دانلود تحقیق اختلاط بتن

اختلاط بتن :
از انتخاب مصالح اولیه برای تا سازه نهایی - مشکلات سه راه
مقاله از : آرام نویل

توضیحاتی درباره نویسنده مقاله:
آدام نویل یکی از نویسندگان معتبر در رابطه با فن آوری بتن در سطح بین المللی است.

وی دارای مدارک.MSC.PHD و DSC از دانشگاه لندن و همچنین مدرک DSC از دانشگاه لیدز است.

در دوران کار حرفه ای بلند و بر جسته اش، او مهندس هیدرو الکتریک و ایستگاههای نیروی هسته ای بوده، و در دانشکده های زیادی به عنوان ریاست گروه مهندس عمران دانشگاه لیدز، عضو هیئت مؤسس مهندسی و تحقیقات فارغ التحصیلی دانشگاه کالگری ( کانادا) و ریاست دانشگاه داندی در اسکاتلند خدمت کرده است.

از سال 1987 دکتر نویل مشاور در امور بتن و سازه بوده و تجربیات قابل توجهی نیز به عنوان یک متخصص در ایالات متحده کپ کرده است.

وی نویسنده بیش از 250 مقاله فنی و همچنین نه کتاب درباره بتن، تحلیل سازه و مترهای استاتیک بوده است، معروف ترین کتاب او به نام ویژگی های بتن، به سیزده زبان ترجمه شده و بیش از نیم میلیون نسخه از آن در جهان فروخته شده است.

آخرین کتاب او ( 2003 ) به نام نویل و بتن- آزمون انواع رفتارهای بتن است.

سوتیتد:
اکثر مقالات درباره بتن روی یکی از خصوصیات آن توجه دارند، بنابر این تصویر مبهمی از اهمیت پارامترهای گوناگون برای رسیدن به یک سازه بتنی خوب، ارائه می دهند.

موضوع این مقاله این است که این هدف با بکارگیری رشته ای عملیات یکپارچه قابل دسترس است و هر کدام از این عملیات ها بطور خلاصه بررسی شده اند.

موارد ذکر شده عبارتند از سیمان در عصر حاضر، انتخاب مواد اولیه برای مخطوط کردن بتون، استفاده از بیندرها ( ملات) مانند خاکستر بادی و دوده سیلیسی، بتن خود سفت شد و سازه پایدار مقاله حاضر همچنین نگاه هایی به جنبه های خاص بتن پیش ساخته دارد.

متن:
تمام مقالات بتن تنها یک هدف دارند:‌ دستیابی به یک سازه رضایت بخش،‌ یعنی سازه ای که سالم و پایدار باشد.

متأسفانه با وجود انتشار هزاران مقالات پژوهشی در سال، در بسیاری از سازه ها،‌ به خوبی که باید باشد نیست.

این مقاله قصد دارد تا به توضیح این وضعیت بپردازد.

مقاله حاضر امیدوار است با نشان دادن کم کاری در زمینه ساخت و ساز با بتن بتواند خوانندگان را در پیشبرد راهکارهای مختلف یا حداقل در نگرش دوباره به قصور در بتن کمک کند.

بنابراین از صمیم قلب از هر گونه کلمات و الفاظ تندی که بکار برده ام، پوزش می طلبم.

این مقاله یک جنبه خاص دارد که آن را از دیگر مقالات متمایز می کند و به یک موضوع می پردازد و اهمیت آن را نشان می دهد، این مقاله تمام زوایای ساخت بتن را نشان می دهد.

ماهیت مساله
چرا بتن در بسیاری از سازه ها به خوبی که باید باشد نیست؟

اول اینکه یک سری تحقیقات دانشگاهی نامتجانس در شرایط مفید واقعی و روی نمونه های مصنوعی برای پژوهش در آزمایشگاه انجام می شوند و از طرفی این آزمایش ها توسط افرادی بعمل می آیند که هیچ تجربه ای از شرایط واقعی در زندگی ندارند.

در تجربیات آنها، رشته متغیرها بسیار محدود است شرایط آسیب رسان بطور غیر واقعانه ای مبانعه می شوند تا رسیدن نتیجه سرعت داشته باشند، از تغییر شکل در بتن بر اثر انقباض یا دم هم با استفاده از نمونه های کوچک و دیگر محدویت های ساختگی جلوگیری می شود.

بیشتر دانشگاهیان علاقه ای به تحقیق و بررسی در یک پروژه واقعی ندارند و ترجیح می دهند در یک آزمایشگاه با تهویه هوای عالی بمانند و چکمه و کلاه ایمنی بپوشند.

دوم اینکه دانشجویان دوره لیسانس مهندسی عمران کمتر چیزی در باره بتن به عنوان یکی از مصالح یاد گرفته اند.

بنابر این وقتی پس از فارغ التحصیلی و شروع به کار با مهاسبات طراحی بخصوص محاسبه به حالت کامپیوتری درگیر می شوند.

کمیت های ثابتی برای خصوصیات بتن در نظر می گیرند.

کمیت هایی چون ضریب ارتجاعی، جمع شدگی بتن در اثر از دست دادن آب، ضریب خزش، انبساط حرارتی و دیگر کمیت ها، آنها به ندرت از خود درباره اینکه آیا یک مخلوط واقعی با کمیت های در نظر گرفته شده با محاسبات طراحی مطابقت دارند یا خیر، سئوال می کنند.

در واقع کمتر کسی به اینطور سازگاری ها توجه دارد.

سوم اینکه رویهمرفته، نیروی کار در تولید بتن که شامل پیمانه کردن، مخلوط کردن، حمل و نقل، بتن ریزی، متراکم کردن، پرداخت و پروراندن بتن است، از نیروهای کار در دیگر زمینه ها از قبیل چوبکاری، نجاری، کارهای الکتریکی، لوله کشی یا حتی آجر چینی، تحصیلات و دوره های آموزش کمتری دارند.

منظورم این نیست که همه بتن کارها بی کفایت هستند.

هر قدم در تولید بتن می تواند در محصول نهایی تأ ثیر مستقیم بگذارد.

بنابر این بسیاری از سازه های بتنی کامل نیستند و به همین خاطر مدت اندکی پس از تکمیل سازه احتیاج به تعمیر و باز سازی پیدا می کنند.

شاید استباه کوچکی در کار باشد.

کیفیت کار نه تنها به شایستگی نیروی کار، بلکه به کیفیت و وقت در نظارت نیز بستگی دارد.

وقتی جوان بودم، مهندس ناظری سراغ داشتم که اغلب تمام وقت کار می کرد و با چشمان تیز بین که داشت جلوی هرگونه شلختگی و ناهماهنگی در کار را می گرفت.

چنین نظارتی گران بود.

اما قیمت هایی کارفرما به قدری بود که هزینه ها را پوشش دهد.

رقابت شدید در پروژه های طراحی به همراه نسخ قیمت های مصوب، باعث کاهش قیمت ها شد و اولین قدم در صرفه جویی مالی، صرفه جویی در نظارت بود.

پروسه بی عیب ونقص موضوع تمام گله و شکایت من این است که دستیابی به یک بتن خوب باید یک پروسه بی عیب و نقص باشد.

گاهی اوقات ایراد در کار دیده می شود، گاهی هم مخفی است و کسی از آن چیزی نمی داند تا اینکه اتفاقی بیافتد و تحقیقات پس از آن شروع شود.

در زمینه بتن های تقویت شده و پیش تنیده، معلوم کردن اینکه درون هر قطعه چطور است مشکل می باشد بخصوص پس از گذشت زمان، درساده ترین نوع یک بزرگراه یا یک پیاده رو، به ندرت ضخامت بتن کنترل می شود، یا اینکه اخیراً‌ روشهای الکترونیکی نوینی برای این کار در دست است.

سیستم های قدیمی مغزه هی مخرب هستند.

باز بینی درجه تراکم و میزان کمبود بافت کندویی یا حفره های ریز هوا رایج نیستند، فقط بخاطر اینکه آسان نبوده و وقت گیر هستند.

با اطمینان از اندازه صحیح میلگردها، می توان پی به وضعیت میلگردهای تقویتی برد.

اما پس از آن هم الزاماً مطمئن نیستیم که فولاد مناسب استفاده شده است یا خیر.

موقعیتی را سراغ داشتم که در آن کد گذاری فولاد بوسیله رنگ ها اشتباه شده بود و در نتیجه از شماره فولاد اشتباه استفاده شده بود.

بتن با تکنیک ضعیف بتن یکی از آن مصالح عجیب و غریب است که هم تکنیک بالای آن هست و هم تکنیک پائین آن، این مثل یک تضاد است چون بتن از ساده ترین مصالح است و یک فرد خیابانی هم بدون داشتن کمترین دانش فنی می تواند آن را درست کند.

بتن مصالحی است که انتظار می رود خصوصیات منحصر بفرد خود را داشته باشد.

این یک پیشرفت است که در زمان زندگی من اتفاق افتاده است و چنین پیشرفتی الزاماً نمی تواند نتیجه معکوس داشته باشد مثلاً با تغییر ماشین آلات کمتر از یک قرن پیش این ماشین ها هستند اما به اندازه وزنشان به قیمت طلا می ارزند.

همه ساله صدها میلیون ماشین وارد بازار می شوند که بصورت خارق العاده ای توسط ابزار الکترونیکی کنترل شده و با روباتهای کوچک و بزرگ اجرای کار می کنند.

البته ما هنوز در موقعیت مدرنی نیستیم که سیستم فقط شامل یک انسان و یک سگ باشد.

چرا سگ؟

چونکه به انسان اجازه دخالت در کار ماشین را ندهد.

و چرا یک انسان؟

چون به سگ غذا دهد.

اجازه دهید تا تغییرات در بتن را با دقت شرح دهم.

روزهایی را به یاد دارم که بتن با قوطی های 1 فوتی پیمانه می شدند و این قوطی ها با شن یا قلوه سنگ یا سیمان پر می شدند.

در واقع یک کیسه 5/42 کیلویی حدود 028/0 متر مکعب سیمان داشت.

در یک کار کوچک، پیمانه کردن با یک بیل انجام می شد: کمی سیمان، کمی شن و کمی قلوه سنگ.

اصل و مبدإ مخلوطهای 1:2:4 یا 3: 5/1 :1 همین روش است.

این مصالح احتیاج به شن تمیز وگرد، و قلوه سنگ های ریز که از نزدیک ترین رودخانه تهیه می شوند، داشتند.

در صورت امکان جدا سازی قلوه سنگ های بزرگ از کوچک بسیار خوب بود.

آب نیز برای تولید مخلوطی که تراکم را ساده کند اضافه می شد.

نکته قابل توجه این است که این نسبت 5/0 آب - سیمان نسبت خوب و مناسبی بود و بطور قابل ملاحظه ای بتن خوبی از آب در می آمد.

بعضی قطعات مانند دیوارها، کف ها وحتی تیرهای پل ها تا امروز باقی مانده اند.

به نسبت آب - سیمان (w/c ) اشاره کردم.

این موضوع در دهه دوم قرن بیستم توسط آبراند در ایلات متحده و فرت در فرانسه گسترش یافت، اما این نسبت یک پارامتر کار بردی نبود.

در واقع به نظر من امروز نسبت w/c نمی تواند یک پارامتر ابتدایی به شمار آید.

این حرفها شاید من را مورد لعنت و استهزاء همه قرار دهد ولی در قسمتهای بعدی دلایلم را ارائه خواهم داد.

تمام اینها در باره سیمان با تکنیک پایین بود.

با اینکه امروزه بتن را بصورت فله پیمانه نمی کنیم اما برای مقاصد زیادی از این طریق بتن رضایت بخش تولید می شود.

من این بتن را بتن با تکنیک پایین نام گذاری کرده ام.

بتن با تکنیک بالا حال از بتن با تکنیک بالا انتظار می رود تا ویژیگیهای مخصوص لازم برای کاربردهای مختلف را داشته باشد.

این ویژگی ها عبارتند از: حداقل مقاومت منشاری در بتن با سن کم، ضریب انبساط حرارتی ویژه نرخ پایین تولید حرارت ( مربوط به هیدراسیون سیمان که دمای کنترل شده ایجاد می کند).

ضریب ارتجاعی خاص،‌ ویژگیهای خزش خاص یا بزرگی انقباص محدود تحت شرایط آزمایشگاهی.

سه ویژگی مهم اخیر مربوط به بتن پیش تنیده هستند.

لیست فوق را می توان برای ضریب خاصی چون یخ زدن و ذوب شدن و همچنین برای مقاومت در برابر حمله عوامل خارجی تعمیم داد.

تمام فاکتورهای فوق قابل دسترس هستند چرا که درسالهای میانی قرن بیستم کارهای علمی زیادی صورت گرفت که بیشتر آنها در ایالات متحده انجام شدند و این آزمایش ها زمینه درک بهتری از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی سیمان پر تلند وبتنی که از این سیمان در آن استفاده شده است را دارند.

در نتیجه، ما قادر بودیم ویژگی هایی برای سیمان پر تلند وضع کنیم.

بعداً درباره الزامات لازم برای شن و ماسه صحبت خواهم کرد.

ویژگی های دقیق سیمان اینجا به یک مشکل پایه ای برخورد می کنیم می دانیم که سیمان پر تلند مورد نیاز ما باید C3S ،C2S وC3A و مرغوبیت داشته باشد، اما ما می توانیم چنین سیمانی بخریم !

یا بهتر بگویم وقتی سیمان می خریم می دانیم چه چیزی خریده ایم؟

پاسخ منفی است، و این اولین تضاد بین انتظارات از سیمان با تکنیک بالا و واقعیت است.

شاید بعضی از خوانندگان از ادعای بالا تعجب کرده و با خود بگویند که سیمان پر تلند دسته بندی ASTM از 1 تا 4 دارد و همچنیم یک دسته بندی اروپایی دوازده نوع سیمان پرتلند دارد.

البته این درست است اما دسته بندی های استاندارد بیش از این گسترده هستند به عنوان مثال الذامات ترکیبات ASTMC-SO-O4 عبارتند از: Sio2 ،Al2o3 ،Fe2o3 وMgo ، که این ترکیب هم در سیمان درجه 1 و هم در سیمان درجه III رعایت می شود.

و همچنین دو سیمان 1- انجمن آزمایش و مصالح امریکا - مترجمه درجه III می تواند تفاوت های فاحشی با هم داشته باشد.

علاوه بر این یک سیمان درجه 1 خاص شاید C3S بیشتر از یک سیمان درجه III داشته باشد.

نباید تعجب کرد وقتی که دو بتن از یک سیمان درجه III ساخته شده باشند و در آخر با هم تفاوت زیادی پیدا کنند.( سیمان درجه III اغلب در صنعت بتن پیش ساخته استفاده می شود).

ادعای من می تواند با اشاره به اینکه می توانیم ویژگی های سیمانی که خریداری می کنیم.

را سفارش سیمان با ویژگی های جواب داده شود.

اول از همه اینکه معلوم کردن نوع سیمان به منزله سرهای وزنی و بزرگراههای عظیم محقق شود.

در واقع سیمان مثل سیمان ASTM e183-o2 ، به گفته مؤسسه استاندارد و نمونه برداری سیمان آبی، هرگز به خوبی فروش نرفته است دوم اینکه وقتی از تولید کننده سیمان درباره لیست تأیید شده ای از خصوصیات سیمان مورد معامله، سئوال می کنیم، این گواهی به هیچ عنوان با سیمانی که به سایت یا پروژه ها آورده می شود، مطابقت ندارد.

علاوه بر این اصلاً معلوم نیست که سیمان در چه روزی تولید شده و به کدام سیلو متعلق است.

در کل چیزی جز یک نظر کلی در باره ویژگی های سیمان مورد نظر نخواهیم داشت.

تمام موارد ذکر شده در فوق انتقاد از روش های موجود تولید وتأمین سیمان پر تلند نیست، بلکه بازتاب حقیقی است که می گوید سیمان یک مصالح ارزان قیمت است و هرگونه دقت در تولید بهتر آن به گرانی محصول منجر خواهد شد.

علاوه براین، سیمان تولید شده در یک کارخانه شدیداً تحت تأیید مواد خام اولیه و حتی سوختی است که در کوره استفاده شده است.

سوخت همانقدر مهم است که سولفات درکلینکر سیمان، چون قابلیت حل سولفاتها، سازگاری سیمان با روان کننده ها را تحت تأثیر قرار می دهد.

مشکلات مربوط به سیمان تاکنون من در مورد محدودیت ویژگی های دقیق سیمان پر تلندی که به شخص تحمیل می شود تا مخلوط بتن خود را تهیه کند،‌ صحبت کرده ام.

امروزه، سیمان پر تلند کمتر به عنوانیک ملات استفاده می شود بلکه این سیمان از اجزای لازمه ملات است.

دلایل زیادی دارم، از جمله: اول اینکه،‌ با استفاده از ملات های افزودنی که از مصالح سیمانی هستند،‌ ویژگی های مصالح سیمانی ترکیب شده بسیار با هم متفاوت خواهند بود.

ما قادریم تا نرخ پیشرفت گرمای هیدراسیون و افزایش دمای بتن را پایین بیاوریم و در نتیجه را در برابر بعضی حملات شمیایی کاهش دهیم.

دوم اینکه،‌ بسیاری از مصالح سیمانی افزودنی یا طبیعی هستند یا در پروسه تولید دیگر مصالح بدست می آیند ( مانند روباره‌ آهن گدازی، که در تولید آهن حاصل می شود) و یا از محصولات هرز هستند ( مانند زمه خاکستر که در سوختن زغال سنگ در نیرو گاه بدست می آید).

بنابراین این مصالح در طبیعت وجود دارند و لازم نیست که حتماً تولید شوند، و مقادیر زیادی از انرژی را اتلاف کنند.

این صرفه جویی در انرژی است که درنهایت منجر به سود اقتصادی می شود.

از طرفی مصرف نرمه خاکستر مشکلات زیست محیطی بوجود می آورد.

سوم اینکه، شاید اینطور تلقی شود که این مصالح دور ریختنی باید ارزانتر از سیمان تولید شده باشند، اما اغلب اینطور نیست.

نرمه خاکستر نرمه خاکستر شاید شایع ترین ملاتی باشد که به سیمان پرتلند اضافه می شود.

از لفظ اضافه شدن استفاده می کنم چون باید نسبت مشخصی از سیمان پرتلند را در ملات استفاده کنیم، زیرا عمل هیدرو لیک نرمه خاکستر از وانش با هیدرو کسید کلسیم تولید شده در هیدراسیون سیمان پر تلند، نشأت می گیرد.

پیش کسوت استفاده از نرمه خاکستر V.M.Maihotra در کانادا است.

او از روشی استفاده می کند که درآن 60 درصد ملات، نرمه خاکستر است.

بنابر این روش است که نرمه خاکستر از عناصر اصلی ملات است.

در نیرو گا ههای تولید انرژی با سوخت زغال سنگ، نرمه خاکستر بصورت ذرات منتشر شوند.

الکترو ستاتیکی وجود دارد.

درصنعت شیشه سازی بصورت عمده بعنوان ترکیبات سیلیسی استفاده می شود و همانطور که در بالا گفته شد با هیدرو کسید کلسیم واکنش می دهد.

به عبارت دیگر، نرمه خاکستر یک پوزولان است.

اهمیت دیگر نرمه خاکستر، عمل فیزیکی آن در مخلوط بتن است.

خرده های نرمه خاکستر عمدتاً کروی بوده و قطری بین 1 تا 100 میکرو متر دارند.

آنهایی که قطر خاکستر آتش فشانی که افزودن آن به سیمان پر تلند باعث بهبود خواص بتن و ملات و افزایش مقاومت آنها در برابر تهاجم شیمیایی می شود - مترجم کمتر 45 میکرو متر دارند، بهتر هستند.

خرده های ریزتر کار بسته بندی را راحت تر می کنند.

آنها همچنین جمع شدن دانه های سیمان پر تلند دریک جا را کاهش می دهند، بنابراین آب هم در داخل سیمان گیر نمی کند.

در نتیجه، نرمه خاکستر به عنوان یک نوع تقلیل دهنده آب عمل می کند.

اینها فواید فنی استفاده از نرمه خاکستر در بتن بودند.

نرمه خاکستر همچنین فواید زیست محیطی نیز دارد.

اگر از آن دربتن استفاده نشود، پس باید دور ریخته شود و سپس از آن در تولید سیمان پر تلند استفاده خواهد شد که انرژی زیادی را تلف و گاز دی اکسید کربن فراوانی را منتشر خواهد ساخت.

از منظر اقتصادی صحبت های قلبی شاید ما را متوقع کند تا نرمه خاکستر بصورت مجانی عرضه شود.

در حقیقت، زمانیکه یک مهندس جوان بودم، اینطور بود.

تنها کاری که باید می کردید این بود که یک کامیون می فرستادید تا نیرو گاه مجانی آن را برا یتان پر می کرد.

امروزه هر تن خاکستر نرم شاید گرانتر از سیمان پر تلناد تمام شود،‌ البته منظورم خاکستر نرم خوب است.

خوب به این معنی که دانه های آن کاملاً‌ کروی و نسبتاً کوچک باشند،‌ کربن موجود درآن بطور قابل قبولی کم باشد و اینکه ویژگی های آن روز به روز تغییر نکند.

برای دستیابی به این فاکتورها نیروگاه باید تمام مواد را از یک منبع تهیه کند و دما را بالا و ثابت نگه داردو برای این منظور نیز،‌ نیروگاه باید خود به یک شبکه انرژی قوی متصل باشد.

انتشار دمای بالا، نتیجه انتشار گازهای NOx است.

به همین دلیل، در ده سال اخیر، قوانین سلامتی در هلند و چند کشور دیگر نیرو گاهها را مجبور کرده اند تا انتشار دمای بالا را با افزایش مقدار کربن درنرمه خاکستر و کاهش دانه های گرد، کمتر کنند .

آینده چطور خواهد شد نمی دانم!

در این خلال، برای نرمه خاکستر با کیفیت پول خوبی می دهند.

بتنی که از این نرمه خاکستر داشته باشد.

انقباص کمتری دارد، نفوذ پذیری کمتری دارد، پس مقاومت بهتری دارد، نرخ نفوذ دما در آن کمتر است بهتر پمپاژ می شود و پرداخت نهایی خوبی دارد.

پس از دو یا سه ساعت نرمه خاکستر ، رنگ بتن را تیره تر می کند.

تأ ثیرات نرمه خاکستر بر انقباض و گسترش مقاومت شدیداً به نوع بتن پیش ساخته/ پیش تنیده بستگی دارد.

جنبه دیگری از استفاده نرمه خاکستر در بتن وجود دارد.

در این کار نرمه خاکستر باید خوب و ( نگاه) با آب پرورانده شود.

این کار در پرسنه ایجاد نظم و انضباط می کند.

به نظر من پروراندن بتن با آب در تمام انواع بتن مهم است و استفاده از نرمه خاکستر بسیار مفید است.

پیمانکاری که سر یک کار از نرمه خاکستر استفاده می کند در تمام کارهای بعد شن از نرمه خاکستر استفاده کرده و بتن را خوب با آب می پروراند.

نرمه خاکستر در کشورهای زیادی استفاده می شود.

من اهمیت نرمه خاکستر را در مخلوطی که در این مقاله درباره آن صحبت خواهیم کرد، می دانم نرمه خاکستر و گرانول روباره های آهن گدازی برای تولید بتن تحت فشار 28 روزه بالغ بر 110 مگاپاسکال استفاده می شوند.

مخلوط های سه تایی ملات های شامل سه یا بیش از سه عنصر سیمانی روز به روز رایج تر می شوند.

در این مقاله، صحبتم را به استفاده از دوده سیلیسی به همراه نرمه خاکستر و سیمان پر تلند محدود خواهم کرد.

قابل توجه است که دوده سیلیسی هم یک محصول دور ریختنی است.

این محصول، ذرات منتشر شده حین تولید سیلیکون و فرو سیلیکون از سنگ کوارتر و زغال سنگ با درجه خلوص بالا در یک کوره الکتریکی است.

دوده سیلیسی به آب زیادی احتیاج دارد.

در واقع عموماً وجود دوده سیلیسی در مخلوط بتن احتیاج به روان سازها را در پی خواهد داشت.

این کارها گران تمام می شوند، اما یک مخلوط سه تایی با یک روان ساز چیزی است که تولید بتن با کار آیی بالا را امکان پذیر می کند.

این یک بتن با تکنیک بالا است و این چیزی است که من در آینده می بینیم.

بتن با تکنیک بالا تنها احتیاج به مقاومت زیادی دارد، بلکه برای رسیدن به یک مقاومت خیلی زیاد، نظارت با تکنیک بالا لازم است.

این امر در یک کارخانه بتن پیش ساخته خیلی آسان تر از یک پروژه ساخت و ساز است.

قطعات پل با مقاومت 110 مگاپاسکال یا حتی 120 مگاپاسکال در فرانسه و ایالات متحده به راحتی ساخته می شوند.

چنین بتنی با مقاومت بالا و نسبت آب - سیمان پایین، باید در اولین ساخت با دقت با آب پرورانده شود، وگرنه در داخل بتن ترک های خطرناکی بر اثر انقباض خود به خود به وجود خواهد آمد.

باز هم این کار در یک کارخانه بتن پیش ساخته ممکن می شود.

انتخاب مخلوط انتخاب مصالح سیمانی مناسب و ترکیب بهینه آنها نیازمند داشتن تجدید و دانش کافی در باره رفتار بتن حین عملیات است.

در حقیقت، این امر برای دیگر اجزا نیز صدق می کند.

شن و ماسه در اندازه های مختلف و ترکیبات شیمیایی که امروزه بسیار فراوان هستند.

این انتخاب مانند یک هند است تمام این کارها باید توسط یک مهندس بتن مجرب انجام شوند.

متأسفانه امروزه افراد کمی از این دست یافت می شوند،‌ و روز به روز میل توسل به طرح های مخلوط کامپیوتری افزایش می یابد.

من نسبت به سپردن را ه حل های شخصی به فرمولهای ریاضیاتی مشکوک هستم، چرا که ویژگی های شن و ماسه ها از مکانی به مکان دیگر تفاوت می کنند و در یک محیط جغرافیایی ثابت هم نوع خرد کننده سنگ ها می توانند با هم تفاوت داشته باشند.

بنابر این این ویژگی های ناثابت را نمی توان به فرمول های ریاضی سپرد.

اغلب اوقات ما نمی دانیم از چه شن و ماسه ای استفاده خواهیم کرد.

این امر نه تنها یک مسأله مهم است بلکه تمام جزئیات مخلوط را تحت تأثیر می گذارد.

این جزئیات عبارتند از: ویژگی هایی از قبیل خزش بتن یا ضریب ارتجا می آن.

از مطلب فوق در می یابیم که طراح مخلوط یا سازنده بتن پیش ساخته می تواند با عوض کردن ویژگی های حتی سنگریزه ها، سود کلانی به جیب بزند.

سالها پیش وقتی در آزمایش های خزش برای بتن پیش تنیده مخازن در نیرو گاههای اتمی ابتدایی انگلستان، مشغول کار بودم، دولت وقت که هزینه های نیرو گاه را می پرداخت، از یک سیستم انتخاب چرخشی استفاده کرد.

برای هر نیرو گاه، پیمانکاری انتخاب شده بود تا خزش مورد نظر را با استفاده از شن وماسه ای که قرار بو از آن استفاده شود پیش بینی کند.

دولت برای اینکه منصف عمل کرده باشد، پیمان کار دیگری را برای هر پروژه تعیین کرد تا نه رقابتی پیش بیاید و نه کسب در آمد کاذبی برای پیمانکاران بماند.

پس ما باید از روش خاصی استفاده کنیم تا بتوان مخلوط خوبی برای منظور خاصی انتخاب کرد.

یکی از مشکلات این است که آزمایش همیشه اجرا نمی شوند.

مهندس سازه، ویژگی های لازم را می داند، ولی در انتقال آنها به اجزای مخلوط سهل انگاری می کند.

سازنده بتن پیش ساخته هم قادر به انجام چنین کاری است، اما وی باید تجدید خود را بر پایه نتیجه مخلوط های قبلی بنا کند.

اغلب تنها نتیجه از کارهای قبلی یک شکایت است.

در نتیجه ما به یک همکاری پایدار بین بتن ساز و مهندس سازه نیاز داریم، اما همانطور که قبلاً گفته ام، در یک اقتصاد و بازار آزاد، روابط گسترده نمی شوند چون ما واقعاً به دنبال کمترین هزینه ها هستیم.

مشکل اینجاست که نکته این اتفاق برای ساختمانی بیافتد که احتیاج به باز سازی و تعمیر دارد.

دیگر خود حدس بزنید چه می شود؟

بعضی اوقات، دلایل برای چشم داشتن به هزینه های ابتدایی قابل قبول هستند.

به عنوان مثال، اولین صاحب سازه ای قصد دارد آن را با کمترین عمر بتن بفروشد، از طرفی ذخایر دولتی هم توان عهده گیری نظارت بر مهندسی سازه آن را ندارد.

پس شخص خریدار که پایین ترین قیمت پیشنهاد می کند هزینه ای برای بر قراری رابطه کار آمد بین مهندس بتن و مهندسی سازه نخواهد کرد.

کسی بود که می گفت سه فاکتور مطلوب در ساخت و ساز است: پایین ترین قیمت بهترین کیفیت و سرعت بالای اجرا ظاهراً می توان به دو فاکتور رسید ولی هرگز امکان دسترسی به هرسه آنان نیست.

عملیات بتن ریزی قبلاً که نسبت آب- سیمان(w/c ) پارامتر نیست که بتوان روی آن تکیه کرد، زیرا می تواند کارآیی لازم را نداشته باشد.

من از منظر طراحی سازه ای منکر این نیستم که بالا بردن مقداری از نسبت آب- سیمان مهم نیست، اما اگر به هر دلیلی مانند تأخیر، کارآیی پایین بیاید، آب باید اضافه شود، چون در بتن حفره هایی شبیه لانه زنبور تولید خواهد شد.

خیلی ها مایلند تا بدانند که نسبت آب- سیمان مشخص شده حتماً‌ لحاظ شده است،‌ اما پس از سفت شدن بتن نخواهیم توانست آن را با دقت 5% اندازه بگیریم.

همچنین طبق قانون استاندارد بریتانیا، بند 124 میزان سیمان در بتن سفت شده می تواند در بهترین وضعیت با اختلافی کمتر از kg/m3 40 در 95 درصد از حالات، توسط یک آزمایشگر تعیین شود.

با دو آزمایشگر در آزمایشگاههای مختلف، این اختلاف به kg/m3 60 می رسد.

اگر ملات، مصالح سیمانی زیادی داشته باشد دقت زیاد هم خوب نخواهد بود.

تنها پارامتری را که می توان آن ر ا با آزمایش بررسی کرد، مقاومت فشاری است یعنی اوقات مقاومت فشاری برای کمک به طراح سازه و نسبت آب - سیمان برای دوام سازه تعیین می شوند.

گهگاه شاید این پارامترها با هم سازگار نباشند: مثلاً مقاومت فشاری 25 مگاپاسکال و نسبت 45% در یک کلاهبرداری، ارائه دهنده بتن آماده میزان مقاومت آن را تضمین کرد، اما پس از افزودن نسبت آب - سیمان بیش از حد تعیین شده مشخص شد که بتن پس از سفت شدن قابل بررسی نخواهد بود.

واضح است که کارخانه های بتن پیش ساخته بتن را با نسبت آب - سیمان 30% تا40% می سازند.

پیشرفت های چشمگیری در کنترل میزان آب درشن و ماسه با دستگاهای رطوبت سنج جدید حاصل شده است.

این بار حجم آب موجود در شن وماسه، در هر پیمانه، قابل اندازه گیری است.

انواع مختلف رطوبت سنج ساخته شده است: رطوبت سنجهایی که با مقاومت الکتریکی کار می کنند رطوبت سنجهایی که از ظرفیت های خازنی استفاده می کنند و رطوبت سنجهایی که میزان سیکنال مایکرو ویو مبادله شده را اندازه می گیرند.

متأسفانه استفاده از این دستگاهها زید رایج نیست.

وقتی مخلوطهای مختلفی در یک سازه استفاده می شوند، باید اطمینان حاصل کرد که هر مخلوط در جای مناسب خود بکار رفته است.

این خیلی واضح است، اما وقتی مخلوطهای مختلف برای قسمت های مختلف فونداسیون در نظر گرفته می شوند، تازه مشکلات سرباز می کنند.

در تئوری نظم درکارها ساده است اما وقتی که کامیونی پر از راه می رسد و قسمتی که باید آن را خالی کرد حاضر نباشد و مجبور باشید در جای دیگری از فونداسیون ( که مخلوط مخصوص خود را می خواهد) تخلیه کنید.

همه چیز به هم می ریزد.

وسواسی ها عقیده دارند که کامیون باید برگردد اما در عمل این کار شدنی نیست، یکی بخاطر هزینه بالای حمل و نقل و دیگری ممنوعیت تخلیه بتن در محیط زیست به عنوان نخاله.

در حالت بتن پیش ساخته، بعضی از مراحل کار از جمله حمل ونقل، نباید مشکل ساز شوند و تداوم و تناوب کار یک امر حتمی است.

پرداخت هم یک عملیات مهارتی است که در آن نباید مشکلی پیش آید.

با این وجود بعضی اوقات دیده می شود که با یک جسم فلزی اقدام به تسطیح سطحی می کنند که باید خوش منظره بوده و نسبت آب- سیمان زیادی در آن بکار رفته است.

این کار منجر به ترک خوردگی و آسیب پذیری دربرابر حملات شیمیایی و گرد و خاک خواهد شد.

میلگرد گذاری بتن: واضح است که میلگرد تقویتی باید در جای صحیح خود قرار گیرد، اما راه معینی برای تعیین محل پوشش روی آرماتور وجود ندارد.

گاهی اوقات.

پوشش اسمی تعیین شده است، در حالی که پوشش مینیموم بدون یک ارزش ماکزیموم داده شده است، در حالات دیگر، روا داری تعیین شده است، ولی معلوم نیست که باید در تمام نقاط رعایت شود یا در یک سطح میانگین.

چند وقت پیش، پروژه ای را دیدم که در آن پوشش از صفحات بتنی پیش ساخته با میلگردهایی به قطر یک اینچ بود و صفحات فقط پنج اینچ ضخامت داشتند که در نتیجه پوشش منفی ایجاد شده بود.

( تصویر 1) حتی اگر ضخامت پوشش در جای درست خود قرار گرفته باشند، کارگران با ایستادن روی آنها به هنگام بتن ریزی جای میلگردها را تغییر خواهند داد.

بتن خود سفت شو هر چه که تاکنون درباره بتن گفته ام، درباره بتنهای سنتی بوده که سالیان سال استفاده می شده اند.

با این حال پیشرفت جدیدی در صنعت ساختمان با داستانی عجیب و غریب پیدا شده است به نام بتن خود سفت شو یا SCC .

این بتن نیز مانند استفاده از روبات ها در بتن ریزی، ابتدا در ژاپن پایه گذاری شد.

درهر دو حالت، انگیزه از این کارها، به حد اقل رساندن نیروی کار نیمه مجرب یا غیر مجرب بوده است.

بتن خود سفت شو، مخلوطی است که بدون عمل لرزاندن هوای محبوس را بیرون می راند و از بین موانعی چون آرماتورها می گذرد تا تمام فضاهای خالی قالب را پر کند.

این سیستم برای نمونه های بغرنج تاندون های پیش تنیده و محل های دور از دسترس نزدیک قلاب ها ماسب است.

لرزاندن پر سرو صدا است و موضوع مهمی برای کارگران و همسایه ها بخصوص شب ها و درروزهای تعطیل می شود.

جلوگیری از این سر وصدا یکی دیگر از انگیزه های استفاده از این بتن است.

دلیل سومی هم هست در آن اینکه نگه داشتن لرزاننده پس از مدتی به عروق عصبی وشریان ها آسیب می رساند و کارگر به لرزش دست دچار می شد.

این امر از نظر اجتماعی نامطلوب است، و اتحادیه اروپا هم قرار جدی برای کم رنگ کردن سندرم لرزش دست، آغاز کرده است.

انتظار می رود که این امر در سال 2005 درانگلستان به قانون راه پیدا کند، اما بتن خود سفت شو هنوز در این کشور باب نشده است.

در کنار ژاپن، سوئد و هلند از پیشگامان این زمینه هستند.

در ایالات متحده شرکت PCI و ACI اقداماتی در رابطه با این بتن آغاز کرده اند.

به دلیل اینکه بتن خود سفت شو هنوز در دنیا به خوبی معرفی نشده است، با یک توضیح فنی کوتاه می تواند مفید باشد.

بتن باید سه خصوصیت داشته باشد تا بتواند به عنوان بتن خود سفت شو معرفی شود: قابلیت روان بودن،‌ عبور از آرماتورها و مقاومت در برابر افتراق.

آزمایش های زیادی برای هر یک از این سه ویژگی انجام شده ولی هنوز یک آزمایش استاندارد معرفی نشده است.

مؤسسه ASTM هم چند آزمایش در حال انجام دارد.