کلینیک بتن آریا

تهیه و توزیع افزودنی های بتن و مواد شیمیایی ساختمان – آب بندی استخرها و مخازن، کاشت آرماتور و بولت

صفحه اصلی » مقالات » تعریف بتن

تعریف بتن


تعریف بتن : بتن ماده ای تشکيل شده از ۱- شن (سنگ دانه های درشت دانه از ۵تا ۲۵ mm است ) ۲- ماسه ( سنگ دانه های کوچک تر…

تعریف بتن

تعریف بتن :
بتن ماده ای تشکيل شده از
۱- شن (سنگ دانه های درشت دانه از ۵تا ۲۵ mm است )
۲- ماسه ( سنگ دانه های کوچک تر از ۲۵ سانتيمترmm است )
۳- سيمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد که در ارتباط مستقيم با مقاومت بتن است .
۴- آب در بتن نقش روان کردن بتن برای کارايي بهتر و انجام عمليات هيدراتاسيون را دارد .
برای داشتن اندازه مناسب و نسبت اختلاط شن و سيمان محاسباتی انجام می شود و اين نسبت را به عنوان طرح اختلاط می نامند. برای محاسبه مقدارمناسب آب به سيمان w/c تعريف می شود که عموماً بهترين مقدار آن ۰.۵ است. ۰.۲۵ مقدار آب به سيمان صرف روان کنندگی بتن و ۰.۲۵ ديگر آن صرف انجام عمل هيدراتاسيون می شود هرچه مقدار آب به سيمان کمتر شود کمتر شود بتن با مقاومت بیشتری خواهيم داشت . اما با کاهش آب از مقدار روانی و کارائی بتن هم کاسته خواهد شد . برای حل مشکل از روان کننده ها استفاده می شود و همچنين بهترين حالت افزايش مقاومت بتن را با افزودن ميکروسيليس خواهيم داشت
نواقص و آسيب های رايج بتن :

۱- کرمو شدن
۲- نواقص سطح بتن : که ناشی از موارد زير می باشد :
الف) کنج ها ب) ترک ها ج)نشتی د ) درز قالب ه) ناهمواری های سطح
۳- عدم وجود پوشش مناسب (cover) کاور در آيين نامه بتن ايران(آبا) ستون و تير ۳.۸ و در دال ۲ سانتی متر و در فوندانسيون و سازه های کنار دريا ۷ سانتی متر می باشد .

انتخاب مصالح وطرح اختلاط و كنترل كيفييت

مقدمه:

بتن توانمند بتني است كه داراي خصوصيات لازم براي ارضاي معيارهاي ساخت باشد.عموما استفاده از بتن

داراي مقاومت بالاتر از بتن معمولي در صنعت ساخت وساز بسيار مطلوب ميباشد.بطور كلي بتن توانمند را

مي توان بر حسب مقاومت ودوام آن تعريف نمود.گروهي از محققين بتن توانمد مورد استفاده در رو سازي را

بر حسب مقاومت دوام و نسبت اب به مصالح سيماني بصورت زير تعريف نمودند:

۱-اين بتن بايد يكي از خصوصيات مقاومتي زير را داشته باشد:

الف)مقاومت فشاري ۴ساعته آن بيش از ۱۷.۵ مگا پاسكال باشد.كه به آن بتن زود سخت شونده گويند .(VES)

ب)مقاومت فشاري ۲۴ ساعته ان بيش از ۳۵ مگا پاسكال باشد كه به آن بتن با مقاومت اوليه بالا گويند.
(HES)

پ)مقاومت فشاري ۲۸ روزه آن بيش از ۷۰ مگاپاسكال باشد كه به آن بتن با مقاومت بسيار بالا گويند.
(VHS)

۲-پس از ۳۰۰ مرتبه يخ ردن و آب شدن داراي ضريب دوام بيش از ۸۰% باشد.

۳-نسبت آب به مصالح سيماني آن كمتر از ۳۵% باشد.

اگر بتن با مقاومت بالا داراي خواص ديگر مورد نياز بر حسب نوع كاربرد آن باشد مي تواند به عنوان بتن

توانمند در نظر گرفته شود.عموما با بالا رفتن مقاومت بتن ساير خواص آن نيز بهبود مي يابد.در كارگاههاي

آمريكاي شمالي معمولا به بتن با مقاومت فشاري ۲۸ روزه بيش از ۴۲مگاپاسكال بتن با مقاومت بالا گويند.

در گزارشهاي به روز CEB-FIP به بتنهاي با مقاومت فشاري ۲۸ روزه بيش از ۶۰ مگاپاسكال بتن با

مقاومت بالا گويند.بنابراين واضح است كه تعريف بتن با مقاومت بالا نسبي است و به زمان اجراي كار و

محل پروژه مربوط ميشود.

در طرح اختلاط بتن هاي معمولي نسبت آب به سيمان در درجه اول اهميت دارد.حداقل براي بتنهاي با

مقاومت تا ۴۲ مگاپاسكال به صورت ضمني فرض مي شود كه هر نوع سنگدانه معمولي قويتر از خمير

سيمان سخت شده است .بنابراين روي مقاومت سنگدانه يا مدول الاستيسيته آن در طرح اختلاطهاي معمولي

نظير آنچه توسط انجمن بتن امريكا پيشنهاد شده است توجه خاصي نمي شود.همچنين روي ناحيه انتقال

اطراف سنگدانه به طور صريح بحث خاصي نمي شود.در اين بتن ها فرض مي شود كه مقاومت خمير سيمان

سخت شده عامل تعيين كننده مقاومت بتن است.

اما در بتنهاي با مقاومت بالا تمام اجزاي تشكيل دهنده مخلوط به حد بحرانيشان ميرسند.بتنهاي با مقاومت بالا

را ميتوان بصورت ماده اي مركب از ۳ بخش زير در نظر گرفت:

۱-خمير سيمان سخت شده ۲-سنگدانه ها ۳-ناحيه انتقال بين خمير سيمان سخت شده و سنگدانه

تمام بخشهاي فوق بايد بهينه باشند و در طرح اختلاط بطور دقيق مورد بررسي قرار گيرند.

كنترل كيفيت يكي از قسمتهاي ضروري در توليد بتن هاي با مقاومت بالا است و نياز به هماهنگي كامل بين

مصالح و توليد كننده بتن آماده و مهندس و پيمانكار مي باشد.

اصولا طرح اختلاط بتن هاي با مقاومت بالا شامل ۳ گام زير مي گردد:

۱-انتخاب صحيح مصالح مصرفي كه شامل سيمان مواد سيماني متمم سنگدانه ها آب و افزودني هاي شيميايي
مي شود .

۲- تعيين مقادير نسبي اين مواد براي توليد بتني كه هم اقتصادي باشد و هم رواني و مقاومت و دوام لازم را داشته باشد.

۳- كنترل كيفييت دقيق هر مرحله از عمليات توليد بتن.

انتخاب مصالح:

همانطور كه در بالا ذكر شد لازم است كه حداكثر بازده از تمامي مصالح مصرف شده در توليد بتن با مقاومت

بالا گرفته شود براي سادگي مصالح مختلف به طور جداگانه در زير مورد بررسي قرار مي گيرند.بتن هاي با

مقاومت بالا عموما علاوه بر سيمان پرتلند سنگدانه و آب شامل مصالح ديگري از قبيل فوق روان كننده ها و

مواد سيماني متمم نيز ميباشد.با استفاده از موادي نظير خاكستر بادي و روباره دانه اي پودر شده به عنوان

مواد سيماني متمم مي توان به مقاومت فشاري تا حد ۹۸ مگاپاسكال دست يافت.اما براي رسيدن به مقاومت

بالاتر از ۱۰۰ مگاپاسكال استفاده از ميكرو سيليس ضروري است. البته براي توليد بتنهاي داراي مقاومتي

بين ۶۳و۹۸ مگاپاسكال نيز ازاين ماده به كرات استفاده مي شود.

سيمان پرتلند:

هر سيماني بايد داراي ۲ ويژگي زير باشد:

۱-مقاومت لازم را ايجاد نمايد ۲-از نظر رواني رفتار مناسبي از خود نشان دهد.

سيمانهاي پرتلند تيپ ۱و۲و۳ از استاندارد ASTMC150 با موفقييت در توليد بتنهاي با مقاومت بالا مورد

استفاده قرار گرفته اند.متاسفانه استاندارد ASTMC150 در رابطه با خواص فيزيكي و شيمييايي سيمان

خيلي حساس نيست و نرمي و تر كيبات شيمييايي آن به مقدار قابل توجهي ميتواند تغيير كند.بنابراين سيمانهايي

كه عموما از يك نوع ميباشند به خصوص وقتيكه همراه افزودنيهاي شيمييايي و مواد سيماني متمم استفاده

ميشوند ميتوانند از نظر مقاومت و رواني كاملا متفاوت عمل نمايند.پس هنگام انتخاب سيمان پرتلند براي

استفاده در بتن با مقاومت بالا بايد به نرمي و شيمي آن توجه خاص نمود.

نرمي:

با افزايش نرمي سيمان پرتلند مقاومت اوليه بتن افزايش مييابد چرا كه سطح سيمان در تماس با آب افزايش

يافته و هيدراتاسيون سريعتر انجام ميشود.از طرف ديگر نرمي بسيار زياد باعث ايجاد مشگلاتي در رابطه

با رواني ميگردد زيرا با افزايش ميزان واكنش ها در سنين اوليه به خصوص به علت تشكيل اترينگايت نرخ

كاهش اسلامپ بيشتر ميشود.كارهاي اوليه انجام شده در اين زمينه نشان دادهاند كه نرمي زياد سيمان مقاومت

اوليه بتن را بالا مبرد اما تاثير چنداني روي مقاومت نهايي آن ندارد.اكثر سيمانهايي كه امروزه در توليد بتن

با مقاومت بالا قرار ميگيرند داراي نرمي بلين بين ۳۰۰تا ۴۰۰ متر مربع بر كيلوگرم مباشند.البته در صورت

استفاده از سيمان نوع سهمقدار نرمي آن به حدود ۴۵۰ متر مربع بر كيلوگرم ميرسد.

تركيبات شيمييايي سيمان:

مطالعات اوليه نشان دادهاند كه با افزايش مقدارC3A مقاومت بتن افزايش مييابد .اما در تحقيقات بعدي

مشخص شد ككه افزايش C3A عموما باعث كاهش سريع رواني بتن تازه ميشود.بنابراين در بتن با مقاومت

بالا نبايداز سيمانهاي داراي مقدار زياد C3A استفاده نمود همچنين بايد توجه شود كه C3A به صورت مكعبي

باشد نه ارتورومبيك.در ضمن نبايد فقط به مقدار كل SO3 موجود در سيمان توجه نمود بلكه مقدار سولفات

قابل حل نيز مهم است.پس درجه سولفوره شدن كلينكريك شخصه مهم آن است.

علاوه بر سيمانهايتجاري نوع ۱و۲و۳ سيمانهاي ديگري برايمصرف در بتن با مقاومت بالا ساخته شده اند. به

عنوان مثال در نروژ دو نوع سيمان مخصوص براي استفاده در بتن با مقاومت بالا توليد میشود که در هردونوع سيمان مخصوص مقدار C3A 5/5% است.

مواد جايگزين سيمان:

همانطور كه قبلا” اشاره شد اكثر بتنهاي با مقاومت بالاي جديد حداقل داراي يك ماده سيماني متمم ميبا شند.اين

مواد عبارتند از:خاكستر بادي-روباره كورههاي آهنگدازي و ميكروسيليس.تمامي اين مواد در آيين نامه

كانادايي CSA A23.5 مشخص شده اند.در آمريكا در آيين نامه ASTMC616 ,ASTMC989 آمده است.

توجه كنيد اين سیمان در مقايسه با سيمانهاي معمولي داراي مقدار بسيار زيادي سيليكات مي باشد(۸۴%) و C3Aموجود در آن فقط

۶/۳% است. ذرات اين نوع سيمان نسباتا” درشت ميباشند و نرمي بلين آنها در حدود ۳۲۰ متر مربع بر

كيلوگرم است. كلينكر آن تركيبي از كريستالهاي C3S,C2S,C3A است.

ميكروسيليس:

براي ساختن بتنها با مقاومت فشاري تا ۹۸ مگا پاسگال مي توان از ميكرو سيليس استفاده نكرد. اما براي

رسيدن به مقاومتهاي بالاتر وجود ميكروسيليس ضروري است. حتي براي ساختن بتنها با مقاومت بين

تا۹۸ مگا پاسگال استفاده از ميكرو سيليس كار را براي رسيدن به آن مقاومت سادهتر مي كند.بنابراين اگر

از نظر اقتصادي مشكلي وجود نداشته باشد عموما” ميكرو سيليس جزيي از مخلوط بتن با مقاومت بالا در نظر

گرفته مي شود.ميكرو سيليس يكي از محصولات فرعي كارخانه هاي توليد سيليسيوم و آلياژهاي آن مي باشد و

داراي تعريف دقيقي نيست بنابراين هر منبع جديد ميكرو سيليس را توسط تعيين سطح مخصوص آن به روش

جذب نيتروژن و تعيين ميزان سيليس به كربن و قليايي هاي آن بايد مشخص نمود.به علاوه به حداقل رساندن

مواد كريستالي آن مناسب است.

ميكرو سيليس در چند شكل وجود دارد اين ماده در صورت توده اي شكل بودن داراي

وزن حجمي بين ۲۰۰ تا ۲۵۰ كيلو گرم بر متر مكعب ميباشد.اين موضوع باعث ايجاد اشكال در حمل و نقل

مي گردد.امروزه ميكروسيليس بيشتر به صورت متراكم شده وجود دارد و وزن آن در حدود دو برابر حالت

قبل است اين ماده به صورت لجن نيز وجود دارد (اغلب به عنوان فوق روان كننده ها در بخش مايعش ميباشد)

و حدود ۵۰% آن را مواد جامد تشكيل مي دهند.ميكروسيليس به صورت مخلوط شده با سيمان پر تلند نيز يافت

ميشوند و مقدار آن نسبت به وزن كل مصالح سيماني بين ۷/۶تا۳/۹ در صد است. در كانادا فرانسه و ايرلند با

وجود اين قدرت انتخاب به ظاهر گسترده در هر منطقه نوع خاصي از ميكروسيليس يافت ميشود و بايد از

همان نوع موجود استفاده كرد.

خاكستر بادي:

خاكستر بادي به صورت بسيار گسترده و در سالهاي طولاني در بتن مورد استفاده قرار گرفته است. متاسفانه

خاكستر نسبت به ميكروسيليس هم در خواص شيمييايي و هم در خواص فيزيكي بسيار متغير تر است.هر نوع

از خاكستر بادي كه در بتن معمولي خوب عمل كند در بتن هاي با مقاومت بالا نيز خوب عمل ميكند.با اين

ماده ميتوان بتن فشاري تا مقاومت ۷۰ مگا پاسگال را ساخت. البته گزارشهاي كمي در رابطه به رسيدن

مقاومت حدود ۹۸مگا پاسگال در بتنهاي داراي خاكستر بادي وجود دارد.ميتوان براي رسيدن به مقاومتي

بالاتر به همراه خاكستر بادي از ميكروسيليس نيز استفاده كرد اين كار در گذشته مرسوم نبوده است.عموما”

مقدار اين ماده در بتن هاي با مقاومت بالاحدود ۱۵% مقدار سيمان ميباشد.

روباره كوره هاي آهنگدازي:

در آمريكاي شمالي روباره به اندازه اروپا وجود ندارد و بنابراين اطلاعات زيادي در رابطه با نحوه كار با آن

در بتن هاي با مقاومت بالاي اين منطقه در دسترس نيست.اما مانند خاكستر بادي مي توان گفت كه روباره اي

كه در بتن هاي معمولي خوب عمل مي كند در بتن هاي با مقاومت بالا نيز عملكرد مناسبي دارد و مقدار آن—

نيز بين ۱۵ تا ۳۰ در صد وزن سيمان است.در زمستان از درصد هاي كمتر جايگزيني استفاده مي شود تا بتن

با سرعت كافي بتواند افزايش مقاومت دهد.براي اينكه بتن هاي داراي روباره به مقاومت هاي بالاتر از ۹۸

مگاپاسكال برسند لازم است كه به مخلوط ميكرو سيليس نيز اضافه شود.تركيبات شيميايي روباره عموما”

تغييرات زيادي ندارند.بنابراين كنترل كيفيت به آزمايشگاههاي تعيين سطح مخصوص بلين وتعيين درجه –

كريستاله بودن توسط تفرق اشعه X محدود مي شود.

محدوديت در استفاده از ميكرو سيليس خاكستر بادي يا روباره:

در صورت استفاده از ميكروسيليس در بتن هيچگونه اثر مخربي مشاهده نمي شود.اما استفاده از خاكستر بادي

و يا روباره ممكن است باعث ايجاد مشكلات زير كردد:

۱-مقاومت اوليه مخلوط هايي كه به جاي مقداري از سيمان پرتلند آن از خاكستر بادي و يا روباره استفاده شده

است كندتر افزايش مي يابد ودر نتيجه زمان باز كردن قالبها بويژه در درجه حرارتهاي پايين به تعويق مي

افتد.يكي از دلايل ايجاد اين مسئله كاهش نسبت آب به سيمان حتي در صورت استفاده از مقدار بيشتري فوق

روان كننده است.واضح است كه اين موضوع از نظر اقتصادي به صرفه نيست.در صورت نياز به بتن زود

سخت شونده لازم است كه مقدار خاكستر بادي يا روباره را كاهش داد.

۲-نتايج آزمايشگاهي موجود در رابطه با مسئله دوام در برابر يخ زدن و آب شدن بتن هاي با مقاومت بالاي

داراي مواد سيماني متمم داراي تفسيرهاي متفاوتي است.اين مسئله هم در بتن هاي داراي حباب هوا و هم در

بتن هاي بدون حباب هوا صادق است. بنابراين تا رسيدن به اطلاعات كاملتر طراحان بايد هنگام استفاده از بتن

هاي با مقاومت بالا در جاهايي كه سيكل هاي يخ زدن و آب شدن زيادي در بتن هاي كاملا” اشباع به وقوع –

مي پيوندد بسيار با احتياط عمل كنند.

۳-جايگزيني روباره و يا خاكستر بادي به جاي بخشي از سيمان مصرفي در بتن ريزي هاي حجيم (۱۵تا ۳۰)

درصد تاثير ناچيزي روي حرارت هيدراتاسيون ايجاد شده در بتن دارد.

فوق روان كننده ها:

در كارهاي بتني جديد توليد بتن با مقاومت بالا و داراي كارايي كافي در كارگاه بدن استفاده از فوق روان كننده

عملي نيست.متاسفانه فوق روان كننده هاي مختلف رفتار كاملا” متفاوتي با سيمان هاي مختلف دارند(حتي —

سيمان هايي كه از نظر اسمي شبيه به يكديگرند).اين وضوع از جهتي به دليل ايجاد تغييراتي در تركيبات

فرعي سيمان (كه عموما”مشخص نمي شوند)واز طرف ديگر به دليل خيلي خشن و بسته نبودن آيين نامه هاي

مربوط به پذيرش فوق روان كننده هاست.بنابراين بايد سيمان هايي را كه با فوق روان كننده هاي خاصي

ناسازگارند تعيين نمود.اصولا” ۳ نوع فوق روان كننده اصلي وجود دارد كه عبارتند از:

۱-ليگنو سولفونيت ۲-ملامين سولفونيت ۳-نفتالين سولفونيت

به علاوه مولكولهاي مختلفي ممكن است با اين تركيبات اصلي واكنش دهند.بنابراين تعيين اجزاي شيميايي

دقيق اكثر فوق روان كننده ها بسيار مشكل است.مطمئنا” سازنده هاي اين مواد سعي مي كنند كه تركيبات

توليداتشان حتي الامكان مخفي باقي بماند.لازم به ذكر است كه اكثر اطلاعات موجود در رابطه با فوق

روانكننده ها از روي آزمايشهاي انجام شده بر روي بتن هاي معمولي و داراي مقدار كمي فوق روان كننده به

دست آمده است .رفتار فوق روان كننده ها در نسبت آب به سيمان بسيار كم و مقادير زياد خود آن مواد ممكن

است متفاوت باشد.

فوق روان كتتده هاي ليگنو سولفونيت:

در بتن هاي با مقاومت بالا فوق روان كننده ها ليگنوسولفونيت عموما” به همراه فوق روان كننده هاي ملامين

يا نفتالين مصرف مي شوند.آنها به خودي خود در توليد اقتصادي بتن هاي با مقاومت بسيار بالا به اندازه كافي

موثر نيستند.ليگنوسولفونيت براي كنترل اسلامپ اوليه و ملامين يا نفتالين در مرحله بعد براي كنترل اسلامپ

كارگاه مورد استفاده قرار مي گيرند.

فوق روان كننده هاي ملامين سولفونيت:

تاكنون فقط يك نوع فوق روان كننده ملامين با نام تجاري ملمنت مورد استفاده قرار گرفته است اما به زودي

فوق روان كننده هاي ملامين ديگري نيز به بازار خواهد آمد.فوق روان كننده هاي ملامين به صورت مايعي

شفاف مي باشند و داراي حدود ۲۲% ذرات جامد هستند.ذرات فوق عموما” به شكل نمك سديم اند. اين فوق

روان كننده ها براي ساله هاي طولاني مورد استفاده قرار گرفته اند و نتايج مناسبي هم داشته اند بنابراين مورد

توجه توليد كننده گان بتن هاي با مقاومت بالا نيز مي باشد.

فوق روان كننده هاي نفتالين سولفونيت:

فوق روان كننده هاي نفتالين نسبت به ساير انواع فوق روان كننده ها مدت زمان طولاني تري مورد استفاده

قرار گرفته اند و داراي اسامي تجاري متعددي مي باشند.آنها در بازار به دو صورت پودري و مايع قهوهاي

رنگ يافت مي شوند و در حالت مايع داراي حدود ۴۰% ذرات جامد مي باشند.اين ذرات عموما” از نوع نمك

هاي كلسيم وسديم هستند. نمكهاي كلسيم درحالاتي كه سنگدانه هاي مصرفي زمينه واكنش قليايي را دارا مي

باشند مورد استفاده قرار مي گيرند. مزيت ويژه فوق روان كننده هاي نفتالين جدا از اينكه كمي ارزانتر از

ساير انواع فوق روان كننده ها مي باشند به اين دليل است كه كنترل رواني بتن هاي با مقاومت بالاي داراي

اين مواد به خطر اينكه كمي خاصيت دير گير كننده دارند راحت تر است.

مقدار فوق روان كننده:

روشي براي پيش بيني مقدار فوق روان كننده لازم وجود ندارد و براي تعيين آن بايد از طريقه سعي و خطا

استفاده نمود.اصولا” اگر مقاومت معيار اصلي باشد بايد نسبت آب به سيمان را به حداقل ممكن رساند و —

بنابراين مقدار فوق روان كننده لازم به حداكثر مقدارش مي رسد. اما اگر خواص رواني بتن با مقاومت بالا

خيلي مهم باشد بايد با توجه به مقاومت لازم بيشترين نسبت آب به سيمان ممكن را انتخاب نمود تابه همراه –

مقداري فوق روان كننده كارآيي مطلوب حاصل گردد.در حالت كلي البته حالت هاي بينابيني هم يافت مي

شود كه در آنها بايد تركيبي از خواص مقاومتي و رواني را بهينه نمود.

دير گير كننده ها:

در گذشته براي به حداقل رساندن مسئله كاهش سريع اسلامپ در بتن هاي با مقاومت بالا از دير گير كننده ها

استفاده مي شد. اما ايجاد سازگاري بين فوق روان كننده و دير گير كننده به طوريكه هم مقدار كاهش اسلامپ

به حداقل برسدو هم مقاومت اويه كم نشود مشكل است.امروزه دير گير كننده ها به عنوان آخرين راه حل

پيشنهاد مي شوند و مسئله مسئله رواني توسط استفاده از مواد سيماني متمم مناسب كه در قسمتهاي قبل

توضيحداده شده اند بهتر كنترل مي شوند.

سنگدانه ها:

خواصي از سنگدانه ها كه بيشترين اهميت را در بتن هاي با مقاومت بالا دارند عبارتند از :شكل دانه ها دانه

بندي آنها خواص مكانيكي سنگدانه ها و واكنش هاي شيميايي بين سنگدانه و خمير كه ممكن است پيوستگي آنها

را تحت تاير قرار دهد.بر خلاف بتن هاي معمولي كه در آنها مقاومت سنگدانه به ندرت مورد توجه قرار مي

گيرد در بتن هاي با مقاومت بالا سنگدانه ها مي توانند عامل محدود كننده مقاومت شوند.همچنين ازآنجا كه

پايين بودن نسبت آب به سيمان براي رسيدن به بتن با مقاومت بالا لازم است دانه بندي سنگدانه ها بايد شديدا”

كنترل شود.

سنگدانه هاي درشت:

در بتن هاي با مقاومت بالا خود سنگدانه هاي درشت هم بايد داراي مقاومت خوبي باشند.تعدادي از سنگدانه

هايي كه در بتن هاي با مقاومت بالا مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از :سنگ آهك دلميت اندسيت

و ديا بيس البته در كثر موارد مقاومت سنگدانه عامل محدود كننده مقاومت بتن نمي باشد و عامل اصلي آن

مقاومت ناحيه اتنقال كه در اطراف سنگدانه است مي باشد. اما شبيه بتن هاي معمولي بايد حتي الامكان از

سنگدانه هايي كه نسبت به انجام واكنش قليايي و داشتن ترك هاي داخلي مشكوك مي باشند پرهيز نمود اگر

چه با كاهش نسبت آب به سيمان در اين بتن ها خطر انجام واكنش هاي فوق كاهش مي يابد.با توجه به مسئله

مقاومت و رواني درشت دانه هاي به صورت شكسته و يا طبيعي بايد در تمام جهات داراي ابعادي تقريبا”

يكسان باشند. به ويژه اگر آنها داراي بافت متراكم باشند بسيار مناسبند. از سنگدانه هاي تخت ويا دراز

وباريك بايد جدا” پرهيز نمود.آنها ذاتا” ضعيف مي باشند و مخلوط را نيز خشن ميكنند. به علاوه بايد

سنگدانه ها كاملا” تميز باشند چرا كه وجود لايه هاي رس يا سيلت در روي آنها باعث مي شود كه هم مقاومت

ناحيه انتقال كاهش يابد و هم ميزان آب مورد نياز مخلوط اضافه گردد.و نهايتا” سطح سنگدانه ها نبايد خيلي

صيقلي باشد چرا كه اين موضوع پيوستگي بين خمير و سنگدانه را كاهش مي دهد.در مورد سنگدانه هاي –

رودخانه اي بايد به اين مسئله توجه نمود.كار زيادي در زمينه تاثير خواص معدني سنگدانه ها بر روي بتن

هاي با مقاومت بالا انجام نشده است گروهي از محققين بر روي ۴ نوع سنگدانه مقاوم به نامهاي ديابيس—

سنگ آهك گرانيت و سيليس طبيعي مطالعاتي انجام داده اند و به اين نتيجه رسيده اند كه گرانيت و سيليس

نسبت به دو نوع بسيار ديگر مقاومت و ضريب سنگدانه مي باشد. تاثيرات مدول الاستيسيته سنگدانه بر اما

تحقيقات روي بتن نيز توسط گروه ديگري مورد بررسي قرار گرفته است ارتباط دادن خواص زيادي براي

مكانيكي و معدني سنگدانه ها با نتايج به دست آمده از بتن هاي با مقاومت بالا بايد انجام شود. با كاهش حداكثر

اندازه سنگدانه ها مقاومت بتن بالا مي رود علت اين موضوع آن است كه با كاهش اندازه دانه ها كارايي بتن

افزايش مي يابد اما اين موضوع همواره صادق نيست .گروهي از محققين حداكثر اندازه دانه ها را ۱۰ تا ۱۲

ميليمتر پيشنهاد كرده اند ولي گزارش داده اند كه از سنگدانه ها ي به حداكثر اندازه ۲۰ تا ۲۵ ميليمتر نيز

مي توان بتن با مقاومت بالا ساخت طرف ديگر گروه ديگري كه از مصالح جنوب آفريقا استفاده كرده اند به

اين نتيجه رسيده اند كه با افزايش حداكثر اندازه دانه ها از ۲/۱۳ به ۵/۲۶ ميليمتر مقاومت بتن با مقاومت بالا

افزايش يافته است پس در اين زمينه بايد تحقيقات بيشتري انجام شود.

سنگدانه هاي ريز:

سنگدانه هاي ريز بايد شامل ذراتي گرد با سطوح صيقلي باشد تا بتوانند ميزان آب مورد نياز را كاهش دهند

عموما” سنگدانه هاي ريز بايد در محدوده تعيين شده توسط انجمن بتن آمريكا براي بتن هاي معمولي قرار

گيرند. اما پيشنهاد شده است كه دانه بندي در ناحيه درشت تر اين حدود قرار گيرد و در ضمن مدول آنها

حداقل برابر ۳ باشد دليل پيشنهادهاي فوق كاهش ميزان آب مورد نياز و افزايش كارايي اين مخلوطهاي داراي

خمير پر مايه مي باشد. البته ماسه بايد كاملا” تميز باشد وروي آن ذرات رس ويا سيلت وجود نداشته باشد.

نسبت هاي اختلاط در بتن هاي با مقاومت بالا:
روشهاي قانونمند بسيار كمي براي طرح اختلاط بتن هاي با مقاومت بالاوجود دارد. در اكثر حالات با

روشهاي تجربي و بر مبناي سعي و خطا اين كا انجام ميشود. به عنوان مثال انجمن سيمان پرتلند كانادا

طرح اختلاط بدست آمده از طريق سعي و خطا را بهترين روش براي تعيين نسبتهاي اختلاط در بتن با مقاوت

بالا مي داند. هدف از اين بخش معرفي روش ثابتي در طرح اختلاط بتن با مقاومت بالا نمي باشد بلكه ترجيها”

اصولي كه چنين طرح اختلاطي بايد بر آنها استوار باشد مورد بحث قرار ميگيرد و يكسري راهنمايي كلي

ارائه ميشود.

نسبت مصالح:

نسبت آب به مصالح سيماني

در طرح اختلاط بتنهاي معمولي نسبت مصالح به مقدار قابل توجهي به نسبت آب به سيمان وابسته است.در بتن

چون مقاوت سنگدانها به ميزان قابل توجهي بيشتر از مقاوت خمير ميباشد نسبت آب به سيمان در مقاوت بتن

عامل تعيين كننده است.اما در بتن با مقاومت بالا كه مقاومت سنگدانها و ناحيه انتقال در اغلب موارد عامل

كنترل كننده بتن ميباشد نقش نسبت آب به سيمانكمتر مشخص ميشود.براي اطمينان لازم است كه براي ساختن

بتن هاي با مقاومت بالا نسبت آب به سيمان را به مقدار قابل توجهي پايين آورد اما ارتباط نسبت آب به سيمان

مقاومت بتن به اندازه بتن هاي معمولي ساده نيست.

مصالح سيماني مصرفي:

در بتن هاي معمولي, مقدار سيمان مصرفي عموما” بين ۳۵۰ تا ۵۵۰ كيلوگرم بر متر مكعب است.در بتنهاي

با مقاومت بالا مقدار سيماني (سيمان , خاكستر بادي, روباره و ميكرمسيليس) بيشتر است و مقدار آن بين ۵۰۰

تا ۶۵۰ كيلوگرم بر متر مكعب ميباشد. با توجه به مواردي از قبيل كارايي, اقتصاد و حرارت هيدراتاسيون,

مقدار مصالح سيماني متمم مي تواند به مقدار قابل ملاحظه اي تغيير كند.

مصالح سيماني متمم:

همانطور كه قبلا” اشاره شده, مي توان در توليد بتن هاي با مقاومت بالا از خا كستر بادي , روباره يا

ميكروسيليس استفاده نكرد. اما براي رسيدن به مقاومت بالاتر , استفاده از مصالح فوق ضروري است به

ويژه در توليد بتن هاي با مقاومت بيش از ۹۸ مگا پاسگال , حتما” بايد از ميكروسيليس استفاده نمود در هر

شرايطي , استفاده از ميكروسيليس, ساختن بتن با مقاومت بالا را به مراتب آسانتر مي كند .مقدار آن عموما”

بين ۵ تا ۱۰ % وزن كل مصالح سيماني است.

فوق روان كننده ها:

با دقت بسيار زياد بر روي طرح اختلاط و دانه بندي سنگدانه ها مي توان بدون استفاده از فوق روان كننده به

مقاومتي در حدود ۹۸ مگاپاسكال هم رسيد. اما به دليل اينكه فوق روان كننده ها به راحتي در دسترس مي –

باشند امروزه در بتن هاي با مقاومت بالا مصرف جهاني پيدا كرده اند.با استفاده از آنها در نسبت هاي آب به

سيمان بسيار پايين مي توان به راحتي به كارايي مورد نياز رسيد.

نسبت سنگدانه هاي درشت به ريز :

در بتن هاي معمولي نسبت سنگدانه هاي درشت به ريز در حالتيكه حداكثر اندازه دانه ها ۱۴ ميليمتر است بين

۹/۰تا۴/۱ مي باشد.اما در بتن هاي با مقاومت بالا اين نسبت به مراتب بيشتر است.گروهي از محققين براي

نسبت فوق عدد ۲ را پيشنهاد كرده اند.

كنترل كيفيت و آزمايش هاي مربوطه:

بتنهاب معمولي نسبت به مصالح مصرفي شان خيلي حساس نمي باشند و مصالح نسبت هاي اختلاط و شرايط

عمل آوري آنها مي توانند بدون اينكه خواص مكانيكي بتن را تحت تاثير قرار دهد تغييرات كوچكي داشته باشد.

اما در بتن هاي با مقاومت بالا بايد تمام اجزاي مخلوط در محدوده تعيين شده قرار داشته باشند.بنابراين براي

اطمينان از كيفيت بتن هاي با مقاومت بالا تمامي مراحل مربوط به توليد آنها را بايد كنترل نمود. اين مراحل

شامل يكنواخت بودن مصالح خام و روش هاي مخلوط كردن انتقال در قالب ريختن ويبره كردن عمل—

آوري و آزمايش هاي بتن سخت شده مي باشد. روش هاي كنترل كيفيت از قبيل انواع آزمايش ها بر روي

بتن هاي تازه و سخت شده تكرار آزمايش ها و تفسير نتايج آنها شبيه بتن هاي معمولي است . اما يكي از

محققين عنوان كرده است كه نتايج مقاومت فشاري بتن هاي با مقاومت بالاي توليد شده توسط او به صورت

نرمال توزيع نشده اندو انحراف معيار در يك مخلوط مشخص مستقل از زمان آزمايش و مقدار مقاومت آن

نيست اين موضوع باعث شد كه او نتيجه بگيرد كه روش هاي كنترل كيفيت در بتن هاي با مقاومت معمولي و

متوسط مي تواند براي بتن هاي با مقاومت بالا كافي نباشد. اما هنوز روش جداگانه اي براي كنترل كيفيت

آنها ارائه نشده است. ادامه اين فصل به تعيين مقاومت فشاري بتن هاي با مقاومت بالا مربوط مي شود.چرا

كه اين موضوع پايه اصلي براي طراحي و مشخص نمودن اين نوع بتن ها است.

سن در زمان آزمايش:

آيين نامه ها عموما” سن ۲۸ روزه را براي تعيين مقاومت بتن مشخص مي كنند اگر چه دليل قاطعي در

انتخاب اين سن براي آزمايش وجود ندارد ام به صورت جهاني پذيرفته شده است . ولي در بتن هاي با مقاومت

بالا تعيين مقاومت فشاري ۵۶ روزه و ۹۰ روزه مرسوم گشته است.اين موضوع به اين صورت توجيه ميشود

كه اعضاي بتني سازه به ندرت قبل از ۳ ماهگي به اندازه مقاومت طراحيشان بارگذاري مي شوند. افزايش

مقاومت بين بتن ۲۸و۵۶و۹۰روزه مي تواند قابل توجيه باشد(۱۰ تا۲۰ درصد)واين مسئله باعث اقتصادي

شدن طرح ميگردد بنابراين بهتر است كه مقاومت بتن ها را در سنين طولاني تر اندازه گيري نمود و آنها را

بر حسب مقاومتشان در اين سنين مشخص كرد. اما انتخاب سن طولاني تر براي آزمايش مقاومت فشاري بتن

-هاي با مقاومت بالا باعث ايجاد مشكلاتي نيز مي گردد.اول اينكه اگر بتن هاي معمولي و بتن هاي با مقاومت

بالا در سنين مختلفي مورد آزمايش قرار گيرد از مقايسه جواب هاي آنها نتايج درستي حاصل نمي گردد.دوم

و مهمتر اينكه استفاده از مقاومت ۲۸ روزه در طراحي باعث ايجاد يك حاشيه اطمينان مي گردد و به عنوان

مثال اعضاي ساختمان هاي بلند بتني كه احتمالا” پس از حدود يك سال تحت تاثير بار طراحيشان قرار مي –

-گيرند در آن سن داراي مقاومتي بيشتر ار آنچه در طراحي براي آنها منظور شده است مي باشند.اگر مقاومت

بتن در سنين طولاني تر مد نظر قرار گيرد اين حاشيه اطمينان كاهش مي يابد.و بنابراين ضريب اطمينان

سازه به صورت غير مستقيم كم مي شود البته رسيدن به مقاومت بيشتر در سنين طولاني تر دليل بر اين نيست

كه اين بتن نسبت به بتني كه در سن ۲۸ روزگي آزمايش شده است و مقاومت كمتري داشته است بهتر است.

شرايط عمل آوري:

عموما” بيشترين مقاومت زماني حاصل مي شود كه نمونه پيوسته به صورت مرطوب (با رطوبت نسبي ۱۰۰

در صد)تا زمان آزمايش نگهداري شود. متاسفانه اطلاعات موجود در اين زمينه مبهم مي باشد . گروهي از

محققين دريافته اند كه اگر بتن هاي با مقاومت بالا ۷روز به صورت كاملا” مرطوب و بعد از آن در محيطي

با رطوبت نسبي ۵۰% نگهداري شود و پس از ۲۸ روز مورد آزمايش قرار گيرند نسبت به بتني كه در تمام

اين مدت در محيط كاملا” مرطوب قرار داده شده است حدود ۱۰% كاهش مقاومت دارند. اما گروه ديگري

تشخيص داده اند كه اگر عمل آوري نمونه ها تا سن ۱۵ روزگي به همراه ماده عمل آورنده باشد و سپس در

شرايط محيطي كارگاه قرار گيرند نسبت به نمونه هايي كه به صورت كاملا” مربوط نگهداري شده اند كمي

افزايش مقاومت از خود نشان داده اند .پس از ۲۸ روز نمونه هاي نگهداري شده در كارگاه و عمل آمده در

شرايط مرطوب داراي نتايج تقريبا” يكساني مي باشند اما در سنين بالاتر (۵۶و۹۱روزه)مقاومت نمونه هاي

نگهداري شده در شرايط مرطوب از نمونه هاي عمل آمده توسط ماده عمل آورنده در كارگاه بيشتر مي باشد.

به طور مشابه وقتي نمونه های ۲۸ روز به

صورت مرطوب نگهداري شود و سپس در معرض هوا قرار گيرند داراي مقاومت ۹۱ روزه بيشتري

نسبت به نمونه هايي كه بطور پيوسته در محيط كاملا” اشباع بوده اند مي باشد. اما پس ۴۲۶ روز نمونه هاي

نگهداري شده به طور پيوسته در شرايط كاملا” مرطوب نسبت به بتن هاي عمل آمده در هوا بين ۳تا ۱۰ %

قويتر مي باشد.از طرف ديگر تعدادي از محققين گزارش داده اند كه بعد از عمل آوري مرطوب به مدت يك

هفته و يا بيشتر عمل آوري هاي بعدي تحت شرايط محيطي بر روي افزايش مقاومت اثر منفي چنداني ندارد.

گروهي عنوان كرده اند كه مقاومت ۲۸ روزه بتن هاي با مقاومت بالايي كه فقط ۷ روز تحت شرايط ايده ال

عمل آمده اند و از آن پس در شرايط گرم يا خشك نگهداري شده اند تغييرات محسوسي نداشته است . سرانجام

گزارش هاي متناقضي هم وجود دارد كه نشان ميدهند عمل آوري نمونه ها در هوا باعث مي شود كه آنها

نسبت به نمونه هايي كه در رطوبت كامل عمل آمده اند در تمام سنين تا ۹۱ روزگي حدود ۱۰% قويتر باشد.

نوع قالب براي ساخت نمونه هاي استوانه اي:

استاندارد ASTMC 470 شرايط لازم براي قالب هاي يكبار مصرف و دائمي را ارائه كرده است استاندارد

ASTMC 31 كه مربوط به نحوه ساخت و عمل آوري نمونه ها در كارگاه است استفاده از هر دو نوع قالب

را اجازه مي دهد اما مدت ها است مشخص شده است تغيير نوع قالب باعث ايجاد تغييراتي در مقاومت اندازه-

گيري شده نونه ها مي گردد اين موضوع هم در بتن هاي معمولي و هم در بتن هاي با مقاومت بالا صادق

است عموما” با انعطاف پذيرتر شدن قالب ها مقاومت بتن كاهش مي يابد.چرا كه تغيير شكل قالب هاي

انعطاف پذير در هنگام با ميل كوبيدن يا ويبره كردن باعث كمتر نمونه ها ميگردد اطلاعات ————

آزمايشگاهي اين موضوع را اثبات مي كند لازم به ذكر است كه قالب ها بايد به طور مناسب آببند باشدوآب

مخلوط به بيرون نشت نكند اگر هر گونه نشتي اتفاق بيفتد مقاومت ظاهري بتن به علت كاهش نسبت آب به

سيمان و چگالتر شدن نمونه ها افزايش مي يابد.براي نمونه هاي استاندارد (۱۵۰*۳۰۰ ميليمتر)محقيين به اين

نتيجه رسيده اند كه استفاده از قالب هاي فلزي به جاي قالب هاي پلاستيكي مقاومت بتن را بين ۵تا ۱۰%

افزايش مي دهد از طرف ديگر گروهي استفاده از قالب هاي پلاستيكي يكبار مصرف صلب را توصيه مي-

كنند و گروه ديگر استفاده از قالب هاي صلب پلاستيكي قابل استفاده مجدد را ترجيح مي دهند.تعدادي از

محققين نيز گزارش داده اند كه در صورت استفاده از قالب هاي كوچكتر(۲۰۰*۱۰۰ ميليمتر)پلاستيكي يا

فلزي يا چوبي بودن قالب ها تاثيري روي مقاومت نمونه ها ندارد.با توجه به نتايج فوق منطقي است كه در

صورت در دسترس بودن بويژه براي بتن هاي با مقاومت بيش از ۹۸مگاپاسكال از قالب هاي صلب فلزي

استفاده نمود.اين مسئله حداقل تا رسيدن به نتايج آزمايشگاهي بيشتر در رابطه با قالب هاي كوچكتر صادق

است.

اندازه نمونه:

براي اكثر مواد و از جمله بتن عموما” مشاهده شده است كه با كاهش ابعاد نمونه هاي آزمايشگاهي مقاومت

آنها افزايش يافته است.اما در رابطه با بتن هاي با مقاومت بالا اگر چه اين اثر اغلب ديده مي شود در مقالات

نتايج متناقضي ارائه شده است.

نسبت نمونه هاي كوچكتر به بزرگتر از ۱/۱ تا۹۳/۰ مي باشد.اين نتايج متناقض مي تواند به دليل اختلاف در

نحوه آزمايش محققين مختلف باشد لازم به ذكر است كه براي يك بتن و روش آزمايش مشخص معمولا” مي

توان با كاهش ابعاد نمونه مقاومت ظاهري آن را افزايش داد. اما آنچه كه مهم است مقاومت بتن مصرفي در

سازه است كه به اين ترتيب تغييري درآن ظاهر نمي گردد.نمي توان گفت كه استفاده از يك ابعاد بخصوص

حقيقي ترين جواب را مي دهد.بنابراين بايد يك ابعاد قالب مشخص را براي كل پروژه در نظر گرفت و از هر

گونه تغييري در آن جلوگيري نمود.

شرايط انتهايي نمونه ها:

بر طبق استاندارد ASTMC39 در رابطه با تعيين مقاومت فشاري نمونه هاي استوانه اي بايد ابعاد پستي و

بلندي هاي روي سطوح انتهايي كمتر از ۰۵/۰ ميليمتر باشد.اين ضابطه از طريق كلاهك گذاري (معمولا” با

استفاده از ملات گوگرد)يا بريدن يا ساييدن سطوح انتهايي اجرا مي گردد.متاسفانه شرايط انتهايي متفاوت مي

تواند باعث ايجاد تغييراتي در مقاومت اندازه گيري شده شود. بنابراين در هر پروژه به خصوص كه در آن از

بتن با مقاومت بالا استفاده مي شود بايد بطور صريح نحوه آماده كردن انتهاي نمونه ها را مشخص نمود.

متداول ترين روش براي آماده كردن انتهاي نمونه هاي مربوط به بتن معمولي استفاده از كلاهك هاي گوگردي

مي باشد.در بتن هاي با مقاومت بالا از ملات گوگردي با مقاومت بالا بري كلاهك گذاري استفاده مي شود.

اما اگر مقاومت كلاهك كمتر از مقاومت بتن باشد بار فشاري بطور يكنواخت به انتهاي نمونه وارد نمي شود.

و جوابها معتبر نخواهد بود.بنابراين در بتن هاي با مقاومت بالا علاوه بر تحقيقات انجام شده براي يافتن ايجاد

كننده كلاهك هاي با مقاومت بالا روش هاي ديگر آماده سازي انتهاهاي نمونه ها نيز مورد بررسي قرار گرفته

-اند.روشهاي فوق شامل ساييدن دو انتهاي نمونه ها يا استفاده از سيستمهاي غير چسبنده است.اين سيستمها

يك بالشتك محدود شده در داخل يك حلقه مي باشد كه به اندازه انتهاي نمونه است..

تاثير صفحات بار گذاري:

مجددا” در بتن هاي معمولي تاثير صفحات بار گذاري قابل توجه نيست.آنها ضوابط استاندارد ASTMC39

در رابطه با مقاومت فشاري نمونه هاي استوانه اي بتن را رعايت مي كنند.اما مطالعات انجام شده بر روي بتن

-هاي با مقاومت بالا نشان داده اند كه در آنها حتي اين اثر را نيز نمي توان ناديده گرفتصفحاتي كه طوري

تغيير شكل مي دهند كه تنش در پيرامون نمونه بيشتر از مركز آن شود نسبت به صفحاتي كه با تغيير شكل

باعث مي شوند تنشهاي حداكثر در مركز نمونه ايجاد شودسبب رسيدن به مقاومت اسمي بالاتري مي شوند.

در بتن هاي با مقاومت فشاري بيش از ۱۱۲ مگاپاسكال اين اختلاف به حدود ۱۵% هم مي تواند برسد.

نتيجه گيري:

در توليد بتن هاي با مقاومت بالا بايد به تمام جزئيات تجه كامل نمود همچنين بايد همكاري نزديكي بين مالك

مهندس تهيه كندده توليد كننده مواد خام پيمانكار و آزمايشگاه وجود داشته باشد اين نكته را نيز بايد مد نظر

داشت كه قوانين وقواعد سر انگشتي حاكم بر بتن هاي معمولي را ممكن است در بتن هاي با مقاومت بالا

نتوان به كار برد با اين وجود امروزه اطلاعات كافي در رابطه با بتن هاي با مقاومت بالا در دست است

و مي توان آنها را نه تنها در آزمايشگاه بلكه در كارگاه نيز به طور پيوسته توليد نمود اميد است كه اين آيين

نامه ها و استاندارد هاي آزمايشگاهي خود را به تكنولوژي بتن هاي با مقاومت بالا برسانند و استفاده از اين

مواد جديد و عالي افزايش يابد.