بتن با کارایی زیاد: طرح اختلاط، روش ساخت و کاربردهای بتن با کارایی بالا

بتن با کارایی زیاد

بتن با کارایی زیاد که با نام بتن کارپذیر نیز مشهور است، بتنی با روانی مناسب است که انرژی کمی برای قالب‌ریزی و متراکم شدن نیاز دارد و در هنگام انتقال، دچار جداشدگی و آب‌انداختگی نمی‌شود. در این مقاله از بلاگ رامکا قصد داریم طرح اختلاط، خواص، ویژگی‌ها و همچنین کاربردهای این نوع بتن را بیان کنیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

بتن با کارایی زیاد (بتن کارپذیر)

مطابق تعاریف استاندارد، بتن با کارایی زیاد، بتنی با روانی مناسب (اسلامپ ۷ تا ۹ اینچ) است که بدون نیاز به اعمال انرژی یا با انرژی کم، قابلیت جای‌دهی و متراکم شدن دارد و چسبندگی آن به‌اندازه‌ای است که حین انتقال، جداشدگی دانه‌ها یا آب‌انداختگی در آن رخ نمی‌دهد.

مهندسان و معمارانی که از بتن‌های با کارایی زیاد به منظور حصول مقاومت زیاد یا کارایی زیاد استفاده کرده‌اند، معتقدند مزایای بتن‌های حاوی فوق روان کننده بتن، زمینه‌ای جدید در صنعت ساختمان به وجود آورده است که بر اساس آن می‌توان استفاده از بتن را در سازه‌های با طراحی پیچیده گسترش داد.

بتن با کارایی زیاد کاربردهای فراوانی دارد. گرچه استفاده از انواع افزودنی فوق روان کننده هزینه مخلوط بتن را افزایش می‌دهد، اما با صرفه‌جویی در هزینه کارگر، افزایش هزینه فوق روان کننده جبران می‌شود؛ چرا که ریختن و متراکم کردن این نوع بتن‌ها به راحتی انجام شده و در آن، زمان کمتری برای بتن‌ریزی صرف می‌شود.

کارپذیری بتن
کارپذیری بتن

مزایای بتن با کارایی زیاد

هیولیت و ریکسوم، مزایای احتمالی استفاده از بتن روان را به شرح زیر خلاصه کرده‌اند:

  • سهولت بتن‌ریزی در قالب‌های پُر آرماتور یا با آرماتور نزدیک به هم
  • سهولت بتن‌ریزی در مناطقی که بتن‌ریزی در آن دشوار است
  • بتن‌ریزی آسان، بدون نیاز به بریدن قالب یا تغییر قالب برای امکان‌پذیر کردن ویبره
  • بتن‌ریزی دال‌های کف‌ها، اسکله‌ها و دیگر سازه‌ها با سرعت زیاد، بدون استفاده از ویبره
پل چورن جدید در سوئد که کمتر از ۲ سال طراحی و ساخته شد.
پل چورن جدید در سوئد که کمتر از ۲ سال طراحی و ساخته شد.
  • امکان پمپاژ سریع بتن
  • امکان بتن‌ریزی با استفاده از ترمی (سیستم قیف و لوله)
  • امکان تولید سطوح بتنی یکنواخت و متراکم

طرح اختلاط بتن کارپذیر

با استفاده از ابر روان کننده بتن می‌توان به آسانی کارایی بتن را افزایش داد. بکارگیری این نوع افزودنی بتن، اسلامپ ۵۰ تا ۷۵ میلی‌متر را به ۱۷۵ تا ۲۳۰ میلی‌متر می‌رساند. با این وجود، برای آن‌که اسلامپ حین انتقال کاهش پیدا نکند، نیاز است در نسبت‌های اختلاط دقت کافی شود.

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن آرگون ARGON

مناسب برای تولید بتن در کارخانه‌ها و پروژه‌ها

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن دراگون DRAGON

افزایش روانی و مقاومت بتن در هوای گرم

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن پایتون PYTHON

افزایش روانی بتن در محل بتن‌ریزی، ویژه لوله پمپاژ طولانی

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن کوانتوم QUANTUM

کاهنده آب بسیار پر قدرت، ویژه آب به سیمان بسیار پایین

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن زنون XENON

ویژه تولید بتن در بچینگ در فصل زمستان، با حفظ اسلامپ مناسب

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن رادون RADON

حفظ اسلامپ طولانی، ویژه بچینگ و بتن‌ریزی در هوای گرم

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن پالادیوم PALLADIUM

پر قدرت برای روان کردن بتن هنگام تخلیه در محل پروژه

هیولیت و ریکسوم پیشنهاد کرده‌اند بهترین نقطه شروع آن است که نسبت اختلاط بتن را برای پمپاژ طرح کنیم. طرح اختلاط معمولی که در تعیین نسبت‌های اختلاط بتن ارائه شد، برای تعیین کمیت مصالح مناسب است، ولی لازم است مقاومت مشخصه بر اساس اسلامپ ۷۵ میلی‌متر به دست آید.

برای آنکه از جداشدگی سنگدانه‌ها بر اثر استفاده از فوق روان کننده‌ها جلوگیری شود، آسان‌ترین روش، افزایش مقدار ماسه و کاهش شن به مقدار ۴ تا ۵% است. در صورت بزرگ بودن‌ ابعاد ماسه، نسبت ماسه به شن را باید به گونه‌ای تنظیم نمود که مقدار ماسه تا حدود ۱۰% افزایش یابد.

نسبت‌های اختلاط بتن روان که بر مبنای تحقیقات گبلر در آزمایشگاه تکنولوژی ساخت انجمن سیمان پرتلند به دست آمده، در جدول زیر نشان داده شده است.

نوعنسبت اختلاط سیمان تیپ ۱نسبت اختلاط ماسهنسبت اختلاط شننسبت اختلاط آبنسبت اختلاط ماده کاهنده آبنسبت آب به سیمان
مخلوط کنترل (اسلامپ ۷۵ میلی‌متر)۵۲۴۱۴۲۸۱۷۳۸۲۴۱۰٫ ۴۷
مخلوط کنترل (اسلامپ ۲۳۰ میلی‌متر)۵۰۵۱۳۷۸۱۶۷۶۲۸۸۰٫ ۵۸
بتن با کارایی زیاد (اسلامپ ۲۳۰ میلی‌متر)۵۳۲۱۴۲۳۱۷۳۱۲۴۱۰٫۳% میلامین سولفونات**۰٫ ۴۷
بتن با کارایی زیاد (اسلامپ ۲۳۰ میلی‌متر)۵۳۰۱۴۱۵۱۷۲۲۲۴۳۰٫۲۵% نفتالین سولفونات**۰٫ ۴۷
نسبت‌های اختلاط برای بتن با کارایی زیاد*
* مقدار هوا در بتن تازه بین ۶٫۷% _ ۵٫۸% و در بتن سخت شده حدود ۴% بوده است.
** مواد افزودنی به صورت محلول هستند، ولی نسبت مزبور به صورت درصدی از وزن ماده جامد به وزن بتن ذکر شده است.

بیشتر بخوانید: کرموشدگی بتن

خواص و ویژگی بتن کارپذیر

خصوصیات مخلوط بتن تازه و سخت شده، در بتن‌های روان حاوی فوق روان کننده، در مقایسه با مخلوط‌های بتن کنترل، در زیر خلاصه شده است:

  • هنگامی که فوق روان کننده‌ ملامین سولفونات و پلی نفتالین سولفونات به مخلوط بتن کنترل با اسلامپ ۷۵ میلی‌متر اضافه شوند، اسلامپ بتن به میزان ۲۱۵ تا ۲۳۰ میلی‌متر افزایش می‌یابد و به این ترتیب بتن با کارایی زیاد تولید می‌شود. با این وجود، مخلوط‌های حاوی فوق روان کننده بتن پس از ۳۰ تا ۶۰ دقیقه به اسلامپ اولیه خود بازمی‌گردند. در شرایط یکسان، بتن کنترل با اسلامپ زیاد بدون مواد کاهنده آب، افت اسلامپ بسیار کمتری دارد.
محدوده افت اسلامپ در بتن‌های با اسلامپ زیاد
محدوده افت اسلامپ در بتن‌های با اسلامپ زیاد
  • اطلاعات ارائه شده در جدول زیر نشان می‌دهد بتن‌های حاوی فوق روان کننده (مخلوط‌های ۳ و ۴)، در مقایسه با بتن با اسلامپ زیاد (مخلوط ۲)، فقط مقدار کمی جداشدگی سنگدانه و آب‌انداختگی داشته‌اند. بتن با اسلامپ کم با نسبت آب به سیمان، معادل مخلوط ۱ در مقایسه با بتن‌های حاوی فوق روان کننده‌ها، زمان گیرش بیشتری داشته است.
ردیفآب‌انداختگی (ASTM C232)
درصد
آب‌انداختگی (ASTM C232)
(سطح – سانتی‌متر مربع)/ml
زمان گیرش (ASTM C403 ) اولیه
(hr:min)
زمان گیرش (ASTM C403 ) نهایی
(hr:min)
11. 090. 0314:145:46
23. 270. 1435:067:10
31. 590. 0604:526:28
41. 500. 594:556:20
خصوصیات آب‌انداختگی و زمان گیرش مخلوط‌های ارائه شده
  • مقاومت فشاری و خمشی مخلوط‌های بتن حاوی فوق روان کننده (۳ و ۴) در مقایسه با بتن کنترل با اسلامپ ۷۵ میلی‌متر (مخلوط ۱)، تفاوت چندانی نداشته است.
  • هر چند در بتن حاوی فوق روان کننده، مقدار هوا بلافاصله پس از مخلوط کردن ۶% است، اما بعد از افت اسلامپ مقدار هوا به ۴% تقلیل می‌یابد و ضریب فاصله به ۰٫۲ میلی‌متر (در مقایسه با ۰٫۱۵ میلی‌متر در مخلوط کنترل) افزایش می‌یابد. نمونه‌ بتن‌های حاوی فوق روان کننده که با میله استاندارد متراکم شده‌اند، در مقابل ۳۰۰ سیکل یخ زدن – آب شدن دوام خوبی داشته‌اند، اما نمونه‌هایی که با ویبره خارجی متراکم شده‌اند، دوام کمتری در مقابل سیکل‌های یخ زدن – آب شدن داشته‌اند. بتن‌های روان حاوی فوق روان کننده در برابر نفوذ یون کلراید و پوسته شدن ناشی از مواد یخ‌زدا، عملکرد موفقی داشته‌اند.
  • بتن‌های حاوی فوق روان کننده در مقایسه با بتن با اسلامپ ۷۵ میلی‌متر (با نسبت آب به سیمان معادل) تفاوتی از نظر جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن نشان ندادند. با این وجود، در مقایسه با بتن کنترل با اسلامپ ۲۳۰ میلی‌متر (و کارایی معادل)، جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن بتن حاوی فوق روان کننده کمتر بود.

ضد یخ بتن

ضد یخ ملات مایع آلپاین ALPINE

زودگیر کننده‌ ملات، دارای کلر

ضد یخ بتن

ضد یخ بتن مایع اسکیمو ESKIMO

زودگیر بتن بدون کلر

کاربردهای بتن با کارایی زیاد

پی گسترده سازمان ۳۷ طبقه در رافلزسیتی سنگاپور، شامل yd3۱۴۳۰۰ بتن با مقاومت ۳۴ مگاپاسکال و اسلامپ ۱۰ اینچ بود که طی مدت ۴۳ ساعت در دمای محیطی ۸۵ تا ۹۰ درجه فارنهایت ریخته شد. بتن مورد نیاز از سه کارخانه بتن آماده که دو تا آن‌ها ۲۵ دقیقه و دیگری ۴۵ دقیقه از محل ساختمان فاصله داشتند، آورده شده‌اند. بتن‌های حاوی فوق روان کننده، با افت اسلامپ کم و اسلامپ ۰ تا ۱۰ اینچ بودند که در هوای گرم ریخته شدند.

ساختمان رافلزسیتی، سنگاپور ۱۹۸۳
ساختمان رافلزسیتی، سنگاپور ۱۹۸۳

بتن با مقاومت و کارایی زیاد و حاوی فوق روان کننده، برای بتن‌ریزی در هوای سرد نیویورک موفقیت‌آمیز بود. از این بتن، برای ساخت ساختمان ۶۸ طبقه برج ترامپ (Tramp Tower) نیز استفاده شده است.

برج ترامپ در نیویورک
برج ترامپ در نیویورک

مثال قابل توجه دیگری که مزیت استفاده از بتن با مقاومت و کارایی زیاد را می‌رساند، ساخت منابع انبار نفت و سکوهای حفاری چاه‌های نفت است که از سال ۱۹۷۳ در دریای شمال در قسمت انگلستان و نروژ صورت گرفته است. این سازه از ترکیب اعضای پیش‌تنیده و بتن آرمه با آرماتور زیاد ساخته شده و در معرض شرایط غیرمعمول قرار دارد. این سازه نه تنها در معرض خوردگی ناشی از آب دریا، بلکه در مقابل بارهای غیر معمول امواج نیز قرار داشته است.

گرویک و‌هانگنستاد، طراحی و اجرای اولین سازه پروژه‌ای به نام اکوفیسک را بر عهده گرفتند. این سازه، شامل مخزن مرکزی نفت به ابعاد ۴۵ متر مربع و ۷۰ متر ارتفاع بود. این مخزن، در پلان ۹ برجستگی داشت. علت این امر آن بود که شکل انتخاب شده، حداکثر مقاومت را در دیوارهای با ضخامت ۰٫۵ میلی‌متر به وجود آورد.

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این پروژه، بتن موج‌شکن آن بود که به گونه‌ای طراحی شده بود که در مقابل فشارهای حاصل از امواج مقاومت کند. از مخلوط بتن با نسبت آب به سیمان کم و مقدار سیمان زیاد (مقاومت فشاری ۷۰-۶۰ مگاپاسکال)، برای ساخت حلقه‌های پیش‌ساخته و غیر مسلح موج‌شکن استفاده شد.

مخازن ذخیره نفت و موج‌شکن اکوفیسک
مخازن ذخیره نفت و موج‌شکن اکوفیسک

شرکت پیمانکاری نروژی، طرح متفاوتی را برای ساخت ۷ سکو از ۱۵ سکوی دریای شمال ارائه کرد. این سکوها به سکوهای کاندیپ معروفند. سکوهای مزبور، از ۱۹ یا ۲۴ جایگاه مخزن نفت تشکیل شده و روی سطح دریا قرار گرفته‌اند. ۳ یا ۴ پایه، عرشه سکو را نگه می‌دارد.

بعضی اطلاعات در مورد کیفیت بتن مصرفی در قدیمی‌ترین و جدید‌ترین سکوهای نصب شده کاندیپ، یعنی بریل و استاتفیورد “س” در جدول زیر ارائه شده است. این اطلاعات، بر اساس گزارش مُکسنِس تنظیم شده است. نگارنده مدارک جالبی ارائه داده که نشان می‌دهد چگونه ارتباط نزدیک میان مهندس پروژه و تولید‌کننده مصالح، موجب کاهش هزینه ساخت می‌شود.

سکوBeryl A (1975)Statfjord C (1984)
عمق آب (m)
نسبت بین تعداد سلو‌ل‌ها به تعداد برج‌ها
ظرفیت مخازن (میلیون بشکه)
حداکثر وزن سکو (tons)
حجم بتن (m3)
118
19.3
0.9
28000
62000
145
2404
2
50000
135000
نسبت‌های مخلوط (kg/m3)
سیمان
ماسه
شن
حداکثر اندازه شن ۳۲ میلی‌متر
حداکثر اندازه شن ۲۰ میلی‌متر

  430
900

900
175

  380
1030

845
160
نوع ماده افزودنیکاهنده آب معمولی (لیگنوسولفونات)فوق روان کننده (نفتالین سولفونات)
اسلامپ (mm)
مقاومت فشاری میانگین (MPa)
120
55
220
62
نسبت‌های اختلاط و خصوصیات بتن مصرفی در ساخت سکوهای کاندیپ نروژ

در ژوئیه ۱۹۷۹ مطالعات عمل آمده روی قالب لغزنده مخزن نفت استاتفیورد “ب” نشان داد مصرف سیمان نوع II (مطابق با استاندارد ASTM) و استفاده از نسبت‌های مخلوط به کار رفته برای ساخت بتن، موجب حداکثر سرعت حرکت قالب لغزان (حدود ۲ متر) در روز می‌شود.

برای قالب لغزنده پایه سکو، لازم بود این میزان به ۳ متر در روز افزایش یابد. این کار با افزایش نرمی ذرات سیمان به ۴۰۰ کیلوگرم بر متر مربع حاصل شد و البته زمان گیرش نیز از ۵/۹ ساعت به ۵/۷ ساعت تقلیل یافت. برای ساخت پایه سکوهای پروژه‌های استاتفیورد استاندارد ASTM C 403، از سیمان ریزتری استفاده شد.

مقایسه بین نسبت‌های مخلوط بتن در بریل “آ” و استاتفیورد “س” در جدول بالا، نکات جالبی را نشان می‌دهد:

  • بکارگیری افزودنی فوق روان کننده در Statfjord C، سبب افزایش قابل توجه کارایی (اسلامپ ۲۲۰ میلی‌متر) در مقایسه با اسلامپ ۱۲۰ میلی‌متر در بتن Beryl A – که با استفاده از ماده معمولی کاهنده آب به دست آمد – گردید.
  • تأثیر توأم استفاده از درشت‌دانه‌ها با حداکثر‌ اندازه سنگدانه کوچک‌تر و کارایی (قابلیت تراکم) بهتر، سبب افزایش مقاومت فشاری بتن استنفورد “س”، به میزان ۱۳% گردید. البته مصرف فوق روان کننده سبب کاهش زیاد میزان مصرف سیمان گردید. روشن است در سازه‌های حجیم، کاهش مقدار سیمان به میزان ۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب، تأثیر مفیدی روی هزینه و احتمال خطر ناشی از ترک‌خوردگی حرارتی دارد.

بیشتر بخوانید: انواع بتن

همان‌طور که گفته شد بتن با کارایی زیاد، بتنی است که در عین روان بودن و کارپذیری مناسب، مقاومت کافی داشته باشد و بتواند در مناطق پُر آرماتور یا قالب‌هایی که آرماتور به صورت کنار هم در آن به کار رفته استفاده شود و بدون نیاز به ویبره تراکم مناسبی داشته باشد. در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد اطلاعاتی پیرامون این بتن و ویژگی‌ها و خواص آن در اختیار شما قرار گیرد. امیدواریم توانسته باشیم اطلاعات شما را در زمینه بتن کارپذیر تکمیل کنیم. در پایان از شما خواهشمندیم با بیان نظرات کاربردی خود، ما را در ارتقای کیفیت مقالات علمی یاری رسانید.

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن نئون NEON

کاهنده قوی آب و روان کننده بتن در مدت بسیار کوتاه

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن آرگون ARGON

مناسب برای تولید بتن در کارخانه‌ها و پروژه‌ها

رزین سنگ مصنوعی

رزین سنگ مصنوعی جیپیکس GIPIX

مناسب برای تولید محصولات گچی و بتنی با حفظ کارایی طولانی مدت

رزین سنگ مصنوعی

رزین سنگ مصنوعی یونیکس UNIX

افزایش زمان حالت خمیری و کارایی ملات سنگ مصنوعی

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن دراگون DRAGON

افزایش روانی و مقاومت بتن در هوای گرم

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن پایتون PYTHON

افزایش روانی بتن در محل بتن‌ریزی، ویژه لوله پمپاژ طولانی

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن کوانتوم QUANTUM

کاهنده آب بسیار پر قدرت، ویژه آب به سیمان بسیار پایین

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن زنون XENON

ویژه تولید بتن در بچینگ در فصل زمستان، با حفظ اسلامپ مناسب

ضد یخ بتن

ضد یخ ملات مایع آلپاین ALPINE

زودگیر کننده‌ ملات، دارای کلر

حباب هوا ساز بتن

حباب هوا ساز بتن هیرو HERO

افزایش کارایی و دوام در برابر سیکل ذوب و یخبندان

رزین سنگ مصنوعی

رزین سنگ مصنوعی رزیکس RESIX

افزایش آب‌بندی و مقاومت فشاری و خمشی موزاییک پلیمری

ضد یخ بتن

ضد یخ بتن مایع اسکیمو ESKIMO

زودگیر بتن بدون کلر

6 دیدگاه برای “بتن با کارایی زیاد: طرح اختلاط، روش ساخت و کاربردهای بتن با کارایی بالا

  1. اشتراک‌ها: کرمو شدگی بتن | صنایع شیمی ساختمان رامکا

  2. اشتراک‌ها: عیار بتن؛ عیار بتن چیست و چگونه آن را محاسبه می‌کنند؟! | صنایع شیمی ساختمان رامکا

دیدگاهتان را بنویسید

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

چت تلگرام | مشاوره و خرید افزودنی بتن
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در تلگرام  پرسنل پشتیبانی که میخواهید با او صحبت کنید را انتخاب کنید