ارزیابی بتن خودتراکم

10 / 10
از 1 کاربر

ارزیابی خواص بتن خودتراکم تازه و سخت شده

 

نویسنده مقاله: Oladipopo S. Olafusi

ترجمه: یاسر عبداللهی 

 

چکیده

 در این مقاله خواص رئولوژیکی و مقاومت فشاری بتن خود تراکم (SCC) و بتن معمولی مقایسه شده است. قابلیت روانی و مقاومت در برابر جداشدگی نمونه های بتن تازه مخلوط شده توسط ابزار قیفV مورد بررسی قرار گرفت، در حالی که ویژگی های قابلیت عبور به وسیله L-box بررسی شد. نمونه بتن استوانه ای با قطر 100 میلی متر × طول 200 میلی متر برای مقاومت فشاری مورد بررسی قرار گرفت. خواص رئولوژیکی SCC با توجه به روش های تست متنوع آن و ویژگی های جریان منحصربفرد آن غیر قابل مقایسه با آنچه است که از بتن معمولی بدست می آید. نتایج مقاومت فشاری بتن سخت شده نشان داد که SCC بواسطه وجود مواد افزودنی در مقایسه با بتن معمولی به آرامی مقاومت خود را به دست می آورد و مقاومت 28 روزه آن کمتر از بتن معمولی است، اما SCC در نهایت پتانسیل مقاومت بالاتر بعد از 90 روز را دارد. در نهایت، اثر نسبت آب به سیمان بر خواص پلاستیکی بتن خود تراکمی نسبت به بتن معمولی کاملا ناچیز بود.

  

1. مقدمه

بتن یکی از مصالح متنوع  ساخت و ساز و جزء اصلی توسعه زیربنایی هر کشور است. ساخت و ساز و کارهای مرتبط با مهندسی عمران در سراسر جهان تا حد بسیار زیادی به بتن بستگی دارد. دلیل اینکه بتن یکی از پر مصرف ترین مصالح ساخت و ساز است بواسطه خواص آن می باشد. بتن خود تراکم (SCC) به منظور افزایش مصرف بتن توسط مهندسین ژاپنی در اوایل دهه 1980 و بعد از معرفی فوق روان کننده برای ایجاد بتن بسیار روان ایجاد و توسعه یافت. در این نوع بتن استفاده از مواد افزودنی اصلاح کننده ویسکوزیته (VMA)، که منجر به افزایش ویسکوزیته پلاستیک می شود و در پی آن از جداشدگی تا سطح زیادی از روانی که به طور معمول در آن سطح روانی جداشدگی رخ می دهد، جلوگیری می نماید.

 بتن خودتراکم (SCC) بتنی بسیار روان و غیر قابل جداشدگی است که می تواند در محل پخش شود، قالب را پر کند، و فضای آرماتورگذاری را بدون هر گونه نشست مکانیکی پر نماید. هنگامی که مقدار زیادی از آرماتور های تقویتی سنگین در یک عضو بتنی قالب بندی می شود، اطمینان از اینکه قالب به طور کامل با بتن پر شود، دشوار است. بنابراین، تراکم کامل بدون ایجاد حفره و خلل و فرج و از طریق ویبراتورهای دستی یا مکانیکی در این وضعیت بسیار غیر عملی است. این امر تاخیر و هزینه های اضافی به پروژه ها تحمیل می نماید.

 میزان افزودنی فوق روان کننده و اصلاح کننده ویسکوزیته (VMA) پارامترهای مهمی است که بر خواص رئولوژیکی  SCC تاثیر می گذارد. بسیاری از پژوهش های انجام شده در این زمینه اثبات کرده اند که نقش مواد افزودنی شیمیایی در دستیابی به خواص خوب رئولوژیکی در SCC اجتناب ناپذیر است. SCC حاصل از این روش متراکم و همگن است و سطح تمام شده فوق العاده ای دارد. استفاده از مواد آلی و یا زباله به عنوان جایگزین سیمان پورتلند در SCC، به طور قابل توجهی منجر به افزایش خواص رئولوژیکی و مقاومت SCC گردیده است. این امر هزینه های بالای تولید SCC در هر متر مکعب را، که تا حد زیادی بر استفاده آن در کشورهای در حال توسعه تاثیرگذار است، نیز کاهش می دهد. یکی از بزرگترین تفاوت های SCC و بتن معمولی مواد اختلاطی آنها است. SCC  بتنی است که می تواند بدون ویبره و جداشدگی دانه ها ریخته و متراکم گردد. سیمان که مهم ترین بخش بتن است بسیار گران می باشد. از این رو، استفاده از SCC می تواند مصرف آن را مقرون به صرفه تر نماید. هدف از این پژوهش، بررسی خواص رئولوژیکی و مقاومت فشاری SCC در مقایسه با بتن سیمان معمولی است.

 

 2. مواد و روش ها

 2-1 مصالح

 در این تحقیق سیمان معمولی پرتلند (درجه 32.5)، ریزدانه (ماسه رودخانه ای تیزگوشه)، درشت دانه (سنگ گرانیت 25 - 20 میلی متر) و فوق روان کننده Conplast SP430  (بدون کلراید، مواد افزودنی روان کننده با منشاء پلیمرهای نفتالین سولفوناتی) مورد استفاده قرار گرفت. مطالعات قبلی نشان داد که فوق روان کننده می تواند برای رسیدن به کارایی خوب مورد استفاده قرار گیرد. روانی بالا با استفاده از فوق روان کننده به دست می آید، در حالی که مقاومت در برابر جداشدگی با استفاده از مقدار زیادی ریزدانه و VMA مناسب حاصل می شود.

  

2.2. نسبت های اختلاط و عمل آوری

 دو سری مخلوط SCC  با یک سری بتن معمولی به عنوان ترکیب کنترلی به منظور مطالعه خواص مقاومت فشاری و پلاستیک مورد مقایسه قرار گرفتند. نسبت آب به سیمان (0.5) برای مخلوط کنترل مورد استفاده قرار گرفت، در حالی که نسبت آب به سیمان 0.5 و 0.38 برای دو سری مخلوط SCC تعیین گردید. فوق روان کننده Conplast SP430  (بدون کلراید، و مواد افزودنی روان کننده با منشاء پلیمرهای نفتالین سولفوناتی) برای حفظ کارایی بالا مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها از قالب بیرون آورده و تا سن آزمون در آب عمل آوری شدند. نسبت های اختلاط در جدول 1 آورده شده است.

 

جدول 1. نسبت های اختلاط

جدول1

 

 2-3 آزمون های خواص رئولوژیکی

قابلیت عبور مخلوط توسط دستگاه L-box مورد بررسی قرار گرفت در حالی که روانی و مقاومت در برابر جداشدگی با ابزار قیف V مورد آزمایش قرار گرفتند.

 

 2-4  تست مقاومت فشاری

نمونه های استوانه ای بتن به قطر 100 میلی متر × طول 200 میلی متر برای مقاومت فشاری در سنین 7، 14، 21، 28 و 90 روز مورد بررسی قرار گرفتند. آزمون مقاومت فشاری مطابق باASTM C39  انجام شد. نتایج گزارش شده میانگین سه نمونه است.

 

 

 

3. نتایج و بحث

 

3-1 آزمون خواص رئولوژیکی

شکل 1 واکنش شیمیایی فومی فوق روان کننده در مخلوط SCC را نشان می دهد، که باعث می شود آزمایش اسلامپ برای مخلوط نامناسب باشد زیرا مخلوط SCC هنگام برداشتن مخروط آزمایش اسلامپ فروپاشی کامل خواهد داشت. شکل 2 دستگاه L-box را نشان می دهدکه قابلیت عبور SCC را به وسیله اندازه گیری نسبت تفاوت بین ابتدا و انتهای باکس مورد آزمایش قرار می دهد، در حالی که شکل 3 آزمون قیف V برای قابلیت پر کنندگی و مقاومت در برابر جداشدگی مخلوط های SCC را نشان می دهد. نتایج خواص رئولوژیکی در جدول 2 ارائه شده است که مقادیر قابل قبول برای قابلیت عبور، قابلیت پرکنندگی و مقاومت در برابر جداشدگی مخلوط SCC را نشان می دهد. تصویر گرافیکی نیز در شکل 4 ارائه شده است.

شکل1

 شکل 1. مخلوط SCC

 

شکل2

شکل2. آزمون دستگاه L-box

 

جدول2. نتایج خواص رئولوژیکی

جدول2

 

شکل3

شکل3. آزمون قیف V شکل



شکل4

 شکل4. نمودار گرافیکی خواص رئولوژیک (پلاستیک)

 

3-2 خواص بتن سخت شده

دانسیته ​​و مقاومت فشاری متوسط نمونه های SCC و بتن معمولی (نمونه کنترلی) به ترتیب در جدول 3 و 4 ارائه شده است؛ تصاویر گرافیکی آنها به ترتیب در شکل های 5 و 6 نمایش درآمده اند. دانسیته یکسان 2500Kg/m3 برای نمونه کنترلی و دو مخلوط SCC به دست آمد، این در حالی است که نمونه SCC-1  دانسیته 2510Kg/m3 در سن 28 روز داشت که در محدوده مشخص 2200-2600Kg/m3  برای دانسیته بتن معمولی قرار می گیرد. از این رو، نمونه های بتن دارای وزن طبیعی و نرمال بودند.

 

جدول 3. دانسیته نمونه های بتن سخت شده

 جدول3

 

جدول 4. مقاومت فشاری نمونه های استوانه ای بتن سخت شده

جدول4

 

مقاومت فشاری هر دو نمونه SCC و بتن معمولی به طور مداوم افزایش یافت، اما نرخ افزایش مقاومت در مخلوط های SCC آهسته تر از بتن معمولی تا بعد از سن 28 روزگی بود. در حالی که SCC-2  مقاومت فشاری 90 روزه  21.33N/mm2  داشت که در حدود تا 1%  بیشتر از هر یک از نمونه شاهد (21.21N/mm2) و SCC-1 (20.50N/mm2) بود. این بدین معنی است که SCC دارای پتانسیل مقاومت فشاری بیشتر از بتن سیمان معمولی پس از 28 روز است البته در صورتی که به درستی مخلوط شده و عمل آوری شود. با این حال، بررسی بتن سخت نشان دهنده این است که نسبت آب به سیمان نیز دانسیته و خواص مقاومتی SCC را تحت تاثیر قرار می دهد.

شکل5

شکل 5. رابطه بین وزن مخصوص و مدت زمان عمل آوری نمونه های بتن

 

شکل6

شکل 6. رابطه بین مقاومت فشاری و سن نمونه ها

 

  4. نتیجه گیری

 بر اساس یافته های حاصل از ارزیابی مقایسه ای بتن معمولی و بتن خود تراکم، نتایج زیر ترسیم می شوند.

 1) خواص رئولوژیکی بتن معمولی و خود تراکمی کاملا متفاوت هستند.

 2) نسبت آب به سیمان خواص مقاومتی بتن خود تراکم را به همان اندازه بتن معمولی تحت تاثیر قرار می دهد، اما اثر آن بر خواص پلاستیکی بتن خود تراکم در مقایسه با بتن معمولی تقریبا ناچیز است.

 3) مقاومت فشاری اختلاط SCC به خوبی طراحی شده در سن 28 روز در محدوده 85%-95%  بتن معمولی است، اما نشان می دهد که پتانسیل مقاومت فشاری بیشتر در سن 90 روز و فراتر از آن را داراست.

 

 واژه شناسی

 بتن خود تراکم Self-compacting concrete

 قیف وی     V-funnel

 فوق روان کننده super plasticizer            

 افزودنی اصلاح کننده ویسکوزیته    VMA)   Viscosity modifying admixture)

 

استفاده از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است.

 

ارسال نظر

man : man
0 0
azmayeshesh fake
عنوان نظر :
نام شما :
ایمیل :
نمایش همه
علاقه مندی ها ()