بتن خود متراکم
بتن خود متراکم از مصالح نسبتاً نو پا، در عرصه ساخت و ساز است که بدون نیاز به تراکم یا ویبره و صرفاً تحت اثر وزن خود در میان انبوه اجزای سازه ای که عمدتاً شامل آرماتورهای فشاری، کششی و برشی است، جریان می‌یابد. مهمترین ویژگی این نوع بتن، کارایی بسیار بالا یا روانی و چسبندگی قابل توجه آن است که سبب تمایز این نوع بتن شده و باعث کاربرد بسیار وسیع آن در انواع مختلف سازه‌ها شده است. از آن جایی که بتن خود متراکم مصالح نسبتاً جدیدی است، پژوهش‌ها و تحقیقات در خصوص ویژگی رفتاری آن، از جنبه‌های مختلف همچنان مطرح است.
اثر مواد پوزولانی بر بتن خود متراکم
استفاده از مواد پوزولانی نظیر خاکستر بادی، سرباره آهنگدازی، دوده سیلیس و خاکستر پوسته برنج، به دلیل کمک به کاهش مصرف سیمان و بهبود خواص مکانیکی مانند مقاومت فشاری و دوام بتن، در چند دهه اخیر افزایش چشمگیری یافته است. عمده پژوهش‌های انجام شده در ارتباط با این نوع بتن، بیشتر مربوط به رفتار کوتاه مدت آن است. اثر پوزولان‌ها از جمله میکروسیلیس بر روی بتن خود متراکم بررسی شده و نتیجه گرفته‌اند که استفاده از میکروسیلیس به تنهایی می‌تواند شرایط مورد نیاز بتن خود متراکم را در فاز تازه تامین نماید. همچنین باعث بهبود کارایی بتن می‌شود.
رابطه بین تنش و تغییر شکل بتن در حالت کلی و نیز بتن خود متراکم تابعی از زمان است. دو نوع از مهمترین تغییر شکل‌های وابسته به زمان بتن، خزش و جمع شدگی هستند که به ترتیب در اثر اعمال تنش و در اثر قرارگیری بتن در محیط با رطوبت نسبی کمتر از ۱۰۰ ٪ اتفاق می‌افتد. از آن جا که میزان این تغییر شکل‌ها در مقایسه با تغییر شکل‌های آنی معمولاً قابل توجه هستند، بنابراین پدیده‌های خزش و جمع شدگی ممکن است اثرات مهمی در رفتار سازه‌ها داشته و باید به روش مناسبی در فرایند تحلیل یا طراحی سازه مدلسازی شوند. بزرگی خزش و نرخ پیشرفت آن تحت تاثیر فاکتورهای زیادی است. بعضی از این فاکتورها، ناشی از تاثیر فاکتورهای زیادی هستند.
بعضی از این فاکتورها ناشی از خواص مخلوط سیمان است. در حالی که بعضی دیگر بستگی به شرایط بارگذاری و محیطی دارند. با توجه به این، فاکتور مهم تاثیر گذار بر خزش میزان تنش اعمالی است. هنگامی که تنش اعمالی به بتن کمتر از حدود نیمی از مقاومت فشاری بتن باشد، کرنش ناشی از خزش تقریباً متناسب با میزان تنش بوده که در این صورت خزش خطی خوانده می‌شود. در سطوح بالاتر تنش، خزش با نرخ سریع‌تری افزایش یافته و تغییرات آن نسبت به تنش غیر خطی می‌شود. این رفتار غیر خطی خزش در سطوج بالای تنش را می‌توان به افزایش ریزترک‌ها نسبت داد.
در سازه‌های بتنی، تنش‌های فشاری تحت بارهای سرویس به ندرت از نصف مقاومت فشاری بتن فراتر می‌روند و لذا اثرات خزش غیر خطی از اهیمت کمتری نسبت به خزش خطی برخوردار است.
به دلیل هزینه‌های نسبتاً بالا و نیز زمان بر بودن بررسی رفتار طولانی مدت بتنهای ویژه، تحقیقات زیادی در خصوص آن به ویژه برای بتن خود متراکم صورت نگرفته است.
محققین با تغییر نوع سیمان به بررسی رفتار دراز مدت بتن خود متراکم پرداخته و نتیجه گرفتند که تاثیر آن بر کرنش‌های خزش و جمع شدگی روند مشخص و معینی ندارد. این کرنش‌های خزش و جمع شدگی، روند مشخص و معینی ندارد و این کرنش‌ها کاملاً به نوع سیمان مورد استفاده بستگی دارد.
با افزایش درصد پودر سنگ، کرنش‌های ناشی از خزش و جمع شدگی در قیاس با بتن معمولی افزایش می‌یابد که نتیجتاً این امر، اثر نامناسب‌تر سازه‌ای را به دنبال خواهد داشت.
اثر میکروسیلیس بر بتن خود متراکم
مخلوط‌های بتن خود متراکم غالباً شامل مقدار فراوانی از مواد پودری هستند تا ویسکوزیته و خاصیت روانی بتن تازه را حذف کنند. از آن جایی که استفاده از مقدار زیاد سیمان منجر به افزایش هزینه شده و حرارت زیادی نیز تولید می‌نماید. معمولاً از دیگر مواد پودری مانند پودر سنگ آهک و خاکستر بادی در مخلوط بتن خود متراکم استفاده می‌شود.
بر اساس نتایج حاصل و با توجه به این که مدول ارتجاعی بتن، تحت تاثیر مدول ارتجاعی اجزای تشکیل دهنده آن از جمله خمیر سیمان قرار دارد، با افزایش میکروسیلیس که با کاهش تخلخل خمیر سیمان و افزایش مقاومت فشاری همراه است، مدول ارتجاعی نیز افزایش می‌یابد.
با افزایش میزان میکروسیلیس و ثابت بودن نسبت آب به سیمان، مقدار آب اختلاط کاهش می‌یابد. این امر و دیگر عوامل، منجر به تولید خمیر سیمانی با مقاومت و مدول ارتجاعی بالاتر می‌شود. فضای خالی کمتری برای حرکت داخلی آب و جابجایی لایه‌های پل داشته و در نتیجه تغییر شکل‌های ناشی از جمع شدگی کاهش می‌یابند.
با افزایش مقدار پوزولان میکروسیلیس مقاومت فشاری بتن افزایش می‌یابد.
افزودن میکروسیلیس به ترکیب بتن خود متراکم، خواص مکانیکی این نوع بتن را به دلیل کاهش تخلخل و کاهش محتوی هیدورکسید کلسیم خمیر سیمان بهبود بخشیده و به همین جهت مشاهده شده که با افزایش مقدار میکروسیلیس، مدول ارتجاعی و مقاومت کششی بتن افزایش می‌یابد.
با افزایش مقاومت فشاری بتن خود متراکم، مقاومت کششی آن نیز افزایش می‌یابد. ولی نرخ سرعت این افزایش کمتر است. به عبارت دیگر نسبت مقاومت کششی به مقاومت فشاری همانند بتن معمولی، به میزان مقاومت فشاری وابسته بوده و هر چه مقاومت فشاری بیشتر می‌شود این نسبت کاهش می‌یابد.
کرنش خزش بتن ساخته شده با مقدار میکروسیلیس کمتر که مقاومت فشاری کمتری نیز دارند، نسبت به سایر بتن‌ها با میزان بالاتر میکروسیلیس بیشتر است. کرنش جمع شدگی همانند خزش کاهش می‌یابد.
