ساخت و اجرای بتن خود متراکم با مقاومت بالا حاوی ژل میکروسیلیس

بتن خود متراکم با مقاومت باال حاوی ژل میکروسیلیس
بتن خود تراکم به عنوان یکی از عوامل مهم پیشرفت در تکنولوژی بتن به شمار میرود و در سال های اخیر بتن با
مقاومت باال به طور گستردهای در جهان مورد استفاده قرار میگیرد.‏ روانی و کارایی فوق العاده و همچنین عدم نیاز
به هر گونه ویبره مکانیکی جهت تراکم،‏ عامل اصلی محبوبیت این نوع بتن میباشد،‏ یکی از روش های تولید بتن مقاومت
باال استفاده از مواد پوزوالنی نظیر پودر میکروسیلیکا و انواع ژل میکروسیلیس به عنوان جایگزین بخشی از سیمان
می باشد.‏
خصوصیاتی چون کاهش میزان صدای ناشی از بتن ریزی،‏ کاهش استفاده از نیروی کار ماهر و تا حدودی اقتصادی
شدن پروژه را در پی دارد،‏ همچنین در برخی پروژهها نیاز به بتنی است که عالوه بر مقاومت باال دارای دوام مناسب
نیز باشد.‏ استفاده از سیلیکافیوم پودری در بتن باعث بهبود خواص و افزایش مقاومت های مکانیکی بتن می گردد.‏ غبار
میکروسیلیس یکی از پرکاربردترین مواد پوزوالنی می باشد که افزودن آن به بتن موجب کاهش تخلخل و نفوذپذیری
بتن می شود.‏
در سالهای اخیر مطالعات زیادی بر روی خصوصیات مکانیکی بتن دارای دوده میکروسیلیس انجام شده است،‏ اما
بررسی های آماری بسیار محدودی بر روی خصوصیات مکانیکی و ضربه ای این نوع بتن انجام شده است.‏ در مقاله
حاضر یک بررسی آزمایشگاهی و آماری بر روی مقاومت ضربه ای و خصوصیات مکانیکی بتن دارای میکروسیلیس
انجام شده است.‏
تحقیقات گذشته نشان میدهد که میکروسیلیس با توجه به ریزدانه بودن و توانایی پر کردن منافذ در بتن میتواند عالوه بر
افزایش مقاومت بتن،‏ نفوذپذیری و ترکهای ناشی از انقباض خشک را کاهش داده و در نتیجه دوام بتن را افزایش دهد.‏
۱۴٪
۷٪
برای این تحقیق سه سری بتن که به ترتیب دارای ۰٪
و و
میکروسیلیس و درصد های مختلفی از ژل
میکروسیلیکا بودند ساخته شد و آزمایش ضربه با استفاده از روش وزنه افتان که به وسیله آیین نامه ACI 544 پیشنهاد
شده،‏ انجام گرفت.‏ همچنین در این پژوهش از میزان
۲۰ و ۱۵ ،۵.۱۰
درصد پودری میکروسیلیس به عنوان جایگزین
بخشی از سیمان در بتن خودتراکم استفاده شده است و آزمایش های بتن تازه مانند تست اسالمپ
T50، جعبه L، قیف
و همچنین آزمایشهای بتن سخت شده شامل مقاومت فشاری
و
روزه و مقاومت کششی
۲۸ روزه بر روی
۲۸
۷
V
نمونهها انجام شده است.‏

آنالیز آماری صورت گرفته بر روی خصوصیات مکانیکی نشان داد خصوصیات مکانیکی و مقاومت ضربه ای با
افزودن میکروسیلیس افزایش و ضریب تغییرات کاهش داشته است.‏ به عبارت دیگر با افزایش میزان میکروسیلیس در
بتن پراکندگی بین داده های آماری کاهش مییابد.‏ و نتایج نشان میدهند که با استفاده از انواع پودر و ژل میکروسیلیس
می توان به بتن خود تراکم با مقاومت باال دست یافتند.‏
بتن خود متراکم چیست
بتن خودتراکم برای نخستین بار در سال ۱۹۸۶ در ژاپن معرفی شد،‏ و در تعریف بتن خود متراکم آورده شده که بتنی
است که تحت وزن خود جاری شده و ضمن حفظ همگنی خود،‏ بدون نیاز به ویبراتور،‏ تمامی قالب را پر کرده و شکل
ظرف یا قالب بندی را به خود بگیرد.‏ با داشتن کارایی بسیار زیاد این بتن در اجرا،‏ خطر جدایی سنگدانهها و خمیر را
نداشته و در عین حال از مقاومت زیاد و دوام نسبتاً‏ باالیی برخوردار است.‏
مشخصات بتن خود متراکم
برخی از خصوصیات فنی بتن خود متراکم به شرح زیر است :
دارای اسالمپ بیش از
۶۰۰
در صورت نیاز،‏ حفظ روانی خود به مدت
قابلیت
مقاومت
میلیمتر در حالت معمولی و بدون جداشدگی
۹۰
۹۰
دقیقه پمپ شدن در
۱۰۰
۲۸
روزه آن در حدود
۲۵
متر لوله
۶۰ تا
مقاومت در برابر سیکلهای انجماد-‏ ذوب شدن
دقیقه
مگاپاسکال
مزایای بتن خود متراکم
از جمله مهمترین مزایا و خواص بتن خود متراکم می توان به مواردی از جمله افزایش سرعت اجرا،‏ امکان اجرای بتن
ریزی در مقاطع ظریف و پرتراکم میلگرد،‏ کاهش تعداد نیرو های اجرایی و عدم نیاز به کارگران مجری ویبره،‏ عدم
تولید آلودگی صوتی و امکان کار در شب به ویژه در مناطق شهری را نام برد.‏

مواد تشکیل دهنده بتن خود متراکم
سنگ دانه ها:‏
سنگدانه های مورد مصرف در تولید بتن خود تراکم همانند بتن های معمولی به دو دسته ریزدانه و درشت دانه تقسیم
می شوند،‏ ماسه ‏)ریزدانه(‏ و شن ‏)درشت دانه(‏ ماسه شکسته و یا گرد گوشه اعم از سیلیسی و یا آهکی ذرات ریزتر از
‎۱۲۵‎میکرون ‏)پودر(‏ بر خواص روانی بتن خود تراکم میافزایند،‏ حداکثر اندازه معمولی دانهها ‎۱۶‎تا ‎۴۰‎میلیمتر استفاده
از سنگدانه شکسته سبب افزایش مقاومت بتن خود تراکم ‏)به دلیل افزایش قفل و بست بین ذرات(‏ سنگدانه گرد گوشه
موجب افزایش روانی ‏)به دلیل کاهش اصطکاک داخلی(‏
سیمان:‏
تمامی انواع تیپ های سیمان با عنایت با استاندارد الزامی برای بتن های دیگر در ساخت بتن خودمتراکم نیز قابل استفاده
است،‏ لیکن انتخاب نوع سیمان بستگی به پارامترهای مورد انتظار بتن مثل مقاومت،‏ دوام و غیره دارد.‏
عیار سیمان
۴۵۰ تا ۳۵۰
کیلوگرم بر مترمکعب
عیار سیمان بیشتر از )۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب(‏ منجر به افزایش خطر جمع شدگی
و عیار سیمان کمتر از )۳۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب(‏ نیز فقط در صورت استفاده از مواد پوزوالنی،‏ خاکستر
های بادی،‏ دوده سیلیسی و ژل میکروسیلیکا
مواد افزودنی:‏
طیف گسترده ای از مواد افزودنی معدنی و شیمیایی در طرح اختالط تولید بتن خود تراکم استفاده میشوند برخی از این
افزودنی ها نظیر مصالح بسیار ریز غیر آلی و پودر سنگ با ذرات شکسته بسیار ریز با اندازه کوچکتر از ۱۲۵
میکرون به منظور بهبود و یا ایجاد خواص مشخص نظیر بهبود کارایی،‏ کاهش حرارت هیدراتاسیون و عملکرد بهتر
بتن در دراز مدت در بتن استفاده می شوند.‏ از دیگر مواد افزودنی که در ساخت بتن خود متراکم استفاده می شوند می
توان به موارد زیر اشاره کرد:‏
• خاکستر بادی ‏)ماده پوزوالنی حاصل سوختن زغال سنگ و دارای خصوصیات پوزوالنی(‏

میکروسیلیس پودری ‏)دارای حدود
۹۰
درصد دی اکسید سیلیس(‏ که برای افزایش سیالیت و دوام بتن و کاهش
•
نفوذپذیری کاربرد دارد
فوق روان کنندههای بتن بر پایه پلی کربوکسیالت اتر و نفتالین ‏)به منظور ایجاد کارایی مناسب(‏
حباب زا ‏)بهبود مقاومت در برابر یخ زدگی و آب شدن(‏
کندگیرکنندهها ‏)به منظور کنترل گیرش(‏
انواع میکروسیلیس ژل شده نظیر مکمل بتن ‏)که همزمان خواص فوق روان کننده نفتالینی و پودر میکروسیلیکا
•
•
•
•
را دارا می باشند(‏
طرح اختالط بتن خود متراکم
تنظیم دقیقی طرح اختالط یک گام بسیار مهم در تولید و کارایی بتن SCC میباشد بسیاری از طرحهای اختالط برای
بتن خودمتراکم موسوم ارائه شده است این مقاله یک مرور بر روی روش های طرح اختالط بتن خودمتراکم میباشد
این روشها به پنج دسته روش طراحی آزمایشگاهی و تجربی روش مقاومت فشاری روش بستهبندی سنگدانههای نزدیک
روش فاکتوریل آماری و روش رئولوژی مدل خمیری تقسیمبندی میشوند در این مقاله روشها مزایا و معایب هرمتد
مورد بحث قرار گرفته است مناسبترین روش باید طبق شرایط واقعی انتخاب شود تا بتن خودتراکم با باالترین کیفیت و
با خواص رضایت بخش بدست آید.‏
حدود طرح اختالط بتن خود متراکم
نسبت آب به سیمان بین ‎۸/۰‎تا
scc
۱/۱
‣
‏)این مصالح شامل سیمان و مواد سیمانی است(‏
مقدار حجم کل پودر در متر مکعب بین
۲۴۰ تا ۱۶۰
لیتر ‏)حدود
کیلوگرم(‏ ۶۰۰ تا ۴۰۰
حداکثر نسبت مشخص شده در برگه های اطالعات فنی هر یک از انواع ژل میکروسیلیکا ‏)به طور مثال این
‣
‣
مقدار برای پاور ژل میکروسیلیکا
۵ تا ۳
درصد وزن سیمان است(‏
حجم شن بین
۲۸
حجم آب کمتر از
۳۵ تا
۲۰۰
مابقی حجم مخلوط،‏ ماسه
درصد حجم مخلوط
لیتر بر متر مکعب بتن
‣
‣
‣

همچنین تولید و استفاده از بتن های خودتراکم الیافی در سازههای بتنی از مسائل به روز مهندسی سازه و زلزله میباشد
در سال های اخیر استفاده از بتن های توانمند خودتراکم الیافی راه حل مناسبی برای رسیدن به سازههای بتنی بادوام
مقاوم و شکل پذیر در مقابل زلزله تشخیص
داده شده است لیکن صعوبت در سختی بتن ریزی و نگرانی از توزیع
مناسب الیاف یکی از مشکالت همیشگی در تولید بتنهای الیافی میباشد راه حل پیشنهادی جهت فائق آمدن بر این مشکل
استفاده از ژل میکروسیلیس الیاف دار و تولید بتن شکل پذیر خود متراکم میباشد از همین رو در این مقاله با توجه به
تحقیقات موجود در ادبیات فنی ابتدا روش های تولید متداول بتن خود متراکم و معیارهای کنترلی آن ارائه شده است
سپس بتن های توانمند الیافی شکل پذیر معرفی گشته و در نهایت روشهای طرح اختالط جهت ایجاد بتن های خودتراکم
توانمند ارائه شده است.‏
کنترل کیفیت بتن خود متراکم
از آزمایشات جریان اسالمپ،‏ حلقه،‏ جعبه ال،‏ آزمایش قیف و جعبه یو برای کنترل کیفیت بتن خود متراکم استفاده می
شود:‏
آزمایش جریان اسالمپ
این آزمایش توسط انجمن مهندسین عمران ژاپن به منظور ارزیابی قابلیت تغییر شکل بتن تحت وزن خود بدون حضور
هیچ قیدی به جز اصطکاک صفحه جریان بر اساس اصول آزمایش مخروط اسالمپ برای بتن های معمولی تدوین شد.‏
آزمایش حلقه
این آزمایش برای بتن خود تراکم با سنگدانه کوچکتر از
۲۵
میلیمتر مناسب است و قابلیت روانی و سرعت پخش بتن
با توجه به وجود میلگردهای حلقه و جزئیات توقف پخش بتن بررسی میشود.‏
آزمایش جعبه L
هدف آزمایش جعبه ال قابلیت روانی،‏ انسداد و جداشدگی بتن در این آزمایش از جعبهای فلزی که L شکل است،‏ استفاده
میشود.‏
آزمایش جعبه U
هدف آزمایش جعبه یو قابلیت روانی،‏ انسداد و جداشدگی بتن در این آزمایش از جعبهای فلزی که توسط دریچهای به دو
قسمت مساوی تقسیم شده است استفاده میشود.‏

آزمایش قیف
هدف آزمایش قیف سنجش توانایی بتن برای تغییر جهت جریان و عبور از میان مقاطع مسلح و مقید بدون جداشدگی و
وقوع انسداد در جریان برای شروع آزمایش قیف از بتن پر ‏)حدود
۱۲
از باز شدن دریچه معیار سنجش الزم است زمان اندازهگیری شده در محدوده
تا ۶
لیتر(‏ میشود.‏ زمان خروج کامل بتن از قیف بعد
ثانیه باشد.‏ ۱۲
نحوه ساخت بتن خود متراکم
با پیشرفت سریع فنّاوری بتن در جهان،‏ امکان تولید بتنهایی با مقاومت باالتر افزایش یافته و نیز تعریف بتن با مقاومت
باال،‏ روز به روز در حال تغییر و ارتقا است.‏ برخی خصوصیات بتن با مقاومت زیاد ‏)که با عناوینی چون بتن با
عملکرد باال یا بتن فوق توانمند نیز شناخته میشود(‏ عبارت است از:‏ نفوذپذیری کم،‏ کیفیت و دوام بسیار خوب در مقابل
انواع شرایط نامناسب محیطی،‏ افزایش مقاومت زیاد از خوردگی ناشی از سولفات آمونیوم با استفاده از
دوغاب
میکروسیلیس یا دوغاب ژل میکروسیلیکا در بتنهای توانمند و کاهش تخریب ناشی از سایش ‏)تا حدود ‎۵۰‎درصد(‏ با
افزایش مقاومت ‏)از ‎۵۰‎به ‎۱۰۰‎مگاپاسکال(‏
لیکن در مراحل طراحی،‏ خرید و کنترل کیفیت مصالح و ساخت رعایت نکاتی از قبیل:‏ به کارگیری نسبتهای درست
و مناسب ترکیبات بتن،‏ کاهش نسبت آب به سیمان،‏ استفاده از سنگدانههای مقاوم و متراکم،‏ کاهش حداکثر اندازه سنگدانه
و استفاده از ژل میکروسیلیکا الیاف دار به عنوان جانشین بخشی از سیمان،‏ تامین کننده روانی و کارایی مورد نیاز و
مسلح ساختن بتن به الیاف پلیمری پلی پروپیلن است.‏
معایب بتن خود متراکم
عالوه بر مزایای پرشمار بتن خود تراکم،‏ این ترکیب درای معایبی نیز هست.‏ از عمدهترین موانع استفاده از بتن
خودمتراکم،‏ هزینه تمامشده برای هر متر مکعب این بتن در مقایسه با بتن معمولی است،‏ این قضیه از آنجا بوجود میآید
که اجرا و تولید بتن خودمتراکم و تست آن نیازمند افراد متخصص است که مسلما هزینه کار با آنها باالتر میباشد.‏
از دیگر مواردی که می توان در این راستا به آن اشاره کرد افزایش هزینه قالببندی به واسطه فاز مایعگونه این نوع
بتن،‏ فشار هیدرواستاتیک قابل توجه در هنگام قالببندی و لزوم درزبندی دقت قالب ها است،‏ البته برای پیشگیری از
این مشکل می توان از ژل میکروسیلیس آب بند الیافدار
استفاده کر که عالوه بر ایجاد ویژگی آب بندی در
سازه و
تسلیح بتن به الیاف،‏ از آنجا که فاقد مواد روانساز است در اسالمپ بتن تغییر محسوسی ایجاد نکرده و همچنان تیم
اجرایی را بر روانی طرح اختالط مسلط می گرداند.‏

مورد دیگری که می توان به آن اشاره کرد حساسیت باالی این محصول نسبت به و فراوانی اجزای تشکیل دهنده طرح
اختالط است،‏ طوری که با اندکی جابجا شدن در میزان مصرف و درصد مواد تشکیل دهندهی مخلوط بتن،‏ خواص آن
به شکل قابل توجهی تغییر میکند.‏ به طور مثال در یک طرح مخلوط می باید از پودر میکروسیلیکا،‏ ابر روان کننده
بتن بر پایه پلی کربوکسیالت،‏ الیاف پلی پروپیلن،‏ مصالح سنگی ریزدانه در نقش پرکننده و مابقی مصالحی که به طور
مشابه در بتن های معمولی استفاده می شوند تولید گردد،‏ برای برطرف کردن این مشکل می توان از
ژل سوپر
میکروسیلیکا الیاف دار
که در ترکیبات خود حاوی ابر روان کننده پلی کربوکسیالتی،‏ غبار میکروسیلیس،‏ الیاف پلی
پروپیلن و … است،‏ استفاده و کنترل طرح اختالط را با دقت و کیفیت باالتری انجام داد.‏
برای مشاوره،‏ خرید و دریافت اطالع از قیمت فروش میکروسیلیس پودری و انواع ژل میکروسیلیکا در ازنا،‏ تبریز،‏
خمین،‏ سمنان،‏ شیراز،‏ تهران،‏ اصفهان،‏ مشهد،‏ همدان،‏ کاشان،‏ کرمان،‏ مالیر،‏ یزد،‏ اهواز،‏ اردبیل،‏ کرج،‏ کرمانشاه،‏
مازندران و سراسر ایران با کارشناسان فنی و فروش گروه مهندسی بتن آزما و یا نمایندگی های عرضه محصوالت
شیمی ساختمان بتن آزما در سراسر کشور تماس بگیرید.‏