بتن خود متراکم (خود تراکم) چیست؟ مزایا و معایب، کاربردها و نحوه تولید

بتن خود متراکم چیست؟

از گذشته های دور تا امروزه بتن به عنوان یک ماده ساختمانی مهم در پروژه های ساخت و ساز مورد استفاده قرار گرفته است؛ معمولاً بتن را به عنوان ماده ای می شناسند که در برابر نیروهای فشاری مقاومت مطلوبی را از خود بروز میدهد‌.

پس از ابداع و استفاده های نوین از بتن های خود تراکم، تغییرات و تحولاتی در زمینه مواد افزودنی شیمیایی بتن ها و آزمایش های ارزیابی انواع بتن ایجاد شد. به طور کلی بتن های خود تراکم را می توان به پنج دسته کلی تقسیم بندی کرد که عبارتند از:

1. بتن خود تراکم توانمند
2. بتن خود تراکم الیافی
3. بتن خود تراکم سبک دانه
4. بتن خود تراکم کم سیمان
5. بتن خود تراکم ژئوپلیمری.

بتن خود تراکم توانمند ضمن تامین مقاومت، خواص دیگری نظیر پایایی، کارایی و دوام در برابر عوامل آتش زا را دارد؛ با این حال هزینه اجرای آن بالا خواهد بود. در بتن خود تراکم الیافی، الیاف هایی از جنس شیشه، فولاد، مواد طبیعی و پلیمر استفاده می شود. استفاده از بتن های خود تراکم سبک دانه یک مزیت بسیار مهم دارد و آن این است که بار مرده وارد به سازه را کاهش میدهد. در ساختار بتن خود تراکم کم سیمان همانطور که از نامش مشخص است مقداری کمی سیمان به کار رفته است که معمولا آن را با مواد پرکنندگی آهکی جبران می کنند.

گفتنی است که انواع بتن های خود تراکم ویژگی های منحصر به فردی دارند و هریک از آنها مزایا و معایب خواصی را در پی دارد؛ مصرف کننده می بایست متناسب با نیازی که دارد از انواع بتن های خود تراکم که برای کاربری های خاصی طراحی و تولید شده‌ اند استفاده نماید.

• نحوه تولید بتن خود تراکم

با توجه به اینکه بتن خود تراکم ساختار منحصر به فرد دارد لذا پروسه تولید آن نسبت به بتن های معمول متفاوت خواهد بود. با توجه به اینکه تغییرات در مصالح مصرفی که در راستای تولید بتن خود تراکم مورد استفاده قرار می گیرند، تاثیرات زیادی بر عملکرد این محصول دارد لذا می بایست تا حد امکان منابع کنترل شده و ثابتی در راستای تامین مصالح انتخاب شود.

بچینگ یا پیمانه کردن مجموعه عملیاتی است که انجام آن برای تهیه و تولید بتن خود تراکم ضروری است. توزین و همچنین اندازه گیری مخلوط بتنی با استفاده از روش های حجمی یا وزنی و در نهایت بارگیری مخلوط کن از جمله اقداماتی است که در فرآیند تولید باید صورت پذیرد.

سیمان و مواد افزودنی سیمان، سنگدانه ها و پرکننده ها، آب و مواد افزودنی اجزایی هستند که در فرآیند تولید بتن خود تراکم مورد استفاده قرار می گیرند که میزان دقیق و معین هر یک را از پیش تعیین کرده اند. بتن خود تراکم نسبت به تغییرات حساسیت زیادی را از خود نشان می دهد بنابراین طرز تهیه آن دقت و تخصص لازم و کافی را می طلبد. در ساختار این بتن مواد ریز دانه و پودری شکل وجود دارد که نیازمند پخش همگن می باشند به همین خاطر اختلاط آن عملی بسیار حساس و دقیق است.

• مشخصات بتن خود تراکم

به طور کلی مشخصات بتن خود تراکم را میتوان به سه دسته زیر تقسیم بندی کرد:

1. مقاومت در برابر از هم گسیختگی و جدا شدن: ممکن است این خاصیت را تحت عنوان پایداری نیز بشناسید؛ یکی از اصلی ترین قابلیت های بتن اس سی سی یا همان بتن خود تراکم این است که در مدت بتن ریزی و انتقال به شکل کاملاً همگن و یکنواخت باقی می ماند.

2. قابلیت نفوذ و عبور کردن: این بتن ها همچنین از موانعی مانند میلگرد ها، قالب ها، مقاطع نازک و سطوح با فاصله کم عبور می کنند بدون اینکه مسیر به دلیل وجود سنگدانه ها مسدود شود.

3. خاصیت پرکنندگی: این خاصیت به مفهوم قابلیت جاری شدن نیز مرسوم است؛ بتن های اس سی سی تمامی فضای درون قالب را پر می کنند بدون اینکه روزنه ها و حباب هایی را ایجاد کند.

وجود سه مشخصه فوق در ساختار بتن های خود تراکم دلیل اصلی تفاوت و تمایز آن از بتن های معمولی است. نکته جالبی که در خصوص این بتن ها به چشم می خورد این است که با وزن خود در قالب های مخصوص جاری می شوند بدون اینکه نیازی به لرزاندن داشته باشند. به جرات می توان گفت که مهمترین امتیاز بتن های خود تراکم این است که سطح جریان پذیری بالایی دارد که حاصل از ایجاد تغییرات در طرح اختلاط بتن معمولی می باشد. منظور از ایجاد تغییر در طرح اختلاط این است که میزان سیمان، مواد افزودنی، پودر سنگ و روان کننده ها را تغییر میدهند.

• نگهداری و عمل آوری بتن های خود تراکم

اصطلاح عمل آوری و یا کیورینگ به اقداماتی اطلاق می شود که با هدف تکمیل و پیشرفت هیدراسیون سیمان صورت می‌گیرند. در حقیقت هدف عمل آوری بتن های خود متراکم نیز این است که بتن را به شکل اشباع شده با آب نگهداری کند تا فضاهای اشغال شده در خمیر سیمان تا حد مطلوبی تحت فرآیند هیدراسیون مسدود شود. بر اساس نتایج تحقیقات زمانی که رطوبت میان بافتی بتن کم شود، واکنشهای هیدراسیون به حداقل می رسد؛ این مسئله نشان می‌ دهد که عدم رطوبت علاوه بر اینکه تاثیر نا مطلوبی بر مقاومت بتن خود تراکم می گذارد بلکه پدیده ای به نام جمع شدگی خمیری رخ می دهد که عامل پیدایش ترک های ریز است.

به طور کلی کیورینگ را می توان به دو گروه عمل آوری غشایی و عمل آوری مرطوب تقسیم کرد؛ در روش عمل آوری مرطوب هدف فراهم کردن آبی است که بتن می تواند جذب کند. در عمل آوری غشایی اصلی ترین هدف پیشگیری از کاهش رطوبت سطح بتن است. در بتن خود تراکم مقادیر زیادی از سیمان پرتلند، خاکستر بادی، پودر سنگ آهک و غیره دیده می شود که وجود آنها باعث می شود در سطح بتن خود تراکم پدیده آب انداختگی رخ ندهد و یا اینکه بسیار جزئی باشد.

گاهی به علت کاهش زمان ساخت در راستای افزایش بازدهی، در صنعت پیش ساختگی معمولاً از روش ‌های کیورینگ تسریع شده استفاده می گردد.

• مزایا و معایب بتن خود تراکم

بتن های خود تراکم از مزایای متعددی برخوردار هستند که در این بخش چند مورد از آنها را بر می‌ شماریم:

1. اگر طرح اختلاط این بتن به شکل اصولی و مناسب صورت بگیرد آنگاه میزان مصرف سیمان بر اساس قاعده چگالی انباشتگی کاهش می یابد.
2. از آنجا که بتن های خود تراکم خاصیت پرکنندگی دارند لذا سطح آن هیچگونه نیازی به تعمیر و ترمیم برای رفع منافذ سطحی نخواهد داشت.
3. بتن های خود تراکم هیچگونه نیازی به ویبره کردن ندارند لذا سرعت ساخت و ساز را به شکل قابل ملاحظه ای افزایش میدهند.
4. همانطور که می دانید ویبره کردن آلودگی های صوتی در پی دارد که بتن های خود تراکم عاری از آن هستند.
5. این بتن ها ساختاری همگن و یکنواخت دارند در نتیجه می ‌توان گفت که دوام و خواص مکانیکی آن ها بهینه و بهبود یافته می باشد.
6. یکی دیگر از خواص بتن خود تراکم این است که در زمینه پخش شدن در قالب ها انعطاف پذیری بیشتری دارد از این رو نیاز به تعدد نقاط بتن ریزی کاهش می یابد.
7. در پرداخت سطح این بتن ها عملیات کمتری صورت می گیرد که کاهش هزینه ساخت و ساز را در پی دارد.
8. بتن های خود تراکم قابلیت جاری شدن در قالب ها با شکل های پیچیده و همچنین میلگرد های متراکم را دارند که به عنوان یک مزیت مهم محسوب می شود.

با وجود اینکه بتن های خود تراکم از مزایای زیادی برخوردارند اما در معدود مواردی معایبی هم دارند که می توان با رعایت چند دستورالعمل ساده آنها را به حداقل رساند.

افزایش هزینه قالب ها با پیش فرض احتمالی فشار بر روی آن ها، نیاز به نیروی انسانی متخصص و ماهر در انتخاب مواد و مصالح و طرح اختلاط و انجام آزمایش ها، افزایش عدم قطعیت و ریسک به دلیل استفاده از مواد نسل جدید مانند فوق روان کننده ها، وجود الزامات کنترل کیفیت و احتمال تغییرات در خواص بتن از جمله معایب بتن های خود تراکم هستند.

• دلایل استفاده از بتن خود تراکم

صرفه جویی در هزینه ها یکی از دلایل استفاده از بتن خود تراکم است؛ شما هنگام استفاده از این بتن در هزینه های مستقیم و غیرمستقیم اعم از عدم نیاز به تجهیزات و کاهش زمان بتن ریزی صرفه جویی به عمل می آورید. آسان تر بودن فرآیند پمپاژ بتن نیز می تواند یک دلیل دیگر برای استفاده از این بتن ها باشد؛ پمپاژ آسان این محصول به لطف وجود جریان پذیری عالی آن می باشد به همین خاطر می توان آن را تا ارتفاعات قابل توجهی پمپاژ کرد. علاوه بر آن کامیون میکسر سریعتر تخلیه می شود و از این طریق سرعت اجرای ساخت و ساز به طرز چشمگیری افزایش می یابد.

بهبود روند بتن ریزی نیز می تواند یکی دیگر از دلایل استفاده از بتن خود تراکم باشد؛ جریان پذیری این بتن ها باعث شده است فرایند بتن ریزی تقویت شده بدون اینکه هیچ گونه فشاری ایجاد شود. مثلاً این نوع بتن حتی در مناطق غیر قابل بتن ریزی و صعب العبور امکان پر کردن موفقیت آمیز را فراهم می کند. از آنجا که بتن خود تراکم نیازی به نیروی کار برای عمل ویبره کردن ندارد لذا باعث می شود که ایمنی کارگاه افزایش یابد ضمن اینکه هزینه های مربوط به تجهیزات مورد نیاز برای ویبره کردن و همچنین نگهداری نیز کاهش پیدا خواهد کرد.

• نکاتی در استفاده از بتن خود تراکم

بدیهی است که فرایند تهیه و تولید بتن های خود تراکم در مقایسه با فرایند تهیه و تولید بتن های معمولی دقت و تجربه تخصصی تری را می ‌طلبد لذا استفاده از آن نیز ملزم به دانستن نکات و دستورالعمل های متفاوت تری است. به عنوان مثال در محصولات بتنی پلیمری ساخته شده از بتن خود تراکم باید قالب هایی طراحی و استفاده شود که به نسبت بتن های معمولی فشار بیشتری را تحمل کند. نکته دیگری که در خصوص استفاده از بتن های خود تراکم وجود دارد این است که به دلیل خاصیت روان شوندگی بالای این بتن ها استفاده از میکسر توصیه نمی شود چرا که ممکن است در طول مسیر ریخته و آلودگی ایجاد کند.

همانطور که از نام بتن های خود تراکم مشخص است، این مصالح بافتی متراکم و پیوند مولکولی پر تراکم دارند به فرایند اجرا و سخت شدن آنها در مقایسه با بتن های معمولی سریعتر است ضمن اینکه طول عمر سازه را افزایش میدهند. لذا نکته دیگری که در استفاده از آن باید در نظر بگیرید این است که در حین اجرای این بتن ها باید سرعت عمل بالایی داشته باشید.

• کاربرد های بتن خود تراکم

مزایای بیشمار و همچنین ویژگی های منحصر به فرد و مشخصه های بارز بتن های خود تراکم باعث شده است که در زمینه‌ های متعدد و وسیعی کاربرد داشته باشد. از جمله موارد مصرف این نوع بتن در ساخت سازه های بتنی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. استفاده از بتن های خود تراکم در سازه هایی که تراکم و تعداد میلگرد ها بالا است.
2. کاربرد بتن های خود متراکم در در پروژه هایی که نیاز به ظریف کاری دارند.
3. استفاده در ساخت و ساز هایی که در آنها امکان ویبره کردن بتن وجود ندارد نظیر سازه های زیر آب.

پیش از اینکه از بتن های خود تراکم استفاده کنید شما ملزم به شناخت معایب و مزایای آن هستید تا بتوانید رفتار این مصالح ساختمانی را پیش بینی کرده و در زمینه اجرای سازه با هیچ مشکل احتمالی مواجه نشوید. با توجه به اینکه بتن های خود متراکم از مواد پرکننده تشکیل شده اند از این رو در برابر آتش سوزی مقاومت چندان مطلوبی را از خود نشان نمی دهند بنابراین باید در نظر داشت که کاربرد آن در مکان هایی که احتمال احتراق و آتش سوزی وجود دارد کار چندان درستی نیست‌.

نکته دیگری که در خصوص کاربردهای این نوع از بتن ها وجود دارد این است که بهتر است در فصول سرد سال از آنها استفاده نشود و یا در صورت استفاده از مواد افزودنی در راستای رفع این محدودیت ها استفاده کرد.

• چرا از ذرات نانو در بتن خود تراکم استفاده میشود؟

ذرات نانو یکی از مواد افزودنی به بتن های خود تراکم هستند که استفاده از آنها خالی از لطف نیست و مزایای این نوع از بتن ها را دو چندان می کند. افزایش خاصیت الاستیسیته و کشسانی، افزایش مقاومت در برابر نفوذ رطوبت، بهبود و بهینه سازی خواص مکانیکی و در نهایت افزایش مقاومت خمشی و فشاری بتن از جمله دلایلی است که از ذرات نانو در بتن های خود متراکم استفاده می شود. خوب است بدانید که ذرات نانو قابل استفاده در این با تنها را میتوان به گروه های زیر دسته بندی کرد:

1. نانو اکسید آلومینیوم
2. نانو لوله های کربنی
3. نانو رشته ها
4. نانو ذرات اکسید آهن
5. نانو اکسید تیتانیوم
6. نانو رس ها
7. نانو سیلیس ها

پر واضح است که افزودن هر یک از مواد فوق به منظور کاربری خاصی صورت می گیرد و هر یک از آنها مشخصه های بارزی را به بتن می افزایند. باید در نظر داشت که حتماً این مواد توسط افراد متخصص و باتجربه صورت بگیرد و طرح اختلاط آن به شکل کنترل شونده ای لحاظ شود. گفتنی است که برای تولید بتن های خود تراکم می توان از انواع سیمان های پرتلند استفاده کرد ضمن اینکه توصیه می شود معمولاً از سنگدانه های گرد گوشه استفاده شود. آب مصرفی در این نوع از بتن ها نسبت به بتن معمولی بسیار کمتر است و در صورت استفاده بیش از حد، نا پایداری بتن را به بار خواهد آورد.

• انواع بتن خود تراکم

بتن خود تراکم را می‌ توان به سه گروه به شرح زیر تقسیم بندی کرد:

1. نوع پودری: این دسته از بتن ها به نحوی طرح اختلاط می شوند که نیاز خود متراکم بودن را با بهره گیری از پودر و بدون استفاده از مواد اصلاح کننده ویسکوزیته تامین می کنند. این پودر ها بتن را در مقابل پدیده از هم گسیختگی یا جدا شدگی محفوظ می دارند.
2. نوع دارای مواد اصلاح کننده ویسکوزیته: همانطور که از نام آن بر می آید برای ایجاد مقاومت بتن از مواد اصلاح کننده ویسکوزیته استفاده می شود ضمن اینکه برای ایجاد تغییر شکل از مواد افزودنی هوازا و کاهنده آب استفاده می گردد.
3. نوع ترکیبی: بتن های خود ترا کمی که در این گروه قرار دارند به طور همزمان هم از مواد اصلاح کننده ویسکوزیته و هم از پودر تشکیل شده اند‌. عمده ترین کاربرد مواد اصلاح کننده ویسکوزیته این است که کیفیت بتن تازه را حفظ می کند و روند افت کیفیت آن را به تاخیر می ‌اندازد.

در پایان ضمن تشکر از همراهی شما دوستان عزیز از تمامی شما دعوت به عمل می آوریم که برای کسب اطلاعات تکمیلی تر و با جزئیات بیشتر سایر مقالات وب ‌سایت ما را مطالعه نمایید و آن را با آشنایان و دوستان خود به اشتراک بگذارید. امیدوارم مطالبی که راجع به بتن های خود تراکم و انواع آن، کاربردهای این بتن، مزایا و معایب آن نگهداری و عمل آوری این بتن ها، مشخصات و خواص بتن های خود تراکم و غیره شرح دادیم برایتان سودمند بوده باشد.