Transcript دانلود فایل همایش
Slide 1
تاریخچه ،مبانی و چالش های
بتن خود تراکم
همایش - 14انجمن بتن ایران؛ نمایندگی استان اصفهان
27آذر ماه 1391
پرویز قدوسی
عضو هیئت علمی دانشکده عمران ،دانشگاه علم و صنعت ایران
1
Slide 2
2
Slide 3
فهرست مطالب
3
Slide 4
تاریخچه
درسال 1986
•
•
•
•
:
پیشنهاد از طرف ،Okamuraمبنی بر لزوم چنین بتنی
مقاله های تحقیقاتی که به اصول SCCمی پرداختند در سال های 1991 -1989
در ژاپن منتشر شدند.
تحت عناوین بتن با عملکرد باال ()High _ Performance
یا بتن فوق کارا ( )Super _ workable
4
Slide 5
تاریخچه
• نمونه اول SCCدر ژاپن در سال 1988تکمیل شد ،به نام بتن با عملکرد باال
•در همان زمان Aitcinهمین نام را برگزید.
•در سال Ozawa ،1989و Maekawaتحقیقات گسترده ای انجام دادند.
•در سال Okamura ،1989و Ouchiنام بتن خودتراکم با عملکرد باال را پیشنهاد
دادند.
5
Slide 6
•
در سال 1989مقاله هایی در ژاپن به چاپ رسیدند تحت عناوین:
جاری شونده در حد باال ()Highly _ Fluidised -خود پخش شونده () Self _ Placeable
•در سال ،1995اولین مقاله تحت عنوان بتن
خودتراکم ()Self _ Compacting _ concrete
•در سال ،1999اولین دستورالعمل برای کاربرد SCC
در ژاپن توسط انجمن مهندسین عمران ژاپن منتشر
6
شد.
Slide 7
• از چه زمانی Self _ compactingبه Self_ consolidatingتبدیل شد ،دقیق
معلوم نیست.
• اما ظاهرا از سال 2002توسط Khayatپیشنهاد شد.
• در کشورمان نیز در سال 2006پیشنهاد بتن خودتحکیم مطرح شد ،اما بتن
خودتراکم برگزیده شد .چون در واقع consolidatingیعنی تحکیم تحت وزن
خود.
7
Slide 8
تاریخچه
•
در سال ،1995استفاده از SCCبه دیگر کشورها گسترش یافت.
•اولین تحقیقات گسترده ،در سال 1993در سوئد با همکاری ژاپن تحت عنوان
پروژه Brite _ Euramبرای پروژه های عمرانی و خانه سازی آغاز شد.
•اولین سمینار بین المللی در سال 1999در سوئد توسط RILEM
برگزار شد:
• 23مقاله از آسیا
•
• 38مقاله از اروپا
• 5مقاله از آمریکا
• 1مقاله از استرالیا
اولین پل خارج از ژاپن در سال 1998در سوئد به اتمام رسید.
•در آمریکای شمالی از سال 2000دانشگاه Prof. ( Sherbrooke
، )Khayatبرای اولین بار تحقیقات گسترده را آغاز کرد.
8
Slide 9
مزایا
سرعت زیاد در ساخت
بتن ریزی در مقاطع پرفوالد
در راستای توسعه پایدار
اجرای اعضای بتنی با پیچیدگی در
هندسه
9
Slide 10
انواع SCC
نوع پودری ()Powder _ Type
• پودر شامل موادکوچکتر از 150میکرون است.
• مقدار کل پودر بین 500تا 570 Kg/m3است.
نوع ماده ویسکوزیته()Viscosity _ Type
• استفاده از ماده شیمیایی اصالح کننده ویسکوزیته ()VMA
• مقدار کل پودر بین 320تا 400 Kg/m3است.
نوع ترکیبی ()Combination _ Type
• هم پودر و هم VMAاستفاده می شود.
•10مقدار کل پودر بین 400تا 500 Kg/m3است.
Slide 11
•در تمام ،SCCsاز فوق روان کننده قوی برای حفظ تغییر شکل در
حد باال استفاده می شود .معموال پایه آن polycarboxylicاست.
•پودر سنگ معموال آهکی است که مقدار کربنات کلسیم ()Ca Co3
آن بیشتر از 97درصد است.
•مواد اصالح کننده ویسکوزیته از مواد آلی مانند مشتقات اکسید
اتیلن،
پلی ساخارید ،مانند مشتقات اتر سلولز و مشتقات نشاسته
تهیه می شوند.
11
Slide 12
خصوصیات SCC
قابلیت پرکنندگی (:)Filling abillity
قابلیت جاری شدن و متراکم شدن تحت اثر وزن خود
قابلیت عبور کردن (:) Passing ability
قابلیت جاری شدن از میان آرماتور متراکم
مقاومت جداشدگی (:)Segregation Resistance
قابلیت بتن در حفظ همگنی در هنگام بتن ریزی
-پایداری استاتیک ← مقاومت جداشدگی در حالت استراحت
•
-پایداری دینامیک ← مقاومت جداشدگی در زمان حرکت
12
Slide 13
ارتباط آزمایش ها و خصوصیات SCC
خاصیت
قابلیت پرشدگی
قابلیت عبور کردن
مقاومت جداشدگی
13
روش آزمایش
،T50اسالمپ جاری
قیف V
حلقه J
جعبه L
جعبه U
جعبه برای پر کردن
قیف Vدر 5دقیقه
شاخص پایداری ظاهری ()VSI
Slide 14
14
Slide 15
15
Slide 16
16
Slide 17
17
Slide 18
رئولوژی SCC
رئولوژی علم حرکت مایعات است.
تنش جاری () τo
نرخ برشی
1/
s
18
،
منحنی جریان بینگام
تنش برشی )Pa ( τ ،
( ) µویسکوزیته پالستیک = شیب
Slide 19
چهار پارامتر مهم رئولوژی بتن
•
تنش جاری استاتیک () Static Yield Stress
• حداقل تنش برشی برای شروع جریان از حالت استراحت
•
تنش جاری دینامیک ()Dynamic Yield Stress
•
ویسکوزیته پالستیک () Plastic Viscosity
•
تغلیظ پذیری ()Thixotropy
• حداقل تنش برشی برای حفظ جریان پس از شکسته شدن ساختار
تغلیظ پذیری
• تغییرات تنش برشی با تغییرات نرخ برشی (شیب)
• کاهش ویسکوزیته بتن تحت برش که غیر قابل برگشت و تابع زمان
است.
19
Slide 20
تنش جاری استاتیک ← در شرایط استراحت اهمیت دارد.
تنش جاری دینامیک ← در شرایط جاری شدن اهمیت دارد.
ویسکوزیته پالستیک ← برای چسبندگی و حفظ انسجام
مخلوط اهمیت دارد.
تنش جاری دینامیک ← در شرایط حرکت اهمیت دارد.
20
Slide 21
رفتار متفاوت بتن ها از نظر رئولوژی
تنش برشی
تنش برشی
ویسکوزیته پالستیک
تنش
جاری
نرخ برشی
الف
21
نرخ برشی
ب
Slide 22
تفاوت بتن معمولی و
تنش جاری بتن معمولی
تنش جاری SCC
22
SCC
حدود 500 Pa
کمتر از 60 Pa
Slide 23
رفتار متفاوت بتن ها از نظر رئولوژی
بتن با تنش جاری باال
23
بتن با تنش جاری کم
Slide 24
مدل ها
24
Slide 25
انواع رئومتر
• ویسکومتر BML
• رئومتر BTRHEON
• رئومتر MKI
• ویسکومتر ConTec 5
• رئومتر ICAR
25
Slide 26
فرمول بینگام
•
•
•
•
= τتنش برشی ][Pa
=τoتنش جاری ][Pa
=µویسکوزیته پالستیک ][Pa.s
= نرخ برشی ][1/s
26
τ = τo + µ
Slide 27
مبانی رئولوژی
تغلیظ پذیری
وقتی بتن در حالت استراحت است ← شکل گیری ساختار شبکه
سه بعدی ( لخته شدگی)
وقتی بتن حرکت می کند ( ،اعمال برشی) ← شکستن ساختار
سه بعدی
تنش برشی
نرخ برشی
27
رفتار رئولوژیک SCC
Slide 28
مبانی رئولوژی
اثر تغلیظ پذیری در اجرا
با افزایش تغلیظ پذیری فشار قالب کاهش می باید.
بتن ریزی در چند الیه در صورت وقفه در بتن ریزی ،ایجاد درز سرد و
کاهش ظرفیت خمشی تا 40درصد به همراه خواهد داشت.
28
Slide 29
مبانی رئولوژی
تفاوت تنش جاری استاتیک
و
تنش جاری دینامیک
تنش برشی
تنش جاری شدن استاتیک
تنش جاری شدن دینامیک
نرخ برشی
29
تغییرات تنش برشی در زمان
Slide 30
مبانی رئولوژی
ارتباط آزمایش ها وپارامترهای رئولوژی
معیارهای قابل پذیرش
روش آزمایش
واحد
جریان اسالمپ
mm
حداقل
650
حداکثر
800
جریان اسالمپ T50
sec
2
حلقه J
mm
0
10
جعبه L
h2/h1
0/8
1/0
قیف V
30
محدوده مقادیر
sec
6
5
12
Slide 31
مبانی رئولوژی
ارتباط آزمایش ها وپارامترهای رئولوژی
روش آزمایش
نتیجه
جریان اسالمپ
کمتر از 650
•ویسکوزیته خیلی زیاد
•تنش جاری خیلی زی
کمتر از 2
•ویسکوزیته خیلی کم
حلقه J
بیشتر از 10
•ویسکوزیته خیلی زیاد
•تنش جاری خیلی زیاد
•جداشدگی ذرات
•مسدود شدگی
جعبه L
کمتر از 0/8
قیف V
کمتر از 8
•ویسکوزیته خیلی زیاد
•تنش جاری خیلی زیاد
•مسدود شدگی
جریان اسالمپ T50
31
دلیل احتمالی
•ویسکوزیته خیلی کم
Slide 32
پیش بینی پارامترهای
رئولوژی
9/81 m/s2 = g
= mاسالمپ جاری
10
2
R = 0.90
9
8
7
5
4
3
2
1
0
120
90
60
30
)Plastic Viscosity (Pa.s
32
0
)T20 (s
6
Slide 33
مبانی رئولوژی
رئوگراف
اثر مواد مخلوط در رئولوژی
ارتباط رئولوژی و کاربردهای مختلف آن
اثر اسالمپ جاری در رئولوژی
ارتباط رئولوژی و انواع بتن
تعیین وضعیت کشورها از نظر رئولوژی
33
Slide 34
کاربردهای
رئوگراف
اثر اجزای بتن بر تنش جاری و ویسکوزیته
پالستیک
34
Slide 35
ارتباط رئولوژی و کاربردها
35
Slide 36
ارتباط رئولوژی و آزمایش اسالمپ جاری
36
Slide 37
رئولوژی انواع بتن
ها
بتن پر مقاومت
بتن معمولی
تنش جاری
بتن خودتراکم
ویسکوزیته
پالستیک
37
بتن
جاری
Slide 38
رئولوژی در کشورهای مختلف
38
Slide 39
مبانی طرح مخلوط
SCC
•
در ،SCCفاصله بین ذرات سنگدانه باید افزایش یابد ،یعنی مقدار سنگدانه کاهش یابد.
زیرا :
• تجمع سنگدانه های درشت از جاری شدن مخلوط جلوگیری می کند.
• تصادم سنگدانه ها باعث افت انرژی جنبشی مخلوط می شود.
•
از : Okamura
برای حصول اطمینان از جریان مالیم از میان موانع ،تنش برشی ( تنش جاری) باید کاهش
یابد.
برای حصول اطمینان از جداشدگی سنگدانه ها و نشست آن ها باید ویسکوزیته در حد
مطلوب باشد.
39
Slide 40
در طرح مخلوط SCCاز دو نظریه استفاده می شود:
• چگالی انباشتگی ) : (Particle Densityیعنی حجم ذرات
جامد به کل حجم انبوه،
• هدف :محاسبه حداقل مقدار خمیر مورد نیاز برای پر
کردن منافذ بین سنگدانه ها.
• حداقل حجم خمیر ) : (Minimum Pasteیعنی حداقل
ضخامت خمیر سنگدانه ها،
• هدف :محاسبه حداقل مقدار خمیر بر سطح سنگدانه ها
برای جلوگیری از اصطکاک و تصادم سنگدانه ها.
40
Slide 41
محدوده حدودی دانه بندی برای SCC
mm
91 52 5.73
5.9
57.4
81.1
63.2
6.0
3.0
51.0
001
IRAN
0 - 9.5 mm
09
08
C9.5
06
05
2
B9.5
04
03
1
درصد عبوري ()M
07
02
A9.5
01
0
001
01
اندازه ()mm
1
1.0
منحنیهای دانهبندی مخلوط سنگدانههای ریز و درشت ،با حداکثر اندازه 9/5
میلیمتر بر اساس روش طرح ملی مخلوط بتن ایران
41
•
Slide 42
جدول اصالح مخلوط
مشکل
ویسکوزیته خیلی زیاد
ویسکوزیته خیلی کم
تنش جاری خیلی زیاد
جداشدگی ذرات
42
تصحیح
افزایش مقدار آب
افزایش حجم خمیر
افزایش فوق روان کننده
کاهش مقدار آب
کاهش حجم خمیر
کاهش فوق روان کننده
افزایش اصالح کننده ویسکوزیته
پودر ریزتر
ماسه ریزتر
افزایش حجم خمیر
افزایش حجم مالت
افزایش فوق روان کننده
افزایش حجم خمیر
افزایش حجم مالت
کاهش مقدار آب
پودر ریزتر
Slide 43
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
:Yeسیستم منافذ در SCCنوع پودری مشابه بتن معمولی است.
43
Slide 44
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
:Tragardthسیستم منافذ در SCCنوع پودری کوچک تر از بتن معمولی
است.
:Valcuendeسیستم منافذ در ( SCCنوع )VMAکوچک تر از بتن معمولی است.
:Betzدر سن کم ،مقاومت فشاری SCCبیشتر از بتن معمولی است،
اما در سن 28روزه مشابه است.
:Zhuمقاومت فشاری SCCنوع پودری ،بیشتر از بتن معمولی است.
44
Slide 45
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
:Bosiljkovمقاومت فشاری SCCنوع پودری ،بیشتر از بتن معمولی است.
:Hairmanجداشدگی درازمدت SCCنوع پودری بیشتر از بتن معمولی است.
:Benonمدول االستیسیته SCCنوع پودری کمتر از بتن معمولی است.
:Khayatمدول االستیسیته ( SCCنوع 10 )VMAدرصدکمتر از بتن معمولی
است.
:Vilanovdمدل های تخمین مدول ،مقاومت کششی و مدول گسیختگی رامی
توان از ( ACIبتن معمولی ) استفاده کرد.
45
Slide 46
46
Slide 47
47
Slide 48
ابقا پذیری ( )Robustness
•
با تغییرات کم در نسبت های مخلوط ،نحوه مخلوط کردن ،انتقال و بتن
•
راهنمای اروپا ← با رواداری مقدار آب 5تا ، 10 L/m3نباید از محدوده
•
استفاده از مقدار پودر مناسب ،مصرف میکروسیلیس و انتخاب
ریزی ← خواص بتن تازه و سخت شده حفظ شود.
عملکرد مورد نظر خارج شود.
صحیح فوق روان کننده ،ابقا پذیری را افزایش می دهد.
48
Slide 49
دوام:
:Yeسیستم منافذ در SCCمشابه بتن پر مقاومت است.
:Boelنفوذ پذیری گاز در SCCنوع پودری 5برابر کمتر از بتن معمولی
است.
:Assieانتشار کلرید در SCCو بتن
معمولی مشابه است.
:Valcuendeسیستم منافذ در ( SCCنوع پودری)
کوچک تر از بتن معمولی است .سیستم منافذ
در ( SCCنوع )VMAبزرگتر از ( SCCنوع
پودری) است.
49
Slide 50
: و همکارانValcuende
50
Slide 51
: Dehvah
51
Slide 52
دوام
تحقیق در دانشگاه علم و صنعت :بتن خودتراکم 200Kg/m3پودرسنگ و 380 Kg/m3
سیمان پرتلند ،نسبت به بتن معمولی و بقیه بتن های خودتراکم کمترین ضریب مهاجرت کلرید و
جذب مویینه را دارد.
تغییر پودرسنگ
تغییر سیمان
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
400
500
300
200
100
مقدار سیمان و پودرسنگ ()kg/m3
52
0
ضریب جذب مویینه )s(mm/h^0.5
0.6
Slide 53
فشار قالب
:Gregoriدر نرخ بتن ریزی بیش از ، 10 m/hrفشار بتن بر روی قالب
:Leemannوقتی نرخ 5 m/hrاست ،به 80درصد فشار هیدرو استاتیک می
عمودی نزدیک به فشار هیدوراستاتیک است.
رسد.
:Khayatفشار بین 83تا 100درصد فشار هیدرواستاتیک
است .هرچه مقدار سنگدانه درشت کمتر باشد ،فشار قالب
بیشتر است.
قدوسی و شکویی :فشار قالب با چگالی انباشتگی
ارتباط مستقیم دارد ،هرچه چگالی انباشتگی بیشتر
باشد ،فشار بر روی قالب بیشتر است.
53
Slide 54
54
Slide 55
چالش ها در مقابل SCC
چالش ها به صورت خالصه به شرح زیر می باشند:
طرح مخلوط
آزمایش های بتن تازه
یک طرح مخلوط که بتواند تمام جنبه های خواص
بتن تازه را تامین کند ،ارائه نشده است.
طرح مخلوط بر اساس مقاومت فشاری ارائه نشده
است.
ارتباط روشن بین نتایج آزمایش ها و عملکرد بتن
در کارگاه وجود ندارد ( .اعضای افقی و عمودی ،تراکم
آرماتور ،اندازه حداکثر سنگدانه بیشتر از 20میلی
متر)
55
Slide 56
چالش ها در مقابل SCC
چالش ها به صورت خالصه به شرح زیر می باشند:
رئولوژی
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
هیچ دستگاه رئومتری که مورد قبول جهانی باشد ،وجود ندارد.
ارتباط مواد مصرفی در مخلوط و رئولوژی به روشنی معلوم نیست.
ارتباط آزمایش های بتن تازه و پارامترهای رئولوژی معلوم نیست.
داده ها در حد کافی نمی باشند.
مدل برای تخمین ارائه نشده است.
56
Slide 57
چالش ها در مقابل SCC
چالش ها به صورت خالصه به شرح زیر می باشند:
ابقا پذیری
فشار قالب
داده ها در حد کافی نمی باشند.
هیچی فرمول پیش بینی قابل قبول و کاربردی
ارائه نشده است.
57
Slide 58
58
Slide 59
توسعه SCCدر کشورمان
تحقیقات از سال 1385به طور جدی آغاز شده است.
در حدود 30مقاله ISIو 300مقاله کنفرانس داخلی و خارجی چاپ شده
است.
با مقایسه مقاله های خارجی و داخلی مشخص می شود که کشورمان در
مرز دانش حرکت می کند.
با در نظر گرفتن توانایی های پژوهشگران می توان پیشتاز دنیا بود.
در صنعت ساخت کاربرد SCCبه آهستگی در حال توسعه است.
شرکت های سازنده مواد افزودنی شیمیایی و معدنی (پودرسنگ) در حد
مطلوب در حال پیشرفت می باشد.
59
Slide 60
رویدادهای مهم تا قبل از شروع سال 1392
• -1برگزاری چهارمین سمینار ملی بتن خودتراکم
برگزار کننده مرکز تحقیقات راه ،مسکن ،شهرسازی
با همکاری دانشگاه علم و صنعت ایران
8و 9اسفند 1391
• -2انتشار دستورالعمل بتن خودتراکم ،مرکز تحقیقات راه ،مسکن ،
شهرسازی
• -3انتشار کتاب جامع بتن خودتراکم ،مرکز تحقیقات راه ،مسکن ،
شهرسازی
60
Slide 61
پروژه های اجرا شده با بتن خود تراکم
61
Slide 62
62
Slide 63
63
Slide 64
64
با تشکر و آرزوی توفیق الهی
تاریخچه ،مبانی و چالش های
بتن خود تراکم
همایش - 14انجمن بتن ایران؛ نمایندگی استان اصفهان
27آذر ماه 1391
پرویز قدوسی
عضو هیئت علمی دانشکده عمران ،دانشگاه علم و صنعت ایران
1
Slide 2
2
Slide 3
فهرست مطالب
3
Slide 4
تاریخچه
درسال 1986
•
•
•
•
:
پیشنهاد از طرف ،Okamuraمبنی بر لزوم چنین بتنی
مقاله های تحقیقاتی که به اصول SCCمی پرداختند در سال های 1991 -1989
در ژاپن منتشر شدند.
تحت عناوین بتن با عملکرد باال ()High _ Performance
یا بتن فوق کارا ( )Super _ workable
4
Slide 5
تاریخچه
• نمونه اول SCCدر ژاپن در سال 1988تکمیل شد ،به نام بتن با عملکرد باال
•در همان زمان Aitcinهمین نام را برگزید.
•در سال Ozawa ،1989و Maekawaتحقیقات گسترده ای انجام دادند.
•در سال Okamura ،1989و Ouchiنام بتن خودتراکم با عملکرد باال را پیشنهاد
دادند.
5
Slide 6
•
در سال 1989مقاله هایی در ژاپن به چاپ رسیدند تحت عناوین:
جاری شونده در حد باال ()Highly _ Fluidised -خود پخش شونده () Self _ Placeable
•در سال ،1995اولین مقاله تحت عنوان بتن
خودتراکم ()Self _ Compacting _ concrete
•در سال ،1999اولین دستورالعمل برای کاربرد SCC
در ژاپن توسط انجمن مهندسین عمران ژاپن منتشر
6
شد.
Slide 7
• از چه زمانی Self _ compactingبه Self_ consolidatingتبدیل شد ،دقیق
معلوم نیست.
• اما ظاهرا از سال 2002توسط Khayatپیشنهاد شد.
• در کشورمان نیز در سال 2006پیشنهاد بتن خودتحکیم مطرح شد ،اما بتن
خودتراکم برگزیده شد .چون در واقع consolidatingیعنی تحکیم تحت وزن
خود.
7
Slide 8
تاریخچه
•
در سال ،1995استفاده از SCCبه دیگر کشورها گسترش یافت.
•اولین تحقیقات گسترده ،در سال 1993در سوئد با همکاری ژاپن تحت عنوان
پروژه Brite _ Euramبرای پروژه های عمرانی و خانه سازی آغاز شد.
•اولین سمینار بین المللی در سال 1999در سوئد توسط RILEM
برگزار شد:
• 23مقاله از آسیا
•
• 38مقاله از اروپا
• 5مقاله از آمریکا
• 1مقاله از استرالیا
اولین پل خارج از ژاپن در سال 1998در سوئد به اتمام رسید.
•در آمریکای شمالی از سال 2000دانشگاه Prof. ( Sherbrooke
، )Khayatبرای اولین بار تحقیقات گسترده را آغاز کرد.
8
Slide 9
مزایا
سرعت زیاد در ساخت
بتن ریزی در مقاطع پرفوالد
در راستای توسعه پایدار
اجرای اعضای بتنی با پیچیدگی در
هندسه
9
Slide 10
انواع SCC
نوع پودری ()Powder _ Type
• پودر شامل موادکوچکتر از 150میکرون است.
• مقدار کل پودر بین 500تا 570 Kg/m3است.
نوع ماده ویسکوزیته()Viscosity _ Type
• استفاده از ماده شیمیایی اصالح کننده ویسکوزیته ()VMA
• مقدار کل پودر بین 320تا 400 Kg/m3است.
نوع ترکیبی ()Combination _ Type
• هم پودر و هم VMAاستفاده می شود.
•10مقدار کل پودر بین 400تا 500 Kg/m3است.
Slide 11
•در تمام ،SCCsاز فوق روان کننده قوی برای حفظ تغییر شکل در
حد باال استفاده می شود .معموال پایه آن polycarboxylicاست.
•پودر سنگ معموال آهکی است که مقدار کربنات کلسیم ()Ca Co3
آن بیشتر از 97درصد است.
•مواد اصالح کننده ویسکوزیته از مواد آلی مانند مشتقات اکسید
اتیلن،
پلی ساخارید ،مانند مشتقات اتر سلولز و مشتقات نشاسته
تهیه می شوند.
11
Slide 12
خصوصیات SCC
قابلیت پرکنندگی (:)Filling abillity
قابلیت جاری شدن و متراکم شدن تحت اثر وزن خود
قابلیت عبور کردن (:) Passing ability
قابلیت جاری شدن از میان آرماتور متراکم
مقاومت جداشدگی (:)Segregation Resistance
قابلیت بتن در حفظ همگنی در هنگام بتن ریزی
-پایداری استاتیک ← مقاومت جداشدگی در حالت استراحت
•
-پایداری دینامیک ← مقاومت جداشدگی در زمان حرکت
12
Slide 13
ارتباط آزمایش ها و خصوصیات SCC
خاصیت
قابلیت پرشدگی
قابلیت عبور کردن
مقاومت جداشدگی
13
روش آزمایش
،T50اسالمپ جاری
قیف V
حلقه J
جعبه L
جعبه U
جعبه برای پر کردن
قیف Vدر 5دقیقه
شاخص پایداری ظاهری ()VSI
Slide 14
14
Slide 15
15
Slide 16
16
Slide 17
17
Slide 18
رئولوژی SCC
رئولوژی علم حرکت مایعات است.
تنش جاری () τo
نرخ برشی
1/
s
18
،
منحنی جریان بینگام
تنش برشی )Pa ( τ ،
( ) µویسکوزیته پالستیک = شیب
Slide 19
چهار پارامتر مهم رئولوژی بتن
•
تنش جاری استاتیک () Static Yield Stress
• حداقل تنش برشی برای شروع جریان از حالت استراحت
•
تنش جاری دینامیک ()Dynamic Yield Stress
•
ویسکوزیته پالستیک () Plastic Viscosity
•
تغلیظ پذیری ()Thixotropy
• حداقل تنش برشی برای حفظ جریان پس از شکسته شدن ساختار
تغلیظ پذیری
• تغییرات تنش برشی با تغییرات نرخ برشی (شیب)
• کاهش ویسکوزیته بتن تحت برش که غیر قابل برگشت و تابع زمان
است.
19
Slide 20
تنش جاری استاتیک ← در شرایط استراحت اهمیت دارد.
تنش جاری دینامیک ← در شرایط جاری شدن اهمیت دارد.
ویسکوزیته پالستیک ← برای چسبندگی و حفظ انسجام
مخلوط اهمیت دارد.
تنش جاری دینامیک ← در شرایط حرکت اهمیت دارد.
20
Slide 21
رفتار متفاوت بتن ها از نظر رئولوژی
تنش برشی
تنش برشی
ویسکوزیته پالستیک
تنش
جاری
نرخ برشی
الف
21
نرخ برشی
ب
Slide 22
تفاوت بتن معمولی و
تنش جاری بتن معمولی
تنش جاری SCC
22
SCC
حدود 500 Pa
کمتر از 60 Pa
Slide 23
رفتار متفاوت بتن ها از نظر رئولوژی
بتن با تنش جاری باال
23
بتن با تنش جاری کم
Slide 24
مدل ها
24
Slide 25
انواع رئومتر
• ویسکومتر BML
• رئومتر BTRHEON
• رئومتر MKI
• ویسکومتر ConTec 5
• رئومتر ICAR
25
Slide 26
فرمول بینگام
•
•
•
•
= τتنش برشی ][Pa
=τoتنش جاری ][Pa
=µویسکوزیته پالستیک ][Pa.s
= نرخ برشی ][1/s
26
τ = τo + µ
Slide 27
مبانی رئولوژی
تغلیظ پذیری
وقتی بتن در حالت استراحت است ← شکل گیری ساختار شبکه
سه بعدی ( لخته شدگی)
وقتی بتن حرکت می کند ( ،اعمال برشی) ← شکستن ساختار
سه بعدی
تنش برشی
نرخ برشی
27
رفتار رئولوژیک SCC
Slide 28
مبانی رئولوژی
اثر تغلیظ پذیری در اجرا
با افزایش تغلیظ پذیری فشار قالب کاهش می باید.
بتن ریزی در چند الیه در صورت وقفه در بتن ریزی ،ایجاد درز سرد و
کاهش ظرفیت خمشی تا 40درصد به همراه خواهد داشت.
28
Slide 29
مبانی رئولوژی
تفاوت تنش جاری استاتیک
و
تنش جاری دینامیک
تنش برشی
تنش جاری شدن استاتیک
تنش جاری شدن دینامیک
نرخ برشی
29
تغییرات تنش برشی در زمان
Slide 30
مبانی رئولوژی
ارتباط آزمایش ها وپارامترهای رئولوژی
معیارهای قابل پذیرش
روش آزمایش
واحد
جریان اسالمپ
mm
حداقل
650
حداکثر
800
جریان اسالمپ T50
sec
2
حلقه J
mm
0
10
جعبه L
h2/h1
0/8
1/0
قیف V
30
محدوده مقادیر
sec
6
5
12
Slide 31
مبانی رئولوژی
ارتباط آزمایش ها وپارامترهای رئولوژی
روش آزمایش
نتیجه
جریان اسالمپ
کمتر از 650
•ویسکوزیته خیلی زیاد
•تنش جاری خیلی زی
کمتر از 2
•ویسکوزیته خیلی کم
حلقه J
بیشتر از 10
•ویسکوزیته خیلی زیاد
•تنش جاری خیلی زیاد
•جداشدگی ذرات
•مسدود شدگی
جعبه L
کمتر از 0/8
قیف V
کمتر از 8
•ویسکوزیته خیلی زیاد
•تنش جاری خیلی زیاد
•مسدود شدگی
جریان اسالمپ T50
31
دلیل احتمالی
•ویسکوزیته خیلی کم
Slide 32
پیش بینی پارامترهای
رئولوژی
9/81 m/s2 = g
= mاسالمپ جاری
10
2
R = 0.90
9
8
7
5
4
3
2
1
0
120
90
60
30
)Plastic Viscosity (Pa.s
32
0
)T20 (s
6
Slide 33
مبانی رئولوژی
رئوگراف
اثر مواد مخلوط در رئولوژی
ارتباط رئولوژی و کاربردهای مختلف آن
اثر اسالمپ جاری در رئولوژی
ارتباط رئولوژی و انواع بتن
تعیین وضعیت کشورها از نظر رئولوژی
33
Slide 34
کاربردهای
رئوگراف
اثر اجزای بتن بر تنش جاری و ویسکوزیته
پالستیک
34
Slide 35
ارتباط رئولوژی و کاربردها
35
Slide 36
ارتباط رئولوژی و آزمایش اسالمپ جاری
36
Slide 37
رئولوژی انواع بتن
ها
بتن پر مقاومت
بتن معمولی
تنش جاری
بتن خودتراکم
ویسکوزیته
پالستیک
37
بتن
جاری
Slide 38
رئولوژی در کشورهای مختلف
38
Slide 39
مبانی طرح مخلوط
SCC
•
در ،SCCفاصله بین ذرات سنگدانه باید افزایش یابد ،یعنی مقدار سنگدانه کاهش یابد.
زیرا :
• تجمع سنگدانه های درشت از جاری شدن مخلوط جلوگیری می کند.
• تصادم سنگدانه ها باعث افت انرژی جنبشی مخلوط می شود.
•
از : Okamura
برای حصول اطمینان از جریان مالیم از میان موانع ،تنش برشی ( تنش جاری) باید کاهش
یابد.
برای حصول اطمینان از جداشدگی سنگدانه ها و نشست آن ها باید ویسکوزیته در حد
مطلوب باشد.
39
Slide 40
در طرح مخلوط SCCاز دو نظریه استفاده می شود:
• چگالی انباشتگی ) : (Particle Densityیعنی حجم ذرات
جامد به کل حجم انبوه،
• هدف :محاسبه حداقل مقدار خمیر مورد نیاز برای پر
کردن منافذ بین سنگدانه ها.
• حداقل حجم خمیر ) : (Minimum Pasteیعنی حداقل
ضخامت خمیر سنگدانه ها،
• هدف :محاسبه حداقل مقدار خمیر بر سطح سنگدانه ها
برای جلوگیری از اصطکاک و تصادم سنگدانه ها.
40
Slide 41
محدوده حدودی دانه بندی برای SCC
mm
91 52 5.73
5.9
57.4
81.1
63.2
6.0
3.0
51.0
001
IRAN
0 - 9.5 mm
09
08
C9.5
06
05
2
B9.5
04
03
1
درصد عبوري ()M
07
02
A9.5
01
0
001
01
اندازه ()mm
1
1.0
منحنیهای دانهبندی مخلوط سنگدانههای ریز و درشت ،با حداکثر اندازه 9/5
میلیمتر بر اساس روش طرح ملی مخلوط بتن ایران
41
•
Slide 42
جدول اصالح مخلوط
مشکل
ویسکوزیته خیلی زیاد
ویسکوزیته خیلی کم
تنش جاری خیلی زیاد
جداشدگی ذرات
42
تصحیح
افزایش مقدار آب
افزایش حجم خمیر
افزایش فوق روان کننده
کاهش مقدار آب
کاهش حجم خمیر
کاهش فوق روان کننده
افزایش اصالح کننده ویسکوزیته
پودر ریزتر
ماسه ریزتر
افزایش حجم خمیر
افزایش حجم مالت
افزایش فوق روان کننده
افزایش حجم خمیر
افزایش حجم مالت
کاهش مقدار آب
پودر ریزتر
Slide 43
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
:Yeسیستم منافذ در SCCنوع پودری مشابه بتن معمولی است.
43
Slide 44
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
:Tragardthسیستم منافذ در SCCنوع پودری کوچک تر از بتن معمولی
است.
:Valcuendeسیستم منافذ در ( SCCنوع )VMAکوچک تر از بتن معمولی است.
:Betzدر سن کم ،مقاومت فشاری SCCبیشتر از بتن معمولی است،
اما در سن 28روزه مشابه است.
:Zhuمقاومت فشاری SCCنوع پودری ،بیشتر از بتن معمولی است.
44
Slide 45
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
:Bosiljkovمقاومت فشاری SCCنوع پودری ،بیشتر از بتن معمولی است.
:Hairmanجداشدگی درازمدت SCCنوع پودری بیشتر از بتن معمولی است.
:Benonمدول االستیسیته SCCنوع پودری کمتر از بتن معمولی است.
:Khayatمدول االستیسیته ( SCCنوع 10 )VMAدرصدکمتر از بتن معمولی
است.
:Vilanovdمدل های تخمین مدول ،مقاومت کششی و مدول گسیختگی رامی
توان از ( ACIبتن معمولی ) استفاده کرد.
45
Slide 46
46
Slide 47
47
Slide 48
ابقا پذیری ( )Robustness
•
با تغییرات کم در نسبت های مخلوط ،نحوه مخلوط کردن ،انتقال و بتن
•
راهنمای اروپا ← با رواداری مقدار آب 5تا ، 10 L/m3نباید از محدوده
•
استفاده از مقدار پودر مناسب ،مصرف میکروسیلیس و انتخاب
ریزی ← خواص بتن تازه و سخت شده حفظ شود.
عملکرد مورد نظر خارج شود.
صحیح فوق روان کننده ،ابقا پذیری را افزایش می دهد.
48
Slide 49
دوام:
:Yeسیستم منافذ در SCCمشابه بتن پر مقاومت است.
:Boelنفوذ پذیری گاز در SCCنوع پودری 5برابر کمتر از بتن معمولی
است.
:Assieانتشار کلرید در SCCو بتن
معمولی مشابه است.
:Valcuendeسیستم منافذ در ( SCCنوع پودری)
کوچک تر از بتن معمولی است .سیستم منافذ
در ( SCCنوع )VMAبزرگتر از ( SCCنوع
پودری) است.
49
Slide 50
: و همکارانValcuende
50
Slide 51
: Dehvah
51
Slide 52
دوام
تحقیق در دانشگاه علم و صنعت :بتن خودتراکم 200Kg/m3پودرسنگ و 380 Kg/m3
سیمان پرتلند ،نسبت به بتن معمولی و بقیه بتن های خودتراکم کمترین ضریب مهاجرت کلرید و
جذب مویینه را دارد.
تغییر پودرسنگ
تغییر سیمان
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
400
500
300
200
100
مقدار سیمان و پودرسنگ ()kg/m3
52
0
ضریب جذب مویینه )s(mm/h^0.5
0.6
Slide 53
فشار قالب
:Gregoriدر نرخ بتن ریزی بیش از ، 10 m/hrفشار بتن بر روی قالب
:Leemannوقتی نرخ 5 m/hrاست ،به 80درصد فشار هیدرو استاتیک می
عمودی نزدیک به فشار هیدوراستاتیک است.
رسد.
:Khayatفشار بین 83تا 100درصد فشار هیدرواستاتیک
است .هرچه مقدار سنگدانه درشت کمتر باشد ،فشار قالب
بیشتر است.
قدوسی و شکویی :فشار قالب با چگالی انباشتگی
ارتباط مستقیم دارد ،هرچه چگالی انباشتگی بیشتر
باشد ،فشار بر روی قالب بیشتر است.
53
Slide 54
54
Slide 55
چالش ها در مقابل SCC
چالش ها به صورت خالصه به شرح زیر می باشند:
طرح مخلوط
آزمایش های بتن تازه
یک طرح مخلوط که بتواند تمام جنبه های خواص
بتن تازه را تامین کند ،ارائه نشده است.
طرح مخلوط بر اساس مقاومت فشاری ارائه نشده
است.
ارتباط روشن بین نتایج آزمایش ها و عملکرد بتن
در کارگاه وجود ندارد ( .اعضای افقی و عمودی ،تراکم
آرماتور ،اندازه حداکثر سنگدانه بیشتر از 20میلی
متر)
55
Slide 56
چالش ها در مقابل SCC
چالش ها به صورت خالصه به شرح زیر می باشند:
رئولوژی
خواص مکانیکی و تغییر شکل ها
هیچ دستگاه رئومتری که مورد قبول جهانی باشد ،وجود ندارد.
ارتباط مواد مصرفی در مخلوط و رئولوژی به روشنی معلوم نیست.
ارتباط آزمایش های بتن تازه و پارامترهای رئولوژی معلوم نیست.
داده ها در حد کافی نمی باشند.
مدل برای تخمین ارائه نشده است.
56
Slide 57
چالش ها در مقابل SCC
چالش ها به صورت خالصه به شرح زیر می باشند:
ابقا پذیری
فشار قالب
داده ها در حد کافی نمی باشند.
هیچی فرمول پیش بینی قابل قبول و کاربردی
ارائه نشده است.
57
Slide 58
58
Slide 59
توسعه SCCدر کشورمان
تحقیقات از سال 1385به طور جدی آغاز شده است.
در حدود 30مقاله ISIو 300مقاله کنفرانس داخلی و خارجی چاپ شده
است.
با مقایسه مقاله های خارجی و داخلی مشخص می شود که کشورمان در
مرز دانش حرکت می کند.
با در نظر گرفتن توانایی های پژوهشگران می توان پیشتاز دنیا بود.
در صنعت ساخت کاربرد SCCبه آهستگی در حال توسعه است.
شرکت های سازنده مواد افزودنی شیمیایی و معدنی (پودرسنگ) در حد
مطلوب در حال پیشرفت می باشد.
59
Slide 60
رویدادهای مهم تا قبل از شروع سال 1392
• -1برگزاری چهارمین سمینار ملی بتن خودتراکم
برگزار کننده مرکز تحقیقات راه ،مسکن ،شهرسازی
با همکاری دانشگاه علم و صنعت ایران
8و 9اسفند 1391
• -2انتشار دستورالعمل بتن خودتراکم ،مرکز تحقیقات راه ،مسکن ،
شهرسازی
• -3انتشار کتاب جامع بتن خودتراکم ،مرکز تحقیقات راه ،مسکن ،
شهرسازی
60
Slide 61
پروژه های اجرا شده با بتن خود تراکم
61
Slide 62
62
Slide 63
63
Slide 64
64
با تشکر و آرزوی توفیق الهی