بتن خودتراکم؛ ویژگی ها و کارکردها
بتن خودتراکم یا خودمتراکم نوعی بتن با روانی بالا و بدون جمع‌شدگی است که با ریخته شدن در محل تمامی فضاهای خالی را پر می کند و بدون نیاز به هیچ گونه فشار مکانیکی، به صورت خود به خود متراکم می‌شود.
بتن خودتراکم یا خودمتراکم نوعی بتن با روانی بالا و بدون جمع‌شدگی است که با ریخته شدن در محل تمامی فضاهای خالی را پر می کند و بدون نیاز به هیچ گونه فشار مکانیکی، به صورت خود به خود متراکم می‌شود.
این نوع بتن جدید با کارایی و مقاومت در برابر جداشدگی و تغییر شکل‌پذیری بالاست. این نوع بتن، بدون نیاز به ویبره تحت وزن خود متراکم شده و تمام فضای خالی قالب و بین آرماتورها را بدون اینکه حباب هوا ایجاد شود، می‌پوشاند و بتنی به نسبت همگن تولید می‌کند. حتی در جاهایی که امکان دسترسی وجود نداشته باشد یا تراکم آرماتورها زیاد باشد با طراحی صحیح بتن خودتراکم می‌توان به بتنی متراکم و یکنواخت رسید. این نوع بتن عموما برای کاربردهای بتن‌ریزی در محل و کارهای پیش‌ساخته مورد استفاده قرار می گیرد.
استفاده از بتن خودتراکم
کاربرد بتن خودمتراکم در جهان به سرعت رو به افزایش است؛ اگرچه کاربردهای اولیه عمدتا برای مواردی همانند پل‌ها و پروژه های بزرگ بوده‌اند، ولی به تدریج و آشنایی بیشتر صنعت با طرح های اختلاط و روش های کنترل این ماده، کاربرد آن در پروژه‌های دیگر نیز افزایش پیدا کرد، بخصوص با استاندارد شدن آزمایش‌های بتن و آشنا شدن بیشتر صنایع بتن پیش ساخته با این فناوری، کاربرد آن سرعت بیشتری به خود گرفت.
بتن خودتراکم در اجرای موارد خاصی از سازه های بتنی مزایایی دارد که به نمونه هایی از آنها اشاره می‌شود:
- سازه‌های بتنی معماری- هنری که نیاز به ظرافت خاصی با میلگردگذاری فشرده دارند.
- پل‌های با دهانه‌های بزرگ که به علت طولانی بودن خط انتقال بتن، اجرای آنها با بتن معمولی امکانپذیر نیست و در ضمن استفاده از بتن معمولی موجب قطورتر شدن اندازه پایه ها و نازیبایی سازه می‌شود.
- تونل‌های شهری و آبی که در آنها مسافت طولانی انتقال بتن معمولی و حفظ کیفیت و تراکم آن از مشکلات مهم اجرایی است.
- ساختمان‌های بلند و برج‌ها
- ستون ها و دیوارهای بلند با میلگردهای متراکم
- ستون‌های بتن ریزی شده با پمپ
- بتن‌ریزی بلوک‌های بتنی
- بتن ریزی کف ها و سطوح افقی
- بتن‌ریزی در سازه‌های زیرآبی.
انواع بتن خودتراکم
بتن‌های خودتراکم به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- نوع پودری
این نوع بتن به گونه ای نسبت بندی می شود که نیاز خودتراکم بودن را بدون استفاده از مواد اصلاح‌کننده ویسکوزیته و با بهره‌گیری از پودر تامین می‌کند. با استفاده از پودر، مقاومت مناسب در مقابل جداشدگی ذرات در مخلوط بتن به وجود می‌آید و با بکار گرفتن مواد افزودنی کاهنده آب و هوازا، تغییر شکل زیاد تامین می‌شود.
- نوع دارای مواد اصلاح‌کننده ویسکوزیته
در این نوع بتن، از مواد اصلاح‌کننده ویسکوزیته برای ایجاد مقاومت در برابر جداشدگی ذرات به کار گرفته می شود و مواد افزودنی کاهنده آب و هوازا برای ایجاد تغییر شکل زیاد مورد استفاده قرار می گیرند.
- نوع ترکیبی
در این بتن، از پودر همزمان با مواد اصلاح‌کننده ویسکوزیته به کار گرفته می‌شود و مواد اصلاح‌کننده ویسکوزیته برای کاهش تغییرات کیفیت بتن تازه استفاده می‌شود.
اهمیت مهارت و دقت در ساخت بتن خودتراکم
با توجه به حساسیت در انتخاب نوع و نسبت‌های مصالح بکار گرفته شده و همچنین مراحل و تکنیک‌های ساخت بتن خودمتراکم در بچینگ، ساخت آن به سادگی بتن معمولی نیست. همان گونه که انتخاب مواد افزودنی و مصالح سنگی و فیلر مناسب برای ساخت آن لازم است، بکار گرفتن پرسنل فنی کارآزموده و خلاق، ماشین‌آلات مناسب و مهم‌تر از آن بکارگیری فناوری پیشرفته و اعتماد به نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی و کارگاهی نیز لازمه رسیدن به بتن خودمتراکم است.
مزایای بتن خودتراکم
بتن خودتراکم در دهه‌های اخیر به علت مزایای زیر از استفاده بسیاری برخوردار بوده است:
- اقتصادی و صرفه‌جویی در نیروی کار
- سبب کاهش هزینه نیروی کار و بهبود کارایی سازه‌ها در کارگاه و افزایش سرعت ساخت سازه‌ها
- سبب بتن‌ریزی آسان و بهبود دوام بتن و سطح کار تمام‌شده بهتر برای سازه‌ها
- قابلیت جاری شدن از میان میلگردهای متراکم در قالب‌هایی با شکل پیچیده و انعطاف‌پذیری بیشتر در پخش شدن در قالب‌ها و در نتیجه نیاز کمتر به تعدد نقاط بتن‌ریزی
- کاهش ویبره در عملیات بتن‌ریزی و همچنین کاهش سروصدای ناشی از عملیات تراکم و صدای مزاحم
- بتن خودمتراکم آزادی بیشتری در عین طراحی سازه‌ها به محاسب می‌دهد که در مقاطع نازک بتنی می‌توان از آن استفاده کرد.
معایب بتن خودتراکم
در کنار مزایای بتن خودمتراکم، این بتن معایبی نیز دارد که شامل موارد زیر می شوند:
- افزایش ریسک به‌دلیل تغییر ماهیت مواد جدید مانند نسل جدید فوق‌روان‌کننده، ماده اصلاح‌کننده ویسکوزیته و پودر سنگ و احتمال تغییرات عمده در خواص بتن تازه و سخت‌شده به علت تغییرات جزیی در نوع و مقدار ماده مصرفی.
- نیاز به نیروی انسانی ماهر و متخصص هنگام انتخاب مصالح، طرح مخلوط و انجام دادن آزمایش‌ها
- افزایش هزینه قالب‌ها به علت افزایش احتمالی فشار روی قالب و نیاز به درزبندی مناسب‌تر
- بتن خودمتراکم به علت استفاده از مقدار بیشتر مواد پرکننده نسبت به بتن سنتی، در برابر آتش سوزی مقاومت کمتری دارد
- بتن خودتراکم به علت استفاده از پودر سنگ به‌عنوان پرکننده، مقاومت کمتری نسبت به بتن‌های معمولی در برابر سولفات‌ها دارد
- ساخت بتن خودمتراکم در مقایسه با بتن معمولی نیاز به مهارت و دقت بیشتری دارد، از این رو در صورت عدم نظارت دقیق در ساخت این بتن، ممکن است که به کیفیت مطلوب نرسد.
اجرای بتن خودتراکم
اجزای اصلی بتن خودمتراکم همان اجزای تشکیل‌دهنده بتن معمولی است، اما برای تامین ویژگی‌های خودتراکمی معمولا تغییراتی در نسبت‌بندی مصالح صورت می گیرد و در صورت عدم تامین مشخصات موردنظر از مصالح کمکی استفاده می‌شود.
مواد این نوع بتن شامل موارد زیر است:
- سیمان
انواع مختلف سیمان‌هایی که در بتن معمولی کاربرد دارند را می‌توان در بتن خودتراکم استفاده کرد. حجم خمیر شامل ریزدانه‌ها، سیمان و آب و مواد افزودنی معدنی در بتن خودمتراکم بیشتر از بتن معمولی استفاده می شود. دلیل این امر، افزایش فاصله بین سنگ‌دانه‌ها و کاهش اصطکاک میان آنها برای بهبود روانی و کارپذیری بتن تازه است. همچنین استفاده از مواد پودری ریز برای افزایش حجم خمیر در بتن خودمتراکم ضروری است. نوع و مقدار سیمان بر اساس خواص و دوام مورد نیاز تعیین می شود.
- سنگدانه درشت
تمام سنگدانه های درشتی که در بتن معمولی استفاده می شود، در بتن خود تراکم نیز کاربرد دارد.
اندازه حداکثر معمولا بین ۱۶ تا ۲۰ میلیمتر است. به طور کلی مقدار سنگدانه درشت دراین نوع بتن کمتر از بتن معمولی است، چراکه سنگدانه درشت انرژی بالایی مصرف می کند که سبب کاهش جاری شدن بتن شده که هنگام عبور از موانع مانند آرماتور سبب مسدود شدن بتن می شود.
- سنگدانه ریز
تمام سنگدانه ها ی ریزی که برای بتن معمولی به کار گرفته می شود، برای بتن خود تراکم نیز کاربرد دارد. هر دو نوع ماسه شامل شکسته و گردگوشه قابل استفاده است.
- مواد افزودنی معدنی
انواع مواد افزودنی معدنی یا پوزولان ها را می توان در بتن خود تراکم استفاده کرد. از جمله این مواد می توان به میکروسیلیس، سرباره و روباره نام برد. این مواد برای بهبود خواص بتن تازه یا بتن سخت شده و دوام مورد استفاده قرار می گیرند.
- آب
آب بکار گرفته شده در بتن خودتراکم همان ویژگی‌های آب مورد استفاده در بتن معمولی را دارد. البته نسبت آب به سیمان در بتن خودتراکم برابر یا کمتر از نسبت آب به سیمان در بتن معمولی است، چراکه افزایش مقدار آب باعث افزایش احتمال ناپایداری بتن می‌شود؛ از سوی دیگر، کاهش زیاد آب سبب افزایش بیش از اندازه لزجت بتن می‌گردد. تنظیم نسبت آب به سیمان، یکی از مهمترین بخش‌های طراحی نسبت اختلاط بتن خودتراکم است.
- فوق کاهنده آب
فوق کاهنده آب یا فوق روان کننده ها از مواد بسیار مهم برای ساخت بتن خود تراکم به شمار می روند.
- مواد اصلاح کننده ویسکوزیته
مواد اصلاح کننده برای افزایش مقاومت جداشدگی در این بتن مورد استفاده می شود. استفاده از این مواد نه تنها ویسکوزیته مخلوط را افزایش می دهد، بلکه اثر تغییر در آب مخلوط را نیز کاهش می دهد. به هر حال مخلوط های بتن خودتراکمی که عملکرد عالی پایداری از خود نشان می دهند و از سطح کافی ویسکوزیته برخوردارند تا از جداشدگی پیشگیری کنند، نیاز به مواد اصلاح کننده ویسکوزیته ندارند.
- فیلرها
به دلیل الزامات خاص بتن خود تراکم، هر دو مواد افزودنی فعال و خنثی برای بهبود کارایی و تعادل در مقدار مصرف سیمان، مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از فیلرها مانند پودرسنگ گرانیت باعث پایداری مخلوط این بتن می شود، در نتیجه می توان جایگزین مواد اصلاح کننده ویسکوزیته مصرف کرد.
