در اجرای بتن ریزی های معمولی مشکلات بسیاری از جمله تراکم ناهمگن در اثر ویبره بتن، کرمو شدن بتن و تفکیک دانه های آن به دلیل ویبره زیاد و عدم دسترسی به ابزارهای مورد نیاز جهت اجرای ویبره. عملیات ویبره بتن به منظور خارج نمودن هوای درون بتن و کاهش خلل و فرج های آن وجود دارد. مشکلاتی که در اثر ویبره یا لرزش بتن برای متراکم نمودن آن به وجود می آیند، تولیدکنندگان و متخصصین را بر آن داشته است تا بتنی با کیفیت به بازار عرضه نمایند تا بدون نیاز به لرزش، از دانه بندی مناسب برخوردار بوده و تراکم آن در حد مطلوب باشد. این محصول که بتن خود متراکم (Self-Consolidating Concrete) نام دارد نیاز سازندگان را در ساخت سازه های گوناگون برطرف نموده و در مقایسه با بتن معمولی پایداری و مقاومت بالاتری دارد.

بتن خود متراکم (SCC) بتنی است با کارایی بالا که قادر است تحت وزن خود و بدون انجام هیچ گونه عملیات متراکم سازی درون قالب حرکت کرده و با عبور از بین فواصل کم موجود در قالب، مانند فاصله بین آرماتورها، قالب را به خوبی فرا بگیرد، بی آنکه هرگونه ناپایداری از قبیل جداشدگی دانه ها در آن اتفاق بیفتد.

کاربرد

استفاده از این نوع بتن در محل هایی که امکان دسترسی مستقیم برای متراکم کردن نیست، مانند بتن ریزی سدها و هم چنین در مکان هایی با حجم آرماتور بالا که متراکم کردن بتن مابین میلگردها مشکل است و نیز در مواردی که بتن ریزی اشکال پیچیده مانند قوس های بتنی موردنظر است،ضروری به نظر می رسد.

اجزا

مصالح تشکیل دهنده بتن SCC به طور معمول همان مصالحی است که جهت ساخت بتن معمولی استفاده می شود، جز آن که در ساخت بتن SCC و به جهت داشتن خصوصیات منحصر به فرد آن در فاز تازه بتن، نسبت های اختلاط کمی با بتن معمولی متفاوت بوده و استفاده از افزودنی های شیمیایی و مواد اضافی معدنی در آن ضروری به نظر می رسد. معمولا افزودنی های شیمیایی را فوق روان کننده ها و لزج کننده ها و افزودنی های معدنی را انواع پودر سنگ ها و ریزدانه های پوزولانی تشکیل می دهند. استفاده از پوزولان ها جهت افزایش خصوصیات تازه بتن و همچنین افزایش دوام بتن، از جمله مسائلی است که توسط بسیاری از محققان مورد بررسی قرار می گیرد.

مواد تشکیل دهنده بتن خود متراکم ویژه :

با چشم اندازي به ترکيبات بتن خود تراکم درمی يابيم که اين بتن از اجزائی مشابه بتن معمولی که با ويبراسيون متراکم می شود نظير سيمان، سنگدانه، آب به همراه چند ماد ه ي افزودنی و ترکيبی ديگر تشکيل شده است.

مواد سازنده S.C.C بايد شرايط پيش بينی شده در برخی آيين نامه ها( استانداردEN206 ) را برآورده نمايند:

1-سنگدانه ها ( استانداردEN12620 ) : حداکثر اندازه سنگدانه به کار رفته در اين نوع بتن حداکثر اندازه آن به 15 میلیمتر محدود می شود. سنگدانه ها به دو دسته تقسيم می شوند:

  • ماسه : از ماسه هاي متداول در توليد این بتن خاص استفاده میگردد.. ذرات ريزتر از mm 0.125 که به عنوان “پودر” تلقی مي شوند برخواص روانی S.C.C بسيار موثر بوده و به منظور توليد بتن يکنواخت، رطوبت آن بايد دقيقا کنترل شود .حداقل ميزان ريزدانه ها ( از ماسه تا مواد چسباننده پودري ) به منظور جلوگيري از جداشدگی دانه بندي ضروري است.

شن (درشت دانه ها ):  تمامی انواع درشت دانه در اينجا به کار می رود ولی حداکثر اندازه معمولی دانه 15 mm     می باشد . به هر حال سنگدانه هاي تا حدود 40 mm نيز می تواند درS.C.C به کار رود .استفاده از سنگدانه هاي شکسته سبب افزايش مقاومت S.C.C ( بدليل افزايش قفل و بست بين ذرات ) می شود در حاليکه سنگدانه هاي گرد گوشه بدليل کاهش اصطکاك داخلی روانی آن را اصلاح می کنند استفاده از دانه بندي گسسته بطور معمول به دليل کاهش اصطکاك داخلی و افزايش روانی نسبت به دانه بندي پيوسته مطلوب تر می باشد.

2-سیمان ( استانداردEN1197 ) : به طور کلی تمامی انواع سيمان هاي استاندارد می تواند درS.C.C به کار رود. انتخاب نوع سيمان بستگی به پارامترهاي مورد انتظار بتن مثل مقاومت، دوام و… دارد..دامنه عمومی ميزان مصرف سيمان در این بتن 420~450 کيلوگرم بر متر مکعب می باشد . ميزان بيشتر ازkg/m3 500 می تواند سبب افزايش خطر جمع شدگی شود.

5-مواد افزودنی : موادي هستند که به منظور ايجاد و يا بهبود خواص مشخصی به بتن تازه و یا سخت شده درحين ساخت بتن به آن افزوده می شوند. استفاده از فوق روان کننده ها براي توليد S.C.C به منظور ايجاد کارايی لازم ، ضروري می باشد . از انواع ديگر مواد افزودنی می توان به عامل اصلاح لزجت (V.M.A) به منظور اصلاح پايداري ، مواد افزودنی حباب زا (A.E.A) به منظور بهبود مقاومت ودر برابر يخ زدگی و آب شدن،کندگير کننده ها به منظورکنترل گيرش و … اشاره نمود.

6-آب مخلوط ( استانداردEN1008 ) : مطابق استاندارد بتن هاي معمولی به کار می رود.

مزایا

    • افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی
    • بهبود دوام بتن در نتیجه تراکم بهتر
    • توسعه صنایع پیش ساخته بتنی
    • کاهش هزینه های انسانی
    • بهبود کیفیت ساخت به دلیل اطمینان از تراکم کافی در مناطق با تراکم بالای آرماتور
    • افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی و پیشرفت سریع تر کار
    • صرفه جویی اقصادی در نتیجه کاهش هزینه های انسانی از قبیل عوامل تراکم ، تسطیح ، نظارت ، پمپاژ و…
    • سطح تمام شده بهتر و بالارفتن کیفیت ومحصول نهایی
    • بتن ریزی بدون نیاز به هرگونه تجهیزات جهت متراکم کردن بتن که کاهش هزینه های خرید و نگهداری تجهیزات را به همراه خواهد داشت
    • سرعت بخشیدن به عملیات بتن ریزی و کاهش زمان ساخت کلی ساختمان
  • کاهش آلودگی صوتی و توجه بیشتر به مسائل زیست محیطی با توجه به بی سر و صدا بودن عملیات بتن ریزی ناشی از حذف عملیات تراکم و ویبره
  • کمک به معماری سازه با توجه به شکل پذیری بیشتر

آزمایش های قبل از بتن ریزی

  • آزمایش اسلامپ

جهت انجام آزمایش اسلامپ ظرف مخروط مانند را روی تخته ی مدرج که از قبل آماده کرده ایم قرار داده و سپس بتن را داخل ظرف مخروطی شکل می‌ریزیم. اندازه های ظروف مورد استفاده، بسته به استاندارد های مختلف متفاوت است که باید رعایت شود. پس از پر شدن ظرف مخروطی شکل، ظرف را به صورت عمود از روی تخته ی زیرین بلند می‌کنیم تا بتن از زیر ظرف رها شده و روی تخته ی زیرین آن پهن شود. با اندازه گیری قطر این دایره ی ایجاد شده روی تخته ی زیرین، نتیجه ی آزمایش مشخص خواهد شد. هر چه پهن شدن بتن بیشتر باشد، رقیق تر بوده و حد روانی آن بالاتر است.

  • آزمایش حلقه ی J

این آزمایش به نوعی شبیه سازی عبور بتن از بین موانع بخصوص آرماتورهای متراکم موجود در قالب می باشد. از این آزمایش می توان برای تعین ویژگی عبور بتن تازه که خود متاثر از دو پارامتر اساسی تنش تسلیم و لزجت خمیری می باشد استفاده نمود. برای انجام این آزمایش لازم است صفحه پایه و قسمت درونی مخروط اسلامپ را مرطوب و مرکز حلقه j را بر مرکز صفحه پایه منطبق کرده، سپس مخروط اسلامپ را در مرکز آن قرار دهیم. پس از ریختن 6 لیتر بتن بوسیله کمچه به داخل مخروط اسلامپ و صاف کردن سطح بتن در بالای آن بوسیله ماله، مخروط را با سرعتی ثابت که نه سریع باشد و نه آهسته به صورت قائم بالا می کشیم و اجازه می دهیم بتن به صورت آزاد جریان یابد. اختلاف ارتفاع بتن داخل و خارج حلقه j را در چهار نقطه اندازه گرفته و میانگین گیری می کنیم. قطر نهائی بتن در دو جهت عمود بر هم در دایره تشکیل شده را اندازه گرفته و میانگین آن ها را یادداشت می کنیم. همچنین در صورت وجود هر گونه شیره در اطراف بتن پخش شده آن را ثبت می کنیم. هر چه اختلاف ارتفاع بتن موجود در قبل و بعد آرماتورها بیشتر باشد، توانایی عبور کمتر است. بر همین اساس حداکثر اختلاف ارتفاع مجاز برای بتن خود تراکم 10 میلیمتر در نظر گرفته می شود. اگر مقادیر اختلاف بیشتر از 10 میلیمتر باشد، احتمال بروز پدیده انسداد افزایش می یابد.

  • آزمیش باکس U

دستگاه این آزمایش، شامل یک لوله U شکل است که در وسط، با یک تیغه و دریچه متحرک به دو قسمت تقسیم می شود. در قسمت دریچه، میلگردهایی نصب شده اند. برای قطر و فاصله میلگردها، و شکل مقطع پایینی دستگاه (مربعی، گرد یا هردو) در مراجع مختلف ابعاد مختلفی پیشنهاد شده است.

هر چه اختلاف ارتفاع بتن موجود در قبل و بعد آرماتورها بیشتر باشد، توانایی عبور کمتر است. بر همین اساس حداکثر اختلاف ارتفاع مجاز برای بتن خود تراکم 10 میلیمتر در نظر گرفته می شود. اگر مقادیر اختلاف بیشتر از 10 میلیمتر باشد، احتمال بروز پدیده انسداد افزایش می یابد. 

  • آزمایش باکس L

روش آزمایش به این صورت است که بعد از پر کردن دستگاه از بتن، دریچه باز می شودو اختلاف ارتفاع بتن در دو محفظه(H1وH2) و یا نسبت ارتفاع بتن در دو مجرا، اندازه گرفته می شود. همچنین مدت زمان رسیدن بتن به حالت سکون نیز اندازه گرفته می شود.

  • آزمایش قیف V

پس از قرار دادن قیف V شکل و پایه آن بروی زمین، سطح درونی قیف را مرطوب می سازیم. دریچه را بسته و سطلی 12 لیتری زیر دستگاه قرار می دهیم. سپس حدود12لیتر بتن که به صورت معمولی نمونه برداری شده درون قیف ریخته می شود. در طول آزمایش هیچگونه فشرده سازی یا صربه زدن به بدنه دستگاه نباید صورت گیرد. پس از گذشت 10 ثانیه دریچه را باز کرده و اجازه می دهیم تا بتن تحت وزن خود به بیرون جریان یابد. زمان خروج بتن را یادداشت و در ادامه بار دیگر قیف را از بتن پر کرده و به مدت 5 دقیقه رها می سازیم، سپس دریچه را باز نموده و زمان خروج بتن از قیف اندازه گرفته می شود.

ضوابط پذیرش آزمایشها :

شرايط و حدود مشخص شده برای نتايج آزمايشها چه در زمان توليد و چه در زمان اجرا بايد در محدوده استاندارد قرار گيرد . برای مثال تغيير کارايی در زمان حمل و نقل بايد در محاسبات طرح اختلاط لحاظ شود اصلی ترين ضوابط پذيرش برای بتن خودتراکم با دانه های کوچکتر از 20 ميليمتر در جدول 2 آورده شده است. شرايطی که در مقابل هر آزمايش آورده شده است ، بر اساس اطلاعات و علم جاری و موجود و تجربه بنا نهاده شده است. پيشرفتهای آينده ممکن است به شرايط و ضوابط متفاوتی ختم شود.مقاديری هم که خارج از اين حدود باشند هم ممکن است مورد پذيرش قرار گيرند و اين در صورتی است که سازنده بتواند کارايی رضايت بخش آن را در شرايط ويژه اثبات نمايد. مثلا فاصله زياد بين ميله گرد های مسلح کننده ، ضخامت کمتر از 500 ميليمتر در لايه ها ، فاصله کوتاه محل جريان يابی از نقطه تخليه ، انسدادهای بسيار کوچک برای عبور کردن در قالب ، شکل ساده طرح بندی قالب و . . .

ردیفجدول تغییرات اندازه هاواحدروش آزمایش
حداکثرحداقل
1800650میلیمترجریان اسلامپ
252ثانیهجریان اسلامپT50cm
3100میلیمترحلقه  J
4126ثانیهقیف  V
530ثانیهقیف  T5min V
618/0(h2/h1)   جعبه  L
7300(h2-h1)mm جعبه  U

آزمایش های هنگام بتن ریزی

در زمان بتن ریزی فقط آزمایش اسلامپ فلو توسط آزمایشگاه مجددا انجام میگردد.