بتن غلتکی
مزایای اقتصادی و سرعت بالای اجرای بتن غلتکی موجب گسترش کاربرد آن در صنعت سد سازی شده است. بتن غلتکی یکی از با دوامترین و محکمترین مصالح ساختمانی است که استفاده و کاربرد آن در سالهای اخیر افزایش یافته است. اصطلاح بتن غلتکی به خاطر ماشین آلات غلتکی که برای تراکم آن به کار میرود، است.
بتن غلتکی بتنی است با اسلامپ صفر که قابلیت تحمل وزن غلتک قبل از گیرش سیمان را داشته باشد. مصالحی که برای تهیه بتن غلتکی به کار میرود همانند بتن معمولی است. کاربرد بتن غلتکی بیشتر در کارخانجات، ایستگاههای پمپ گاز، فرودگاهها و جادههایی که روسازی آنها در معرض بارهای دینامیکی یا در جاهایی که ترافیک در آن کم باشد ولی وسایل نقلیه سنگین از روی آنها حرکت کنند، است.
مزایای بتن غلتکی
مزایای این نوع بتن میتوان به کاهش سیمان مصرفی و به بتع آن کاهش حرارت هیدراتاسیون، استفاده از مصالح دانهای نسبتاً گسترده در بافت بتن، امکان احداث انواع سازههای هیدرولیکی، غیر هیدرولیکی و المانهای جانبی آنها به صورت پیوسته و بالاخص مزایای اقتصادی و سرعت اجرای بالای آن اشاره کرد. بتن غلتکی را میتوان مهمترین تحول و دستاورد صنعت بتن در ساخت سدها، پلها، جادهها و دیوارهای حایل در ربع قرن گذشته به حساب آورد. این فناوری امکان احداث سازههای فراوانی را با استانداردهای فنی و ایمنی مناسب فراهم کرده و با توجه به سرعت بالای اجرا، موجب اقتصادیتر شدن آنها نیز شده است. همچنین این روش امکان ترمیم در سدهای قدیمی زا که از نظر پایداری یا ظرفیت تخلیه سیلاب با مشکل مواجه بودند تامین نموده است.
استفاده از بتن غیر مسلح به جهت کیفیت شکنندگی آن، عمدتاً در سازههای وزنی کاربرد زیادی دارد. بتن تهیه شده از سیمان پرتلند دارای مقاومت فشاری در حد پایینی است. لذا اجزا بتنی در کشش با مشکل زیادی روبرو شده و بتن در کشش با ترک خوردگی مواجه میشود. برای غلبه بر این مشکل، از تسلیح بتن معمولی با فولاد استفاده شده و در بتنهای مسلح این فولادهای به صورت میلگردهای مدفون یا شبکههای توری در درون بتن، کشش وارده بر بتن را تحمل کرده و بتن را از ترک خوردگی تحت بارهای کششی محافظت مینمودند.
در محیطهای با تهاجم کلریدی مانند سواحل و بنادر با نفوذ یون کلر به درون بتن، فولاد به تدریح خورده شده و با افت میزان درصد فولاد باعث کاهش مقاومت و دوام سازه میشود. مواد حاصل از ترکیب شیمیایی یون کلر با فولاد با توجه به شرایط خوردگی، حجمی در حدود ۴ تا ۱۰ برابر فولاد خورده شده دارند و این افزایش حجم باعث ایجاد تنشهای کششی بزرگی درون بتن شده و به سازه صدمات جبران ناپذیر را وارد میکنند. اگر چه روشهایی مانند استفاده از روکشهای ویژه روی بتن یا مواد افزودنی ضد خوردندگی برای کاهش خوردگی بتن به کار میروند. راه حل مناسب و بهتر برای کاهش خوردگی و آسیبهای ناشی از تهاجم اسیدی، خوردگی کلریدی، تهاجم سولفاته، کربناسیون و واکنش قلیایی مخصوصاً در سازههای هیدرولیکی استفاده از مواد و مصالحی است که نسبت به عوامل خوردنده و فعال محیط حساسیت کمتر و مقاومت بالاتری داشته باشند و الیاف پلیمری از جمله الیاف پلی پروپیلنی بتوانند انتخاب مناسب و موجهی در این مورد باشند.
بتن الیافی
تکنیک مسلح به الیاف، به عنوان بتن الیافی عموماً بر مبنای پخش تصادفی الیاف در بتن است. الیاف مقاومت کششی و شکل پذیری ملات و بتن را به نحو قابل توجهی افزایش داده و رفتار بتن را از خالت ترد به حالت شکل پذیر در میآورند. کاربرد الیاف به طور فراگیر در کشورهای صنعتی آغاز شده و جنس، شکل الیاف و نحوه ساخت بتن الیافی بهبود یافته و کاربردهای آن نیز فزودنی یافته است. هم اکنون الیاف به عنوان یکی از مواد ساختمانی ملزوم بتن در اکثر کشورها به نحو چشمگیری مورد استفاده قرار میگیرد.
الیاف معمولاً به صورت درصد حجمی از بتن، مورد استفاده قرار میگیرد و مقدار درصد آن با توجه به آزمایشهای مختلف و دادههای طراحی مشخص میشود. الیاف در کاهش جمع شدگی پلاستیک اولیه بتن نقش موثری دارند.
در حالت کلی اگر الیاف به مقدار مناسب و تعریف شده به بتن اضافه شود مقاومت ترک خوردگی آن افزایش یافته و عرض ترک نیز کاهش مییابد. کاهش این ترکهای با اضافه شده الیاف نشان داده شده است.
الیاف پلی پروپلینی
الیاف پلی پروپلینی یکی از متداولترین الیاف مورد استفاده در بتن مطابق ASTM – C1116 است که ضد آب بوده و دارای چگالی پایینی است. این الیاف از رشتههای استوانهای شکل تشکیل شده که میتوانند در اندازههای مختلف و اشکال گوناگون از جمله تک رشتهای و انواع ریسهای مورد استفاده قرار گیرند. این الیاف هنگام اختلاط با بتن، دچار آسیب نمیشوند. برخلاف الیاف شیشهای که ممکن است دچار شکستگی شوند، این الیاف در بتن ته نشین نشده (برخلاف الیاف فولادی) و باعث افزایش وزن مخصوص بتن نیز نمیشوند.
به کار گیری الیاف پلی پرویلنی برای جلوگیری از جمع شدگی و ترک خوردگی بتن در سنین اولیه (جمع شدگی پلاستیک) از هر راهکار دیگری مناسب تر به نظر میرسد. تعداد بسیار زیادی الیاف در هر مترمربع بتن (بیش از ۱۰۰ میلیون رشته در مقدار معمول مصرف که قابل مقایسه با سایر الیاف نیست) به معنی اتصال سطح بسیار وسیعی از الیاف به بتن است که فواصل کم الیاف از ایجاد ترک در بتن جلوگیری میکند. استفاده از این الیاف سبب میشود که تا شکنندگی بتن به نحو قابل توجهی کاهش یافته و بتن الیافی رفتار شکل پذیری تحت بارهای مختلف از خود نشان دهد که این مساله در هنگام زلزله یا هر گونه بارگذاری ناگهانی جائز اهمیت است.
در مورد تاثیر درصد اختلاف الیاف باید توجه کرد که درصد اختلاف الیاف بسیار مهم است چرا که اگر این درصد الیاف زیادتر از مقدار مورد نیاز در نظر گرفته شود الیاف توانایی یکنواختتر شدن در سطح بتن را نداشته و به صورت نقاط گلولهای شکل در میآیند. در هنگام وارد شدن نیرو، این نقاط باعث تمرکز تنش شده و موجب شکست زودتر حاصل میشود. اگر درصد اختلاط کم باشد عملکرد لازم برای تقویت بتن را ارائه نمیدهد.
در مورد تاثیر طول الیاف در مقاومت فشاری الیاف با طول بلند از نظر اتصال بین دانههای بتن عملکرد بهتری دارند ولی از نقطه نظر نحوه مخلوط شن نسبت به الیاف با طول کمتر عملکرد ضعیفتری از خودشان دارند. و در الیاف با طول کمتر ۶ میلیمتر بیشترین مقاومت با افزودن ۰/۳۵ کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمده است.
در مورد تاثیر طول الیاف در مقاومت کششی، الیاف با طول بلندتر به علت اتصال دادن دانهها و کاهش ریز ترک در ناحیه انتقال، مقاومت بهتری نشان میدهند. مقدار بهینه الیاف برای طول الیاف ۶ میلیمتر ۰/۳۵ کیلوگرم بر متر مکعب و برای طول ۱۲ میلیمتر مقدار ۰/۷ کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمده و در هر حالت تقریباً ۲۰٪ مقاومت کششی را افزایش میدهند.