بتن SCC یا بتن خود متراکم چیست؟

بتن خود متراکم (SCC) را می توان به عنوان بتن تازه ای تعریف کرد که تحت وزن خود جریان دارد و در مقایسه با بتن معمولی از پایداری و مقاومت بالایی برخوردار می باشد. این نوع بتن سیالیت بالایی دارد. به لطف این خاصیت، بدون نیاز به تجهیزات ارتعاشی در قالب بتن پخش می شود. بتن خود تراکم بدون جداسازی با وزن خود توزیع می شود و در ساخت و سازهایی که استفاده از ویبراتورها برای تحکیم بتن دشوار است، کاربرد دارد. قابلیت پرکردن فضاهای خالی و مقاومت در برابر تفکیک از ویژگی های بتن خود متراکم است. استفاده از بتن خود متراکم منجر به تولید صنعتی‌تر، کاهش هزینه‌های فنی سازه‌های بتنی درجا، بهبود کیفیت، دوام و قابلیت اطمینان از سازه‌های بتنی و از بین بردن برخی پتانسیل‌های خطای انسانی خواهد شد.

بتن scc چیست؟

بتن خود متراکم ( Self Consolidating Concrete )  که با نام بتن خود تراکم نیز شناخته می‌شود، نوعی بتن با روانی بالا و بدون جمع شدگی است که با ریخته شدن در محل، به خوبی تمامی فضاهای خالی را پر کرده و بدون نیاز به هیچ گونه فشار مکانیکی، به صورت خود به خود متراکم می‌شود. بتن SCC با خواص و ویژگی های خود می تواند نقش موثری در افزایش کیفیت و کاهش زمان و هزینه ساخت در صنعت ساختمان داشته باشد. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این نوع بتن، ویسکوزیته‌ی بتن خود تراکم است که از این خاصیت که در بسیاری از پروژه‌های عمرانی استفاده می‌شود.

مواد تشکیل دهنده بتن خود متراکم

1. سیمان

سیمان مانند دیگر بتن ها، ماده ضروری ساخت بتن خود متراکم به شمار می رود. معمولا انواع مختلف سیمان‌هایی که در بتن معمولی بکار می رود را می‌توان در بتن خودتراکم نیز استفاده کرد. یکی از تفاوت های بتن خود متراکم scc با بتن معمولی در حجم خمیر است که در این نوع بتن حجم خمیر ( شامل ریزدانه‌ها، سیمان و آب و مواد افزودنی معدنی ) بیشتر از بتن معمولی انتخاب می‌شود. زیرا باعث افزایش فاصلۀ بین سنگ‌دانه‌ها و کاهش اصطکاک میان آن‌ها برای بهبود روانی و کارپذیری بتن تازه می شود. نوع و مقدار سیمان بر اساس خواص و دوام مورد نیاز تعیین می گردد. معمولا مقدار سیمان در بتن خود تراکم بین kg/m3 450-350 است. خوب است بدانید نسبت آب به سیمان از عوامل افزایش پایایی بتن محسوب می شود.

نکته: استفاده از مواد پودری ریز نیز برای افزایش حجم خمیر در بتن خودتراکم ضروری است.

2. سنگدانه درشت و ریز

اندازه سنگدانه های درشت به 20 میلی متر محدود می شود، اما در صورت داشتن سازه ای با آرماتور متراکم، اندازه سنگدانه می تواند بین 10 تا 12 میلی متر باشد. تمام سنگدانه های درشت که برای بتن معمولی استفاده می شود، قابل مصرف در SCC است با این تفاوت که مقدار آنها در بتن خود متراکم  کمتر از بتن معمولی است زیرا سنگدانه درشت انرژی زیادی مصرف می کند که باعث کاهش جاری شدن بتن می شود و در هنگام عبور از موانع مانند آرماتور سبب مسدود شدن بتن می گردد.

نکته: سنگدانه های ریز مناسب در این نوع بتن شامل دو نوع ماسه شکسته و گردگوشه می شود.

3. آب

آب به‌کاررفته در این نوع بتن با همان ویژگی بتن معمولی است. نسبت آب به سیمان در بتن خودتراکم برابر یا کمتر از نسبت آب به سیمان در بتن معمولی است. زیرا افزایش مقدار آب باعث افزایش احتمال ناپایداری بتن شده و کاهش زیاد آب باعث افزایش بیش‌ازاندازۀ لزجت بتن می‌شود. تنظیم نسبت آب به سیمان را می توانیم به عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های طراحی نسبت اختلاط بتن خودتراکم نام ببریم.

نکته: فوق کاهنده آب یا فوق روان کننده ها از مواد بسیار مهم برای ساخت SCC محسوب می شوند.

نکته: کاهش نسبت آب به سیمان یکی از نکات مهم در بتن ریزی در هوای بارانی و سرد می باشد.

4. مواد افزودنی معدنی

مواد افزودنی معدنی با توجه به طراحی مخلوط و خواص مورد نیاز بتن می تواند متفاوت باشد. میکروسیلیس، سرباره و روباره از مواد معدنی است که می توان در SCC مصرف کرد که باعث کاهش نفوذپذیری و بهبود کیفیت سازه ها می شود. سرباره به بهبود خواص رئولوژیکی بتن کمک می کند.

5. مواد افزودنی شیمیایی

الف. مواد افزودنی فوق‌روان‌کننده: برای تامین روانی مخلوط بتنی باید از مواد افزودنی فوق روان کننده ممتاز مانند پلی کربوکسیلات استفاده کرد. مقدار مصرف این مواد در حدود ۰٫۵ تا ۱٫۵ درصد وزنی سیمان است.

ب. مواد قوام‌آور: مواد قوام‌آور کاربرد کمتری دارند و درصورتی‌که نتوان با روش‌های دیگر پایداری موردنیاز را تأمین نمود از این مواد استفاده می‌شود. مقدار مصرف این مواد در حدود ۰٫۱ تا ۰٫۵ درصد وزنی سیمان است.

6. مواد اصلاح کننده ویسکوزیته

از این مواد برای افزایش مقاومت جداشدگی در بتن خود متراکم استفاده می شود. مواد اصلاح کننده نه تنها ویسکوزیته مخلوط را افزایش می دهد بلکه باعث کاهش اثر تغییر در آب مخلوطی شود.

نکته: مخلوط های بتن خودتراکمی که عملکرد عالی پایداری از خود نشان می دهند و از سطح کافی ویسکوزیته برخوردارند تا از جدا شدگی جلوگیری کنند، نیاز به مواد اصلاح کننده ویسکوزیته ندارند.

 7. فیلرها

استفاده از فیلرها مانند پودر سنگ گرانیت سبب پایداری مخلوط بتن خودتراکم می شود، در نتیجه می توان جایگزین مواد اصلاح کننده ویسکوزیته مصرف نمود. اندازه فیلرها معمولا کمتر از ۰/۱۲۵mm است.

انواع بتن خود متراکم

1. پودری

این نوع از بتن خودمتراکم دارای میزان بالای مواد پودری است که مقصود از مواد پودری مصالح و دانه های کوچکتر از ۰٫۱۵ میلی متر و ذرات سیمان و ماسه می باشد.

نکته: با استفاده از پودر، مقاومت مناسب در برابر جدا شدن ذرات در مخلوط بتن ایجاد می شود و با استفاده از افزودنی های کاهش دهنده آب و هوازا، تغییر شکل بالایی ایجاد می شود.

2. نوع دارای مواد اصلاح کننده ویسکوزیته

دراین نوع بتن خودمتراکم میزان مواد پودری پایین می باشد و افزودنی هایی همانند روان کننده ها به این نوع بتن اضافه می شود تا در برابر جداشدگی ذرات مقاومت ایجاد می شود.

نکته: مواد افزودنی کاهنده آب و هوازا برای ایجاد تغییر شکل زیاد استفاده می‌شود.

3. نوع ترکیبی

این نوع از بتن خودمتراکم دارای ویژگی دو گروه بالا بصورت همزمان می باشد به عبارتی در عین حال که میزان مواد ریزدانه بالاست از طرفی از مواد قوام آور و افزودنی هایی همانند روان کننده ها به آن افزوده شده است.

نکته: مواد اصلاح‌کننده ویسکوزیته برای کاهش تغییرات کیفیت بتن تازه مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگیهای مهم بتن خود متراکم

1. مهم ترین ویژگی بتن خود متراکم، مقاومت بالا در برابر جدا شدن اجزاء و جریان پذیری آن می باشد.

2. بتن خود تراکم از جمله بتن های روان است که بدون نیاز به ویبره کردن با کارایی بالا خود در ساخت سازه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

3. حفظ تراکم در تمام مراحل بتن ریزی از دیگر ویژگی های این نوع بتن می باشد.  

4. در ساخت سازه هایی که شبکه بندی آرماتور آن ها فشرده است، بتن خود متراکم یا بتن SCC بهترین انتخاب می باشد.

5. عواملی نظیر دانه بندی مصالح مورد نیاز و نوع فیلرها و مواد افزودنی در طرح اختلاط بتن نقش دارند و توجه به آن ها بر کیفیت و کارایی بتن تاثیرگذار خواهد بود.

6. تغییرات ناشی از استفاده از پودر سیمان، پودر سنگ، مواد افزودنی معدنی و روان کننده های جدید در طرح اختلاط بتن، باعث بهبود جریان پذیری آن می شود.

7. علاوه بر این، انتخاب دقیق سنگدانه ها و دانه بندی مناسب آنها از جمله مواردی است که در طراحی مخلوط بتن باید مورد توجه قرار گیرد. بتن SCC پس از سخت شدن، استحکام و مقاومت بیشتری نسبت به بتن معمولی خواهد داشت.

8. بتن متراکم در مقایسه با بتنی که برای همگن شدن نیاز به لرزش دارد، دچار ترک های حرارتی نمی شود و در برابر عواملی مانند حمله سولفات، خوردگی، عوامل شیمیایی و یخ زدگی مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می دهد.

مزایای بتن خود متراکم (خود تراکم)

1. افزایش سرعت اجرای سازه‌های بتنی و تسریع پیشرفت کار

2. بهبود کیفیت ساخت، بدلیل اطمینان از تراکم کافی در مناطق با تراکم زیاد آرماتور

3. کاهش نفوذپذیری در سازه های بتنی

4. دوام، استحکام و قابلیت اطمینان بالا

5. کاهش آلودگی صوتی و توجه بیشتر به مسائل ایمنی و زیست‌محیطی در محیط کار

6. آزادی بیشتر در طراحی سازه

7. به حداقل رساندن فضاهای خالی در مناطق بسیار تقویت شده

8. سطح تمام‌شده بهتر و ارتقای کیفیت محصول نهایی

9. کمک به توسعه صنعت پیش ساختگی قطعات بتن

10. از بین بردن مشکلات مرتبط با ارتعاش بتن

11. ایجاد ساختارهای با کیفیت بالا با یکپارچگی ساختاری بهبود یافته

12. کاهش هزینه های نیروی کار

13. ایجاد سطوح صاف تر و زیباتر

14. کمک به معماری سازه با توجه به شکل‌پذیری بیشتر

معایب بتن خود متراکم

1. افزایش ریسک و عدم قطعیت به دلیل تغییر ماهیت مواد جدید و احتمال تغییرات عمده در خواص بتن تازه و سخت‌شده به دلیل تغییرات جزیی در نوع و مقدار مادۀ مصرفی

۲. نیاز به منابع انسانی ماهر و متخصص در هنگام انتخاب مصالح، طرح مخلوط و انجام‌دادن آزمایش‌ها

3. کاهش مقاومت در برابر آتش‌سوزی

4. مقاومت کمتر در مقابل سولفات‌ها

5. مشکلات ساخت بتن خودتراکم نیاز به دقت بالا در اندازه گیری و نظارت

نکته: هیچ استاندارد بین المللی پذیرفته شده ای برای آزمایش مخلوط بتن خود متراکم وجود ندارد.

6. افزایش هزینه های ساخت و ساز در مقایسه با بتن معمولی

7. افزایش هزینه قالب‌ها به دلیل افزایش احتمالی فشار بر روی قالب

کاربردهای بتن خود متراکم

1. سازه های بتنی که دارای طراحی خاص معماری بوده و نیازمند ظرافت بالا و دارای تراکم میلگردی بالا می باشد.

2. پل هایی با دهانه های بزرگ که به دلیل طولانی بودن خط انتقال بتن اجرای آن ها با بتن معمولی امکان پذیر نمی باشد. از بتن مسلح نیز برای ساخت و ساز پل استفاده می شود. در مورد انواع بتن مسلح چه می دانید؟

3. بتن ریزی تونل های آبی که انتقال بتن معمولی و تراکم سازی آن به علت مسافت طولانی امکان پذیر نیست.

4. ستون ها و یا دیوارهای بلند یا میلگرد های متراکم

5. ستون های بتن ریزی شده با پمپ

6. بتن ریزی بلوک های بتنی

7. بتن ریزی گوشه های درب و دریچه ها

سخن پایانی

در بالا توضیح دادیم که بتن خود تراکم چیست. بتن خود تراکم نمونه ای از پیشرفت های اخیر در فناوری بتن است که با ویژگی های خاص خود، امکانات جدیدی را در اختیار مهندسان قرار می دهد تا از آنها برای حل مشکلات ناشی از عدم تراکم مناسب در سازه های بتنی از جمله کاهش عمر مفید و دوام سازه ها استفاده کنند. بتن‌ریزی با استفاده از بتن خود تراکم نسبت به دیگر انواع بتن بسیار آسان‌تر است و به ویبراسیون و فشرده کردن بتن نیازی ندارد. این موضوع باعث کاهش هزینه‌های بتن‌ریزی می شود و بدون نیاز به هیچ گونه عملیات خاصی، سطوح خارجی این نوع بتن صاف و صیقلی رقم می‌خورد. همچنین روانی و کارایی بالای بتن خود تراکم باعث شده تا بتوان اشکال هندسی مختلف که ساخت آن‌ها با بتن معمولی ممکن نیست را شکل داد.