بتن غلتکی
پارامترها و مشخصات رفتاری بتن غلتکی بستگی به کیفیت مصالح مصرفی، نسبتهای اختلاط و میزان تراکم یا تحکیم مخلوط بتن غلتکی در حین اجرا دارد. به طور کلی مشخصات و خواصی از بتن غلتکی که به کیفیت مصالح سنگ دانهها بستگی دارند، نظیر خواص مکانیکی و حرارتی، مشابه خواص متناظر در بتن حجیم معمولی است. با این حال، از آنجا که خواص کیفی و اندازه سنگ دانههای مصرفی در بتن غلتکی، و همچنین کیفیت و روش اجرای بتن غلتکی تنوع و گستردگی بیشتری دارند، دامنه تغییرات خواص بتن غلتکی نسبت به بتن حجیم متعارف بیش تر است.
علاوه بر این، با توجه به روش اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی، تعداد زیادی درز اجرایی افقی بین لایههای نسبتاً نازک بتن ریزی در بدنه سد ایجاد میشوند. نحوه آماده سازی و کنترل کیفی این درزها تاثیر تعیین کنندهای در نفوذپذیری و پارامترهای مقاومت برشی درزهای اجرایی مذکور دارد. وجود تعداد زیاد درزهای اجرایی بتن ریزی و متراکم نمودن مخلوط بتن غلتکی بدون اسلامپ با استفاده از غلتک، به خصوص در مخلوط بتن غلتکی با مواد سیمانی کم، محصولی را به وجود میآورد که بسیاری از خواص آن غیرهمگن است. برای نمونه نفوذپذیری بتن غلتکی در راستای عمود بر لایههای بتن ریزی (راستای قائم) به میزان قابل توجهی کم تر از نفوذپذیری در راستای افقی (و در امتداد درزهای اجرایی بتن ریزی) است.
با توجه به شرایط فوق، خواص رفتاری بتن غلتکی، به خصوص مدول الاستیسیته، خزش و ظرفیت کرنش کششی،حتی الامکان باید با انجام آزمایش بر روی نمونههای بتن غلتکی در پروژه مورد نظر تعیین شوند. فرایند تهیه و آماده سازی نمونههای بتن غلتکی و انجام آزمایش ها باید به نحوی انجام پذیرند که نتایج حاصل حتی المقدور معرف ویژگیهای واقعی مخلوط بتن غلتکی مورد استفاده در پروژه باشد.
خواص مکانیکی بتن غلتکی
خواص مکانیکی بتن غلتکی نیز مشابه با بتن معمولی نسبت به نرخ کرنش حساس هستند و این تاثیر در تحلیل دینامیکی سازه سد میبایست در نظر گرفته شود. با توجه به محدوده فرکانس غالب بارهای لرزهای، نرخ کرنش ایجاد شده در هنگام وقوع زلزلههای بزرگ معمولاً ۱۰۰۰ برابر بزرگتر از نرخ بارگذاری در شرایط آزمایشگاهی است. با توجه به پارامترهای رفتاری و مقاومتی ضعیفتر درزهای اجرایی افقی بتن ریزی در مقایسه با توده بتن غلتکی،و با در نظر گرفتن تاثیر تعیین کننده رفتار این درزهای اجرایی در طراحی و تحلیل سدهای وزنی بتن غلتکی، به طور معمول پارامترهای رفتاری مختلف درزهای اجرایی به طور مستقل مورد بررسی و ارزیابی قرار میگیرد.
مقاومت کششی و برشی درزهای اجرایی بتن ریزی متاثر از درجه تراکم، کیفیت سنگ دانهها، مواد سیمانی موجود و همچنین نحوه آماده سازی درز است. بسته به این شرایط، دامنه تغییرات پارامترهای مقاومتی درزهای اجرایی در سد بتن غلتکی شامل مقادیر خیلی تا مقادیر زیاد (مشابه با درزهای اجرایی آماده سازی شده در سدهای بتنی وزنی معمولی) است.
مقاومت فشاری
در سدهای وزنی، در غالب موارد مقاومت کششی و برشی توده بتن و یا درزهای اجرایی بتن ریزی کنترل کننده طراحی بدنه سد هستند. با این وجود، نظر به سهولت انجام آزمایش مقاومت فشاری و نیز با توجه به روابط و تناسبات تجربی به دست آمده بین مقاومت فشاری و سایر پارامترهای رفتاری و مقاومتی بتن، نیازهای طراحی عموماً بر اساس پارامتر مقاومت فشاری بیان میشود. متناسب با نیازهای طراحی تعیین شده، مطالعات آزمایشگاهی و کارگاهی نیز غالباً بر اساس اندازه گیری پارامتر مقاومت فشاری بتن برنامه ریزی و تنظیم میشوند.
بر اساس رویکردها و تجربیات طراحی، مقاومت فشاری مورد نیاز برای بتن مغزه و بتن رویه در سدهای وزنی بتن غلتکی در بازه ۷ تا ۲۸ مگاپاسکال متغیر است. مقاومت فشاری بتن غلتکی با استفاده از نمونههای استوانهای و یا نمونههای مغزه گیری شده از بتن بدنه سد تعیین میشود. ابعاد مناسب نمونههای آزمایشی و سایر جزییات فرایند انجام آزمایش مقاومت فشاری بتن غلتکی با توجه به اندازه حداکثر سنگ دانه در بتن و استانداردهای متداول مشخص میشود. مقاومت فشاری مخلوط بتن غلتکی با تراکم نامناسب و یا خمیر ناکافی برای پر کردن فضاهای خالی، متاثر از درجه تراکم بتن خواهد بود. ولی در شرایطی که بتن غلتکی دارای طرح اختلاط و میزان تراکم مناسب باشد، مقاومت فشاری مخلوط بتن غلتکی به طور معمول با بهبود کیفیت سنگ دانهها و افزایش میزان مواد سیمانی مصرفی در بتن افزایش مییابد. با توجه به کاهش میزان مواد سیمانی در بتن غلتکی، نسبت آب به سیمان در مخلوطهای بتن غلتکی در بازه ۱ تا ۲ تغییر میکند در حالی که این نسبت در مخلوطهای بتن متعارف در حدود ۰/۴ تا ۰/۶ متغییر است. مقادیر بالای نسبت آب به سیمان در بتن غلتکی (به خصوص در بتن غلتکی با مواد سیمانی کم) نتیجه کاهش میزان مواد سیمانی درمخلوط بتن غلتکی (و نه افزایش مقدار آب) است.
مقاومت کششی
مقاومت کششی بتن غلتکی در سدها را میتوان با آزمایش کشش مستقیم، آزمایش کشش برزیلی و آزمایش مدول گسیختگی تعیین نمود. مقاومت کششی بتن غلتکی متاثر از میزان مواد سیمانی مصرفی، میزان آب، درجه تراکم مخلوط بتن، مقاومت سنگ دانهها، شکل و بافت سطحی سنگ دانه ها، و نیز میزان چسبندگی سنگ دانهها به مصالح خمیری، تغییر میکند. حساسیت و تاثیرپذیری مقاومت کششی به بافت سطحی و چسبندگی سنگ دانهها بیشتر از مقاومت فشاری بوده و با افزایش میزان مواد سیمانی، کاهش میزان آب و استفاده بیشتر از سنگ دانههای شکسته کوهی، مقاومت کششی بتن غلتکی افزایش خواهد یافت.
انجام آزمایش کشش مستقیم در مقایسه با سایر روشهای آزمایش مقاومت کششی مشکلتر و حساستر بوده و پراکندگی نتایج حاصل از این آزمایش بیش تر است، به همین دلیل کاربرد آزمایش کشش برزیلی برای ارزیابی مقاومت کششی بتن، که انجام آن سادهتر بوده، متداولتر است. در آزمایش کشش برزیلی، گسیختگی کششی بتن اجباراً باید در امتداد صفحه قطری نمونه استوانهای تحت آزمایش صورت پذیرد و از آنجا که این صفحه الزاماً ضعیفترین صفحه گسیختگی بتن نیست، به طور کلی مقادیر مقاومت کششی برزیلی از مقاومت کششی مستقیم بتن بیشتر است. با توجه به شرایط فوق، نتایج آزمایش کشش برزیلی برای ارزیابی و تخمین مقاومت درزهای اجرایی افقی بتن ریزی، به دلیل مشکلات تهیه نمونه مناسب برای این آزمایش(به نحوی که درز اجرایی دقیقا در صفحه اجباری گسیختگی قرار گیرد)، با عدم قطعیت همراه بوده و برای این منظور انجام آزمایش کشش مستقیم مناسبتر خواهد بود.
مقاومت (کششی) خمشی یا مدول گسیختگی نیز شاخص مناسبی برای ارزیابی مقاومت کششی بتن است. در این روش، نمونه مورد آزمایش تحت اثر یک خمش خالص قرار گرفته و خمش وارد بر آن تا مرحله گسیختگی (کششی) نمونه افزایش مییابد. با توجه به این که در محاسبه مقاومت کششی ناشی از گسیختگی خمشی (مدول گسیختگی)، تغییرات تنش در ضخامت نمونه آزمایشی به صورت خطی در نظر گرفته میشود (در صورتی که در واقعیت این گونه نیست)، مقادیر محاسبه شده برای مدول گسیختگی همواره از مقاومت کششی واقعی بتن بیشتر است و به همین دلیل مدول گسیختگی بتن با عنوان مقاومت کششی ظاهری بتن نیز نامیده میشود.
مقاومت کششی درزهای اجرایی بتن ریزی کاملاً متاثر از میزان تراکم و تمهیدات اجرایی در نظر گرفته شده برایآماده سازی سطح درز است. تمیز کردن ناکافی سطح درز، جداشدگی و تحکیم (یا تراکم) ضعیف بتن میتواند به طور قابل ملاحظهای مقاومت کششی مستقیم درزهای اجرایی بتن ریزی را کاهش دهد. در مقابل، استفاده از مخلوطهای بتن با کارایی مناسب، اعمال تحکیم (تراکم) کافی در حین اجرا، استفاده از ملات بستر و اجرای سریع لایههای متوالی بتنسبب ایجاد مقاومت کششی خوب (و نزدیک به توده بتن) برای درزهای اجرایی بتن ریزی میشود.
مدول الاستیسیته
مدول الاستیسیته بنا به تعریف، نسبت تنش محوری (نرمال) به کرنش معادل آن اطلاق میشود. به طور معمول در محاسبه مدول الاستیسیته فقط کرنشهایی که در هنگام بارگذاری اتفاق میافتند، مد نظر قرار میگیرند و به کرنشهای پس آیند که در اثر ماندگاری بارگذاری و خواص رفتاری ویژه مصالح اتفاق میافتد، خزش گفته می شود.
مدول الاستیسیته وتری بتن غلتکی را میتوان با استفاده از استانداردهای ASTM C ۴۶۹ (مدول فشاری) CRD-C ۱۶۶ (مدول کششی) تعیین نمود. در شرایط عادی فرض بر این است که مدول الاستیسیته کششی و فشاری بتن برابر هستند ولی در تحلیل و طراحی لرزهای سازههای مهم، با توجه به این که تنشهای کششی ایجاد شده به مقاومت کششی بتن نزدیک میشود، این فرض باید با دقت بیشتری مورد توجه قرار گیرد زیرا رابطه تنش کرنش بتن در سطوح تنش بالاتر از ۶۰ درصد مقاومت کششی غیرخطی میشود. در اثر راستای قرارگیری ذرات درشت سنگ دانه، مدول الاستیسیته بتن تا حدی ناهمسانگرد است ولی به طور معمول تاثیر این ناهمسانگردی ناچیز و قابل صرف نظر است.
در بتنهای غلتکی که دارای درصد مواد پوزولانی بالایی هستند، مقادیر مدول الاستیسیته در سنین پایین، کم تر، و در سنین بالا بیش تر از بتن حجیم با میزان مواد سیمانی مشابه (بدون پوزولان) خواهد بود.
بتنهای غلتکی با مواد سیمانی کم دارای مدول الاستیسیته کمتر و نرخ خزش بالاتر هستند. اگر چه خواص رفتاری مخلوطهای مختلف بتن غلتکی متفاوت است ولی به طور کلی بر اساس تجربیات موجود، در بتنهای غلتکی کم سیمان با مقاومت فشاری کم تر از ۱۱ مگاپاسکال، روند کاهش مدول الاستیسیته و افزایش نرخ خزش به صورت نمایی نسبت به مقاومت بتن تغییر میکند. برای نمونه، مدول الاستیسیته استاتیکی بتن غلتکی با مواد سیمانی ۶۰ تا ۷۵ کیلوگرم بر متر مکعب در سنین ۳ و ۹۰ روز، به ترتیب حدود ۰/۷ و ۱۰/۵ گیگاپاسکال است.
در تحلیل ترک خوردگی بتن حجیم سدها، علاوه بر پارامترهای رفتاری کوتاه مدت بتن نظیر مدول الاستیسیته آنی (وتری)، خواص رفتاری بلند مدت بتن نیز مهم و تعیین کننده خواهند بود. این موضوع در بتنهای با مقاومت زیاد، که در آنها مدول الاستیسیته وتری و مدول الاستیسیته نهایی بتن در حدود یکدیگر هستند چندان مهم به نظر نمیرسد ولی در بتنهای با مقاومت کم، رفتار ارتجاعی متفاوت بتن در بلندمدت در فرایند ترک خوردن بتن بسیار تاثیرگذار خواهد بود. بر همین اساس، در شرایط بارگذاری طولانی مدت در مواردی که اثر خزش مهم باشد (نظیر بارهای حرارتی) میتوان از مدول الاستیسیته نهایی، که متناسب با مقاومت فشاری بتن تعیین میشود، استفاده نمود.
ضریب پواسون
طبق تعریف ضریب پواسون، نسبت کرنش جانبی به کرنش طولی در بارگذاری محوری است و بر اساس دستورالعمل آزمایش ASTM C ۴۶۹ میتوان ضریب پواسون بتن را تعیین نمود. ضریب پواسون بتن غلتکی، مشابه با بتن حجیم معمولی، در حدود ۰/۱۷ تا ۰/۲۲ متغیر بوده و مقدار متوسط ۰/۲۰ برای این ضریب در شرایط بارگذاری استاتیکی و دینامیکی قابل توصیه است.
خزش
خزش به طور معمول از دو دیدگاه قابل تعریف است؛ در دیدگاه اول خزش به معنی تغییر شکل (یا کرنش) وابسته بهزمان در اثر اعمال یک بار ثابت ماندگار است، و در دیدگاه دوم خزش به صورت کاهش تنش در طی زمان تحت اثر یک تغییر مکان یا کرنش ثابت تعریف میشود. به طور معمول با گذشت زمان نرخ افزایش کرنش خزشی (تحت اثر تنش ثابت) کاهش مییابد. مقدار خزش را میتوان بر اساس دستورالعمل آزمایش ۵۱۲ ASTM C تعیین نمود. آزمایشهای خزش برای بتن حجیم باید بر روی نمونههای موم اندود شده به منظور جلوگیری از اثرات جمع شدگی در اثر خشک انجام گیرد.
ظرفیت کرنش کششی بتن
در ارتباط با تاب کششی بتن، علاوه بر پارامتر مقاومت کششی، باید به پارامتر مهم ظرفیت کرنش کششی بتن، نیز توجه داشت. با افزایش سختی بتن، خاصیت شکنندگی بتن افزایش یافته و ریسک ترک خوردن آن تحت اثر تغییر مکانهای اعمالی افزایش مییابد، به همین دلیل در برخی موارد، به خصوص تحت اثر بار حرارتی شدید و یا در ساختگاههای با توده سنگ نرم، یک بتن تغییرشکل پذیر با مدول الاستیسیته پایین در مقایسه با یک بتن سخت با مقاومت زیاد، شرایط مطلوبتری دارد.
ظرفیت کرنش کششی بتن تابعی از مدول الاستیسیته و مقاومت کششی بتن است و بنا به تعریف معرف تغییر طول قابل تحمل توسط نمونه بتن با طول واحد تا قبل از ترک خوردگی است.
ظرفیت کرنش کششی در شرایط بارگذاری سریع مربوط به زمانی است که بار در مدت زمان کوتاهی (چند ثانیه و دقیقه) به بتن اعمال شود. ظرفیت کرنش کششی تحت بارگذاری سریع معمولاً برای برآورد ترکهای سطحی حرارتی بتن در سنین اولیه کاربرد دارد. با اینحال دغدغه اصلی در سدها و دیگر سازههای حجیم، ظرفیت کرنش کششی تحت بارگذاری تدریجی و آهسته بوده چرا که کرنش ناشی از بارها یا تغییر مکانهای خارجی، و کرنش ناشی از کاهش دمای داخلی بتن در اثر سرمایش طبیعی، غالبا در بلندمدت اتفاق میافتند.
در مخلوطهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم، کاهش میزان مواد سیمانی از یکسو باعث کاهش مقاومت کششی و همچنین کاهش مدول الاستیسیته بتن، و از سوی دیگر باعث افزایش کرنشهای خزشی در بتن خواهد شد. با توجه بهاین که نرخ کاهش مدول الاستیسیته بتن بالاتر از نرخ کاهش مقاومت کششی بتن است، برایند اثرات فوق منجر بهافزایش ظرفیت کرنش کششی بتن با کاهش میزان مواد سیمانی میشود. بنابراین، افزایش بیش از حد نیاز مواد سیمانی در بتن (حد لازم برای تامین مقاومت مورد نیاز طراحی) منجر به کاهش تاب و استحکام بتن در مقابل ترک خوردگی خواهد شد.
مقاومت برشی
از نقطه نظر مقاومت برشی درزهای اجرایی بتن ریزی ضعیفترین سطوح در بدنه سدهای بتن غلتکی هستند که البته با اجرای تمهیداتی نظیر استفاده از ملات بستر در سطح درزهای اجرایی، استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد، و یا اجرای سریع لایههای متوالیبتن، مقاومت برشی سطوح درزهای اجرایی بتن ریزی بهبود مییابد. بدیهی است اعمال این تمهیدات مستلزم افزایش هزینه و زمان اجرای پروژه بوده و ضرورت به کارگیری آنها منوط به مبانی و نیازهای طراحی و روش اجرای مورد نظر خواهد بود.
مقاومت برشی سطوح درزهای اجرایی بتن ریزی متاثر از عوامل متعددی از جمله روانی و میزان رطوبت مخلوط بتنتازه، خواص سنگ دانه مصرفی، میزان تراکم سطوح درزهای اجرایی، میزان مواد سیمانی در بتن، میزان رشد یا پختگی (maturity) بتن سطح درز اجرایی در زمان اجرای لایه بعدی بتن، میزان اثر بخشی مواد افزودنی دیرگیر، شرایط سطح درز اجرایی، و تمهیدات اجرایی به کار رفته در سطح درز است. بر اساس تجربیات موجود، اثرعوامل فوق را به طورخلاصه میتوان به شرح زیر بیان نمود.
- مقاومت برشی بتن و درزهای اجرایی با افزایش سن بتن افزایش مییابد.
- با یک حجم مواد سیمانی یکسان، افزایش رطوبت (آب) بتن منجر به کاهش محدود چسبندگی بتن و درزهای اجرایی خواهد شد.
- افزایش مواد سیمانی می تواند باعث افزایش چسبندگی بتن و درزهای اجرایی شود ولی تاثیر محسوسی بر زاویه اصطکاک ندارد. زاویه اصطکاک عموما متاثر از کیفیت سنگ دانههای بتن بوده و نسبت به سایر عوامل حساسیت زیادی ندارد.
تغییر حجم بتن
افت خشک شدگی
افت خشک شدگی (Drying Shrinkage) به افت (انقباض) یا جمع شدگی بتن در اثر از دست دادن آب، اطلاق میشود. افت خشک شدگی بتنغلتکی، بخاطر حجم آب کم تر در مخلوط بتن، به طور معمول از بتن حجیم متعارف کم تر است. معمولاً اثرات افت خشک شدگی بتن در رفتار کلی سازههای بتنی حجیم، به دلیل این که بتن بخش مرکزی این سازهها عموماً رطوبت خود را حفظ میکند، ناچیز بوده و در تحلیل این سازهها از اثر آن صرفنظر میشود. با این حال اثر افت خشک شدگی بتن در تحلیل و ارزیابی ریسک وقوع ترکهای سطحی در سازههای بتنی مورد توجه قرار میگیرد.
تغییر حجم ذاتی
تغییر حجم یا جمع شدگی ذاتی (Autogenous Volume Change or Autogenous Shrinkage ) تغییر حجم بتن بخاطر هیدراته شدن مواد سیمانی بدون از دست دادن و یا به دست آوردن رطوبت و بدون اعمال هیچ بار خارجی است. این نوع از افت در همه قسمتهای سازه، حتی در بخشهای داخلی بتن حجیم اتفاق میافتد و میتواند در ایجاد ترکهای حجمی در سازه تاثیرگذار باشد. تغییر حجم ذاتی بتن در مدت طولانیتری نسبت به افت خشک شدگی اتفاق می افتد و معمولاً میزان آن به مشخصات مصالح، طرح اختلاط و خصوصاً به نوع سنگ دانه بستگی دارد. ماهیت تغییر حجم (جمع شدگی) ذاتی بتن شبیه جمع شدگی بتن در اثر از دست دادن حرارت (انقباض) است و چون تغییر حجم ذاتی بتن تقریبا به طور هم زمان با تغییر حرارت اتفاق میافتد، باید در تحلیل و بررسی پتانسیل ترکهای حجمی در بتن، اثر این دو نوع افت را با هم لحاظ نمود. به طور معمول میزان تغییر حجم ذاتی بتن اثرات قابل توجه و محسوسی در بتن ندارد ولی کنترل این پارامتر به خصوص در مواردی که از سنگ دانه و یا مواد پوزولانی غیرمتعارف در بتن استفاده میشود، ضروری است.
خواص حرارتی و افزایش دمای آدیاباتیک بتن
خواص حرارتی بتن غلتکی شامل گرمای ویژه، هدایت حرارتی، ضریب انبساط حرارتی و افزایش دمای آدیاباتیک عموماً مشابه با خواص متناظر در بتن حجیم متعارف هستند. خواص حرارتی مخلوط بتن تابعی از خواص حرارتی اجزای تشکیل دهنده آن به خصوص سنگ دانههای بتن است، بنابراین با توجه به استفاده از طیف وسیعتری از سنگ دانهها در بتن غلتکی، دامنه تغییرات خواص حرارتی آنها گستردهتر از بتن حجیم متعارف است. با توجه به استفاده از پوزولان در مخلوطهای بتن غلتکی، آزمایش مربوط به اندازه گیری خواص حرارتی در این نوع بتن باید برای دورههای زمانی ۵۶ روزه و ۹۰ روزه هم انجام شود.
افزایش دمای آدیاباتیک بتن ناشی از حرارت ایجاد شده در اثر واکنش هیدراتاسیون سیمان و مواد پوزولانی در بتن تازه است. بنابراین، میزان افزایش دمای آدیاباتیک بتن در سنین مختلف تابع نوع و میزان مصرف سیمان و مواد پوزولانی و نرخ حرارت زایی این مواد در فرایندواکنش هیدراتاسیون خواهد بود. علاوه بر این، دمای پخش و نحوه اجرا و عمل آوری بتن نیز در سرعت انجام واکنش هیدراتاسیون و نرخ حرارت زایی مواد سیمانی تاثیرگذار هستند.
با توجه به ملاحظات فوق، مقدار افزایش دمای آدیاباتیک در بتن غلتکی و روند تغییرات آن در طی زمان بسته به نوع و نرخ واکنش زایی مواد سیمانی و پوزولانی، و شرایط اجرایی و عمل آوری بتن در پروژههای مختلف ممکن است کاملاً متفاوت باشد. به همین دلیل محاسبه میزان و نرخ افزایش دمای آدیاباتیک بتن بر اساس نرخ گرمای هیدراتاسیون مواد سیمانی و خواص سنگ دانهها در برخی موارد منجر به نتایج قابل اعتمادی نشده و توصیه بر انجام آزمایشهای مناسب بر روی مخلوط کامل بتن غلتکی برای برآورد میزان افزایش دمای آدیاباتیک بتن غلتکی است.
میزان و روند افزایش دمای آدیاباتیک بتن پارامتر بسیار مهم و تاثیرگذاری بر تحلیل ریسک ترک خوردگی بتن در سنین اولیه، میزان تمهیدات و کنترلهای حرارتی حین اجرا، و متناسباً برنامه زمان بندی و هزینه اجرای پروژه است و لذا مطالعه و بررسی دقیق نحوه افزایش دمای آدیاباتیک بتن در پروژههای مختلف کاملاً ضروری و توجیه پذیر است.
وزن مخصوص
وزن مخصوص عبارت است از جرم واحد حجم بتن سخت شده وزن مخصوص بتن غلتکی اصولاً وابسته به وزن مخصوص سنگ دانهها و درجه تراکم بتن است. مقادیر معمول وزن مخصوص بتن حجیم متعارف از ۲۲۴۰ تا ۲۵۶۰ کیلوگرم بر مترمکعب تغییر میکند. وزن مخصوص بتن غلتکی با سنگ دانه یکسان به خاطر میزان آب و حباب هوای محبوس کمتر، درصورتی که به طور کامل متراکم شود، اندکی بیشتر از بتن حجیم متعارف خواهد بود. از نظر اجرایی، تراکم بتن باید در حدی انجام یابد که وزن مخصوص بتن سخت شده در نواحی مختلف از ۹۳ درصد تراکم حداکثر تئوریک کم تر نبوده و متوسط وزن مخصوص بتن در حدود ۹۵ تا ۹۶ درصد وزن مخصوص حداکثر تئوریک باشد.
نفوذپذیری و نشت در سدهای بتن غلتکی
در بتنهای غلتکی، به خصوص در بتن غلتکی با مواد سیمانی کم، درصورتی که حجم مواد خمیری مخلوط بتن (شامل مواد سیمانی، آب، حباب هوا و سنگ دانههای بسیار ریز کوچک تر از ۷۵ میکرون) در حدود ۲۰ درصد کل حجم بتن باشد، روانی و تراکم پذیری بتن مطلوب بوده و ریسک پدیده جداشدگی سنگ دانهها از خمیر بتن به حداقل میرسد. در چنین شرایطی، نفوذپذیری جسم (توده) بتن غلتکی با دانه بندی و تراکم مناسب، مستقل از میزان مواد سیمانیمصرفی در بتن، عموماً مشابه با بتن حجیم متعارف، ناچیز است.
علیرغم نفوذپذیری تقریباً ناچیز توده بتن غلتکی، نفوذپذیری و نشت آب از درزهای اجرایی بتن ریزی، به خصوص در مواردی که تمهیدات مناسب برای کنترل نشت در درزهای اجرایی (شامل المان آب بند در بالادست، استفاده از ملاتبستر در سطح درز، و یا اجرای سریع و متوالی لایههای بتن) در نظر گرفته نشوند، میتواند بسیار قابل توجه باشد. این موضوع بویژه در سد بتن غلتکی با مواد سیمانی کم، که مخلوط بتن نسبتا خشک است، بسیار مهم بوده و نشت آب ازدرزهای اجرایی بتن ریزی حتی در مواردی که مقاومت برشی این درزها نسبتاً مناسب بوده و سطح درزهای اجرایی نیز کاملاً بسته به نظر میرسند، قابل توجه خواهد بود.
یک راهکار موثر و نسبتا ساده برای کنترل نشت و آب بندی درزهای اجرایی بتن ریزی در سدهای با مواد سیمانی کم (و متوسط) استفاده از ملات بستر در سطح درزهای اجرایی است. برای این منظور، ملات بستر باید در سطح درز در مجاور رویه بالادست سد و تا عمقی حداقل در حدود ۸ درصد ارتفاع آب در بالای تراز درز، اجرا شود. استفاده از ملات بستر علاوه بر کاهش نفوذپذیری و کنترل نشت، سبب بهبود مقاومت کششی و مقاومت برشی سطح درزهای اجرایی نیز خواهد شد. با این حال باید توجه داشت که عملاً به دلیل عدم اجرا و پخش یکنواخت ملات بستر در سطح درزهای اجرایی، نشت از این درزها کاملاً حذف نشده و در نظر گرفتن تمهیدات دیگری نظیر یک شبکه زهکشی در بدنه سد میتواند در کنترل و جمع آوری نشتهای اتفاقی در بدنه سد موثر باشد.
مقاومت در برابر ذوب و انجماد
با توجه به این که مواد افزودنی شیمیایی برای انجام واکنش نیاز به آب دارند، کارایی و اثربخشی مواد افزودنی شیمیایی در بتن غلتکی، به خصوص در مخلوطهای بتن غلتکی با مواد سیمانی و آب کم، محدود خواهد بود. به همین جهت استفاده از مواد افزودنی هوازا برای افزایش مقاومت بتن غلتکی در برابر ذوب و انجماد در غالب موارد اثربخشی لازم و مطلوب را به همراه نداشته است. با این حال تجربه سدهای بتن غلتکی که بدون استفاده از مواد افزودنی هوازا ساخته شده و در معرض شرایط آب و هوایی شدید قرار داشتهاند غالباً مبین مقاومت مناسب بتن غلتکی در برابر شرایط آب و هوایی شدید و سیکلهای ذوب و انجماد مکرر هستند.