vبتن پرمقاومت H.S.C (High Strenght Concrete):

تعریف : بتن های با مقاومت فشاری بیشتر از 50 مگاپاسکال (500kg/cm2)را گویند.

رفتار بتن های پرمقاومت ترد است و برای تغییر رفتار این بتن ها به شکل پذیر خصوصا در هنگام زلزله بایستی الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان  بشرح ذیل رعایت شود.

1- کیفیت مصالح : کیفیت مصالح اشاره شده در زیر بایستی با دقت و وسواس بیشتری نسبت به بتن های معمولی لحاظ می شود.

• سنگدانه : که شامل درشت دانه (شن) و ریز دانه (ماسه ) می باشد.

-سنگدانه درشت نباید دارای صفحات ضعیف باشد.

-مقاومت فشاری سنگدانه ها بالا و حداقل برابر مقاومت فشاری خمیر سیمان مصرفی در بتن باشد.

-جهت بهبود کارایی باید سنگدانه ریز (ماسه)، گرد باشد.

-جهت بهبود مقاومت باید سنگدانه درشت(شن) ، شکسته باشد.

-سنگدانه ریز (ماسه ) باید با دانه بندی درشت تر استفاده شود.اگرچه مدول نرمی ماسه 2.5تا 3.2 برای H.S.C  مناسب است ولی توصیه آیین نامه ماسه با مدول نرمی 3 وبیشتر است.

• پوزولانها : جهت کسب مقاومت فشاری و دوام بیشتردر H.S.C می توان از افزودنیهای معدنی نظیر پوزولانها (مانند بتن معمولی) استفاده کرد.

2- طرح مخلوط:

• بدست آوردن “مقاومت فشاری متوسط ، fcm ” برای تعیین نسبت اختلاط H.S.C

محاسبه S  (انحراف استاندارد) :

همانطور که در بالا عنوان شد اگر دسترسی به اطلاعات آماری پروژه های مشابه قبلی برای محاسبه S  (انحراف استاندارد) وجود نداشت ، مقاومت فشاری متوسط براحتی از رابطه زیر تعیین می شود:

fcm =1.1 fc +6 Mpa

مقاومت فشاری بتن های پر مقاومت H.S.C باید در سن 56 روز اندازه گیری شود ، مگر انکه بتن پر مقاومت زودرس مد نظر باشدکه مقاومت 28 روزه ملاک عمل است.

سیمان :  میزان سیمان مصرفی در بتن پرمقاومت ( 390-560 kg/m3) است.

به علت افزایش مقدار سیمان در  H.S.C ، حرارت هیدراتاسیون به طور اتوماتیک افزایش می یابد که این امر جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن و افزایش ترک های حرارتی را سبب می شود. لذا برای کاهش ترکهای حرارتی بهتر است قسمتی از سیمان را با مواد افزودنی پوزولانی یا خاکستر بادی Fly Ash به مقدار 10-20% جایگزین کرد تا ریسک افزایش حرارت هیدراتاسیون و ترک های مویی و منافذ بزرگ ناشی از آن، کاهش یابد.

• سنگدانه : معمولا حجم سنگدانه درشت در بتن پر مقاومت از بتن معمولی بیشتر است . با در مدول نرمی ماسه بین 3.5- 2.5 (ترجیحا 3 به بالا) ؛ حجم شن در مخلوط بتن بر اساس مبنای اندازه بزرگترین سنگدانه مطابق جدول زیر است:

نکته 1) استفاده از دانه بندی پیوسته در ساخت H.S.C  مناسب است.

نکته 2) در ساخت بتن پرمقاومت H.S.C با مقاومت فشاری بیشتر ، حداکثر اندازه سنگدانه درشت کمتر است.

• نسبت آب به سیمان(W/C):  بازه وسیع مقاومت فشاری با نسبت آب به سیمان 0.5-0.3 میسر میشود. ولی در هیچ شرایطی این نسبت نباید از 0.26 کمتر باشد.(9-9-2-3-5)

نکته مهم : در آزمایشات زیادی مشخص شده است که در نسبت های پایین آب به سیمان (W/C)به ازاء کاهش 0.02  این نسبت می توان حدود 100kg/cm2 (10Mpa) به مقاومت فشاری بتن افزود.

مثال) چنانچه با نسبت آب به سیمان W/C=0.38  ، بتنی با مقاومت 40MPa   (400kg/cm2) ساخته شود با کاهش به میزان W/C=0.36  به مقاومت 50Mpa  و W/C=0.34 به مقاومت 60Mpa دست پیدا می کنیم.

• افزودنیهای مجاز بتن (روان کننده ها)

بدیهی است جهت دستیابی به نسبت آب به سیمان پایین، استفاده از مواد افزودنی نظیر فوق روان کننده ها ،روان کننده ها و کاهنده های آب اجتناب ناپذیر است.

-استفاده از روان کننده ها و فوق روان کننده ها به میزان 0.5-1.5 درصد وزن سیمان مصرفی می تواند اسلامپ بتن را از 50-75mm  را به 200-250mm افزایش دهد که اجرای H.S.C را عملی نماید.

-در مناطق گرم استفاده از روان کننده های چند منظوره مانند” فوق روان کننده هایِ کاهنده آبِ کندگیر” مناسب تر است تا گیرش اولیه بتن را از 60-30 دقیقه به 180-120 دقیقه افزایش دهد.

-در مناطق سرد مناسب تر است از “فوق روان کننده ِ زود گیرکننده ِ فاقد کلرید” استفاده شود تا بتوان بتن با اسلامپ مناسب حدود 23-17 سانتی متر در زمان بتن ریزی جهت انتقال ، جا دادن در قالب ، متراکم کردن و پرداخت بتن در دمای زیر صفر داشت .

چنانچه تدابیر ویژه برای اختلاط و بتن ریزی و حفظ دمای بتن مطابق جدول 9-2-8 ]1[ فراهم

نگردد ، ریختن بتن در دمای -20 درجه سانتی گراد ، ممنوع است.

3- نکات اجرایی بتن پرمقاومتH.S.C  ]1[ :

مراجع :

1- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان طرح و اجرای ساختمانهای بتن آرمه

2- تکنولوژی بتن پیشرفته :ترجمه دکتر رمضانیانپور . دکتر قدوسی

3- اجرای ساختمانهای بتن آرمه : نوشته دکتر مهدی قالیباف و دکتر عربشاهی