HPC - High Performance Concrete - : سوژه روز تحقیقاتی جهان

در دهه گذشته شاهد تئوریزه شدن موضوعات مختلفی در صنعت بتن بودیم.
بیشترین تمرکز بر روی بتن های با مقاومت بالا (HSC) صورت گرفت.محققان توانستند مقاومت بتن را به بیش از ۳۰۰MPa برسانند که شاید حدود ۲۰سال پیش یعنی زمانی که پروفسور نویل مشغول نوشتن کتاب خود (تکنولوژی بتن) بود امری غیر ممکن نشان میداد.
اما امروزه ساخت بتن های با مقاومت بالا از سوژه تحقیقات کنار گذاشته شده و بیش از فاکتور مقاومت به عامل دوام و طول عمر بتن اهمیت می دهند.
امروزه بحث از ساخت سازه هایی با طول عمر ۱۰۰۰سال است. درصورتی که متوسط طول عمر مفید سازه های بتنی در کشور ما ۱۵سال میباشد. در نتیجه ساخت بتن های HPC (با دوام بالا) باعث صرفه جویی در مصالح مصرفی و هزینه دراز مدت می گردد؛ البته باید توجه داشت که هر بتن HSC یک بتن HPC است؛ ولی عکس آن صادق نمی باشد.
● فاکتورهای مهم در ساخت HPC (High Performance Concrete):
۱) کاهش نسبت آب به سیمان
۲) استفاده از دانه های مناسب
۳) استفاده از حداکثر میزان مصالح سنگی
۴) تراکم مناسب بتن
۵) استفاده از سیمان های مقاوم در برابر حمله سولفات ها
۶) استفاده از پزولان های مناسب
۷) سایر مواد افزودنی
تحقیقات نشان میدهد که در صورت محافظت بتن در برابر یون کلر و حمله سولفات ها همچنین جلوگیری از رسیدن آب و اکسیژن به قسمتهای مرکزی بتن دوام و طول عمر آن افزایش می یابد . کلیه فاکتور های فوق در جهت رسیدن به این ویژگی میباشد .
● کاهش نسبت آب به سیمان:
میزان آب لازم برای هیدراته کردن سیمان بسته به نوع سیمان بین (۰.۲۵-.۰۲)میباشد. مقداری از آب مورد مصرف نیز صرف مرطوب نمودن سطح دانه ها میگردد. مصرف آب بیش از این میزان اثرات نامطلوبی بر روی بتن به جای میگذارد.
این آب اضافی بر اثر خاصیت مویینگی به سمت سطح بتن جریان می یابد . در این لوله ها در مرحله اول باعث کاهش مقاومت فشاری بتن میگردند که در ساخت بتن های با مقاومت بالا مورد بررسی قرار می گیرند. و در مرحله دوم باعث می شوند تا آب خارجی بتواند به درون بتن نفوذ نماید . در صورتی که این آب دارای مواد خورنده باشد شرایط خوردگی میلگرد در بتن را تشدید مینماید. در بتن های با دوام بالا ، تأثیر آب مصرفی در این ضمینه مورد بررسی قرار می گیرد.
در بتنهای HPC توصیه می شود که آب اختلاط از W/C=۰.۴ کمتر در نظر گرفته شود. برای اینکه بتوان در نسبت های پایین به بتن با کارایی مناسب دست یافتاستفاده از فوق روانسازهای اعلا اجتناب نبپذیر میباشد. (جهت ااطلاعات در مورد فوق روانسازها به بخش فوق روانسازهای همین سایت مراجعه کنید)
در ساخت بتنهای با دوام بالا نمیتوان از هر ماده آب بندی استفاده نمود و تنها آب بندهایی که در برابر حرارت و خوردگی مقاوم می باشند قابل استفاده در اینگونه بتن ها میباشند. به هر حال عدم اضافه کردن چنین موادی به مراتب منطقی تر میباشد.
● دانه های مناسب:
در ساخت بتن های HPC بهتر است از سنگدانه های سیلیسی استفاده نمود. زیرا این سنگدانه ها هم دوام وهم اقتصاد طرح را تأمین میکنند. استفاده از سنگدانه های واکنشزا در این بتن ها به هیچ عنوان مناسب نمیباشد. شیست ها ،سنگدانه های آهکی دگرگون نشده، توف ها و... از جمله این سنگدانه ها میباشند.
هرچه سنگدانه ها متراکم تر و تخلخل آنها کمتر باشد برای ساخت بتن های HPC مناسب تر میباشند.
● استفاده از حداکثر میزان مصالح سنگی:
برای دست یافتن به این امر دانه بندی بسیار مهم می باشد. به طورکلی کلیه دانه بندیهای بتن های با مقاومت بالا برای این منظور قابل قبول می باشند. اما دانه بندیهای بهتری را نیز میتوان استفاده نمود.
برای رسیدن به یک دانه بندی مناسب HPC (یعنی ماکزیمم مصرف مصالح سنگی) بهتر است از میزان overfill درنظر گرفته شده در بتن های HSC کاست. همچنین استفاده از ذرات کوچکتر از ۷۵ میکرون میتواند مفید باشد.
● تراکم و نگهداری:
تراکم و نگهداری بتن های با دوام بالا به مراتب حساس تر از سایر بتن ها میباشد. به خصوص برای ساخت بتن های با عمر بالای ۲۰۰ سال این موضوع فوق العاده حساس میشود. عدم تراکم مناسب در یک قطعه می تواند کلیه فاکتورهای ساخت و طراحی را تحت شعاع خود قرار دهد؛ بنابراین، در قطعاتی که امکان تراکم ویژه موجود نمیباشد. باید بتن را با روانی بسیار بالا ساخت باید توجه داشت که برای رسیدن به این منظور نباید نسبت W/C را از ۰.۴ بیشتر کرد.
● تعیین نوع سیمان:
بهترین سیمان برای ساخت این نوع بتن پرتلند تیپ۵ میباشد. سیمان های دیرگیر تیپ ۲و۵ نیز مناسب میباشند. همچنین سیمانهای منبسط شونده نیز در شرایط خاص میتوان به کار برد.
استفاده از سیمانهای بدون نقص (MDF) و (WAC) نیز باعث افزایش قابل توجه عمر بتن میگردند اما باید توجه داشت که هدف اصلی در ساخت بتنهای با دوام بالا اقتصاد میباشد. در نتیجه استفاده از سیمانهای (MDF) و (WAC) منطقی به نظر نمی رسد.
● پزولان ها:
خاکستر بادی، دوده سیلیسی، خاکستر پوسته برنج، روباره آهنگدازی آسیاب شده پزولانهای حاوی کوارتز و میکا و... نقش بسیار مهمی در افزایش دوام بتن دارند. در میان مواد فوق دوده سیلیسی و روان کننده را به صورت ژل در می آورند و به صورت مخلوط با آب به کار می برند که اثرات بسیار مطلوبی بر روی بتن دارند.
در صورت استفاده از سیمان های پرتلند، استفاده از پزولان ها کاملاً اجباری میباشد.

نویسنده زابل عباسی

منبع : سایت علمی و اطلاع‌رسانی عمران ایران