up
Search      menu
عمران :: مقاله بتن سبكدانه سازه اي PDF
QR code - بتن سبكدانه سازه اي

بتن سبكدانه سازه اي

شرح کامل مسائل اجرايي بتن سبكدانه سازه اي

مسائل اجرايي سبکدانه سازه اي بتن
پبسياري از اصول اجرائي حاکم بر بتن ريزيهاي معمولي در بتن ريزي با بتن سبکدانه سازه اي کماکان از اهميت برخوردار است. مسلما” در بتن هاي غير سازه و سبکدانه بسياري از نکات مورد نظر نميتواند با اهميت تلقي شود و عدم رعايت برخي قواعد تا آنجا که به وزن مخصوص بتن ريخته شده لطمه نزند و آنرا بالا نبرد با اهميت تلقي نميشود. اصل پيوستگي و تدوام در بتن ريزي ( عدم ايجاد درز سرد ) ، اصل عدم گيرش يا نزديکي به گيرش در بتن قبل از ريختن و تراکم ، اصل عدم جدا شدگي مواد (ناهمگني ) بتن، اصل رعايت دماي مناسب بتن ريزي، اصل عدم آلودگي بتن به مواد مضر، اصل رعايت تراکم صحيح، اصل رعايت پرداخت صحيح سطح بتن، اصل انتخاب صحيح اسلامپ با توجه به وضعيت قطعه و وسايل تراکمي موجود، اصل رعايت و بکارگيري نسبت ها و مقادير صحيح مصالح و پرهيز از مصرف مواد نا مناسب، و در نهايت اصل عمل آوري صحيح و قالب برداري به موقع و با دقت همواره در اين نوع بتن ريزيها مانند بتن هاي معمولي از اهميت برخوردار مي باشد.
استفاده از مواد مناسب و نسبت هاي صحيح :
بکار گيري مواد و مصالح مناسب طبق مشخصات پروژه، رعايت مصرف سيمان تازه و غير فاسد از نوع مورد نظر و مطابق با استاندارد مورد قبول کاملا” مهم مي باشد. توزين يا پيمانه کردن دقيق و صحيح مصالح مصرفي طبق طرح اختلاط ارائه شده از اهميت برخوردار است. بهتر است مصالح سنگي مصرفي به ويژه سبکدانه در شرايطي قرار گيرد که نوسانات رطوبتي اندکي داشته باشد . براي مثال خوبست بدانيم ليکاهاي موجود در ايران ميتواند تا بيش از ۳۰ درصد آب را در خود جذب و نگهداري کند . بنابراين بين سنگدانه کاملا” خشک و کاملا” اشباع تفاوت فاحشي وجود دارد و ميتواند بر اسلامپ حاصله و نسبت آب به سيمان و در نتيجه به مقاومت و دوام بتن سبکدانه سازه اي اثر چشمگيري باقي گذارد . بهر حال اگر بدانيم مثلا” سنگدانه هاي ما حدود ۵ درصد رطوبت دارد ميتوانيم مقدار آب مصرفي را تنظيم نمائيم تا به طرح اختلاط مورد نظر دست يابيم.
بايد دانست مشکل بزرگ توليد بتن سبکدانه همين تغيير رطوبت است و لذا کنترل نسبت آب به سيمان در اين بتن ها مشکل مي باشد و حتي مانند بتن هاي معمولي نيز نميتوان با کنترل اسلامپ به نتيجه مورد نظر رسيد.
انتخاب اسلامپ صحيح :
مانند بتن هاي معمول انتخاب اسلامپ ميتواند مهم باشد . از نظر جدا شدگي، آب انداختن، رسيدن به تراکم مورد نظر با توجه به ابعاد قطعه، طرز قرارگيري، وضعيت درهمي ميلگردها، وسايل تراکمي موجود قابل تأمين اين انتخاب کاملا” معنا دار و با اهميت است . به دليل سبکي سنگدانه ها بويژه سبکدانه هاي درشت احتمال جدا شدگي در بتن شل افزايش مي يابد. لذا اسلامپ هاي بيش از ده سانتي متر ابدا” مطلوب نيست مگر اينکه بتن پر عياري داشته باشيم، همچنين با وجود موادي مانند ميکرو سيليس ممکنست اين جدا شدگي به حداقل برسد.
بنا براين اگر قرار باشد بتن سبکدانه پمپي با اسلامپ ۱۰ تا ۱۵ سانتي متر را داشته باشيم عيار سيمان بايد از حدود ۴۰۰ کيلو در متر مکعب فراتر رود. در حاليکه اگر اسلامپ کمتر باشد حداقل عيار سيمان در ACI برابرkg/m3 335 مطرح شده است . در حالات عادي اسلامپ هاي ۵ تا ۸ سانتي متر براي بتن سبکدانه غير پمپي و اسلامپ ۷ تا ۱۰ سانتي متر براي بتن سبکدانه پمپي مطلوب تلقي ميشود بدون اينکه اين اعداد جنبه آئين نامه اي داشته باشد.
تغييرات اسلامپ در طول اجراء در بتن سبکدانه بسيار جدي است. در بتن هاي معمولي نيز اين پديده به چشم ميخورد بويژه وقتي سنگدانه هاي درشت خيلي خشک باشند ممکن است حتي در طول ۱۵ دقيقه پس از ساخت شاهد افت جدي در اسلامپ باشيم . در بتن سبکدانه اين امر به شدت وجود دارد. فرض کنيد اگر در طول ۱۵ تا ۳۰ دقيقه جذب آب سبکدانه ۵ تا ۱۰ درصد فرض شود و فقط سبکدانه درشت به ميزان ۳۰۰ کيلو داشته باشيم ۱۵ تا ۳۰ کيلو آب را جذب مي کند که کاهش اسلامپ ۶ تا ۱۵ سانتي متر را ميتوان شاهد بود. اگر قرار باشد طول مدت حمل و ريختن و تراکم زياد باشد کاملا” دچار مشکل ميشويم. همچنين در بتن هاي پمپي، اين کاهش و افت در اسلامپ مسئله ساز است . بنا براين سعي ميشود که چنين پروژه هائي حتي الامکان از ۲۴ ساعت قبل از ساخت بتن، سبکدانه ها را خيس کرد (Presoaking ) تا آب قابل ملاحظه اي را جذب نمايد و پس از اختلاط بتن شاهد افت اسلامپ زيادي نباشيم . اين خيس کردن ممکن است حتي از سه روز قبل شروع شود ادامه يابد. خيس کردن سنگدانه ممکن است با آب پاشي تحت فشار و بصورت باراني باشد و يا از سيستم خلاء براي نفوذ سريعتر آب به داخل سبکدانه استفاده شود که در ايران روش ساده اول معمولتر و عملي تر مي باشد. ريختن آب و سبکدانه در مخلوط کن و اضافه کردن سيمان و غيره پس از مدتي تأخير ميتواند به افت اسلامپ کمتر منجر شود.
ميزان جذب آب سبکدانه ها علاوه بر زمان تابع ميزان آب موجود در آن ( رطوبت اوليه ) نيز مي باشد که پيش بيني جذب آب را در مدت معين دشوار مي کند مگراينکه قبلا” آزمايشهائي را با رطوبت اوليه موجود انجام داده باشيم.
اسلامپ هاي کمتر از ۵ سانتي متري نيز کار تراکم را با مشکل مواجه مي سازد و فضاي خالي زيادي را در بتن بهمراه دارد .
بسياري از تحقيقات نشان داده اند مقاومت و دوام بتن هاي سبکدانه که با سبکدانه خشک ساخته شده اند بهتر از وقتي است که از سبکدانه قبلا” خيس شده يا اشباع شده استفاده گشته است.
اصل رعايت دماي مناسب :
حداقل و حداکثر دماي مجاز و مطلوب در أئين نامه ها مشخص شده است. رعايت اين امر براي بتن سبک سازه اي و با دوام بشدت ضروري است و از اين نظر تفاوتي با بتن معمولي وجود ندارد.
حداقل دماي مجاز ۵+ درجه سانتي گراد و حداقل دماي مطلوب ۱۰+ درجه سانتي گراد است . حداکثر دماي مجاز معمولا” ۳۲-۳۰ درجه سانتي گراد تا هنگام گيرش مي باشد و بهتر است از اين حد فاصله معقولي را داشته باشيم . در هواي سرد و گرم که بتن با دماي مناسب توليد مي شود نبايد در حين اجرا آنقدر تأخير و معطلي بوجود آورد که با تبادل گرمائي، دماي مطلوب از دست برود.
اصل همگني ( عدم جداشدگي ) :
اصول جداشدگي و عوامل مؤثر بر آن براي بتن سبکدانه همچون بتن معمولي است، اما براي بتن سبکدانه يک عامل ديگر يعني اختلاف در چگالي ذرات و خمير سيمان يا ملات ميتواند به جداشدگي منجر گردد. عوامل جداشدگي ميتوانند داخلي باشند که صرفا” استعداد جداشدگي را بوجود مي آورند و يا عامل خارجي باشند که مربوط به اجرا هستند و استعداد را شکوفا مي کنند . از عوامل داخلي بالا رفتن حداکثر اندازه سبکدانه مي باشد که معمولا” باعث جداشدگي ميگردد و بهتر است حداکثر اندازه سبکدانه براي بتن سازه اي به ۲۰ ميلي متر محدود شود و توصيه مي گردد تا از حداکثر اندازه ۱۵ – ۱۲ر ميلي متر استفاده شود. جالب است بدانيم معمولا” با افزايش حداکثر اندازه، چگالي حجمي خشک ذرات سبکدانه درشت کاهش مي يابد و از اين نظر نيز امکان جداشدگي را قوت مي بخشد.
بالا رفتن اسلامپ به افزايش استعداد جداشدگي منجر مي شود. کاهش ميزان عيار سيمان و مواد سيماني و چسباننده ميتواند بشدت باعث افزايش استعداد جداشدگي گردد. اختلاف وزن مخصوص ( چگالي ) ذرات سبکدانه با خمير سيمان و يا اختلاف چگالي ذرات ريزدانه و درشت دانه به بالا رفتن استعداد جداشدگي منجر مي گردد. بالا رفتن نسبت آب به سيمان به افزايش پتانسيل جداشدگي مي انجامد. درشت تر شدن بافت دانه بندي سنگدانه ها معمولا” امکان جداشدگي را افزايش مي دهد . وجود مواد ريز دانه و چسباننده مانند پوزولان و ميکروسيليس و سرباره ها مي تواند باعث کاهش استعداد جداشدگي بتن سبکدانه گردد، همچنين بکارگيري مواد حبابزا و ايجاد حباب هوا ميتواند جداشدگي و آب انداختن را کاهش دهد ضمن اينکه رواني و کارآئي مورد نظر تأمين ميگردد.
از عوامل خارجي مي توان حمل نامناسب، ريختن غلط، استفاده از شوت هاي طولاني و يا شيب نامطلوب، برخورد بتن با قالب و ميلگردها، ريختن بتن از ارتفاع زياد بدون لوله و قيف هادي و يا بدون پمپ معمولا” به جداشدگي منجر ميشود. بخاطر حساسيت جداشدگي در اين بتن ها بايد دقت بيشتري را اعمال نمود. بايد دانست نتيجه جداشدگي در بتن سبکدانه نيز از نظر مقاومتي و دوام بمراتب حادتر و مضرتر از بتن معمولي است.
اصل عدم آلودگي بتن به مواد مضر :
در طول حمل و ريختن و تراکم نبايد مواد مضر اعم از مواد ريزدانه رسي ( گل و لاي )، مواد شيميايي شامل چربي ها و مواد قندي يا انواع مختلف نمکها و آب شور و غيره با بتن مخلوط شود . مخلوط شدن موادي همچون گچ نيز توجيه ندارد. به هرحال در اين رابطه هيچ تفاوتي بين بتن معمولي و سبکدانه سازه اي وجود ندارد.
اصل عدم کارکردن با بتن در مرحله گيرش :
اگر عمليات بتن ريزي با بتني که در مرحله گيرش است انجام گيرد مقاومت و دوام آن بشدت کاهش مي يابد و نفوذپذيري آن زياد ميشود . از اين نظر بتن مانند ملات گچ زنده است که اگر آن را مرتبا” بهم بزنيم و ورز دهيم تبديل به ملات گچ کشته ميشود که بشدت کم مقاومت و کم دوام است، هرچند گيرش آن به تأخير مي افتد و يا اصلا” خود را نمي گيرد و صرفا” خشک مي شود . بهرحال نبايد بتن را در هنگامي که در شرف گيرش است مخلوط نمود و يا ريخت و متراکم کرد . از اين نظر بين بتن سبکدانه و بتن معمولي اختلافي احساس نمي گردد.
مسلما” در هواي گرم و يا بتن با دماي زياد، گيرش زودتر حاصل ميشود . زمان گيرش تابع نوع سيمان ( جنس و ريزي )، نسبت آب به سيمان و وجود مواد افزودني مي باشد . براي افزايش زمان گيرش و ايجاد مهلت براي عمليات اجرائي مي توان از بتن خنک، کار در هنگام خنکي هوا يا شب، سيمانهاي کندگير کننده استفاده نمود .
اصل پيوستگي و تداوم بتن ريزي ( عدم ايجاد درز سرد در بين لايه ها ) :
اگر در هنگام بتن ريزي به هر علت، لايه زيرين قبل از ريختن و تراکم لايه روئي گيرش خود را انجام داده باشد درز سرد Cold Joint بوجود مي آيد . در اين رابطه فرقي بين بتن سبکدانه و معمولي وجود ندارد . بايد با تجهيز مناسب کارگاه، افزايش توان توليد و حمل در ريختن و تراکم بتن، افزايش زمان گيرش بتن و يا ايجاد درزهاي اجرائي مناسب و کاهش سطح بتن ريزي و يا کاهش ضخامت لايه ها امکان ايجاد درز سرد را به حداقل رساند.
تراکم صحيح بتن سبکدانه :
از آنجا که بتن هاي سبکدانه بشدت در معرض جدا شدگي هستند، تراکم با قدرت زياد و يا مدت بيش از حد مشکلات جدي را بوجود مي آورد. به محض اينکه احساس مي نمائيم که شيره يا سنگدانه ها شروع به روزدن مي نمايند بايد تراکم را قطع کرد. لرزش، بيش از فشار و ضربه ميتواند موجب جدا شدگي گردد.
به هر حال بايد کاملا” هواي بتن خارج و فضاي خالي به حداقل برسد تا مقاومت و دوام کافي ايجاد گردد.
پرداخت سطح بتن سبکدانه :
آب انداختن بتن همواره مشکل بزرگي در پرداخت نهائي سطح بتن مي باشد و اين امر اختصاص به بتن سبکدانه ندارد . خوشبختانه به دليل جذب آب تدريجي توسط سبکدانه ها، آب انداختن ميتواند به کمترين مقدار برسد اما اگر سبکدانه ها قبل از اختلاط کاملا” اشباع شده باشد امکان آب انداختن بيشتر مي گردد . کم بودن عيار سيمان و مواد چسباننده سيماني، فقدان مواد ريزدانه، عدم وجود حباب هوا در بتن، درشتي بافت دانه بندي، افزايش حداکثر اندازه سبکدانه، گرد گوشه گي سنگدانه ها و بافت صاف سطح سنگدانه، بالا بودن اسلامپ، زيادي نسبت آب به سيمان و … ميتواند موجب افزايش آب انداختن شود.
وقتي بتن آب مي اندازد بايد اجازه داد آب تبخير گردد و اگر تبخير به سرعت ميسر نمي گردد يا نگران گيرش هستيم بايد سعي کنيم آب روزده را با وسيله مناسبي ( گوني يا اسفنج ) از سطح پاک نمائيم و سپس سطح را با ماله چوبي و بدنبال آن با ماله فلزي يا لاستيکي صاف کنيم.
عدم رعايت اين نکات موجب افزايش نسبت آب به سيمان در سطح و کاهش مقاومت و دوام و افزايش نفوذپذيري بتن سطحي مي گردد.
عمل آوري بتن سبکدانه :
هر چند عمل آوري رطوبتي و حرارتي بتن سبکدانه با بتن معمولي تفاوت چنداني ندارد اما اعتقاد بر اين است که سبکدانه ها بعلت پوکي و تخلخل و جذب آب ميتوانند در صورت فقدان عمل آوري رطوبتي از ناحيه اجرا کنندگان، بخشي از آب خود را در اختيار خمير سيمان قرار دهند و توقف شديدي در هيدراسيون سيمان رخ ندهد. اين امر را عمل آوري داخلي بتن سبکدانه مي گويند.
کنترل کيفي بتن سبکدانه :
کنترل کيفي بتن سبکدانه شامل بتن تازه و سخت شده است . کنترل رواني، وزن مخصوص و هواي بتن از مهمترين کنترلهاي بتن تازه است . استفاده از آزمايش اسلامپ، ميز آلماني ( رواني ) و درجه تراکم براي اين بتن ها پيش بيني شده است . وزن مخصوص بتن تازه سبکدانه متراکم معمولا” کنترل مي شود و در آئين نامه هاي مختلف اختلاف ۲ تا ۳ درصد مجاز شمرده ميشود ( نسبت به طرح اختلاط ) . هواي بتن را براي بتن سبکدانه نميتوان بکمک روش فشاري بدست آورد و حتما” بايد از روش حجمي بهره گرفت. براي بتن سبکدانه سخت شده، وزن مخصوص، مقاومت فشاري، کششي خمشي و نفوذپذيري، جذب آب، جذب موئينه و آزمايشهاي دوام در برابر خوردگي قابل کنترل است.
وزن مخصوص بتن سخت شده سبکدانه بصورت اشباع و خشک اندازه گيري ميشود و گاه بجاي خشک کردن از جمع زدن مقادير اجزاء در هر متر مکعب و افزودن مقداري رطوبت ثابت به آن، وزن مخصوص بتن سخت شده را بدست مي آورند .
براي تعيين مقاومت فشاري و ساير پارامتر ها تفاوت چنداني بين بتن سبکدانه و معمولي وجود ندارد و شباهت جدي و کامل بين آنها وجود دارد . بهرحال ممکنست در مواردي نتايج حاصله در مقايسه با بتن هاي معمولي گمراه کننده باشد. مثلا” اگر جذب آب بتن سبکدانه را بصورت درصد وزني گزارش کنيم و آنرا با جذب آب بتن معمولي مقايسه نمائيم دچار اشتباه ميشويم و لذا توصيه ميشود جذب آب بتن بصورت درصد حجمي گزارش گردد.
بتن فاقد ريزدانه ( Concrete finez – No ) :
اگر سنگدانه هاي درشت تک اندازه را با سيمان و آب مخلوط کنيم و در قالب بدون تراکم بريزيم بتن فاقد ريزدانه و متخلخل بدست مي آيد که از وزن مخصوص کمتري نسبت به بتن معمولي برخوردار خواهد بود. اگر چگالي سنگدانه ها در حدود معمولي باشد وزن مخصوص بتن فاقد ريزدانه حدود ۱۶۰۰ تا kg/m3 2000 بدست مي آيد اما اگر از سبکدانه درشت استفاده نمائيم ممکنست وزن مخصوص بتن حاصله از kg/m3 1000 کمتر شود ( حتي تا حدود kg/m3 650 ). بهرحال در هر مورد بتن مورد نظر سبک يا نيمه سبک تلقي مي شود اما اگر سنگدانه معمولي استفاده شود نميتوان آنرا بتن سبکدانه دانست.
مسلما” اگر سنگدانه تک اندازه بکار نرود و حاوي ذرات ريز تا درشت باشد وزن مخصوص بتن حاصل نيز زياد خواهد شد . سنگدانه درشت مصرفي بايد ۲۰-۱۰ ميلي متر باشد و ۵ درصد ذرات درشتر و ۱۰ درصد ذرات ريزتر در اين نوع سنگدانه تک اندازه (Singl Size) مجاز است اما بهرحال نبايد ذرات ريزتر از ۵ ميلي متر در آن مشاهده گردد . سنگدانه درشت بهتر است پولکي و کشيده و يا بسيار تيزگوشه نباشد . سنگدانه هاي گرد گوشه يا نيمه شکسته براي توليد اين بتن ارجح است.
ساختار بتن فاقد ريزدانه داراي تخلخل ظاهري است و حفرات موجود در بتن با چشم براحتي ديده مي شود که در اين مجموعه خمير سيمان بايد صرفا” تا حد امکان سنگدانه ها را بهم چسباند و از پر کردن فضاها با خمير سيمان پرهيز شود زيرا وزن مخصوص بالا خواهد رفت . وجود خمير سيمان با ضخامت حدود ۱ ميلي متر بر روي سنگدانه ها کاملا” مناسب است.
اگر سنگدانه معمولي بکار رود معمولا” مقدار شن اشباع تک اندازه بين ۱۴۰۰ تا ۱۷۵۰ کيلوگرم مي باشد . حجم اشغالي ذرات شن در حدود ۵۵۰ تا ۷۰۰ ليتر در هر متر مکعب است. وزن سيمان مصرفي بين ۷۵ تا ۱۵۰ کيلو در متر مکعب يا بيشتر است که حجم آن حدود ۲۵ تا ۵۰ ليتر مي باشد . معمولا” نسبت آب به سيمان مصرفي ۴/۰ تا ۵/۰ مي باشد که افزايش آن مي تواند به شلي خمير سيمان و رواني آن منجر شود که موجب جداشدگي و پرشدن خلل و فرج مي گردد و بتن مورد نظر حاصل نمي شود . با کاهش نسبت آب به سيمان چسبندگي لازم بوجود نمي آيد و از نظر اجرائي دچار مشکل مي شويم . نسبت وزني سيمان به سنگدانه تا مي باشد . همانطور که از محاسبات فوق بر مي آيد فضاي خالي اين بتن ( پوکي ) بين ۲۵ تا ۴۰ درصد مي باشد و ابعاد اين فضاها نيز بزرگ است درصد جذب آب بصورت وزني حدود ۱۵ تا ۲۵ درصد است . طبيعتا” با افزايش مقدار سيمان و آب و يا مصرف شن با دانه بندي پيوسته ( Graded Size ) وزن مخصوص بتن بيشتر خواهد شد . توصيه مي شود شن ها قبل از مصرف خيس و اشباع گردند.
طرح اختلاط اين بتن ها بصورت آزمون و خطا خواهد بود و بشدت تابع شرايط ساخت بتن مي باشد . بتن فاقد ريزدانه معمولا” بدون تراکم توليد مي شود و اگر مرتعش يا متراکم شود بسيار جزئي خواهد بود زيرا خمير سيمان ميل به پر کردن فضاي خالي بين سنگدانه ها را خواهد داشت و چسبندگي سنگدانه به يکديگر به حداقل خواهد رسيد.
معمولا” انجام آزمايش کارآئي يا اسلامپ براي اين نوع بتن موردي نخواهد داشت. از آنجاکه سنگدانه تک اندازه مصرف مي شود جداشدگي از نوع جدائي ريز و درشت سنگدانه معنائي ندارد و مي توان آن را از ارتفاع قابل ملاحظه ريخت.
بعلت محدوديت دامنه نسبت آب به سيمان و وجود فضاي خالي قابل توجه در اين نوع بتن، مقاومت فشاري اين نوع بتن اغلب در حدود ۵ تا ۱۵ مگا پاسکال مي باشد و طبيعتا” يک بتن سبک سازه اي تلقي نمي گردد و بصورت مسلح مصرف نمي شود . برخي اوقات سعي مي کنند ميلگردها را با يک لايه ضد خوردگي ( پوشش مناسب ) آغشته کنند و سپس در بتن فاقد ريزدانه بکار برند . اگر از سبکدانه براي ساخت اين بتن استفاده شود، مقاومت فشاري آن ۲ تا ۸ مگا پاسکال مي باشد.
جمع شدگي بتن هاي فاقد ريزدانه بمراتب کمتر از بتن معمولي است زيرا مقدار سنگدانه در مقايسه با خمير سيمان زياد است و يقه قابل توجه بوجود مي آورد . بتن فاقد ريزدانه سريعا” خشک مي شود زيرا خمير سيمان در مجاورت هواي موجود و فضاي خالي است و علي القاعده در ابتدا از جمع شدگي بيشتري نسبت به بتن معمولي برخوردار مي باشد و عمل آوري آن از اهميت برخوردار است . قابليت انتقال حرارتي آن بمراتب از بتن معمولي با سنگدانه مشابه کمتر است ( حدود تا ) که با افزايش رطوبت و اشباع بودن اين بتن، اين قابليت انتقال حرارت افزايش مي يابد.
مدول الاستيسيته اين بتن ها بين ۵ تا Gpa20 است ( براي مقاومت هاي ۲ تا ۱۵مگا پاسکال ). نسبت مقاومت خمشي به فشاري حدود ۳۰ درصد است که از نسبت مقاومت خمشي به فشاري بتن هاي معمولي بيشتر مي باشد. ضريب انبساط حرارتي اين نوع بتن در حدود تا بتن معمولي است. نفوذپذيري زياد از مزايا و شايد معايب اين نوع بتن است. اما نکته مهم آنست که موئينگي در اين نوع بتن کم تا ناچيز مي باشد. اگر اشباع از آب نباشد در برابر يخبندان مقاوم است. بعنوان يک نفوذپذير زهکش و تثبيت شده و همچنين يک مسير درناژ و مقاوم بسيار مفيد است. بازي کردن لايه هاي قلوه سنگ و شن درشت و متوسط يا ريز بعنوان زهکش يا بلوکاژ و فيلتر از مشکلات اجرائي محسوب مي شود بويژه اگر بخواهد باربر باشد يکي از معدود راههاي حل مشکل، استفاده از بتن فاقد ريزدانه است و در اين حالت مسئله سبکي زياد مهم نيست.
اين نوع بتن مانند بسياري از بتن هاي سبک مي تواند جاذب صوت باشد ( نه عايق صوت ) و براي اين منظور نبايد سطح اين بتن با اندودي پوشانده شود .
اندودکردن اين بتن بسيار خوب و ساده انجام مي شود. استفاده از اين بتن براي روسازي و پياده رو سازي اطراف درختان و يا پارکينگ ها بسيار مفيد است ( بدليل نفوذپذيري ). در ديوارهاي باربر با طبقات کم مي توان از اين نوع بتن استفاده نمود . براي ايجاد نفوذپذيري بعنوان لايه اساس يا زير اساس ميتواند بطور مؤثر عمل نمايد. همچنين بعنوان يک لايه بتن مگر نفوذپذير مناسب است در زير دال کف يا شالوده منابع آب بتني نيز از اين بتن مي توان استفاده نمود.
طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه اي و غير سازه اي )
در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا بايد خواسته ها را بررسي و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نيز اين خواسته ها عبارتند از : مقاومت فشاري در سن مورد نظر، وزن مخصوص بتن تازه و خشک، دوام بتن در شرايط محيطي يا سولفاتي، اسلامپ و کارآئي بتن، مقدار حباب هواي لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرايط محيطي، و احتمالا” موارد ديگري همچون مدول الاستيسيته يا خواص فيزيکي مکانيکي ديگر مثل قابليت انتقال حرارت و غيره، در کنار اين موارد ممکنست محدوده دانه بندي مطلوب ( بويژه در روشهاي اروپائي ) از جمله محدوديت ها و خواسته ها باشد.
- در کنار اين خواسته ها، داده هائي نيز بر اساس اطلاعات موجود از سيمان، سنگدانه و … در دست است و يا بايد در آزمايشگاه بدست آيد از جمله اينها مي توان به موارد زير اشاره نمود :
نوع سيمان، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سيمان، حداکثر مجاز نسبت آب به سيمان، نوع مواد افزودني مورد نظر و مشخصات آن، نوع سنگدانه درشت و ريزدانه، شکل و بافت سطحي سنگدانه ها، چگالي و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه هاي معمولي، رژيم و روند جذب آب سبکدانه، وزن مخصوص توده اي سنگدانه درشت متراکم با ميله ( در طرح امريکائي )، دانه بندي سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها، ويژگيهاي مکانيکي و دوام سنگدانه ها، مدول ريزي سنگدانه ها و ريزدانه ها ( بويژه در روش امريکائي )، چگالي ذرات سيمان و افزودنيها : گاه لازمست دانه بندي يا مدول ريزي سبکدانه ها معادل سازي شود يعني با توجه به اختلاف در چگالي ذرات، دانه بندي وزني به دانه بندي و مدول ريزي حجمي تبديل گردد که در اين حالت لازمست براي چگالي ذرات هر بخش اندازه اي را تعيين کنيم.
روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروري در هر روش :
معمولا” در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئي، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آيد. نسبت آب به سيمان از جداول راهنما يا تجربيات گذشته و شخصي فرض مي گردد. پس مقدار سيمان در اين صورت مشخص مي گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عيار سيمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سيمان يا کارآئي، مقدار آب مشخص مي شود.
اختلاف عمده روش ها در تعيين مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بويژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه يا نيمه سبکدانه، اختلافات موجود روشها براي بتن معمولي، بيشتر مي گردد.
در روشهاي اروپائي ( آلماني و اتحاديه بتن اروپا ) با توجه به محدوده مطلوب دانه بندي حجمي، سهم سنگدانه هاي ريز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه يا يکي از آنها سبکدانه باشد ) بدست مي آيد، سپس چگالي متوسط سنگدانه ها تعيين شده و در فرمول حجم مطلق قرار مي گيرد و مقدار کل سنگدانه بدست مي آيد.
اگر افزودني داشته باشيم حجم افزودني از تقسيم وزن به چگالي آن بدست مي آيد و در رابطه قرار داده مي شود.
پس از تعيين با توجه به سهم هر سنگدانه، وزن آن مشخص مي گردد و با توجه به ظرفيت جذب آب هر نوع سنگدانه مي توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعيين کرد. وزن مخصوص بتن تازه نيز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست مي آيد ( بصورت محاسباتي ) در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتيجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ، کارآئي و مقاومت و وزن مخصوص بتن ميتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانيد و طرح اختلاط را نهائي کرد. امريکائي ها نيز در ACI 211.1 و ACI 211.2 و ACI 213 R سه روش را براي طرح اختلاط بتن سشبکدانه و يا نيمه سبکدانه توصيه نموده اند :
آنچه در اينجا اهميت دارد آنست که در هنگام گيرش نسبت آب به سيمان واقعي چقدر است و با دانستن اينکه آبهاي موجود در بتن، در سنگدانه يا خمير سيمان است به اين نتيجه رسيد که آب آزاد واقعي چيست و چقدر مي باشد. مسلما” کارآئي و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهاي کوتاهتر مثل ۱۵ دقيقه يا ۳۰ دقيقه تعيين مي کنند . اين امر مستلزم آنست که رژيم جذب آب سبکدانه را بدانيم و در هر حالت چگالي سبکدانه را محاسبه کنيم.
در روش حجمي از يک مخلوط آزمون با مقادير تخميني استفاده مي شود ( آب، سيمان، سنگدانه ريز و درشت ). پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمايشهاي لازم مانند : اسلامپ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابليت تراکم، ماله خوري و کارآئي، خصوصيات ديگر نيز مي تواند در زمانهاي بعد بدست آيد ( مثل مقاومت و ….. ). اما پس از ساخت بتن و اندازه گيري وزن مخصوص بتن تازه، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن، حجم بتن حاصله تعيين مي شود . حجم محاسباتي بتن نيز قبلا” مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط براي يکي شدن اين ها صورت مي گيرد . مسلما” بايد اهداف مقاومتي و دوام نيز تأمين گردد . در اينجا نيز مشکل چگالي ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا” رطوبت و چگالي موجود مد نظر قرار مي گيرد . لازم به ذکر است که اين روش براي بتن هاي نيمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنين در اين روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده مي گردد.
اين روش صرفا” براي سبکدانه درشت و ريز دانه معمولي کاربرد دارد يعني صرفا” براي بتن نيمه سبکدانه مورد استفاده قرار مي گيرد . در اين روش از فاکتور چگالي بجاب چگالي ذرات سبکدانه استفاده مي شود . فاکتور چگالي تعريف خاصي است که فقط در ACI 211.2 ( در ضميمه A ) آمده است و با تعريف چگالي تفاوت دارد . S فاکتور چگالي بصورت زير مي باشد. C وزن سبکدانه ( خشک يا مرطوب ) و B وزن پيکنومتر پر از آب و A وزن پيکنومتر پر از آب و سبکدانه مي باشد.
بنابراين در اين تعريف وضعيت رطوبتي مشخص نيست و ميتواند از حالت خشک تا کاملا” اشباع انجام شود اما بايد وضعيت رطوبتي در هر مورد گزارش شود يعني بگوئيم فاکتور چگالي براي سبکدانه اي با رطوبت معين برابر S مي باشد . با توجه به روند معمولي طرح اختلاط امريکائي، مقدار آب آزاد، نسبت آب به سيمان، مقدار سيمان، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست مي آيد که در اين رابطه مدول زيري ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئي مورد نياز کاربرد دارد. جذب آب سبکدانه مي تواند طبق دستورهاي استاندارد موجود و يا ضميمه B مربوط به ACI 211.2 مشخص شود که بر اين اساس آب کل بدست مي آيد. در اين روش نيز باتوجه به وزن يک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست مي آيد و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتي ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روي مقادير بدست آمده صورت مي گيرد تا بتن مطلوب حاصل شود.
کاربردهاي بتن سبک
همانطور که مي دانيم بتن سبک مي تواند به صورت هاي مختلفي طبقه بندي شود، مثلا” سازه اي و غير سازه اي . از اين نوع طبقه بندي مي توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندي ديگري استفاده مي نمائيم مثل بتن سبکدانه، بتن اسفنجي و بتن فاقد ريز دانه . در اين نوع طبقه بندي ظاهرا” نمي توان کاربردها را حدس زد.
• ساخت قطعاتي است که صرفا” جنبه پر کننده دارند. در نوع سازه اي نيز دو نوع بتن داريم : مسلح و غير مسلح . مثلا” اجزاء سازه اي غير مسلح مثل بلوکهاي ساختماني را بايد از اين جمله موارد دانست. بتن سبکدانه اي سازه اي مسلح کاربردهائي شبيه بتن معمولي مسلح دارد و حتي ممکن است پيش تنيده هم باشد. جالب است بدانيم بتن هاي سبکدانه سازه اي مسلح در ابتدا عمدتا” در ساخت کشتي هاي تجاري و جنگي در جنگ جهاني اول از سال ۱۹۱۸ تا ۱۹۲۲ بکار رفته است. کشتي Atlantus به وزن ۳۰۰۰ تن در سال ۱۹۱۸ و کشتي Selmaبه وزن ۷۵۰۰ تن و طول ۱۳۲متر در سال ۱۹۱۹ به آب افتادند. همچنين در جنگ جهاني دوم ( تا اواسط جنگ) بدليل محدوديت هائي در توليد ورق فولادي ( مانند جنگ جهاني اول ) کشتي ها و بارج هاي زيادي ساخته شدند که در همه آنها از بتن سبکدانه ( و معمولا” سبکدانه رسي منبسط شده ) استفاده شده بود. ۲۴ کشتي اقيانوس پيما و ۸۰ بارج دريائي تا پايان جنگ جهاني دوم در امريکا ساخته شد که ظرفيت آنها از ۳ تا ۰۰۰/ ۱۴۰ تن بود.
جالب است بدانيم تا اين اواخر يک کشتي بنام Peralta که در جنگ جهاني اول ساخته شده بود، شناور بود و آزمايشهاي ارزشمندي نيز بر روي آن انجام شده است که نشان دوام عالي بتن آن از نظر خوردگي ميلگردها و کربناسيون مي باشد.
مخازن شناور آب و مواد نفتي از جمله موارد استفاده بتن سبکدانه اي مسلح در طول دوران جنگ جهاني اول و دوم بوده است که ظاهرا” بعدها نيز بر خلاف ساخت کشتي ها، توليد و ساخت آنها ادامه يافته است اما بدليل اقتصادي در زمان صلح بواسطه وفور ورق فولادي، توليد کشتي مقرون به صرفه نمي باشد.
در سالهاي ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ پل ها و ساختمانهاي زيادي با بتن سبکدانه مسلح سازه اي در دنيا ساخته شد . بطور مثال در ايالات متحده و کانادا بيش از ۱۵۰ پل و ساختمان از اين نوع مورد بهره برداري قرار گرفت . بطور مثال ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئيز امريکا، ساختمان ۱۴ طبقه اداره تلفن بل جنوب غربي در کانزاس سيتي در سال ۱۹۲۹ از ساختمانهائي هستند که در دهه ۲۰ و ۳۰ ميلادي ساخته شده اند .
ساختمان ۴۲ طبقه در شيکاگو، ترمينال TWA در فرودگاه نيويورک ( ۱۹۶۰ )، فرودگاه Dulles واشنگتن در ۱۹۶۲، کليسائي در نروژ در ۱۹۶۵، پلي در وايسبادن آلمان در ۱۹۶۶ و پل آب بر در روتردام هلند در ۱۹۶۸ از جمله اين موارد هستند . در هلند، انگلستان، ايتاليا و اسکاتلند در دهه ۷۰ و ۸۰ ميلادي پلهائي از نوع ساخته شده اند .
مخازن عظيم گاز طبيعي، اسکله شناور، مخزن نفت در زير آب و ساختمانهاي فرا ساحلي مانند سکوهاي استخراج نفت و گاز با بتن سبکدانه مسلح سازه اي ساخته شده اند که اغلب بصورت نيمه سبکدانه و گاه تمام سبکدانه بوده اند . سکوي بزرگ پرش اسکي، جايگاه تماشاچي در برخي استاديومها و همچنين سقف اين استاديومها گاه از بتن سبکدانه ساخته شده است.
بزرگترين بناي بتن سبکدانه، يک ساختمان اداري ۵۲ طبقه در تکزاس با ارتفاع ۲۱۵ متر مي باشد. در هلند در سالهاي ۶۰ تا ۷۳ ميلادي ۱۵ پل با دهانه بزرگ با بتن سبکدانه ساخته شده است. در سالهاي دهه ۷۰ ميلادي ساخت بتن هاي سبکدانه پر مقاومت آغاز شد و در دهه ۸۰ بدليل نياز برخي شرکتهاي نفتي در امريکا، نروژ و مکزيک، ساخت سازه ها و مخازن ساحلي و فرا ساحلي مانند سکوهاي نفتي با بتن سبکدانه پر مقاومت آغاز شد که در اواخر دهه ۸۰ و اوائل دهه ۹۰ به بهره برداري رسيد و نتايج آن منتشر شده است.
بتن اسفنجي معمولا” بع دو نوع گازي و کفي تقسيم ميشود. اين نوع بتن ها را بتن پوک و متخلخل نيز مي نامند و در برخي منابع بتن Cellular نام دارد. اغلب بتن هاي گازي و کفي غير سازه اي هستند اما برخي بتن هاي گازي از قابليت سازه اي شدن و حتي مسلح شدن برخوردار مي باشند.
۱٫ روش حجم مطلق : در اين روش عملا” پس از تعيين آب آزاد، سيمان، سنگدانه درشت خشک و اشباع، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست مي آيد. اين روش براي بتن معمولي، نيمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در اين حالت تعيين مقدار چگالي اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفيت جذب آب آنهاست. علاوه بر آن عملا” يک اشکال مفهومي نيز در اين حالت وجود دارد و آن اينکه آيا اصولا” در هنگام ريختن و گيرش بتن، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسيده اند که بتوان از چگالي اشباع با سطح خشک آنها براي تعيين حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعي با فرضي گاه خيلي زياد است. استفاده از اين روش بويژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اينکه از يک چگالي يا وزن ديگر با توجه به جذب آب واقعي در اين حالت استفاده نمود که روش بسيار دقيقي حاصل مي گردد. امروزه سعي شده است با اين روش به طرح اختلاط مناسب دست يافت . مثلا” در روش هاي اروپائي که اين مشکل وجود دارد سعي مي شود از جذب آب و چگالي نيم ساعته، ۱ ساعته يا ۲ ساعته و حتي ۴ ساعته استفاده گردد.
۲٫ روش حجمي Volumetric 3. روش وزني يا فاکتور چگالي ( Weight Method or Specificgravity factor Method ) : بتن هاي اسفنجي عمدتا” پر کننده هستند. ساخت برخي پانل هاي جداکننده، ايجاد کف سازي و شيب بندي، عايق هاي حرارتي و جاذب صوت از جمله موارد مورد استفاده بتن اسفنج غير سازه اي است . توليد قطعات و بلوکهاي ساختماني براي بنائي از جمله کاربردهاي بتن گازي است . نوعي بتن گازي بنام سيپورکس در سوئد ساخته شد که مي توانست مسلح گردد و در ايران نيز مدتي قطعات بتني مسلح سيپورکسي بکار رفت از جمله دالهاي بتن مسلح پيش ساخته براي پوشش سقف از جنس سيپورکس در برخي پروژه هاي کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن کفي و گازي يا سبکدانه غير سازه اي نيز توليد و مصرف شده است .( FIP fib ) برخي پروژه هاي مهم ساخته شده با بتن سبکدانه را منتشر نموده است که کاربرد آن را نجومي نشان مي دهد.

بتن اساسا از دو قسمت دانه­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­باشد. - در ...

بتن اساسا از دو قسمت دانه ­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­باشد. - د ...

مباني بتن بتن اساسا از دو قسمت دانه­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­ ...

علل مختلفي که باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامي مي دارند. ۱) علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني (CAU ...

● انتخاب سيمان استفاده از سيمانهاي با حرارت هيدراتاسيون کم، ممکن است تا حدودي سبب تخفيف اشکالات مربوط به ازدياد درجه حرارت بتن شود. ولي بايد درنظر داش ...

خوردگي يکي از مؤثرترين فاکتورها در تعيين عمر اقتصادي براي ساختمانها مي باشد. خوردگي نتيجه يک سري فعل و انفعالات شيميايي در بتن و آرماتور ها مي باشد. د ...

علل مختلفي که باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامي مي دارند. ۱) علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني (CAU ...

همانطور که مي دانيم تا چند سال آينده جهان با بحران بي آبي کم سابقه اي در طول عمر خود مواجه خواهد شد که دانشمندان سعي داشتند با ارائه روشهايي به ذخيره ...

دانلود نسخه PDF - بتن سبكدانه سازه اي