افزایش مقاومت بتن با افزودنی بتن
افزودن به مخلوط:
استفاده از مواد افزودنی برای اینکه بتن شما از نظر خواص مکانیکی و شیمیایی و موارد دیگر انتظارات شما را براورده نماید.
امروزه افزودنی‌های بتن نقش‌های مشابه، هرچند بسیار متنوع تر، ایفا می‌کنند. آنها ویژگی‌هایی مانند زمان تنظیم سریع یا کندتر، کارایی بهبود یافته و استحکام بیشتر را ارائه می‌دهند. علاوه بر کاهش میزان آب مورد نیاز، افزودنی‌های کاهنده آب به تولیدکنندگان مخلوط آماده اجازه می‌دهند از سیمان کم‌هزینه‌تر استفاده کنند و در عین حال ترکیبی به همان اندازه کارآمد را برای خدمه بتن فراهم می‌کنند.
تعیین الزامات برای مخلوط بتن
پیشرفت‌های فناوری در مواد، تجهیزات تولید و فرآیندهای بتن‌سازی، کاربردهای نوآورانه احتمالی بتن را در طیف وسیعی از کاربردها افزایش داده است. با این حال، مشخصات مخلوط بتن همچنان تجویزی است، که اغلب توانایی توسعه و استفاده از محصولات و روش‌های ساخت و ساز نوآورانه را محدود می‌کند. مشخصات باید به گونه‌ای طراحی شوند که از تخصص ذینفعان مختلف برای ارائه ساختاری با کیفیت بالا با طول عمر مطلوب به مالک بهره ببرند.
چالش‌ها و فرصت‌ها با مشخصات مبتنی بر عملکرد برای بتن قبلاً مورد بحث قرار گرفته‌اند.مشخصات تجویزی، مشخصاتی است که شامل جزئیات ترکیبی مواد یا وسایل و روش‌های ساخت می‌شود. عملکرد مورد نظر مربوط به یک نیاز تجویزی ممکن است تعریف شود. از طرف دیگر، مشخصات عملکرد، نتیجه مورد نیاز را که با معیارهای پذیرش مرتبط است، بدون جزئیات چگونگی دستیابی به آن، تعریف می‌کند. یک اصل مهم با الزامات عملکرد، همخوانی مسئولیت و اختیار است. به ذینفع خاص اختیار مناسبی را با مسئولیت تعیین شده برای دستیابی به نتیجه دلخواه می‌دهد. یک مشخصات تجویزی، با یک نتیجه عملکرد بیان شده یا تعریف نشده، چنین نیست. مشخصاتی که الزامات تجویزی و عملکردی متناقض را با هم ترکیب می‌کنند، مشکل‌سازتر هستند.
در یک ارزیابی اخیر، الزامات تجویزی که توسط تولیدکنندگان بتن سخت تلقی می‌شوند، رتبه‌بندی شدند و فراوانی این الزامات با بررسی نمونه‌ای از حدود 100 مشخصات برای انواع مختلف سازه‌ها تعیین شد. بیشتر این الزامات تجویزی با استانداردهای مؤسسه بتن آمریکا (ACI) سازگار نیست و در اینجا مورد بحث قرار گرفته است.
محدودیت‌های تجویزی در نسبت
نسبتهای مخلوط
نسبت مخلوط برای بتن باید به گونه‌ای ایجاد شود که کارایی لازم برای ساخت داشته باشد و از کمترین حجم خمیر مرغوب (مواد سیمانی و آب) تشکیل شده باشد که مقاومت و دوام مورد نیاز را در عضو سازه مطابق با طراحی فراهم کند که شامل در نظر گرفتن شرایط قرار گرفتن در معرض است. این امر مستلزم استفاده از سیمان‌ها و سنگدانه‌های محلی با کیفیت خوب با ویژگی‌های ثابت، استفاده از مواد سیمانی مکمل (SCMs) برای بهبود دوام و توسعه طولانی مدت و استفاده موثر از افزودنی‌های شیمیایی است که سازگار بوده و کارایی و کارایی مورد نیاز را فراهم می‌کنند. افزایش خواص بتن سخت شده مشخصاتی که دستیابی به این اهداف اولیه را کاهش می‌دهند باید از نظر قصد و محدودیت‌های بالقوه آنها بررسی شوند.
محدودیت‌های تجویزی در مورد مخلوط بتن چیست؟
حداکثر نسبت آب به مواد سیمانی (w/cm) با استفاده از فوق‌روان کننده‌های پایه کربوکسیلاتی. w/cm یک مخلوط یک پارامتر مهم است. برای هر مجموعه‌ای از مواد، یک رابطه منحصر به فرد بین استحکام و وزن بر سانتی متر وجود دارد. تولیدکنندگان بتن از این رابطه برای تناسب مخلوط‌های خود استفاده می‌کنند. نباید تصور کرد که این رابطه جهانی است. دو مخلوط با وزن بر سانتی‌متر یکسان اما حجم خمیر به میزان قابل توجهی متفاوت، خواص بسیار متفاوتی خواهند داشت (شکل 1). w/cm افزودنی کاهنده آب بتن همچنین بر نفوذپذیری یا خواص حمل و نقل بتن تأثیر می‌گذارد که در مواردی که دوام اهمیت دارد اهمیت دارد. این ویژگی همچنین با استفاده از SCM ها مانند خاکستر بادی، سیمان سرباره و دوده سیلیس به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد.
حداکثر w/cm باید برای رسیدگی به شرایط نوردهی که بر دوام بتن تأثیر می‌گذارد مشخص شود. در سال 2008، ACI 318 کلاس‌های نوردهی را برای چهار دسته دوام با حداکثر وزن بر سانتی‌متر و حداقل استحکام مشخص مرتبط ایجاد کرد. فرض این است که برای تضمین کیفیت، w/cm را نمی‌توان تأیید کرد، اما استحکام را می‌توان. در 73 درصد از مشخصات بررسی شده در ارزیابی، حداکثر w/cm بدون توجه به شرایط مواجهه مشخص شد. در اکثر موارد، استحکام مشخص شده با حداکثر w/cm مشخص شده مطابقت نداشت. برای مثال 3000 psi و w/cm 0.40. این یک تضاد ذاتی ایجاد می‌کند زیرا معیارهای پذیرش استحکام تضمین نمی‌کند که w/cm مشخص شده تامین شود. در برخی موارد، نسبت w/cm مشخص شده کمتر از 0.40 بوده و برای نوع عضو مناسب به نظر نمی‌رسد.
استفاده از w/cm کمتر از 0.40 محدود به بتن با مقاومت بسیار بالا یا برای شرایط شدید مواجهه است و برای ساختمان‌های بتنی چندان رایج نیست. تعیین w/cm کم بر هزینه مخلوط و کارایی آن برای قابلیت ساخت تأثیر می‌گذارد. همچنین می‌تواند منجر به محتوای مواد سیمانی و حجم خمیر بیشتر شود و در نتیجه نفوذپذیری مخلوط و پتانسیل ترک خوردگی به دلیل دما یا انقباض خشک شدن را افزایش دهد. اگر شرایط نوردهی برای یک عضو مستلزم استفاده از وزن کم بر سانتی‌متر باشد، باید از مقاومت بالاتر بتن در هنگام طراحی عضو استفاده کرد.
در حالی که w/cm یکی از عواملی است که نفوذپذیری را تحت تاثیر قرار می‌دهد، سهم مفید SCM ها به رسمیت شناخته نشده است. تست های مبتنی بر عملکرد وجود دارد که می‌تواند به عنوان جایگزینی برای w/cm استفاده شود.
حداکثر محدودیت در SCM ها
یک شرط در ACI 318 وجود دارد که حداکثر محدودیت‌ها را برای مقدار SCM برای بتن که در معرض چرخه‌های انجماد و ذوب و استفاده از مواد شیمیایی یخ زدایی قرار می‌گیرد تعیین می‌کند (کلاس قرار گرفتن در معرض F3). محدودیت به دلیل افزایش پتانسیل برای پوسته پوسته شدن در این نوع نوردهی در نظر گرفته شده است. در بتن مسلح، رسوب گذاری باعث کاهش پوشش و تشدید خوردگی آرماتور می‌شود. این شرایط نوردهی در ساختمان‌ها نادر است. این محدودیت در 85 درصد از مشخصات بررسی شده در ارزیابی بیان شده است. مشخصات این حد یا یک سوء تفاهم از هدف یا دستورالعملی برای به حداقل رساندن استفاده از SCMs در بتن است.
استفاده از SCM ها برای بهبود دوام - کاهش نفوذپذیری و مقاومت در برابر زوال ناشی از واکنش‌های قلیایی- سیلیس، حمله سولفات‌ها و سایر مواد شیمیایی - به خوبی ثابت شده است. کاهش نفوذپذیری بتن از خوردگی آرماتور محافظت می‌کند. در اعضای بتنی انبوه، افزایش مقدار SCM ها ابزار اقتصادی‌تر برای کاهش پتانسیل ترک حرارتی است. استفاده از SCM ها همچنین با دستیابی به اسلامپ بیشتر با آب کمتر و کاهش پتانسیل جداسازی، کارایی بتن را بهبود می‌بخشد. همچنین از طرح‌های پایداری حمایت می‌کند. گیرش کندتر یا سرعت افزایش مقاومت را می‌توان با استفاده خردمندانه از افزودنی‌ها جبران کرد و با روش‌های بلوغ برای تخمین مقاومت بتن در محل با افزایش سن تأیید کرد. پیشنهاد می‌شود که این محدودیت‌ها فقط برای کلاس نوردهی F3 مشخص شود.
حداقل محتوای سیمان
تعیین حداقل میزان سیمان برای بتن در بسیاری از مشخصات، یک باقیمانده تاریخی است. در 46 درصد از مشخصات بررسی شده مشاهده شد. در بسیاری از موارد، حداقل میزان سیمان مشخص شده به طور قابل توجهی بیشتر از مقدار مورد نیاز برای مقاومت مشخص شده بود. آژانس های بزرگراه دولتی به تعریف کلاس های بتن بر اساس محتوای سیمان ادامه می‌دهند. ممکن است هدف بهبود دوام باشد، اما این معیوب است. تأثیر نامطلوب بر گرمای هیدراتاسیون، انقباض و نفوذپذیری با نیاز به حداقل محتوای سیمان بالاتر مستند شده است (Obla et al., 2017). اثر بر خواص انتقال (یا نفوذپذیری) و انقباض خشک شدن به ترتیب در شکل 2 و شکل 3 نشان داده شده است.
این تمایل به کاهش مقدار SCM های قابل استفاده و افزایش حجم خمیر برای تأثیر نامطلوب بر عملکرد دارد. حداقل الزامات محتوای سیمان در استانداردهای ACI برای ساختمان‌ها وجود ندارد. این نیاز به طور قابل توجهی توانایی تولید کننده بتن را برای بهینه سازی مخلوط برای بهترین عملکرد محدود می‌کند و پیشنهادات رقابتی را محدود می‌کند. این نیاز، علاوه بر الزامات محافظه کارانه برای وزن بر سانتی متر، منجر به مقاومت واقعی بتن 30 تا 40 درصد بیشتر از مقاومت تعیین شده می‌شود و در نتیجه باعث طراحی بی اثر می‌شود که ساخت بتن را گران تر و پایدارتر می‌کند.
سایر مسائل قابل ذکر
کلام آخر
الزامات تجویزی برای مخلوط‌های بتن در مشخصات اغلب باعث تضادهای ذاتی می‌شود که می‌تواند بر قابلیت ساخت، هزینه های پروژه و کمبودهای پروژه ساخته شده تأثیر منفی بگذارد. بسیاری از مقررات تجویزی مشاهده شده در مشخصات الزامات تجویزی که از طریق یک فرآیند اجماع ایجاد شده‌اند سازگار نیستند. در حالی که برخی از این الزامات تجویزی هستند، اما با شرایط خاصی مرتبط هستند. روش‌ها و معیارهای آزمون مبتنی بر عملکرد قابل اعتماد در حال تکامل هستند و باید جهت آینده باشند. در این بین، طراحان باید مشخصات خود را بررسی کنند و به برخی از موارد مورد بحث در این مقاله بپردازند. این به بهینه سازی ساخت و ساز بتن و رقابت آن با سیستم‌های جایگزین کمک می کند.
در پایان در صورت تمایل به کسب اطلاعات بیشتر در خصوص پودر سخت کننده بتن و نحوه عملکرد و تاثیر این محصول بر افزایش مقاومت سطحی بتن و همچنین گروت سیمانی و گروت ریزدانه و بتونه کاسماتیک به صفحه محصول مورد نظر مراجعه نمایید.