طرح اختلاط بتن سنگین: راهنمای جامع کاربرد، مشخصات، نسبت‌ها و اصلاحات

طرح اختلاط بتن سنگین

بیشترین استفاده بتن سنگین در حفاظت‌های هسته‌ای است. بتن با دانسیته بالا یا بتن سنگین، امکان کاهش در ضخامت با درجه یکسان حفاظت را فراهم می‌کند؛ به طوری که جهت حفاظت مقابل نوترون‌ها، لازم است ماده‌ای همچون بتن با داشتن اجزایی که اتم‌های آن بتوانند هم نوترون‌ها را گرم کنند و هم آنها را جذب نمایند، استفاده شود. در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم ضمن بررسی مشخصات سنگدانه‌ها در بتن سنگین و کاربرد بتن سنگین، نسبت‌های طرح اختلاط بتن سنگین را نیز بررسی کنیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

کاربرد بتن سنگین

بتن سنگین، بتنی مؤثر و اقتصادی است که با درجه یکسان حفاظت، امکان کاهش در ضخامت را فراهم می‌کند. این بتن از اتم‌هایی تشکیل شده که می‌تواند نوترون‌ها را گرم کرده و به وسیله اتم‌های اجزایی از جمله کلسیم با بورون که دارای مقاطع عرضی نوترون‌گیر زیاد است، جذب شود. به علت اثر کندگیری زیاد بعضی از انواع بورون روی بتن، باید در شکل ورود بورون در بتن دقت به خرج داد.

 نظریات ACI در بتن سنگین مرجع خوبی برای اطلاعات طراحی است. به طور معمول بتن سنگین برای داشتن وزن واحد حجم ۲۸۸۰ تا ۵۶۱۰ کیلوگرم بر متر مکعب طراحی می‌شود و بر اساس درجه محافظت مورد نیاز، ضخامت سازه پیش‌بینی می‌گردد.


مشخصات سنگدانه‌ طرح اختلاط بتن سنگین

بتن با دانسیته زیاد با استفاده از سنگدانه‌های سنگین، مثل سنگ‌های معدنی آهنی، از جمله مگنتیت و لیمونیت، سنگ معدنی – مثل: باریت، براده‌های فولادی و گلوله‌های فولادی – و مصالح مصنوعی مثل فسفر آهن ساخته می‌شود. سنگدانه‌ها را می‌توان با دانه‌بندی‌های متداول برای اندازه‌های درشت و ریز تهیه نمود. امکان استفاده از ماسه رایج نیز در مخلوط هنگامی ‌که وزن واحد حجم مجاز را دارا باشد، وجود دارد.

معمولاً بتن سنگین برای داشتن چگالی ۲۸۸۰ تا 5610 کیلوگرم بر متر مکعب طراحی می‌شود.
معمولاً بتن سنگین برای داشتن چگالی ۲۸۸۰ تا ۵۶۱۰ کیلوگرم بر متر مکعب طراحی می‌شود.

کلیه سنگدانه‌ها به دلیل شکل و وزنشان تمایل به تولید مخلوطی خشن دارند. از هوازایی به علت تأثیر زیان‌آور آن روی دانسیته باید اجتناب شود. از این رو، به منظور بهبود کارآیی نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. مقاومت فشاری قابل دستیابی با این نوع مصالح، بین ۲۱ و ۴۲ مگاپاسکال در ۲۸ روز تغییر می‌کند. برخی از سنگدانه‌های سنگین برای قرارگیری در معرض هوازدگی مناسب نیستند و باید حفاظت شوند.

استاندارد ASTM C637 تحت عنوان «سنگدانه‌ها برای بتن محافظ تشعشع»، خواص مهم سنگدانه‌های سنگین را پوشش می‌دهد. جهت ارزیابی این نوع مواد، به جدول ذیل توجه نمایید.

مادهتوصیفتوده ویژهوزن واحد حجم بتن
(کیلوگرم بر متر مکعب)
لیمونیت، ژئوتیتسنگ‌های معدنی آهنی آبدار۳٫۴-۳٫۸۲۸۸۰-۳۱۲۰
باریتسولفات باریم۴٫۰-۴٫۴۳۲۸۰-۳۶۰۰
ایلمنیت، هماتیت، مگنتیتسنگ‌های معدنی آهنی۴٫۲-۵٫۰۳۴۴۰-۳۸۴۰
فولاد – آهنگلوله، کلوخه‌ها، براده‌ها و…۶٫۵-۷٫۵۴۹۷۰-۵۶۱۰
مصالح فسفر آهن و فروسیلیس (سرباره‌های سنگین)، فقط باید پس از بررسی کامل مورد استفاده قرار گیرند.

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن فیوژن پلاس +FUSION

افزاینده مقاومت بتن و کاهنده آب قوی در مدت کم

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن نئون پلاس +NEON

افزایش اسلامپ بتن با نسبت آب به سیمان پایین در کوتاه‌مدت

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن فیوژن FUSION

کاهنده سریع و قوی آب

دیرگیر بتن

دیرگیر بتن دلکو DELCO

بالا بردن زمان گیرش بتن در تابستان

ضد یخ بتن

ضد یخ ملات مایع اپکس APEX

تسریع‌کننده گیرش ملات، حاوی کلر

ضد یخ بتن

ضد یخ بتن مایع نیترو NITRO

تسریع‌کننده گیرش بتن، فاقد کلر

روان کننده بتن

روان کننده بتن ایندکس INDEX

افزایش اسلامپ بتن در پای کار، ویژه پمپاژ طولانی

روان کننده بتن

روان کننده بتن کربن CARBON

افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستان

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن اوپال OPAL

افزایش میزان روانی بتن در لوله‌های طولانی پمپ

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن توتال TOTAL

افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستان

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن کریپتون KRYPTON

ویژه تولید بتن با حفظ اسلامپ در زمستان

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن وانادیوم VANADIUM

تسهیل روان کردن بتن در محل پروژه

نسبت‌های طرح اختلاط بتن سنگین

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

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

داده‌ها: سنگ معدن آهنی مگنتیت با توده ویژه ۴٫۲ هم برای ریزدانه و هم درشت‌دانه. وزن واحد حجم خشک میله خورده با دانه‌بندی از ۳۷٫۵ میلی‌متر تا نمره ۴ برابر با ۲۵۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

  • مدول نرمی‌سنگدانه ریز ۲٫۷ است.
  • براده‌های آهنی با توده ویژه ۶٫۵ موجود است.
  • تجربه قبلی حاکی از این است که ۲۰۵ کیلوگرم بر متر مکعب آب برای ۱۰۰ میلی‌متر اسلامپ مورد نیاز است و ۳۴۸ کیلوگرم بر متر مکعب سیمان برای مقاومت مطلوب ضروری است.

راه‌حل:

  • از جدول حجم خشک میله خورده سنگدانه درشت در واحد حجم بتن برای سنگدانه ۳۷٫۵ میلی‌متر و مدول نرمی ‌ماسه برابر با ۲٫۷، میزان ۰٫۷۲ به دست می‌آید.
  • وزن مگنتیت ۳۷٫۵ میلی‌متر برابر است با ۰٫۷۲ × ۲۵۵۰ = ۱۸۳۶kg/m3
  • حجم‌های جامد:
مادهوزن (کیلوگرم)حجم (متر مکعب)
سیمان۳۴۸۳۴۸/ (۳٫۱۵×۱۰۰۰) = ۰٫۱۱
آب۲۰۵۲۰۵/۱۰۰۰=۰٫۲۰۵
سنگدانه درشت۱۸۳۶۱۸۳۶/ (۴٫۲×۱۰۰۰)= ۰٫۴۴
حجم هوای محبوس (۱%)۰٫۰۱
جمع (به جز سنگدانه ریز)۲۳۸۹۰٫۷۷

حجم جامد سنگدانه ریز ۱ – ۰٫۷۷ = ۰٫۲۳m3است. پس وزن خشک سنگدانه ریز ۰٫۲۳ × ۴٫۲ × ۱۰۰۰= ۹۶۶kg است. وزن واحد حجم بتن خمیری عبارت است از:

۲۳۸۹+۹۶۶=۳۳۵۵kg/m3

  • جهت تأمین وزن واحد حجم مطلوب که حداقل۳۶۷۰ کیلوگرم بر متر مکعب تعیین شده، باید وزن سنگدانه درشت بدون تغییر در حجم ۰٫۴۴ متر مکعب به میزان۳۶۷۰ – ۳۳۵۵ = ۳۱۵ kg/m3 افزایش یابد.
  • فرض کنیم M وزن مگنتیت و P وزن براده‌های آهنی باشد. پس:

۰٫۴۴= [M/(4.2×1000)]+[p/(6.5×۱۰۰۰)]

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

M+P=2151

بنابراین از روابط بالای مقاله طرح اختلاط بتن سنگین:

M=1295kg

P=856kg

حجم‌ها را کنترل می‌کنیم:

حجم مگنتیت= [۱۲۹۵/ (۴٫۲×۱۰۰۰)]=۰٫۳۱

حجم براده‌های آهنی= [۸۵۶/ (۶٫۵×۱۰۰۰)]=۰٫۱۳

مجموع حجم‌های درشت‌دانه= ۰٫۳۱+۰٫۱۳=۰٫۴۴

که همان حجم محاسبه شده قبلی است. در نهایت، مخلوط دارای ترکیب زیر است:

مادهوزن (کیلوگرم)حجم (متر مکعب)
سیمان۳۴۸۰٫۱۱
آب۲۰۵۰٫۲۰۵
سنگدانه درشت  
مگنتیت۱۲۹۵۰٫۳۱
براده‌های آهنی۸۵۶۰٫۱۳
سنگدانه ریز۹۶۶۰٫۲۳
هوای محبوس۰٫۰۱
جمع کل۳۶۷۰۱٫۰۰

که دارای وزن واحد حجم ۳۶۷۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

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

عمل آوری بتن

کیورینگ بتن کاور COVER

مناسب کیورینگ بتن در هوای گرم

عمل آوری بتن

کیورینگ بتن فینیش FINISH

عمل‌آوری بتن در هوای گرم

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، ممکن است برای کارایی، وزن واحد حجم و حجم کل بتن تازه لازم باشد. از مخلوط کردن طولانی باید اجتناب شود، 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 دستیابی به میزان کارایی نیست و با اسلامپ‌های زیاد، جداشدگی احتمال بیشتری دارد. برای حفظ مقاومت‌ها، هر گونه تصحیح در مقدار آب، ممکن است تجدید نظر در مقدار سیمان را نیز ضروری سازد.

بیشتر بخوانید: طرح اختلاط بتن سبک

همان‌طور که گفته شد بتن سنگین، بتنی با جرم مخصوص است که عوامل گوناگونی در نسبت‌های طرح اختلاط آن مؤثرند. در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد نسبت‌های طرح اختلاط بتن سنگین به روش کمّی بیان شود و اطلاعاتی دقیق و کارامد در این زمینه تبیین گردد. امیدواریم با مطالعه این مقاله توانسته باشید به اطلاعات کافی در این زمینه دست یابید. خواهشمندیم با بیان نظرات کاربردی خود، ما را در ارتقای کیفیت مقالات یاری رسانید.

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن فیوژن پلاس +FUSION

افزاینده مقاومت بتن و کاهنده آب قوی در مدت کم

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن نئون پلاس +NEON

افزایش اسلامپ بتن با نسبت آب به سیمان پایین در کوتاه‌مدت

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن فیوژن FUSION

کاهنده سریع و قوی آب

دیرگیر بتن

دیرگیر بتن دلکو DELCO

بالا بردن زمان گیرش بتن در تابستان

ضد یخ بتن

ضد یخ ملات مایع اپکس APEX

تسریع‌کننده گیرش ملات، حاوی کلر

ضد یخ بتن

ضد یخ بتن مایع نیترو NITRO

تسریع‌کننده گیرش بتن، فاقد کلر

روان کننده بتن

روان کننده بتن ایندکس INDEX

افزایش اسلامپ بتن در پای کار، ویژه پمپاژ طولانی

روان کننده بتن

روان کننده بتن کربن CARBON

افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستان

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن اوپال OPAL

افزایش میزان روانی بتن در لوله‌های طولانی پمپ

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن توتال TOTAL

افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستان

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن کریپتون KRYPTON

ویژه تولید بتن با حفظ اسلامپ در زمستان

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن وانادیوم VANADIUM

تسهیل روان کردن بتن در محل پروژه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.