در اولین مجله علمی و تخصصی شرکت فهاب بتن، در خدمت آقای دکتر تدین، استاد پیشکسوت بودیم و به بررسی دیدگاههای ایشان در موضوع بتن خودتراکم پرداختیم. در ادامه، گزارشی از این مصاحبه که با طرح سوالاتی درباره گذشته تا آینده بتن خودتراکم است، ارائه میشود و از تجربیات ایشان بهرهمند میشویم.
بتن خودتراکم در ایران؛ داستان یک تحول با روایت دکتر تدین
در مصاحبهای که با دکتر تدین انجام دادیم، ایشان به روند آشنایی و گسترش بتن خودتراکم در ایران پرداختند و چالشهای مختلفی که در این مسیر پیش روی محققان و مهندسان قرار داشت را تشریح کردند. این نوع بتن برای اولین بار در دهه ۷۰ شمسی (معادل دهه ۹۰ میلادی) در ایران مورد توجه قرار گرفت و در ابتدا مطالعه مقالات مختلف، به آشنایی بیشتر با ویژگیها و کاربردهای آن کمک کرد. دکتر تدین که در آن زمان دانشجوی دکتری در دانشگاه علم و صنعت بودند، تأکید کردند که هر بتن جدیدی که وارد بازار میشود، باید بهطور عملی در پروژهها و کارگاهها مورد استفاده قرار گیرد تا بهطور کامل قابلیتهای آن بررسی شود. از اوایل دهه ۸۰ شمسی، استفاده عملی از بتن خودتراکم در پروژههای مختلف شروع شد و پژوهشهای انجام شده در این زمینه به نتایج مثبتی رسید. یکی از چالشهای اصلی که در مسیر گسترش این تکنولوژی مطرح بود، عدم درک صحیح فرهنگی از ویژگیهای بتن خودتراکم بود. وی در اینباره خاطرهای از پروژهای در مشهد نقل کردند که در آن برای فونداسیون یک ساختمان بلندمرتبه از بتن خودتراکم استفاده شد. در این پروژه، کارفرما از تیم اجرایی پرسید که چرا بتن را متراکم نمیکنند؟ این سوال نشاندهنده کمبود آگاهی در میان برخی از مهندسان و سازندگان بود. با وجود اینکه نام بتن خودتراکم برای برخی آشنا بود، اما هنوز درک دقیقی از مفهوم آن و نحوه عملکرد آن در پروژهها وجود نداشت.
در دهه ۸۰، یکی از چالشهای اصلی که ایشان به آن اشاره کردند، کمبود تجهیزات آزمایشگاهی مناسب برای بررسی بتن خودتراکم بود. ایشان توضیح دادند که در آن زمان، شرکتهای آزمایشگاهی یا هیچگونه تجهیزاتی برای این آزمایشها نداشتند یا تنها ابزارهای ابتدایی مانند دستگاههای اندازهگیری جریان در دسترس بود. در پاسخ به این نیاز، تیم تحقیقاتی ایشان تصمیم به ساخت برخی از این تجهیزات گرفت. این ابزارها که از پلکسیگلاس ساخته شده بودند، ابتدا در آزمایشگاهها برای آموزش و تحقیق استفاده شدند و به تدریج در بازار تولید و در اختیار محققان و مهندسان قرار گرفتند. دکتر تدین همچنین به وجود وسایل غیر استاندارد در بازار اشاره کردند که موجب ایجاد مشکلاتی در آزمایشها میشد. ابزارهایی که به دلیل نداشتن ابعاد دقیق، نتایج آزمایشها را تحت تأثیر قرار میدادند. ایشان افزودند که در سال ۲۰۰۲ یک موسسه انگلیسی استانداردهایی برای تجهیزات آزمایش بتن خودتراکم منتشر کرد که ترجمه این سند توسط ایشان انجام شد. با این حال، به دلیل عدم انتشار گزارش جدید در سال ۲۰۰۵، برخی تولیدکنندگان و محققان همچنان از اطلاعات قدیمی استفاده کرده و این باعث تولید وسایل غیر استاندارد در بازار شد. در نهایت، دکتر تدین ضرورت فرهنگسازی صحیح در زمینه بتن خودتراکم تأکید داشتند. به گفته ایشان، با وجود پیشرفتهایی که در استفاده از این بتن در پروژهها و تحقیقات حاصل شده، هنوز بسیاری از مهندسان و سازندگان درک عمیقی از آن ندارند. برای بهرهبرداری کامل از پتانسیل این نوع بتن، نیاز به آموزش و فرهنگسازی گستردهتر همچنان احساس میشود.
ایرانیان، مخترع بتن خودتراکم!
دکتر تدین در توضیح دلایل استفاده از بتن خودتراکم در ایران و ژاپن به نکات جالبی اشاره کردند. به گفته ایشان، ژاپنیها به دلیل مشکلات نیروی کار به سراغ بتن خودتراکم رفتند. در آن زمان، به ویژه در دهه ۸۰ میلادی، در ژاپن کمبود نیروی کار بهویژه در پروژههای ساختمانی احساس میشد. این در حالی بود که در ایران، مشکل اصلی تراکم بتن در قطعات با میلگرد زیاد بود. بهعبارتی، در ایران بهویژه در قطعات نازک یا مناطقی که میلگرد زیادی داشتند، مشکل اصلی این بود که ویبراتورها قادر به تراکم درست بتن نمیشدند، نه اینکه نیروی کار کم باشد. ایشان تأکید کردند که در حال حاضر، بهویژه در کشورهای زلزلهخیز مانند ایران، تقریباً باید تمامی بتنهای ساختمانی به بتن خودتراکم تبدیل شوند. ایشان معتقدند که این نوع بتن در مناطقی مانند تقاطعهای تیر و ستون که بتن معمولی بهدرستی نفوذ نمیکند، میتواند مشکل را حل کند. با توجه به ویرایشهای متعدد استاندارد ۲۸۰۰ و افزایش تراکم میلگرد در سازهها، استفاده از بتن خودتراکم در پروژههای بزرگ و سازههای بلندمرتبه به ضرورتی اجتنابناپذیر تبدیل شده است. وی همچنین به روند تکامل استانداردها اشاره کردند و بیان کردند که در ویرایش پنجم استاندارد ۲۸۰۰، کاهش آرماتور در تیرها و ستونها پیشبینی نشده است. برعکس، میزان آرماتورها در این قطعات افزایش خواهد یافت. این مسئله باعث میشود که تراکم بتن در این سازهها اهمیت بیشتری پیدا کند. به همین دلیل، استفاده از بتن خودتراکم به عنوان بتن پیشفرض در سازهها بهتدریج توصیه میشود. دکتر تدین معتقدند که باید صنعت بهطور همزمان با این تغییرات پیش برود تا نتایج مطلوب حاصل شود.
با این حال، یکی از موانع عمده برای گسترش استفاده از بتن خودتراکم ترس اشتباه از عملکرد ضعیف آن نسبت به بتنهای متعارف است. این نگرانیها ناشی از عدم آشنایی کافی با ویژگیها و محدودیتهای بتن خودتراکم است. ایشان توضیح دادند که در حال حاضر، تلاشهایی در راستای فرهنگسازی و آموزش در این زمینه صورت گرفته است. برای نمونه، در آییننامه بتن ۱۴۰۰، اصولی برای تراکم مناسب بتن ذکر شده و نحوه تقسیمبندی انواع بتن خودتراکم برای هر نوع قطعه نیز مشخص شده است. اما هنوز نیاز به آموزشهای بیشتر و آشنایی با این تکنولوژی در سطح گستردهتر وجود دارد. وی همچنین افزودند که برای تحقق این تغییرات و الزامات استاندارد، باید صنعت ساختوساز را آماده کرد و به این فرآیند زمان داد. استفاده اجباری از بتن خودتراکم باید بهتدریج در برخی قطعات ساختمانی، مانند تقاطع تیر و ستونها، اجرایی شود. اما این تغییرات نمیتوانند بهصورت شتابزده رخ دهند، زیرا صنعت باید بهطور هماهنگ با این تغییرات پیش برود. برای این منظور، دکتر تدین به برگزاری دورههای آموزشی اشاره کردند که برخی از این دورهها بهصورت عملی و برخی دیگر بهطور تئوری برگزار شدهاند. با این حال، ایشان تأکید کردند که هنوز این آموزشها و آشناییها کافی نیست و نیاز به گسترش این برنامهها در آینده حس میشود.
در نهایت، دکتر تدین با اشاره به شوخی خود در یکی از سمینارهای بتن خودتراکم در کرمان، فرمودند: “همه شما که اینجا درباره بتن خودتراکم صحبت کردید، گفتید که ژاپنیها آن را اختراع کردند، اما اشتباه میکنید. مخترع واقعی بتن خودتراکم ایرانیها بودند!” البته این شوخی بهمنظور تأکید بر تجربه و تخصص بالای ایرانیها در این زمینه بود. اما ایشان هشدار دادند که برای استفاده موفق از این تکنولوژی، باید محدودیتهای بتن خودتراکم را نیز بهدقت در نظر گرفت.
بتن شل یا خودتراکم؟ فرهنگسازی در مسیر درست
دکتر تدین در خصوص فرهنگسازی بتن خودتراکم بیان کردند که یکی از مشکلات عمده در پروژههای مختلف، اشتباهاتی است که در مورد این نوع بتن صورت میگیرد. بهویژه برخی افراد آن را “بتن شل” مینامند که بهطور قطع فرهنگسازی اشتباه است و از این منظر هنوز اعتماد کامل به بتن خودتراکم در برخی از بخشها وجود ندارد. ایشان افزودند که هنوز در پروژهها، در مواردی حتی وقتی از بتن خودتراکم استفاده میشود، برخی بهطور اشتباهی ویبراتور میزنند، که این مسأله نیز نشاندهنده عدم درک صحیح از ویژگیهای این بتن است. وی در ادامه به یکی از چالشهای مهم اشاره کردند که در زمان بازنگری نشریه ۶۰۴۴ مطرح شد. در این راستا، برخی از کارخانههای بتن آماده در شیراز با آنها تماس گرفتند و بیان کردند که هرچند بتن خودتراکم به بازار عرضه میشود، اما بسیاری از کارخانهها هیچکدام از ضوابط مربوط به این نوع بتن را رعایت نمیکنند. این مسئله باعث شد که در نشریه ۶۰۴۴ ضوابط مربوط به بتن خودتراکم مشخص شود، چون استانداردهای جهانی مانند ASTM و ACI در این زمینه اطلاعات خاصی نداشتند. ایشان اشاره کردند که در ایران، بسیاری از کارخانههای بتن هنوز به اشتباه نمیدانند که بتن خودتراکم چیست و به همین دلیل تولیداتی که تحت این عنوان به بازار عرضه میشود، در واقع بتن روان است که هیچکدام از الزامات بتن خودتراکم را ندارد. وی تأکید کردند که این چالشها نشاندهنده نیاز جدی به فرهنگسازی در این زمینه است و افزودند که خوشبختانه با فارغالتحصیل شدن دانشجویان و حضور آنها در پروژهها و کارخانهها، فرهنگ استفاده از بتن خودتراکم در حال پیشرفت است. با این حال، همچنان در بسیاری از شهرستانها و مناطق کوچکتر، فرهنگ استفاده صحیح از این بتن هنوز بهطور کامل نهادینه نشده است.
پودر سنگ و چالشهای بومیسازی پر کنندهها در بتن خودتراکم
دکتر تدین در گفتگو با ما بر اهمیت توجه به ابزارهای رئومتری برای توسعه بتن خودتراکم در ایران تأکید کردند. ایشان اشاره کردند که در حال حاضر، باید از وسایل رئومتری که در داخل ایران ساخته شدهاند بهرهبرداری بیشتری انجام دهیم تا ارتباط میان نتایج رئومتری و آزمایشهای رایج بتن خودتراکم بهطور دقیقتری برقرار شود. در این زمینه، آزمایشهایی مانند جریان اسلامپ، قیف وی، جعبه ال و حلقه جی که برخی استاندارد دارند و برخی هنوز استاندارد نشدهاند، باید مورد ارزیابی دقیقتر قرار گیرند. همچنین، در خصوص بررسی جداشدگی بتن، آزمایشهایی مانند جداشدگی روی الک یا ستونک پایداری که در استاندارد ASTM آمده است، باید بهطور جدیتر مورد توجه قرار گیرد. ایشان همچنین به این نکته اشاره کردند که در آییننامه بتن ایران نیز محدودههایی برای آزمایشها نوشته شده است؛ بهعنوان مثال، در آزمایش جعبه L باید نتایج از حد مشخصی کمتر نباشد یا در آزمایش قیف وی، نتایج باید در محدوده خاصی قرار گیرند. با این حال، ایشان گفتند که هنوز در ایران تحقیقی جامع برای تعیین دقیق چارچوب بتن خودتراکم در آزمایشهای موجود نداریم، اگرچه نتایج آزمایشها ممکن است با یک درجه اطمینان ۹۰ درصد درست باشند، اما همچنان نیاز به تحقیق و تجزیه و تحلیل بیشتر احساس میشود.
در ادامه، وی به چالشهای استفاده از پودر سنگ در کشور اشاره کردند و توضیح دادند که پودر سنگهای موجود در ایران به ویژه پودر سنگ آهک، از آن چه در استانداردهای بینالمللی ذکر شده، تفاوتهای زیادی دارند. در استانداردهای بینالمللی آمده است که ۵۰ درصد ذرات پودر سنگ باید از الک شماره ۲۰۰ عبور کنند، در حالیکه پودر سنگهای ایرانی معمولاً کمتر از ۴۰ درصد از الک ۲۰۰ عبور میکنند. این تفاوتها موجب میشود که نتایج آزمایشهای استانداردهای خارجی نتواند بهطور مستقیم در ایران قابل استفاده باشد. بهعلاوه، مشکلاتی در نحوه استفاده از پودر سنگ در کارگاهها وجود دارد، چرا که هنوز بسیاری از کارگاهها از کیسههای پودر سنگ برای این منظور استفاده میکنند. دکتر تدین تأکید کردند که برای حل این مشکل، باید سیستمهای ذخیرهسازی مناسب مانند بونکرهای سیمان برای پودر سنگها ایجاد شود.
وی همچنین به محدودیتهای استفاده از خاکستر بادی در ایران اشاره کردند و توضیح دادند که در کشورهای اروپایی، آمریکایی و ژاپنی، استفاده از خاکستر بادی بهویژه در بتن خودتراکم رایج است، چرا که این ماده بهوفور در دسترس است. با این حال، در ایران به دلیل کمبود وجود نیروگاههای زغالسنگی و مقدار محدود خاکستربادی، استفاده از آن در بتن خودتراکم توجیهپذیر نیست. دکتر تدین به دانشجویی که خواستار استفاده از خاکستر بادی برای تحقیق خود بود، توصیه کردند که بهجای آن روی مواد دیگری چون میکروسیلیس، سرباره و پوزولانهای طبیعی مانند زئولیت تحقیق کند. در خصوص سرباره، ایشان اشاره کردند که سربارههای موجود در ایران از نظر هیدرولیکی کیفیت پایینتری دارند و تنها سربارههای تولیدی در ذوبآهن اصفهان قابل استفاده برای بتن خودتراکم هستند. ایشان افزودند که در ایران فرآیند تولید سرباره با کیفیت بالا بهصرفه نیست و در نتیجه سربارههای موجود در کشور بیشتر بهعنوان سنگدانه یا موادی مشابه استفاده میشوند. وی در نهایت بر لزوم انجام تحقیقات جامع در زمینه مواد جایگزین و پوزولانها تأکید کردند و پیشنهاد دادند که اولویت تحقیقات در کشور به سمت استفاده از مواد بومی و موجود در داخل کشور مانند میکروسیلیس و سربارههای موجود سوق داده شود.
الزامات و تحولات مورد انتظار
دکتر تدین در ادامه صحبتهای خود به اهمیت فرهنگسازی و آمادهسازی صنعت برای پذیرش بتن خودتراکم اشاره کردند. به طور خاص، تأکید کردند که در آینده باید استفاده از بتن خودتراکم بهویژه در مناطق زلزلهخیز، اجباری شود. وی پیشبینی کردند که در حدود 5 تا 7 سال آینده، این نوع بتن باید در ساختمانهای حساس بهویژه در مناطق با تراکم بالای میلگرد، در دستور کار قرار گیرد. البته این تغییرات نیازمند کار بیشتر در زمینه فرهنگسازی، آموزش و استانداردسازی است تا از بروز مشکلات جلوگیری شود. ایشان همچنین تأکید کردند که با توجه به روند تغییرات معماری و طراحی ساختمانها، بهویژه به دلیل افزایش تراکم میلگردها و ساخت سازههای بلندتر، استفاده از بتن خودتراکم در آینده افزایش خواهد یافت. این تحولات، نیاز به تطبیق سریعتر آییننامهها و استانداردها را بهمنظور پیشگیری از مشکلات اجرایی بیشتر کرده و بهطور کلی به سمت استفاده گستردهتر از این نوع بتن در سالهای آینده خواهد انجامید.
آینده بتن خودتراکم
دکتر تدین در پاسخ به سوالی درباره آینده صنعت بتن و جایگزینی احتمالی پلیمرها، اظهار کردند که اگرچه پلیمرها و ژئوپلیمرها بهطور جزئی وارد صنعت بتن شدهاند، اما به نظر نمیرسد که به این زودیها سیمان و بتنهای سیمانی از صحنه صنعت حذف شوند. او معتقد است که این تغییرات حداقل تا سال ۱۴۵۰ به وقوع نخواهد پیوست. بهطور خاص، افزودنیهایی مانند پلیکربوکسیلات که در حال حاضر در صنعت بتن بهطور گسترده استفاده میشوند، ممکن است پیشرفتهایی در عرصه مواد افزودنی شیمیایی ایجاد شود، اما به نظر نمیرسد که مواد جدید بتوانند جایگزین کامل سیمان شوند. ایشان همچنین توضیح دادند که گرانبودن پلیمرها و مشکلات خاص آنها باعث میشود که در آینده نزدیک، سیمان و مواد افزودنی مبتنی بر آن همچنان بخش عمدهای از صنعت بتن را تشکیل دهند. با این حال، افزودنیهای جدید ممکن است به بهبود کیفیت و ویژگیهای بتن کمک کنند. ایشان همچنین اشاره کردند که اگر روزی پلیمرها بتوانند نقش چسب بتن را در ملاتهای تعمیراتی بهویژه در بتن ایفا کنند، این تغییرات ممکن است زمانبر باشد و بهآسانی در بتنهای ساختاری رخ نخواهد داد.