تولید بتن ناتراوا با مقاومت فشاری بالا و کاربرد آن در مخازن

رضا صادق زاده رودسری
کارشناس مهندسی عمران-عمران ، شرکت مهندسین مشاور موج آب فن

چکیده :
با توجه به تقاضای روز افزون استفاده از بتن ناتراوا جهت ساخت و اجرای پروژه های مخازن ارائه روشی جهت تولید انبوه و اقتصادی این نوع بتن با توجه به امکانات موجود از اهمیت ویژه برخوردار است. نظر به اینکه مقاومت فشاری در ساخت و اجرای قسمت های مختلف سازه ای مخازن و سازه های آب بند اهمیت زیادی دارد ارائه یک طرح بادانه بندی مناسب با توجه به جنس سنگدانه در راستای تولید بتن ناتراوا ضروری است زیرا مشکلات به ظاهر کوچک موجب بروز مشکلاتی در آب بندی این مخازن می گردد. از طرف دیگر به منظور کاهش هزینه های تولید بتن ناتراوا، شناسایی افزودنی یا افزودنی های مناسب بتن دارای اهمیت است تا بتن تولید شده از حاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد. در این مقاله تاثیر سنگدانه ، سیمان ، آب و افزودنی های مختلف بتن و همچنین نظریات رایج در مورد عوامل جذب آب بتن برروی 146 نمونه بتنی مورد بررسی و مزایای هر یک، از جنبه های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته اند و با ذکر طرح های اجرا شده ویژگی بتن های تولید شده تحت این طرح ها در نمودارهایی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در این مقاله با افزودن برخی موارد در بعضی از نظریه ها به ارائه طرح اختلاط جدید در ساخت بتن ناتراوا پر مقاومت و محاسبه تاثیر آن در مقاومت سازه های با استفاده از این نوع بتن پرداخته شده است.
سوالات تحقیق :
دراین تحقیق نحوه ساخت بتن ناتراوا با مقاومت فشاری مناسب ، با استفاده از افزودنی و اصلاح روش اجرا با توجه به ملاحظات اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته است.
روش تحقیق :
در این مقاله ابتدا به بررسی عوامل سازنده بتن پرداخته شده است. سپس ازمایشات گوناگون در زمینه تولید بتن با انواع افزودنی ها و روش های اجرایی انجام گردیده که نتایج آزمایشات جهت ارائه طرح اختلاط مناسب برای ساخت بتن ناتراوا با مقاومت فشاری مناسب مورد مطالعه و بررسی است.
نتیجه گیری:
در این تحقیق با توجه به نمونه های مکعبی ساخته شده و انجام آزمایشات مقاومت فشاری و جذب آب بر روی آنها ، طرح اختلاط و روش اجرایی مناسب برای ساخت بتن های ناتراوای پرمقاومت و ارزان ارائه گردیده است.

واژه های کلیدی : افزودنی های بتن ، بتن ناتراوا ، سازه های آببند ، مقاومت فشاری

مقدمه
امروزه کاربرد بتن های ناتراوا در صنعت عمران کشور روز به روز افزوده می گردد و آب بندی بتن یکی از مسائل مهم در این صنعت می باشد.
آب بند بودن بتن عبارت است از مقاومت بتن در برابر هرگونه عامل خارجی که به سطح بتن حمله می کند و ممکن است به داخل آن نفوذ نماید. از قبیل آب، هوا و گاز های خارجی اعم از خورنده و غیره خورنده و مواد شیمیایی با PH‌ های مختلف و غیره . بتن آب بند بایستی عاری از ترک خوردگی های سطحی و حداقل لوله های موئینه و خلل و فرج در داخل بتن باشد که نفوذ هرگونه عامل خارجی به بتن را به حداقل رساند و یا نا ممکن سازد.
نفوذ ناپذیری بتن علاوه بر آب بند نمودن بتن در برابر عوامل خارجی موجبات افزایش مقاومت و دوام و پایایی بتن می گردد. سعی بر بوده به عوامل بتن ناتراوا و ساخت اقتصادی آن به همراه کاربردهایش پرداخت شود.

عوامل مهم آب بندی
در ساخت بتن آ ب بندی عوامل بسیاری چون طرح اختلاط نامناسب، میزان آب به سیمان، سنگدانه ها و استفاده غلط از افزودنی ها و عواملی اند که می تواند منجر به ایجاد خلل و فرج و در نتیجه افت آب بندی شدید گردد. نفوذ پذیری مقوله ای در مورد جسم بتن است نه سطح آن و تنها آزمایش درمورد نفو پذیری بتن در DNI آلمان می باشد. در این آزمایش سه مرحله می بایست انجام پذیرد ابتدا گاز را تحت فشار در بتن نفوذ می دهند؛ س‍‍پس بتن آن را می پذیرد و بعد سیال را در خودش پخش می کند. آزمایشات نفوذ پذیری برای ساختار بتن می باشد نه سازه ساخته شده با آن.

سنگدانه ها
سنگدانه های داخل بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می دهند. از این رو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است.
خواص فیزیکی، حرارتی و پاره ای اوقات شیمیایی سنگدانه ها در عملکرد شن تأثیر می گذارد پر کاربردترین سنگدانه مصرفی در بتن شن و ماسه می باشد که بایستی به اندازه، دانه بندی و تمیزی آن توجه شود به طور کلی در کاربرد سنگدانه بتن کاربرد هر چه بیشتر درشتدانه با دانه بندی یکنواخت و مناسب در نفوذ ناپذیری بتن مؤثر خواهد بود.

سیمان
سیمان به عنوان ماده چسبنده در بتن کاربرد دارد و ملات سیمان دارای جذب آب بالایی می باشد.
آب
میزان درصد آب به سیمان تأثیر بسزایی از مقاومت و میزان جذب آب بتن دارد. آب مصرفی بایستی قابل شرب و عاری از هرگونه آلودگی باشد. مواد جامد محلول چنین آبی به ندرت بیش از ppm 2000 خواهد بود و به طور معمول کمتر از ppm100 می باشد این مقدار به ازای بست آب به سیمان 5/0 معادل 05/0 درصد وزن سیمان می باشد.
میزان یون کلر مجاز در آب ppm500 و میزان مجاز یون So3 ، ppm 1000 می باشد. کاهش نسبت آب به سیمان در بتن از مهمترین عوامل در کیفیت و نفوذ ناپذیری بتن می باشد.

افزودنی ها
علاوه بر مواد مذکور می توان از یکسری از افزودنی ها جهت تقویت نقاط قوت و کاهش ضعف های بتن استفاده نمود. در این مقاله به بررسی چند افزودنی و تأثیر آنها در نفوذپذیری بتن بررسی و به ارائه طرح اختلاط مناسب بتن با افزودنی های مناسب پرداخته شده است.

طرح بتن آب بند
نتایج حاصل پس از ساخت بتن از 100 نمونه آزمایشگاهی در قالب های 10*10*10 سانتی متر حاصل و در این مقاله درج گردیده است. پس از انجام آزمایشات متعدد مشاهده گردید عامل اصلی در جذب آب بتن درصد آب به سیمان و تراکم آن بوده و سایر عوامل در سطح اهمیت پایین تری برخوردار هستند. سیمان بتن به طور عادی جذب آب چندانی ندارد بلکه سیمان اضافی که به عنوان سنگدانه در بتن را می توان با یک عمل تراکم مناسب کاهش داد. به طور کلی افزایش درشتدانه شرایط بهتری را فراهم می سازد.
در نمونه آزمایشات زیر مسائل ذکر شده فوق و همچنین نمونه ای تفاوت در جذب آب بتن به وسیله تراکم مناسب مشاهده خواهید نمود:
در راستای تحقیق اجرای کاهش خلل و فرج در بتن از افزودنی های فوق روان کننده جهت کاهش آب به سیمان پودر واتر پروف جهت پوشش فضای خالی بین لوله های موئین موجود در سطح بتن پر می نماید و میکروسیلیس برای کاهش خلل و فرج استفاده می شود. قطر دانه های میکروسیلیس ده ها برابر کوچکتر از دانه های سیمان می باشد و به کاربردن آن در بتن فاصله بین دانه های سیمان با هم و سیمان با سنگدانه ها را به خوبی پر می کند.

                                                جدول شماره 1- چکیده نتایج آزمایشات

 بررسی نتایج آزمایشات

                                                                                                                                1- نمودار

                                                                                                                                  2-نمودار

                                                                                                                                3-نمودار

در چند مورد نمودارهای مقایسه فوق و جدول شمار 1 مشاهده گردید افزودنی های بتن و افزایش درشت دانه هرکدام به نوعی در کاهش میزان نسبت جذب آب بتن تاثیر گذارند.همچنین مشاهده گردید عوامل تأثیر گذار در میزان جذب آب بتن، درصد آب به سیمان و نحوه تراکم بتن می باشد. هم چنین مشاهده گردید در افزودنی های کاهنده خلل و فرج بتن ، میکرو سیلیس بیشتر تاثیر گذار می باشد.

بررسی اقتصادی و کاربردی افزودنی ها 

میکروسیلیس یکی از افزودنی های بسیار تاثیر گذار می باشد که از لحاظ اقتصادی نسبتاً قیمت بالایی دارد و به دلیل پودر سبک بودن آن مشکلات تنفسی برای عوامل اجرایی پیش می آورد که جهت مرتفع ساختن مشکلات اجرایی میکروسیلیس محصول ژل های میکروسیلیس که ترکیبی از سیلیس و روان کننده می باشد در بازار عرضه گردیده است. کاهنده های آب برحسب میزان قدرت کاهش درصد آب و مواردی دیگر ( زودگیری و ....) به انواع روان کننده ها و فوق روان کننده ها تقسیم می گردند که قدرت کاهش آب و قیمت نسبتاً مناسبی دارا می باشد. واترپروف به صورت پودری در این آزمایش مصرف گردیده که مشکلات تنفسی ناشی از مصرف آن برای کارگران استفاده آن را سخت می کند.   

نتیجه گیری

با توجه به بررسی های آزمایشگاهی صورت گرفته و ملاحظات اجرایی و اقتصادی جهت ساخت بتن ناتراوا در درجه اول بایستی با یک طرح اختلاط مناسب با افزایش تا حد امکان درشت دانه و کاهش نسبت آب به سیمان به کمک روان کننده های بتن و تراکمی بسیار مناسب در حین بتن ریزی ها به این هدف دست یافت. و در این راستا می توان با توجه به اهمیت پروژه از پودر های میکروسیلیس و یا واترپروف و حتی ترکیبی از آن دو  استفاده نمود.

منابع

1- ) بتن شناسی(خواص بتن)، تالیف پرفسور نویل ،ترجمه دکتر هرمز فامیلی ، انتشارات دانشگاه علم و صنعت

2- مشخصات فنی شرکت آبادگران

3-  مشخصات فنی شرکت گامیران

4- مبحث نهم طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه ، مقررات ملی ساختمان ، سال 89

Abstract:

According to increasing demand of impermeable concrete for constructing and performing the tank projects presenting a method for mass and economic production of this concrete in proportion to available facilities has specific importance. Whereas compression strength is a remarkable factor in constructing of different parts of tank structures and sealing structure, presenting a design with appropriate grading according the kind of aggregate is necessary in the production of impermeable concrete because an outwardly small problem can create notable problems in sealing of these tanks. On the other hand for decreasing the costs of impermeable concrete production, recognition of suitable admixture(s) for concrete has significance to makes produced concrete affordable.  In this essay the effect of aggregate, cement and  different admixtures has been studied also popular theories about the effects of absorption of water of the  concrete on the 146 concrete sample is studying. Each of them toward different aspects has been evaluated. Furthermore in this essay we have added some cases in some of theories for presenting new mix design in constructing high strength impermeable concrete and evaluated the effects of that on structure strength.

Research questions:

In this research manner of constructing impermeable concrete with suitable compression strength has been studied by using of admixture and corrections of executive method in accordance with economical considerations.

Methods of research:

This research at beginning has paid attention to study the concrete structure. Then different tests has been done in the base of production with kinds of admixtures and executive methods that the test results for presenting suitable mix design has been studied for constructing impermeable concrete with suitable  compression strength.

Conclusion:

In this research with using cubic samples made and done the compression strength and absorption of water tests on them, mix design and suitable executive method has been presented for constructing high strength and affordable impermeable concrete. 

Key words:

Concrete Admixture, Impermeable Concrete, Sealing Structure, Compression Strength.