مقدمه
تحقیقات متعددی به‌منظور ارزیابی فشار جانبی ناشی از بتن خودتراکم تازه بر روی قالب‌های عمودی انجام شده است. حداکثر فشار و نرخ کاهش آن، تا زمان رفع کامل فشار، به‌شدت تحت‌تأثیر افزایش تنش تسلیم ساختاری بتن در حالت سکون تحت اثر روان‌وردی (اثر برگشت‌پذیر تیکسوتروپی) است. همچنین، ترکیبی از عوامل شرایط اجرایی مانند دمای محیط، نرخ ریختن، وجود آرماتور و نوع قالب نیز بر مشخصه‌های فشار قالب اثرگذار هستند. نرخ بتنریزی تأثیر مستقیمی بر حداکثر فشار وارد بر قالب‌ها دارد. به‌عنوان‌مثال، برای بتن خودتراکم ریخته شده در ستون آزمایشگاهی به ارتفاع 2/8 متر، کاهش نرخ از ۲۵ به ۵ متر در ساعت می‌تواند فشار جانبی بتن را از ۹5 درصد به 80 درصد مقدار هیدرواستاتیک کاهش دهد. هنگامی که دیوارهای مقیاس واقعی با ارتفاع حدود ۵ متر به ترتیب با سرعت 2/7 و 6/4 متر در ساعت ریخته شدند، فشار قالب از 50 تا 90 درصد متغیر بود. نوع قالب، از جمله زبری سطح قالب تأثیر مستقیمی بر زهکشی آب، اصطکاک بتن (تریبولوژی یا اصطکاک‌سنجی) دارد و در نتیجه بر فشار جانبی اثرگذار است. این مطالعه با هدف انتقال داده‌های فشار جانبی بتن خودتراکم از شرایط آزمایشگاهی به شرایط واقعی انجام شده است.
روش تحقیق
پنج مخلوط بتن خودتراکم با کارایی بالا که برای تأمین درجه‌های مختلف روان‌وردی طراحی شده بودند، در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند. مقدار مواد سیمانی و نسبت آب به مواد چسباننده (w/b) به ترتیب مقادیر ثابت ۴۷۵ کیلوگرم بر مترمکعب و 0/4 بودند. الیاف پلی‌پروپیلن مصنوعی به دو مخلوط بتن خودتراکم با نرخ حجمی ثابت 0/25 درصد (یعنی 2/3 کیلوگرم بر مترمکعب) برای کاهش خطر ترک‌خوردگی اضافه شدند. نسبت ماسه به کل سنگ‌دانه درشت از 0/44 تا 0/5 برای سه مخلوط بتن خودتراکم بدون الیاف متغیر بود، درحالی‌که این نسبت برای دو مخلوط دیگر مسلح‌شده با الیاف به 0/54 افزایش یافت تا خطر انسداد کاهش و قابلیت عبور (پمپ‌پذیری) بتن بهبود یابد.
شرایط آزمایشگاهی و میدانی
ستون در مقیاس آزمایشگاهی به دلیل مقدار محدود بتن موردنیاز، دارای ارتفاع 2/8 متر و قطر ۲۰۰ میلی‌متر بود. روش بتنریزی شامل تخلیه پیوسته بتن از بالای ستون با نرخ ۱۰ متر بر ساعت و بدون ویبره بود. آزمایش پس از حدود ۵ ساعت متوقف شد تا قبل از سخت‌شدن بتن، تخلیه انجام شود. برای تعیین منحنی‌های شکست ساختاری و سنجش مقدار روان‌وردی (AThix)، از رئومتر اصلاح‌شده Tattersall MK-III که به یک پره چهارتیغه متصل شده بود، استفاده شد.
در شرایط میدانی، پنج دیوار مختلف برای اندازه‌گیری فشار جانبی بتن خودتراکم در مقیاس واقعی در نظرگرفته شدند. قالب‌های یک‌طرفه از صفحات تخته چندلایه تشکیل شده بودند که با استفاده از تیرهای مهار افقی و عمودی و با بست‌های فولادی به بستر بتنی موجود متصل شده بودند. دیوارها دارای ارتفاع تقریبی 0/3 ± 5/6 متر و ضخامت ۱۸۰ ± ۲۰ میلی‌متر بودند. فرایند ریختن بتن در دیوارها شامل پمپاژ بتن خودتراکم از بالای قالب بدون ویبره و از پایین‌به‌بالا بود. نرخ ریختن بتن بین ۶ تا 9/5 متر بر ساعت متغیر بود. فشار جانبی ایجاد شده توسط بتن تازه با استفاده از هفت سنسور فشار که در ارتفاعات مختلف از پایه نصب شده بودند، اندازه‌گیری شد. دمای محیط در هنگام ریختن پنج بخش، بین ۶ تا ۱۵ درجه سانتی‌گراد بود.
نتایج
۱. طراحی سیستم قالب یک‌طرفه برای بتن خودتراکم روان‌ورد (تیکسوتروپیک) در مقاطع محدود با فرض هیدرواستاتیک بسیار محافظه‌کارانه است. فشار واقعی ثبت‌شده بر دیوارهای بتن مسلح به ارتفاع 5/6 متر و ضخامت ۲۰۰ میلی‌متر بین 34 تا 60 درصد مقدار هیدرواستاتیک بود. شکل 1 تغییرات نسبت فشار حداکثر به فشار هیدرواستاتیک را نشان می‌دهد.
۲. فشار جانبی نسبتاً کم را می‌توان به افزایش ساختاری بتن در حالت سکون همراه با حضور آرماتورهای عمودی/عرضی، اثر طاقی در مقاطع باریک و اصطکاک نسبتاً زیاد بین بتن خودتراکم ریخته شده و بستر موجود نسبت داد.
۳. در ارتفاع مشابه بتن 2/8 متر و عرض مقطع ۲۰۰ میلی‌متر، فشار جانبی وارد بر ستون نسبت به مقادیر واقعی اندازه‌گیری‌شده در بخش‌های میدانی 1/3 تا 2/6 برابر بیشتر بود. این موضوع عمدتاً به دلیل کاهش اصطکاک ناشی از سطح داخلی صاف ستون و نیز محدودیت پدیده طاقی در مقاطع بدون آرماتور است.
۴. نرخ کاهش فشار در اعضای دیوار تعمیراتی تا زمان رفع کامل، یکنواخت بود و به ترکیب بتن خودتراکم و محل سنسور فشار بستگی نداشت. این امر نشان می‌دهد که فرایند بازسازی در سراسر عضو بتنریزی شده، یکنواخت است.
۵. ستون به ارتفاع 1/1 متر می‌تواند به‌خوبی کاهش فشار بتن خودتراکم در میدان را شبیه‌سازی کند و بنابراین برای پیش‌بینی نرخ‌های بتنریزی مفید است. تغییرات محدود در رفع فشار در مشاهدات میدانی می‌تواند به ویژگی‌های قالب که بر تبادل دما با محیط اطراف تأثیر می‌گذارد، نسبت داده شود.
- مطابق شکل 2، کاهش فشار بتن خودتراکم تا رفع کامل، به پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی نسبت داده می‌شود. پدیده فیزیکی عمدتاً در مرحله پلاستیک رخ می‌دهد و تحت‌تأثیر افزایش ساختاری بتن در حالت سکون است، درحالی‌که پدیده شیمیایی به سمت پایان دوره سکون سیمان غالب می‌شود.
دانلود نسخه کامل مقاله