برای ساخت بتن های SCC از چه مواد افزودنی استفاده کنیم؟ !

بتن های خود متراکم (self-consolidating concrete) در اواخر دهه ی هشتاد میلادی در خاور دور پا به عرصه ی ظهور نهادند. ژاپنی ها اولین مبدعان بتن های خود متراکم بودند که ویژگی های منحصر به فرد آن را به جهانیان معرفی نمودند. کارایی و پلاستیسیته ی فوق العاده بالا، خاصیت عبور آسان در مقاطع پر فولاد، عدم نیاز به ویبره و متراکم سازی، افزایش مقاومت، کاهش نفوذ پذیری، بهبود عملکرد در برابر هجوم یون های مضر و درنتیجه افزایش فوق العاده ی دوام، ویژگی هایی است که مهندسین را برای خلق سازه هایی پیچیده تر مشتاق تر نمود و جنبه ی جدیدی از بتن را نمایان کرد. با به کارگیری بتن های خود متراکم، معماران و طراحان نیز به خود شهامتی دادند تا شجاعانه تر و با اطمینان خاطر بیشتر، مقاطع هندسی را ظریف و چشم نوازتر طراحی کنند. سطح تمام شده ی بتن های خود متراکم آنقدر جذاب بود که امروزه سلایق معماران به استفاده از بتن های نمایان (اکسپوز) رنگ و بویی بدیع به خود گرفت و با گرایش به طراحی های مینیمال، حسی متفاوت را برای ساکنین سازه رقم زده اند.

تمامی ویژگی های یاد شده در بتن های SCC هنگامی حاصل می شوند که ویژگی های رئولوژی مناسبی همچون کاهش تنش های تسیلم در بتن تازه، افزایش ویسکوزیته و روانی با استفاده از طرح اختلاط مناسب و افزودنی های مخصوص تأمین شوند. معمولاً در بتن های خود متراکم سعی بر آن است که از درشت دانه (شن) با اندازه ذرات کوچکتری نسبت به بتن های معمولی استفاده شود. همچنین برای بخش ریزدانه (ماسه) نیز بهتر است تا حد امکان از توزیع دانه بندی در محدوده ی 0 تا 5 میلیمتر استفاده گردد. دانه بندی پیوسته و نرمی مصالح (گرد گوشه بودن و ضریب نرمی بالا در ماسه) به افزایش خاصیت خمیری و بهبود پارامترهای رئولوژی بتن تازه کمک فراوانی می نماید. نکته ی کاربردی در طرح اختلاط بتن های خود متراکم توجه به مقدار پر کننده (فیلر) مناسب است که برقراری توازن میان درشت دانه، ریزدانه و فیلر از مهمترین عوامل در دستیابی به مخلوط بتن خود متراکم به شمار می رود.

در برخی موارد، به علت نامناسب بودن ریزدانه ی مورد مصرف و یا قیمت بالا برای تهیه ی ماسه با ضریب نرمی بالا، ناگزیر به استفاده از مواد افزودنی خواهیم بود. در این مواقع استفاده از مواد افزودنی ریزدانه مانند پودر سنگ آهک یا پودر سنگ های سیلیسی می تواند به عنوان یک گزینه ی مناسب و مقرون به صرفه مطرح شود. باید توجه داشت که پودر سنگ وزن مخصوص نسبتاً بالایی داشته و علاوه بر تأمین فیلر مورد نیاز، به علت ریزی ذرات و ضریب نرمی بالا می تواند به کاهش تنش های تسلیم نیز کمک شایانی نماید. به بیانی بهتر، استفاده از پودر سنگ می تواند لزجت و خاصیت خمیری مخلوط را افزایش داده و از این رو کارایی بتن را بهبود می بخشد.
در برخی موارد نیز اضافه کردن پودر میکروسیلیس یا پوزولان های طبیعی دیگر نظیر متا کائولن یا متا توف نیز می تواند به تأمین بخش فیلری کمک نماید. این پوزولان ها علاوه بر نقش فیلری، مزیت دیگری نیز نسبت به پودر سنگ ها دارا هستند. آنها می توانند با سیمان هیدراته ی موجود در بتن نیز وارد واکنش شده و مقاومت را نیز به طرز شگفت انگیزی بالا برند. اما باید توجه کرد که پوزولانی مانند میکروسیلیس علی رغم داشتن ذراتی ریزتر از پودر سنگ و داشتن ضریب نرمی بالاتر، اما وزن مخصوص بسیار کمتری نسبت به پودر سنگ دارد. از این رو، نمی توان از آن انتظار داشت که به اندازه ی پودر سنگ در کاهش تنش های تسلیم بتن کمک نماید.

هر آنچه باید بدانید : محصولات روان کننده بتن

در ساخت بتن های خود متراکم، کنترل نسبت آب به سیمان (یا آب به مواد چسباننده) بسیار حائز اهمیت است. در قدم اول باید دقت شود که در طرح اختلاط بتن های خود متراکم به دلیل وجود حجم زیادی از ریزدانه، مقدار مصرف سیمان بسیار بالاتر از بتن های معمولی می شود. از این رو، دمای بتن نیز به شدت افزایش می یابد و این مورد می تواند در شرایط آب و هوایی گرم مثل بتن ریزی در فصل تابستان، مشکلات زیادی همچون ترک خوردگی در مقطع را بوجود آورد. در این شرایط، یکی از روش ها استفاده از پوزولان هایی مانند خاکستر بادی یا میکروسیلیس است که می توانند جایگزین بخشی از سیمان شوند. البته باید توجه داشت که جایگزینی میکروسیلیس آهنگ حرارتی اولیه را افزایش می دهد اما در نهایت دمای بتن را تا حد قابل قبولی کاهش خواهد داد.

در قدم دوم، باید نسبت به آب به سیمان تا حد زیادی نسبت به بتن های معمولی کاهش یابد. نسبت آب به سیمان در حدود 2/0 الی 3/0 محدوده ی مناسبی به نظر می رسد. در برخی مواقع نیز می توان این نسبت را کمتر کرد اما معمولاً کاهش نسبت آب به سیمان (کمتر از 15/0) در روند آبگیری سیمان اخلال ایجاد می کند. با کاهش نسبت آب به سیمان، مخلوط به شدت سفت شده و عملاً قابل استفاده نخواهد بود. در این شرایط، تاگزیر به استفاده از فوق روان کننده ها و کاهنده های قوی آب خواهیم بود. بهترین و مناسب ترین نوع از فوق روان کننده ها، فوق روان کننده ها با بنیان شیمیایی پلی کربوکسیلات اتر هستند. این دسته از فوق روان کننده ها به علت ایجاد خاصیت روانی بسیار بالا، در بازار ایران به اسم ابر روان کننده ها نیز شناخته می شوند.
مواد اصلاح کننده ی لزجت (VMA) نیز یکی از مهمترین مواد پلیمری برای تولید بتن های خود متراکم به حساب می آید. با افزودن این مواد به بتن تازه، قوام و ویسکوزیته ی مخلوط به شکل مناسبی بالا رفته و همانند پودر سنگ عمل می نماید. مزیت استفاده از VMA نسبت به پودر سنگ آن است که استفاده از آنها بسیار آسانتر بوده و نیاز به مکانی برای دپو ندارند. همچنین آلودگی هایی نظیر پخش ذرات در محیط نیز، که پدیده ای رایج در مواد پودری است، در دسته ی VMA دیده نمی شود.

برای مطالعه بیشتر : افزودنی های لازم برای بتن ریزی در شرایط آب و هوایی گرم

افزودنی بتن مورد نیاز بتن خودمتراکم

در جدول زیر به طور خلاصه مواد و مصالح لازم و همچنین افزودنی های مورد نیاز برای ساخت بتن SCC آورده شده است. توجه به این نکته ضروری است که بدون انجام آزمایش های آزمایشگاهی نمی توان به طرح اختلاطی مناسب برای بتن های خود متراکم رسید و استفاده از افزودنی های مختلف نمی تواند ضامن دستیابی به یک مخلوط کارا باشد. بنابراین توصیه می شود حتماً قبل از تصمیم گیری برای خرید مصالح یا ساخت این نوع از بتن، با مشاوران شرکت داریس آزما تماس حاصل فرمایید.

محصولاتی که در ساخت بتن کاربرد دارند : افزودنی بتن