چه عواملی در کارایی بتن خودتراکم موثر است؟

پارامترهای کارایی بتن خود تراکم، شامل قابلیت عبور، پُر کنندگی و مقاومت در برابر جداشدگی است، اما اینکه بتن خودتراکم تا چه حد باید قابلیت پرکنندگی، عبور و مقاومت در برابر جداشدگی داشته باشد، بسیار متفاوت است و تحت‌تاثیر مصالح، طرح اختلاط و شرایط پروژه خواهد بود. برای آشنایی با 3 پارامتر کارایی بتن خودتراکم و 4 عامل ناپایداری بتن خود متراکم، تا انتها همراه ما باشید.

پارامترهای کنترل کننده کارایی بتن خود تراکم

قابلیت عبور، پُرکنندگی و مقاومت در برابر جداشدگی، 3 پارامتر اصلی کارایی به‌شمار می‌روند که افزایش این قابلیت‌ها به نوع کاربرد بتن و شرایط بتن‌ریزی بستگی دارد. برای مثال در فضاهای محدود که با تراکم بالای میلگرد مواجهیم یا زمان‌هایی که نیاز به ضخامت کمی از بتن وجود دارد، توجه به میزان پُر کنندگی، قابلیت عبور و مقدار پایداری اهمیت دارد. در جدول زیر به اختصار به بررسی این پارامترها و تفاوت کارایی هر یک پرداختیم.

البته باید توجه داشت که بهبود هر یک از پارامتر‌های کارایی بتن خود تراکم در پروسه تولید و بتن‌ریزی، معمولاً با افزایش هزینه‌ها همراه است. این‌که بتن خود تراکم تا چه حد باید این توانایی‌ها را داشته باشد، بسیار متغیر بوده و به شدت به نوع کاربرد بتن وابسته است.

قابلیت عبور

قابلیت عبور از مشخصات اصلی بتن خودتراکم است که با توجه به آن، بتن می‌تواند تحت‌تاثیر وزن خود جریان یابد و در برخورد با فضاهایی با تراکم میلگرد بالا، بدون بروز پدیده انسداد به‌صورت یکنواخت از میان میلگردها عبور کرده و سطح را بپوشاند.

مهم‌ترین عوامل کنترل‌کننده ویژگی قابلیت عبور بتن خودتراکم، تنش تسلیم (حداکثر تنش لازم که باید به بتن وارد شود تا در آستانه جاری شدن قرار بگیرد) و گرانروی (نیروی مقاومت‌کننده در برابر جریان‌یافتگی) است.

قابلیت پُر کنندگی

قابلیت پر کنندگی، نشان‌دهنده‌ی توانایی جاری شدن بتن خود تراکم تحت‌تاثیر نیروی وزن خود، حتی در محیط‌هایی با تراکم بالای میلگرد است تا سطحی یکنواخت و هم‌تراز با افق بسازد. عامل کنترل‌کننده این قابلیت، میزان اصطکاک بین ذرات تشکیل‌دهنده بتن است. بنابراین هرچه میزان اصطکاک کمتر باشد، قابلیت پُر کنندگی بیشتر خواهد شد.

مقاومت در برابر جداشدگی (پایداری)

منظور از پایداری یا مقاومت بتن در برابر جداشدگی، توانایی حفظ همگنی بتن و مقاومت در برابر جداشدن هر یک از اجزای تشکیل دهنده آن، در تمام مدت جاری شدن و گیرش است. بدین‌ترتیب بتن پایدار، بتنی است که تمام اجزای تشکیل‌دهنده آن در تمام مراحل تولید تا گیرش به‌طور یکنواخت توزیع شده باشد.

البته مفهوم پایداری، به دو دسته پایداری دینامیکی و پایداری استاتیکی تقسیم می‌شود. پایداری دینامیکی به‌معنای مقاومت بتن در برابر جداشدن اجزای تشکیل‌دهنده‌ی آن در زمان اختلاط، حمل‌ونقل، بتن‌ریزی و پر کردن قالب‌ها است، در حالی که پایداری استاتیکی، به‌معنای مقاومت اجزای تشکیل‌دهنده بتن پس از بتن‌ریزی و در زمان سکون بتن است.

بیشتر بخوانید: عوامل موثر بر دوام و پایداری بتن

انواع ناپایداری بتن خودتراکم

هرگونه ناهمگنی در توزیع مصالح تشکیل‌دهنده بتن از زمان اختلاط تا سخت شدن بتن، نوعی ناپایداری است که می‌توند تحت‌تاثیر عواملی مانند خصوصیات مصالح اولیه، طرح اختلاط بتن، تعداد و نحوه قرارگیری میلگردها، ارتفاع محل بتن‌ریزی و فشار پمپ کردن باشد.

به‌طور کلی ناپایداری‌هایی که برای بتن خودتراکم رخ می‌دهد، شامل 4 حالت زیر است که در ادامه به آن اشاره خواهیم کرد.

آب انداختگی

آب انداختگی (Bleeding)، پدیده‌ای است که به‌دلیل کم بودن چگالی آب در مقایسه با سایر مصالح در بتن تازه اتفاق می‌افتد. در این پدیده، آب به‌صورت لایه‌ای نازک روی سطح بتن جمع شده، سرعت آن در ابتدا زیاد و به‌مرور کاهش یافته و در نهایت، صفر می‌شود.

انسداد

قفل شدگی جریان که نوعی ناپایداری دینامیکی در شرایطی ایجاد می‌شود که سنگدانه‌های درشت به‌صورت موضعی در یک محل، مانند مکان‌هایی با تراکم میلگرد بالا یا مقاطع باریک، جمع می‌شوند و از عبور جریان بتن جلوگیری می‌کنند.

علت اصلی این ناپایداری، عدم چسبندگی کافی بین خمیر سیمان و سنگدانه‌ها است که منجر به جدا شدگی و تجمع موضعی سنگدانه‌ها در زمان عبور از محدوده‌هایی با تراکم بالای میلگرد یا فواصل محدود در پشت موانع می‌شود.

جدا شدگی

جداشدگی سنگدانه‌های درشت از ملات، در زمان حمل‌ونقل، بتن‌ریزی یا زمان گیرش بتن اتفاق می‌افتد. این پدیده که عموماً بر اثر تفاوت در چگالی مصالح تشکیل‌دهنده و گرانروی نسبتاً کمِ ملات رخ می‌دهد، در بتن‌های خودتراکم به‌دلیل روانی زیاد، بیش از سایر بتن‌ها اتفاق می‌افتد؛ البته جداشدگی هم در دو شکل رخ می‌دهد:

• جداشدگی دینامیکی: حالتی از جداشدگی است که در آن سنگدانه‌های درشت به‌دلیل گرانروی نسبتاً کم ملات، حین بتن‌ریزی دچار آن می‌شوند. در این حالت، پدیده جداشدگی به‌صورت یک لایه خمیر یا ملات در مسیر جریان بتن قابل مشاهده است.
• جداشدگی استاتیکی: حالتی از جداشدگی است که در آن، سنگدانه‌های درشت تحت‌تأثیر نیروی وزن خود، در زمان سکون از ملات جدا می‌شوند. در این وضعیت، سنگدانه درشت در پایین قالب و لایه‌های ملات در بالای آن مشاهده می‌شود.

ته‌نشینی ذرات

این ناهمگنی شباهت زیادی به جداشدگی استاتیکی دارد. به‌همین دلیل در بعضی منابع از ته‌نشینی با نام جداشدگی استفاده می‌شود که در آن، سنگدانه علاقه زیادی به ته‌نشینی دارد.

بیشتر بخوانید: حفظ اسلامپ بتن

سخن پایانی

بتن خودتراکم به‌عنوان یک نوآوری در صنعت بتن، توانسته بسیاری از مشکلات مربوط به بتن‌ریزی را حل کند؛ به‌همین دلیل در سال‌های اخیر استفاده از آن روبه گسترش است؛ اما نکته مهم این است که به دلیل هزینه‌های بالاتر مصالح و حساسیت‌های این بتن، استفاده از آن نیازمند ارائه طرح اختلاط‌های پیشرفته‌تری است تا الزامات فنی مورد نیاز، مانند پارامترهای کارایی بتن خود تراکم برآورده شده و از بروز ناپایدارها نیز جلوگیری شود.