معرفی بتن خودمتراکم
چکیده
در دنیای مدرن صنعت ساختمان‌سازی به دلیل افزایش تقاضا در ساخت سازه‌های بزرگ و پیچیده که اغلب منجر به شرایط بتن‌ریزی دشوار می‌گردد، به‌خصوص زمانی‌که قرار است مقادیر زیادی آرماتور سنگین در یک عضو بتن مسلح قرارگیرد اطمینان از فشرده‌سازی و ایجاد بتن بدون حفره دشوار است، همچنین تراکم دستی یا ویبراتورهای مکانیکی در این شرایط بسیار کارآمد نیستند، اما با استفاده از بتن خودتراکم که به سهولت در اطراف آرماتور در تمام گوشه‌های سازه جریان می‌یابد این نقص تا حدود بسیار زیادی رفع گردیده است.
مقدمه
با توجه به موقعیت‌های متنوعی که در بازار ساخت و ساز امروزی بوجود آمده است، تمایل به صرفه‌جویی در هزینه‌ها و افزایش عملکرد، نقشی تعیین‌کننده دربردارد. پیمانکاران، تولیدکنندگان و مالکان از آنجا که با مقررات محیط زیست، ایمنی و افزایش هزینه‌های بیمه روبرو هستند تحت فشار زیادی قرار گرفته‌اند و به دنبال یافتن مزایای اقتصادی با صرفه‌جویی در وقت و نیروی کار با بهره‌وری بالاتر می‌باشند، تا با هزینه کمتر از جمله استفاده از نیروی انسانی کمتر، مواد مناسب و تجهیزات کاربردی‌تر، ساخت و سازهایی با کیفیت بالا ارائه دهند و با افزایش ضریب ایمنی در تولید و دقت در اجرای سازه‌های مهندسی، نگرانی از حوادت طبیعی چون زلزله، آتش‌سوزی و سیل که خود منجر به زیان‌های مالی و جانی بسیاری می‌گردد را به حداقل میزان ممکن برسانند.
از آنجا که صنعت ساختمان همواره نقش اصلی در جلوگیری از این پیامدها دارد و این نقش روز‌به‌روز پر‌رنگ‌تر می‌گردد، هرکدام از اجزاء مورد مصرف در آن باید به گونه‌ای طراحی و اجرا شوند که علاوه بر افزایش سرعت ساخت با کاهش هزینه، بهره‌وری را ارتقاء دهند. همچنین باید به آن سطح از کیفیت رسیده باشند که موجب کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری گردیده و به‌گونه‌ای نیروی کار را کاهش دهند که نیاز به کارگران ماهر برای انجام کارهای سخت را جبران نماید تا جایی‌که خطرات ناشی از سقوط از روی سازه به صفر رسانده شود و از ایجاد سر و صدای ناشی از دستگاه‌ها جلوگیری شود تا به‌خودی خود باعث بهبود شرایط محیطی و افزایش ایمنی گردد و در نهایت به سازه‌ای زیبا و چشم‌نواز برسند و این امر جز با ارتقاء سطح کیفی تک تک مصالح مورد استفاده در این صنعت میسر نخواهد بود.
همان‌طور‌که تمام مهندسین و مجریان ساختمان آگاهند، پرکاربرد‌ترین این مصالح ماده جادویی به نام بتن می‌باشد که همراه با تکامل صنعت ساختمان‌سازی این ماده طی سال‌ها دست‌خوش تحولات فراوان گردیده و امروزه علاوه بر بتن سنتی شاهد انواع بتن نیز هستیم.
بتن ماده‌ای بسیار حساس است و با اعمال هرگونه تغییری به کنترل بیشتری نیاز دارد؛ به طوری‌که حتی کوچکترین تغییر آب و هوایی مانند افزایش جزئی رطوبت می‌تواند از یک ترکیب با ثبات بتنی، ترکیبی متفاوت با کارایی خاص ایجاد نماید. این تغییرات نیاز به سطح بالایی از درک در مورد انتخاب مواد و نسبت متناسب از آن‌ها دارد که خود منجر به افزایش منابع مانند کنترل کیفیت، آموزش، توسعه تجهیزات و تدارکات می‌شود و قدر‌مسلم با نگاه سختگیرانه در کنترل این مواد به کاهش هزینه در سطح بالاتر دست پیدا خواهیم کرد.
تاریخچه پیدایش بتن خود تراکم
جهت دستیابی به بتنی که شاید تا حدودی می‌تواند گوشه‌ای از خواسته‌های مجریان را برآورده کند نظریه بتن خودتراکم مطرح گردید. این بتن که حتی ممکن است در محل اجرا نیز تولید شود در بین نظریه‌های مدرن، موقعیت بی‌نظیری را به خود اختصاص می‌دهد.
از آنجا که بتن محدودیت خاص خود را دارد و به خودی خود نمی‌تواند درون قالب‌ها و گوشه‌های کار را پر کند اغلب از طریق تراکم با استفاده از لرزش برای رسیدن به مقاومت و دوام بتن استفاده می‌کنند. بسته به نوع سازه، ابعاد و حجم آن، نوع آرماتور و تمایل به استفاده از آرماتورهای نازک‌تر و با توجه به محل قرارگیری آن‌ها در سازه و بسیاری عوامل مختلف دیگر که هر یک محدودیت خاص خود را ایجاد می‌نمایند، بتن خودتراکم برای این مشکلات درمان بسیار خوبی می‌تواند باشد.
طی چندین سال در ساخت سازه‌های بتنی بادوام، موضوع بتن توانمند مطرح بود که دارای مقاومت و دوام بالا با نسبت آب به سیمان پایین بود و در آن تا حدودی جریان‌پذیری نیز بهبود یافته بود تا اینکه در اوایل دهه ۱۹۸۰ ژاپن با کمبود کارگران ماهر روبرو شد و دانشگاه توکیو- موسسه فناوری کوچی تحقیقات خود را در این زمینه توسط پروفسور حاجیمه اوکامورا گسترش داد و در سال ۱۹۸۶ پروفسور اوکامورا و تیم وی استفاده از بتن خود تراکم را که توانایی جاری شدن تحت اثر نیروی وزن خود را دارد به جای بتن توانمند که این کارایی خاص را نداشت و هم‌چنان به لرزاننده نیاز دارد به‌عنوان راه‌حلی برای این مشکل مطرح کردند که به عنوان یک فناوری نوین در حوزه علم بتن سروصدای زیادی ایجاد کرد.
در دهه هشتاد، در برخی از پروژه‌های بتنی قبل از استفاده از بتن خودتراکم از دود سیلیس در بتن استفاده می‌گردید. با ظهور فناوری بتن خودتراکم ابتدا در ژاپن، این بتن مبتنی بر استفاده از ابرپلاستیک‌‌سازهای معمولی برای ایجاد بتن بسیار سیال بود. هنگامی‌که در دهه۱۹۹۰ به اروپا رسید رویکرد آن‌ها افزودن انواع پودر (سیمان – مواد سیمانی مکمل و مواد بی‌اثر مانند سنگ آهک دولومیت و گرد و غبار گرانیت) برای افزایش چسبندگی بود و پس از آن پلی کربوکسیلات‌ها و توسعه بهینه‌سازی سنگدانه‌ها، موجب کاهش هزینه مواد مصرفی در بتن خودتراکم گردید. در امریکای شمالی نیز این بتن با استفاده از تمام این رویکردها تولید می‌شود و همواره تحت آزمایش‌های مختلف جهت کنترل و بهینه‌سازی قرار می‌گیرد.
اکنون بسیاری از کشورها از جمله سوئد، تایلند، انگلیس، هند و... در زمینه بتن خودتراکم فعالیت گسترده‌ای دارند که در مباحث آتی توضیح مختصری درباب آن‌ها خواهیم داد.
کماکان بررسی و تحقیق در اجرایی کردن این نوع از انواع بتن در سطح وسیع به خصوص در ترمیم سازه‌های بتنی ادامه دارد و دستورالعمل‌هایی نیز برای آن تهیه گردیده است اما هنوز استاندارد مربوط بدان مدون نگردیده است.
در ایران نیز استفاده از این بتن چند سالی است که متدوال گردیدهاست. به‌عنوان مثال می‌توان از بتن‌ریزی پروژه پل کابلی میدان امام حسین مشهد در سال ۱۳۹۰، ساختمان‌های مشهد مال و بهاران، برج مینیاتور، هتل لوتوس، کتیبه‌های نصب شده در پروژه قطارشهری مشهد و انواع قطعات پیش ساخته که بتن خودتراکم آن توسط شرکت پایهان تولید و اجرا شده است نام برد.
بتن ریزی پل کابلی میدان امام حسین توسط شرکت پایهان
رئولوژی
قبل از اینکه به تعریف بتن‌خود‌تراکم بپردازیم و از آنجا که مبنای واقعی بتن‌خود‌تراکم بر اساس خصوصیات رئولوژیکی ساخته شده‌است لازم دیدیم قبل از هر چیز توضیح مختصری درباره رئولوژی بتن‌خود‌تراکم داشته باشیم تا وقتی طی بررسی و تحقیق به این کلمه برمی‌خورید اطلاع کلی و جامعی نسبت به‌آن داشته باشید.
رئولوژی علمی است که به مطالعه جریان و تغییر شکل همه اشکال ماده می‌پردازد.
به زبان ساده رئولوژی بتن دانشی است که به مطالعه جریان و یا همان روانی بتن می‌پردازد و با دستگاهی به‌نام رئومتر اندازه‌گیری می‌شود و می‌توان آن‌را باسه الزام عملکردی زیر توصیف نمود:
۱- قابلیت پرکردن تمام فضای کار به‌عبارت دیگر یعنی توانایی در تغییر شکل‌پذیری بالا.
۲- قابلیت عبور یعنی توانایی روان شدن تحت تاثیر نیروی وزن خود بدون ایجاد لرزش.
۳- مقاومت دربرابر جداشدگی که این خاصیت توانایی بتن در حفظ همگن بودن آن است.
خصوصیات رئولوژیکی بتن نه تنها در توسعه بتن خودتراکم نقش محوری دارد و یک ابزار ارزشمند برای درک رفتار و فرایندهای بهینه‌سازی می‌باشد بلکه خصوصیات رئولوژیکی ضمن اینکه برای کارایی بتن تازه و دستیابی به توانایی آن جهت پرکردن فضای کار ضروری است حتی در دستیابی به استحکام و دوام بتن سخت شده در محل نیز کمک می‌کند.
بتن خودتراکم
بتن خودتراکم یا همان self consolating conceret که به‌اختصار SCC نامیده می‌شود بتنی است بسیار روان و در عین حال پایدار که به‌آسانی و بدون نیاز به انرژی خارجی می‌تواند در هر گوشه از سازه مورد‌نظر صرفاً تحت تاثیر وزن خود پخش شده از تمام نواحی عبور کرده و تمام گره‌ها و گوشه‌های فضای مربوط را پر نماید و بدون خطر استفاده از هر لرزاننده یا سایر مواد جداکننده بتن متراکم گردد، در عین‌حال که هیچ جداشدگی، حباب هوا و یا سنگدانه درشت نگران‌کننده‌ای وجود نخواهد داشت.
عدم تراکم یکنواخت و کامل بتن به‌عنوان عامل اصلی، مسئول عملکرد ضعیف سازه‌های بتنی عنوان گردیدهاست و هیچ روش علمی وجود ندارد که بتواند به‌طور کامل فشرده‌سازی بتن را در یک سایت تضمین نماید. در عوض، تمرکز به حذف نیاز به تراکم با لرزش یا هر وسیله دیگر معطوف گردیدهاست، خصوصیات بتن خودتراکم این باور غلط را در اذهان ایجاد‌کرده که چنین بتنی نیاز به لرزش ندارد اما باید این مساله را همیشه مورد توجه قرار‌داد که برای رسیدن به بتن یکپارچه همیشه بعضی از تراکم‌ها مورد نیاز است.
روانی بسیار ممکن است در بتن‌خود‌تراکم واجد شرایط نباشد بنابراین این بتن باید بتنی کارآمد باشد و مخلوطی همگن و پایدار در حین حمل و نقل و جابجایی داشته باشد و در زمان محافظت و پخت نیز باید از پایداری پویا برخوردار باشد.
استفاده از بتن‌خود‌تراکم منجر به تولید صنعتی‌تر،کاهش هزینه‌های فنی سازه‌های بتنی درجا، بهبود کیفیت، دوام و قابلیت اطمینان از سازه‌های بتنی و از بین بردن برخی پتانسیل‌های خطای انسانی خواهد شد، این تکنولوژی مدرن در تولید انواع بتن باعث بهبود سلامتی و ایمنی در خود سازه و اطراف محل ساخت‌وساز می‌شود. این بتن با توجه به ترکیب پیشرفته‌تری که نسبت به بتن‌های معمولی دارد جهت حصول اطمینان از کیفیت مطلوب مورد نیاز به آزمایش و بررسی بیشتر، هم در ابتدا و هم هنگام استفاده دارد.
با توجه به اینکه هنوز هیچ استاندارد پذیرفته شده‌ای در سطح جهانی برای بتن‌خود‌تراکم وجود ندارد و هزینه ساخت آن در اکثر مواقع از بتن معمولی بیشتر است استفاده از مخلوط طراحی شده به آزمایشات گسترده‌تری نیاز داشته و اندازه‌گیری و نظارت باید دقیق‌تر باشد و انتخاب مصالح برای این نوع بتن با دقت‌نظر بیشتری صورت پذیرد.
نمایی کلی از آزمایشگاه شرکت پایهان بتن
آزمایشگاه شرکت پایهان بتن با پرسنل مجرب همراه با سطح دانش بالا برروی انواع بتن و امکانات مدرن جهت انجام کلیه آزمایش‌های تخصصی و پیشرفته، در استان خراسان و کشورهای همسایه قادر به ارائه خدمات از جمله مشاوره در زمینه‌های فنی مهندسی، تحفیق و توسعه، انجام کلیه آزمایشات مخرب و نیمه‌مخرب، طراحی و اجرا انواع بتن همچنین در حوزه بتن خودتراکم با استفاده از مصالح استاندارد می‌باشد.
پیشنهاد می‌گردد در اجرای بتن‌های خاص از مشاوران و افراد آزموده که به تمام زوایای کار اشراف کامل دارند استفاده شود تا از زمان اجرا تا بهره‌وری شاهد نتایج بهینه باشیم.
واحد تحقیق و توسعه شرکت پایهان بتن