این محققین برای رفتارشناسی بتن خودتراکم در حالت تازه، ازمایش های جریان اسلامپ، قیف V شکل، جعبه ی L و حلقه ی J را بر روی مخلوط های بتنی  در جدول زیر ارائه شده است. این محققین برای رئا انجام داده اند.

نسبت های اختلاط مخلوطهای بتنی (رمضانیان پور و همکاران (۱۳۹۰))
نسبت های اختلاط مخلوطهای بتنی (رمضانیان پور و همکاران (۱۳۹۰))

از طرف دیگر برای ارزیابی تأثیر مواد پوزولانی مورد مطالعه بر روی مقاومت فشاری و نفوذپذیری بتن خودتراکم، آزمایش هایی از قبیل مقاومت فشاری، جذب آب مویینه، نفوذ آب، مقاومت الکتریکی سطحی و نفوذ تسریع شده ی یون کلراید (RCPT) نیز در سنین مختلف انجام گرفته است. برای نمونه، نتایج آزمایش مقاومت فشاری در جدول بالا و نتایج آزمایش های نفوذ آب و نفوذ تسریع شده ی یون کلراید در جدول زیر نشان داده شده است.

نتایج آزمایش مقاومت فشاری مخلوطهای بتنی (رمضانیان پور و همکاران (۱۳۹۰))
نتایج آزمایش مقاومت فشاری مخلوطهای بتنی (رمضانیان پور و همکاران (۱۳۹۰))

همان گونه که مشاهده می شود، افزایش مقاومت در مخلوط بتن خودتراکم شاهد (SCC) نسبت به مخلوط بتن معمولی شاهد (CTL) از سنین اولیه مشهود است که این مسئله می تواند ناشی : کاربرد ماده ی پرکننده، تراکم بهتر ازمونهها و پخش مناسب ذرات سیمان در نتیجه ی مصرف مقادیر زیاد فوق روان کننده باشد. علاوه بر این، با مقایسهی مقادیر مقاومت فشاری مخلوطهای مختلف مشاهده می گردد مخلوط حاوی پوزولان دوده ی سیلیسی (SF2) در سنین مختلف بیشترین مقادیر مقاومت فشاری را کسب نموده است؛ مسئله ای که حاکی از فعالیت بیشتر و سریع تر این پوزولان در مقایسه با پوزولان های پومیس و خاکستر پوسته ی برنج میباشد.

با توجه به نتایج آزمایش های نفوذ آب و نفوذ تسریع شده ی یون کلراید (جدول زیر) مشاهده می گردد نفوذپذیری بتن خودتراکم در اثر کاربرد دوده ی سیلیسی و خاکستر پوسته ی برنج در سن ۲۸ و ۹۰ روز بهبود می یابد؛ حال آن که در مورد پوزولان پومیس این بهبود نفوذپذیری در سن بیشتر (۹۰ روز) پدید آمده است که نشان از فعالیت کندتر این پوزولان طبیعی دارد. همانند آزمایش مقاومت فشاری، در ارتباط با نتایج آزمایش های نفوذ آب و نفوذ تسریع شده ی یون کلراید نیز مخلوط بتن خودتراکم حاوی دوده ی سیلیسی (SF2) بهترین عملکرد را داشته است. در مجموع می توان گفت نتایج آزمایش ها حاکی از تأثیر مثبت به کار گیری مواد پوزولانی مورد مطالعه بر خواص بتن خودتراکم در حالت سخت شده می باشد، به گونه ای که حتی بهبود قابل انتظار دوام مخلوطهای حاوی دوده ی سیلیسی و خاکستر پوسته ی برنج در سنین اولیه نیز با کاهش نفوذپذیری مشهود می باشد. قابل ذکر است که به طور کلی همواره باید تأثیر قابل توجه مشخصات فیزیکی و شیمیایی و نیز تغییرات در خواص پوزولانی مانند خاکستر پوسته برنج که بستگی زیادی به فرایند تولید آن دارد، مدنظر قرار گیرد.

نتایج آزمایش های نفوذ آب و نفوذ تسریع شده ی یون کلراید در نمونه های بتن خود تراکم رمضانیان پور و همکاران (۱۳۹۰))
نتایج آزمایش های نفوذ آب و نفوذ تسریع شده ی یون کلراید در نمونه های بتن خود تراکم رمضانیان پور و همکاران (۱۳۹۰))

مقاومت در برابر یخ زدن آب شدن و پوسته شدن در اثر کاربرد نمکهای یخ زدا

بتن اشباع برای اینکه در شرایط سخت محیطی دچار خرابی نشود، باید دارای مجموعه حفرات مناسب، بلوغ کافی و سنگدانه های مقاوم باشد. برای جلوگیری از آسیب بتن به وسیلهی چرخه های متناوب یخ زدن و ذوب شدن می توان حباب هوا را تعمدا با استفاده از مواد افزودنی حباب هوازا در خمیر سیمان ایجاد کرد. باید توجه داشت که هوازایی زمانی مؤثر است که در مخلوطهایی با نسبت آب به سیمان پایین بکار رود، به طوری که خمیر سیمان دارای حجم کمی از منافذ مویینهی قطعه بندی شده و غیر پیوسته باشد.

اگر مجموعه حفرات با اندازه و توزیع مناسب در بتن خودتراکم ایجاد شود، این نوع بتن مقاومت زیادی در برابر پدیده هایی چون یخ زدن آب شدن و پوسته شدن خواهد داشت. Khayat (۲۰۰۰) با انجام آزمایش هایی بر روی مخلوطهای بتن خودتراکم با نسبت آب به مواد سیمانی ۰٫۴۵ تا ۰٫۵ و حاوی ۴۲۰ تا ۵۲۵ کیلوگرم بر مترمکعب مادهی سیمانی (شامل دوده ی سیلیسی، خاکستر بادی و یا روبارهی کورهی آهن گدازی)، مشاهده نمود مجموعه حفرات مناسبی با ضریب فاصله کمتر از ۰٫۲ میلی متر و مقاومت زیاد در مقابل یخ زدن آب شدن در مخلوطهای مورد اشاره حاصل شده است؛ به گونه ای که حداکثر افزایش طول متوسط بعد از اعمال ۳۰۰ چرخه ی یخ زدن آب شدن به ۲۵۰ میکرون در متر محدود گردید.

باید توجه داشت که علی رغم اینکه در بتن خودتراکم مجموعه حفرات هوای مناسب می تواند تشکیل شده و پایدار بماند، در بعضی موارد قابلیت جریان زیاد و مقادیر زیاد فوق روان کننده، می تواند سبب ایجاد حباب های هوای درشت در مخلوط بتن خودتراکم شود. در صورت وقوع جداشدگی در بتن تازه نیز حفرات هوا از پایداری کافی برخوردار نخواهند بود؛ در این شرایط میتوان با کاربرد افزودنی اصلاح کننده ی لزجت و یا تغییر در نسبتهای اختلاط، لزجت بتن تازه را افزایش داد تا از توزیع مناسب و تثبیت مجموعه حفرات هوا اطمینان حاصل شود.

مقاومت در برابر کربناسیون

پدیده ی کربناسیون از مسائل مهم در بحث دوام سازه های بتن مسلح است. پیش از کاربرد مصالح جدیدی همچون بتن خودتراکم، مطالعاتی در ارتباط با کربناسیون و سایر جنبه های دوام باید صورت گیرد تا از وقوع مشکلات احتمالی در سازه ها جلوگیری شود. در واقع کربناسیون را میتوان واکنش شیمیایی خمیر سیمان هیدراته شده با مولکول های CO2 که از هوا وارد بتن شده اند، دانست. در این واکنش شیمیایی (رابطه ی زیر) یون های OH مصرف و کربنات ها تشکیل می شوند که این مسئله سبب کاهش قلیاییت (pH آب منفذی می گردد.

هنگامی که این مقدار به کمتر از ۹ کاهش پیدا کند، فولاد مدفون در بتن در حضور آب و اکسیژن در معرض خوردگی خواهد بود.

بطور کلی در ارتباط با پدیده ی کربناسیون باید توجه داشت که سرعت انتشار گاز دی اکسید کربن در بتن عمدتا به دو عامل “تخلخل بتن” و “میزان رطوبت موجود در حفرات” بستگی دارد. میزان زیاد مواد پودری که به طور متداول در مخلوطهای بتن خودتراکم بکار می رود، می تواند سبب کاهش تخلخل و بهبود مقاومت بتن خودتراکم در مقابل نفوذ گاز دی اکسید کربن گردد.

نتایج پژوهش های مختلف بر روی مخلوطهای بتن خودتراکم منجر به حصول نتایج ضد و نقیضی شده است، به گونه ای که عمق کربناسیون در این نوع بتن در برخی موارد کمتر و در برخی موارد بیشتر از مخلوط بتن متعارف بوده است. البته انتخاب مبنای مقایسه (نسبت آب به سیمان، مقاومت فشاری و سایر موارد در این بحث از اهمیت زیادی برخوردار است. با در نظر گرفتن نتایج برخی تحقیقات صورت گرفته به نظر می رسد علی رغم اینکه تفاوت قابل توجهی در عمق کربناسیون در بتن خودتراکم و متعارف وجود ندارد، مخلوطهای بتن خودتراکم حاوی پودر سنگ آهک رفتار نسبتا ضعیف تری در بحث کربناسیون از خود بروز می دهند. بنابراین اجزای تشکیل دهنده ی خمیر سیمان، مخصوصا حضور مواد پرکننده که سبب تغییر میزان مواد در معرض کربناته شدن می گردد، عاملی است که می تواند بر رفتار بتن خودتراکم در ارتباط با پدیده ی کربناسیون تأثیرگذار باشد و باید مورد توجه قرار گیرد.

واکنش قلیایی- سیلیسی در بتن خود تراکم

واکنش های شیمیایی بین یون های قلیایی ناشی از سیمان پرتلند (یا منابع دیگر)، یون های هیدروکسیل و بعضی از مواد سیلیسی که ممکن است در سنگدانه ها موجود باشند، می توانند موجب انبساط و ترک خوردگی در بتن شوند. این انبساط و ترک خوردگی می تواند منجر به کاهش مقاومت، الاستیسیته و دوام بتن شود. از این پدیده به عنوان واکنش قلیایی- سیلیسی نام برده می شود. بیرون پریدگی و تراوش مایع لزج قلیایی- سیلیکاتی از نشانه های دیگر این پدیده می باشد. نخستین بار Stanton در سال ۱۹۴۰ بعد از بررسی سازه های بتنی ترک خورده در کالیفرنیا به توضیح و تشریح این پدیده پرداخت. از آن موقع تاکنون موارد متعددی از سیب دیدگی بتن در کشورهای مختلف دنیا گزارش شده است که نشان میدهد واکنش الیایی- سیلیسی حداقل یکی از علل آسیب دیدگی سازه های واقع در محیط های مرطوب مانند ها و پایه های پل ها می باشد. در ادامه مشخصاتی از سیمان و سنگدانه که در وقوع این اس تاثیر گذار هستند و فعل و انفعالات مربوط به انبساط به اختصار مورد بحث قرار می گیرند.

مصالح خام استفاده شده در تولید سیمان پرتلند، علت وجود قلیایی ها در سیمان می باشند به طور مشخص در محدوده ی ۰٫۲ تا ۱٫۵ درصد معادل Na20، بسته به مقدار قلیایی سیمان pH مایع منفذی در بتن معمولی در بازهی ۱۲٫۵ تا ۱۳٫۵ می باشد. این pH نشان دهنده ی مایع سوزآور یا با درجه ی قلیایی زیاد است که بعضی از سنگهای اسیدی (سنگهای تشکیل شده از سیلیس و مواد معدنی سیلیسی) در آن در بلندمدت پایدار نمی مانند.

داده های آزمایشگاهی و کارگاهی به دست آمده نشان میدهند که وقتی سیمانهای پرتلند دارای بیش از ۰٫۶ درصد معادل Na20 به صورت مخلوط با سنگدانه های واکنش زا استفاده می شوند، دچار انبساط قابل توجه ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها می شوند. به همین دلیل استاندارد ASTM C150 سیمان های با درصد معادل Na20 کمتر از ۰٫۶ را به عنوان سیمان با قلیاییت کم و سیمان های با درصد معادل Na20 بیشتر از ۱۶. را به عنوان سیمان های با قلیاییت زیاد معرفی می کند. در عمل، مقادیر ۰٫۶ درصد یا کمتر برای قلیایی سیمان معمولا برای جلوگیری از آسیب دیدگی ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها، بدون توجه به نوع سنگدانه های واکنش زا، کانی شناخته شده اند. البته در بتن های دارای مقادیر زیاد سیمان پرتلند، حتی مقادیر کمتر از ۰٫۶ درصد قلیایی در سیمان نیز ممکن است مضر باشد.

در سنگدانه های مستعد واکنش قلیایی، تمام سیلیکات یا مواد معدنی سیلیسی، به علاوه سیلیس آبدار (آپال) یا سیلیس بی شکل یا آمورف (آبسیدین) می توانند با محلولهای قلیایی واکنش انجام دهند، اگرچه تعداد زیادی از مواد معدنی واکنش پذیری خیلی کمی دارند. میزان این واکنش به زمان، دما و اندازه ی ذره بستگی دارد. فلدسپارها، میکاها و کوارتز که مواد معدنی تشکیل دهنده ی گرانیتها، گنایس ها، شیستها، ماسه سنگها و بازالتها هستند، جزو مواد معدنی بی ضرر طبقه بندی می شوند. از سوی دیگر اپال، شیشه سنگ، کریستوبالیت، تری دیمیت، چرت، سنگ های آتشفشانی نهان بلورین (اندزیتها و ریولیتها) و کوارتز فشرده یا کوارتز دگرگونی به عنوان مواد مستعد واکنش قلیایی شناخته می شوند.

بسته به درجه بی نظمی ساختمان سنگدانه و تخلخل و اندازه ذرات آن، ژلهای قلیایی سیلیسی با ترکیب شیمیایی متغیر در حضور هیدروکسیل و یونهای فلز قلیایی تشکیل می شوند و حمله بتن می تواند شامل تجزیه پلیمری با شکستن ساختمان سیلیسی سنگدانه تو یونهای هیدروکسیل و به دنبال آن جذب یون های فلز قلیایی واقع بر روی سطح محصوه تازه به وجود آمده حاصل از واکنش باشد. هنگامی که ژلهای قلیایی سیلیکاتی در تماس : قرار می گیرند، بر اثر جذب مقدار زیادی آب از طریق اسمزی متورم می شوند. فشار هیدرو به وجود آمده ممکن است منجر به انبساط و ترک خوردگی ذرات سنگدانه ای که تحت قرار می گیرند، ماتریس خمیر سیمان احاطه کنندهی سنگدانه ها و بتن شود.

حلالیت ژلهای قلیایی سیلیسی در آب، دلیل تحرک آنها از داخل سنگدانه به یکهای موجود در داخل سنگدانه و نیز داخل بتن می باشد. پیوسته در دسترد در داخل بتن باعث بزرگ شدن و گسترش این ریزترکها می شود تا آنکه نهایتا به سطح بدن برسند. شکل ترک، نامنظم و بی قاعده است و در نتیجه به آن “ترک نقشه ای” گفته شود. نکته ی قابل توجه آنکه شواهد مبنی بر واکنش قلیایی سنگدانه ها در بتن ترک خورده لزوما تأیید کننده ی این مسئله که واکنش قلیایی علت اصلی ترک خوردگی است، نمی باشد. در بین عوامل دیگر، توسعه ی تنشهای داخلی بستگی به مقدار، اندازه و نوع سنگدانه واکنش زای موجود و ترکیب شیمیایی ژل قلیایی سیلیکاتی تشکیل شده دارد. در مواردی مقدار زیادی از مصالح واکنش زا به صورت ذرات ریز جدا از هم (کمتر از ۷۵ میکرون) موجود بوده و در حالی که شواهد قابل توجهی از واکنش مشاهده شده است، انبساط قابل توجهی رخ نداده است. از طرف دیگر خیلی از سوابق مورد مطالعه در مورد انبساط و ترک خوردگی بتن که به واکنش قلیایی سنگدانه ها نسبت داده می شوند، همراه با وجود ذرات واکنش زای قلیایی به اندازه ی ماسه، خصوصا در اندازه ی بین ۱ تا ۵ میلی متر هستند. توضیحات قانع کننده ای برای این مشاهدات به علت فعل و انفعال همزمان چندین عامل پیچیده در دسترس نمی باشد. به هر حال تمایل کمتر به جذب آب در ژلهای قلیایی سیلیکاتی با نسبت سیلیس به قلیایی بیشتر و آزاد شدن فشار هیدرولیکی در سطح ذره واکنش زا وقتی که اندازه ی آن خیلی کوچک است ممکن است به طور جزئی این مشاهدات را توجیه نماید.

بیشتر بخوانید  بتن خودتراکم | قسمت 5: بتن خودتراکم تازه (مشخصه های جریان بتن و آزمایش ها)

با توجه به موارد عنوان شده، می توان مهم ترین عوامل مؤثر در پدیدهی واکنش قلیایی- سیلیسی سنگدانه را این گونه خلاصه نمود: (۱) مقدار قلیایی سیمان و مقدار سیمان در بتن، (۲) شرکت یونهای قلیایی از منابعی به غیر از سیمان پرتلند مانند مواد افزودنی، سنگدانه های آلوده به نمک و نفوذ آب دریا یا محلول نمک یخ زدا به داخل بتن، (۳) مقدار، اندازه و واکنش زایی اجزای تشکیل دهنده قلیایی واکنش زای موجود در سنگدانه، (۴) دسترسی رطوبت به سازه ی بتنی و (۵) دمای محیط

هنگامی که سیمان تنها منبع یونهای قلیایی بتن باشد و احتمال وجود اجزای تشکیل دهنده قلیایی واکنش زا در سنگدانه نیز وجود داشته باشد، تجربه نشان میدهد که استفاده پرتلند با قلیایی کم (کمتر از ۰٫۶  درصد معادل Na20) بهترین روش محافظت در برابر ح بی می باشد. در صورت کاربرد ماسه ساحلی یا ماسه و شن لایروبی شده از دریا، سنگدانه ها میرین شسته شوند تا اطمینان حاصل شود که مقدار کل قلیایی های ناشی از ان و سنگدانه ها از ۳ کیلوگرم بر مترمکعب بتن تجاوز نمی کند. در صورتی که سیمان پرتلند ، کم در دسترس نباشد، برای کاهش مقدار کل قلیایی های بتن می توان مقداری ۲ ی زیاد را با مواد افزودنی سیمانی یا پوزولانی نظیر روباره آهن گدازی دان شده،

شیشه آتش فشانی، رس کلسینه، خاکستر بادی یا دوده سیلیسی متراکم جایگزین کرد. استفاده از مواد پوزولانی علاوه بر کاهش مقدار مؤثر قلیایی ها موجب تشکیل محصولات قلیار سیلیکاتی با انبساط کم و نسبت سیلیس به قلیایی زیاد می شود. در سنگدانه های با استعداد واکنش زایی متوسط، یک راه دیگر برای کاهش انبساط بتن، در صورت اقتصادی بودن، مخلوط کردن سنگدانه های واکنش زا با ۲۵ تا ۳۰ درصد سنگ آهک یا هر سنگدانه ی غیرواکنش زای دیگر می باشد. همچنین باید توجه داشت که برای وقوع انبساط، دسترسی به رطوبت، متعاقب یا همزمان با پیشرفت واکنش، ضروری است. بنابراین کنترل امکان دسترسی آب به بتن، از طریق تعمیر فوری درزهایی که آب را از خود عبور می دهند، به منظور جلوگیری از انبساطهای بیش از حد بتن بسیار مطلوب می باشد.

در ارتباط با واکنش قلیایی سیلیسی در بتن خود تراکم داده های محدودی موجود است. همانگونه که در قسمت دوم عنوان شد حجم سنگدانه های درشت در بتن خودتراکم نسبت به بتن معمولی کمتر است، بنابراین سطح ویژهی سنگدانه ها کاهش یافته و متعاقبأ خطر بروز واکنش قلیایی- سیلیسی نیز کاهش پیدا می کند. با این حال مواردی که به طور کلی برای کاهش خطر بروز واکنش قلیایی سیلیسی توصیه شد، برای بتن خود تراکم نیز باید مدنظر قرار گیرند. همانگونه که قبلا اشاره شد، در بتن خودتراکم مصرف مقادیر زیاد مواد پودری و نیز افزودنی فوق روان کننده معمول است. بر این اساس باید توجه داشت که افزودنیهای فوق روان کننده گاهی شامل مواد قلیایی مانند سولفات سدیم هستند. میزان قلیایی معادل فوق روان کننده های بر پایه ی پلی کربوکسیلات معمولا در بازه ی ۰٫۱ تا ۱ درصد می باشد. با اینکه میزان قلیاییهایی که توسط فوق روان کننده وارد ماتریس سیمانی می شود از سیمان کمتر است، با این حال باید مورد توجه قرار گیرد.

مقاومت در برابر آتش

ایمنی انسان در هنگام آتش سوزی یکی از نکاتی است که در طراحی ساختمانهای مسکونی عمومی و صنعتی مدنظر قرار می گیرد. بتن از این نظر سابقه عملکرد خوبی دارد؛ برخلاف چوب و پلاستیک، غیرقابل احتراق بوده و در صورت قرارگیری در شرایط دمای زیاد، گازهای سمی از آن متصاعد نمی شود. برخلاف فولاد، وقتی که بتن تحت دماهای ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجهی سانتی گراد قرار می گیرد، قادر به حفظ مقاومت کافی در مدت زمان های نسبتا طولانی می باشد. در نتیجه با کاهش احتمال خطر اضمحلال سازه، فرصت کافی برای عملیات نجات فر می شود. برای مثال در سال ۱۹۷۲ هنگامی که ساختمان بتن آرمه ۳۱ طبقه ای در سائوپائولوی برزیل در معرض شدت زیاد اتش برای مدت بیش از ۴ ساعت قرار گرفت، افزون بر ۰۰ نجات یافتند که علت اصلی این مسئله حفظ یکپارچگی سازه در مدت آتش سوزی بود.

عوامل زیادی بر رفتار بتن در برابر آتش تأثیر گذار هستند. ترکیب بتن از این لحاظ با اهمیت است، زیرا هم خمیر سیمان و هم سنگدانه شامل اجزایی هستند که به او .مند. نفوذپذیری بتن، هندسه ی قطعه ی بتنی و روند افزایش حرارت نیز از اهمه . دار هستند که دلیل آن تاثیر این عوامل بر توسعه ی فشارهای داخلی ناشی از گازهای تصاعد شده می باشد. علاوه بر این نتایج آزمایش های مختلف نشان داده است که شرایط آزمایش نیز تأثیر زیادی بر میزان ریزترکها (و در نتیجه مقاومت بتن در دماهای زیادی دارد. بتن سازهای مسلح در معرض آتش ممکن است دچار آسیب دیدگی های مختلفی شود، از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  •  کاهش مقاومت و سختی آرماتورها در دماهای بیشتر از ۴۰۰-۵۰۰ درجه ی سانتی گراد
  • کاهش مقاومت بتن در دماهای بیشتر از ۴۰۰-۵۰۰ درجه ی سانتی گراد
  • قلوه کن شدن به صورت انفجاری
  • از بین رفتن چسبندگی بین آرماتور و بتن

با این وجود در اکثر تحقیقات انجام شده در ارتباط با مقاومت بتن در برابر آتش، پدیده ی قلوه کن شدن مورد توجه قرار گرفته است. افزایش ناگهانی دما که در هنگام آتش سوزی رخ میدهد، می تواند منجر به قلوه کن شدن بتن گردد. قلوه کن شدن بتن پدیده ی پیچیده ای است که تاکنون مدل فیزیکی جامع و مورد قبولی برای آن ارائه نشده است. با این حال بررسی و توجیه وقوع این خرابی با در نظر گرفتن ترکیبی از تنش های حاصل از انبساط حرارتی و فشار گازهای متصاعد شده (درون بتن) و تنشهای ناشی از تغییرات در برخی سنگدانه ها صورت می گیرد.

احتمال وقوع پدیده ی قلوه کن شدن در بتن خودتراکم نسبت به بتن معمولی بسیار بیشتر است. البته باید توجه داشت که خطر بروز این خرابی در هر نوع بتنی که حاوی مقادیر زیاد رطوبت باشد، وجود دارد؛ ولی از آنجایی که کاهش رطوبت در بتن خودتراکم، به دلیل نفوذپذیری کم من نوع بتن، نیازمند گذشت زمان زیادی می باشد، حتی در محیطهای خشک نیز احتمال وقوع این خرابی در بتن خود تراکم زیاد است. علاوه بر این، در برخی کاربردها مانند تونل ها دامن رطوبت به میزانی که از خطر قلوه کن شدن جلوگیری شود، غیرممکن است.

محققین دسته بندی های مختلفی برای حالات وقوع پدیده ی قلوه کن شدن پیشنها ان خطرناک ترین نوع، قلوه کن شدن انفجاری است که ممکن است در شرایط سازهی بتنی گردد. نوع دیگری از این خرابی که می تواند موجب آسیب های سکن به صورت پیش رونده است. در صورت وقوع این حالت سطح عضو شده و از بین می رود؛ که تداوم این مسئله می تواند سبب نابودی ناگهانی یک سازهی بتنی گردد. نو فراوانی شود، قلوه کن شدن به صورت پیش روند منی به صورت مداوم پوسته پوسته شده و از بین می رود داعش مستمر ظرفیت باربری عضو بتنی شود.

در ارتباط با بتن خودتراکم مطالعات زیادی به منظور مقایسه ی آن با بتن معمولی انجام است که نتایج اغلب تحقیقات حاکی از تشدید پدیده ی قلوه کن شدن در بتن خودتراکم و وقوع آن به صورت انفجاری می باشد. برای نمونه Blontrock و Taerwe (۲۰۰۲) در مطالعات به بررسی و مقایسه ی مقاومت بتن خودتراکم و بتن معمولی در برابر آتش پرداخته اند. این افرد آزمایش آتش را بر روی آزمونه های استوانه ای ۳۰*۱۵ سانتیمتر (بدون اعمال بار) انجام دادهاند که این مسئله باعث وقوع جزئی پدیده ی قلوه کن شدن شده است. این افراد با بررسی نتایج آزمایش های خود به این نتیجه رسیده اند که نوع ماده ی پرکننده و میزان رطوبت در هنگام انجام آزمایش بر میزان وقوع پدیده ی قلوه کن شدن تأثیرگذار است.

Bostrom (۲۰۰۳) نیز با انجام آزمایش هایی به بررسی مقاومت بتن خود تراکم و معمولی در برابر آتش پرداخته است. وی با ساخت مخلوط هایی دو نوع ماده پرکننده ی پودر سنگ آهک و پودر شیشه را مقایسه و به کارگیری مقادیر مختلف الیاف پلی پروپیلن را نیز برای بهبود رفتار بتن مورد بررسی قرار داده است. برای این منظور، آزمونه هایی با ابعاد ۲۰۰ ۲۰۰ ۲۰۰۰ میلی متر ساخته شده و به مدت ۹۰ دقیقه تحت آزمایش های آتش قرار داده شده اند که تفاوت وزن آزمونه ها قبل و بعد از این مدت به عنوان معیار اندازه گیری پدیده ی قلوه کن شدن مورد توجه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از این پژوهش حاکی از تأثیر منفی ماده ی پرکننده ی پودر سنگ آهک (در مقایسه با پودر شیشه بر مقاومت بتن خود تراکم در برابر آتش می باشد. استفاده از الیاف پلی پروپیلن نیز به عنوان راهکاری برای کاهش میزان قلوه کن شدن در بتن خودتراکم پیشنهاد شده است. قابل ذکر است که نتایج مطالعات دیگر نیز کاهش احتمال قلوه” کن شدن بتن خود تراکم در اثر افزودن مقدار مناسب الیاف پلی پروپیلن را تائید می کنند. با اینکه هنوز ابهاماتی در زمینهی دلایل این مسئله وجود دارد، افزایش نفوذپذیری در اثر عوامل زیر را میتوان در این مسئله تأثیرگذار دانست:

  •  افزایش نفوذپذیری با ایجاد حفرات مویینه در نتیجه ی ذوب و سوختن الیاف
  • افزایش نفوذپذیری با تشکیل مناطق مرزی نفوذپذیر در اطراف الیاف
  • افزایش نفوذپذیری با تشکیل ریز حفرات اضافی در نتیجهی افزودن و احنه مخلوط بتنی ، افزودن و اختلاط الیاف با
  • افزایش نفوذپذیری با ایجاد ریزترکهای اضافی در نقاط انتهایی الیاف هنگام ناگهانی دما و ذوب الیاف

به طور کلی با در نظر گرفتن نتایج تحقیقات انجام گرفته در زمینه ی مقاومت بتن خو برابر آتش می توان گفت که تخلخل کمتر و کاهش ارتباط بین منافذ در این نوع مهمی است که سبب عملکرد ضعیف تر آن در مقایسه با بتن معمولی و وقوع په شدن به صورت انفجاری می گردد؛ مسئله ای که باید در سازه های حساس مورد توجه مقاومت بتن خودتراکم در کند در این نوع بتن عامل ، و وقوع پدیده ی قلوه کن د مورد توجه قرار گرفته و در  صورت لزوم از راهکارهایی مانند به کار گیری عایق های حرارتی و یا الیاف مناسب در استفاده شود. هم اکنون تحقیقات زیادی در زمینه ی عملکرد بتن خودتراکم و نیز تأثیر مواد در کننده ی گوناگون بر مقاومت بتن خودتراکم در برابر آتش در حال انجام می باشد.

مراجع:

. اتحادیهی بین المللی آزمایشگاه های تحقیق و آزمایش مصالح و سازه ها (RILEM)، کمیتهى CSL-۱۳۰، طراحی دوام سازه های بتنی”، ترجمه ی دکتر جعفر سبحانی، انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، ۱۳۸۹. – رمضانیان پور، ع.، صمدیان، م.، مهدی خانی، م.، مودی، ف.، “بررسی آثار مواد پوزولانی بر دوام بتن های خودمتراکم”، مجله ی علمی- پژوهشی عمران مدرس، دوره یازدهم، شماره ۳، پاییز ۱۳۹۰ – نویل، ا، بروکس، ج.، تکنولوژی بتن، ترجمه ی دکتر علی اکبر رمضانیان پور و مهندس نگین اعرابی، ویرایش دوم، انتشارات نگارندهی دانش، ۱۳۹۰ – متا، ک.، مونتهئیرو، پ.، ریزساختار، خواص و اجزای بتن، ترجمه ی دکتر علی اکبر رمضانیان پور، دکتر پرویز قدوسی و دکتر اسماعیل گنجیان، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ۱۳۸۸ – Abrams, D. A. “Design of Concrete Mixtures,” Bulletin 1, Structural Materials Research Laboratory, Lewis Institute, Reprints from Minutes of the Annual Meeting of the Portland Cement Association, New York, 1918. – ACI 201.2R-01, “Guide to durable concrete”, American Concrete Institue, 2001. – ACI 237R-07, “Self-Consolidating Concrete”, American Concrete Institute, 2007. – ACI 365.1R-00, “Service-Life Prediction-State-of-the-Art Report , American Concrete Institue, 2000. ASTM C150/C150M- 16, “Standard Specification for Portland Cement 2016. – Bazant, ZP, Kaplan, MF, Concrete at High Temperature: M les and Mathematical Models, Longman Group Limited, Lo 1996. chaa, M., Roguieza, X., Jalbauda, O., Burtschella, Y., Alaoui H. “Influence of silica fume and viscosity modifying ago mechanical and rhcological behavior of self compact Cons ostruction and Building Materials, Vol. 84, pp. 103-110, 2015.  emperature: Material hodifying agent on the 11 compacting concrete,

_ – Bissonnette, B., Pa drying shrinkage of cen issonnette, B., Pascale, P., Pigeon, M. “Influence of key parameters on Drinkage of cementitious materials”, Cement and Concrete Research, Vol. 29, pp. 1655-1662, 1999. Plantrock, H., Taerwe, L. “Exploratory spalling tests on self compacting stor Proc. 6th International Symposium on Utilization of High formance Concrete, Leipzig, Germany, 16-20 June 2002. Roziere, E., Turcry, P., Loukili, A., Cussigh, F. “Influence of paste volume, addition content and addition type on shrinkage cracking of selfcompacting concrete,” Proceedings of SCC 2005, ACBM, Chicago, Illinois, con 2005. Domone, P. L. “Self-compacting concrete: An analysis of 11 years of case studies”, Cement and Concrete Composites, Vol. 28, pp. 197–۲۰۸, ۲۰۰۶٫ · Domone, P. L. “A review of the hardened mechanical properties of selfcompacting concrete”, Cement and Concrete Composites, Vol. 29, pp. 1-12, 2007. – Ghoddousi, P., Monir Abbasi, A. “Estimating Long term Drying Shrinkage of Self Consolidating Concrete”, Ninth ACI International Conference on Super Plasticizers, Spain, pp. 871-881, 2009. · Khayat, K. H. “Optimization and Performance of Air Entrained SelfConsolidating Concrete”, ACI Materials Journal, Vol. 97, No. 5, pp. 526535, 2000. – Khayat, K. H., De Schutter, G. “Mechanical Properties of SelfCompacting Concrete”, State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 228-MPS on Mechanical Properties of Self-Compacting Concrete, ISBN: 978-3-319-03245-0, 2014. • Klug, Y., and Holschemacher, K. “Comparison of the hardened properties of self-compacting and normal vibrated concrete,” ۳rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, Reykjavik, Iceland, pp. 596-605, 2003. : Levitt, M., Concrete Materials: Problems and solutions, CRC Press, 1997. Persson, B. “Creep, shrinkage and elastic modulus of self-compacting oncrete”, À Skarendahl, Ö Peterson, Editors , Proceedings of the first national RILEM symposium on self-compacting concrete, Stockholm, pp. 239-250, 1999. – P compacting concr Cement and Concr • Ramezanianpour, Shokrani, H., Ba blended cement sub) Persson, B. “A comparison between mechanical properties icting concrete and the corresponding properties of normal concrete”, and Concrete Research, Vol. 31, No. 2, pp. 193–۱۹۸, February 2001. ezanianpour, A. A., Kamel, M. E., Kazemian, A., Ghiasvand, E., ni, H., Bakhshi, N. “An investigation on the mortars containing cement subjected to elevated temperatures using Artificial Neural

_ No: 9.20.2 Samadian, M., Mahdikh dikhani, M. “Evaluation of Network (ANN) models”, Computers and Concrete: An internation Ne Journal, Vol. 10, No. 6, 2012. pomeranianpour, A. A., Samadian, M., Mahdikhani, M. “Evaluna mozzolanic materials on mechanical properties and durability of Hirl Performance Self-Consolidating Concrete (HPSCC)”, Proceedings o 2010, Montreal, Canada, pp. 127-137, September 2010. – Reasearch Report ICAR 108-2F, Aggregates In Self-Consolidatina Concrete, International Center for Aggregates Research (ICAR), The University of Texas at Austin, March 2007. – Santosa, A., Ortiz-Lozanob, J.A., Villegasa, N., Aguadoc, A. “Experimental study about the effects of granular skeleton distribution on the mechanical properties of self-compacting concrete (SCC)”, Construction and Building Materials, Vol. 78, pp. 40–۴۹, ۲۰۱۵٫ – Sonebi, M., and Bartos, P. J. M. “Performance of Reinforced Columns Cast with Self-Compacting Concrete,” Recent Advances in Concrete Technology, Proceedings of the Fifth CANMET/ACI International Conference, SP-200, V. M. Malhotra, ed., American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, pp. 415-431, 2001. – Song, H. W., Byun, K. J., Kim, S. H., Choi, D. H., “Early-Age Creep and Shrinkage in Self-Compacting Concrete Incorporating GGBFS”, Proceedings of the Second International Symposium on SCC, K. Ozawa and M. Ouchi, eds., Tokyo, 2001. – State-of-the-Art Report of RILEM Technical Committee 205-DSC, “Durability of Self-Compacting Concrete”, Eds G. De Schutter and K. Audenaert, 2007. Turcry P, Loukili A, Haidar K. Mechanical properties plastic shrinkage and free deformations of self-consolidating concrete. Proceedings of first American conference on the design and use of self-consolidating concrete Centre for Advanced Based Materials. Illinois: North West University, pp. 335–۳۴۰, ۲۰۰۲٫ ern

دیدگاهتان را بنویسید

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

Share via
Copy link
Powered by Social Snap