تعیین نسبت ترکیبات بتن خود تراکم

تعیین نسبت ترکیبات SCC

فرآیند ترکیب مواد خام برای ایجاد یک ترکیب SCC و فرآیند به کار رفته برای تعیین نسبت مربوط به بتن معمولی تفاوت زیادی با یکدیگر ندارند. روش حجم مطلق، برای تضمین حد تسلیم واقعی یک مکعب سنج یا یارد مکعب بتن بکار می رود. اگر چه فرآیند کلی مشابه می باشد، اما مفاهیمی وجود دارند که با جریان و پایداری بتن ارتباط دارند.
یک ترکیب بتن باید انتظارات عملکرد اکثر افراد یا گروه ها را در مدت زمان ماندگاری تامین کند، از تولید کننده بتن، پیمانکار و مجریان بتن ریزی تا مالک یا نماینده ایشان که هر یک از این گروه ها از نگرشی خاص نسبت به ویزگی های مهم مخلوط برخوردارند. طراحی مخلوط درست شامل ایجاد تعادل بین صرفه جویی، قابلیت کار، ویزگی های سخت شدگی و سهولت در باز تولید همین عملکرد، از یک بچینگ به بچینگ دیگر می باشد. هر یک از گروه های مذکور از SCC چه انتظاری دارند؟

  • تولید کننده بتن: تمایل تولید کننده بتن توسعه یک مخلوط بتن است که نیازهای عملکرد مشتری را تامین می کند و به راحتی و با صرف تلاش و هزینه منطقی باز تولید شود.
  • پیمانکار بتن: یک پیمانکار (یا تیم بتن ریزی در یک کارخانه تولید بتن پیش ساخته) مخلوط بتنی را می خواهند که به راحتی جایگیری شده و بدون تاخیر در زمان گیرش پرداخت شود ضمن اینکه به ویزگی های سخت شدگی لازم دست یابد (مطابق آنچه توسط مهندس طراحی شده است). پیمانکاری که ترکیب بتنی یکنواخت با ویزگی های تازگی و سخت شدگی می خواهد، باید هزینه منطقی آن را پرداخت نماید.
  • مهندسین طراح یا مشاورین، مالک یا نماینده مالک، خواهان ترکیب بتنی هستند که دارای ویژگی های سخت شدگی نهایی و ضروری برای ساخت و ساز است، از جمله زیبایی شناسی و ظاهر سطح تا عمر طولانی را برای سازه تامین کند. این تعادل نیازها و خواسته های چندگانه اساس تعیین نسبت ترکیب برای انواع بتن از جمله SCC می باشد. برای توسعه ترکیباتی که تمام این نیازها را تامین می کند، یک فهم دقیق تر از واکنش ذرات تشکیل دهنده مخلوط ضروری است.
  • ترکیب بتن: جدا کردن آن و قرار دادن هر کدام از آنها بر روی یکدیگر.

ویژگی های سخت شدگی برای تمام ترکیبات بتنی اهمیت خاصی دارد. SCC نسبت بندی می شود تا بتن ریزی و مقاومت را تسهیل بخشد، اما ویژگی تازه باید در مرحله دوم ویژگی هایی از قبیل مقاومت تراکمی، افت انقباض، خزش تراکمی، مدول الاستیسیته و سایر موارد قرار داشته باشد. متخصص بتن باید در مرحله اول به بازنگری ویژگی های سخت شدگی مورد نیاز برای پروژه بپردازد و تعیین کند که آیا آنها محدودیت هایی را بر انواع یا مقادیر مصالح به کار رفته در ترکیب SCC اعمال می کنند. ویژگی های سخت شدگی ممکن است بر نسبت آب به سیمان، محتویات آب، حجم مصالح دانه درشت، جمع خمیر و ترکیب پودر سیمانی و دیگر فاکتورها تاثیر بگذارند. در تعیین نسبت برای ویژگی های SCC باید این محدودیت ها را مدنظر قرار دهیم.
مواد تشکیل دهنده که برای نسبت ترکیبات SCC به کار می روند، غالباً همان موادی هستند که برای ترکیبات بتن معمولی به کار می روند: سیمان پرتلند، مصالح دانه ریز، مصالح دانه درشت، آب، ترکیبات شیمیایی، مصالح سیمانی مکمل و سایر موارد. یک تفاوت کاربرد پودرهای غیرسیمانی دانه ریز برای افزایش محتویات خمیری در SCC، همانند بتن معمولی می باشد. SCC می تواند از طریق بلوک هایی از خمیر و ملات ارزیابی گردد که در ذیل آن را تعریف می کنیم:

  • خمیر + هوا = سیمان + سایر پودرها (شامل ممصالح دانه ریز از کل مصالح) + آب و هوا
  • ملات = خمیر + مصالح دانه ریز
  • بتن = ملات + مصالح دانه درشت

دیدگاه معتبر دیگر بررسی بتن به عنوان ترکیبی از فاز سیالیت (خمیر) و فاز جامد (مصالح دانه ریز و درشت) است. در بعضی از جنبه ها، بتن مترادف یا مشابه بدن انسان است، مصالح جامد از اسکلت و خمیر همانند عضله عمل می نماید. روشی که در آن عضله و اسکلت توام با هم عمل می کنند، تعیین کننده نقطه قوت و تحرک بدن است و مشابه آن، ترکیب خمیر و مصالح دانه درشت با هم تعیین کننده تحرک بتن و به ویژه مخلوط بتن SCC است.
در این فصل، نسبت SCC از نقطه نظر خمیر و مصالح بررسی (مصالح دانه ریز و درشت که ترکیب شده اند) و بر تاثیر ویزگی تازه آنها تمرکز خواهد شد.

بررسی مصالح

زمان تعیین نسبت بندی یک مخلوط SCC، اطلاعات ذیل در مورد سنگدانه ها به کار می رود.

سنگدانه با ماکزیمم اندازه (MSA)

این ویژگی بر پتانسیل سنگدانه ها، توانایی عبور و قدرتمندی مخلوط تاثیر می گذارد. سنگدانه های بزرگتر دارای یک پتانسیل تفکیک بالاتر بوده و سنگدانه های کوچکتر قدرت ترکیب SCC را فزایش خواهند داد. زمان بحث و بررسی MSA و قابلیت عبور، تمایز بین عبارات «اندازه ماکزیمم» و «اندازه نرمال ماکزیمم» مناسب است. چرا که آنها گاهی به جای یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرند. ترمینولوژی بتن ACI آنها را به صورت ذیل تعریف می کند:

  • اندازه ماکزیمم: در مشخصه های مربوط به سنگدانه ها و شرح آنها، کوچکترین شکاف الک که باید از میان آن کل مقادیر سنگدانه ها عبور کنند.
  • اندازه ماکزیمم نرمال: در مشخصه های مربوط به سنگدانه ها و شرح آنها، کوچکترین شکاف الک که باید از میان آن کل مقادیر سنگدانه هایی که امکان عبور پیدا می کنند، یعنی درصد کمی از نمونه ها ممکن است در این الک باقی بمانند.

برای نمونه، در یک درجه یا گرید ASTM C 33#57 ، ماکزیمم اندازه 5/37 میلی متر بوده و ماکزیمم اندازه اسمی 25 میلی متر است. زمان انتخاب اندازه سنگدانه ها برای یک ترکیب بتن اسلامپ رایج، ACI 211 عنوان می کند که بزرگترین اندازه ممکن باید به کار رود چرا که منجر به کاهش نیاز کاربر بتن به خمیر می شود. این در دو روش اتفاق می افتد: توزیع اندازه ذرات را گسترده تر می کند و این امکان را می دهد که بسته بندی ذرات متراکم تر شوند (با فرض یک سنگدانه با درجه بندی خوب) و مساحت سطح را کاهش می دهد.

ACI211 همچنین محدودیت های ذیل را در مورد اندازه ماکزیمم اسمی ارائه می دهد.

  • S 1/5 باریک ترین اندازه بین کناره های قالب
  • S 1/3 عمق دال ها
  • S 3/4 مینیمم فضای مشخص بین میله های تقویت جداگانه، دسته میله ها یا کابل های پیش تنیده.

وزن مخصوص

همانند تعیین نسبت در بتن معمولی، وزن مخصوص برای تبدیل جرم به حجم مطلق به کار می رود.

فضای خالی میان سنگدانه های ترکیبی

ارزیابی سنگدانه های محلی موجود به تعیین نسبت واقعی سنگدانه های ریز و درشت کمک می کند ولی جرم به کار رفته در یک ترکیب را تعیین نمی کند، اما غالباً نسبت واقعی سنگدانه ها تعیین می شود. زمانی که سنگدانه ها با یکدیگر ترکیب می شوند، ترکیب سنگدانه ها با یک حجم معین از فضای خالی بین ذرات ایجاد می شود. نسبت ترجیحی، نسبتی است که از کمترین حجم فضای خالی برخوردار باشد، چرا که این حجم خالی باید با خمیر گران قیمت تر پر گردد. فضای خالی ترکیبی به مفهوم تراکم در بسته بندی است. هر چقدر که توزیع اندازه ذره بیشتر باشد، سیستم به صورت متراکم تر بسته بندی می شود. انتخاب MSA نیز بر حجم فضای خالی تاثیر می گذارد. نسبت سنگدانه های موجود برای به حداقل رساندن فضای خالی می تواند از طریق انتخاب نسبتی سازی شود که با یک منحنی درجه بندی ایده آل بیشترین تناسب را دارد از قبیل مواردی که توسط فولر و تامسون و دیگران طراحی شدند.

شکل ذره و زاویه دار بودن ذرات

سنگدانه های گرد و هم اندازه از تراکم بسته بندی بالاتری نسبت به سنگدانه های گوشه دار و نامنظم برخوردارند. این اطلاعات نیز یک مسیر نسبی برای تعیین نسبت بندی ارائه می کند. هنگام نسبت بندی سنگدانه هایی که تخت و طویل می باشند، خمیر نسبتاً بیشتری برای دستیابی به جریان (به نسبت زمان استفاده از سنگدانه هایی با ابعاد برابر) مورد نیاز است. مشخصاً سنگدانه هایی با اشکال گوشه دار نیازمند خمیری بیشتر از سنگدانه های گرد است. ذرات هم اندازه و گرد نیز باعث ارتقاء و افزایش جابجایی و تحرک بهتر می شود.

تعیین درجه توزیع اندازه ذرات

درجه بندی کلی یک اسکلت سنگدانه ای نشانگر مساحت کل سنگدانه ها می باشد. با توجه به اینکه مساحت نسبتاض بالاتر و یا کمتر است شاخصی برای نسبت های اولیه و نیز تنظیمات آزمایشی ارائه می کند. برای ایجاد پایداری، آگاهی از میزان سنگدانه های عبوری از الک های 300 و 75 میکرومتر می تواند بر نسبت های سیمان یا سایر پودرهای موجود در این ترکیب تاثیر بگذارد.

بررسی بخش خمیر / سیال

خمیر برای عملکرد SCC حیاتی است، بدون خمیر کافی و مناسب ترکیب SCC مطلوب نخواهد بود (صرف نظر از اینکه چگونه سنگدانه ها درجه بندی شده و یا گرد و تمیز می باشند). هنگام نسبت بندی SCC، دو موضوع اصلی در خصوص خمیر مطرح است:

  • اندازه: حجم خمیر مورد استفاده چقدر است؟
  • رئولوژی خمیر چیست، چگونه مصالح جامد بدون ایجاد تفکیک و یا انسداد درون آن به راحتی حرکت می کنند؟

موضوعات متعدد برای کنترل خمیر (از حجم تا رئولوژی ترکیب) می پردازد

تصویر 8-2 به نمایش موضوعات متعدد برای کنترل خمیر (از حجم تا رئولوژی ترکیب) می پردازد.

آیتم هایی که در تعیین نسبت بخش خمیری / سیالیت در مخلوط SCC باید مورد توجه قرار گیرد

تصویر1 آیتم هایی که در تعیین نسبت بخش خمیری / سیالیت در مخلوط SCC باید مورد توجه قرار گیرد

حجم خمیر

تئوری خمیر اضافی نشان می دهد که برای تقویت جریان بتن، نه تنها باید فضاهای خالی بین ذرات جامد و سطوحی پوشیده شده پر شوند، بلکه یک خمیر اضافی دیگر نیز لازم است تا ذرات جامد را از یکدیگر جدا کند.
با یک ترکیب خمیر ثابت، زمانی که حجم خمیر و ضخامت لایه های خمیر در اطراف ذرات افزایش یابد احتمال برخورد سنگدانه ها کاهش می یابد، در نتیجه جریان اسلامپ افزایش یافته و ویسکوزیته ترکیب کاهش می یابد.
حجم خمیر یکی از مهمترین عوامل کنترل در تعیین نسبت ترکیب SCC می باشد. این در حقیقت ساده این است، هر چقدر که حجم خمیر بالاتر باشد، به احتمال بیشتر بتن خمیر را حرکت می دهد (و شانس کمتر برای انسداد و تفکیک وجود دارد) چالش واقعی، ایجاد تعادل میان توسعه و ویژگی های تازه و الزامات ویژگی سخت شوندگی می باشد.

رئولوژی خمیر

کنترل رئولوژی خمیر پیچیده تر از کنترل حجم خمیر است. ابزارهای متعدد در کنترل رئولوژی خمیر مانند آب، کاهش دهنده آب با طیف بالا (HRWRs)، ویسکوزیتی اصلاح مواد افزودنی (VMAs)، سیمان، مواد سیمانی مکمل (SCMs) و سایر پودرهای ریز که در اختیار متخصص می باشد. تمام متخصصین بتن از نسبت آب به سیمان و نسبت مواد سیمانی با آب آگاهی دارند که هر کدام از طریق جرم محاسبه شده و برای کنترل ویژگی هایی از قبیل مقاومت فشاری و پایداری مورد استفاده قرار می گیرند. اکثر متخصصین بتنی می دانند که با فرض برابری تمام موارد دیگر زمانی که نسبت آب به سیمان کاهش می یابد، بتن چسبنده شده و یا ویسکوزیته آن بالا می رود. اکثر پودرهای به کار رفته برای تعیین نسبت SCC از وزن مخصوص متفاوت برخوردارند که همین امر محاسبه کل جرم را برای مقایسه ترکیبات و کنترل رئولوژی پندان اثربخش نمی داند. نسبتی که برای کنترل رئولوژی خمیر مفید است نسبت آب به پودر به لحاظ حجم (wv/pv) است. روش تعیین نسبت اصلی که توسط او کامورا طراحی شده است یک نسبت WV/pv بین 9/0 و 0/1 را پیشنهاد می کند که با نسبت آب به سیمان بین 29/0 و 32/0 مشابه است و صرفاً سیمان پرتلند در آن استفاده می شود.
براساس تجربه عملی این ترکیبات نسبتاً چسبنده بوده به این معنی که ویسکوزیته آنها بسیار بالا می باشد.
ترکیبات شیمیایی از قبیل HRWRs و VMAs برای کنترل رئولوژی خمیر و در نتیجه رئولوژی بتن، بدون نیاز به تنظیم نسبت های ترکیب، مورد استفاده قرار می گیرند. برای مثال، HRWRs برای افزایش سیالیت بدون افزودن آب به کار می روند که می توانند ویسکوزیته را کاهش دهند. VAMs برای افزایش ویسکوزیته به کار می رود درحالی که نه آب را کاهش داده و نه پودر را افزایش می دهد.
علاوه بر تنظیم میزان آب یا پودر و در نتیجه با دستکاری نسبت wv/pv یا به کار بردن افزودنی ها، ترکیب پودر می تواند برای نفوذ و تاثیر بر رئولوزی خمیر تقسیم شود.

ترکیب پودر

ترکیب پودر بر روی تمام بخش های ترکیب SCC تاثیر می گذارند، از ویژگی های تازه، رئولوژی، سفتی یا گیرش تا ویژگی های سخت شدگی، همچنین کارآمدی و مقدار مورد نیاز HRWR و انتخاب ترکیب مناسب پودر نیازمند دانش و شناخت مصالح محلی و سپس تصمیم گیری در مورد نسبت ترکیب آن مصالح است. انتخاب پودر و نسبت های آنها از طریق تاثیر آنها بر عملکرد، قابلیت دسترسی آنها، هزینه و توانایی کارخانجات تولیدی برای جابجایی پودرهای چندگانه تعیین می شود.
نقطه شروع برای ترکیب، پودر سیمان پرتلند است. سیمان زمانی انتخاب می شود که تعیین نسبت SCC دارای تاثیر بیشتری بر رئولوژی خمیر است، چرا که سیمان می تواند نیاز به آب داشته و واکنش به شیمی HRWR در آن وجود دارد. برای مثال اگر یک ترکیب ابتدا با یک سیمان خاص و یک سیمان جدید با یک میزان آب مورد نیاز کمتر، نسبت بندی شود و سپس با مواد اصلی جایگزین شود، این فرصت وجود دارد که یا میزان آب یا مقدار HRWR تغییر کند. با این وجود این تغییر می تواند منجر به تغییر رئولوژی خمیر گردد، به خصوص اگر میزان آب کاهش یافته باشد. به خاطر قابلیت تغییر در ویزگی درون پودرها و نیز بین انواع متفاوت پودرها، هیچ توصیف واحدی نمی تواند بیان کننده تاثیر یک پودر بر ویژگی SCC تازه باشد. اگر یک پودر برای جایگزینی سیمان به کار رود، تاثیر آن همیشه متناسب با ویزگی های آن ترکیب سیمان ویژه است. وقتی که ویزگی های سیمان تغییر می کند میزان نسبی تاثیر دیگر پودرها نیز تغییر می کند. بنابراین وقتی که یک پودر جدید در نظر گرفته می شود باید مورد آزمایش قرار گیرد. گزینش خمیر مناسب و ترکیب پودر می تواند عمیق ترین بخش تعیین نسبت یک ترکیب SCC باشد (باتوجه به آزمون موجود و این فرضیه که تولید کننده پودرهای متعدد را در اختیار دارد).

روش های تعیین نسبت SCC

بیش از پانزده روش تعیین نسبت ترکیب SCC در سراسر دنیا طراحی شده اند. از این تعداد تنها دو روش شامل مقاومت تراکمی (به عنوان بخشی از معیارهای موجود) می شود در حالی که اکثر روش ها برای دستیابی به ویژگی های SCC تازه به تعیین نسبت می پردازد. تکنیک هایی که بر ویژگی های تازه تمرکز دارند به دو گروه مهم تقسیم بندی می شوند:

  1. آنهایی که براساس میزان محاسبه از طریق آزمون و نیز ارزیابی مواد خام مورد استفاده، به دست می آیند.
  2. آنهایی که مبتنی بر انتخاب مصالح، پودر و مقادیر آب از یک سری جداول کلی هستند. با وجود این فرآیند، تمام روش ها نیازمند آزمون نسبت های انتخاب شده هستند. هیچ روشی وجود ندارد که ترکیب مطلوب را صرفاً از طریق بررسی ویزگی های مصالح ارائه کند. با این وجود متدولوژی ها، تعداد آزمایش های ضروری را کاهش می دهند. هدف درک و شناخت منطق موجود در تعیین نسبت ترکیبات SCC می باشد.

روش طراحی ترکیب منطقی

در روش طراحی ترکیب منطقی که توسط او کامورا و اوزاوا ارائه شده است 4 مرحله ذیل ارائه می شود:

  1. میزان سنگدانه های درشت که در 50% حجم جامد تثبیت می شود.
  2. میزان سنگدانه های ریز در 40% حجم ملات ثابت است.
  3. نسبت wv/pv بین 9/0 و 0/1 قرار دارد (بسته به ویژگی های پودر).
  4. مقدار روانسازها و نسبت wv/pv نهایی به گونه ای تعیین می شود که قابلیت خود تراکمی را ایجاد می کند.

اندازه گیری های بتن

روش CBI

در روش CBI که توسط بیلبرگ و دیگران ارائه شده است، سه مرحله ذیل مدنظر قرار می گیرند:

  1. مینیمم حجم خمیر را مطابق با ویژگی های سنگدانه ای، معیارهای ویژگی سخت شدگی، معیارهای توانایی عبور (بیان دقیق جزئیات سازه ای) محاسبه کنید. محاسبات مربوط به تعیین میزان سنگدانه درشت براساس رابطه بین MSA و کوچکترین شکاف که از طریق آن بتن باید جریان یابد انجام می شود. یک متدولوژی جهت دستیابی به میزان حجم خمیر مورد نیاز، از طریق بررسی اطلاعات فوق و نیز فضای خالی بین اسکلت سنگدانه ها ارائه شده است.
  2. ویژگی های بتن سخت شده و تازه را آزمون نموده و آن را کنترل کنید.

روش ICAR

این روش از سوی مرکز بین المللی تحقیقات مصالح طرح شده و شامل سه مرحله زیر می باشد:

  1. سنگدانه ها و MSA به کار رفته را انتخاب کنید و آنها را برای تراکم، بسته بندی، شکل و براساس گوشه دار بودن، ارزیابی کنید و میزان فضای خالی برای انتخاب ترکیبات مختلف را تعیین کنید.
  2. تعیین حجم مناسب خمیر برای پر کردن مطلوب و قابلیت عبور براساس میزان فضای خالی، ارزیابی شکل و گوشه دار بودن از مرحله 1 و ضروریات قدرتمندی.
  3. تعیین ترکیبات خمیر براساس الزامات ویژگی تازه و سخت شدگی

روش ACI 237

ACI 237R-07 دستورالعمل های ذیل را برای تعیین نسبت ترکیبات SCC ارائه می کند که یکی از ویژگی های بتن scc به شمار می رود. (تعدادی از جداول حاوی این مراحل هستند، اما در اینجا ارائه نمی شوند):

  1. تعیین الزامات جریان اسلامپ مناسب براساس کاربرد
  2. تعیین ماکزیمم اندازه مناسب سنگدانه های درشت و میزان سنگدانه های درشت براساس الزامات توانایی عبور این روش میزان سنگدانه های درشت با 50% حجم مطلق ترکیب را پیشنهاد می کند. این براساس طراحی یک ترکیب منطقی است که قبلاً اشاره شد.
  3. برآورد میزان سیمان / پودر مورد نیاز براساس الزام جریان اسلامپ
  4. محاسبه حجم ملات و خمیر
  5. انتخاب افزودنی های مناسب برای استفاده
  6. بسته بندی مخلوط های آزمایشی
  7. آزمون ترکیبات مربوط به ویژگی های مورد نیاز سخت شدگی و ویژگی تازه
  8. براساس نتایج، نسبت ها را تنظیم کنید، مجدداً بسته بندی کرده و آزمون را انجام دهید.

باید با هر روش مربوط به تعیین نسبت SCC، به ویژگی های سخت شدگی توجه و دستورالعمل هایی را برای دستیابی به ویژگی های تازه مورد نیاز ارائه داد. در بعضی از موارد، توانایی عبور اهمیت دارد و از این رو انتخاب اندازه سنگدانه های درشت و حجم آنها اولین اولویت خواهد بود. اگر توانایی عبور اهمیت نداشته باشد، سایر الزامات عملکرد از قبیل اهمیت پرداخت سطحی ممکن است بر فرآیند غالب شوند و این الزامات باید از ابتدا مشخص باشند.

اندازه ماکزیمم سنگدانه ها را انتخاب کنید

این مورد اساساً درصدد تضمین میزان قابلیت عبور کافی می باشد، گرچه سنگدانه های بزرگتر دارای یک گرایش بیشتر برای تفکیک یا تجزیه هستند. این گزینه می تواند اساس تجربه قبلی با اجزاء بتن ریزی شده، صورت گیرد، اگر چنین تجربه ای وجود نداشته بادشد، پیشنهادات ACI در ذیل برای ماکزیمم اندازه اسمی محدودیت ها، می توانند به کار گرفته شوند:

  • برای قالب ها، S 1/5 باریک ترین بعد بین اضلاع
  • برای دال ها، S 1/3 عمق
  • برای میلگردهای تقویت مجزا، دسته میلگردها، یا کابل های پیش تنیده، S 1/4 مینیمم فضای مشخص بین آنها.

برای تضمین قابلیت عبور، مولف پیشنهاد می کند که چنانچه هیچ تجربه قبلی وجود نداشته باشد و قابلیت عبور یک ویزگی عملکردی مهم تلقی شود، این تا سطح 1/2 مینیمم فاصله آزاد کاهش می یابد، و باید شامل فاصله آزاد بین آرماتور و اطراف قالب ها گردد.

انتخاب ترکیب

نسبت مناسب سنگدانه باعث به حداقل رسانی فضای خالی اسکلت سنگدانه های ترکیبی می شود. این ترکیب می تواند از طریق اندازه گیری فضای خالی سنگدانه های ترکیبی یا تناسب کل درجه بندی ترکیبی با یک منحنی درجه بندی ایده آل از قبیل قدرت منحنی 45/0، منحنی بولومی یا سایر منحنی ها تعیین شود. الزامات توانایی عبور نیز بر ترکیب سنگدانه های کار رفته تاثیر بگذارد. روش CBI حاوی یک معادله برای محاسبه محتوای سنگدانه های درشت براساس اندازه سنگدانه ها می باشد.

انتخاب یک میزان سنگدانه های درشت

در این روش ممکن است زمانی در اولویت باشد که ویژگی های سخت شدگی معین از قبیل مدول الاستیسیته مورد توجه قرار گیرد. جدول 1 زیر به نمایش حجم مصالح دانه درشت براساس اندازه سنگدانه (حاصل از آنالیز دومونی) می پردازد. یک محدوده کامل از حجم مصالح دانه درشت عملاً مورد استفاده قرار گرفته اند. حجم سنگدانه ها بیشتر است و این محدوده برای MSA بزرگتر است.

محدوده % حد فاصل % میانگین % میلی متر
9/34- 3/28 9/30 0/31 ˂ 20
3/42- 28 7/31 3/32 = ˃ 20

جدول 1 حجم مصالح دانه درشت در هر مترمکعب در برابر MSA

تعیین کمیت خمیر مورد نیاز

میزان فضای خالی اسکلت سنگدانه ها، مساحت، شکل ذره سنگدانه و هدف جریان اسلامپ تماماً بر حجم مورد نیاز خمیر تاثیر می گذارند. جدول 2 به ارائه اطلاعات از آنالیزهای مطالعه موردی توسط مولف و نیز دومونی می پردازد که شامل حجم خمیر محاسبه شده از آنالیز توسط مولف می باشد. در بعضی موارد فاقد محتویات هوا و بعضی اوقات شامل محتویات هوا بوده است. در این موارد مولف یک محتوی هوای ایجاد شده 2 درصد را در نظر می گیرد.
در مقایسه میان خمیر دارای هوا و بدون هوا، حجم خمیر دارای هوا ماکزیمم مقادیر موجود به میزان قابل توجهی افزایش نمی یابد. با این وجود مینیمم مقادیر تا حد 6 درصد افزایش یافته و کل محدوده را از 8 تا 12 درصد کاهش می دهد.
همان طور که قبلاً بررسی نمودیم، حجم خمیر مورد نیاز با برخی عوامل در نوسان خواهد بود، از جمله فضای خالی سنگدانه ها. فضای خالی در اثر تراکم بسته بندی ایجاد می شود که تحت تاثیر از ماکزیمم اندازه سنگدانه ها می باشد. در آنالیز مطالعه موردی دومونی، محتویان خمیر میانی بالاتر برای ترکیباتی که از سنگدانه های ماکزیمم دانه درشت با سایز کوچک تری استفاده می کنند نیز مشاهده شده است. نیاز به مصرف خمیر نیز تحت تاثیر شکل ذره قرار دارد. در همان آنالیز ضرورت مصرف بالاتر خمیر با سنگدانه های خرد شده مشاهده شد. این نتایج غیر منتظره بود و مثال دیگری از نحوه تشابه قوانین حساب سرانگشتی برای ویژگی های ترکیب SCC با قوانین سرانگشتی بتن معمولی ارائه شده است.
به محض افزایش جریان اسلامپ، کاربرد محتویات بالاتر خمیر توصیه می شود: ACI 237 این روند را از طریق میزان پودر بالاتر برای اهداف جریان اسلامپ بالاتر پیشنهاد می کند. اگر ترکیب SCC با خمیر ناکافی نسبت بندی شود گرایش متخصص به سمت افزایش در HRWR خواهد بود. با این وجود، این می تواند خمیر را پراکنده نموده و منجر به آب دهی و ناپایداری گردد.

محدوده % حد فاصل % حد وسط %  
43- 35 38 39 Author's with air
41- 29 34 35 Author's with air
42- 30 35 35 Domone's

جدول 2 به داده های حجم خمیر براساس آنالیز مطالعه موردی

انتخاب محتویات آب به عنوان اول در تجزیه و تحلیل مطالعات موردی دامنه محتویات آب از 148 تا 200 کیلوگرم در هر متر مکعب و میانگین 174 کیلوگرم در هر متر مکعب می باشد. به عنوان یک جزء اولیه خمیر، محتوی آب دارای تاثیر چشمگیری بر خمیر و در نتیجه بر ویسکوزیته بتن می باشد. ویسکوزیته یک مخلوط SCC می تواند بر مزایای حاصل در یک پروژه مشخص تاثیر بگذارد. پس در بعضی از موارد، محتوی آب می تواند برای دستیابی به یک ویسکوزیته و در نتیجه تاثیر گذاری بر مزایای مطلوب و معین انتخاب شود. برای اجزاء مسلح فشرده نیاز به میزان آب کمتر است. این منطقی است، زیرا ویسکوزیته خمیر برای اجتناب از انسداد سنگدانه های درشت اهمیت دارد. ضمناً این امکان وجود دارد که این روند تحت تاثیر الزامات مقاومت تراکمی پروژه قرار داشته باشد. زمانی که پرداخت سطحی اهمیت داشته باشد، محتوی آب به سمت بخش انتهای فوقانی این محدوده متمایل می شود که در این زمان کاهش ویسکوزیته خمیر (برای دستیابی به سطح یکنواخت، حباب سطحی) کاملاً منطقی است. زمانی که دسترسی محدود و لزوم کاربرد اشکال پیچیده اهمیت داشته باشند، محتویات آب به صورت یکنواخت توزیع می شوند.

انتخاب نسبت W/C و محتویات هوا، براساس مقاومت فشاری و الزامات قابلیت پایداری

در اکثر موارد، مقاومت فشاری یک ترکیب SCC بالاتر از مقاومت یک ترکیب اسلامپ معمولی با همان نسبت آب به سیمان می باشد با این وجود، نقطه شروع می تواند براساس تجربه قبلی با مصالح موجود انتخاب شود.

تعیین ترکیب پودر نهایی و کنترل نسبت wv/pv را براساس الزام عملکرد ویسکوزیته و سیالیت

به صورت فرضی، حجم خمیر، محتوی آب و ماکزیمم نسبت آب به سیمان مورد نیاز برای پروژه از قبل تعیین شده اند. از این اطلاعات، حجم آب، و سیمان می توانند تعیین شوند. اگر سایر پودرها در دسترس باشند، این مصالح باید در مقادیر مورد نیاز برای دستیابی به حجم خمیر نهایی افزوده گردد. اگر پودر دیگری در دسترس نباشد، باید محتویات سیمان و آب افزایش یابد (با همان نسبت). برای رسیدن به حجم خمیر مطلوب، ویسکوزیته یک ترکیب بتن می تواند از طریق تنظیم حجم یا ویسکوزیته خمیر تغییر یابد.. حجم خمیر پایین تر دارای نسبت های بالاتر wv/pu می باشد (به صورت فرضی در تلاش برای حفظ یک ویسکوزیته منطقی ترکیب بتن) در تلاش برای حفظ ویسکوزیته پایین تر ترکیب، در صورت امکان به منظور کنترل هزینه ها روش ترجیحی افزایش نسبت wv/pv به جای حجم کل خمیر توصیه می شود، اما بایستی در برابر الزامات ویژگی سخت شدگی متعادل گردد.
تعیین نسبت ترکیبات SCC تفاوت زیادی با تعیین نسبت ترکیبات اسلامپ معمولی ندارد. در اکثر موارد اساسی، این خمیر (شامل هوا) مخلوط است که جریان و ویزگی پایداری مخلوط را کنترل می کند. خمیر همچنین تاثیر سنگینی بر ویزگی های سخت شدگی و هزینه مخلوط دارد. در کنترل خمیر، حجم و یا ترکیب خمیر باید اطلاح گردد، بهینه سازی اسکلت سنگدانه ها (از شکل ذرات گرفته تا توزیع اندازه ذرات و چگالی بسته بندی) به حفظ مقادیر محتویات خمیر و کاهش نسبی هزینه ها کمک خواهد کرد.
تعداد متعددی از رویه های نسبت بندی SCC طراحی شده و دستورالعمل خوبی برای انتخاب نسبت های اولیه ارائه کرده اند.
همانند تمام روش های نسبت بندی مخلوط، خواه برای بتن اسلامپ معمولی یا برای SCC، آزمون و ارزیابی نسبت های انتخاب شده ضروری می باشد. لذا در صورت لزوم، تنظیم در نسبت ها باید به منظور دستیابی به عملکرد نهایی مطلوب، انجام شود.

جهت اطلاعات تکمیلی درباره محصولات و هرآنچه درمورد بتن لازم دارید که بدانید، می توانید به وبسایت www.clinicbeton.ir مراجعه نمایید.

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1398/11/13
سایر مقالات
ژئوتکستایل و الیاف پلی استر
ژئوتکستایل و الیاف پلی استر
در این تحقیق به بررسی نقش انواع رزین ها، الیاف و مواد کامپوزیت در مقاوم سازی سازه های بتنی پرداخته شده است. تقویت کننده ها الزاما به شکل الیاف بلند ن...
ادامه مطلب
استفاده از روان کننده نفتالین چگونه است
استفاده از روان کننده نفتالین چگونه است
افزودنی فوق روان کننده بتن پایایی بتن را به روشهای مختلف افزایش می دهد. فوق روان کننده بتن دارای مزایایی است که از جمله مزایای فوق روان کننده بتن بر...
ادامه مطلب
بتن سبک هوادار
بتن سبک هوادار
با توجه به پایان رسیدن عصرانرژی ارزان، حداقل انرژی در ساختمان مصرف گردد و دارای هزینه کمتری نسبت به سایر مصالح رایج باشد که این ایده ها با شناسایی بت...
ادامه مطلب
بتن سبک و اثر میکروسیلیس ها در افزایش مقاومت آن
بتن سبک و اثر میکروسیلیس ها در افزایش مقاومت آن
مردم کشور ما از سال 1312 با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفت صنایع کشور ، امروزه در حدود 26 الی 30 میلیون تن سیمان در سال ت...
ادامه مطلب

نظرات کاربران

به این صفحه امتیاز دهید
با تشکر امتیاز شما به این صفحه می باشد