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 | |||
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
برچسب : نویسنده : gatch بازدید : 766