مقاومت فشاری کسب شده در بتن

مقاومت فشاری کسب شده در بتن

تولید بتن حاوی افزودنی که دارای یک مقاومت 28 روزه برابر با یک بتن کنترلی، اما با حد سیمان خیلی پایین تر طراحی شده باشد، امکان پذیر است. با این حال، تا جایی که تنها دوام مدنظر باشد، انتخاب مقاومت های فشاری 28 روزه کاملا دلخواه است. بتن در سال های بعدی هم به کسب مقاومت ادامه می دهد. داده های در این حوزه موجود است که مربوط به مقاومت بتن های حاوی انواع مختلف افزودنی های کاهنده آب می باشد که تا سن 13 سالگی مورد آزمایش قرار داده اند و شکل 1-46 هم یک خلاصه گرافیکی از این اطلاعات را نشان می دهد. نقاط توپر حاکی از نتایج حاصل تا 50 سالگی برای چند صد نمونه بتنی عاری از افزودنی است. مشاهده می شود که کم و بیش داده های موجود با نقاط توپر، حداقل تا جایی که نتایج آزمایش ها برای بتن های کنترلی انجام شده، تطابق دارد. از این دیدگاه می توان نتیجه گیری کرد که در انواع افزودین های کاهنده آب موجود هیچ نشانی از افت های بعدی در مقاومت فشاری بتن یا هرگونه کاهش محسوس در کسب مقاومت وجود ندارد.

جدول 1-28 اثر یک عامل کاهنده آب لیگنوسولفوناتی بر پیوند آرماتورهای تحت ولتاژ خارجی اعمال شده (برگرفته از Kondo)

جدول 1-29 اثر یک عامل کاهنده آب لیگنوسولفوناتی بر پیوند آرماتور

تغییر شکل های حجمی

تغییر شکل های حجمی بتن عبارتند از جمع شدگی (که تحت شرایط خشک شدگی بتن رخ می دهد) و خرش (که عبارت از تغییر شکل اضافی حاصل) تحت یک تنش اعمالی می باشد. خزش قطعا تحت شرایط اشباع رخ می دهد (خزش پایه) اما تحت شرایطی که افت رطوبت داریم، به اندازه قابل توجهی افزایش می یابد.

شکل 1-46 افزایش در مقاومت فشاری بتن های حاوی عوامل کاهنده آب متنوع

از هر دوی تغییر شکل ها این انتظار می رود که با مکانیسم یکسانی به پیش رود. اگرچه از روند آن اطلاع مشخصی نداریم، اماب ا آب نگه داشته شده در ژل tobermorite در ارتباط است. این تغییر شکل های حجمی را به عنوان ملاحظات مهم طراحی تلقی می کنیم و درآیین نامه های اجرایی برای طراحی سازه ای لحاظ می کنیم. هرگونه تغییر در رفتار شناخته شده بتن با افزوده شدن اجزاء جزئی می تواند موجب مشکلاتی در دوام در سازه های بتنی شود؛ خیز فزآینده در تیرها و سقف ها، انتقال بار به آرماتورها، افت پیش تنیدگی در بتن پیش تنیده، تغییرات در حرکت نسبی میان اجزاء و تغییرات در پایداری ستون های و دیوارهای لاغر، همگی می تواند منجر به شکست های کلی یا جزئی گردد.

افزودنی بتون آب بندی

تغییر شکل های حجمی تا حد بالایی تابعی از طبیعت و کمیت خمیر سیمان در بتن است و نشان داده شده که مطالعه بر روی خصوصیات خمیر سیمان، از رابطه نزدیک با خصوصیات خمیر سیمان در بتنی که در آن لحاظ شده، حاکی می باشد.
ارائه تعریفی خلاصه وار از اثراتی که دسته بندی های مختلف مواد افزودنی بر روی تغییر شکل های حجمی دارند، بسیار مشکل می باشد. دلیل این امر به علت نتایج مغایری است که بین افراد انجام دهند آزمایش و انواع مختلف روش های آزمایشی استفاده شده حاصل شده است. اما نکات ارائه شده زیر برخی راهنمایی ها را پیرامون این مواد در بتن خواهیم داشت.

تغییر شکل های حجمی تحت شرایط اشباع شده

جمع شدگی/تورم

تحت شرایط اشباع در جایی که هیچ افت وزنی به علت تبخیر آب وجود ندارد، تغییر حجم اندکی برای افزودنی های لیگنوسولفوناتی در نمونه های خمیر سیمانی داریم. همچنین افزودنی های کاهنده آب تسریع کننده لیگنوسولفوناتی با افزوده شدن کلسیم کلرید یا تری اتانولامین افت وزنی را تجربه نمی کنند (شکل 1-47). این موضوع با جزئیات بیشتر برای ماده هیدروکسی کربوکسیلیکی عاری از مواد تسریع کننده اضافی مورد مطالعه قرار گرفته است. در شکل 1-48 می توان مشاهده نمود که هیچ یک از خصوصیت های جمع شدگی با افزوده شدن ماده افزودنی به طور محسوسی تغییر نکرده و تا حدی زیادی تابع انبساط حرارتی بتن نهایی می باشد.

شکل 1-47 تغییرات حجمی چسب های سیمانی تحت شرایط نزدیک به اشباع (Morgan)

شکل 1-48تغییرات حجمی بتن های حاوی یک عامل کاهنده آب اسیدی هیدروکسی کربوکسیلیک تحت شرایط اشباع (Neville)

خزش پایه

خزش بتن تحت شرایط نزدیک به اشباع (98% RH) با استفاده از افزودنی کاهنده آب لیگنوسولفوناتی مورد مطالعه واقع شده است. بک لیگنوسولفونات با افزوده شدن کلسیم کلرید و یک لیگنوسولفونات با افزوده شدن تری اتانولامین بررسی شده است. طرح های اختلاط استفاده شده در این کار دقیقا مشابه با هر اختلاط دیگری است. در نتیجه افزودنی های کاهنده آب به عنوان افزودنی های مستقیم برای افزایش کارایی استفاده می وشند. نتایجی در جدول 1-30 نشان داده شده و مشاهده می کنیم که تنها افزایش اندکی در خزش برای مخلوط ساده در هر یک از انواع افزودنی مورد مطالعه وجود دارد.
ارزیابی آماری از همه نتایج حاکی از آن است که، در 90 درصد موارد هیچ تفاوت محسوسی در خزش مخلوط ها وجود ندارد. برخی نتایج برا یمواد با پایه اسید هیدروکسی کربوکسیلیک در دسترس هستند و این داده ها به صورت گرافیکی در شکل 1-49 ارائه شده اند.

جدول 1-30 اثر افزودنی های لیگنوسولفوناتی بر خزش پایه بتن

شکل 1-49 خزش و بتن حاوی یک عامل کاهنده آب اسیدی هیدروکسی کربوکسیلیک تحت شرایط اشباع (Neville)

تغییرات حجمی تحت شرایط خشک

در این شرایط که رطوبت بتن از دست رفته، به هر مقدار تغییر شکل های حجمی تحت شرایط بارگذاری شده یا بارگذاری نشده می تواند اتفاق بیافتد. به سختی می توان گفت که چه درجه ای از رطوبت نسبی سازه بتنی در کاربردهای واقعی در معرض قرار می گیرد، اما قطعا برای بخش های نازک یا نزدیک سطح بخش های بزرگ، مبادله قابل توجهی در آب به علت تغییر شرایط اقلیمی رخ خواهد داد.
اگرچه برخی موارد استثناء هم در این باره وجود دارد، اما عموما توافق هست که هر دو نوع تغییر شکل ها تابعی از مکانیسم ساختاری یکسانی است و اینکه تاثیر دیگر عوامل همچون افزودنی ها بر جمع شدگی و خزش به شیوه مشابهی موثر است. همانگونه که پیش تر هم بیان شد، افزودنی های کاهنده آب به همراه نوع افزودنی، فاکتورهایی هستند که در تعیین اثرات بر روی تغییر شکل های حجمی بتنف اثرگذار هستند.

افزوده شدن مستقیم افزودنی کاهنده آب

این امر، کارایی بتن را افزایش می دهد. تاثیر همه انواع افزودنی کاهنده آب تحت این شرایط، افزایش جمع شدگی و خزش بتن یمی باشد. بعضی مقادیر متداول در جدول 1-31 نشان داده شده است. افزایش های قابل توجه در جمع شدگی و خزش در حضور افزودنی های حاوی کلسیم کلرید و تری اتانولامین به روشنی مشخص شده است.

جدول 1-31 اثر افزوده شدن مستقیم افزودنی های کاهنده آب بر خزش ناشی از خشک شدگی و جمع شدگی بتن

اضافه شدن افزودنی به همراه کاهش همزمان در میزان سیمان

با این کار مخلوط هایی ایجاد می شوند که دارای مقاومت های 82 روزه و خصوصیات کارایی مشابه با بتن کنترلی ساده دارند. با توجه به تغییر شکل های حجمی، به نظر می آید که مواد لیگنوسولفوناتی استفاده شده به این شکل، تغییرات خیلی اندکی در خصوصیات جمع شدگی و خرش بتن صورت می دهند. با این وجود، در مواردی که تری اتانولامین و کلسیم کلرید برای ایجاد مواد تسریع کننده اضافه شوند، امکان افزایش در جمع شدگی و خرش وجود دارد. تحقیقات صورت گرفته روی اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک، نشان می دهد که حتی در مخلوط های متناظر امکان این هست که افزایشی در تغییر شکل های حجمی شاهد باشیم (جدول 1-23). مجموع نتایج حاصل حاکی از آن است که با توجه به شرایط مختلف آزمایش توسط کلینیک بتن ایران، که به سختی می توان مقایسه صورت داد و تنها روندهای کلی قابل مشاهده است.