اندازه گیری پارامترهای مربوط به ظرفیت نفوذ در بتن و راهکارها

 

مفهوم کلی ظرفیت نفوذ و اهمیت آن از نظر دوام بتن، قبلا معرفی شده است. در این بخش، برخی از چندین روش اندازه گیری مورد استفاده به منظور تعیین کمی جنبه های مختلف ظرفیت نفوذ در بتن ها، به طور مختصر مورد بررسی قرار می گیرد.

این روش های مختلف، توانایی یک بتن مشخص در انتقال آب مایع، بخار آب، جریان الکتریکی با یون ها را در درجه نخست از طریق حفرات موجود در چسباننده بتن، مشخص می سازند. روشن است که این توانایی به اندازه حفرات و نیز به درجه ارتباط موثر حفرات بزرگتر، بستگی دارد. درجه بالایی از ارتباط میان حفرات بزرگتر اغلب با عنوان «تراوایی» در مراجع عنوان می شود، و از بین رفتن تدریجی آن بر اثر پیشرفت هیدراسیون منجر به ایجاد «ناتراوایی» می گردد. اغلب اینگونه بیان می شود که در ناتراوایی، حفرات بزرگ تر به طور موثری مجزا می شوند به گونه ای که تنها ارتباط باقیمانده میان آنها از طریق «حفرات ژلی» می باشد. نویسنده حاضر با توجه به بحث قبلی خود در ارتباط با مفهوم حفرات ژلی، این ایده را بسیار غیر متحمل می داند. ایده باریک شدن پیش رونده «درزهای محدود شده» چنانکه در شکل 2-8 نشان داده شده است، بسیار منطقی تر به نظر می رسد.

اندازه گیری ظرفیت نفوذ از طریق نفوذپذیری آب

 

مقیاس کلاسیک ظرفیت نفوذ در بتن، نفوذپذیری است، یعنی مقیاس نرخ انتقال جرمی آب تحت یک حد فشار مشخص، پس از برقرار شدن جریان حالت پایدار (دائمی)، این مفهوم ساده است اما اندازه گیری آزمایشگاهی برای اغلب بتن ها دشوار می باشد. اختلاف مقادیر به دست آمده در اندازه گیری های مکرر، اغلب قابل ملاحظه بوده و پراکندگی کلی نتایج متاسفانه بسیار بالا است. مدوده معمول این مقادیر برای بتن های شبه اصلی بالغ از مرتبه 12-10 تا 14-10 می باشد که مقادیر کمتر برای بتن هایی با ترکیبات سیمانی مکمل، به دست آمده است.

مقادیر نفوذپذیری چنانکه انتظار می رود، عموما با افزایش هیدراسیون، کاهش می یابند. همچنین گزارش شده است که این مقادیر در مدت یک آزمایش بخصوص، کاهش هایی را با گذشت زمان نشان می دهند که این امر تا حدی شگفت آور می باشد.

اندازه گیری ظرفیت نفوذ از طریق هدایت الکتریکی DC

 

چندین مورد از روش های مختلف سنجش ظرفیت نفوذ شمل توانایی نمونه های بتنی در عبور جریان مستقیم می باشد. از میان این روش ها، روش اندازه گیری «نفوذپذیری کلرید» تاکنون پرکاربردترین آنها بوده و عموما برای محققان و کارشناسان بتن در آمریکای شمالی و دیگر نقاط، آشنا می باشد. روش استاندارد ASTM C1202-97، مقدار کلی عبور جریان (برحسب کلمب) در مدت شش ساعت از نقطه ای به ضخامت mm50 از بتن اشباع در حالت تماس با محلول های الکترود NaCl و NaOH را در اختیار می گذارد؛ در حالتی که ولتاژ در کل آزمایش برابر 60 ولت DC باقی بماند محدوده مقادیر مربوط به بتن های شبه اصلی (اندازه گیری شده در زمان 28 روز مشخص شده در استاندارد) بین حدود 6000 کلمب و 1500 کلمب می باشد که اغلب به نسبت w:c بستگی دارد.

همانند نفوذپذیری آب، مقادیر کلمب اندازه گیری شده برای بتن های با نسبت های w:c کمتر، کوچکتر بوده و این مقادیر برای بتن های شامل ترکیبات سیمانی مکل، باز هم کوچکتر می باشد. بتن هایی که به طور تناوبی به موازات پیشرفت هیدراسیون آزمایش می شوند، کاهش های پیش رونده ای را در مقادیر کلمب اندازه گیری شده نشان می دهند.

این روش سریع و نسبتا تکرارپذیر می باشد، ما ولتاژ بالای استفاده شده، اثرات حرارتی را در بتن های نفوذپذیرتر ایجاد می کند که منجر به پیچیدگی هایی می گردد. این روش در اصل به منظور تهیه ابزاری برای درجه بندی میزان کارآیی راهکارهای مختلف طراحی شده جهت طولانی نمودن عمر کاری بتن های عرشه پل در برابر خوردگی فولاد، ایجاد گردید و مشخصا برای اندازه گیری هدایت الکتریکی یا انتشار یون کلرید طراحی نشده است.

روش های اندازه گیری الکتریکی اساسی بیشتری برای ظرفیت نفوذ در بتن ها طی 25 سال گذشته ایجاد شده است. کار اولیه ویتینگتون و همکاران، مبنایی را برای درک اصول هدایت الکتریکی در بتن فراهم نمود. این کار نشان داد که هدایت الکتریکی به صورت نسبتا کاملی به هدایت چسباننده خمیر سیمان بستگی دارد و چنانکه انتظار می رفت، مشخص شد که هدایت الکتریکی برای بتن های با نسبت بالاتر w:c، بیشر می باشد و به تدریج که چسباننده بر اثر ادامه هیدراسیون نفوذناپذیرتر می گردد، هدایت الکتریکی با زمان کاهش می یابد.

بعدها کریستنسن و همکاران اصول مربوط به هدایت جریان در فاز چسباننده خمیر سیمان را خلاصه نمودند. مشخص شد که هدایت «حجمی» خمیر عموما چندین برابر کوچکتر از هدایت محلول حفره ای هیدروکسید قلیایی موجود در آن می باشد. روابط حاکم به صورت محصول توام سه عامل بیان شدند: قابلیت هدایت محلول حفره ای؛ کسر حجمی موثر «حفرات مویینه» حامل جریان؛ و «عامل β» که شاخص معکوس انحنای این کانال های حامل جریان می باشد. در حالی که قابلیت هدایت محلول حفره ای بیان شده ممکن است به اندازه جزئی با ادامه هیدراسیون افزایش یابد، اما این اثر با کاهش حجم موثر حفراتی که یون های حامل جریان از انها عبور می کنند و خصوصا با افزایش انحنای مسیر جریان (کاهش β) خنثی می گردد. نتیجه خالص آن است که هدایت الکتریکی به طور مداوم با هیدراسیون کاهش می یابد که همانند کاهش نشان داده شده در روش های دیگر اندازه گیری ظرفیت نفوذ می باشد.

بنابراین، هدایت DC می تواند به عنوان یک شاخص آسان ظرفیت نفوذ یک بتن به کار می رود، خصوصا اگر قابلیت رسانایی محلول حفره ای آن قابل تعیین یا تخمین باشد.

این ایده ها اخیرا توسط نوکن و هوتون به منظور شکل دادن روشی برای اندازه گیری عادی ظرفیت نفوذ از طریق اندازه گیری قابلیت هدایت DC، با هدف ایجاد پایه ای برای مشخصات دوام بتن، به کار گرفته شده است. در روش آنها، از دستگاه و شکل نمونه مطابق با ASTM C1202-97 استفاده می شود اما جزئیات اندازه گیری تا حد زیادی از روش ASTM متفاوت می باشد. برای اجتناب از اثرات حرارتی، ولتاژ تا 15 ولت و زمان اندازه گیری تا 15 دقیقه کاهش یافت و برای ایجاد تماس الکتریکی، ز M NaOH3/0 در هر دو وجه استفاده شد. مقادیر هدایت الکتریکی حجمی اندازه گیری شده با این روش برای بتن های شبه اصلی، بین تقریبا ms/cm800 برای بتن های نفوذپذیر تا حدود ms/cm100 برای بتن نفوذناپذیر، قرار گرفت. این مقادیر برای بتن های حاوی میکروسیلیس و خاکستر بادی، پایین تر بود.

محلول های حفره ای بتن توسط نوکن و هوتون توصیف شده و مود تحلیل قرار گرفتند و قابلیت هدایت محلول ها توسط روش اسیندر و همکاران محاسبه شد. مشخص شد که در عین حال که قابلیت هدایت محلول حفره ای چندین برابر بیشتر از قابلیت هدایت حجمی می باشد، اما با نرمال نمودن مقادیر اخیر (یعنی با تقسیم آنها بر قابلیت هدایت محلول)، تنها همبستگی کمی بهتری برای نفوذپذیری آب و دیگر روش های اندازه گیری ظرفیت نفوذ نسبت مقادیر خام قابلیت هدایت حجمی، به دست آمد.

روش های اندازه گیری ظرفیت نفوذ در بتن

اندازه گیری ظرفیت نفوذ از طریق مقاومت ظاهری (امپدانس) مختلط AC

بیشتر تمرکز تحقیقات بر روی اندازه گیری های خواص الکتریکی بتن ها (یا به طور عام، خمیرهای سیمان) شامل توسعه و تفسیر روش های طیف سنجی مقاومت ظاهری مختلط (ASIC) AC بوده است. این پیشرفت ها توسط کریستنسین و همکاران خلاصه شده است. چنین روش هایی، بررسی های بسیار دقیق تری از هدایت الکتریکی خمیرهای سیمان را امکان پذیر ساخته و عوامل مختلف مرتبطی مانند رفتار و خواص عایق های الکتریکی مربوط به انتشار یون ها را مشخص می نمایند. راهکارهای اخیر در این موضوع و ارتباط آن با پارامترهای حفره ای در بتن، توسط مک کارتر و همکاران و نیز بیودواین و مارچند ارائه گردیده است.

مطالب مرتبط با این مقاله را در این بخش از کلینیک بتن ایران دنبال نمایید

 

عوامل تاثیر گذار بر مقاومت بتن و آزمون های بتن

اندازه گیری ظرفیت نفوذ از طریق انتقال خار آب

 

روش های اندازه گیری انتقال بخار آب در داخل بتن به طور مختصر در مقدمه مغهوم ظرفیت نفوذ، ذکر گردید و ماهیت غیرعادی انتقال بخار آب در داخل نمونه های نسبتا خشک، در شکل 2-8 نشان داده شد. یک روش آزمایش استاندارد ASTM برای عبور بخار آب از مصالح (ASTM E96-00) روشی را برای اندازه گیری نرخ عبور بخار آب از ضخامت واحد مصالح از طریق ایجاد تفاوت فشار بین دو سطح مصالح، مشخص می نماید. این روش به طور ویژه برای بتن طراحی نشده است و درجه اشباع خود نمونه را مورد توجه قرار نمی دهد و این به طور مشخص، عامل کنترل کننده ای برای بتن نسبتا خشک می باشد.

یک مشخصه فنی ISO تا حدی مشابه اما انعطاف پذیرتر، به طور کلی برای مصالح ساختمانی طراحی گردید. این روش، امکان اندازه گیری های انتقال بخار آب تحت چندین شرایط مرزی متفاوت را به وجود آورده و بیشتر مشخص می کند که نمونه دارای شرایط RH %50 می باشد.

نیلسون با استفاده از نوع دیگری از روش های ISO، ضرایب انتشار بخار آب در بلندمدت را برای بتن های بسیار بالغ اندازه گیری کرده است، اما این کار تنها بین شرایط مرزی RH %65 و RH %100 انجام شده است. ضرایب انتشار رطوبت، وابستگی مورد انتظار به نسبت w:c را نشان دادند. چنانکه انتظار می رفت، مشخص شد که ضرایب انتشار رطوبت برای بتن های حاوی میکروسیلیس بسیار پایین تر و این ضرایب برای بتن های شامل میکروسیلیس و خاکستر بادی، به طور ویژه پایین بودند.

مطالعات تا حدی مشابه توسط جوس و رینهاردت انجام گرفت، اما در این مورد، مطالعه بر روی اثرات افزایش دما متمرکز گردید. مشخص شد که در دماهای بالاتر، ضرایب انتشار به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می یابند. جوس و رینهاردت در تحلیل های خود، سهم و اثر مجزای ناشی از انتشار در داخل حفرات پر نشده و ناشی از انتقال مایع در داخل «نقاط مسدود» پر شده مانند آنچه در شکل 2-8 نشان داده شده، در ضرایب انتشار مشاهده شده را شناسایی نمودند، اما نتوانستند جریان کلی را به اجزاء جداگانه ای تفکیک نمایند. این مشکل اصلی است که باید حل شود.

اندازه گیری ظرفیت نفوذ از طریق انتشار یون ها

 

جنبه مهم (و در عین حال بسیار پیچیده) دیگری از ظرفیت نفوذ در بتن، شامل اندازه گیری مقادیر انتشار یون هاست.

ضرایب انتشار یون های ویژه، عمدتا یون های Cl-، برای سال های بسیاری در درجه اول در ارتباط با برآورد زمانی که یک پوشش بتن می تواند فولاد مسلح سازی را در برابر حمله کلرید حفظ نماید، مورد مطالعه قرار گرفته است . مقادیر معمول بیان شده برای ضرایب انتشار مشخص یون Cl- در بتن های شبه اصلی در حدود 12-10×2 تا حدود m2/s 12-10×10 می باشند.

چنانکه ممکن است انتظار رود، ضرایب انتشار برای بتن های با نسبت w:c کمتر، پایین تر بوده و برای بتن های با مقادیر زیاد خاکستر بادی، میکروسیلیس و سرباره، باز هم مقادیر کمتری به دست می آید.

چنانکه توسط دلاگراو و همکاران اشاره دشه است، مقادیر مشخص به دست آمده برای ضریب انتشار یون، تا حد بسیار زیادی به روش بخصوص اندازه گیری و روال محاسبه که مورد استفاده قرار می گیرد، بستگی دارد. با این وجود، هر یک از روش های بررسی شده توسط این نویسندگان، نسبت به تفاوت های موجود در ریزساختار بتن حساس می باشد و توصیه شد که هر یک از آنها را می توان به عنوان یک روش اندازه گیری ظرفیت نفوذ به مفهوم به کار رفته در این مقالات کلینیک بتن ایران، مورد استفاده قرار داد.

اما این نویسندگان اشاره نمودند که یون ها به طور مستقل منتشر نمی شوند؛ یعنی اندرکنش های میان انواع مختلف یون هایی که به طور همزمان منتشر می شوند و نیز در ریزساختارها، اتفاق می افتد. چنانکه ممکن است انتظار برود، اندرکنش ها در ریزساختارها، در نسبت های پایین w:c و نیز هنگامی که ترکیباتی مانند میکروسیلیس وجود داشته باشد، شدیدتر می باشد.

تلاش های بسیاری به منظور توصیف ریاضیاتی مهاجرت یون ها به عنوان بخشی از فرایندهای کلی تر انتقال یونی، در حال انجام می باشد. یک روش کلی برای انجام این کار برای کلیه یون ها، براساس نتایج آزمایش مهاجرت یون ها، اخیرا توسط سامسون و همکاران ارائه شده است.

رویکردهای اتی

 

چنانکه در مقالات ذکر شد، در این مقالات  عمدا بحث را به یافته هایی براساس شواهد آزمایشگاهی بجای مدلسازی، محدود ساخته است. مبنای حداقل برخی از مدل های موجود از نظر ارائه مشخصات و ویژگی های به دست آمده در بتن، تا حد زیادی غیر واقع بینانه می باشد. 

با این وجود، رویکرد آتی، یک توسعه رو به جلو برای مدل های واقع بینانه تر براساس درک عمیق تری از ریزساختارهای واقعی در بتن بوده و می تواند مشخص نماید که در واقع مشخصات ریزساختار چگونه فرایندهای انتقال موجود در نفوذ آب، یون ها و غیره را کنترل می کنند. پیشرفت های هر چه بیشتر رایانه ای نیز احتمالا در تسهیل این توسعه، مفید خواهد بود.

رویکرد آتی دیگری که ممکن است مورد توجه قرار گیرد، عبارت ست از به تصویر کشیدن ساختار سه بعدی واقعی خمیر سیمان –شامل حفرات- در بتن ها، از طریق روش های پرتونگاری مقطعی محاسباتی باکیفیت و بزرگنمایی بالا و به صورت کاملا واضح. چنانکه قبلا مشخص گردید، تصاویر پرتونگاری مقطعی محاسباتی در حال حاضر در اندازه های واکسل نزدیک به mµ1 و در محدوده های دینامیکی کافی به منظور تشخیص دانه های سیمان و حداقل حفرات درشت تر، قابل تولید می باشند. پیشرفت های ممکن در زمینه وضوح و کیفیت (و محدوده دینامیکی) برای پرتونگاری مقطعی محاسباتی، می تواند اطلاعات سه بعدی را با همان سطح جزئیات موجود در SEM پس پراکنش موجود، در اختیار ما قرار دهد. در عین حال، پیشرفت های صورت گرفته در دستگاه های SEM نیز یقینا می تواند مطالعه جزئیات حفرات و دیگر مشخصات ریزساختاری به صورت دو بعدی را تسهیل نماید. بخصوص جای امیدواری است که ترکیب پرتونگاری مقطعی محاسباتی، قابلیت SEM با وضوح بالاتر و مدلسازی واقع بینانه، بتواند جزئیاتی را که کنترل کننده نفوذ در بتن های واقعی هستند، آشکار نماید.

نویسنده : کلینیک بتن ایران

افزودنی های شیمیایی پرکاربرد در صنعت بتن

یک افزودنی ماده ای است فراتر از آب، سنگدانه ها، مواد سیمانی و تقویت کننده های فیبری که به منظور اصلاح ویژگی های تازه مخلوط، سخت شدگی و نیز گیرش بتن، به عنوان جزئی از مواد تشکیل دهنده بتن مورد استفاده قرار می گیرد که قبل از ترکیب شدن و یا بعد از آن به پیمانه (بچینگ) اضافه می شوند، تعدادی افزودنی های شیمیایی وجود دارند که اغلب آنها در SCC مورد استفاده قرار می گیرند.

 

علت استفاده

نوع افزودنی

کاهش میزان آب به منظور ایجاد ویسکوزیته کافی، تنظیم مقدار جهت افزایش یا کاهش جریان اسلامپ   افزایش ویسکوزیته به منظور ارتقاء و پایداری مخلوط و کاهش آب دهی   تامین و حفظ جریان اسلامپ / قابلیت کارایی بدون ایجاد کندسازی   افزایش زود هنگام پیشرفت مقاومت فشاری، تسهیل گیرش نرمال در دمای سرد   کاهش سرعت جذب آب سیمان جهت تاخیر در گیرش در دمای گرم، افزایش زمان قابلیت کارایی   افزایش دوام در مقابل یخ زدگی / ذوب شدگی و افزایش میزان خمیر مخلوط جهت ارتقاء جریان و پایداری

کاهش دهنده آب طیف بالا (HRWR)     افزایش اصلاح کننده ویسکوزیته (VMA)   افزودنی حفظ قابلیت کارایی   افزودنی کاتالیزور     افزودنی کنترل جذب آب و کندگیر     افزودنی هوا زا

برای مثال می توان از کاهش دهنده آب طیف بالا (HRWR) و یا از افزودنی اصلاح ویسکوزیته به ترتیب جهت کاهش جریان اسلامپ و افزایش پایداری مخلوط استفاده کرد. این یکی از ویژگی های کلی مواد شیمیایی است که آن را به صورت ابزاری قدرتمند در آورده است. هیچ گاه نباید از افزایش آب برای افزایش جریان اسلامپ استفاده کرد، به لحاظ تئوریک یک HRWR را برای افزایش سیالیت مخلوط و بدون نیاز به هیچ تنظیم کننده دیگری، می توان به کار برد.

 

فناوری پلی کربوکسیلات اتر

 

سابقاً توانایی ساختار مولکول های پاشنده و پراکنده سازها محدود شده بود، اما معرفی پاشنده های PCE، آن را تغییر داد. درحالی که پاشنده های قبلی عمدتاً تولیدات جانبی دیگر صنایع بودند، اکنون برای مولکول های مختلفی این امکان وجود دارد که تنها با هدف پخش سیمان پرتلند توسعه یابند. PCEها پلیمرهای شانه ای هستند. یعنی اینگونه توصیف شده اند که دارای یک ستون اصلی (شبیه ستون فقرات) و نیز زنجیرهایی که در یک طرف این ستون آویزانند و این مولکول ها در طول ستون اصلی، در محل اتصال، بار منفی می گیرند (شکل 1).

HRWRها با پایه PCE، دانه های سیمان را از طریق دو مکانیزم مکمل پراکنده می سازند. دفع الکترواستاتیکی و جلوگیری از تجمع.

دفع الکترواستاتیکی فرآیندی است که از طریق آن، در محل اتصال و در امتداد ستون اصلی، مولکول های پراکنده ساز (که عامل بار منفی می باشند) دانه های سیمان را جذب می کنند و به دلیل وجود همین بار روی سطح، دانه های سیمان یکدیگر را دفع می کنند و اکثر پراکنده سازها از این ترکیب عملکردی برخوردارند (شکل2).

PCEها همچنین دانه های سیمان پرتلند را از طریق ممانعت از تجمع نیز پخش می کنند که بیشتر یک فرآیند فیزیکی است. زنجیرهای جانبی معلق، از ذرات سیمان جدا می شوند و این عمل مانع از باز انباشتگی ذرات سیمان می شود (شکل 3).

 

شکل 1 ساختار PCE پلیمر شانه عمومی

رابطه ساختار / عملکرد PCE

توانایی در کنترل ساختار PCE، این اجازه را به یک شیمی دان می دهد تا پراکنده سازهای مختلفی را طراحی کند. مانند پاشنده (پراکنده سازی) ای که کاهش دهنده فوق العاده آب است و یا پاشنده ای که سطح بالای کار آمدی را در مدت زمان طولانی تری حفظ می کند.

شکل 2 دفع الکترواستاتیکی دانه های سیمان توسط مولکول های پراکنده ساز

شکل3 ممانعت فضایی دانه های سیمان پخش کننده

حفظ کار آمدی

حفظ کارایی برای مخلوط SCC مهم و حیاتی است و بدون آن SCC مزایای خود را از دست می دهد.

شکل4 واکنش مقدارهای سه PCE برپایه HRWRها

 

PCE 3	PCE 2	PCE 1	HRWR
676	559	780	مقدار مصرف (ml/100 kg)
429	429	434	سیمان (kg/m3)
961	961	973	سنگدانه درشت (kg/m3)
853	853	865	سنگدانه ریز (kg/m3)
177	177	180	آب (kg/m3)
5/1	3/1	3/1	هوا %
100/0	100/0	200/0	بازده (g)
600/4	400/5	600/3	ویسکوزیته (چسبانیدگی)
660	660	660	رکود جریان (mm)
6/10	8/2	7/11	عامل تفکیک %
0	06/0	28/1	Bleed (%)
2/2	5/3	8/1	T50
5/1	1	2	VSI

جدول 2 تاثیر PCE بر ویسکوزیته و استقامت

 

PCE 2	PCE 1	HRWE
585	520	مقدار مصرف
339	340	سیمان نوع I (KG/M3)
60	60	خاکستر بادی کلاس F (kg/m3)
1070	1076	سنگدانه درشت (kg/m3)
822	827	سنگدانه ریز (kg/m3)
160	160	آب (kg/m3)
		رکود جریان (mm)
660	675	اولیه (ابتدایی)
660	535	30 دقیقه اولیه
660	420	55 دقیقه اولیه
580	335	80 دقیقه اولیه
		هوا %
4/1	9/0	اولیه (ابتدایی)
6/1	7/1	80 دقیقه اولیه

جدول 3 مقایسه حفظ کارایی بین دو PCE مختلف مبتنی بر HRWE ها

افزودنی های نگه دارنده قابلیت کارآمدی

همه افزودنی ها محدودیتی در زمان دارند که در طول این مدت، ویزگی های تازه و اصلی خود را حفظ می کنند. خارج از این محدوده زمانی، یک مخلوط SCC به یک مخلوط اسلامپ معمولی برای تراکم انرژی، کاهش خواهد یافت. اهمیت حفظ قابلیت کارآمدی مناسب برای SCC نباید دست کم گرفته شود بلکه باید برای آن برنامه ریزی کرد، بطور مثال یک تولید کننده پیش ساخته ممکن است زمان کمتری را برای انتقال و تکمیل بتن ریزی نسبت به پروژه ریخت درجا داشته باشد. معادله ساده ای که در زیر آمده است می تواند به تعیین مقدار حفظ قابلیت کارآمدی مورد نیاز کمک کند.

افزودنی های حباب زا و دیگر افزودنی ها

هوادهی در SCC امکان پذیر بوده و یک رویداد روزمره در بخش هایی از آمریکای شمالی می باشد. از آنجایی که میزان درصد هوای مورد نیاز در مخلوط ها متفاوت است، هوادهی افزودنی های بتن نیز باید دارای مقدار متفاوتی باشد. مشابه بتن معمولی هوازایی (حباب زایی) نیز تحت تاثیر تعدادی از فاکتورها می باشد، از قبیل اختلاط مخلوط (نسبت بندی)، درجه بندی سنگدانه های ریز، نوع مخلوط کن و کارایی مخلوط و همچنین وجود افزودنی های دیگر و نیز HRWR، هوازایی به ویژه در مورد SCC تحت تاثیر پایداری مخلوط است. هر چه پایداری مخلوط کمتر شود هوادهی به مخلوط سخت تر خواهد شد. زمانی که مخلوط نیاز به هوادهی دارد، تولید کننده بتن SCC باید پایداری مخلوط را ارزیابی کند، در عین حال که هوا باعث افزایش حجم خمیر می شود، پایداری مخلوط SCC نیز می تواند افزایش یابد. افزودنی های دیگری که می توانند بطور مداوم در تولید مخلوط های SCC به کار روند شامل کاهش دهنده های نرمال و متوسط آب علاوه بر افزودنی های ضدخوردگی افزودنی های رنگ مایع و غیره می باشند. اغلب افزودنی هایی که در تولید بتن معمولی استفاده می شود در SCC هم کاربرد دارد. همیشه توصیه های تولید کننده را برای ترکیب کردن مواد افزودنی چندگانه در مخلوط بتن، به کار گیرید. افزودنی های شیمیایی برای تولید مخلوط های SCC با کیفیت خوب مورد نیاز است. افزودنی های HRWR ضروری می باشند درحالی که دیگر افزودنی ها مانند VMAها و مخلوط های حفظ کارآمدی، معمولاً استفاده می شوند.

ترکیبات بتن خود تراکم و تعیین نسبت آنها

فرآیند ترکیب مواد خام برای ایجاد یک ترکیب SCC و فرآیند به کار رفته برای تعیین نسبت مربوط به بتن معمولی تفاوت زیادی با یکدیگر ندارند. روش حجم مطلق، برای تضمین حد تسلیم واقعی یک مکعب سنج یا یارد مکعب بتن بکار می رود. اگر چه فرآیند کلی مشابه می باشد، اما مفاهیمی وجود دارند که با جریان و پایداری بتن ارتباط دارند.

یک ترکیب بتن باید انتظارات عملکرد اکثر افراد یا گروه ها را در مدت زمان ماندگاری تامین کند، از تولید کننده بتن، پیمانکار و مجریان بتن ریزی تا مالک یا نماینده ایشان که هر یک از این گروه ها از نگرشی خاص نسبت به ویزگی های مهم مخلوط برخوردارند. طراحی مخلوط درست شامل ایجاد تعادل بین صرفه جویی، قابلیت کار، ویزگی های سخت شدگی و سهولت در باز تولید همین عملکرد، از یک بچینگ به بچینگ دیگر می باشد. هر یک از گروه های مذکور از SCC چه انتظاری دارند؟

 

• تولید کننده بتن: تمایل تولید کننده بتن توسعه یک مخلوط بتن است که نیازهای عملکرد مشتری را تامین می کند و به راحتی و با صرف تلاش و هزینه منطقی باز تولید شود.
• پیمانکار بتن: یک پیمانکار (یا تیم بتن ریزی در یک کارخانه تولید بتن پیش ساخته) مخلوط بتنی را می خواهند که به راحتی جایگیری شده و بدون تاخیر در زمان گیرش پرداخت شود ضمن اینکه به ویزگی های سخت شدگی لازم دست یابد (مطابق آنچه توسط مهندس طراحی شده است). پیمانکاری که ترکیب بتنی یکنواخت با ویزگی های تازگی و سخت شدگی می خواهد، باید هزینه منطقی آن را پرداخت نماید.
• مهندسین طراح یا مشاورین، مالک یا نماینده مالک، خواهان ترکیب بتنی هستند که دارای ویژگی های سخت شدگی نهایی و ضروری برای ساخت و ساز است، از جمله زیبایی شناسی و ظاهر سطح تا عمر طولانی را برای سازه تامین کند. این تعادل نیازها و خواسته های چندگانه اساس تعیین نسبت ترکیب برای انواع بتن از جمله SCC می باشد. برای توسعه ترکیباتی که تمام این نیازها را تامین می کند، یک فهم دقیق تر از واکنش ذرات تشکیل دهنده مخلوط ضروری است.
• ترکیب بتن: جدا کردن آن و قرار دادن هر کدام از آنها بر روی یکدیگر.

 

ویژگی های سخت شدگی برای تمام ترکیبات بتنی اهمیت خاصی دارد. SCC نسبت بندی می شود تا بتن ریزی و مقاومت را تسهیل بخشد، اما ویژگی تازه باید در مرحله دوم ویژگی هایی از قبیل مقاومت تراکمی، افت انقباض، خزش تراکمی، مدول الاستیسیته و سایر موارد قرار داشته باشد. متخصص بتن باید در مرحله اول به بازنگری ویژگی های سخت شدگی مورد نیاز برای پروژه بپردازد و تعیین کند که آیا آنها محدودیت هایی را بر انواع یا مقادیر مصالح به کار رفته در ترکیب SCC اعمال می کنند. ویژگی های سخت شدگی ممکن است بر نسبت آب به سیمان، محتویات آب، حجم مصالح دانه درشت، جمع خمیر و ترکیب پودر سیمانی و دیگر فاکتورها تاثیر بگذارند. در تعیین نسبت برای ویژگی های SCC باید این محدودیت ها را مدنظر قرار دهیم.

مواد تشکیل دهنده که برای نسبت ترکیبات SCC به کار می روند، غالباً همان موادی هستند که برای ترکیبات بتن معمولی به کار می روند: سیمان پرتلند، مصالح دانه ریز، مصالح دانه درشت، آب، ترکیبات شیمیایی، مصالح سیمانی مکمل و سایر موارد. یک تفاوت کاربرد پودرهای غیرسیمانی دانه ریز برای افزایش محتویات خمیری در SCC، همانند بتن معمولی می باشد. SCC می تواند از طریق بلوک هایی از خمیر و ملات ارزیابی گردد که در ذیل آن را تعریف می کنیم:

 

• خمیر + هوا = سیمان + سایر پودرها (شامل ممصالح دانه ریز از کل مصالح) + آب و هوا
• ملات = خمیر + مصالح دانه ریز
• بتن = ملات + مصالح دانه درشت

 

دیدگاه معتبر دیگر بررسی بتن به عنوان ترکیبی از فاز سیالیت (خمیر) و فاز جامد (مصالح دانه ریز و درشت) است. در بعضی از جنبه ها، بتن مترادف یا مشابه بدن انسان است، مصالح جامد از اسکلت و خمیر همانند عضله عمل می نماید. روشی که در آن عضله و اسکلت توام با هم عمل می کنند، تعیین کننده نقطه قوت و تحرک بدن است و مشابه آن، ترکیب خمیر و مصالح دانه درشت با هم تعیین کننده تحرک بتن و به ویژه مخلوط بتن SCC است.

در این فصل، نسبت SCC از نقطه نظر خمیر و مصالح بررسی (مصالح دانه ریز و درشت که ترکیب شده اند) و بر تاثیر ویزگی تازه آنها تمرکز خواهد شد.

 

بررسی مصالح

زمان تعیین نسبت بندی یک مخلوط SCC، اطلاعات ذیل در مورد سنگدانه ها به کار می رود.

سنگدانه با ماکزیمم اندازه (MSA)

این ویژگی بر پتانسیل سنگدانه ها، توانایی عبور و قدرتمندی مخلوط تاثیر می گذارد. سنگدانه های بزرگتر دارای یک پتانسیل تفکیک بالاتر بوده و سنگدانه های کوچکتر قدرت ترکیب SCC را فزایش خواهند داد. زمان بحث و بررسی MSA و قابلیت عبور، تمایز بین عبارات «اندازه ماکزیمم» و «اندازه نرمال ماکزیمم» مناسب است. چرا که آنها گاهی به جای یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرند. ترمینولوژی بتن ACI آنها را به صورت ذیل تعریف می کند:

• اندازه ماکزیمم: در مشخصه های مربوط به سنگدانه ها و شرح آنها، کوچکترین شکاف الک که باید از میان آن کل مقادیر سنگدانه ها عبور کنند.
• اندازه ماکزیمم نرمال: در مشخصه های مربوط به سنگدانه ها و شرح آنها، کوچکترین شکاف الک که باید از میان آن کل مقادیر سنگدانه هایی که امکان عبور پیدا می کنند، یعنی درصد کمی از نمونه ها ممکن است در این الک باقی بمانند.

برای نمونه، در یک درجه یا گرید ASTM C 33#57 ، ماکزیمم اندازه 5/37 میلی متر بوده و ماکزیمم اندازه اسمی 25 میلی متر است. زمان انتخاب اندازه سنگدانه ها برای یک ترکیب بتن اسلامپ رایج، ACI 211 عنوان می کند که بزرگترین اندازه ممکن باید به کار رود چرا که منجر به کاهش نیاز کاربر بتن به خمیر می شود. این در دو روش اتفاق می افتد: توزیع اندازه ذرات را گسترده تر می کند و این امکان را می دهد که بسته بندی ذرات متراکم تر شوند (با فرض یک سنگدانه با درجه بندی خوب) و مساحت سطح را کاهش می دهد.

ACI211 همچنین محدودیت های ذیل را در مورد اندازه ماکزیمم اسمی ارائه می دهد.

• S 1/5 باریک ترین اندازه بین کناره های قالب
• S 1/3 عمق دال ها
• S 3/4 مینیمم فضای مشخص بین میله های تقویت جداگانه، دسته میله ها یا کابل های پیش تنیده.

وزن مخصوص

همانند تعیین نسبت در بتن معمولی، وزن مخصوص برای تبدیل جرم به حجم مطلق به کار می رود.

فضای خالی میان سنگدانه های ترکیبی

ارزیابی سنگدانه های محلی موجود به تعیین نسبت واقعی سنگدانه های ریز و درشت کمک می کند ولی جرم به کار رفته در یک ترکیب را تعیین نمی کند، اما غالباً نسبت واقعی سنگدانه ها تعیین می شود. زمانی که سنگدانه ها با یکدیگر ترکیب می شوند، ترکیب سنگدانه ها با یک حجم معین از فضای خالی بین ذرات ایجاد می شود. نسبت ترجیحی، نسبتی است که از کمترین حجم فضای خالی برخوردار باشد، چرا که این حجم خالی باید با خمیر گران قیمت تر پر گردد. فضای خالی ترکیبی به مفهوم تراکم در بسته بندی است. هر چقدر که توزیع اندازه ذره بیشتر باشد، سیستم به صورت متراکم تر بسته بندی می شود. انتخاب MSA نیز بر حجم فضای خالی تاثیر می گذارد. نسبت سنگدانه های موجود برای به حداقل رساندن فضای خالی می تواند از طریق انتخاب نسبتی سازی شود که با یک منحنی درجه بندی ایده آل بیشترین تناسب را دارد از قبیل مواردی که توسط فولر و تامسون و دیگران طراحی شدند.

شکل ذره و زاویه دار بودن ذرات

سنگدانه های گرد و هم اندازه از تراکم بسته بندی بالاتری نسبت به سنگدانه های گوشه دار و نامنظم برخوردارند. این اطلاعات نیز یک مسیر نسبی برای تعیین نسبت بندی ارائه می کند. هنگام نسبت بندی سنگدانه هایی که تخت و طویل می باشند، خمیر نسبتاً بیشتری برای دستیابی به جریان (به نسبت زمان استفاده از سنگدانه هایی با ابعاد برابر) مورد نیاز است. مشخصاً سنگدانه هایی با اشکال گوشه دار نیازمند خمیری بیشتر از سنگدانه های گرد است. ذرات هم اندازه و گرد نیز باعث ارتقاء و افزایش جابجایی و تحرک بهتر می شود.

تعیین درجه توزیع اندازه ذرات

درجه بندی کلی یک اسکلت سنگدانه ای نشانگر مساحت کل سنگدانه ها می باشد. با توجه به اینکه مساحت نسبتاض بالاتر و یا کمتر است شاخصی برای نسبت های اولیه و نیز تنظیمات آزمایشی ارائه می کند. برای ایجاد پایداری، آگاهی از میزان سنگدانه های عبوری از الک های 300 و 75 میکرومتر می تواند بر نسبت های سیمان یا سایر پودرهای موجود در این ترکیب تاثیر بگذارد.

بررسی بخش خمیر / سیال

خمیر برای عملکرد SCC حیاتی است، بدون خمیر کافی و مناسب ترکیب SCC مطلوب نخواهد بود (صرف نظر از اینکه چگونه سنگدانه ها درجه بندی شده و یا گرد و تمیز می باشند). هنگام نسبت بندی SCC، دو موضوع اصلی در خصوص خمیر مطرح است:

• اندازه: حجم خمیر مورد استفاده چقدر است؟
• رئولوژی خمیر چیست، چگونه مصالح جامد بدون ایجاد تفکیک و یا انسداد درون آن به راحتی حرکت می کنند؟

تصویر 8-2 به نمایش موضوعات متعدد برای کنترل خمیر (از حجم تا رئولوژی ترکیب) می پردازد.

تصویر1 آیتم هایی که در تعیین نسبت بخش خمیری / سیالیت در مخلوط SCC باید مورد توجه قرار گیرد

حجم خمیر

 

تئوری خمیر اضافی نشان می دهد که برای تقویت جریان بتن، نه تنها باید فضاهای خالی بین ذرات جامد و سطوحی پوشیده شده پر شوند، بلکه یک خمیر اضافی دیگر نیز لازم است تا ذرات جامد را از یکدیگر جدا کند.

با یک ترکیب خمیر ثابت، زمانی که حجم خمیر و ضخامت لایه های خمیر در اطراف ذرات افزایش یابد احتمال برخورد سنگدانه ها کاهش می یابد، در نتیجه جریان اسلامپ افزایش یافته و ویسکوزیته ترکیب کاهش می یابد.

حجم خمیر یکی از مهمترین عوامل کنترل در تعیین نسبت ترکیب SCC می باشد. این در حقیقت ساده این است، هر چقدر که حجم خمیر بالاتر باشد، به احتمال بیشتر بتن خمیر را حرکت می دهد (و شانس کمتر برای انسداد و تفکیک وجود دارد) چالش واقعی، ایجاد تعادل میان توسعه و ویژگی های تازه و الزامات ویژگی سخت شوندگی می باشد.

 

رئولوژی خمیر

 

کنترل رئولوژی خمیر پیچیده تر از کنترل حجم خمیر است. ابزارهای متعدد در کنترل رئولوژی خمیر مانند آب، کاهش دهنده آب با طیف بالا (HRWRs)، ویسکوزیتی اصلاح مواد افزودنی (VMAs)، سیمان، مواد سیمانی مکمل (SCMs) و سایر پودرهای ریز که در اختیار متخصص می باشد. تمام متخصصین بتن از نسبت آب به سیمان و نسبت مواد سیمانی با آب آگاهی دارند که هر کدام از طریق جرم محاسبه شده و برای کنترل ویژگی هایی از قبیل مقاومت فشاری و پایداری مورد استفاده قرار می گیرند. اکثر متخصصین بتنی می دانند که با فرض برابری تمام موارد دیگر زمانی که نسبت آب به سیمان کاهش می یابد، بتن چسبنده شده و یا ویسکوزیته آن بالا می رود. اکثر پودرهای به کار رفته برای تعیین نسبت SCC از وزن مخصوص متفاوت برخوردارند که همین امر محاسبه کل جرم را برای مقایسه ترکیبات و کنترل رئولوژی پندان اثربخش نمی داند. نسبتی که برای کنترل رئولوژی خمیر مفید است نسبت آب به پودر به لحاظ حجم (wv/pv) است. روش تعیین نسبت اصلی که توسط او کامورا طراحی شده است یک نسبت WV/pv بین 9/0 و 0/1 را پیشنهاد می کند که با نسبت آب به سیمان بین 29/0 و 32/0 مشابه است و صرفاً سیمان پرتلند در آن استفاده می شود.

براساس تجربه عملی این ترکیبات نسبتاً چسبنده بوده به این معنی که ویسکوزیته آنها بسیار بالا می باشد.

ترکیبات شیمیایی از قبیل HRWRs و VMAs برای کنترل رئولوژی خمیر و در نتیجه رئولوژی بتن، بدون نیاز به تنظیم نسبت های ترکیب، مورد استفاده قرار می گیرند. برای مثال، HRWRs برای افزایش سیالیت بدون افزودن آب به کار می روند که می توانند ویسکوزیته را کاهش دهند. VAMs برای افزایش ویسکوزیته به کار می رود درحالی که نه آب را کاهش داده و نه پودر را افزایش می دهد.

علاوه بر تنظیم میزان آب یا پودر و در نتیجه با دستکاری نسبت wv/pv یا به کار بردن افزودنی ها، ترکیب پودر می تواند برای نفوذ و تاثیر بر رئولوزی خمیر تقسیم شود.

 

ترکیب پودر

 

ترکیب پودر بر روی تمام بخش های ترکیب SCC تاثیر می گذارند، از ویژگی های تازه، رئولوژی، سفتی یا گیرش تا ویژگی های سخت شدگی، همچنین کارآمدی و مقدار مورد نیاز HRWR و انتخاب ترکیب مناسب پودر نیازمند دانش و شناخت مصالح محلی و سپس تصمیم گیری در مورد نسبت ترکیب آن مصالح است. انتخاب پودر و نسبت های آنها از طریق تاثیر آنها بر عملکرد، قابلیت دسترسی آنها، هزینه و توانایی کارخانجات تولیدی برای جابجایی پودرهای چندگانه تعیین می شود.

نقطه شروع برای ترکیب، پودر سیمان پرتلند است. سیمان زمانی انتخاب می شود که تعیین نسبت SCC دارای تاثیر بیشتری بر رئولوژی خمیر است، چرا که سیمان می تواند نیاز به آب داشته و واکنش به شیمی HRWR در آن وجود دارد. برای مثال اگر یک ترکیب ابتدا با یک سیمان خاص و یک سیمان جدید با یک میزان آب مورد نیاز کمتر، نسبت بندی شود و سپس با مواد اصلی جایگزین شود، این فرصت وجود دارد که یا میزان آب یا مقدار HRWR تغییر کند. با این وجود این تغییر می تواند منجر به تغییر رئولوژی خمیر گردد، به خصوص اگر میزان آب کاهش یافته باشد. به خاطر قابلیت تغییر در ویزگی درون پودرها و نیز بین انواع متفاوت پودرها، هیچ توصیف واحدی نمی تواند بیان کننده تاثیر یک پودر بر ویژگی SCC تازه باشد. اگر یک پودر برای جایگزینی سیمان به کار رود، تاثیر آن همیشه متناسب با ویزگی های آن ترکیب سیمان ویژه است. وقتی که ویزگی های سیمان تغییر می کند میزان نسبی تاثیر دیگر پودرها نیز تغییر می کند. بنابراین وقتی که یک پودر جدید در نظر گرفته می شود باید مورد آزمایش قرار گیرد. گزینش خمیر مناسب و ترکیب پودر می تواند عمیق ترین بخش تعیین نسبت یک ترکیب SCC باشد (باتوجه به آزمون موجود و این فرضیه که تولید کننده پودرهای متعدد را در اختیار دارد).

 

روش های تعیین نسبت SCC

بیش از پانزده روش تعیین نسبت ترکیب SCC در سراسر دنیا طراحی شده اند. از این تعداد تنها دو روش شامل مقاومت تراکمی (به عنوان بخشی از معیارهای موجود) می شود در حالی که اکثر روش ها برای دستیابی به ویژگی های SCC تازه به تعیین نسبت می پردازد. تکنیک هایی که بر ویژگی های تازه تمرکز دارند به دو گروه مهم تقسیم بندی می شوند:

1. آنهایی که براساس میزان محاسبه از طریق آزمون و نیز ارزیابی مواد خام مورد استفاده، به دست می آیند.
2. آنهایی که مبتنی بر انتخاب مصالح، پودر و مقادیر آب از یک سری جداول کلی هستند. با وجود این فرآیند، تمام روش ها نیازمند آزمون نسبت های انتخاب شده هستند. هیچ روشی وجود ندارد که ترکیب مطلوب را صرفاً از طریق بررسی ویزگی های مصالح ارائه کند. با این وجود متدولوژی ها، تعداد آزمایش های ضروری را کاهش می دهند. هدف درک و شناخت منطق موجود در تعیین نسبت ترکیبات SCC می باشد.

روش طراحی ترکیب منطقی

در روش طراحی ترکیب منطقی که توسط او کامورا و اوزاوا ارائه شده است 4 مرحله ذیل ارائه می شود:

1. میزان سنگدانه های درشت که در 50% حجم جامد تثبیت می شود.
2. میزان سنگدانه های ریز در 40% حجم ملات ثابت است.
3. نسبت wv/pv بین 9/0 و 0/1 قرار دارد (بسته به ویژگی های پودر).
4. مقدار روانسازها و نسبت wv/pv نهایی به گونه ای تعیین می شود که قابلیت خود تراکمی را ایجاد می کند.

روش CBI

در روش CBI که توسط بیلبرگ و دیگران ارائه شده است، سه مرحله ذیل مدنظر قرار می گیرند:

1. مینیمم حجم خمیر را مطابق با ویژگی های سنگدانه ای، معیارهای ویژگی سخت شدگی، معیارهای توانایی عبور (بیان دقیق جزئیات سازه ای) محاسبه کنید. محاسبات مربوط به تعیین میزان سنگدانه درشت براساس رابطه بین MSA و کوچکترین شکاف که از طریق آن بتن باید جریان یابد انجام می شود. یک متدولوژی جهت دستیابی به میزان حجم خمیر مورد نیاز، از طریق بررسی اطلاعات فوق و نیز فضای خالی بین اسکلت سنگدانه ها ارائه شده است.
2. ویژگی های بتن سخت شده و تازه را آزمون نموده و آن را کنترل کنید.

روش ICAR

این روش از سوی مرکز بین المللی تحقیقات مصالح طرح شده و شامل سه مرحله زیر می باشد:

1. سنگدانه ها و MSA به کار رفته را انتخاب کنید و آنها را برای تراکم، بسته بندی، شکل و براساس گوشه دار بودن، ارزیابی کنید و میزان فضای خالی برای انتخاب ترکیبات مختلف را تعیین کنید.
2. تعیین حجم مناسب خمیر برای پر کردن مطلوب و قابلیت عبور براساس میزان فضای خالی، ارزیابی شکل و گوشه دار بودن از مرحله 1 و ضروریات قدرتمندی.
3. تعیین ترکیبات خمیر براساس الزامات ویژگی تازه و سخت شدگی

روش ACI 237

ACI 237R-07 دستورالعمل های ذیل را برای تعیین نسبت ترکیبات SCC ارائه می کند که یکی از ویژگی های بتن scc به شمار می رود. (تعدادی از جداول حاوی این مراحل هستند، اما در اینجا ارائه نمی شوند):

1. تعیین الزامات جریان اسلامپ مناسب براساس کاربرد
2. تعیین ماکزیمم اندازه مناسب سنگدانه های درشت و میزان سنگدانه های درشت براساس الزامات توانایی عبور این روش میزان سنگدانه های درشت با 50% حجم مطلق ترکیب را پیشنهاد می کند. این براساس طراحی یک ترکیب منطقی است که قبلاً اشاره شد.
3. برآورد میزان سیمان / پودر مورد نیاز براساس الزام جریان اسلامپ
4. محاسبه حجم ملات و خمیر
5. انتخاب افزودنی های مناسب برای استفاده
6. بسته بندی مخلوط های آزمایشی
7. آزمون ترکیبات مربوط به ویژگی های مورد نیاز سخت شدگی و ویژگی تازه
8. براساس نتایج، نسبت ها را تنظیم کنید، مجدداً بسته بندی کرده و آزمون را انجام دهید.

باید با هر روش مربوط به تعیین نسبت SCC، به ویژگی های سخت شدگی توجه و دستورالعمل هایی را برای دستیابی به ویژگی های تازه مورد نیاز ارائه داد. در بعضی از موارد، توانایی عبور اهمیت دارد و از این رو انتخاب اندازه سنگدانه های درشت و حجم آنها اولین اولویت خواهد بود. اگر توانایی عبور اهمیت نداشته باشد، سایر الزامات عملکرد از قبیل اهمیت پرداخت سطحی ممکن است بر فرآیند غالب شوند و این الزامات باید از ابتدا مشخص باشند.

اندازه ماکزیمم سنگدانه ها را انتخاب کنید

این مورد اساساً درصدد تضمین میزان قابلیت عبور کافی می باشد، گرچه سنگدانه های بزرگتر دارای یک گرایش بیشتر برای تفکیک یا تجزیه هستند. این گزینه می تواند اساس تجربه قبلی با اجزاء بتن ریزی شده، صورت گیرد، اگر چنین تجربه ای وجود نداشته بادشد، پیشنهادات ACI در ذیل برای ماکزیمم اندازه اسمی محدودیت ها، می توانند به کار گرفته شوند:

• برای قالب ها، S 1/5 باریک ترین بعد بین اضلاع
• برای دال ها، S 1/3 عمق
• برای میلگردهای تقویت مجزا، دسته میلگردها، یا کابل های پیش تنیده، S 1/4 مینیمم فضای مشخص بین آنها.

برای تضمین قابلیت عبور، مولف پیشنهاد می کند که چنانچه هیچ تجربه قبلی وجود نداشته باشد و قابلیت عبور یک ویزگی عملکردی مهم تلقی شود، این تا سطح 1/2 مینیمم فاصله آزاد کاهش می یابد، و باید شامل فاصله آزاد بین آرماتور و اطراف قالب ها گردد.

انتخاب ترکیب

نسبت مناسب سنگدانه باعث به حداقل رسانی فضای خالی اسکلت سنگدانه های ترکیبی می شود. این ترکیب می تواند از طریق اندازه گیری فضای خالی سنگدانه های ترکیبی یا تناسب کل درجه بندی ترکیبی با یک منحنی درجه بندی ایده آل از قبیل قدرت منحنی 45/0، منحنی بولومی یا سایر منحنی ها تعیین شود. الزامات توانایی عبور نیز بر ترکیب سنگدانه های کار رفته تاثیر بگذارد. روش CBI حاوی یک معادله برای محاسبه محتوای سنگدانه های درشت براساس اندازه سنگدانه ها می باشد.

انتخاب یک میزان سنگدانه های درشت

در این روش ممکن است زمانی در اولویت باشد که ویژگی های سخت شدگی معین از قبیل مدول الاستیسیته مورد توجه قرار گیرد. جدول 1 زیر به نمایش حجم مصالح دانه درشت براساس اندازه سنگدانه (حاصل از آنالیز دومونی) می پردازد. یک محدوده کامل از حجم مصالح دانه درشت عملاً مورد استفاده قرار گرفته اند. حجم سنگدانه ها بیشتر است و این محدوده برای MSA بزرگتر است.

محدوده %	حد فاصل %	میانگین %	میلی متر
9/34- 3/28	9/30	0/31	˂ 20
3/42- 28	7/31	3/32	= ˃ 20

جدول 1 حجم مصالح دانه درشت در هر مترمکعب در برابر MSA

تعیین کمیت خمیر مورد نیاز

میزان فضای خالی اسکلت سنگدانه ها، مساحت، شکل ذره سنگدانه و هدف جریان اسلامپ تماماً بر حجم مورد نیاز خمیر تاثیر می گذارند. جدول 2 به ارائه اطلاعات از آنالیزهای مطالعه موردی توسط مولف و نیز دومونی می پردازد که شامل حجم خمیر محاسبه شده از آنالیز توسط مولف می باشد. در بعضی موارد فاقد محتویات هوا و بعضی اوقات شامل محتویات هوا بوده است. در این موارد مولف یک محتوی هوای ایجاد شده 2 درصد را در نظر می گیرد.

در مقایسه میان خمیر دارای هوا و بدون هوا، حجم خمیر دارای هوا ماکزیمم مقادیر موجود به میزان قابل توجهی افزایش نمی یابد. با این وجود مینیمم مقادیر تا حد 6 درصد افزایش یافته و کل محدوده را از 8 تا 12 درصد کاهش می دهد.

همان طور که قبلاً بررسی نمودیم، حجم خمیر مورد نیاز با برخی عوامل در نوسان خواهد بود، از جمله فضای خالی سنگدانه ها. فضای خالی در اثر تراکم بسته بندی ایجاد می شود که تحت تاثیر از ماکزیمم اندازه سنگدانه ها می باشد. در آنالیز مطالعه موردی دومونی، محتویان خمیر میانی بالاتر برای ترکیباتی که از سنگدانه های ماکزیمم دانه درشت با سایز کوچک تری استفاده می کنند نیز مشاهده شده است. نیاز به مصرف خمیر نیز تحت تاثیر شکل ذره قرار دارد. در همان آنالیز ضرورت مصرف بالاتر خمیر با سنگدانه های خرد شده مشاهده شد. این نتایج غیر منتظره بود و مثال دیگری از نحوه تشابه قوانین حساب سرانگشتی برای ویژگی های ترکیب SCC با قوانین سرانگشتی بتن معمولی ارائه شده است.

به محض افزایش جریان اسلامپ، کاربرد محتویات بالاتر خمیر توصیه می شود: ACI 237 این روند را از طریق میزان پودر بالاتر برای اهداف جریان اسلامپ بالاتر پیشنهاد می کند. اگر ترکیب SCC با خمیر ناکافی نسبت بندی شود گرایش متخصص به سمت افزایش در HRWR خواهد بود. با این وجود، این می تواند خمیر را پراکنده نموده و منجر به آب دهی و ناپایداری گردد.

محدوده %	حد فاصل %	حد وسط %
43- 35	38	39	Author's with air
41- 29	34	35	Author's with air
42- 30	35	35	Domone's

جدول 2 به داده های حجم خمیر براساس آنالیز مطالعه موردی

انتخاب محتویات آب به عنوان اول در تجزیه و تحلیل مطالعات موردی دامنه محتویات آب از 148 تا 200 کیلوگرم در هر متر مکعب و میانگین 174 کیلوگرم در هر متر مکعب می باشد. به عنوان یک جزء اولیه خمیر، محتوی آب دارای تاثیر چشمگیری بر خمیر و در نتیجه بر ویسکوزیته بتن می باشد. ویسکوزیته یک مخلوط SCC می تواند بر مزایای حاصل در یک پروژه مشخص تاثیر بگذارد. پس در بعضی از موارد، محتوی آب می تواند برای دستیابی به یک ویسکوزیته و در نتیجه تاثیر گذاری بر مزایای مطلوب و معین انتخاب شود. برای اجزاء مسلح فشرده نیاز به میزان آب کمتر است. این منطقی است، زیرا ویسکوزیته خمیر برای اجتناب از انسداد سنگدانه های درشت اهمیت دارد. ضمناً این امکان وجود دارد که این روند تحت تاثیر الزامات مقاومت تراکمی پروژه قرار داشته باشد. زمانی که پرداخت سطحی اهمیت داشته باشد، محتوی آب به سمت بخش انتهای فوقانی این محدوده متمایل می شود که در این زمان کاهش ویسکوزیته خمیر (برای دستیابی به سطح یکنواخت، حباب سطحی) کاملاً منطقی است. زمانی که دسترسی محدود و لزوم کاربرد اشکال پیچیده اهمیت داشته باشند، محتویات آب به صورت یکنواخت توزیع می شوند.

انتخاب نسبت W/C و محتویات هوا، براساس مقاومت فشاری و الزامات قابلیت پایداری

در اکثر موارد، مقاومت فشاری یک ترکیب SCC بالاتر از مقاومت یک ترکیب اسلامپ معمولی با همان نسبت آب به سیمان می باشد با این وجود، نقطه شروع می تواند براساس تجربه قبلی با مصالح موجود انتخاب شود.

تعیین ترکیب پودر نهایی و کنترل نسبت wv/pv را براساس الزام عملکرد ویسکوزیته و سیالیت

به صورت فرضی، حجم خمیر، محتوی آب و ماکزیمم نسبت آب به سیمان مورد نیاز برای پروژه از قبل تعیین شده اند. از این اطلاعات، حجم آب، و سیمان می توانند تعیین شوند. اگر سایر پودرها در دسترس باشند، این مصالح باید در مقادیر مورد نیاز برای دستیابی به حجم خمیر نهایی افزوده گردد. اگر پودر دیگری در دسترس نباشد، باید محتویات سیمان و آب افزایش یابد (با همان نسبت). برای رسیدن به حجم خمیر مطلوب، ویسکوزیته یک ترکیب بتن می تواند از طریق تنظیم حجم یا ویسکوزیته خمیر تغییر یابد.. حجم خمیر پایین تر دارای نسبت های بالاتر wv/pu می باشد (به صورت فرضی در تلاش برای حفظ یک ویسکوزیته منطقی ترکیب بتن) در تلاش برای حفظ ویسکوزیته پایین تر ترکیب، در صورت امکان به منظور کنترل هزینه ها روش ترجیحی افزایش نسبت wv/pv به جای حجم کل خمیر توصیه می شود، اما بایستی در برابر الزامات ویژگی سخت شدگی متعادل گردد.

تعیین نسبت ترکیبات SCC تفاوت زیادی با تعیین نسبت ترکیبات اسلامپ معمولی ندارد. در اکثر موارد اساسی، این خمیر (شامل هوا) مخلوط است که جریان و ویزگی پایداری مخلوط را کنترل می کند. خمیر همچنین تاثیر سنگینی بر ویزگی های سخت شدگی و هزینه مخلوط دارد. در کنترل خمیر، حجم و یا ترکیب خمیر باید اطلاح گردد، بهینه سازی اسکلت سنگدانه ها (از شکل ذرات گرفته تا توزیع اندازه ذرات و چگالی بسته بندی) به حفظ مقادیر محتویات خمیر و کاهش نسبی هزینه ها کمک خواهد کرد.

تعداد متعددی از رویه های نسبت بندی SCC طراحی شده و دستورالعمل خوبی برای انتخاب نسبت های اولیه ارائه کرده اند.

همانند تمام روش های نسبت بندی مخلوط، خواه برای بتن اسلامپ معمولی یا برای SCC، آزمون و ارزیابی نسبت های انتخاب شده ضروری می باشد. لذا در صورت لزوم، تنظیم در نسبت ها باید به منظور دستیابی به عملکرد نهایی مطلوب، انجام شود.

جهت اطلاعات تکمیلی درباره محصولات و هرآنچه درمورد بتن لازم دارید که بدانید، می توانید به وبسایت www.clinicbeton.ir مراجعه نمایید.

شناسایی مخلوط و عوامل مرتبط با آن

زمانی که مجموعه ای از اهداف عملکرد و نسبت های مخلوط بر روی کاغذ آورده می شود، مرحله بعدی شناسایی مخلوط جهت تامین عملکرد موفق در طول فرآیند تولید است. دستورالعمل های موقتی مطرح شده از سوی انستیتو بتن پیش تنیده / پیش ساخته سه مرحله در فرآیند شناسایی مخلوط را معرفی می کند. نخست بچینگ های (Batch) کوچک کنترل شده در آزمایشگاه مورد آزمون قرار می گیرند، دوم مخلوط انتخاب شده در تولید، آزمایش می شود که شامل کاربرد بچینگ، مخلوط و تجهیزات بتن ریزی می شود و در نهایت یک طرح کنترل تضمین کیفیت برای ویزگی های سخت شدگی و تازه، ایجاد می شود.

شناسایی آزمایشگاهی

همیشه تعداد معینی از آزمایش ها به دنبال توسعه یک ترکیب جدید هستند، در فرآیند شناسایی، ویژگی های سخت شدگی و تازه مهم، آزمایش می شوند. جهت تضمین بالاترین سطح کنترل، توصیه می شود در صورت امکان بچینگ های آزمایشگاهی کوچک در ابتدا مورد استفاده قرار گیرد. در این روش تاثیرات تنظیمات کنترل شده و خاص آموخته می شوند. زمان اجرای آزمایش های لابراتوری بتن، رویه های خوب و تمام استانداردهای مناسب، مانند آنچه که در ASTM وجود دارد، باید مدنظر قرار گیرند.

تصویر 1 فاز یک فرآیند شناسایی مخلوط

تصویر 1 به نمایش فلوچارت (نمودار جریان) برای بخش اول فرآیند شناسایی می پردازد. مخلوط ایجاد شده برای ویژگی های تازه هدف آزمایش می شود. اگر این ویژگی ها به دست نیایند، تنظیماتی در نسبت های مخلوط بتن اعمال می شوند. اگر اهداف تازه به دست آیند، سپس آزمون مقاومت مخلوط و ویژگی های سخت شدگی انجام می شود. این روند ادامه می یابد تا این که به ویزگی های سخت شدگی و تازه مناسب دست یابیم.

آزمون نسبت های اولیه

برنامه آزمون آزمایشگاهی اولیه به موقعیت وابسته بوده و می تواند به صورت محدود و گسترده باشد. در اکثر موارد، متخصصین بتن تنها به قصد تولید مخلوط که مورد استفاده قرار می گیرد به این مرحله نزدیک می شوند که گاهی منتهی به یک باریک بینی و نگرش محدود به این فرآیند می شود و در نهایت منجر به آزمایش تنها یک مخلوط خواهد شد، تنظیمات صورت می گیرد و مخلوط مجدداً آزمایش می شود. این متدولوژی اشتباه نیست اما نه کارآمد بوده و نه منجر به شناخت و یادگیری تنظیمات چندگانه و فعل و انفعالات آنها می شود. طرح آزمایشی کارآمد به خودی خود یک نظم و انضباط خاص داشته و کتاب های متعددی می توانند به بیان این موضوع بپردازند. آزمایشات طراحی شده آماری می تواند به صورت همزمان یک مخلوط بتن SCC خاص را ارائه نموده و فعل و انفعالات بین متغیرهای نسبت بندی مخلوط را شفاف کند. خلق یک مخلوط و شناخت فعل و انفعالات برای دوره بلند مدت و کوتاه مدت اهمیت دارد. نتایج موجود در زمان صرف شده برای رفع عیب در مراحل بعدی مطرح می شود. اگر متخصص دارای مهارت طراحی آزمایشی نباشد، بسته های نرم افزاری بازاری موجود یا خدمات موجود از طریق عرضه کنندگان اطلاعات می توانند به توسعه یا طراحی یک آزمایش SCC (در صورت مطلوب بودن) کمک کنند.

آزمون آزمایشگاهی، تفسیر نتایج و تنظیم نسبت های اختلاط

آزمون و ارائه داده ها اغلب بخش آسان فعالیت ما را شکل می دهد. بخش اصلی این فرآیند تفسیر داده ها و ایجاد تنظیمات می باشد. زمانی که تنظیم نسبت های مخلوط SCC مطرح می شود، یک ارزیابی کیفی از مخلوط، اغلب به اندازه هر ارزیابی آزمون دیگری اهمیت دارد. این به خصوص در مورد ناپایداری و تفکیک مصداق دارد. زیر مجموعه های ذیل دستورالعمل مهمی را برای تنظیم نسبت ها ارائه داده تا قابلیت پر کردن و سیالیت، توانایی عبور، پایداری و مقاومت براساس آزمون آزمایشگاهی را بهبود بخشند. لازم به ذکر است که در بعضی موارد تنظیمات نسبت بندی ممکن است بر بیش از یک ویزگی تاثیر بگذارند.

سیالیت / قابلیت پر کردن

در کل این ویژگی از طریق آزمون جریان اسلامپ اندازه گیری می شود.

• اگر جریان اسلامپ بسیار بالا باشد باید مقدار آب را کاهش دهید، اگر مقدار آب کاهش یابد، پس حجم خمیر و نسبت آب به پودر از لحاظ حجمی (wv/pv) کاهش می یابد که هر دوی آنها ویسکوزیته ترکیب را افزایش می دهد و این نیز نیازمند افزایش میزان سنگدانه ها برای جبران حجم آب از دست رفته است. کاهش در حجم خمیر می تواند تاثیر منفی بر قابلیت عبور داشته باشد.
• مقدار کاهش دهنده میزان آب با طیف بالا (HRWR) را کاهش دهید. این از مزیت کاهش سیالیت برخوردار است، زیرا به یک تنظیم تعادل ساز حجم در نسبت های مخلوط نیاز ندارد.
• برای کمک به تصمیم گیری در مورد انتخاب نوع مرحله، باید توجه داشت که آیا این ترکیب علایم تجزیه و ناپایداری را نشان می دهد یا خیر. اگر ترکیب علایم ناپایداری در این جریان، اسلامپ بالا را نشان ندهد، نشانه خوبی بوده و مقدار HRWR باید کاهش یابد. مجموعه زیر در مورد تنظیم و اصلاح پایداری و مقاومت در برابر تفکیک به بحث و بررسی این نکته می پردازد که چگونه می توان سطح جریان اسلامپ را بررسی نمود، چنانچه مخلوط علایم ناپایداری را نشان می دهد.
• اگر جریان اسلامپ بسیار پایین باشد باید میزان آب را افزایش دهید تا جایی که نسبت آب به سیمان فراتر از محدوده مشخص افزایش نیابد. افزایش میزان آب باعث افزایش حجم خمیر و نسبت (wv/pv) می شود. بدینوسیله هم ویسکوزیته مخلوط و هم سیالیت افزایش می یابد. این نوع تنظیم باید در مراحل کوچک اعمال گردد طوری که موجب ناپایداری مخلوط نشود.

افزایش مقدار HRWR: در صورتی که جریان اسلامپ به صورت نظام مند با افزایش مقدار HRWR و بدون تفکیک افزایش یابد، نسبت های مخلوط به صورت منطقی متعادل می شود. اگر در طول فرآیند، جریان اسلامپ افزایش نیابد، می تواند ناشی از یک یا چند مورد زیر باشد:

• ترکیب دارای یک حجم خمیر ناکافی می باشد.
• سیمان به کار رفته به سرعت سفت می شود.
• نسبت آب به سیمان آنقدر پایین است که مقدار اشباع پراکنده، افزایش یافته است. بنابراین اگر این مورد اتفاق بیافتد، تنظیم نسبت مخلوط ممکن است ضروری باشد.

افزایش کل حجم خمیر: اگر حجم خمیر بسیار پایین باشد و HRWR را اضافه نماییم، می تواند به صورت نظام مند باعث تفکیک شود که از طریق آب دهی و بی رنگ شدن سطح بتن قابل تشخیص است. زمانی که حجم خمیر ناکافی باشد، از طریق وجود غلظت در سنگدانه ها در مرکز لایه ای جریان اسلامپ (در انجام آزمون جریان اسلامپ) مشخص می شود.

توانایی عبور

 

ASTM C 1621 به ارزیابی توانایی عبور SCC از طریق تعیین تفاوت بی جریان اسلامپ با حلقه و یا بدون حلقه J می پردازد. بعضی از استانداردهای اروپایی تفاوت ارتفاع لایه ای درون حلقه در برابر بیرون حلقه را اندازه گیری می کنند.

این تفاوت یا اختلاف ارتفاع ارزیابی می کند که آیا اتصال معنادار سنگدانه ای وجود دارد یا خیر و آیا در داخل حلقه ساخته می شود؟ با استفاده از متدولوژی پیشنهادی از سوی ASTM C 1621، اگر توانایی عبور کافی نباشد با توجه به این که جریان اسلامپ بدون حلقه 50 میلی متر یا بیشتر (2 اینچ) است، بیشتر از جریان اسلامپ حلقه J، باید مجدداً ارزیابی در خصوص چگونگی انسداد سنگدانه ها صورت گیرد.

 

پایداری و مقاومت در برابر تجزیه

موارد ذیل مربوط به مراحل تنظیم پایداری براساس آزمون آب دهی و آزمون تفکیک ستون ارائه شده است:

• بررسی انباشته شدن آب تراوش شده به میزان بسیار بالا

  افزودن یا افزایش مقدار VMA

  کاهش نسبت wv/pv از طریق کاهش آب یا افزایش پودر

  در صورتی که حجم خمیر نسبتاً پایین باشد، باید میزان خمیر را افزایش داد. به خاطر داشته باشید که بطور کلی، حجم خمیر در ابتدای دستیابی به ویژگی های تازه مخلوط SCC متغیر است.

  افزایش میزان سنگدانه های ریز بطوری که میزان اضافه سنگدانه های ریز محسوس باشد (mµ 300 ˂) 

• اگر آب دهی اضافی به صورت شیمیایی از طریق مقدار HRWR صورت گیرد، لازم است میزان HRWR را پایین آورده و حجم خمیر را افزایش دهید. 

• نشست بیش از حد سنگدانه های درشت

  در صورت امکان براساس الزامات کاربردی، جریان اسلامپ را با کاهش مقدار HRWR کم کنید.

  ویسکوزیته مخلوط را با کاهش wv/pv یا افزایش مقدار VMA، افزایش دهید.

  چنانچه همراه با آب دهی شیمیایی باشد، پس حجم خمیر را افزایش دهید.

  در صورت امکان، ماکزیمم اندازه سنگدانه ها را کاهش دهید، توجه داشته باشید که اگر این تنظیم صورت گیرد، ممکن است افزایش در حجم خمیر الزامی باشد.

آزمون قدرتمندی

 

زمانی که یک مخلوط یا مجموعه ای از مخلوط ها حاوی ویژگی های سخت شدگی و تازه مناسب، ساخته شده باشند، باید قدرتمندی این مخلوط ها مشخص شود. قدرتمندی مخلوط SCC به معنی عدم حساسیت این مخلوط در مقابل نوسان سیالیت، بچینگ درست و یا ویژگی های مواد خام از قبیل میزان رطوبت و توزیع اندازه ذرات می باشد که می تواند منجر به تغییراتی در ویژگی تازگی ترکیب SCC گردد. یک ترکیب قوی ترکیبی است که می تواند به راحتی تولید شود و پیوسته به ویژگی مورد نظر (به لحاظ تازگی) بدون حضور مستمر تولید کننده یا پیمانکار در محل پروژه دست یابد.

بدین ترتیب مشخص شد که با هر افزایش سطح جریان اسلامپ، ترکیبات به تغییرات حساس بوده و مقاومت بتن کاهش می یابد. هدف در آزمون قدرتمندی، یافتن نقطه ای است که در آن یک مخلوط برای مدت طولانی عملکرد قابل قبول را برحسب پایداری و سیالیت و توانایی عبور به نمایش نمی گذارد. بنابراین باید این مرحله را با هدف خرد کردن ترکیب شروع کرد، طوری که بدانیم تا چه حد می تواند در مقابل فشار پایداری خود را حفظ کند.

اولین مرحله در آزمون قدرتمندی، تعیین رابطه بین سیالیت و پایداری برای مصالح و ویژگی های انتخاب شده است. هدف این آزمون، اشاره به سطح ناپایداری مخلوط است. طرح زیر به ارائه مراحل پیشنهادی برای ارزیابی این رابطه می پردازد. جریان اسلامپ می تواند بنابر صلاحدید متخصص تنظیم شود. به خاطر این که رابطه بین جریان اسلامپ و سایر داده های آزمون همیشه خطی نیست، مینیمم سه سطح جریان اسلامپ توصیه می شود. هر مخلوط ترسیم شده از نسبت های برابر (هنگام تنظیم مقدار HRWR) استفاده می کند.

 

ترکیبات:

1. تنظیم مقدار HRWR برای دستیابی به جریان اسلامپ 500 تا 550 میلی متر
2. تنظیم مقدار HRWR برای دستیابی به جریان اسلامپ 600 تا 650 میلی متر 
3. تنظیم مقدار HRWR برای دستیابی به جریان اسلامپ 700 تا 750 میلی متر

آزمون ها:

 

جریان اسلامپ                            زمان T50

تفکیک ستون                             آب دهی

شاخص پایداری چشمی (VSI)        میزان آب

 

 

توانایی عبور از حلقه J، این آزمون صرفاً زمانی ضروری است که توانایی عبور یک ویژگی ضروری باشد.

زمان تکمیل این آزمون، تعدادی از طرح های اسکاتر (در نمایش رابطه بین جریان اسلامپ، T50 و سایر داده های آزمون) می توانند جهت استفاده ترسیم شوند. مانند آنچه که در تصویر  2نشان داده شده است، هر نقطه از داده ها می تواند با نتیجه آزمون (که شامل هر آزمون دیگری مانند درصد تفکیک ستون، VSI، جریان حلقه J با سایر موارد می باشد) علامت گذاری شود. این تصور به ترسیم داده های فرضی برای زمان T50 در برابر جریان اسلامپ و درصد تفکیک ستون برای مجموعه ترکیبات فوق می پردازد.

 

تصویر 2 طرح داده ای برای آزمون قدرتمندی

 

در این مثال متخصص می تواند رابطه T50 جریان اسلامپ و محدوده های کنترل کیفیت را براساس محدوده تفکیک مشخص شده معرفی کند، اگر محدوده تفکیک 10 یا 15 درصد باشد، پارامترهای متفاوت برای دو آزمون دیگر در نظر گرفته می شود.

جنبه دیگر قدرتمندی، واکنش یک مخلوط به خطاهای بچینگ است. این بخش از طریق ایجاد تغییرات هدفمند در اوزان پیمانه یک ترکیب مشخص و نیز اندازه گیری واکنش، ارزیابی می شود. ASTM C 94 شاخص استاندارد بتن آماده است که می تواند برای اعمال تغییرات مناسب در وزن بچینگ ها استفاده شود. این استاندارد دستورالعمل مربوط به دقت بچینگ مصالح برای کارخانجات و تولید بتن آماده را ارائه می دهد. برای مثال، بخش 9 از ASTM C 94 اصول زیر در خصوص بچینگ دقیق با اندازه نرمال هر پیمانه را ارائه می کند: پودرها (ترکیبات سیمان و مواد معدنی) ±1% مصالح ±2% و کل آب ±3% بالا و پایین کردن پودر و یا محتویات آب می تواند تاثیر قابل توجهی را بر سیالیت و پایداری مخلوط داشته باشد. با هدف یافتن نقطه شکست یک مخلوط توصیه شده که قدرتمندی در نقاطی بیرون از این محدوده دقت ارزیابی شود. حداقل توصیه مولف، کاهش بیشتر در نقطه مینیمم پودر (%2- بیشتر از %1) همچنین افزایش ماکزیمم نقاط آب (%6+ بیشتر از %3+) می باشد. نتایج آزمون براساس این محدوده های افزایش یافته، کاملاً فضای عملکرد قدرتمندی را مشخص کرده و شناخت بیشتر محدوده های ترکیب، مدنظر قرار می گیرد. جدول1 به ارائه گروهی از نسبت ها و مینیمم و ماکزیمم محدوده های هر ماده (مصالح) می پردازد.

کنترل رطوبت آزاد سنگدانه ها اغلب به عنوان یکی از حوزه های اساسی و مهم برای کنترل در طی تولید SCC مطرح بوده است. آب پیش بینی نشده می تواند در سطح قابل توجهی برای تمامی این ویژگی های SCC تازه تاثیر بگذارد.

 

حداکثر (kg)	حداقل (kg)	حداکثر	حداقل	مثال تناسب (kg/m3)
455	441	+1%	-2%	450	ترکیب آب معدن و سیمان
867	833	+%2	-2%	850	سنگدانه درشت
816	784	+%2	-2%	800	سنگدانه ریز
196	179	+%6	-3%	185	آب

جدول 1 مینیمم مصالح نمونه و ماکزیمم محدوده آزمون قدرتمندی

 

بنابراین برخورداری از درک روشن در رابطه با قدرتمندی آب مخلوط برای تولید کننده بتن اهمیت فراوانی دارد. جدول 2 به نمایش طرح آزمون قدرتمندی نمونه جهت ارزیابی کاهش پودر و کاهش و افزایش آب می پردازد. میزان تنظیم در بخش های سایه دار ارائه می شوند. در این برنامه تمام آزمون های ویژگی تازه و استاندارد اجرا شده و قدرتمندی مخلوط اندازه گیری می شود. کل مقادیر افزودنی ها براساس ترکیب مرجع (به جز HRWR) ثابت هستند که برای دستیابی به جریان اسلامپ هدف تنظیم می شوند. یک مخلوط در صورتی قدرتمند است که تغییرات وزن بچینگ منجر به تغییرات کوچک اما قابل قبول در عملکرد (اندازه گیری شده از طریق روش های آزمون انتخاب شده) شود.

با این وجود، متدولوزی فوق صرفاً تاثیر یک فاکتور را در یک زمان نشان می دهد. باید پذیرفت که تولید بتن واقعی دینامیک تر از این تولید است. در طول تولید یک بچینگ واحد بتن، این امکان وجود دارد که میزان توزین شده بیش از یک ماده می تواند باعث نوسان بالاتر یا پایین تری از نسبت های هدف شود، درحالی که هنوز درون بازه های بچینگ مشخص شده قرار دارد. این امکان وجود دارد که به ارزیابی و مدل سازی این حالت پیچیده تر بپردازیم.

 

water robustness (%6+)	water robustness (%3+)	water robustness (%3-)	پودر خوب عملکرد (%2-)	پودر خوب عملکرد (%1-)	مثال تناسب
450	450	450	441	446	450	مقاومت بالا
850	850	850	850	850	850	پرداخت سطح
800	800	800	800	800	800	ساختار پیچیده
196	191	179	185	185	185	دسترسی محدود

جدول 2 برنامه آزمون نمونه برای ارزیابی قدرتمندی براساس دقت بچینگ

 

چنانچه این روند انجام شود، باید یک طرح آزمایشی بهتر و مجموعه ای از ابزارهای تجزیه و تحلیل را به کار برد. در مطالعات قبلی، این نوع تجزیه و تحلیل قدرتمندی جایی اجرا شد که مصالح چندگانه به صورت همزمان با هم تفاوت هایی داشته اند. با نسبت مصالح و ترکیبات مورد استفاده، نوسانات موجود در وزن های ماسه و سنگدانه های درشت، تاثیر کمی بر عملکرد SCC داشته اند. بیشترین تاثیر، زمانی رخ داد که وزن آب و کل وزن پودر تفاوت داشتند. بنابراین لازم است اینها به دقت و از نزدیک نظارت شوند. بعلاوه اگر این فاکتورها به صورت همزمان تغییر کنند، نوسانات عملکرد متفاوت می شوند.

برای مثال اگر مقدار آب کمتر از میزان هدف بچینگ باشد و کل پودر بیشتر، ویسکوزیته مخلوط می تواند به صورت چشمگیری افزایش یابد. از سوی دیگر اگر آب بیشتر از میزان هدف و کل پودر، کمتر از آن باشد، یک ظرفیت بالا برای ناپایداری مخلوط و تفکیک ایجاد می شود. همچنین دامنه تغییرات وزن بچینگ ها نیز بستگی به این دارد که اهداف نسبت مخلوط اولیه کجا تعیین می شوند. اگر محتوی آب مورد نظر بسیار پایین باشد پس در اولین حالت فوق الذکر تغییر ویسکوزیته ممکن است بسیار زیاد باشد.

قدرتمندی کلی اساساً با سیالیت، تفکیک و معیار آب دهی مرتبط است. با این وجود در بعضی از شرایط، ارزیابی قدرتمندی توانایی عبور از طریق افزایش وزن بچینگ سنگدانه های درشت تا حد ماکزیمم (نشان داده شده در جدول 1) مناسب و به جا است، اما در حد مینیمم، محدوده پودر و آب باید آزمایش شود. آزمون محدوده های سنگدانه ها مفید است اما این کار به صلاحدید متخصص موکول شده است. اگر احراز شود که قدرتمندی یک ترکیب ناکافی است، می توان موارد زیر را انجام داد:

 

• در صورت امکان؛ کاهش سطح هدف جریان اسلامپ
• افزایش حجم خمیر
• افزایش مقدار VMA. گزارش های متعدد نشان داده که افزودن VMA به ترکیب SCC باعث تقویت قدرتمندی مخلوط می شود،.
• کاهش ماکزیمم اندازه سنگدانه ها
• افزایش تراکم خمیر

زمانی که یک ترکیب مناسب ایجاد می شود، مرحله بعدی تولید ترکیب از طریق کارخانه تولید بتن است و در صورت امکان استفاده از روش ها و اشکال پیشنهادی برای پروژه صورت می گیرد.

آزمایش و ارزیابی تولید

 

زمانی که یک ترکیب SCC برای رسیدن به ویژگی های مورد نظر (سخت شدگی و تازه) ارائه می شود. آزمایش بتن ریزی با آزمایش مدل توصیه می شود. اگر چه این آزمون ها دیگر در آزمایشگاه ها انجام 

نمی شود، این مرحله هنوز بخشی از فرآیند توسعه بتن است. و با حوزه گسترده تری از آزمون به ارزیابی مخلوط از تولید تا تحویل و بتن ریزی می پردازد.

در حال حاضر تمرکز بر روی ویژگی های ترکیب SCC است، اما باید مفاهیم زیر مورد بررسی قرار گیرند:

 

• بچینگ و ترکیب در یک مقیاس تولید

  بچینگ و ذخیره سازی مصالح خام

  کنترل رطوبت

  ترکیب بتن

  - نوع و اندازه میکسر

  - ترتیب بچینگ مواد

  - زمان ترکیب

• تحویل

  تجهیزات تحویل

  زمان تحویل

• بتن ریزی

  تجهیزات

  تکنیک ها

  مسیر بتن ریزی

  میزان بتن ریزی

  زمان

  زمان پرداخت (در صورتی که قابل اجرا باشد)

• پرسنل

  آموزش

  بچینگ و ترکیب

  بتن ریزی

 

علاوه بر آزمون توانایی فرد برای تولید، تحویل و یا بتن ریزی، مزایای واقعی SCC در برابر بتن معمولی را می توان در این زمان ارزیابی کرد. زمان مورد نیاز برای بچینگ، ترکیب، بتن ریزی و پرداخت تماماً می تواند اندازه گیری شود. زمانی که الزامات منابع انسانی برای بتن ریزی و پرداخت محسوس می باشد، سایر مزایا از قبیل زیبایی شناسی مطلوب که منجر به کاهش وصله کاری و مصالح می شود می تواند تعیین گردد. بنابر توصیه مولف، تولید کننده یا پیمانکار، آنالیز مزایا را در طول مرحله مدل آزمایشی (آزمایش ماکت برابر) اجرا کند و سپس به بررسی مجدد آن در طی تولید واقعی بپردازد تا تعیین کند که آیا بازدهی وجود داشته و میزان آن چقدر بوده است.

باید تفکر دقیق و توجهات بیشتری در مورد فرآیند مدل آزمایشی اعمال گردد. پیش از آزمایش، جلسه ای با مسئولان کنترل کیفیت، تولید و بتن ریزی سازماندهی شود. هر عملکرد باید از وظایف ارزیابی خاص جهت اجرا برخوردار باشد و وردی حاصل از تمام طرفین بررسی گردد. فرآیند عملیات از آزمون آزمایشگاهی تا محیط تولید باید طی شود و مسئولان بتن ریزی وحدت نظر ایجاد کنند. اگر یک کارگر بتن ریزی اطلاعات کافی در این زمینه نداشته باشد و آموزش حداقلی در بتن ریزی با SCC را کسب نکرده باشند، چگونه می توان تعیین کرد که آیا یک پرداخت سطح غیرقابل قبول ناشی از ترکیب ضعیف، تکنیک بتن ریزی ضعیف یا هر دو بوده است؟ متخصص باید در موقعیتی قرار داشته باشد که به وضوح متغیرها را برای پاسخ به این سوال تفکیک کند.

شناسایی یک ترکیب SCC شامل تست آزمایشگاهی ویزگی های سخت شدگی و ، آزمون قدرتمندی و آزمایش های مدل آزمایش تولید یا آزمایش بتن ریزی می گردد. این فرآیند ارتباطی میان تئوری و عمل بوده و یک متخصص می تواند مطالب بیشتری در رابطه با ترکیبات SCC و کاربرد آن بیاموزد. ساماندهی زمان سرمایه گذاری منابع تا جایی افزایش می یابد که متخصص به ساخت مدل های آزمایشی و تست بتن ریزی می پردازد زیرا در حال حاضر حجم بتن و تعداد افراد دخیل رو به افزایش است. همان طور که در اکثر فعالیت ها می بینیم، موفقیت فرآیند شناسایی به سرمایه گذاری های زمانی و آماده سازی قبل از اجرا بستگی دارد.

 

جهت اطلاعات بیشتر در زمینه تولید و فروش بتن و محصولات مرتبط و همچنین اطلاع از قیمت روز بتن می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

بچینگ یا ترکیب بتن چیست و چگونه انجام می شود؟

SCC یکپارچه، زمانی حاصل خواهد شد که ذخیره سازی خوب، انباردای و بچینگ مواد بطور دقیق انجام شده است. عرضه کافی و پیوسته مواد خام ضروری برای تکمیل یک پروژه اهمیت بسیاری دارد. تغییر متوسط عرضه مواد خام یک پروژه ممکن است منتهی به عملکرد ناپیوسته ترکیب شود. برای مثال تغییر منبع خاکستر بادی می تواند منجر به تغییر هوای وارد شده به مخلوط و یا تغییر در لزوم مقدار افزودنی و نیز تغییر سیالیت یک ترکیب SCC مشخص، گردد. ذخیره سازی مواد خام باید طبق دستورالعمل های دقیق صورت گیرد، از قبیل مواردی که در ACI 30E یا سایر دستورالعمل های کاربردی و معادل ثبت شده اند. باید این اطمینان را ایجاد کرد که کل مواد پودری خشک و دارای جریان آزاد باشند تا امکان بچینگ درست و کارآمد فراهم گردد. توزیع مستمر اندازه ذرات مصالح برای تولید ویژگی های بتن SCC پیوسته (مستحکم) اهمیت دارد. مصالح باید به گونه ای ذخیره سازی شوند که مانع تفکیک شده و میزان رطوبت را پیوسته حفظ کنند. ذرات ریزتر در مصالح نشست می کنند، مخصوصاً در طول حمل و نقل باید مراقبت کافی در طول تخلیه مصالح صورت گیرد و ذخیره سازی سنگدانه ها به صورت لایه بندی باشد نه به صورت توده انباشته شده. یک روش برای کاهش جدا شدگی سنگدانه، تفکیک آن به چندین اندازه قابل کنترل تر از ماکزیمم تا مینیمم به نسبت سایز کمتر از 4 می باشد (برای سنگدانه های 25 میلی متر و کوچکتر). این تکنیک امکان انعطاف پذیری بیشتری در تنظیم ترکیب سنگدانه ها به منظور حفظ ثبات دانه بندی را فراهم می سازد. بنابراین تعداد بیشتری از محل های نگهداری و انبارها برای ذخیره سازی سنگدانه ها و توزیع آنها مورد نیاز است و این عملاً برای همه مکان ها، امکان پذیر نمی باشد.

انبارهای نگهداری سنگدانه ها و سیلوهای پودر باید تا حد ممکن پر شوند. پر کردن این انبارها (در شب قبل) به سنگدانه ها این امکان را می دهد که به شرایط رطوبتی پایدار دست یابند. با این وجود باید احتیاط کرد، اگر سنگدانه هایی با رطوبت زیاد در انبارها (در شب قبل) ذخیره شوند، رطوبت کافی در سطح کم شده و محتوی رطوبت سنگدانه های کف محفظه افزایش می یابد که ممکن است منجر به نوساناتی در عملکرد ترکیبات SCC در چند روز آتی شود. در بعضی از موارد، توصیه می شود در صورتی که سطح رطوبت بالا باشد اولین بخش سنگدانه ها در نوبت صبح برداشته شود.

 

کنترل رطوبت سنگدانه ها

 

یکی از رایج ترین دغدغه ها در طول تولید میدانی SCC، کنترل کافی رطوبت آزاد سنگدانه ها و پودرها در بتن می باشد. رطوبت اضافی و کنترل نشده باعث افزایش نسبت WV/PV، کاهش ویسکوزیته پلاستیک مخلوط و به صورت بالقوه موجب سیالیت بیشتر، ناپایداری، تفکیک و آب دهی می شود. رطوبت سنگدانه های ریز به میزان 6 تا 8 درصد پایدار شده است و این میزان برابر است با 50 تا 70 کیلوگرم در مترمکعب آب منتقل شده توسط سنگدانه های ریز در مخلوطی که از 850 کیلوگرم در مترمکعب ماسه استفاده می کنند. بنابراین برخورداری از دانش روزانه صحیح در مورد میزان رطوبت بسیار حائز اهمیت است.

در حال حاضر روش های متعدد و تجهیزات گوناگونی وجود دارند که برای کنترل میزان رطوبت مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند به صورت دستی یا اتوماتیک طبقه بندی شود. روش های دستی شامل روش های آزمون استاندارد از قبیل ASTM C 56، روش آزمون برای کل میزان رطوبت قابل تبخیر سنگدانه ها از طریق خشک کردن، ASTM C 70، روش آزمون استاندارد برای رطوبت سطح در سنگدانه های ریز می باشد. این روش ها نیازمند یک تلاش تکنیکی جهت انجام آزمون و محاسبه میزان رطوبت مصالح می باشد.

آنها زمانی می توانند مورد استفاده قرار گیرند که تولید بتن SCC تحت مراقبت و نظارت کافی بر هر بچینگ انجام گیرد.

مشکل این است که با این روشها، رطوبت در یک نقطه از زمان واحد اندازه گیری می شود و تقریباً نسبت های یکسانی در آزمون ها ارائه می شود.

اگر ظرفیت موجود در میزان رطوبت متفاوت باشد مانند زمانی که بوران یا آب و هوای بسیار خشک حاکم است، باید یک صورتجلسه آزمون دقیق (که شامل آزمون مکرر رطوبت و بتن می باشد) جهت ایجاد عملکرد پایدار اجرا شود. بعضی از ولید کنندگان به ذخیره سازی سنگدانه ها در مکان های سرپوشیده مبادرت می ورزند تا بتوانند تاثیر تغییرات آب و هوا را به حداقل برسانند.

روش های تعیین رطوبت اتوماتیک شامل استفاده از رطوبت سنج در انبارهای سنگدانه و نیز در مخزن ترکیب می باشد. رطوبت سنج انبارهای سنگدانه عموماً طوری پیکربندی می شود که بازخورد سیستم بچینگ را به دنبال دارد. (به صورت اتوماتیک آب اضافه شده به بچینگ را برای جبران رطوبت سنگدانه ها تنظیم می کند). مطابق با تحقیقات صورت گرفته، رطوبت سنج ها به صورت منطقی برای سنگدانه های ریز مناسب می باشند نه برای سنگدانه های درشت. دستورالعمل های موقتی PCI بیان می کند که رطوبت سنج قادر است تا تغییرات 5 درصد را در میزان رطوبت در هر دو سنگدانه های ریز و درشت مشخص کنند.

ACI 304 عنوان می کند که دستگاه رطوبت سنج باید در نمونه های خشک کنندگی کوره ای به صورت ماهیانه مجدداً تنظیم شوند (و یا زمانی که اسلامپ بتن تولید شده پیوسته نباشد). مطالعات موجود نشان داده اند که این فرآیند تنظیم باید با دقت بیشتر انجام شود، به خصوص در مورد نمونه ای که از خشک کننده های کوره ای گرفته می شوند. این نمونه باید از نزدیکترین فاصله به رطوبت سنج برداشته شود. استفاده از یک رطوبت سنج دقیق که به درستی تنظیم شده باشد موجب تنظیم زمان واقعی در طی بچینگ و فرآیند ترکیب بوده و نیز موجب تولید یکنواخت و منسجم می گردد. اخیراً در یک بررسی ارزیابی کیفیت مجمع NRMC در ایالات متحده از تولید کنندگان درخواست نمود که تعداد دفعات استفاده از رطوبت سنج سنگدانه ای و نیز تعداد دفعات تنظیم رطوبت سنج خود را اعلام کنند.

زمانی که بحث تنظیم رطوبت مطرح شد 89 درصد اظهار نمودند که حداقل روزی یک بار رطوبت را کنترل می کنند یا از رطوبت سنج استفاده می کنند. 29 درصد عنوان نمودند که آنها این فعالیت را به صورت هفتگی انجام داده، 29 درصد ماهیانه و 21 درصد هر سه ماه یک بار، درحالی که 14 درصد عنوان نمودند این کار را سالیانه یا بیشتر انجام می دهند.

رطوبت سنج ها می توانند در محفظه ترکیب بتن نصب شوند. این رطوبت سنج ها میزان رطوبت ترکیب بتن را تعیین می کنند، زمانی که تمام یا کل مواد بسته بندی شده باشند و امکان افزایش آب در پایاین دوره فراهم شود. آنها می توانند در یک میکسر (بطور ثابت یا به عنوان یک رطوبت سنج چرخان متصل به بازوهای ترکیب) قرار بگیرند. مطالعه ای در مورد رطوبت سنج در میکسر منتشر شده که شامل یک آزمایش با دو میزان مشخص آب اندازه گیری شده، می باشد.

با توجه به موقعیت رطوبت سنج (ثابت یا چرخان)، نتیجه آزمایش، سطوح مختلف تکرارپذیری و خطا را در محاسبه میزان آب نشان می دهد. این ارزیابی با رطوبت سنج چرخان دقیق تر است.

در طول بچینگ، کل آب اندازه گیری شده با افزودن مواد یا مصالح تغییر می کند. به علاوه همگن سازی مخلوط نیز تغییر خواهد کرد. ارزیابی دقیق رطوبت با رطوبت سنج میکسر می تواند تا زمان 30 الی 45 ثانیه بعد از دسته بندی تمام مصالح جهت آمادگی برای پایدار سازی انجام شود. توصیه شده است که تولید کننده، این زمان پایدار سازی را با نماینده فنی شرکت (در امر محاسبه رطوبت) مورد بررسی قرار دهد. فقدان زمان مجاز پایدار سازی می تواند منتهی به عدم انطباق یا پیوستگی در ویزگی های تازه شود.

 

ترکیب SCC

 

توالی و ترتیب فرآیند ترکیب بر پیوستگی تولید SCC تاثیر می گذارد، علاوه بر ترکیب بچینگ، MNL 116 عنوان می کند که زمان مورد نیاز ترکیب برای بتن به فاکتورهای متعددی بستگی دارد، از جمله اندازه بچینگ، کارآیی بچینگ، اندازه و درجه بندی مصالح، نوع میکسر، شرایط ترکیب تیغه ها و کارآمدی ترکیب خود میکسر. زمان ترکیب، زمان مورد نیاز برای رسیدن به ترتیب همگن بعد از افزودن تمام مصالح به میکسر است.

ترتیب و سرعتی که به وسیله آن مصالح به میکسر افزوده می شوند می تواند بر زمان ترکیب مورد نیاز تاثیر بگذارد. از آنجایی که ترکیبات SCC شامل مصالح نسبتاً ریز بیشتری هستند، ترتیب گذاری پودرها اهمیت ویزه ای دارد. اگر مصالح ریز نخست به مخزن میکسر اضافه شوند، هد پکینگ (HP) ممکن است اتفاق بیفتد. HP موقعیتی است که یک بسته توده فشرده از ذرات ریز به سر میکسر می چسبند و با بتن ترکیب نمی شوند و منجر به ایجاد ویژگی های ناپایداری خواهد شد. برای اجتناب از HP در یک میکسر درام، ACI 304 پیشنهاد افزایش 10 درصدی سنگدانه های درشت و آب را می دهد. اگر پودرهای ریز به آب اضافه شوند (قبل از افزودن سنگدانه ها) ممکن است گلوله ای شدن رخ دهد و این گلوله های پودر / سیمان نمی توانند خرد شوند و ترکیب آنها به صورت کامل انجام نمی گیرد. ترتیب بچینگ براساس میکسر و الزامات کارآمدی تولید در کارخانه متفاوت است. در بعضی از نمونه ها قبل از افزودن آب، مصالح خشک ترکیب می شوند، با این وجود نوعی ترتیب بچینگ مورد استفاده جهت به حداقل رسانی گلوله ای شدن در پودرهای بالاتر و نیز ترکیباتی با آب کمتر در یک میکسر درام در ذیل آمده است:

 

1. سنگدانه درشت و %50˃ آب ترکیب
2. پودرهای سیمان و سایر پودرهایی که به آرامی افزوده می شوند
3. سنگدانه های ریز
4. آب طبیعی

 

زمان بندی افزایش افزودنی ها می تواند بر ویژگی های SCC از قبیل سطح جریان اسلامپ یا پمپ پذیری بتن، حفظ کارایی و تولید محتویات هوا تاثیر گذارد. باید دستورالعمل تولید کننده مخلوط برای افزودنی های به کار رفته را به اجرا در آورد.

SCC می تواند در تمام انواع میکسرها ترکیب شود اما مخلوط سازی ناکافی بتن خود متراکم می تواند تاثیر منفی بر روی مقاومت فشاری و جریان اسلامپ داشته باشد. به خاطر تفاوت موجود در عملیات مخلوط سازی در میکسر، زمان ترکیب مورد نیاز برای دستیابی به ویژگی های SCC پیوسته متفاوت است.

 

 ACI 304 به ترسیم انواع میکسر در ادامه می پردازد:

• میکسرهای بشکه ای: به شکلی است که پره های داخلی به داخل درام متصل است. عملیات مخلوط سازی در اینجا یک عمل خمشی بتن به داخل خودش می باشد و این میکسرها می توانند بخشی از یک میکسر اصلی بوده یا بار یک کامیون شوند. سرعت ترکیب در مقایسه با سایر انواع میکسرها پایین است. اینها از حداقل کارایی برخوردار می باشند یعنی اینکه زمان ترکیب برای رسیدن به ویژگی همگن SCC طولانی تر است. اگر SCC از طریق میکسر درام ترکیب شده یا توزیع شوند، کل آب شستشو باید از درام خارج شود (قبل از بچینگ مصالح). کنترل آب شستشو در درام های کامیون، یک مولفه کلیدی برای تولید مستمر SCC است.

  تولید کننده باید از هر نوع تفاوت بین کامیون ها آگاهی داشته باشد، از قبیل تیغه های خورده شده که می تواند بر عملیات ترکیب و در نتیجه بر زمان مورد نیاز ترکیب مصالح تاثیر منفی بگذارد. استفاده از کامیون هایی با کارآمدی ترکیب متفاوت در تولید SCC در یک پروژه ممکن است منجر به ایجاد ناهماهنگی در ویژگی های ارزیابی شده، گردد.

  توصیه می شود که تولید کننده یک مجموعه کنترل شده کامیون ها را برای یک پروژه SCC مشخص انتخاب کند.

• میکسرهای میله عمودی: این میکسرها می توانند میکسرهای سیاره ای با چندین بازوی ترکیب چرخان باشند که متصل به یک میله چرخشی مرکزی می باشند. و نمونه دیگر میکسرهای پن چرخان 

  می باشند.

• میکسرهای پاگمیل: این میکسرها دارای یک محفظه ثابت با یک میله افقی هستند. تیغه های ترکیب ساز به میله ها متصل می شوند که می توانند از ترکیبات متفاوتی برخوردار باشند، مانند تیغه های چرخشی / نواری، سرعت ترکیب کند بوده و ممکن است نیازمند زمان ترکیب مشابه با میکسر درام باشد.

  میکسر دیگر که در ACI 304 شفاف سازی نشده است، میکسر دو میله ای است. اینها میکسرهای بسیار کارآمد و پرسرعت بوده که اساساً در کارخانه های پیش ساخته استفاده می شود. زمان ترکیب در مقایسه با سایر انواع میکسرها پایین تر خواهد بود. آنها SCC را بسیار خوب و مطلوب ترکیب می کنند.

• میکسرهای ولومتریک یا میکسرهای حجمی: این میکسرها واحدهای کاملی هستند که سنگدانه ها، سیمان، آب و ترکیبات موجود در یک خودرو را حمل می کنند. آنها در کل برای پروژه های با حجم کوچکتر استفاده می شوند. ترکیب در یک میکسر نوع پیچی رخ می دهد و SCC به صورت موفق در این میکسرها تولید می شوند (. باید ترکیب موجود قبلاً آزمایش شود، اما زمان ترکیب لزوماً قابل تنظیم نیست.

 

نسبت حجم مخلوط به ظرفیت میکسر بر ویژگی های تازه SCC و یا زمان ترکیب مورد نیاز برای دستیابی به ویژگی ها یمطلوب تاثیر می گذارد. این تاثیر برای میکسرهایی با کارایی کمتر از قبیل میکسرهای درام در نظر گرفته شده است و اندازه بچینگ جهت ظرفیت کامل افزایش می یابد. اگر بچینگ ها با اندازه های متفاوت و یا SCC مشابه تولید شوند باید به این تفاوت ها توجه نمود و فرآیند ترکیب را نیز تنظیم کرد. اکثر تولید کنندگان بتن از یک ظرفیت برآورد شده برای تجهیزات خویش برخوردارند و توصیه های آنها باید مدنظر قرار گیرد.

نوع ترکیب SCC که برای بچینگ استفاده می شود بر زمان مورد نیاز ترکیب تاثیر می گذارد. ترکیباتی با ویسکوزیته پلاستیکی (خمیری) بالاتر نیازمند یک مخلوط سازی ملات طولانی تر است. در یک مطالعه و تحقیق منتشر شده، داده ها بیانگر عملکرد بالا و خود متراکمی بتن بوده و این نشان دهنده ی زمان پایدار سازی (زمان ترکیب مورد نیاز برای دستیابی به خواندن آمپر سنج میکسر پایدار می باشد) به عنوان تابعی از نسبت آب به سیمان (W/C) با دو محتویات سیمان متفاوت و دو مقدار HRWR است. این تحقیق نشان داد که ترکیباتی با نسبت بالاتر W/C نیازمند زمان ترکیب کوتاه تری در مقایسه با ترکیباتی با W/C پایین تر می باشند. به وسیله استفاده از گراف ارائه شده در مرجع 13، نویسنده کل محتویات آب در هر مترمکعب را برآورد نموده و آن را در برابر زمان پایدار سازی به تصویر کشیده است.. یک تولید کننده بتن که به طراحی یا تولید ترکیبات SCC متعدد می پردازد، می داند که یک ترکیب SCC با محتوی آب کمتر، نیازمند مخلوط سازی بیشتری برای تولید ویژگی های پایداری است. در شرایط برابر، آب بیشتر در هر حجم واحد بتن موجب تسهیل در فرآیند ترکیب می شود.

 

رهاسازی مخلوط جهت استفاده

 

زمانی که تمام مصالح بچینگ شده و مخلوط می شوند، باید این ارزیابی صورت گیرد که آیا ترکیب SCC، آماده رها سازی است. اکثر شرکت های تولیدی مانند کارخانه های پیش ساخته، فرآیند بچینگ و ترکیب را از موقعیت مرکزی نظارت می کنند. این فرآیند شامل ترتیب گذاری مصالح و میزان افزایش مصالح بوده که از این محل کنترل می شود.

به علاوه زمانی که تمام مواد با مصالح اضافه کردن اپراتور بچینگ در بعضی از موارد به نظارت مصرف برق میکسر و یا زمان واقعی یا نسبت W/C در محفظه ترکیب خواهد پرداخت. مصرف برق میکسر ممکن است با آمپرسنج نمایش داده شود، مانند موردی که در تصویر 10-12 نشان داده شده است یا گاهی اوقات در صفحه کامپیوتر نشان داده می شود. باید بعد از بچینگ مواد، به آمپرسنج فرصت داد تا تثبیت شود، سپس اقدام به خواندن آن نمود. زمان تثبیت، مشابه با رطوبت سنج محفظه ای است. یک مطالعه نشان داده که این زمان ها ممکن است بسیار مشابه بوده و می تواند برای تعیین زمان ترکیب مورد نیاز در یک میکسر و یا مجموعه ای از نسبت های مخلوط مورد استفاده قرار گیرد. پرسنل بچینگ به نظارات بر خواندن آمپرسنج خوااهند پرداخت و زمانی که به میزان مصرف مورد نظر رسیدند و عقربه تثبیت شد، بچینگ ها برای استفاده آزاد می شوند. ارقام بالاتر آمپرسنج بیانگر این هستند که میکسر سخت تر کار کرده تا بتن را مخلوط کند. این به صورت سنتی حاصل یک اسلامپ پایین تر و بتن سفت تر می باشد.

در سایر موقعیت ها، فشارسنج ها که جهت سنجش اسلامپ شناخته شده اند بر روی کامیون های بتن آماده نصب شده است کنتورهای اسلامپ سنج به نظارت بر فشار هیدرولیک ضروری جهت برگرداندن میکسر می پردازد. نتایج حاصل از این سیستم می تواند تحت تاثیر تعدادی از متغیرها قرار گیرد (جدا از ویژگی های بتن از قبیل اندازه بچینگ، سرعت ترکیب و شرایط تیغه میکسر).

آیا در استفاده از آمپرسنج یا فشارسنج اصول اساسی مشابه بکار می رود؟ یک کنتور، از مصرف انرژی یا خواندن فشار به عنوان یک شاخص مقاومت مخلوط بتن استفاده می کند، این مفهوم مشابه با روش عملکرد رئومتر بتن است. مطالعات قبلی بیانگر تشابه عملکرد رئومتر بتن و اسلامپ سنج بوده اند. درحالی که سایر مطالعات معادله هایی را پیشنهاد داده اند که با آن پایداری رئولوژیکی حاصل از مصرف انرژی میکسر پن را پیش بینی می کند.

در اینجا هدف پیش بینی رئولوزی از مصرف انرژی در تجهیزات ترکیب نیست، بلکه هدف درک مفیدتر استفاده از این تجهیزات جهت کنترل تولید SCC است. برای فهم بهتر مفهوم داده ها، در مورد این تجهیزات یک مرور کلی از ارزیابی رئولوژیکی بتن ضروری است.

ثابت های رئولوژیکی از تنش تسلیم و ویسکوزیته قبلاً در فصل سه مورد بحث و بررسی قرار گرفت. برای تعیین آن پارامترها در یک ترکیب بتن، یک رئومتر بتن مورد نیاز است، یکی از آنها رئومتر IBB است. عملکرد آن به صورت اندازه گیری یک میزان گشتاور به عنوان یک ایمپلر چرخشی H شکل (در یک حرکت سیاره ای) است که در میان آن یک نمونه بتن با سرعت های معین، می چرخد. 

بیشتر میکسرهای مرکزی صرفاً قادر به ترکیب نمودن هستند، از این رو مصرف برق را در یک سرعت واحد اندازه گیری می کنند. بنابراین نمی توان در این نقطه زمانی، محور ترسیم کرده و نتیجه گیری خطی کرد. اما برای کامیون های میکسر بتن که مجهز به اسلامپ سنج هستند می توان سرعت را تغییر داده و نمودار سرعت ترکیب را در مقابل فشار هیدرولیک ترسیم نموده. تعیین نسبت ترکیبات بتن خود تراکم بسیار مهم است.

با این وجود اکثر تولید کنندگان، خواه در بچینگ مرکزی یا در یک کامیون از خواندن فشار/ سرعت واحد برای نظارت جریان اسلامپ استفاده می کنند. در انجام این امر، تولید کننده باید به خاطر داشته باشد که خواندن اسلامپ سنج یا آمپرسنج تحت تاثیر هر دو تنش تسلیم (جریان اسلامپ یا اسلامپ) و ویسکوزیته (چسبندگی) ترکیب قرار دارد. تصویر زیر نشان دهنده این است که ترکیبات A، B و C آزمون شده و مصرف برق یا گشتاور آنها در یک سرعت واحد اندازه گیری شده است. از این نقطه سرعت واحد یک خط نقطه دار عمودی به خطوط متقاطع A، B و C کشیده شده است. این نقطه تقاطع، به یک گشتاور واحد آمپر یا مقدار فشار بر روی محور Y مرتبط است. این چیزی است که زمان خواندن مصرف برق نقطه واحد در یک میکسر بتنی رخ می دهد. در این مثال، به درستی تفاوت جریان اسلامپ بتن ترکیبات A و B پیش بینی می شود، زیرا ویسکوزیته های آنها مشابه هستند. اما در ترکیبات B و C به علت تفاوت در ویسکوزیته، میزان اسلامپ و یا جریان اسلامپ را نمی توان پیش بینی کرد. در این مورد خواندن گشتاور، آمپر یا فشار برای مخلوط B بیشتر از مخلوط C است. اما به لحاظ نظری این دو ترکیب باید دارای جریان های اسلامپ مشابه باشند (همان طور که از طریق مقادیر تنش/ محور Y برابر بیان شد). تفاوت در ارزیابی نقطه واحد به علت ویسکوزیته بالاتر ترکیب B است و این اساساً بیانگر این است که تکنیک کاربرد خواندن مصرف برق/ سرعت واحد می تواند شاخص تغییر تنش تسلیم باشد، در صورتی که ویسکوزیته ثابت باشد یا در موردی که ویسکوزیته تغییر کند، تنش تسلیم باید ثابت باشد. در هر صورت نباید هر دو همزمان اتفاق بیفتند.

 

 

در این سیستم، تنظیماتی در افزودنی های معین و بدون ایجاد تغییر نسبت های مخلوط انجام گرفته است. این تغییرات موجب افزایش ویسکوزیته مخلوط شده، درحالی که یک اسلامپ مشابه حفظ شده است.

اپراتور بچینگ، در قبال تغییرات رئولوژیکی موجود در ترکیب قبل از اعمال تغییرات در فرآیند تولید، آموزش ندیده است. وی نیازمند مطالعه خاص آمپرسنج (قبل از تخلیه دستی) می باشد. با افزایش ویسکوزیته ترکیب (ترکیب 2 در برابر ترکیب 1)، خواندن آمپرسنج در حال حاضر بالاتر از مورد پیش بینی شده را نشان می دهد زیرا ترکیب 1 زودتر به مخلوط HRWR اضافه شده بود، وی این فرض را مطرح نمود که میزان رطوبت نادرست بوده و تصمیم گرفت تا آب را برای کاهش عدد آمپرسنج اضافه کند.

زمانی که آب به یک ترکیب بتن افزوده می شود، تنش تسلیم و ویسکوزیته کاهش می یابند. زمانی که آب برای کاهش عدد آمپرسنج تا سطح ترکیب اصلی 1 افزوده می شود، تنش تسلیم پایین تر (ترکیب 3) به دست می آید. این مورد در محل بتن ریزی زمانی که مخلوط هایی با اسلامپ بالاتر از میزان تولرانس ماکزیمم وارد می شوند، کاملاً مورد تایید قرار گرفته است. علاوه بر این، مقاومت های تراکمی پایین تر از میزان پیش بینی شده (ناشی از آب اضافه شده) بوده است.

بنابراین اگر تغییرات در یک ترکیب بتن صورت گیرد، تاثیرات ممکن بر بچینگ و فرآیند ترکیب باید پیش بینی شده و انتقال یابد. این در مورد SCC از اهمیت زیادی برخوردار است، به خصوص اگر انواع متفاوت مخلوط SCC تولید شوند یا اگر مخلوط شامل افزودنی های اصلاح ویسکوزیته (VMAs) یا سایر افزودنی ها باشد که می تواند بر ویسکوزیته تاثیر بگذارد. آمپرسنج یا اسلامپ سنج باید با جریان اسلامپ و زمان T50 هر مخلوط SCC که تولید می شوند تنظیم شود.

 

اصلاح رویکرد

 

زمانی که بحث تولید پیوسته SCC مطرح است و یا زمانی که هر مخلوط بتنی را بررسی می کنید، باید یک حوزه توسعه کنترل بچینگ و فرآیند مخلوط مدنظر قرار گیرد. توسعه می تواند به شکل آموزش اپراتور بچینگ باشد همچنین می تواند به شکل توسعه تجهیزات و رویه های نظارت باشد. کلید کشف یک فرآیند بچینگ صنعتی موثر، انتخاب شاخص های اصلی مناسب در عملکرد و کیفیت می باشد. صنایع پیشرفته از قبیل شیمیایی به صراحت اهداف خود را مشخص نموده و به نظارت انواع متغیرها در طول تولید می پردازند تا از کیفیت نهایی اطمینان حاصل کنند.

برای نمونه در طول تولید پلیمرهای معین، زمانی که مواد خام درون رآکتور وارد می شوند، تولید کننده ممکن است دما، PH، ترکیب، فشارهای پمپ چرخشی و سایر متغیرها را نظارت کند تا اطمینان یابد که واکنش شیمیایی در مقادیر درست صورت گرفته و به پارامترهای صحیح دست یابد. با این وجود در تولید بتن اکثر تولید کنندگان از شاخص اصلی کیفیت تولید در ترکیب برخوردار نیستند، آنهایی که از اسلامپ سنج یا آمپرسنج و یا رطوبت سنج داخلی استفاده می کنند و تولید کننده صرفاً یکی از آنها را مورد استفاده قرار می دهد.

علاوه بر نظارت بر مصرف برق میکسر و نسبت W/C بچینگ در طی تولید بتن، این امکان وجود دارد که به نظارت بر زمان بررسی پایدارسازی بتن پرداخته و از آن به عنوان شاخص کیفیت بچینگ استفاده کند.

همان طور که در تصویر 10-10 اشاره شده است، زمان تثبیت برای یک ترکیب مشخص (با اندازه معین بچینگ، نوع و اندازه میکسر) تحت تاثیر محتوای آب آن مخلوط قرار دارد. هر میزان که آب در بچینگ ها بیشتر باشد، قرائت زمان پایدارسازی کوتاه تر است. بنابراین به صورت تئوریکی، تولید کنندگان بدون رطوبت سنج محفظه ای م یتوانند از این به عنوان یک تکنیک نظارت بر تولید، جهت تایید کلی میزان مناسب آب استفاده کنند.

نظارت بر متغیر های چندگانه در طول تولید، گزینه ای برای توسعه بیشتر استمرار تولید SCC است. مولف از هیچ نرم افزار تولید بتنی که زمان بتنی که زمان تثبیت را نظارت کند (که به جهت کنترل تولید استفاده شود) آگاهی ندارد.

بنابراین در این زمان باید دو ارزیابی برای مصرف قدرت میکسر و نسبت  W/C بچینگ وجود باشد، اگر یک کارخانه تولید بتن بتواند به صورت اتوماتیک هر دوی اینها را نظارت کند، آنها می توانند بصورت توام برای کنترل تولید بیشتر استفاده شوند. یک ماتریس زمانی می تواند ایجاد شود که بررسی مصرف برق در محور X ترسیم می شود و بررسی نسبت W/C بر روی محور Y (تصویرزیر). نقاط مرکزی که از طریق خطوط توپر نشان داده می شوند (از هر دو محور) نتایج بررسی ها برای ترکیب تولید شده هستند و خطوط نقطه دار زنجیره ای که از طریق تجربه و عمل تعیین می شوند متغیرهای قابل قبول می باشند. این ماتریس مجموعه ای از نسبت های ترکیب را در بردارد که به صورت منظم تولید شده اند و هیچ تغییری در مواد خام رخ نداده است.

چهارگوش چپ پایینی18 به عنوان حوزه ای تعریف شده است که مصرف برق پایین تر از میزان مصرف هدف است (توام با آب که کمتر از میزان هدف در نظر گرفته شده است). این نشان می دهد که این ترکیب دارای آب کمی بود، اما به راحتی ترکیب می شود. همان طور که بحث و بررسی ها نشان داد آب کمتر، سطح جریان اسلامپ را پایین آورده و ویسکوزیته یک ترکیب را افزایش می دهد و منجر به مصرف برق بالاتری خواهد شد. بنابراین در این موارد، کنترل کیفیت برای بررسی و تعیین علت این اختلاف ضروری می باشد. بدین صورت چهار گوش بالا سمت راست مصرف محدوده ای است که رطوبت با نسبت W/C بالاتر از حد معمول است، اما مصرف برق نیز بالا است. بطور کلی در شرایط مساوی آب بیشتر منجر به سیالیت بالاتر و ویسکوزیته پایین تر می شود که مصرف برق بیشتر را در پی دارد.

بررسی های ماتریس در این دو چهار گوش بیانگر مشکلات جدی تر تولید می باشد که باید مورد بررسی قرار گیرند.

 

سیالیت پایین یا ویسکوزیته خیلی بالا زمانی که میزان آب بالا باشد- مشکل در تجهیزات طراحی مواد یا بچینگ می باشد.	کاهش آب و افزایش HRWR	سیالیت بسیار بالا ویسکوزیته بسیار پایین می باشد تنظیم با کاهش آب
ماکزیمم نسبت آب به سیمان
افزایش HRWR		کاهش HRWR
سیالیت بسیار پایین ویسکوزیته بسیار بالا زمانی که میزان آب پایین باشد تنظیم با آب ذخیره	کاهش HRWR و افزایش آب	زمانی که میزان آب پایین باشد سیالیت بسیار بالا ویسکوزیته بسیار پایین می باشد مشکل در تجهیزات طراحی مواد یا بچینگ می باشد

رطوبت اتوماسیون به نسبت W/C و ماتریس مصرف برق

 

مطالعه ماتریس در چهارگوش های بالا به سمت چپ و یا پایین به سمت راست 18 معرف نواحی ای می باشد که تنظیمات آب می تواند اعمال گردد. در قسمت بالا به سمت چپ، قرائت رطوبت بسیار بالا است و مصرف برق پایین است که نشان می دهد آب باید در ترتیب بچینگ های بعدی کاهش یابد. در قسمت پایین به سمت راست، کل رطوبت ترکیب پایین بوده و مصرف برق بالا است. بدین معنی است که باید آب تمیز افزوده شود. در مواردی که خواندن رطوبت در حد هدف است اما خواندن مصرف برق بالاتر یا پایین تر است. مقدار HRWR می تواند تنظیم شود تا جریان اسلامپ کاهش یا افزایش یابد و به سمت مرکز ماتریس حرکت کند. با این وجود اگر خواندن مصرف برق در حد هدف باشد، اما خواندن رطوبت بالاتر یا پایین تر از میزان هدف باشد، می توان تنظیم اولیه برای آب و HRWR به منظور حرکت به سمت مرکز ماتریس را اعمال نمود، با این وجود نتایج در این حوزه ها می تواند معرف یک ماده بالقوه، تجهیزات یا موضوع بچینگ باشد که باید مورد بررسی قرار گیرد. اگر این رابطه مورد استفاده قرار گیرد لازم است برای هر ترکیب SCC و هر کارخانه اعمال شود. در حال حاضر مولف حداقل یک کارخانه کنترل بچینگ بتن را می شناسد که می تواند بر مصرف برق و نسبت W/C در روی همان صفحه نظارت داشته باشد و نه در مورد یک ماتریس که قبلاً ذکر شد. مولف تولید کننده ای را نمی شناسد که مشخصاً به زمان تثبیت نظارت کند و از آن به عنوان یک شاخص اصلی کیفیت بچینگ استفاده کند.

گزارش شده ابزار دیگری که برای نظارت بر بچینگ ها مورد استفاده قرار می گیرد برای اندازه گیری ویژگی های رئولوژیکی مخلوط در نظر گرفته شده و در ابعاد تجاری موجود است. این ابزار شامل یک پروب متصل به یک بازو و در داخل میکسر بوده که مقاومت ترکیب بتن تا حرکت و جابجایی پروب از طریق آن (در طول ترکیب) را اندازه گیری می کند. این اطلاعات به داده های رئولوژیکی (که در نرم افزارهای تخصصی مورد استفاده قرار می گیرد) تبدیل می شود. در حال حاضر این پروب صرفاً برای تولیدکنندگان بتن پیش ساخته بازاریابی می شود (به خاطر انواع میکسر به کار رفته در این صنعت در برابر میکسرهای درام در بتن آمده استفاده می شود). اگر چه براساس اطلاعات نویسنده تعداد محدودی از این پروب ها در کارخانه های پیش ساخته در آمریکای شمالی نصب شده اند. اما هنوز توسعه تجهیزات نیازمند توسعه بیشتر تکنولوژی SCC می باشد.

 

سایر ملاحظات

 

مخلوط ها با ویسکوزیته بسیار بالا به زمان ترکیب طولانی تری نیاز دارند و می توانند یک تنش نسبتاً بالاتری را بر روی میکسر اعمال کنند. ACI 304 عنوان می کند که میکسر باید برای شروع و خاتمه تحت شرایط بار کامل طراحی شود و اکثر میکسرها می توانند این کار را انجام دهند. با این وجود یک گزارش عنوان نموده که ترکیباتی با wv/pv بسیار پایین باعث لغزش دستگاه های سنگ شکن در طول تولید شده و میکسرها را از کار می اندازد. در این صورت کاهش اندازه بچینگ باعث کاهش مصرف برق میکسر می شود.

ترکیب سریع تر باعث ایجاد مخلوط بهتر و یا زمان ترکیب کوتاه تر نمی شود. مثالی از این مورد در حوزه بتن با عملکرد بالا (HPC) ارائه شده است. بتن با عملکرد بالا در عرشه های پل در ایالات متحده استفاده می شود و اغلب با استفاده از فوم سیلیکا و یک نسبت W/C پایین نسبت بندی می شود. برای این سیستم ها، بتن در کامیون های میکسر به محل پروژه منتقل می شود. این ترکیبات می توانند کاملاً ویسکوز باشند و در طول ترکیب، ممکن است به دیواره های میکسر درام بچسبند. در یک دستورالعمل مربوط به HPC که توسط FHA منتشر گردیده است توصیه می شود که برای HPC ترکیبی کامیون، سرعت ترکیب درام کاهش یابد (به خاطر ماهیت چسبندگی مخلوط) و اندازه بچینگ تا 70 درصد ظرفیت کاهش یافته تا کارایی مخلوط افزایش پیدا کند. سرعت پایین تر ترکیب، امکان ایجاد جریان آرام ویسکوزیتی مخلوط و کارایی بهتر ترکیب را فراهم می سازد و دیگر مخلوط به راحتی به دیواره درام 

نمی چسبد و همین روش می تواند برای مخلوط با ویکوزیته بالا در مقابل مخلوط با ویسکوزیته پایین به کار رود.

انتقال مواد از آزمایشگاه های کنترل شده و کوچک برای تولید SCC با استفاده از تجهیزات صنعتی یک مرحله مهم در توسعه هر برنامه SCC است. فرآیند انتقال کامل باید همه چیز را مدنظر قرار دهد، از جمله ذخیره سازی و نگهداری مواد، تجهیزات بچینگ، دقت و صحت تجهیزات ترکیب و در نهایت برای پروتکل در زمینه خارج شدن بچینگ ها، ارائه یک دستورالعمل گام به گام برای ترکیب نمودن هر نوع SCC جهت استفاده در انواع ذخیره سازی، بچینگ و تجهیزات ترکیب امکان پذیر نمی باشد.

متخصص باید در صدد درک علت کاربرد تجهیزات و امکانات خویش باشد و اینکه چگونه یک مخلوط SCC خاص ممکن است در طول فرآیند واکنش نشان دهد. هدف یک انتقال کنترل شده دقیق، در نهایت، توانایی جهت تولید SCC خوب و پایدار با مداخله کمتر نیروی انسانی در طول فرآیند و یا بعد از آن در حوزه رفع عیوب می باشد. بچینگ مستمر و فرآیند ترکیب یک مولفه کلیدی برای تولید SCC با کیفیت است. خطاها و انحراف های حاصل از این فرآیند باید ثبت شده و هنگام عیب یابی عملکرد ترکیب مبادله شود. یک فرآیند باید ارتباطی صریح و روشن به عنوان بخشی از برنامه کنترل کیفیت ارائه نماید.

 

جهت اطلاعات بیشتر در زمینه تولید و فروش بتن و محصولات مرتبط و همچنین اطلاع از قیمت روز بتن می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IRمراجعه فرمایید.

نحوه ی اجرای کفپوش اپوکسی و پلی یورتان و آنتی استاتیک و مشخصات محصول

 

در این بخش از مصاحبه سعی شده تا با متریال ها و کفپوش های نوین صنعت ساختمان آشنایی بهتری پیدا کنیم ،این مصاحبه با جناب آقای دکتر علیرضا مهتدی پژوهشگر دکتری معماری مدیر تحقیق و توسعه مهندسین مشاور اثر مهرازان پایدار(کلینیک بتن ایران) صورت پذیرفته است و امید است توانسته باشیم توضیحات اساسی را در این گفتمان پاسخ .

باتوجه به تکنیک های نوین ساختمانی و کفپوش های نوین صنعت ساختمان مانند کفپوش های اپوکسی ها و پلی یورتان ها به چه صورتی انجام می گردند و جزئیات بیشتری را برای مخاطبین ما توضیح بفرمایید.

ترکیبات آلیفاتیک ، پیوند های آروماتیک ، خواص مکانیکی بالا ( ضربه پذیری ، مقاومت کششی و فشاری ، مقاومت در برابر سایش) مقاومت شیمیایی خوب در برابر گستره ای از اسید ها و باز های صنعتی و پسماند های نفتی ، انعطاف بالا و خود تراز شوندگی و رنگ پذیری همینطور پایداری و دوام باعث شده تا کفپوش ها و پوشش های پلیمری یک از پر کاربرد ترین مصالح شیمیایی ساختمان باشند.

به عنوان پوشش مواد شیمیایی در تصفیه خانه های صنعتی ، کفپوش دکوراتیو در مجتمع های تجاری و مسکونی و اداری ، پوشش ضد اسید در حوضچه های خنثی سازی تا محوطه های تولید و تزریق اسید ، کفپوش بدون درز سالن های تولیدی بهداشتی و قطعه سازی و آشیانه های هواپیما ، کفپوش ورزشی سالن ها و باشگاه ها طیف وسیعی از این مواد در محیط های صنعتی و همگانی حضور دارند.

این مواد غالبا 2 جزئی و از ترکیب یک رزین و یک هاردنر ( در برخی خانواده های پلیمر مانند ونیل استر ها وجود اسید ، شتابگر و مواد واسطه در هنگام ترکیب اولیه لازم است ) و به صورت درجا ریز بوده و در کسری از ساعت یا دقیقه به استحکام اولیه می رسند.

نسبت ترکیب رزین به هاردنر بتن در کیفیت پیوند های آروماتیک موثر است. افزایش نسبت ترکیب به معنی استفاده از فیلر بیشتر و کاهش خواص مکانیکی و شیمیایی پوشش پلیمری است. برای مطالعه بیشتر به صفحات 10 و 18 کاتالوگ محصولات مراجعه کنید.

برای ترکیب رنگی پوشش های پلیمری ، رنگدانه های سرامیکی به همراه رزین اپوکسی در دستگاه همونایژر مخلوط شده و طیف های گستره ای از رنگ را به وجود می آورند . کد مخصوص هر رنگ «رال رنگ» نامیده شده و در کاتالوگ مخصوصی اراده می شوند. رال رنگ و کد استاندارد رنگ ها را می توانید از سایت WWW.CLINICBETON.IR بیابید.

 

کفپوش و پوشش اپوکسی چیست؟

ترکیب رزین بیسفنول اپوکسی و هاردنر پلی آمید با نسبت ترکیب معین در رنگهای متنوع ، یک کفپوش مناسب برای پارکینگ های عمومی ، سالن های تولید و انبار هاست. این ماده solvent free  ( بدون حلال) و کم فیلر است . کفپوش اپوکسی نسبت به اشعه UV حساس بوده و بهتر است در محیط باز اجرا نگردد.

به عنوان پوشش ، رنگ اپوکسی در برابر اسید های متوسط تا  PH 3 ، مقاوم بوده و نسبت به اسید های قوی تر به تدریج دکلروه و رنگ پریده و ضعیف می گردد.

MTOFLOOR802 یک کفپوش و پوشش اپوکسی با نسبت ترکیب حجمی 1:4 رزین به هاردنر ( وزنی 5 به 1) است که قابلیت اجرا برروی سطوح بتنی و فلزی را داراست. رزین این محصول می تواند از مواد اولیه پتروشیمی های داخلی و فرآوری در راکتور مخصوص تولید گردد اما به دلیل عدم وجود مواد اولیه داخلی و راکتورها و همونایژر های فرآوری محصول در ایران و خاور میانه هاردنر پیشنهادی بود و در این نوع کفپوش مربوط به شرکت شل است.برای پوشش دهی این محصول در هر متر مربع به ضخامت 1 میلیمتر ، 5/1 کیلوگرم از ترکیب رزین به هاردنر لازم است. باید دقت داشت رزین و هاردنر در هنگام ترکیب ، احجام ( یا اوزان ) با ابزار مناسبی( پیاله حجمی یا ترازو) سنجیده شود و بوسیله میکسر برقی بخوبی مخلوط گردد ، در غیر این صورت با مصرف بیش از حد هاردنر ، پوشش اپوکسی خشک و ترد و شکننده شده یا با درصد کمتر آن ، کفپوش اپوکسی فرم آدامسی و ژله ای به خود می گیرد و هرگز خشک نمی شود.

کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 در مجاورت آب یا روغن لغزنده و سرنده است و بهتر است در چنین محیط هایی به خاطر احتمال صدمه دیدن افراد استفاده نشود.

 

پرایمر اپوکسی و زینچ

MTOFLOOR 800ترکیب رزین اپوکسی و هادنر به همراه حلال که برای نظافت سطوح قبل از اجرای اپوکسی و برای بستن کاپیلارهای آزاد بتن (کاهش درصد جذب مایعات توسط بتن) و افزایش سطح تماس موثر بتن با پوشش پلیمری استفاده می شود. معمولا بین 150 تا 250 گرم در سطح بتنی استفاده می شود.

برای سطوح فلزی پرایمر مناسب قبل از اعمال پوشش اپوکسی زینچ یا موادی بر پایه الکل مورد نیاز است. ضخامت اجرای زینچ بر روی فلز 70 میکرون است .بسته به شرایط پروژه کولتار اپوکسی یا رنگ اپوکسی بر روی فلز ( سطوح اسکلت فلزی سوله ها یا سطح ورق مخازن ) در دو یا چند لایه ، با ضخامتی تا 150 میکرون اجرا می گردد. ابزار اعمال پوشش اپوکسی بر روی فلزات ایرلس و پاششی است.

دستور العمل اجرای کفپوش اپوکسی چگونه است.

برای اجرای کفپوش اپوکسی ( یا هر پوشش پلیمری دیگری مانند کفپوش آنتی استاتیک ، کفپوش پلی یورتان ، پوشش پلی یوریا) بر روی سطوح بتنی باید الزامات زیر مراعات گردد:

• از بتن ریزی سطوح بتنی ، مطابق استاندارد ASTM D4263 باید حداقل 28 روز گذشته باشد. هدف از اعمال این استاندارد خروج آب اشباع در بتن است. کفپوش و رنگ های پلیمری اجازه تبخیر آب موجود در بتن ( این رطوبت می تواند در اثر نشت یا ارتباط با سیال در مخازن نیز باشد ) را نداده و نیروی دراگ حرکت بخار آب ، به مرور روکش اپوکسی را جدا می کند (delamination) . به این رفتار تاول زدن اپوکسی نیز می گویند. برای بررسی رطوبت بتن از ابزار رطوبت سنج یا «تست شبنم» استفاده می شود.
• به دلیل خاصیت خود ترازی کفپوش اپوکسی self-leveling  ، سطح بتن باید تراز باشد ( حداقل اختلاف و نوسان سطح زیر 3 میلیمتر) ، در غیر این صورت امکان پانچ شدن و برش خوردن پوشش یکپارچه و بدون درز به دلیل عدم ضخامت یکنواخت کفپوش اپوکسی وجود دارد.
• ترکیب های آروماتیک بوسیله روغن و مشتقات آن شکسته می شوند. بنابراین پیش از اجرای عملیات کفپوش اپوکسی باید سطح از لکه های روغن ( که معمولا در عمق بتن نفوذ کرده اند) عاری شود.
• اگر سطح سنگ و موزاییک یا سرامیک فرش است ، باید از استقرار و استحکام آنها در جای خود مطمئن بود و موزاییک یا سنگ های لق پیشتر محکم شده باشند.
• محیط کارگاه باید به منظور عدم ورود گرد و غبار به خوبی پوشیده شود.

 

مراحل اجرای کفپوش اپوکسی ( پوشش های پلیمری ) به چه شکل است؟

1-      سطح خشک بتن ( یا موزائیک و سنگ )  با استفاده از دستگاه اسکرابر و ساب بتن حتی امکان صاف شده و ناترازی های جزئی مرتفع می گردد. این کار همچنین به ناخن گیر شدن سطح به وسیله ی خراشهای اعمال شده و در نتیجه افزایش درگیری اپوکسی با سطح موجود کمک می کند. با توجه به الزامات ذکر شده استفاده از دستگاه ساب تر ( سیستم خنک کن صفحه ساب به وسیله آب) مجاز نیست. اگر تجهیزات حساس مانند تابلوهای برق ، دستگاههای تولید ، دستگاه پرس و ... در سالن وجود دارند باید قبل از اجرای عملیات اسکراب و اسکراچ به خوبی پوشیده شوند.

2-      تنظیف محیط و رفع غبار با استفاده از کمپرسورهای باد ، وکیوم به صورت خشک.

3-      اجرای پرایمر اپوکسی MTO FLOOR 800 به میزان 150 تا 250 گرم در هر متر مربع

4-      اجرای لایه ی گروت ریزی زیر سازی( ترکیب کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 به همراه سیلیس به نحوی که مخلوط با کاردک و در مدت زمان ژل تایم اپوکسی قابل اعمال باشد.) در دولایه. این پوشش وظیفه مقاومت در برابر تنش های مکانیکی ، ضربه و سایش را بر عهده دارد. ضخامت این لایه تا 5/2 میلیمتر است.

5-      تنفس به پوشش اعمال شده تا حداکثر 18 ساعت.

6-      اجرای لایه top coat ، یا لایه نهایی از کفپوش اپوکسی به ضخامت 500 میکرون . این لایه smooth بوده و بیشتر دکوراتیو و به منظور حذف اعوجاحات احتمالی است.

7-      ابزار ها ، رولر ها ، کفش عاج دار و کاردک ها بوسیله تینر شستشو می شوند.

ضخامت متوسط اجرای کفپوش اپوکسی 3 میلیمتر است. و به معنی آن است که تقریبا 5/4 تا 4 کیلوگرم برای هر متر مربع MTOFLOOR 802 مورد نیاز خواهد بود. اما برای پارکینگ های عمومی که خودروی سنگین در آن تردد نمی کند یا انبار هایی که لیفتراک در آن وجود ندارد ، می توان ضخامت کفپوش اپوکسی را برای کاهش هزینه ها به 2 میلیمتر ( 2000 میکرون) تقلیل داد.

لاک اپوکسی

ترکیب pure و خالص رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین با نسبت ترکیب 2:1 را لاک اپوکسی می نامند. به دلیل خالص بودن ، حتی سرامیک های رنگی ( به عنوان فیلر حذف شده است) و ترکیب بی رنگ می باشد. افزایش خواص مکانیکی و شیمیایی باعث می شود تا به عنوان یک مکمل در کفپوش های اپوکسی و بعد از اعمال لایه نهایی اپوکسی به ضخامت های متفاوت ( مثلا 1000 میکرون) اجرا شده و لغزندگی سطح را کاهش دهد . مقاومت در برابر خش و سایش را افزایش داده و نسبت به اسید ها ی صنعتی مقاومت کفپوش را بالا ببرد.

استفاده از این پوشش بر روی بتن نیازمند پرایمر اپوکسی نیست و در برخی پارکینگ ها و انبار ها به عنوان پوشش نتی داست و ضد غبار anti-dust با ضخامت 350 میکرون ( تقریبا 500 گرم در متر مربع ) اجرا می شود.

 

آیا این کفپوش ها در بیمارستان ها یا صنایع دیگر قابل استفاده است؟

کفپوش آنتی استاتیک ( کفپوش کونداکتیو )

اتاق عمل ، سالن های GIS و اتاق های برق ، کنترل روم ها و اتاق های سرور ، انبار ها و سالن تولید قطعات الکتریکی محیط هایی هستند که وجود بار ساکن در آنها ، احتمال جرقه و آتش سوزی و خسارت به همراه دارد . تخلیه بار ساکن و اتصال و grand کف سازه های مذکور با استفاده از کفپوش های آنتی استاتیک ( به صورت پیش ساخته و تایل ، یا پوشش های در جا ریز بدون درز) صورت می گیرد. مجموعه ای از شبکه های رسانا و نوارهای مسی به چاه ارت متصل شده و در ترکیبات رزین کونداکتیو اپوکسی  (یا پلی یورتان ) الیاف فیبر کربن وظیفه ی انتقال بار ساکن را به این شبکه بر عهده دارند.

پرایمر اپوکسی آنتی استاتیک نیز حاوی فیبر کربن است. دستور العمل اجرای کفپوش های در جا ریز اپوکسی مطابق اپوکسی معمولی پیش می رود ، پس از اجرای کفپوش اپوکسی معمولی به ضخامت نهایی 1000 میکرون که با هدف حذف ناصافی صورت می گیرد.، شبکه نوارهای مسی با ضخامت ناچیز به صورت عمومی با ابعاد 1×1 متر اجرا شده و به ارتینگ ساختمان متصل می شوند. پس از آن اجرای پرایمر و کوتینگ نهایی آنتی استاتیک انجام خواهد شد.

تست انتقال بار توسط اهم سنجی که «میگر» نام دارد و پراب هایی با صفحات رسانای مسی به وزن 5 کیلوگرم ( برای فشار بر روی سطح) است انجام می شود. دامنه مقاومت سطح باید عددی مابین 10 به توان 5 تا 10 به توان 11 اهم باشد.

بطور کلی استاندارد ها و الزامات کفپوش های اپوکسی ( پلیمری ) در جدول زیر خلاصه می شود:

ردیف	شماره استاندارد	شرح
1	ASTM F 150-98	مقاومت الکتریکی کفپوش های آنتی استاتیک
2	SSPC.SP13	آماده سازی سطوح بتونی
3	ISO2878	اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطح
4	DIN 28052	اجرای کفپوش اپوکسی
5	ASTM D4263	تست رطوبت سطح

این کفپوش ها در باشگاه های ورزشی هم اجرا می شوند ؟

کفپوش پلی یورتان در سالن های ورزشی قابل اجرا هستند به دلیل اینکه نوعی نرم از کفپوش های رزینی به حساب می آیند

مهمترین ویژگی ها و برتری کفپوش های پلی یورتان MTOFLOOR 802-PU نسبت به هم خانواده اپوکسی آن در سه چیز خلاصه می شود:

الف- مقاومت در برابر اشعه UV که باعث می شود در محیط های سر باز و نور مرئی قابل استفاده باشد.

ب- کفپوش پلی یورتان anti-slip  است. و لغزنده نیست ، در نتیجه در محیط هایی که آب و رطوبت وجود دارد مانند سالن های تولید مواد خوراکی ، دارویی و لبنیاتی و بهداشتی و سالن های ورزشی کاربرد دارد.

ج-به دلیل انعطاف بالا به نسبت کفپوش اپوکسی ، و همینطور رده مقاومت در برابر اسید هایی با 2PH ، در محیط های پر تنش صنعتی ، آبگیر ها و حوضچه های خنثی سازی و مخصوصا کارخانجات تولید لبنیات که دو نوبت شستشوی محیط به روش CIP (اسید شویی) دارند ، استفاده می شود.

ترکیب این کفپوش درجا ریز بر پایه رزین های ایزو استات سیانات و هاردنر است. رنگ بندی و نحوه ی اجرای آن نزدیک به اپوکسی است با این تفاوت که در هنگام اجرای کفپوش سالن های ورزشی و پیش از لایه ی گروت ریزی ( ترکیب پلی یورتان و سیلیس ) یک لایه خورده لاستیک ، تقریبا به اندازه ی 1 کیلوگرم در متر مربع ، به عنوان ضربه گیر اجرا می شود. این لایه ضخامت نهایی کفپوش را در حدود 1500 میکرون به نسبت کفپوش های اپوکسی یا کفپوش های پلی یورتان صنعتی افزایش می دهد.

پلی یورتان هم به صورت آنتی استاتیک و کنداکتیو قابل تولید است. لاک پلی یورتان نیز مشابه لاک اپوکسی قابل عرضه می باشد.

پلی یوریا

این پوشش یک پلی یورتان گرم اجراست. خواص تقویت شده در برابر عوامل خورنده ، مواد نفتی و اسید ها و بازها و نیز سرعت عمل کیورینگ این ماده ( در چند ثانیه و کسری از دقیق ) باعث شده تا این پوشش پلی یورتان ، در اورهال ها و تعمیرات کوتاه مدت مورد استفاده قرار گیرد.

اجرای این پوشش پلیمری به صورت پاششی و با استفاده از تجهیزات پیشرفته ای شامل یک راکتور گرم کن و یک پمپ 2 جزئی که مواد اولیه ( رزین و هاردنر ) را در محل نازل ترکیب می کند ، صورت می گیرد. ضخامت بهینه ی اجرای پلی یوریا ( پلی اوره) 2000 میکرون است. به دلیل استفاده از تجهیزات گران قیمت، اجرای این مواد در متراژ پایینتر از 10 هزار متر مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.جهت اطلاعات بیشتر در این موضوع می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

 

عیار بتن چیست و بهترین روش برای اخذ آن کدام است؟

در توضیح و معرفی عیار بتن و بهترین روش اخذ آن، باید ابتدا به معرفی بتن بپردازیم. بتن ترکیبی است از ماسه، شن و سیمان که پس از مخلوط شدن با آب در طول چند ساعت شروع به سفت شدن می کند. با تغییر نسبت سنگدانه های ریز (ماسه)، درشت (شن)، سیمان و آب، مقاومت و کارایی بتن تغییر می کند. مقدار آبی که برای مخلوط کردن یک حجم معین بتن به کار می رود با نسبت آب به سیمان w/c تعیین می شود که بر این پایه هر چند نسبت کوچکتر باشد، بتن مقاومت بیشتری خواهد داشت (با فرض اینکه بتن به خوبی متراکم شده باشد.)

 

تقسیم بندی بتن براساس مقاومت مشخصه آن پس از گذشت 28 روز از به عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) صورت می گیرد، به عنوان نمونه، بتن مخلوط کلاسC7.5 بتن نسبتاً ضعیفی است که به عنوان بتن پرکننده یا بتن روی بستر خاکی به کار می رود و بتن کلاس C40 مخلوط نسبتاً قوی است که برای کارهای بتن درجا و بتن باربر مناسب می باشد.

منظور از عیار بتن مقدار سیمان مصرفی بر حسب کیلوگرم در واحد حجم بتن می باشد (که واحد حجم بتن در ایران متر مکعب می باشد.) عیار بتن با مقاومت نهایی آن رابطه ی مستقیم دارد. ولی با توجه به فرایند ساخت بتن و واکنش هیدراتاسیون در آن با افزایش بی نهایت سیمان به مقاومت بتن در بی نهایت دست نخواهیم یافت.با توجه به روابط تجربی می توان مقدار سیمان مصرفی برای رسیدن به مقاومت مشخص را تعیین کرد علاوه بر این رایج است که بتن را بر حسب عیار سیمان مصرفی نامگذاری می کنند.

 

بر اساس نوع کار و مقاومت فشاری مورد نیاز جدول عیار بتن انتخاب میشود. به عنوان مثال برای بتن مگر که یک بتن نظافتی به منظور آماده سازی بستر خاکبرداری شده برای آرماتوربندی و صفحه گذاری اجرا می گردد عیار بتن کم و برابر 150Kg/m3 میباشد و برای ملات آجر کاری و بنایی عدد آن 250 و برای بتن معمولی این عدد 350 میباشد. این عدد برای بلوک های بتن سبک (گازی) بسیار کمتر از بلوک های سیمانی است، و ۲۵ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بنایی با آن به کار می رود. برای دوغاب پشت کار نمای سنگی و کاشی کاری ۴۳۰ کیلوگرم سیمان استفاده می شود.

تاثیر مخرب نوسانات ارز بر کیفیت سازه های بتنی

صنعت ساختمان به شکل کلی و ساخت و ساز ابنیه ی بتنی و به طور مشخص سازه های بتنی صنعتی که به لحاظ حجم و ابعاد، پیچیدگی های طراحی، اجرا و عملکرد و همچنین هزینه ساخت در صنایع مادر و میان دستی بسیار مهم و پر کاربردند، به هنگام ساخت چه به لحاظ تکنیکی و فنی و چه اعتبارات مالی و چه مواد شیمیایی ساختمانی بکار رفته در ترکیبات بتن یا پوشش های محافظ مورد نیاز برای شرایط بهره برداری اعم از ترکیبات و مواد اولیه افزودنی های بتن مانند روان کننده های بتن، آببند کننده های بتن با پوشش های ضد اسید و روکش های پلیمری، نیازمند استفاده از ارزهای خارجی هستند.

در شرایطی که کشور با انواع تحریم های یک جانبه آمریکا دست به گریبان است و دلار و یورو به عنوان ارز مرجع معاملات جهانی شناخته می شود، بی شک تاثیرات نوسان قیمت ارز در بازار داخلی ، یکی از نکات مهم درباره بتن است که اثر مستقیمی بر تامین مواد اولیه، ساخت و عرضه مواد شیمیایی ساختمان و به دنبال آن کیفیت و دوام سازه های بتنی خاص خواهد داشت.

این مقاله که توسط گروه فنی کلینیک بتن ایران (دکتر وحیدرضا مهتدی، دکتر علیرضا مهتدی و مهندس سیامک صالحی پور) تهیه گردیده است، با نگاه به پیشامدهای عدم تصمیم گیری به هنگام در خصوص حل مشکلات پیش آمده، بر اساس انتخاب های موجود، پیشنهاداتی را برای عبور از بحران کاهش کیفیت سازه های بتنی صنعتی ارائه می دهد.

 

یکم- به طور معمول و مشابه هر کسب و کار دیگری, نوسان در بازار ارز چه ناشی از تحریم های اقتصادی باشد چه در اثر رکود و مسائل این چنینی پیشامدهای قابل انتظاری را بر صنعت عمران کشور علی رغم بومی بودن دانش تولید محصولات وابسته به این صنعت، در داخل کشور خواهد گذاشت. لذا ضرورت بررسی این تاثیرات و تلاش برای کاهش آن حیاتی خواهد بود.

دوم- صنعت عمران مصرف کننده حجم زیادی آهن آلات و سیمان به شکل های گوناگون است که بخش زیادی از آن در داخل کشور تولید می شود. تفاوت عرضه ریالی و ارزی این محصولات, بسیاری از تولید کنندگان را وسوسه می کند تا در صورت امکان – و در شرایط فعلی با نگاه به کشورهای همسایه ای که به ندرت با تحریم ها همکاری می کنند یا در شمار کشورهای معاف از تحریم قرار دارند- بازار هدف را تغییر داده و به فکر صادرات باشند. تغییر راهبرد حکومت در شرایط اقتصاد مقاومتی و جنگ اقتصادی در کاهش بودجه های عمرانی و رشد قیمت ها در اثر نگاه سرمایه ای به ساختمان و فقدان مواد اولیه در بازار داخلی, حجم سرمایه گذاری در بخش تولید را کاهش داده و به رکود فراگیر دامن می زند. در ابعاد صنعتی نیز با نبود سرمایه گذار یا ریسک عدم بازگشت سرمایه، واحدهای صنعتی نیز طرح های توسعه میدانی و فرایندی را به کناری می گذارند و این شامل بخشهای مختلف دولتی و خصوصی خواهد بود. اما به هر حال علیرغم کوچک تر شدن صنعت عمران در بخش تعریف پروژه های جدید، خصوصا سازه ها و فازها و سایت های صنعتی مثل کارخانه ها, پتروشیمی ها و پالایشگاه ها, تصفیه خانه ها و سدها و نیروگاه ها, پروژه های نیمه تمام و طرح های استراتژیک در صنایع مادر همچنان فعال خواهند بود.

سوم- پر کاربردترین محصول در سازه های عمرانی بتن است. در دهه های اخیر و در دوران رونق تولید سازه های عمرانی و ساخت سازه های پیچیده در بخش های ساختمانی و صنعتی با تکیه بر دانش روز استفاده از « افزودنی های بتن » و « مواد شیمیایی ساختمان» به نحو موثری بر عملکرد و دوام بتن سازه ها -خصوصا در مناطقی که به دلیل شرایط جغرافیایی و فشار بهره برداری پایایی بتن اهمیت داشته- افزایش یافته است. کارخانجات و کارگاه های تولید و عرضه افزودنی های بتن نیز متناسب با تقاضای بازار بیشتر شده و یا حجم تولیدات خود را افزایش داده اند. بسیاری از این تولیدات نیازمند مواد اولیه وارداتی و همچنین محصولات وابسته به بخش پتروشیمی می باشند. در شرایط تغییرات ناگهانی ارز اما چند رخداد وضعیت معمول را دستخوش تغییر می کند:

 

الف- با کم شدن بودجه های عمرانی و به تبع آن حجم سرمایه گذاری در این بخش و کاهش فراگیر تولید محصول کارخانجات مواد شیمیایی ساختمان که در دوران رونق تولید, سرمایه گذاری کرده و خطوط جدیدی را ایجاد کرده اند می بایست نسبت به این تغییرات با کاهش نیروی انسانی و بالا بردن قیمت ها برای جبران عدم امکان خرید اعتباری مواد اولیه یا بطور کلی نبود آن و پرداخت دیون و تسهیلات بانکی اقدام نمایند. این را هم اضافه کنیم که دولت به صورت دستوری در سال 1398 حداقل دستمزدها را تا 35 درصد افزایش داد که این خود فشار مضاعفی بر کارآفرینان این صنعت وارد نمود.

از طرفی کاهش گردش مالی در این صنعت، اطمینان و اعتبار که میوه ثبات و سود آوری در هر بازاری ست را کاهش داد. به نحوی که تامین مواد اولیه برای محصول نهایی در حال حاضر بیشتر به صورت نقدی امکان پذیر است. ضمنا با توجه به معافیت طولانی مدت محصولات پتروشیمی از تحریم ها ، تا مدت ها تامین مواد اولیه از پتروشیمی های داخل کشور جز با قواعد لابی گری یا خرید به قیمت صادرات امکان نداشت.

ب- با افزایش بهای واحد محصولات شیمیایی ساختمان، آن دسته پیمانکارانی که باید از این مواد مطابق شرایط قراردادشان استفاده می نمودند، ناگزیر به سراغ کمترین قیمت ممکن در بازار خواهند بود. طبیعی است تولیدکنندگان مواد شیمیای ساختمان که طیف وسیعی از افزودنی های پرکاربرد بتن همانند ضدیخ بتن, کیورینگ ها و روغن قالب, پوشش های آببند و مواد ضد اسید, کف سازی صنعتی که شامل کفپوش های پلیمری و سخت کننده های بتن , اسپیسرها , میان بولت ها و واتراستاپ های سازه های بتنی را در شمار محصولاتشان دارند نسبت به طبقه بندی تولیدات از نظر کیفیت و بعضا خارج از استانداردهای ملی و بین المللی برای به دست آوردن شرایط رقابتی در بازار اقدام نمایند.

 

ج- عمومیت یافتن این نگاه شرط لازم استفاده از مواد شیمیایی ساختمان در پروژه های مهم و سایت های صنعتی را که «رسیدن به دوام و پایایی بتن در شرایط خاص کاری و جغرافیایی است» بطور کلی منقضی می کند. نمونه نتایج خسارت بار چنین راهبری در واردات سیمان چینی در پروژه های عمرانی ملی، حد فاصل سال های 84 تا 92 قابل ملاحظه است.

چهارم- با توجه به مواردی که در بالا ذکر گردید سوال اساسی این است که در چنین شرایطی چه می توان کرد؟

راه حل های موجود البته گسترده و متنوع نیستند اما نگارندگان معتقد اند با اصرار به اجرای این سیاست ها میتوان تا حدود زیادی بحران را کنترل کرد و از خسارت بیشتر جلوگیری نمود.

الف- الزام پیمانکاران و البته ایجاد اطمینان از سوی کارفرمایان جهت تامین هزینه مواد شیمیایی ساختمان استاندارد. کارفرمایان باید به هنگام تنظیم پیمان در نظر داشته باشند سازه هایی که قرار است ساخته شود تنها برای مدت تضمین شده توسط پیمانکار احداث نمی شوند و با توجه به مبالغ هنگفت سرمایه گذاری شده و پیش بینی های بازگشت سرمایه, ردیف هزینه ای در نظر گرفته شده برای این دسته از محصولات در هنگام تولید به مراتب کمتر از میزان هزینه در زمان تعمیرات خواهد بود.

ب- قرار دادن شرکت های تولید کننده مواد شیمیایی ساختمان در زمره ی شرکت های دانش بنیان.

با توجه به نیاز واردات مواد اولیه تولیدات شیمیایی ساختمان و ارز بری آن, کاهش هزینه در صورت سرمایه گذاری در بخش تحقیق و توسعه و روزآمد شدن تجهیزات و مطالعات مستمر و مهندسی معکوس و فرمولاسیون و بومی سازی آن امکان پذیر است. در بودجه سال 1399 دولت اهتمام ویژه ای به نقش شرکت های دانش بنیان داشته و ردیف مخصوصی را جهت بهره گیری از تسهیلات این نهاد وابسته به ریاست جمهوری قرار داده است که در صورت تصویب نهایی در مجلس امکان به کارگیری از این ظرفیت برای تولیدکنندگان مواد شیمیایی ساختمان که توسط معاونت علمی و فناوری رئیس جمهور ممیزی گردیده اند، وجود خواهد داشت.

در انتها باید در نظر داشت عبور از شرایط بحرانی جز با همدلی و همکاری در میان ارکان ذینفع امکانپذیر نیست و با توجه به سهم بزرگ عمران در صنایع بالادستی و میان دستی اهتمام و تلاش مجدانه در این عرصه ضرورت عقلی دارد.

 

جهت اطلاعات بیشتر در زمینه تولید و فروش بتن و محصولات مرتبط و همچنین اطلاع از قیمت روز بتن و همچنین تاثیرات مخرب نواسانات ارز بر کیفیت سازه های بتنی به صورت دقیق تر می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

نکات بسیار مهم و کاربردی درمورد بتن که باید از آن آگاه باشید

عیار بتن چیست و بهترین روش برای اخذ آن کدام است؟

 

بتن ترکیبی است از ماسه، شن و سیمان که پس از مخلوط شدن با آب در طول چند ساعت شروع به سفت شدن می کند. با تغییر نسبت سنگدانه های ریز (ماسه)، درشت (شن)، سیمان و آب، مقاومت و کارایی بتن تغییر می کند. مقدار آبی که برای مخلوط کردن یک حجم معین بتن به کار می رود با نسبت آب به سیمان w/c تعیین می شود که بر این پایه هر چند نسبت کوچکتر باشد، بتن مقاومت بیشتری خواهد داشت (با فرض اینکه بتن به خوبی متراکم شده باشد.) 

تقسیم بندی بتن براساس مقاومت مشخصه آن پس از گذشت 28 روز از به عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) صورت می گیرد، به عنوان نمونه، بتن مخلوط کلاسC7.5 بتن نسبتاً ضعیفی است که به عنوان بتن پرکننده یا بتن روی بستر خاکی به کار می رود و بتن کلاس C40 مخلوط نسبتاً قوی است که برای کارهای بتن درجا و بتن باربر مناسب می باشد.

 

مقاومت بتن بر چه اساس تعیین می شود؟

 

بتن بر حسب مقاومت فشاری نمونه بعمل آمده پس از 28 روز تیپ بندی می شود. مقاومت بتن معمولاً برحسب kg/cm2 اندازه گیری می شود.

تیپ بندی بتن بر حسب مقاومت فشاری آن بشرح زیر می باشد :

 

بتن های معمولی 

C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C28/35, C30/37, C32/40,

C40/50, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85, C90/105, C100/115

 

بتن های سبک 

LC8/9, LC12/13, LC16/18, LC20/22, LC25/28, LC30/33, LC35/38,

LC40/44, LC50/55, LC55/60, LC60/66, LC70/77, LC80/88

 

اعداد مقدار مقاومت فشاری بر حسب MPa می باشد. MPa=10.2 kg/cm2)1

برای مثال بتن C25 بتنی است که مقاومت فشاری آن MPa 25 یا kg/cm255است

 

بتنهای ضعیف تر مانند بتن بستر یا بتن مگر در گروه C7.5 با مقاومت فشاری kg/cm2 75 بعد از 28 روز قرار دارد. در بیشتر موارد بتن تیپ C20 برای محوطه سازی کافی و مناسب می باشد. این بتن تقریباً معادل نسبت مخلوط قدیمی 4:2:1 است. در امور مهندسی ساختمان می توان از بتن با مقاومت های بسیار بالا مثلاً تیپ C40 استفاده نمود. در این خصوص می توانید با مشاوران فنی و تخصصی کلینیک بتن ایران در تماس باشید و از قیمت و هزینه انواع بتن مطلع شوید .

 

منظور از عیار بتن چیست ؟

 

منظور از عیار بتن مقدار سیمان مصرفی بر حسب کیلوگرم در واحد حجم بتن می باشد (که واحد حجم بتن در ایران متر مکعب می باشد.) عیار بتن با مقاومت نهایی آن رابطه ی مستقیم دارد. ولی با توجه به فرایند ساخت بتن و واکنش هیدراتاسیون در آن با افزایش بی نهایت سیمان به مقاومت بتن در بی نهایت دست نخواهیم یافت.با توجه به روابط تجربی می توان مقدار سیمان مصرفی برای رسیدن به مقاومت مشخص را تعیین کرد علاوه بر این رایج است که بتن را بر حسب عیار سیمان مصرفی نامگذاری می کنند.

بر اساس نوع کار و مقاومت فشاری مورد نیاز جدول عیار بتن انتخاب میشود. به عنوان مثال برای بتن مگر که یک بتن نظافتی به منظور آماده سازی بستر خاکبرداری شده برای آرماتوربندی و صفحه گذاری اجرا می گردد عیار بتن کم و برابر 150Kg/m3 میباشد و برای ملات آجر کاری و بنایی عدد آن 250 و برای بتن معمولی این عدد 350 میباشد. این عدد برای بلوک های بتن سبک (گازی) بسیار کمتر از بلوک های سیمانی است، و ۲۵ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بنایی با آن به کار می رود. برای دوغاب پشت کار نمای سنگی و کاشی کاری ۴۳۰ کیلوگرم سیمان استفاده می شود.

 

 

نحوه ی اجرای کفپوش اپوکسی و پلی یورتان و آنتی استاتیک و مشخصات محصول

 

در این بخش از مصاحبه سعی شده تا با متریال ها و کفپوش های نوین صنعت ساختمان آشنایی بهتری پیدا کنیم ،این مصاحبه با جناب آقای دکتر علیرضا مهتدی پژوهشگر دکتری معماری مدیر تحقیق و توسعه مهندسین مشاور اثر مهرازان پایدار(کلینیک بتن ایران) صورت پذیرفته است و امید است توانسته باشیم .

باتوجه به تکنیک های نوین ساختمانی و کفپوش های نوین صنعت ساختمان مانند اپوکسی ها و پلی یورتان ها به چه صورتی انجام می گردند و جزئیات بیشتری را برای مخاطبین ما توضیح بفرمایید. 

ترکیبات آلیفاتیک ، پیوند های آروماتیک ، خواص مکانیکی بالا ( ضربه پذیری ، مقاومت کششی و فشاری ، مقاومت در برابر سایش) مقاومت شیمیایی خوب در برابر گستره ای از اسید ها و باز های صنعتی و پسماند های نفتی ، انعطاف بالا و خود تراز شوندگی و رنگ پذیری همینطور پایداری و دوام باعث شده تا کفپوش ها و پوشش های پلیمری یک از پر کاربرد ترین مصالح شیمیایی ساختمان باشند.

به عنوان پوشش مواد شیمیایی در تصفیه خانه های صنعتی ، کفپوش دکوراتیو در مجتمع های تجاری و مسکونی و اداری ، پوشش ضد اسید در حوضچه های خنثی سازی تا محوطه های تولید و تزریق اسید ، کفپوش بدون درز سالن های تولیدی بهداشتی و قطعه سازی و آشیانه های هواپیما ، کفپوش ورزشی سالن ها و باشگاه ها طیف وسیعی از این مواد در محیط های صنعتی و همگانی حضور دارند.

این مواد غالبا 2 جزئی و از ترکیب یک رزین و یک هاردنر ( در برخی خانواده های پلیمر مانند ونیل استر ها وجود اسید ، شتابگر و مواد واسطه در هنگام ترکیب اولیه لازم است ) و به صورت درجا ریز بوده و در کسری از ساعت یا دقیقه به استحکام اولیه می رسند.

نسبت ترکیب رزین به هاردنر در کیفیت پیوند های آروماتیک موثر است. افزایش نسبت ترکیب به معنی استفاده از فیلر بیشتر و کاهش خواص مکانیکی و شیمیایی پوشش پلیمری است. برای مطالعه بیشتر به صفحات 10 و 18 کاتالوگ محصولات مراجعه کنید.

در نحوه اجرای کفپوش اپوکسی و پلی یورتان، برای ترکیب رنگی پوشش های پلیمری ، رنگدانه های سرامیکی به همراه رزین اپوکسی در دستگاه همونایژر مخلوط شده و طیف های گستره ای از رنگ را به وجود می آورند . کد مخصوص هر رنگ «رال رنگ» نامیده شده و در کاتالوگ مخصوصی اراده می شوند. رال رنگ و کد استاندارد رنگ ها را می توانید از سایتWWW.CLINICBETON.IR بیابید.

 

کفپوش و پوشش اپوکسی چیست؟

 

ترکیب رزین بیسفنول اپوکسی و هاردنر پلی آمید با نسبت ترکیب معین در رنگهای متنوع ، یک کفپوش مناسب برای پارکینگ های عمومی ، سالن های تولید و انبار هاست. این ماده solvent free  ( بدون حلال) و کم فیلر است . کفپوش اپوکسی نسبت به اشعه UV حساس بوده و بهتر است در محیط باز اجرا نگردد.

به عنوان پوشش ، رنگ اپوکسی در برابر اسید های متوسط تا  PH 3 ، مقاوم بوده و نسبت به اسید های قوی تر به تدریج دکلروه و رنگ پریده و ضعیف می گردد.

MTOFLOOR802 یک کفپوش و پوشش اپوکسی با نسبت ترکیب حجمی 1:4 رزین به هاردنر ( وزنی 5 به 1) است که قابلیت اجرا برروی سطوح بتنی و فلزی را داراست. رزین این محصول می تواند از مواد اولیه پتروشیمی های داخلی و فرآوری در راکتور مخصوص تولید گردد اما به دلیل عدم وجود مواد اولیه داخلی و راکتورها و همونایژر های فرآوری محصول در ایران و خاور میانه هاردنر پیشنهادی بود و در این نوع کفپوش مربوط به شرکت شل است.برای پوشش دهی این محصول در هر متر مربع به ضخامت 1 میلیمتر ، 5/1 کیلوگرم از ترکیب رزین به هاردنر لازم است. باید دقت داشت رزین و هاردنر در هنگام ترکیب ، احجام ( یا اوزان ) با ابزار مناسبی( پیاله حجمی یا ترازو) سنجیده شود و بوسیله میکسر برقی بخوبی مخلوط گردد ، در غیر این صورت با مصرف بیش از حد هاردنر ، پوشش اپوکسی خشک و ترد و شکننده شده یا با درصد کمتر آن ، کفپوش اپوکسی فرم آدامسی و ژله ای به خود می گیرد و هرگز خشک نمی شود.

کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 در مجاورت آب یا روغن لغزنده و سرنده است و بهتر است در چنین محیط هایی به خاطر احتمال صدمه دیدن افراد استفاده نشود.

 

پرایمر اپوکسی و زینچ

 

MTOFLOOR 800ترکیب رزین اپوکسی و هادنر به همراه حلال که برای نظافت سطوح قبل از اجرای اپوکسی و برای بستن کاپیلارهای آزاد بتن (کاهش درصد جذب مایعات توسط بتن) و افزایش سطح تماس موثر بتن با پوشش پلیمری استفاده می شود. معمولا بین 150 تا 250 گرم در سطح بتنی استفاده می شود.

برای سطوح فلزی پرایمر مناسب قبل از اعمال پوشش اپوکسی زینچ یا موادی بر پایه الکل مورد نیاز است. ضخامت اجرای زینچ بر روی فلز 70 میکرون است .بسته به شرایط پروژه کولتار اپوکسی یا رنگ اپوکسی بر روی فلز ( سطوح اسکلت فلزی سوله ها یا سطح ورق مخازن ) در دو یا چند لایه ، با ضخامتی تا 150 میکرون اجرا می گردد. ابزار اعمال پوشش اپوکسی بر روی فلزات ایرلس و پاششی است.

دستور العمل اجرای کفپوش اپوکسی چگونه است.

برای اجرای کفپوش اپوکسی ( یا هر پوشش پلیمری دیگری مانند کفپوش آنتی استاتیک ، کفپوش پلی یورتان ، پوشش پلی یوریا) بر روی سطوح بتنی باید الزامات زیر مراعات گردد:

از بتن ریزی سطوح بتنی ، مطابق استاندارد ASTM D4263 باید حداقل 28 روز گذشته باشد. هدف از اعمال این استاندارد خروج آب اشباع در بتن است. کفپوش و رنگ های پلیمری اجازه تبخیر آب موجود در بتن ( این رطوبت می تواند در اثر نشت یا ارتباط با سیال در مخازن نیز باشد ) را نداده و نیروی دراگ حرکت بخار آب ، به مرور روکش اپوکسی را جدا می کند (delamination) . به این رفتار تاول زدن اپوکسی نیز می گویند. برای بررسی رطوبت بتن از ابزار رطوبت سنج یا «تست شبنم» استفاده می شود.

به دلیل خاصیت خود ترازی کفپوش اپوکسی self-leveling  ، سطح بتن باید تراز باشد ( حداقل اختلاف و نوسان سطح زیر 3 میلیمتر) ، در غیر این صورت امکان پانچ شدن و برش خوردن پوشش یکپارچه و بدون درز به دلیل عدم ضخامت یکنواخت کفپوش اپوکسی وجود دارد.

ترکیب های آروماتیک بوسیله روغن و مشتقات آن شکسته می شوند. بنابراین پیش از اجرای عملیات کفپوش اپوکسی باید سطح از لکه های روغن ( که معمولا در عمق بتن نفوذ کرده اند) عاری شود.

اگر سطح سنگ و موزاییک یا سرامیک فرش است ، باید از استقرار و استحکام آنها در جای خود مطمئن بود و موزاییک یا سنگ های لق پیشتر محکم شده باشند.

محیط کارگاه باید به منظور عدم ورود گرد و غبار به خوبی پوشیده شود.

 

 

مراحل اجرای کفپوش اپوکسی (پوشش های پلیمری) به چه شکل است؟

 

سطح خشک بتن ( یا موزائیک و سنگ )  با استفاده از دستگاه اسکرابر و ساب بتن حتی امکان صاف شده و ناترازی های جزئی مرتفع می گردد. این کار همچنین به ناخن گیر شدن سطح به وسیله ی خراشهای اعمال شده و در نتیجه افزایش درگیری اپوکسی با سطح موجود کمک می کند. با توجه به الزامات ذکر شده استفاده از دستگاه ساب تر ( سیستم خنک کن صفحه ساب به وسیله آب) مجاز نیست. اگر تجهیزات حساس مانند تابلوهای برق ، دستگاههای تولید ، دستگاه پرس و ... در سالن وجود دارند باید قبل از اجرای عملیات اسکراب و اسکراچ به خوبی پوشیده شوند.

تنظیف محیط و رفع غبار با استفاده از کمپرسورهای باد ، وکیوم به صورت خشک.

اجرای پرایمر اپوکسی MTO FLOOR 800 به میزان 150 تا 250 گرم در هر متر مربع

اجرای لایه ی گروت ریزی زیر سازی( ترکیب کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 به همراه سیلیس به نحوی که مخلوط با کاردک و در مدت زمان ژل تایم اپوکسی قابل اعمال باشد.) در دولایه. این پوشش وظیفه مقاومت در برابر تنش های مکانیکی ، ضربه و سایش را بر عهده دارد. ضخامت این لایه تا 5/2 میلیمتر است.

تنفس به پوشش اعمال شده تا حداکثر 18 ساعت.

اجرای لایه top coat ، یا لایه نهایی از کفپوش اپوکسی به ضخامت 500 میکرون . این لایه smooth بوده و بیشتر دکوراتیو و به منظور حذف اعوجاحات احتمالی است.

ابزار ها ، رولر ها ، کفش عاج دار و کاردک ها بوسیله تینر شستشو می شوند.

ضخامت متوسط اجرای کفپوش اپوکسی 3 میلیمتر است. و به معنی آن است که تقریبا 5/4 تا 4 کیلوگرم برای هر متر مربع MTOFLOOR 802 مورد نیاز خواهد بود. اما برای پارکینگ های عمومی که خودروی سنگین در آن تردد نمی کند یا انبار هایی که لیفتراک در آن وجود ندارد ، می توان ضخامت کفپوش اپوکسی را برای کاهش هزینه ها به 2 میلیمتر ( 2000 میکرون) تقلیل داد.

 

لاک اپوکسی

 

ترکیب pure و خالص رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین با نسبت ترکیب 2:1 را لاک اپوکسی می نامند. به دلیل خالص بودن ، حتی سرامیک های رنگی ( به عنوان فیلر حذف شده است) و ترکیب بی رنگ می باشد. افزایش خواص مکانیکی و شیمیایی باعث می شود تا به عنوان یک مکمل در کفپوش های اپوکسی و بعد از اعمال لایه نهایی اپوکسی به ضخامت های متفاوت ( مثلا 1000 میکرون) اجرا شده و لغزندگی سطح را کاهش دهد . مقاومت در برابر خش و سایش را افزایش داده و نسبت به اسید ها ی صنعتی مقاومت کفپوش را بالا ببرد.

استفاده از این پوشش بر روی بتن نیازمند پرایمر اپوکسی نیست و در برخی پارکینگ ها و انبار ها به عنوان پوشش نتی داست و ضد غبار anti-dust با ضخامت 350 میکرون ( تقریبا 500 گرم در متر مربع ) اجرا می شود.

آیا این کفپوش ها در بیمارستان ها یا صنایع دیگر قابل استفاده است؟

 

کفپوش آنتی استاتیک (کفپوش کونداکتیو)

 

اتاق عمل ، سالن های GIS و اتاق های برق ، کنترل روم ها و اتاق های سرور ، انبار ها و سالن تولید قطعات الکتریکی محیط هایی هستند که وجود بار ساکن در آنها ، احتمال جرقه و آتش سوزی و خسارت به همراه دارد . تخلیه بار ساکن و اتصال و grand کف سازه های مذکور با استفاده از کفپوش های آنتی استاتیک ( به صورت پیش ساخته و تایل ، یا پوشش های در جا ریز بدون درز) صورت می گیرد. مجموعه ای از شبکه های رسانا و نوارهای مسی به چاه ارت متصل شده و در ترکیبات رزین کونداکتیو اپوکسی  (یا پلی یورتان ) الیاف فیبر کربن وظیفه ی انتقال بار ساکن را به این شبکه بر عهده دارند.

پرایمر اپوکسی آنتی استاتیک نیز حاوی فیبر کربن است. دستور العمل اجرای کفپوش های در جا ریز اپوکسی مطابق اپوکسی معمولی پیش می رود ، پس از اجرای اپوکسی معمولی به ضخامت نهایی 1000 میکرون که با هدف حذف ناصافی صورت می گیرد.، شبکه نوارهای مسی با ضخامت ناچیز به صورت عمومی با ابعاد 1×1 متر اجرا شده و به ارتینگ ساختمان متصل می شوند. پس از آن اجرای پرایمر و کوتینگ نهایی آنتی استاتیک انجام خواهد شد.

تست انتقال بار توسط اهم سنجی که «میگر» نام دارد و پراب هایی با صفحات رسانای مسی به وزن 5 کیلوگرم ( برای فشار بر روی سطح) است انجام می شود. دامنه مقاومت سطح باید عددی مابین 10 به توان 5 تا 10 به توان 11 اهم باشد.

بطور کلی استاندارد ها و الزامات کفپوش های اپوکسی ( پلیمری ) در جدول زیر خلاصه می شود:

 

این کفپوش ها در باشگاه های ورزشی هم اجرا می شوند؟

 

کفپوش پلی یورتان در سالن های ورزشی قابل اجرا هستند به دلیل اینکه نوعی نرم از کفپوش های رزینی به حساب می آیند

مهمترین ویژگی ها و برتری کفپوش های پلی یورتان MTOFLOOR 802-PU نسبت به هم خانواده اپوکسی آن در سه چیز خلاصه می شود:

الف- مقاومت در برابر اشعه UV که باعث می شود در محیط های سر باز و نور مرئی قابل استفاده باشد.

ب- کفپوش پلی یورتان anti-slip  است. و لغزنده نیست ، در نتیجه در محیط هایی که آب و رطوبت وجود دارد مانند سالن های تولید مواد خوراکی ، دارویی و لبنیاتی و بهداشتی و سالن های ورزشی کاربرد دارد.

ج- به دلیل انعطاف بالا به نسبت کفپوش اپوکسی ، و همینطور رده مقاومت در برابر اسید هایی با 2PH ، در محیط های پر تنش صنعتی ، آبگیر ها و حوضچه های خنثی سازی و مخصوصا کارخانجات تولید لبنیات که دو نوبت شستشوی محیط به روش CIP (اسید شویی) دارند ، استفاده می شود.

ترکیب این کفپوش درجا ریز بر پایه رزین های ایزو استات سیانات و هاردنر است. رنگ بندی و نحوه ی اجرای آن نزدیک به اپوکسی است با این تفاوت که در هنگام اجرای کفپوش سالن های ورزشی و پیش از لایه ی گروت ریزی ( ترکیب پلی یورتان و سیلیس ) یک لایه خورده لاستیک ، تقریبا به اندازه ی 1 کیلوگرم در متر مربع ، به عنوان ضربه گیر اجرا می شود. این لایه ضخامت نهایی کفپوش را در حدود 1500 میکرون به نسبت کفپوش های اپوکسی یا کفپوش های پلی یورتان صنعتی افزایش می دهد.

پلی یورتان هم به صورت آنتی استاتیک و کنداکتیو قابل تولید است. لاک پلی یورتان نیز مشابه لاک اپوکسی قابل عرضه می باشد.

 

پلی یوریا

 

این پوشش یک پلی یورتان گرم اجراست. خواص تقویت شده در برابر عوامل خورنده ، مواد نفتی و اسید ها و بازها و نیز سرعت عمل کیورینگ این ماده ( در چند ثانیه و کسری از دقیق ) باعث شده تا این پوشش پلی یورتان ، در اورهال ها و تعمیرات کوتاه مدت مورد استفاده قرار گیرد.

اجرای این پوشش پلیمری به صورت پاششی و با استفاده از تجهیزات پیشرفته ای شامل یک راکتور گرم کن و یک پمپ 2 جزئی که مواد اولیه ( رزین و هاردنر ) را در محل نازل ترکیب می کند ، صورت می گیرد. ضخامت بهینه ی اجرای پلی یوریا ( پلی اوره) 2000 میکرون است. به دلیل استفاده از تجهیزات گرانقیمت ، اجرای این مواد در متراژ پایینتر از 10 هزار متر مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.جهت اطلاعات بیشتر در این موضوع می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه و یا مطالعه راهکارهایی جهت ساخت بهتر بتن، به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

 

 

افزودنی های پر کاربرد و ویژه بتن

چه موادی می توان به بتن افزود؟

اغلب به جای استفاده از یک سیمان خاص، این امکان وجود دارد که برخی از خواص سیمان های متداول را با ترکیب کردن یک ماده مضاف یا یک ماده افزودنی مناسب تغییر داد. در برخی از موارد، چنین ترکیبی تنها راه رسیدن تاثیر مطلوب است. شمار زیادی از این محصولات اختصاصی در بازار موجود هستند. تاثیر مطلوب این محصولات توسط سازنده آنها مشخص شده است، اما این امکان وجود دارد که برخی از این تاثیرات شناخته نشده باشد و از این رو اتخاذ یک روش احتیاطی از جمله آزمایش های عملکردی عاقلانه است. باید به این نکته توجه داشت که، اصطلاح ماده "مضاف" و "افزودنی" که اغلب به طور مترادف به کار می روند، در اصل با یکدیگر تفاوت دارند، اصطلاح مضاف به ماده ای اشاره می کند که در مرحله ساخت سیمان به سیمان اضافه شده است. در حالی که اصطلاح افزودنی به ماده ای اطلاق می شود که در مرحله اختلاط به بتن اضافه می شود.

علاوه بر این، عوامل حباب زا و هوازایی وجود دارند که هدف اصلی از استفاده آنها محافظت بتن در مقابل خرابی ناشی از تاثیرات مخرب یخ زدن و ذوب شدن است. مواد افزودنی شیمیایی اساساً شامل کاهنده های آب (روان کننده ها)، کندگیر کننده ها و زودگیر کننده های گیرش هستند که مطابق مشخصات فنی ASTMC494-05a، به ترتیب در انواع B, A و C رده بندی شده اند. رده بندی مواد شیمیایی در مشخصات فنی BS 5075-1: 1982، نیز اساساً مشابه مورد فوق است، اما مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، انواع بیشتری از مواد افزودنی را پوشش می دهد. 

1- زودگیر کننده های بتن

زودگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که روند سخت شدن یا توسعه مقاومت اولیه بتن را تسریع می کنند. این نوع ماده افزودنی الزاماً تاثیر مشخصی بر زمان گیرش یا (سفت شدن) ندارد. به هر حال، در عمل، مواد افزودنی که طبق مشخصات فنی ASTM C 494-05a و BS 5075-1:1982 در رده نوع A قرار گرفته اند، زمان گیرش را کاهش می دهند. به این نکته باید توجه شود که مواد افزودنی تسریع کننده گیرش (یا تندگیر کننده) نیز وجود دارند که مخصوصاً زمان گیرش را کاهش می دهند. سدیم کربنات (سودای شستشو)، نمونه ای از ماده افزودنی تندگیر کننده است که برای ایجاد گیرش آنی در شاتکریت استفاده می شود. اگر چه این ماده تاثیر نامطلوبی برمقاومت بتن دارد، اما کارهای تعمیرات فوری را امکان پذیر می سازد. سایر نمونه های مواد افزودنی تسریع کننده گیرش عبارت از آلومینیم کلرید، پتاسیم کربنات، سدیم فلوئورید، سدیم آلومینات و نمک های آهن هستند. از هیچ یک از این مواد نباید بدون مطالعه کامل در مورد تمامی پیامدهای آنها استفاده کرد.

اکنون به بررسی تسریع کننده ها باز می گردیم. متداول ترین این مواد، کلسیم کلرید (CaCl2) است که در اصل افزایش مقاومت اولیه بتن را تسریع می کند. در برخی مواقع از این ماده افزودنی در مواردی که بتن ریزی در دماهای پایین {2 تا 4 درجه سلسیوس (35 تا 40 درجه فارنهایت)} انجام می شود یا هنگامی که به کارهای تعمیراتی فوری نیاز است، استفاده می شود. دلیل این امر، افزایش نرخ توسعه حرارت هیدراسیون در ساعت های اولیه پس از اختلاط بتن است. احتمالاً کلسیم کلرید به عنوان یک کاتالیزور در هیدراسیون C3S و C2S عمل می کند یا درجه قلیایی محلول تولید شده از هیدراسیون سیلیکات ها را کاهش می دهد. این ماده، هیدراسیون C3A را تا حدی کاهش داده، اما فرآیند عادی هیدراسیون سیمان را تغییر نمی دهد.

کلسیم کلرید را می توان به سیمان یا پودر زودگیر بتن (نوع III) و همین طور به سیمان پرتلند معمولی (نوع I) اضافه کرد. هرچه نرخ طبیعی سخت شدن سیمان سریعتر باشد، اثر تسریع کننده بیشتر خواهد بود. به هر حال، کلسیم کلرید نباید همراه با سیمان پرآلومین استفاده شود. شکل 1 تاثیر کلسیم کلرید برمقاومت اولیه بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان را نشان می دهد. باور عمومی بر این است که مقاومت بلند مدت تحت تاثیر این ماده افزودنی قرار نمی گیرد.
مقدار کلسیم اضافه شده به مخلوط باید به دقت کنترل شده باشد. برای محاسبه مقدار کلسیم کلرید مورد نیاز می توان فرض کرد که تاثیر اضافه کردن یک درصد کلسیم کلرید هیدراته نشده، CaCl2، (به عنوان بخشی از جرم سیمان) بر نرخ سخت شدن به اندازه 6 درجه سلسیوس (11 درجه فارنهایت) افزایش درجه حرارت است. در حالت کلی، 1 تا 2 درصد کلسیم کلرید کافی است.

شکل 1 تاثیر CaCl2 برمقاومت بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان. سیمان پرتلند معمولی (نوع I)، سیمان اصلاح شده (نوع II)، سیمان پرتلند زودگیر (نوع III)، سیمان با حرارت زایی کم (نوع IV) و سیمان ضد سولفات (نوع V).

در صورتی می توان از مقدار بیشتر کلسیم کلرید استفاده کرد که مقدار مصرفی با یک سیمان واقعی آزمایش شود. باید توجه داشت که تاثیر کلسیم کلرید به یک درجه خاص از ترکیبات سیمان بستگی دارد. معمولاً کلسیم کلرید گیرش را تسریع کرده و میزان مصرف زیاد آن می تواند سبب گیرش آنی شود.
توزیع کلسیم کلرید به طور یکنواخت در کل مخلوط حائز اهمیت است. بهتر است، این ماده افزودنی در آّب اختلاط حل شود. تهیه محلول آبی غلیظ با استفاده از پولک های کلسیم کلرید برکلسیم کلرید دانه ای که به آهستگی حل می شود، ارجحیت دارد. پولک ها حاوی H2O2.CaCl2 هستند و 37/1 گرم پولک معادل با یک گرم CaCl2 می باشد. 

مصرف کلسیم کلرید، پایداری سیمان در برابر حمله سولفاتی را خصوصاً در مخلوط های کم عیار کاهش می دهد. در حالی که احتمال واکنش قلیایی در مصالح سنگی افزایش می یابد. سایر تاثیرات نامطلوب اضافه کردن کلسیم کلرید عبارت از افزایش جمع شدگی و خزش و کاهش پایداری بتن حباب هوازایی شده در برابر یخ زدن و ذوب شدن در سنین بعدی است. اثر سودمند مصرف کلسیم کلرید، افزایش پایداری بتن در برابر فرسایش و سایش می باشد.
احتمال خطر خوردگی آرماتورها در اثر کلسیم کلرید مدت هاست که مورد بحث است. مطالعات نشان داده اند، زمانی که کلسیم کلرید به مقدار صحیح استفاده شود، در برخی از حالت های خاص سبب خوردگی می شود، در حالی که در موارد دیگر خوردگی اتفاق نمی افتد. احتمالاً این موضوع را می توان با توزیع غیر یکنواخت یون های کلرید و با مهاجرت یون های کلرید در بتن نفوذناپذیر و ورود رطوبت و اکسیژن به خصوص در شرایط آب و هوایی گرم توجیه کرد.
البته ما در اینجا در مورد کلسیم کلرید بحث می کنیم، در حالی آنچه به خوردگی مربوط است، یون کلرید Cl- می باشد. تمامی منابع یون از جمله سطح مصالح سنگی دریایی باید در نظر گرفته شوند. ممکن است، در یک گرم CaCl2، حدود 56/1 گرم یون کلرید وجود داشته باشد.

زمانی که بتن دائماً خشک است، به طوری که دارای هیچگونه رطوبتی نباشد، خوردگی نمی تواند اتفاق بیفتد، اما تحت سایر شرایط احتمال خوردگی آرماتورها وجود دارد و یک تهدید جدی برای سازه محسوب می شود. از این رو، استاندارد BS 8110-1: 1997، مقدار کل کلرید در بتن سازه ای را محدود کرده است. در ایالات متحده نیز، آیین نامه ACI 318R-05 محدودیت های مشابهی را برای مقدار مطلق کلرید توصیه کرده است. این حدود کم نیز شدیداً مصرف مواد افزودنی با پایه کلریدی را در بتن حاوی فلز تعبیه شده قدغن می کنند. استاندارد BS EN 934-2: 2001، تمامی مواد افزودنی را به داشتن حداکثر کلرید کل 1/0 درصد جرم سیمان ملزم کرده است.

اثر تسریع بدون خطر خوردگی را می توان با استفاده از سیمان های بسیار زودگیر یا مواد افزودنی عاری از کلرید به دست آورد. اغلب مواد افزودنی عاری از کلرید برپایه کلسیم فرمات هستند که اندکی اسیدی بوده و هیدراسیون سیمان را تسریع می کند. در برخی از مواقع کلسیم فرمات را با بازدارنده های خوردگی از قبیل کرومات ها، بنزوات ها و نیترات های محلول مخلوط می کنند. ماده افزودنی حاصل دارای تاثیر تسریع کننده بیشتری در دماهای کمتر از دمای اتاق هستند، اما قابلیت تسریع آن در هر دمایی از کلسیم کلرید کمتر است. تاثیر بلند مدت مواد افزودنی نوع کلسیم فرمات بر سایر خواص بتن هنوز کاملاً ارزیابی نشده است.

2-کندگیر کننده ها

کندگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که زمان گیرش بتن که با روش آزمایش نفوذ سوزن ویکات اندازه گیری می شود، را به تاخیر می اندازند. چنین موادی در مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، و ASTM C 494-05a شرح داده شده اند. 
کندگیرکننده ها در بتن ریزی در هوای گرم که زمان گیرش عادی بتن در اثر دمای بالا کاهش می یابد، مفید هستند و از تشکیل درزهای سرد بین بتن ریزی های متوالی جلوگیری می کنند. به طور کلی، کندگیرکننده ها روند سخت شدن بتن را به تاخیر می اندازند. این خاصیت در ایجاد سطوح پرداخت کاری با سنگدانه های نمایان که جنبه معماری دارد، مفید می باشد.

عمل کندگیر شدن بتن با اضافه کردن شکر، مشتقات کربوهیدرات ها، نمک های روی محلول، جوهر بوره محلول و سایر مواد از این دست حاصل می شود. در عمل، بیشتر از کندگیرکننده هایی استفاده می شود که کاهنده آب نیز هستند. کاهنده های آب در بخش بعد توضیح داده می شوند. زمانی که مصرف کندگیرکننده ها به دقت کنترل می شود، اضافه کردن شکر به اندازه حدود 05/0 درصد جرم سیمان باعث تاخیر زمان گیرش به اندازه حدود 4 ساعت می شود. به هر حال، تاثیر واقعی شکر به ترکیبات شیمیایی سیمان بستگی دارد. عملکرد شکر و در واقع عملکرد هر نوع کندگیرکننده دیگری باید با مخلوط های آزمایشی که با مقدار واقعی سیمان مصرفی در اجرا ساخته شده اند، تعیین می شود. مقادیر زیاد شکر به طور مثال 2/0 تا 1 درصد جرم سیمان از گیرش سیمان جلوگیری می کند. این خاصیت شکر در هنگام درست کار نکردن مخلوط کن مفید است.

در صورتی که ماده افزودنی کندگیرکننده با تاخیر به مخلوط اضافه شود، زمان گیرش بتن افزایش می یابد. این تاثیر به خصوص در سیمان هایی با مقدار C3A هیدراته شده و ماده افزودنی را جذب نمی کند و در نتیجه ماده افزودنی برای واکنش با سیلیکات های کلسیم در دسترس قرار می گیرد.
مکانیزم عامل کندگیر کننده هنوز با قطعیت کامل شناخته نشده است. مواد افزودنی رشد بلورها یا نحوه شکل گیری آنها را به نحوی بهبود می دهند که مانع موثرتری برای جلوگیری از هیدراسیون نسبت به زمانی که از ماده افزودنی استفاده نمی شود، ایجاد می کنند. در برخی از موارد، به دلیل واکنش افزودنی های بتن با ماده هیدراته شده از غلظت محلول کاسته می شود، اما در این موارد نیز ترکیب با هویت محصولات هیدراسیون تغییر نمی کنند. همچنین این حالت در مواد افزودنی که هم کندگیرکننده و هم کاهنده آب هستند، نیز وجود دارد.در مقایسه با بتن بدون ماده افزودنی، استفاده از مواد افزودنی کندگیرکننده مقاومت اولیه را کاهش می دهد، اما نرخ کسب مقاومت های بعدی را افزایش می دهد، به طوری که مقاومت های بلند مدت تفاوت زیادی با یکدیگر نخواهند داشت. همچنین کندگیرکننده ها به دلیل افزایش مرحله پلاستیک، تمایل به افزایش جمع شدگی دارند، اما جمع شدگی ناشی از خشک شدن بدون تاثیر باقی خواهد ماند.

3-کاهنده های آب (روان کننده ها)

این مواد افزودنی به سه منظور مورد استفاده قرار می گیرند:

الف) کسب مقاومت بیشتر با کاهش نسبت آب به سیمان در کارایی یکسان با بتن بدون حباب هوا.
ب) کسب کارایی مشابه با کاهش مقدار سیمان به نحوی که حرارت هیدراسیون در بتن ریزی های حجیم کاهش یابد.
ج) افزایش کارایی به نحوی که بتن ریزی در محل های غیرقابل دسترسی به راحتی انجام شود.
مشخصات فنی ASTM C 494-05a، مواد افزودنی را که تنها کاهنده آب هستند، در نوع A رده بندی می کند. اما در صورتی که خواص کاهنده آّب همراه با به تاخیر انداختن گیرش باشد، آنگاه، این ماده افزودنی به عنوان نوع D رده بندی می شود. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب و تسریع کننده (نوع E) نیز وجود دارند. ملزومات مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001 برای انواع متداول مواد افزودنی در جدول 1 ارائه شده است.

اجزای فعال اصلی مواد افزودنی کاهنده آب، عواملی با سطح فعال هستند که در فصل مشترک دو فاز غیرقابل اختلاط متمرکز می شوند و نیروهای فیزیو – شیمیایی را در این فصل مشترک تغییر می دهند. عوامل فعال سطحی توسط ذرات سیمان جذب می شوند و به آنها بار منفی می دهند. این امر سبب ایجاد نیروی دافعه بین ذرات و در نتیجه ثبات پراکندگی ذرات سیمان می شود. همچنین حباب های هوا نیز دفع شده و نمی توانند به ذرات سیمان متصل شوند. علاوه بر این، بار منفی سبب ایجاد یک غشای جهت دار از مولکول های آب در اطراف هر ذره شده و در نتیجه ذرات را از هم جدا می کند. از این رو ذرات دارای تحرک بیشتری بوده و آب آزاد شده ناشی از اثر مهارکننده سیستم، لخته شده و برای روان سازی مخلوط در دسترس قرار می گیرد، به طوری که کارایی افزایش پیدا می کند.

کاهش آب اختلاط که در اثر مصرف مواد افزودنی محتمل است، بین 5 تا 15 درصد تغییر می کند. در بسیاری از مواقع، بخشی از این کاهش آب مربوط به حباب هوای ایجاد شده در اثر مصرف ماده افزودنی است. کاهش واقعی در میزان آب اختلاط به مقدار سیمان، نوع مصالح سنگی، پوزولان ها و عامل حباب هوازا در صورت وجود، بستگی دارد. بنابراین، ساخت مخلوط های آزمایشی به منظور حصول خواص بهینه و همین طور تشخیص هر نوع اثر جانبی نامطلوب احتمالی از قبیل جداشدگی، آب انداختگی و افت کارایی با زمان (یا افت اسلامپ) ضروری می باشد.
مواد افزودنی کاهنده آب، برخلاف عامل های حباب هوازا، همواره چسبندگی بتن را بهبود نمی دهند. مواد افزودنی از نوع هیدروکسیلیت کربوکسیلیک می توانند آب انداختگی بتن هایی با کارایی بالا را افزایش دهند، اما از طرف دیگر، معمولاً مواد افزودنی از نوع لیگنوسولفونیک اسید چسبندگی بتن را به دلیل حباب هوای تعمدی بهبود می دهند. به هر حال، در برخی از مواقع، استفاده از یک عامل حباب زدا برای اجتناب از ایجاد حباب هوای بیش از حد ضروری است. همچنین باید به این نکته توجه شود که اگرچه گیرش سیمان با مصرف اینگونه مواد افزودنی به تاخیر می افتد، اما نرخ افت کارایی همواره با گذشت زمان کاهش نمی یابد. به طور کلی، کارایی اولیه بالاتر موجب نرخ سریعتر افت کارایی می شود. در صورت مواجهه با این مسئله می توان مقدار مواد افزودنی مصرفی را افزایش داد، به شرطی که بر کندگیری سیمان تاثیر نامطلوبی نداشته باشد.

قابلیت پخش کنندگی مواد افزودنی کاهنده آب منجر به سطح جانبی بزرگ تر سیمان در معرض هیدراسیون می شود و به این دلیل مقاومت اولیه این نوع بتن ها در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی با نسبت آب به سیمان یکسان افزایش می یابد. همچنین ممکن است، مقاومت بلند مدت به دلیل توزیع یکنواخت تر ذرات پراکنده شده سیمان در کل بتن بهبود یابد. در بیان کلی، اینگونه مواد افزودنی در تمامی انواع سیمان موثر هستند، در حالی که تاثیر آنها برمقاومت سیمان های دارای C3A کمتر یا با مقدار قلیایی پایین، بیشتر است. این مواد تاثیر نامطلوبی برسایر خواص بتن ندارند، و زمانی که مواد افزودنی به نحو صحیح مصرف شوند، این امکان وجود دارد که دوام بهبود یابد. همانند سایر مواد افزودنی، استفاده از تجهیزات دقیق توزین ضروری است، زیرا میزان مصرف ماده افزودنی تنها معرف یک بخش از یک درصد جرم سیمان است.

4-فوق روان کننده ها

در ایالات متحده، مواد افزوذنی کاهنده آب جدیدتر و موثرتری نیز تحت عنوان کاهنده آب با محدوده بالا وجود دارد که در استاندارد ASTM به عنوان نوع F نام گذاری شده اند. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب با محدوده بالا و کندگیرکننده نیز وجود دارند که در نوع G رده بندی شده اند. 
مصرف این نوع مواد افزودنی معمولاً بیشتر از مصرف مواد افزودنی متداول کاهنده آب است و احتمال اثرات نامطلوب جانبی آنها به طور قابل ملاحظه ای کمتر می باشد. به عنوان مثال، به دلیل اینکه فوق روان کننده بتن نمی توانند کشش سطحی آب را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش دهند، مقدار قابل توجهی حباب هوا را وارد بتن نمی کنند.

از فوق روان کننده ها برای تولید بتن روان در محل های بتن ریزی غیرقابل دسترس، دال های کف یا روسازی یا محل هایی که به بتن ریزی بسیار سریع نیاز است، استفاده می شود. استفاده دیگر این مواد، در تولید بتن با مقاومت بسیار بالا و با استفاده از کارایی معمول، اما نسبت آب به سیمان بسیار کم است. این مورد مصرف فوق روان کننده ها در شکل2  نشان داده شده است.
 

شکل 2 رابطه متداول بین میزان پخش شدگی آزمایش میز سیلان و مقدار آب بتن ساخته شده با و بدون فوق روان کننده.

 

فوق روان کننده ها، سولفونات ملامین فرمالدئید تغلیظ شده یا سولفونات نفتالین فرمالدئید تغلیظ شده هستند که مورد دوم، خصوصاً هنگامی که با استفاده از یک کوپلیمر اصلاح شده باشد، بسیار موثر خواهد بود. فوق روان کننده ها از طریق عمل سولفونیک اسید جذب شده بر روی سطح ذرات سیمان که به آنها بار منفی داده و در نتیجه متقابلاً آنها را از یکدیگر دور می کند، سبب پراکنده شدن سیمان می شوند. این مواد کارایی مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند.

در انگلستان، کارایی بالا را با آزمایش پخش میز سیلان اندازه گیری می کنند و مقدار بین 500 تا 600 میلیمتر برای سیلان متداول است. بتن روان حاصل، چسبنده بوده و به خصوص در صورتی که از مصالح سنگی درشت دانه بسیار تیزگوشه، پولکی یا سوزنی اجتناب شده و مقدار مصالح سنگی ریزدانه 4 تا 5 درصد افزایش یافته باشد، دچار آب انداختگی یا جداشدگی بیش از حد نمی شود. در هنگام طراحی قالب بندی بتن های روان باید به یاد داشت که این نوع بتن ها می توانند فشار هیدرواستاتیکی کامل به قالب ها اعمال کنند.

زمانی که هدف حصول یک بتن با مقاومت بالا در یک کارایی معین است، استفاده از فوق روان کننده می تواند منجر به کاهش آب از 25 تا 35 درصد شود (میزان کاهش آب به وسیله روان کننده های متداول تقریباً نصف این مقدار است). در نتیجه، امکان استفاده از نسبت های آب به سیمان پایین وجود دارد، به طوری که مقاومت های بسیار بالای بتن حاصل شود (شکل 3). مقاومت های 28 روزه تا اندازه MPa100 (psi 15000) را با نسبت آب به سیمان 28/0 می توان به دست آورد. حتی حصول مقاومت های بالاتر نیز با استفاده از عمل آوری با بخار یا اتوکلاو امکان پذیر است. به منظور افزایش مقاومت در سنین بالاتر می توان از فوق روان کننده ها همراه با جایگزینی بخشی از سیمان با خاکستر بادی استفاده کرد.

اثر کارایی بهتر ایجاد شده با فوق روان کننده ها کوتاه مدت است و در تیجه نرخ افت اسلامپ بالایی وجود خواهد داشت. پس از حدود 30 تا 90 دقیقه کارایی به وضعیت عادی خود باز می گردد. به این دلیل، فوق روان کننده باید بلافاصله پیش از بتن ریزی به مخلوط اضافه شود. معمولاً، در شیوه مرسوم، روان کننده حین اختلاط اضافه شده و عمل اختلاط تا مدت کوتاهی پس از آن ادامه پیدا می کند. در مورد بتن آماده، یک مدت 2 دقیقه ای اختلاط مجدد حیاتی می باشد. در حالی که اختلاط مجدد در هنگام افزایش مقدار فوق روان کننده توصیه نمی شود، زیرا احتمال جداشدگی وجود دارد. افزایش مقدار فوق روان کننده کارایی را تا 160 دقیقه بعد از اختلاط حفظ می کند و با خیال راحت می توان از این بتن استفاده کرد.

فوق روان کننده ها تاثیر به سزایی برگیرش بتن ندارند، مگر در مواردی که از سیمان هایی با مقدار بسیار کم C3A استفاده شده باشد، در این صورت ممکن است، تاخیر زیادی درگیرش بتن به وجود آید. سایر خصوصیات بلند مدت بتن نیز به طور محسوسی تحت تاثیر مصرف فوق روان کننده ها وجود ندارند. به هر حال در برخی از مواقع، مصرف فوق روان کننده ها با مواد افزودنی حباب هوازا می تواند مقدار حباب هوای ایجاد شده را کاهش داده و سیستم حفره را تغییر دهد، اما فوق روان کننده های اصلاح شده خاصی وجود دارند که با مواد افزودنی حباب هوازای متداول سازگار هستند. تنها عیب حقیقی فوق روان کننده ها قیمت نسبتاً بالای آنهاست که ناشی از هزینه بالای تولید یک محصول با جرم مولکولی بالا می باشد.

شکل 3 تاثیر اضافه کردن فوق روان کننده برمقاومت اولیه بتن ساخته شده از مقدار سیمان kg/m3370 (lb/yd3 630) و قالب گیری شده در دمای اتاق. تمامی بتن ها دارای کارایی مشابه هستند و از سیمان زودگیر (نوع III) ساخته شده اند.

 

5-میکروسیلیس ها و پرکننده ها

استفاده از پوزولان و سرباره کوره آهن را از آنجا که عمدتاً با کلسیم هیدروکسید، که از هیدراسیون سیلیکات ها در سیمان آزاد می شود، واکنش می دهند؛ می توان به عنوان مواد مضاف یا مواد افزودنی با خواص سیمان شدن نیز در نظر گرفت.

در رده بندی سیمان های پرتلند، به این نکته توجه شده است که پرکننده ها تا یک حداکثر مقدار مشخصی ممکن است در سیمان وجود داشته باشند. یک پرکننده یا ماده مضاف یک مصالح دانه ای ریز آسیاب شده در حد ریزی سیمان پرتلند است که خواص فیزیکی اش به خودی خود تاثیری بر برخی از خواص بتن از قبیل کارایی، چگالی، نفوذپذیری و آب انداختگی مویینه که سبب ترک خوردگی می شود، ندارد. پرکننده ها معمولاض از نظر شیمیایی بی اثر هستند، اما در صورت خواص هیدرولیکی یا مشارکت در واکنش های مضر با محصولات حاصله از واکنش خمیر سیمان هیدراته شده، نیز اثر مضری ندارند.

پرکننده ها می توانند با ایفای نقش به عنوان محل های تبلور، هیدراسیون سیمان پرتلند را افزایش دهند. این تاثیر در بتن حاوی خاکستر بادی و تیتانیم دی اکسید به صورت ذرات کوچک تر از یک میکرون مشاهده شده است. علاوه بر نقش تبلور، CaCO3 در فاز C-S-H نیز مشارکت می کنند که اثر مفیدی بر ساختار خمیر سیمان هیدراته شده دارند.

پرکننده ها می توانند مصالح تولید شده با فرآیندهای طبیعی یا غیرآلی باشند. آنچه در مورد پرکننده ها حیاتی است، یکنواختی خواص و خصوصاً ریزی آنهاست. این مواد نباید مقدار آب مورد نیاز برای اختلاط را افزایش دهند، مگر اینکه همواره با یک ماده افزودنی کاهنده آب مصرف شوند. همچنین نباید تاثیر نامطلوبی برپایداری بتن در برابر هوازدگی یا محافظت در مقابل خوردگی در بتن های مسلح داشته باشند. بدیهی است که این مواد نباید منجر به پسرفت بلند مدت مقاومت بتن شوند، هر چند که چنین مشکلی کمتر به وجود می آید.
باتوجه به اینکه عمل پرکننده ها و ژل میکروسیلیس غالباً فیزیکی است، از نظر فیزیکی با سیمانی که در آن مصرف می شوند، قابل مقایسه هستند. از آنجا که پرکننده نرمتر از کلینکر است، آسیاب کردن بیشتر مواد مرکب الزامی است، به طوری که از حصول ذرات بسیار ریز سیمان که برای مقاومت اولیه ضروری هستند، اطمینان حاصل شود.

مواد ریزدانه بی اثر دیگری نیز وجود دارند که به مخلوط اضافه می شوند. از جمله این مواد می توان آهک هیدراته شده یا گرد مصالح سنگی با وزن معمولی را نام برد. بدیهی است که مواد خنثی در کسب مقاومت بتن مشارکت نمی کنند و معمولاً برای افزایش کارایی دوغاب ها یا ملات های بنایی به کار می روند. همچنین رنگدانه ها را نیز می توان در گروه مواد افزودنی یا مواد مضاف رده بندی کرد.
از طرف دیگر، پودر یا آلومینیم در حضور قلیایی ها یا کلسیم هیدروکسید هیدروژن آزاد می کنند. از این فرآیند در ساخت بتن گازی یا بتن هوادهی شده که خصوصاً برای مواردی که به عایق بندی حرارتی نیاز است، استفاده می شود. چنین موادی تحت عنوان مواد افزودنی کف ساز نامیده می شوند. از جمله این مواد هیدروژن پروکسید است که حباب های اکسیژن را تولید می کند. این حباب ها در مخلوط ماسه سیمان جای گرفته و بتن اسفنجی را تولید می کنند.

6-چسب های بتن

این نوع مواد افزودنی امولسیون های پلیمری (لاتکس ها) هستند که چسبندگی بتن تازه به بتن سخت شده را بهبود می دهند و بنابراین به خصوص در کارهای تعمیراتی مناسب هستند. امولسیون یک سوسپانسیون کلوئیدی پلیمر در آب می باشد. هنگامی که این امولسیون همراه با بتن به کار می رود، یک بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC) بتن سیمان پرتلندی پلیمری به دست می آید. اگرچه لاتکس های پلیمری یا چسب بتن گران هستند، اما مقاومت کششی و خمشی و همچنین دوام و خواص پیوستگی را بهبود می دهند.

7-مواد افزودنی آب بندی بتن

بتن به دلیل کشش سطحی موجود در منافذ مویینه خمیر سیمان سخت شده آب جذب می کند. جذب آب را می توان با مکش مویینه متوقف کرد. همچنین می توان با کمک مواد آب بند بتن از این نفوذپذیری جلوگیری کرد. عملکرد این نوع مواد افزودنی تا حد زیادی به اینکه فشار اعمال آب پایین باشد، مانند حالت باران (بدون وزش باد) یا بالا آمدن آب در منافذ مویینه و یا فشار هیدرو استاتیکی که در سازه های نگهداری آب اعمال می شود، وابسته است.
مواد افزودنی ضدآب کننده می توانند به چندین روش عمل کنند، اما تاثیر آنها عمدتاً آب گریز ساختن بتن می باشد. در این صورت آب در اثر افزایش زاویه تماس بین جداره های مویینه و آب، دفع می شود. نمونه هایی از این مواد افزودنی سیتریک اسید و برخی از روغن های گیاهی و حیوانی هستند.

باید بین مواد افزودنی ضدآب کننده با مواد افزودنی دفع کننده آب با پایه رزین های سلیسی که در سطح بتن به کار می روند، تفاوت قائل شد. غشاهای ضدآب کننده عبارت از روکش های قیری با پایه امولسیونی هستند که یک لایه بسیار نازک محکم با خواص الاستیک را ایجاد می کنند.
برخی از ارگانیسم ها از قبیل باکتری ها، قارچ ها یا حشرات می توانند با خوردگی فولاد یا لکه دار کردن سطح، تاثیر نامطلوبی بر بتن به جای بگذارند. باتوجه به اینکه ماهیت زبر بتن پناهگاه خوبی برای باکتری هاست، تمیز کردن سطح غیرموثر بوده و ضروری است که از برخی از مواد افزودنی که سم چنین ارگانیسمی هایی هستند، در مخلوط استفاده شود. این مواد افزودنی شامل ضدباکتری ها، ضدقارچ ها، و حشره کش ها هستند.

مقاومت بتن چیست و به چه عواملی بستگی دارد

مقاومت بتن چیست

معمولاً، مقاومت به عنوان مهم ترین خاصیت بتن در نظر گرفته می شود. اگرچه ممکن است، در برخی از حالت های اجرایی، سایر مشخصات بتن از قبیل دوام، نفوذناپذیری و پایداری حجمی اهمیت بیشتری داشته باشند. با وجود این، مقاومت معمولاً یک تصویر کلی از کیفیت بتن ارائه می دهد. دلیل این امر ارتباط مستقیم مقاومت با ساختار خمیر سیمان است.

مشخص شده است که مقاومت و همین طور دوام و تغییرات حجم بتن سخت شده تا آن اندازه که به ساختار فیزیکی محصولات هیدراسیون سیمان و نسبت های حجمی نسبی آنها بستگی دارد به ترکیبات شیمیایی وابسته نیست. در این بین، حضور شکاف های مویی، ناپیوستگی و منافذ خالی اهمیت ویژه ای دارند و درک تاثیر آنها برمقاومت مستلزم ملاحظه مکانیک های شکست بتن تحت تنش است. به هر حال، از آنجا که دانش ما درخصوص این راهکار بنیادی ناقص است، لازم است که مقاومت را به پارامترهای قابل اندازه گیری در ساختار خمیر سیمان هیدارته شده نسبت دهیم. در این خصوص، تخلخل یعنی حجم نسبی حفره ها یا فضاهای خالی در خمیر سیمان به عنوان یک عامل اصلی مشاهده شده است. حفره ها و فضاهای خالی را می توان به عنوان منشاء ضعف در نظر گرفت. سایر منابع ضعف برخاسته از مصالح سنگی هستند که علاوه براینکه خود حاوی ترک می باشند، سبب ریز ترک خوردگی در منطقه حدفاصل با خمیر سیمان نیز می شوند. متاسفانه، از آنجا که تعیین تخلخل خمیر سیمان هیدارته شده و ریز ترک خوردگی مشکل است، متوسل شدن به مطالعه تجربی عوامل موثر برمقاومت بتن الزامی است. در حقیقت، مشاهده شده که عامل اصلی نسبت آب به سیمان است و سایر خواص مخلوط از اهمیت ثانویه برخوردارند.

1- معیار عملی مقاومت

درحالی که مقاومت بتن یک خاصیت ذاتی این ماده است، در عمل تابعی از سیستم تنش است که به ماده وارد می شود. در حالت ایده آل باید این امکان وجود داشته باشد که تمامی معیارهای شکست تحت تمامی تنش های ممکن را بتوان با ترکیب یک پارامتر تنش مجزا از قبیل مقاومت در تنش تک محوری بیان کرد. اگر چه تلاش های زیادی برای بسط روابط تجربی معیار شکست که در طراحی سازه ای مفید باشد، انجام شده است، اما هنوز چنین راه حلی پیدا نشده است.

همان طور که قبلاً ذکر شد، نمی توان عوامل گوناگون موثر برمقاومت بتن از قبیل نسبت های اختلاط را به صورت یک معادله مقاومتی بیان کرد. به هر حال، همه ما مجموعه ای از مشاهدات در سطوح مهندسی و تجربی را در اختیار داریم و باید از این روش در مباحث عوامل موثر اصلی برمقاومت بتن استفاده کنیم.

مهم ترین عامل عملی نسبت آب به سیمان است که پارامتر متضمن آن، تعداد و اندازه حفره های موجود در خمیر سیمان سخت شده می باشددر حقیقت، همانگونه که در بخش بعد توضیح داده خواهد شد، عمدتاً نسبت آب به سیمان یک مخلوط، میزان تخلخل خمیر سیمان سخت شده را تعیین می کند.

2- تخلخل

خمیز تازه سیمان، یک شبکه پلاستیکی از ذرات سیمان در آب است که در زمان گیرش حجم ظاهری یا ناخالص آن تقریباً ثابت باقی می ماند. خمیر سیمان شامل هیدرات های ترکیبات مختلف سیمان و Ca(OH)2 است و حجم خالص در دسترس محصلات هیدراسیون این ترکیبات متشکل از مجموع حجم مطلق سیمان خشک و حجم آب اختلاط می باشد (با این فرض که مسئله آب انداختگی و تبخیر آب وجود ندارد). آب اختلاط در نتیجه هیدراسیون به سه شکل: آب ترکیب شده، آب ژل و آب مویینه در می آید.

شکل1 نسبت های حجمی اجزای تشکیل دهنده خمیر سیمان قبل و حین هیدراسیون را نشان می دهد. سیمان هیدراته شده یا ژل سیمان شامل محصولات جامد هیدراسیون به اضافه آب است. این آب به صورت فیزیکی یا به صورت جذب شده بر روی سطح جانبی هیدرات ها وجود دارد و به آن، آب ژل می گویند. آب ژل در بین محصولات جامد هیدراسیون و در بین منافذی که به آنها منافذ ژل گفته می شود، قرار می گیرد. این حفره ها بسیار کوچک هستند [به قطر حدود 2 نانومتر (9-10 × 80 اینچ)] . بررسی ها نشان داده اند که حجم آب ژل 28 درصد ژل سیمان است.

علاوه بر آب ژل، آب دیگری نیز وجود دارد که به طور شیمیایی یا فیزیکی با محصولات هیدراسیون ترکیب شده و بنابراین بسیار پایدار است. مقدار آب ترکیب شده را می توان به عنوان مقدار آب غیرقابل تبخیر تعیین کرد. این آب در سیمان کاملاً هیدراته شده حدود 22 درصد از جرم سیمان خشک را به خود اختصاص می دهد.

محصولات جامد هیدراسیون، حجمی کمتر از مجموع حجم مطلق سیمان خشک اولیه (که هیدراته شده است) و آب ترکیب شده را اشغال می کند؛ لذا فضاهای خالی در حجم ناخالص خمیر باقی می ماند. این فضای باقی مانده، در سیمان های کاملاً هیدراته شده، بدون آب اضافی، بیشتر از آب مورد نیاز برای هیدراسیون، حدود 5/18 درصد حجم اولیه سیمان خشک است. این فضای خالی به صورت حفره ها و منافذ مویینه در می آید که ممکن است، بسته به مقدار آب اختلاط اولیه و همچنین بسته به آب اضافی که طی هیدراسیون وارد می شود، پر از آب یا خالی باشند. منافذ مویینه بسیار بزرگ تر از حفره های ژل هستند.
[ به قطر حدود 1 میکرومتر (1-10 × 40 اینچ)] . 

 

 

شکل 1 نمایش دیاگرامی نسبت های حجمی: (الف) پیش از هیدراسیون (درجه هیدراسیون، 0=h ) و 
(ب) طی هیدراسیون (درجه هیدراسیون، h) 

 

در صورتی که آب اختلاط بیش از آب مورد نیاز برای هیدراسیون کامل باشد، حجم لوله های مویینه بیش از 5/18 درصدی است که در بالا ذکر شد. این لوله ها پر از آب هستند. می توان ترکیبات حجمی خمیر سیمان را در مراحل مختلف هیدراسیون تخمین زد. شکل 2، تاثیر نسبت آب به سیمان برمقادیر حاصله را نشان می دهد. یک خصلت جالب شکل 2 این است که در آن یک نسبت آب به سیمان حداقل وجود دارد که برای حصول هیدراسیون کامل (حدود 36/0 جرمی) ضروری است. زیرا در مقادیر کمتر از این مقدار، فضای کافی برای تجمع تمامی محصولات هیدراسیون ناکافی وجود نخواهد داشت. این وضعیت در خمیر سیمان عمل آوری شده با آب به وجود می آید، یعنی زمانی که یک منبع خارجی آب وجود دارد و آب می تواند پس از هیدراسیون به درون منافذ مویینه خالی راه یابد. برعکس، زمانی که مخلوط اولیه آب بندی می شود یعنی به آب خارجی دسترسی ندارد، بیشترین حداقل نسبت آب به سیمان برای هیدراسیون کامل ضروری است. زیرا هیدراسیون تنها زمانی می تواند پیشروی کند که برای اطمینان از رطوبت نسبی داخلی بالا، منافذ مویینه حاوی آب کافی باشد و مقدارش تنها به آب مورد نیاز برای واکنش های شیمیایی محدود نگردد.

                                                                    آب مویینه (Vcw)

                                                                    محصولات هیدراسیون (Vp+Vgw)

                                                                    سیمان هیدراته نشده (Vuc)

شکل 2 ترکیبات خمیر سیمان در مراحل مختلف هیدراسیون. درصدهای نشان داده شده تنها برای خمیرهایی با فضای پر از آب برای جای دادن محصولات هیدراسیون در درجه هیدراسیون نشان داده شده به کار می روند.  

حجم کل منافذ مویینه یا حفره ها، یک عامل بنیادی در تعیین خواص بتن سخت شده است. معمول است که حجم منافذ مویینه را به عنوان بخشی از حجم کل خمیر سیمان هیدراته شده به حساب آورند. تخلخل به نسبت آب به سیمان و درجه هیدراسیون بستگی دارد. عبارت W/C ، عامل اصلی تاثیرگذار بر تخلخل است. مقدار تخلخل به گونه ای است که برای محدوده معمول نسبت های آب به سیمان، خمیر سیمان تنها حدود نیمی از مواد جامد را به خود اختصاص می دهد. به عنوان مثال، در نسبت آب به سیمان 6/0، حجم کل منافذ مویینه بسته به درجه هیدراسیون بین 47 تا 60 درصد حجم کل خمیر سیمان است. اکنون، رابطه بین نسبت آب به سیمان و تخلخل خمیر سیمان سخت شده واضح است. یک رابطه متناظر بین تخلخل و مقاومت وجود دارد که مستقل از پر یا خالی بودن منافذ مویینه از آب است. شکل 3، رابطه بین تخلخل و مقاومت را برای خمیرهای سیمان نشان می دهد که در آن مقاومت های بسیار بالا به وسیله فشار بالا به دست می آیند، به طوری که تراکم خوبی در نسبت های آب به سیمان پایین حاصل می شود. لازم به ذکر است که رابطه بین مقاومت و تخلخل منحصر به بتن نیست و در فلزات و برخی دیگر از مصالح نیز قابل کاربرد است.

شکل 3 رابطه بین مقاومت فشاری و لگاریتم تخلخل خمیر سیمان متراکم شده در شرایط مختلف فشار و دمای بالا.

 

بحث در این مورد این نکته را روشن می کند که تخلخل یک عامل موثر اصلی در مقاومت است. به هر حال، نه تنها حجم کل فضاهای خالی بلکه سایر خصلت های این فضاها حائز اهمیت می باشند. البته تعیین کمیت آنها دشوار است. 

3-توزیع اندازه حفره 

همانگونه که بیان شد، منافذ مویینه بزرگ تر از حفره های ژل می باشند، البته در حقیقت، یک محدوده کلی برای اندازه فضاهای خالی موجود در بتن سخت شده وجود دارد. خمیر سیمان زمانی که تنها بخشی از آن هیدراته شده است، حاوی یک سیستم منافذ مویینه غیرمتصل است. منافذ مویینه اگرچه نفوذپذیری بتن را افزایش می دهند، اما تاثیر چندانی در مقاومت های پایین ندارند و در واقع تاثیر اصلی آنها در پدیده یخ زدن و ذوب شدن و همچنین حملات شیمیایی است که البته این امر به نسبت آب به سیمان نیز بستگی دارد.

جدول 1 مدت زمان عمل آوری لازم برای رسیدن به درجه هیدراسیون که در آن سیستم حفره های مویینه قطعه بندی می شود.

نسبت آب به سیمان	درجه هیدراسیون، درصد	دوره عمل آوری لازم
40/0 45/0 50/0 60/0 70/0 بیش از 70/0	60 60 70 92 100 100	3 روز 7 روز 14 روز 6 ماه 1 سال غیر ممکن

 

با پیشرفت هیدراسیون، ژل سیمانی حاصل شده برخی از منافذ مویینه را مسدود کرده و با قطعه بندی سیستم منافذ مویینه به چند قطعه کوچک تر، از بروز این مشکلات جلوگیری می کنند. در این حالت ارتباط منافذ مویینه با حفره های بسیار کوچکتر ژل که نفوذناپذیر هستند، قطع خواهد شد. در جدول 1 حداقل زمان عمل آوری لازم برای قطعه بندی سیستم منافذ مویینه ارائه شده است. به هرحال باید خاطر نشان کرد که هرچه سیمان ریزتر باشد، زمان عمل آوری به ازای یک درجه هیدراسیون معین در یک نسبت آب به سیمان مشخص کوتاه تر است. همچنین جدول 1 نشان می دهد که برای حصول بتن بادوام، برای مخلوط های با نسبت آب به سیمان کمتر، زمان های عمل آوری کوتاه تری لازم است که البته این مخلوط ها به دلیل تخلخل کمتر دارای مقاومت بیشتری هستند. 

4-عوامل موثر در مقاومت بتن

اگرچه تخلخل عامل اصلی تاثیرگذار برمقاومت بتن می باشد، اما اندازه گیری آن با استفاده از روش های مهندسی دشوار است. حتی محاسبه تخلخل نیز به این دلیل که درجه هیدراسیون به راحتی تعیین نمی شود (البته با این فرض که نسبت آب به سیمان مشخص است)، دشوار است. به طور مشابه، تاثیر مصالح سنگی بر روی ریز ترک خوردگی نیز به راحتی معین نمی شود. به این دلایل در عمل، عوامل موثر در مقاومت بتن عبارت از نسبت آب به سیمان، درجه تراکم، سن و دما هستند. به هر حال، عوامل دیگری نیز از قبیل نسبت مصالح سنگی به سیمان، کیفیت مصالح سنگی (دانه بندی، بافت سطحی، شکل، مقاومت و سفتی)، حداکثر اندازه سنگدانه، و منطقه گذار وجود دارند که برمقاومت تاثیر می گذارند. به این عوامل در مواردی که از مصالح سنگی با حداکثر اندازه سنگدانه تا 40 میلیمتر (1 اینچ) استفاده می شود، به عنوان عوامل درجه دو نگاه می شود.

5-نسبت آب به سیمان، درجه تراکم و سن بتن

در ساخت و سازه های معمولی، امکان خارج کردن تمام حباب هوا از بتن حتی در بتن کاملاً متراکم نشده وجود ندارد و همواره مقدار حباب هوای محبوس شده در بتن وجود دارد. جدول 2، مقادیر متداول مقدار حباب هوای محبوس شده به ازای مصالح سنگی با اندازه های مختلف را نشان می دهد. مقاومت بتن با فرض تراکم کامل بتن در یک سن معین و دمای معمولی با نسبت آب به سیمان نسبت عکس دارد. به این رابطه، قانون آبرام گفته می شود. شکل 4 این قانون را شرح داده و همچنین تاثیر تراکم نسبی بر روی مقاومت را نشان می دهد.

قانون آبرام، حالت خاصی از یک قانون کلی "فرت" می باشد که به صورت فرمول تجربی زیر ارائه می شود:

                                   

که fc  مقاومت بتن و Vc ، Vm و a به ترتیب حجم مطلق سیمان، آب و حباب هوای محبوس شده و K ، یک مقدار ثابت است.

جدول 2 مقدار حباب هوای محبوس شده مناسب به ازای مصالح سنگی با اندازه های مختلف طبق استاندارد ACI 211.1-91(تایید مجدد 2002).

حداکثر اندازه اسمی سنگدانه			حباب هوای محبوس شده، درصد
mm		in
10 5/12 20 25 40 50 70 150		1 1 2 3 6	3 5/2 2 5/1 1 5/0 3/0 2/0

یادآوری می شود که در یک درجه هیدراسیون معین، نسبت آب به سیمان تعیین کننده تخلخل خمیر سیمان است. بنابراین، در معادله ، تاثیر حجم کل فضای خالی یعنی منافذ ژل، منافذ مویینه و حباب هوای محبوس شده برمقاومت در نظر گرفته می شود. به طور کلی با بالا رفتن سن بتن، درجه هیدراسیون افزایش یافته و به تبعیت از آن مقاومت نیز زیاد می شود. این تاثیر برای بتن های ساخته شده از سیمان پرتلند معمولی (نوع I ) در شکل 5 نشان داده شده است. باید به این نکته تاکید کرد که مقاومت به نسبت آب به سیمان موثر که براساس آب اختلاط منهای آب جذب شده توسط مصالح سنگی محاسبه می شود، بستگی دارد. به عبارت دیگر، فرض می شود مصالح سنگی مقداری از آب را در زمان اختلاط برای رسیدن به شرایط اشباع با سطح خشک جذب می کنند. 

شکل 4رابطه ی بین مقاومت و نسبت آب به سیمان در بتن

 

شکل 5 تاثیر سن برمقاومت فشاری بتن با سیمان پرتلند معمولی (نوع I) و نسبت های مختلف آب به سیمان.

 

شکل 6 تاثیر نسبت مصالح سنگی به سیمان بر مقاومت بتن.

 

6- نسبت مصالح سنگی به سیمان

مشخص شد که به ازای یک نسبت آب به سیمان ثابت، یک مخلوط با عیار پایین تر، مقاومت بالاتری را نتیجه می دهد. تاثیر نسبت مصالح سنگی به سیمان برمقاومت بتن در شکل 6 نشان داده شده است. دلیل اصلی این تاثیر در حجم کل فضای خالی بتن نهفته است. با استناد به محاسبات مربوط به تخلخل کل خمیر سیمان هیدراته شده، بدیهی است، در صورتی که خمیر حجم کمتری از بتن را به خود اختصاص دهد (به طور مثال در حالت مخلوط ها با عیار کمتر)، آنگاه تخلخل کل بتن کمتر و در نتیجه مقاومت بالاتر خواهد بود. استدلال فوق، وجود هرگونه حفره در مصالح را نادیده گرفته است، مصالح سنگی معمولی کمترین میزان حفره را دارند.

7- خواص مصالح سنگی

همان گونه که قبلاً بیان شد، تاثیر خواص مصالح سنگی برمقاومت در درجه دوم اهمیت قرار دارد. در اینجا تنها تاثیر شکل مصالح سنگی بررسی می شود. تنش که در آن ترک خوردگی قابل ملاحظه ای شروع می شود، تحت تاثیر شکل مصالح سنگی قرار دارد. در صورتی که سایر شرایط یکسان باشند، شن گردگوشه نسبت به مصالح سنگی شکسته خشن و تیزگوشه منجر به ایجاد ترک در تنش های کمتر می شود. این اثر که در کشش و فشار مشابه است، ناشی از پیوستگی بهتر و ریزترک خوردگی کمتر با مصالح سنگی شکسته تیزگوشه می باشد. در حقیقت، اثر شکل مصالح سنگی در آزمایش مدول گسیختگی آشکارتر از آزمایش کشش و فشار تک محوری است. دلیل این امر احتمالاً حضور گرادیان تنش است که گسترش ترک خوردگی منجر به شکست نهایی را به تاخیر می اندازد. از این رو، بتن حاوی مصالح سنگی تیزگوشه مقاومت خمشی بالاتری نسبت به بتن حاوی مصالح سنگی گردگوشه دارند. این امر در مخلوط هایی با نسبت آب به سیمان کم پر رنگتر است. به هر حال، در مخلوط های با کارایی یکسان، مصالح سنگی گردگوشه به آب کمتری نسبت به مصالح سنگی تیزگوشه نیاز دارند و بنابراین، مقاومت خمشی هر دو بتن یکسان است. 

8- منطقه گذار (ناحیه انتقال)

حدفاصل بین مصالح سنگی و خمیر سیمان منطقه گذار نامیده می شود که نسبت خمیر سیمان و از آن بیشتر نسبت به مصالح سنگی دارای تخلخل بیشتر و در نتیجه مقاومت کمتر است. در این منطقه، سطح مصالح با لایه نازکی از Ca (OH)2 ، سپس با لایه نازک C- S- H و آنگاه با لایه های ضخیم تر از مصالح مشابه اما بدون سیمان هیدراته شده پوشیده شده اند. مقاومت منطقه گذار می تواند با گذشت زمان و در اثر واکنش های ثانویه بین Ca (OH)2 و پوزولان، به عنوان مثال دوده سیلیس که دارای ذرات ریزتر از سیمان است، افزایش یابد. مصالح سنگی سنگ آهکی و همچنین مصالح سنگی سبک که دارای سطح متخلخل می باشند، یک منطقه گذار چگال را تولید می کنند. 

افزایش مقاومت بتن با عمل آوری

برای دستیابی به بتنی با کیفیت خوب باید عملیات بتن ریزی مخلوط مناسب همراه با عمل آوری در یک محیط مناسب طی مراحل اولیه سخت شدن دنبال شود. به روش های مورد استفاده برای پیشروی هیدراسیون سیمان عمل آوری گفته می شود و از این رو، روش های عمل آوری برای افزایش مقاومت بتن، دما و انتقال رطوبتی از داخل به خارج بتن را کنترل می کنند. مورد آخر نه تنها برمقاومت بلکه بر دوام بتن نیز تاثیر می گذارد. در این فصل به روش های مختلف عمل آوری در دماهای عادی و بالا می پردازیم. عمل آوری در دمای بالا موجب افزایش نرخ واکنش های شیمیایی هیدراسیون و کسب مقاومت می وشود. به هر حال، باید به این نکته توجه شود که استفاده از دمای بالا در سنین اولیه می تواند تاثیر نامطلوبی برمقاومت های بعدی بتن داشته باشد. در نتیجه، تاثیر دما باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد.

1- عمل آوری عادی

هدف از عمل آوری در دمای عادی، حفظ بتن در حالت اشباع یا تا حد ممکن نزدیک به حالت اشباع تا زمانی است که فضاهای پر از آب موجود در خمیر سیمان تازه تا حد مطلوب با فرآورده های هیدراسیون سیمان اشغال شوند. در مورد بتن کارگاهی، تقریباً همواره فرآیند عمل آوری فعال پیش از آنکه فرآیند هیدراسیون به حداکثر مقدار ممکن خود برسد، متوقف می شود. تاثیر عمل آوری مرطوب برمقاومت را می توان از شکل 1 اندازه گیری کرد. مقاومت های کششی و فشاری به یک شکل، تحت تاثیر قرار می گیرند. عدم موفقیت در کسب مقاومت در نتیجه مقاومت ناکافی، یا به عبارتی اثر افت آب ناشی از تبخیر در مولفه های باریکتر و مخلوط های با عیار بیشتر مشهودتر می باشد، اما در بتن های ساخته شده با مصالح سنگی سبک کمتر دیده می شود. تاثیر شرایط عمل آوری بر مقاومت در بتن های دارای حباب هوا کمتر از بتن های بدون حباب هوا می باشد.

لزوم عمل آوری برخاسته از این حقیقت است که هیدراسیون سیمان تنها در منافذ مویینه پر از آب اتفاق می افتد. به این دلیل باید از افت آب از منافذ مویینه جلوگیری کرد. علاوه بر این، افت درونی آب به دلیل خود خشک شوندگی نیز با آب خارجی جبران می شود. به عبارت دیگر آب باید از یک منشاء خارجی به داخل بتن راه یابد. خشک شوندگی در بتن آب بندی شده زمانی اتفاق می افتد که نسبت آب به سیمان کمتر از حدود 5/0 باشد، زیرا رطوبت نسبی داخل در منافذ مویینه از حداقل مقدار لازم برای وقوع هیدراسیون یعنی 80 درصد کمتر می شود.

باید بر این نکته تاکید شود که الزاماً نباید برای افزایش رضایت بخش مقاومت تمامی دانه های سیمان هیدراته شوند، و در عمل نیز این اتفاق به ندرت پیش می آید. به هر حال، در صورتی که عمل آوری تا زمانی که منافذ مویینه موجود در خمیر سیمان هیدراته شده قطعه بندی شود ادامه یابد، آنگاه بتن نفوذناپذیر شده (و همین طور دارای مقاومت کافی بوده) که این خصلت برای دوام بتن حیاتی است.

شکل 1 تاثیر عمل آوری مرطوب بر بتن ساخته شده با نسبت آب به سیمان 50/0.

 

برای رسیدن به این شرایط باید از تبخیر آب از سطح بتن جلوگیری شود. تبخیر در مراحل اولیه پس از بتن ریزی به دما و رطوبت نسبی هوای اطراف و سرعت باد که بر تغییر هوا برسطح بتن تاثیر می گذارد، بستگی دارد. همانگونه که بیان شد، باید از نرخ های تبخیر بیشتر از 5/0 کیلوگرم بر مترمربع در ساعت (1/0 پوند بر فوت مربع در ساعت) اجتناب شود.

2- روش های عمل آوری

در اینجا تنها کلیاتی در مورد ابزارهای مختلف عمل آوری به عنوان روشی که به طور بسیار گسترده بسته به شرایط کارگاه و اندازه، شکل و موقعیت بتن مورد نظر استفاده می شود، بحث خواهد شد.

روغن کاری یا مرطوب کردن قالب ها پیش از قالب گیری می تواند به عمل آوری اعضای بتنی با نسبت سطح به حجم کم کمک کند. می توان قالب ها را برای مدتی باز نکرده و در صورتی که جنس قالب مناسب باشد، آنها را طی سخت شدن بتن، مرطوب نگه داشت. در صورتی که قالب ها در سنین اولیه باز شده باشد، باید بتن را آب پاشی کرده و در یک ورقه پلی اتیلن یا سایر پوشش های مناسب پیچاند.

سطوح افقی بزرگ بتنی از قبیل دال های روسازی بزرگراه ها، مشکلات جدی تری را نشان می دهند. برای جلوگیری از ترک خوردگی سطحی و کم عمق در سطحی که در حال خشک شدن است باید از افت آب حتی پیش از گیرش، جلوگیری کرد. از آنجا که در این لحظه بتن از نظر مکانیکی ضعیف می باشد، الزامی است که پوشش بر روی سطح آن آویزان شود. این نوع محافظت، تنها در شرایط آب و هوایی خشک الزامی است، اما در جلوگیری کردن از ریزش باران برسطح بتن تازه نیز می تواند مفید باشد.

به محض اینکه بتن گیرش می یابد، می توان شرایط عمل آوری مرطوب بتن را با حفظ تماس آب با بتن فراهم کرد. این کار را می توان با آب پاشی یا غرقاب سازی (حوضچه سازی) و یا با پوشاندن بتن با ماسه، خاک، خاک اره یا پوشال مرطوب انجام داد. از پارچه های کتانی یا کرباسی که به طور متناوب مرطوب می شوند، نیز می توان استفاده کرد. همچنین می توان یک پوشش جاذب آب را بر روی بتن قرار دارد و جریان آب را بر روی آن باز کرد. طبیعتاً تامین پیوسته آب موثرتر از تامین دوره ای آن است. شکل 2، افزایش مقاومت استوانه ای بتنی که سطح فوقاتی آنها طی 24 ساعت اول غرقاب سازی شده است، را با استوانه های پوشانده شده با کرباس مرطوب مقایسه می کند. این اختلاف در نسبت های آب به سیمان پایین که خشک شوندگی هم به طور سریع اتفاق می افتد، بیشترین مقدار خود را دارد.

شکل 2 تاثیر شرایط عمل آوری برمقاومت استوانه های آزمایشی.

 

یک روش دیگر برای عمل آوری، آب بندی سطح بتن به وسیله یک غشای قابل نفوذ یا کاغذ ضدآب تقویت شده و یا ورقه های پلاستیکی است. یک غشا به شرط اینکه سوراخ نشده و آسیب ندیده باشد، به نحو موثری از تبخیر آب از سطح بتن جلوگیری می کند، اما از نفوذ آب از یک منشاء خارجی برای جبران مقدار افت آب ناشی از خشک شدگی نیز ممانعت می کند. این غشا از ترکیبات آب بندی مایع تشکیل می شود. ترکیبات آب بندی مایع را پس از اینکه اثر آب آزاد از سطح بتن ناپدید شد و پیش از اینکه آب موجود در منافذ بتن به اندازه ای خشک شود که امکان جذب این ترکیبات وجود داشته باشد، با استفاده از ابزار دستی مانند قلم مو و یا با پاشیدن بر روی سطح بتن پخش می کنند. ممکن است، این غشا شفاف و به رنگ سفید یا سیاه باشد. ترکیبات تیره رنگ دارای این خاصیت هستند که بر روی بتن سایه می اندازند و ترکیبات با رنگ روشن منجر به جذب گرمای کمتر از خورشید شده و در نتیجه دمای بتن کمتر افزایش پیدا می کند. مشاهدات مختلف در مورد مقاومت نمونه های مختلف بتن نشان داده اند که تاثیر غشاهای سفید و ورقه های نیمه شفاف سفید پلی اتیلن مشابه است. در ایالات متحده، مشخصات فنی ASTM C 309-06، ترکیبات عمل آوری غشایی و مشخصات فنی ASTM C 171-03، مواد ورقه ای، کاغذ تقویت شده و پلاستیک مخصوص عمل آوری را توصیف کرده اند. آزمایش های سودمندی و تاثیر مواد عمل آوری در روش استاندارد ASTM C 156-05 شرح داده شده اند. مشخصات فنی عملیات راهسازی و پل سازی،BS 8110-1: 1997، سودمندی عمل آوری 90 درصد را برای هر نوع غشای عمل آوری الزامی می داند. کارایی عمل آوری با مقایسه افت رطوبت از نمونه آب بندی شده با افت آب از نمونه آب بندی نشده که تحت شرایط توصیف شده ساخته و عمل آوری شده اند، ارزیابی می شود.

غشاهای آب بندی به استثنای زمانی که از بتن با نسبت آب به سیمان بالا استفاده می شود، درجه و نرخ هیدراسیون را در مقایسه عمل آوری مرطوب موثر کاهش می دهند. به هر حال، در اغلب موارد، عمل آوری مرطوب تنها به صورت دوره ای و غیر پیوسته انجام می شود، به طوری که در عمل ممکن است، آب بندی منجر به نتایج بهتری نسبت به سایر روش ها گردد. کاغذهای تقویت شده که یک مرتبه برداشته می شوند، مداخله ای در چسبندگی لایه بعدی بتن ایجاد نمی کنند، اما اثر غشاها در این مورد باید در هر حالت بررسی شود. ورقه های پلاستیکی به دلیل تجمع غیریکنواخت آب در زیر ورقه ها می توانند سبب تغییر رنگ یا لکه دار شدن سطح بتن شوند. برای جلوگیری از این وضعیت و همچنین جلوگیری از افت آب باید این ورقه ها به طور محکم بر روی سطح بتن کشیده شوند.

بدیهی است که نمی توان به سادگی برای دوره عمل آوری نسخه پیچید، اما در صورتی که دما بیش از 10 درجه سلسیوس (50 درجه فارنهایت) باشد، آیین نامه ACI 308.R-01، حداقل دوره های عمل آوری: 3 روزه را برای سیمان پرتلند زودگیر (نوع III)، 7 روزه را برای سیمان پرتلند معمولی (نوع I)، و 14 روزه را برای سیمان با حرارت زایی پایین (نوع IV) مشخص کرده است. به هر حال، دما نیز بر طول دوره زمانی عمل آوری تاثیر می گذارد. استاندارد BS 8110-1: 1997 حداقل دوره های عمل آوری برای سیمان ها و شرایط عمل آوری مختلف را مطابق با جدول 1 مشخص کرده است. احتیاط های ویژه در دماهای کمتر از 5 درجه سلسیوس (41 درجه فارنهایت) ضروری هستند. همچنین استاندارد
  ACI 308-01، اطلاعات وسیعی را در مورد عمل آوری ارائه می دهد. زمان باز کردن قالب ها در گزارش 67 انجمن اطلاعات و تحقیقات ساخت و سازهای صنعتی (CIRIA) ارائه شده است. این گزارش در سال 1997 در انگلستان منتشر شده است.

جدول 1 حداقل دوره محافظت لازم (روز) برای سیمان ها و شرایط عمل آوری مختلف، مطابق با BS8110-1: 1997.

شرایط عمل آوری	نوع سیمان	حداقل دوره عمل آوری و نگهداری (روز) برای دمای متوسط سطحی بتن
		بین 5 تا °C10 (41 تا °F50)	هر دمایی، °t، بین 5 تا °C10 (41 تا °F50)
خوب: مرطوب و محافظت شده (رطوبت نسبی ˂ 80 درصد، محافظت شده از باد و خورشید)	همه نوع	بدون هیچ الزام خاص
متوسط: بین خوب و ضعیف	پرتلند رده 5/42 یا 5/52 و پرتلند ضدسولفات رده 5/42	4	(10+ t)/60
	تمامی انواع به استثنای سیمان های فوق	6	(10+ t)/80
ضعیف: خشک یا محافظت نشده (رطوبت نسبی ˃ 50 درصد، محافظت نشده از باد و خورشید)	پرتلند رده 5/42 یا 5/52 و پرتلند ضدسولفات رده 5/42	6	(10+ t)/80
	تمامی انواه به استثنای سیمان های فوق	10	(10+ t)/140

* t = دما (°C) در فرمول برای محاسبه حداقل دوره نگهداری برحسب روز.

بتن با مقاومت بالا باید در سنین اولیه عمل آوری شود، در غیر این صورت ممکن است، هیدراسیون جزئی ارتباط بین منافذ را قطع کرده و آب نتواند در عمل آوری مجدد به قسمت های داخلی بتن راه یابد و در نتیجه هیدراسیون بیشترب اتفاق نخواهد افتاد. به هر حال، همواره در مخلوط های با نسبت آب به سیمان بالا، حجم زیادی از منافذ پوسته باقی خواهند ماند، به طوری که بتوان عمل آوری را بعداً به طور موثری از سر گرفت. با این وجود، توصیه می شود که عمل آوری در اولین فرصت ممکن شروع می شود، زیرا در عمل ممکن است، خشک شدن اولیه منجر به جمع شدگی و ترک خوردگی شود.

3- تاثیر دما

به طور کلی، هر چه دمای بتن در زمان بتن ریزی بالاتر باشد، نرخ اولیه کسب مقاومت بیشتر بوده، اما مقاومت بلند مدت کمتر خواهد بود. به همین دلیل کاهش دمای بتن تازه در زمان بتن ریزی در اقلیم های گرمسیری حائز اهمیت است. این موضوع را اینگونه می توان توضیح داد که هیدراسون سریع اولیه سبب توزیع غیریکنواخت ژل سیمانی با یک ساختار فیزیکی ضعیف می شود که احتمالاً متخلخل تر از ساختار ژل سیمانی توسعه یافته در دمای معمولی است. همچنین در دماهای اولیه بالا، فرصت کافی برای محصولات هیدراسیون وجود نخواهد داشت تا از سطح دانه های سیمان پراکنده شده و به طور یکنواخت در فضاهای خالی جای گیرند. نتیجه این وضعیت، تمرکز محصولات هیدراسیون در مجاورت دانه های سیمان در حال هیدراته شدن است که در آن هیدراسیون بعدی سیمان و در نتیجه کسب مقاومت بلندمدت به تاخیر
می افتد.

تاثیر دمای عمل آوری برمقاومت در شکل 3 شرح داده شده است که به طور واضح کسب مقاومت اولیه بالاتر و مقاومت 28 روزه کمتر را با گذشت زمان نشان می دهد. باید به این نکته توجه شود که دما برای آزمایش های گزارش شده در این شکل تا زمان آزمایش و همچنین طی آن ثابت نگه داشته شده است. به هر حال، زمانی که بتن طی بازه زمانی 2 ساعته پیش از آزمایش تا 20 درجه سلسیوس (68درجه فارنهایت) سرد شود، تنها دماهای بالای 65 درجه سلسیوس (150 درجه فارنهایت) تاثیر مخرب دارند (شکل 4). از این رو، چنین به نظر می رسد که دما در لحظه آزمایش نیز بر مقاومت بتن تاثیر می گذارد.

نتایج شکل های 3 و 4 برای خمیر خالص سیمان پرتلند معمولی (نوع I) می باشد که البته شبیه به تاثیر دما برمقاومت بتن هستند. شکل 5 نشان می دهد که دمای بالاتر، مقاومت بیشتری را طی روز اول ایجاد می کند، اما این شرایط برای سنین 3 تا 28 روزه به طور اساسی تغییر می کند. در هر سن معین یک دمای بهینه وجود دارد که یک مقاومت حداکثر را تولید می کند. این دمای بهینه با افزایش دوره عمل آوری کاهش می یابد. دمای بهینه برای ایجاد حداکثر مقاومت 28 روزه در سیمان پرتلند معمولی (نوع I) یا سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II)، حدود 13 درجه سلسیوس (55 درجه فارنهایت) است. دمای بهینه متناظر برای سیمان پرتلند زودگیر کمتر می باشد. لازم به یادآوری است که حتی الامکان هیدراسیون در بتن هایی که در 4 درجه سلسیوس (40 درجه فارنهایت) قالب گیری شده و در دمایی کمتر از نقطه انجماد آب نگهداری شده اند، نیز وجود دارد (شکل 5.10). علاوه بر این، زمانی که همین بتن در کمتر از 28 روز در 23 درجه سلسیوس (73 درجه فارنهایت) نگهداری می شود، مقاومت سه ماهه اش بیش از بتن مشابهی است که به طور پیوسته در دمای 23 درجه سلسیوس (73 درجه فارنهایت) نگهداری شده است،

شکل 3 رابطه بین مقاومت فشاری و زمان عمل آوری خمیر سیمان خالص در دماهای مختلف عمل آوری. دمای نمونه ها تا زمان آزمایش و همچنین حین آزمایش ثابت نگه داشته شده است.

 

شکل 4 رابطه بین مقاومت فشاری و زمان عمل آوری خمیر سیمان خالص در دماهای مختلف عمل آوری. دمای نمونه ها با یک نرخ ثابت در بازه زمانی 2 ساعته پیش از آزمایش به 20 درجه سلسیوس (68 درجه فارنهایت) رسانده شده است.

[نسبت آب به سیمان = 14/0، سیمان پرتلند معمولی (نوع I)].

 

آنچه تا اینجا بیان شد، مربوط به بتن های ساخته شده در آزمایشگاه بود. به نظر می رسد که رفتار بتن ساخته شده در یک کارگاه مقیم در اقلیم گرمسیری نمی تواند مشابه با موارد فوق باشد. در این خصوص چند عامل موثر دیگر نیز از جمله رطوبت محیطی، تابش مستقیم خورشید، سرعت باد و روش عمل آوری وجود دارند. همچنین باید به یاد داشت که کیفیت بتن به دمای آن بستگی دارد و مستقل از دمای محیط اطراف آن می باشد، به طوری که اندازه عضو نیز یک عامل تاثیرگذار بر حرارت هیدراسیون سیمان می باشد. علاوه بر این، عمل آوری به روش غرقاب سازی در هنگام وزش باد منجر به افت گرما در اثر تبخیر می شود، به نحوی که دمای بتن کاهش می یابد ودر نتیجه مقاومت بتن بیشتر از زمانی خواهد بود که از ترکیبات آب بندی استفاده شده است. همچنین تبخیر بلافاصله پس از قالب گیری در کسب مقاومت مخلوط های با نسبت آب به سیمان بالا مفید است، زیرا آب در حالی از بتن خارج می شود که منافذ مویینه در حال بسته شدن هستند و در نتیجه نسبت آب به سیمان موثر و تخلخل بتن کاهش می یابد. به هر حال، در صورتی که تبخیر منجر به خشک شدن سطح بتن شود، ممکن است، جمع شدگی پلاستیک و ترک خوردگی را به بار آورد.

به هر حال، به بیان کلی می توان انتظار داشت که بتن ساخته شده و قالب گیری شده در فصل تابستان دارای مقاومت کمتری نسبت به مخلوط مشابه قالب گیری شده در زمستان باشد.

 

شکل 5 تاثیر دما برمقاومت بتن قالب گیری و عمل آوری شده در دمای نشان داده شده.

*بتن در دمای 4 درجه سلسیوس (39 درجه فارنهایت) قالب گیری و از سن یک روزه در دمای 4- درجه سلسیوس (25 درجه فارنهایت) عمل آوری شده است.

4- نقش بلوغ بتن

در بخش قبل، اثر سودمند دما را برکسب مقاومت بتن ملاحظه کردیم، همچنین به لزوم یک دوره عمل آوری ابتدایی در دمای عادی نیز اشاره شد. شکل 6 برخی از این داده های متداول را نشان می دهد.

تاثیر دما، تجمعی می باشد و می تواند به صورت حاصل ضرب دما در مدت زمانی که این دما وجود داشته است، بیان کرد. این امر تحت عنوان بلوغ شناخته می شود.

شکل 6 تاثیر دمای عمل آوری برمقاومت بتن عمل آوری شده در 10 درجه سلسیوس (50 درجه فارنهایت)
برای 24 ساعت اول پیش از نگهداری در دماهای نشان داده شده.

 

 

شکل 7 مقاومت فشاری به عنوان تابعی از بلوغ برای داده های شکل 6.10.

 

از این رو، واحدهای بلوغ عبارت از درجه سلسیوس روز (درجه فارنهایت روز) یا درجه سلسیوس ساعت (یا درجه فارنهایت ساعت) هستند. شکل 7، همان داده های شکل 6 را نشان می دهند. با این تفاوت که مقاومت به صورت تابعی از بلوغ بیان شده است. در صورتی که داده های بلوغ بر روی مقیاس لگاریتمی رسم شوند، رابطه دوره عمل آوری ابتدایی تقریباً به صورت خطی خواهد بود (شکل 8).

قانون "بلوغ" را می توان به طور خاص در تخمین مقاومت بتن به کار برد. بر هر حال، رابطه بین مقاومت و بلوغ به مقدار واقعی سیمان مصرفی، نسبت آب به سیمان و نوع افت آبی که طی عمل آوری اتفاق می افتد، بستگی دارد. علاوه بر این، تاثیر مضر دماهای اولیه بالا، قانون بلوغ را ناکارآمد می سازد. به این دلیل، راهکار بلوغ کاربرد گسترده ای ندارد و تنها در سیستم های بتن ریزی دقیق و برنامه ریزی شده مفید می باشد.

شکل 8 مقاومت فشاری به عنوان تابع لگاریتمی از بلوغ برای داده های شکل 6.10.

5- عمل آوری با بخار

از آنجا که افزایش در دمای عمل آوری بتن نرخ کسب مقاومت را افزایش می دهد، می توان کسب مقاومت بتن را به وسیله عمل آوری با بخار تسریع کرد. در ظرایطی که بتن در بخار تحت فشار جو یعنی زمانی که دمای بخار کمتر از 100 درجه سلسیوس (212 درجه فارنهایت) است، قرار می گیرد، رطوبت به حدی است که می توان این روش را حالت خاصی از عمل آوری مرطوب دانست که تحت عنوان عمل آوری با بخار آب شناخته می شود. عمل آوری با بخار پرفشار که به عنوان اتوکلاو معروف است، و توضیح آن خارج از هدف این کتاب می باشد.

هدف اصلی از عمل آوری با بخار حصول مقاومت اولیه کافی است، به طوری که بتوان محصولات بتنی را بلافاصله پس از قالب گیری جابه جا کرد و یا اینکه قالب ها را سریع تر باز کرد و یا اینکه تجهیزات پیش تنیدگی را زودتر از حالت عمل آوری مرطوب معمولی برچید. همچنین در این روش به فضای کمتری برای نگهداری بتن نیاز است که همگی این موارد یک مزیت اقتصادی به شمار می روند.

این روش عمدتاً باتوجه به ماهیت عملیات مقتضی در عمل آوری با بخار، در محصولات پیش ساخته کاربرد دارد. معمولاً، عمل آوری با بخار در تونل ها یا محفظه های ویژه انجام می شود که اعضای بتنی به وسیله تسمه نقاله به درون آن حمل می شوند. یک روش دیگر، استفاده از جعبه های قابل حمل و پوشش های پلاستیکی است که می توانند بر روی اعضای پیش ساخته قرار گیرند و بخار به وسیله اتصالات انعطاف پذیر به درون آنها راه یابد.

البته به دلیل تاثیر نامطلوب دما طی مراحل اولیه سخت شدن برمقاومت های بعدی (شکل 9) نباید افزایش سریع دما مجاز شمرده شود. این تاثیر نامطلوب در نسبت آب به سیمان بالاتر مخلوط مشهودتر است و همچنین در سیمان زودگیر (نوع III) مشخصتر از سیمان پرتلند معمولی (نوع I) می باشد. تاخیر در انجام عمل آوری با بخار باتوجه به مقاومت بعدی بتن یک مزیت محسوب می شود. به طوری که هر چه دما بیشتر باشد، به تاخیر بیشتری نیاز است. در این حالت رابطه مقاومت – بلوغ برقرار است. به هر حال، در برخی از موارد ممکن است که مقاومت بعدی از اهمیت کمتری نسبت به ملزومات اولیه برخوردار باشد.

شکل 9 مقاومت بتن عمل آوری شده در دماهای مختلف

(نسبت آب به سیمان = 50/0، عمل آوری با بخار بلافاصله پس از قالب گیری اعمال شده است.)

 

اگرچه دوره های اجرایی عمل آوری براساس تعادل بین ملزومات مقاومت اولیه و مقاومت بلندمدت انتخاب می شود، اما مدت زمان موجود (به طور مثال مدت دوره های کاری) نیز بر این امر تاثیر می گذارد. ملاحظات اقتصادی تعیین کننده این مطلب خواهند بود که آیا دوره عمل آوری باید متناسب با یک مخلوط بتنی معین باشد یا اینکه مخلوط باید متناسب با دوره معمول عمل آوری با بخار انتخاب شود. هر چند که جزئیات یک دوره عمل آوری بهینه به نوع محصول بتنی مورد نظر بستگی دارد، اما با این حال یک دوره متداول عمل آوری در شکل 10 نشان داده شده است. پس از یک دوره تاخیر (عمل آوری مرطوب معمولی) 3 تا 5 ساعته، دما با نرخ 22 تا 23 درجه سلسیوس (40 تا 60 درجه فارنهایت) برساعت تا حداکثر 66 تا 82 درجه سلسیوس (150 تا 180 درجه فارنهایت) بالا می رود. این دما حفظ شده و احتمالاً این دوره با دوره خیس کردن" بتن ادامه می یابد که در آن بتن پیش از آنکه با یک نرخ متوسط سرد شود، بدون اضافه شدن هیچ حرارتی در دما و رطوبت موجود باقی می ماند. کل مدت دوره عمل آوری (بدون دوره تاخیر) ترجیحاً نباید بیش از 18 ساعت باشد. بتن ساخته شده با مصالح سنگی می تواند بین 82 تا 88 درجه سلسیوس (180 تا 190 درجه فارنهایت) گرما ببیند، اما دوره عمل آوری این نوع بتن نیز تفاوت چندانی با دوره عمل آوری بتن ساخته شده با مصالح سنگی معمولی ندارد.

دماهای ذکر شده مربوط به بخار بوده و الزاماً نباید بتن نیز دارای همین دما باشد. دمای قطعات بتنی طی یک یا دو ساعت اول پس از قرارگیری در محفظه عمل آوری کمتر از دمای هوا بوده، اما بعداً دمای بتن در اثر حرارت هیدراسیون سیمان از دمای هوا بیشتر خواهد شد. در صورتی که جریان بخار به داخل محفظه بسیار زود قطع شود و یک دوره عمل آوری طولانی فراهم شود، می توان حداکثر بهره را از بخار نگهداری شده در محفظه برد. نرخ آهسته گرم شدن و سرد شدن از این مطلوب است که گرادیان های دمایی بالا در بتن سبب تنش های داخلی شده و احتمالاً منجر به ترک خوردگی در اثر تغییر ناگهانی دما می شود. این بدین معنی است که اگر دوره تاخیر کاهش یابد، آنگاه باید نرخ گرم شدن آسته تری اعمال شود و این امر نه تنها به دلیل تغییر ناگهانی دما، بلکه به خاطر حصول اطمینان از مقاومت کافی بلندمدت می باشد.

هرگز نباید از عمل آوری با بخار برای سیمان پرآلومین استفاده کرد، زیرا شرایط گرم و مرطوب تاثیر مخربی برمقاومت این نوع سیمان دارد.