همانطور که مي دانيم بتن خود تراکم،رواني بيشتري نسبت به بتن سنتي دارد و نيازي به ويبره کردن و استفاده از نيروي انساني بيشتري براي بتن ريزي ندارد.از عواملي که بين بتن سنتي با بتن خود تراکم تفاوت ايجاد مي کند،نسبت مواد سيماني بالاتر نسبت به بتن سنتي و همچنين استفاده از مصالح مکمل سيماني نظير دوده سيليس،روباره،خاکستر بادي و… در بتن خود تراکم مي باشد و عامل بسيار مهم ديگر در ساخت بتن خود تراکم،استفاده از فوق روان کننده هايي نظير ژلنيوم(Glenuim) مي باشد.

1-بتن خود تراکم (SCC)

 همانطور که مي دانيم بتن خود تراکم،رواني بيشتري نسبت به بتن سنتي دارد و نيازي به ويبره کردن و استفاده از نيروي انساني بيشتري براي بتن ريزي ندارد.از عواملي که بين بتن سنتي با بتن خود تراکم تفاوت ايجاد مي کند،نسبت مواد سيماني بالاتر نسبت به بتن سنتي و همچنين استفاده از مصالح مکمل سيماني نظير دوده سيليس،روباره،خاکستر بادي و… در بتن خود تراکم مي باشد و عامل بسيار مهم ديگر در ساخت بتن خود تراکم،استفاده از فوق روان کننده هايي نظير ژلنيوم(Glenuim) مي باشد.

 البته نسبت مواد سيماني بالاتر مشکلاتي در ساخت بتن خود تراکم ايجاد مي کند که مي توان حرارت هيداراتاسيون بالا و جمع شدگي(Shrinkage) بالا را نام برد.قابل ذکر است که هر پنج تيپ سيمان پرتلند مي توانند در بتن خود تراکم استفاده شوند.قابل توجه است که نوع و تيپ سيمان استفاده شده در بتن خود تراکم،اثرات غير قابل اجتنابي در عملکرد افزودني ها در بتن خود تراکم دارد،زيرا آزمايشات نشان داده است که مدول نرمي و همچنين در صد مقادير C3S , C3Aموجود در سيمان،اثرات بسيار ويژه اي در رواني و خواص رفتاري و مکانيکي بتن خود تراکم دارند.

 

1-1-مصالح مکمل سيماني و اثرات آن روي بتن خود تراکم  (SCM)

 همچنان که گفته شد،استفاده از مصالح مکمل سيماني اثرات ويژه اي در عملکرد بتن خود تراکم دارد،زيرا  اين مصالح نسبت به سيمان ارزان تر هستند،پس هزينه هاي نهايي مي تواند کمتر بشود.اين مصالح مکمل،کارپذيري و دوام بتن را افزايش مي دهد.همچنين يکي از مشکلات اصلي بتن را که ايجاد حرارت بالاي هيدراتاسيون که مخصوصاً در بتن ريزي هاي حجيم مشکل ساز مي باشد،را کاهش مي دهد.علاوه بر اينMehta  و Monteiro در سال 1993 در يافتندکه مواد مکمل سيماني که اکثراً بصورت پودر هاي ريز با مدول نرمي بسيار بالايي مي باشند،آب اضافي که با سيمان واکنش نمي دهد،را جذب کرده و همچنين خلل و فرج داخلي بتن را که باعث ايجاد آب انداختگي و جدا شدگي در بتن مي شوند،را کاهش مي دهد.

بدليل کاهش در کسب مقاومت در سنين اوليه بتن در مخلوط هاي  با مواد مکمل سيماني نظير خاکستر بادي و روباره و... ،مقاومت اين بتن ها در 28 روز اندازه گيري مي شود،زيرا مقاومت 28 روزه شاخص مقاومت است.

در ادامه سعي بر آن شده است که نمونه هايي کاربردي از مواد مکمل سيماني نظير خاکستر بادي و روباره و دوده سيليس توضيح داده شود:

 

1-1-1-خاکستر بادي(Fly Ash)

 استفاده از خاکستر بادي عموماً کارپزيري بتن خود تراکم را بهبود داده و آب انداختگي و جدا شدگي را کاهش مي دهد و پايداري و دوام بتن خود تراکم را افزايش مي دهد.بعنوان مثال  Sonebiدر سال 2004 در يافت که استفاده از خاکستر بادي تنش تسليم و ويسکوزيته ي پلاستيک بتن خود تراکم را کاهش مي دهدPark,Noh,Parkدر سال 2005  اگر چه دريافتند که خاکستر بادي به مقدارکمي تنش تسليم را کاهش مي دهد،ولي ويسکوزيته ي پلاستيک خمير فوق روان کننده را افزايش مي دهد.همچنين Somervilleو Shadle در سال 2002 دريافتند که خاکستر بادي مي تواند آب انداختگي را کاهش و پايداري را افزايش دهد.

 اثرات خاکستر بادي بستگي زيادي به جايگزيني سيمان با خاکستر بادي در حجم يا وزن مشابه دارد.در مقايسه اي بين رده ِ C خاکستر بادي و رده ِ F خاکستر بادي، رده ِ F خاکستر بادي کسب مقاومت اوليه را در محدوده ي بسيار زيادي کاهش مي دهد اما براي دوام بتن بهتر است. رده ِ Cخاکستر بادي زمان گيرش را نسبت به رده ِ F خاکستر بادي بيشتر به تاخير مي اندازد. Somervilleو Shadle در سال 2002 دريافتند که کاهش در مقاومت اوليه براي بتن هاي خود تراکم با خاکستر بادي مي تواند با استفاده از يک تند گير کننده جبران شود.

 قابل ذکر است که خاکستر بادي آسياب شده براي بتن خود تراکم استفاده مي شود.در يافته شده است که خاکستر بادي بسيار آسياب شده (Ultra-pulverized fly ash "UPFA")اثرش روي کارپذيري بتن خود تراکم شبيه يک ويسکوزيته ي معادل مي باشد که در آن رواني بدون کاهش ويسکوزيته افزايش پيدا مي کند.استفاده از خاکستر بادي آسياب شده خواص مکانيکي بتن خود تراکم را افزايش داده و جمع شدگي خشک بتن را کاهش مي دهد.

صورت ديگر استفاده از خاکستر بادي،استفاده بصورت خاکستر بادي رده بندي شده مي باشد که شامل ذرات ريز خاکستر بادي گرفته شده از يک منبع کلي تر(بزرگ تر) خاکستر بادي مي باشد.اين اندازه ي کوچک ذرات،واکنش پذيري را افزايش داده و بتن را به سمت افزايش مقاومت فشاري و افزايش دوام بتن هدايت مي کند.بر خلاف ذرات کوچکتر ديگر،استفاده از خاکستر بادي رده بندي شده آب لازم و جمع شدگي خشک و همگن بتن را کاهش مي دهد.

در سال 2001، Ferrarisو Oblaو  Hillدريافتند که خاکستر بادي رده بندي شده، تنش تسليم و ويسکوزيته ي پلاستيک خمير سيمان را موقعي که به جاي سيمان  با مقدار بهينه ي %12 جايگزين مي شود،را کاهش مي دهد.

 

1-1-2 دوده سيليس(Silica Fume)

 چنانچه نشان داده شده است،دوده سيليس به عنوان مصالح مکمل سيماني بصورت موفقيت آميزي در بتن خود تراکم استفاده شده است.(Domone 2006)دوده سيليس معمولاً براي افزايش چسبندگي و کاهش جداشدگي و آب انداختگي نظير خاکستر بادي استفاده مي شود(EFNARC 2005). همچنين در سال 1993 MehtaوMonterio  دريافتند که دوده سيليس،مقاومت فشاري،مدول الا ستيسيته و مقاومت خمشي بتن خود تراکم را افزايش داده و پايداري در همه سنين نمونه را بالا مي برد.اين افزايش در مقاومت ممکن است خصوصاً در سنين اوليه بتن در مقايسه با سيليس با ساير مصالح مکمل سيماني چشمگيرتر باشد.

 دوده سيليس،پايداري را موقع استفاده کم از(معمولاً کمتر از %6-4)با جايگزيني به جاي سيمان بالا مي برد ولي آثار زيانباري روي رواني بتن در حالت استفاده ي زياد دارد.بر طبق يافته هاي  Bacheدوده سيليس مي تواند کارپذيري بتن را افزايش دهد.براي خمير هاي طراحي شده براي بتن خود تراکم،اضافه کردن دوده سيليس تا %10 حجم جايگزيني به جاي سيمان،تنش تسليم را افزايش مي دهد.ويسکوزيته ي پلاستيک اگر چه موقعي که يک فوق روان کننده ي بر پايه ي پلي کربوکسيلاتي استفاده مي شود،کاهش پيدا مي کند و موقعي که يک فوق روان کننده ي بر پايه ي نفتاليني استفاده مي شود،افزايش پيدا مي کند ولي کاهش در ويسکوزيته ي پلاستيک به جايگزيني آب ميان ذرات سيمان و ذرات کروي شکل دوده سيليس بستگي دارد.

 

1-1-3-روباره(Slag)

 روباره به صورت موفقيت آميزي در بتن خود تراکم استفاده شده است(Ozyildirim 2005; Billberg 2000; PCI 2003;Domone 2006).روباره معمولاً در درجات بالاي جايگزيني نسبت به خاکستر بادي مورد استفاده واقع مي شود.روباره در کاهش گرماي هيدراتاسيون و هزينه ها مفيد و موثر است، اما تاثير آن درکارپذيري،نسبت به همان مقدار استفاده از خاکستر بادي پيشرفت و بهبودي زيادي ندارد