کارآیی بتن خودمتراکم

آخرین مطالب

امکانات وب

-->-->-->-->-->-->

افزودنی های ساخت انواع چسب پایه سیمانی و گچی برای دیوار های هبلکس ، بتن سبک ، بلوک و دیوار گچی

کارآیی بتن خودمتراکم

مقاله زیرراازاینترنت سرچ کرده وترجمه کردم

(کارآیی بتن خود تراکمی)

Workability of Self – Compacting Concrete

گردآورندگان:

Chiara F.Ferraris

Building and Fire Research Laboratory

National Institute of Standards and Technology

Gaithersburg MD 20899 USA

Lynn Brower

Master Builders Technologies

Cleveland OH USA

Celik Ozyildirim

Virginia DOT

Charlottesville VA USA

Joseph Daczko

Master Builders Technologies

Cleveland OH USA

September 25-27 2000 Orlando Florida

خلاصه :

تست افت به طور گسترده استفاده می شود تا عملی بودن (قابلیت کارکرد) بتن را ارزیابی می کند. به هر حال موانع جدی مخصوصا برای بتون خود تراکمی (SCC) وجود دارد . ویژگی های سیال دیگر مثل دیسکوزیته با توانایی پر کردن یا زمان جریان از درون یک روزنه نیازمند است تا جریان را در SCC تعیین ویژگی کند . اهداف این مطالعه چندگانه بود . 1- تست ویژگی جریان SCC با استفاده از وسایل مختلف : دو و........... بتن ، چندین تست استاندارد و تست های جریان V و V استفاده شده به طور گسترده می باشد . 2- تعیین ارتباط بین تست های مختلف و مخصوصا بین دو سرعت سنج جریان 3- تلاش برای تعیین ویژگی های تغییر شکل جریان SCC – 13 ترکیب با روزهای مختلف از ویسکوزیته تعدیل شده مخلوط (VMA)و ترکیب کاهش یافته آب با دامنه بالا (HRWR)آماده شده است تا به یک دامنه وسیع رفتار دست یابند . مشخص شده است که ویسکوزیته پلاستیکی اندازه گیری شده با دو سرعت سنج جریان در 84% متناسب است و اینکه ترکیب SCC به وسیله افت بالایش و یا سرعت افت به تنهایی تعریف نمی شود .

مقدمه

SCC (بتن خود تراکمی) اولین بار در ژاپن در 1988 توسعه یافت تا کار در جایگزینی بتن را به وسیله حذف یا کاهش نیاز برای ویبره جهت تقویت را کاهش یابد . بنابراین ویژگی اصلی که SCC را تعریف می کند . کارائی بالا در تقویت و ویژگی های سخت شدن ویژه است . کارایی به صورت کیفی برای راحتی تهیه کار و یا به صورت کمی به وسیله پارامترهای سرعت سنج جریان تعریف شده است . متداول ترین تست استفاده شده تعیین کارایی عملی ، تست مخروطی افت است . هم فاصله افت افقی یا سرعت (پخش) افقی بتن می تواند اندازه گیری شود . معمولترین پارامتر سرعت سنج جریان تعیین کیفیت کارایی فشار حاصل و ویسکوزیته پلاستیک هستند . همان طور که توسط معادله بینگ هام تعریف شده است . در بعضی موارد یافت شده است معادله HB (هرسکل – بوتکلی) بهتر با توصیف جریان متناسب شده است . این معادلات به محاسبه سه پارامتر منجر می شود : یک فشار حاصل و دو پارامتر دیگر که نمی تواند با ماهیت فیزیکی مرتبط باشند .یک تقریب خطی از منحنی HB به وسیله اف دی لارد اتال معرفی شده تا یک ویسکوزیته پلاستیکی را تعریف کند .

اما این تقریب دیگری است تصیمم گرفته شده تا این مطالعه معادله بینگهام را برای محاسبه فشار حاصل و ویسکوزیته پلاستیکی استفاده کند . شناخت دو پارامتر فشار حاصل و ویسکوزیته یک توصیف کمی از کارایی را ممکن می سازد . بینگهام یک رابطه خطی بین میزان برش V و فشار برش T است . ویسکوزیته ŋ شیب است و مایل (برش) فشار حاصل 60 است همان طور که در معادله زیر T = T₀₂ Ŋv نشان داده شده است . یک بتن با قابلیت سیالی بالا ضرورتا خود تراکمی نیست چون SCC تنها تحت وزن خودش جریان نمی یابد اما باید کل شکل را پر کند و تقویت (ثبات) یکپارچه ای بدون تفکیک را حاصل کند . یک نوع SCC در ساختارها با میله گردهای تقویت شده فضا دار استفاده می شود و باید قادر باشد که از جریان یابد و کاملا قالب را بدون ویبره پر کند . این ویژگی SCC کارایی پر کردن نامیده می شود . چندین تست برای اندازه گیری کارائی پرکردن بتن وجود دارد اما هیچ یک استاندارد نشده اند . مورد استفاده ترین این تست ها تست جریان است . این تست استفاده می شود که تعیین کند آیا ترکیبات بتن مثل ترکیبات SCC واجد شرایط است . تعیین فاکتورهایی که بر جریان (سیال) SCC اثر می گذارد و مهم است تا رفتار بتن را در تست های محیطی شبیه سازی بررسی کند و با تست های اساسی و ساده تر مثل تست جریان V و افت مقایسه نماید . در این مقاله ویژگی های تغییر شکل ترکیبات بتن با استفاده از دو سرعت سنج جریان IBB و BTRHEOM اندازه گیری شده است .

جریان 13 بتن با استفاده از تست های استاندارد ، افت ، گسترش افت ، جریان U و جریان V تعیین شده است که برای ترکیبات بتن قابل جریان طراحی شده است . مقادیر به دست آمده از این تست ها مقایسه می شود و برای تعریف این نوع SCC استفاده می شود . یک جدول کارایی بعدا توصیف می شود برای چهار چوب بندی پارامترهای فشار حاصل و ویسکوزیته استفاده می شود که به SCC منتج می گردد .

روش های تست : تست افت استاندارد براساس قانون ASTMC 143 انجام شد و تست افت عمودی بتن اندازه گیری شد . اندازه گیری دیگر مورد استفاده برای بتن جریان پذیر اما نه یک استاندارد گسترش بتن است بعد از اینکه مخروط افت بالا رفت . قطر گسترش بتن بعد از اینکه بتن از جریان افتاد اندازه گیری شد . زمان رسیدن به حداکثر گسترش ثبت نشده است . سرعت سنج جریان IBB در کانادا توسعه یافت . آن شامل ظرف سیلندری نگهدارنده بتن با یک اسمپلر L شکل متحرک در بتن در یک حرکت ستاره ای است . سرعت چرخش اسیمپلر ابتدا تا حداکثر میزان چرخش افزایش می یابد و سپس میزان چرخش در شش مرحله کاهش می یابد که هر مرحله حداقل 2 چرخش سفت مرکزی کامل دارد . کشتاوری (نیروی چرخش) به وسیله مقاومت نمونه بتن تولید می شود تا چرخش اسیمپلر در هر مرحله پست شود . وقتی که میزان چرخش اسیمپلر (چرخش در ثانیه) به وسیله سرعت سنج شفت اندازه گیری شده است . نیروی کشتاوری در مقابل میزان چرخش اسیمپلر می تواند به وسیله یک تابع خطی تخمین زده شود که شیب ، ویسکوزیته پلاستیکی و گسیختگی مرتبط است و در میزان چرخش صفر به فشار حاصل وابسته است چون الگوهای سیالی و هندسی در این سرعت سنج جریان خیلی پیچیده است .مقادیر تنها به طور نسبی برای ویسکوزیته پلاستیکی و فشار حاصل از بتن حاصل می شود .

واحدهای استفاده شد NM و NMS برای فشار حاصل و ویسکوزیته به ترتیب می باشد . Btrheom یک سرعت سنج جریان صفحه ای موازی است . مثلا بتن بین دو صفحه برش می خورد . صفحه در پایین ثابت و صفحه در بالا با سرعت متغیر مشابه به اسیمپلر می چرخد . نیروی کشتاوری در طول چرخش تولید می شود که ثبت می گردد . در حالی که میزان چرخش ابتدا افزایش و سپس در مراحل کاهش می یابد . این مشابه با مرحله IBB است . اما میزان ها و زمان های قطعی را استفاده نمی کند . پارامترهای سرعت سنج جریان می تواند با استفاده از معادله بینگهام به کار رفته در نیروی کشتاوری و دادهای میزان چرخش بخش سرعت کاهش یافته تست را محاسبه می کند . با توجه به شکل هندسی ساده منطقه برش ممکن است تا نتایج را در واحدهای اساسی مثل فشار حاصل و ویسکوزیته را محاسبه کند . متداول ترین تست SCC یک وسیله جریان U شکل است (شکل یک) این تست جریان بتن را در یک حجم شامل فولاد تقویتی شبیه سازی می شود . تست های دیگری که موجود است بر اصول مشابه با یک شکل هندسی متفاوت عمل می کند . اما معمولا به یک مقدار بیشتری از بتن نسبت به تست می دارند . تست ابتدا با پر شدن کامل در اتاق (بخش) چپ با بتن انجام می شود در حالی که در بین دو اتاقک بسته می شود. سپس در باز می شود و جریان های بتن به اتاقک سمت چپ جریان می یابد . SCC برای استفاده در مناطق با تراکم بالا باید در حدود ارتفاع مشابه اتاقک (فضا) جریان یابد . معیار پذیرفته شده در این مطالعه این است که اگر ارتفاع پر شدن بیش از 70% حداکثر ارتفاع ممکن باشد بتن خود تراکمی بیان می شود .

انتخاب این درصد اختیاری است و یک مقدار بالاتر ممکن است محافظه کارانه تر بیان شود . در وسیله جریان U استفاده شده حداکثر ارتفاع 5/285 mm نیمی از 571 mm ارتفاع کل است . بنابراین یک بتن با ارتفاع پر کردن بیش از 200 SCC mm بیان شده است . تست دیگر استفاده شده تست جریان V بوده آن شامل قیف با یک بخش عرضی مستطیل شکل است . ابعاد بالا 495 mm × 75 mm و دهانه پایین 75 × 75mm است . ارتفاع کل 572 mm با 150 mm بخش مستقیم طولی است . بتن در قیف با درب که دهانه پایین را مسدود می کند ریخته می شود . هنگامی که قیف کاملا پر شد درب پایین باز می شود و زمان برای بتن برای خارج شدن از قیف اندازه گیری می شود . این زمان ، زمان جریانV نامیده می شود . یک توصیف کامل از تمام تست ها نشان داده شده در اینجا می تواند در مرجع یافت شود .

مواد استفاده شده :

مواد شامل سیمان ؛ کوارتز و ترکیبات شیمیایی و تراکم خوب است . هیچ ترکیب معدنی یا فیلر استفاده نمی شود . سیمان تیپ یک و دو با یک نرمی 345 m²/kg بود . هیچ تحلیل شیمیایی بر روی سیمان انجام نمی شود . تراکم ها سنگ آهک های خرد شده هستند . حداکثر اندازه برای تراکم های (توده ها) کوارتزی 5/12 mm بود . دو نوع ترکیب شیمیایی استفاده شد : یک دامنه بالا کاهش دهنده آب (HRWR)و ترکیب تعدیلی ویسکوزیتی (VMA) است . HRWR یک ترکیب پلیمر کربوکسیلی شده بود . VMA یک محصول سلولزی تعدیلی بود . ترکیبات تراکم در جدول یک نشان داده شده است . HRWR برای دستیابی به گسترش افت در حداقل 610 mm تعدیل شده است . دوز VMA مجموعه ای در سه سطوح از 0 تا 859 ml/kg سیمان بود تا یک دامنه وسیع از ویسکوزیته های پلاستیک را همان طور که به وسیله IBB اندازه گیری شده است را به دست می آورد . ترکیبات از یک مجموعه بزرگتر قبلی آزمایشات انجام شده با تراکم های مشابه و سیمان انتخاب شده بود .

Table1.Concrete composition and test results. The data in this table are single point measurements no uncertainty values can be calculated.

Mixture ID	VMA Ml/100kg	HRWR Ml/100kg	W/C	S/A	Slump mm	Spread mm	U-flow Filling height	V-flow s
285	0	1500	0.337	0.431	280	710	115	34.7
286	522	551	0.427	0.501	280	675	200	6.9
287	522	503	0.427	0.43	255	635	40	24.6
288	0	1587	0.337	0.501	280	630	110	77.8
289	522	1019	0.427	0.571	290	635	270	8.2
290	0	1876	0.337	0.569	280	660	30	34.3
291	859	2277	0.704	0.57	255	620	68	26.9
292	0	1535	0.275	0.43	265	735	64	193.2
293	0	1092	0.275	0.57	280	660	131	74.9
294	522	795	0.349	0.431	280	610	105	36.30
295	522	1223	0.349	0.569	280	630	273	13.6
296	859	2647	0.704	0.57	255	610	53	49.9

W/C: water-cementitious material ratio

S/A: sand to total aggregate ratio

نتایج و بحث ها :

جدول 2 داده به دست آمده از دو سرعت سنج جریان را نشان می دهد . باید توجه شود که حداکثر سرعت چرخش اسیمپلر استفاده شده در تست IBB در جدول نشان داده شده است . در بعضی موارد ترکیب ID 1293 حداکثر سرعت چرخشی کاهش یافت چون نیروی گشتاوری تولید شده به وسیله مقاومت سیمان برای اندازه گیری خیلی بالا بود مثلا اسیمپلر در یک سرعت بالاتر نخواهید چرخید . مقایسه های فشارهای حاصل از دو سرعت سنج جریان IBB و BTRHEOM هیچ رابطه ای را نشان نمی دهد . عدم رابطه می تواند به دامنه فشارهای حاصل اندازه گیری شده وابسته باشد که در مجاورت صفر و گاهی اوقات منفی بود . این حالت مورد انتظار است چون تمام بتن های تست شده خیلی جریان پذیر بودند و بنابراین باید فشارهای حاصل خیلی کوچک را داشته باشد . مقادیر منفی به روش استفاده شده برای محاسبه فشار حاصل وابسته است آیا معادله HB یا بینگهام استفاده می شود . فشار حاصل از یک پیش بینی میزان برش در مقابل منحنی فشار برش تا میزان برش صفر تخمین زده شده است . مقادیر منفی به خطاها در فرایند پیش بینی نسبت داده می شود و معنی فیزیکی واقعی ندارد .

Table2.Yield stress and viscosity measured using the BTRHEOM and the IBB rheometers

Mixture ID	BTHREOM Data		IBB data
Mixture ID	YS(Pa)	Vis (Pa.s)	Speed used	YS (N.m)	Vis (N.m.s)
285	-154	166	250	-0.886	8.651
286	197	108	250	-0.128	6.306
287	355	111	250	-0.031	5.981
288	-97	263	250	0.67	14.642
289	72	141	250	0.063	8.494
290	-185	241	250	1.516	13.203
291	33	174	250	1.773	6.625
292	-524	398		NA	NA
293	-351	559	80	-3.809	137.311
293	-351	559	100	-0.952	85.29
294	287	231	250	0.990	11.763
295	103	201	250	1.527	10.141
296	20	174	250	2.088	6.825

Bold=SCC YS=yield stress Vis=viscosity

باید استنباط شود که معادله دیگری نسبت به معادله بینگهام باید استفاده شود . مقایسه ویسکوزیته اندازه گیری شده به وسیله دو سرعت سنج جریان یک رابطه خوب را نشان می دهد . شکل 2 طرح ویسکوزیته اندازه گیری شده به وسیله دو سرعت سنج جریان را نشان می دهد . برای این مقایسه ترکیب سیمان 293 ID ارائه نمی شود چون سرعت حداکثر چرخشی اسیمپلر IBB از تمام ترکیبات سیمان دیگر متفاوت بود . رابطه نسبتا خوب است (%84 RL) و می تواند تخمین زده شود λi 16 + 35 = ηB جایی که ηB ویسکوزیته اندازه گیری شده با BTRHEOM و λi ویسکوزیته اندازه گیری شده با IBB است . این یک رابطه مورد قبول بیان شده برای دامنه وسیع از ویسکوزیته است . این رابطه با توجه به تعداد محدود شده نقاط داده و فقدان ویبره در ویژگی های مواد استفاده شده مثلا یک نوع از سیمان و دو نوع از تراکم ها مقدماتی است . باید خاطر نشان شود که تنها یک نفر می تواند تلاش کند تا دو سرعت سنج را مقایسه کند . نتایج در تلاش قبلی منفی بود . مثلا هیچ رابطه ای پیدا نشده برای این دلیل کمیته ACL طراحی شده است . ما یک سری از تست ها را برای مقایسه تمام سرعت سنج جریان بتن ها انجام دهد . این تست ها برای پایین 2000 طراحی شده است . در ادامه این مقاله تنها ویسکوزیته به دست آمده از BTRHEOM را استفاده می کند تا نتایج را برای دیگر تست ها مقایسه کند . نتایج به دست آمده برای افت و گسترش افت در جدول یک نشان داده شده است . در این تست متوسط افت برای تمام ترکیبات 273 ± 13 mm (یک انحراف استاندارد) و یک تنوع حدود 5 % ± باشد . متوسط گسترش برای تمام ترکیبات 39 ± 655 بود .
دوباره گسترش می تواند برای تمام ترکیبات با یک تنوع 6 % ثابت باشد . این جالب نیست چون دوز HRWR برای به دست آوردن گسترش افت حداقل 10mm تعدیل شده بود . بنابراین براساس افت و گسترش افت ما می توانیم نتیجه بگیریم که تمام بتن ها کارایی مشابه دارند . به هر حال نتایج جریان V , U و سرعت سنج ها به طور واضح نشان می دهد که این بتن ها مشابه به کارایی پرکردن (ارتفاع جریان U) یا در راحتی تهیه (زمان جریان V) با ویسکوزیته رفتار نمی کنند . پراکندگی داده ها در این تست ها کاملا بزرگ بود . متوسط ارتفاع پرکردن (جدول یک) 123 ± 88 mm بود این با یک تنوع 71% مطابق بود و برای زمان و جریان V(جدول یک) متوسط 53 ± 50 و یا یک تنوع 108% بود . ویسکوزیته پلاستیک اندازه گیری شده به وسیله سرعت سنج به وسیله یک فاکتور 4/2 بر دامنه ترکیبات برای هر سرعت سنج جریان متنوع است . ما تصدیق می کنیم که افت و گسترش افت تست های درست برای اندازه گیری کارایی این نوع از بتن ها نیستند . چون آنها رفتار بتن را در حال تهیه پیش بینی نمی کنند . هایاکا ولاتال نیز به این نتیجه رسید . آنها نشان دادن که برای گسترش افت یک دامنه وسیع از توانایی های پرکردن باید به دست آید . بنابراین هیچ رابطه ای بین تست جریان V و U وجود ندارد و افت و گسترش افت می تواند حاصل شود . نتایج U و V بررسی شده اند تا یک تعریف بهتر از SCC را تعیین کند . اگر معیار ارتفاع پرکردن جریان U (702 % حداکثر ارتفاع) استفاده شد تا SCC را شناسایی کند . تنها سه بتن وجود دارد که در این مجموعه SCC هستند و اسما 286 ، 289 ، 295 هستند . مقادیر جریان U بالای 200 mm در جدول یک نشان داده شده است . شکل 3 مقایسه بین ویسکوزیتی پلاستیک و نسبت جریان U و V را نشان می دهد .
برای روشن شدن مقادیر جریان V سه ترکیب SCC با یک خط متقاطع مشخص شده است . سه ترکیب SCC براساس تعریف یک جریان Uبالای 200mm (خط سیاه) دارد . برای این ترکیبات بتن به نظر می رسد که مقادیر جریان V نیاز به مقدار پایین تر از 206 برای یک بتن دارد تا یک SCC باشد . داده ها یک ارتباط بین ویسکوزیته و دیگر تست ها را فراهم نمی کند . بنابراین تنها ویسکوزیته نمی تواند منحصرا تعیین کند آیا یک بتن SCC است یا نیست . همچنین مهم است تا توجه کنیم که حداکثر 286 ≠ ID جریان تنها ممکن است یک تست تنها جهانی برای SCC باشد و اینکه بازده پرکردن باید با دقت استفاده شود . براساس پیوپر یک روش بهتر برای ارزیابی بتن با یک ویژگی جریان مشخص برای طراحی فشار حاصل در مقابل ویسکوزیته است . ترکیبات بتن تعیین شده است تا ویژگی مورد نظر را داشته باشند و یک منطقه در طرح را که باکس کارایی نامیده می شود را تعریف کنیم . شکل 4 یک طرح ویسکوزیته در مقابل فشار حاصل اندازه گیری شده با BTRHEOM را برای این مطالعه نشان می دهد . نقاط با یک X در شکل 4 مشخص شده اند SCC هستند . یک باکس می تواند برای محدود کردن یک منطقه اطراف این نقاط کشیده شود که ترکیبات دیگر را شامل نمی شود . باکس کارایی دامنه ویسکوزیته و فشار حاصل مورد نیاز برای یک SCC را تعریف می کند . اگر این نتایج براساس آزمایش باشند کشیدن باکس به فرد امکان می دهد تا تعیین کند آیا یک ترکیب براساس نتایج دیگر سرعت سنج جریان SCC است .
همان طور که در بالا ذکر شد فشارهای حاصل اندازه گیری شده با دو دستگاه مرتبط نیستند . با این وجود یک باکس می تواند بر یک نمودار معادل طراحی شده با استفاده از نتایج سرعت سنج جریان IBB کشیده شود . همان طور که مقداری از فشارهای حاصل در مطالعه مان منفی است . آزمایشات بیشتری برای استفاده از باکس کارایی از شکل 4 ضروری است . باید خاطر نشان کرد که فشارهای حاصل با توجه به پیش بینی تعیین شده به وسیله معادله بینگهام هستند . این تفسیر نتایج فقط یک نمایش بود که SCC را تعیین می کند و یک نیاز بیشتر از یک پارامتر سرعت سنج جریان نه تنها برای تعریف جهانی SCC وجود دارد . 13 ترکیب بتن با یک دامنه ویسکوزیته تهیه شده است . تمام ترکیبات بر افت و گسترش افت را با استفاده از یک دوز متغیر HRWR هدف قرار داده است . این ترکیبات یک دامنه وسیعی از ویژگیهای جریان را نشان داد .
زمانی که با استفاده از وسایل دیگر اندازه گیری می شود ، نتایج زیر می تواند بیان شود :
- جریان افت برای تعیین اینکه آیا یک بتن جریان پذیر SCC است کافی نیست .
- مقدار اندازه گیری شده با IBB و BTRHEOM نسبتا به خوبی بر ویسکوزیته مرتبط است اما بر فشار حاصل بر ترکیبات تست شده بتن ارتباطی ندارد . بنابراین اندازه گیری ها نیاز دارند تا تعیین شوند آیا رابطه با دیگر تراکم ها (توده ها) و مواد فیلر/ سیمانی شدن نگه داشته می شود .
- براساس داده ارائه شده ویسکوزیته پلاستیکی و فشار حاصل با تست جریان V و U مرتبط نیستند .
- انواع مختلف SCC می تواند به وسیله یک دامنه از فشار حاصل و ویسکوزیته پلاستیکی تعریف شود ، همان طور که به طور گرانیکی با باکس کارائی تعریف شده به وسیله بیوپر تعیین شده اند . جریان افت برای تعیین کافی نیست که آیا یک بتن قابل جریان SCC است .

......

ما را در سایت ... دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : gatch بازدید : 762 تاريخ : سه شنبه 14 خرداد 1392 ساعت: 22:14

کارآیی بتن خودمتراکم

آخرین مطالب

امکانات وب

کارآیی بتن خودمتراکم

کارآیی بتن خودمتراکم

آرشیو مطالب

پيوندهای روزانه

لینک دوستان

خبرنامه