طبق تعریف انجمن بتن ایالات‌متحده بتن خود متراکم SCC «بتنی با کارایی زیاد و عدم جداشدگی است که می‌تواند در محل مورد نظر بتنریزی شده، فضای قالب و اطراف آرماتورها را بدون نیاز به ارتعاش مکانیکی پر کند». بهطور کلی بتن خودمتراکم با مصالح بتن معمولی ساخته میشود و در برخی موارد برای ساخت آن علاوه بر مقادیر نسبتاً زیاد فوق روان کننده، از افزودنی از افزودنی‌های اصلاح کننده ویسکوزیته [1](VMA)
1 افزودنی‌های اصلاح کننده ویسکوزیته یا VMA ها افزودنی‌هایی هستند که برای تغییر خواصی مانند ویسکوزیته، کارایی، چسبندگی، بهبود دهنده لزجت، قوام بتن و غیره بتن تازه استفاده می‌شوند و به‌عنوان افزودنی‌های تثبیت‌کننده و افزودنی‌های بهبود بخش لزجت نیز شناخته میشود.
نیز استفاده میشود. گفته می شود، SCC “مثل شیر شکلات جریان می‌یابد.”
SCC عملکرد روان بودن را ارائه میدهد در حالی که با استحکام و دوام طرحهای ترکیبی سنتی مطابقت دارد.
واضح است که SCC چندین مزیت را برای ICF ارائه می دهد. می توان آن را سریع تر بتنریزی کرد و نیازی به لرزش مکانیکی ندارد. به‌راحتی میتوان مناطقی را که دسترسی به آن ها سخت است (مثلاً زیر پنجره ها) و اطراف میلگردهای شلوغ را پر کرد. ویسکوزیته پایین بتن متراکم به این معنی است که راحت تر پمپاژ و نیاز به جابجایی بوم کمتر دارد. به عبارت ساده، SCC باعث صرفه جویی در نیروی کار، افزایش کیفیت و کوتاه شدن زمان ساخت میشود.
اگرچه استفاده از آن در آمریکای شمالی گسترده نیست، امّا در حال حاضر در اروپا و سایر نقاط جهان رایج است. فناوری ایجاد SCC از دهه 1980 وجود داشته است.
در گذشته، بتن با اسلامپ زیاد، به اصطلاح “سوپی” به معنای افزودن مقدار زیادی آب اضافی بود. امّا آب اضافی باعث جدا شدن سنگدانه ها می شود، فشار قالب را تا حد زیادی افزایش می دهد و استحکام و دوام را به خطر می اندازد.
SCC هیچ یک از این اشکالات را ندارد. در واقع، حاوی همان درصد آب یک مخلوط معمولی اسلامپ چهار تا شش اینچی است. در واقع با مقایسه بتن معمولی (بتن سنتی مرتعش شده) با بتن متراکم با میزان آب سیمان مشابه، مقاومت بتن خود متراکم کمی بالاتر از مقاومت بتن معمولی است. دو ویژگی اصلی بتن خود متراکم را می توان روان بودن و پایداری نام برد.
قابلیت جریان بتن خود متراکم با استفاده از میزان آب بالا، کاهش مواد افزودنی حاصل می شود، نه با افزودن آب اضافی. همچنین پایداری نسبت به جداشدگی بتن پلاستیکی با افزایش سنگدانه های ریز یا با استفاده از مواد افزودنی که ویسکوزیته مخلوط را اصلاح می کند، به دست میآید.
به دلیل عدم وجود ارتعاش مکانیکی در بتنریزی بتن خود متراکم، یک سطح بهبود یافته بین سنگدانه و پایه سخت شده ایجاد می شود.
ذرات مخفی یک فوق روان کننده به نام پلیکربویسیلات(Polycarboxylate) است. بهطور دقیق‌تر یک «مخلوط کاهش‌دهنده آب با برد بالا [2](HRWR) مبتنی بر پلی‌کربوکسیلات»، باعث میشود بتن آزادانه جریان یابد. این HRWR با “مغناطیس” سنگدانه و سیمان کار می کند. مولکول های پلی کربوکسیلات دارای بار الکتریکی هستند و هنگامی که ذرات سیمان را می پوشانند، ذرات یکدیگر را دفع و جریان پذیری را افزایش می دهند و سنگدانه را معلق نگه می دارند. سوسپانسیون سنگدانه ها نیز با افزایش درصد ریزدانه های ماسه و معدنی کمک می کند.
SCC آنقدر سیال است که روش های آزمایش معمولی شکست می خورند. هنگامی که مخروط اسلامپ برداشته می شود، این مواد مانند یک پنکیک صاف می شوند. بنابراین به جای اندازه گیری ارتفاع توده / کپه بتن خود متراکم، عرض یا قطر پنکیک (بتن خود متراکم پخش شده) را اندازه می گیرید. این در واقع رایج ترین آزمون میدانی است. گسترش یا “جریان افت” می تواند از 18 تا 32 اینچ متغیر باشد که گسترش 23 اینچی رایج ترین است، در واقع گسترش بتن خود متراکم درآزمایش میز جریان از 455 میلی متر تا 810 میلی متر متغییر است.
این مخلوط همچنین برای مقاومت در برابر جداشدگی آزمایش می شود، بر این اساس که آیا آب خروجی در لبه جلویی بتن پخش می شود یا اینکه سنگدانه ها در مرکز انباشته می شوند. این “شاخص جداسازی بصری” یا VSI از 0 برای “بسیار پایدار” تا 3 برای “غیر قابل قبول” متغیر است.
حتی اگر SCC تقریباً مسطح شود، چند ثانیه طول می کشد. زمان مسطح شدن (T-Value) یک ویژگی مهم است. در طول آزمایش جریان اسلامپ، T-Value را می توان با اندازهگیری زمان بین لحظه برداشته شدن مخروط اسلامپ تا زمانی که پخش شدگی بتن به قطر 20 اینچ می رسد، تخمین زد. T-Values می تواند بین 2 تا 10 ثانیه متغیر باشد.
همچنین مجموعه‌ای از آزمایش‌ها وجود دارد که بررسی می‌کند که چگونه مواد در میلگرد متراکم جریان می‌یابند در تست های
U-Box و L-Box از جعبه استفاده می شود. تست J-ring یک قفس میلگرد را در اطراف مخروط اسلامپ قرار میدهد. همه این آزمایش ها برای اندازهگیری میزان پخش شدگی SCC در داخل قفس و همچنین اینکه آیا قفس باعث جداسازی توده‌ها میشود یا خیر، در نظر گرفته شده است.
یک کمیته [3]ACI اخیراً مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها را برای کمک به انتخاب جریان اسلامپ مناسب برای شرایط مختلف (نوع ساخت، روش بتنریزی، چگالی و تراکم آرماتورها و غیره) تکمیل کرده است.
یکی از بزرگترین نگرانی های پیمانکاران ICF با SCC، میزان فشار قالبی است که ایجاد می کند. کتاب‌های راهنمای فعلی، مانند کتابچه راهنمای عملی بتن مؤسسه بتن آمریکا (ACI) (یعنی ACI 347R) به طور خاص به SCC نمی‌پردازند، اما توصیه می‌کنند که قالب‌ها باید طوری طراحی شوند که در مقابل کل هیدرواستاتیک بتن سیال مقاومت کنند. این کار استفاده از ICF را به دیوارهایی با ارتفاع چند فوت محدود کند.
با این حال، پیمانکارانی که از SCC در این زمینه استفاده کرده‌اند، می‌گویند که فشارهای قالب با بتن خود متراکم SCC مشابه فشارهای موجود در مخلوط‌های معمولی است. حتی گاهی این احتمال میرود که فشارها حتی پایین تر هستند.
در تلاش برای دستیابی به درک بهتر، NRMCA دو استاد در دانشگاه ایلینویز را مأمور تحقیق در مورد این موضوع کرد. آنها گزارش دادند که هم آزمایش‌های آزمایشگاهی و هم آزمایش‌های میدانی نشان داده‌اند که SCC در جایی نزدیک فشار کامل هیدرواستاتیک، فشار ایجاد نمی‌کند. به عنوان مثال، در سال 2002، در دو تحقیق دیگر، دیواری به ارتفاع 28 فوت را در 20 دقیقه پر کردند و حداکثر فشار واقعی تنها 64 درصد از فشار کامل بود.
مطالعه مشابهی در دانشگاه ایلینوی در Urbana-Champaign یک دیوار 28 فوتی را با سرعت 5/5 فوت در ساعت پر کرد.
حداکثر فشار تنها تقریباً 20٪ از حداکثر فشار هیدرواستاتیکی، حدود 5/5 psi بود. جالب اینجاست که در هر دو این آزمایش بیشترین فشار در پایین دیوار نبود، بلکه حدود سه فوت به بالا بود.
دلایل کاهش فشار بهطور کامل شناخته نشده است، امّا اعتقاد بر این است که تا حدودی ناشی از پل زدن و ارتباط سنگدانه است. تصور میشود که وقتی مواد، قالب را پر می‌کند، سنگدانه‌ها به هم می‌رسند و تحت تاثیر یکدیگر قرار می گیرند تا یک اسکلت در بتن تازه تشکیل شود. همانطور که فرآیندهای ژله شدن و هیدراتاسیون رخ میدهد، این پل قوی‌تر می شود و منجر به کاهش فشار قالب می شود.
توضیحات و اطلاعات بیشتر در مورد SCC از همه سازمان‌های اصلی بتن، از جمله انجمن سیمان پرتلند (PCA) وNRMCA ، و همچنین تولیدکنندگان بزرگ مواد افزودنی مانند BASF و Fritz-Pak به راحتی در دسترس است. به نظر میرسد که پیمانکاران ICF می توانند از SCC بهره مند شوند. از آنجایی که بتن خود متراکم به راحتی جریان می یابد و با حداقل یکپارچگی در سطح مورد نظر قرار می گیرد، بتن ریزی سریع و آسان است. ارتعاش مکانیکی در بتن ریزی این نوع بتن از بین می رود و باعث صرفه جویی در کار و فرسودگی تجهیزات می شود. مهندسان و طراحان نیز از مزایای این نوع بتن بهره مند می شوند، زیرا فقدان فضاهای خالی و تخکیم کامل در اطراف آرماتورها به معنای مفروضات طراحی قابل اعتمادتر است.
M.Gh.
