کاربرد بتن سنگین

بیشترین استفاده بتن سنگین در حفاظت‌های هسته ای است. در مقابل اشعه گاما و ایکس می‌توان توسط مصالح سنگین سپر ایجاد نمود. در این خصوص بتن، مؤثر و اقتصادی یافته شده است است. بتن با دانسیته بالا یا بتن سنگین امکان کاهش در ضخامت با درجه یکسان حفاظت را فراهم می‌سازد. جهت حفاظت در مقابل نوترون‌ها، لازم است ماده ای همچون بتن با داشتن اجزایی که اتم‌های آنها می‌تواند هم نوترون‌ها را گرم کند و هم آنها را جذب نماید، استفاده شود. اتم آبدار در شکل آب در بتن، نوترون‌های سریع را گرم می‌نماید که سپس ممکن است توسط اتم‌های اجزایی از جمله کلسیم با بورون که دارای مقاطع عرضی نوترون گیر زیاد هستند، جذب گردند. به علت اثر کندگیری زیاد بعضی از انواع بورون بر روی بتن باید در شکل ورود بورون به درون بتن دقت به خرج داد. نظریات ACI در بتن سنگین مرجع خوبی برای اطلاعات طراحی است. معمولاً بتن سنگین برای داشتن وزن واحد حجم ۲۸۸۰ تا m3/kg5610 طرح می‌شود، که براساس درجه محافظت مورد نیاز ضخامت سازه پیش بینی می‌گردد.

مشخصات سنگدانه‌ها در بتن سنگین

بتن با دانسیته زیاد با استفاده از سنگدانه‌های سنگین شامل سنگ‌های معدنی آهنی از جمله مگنتیت و لیمونیت، سنگ معدنی از جمله باریت، براده‌های فولادی و گلوله‌های فولادی، با مصالح مصنوعی از جمله فسفورآهن ساخته می‌شود. سنگدانه‌ها را می‌توان با دانه بندی‌های متداول برای اندازه‌های درشت و ریز تهیه نمود. امکان استفاده از ماسه رایج در مخلوط هنگامی‌که وزن واحد حجم مجاز را دارا باشد، وجود دارد. کلیه سنگدانه‌ها به دلیل شکل و وزنشان تمایل به تولید مخلوطی خشن دارند. از هوازایی به علت تأثیر زیان آور آن بر روی دانسیته باید اجتناب گردد و بنابراین به منظور بهبود کارآیی نیز نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. مقاومت فشاری قابل دستیابی با این نوع مصالح بین ۲۱ و MPa42 در ۲۸ روز تغییر می‌کند. برخی از سنگدانه‌های سنگین برای قرارگیری در معرض هوازدگی مناسب نیستند و بنابراین باید حفاظت گردند.

بیشتر بخوانید  آرملات و پودر سخت کننده بتن | کاربرد، تفاوت و روش ساخت

استاندارد ASTM C637 تحت عنوان «سنگدانه‌ها برای بتن محافظ تشعشع» خواص مهم سنگدانه‌های سنگین را پوشش می‌دهد و جهت ارزیابی این نوع مواد به ضمیمه جدول  باید مورد استفاده قرار گیرد.

 

 

نمونه سنگدانه‌های سنگین
نمونه سنگدانه‌های سنگین

 

نسبت‌های اختلاط بتن سنگین

روش به کار گرفته شده برای بتن معمولی به منظور نسبت‌های اختلاط بتن سنگین نیز با استفاده از روش حجم جامد مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقدار سیمان معمولاً بین ۲۸۰ و ۴۴۵ کیلوگرم بر مترمکعب با سایر ویژگی‌های مشابه بتن معمولی در رابطه با نسبت آب به سیمان، تغییر می‌نماید. روش تعیین نسبت‌های اختلاط توسط یک مثال که در آن طریقه تعیین دانسیته لازم نیز نشان داده شده، بیان می‌گردد.

ملزومات: بتن سنگین با حداقل مقاومت فشاری ۲۴٫۵ مگاپاسکال و حداقل وزن واحد حجم بتن خمیری برابر با ۳۶۷۰ کیلوگرم بر مترمکعب.

داده‌ها: سنگ معدن آهنی مگنتیت با توده ویژه ۴٫۲ هم برای ریزدانه و هم درشت دانه. وزن واحد حجم خشک میله خورده با دانه بندی از mm37.5 تا نمره ۴ برابر با m3/kg2550 است.

مدول نرمی‌سنگدانه ریز ۲٫۷ است.

براده‌های آهنی با توده ویژه ۶٫۵ موجود است.

تجربه قبلی حاکی از این است که m3/kg205 آب برای mm100 اسلامپ مورد نیاز است و m3/kg348 سیمان برای مقاومت مطلوب ضروری است.

حل:

۱- از جدول  حجم خشک میله خورده سنگدانه درشت در واحد حجم بتن برای سنگدانه mm27.5 و مدول نرمی‌ماسه برابر با ۲٫۷، به میزان ۰٫۷۲ به دست می‌آید.

۲- وزن مگنتیت mm37.5 برابر است با m3/kg1836= 2550 × ۰٫۷۲٫

۳- حجم‌های جامد:

 

 

حجم جامد سنگدانه ریز m30.23= 0.77- 1 خواهد بود. پس وزن خشک سنگدانه ریز kg966= 1000 × ۴٫۲ × ۰٫۲۳ می‌باشد. وزن واحد حجم بتن خمیری عبارت است از:

m3/kg3355=966+2389

۴- جهت تأمین وزن واحد حجم مطلوب که حداقل m3/kg3670 تعیین شده، باید وزن سنگدانه درشت بدون تغییر در حجم m30.44 به میزان m3/kg315= 3355- 3670 افزایش یابد.

بیشتر بخوانید  افزودنی بتن | تمام آن چه راجع به افزودنی های شیمیایی بتن باید بدانید

۵- فرض کنیم M وزن مگنتیت و P وزن براده‌های آهنی باشد. پس:

از طرف دیگر مجموع M و P باید برابر با ۲۱۵۱= ۳۱۵ + ۱۸۳۶ باشد، پس:

(۲)                                                   ۲۱۵۱=M+P

از روابط (۱) و (۲) نتیجه می‌شود:

Kg1295= M

Kg856= P

حجم‌ها را کنترل می‌کنیم: که همان حجم محاسبه شده قبلی است.

نهایتاً مخلوط دارای ترکیب زیر می‌باشد:

 

که دارای وزن واحد حجم m3/kg خواهد بود.

۶- مخلوط آزمایشی مشابه بتن معمولی باید ساخته شود و همان آزمایش‌ها انجام گیرد. اصلاحات مخلوط مشابه بتن معمولی است.

اصلاحات بتن سنگین

متغیرهای مشاهده شده در کارگاه برای بتن سنگین مشابه بتن معمولی است و ممکن است برای جبران تغییرات در سنگدانه‌ها نیاز به تصحیح مقدار آب باشد. تصحیحات اضافی در مقادیر سنگدانه ریز برای کارآیی، وزن واحد حجم و حجم کل بتن تازه ممکن است لازم باشد. از مخلوط کردن طولانی باید اجتناب گردد، زیرا بسیاری از سنگدانه‌های معدنی تمایل به شکستن پیدا می‌کنند. کلیه احتیاطات مربوط به بتن معمولی باید در مورد بتن سنگین نیز اعمال شود. اسلامپ شاخص خوبی برای کارآیی نیست و با اسلامپ‌های زیاد، جداشدگی احتمال بیشتری دارد. برای حفظ مقاومت‌ها، هرگونه تصحیحی در مقدار آب ممکن است تجدید نظر در مقدار سیمان را نیز ضروری سازد.

دیدگاهتان را بنویسید

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

Share via
Copy link
Powered by Social Snap