راهکارهایی برای افزایش کارایی بتن
اهمیت افزایش کارایی بتن و راهکارهایی برای آن
افزایش کارایی بتن از این جنبه حائز اهمیت است که بتن یکی از مصالح پرکاربرد در ساخت و ساز به شمار می رود و در واقع حوادثی مانند زلزله می تواند آسیب پذیری بالایی به همراه بیاورد. از همین رو در سال های اخیر سازندگان بتن تلاش کرده اند که مقاوت بتن را افزایش دهند.
افزایش مقاومت بتن با استفاده از بتن سبک یا استفاده از افزودنی‌ها و الیاف امکانپذیر است. همچنین در زمینه ایجاد عایق‌های صوتی و حرارتی و کاهش جرم و به تبع آن، کاهش نیروی وارده ناشی از زلزله به ساختار سازه کمک می کند.
بتن سبک دانه را می‌توان یکی از مهم‌ترین انواع بتن سبک برشمرد که در اعضای غیرسازه‌ای به عنوان پرکننده یا نیمه‌سازه‌ای مانند دال و کف یا حتی بعضا در اعضای سازه‌ای تیر ستون نیز با رعایت الزاماتی مورد استفاده قرار می گیرد.
براساس مطالعات لزوم کاهش بار مرده ساختمان به جهت بهبود عملکرد لرزه‌ای سازه اثبات شده است. هر اندازه وزن بتن را کاهش دهیم، عملکرد مناسب‌تری در برابر زلزله دارد و در نهایت سبک سازی بتن، گامی اساسی در زمینه بهبود وضعیت سازه است.
اهمیت افزایش مقاومت بتن
از آنجا که مقاومت بتن با افزایش تخلخل آن به صورت قابل ملاحظه ای کاهش می یابد، از این جهت ساخت بتنی با دانسیته بالا و متراکم، از اهمیت بالایی برخوردار است.
برای دستیابی به این مهم، بتن باید کارایی کافی برای تراکم کامل داشته باشد تا امکان رسیدن به آن در شرایط معین و با صرف کار و انرژی متناسب فراهم شود. از همین رو روش های برای افزایش کارایی بتن به کار گرفته می شود تا مقاومت آن را افزایش دهد.
اصول مهم در افزایش کارایی بتن
به طور کلی می توان ۴ هدف اساسی را در زمینه افزایش کارایی بتن در نظر گرفت. مواردی که هم از نظر فنی و هم از نظر افتصادی اهمیت دارند و دو جنبه عملکرد سازه‌ای و عملکرد شیمیایی بتن را مد نظر قرار می‌دهد که این موارد شامل موارد زیر هستند:
۱- موضوع اول در زمینه افزایش مقاومت بتن، شرایط اقتصادی پروژه است؛ پروژه باید از نظر اقتصادی به صرفه بوده و تولید بتن باید با کاهش هزینه‌ها همسو باشد.
۲- موضوع دوم افزایش میزان مقاومت بتن سبک دانه است که در نتیجه ضروری است تا در دانه بندی و مدول نرمی و میزان استفاده از سبکدانه تغییراتی به وجود آورد.
۳- موضوع سوم در زمینه افزایش کارایی بتن، ایجاد شرایطی است که بدون جداشدگی بتن سبکدانه به کارایی مورد نظر برسد که در این زمینه ضروری است که از افزودنی‌های بتن استفاده شود. بنابراین افزودنی‌های روان‌ساز برای بتن در سال‌های اخیر پیشرفت چشمگیری داشته‌اند.
۴- موضوع چهارم در افزایش مقاومت بتن کاهش میزان نفوذپذیری است. در این زمینه لازم است که میزان نفوذ رطوبت مورد توجه قرار گرفته تا عملکرد بتن در زمینه یخ‌زدگی و حمله یونهای مخرب بررسی شود. هم بتن «سبکدانه» و هم بتن «میکروسیلیس» فرصت‌های بسیاری در زمینه کنترل نفوذپذیری در اختیار فرد قرار می‌دهند.
افزایش کارایی بتن با استفاده از بتن سبکدانه
چالش‌هایی در زمینه جایگزینی بتن سبکدانه با بتن معمولی وجود دارد که پژوهش‌هایی در این راستا نیز انجام شده است. بتن سبکدانه حاوی «لیکا» در ایران بیشتر مورد توجه قرار گرفته است و نتیجه آنالیزها نشان می دهد که از نظر مقاومت سازه‌ای عملکرد چندان مثبتی به همراه نداشته است. اگر میان بتن لیکای تولید داخل با انواع خارجی مقایسه‌ای انجام شود، معلوم می شود مشخص که لازم است تغییراتی در فرآيند تولید لیکای داخلی داده شود. تاثیری که چگالی بتن بر میزان مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته می گذارد، قابل چشم پوشی نیست.
افزایش کارایی بتن و بهبود عملکرد آن با استفاده از الیاف
تخریب بتن در درجه نخست به تشکیل تَرَک‌های ریز و درشت بستگی دارد، زیرا این ترک‌ها مشخص می کند که شرایط مقاومتی بتن خوب نیست. هرچه بارگذاری افزایش یابد، ترک‌های ریز بزرگتر می‌شود و به ترک‌های درشت‌تر تبدیل می شود و تخریب کلی سازه سرعت می‌گیرد.
برای پیشگیری از این تَرَک‌ها و افزایش مقاومت بتن در سال‌های اخیر، استفاده از الیاف در ساختار بتن بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. بتن مسلح الیافی، نوعی کامپوزیت است که از ملات سیمان هیدرولیکی به همراه سنگدانه‌های ریز ساخته شده که با الیاف شیشه تقویت شده است. الیاف شیشه سبب افزایش مقاومت بتن می‌شود. میزان مقاومت کششی را افزایش داده و در بهبود مقاومت خمشی نیز عملکرد مناسبی دارد. مقاومت بتن را در برابر ضربه بالا برده و سبب می‌شود تا میزان انرژی بیشتری جذب شود. با استفاده از الیاف شیشه‌ای، رفتار بتن در ناحیه غیرخطی بهبود و شکل‌پذیری افزایش می‌یابد. البته در زمینه مقاومت فشاری، بکارگیری الیاف شیشه سبب کاهش میزان این مقاومت می‌شود.
افزودنی‌هایی که سبب افزایش کارایی بتن می‌شوند
تحقیقات نشان می‌دهد که جایگزین کردن ۱۰ تا ۱۵ درصدی میکروسیلیس به جای سیمان به کاهش میزان تراوایی بتن کمک می کند. چسبندگی بتن به دلیل استفاده از میکروسیلیس افزایش می‌یابد و عملکرد بتن را بهبود می‌دهد. روان کننده شیمیایی میکروسیلیس سبب کاهش میزان آب مصرفی در حین ساخت بتن شده و کاهش آب مصرفی به معنای بهبود مقاومت در بتن است.
