تحقيقهايي در مورد انواع بتن

در زير 4 تحقيق دانشجوهاي دانشگاه B.I.H.E قرار داده شده است. كه شما با كليك بر روي هر كدام از آنها قادر خواهيد بود به آدرس مورد نظر برويد و با فشار دادن دكمه‌ي دانلود تحقيق مد نظرتان را دانلود كنيد.

بتن شيشه‌اي

بتن با عملكرد بالا

بتن نانو

بتن غلتكي - نسخه‌ي انگليسي با تشكر ازمهندس ياور گلزار بتن غلتكي - نسخه‌‌ي فارسي با تشكر ازمهندس ياور گلزار

برنامه هايي براي classpad

شما مي‌توانيد به آدرس زير مراجعه كنيد و برنامه‌ي classpad براي درس مكانيك خاك 1 را كه حاوي فرمولها و... مي‌باشد را دانلود كنيد. (با تشكر از لبيب توكلي)

Classpad - Soil Mechanic 1

بتن الیافی

تاریخچه :

همان طور که می دانیم گسیختگی مواد که به وسیله سیمان تهیه شده ومی شکنند به علت ترد بودن ان می باشد همان طور که قبلا" توضیح داده شد تقویت بتن توسط الیاف کوتاه به صورت تصادفی ونا منظم می شد وباعث تثبیت ترکها واستحکام کششی بتن می شود.

در دهه ۱۹۵۰برای اولین بار در کشور شو روی وبعد درکشور امریکادر سال۱۹۶۰ تحقیقاتی انجام شده در صورت استفاده از الیاف فولادی در ماتریس شکننده، تمرکز تنش در محل ترکهای بوجود آمده کاهش می یابد.

بتن الیافی که به نام های زیر در جهان موجود است آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده انددر دنیا معروف است.

این مواد یکی از پر مصرف ترین مواد در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است که همراه با ان از سنگدانه های هوا ساز نیز استفاده میشودکاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.

به خصوص در ژاپن که به علت مقاومت در بتن الیافی در برابر خوردگی در پل و دیوار های نما از این بتن الیافی خیلی استفاده می کنند. همچنین امروزه علم نانو نیز به کمک بتن الیافی و
صنعت ساختمان امده وامروزه استفاده از انواع پلیمر و الیاف در بتن به وسیله علم نانو رونق گرفته است که تاریخ این علم بر میگردد به دوره ۷۰ معرفی شده اند که از فناوری sol-gel جهت انتشار (Disperse ) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است. یکی از شرکت های که در این علم پیشتاز است شرکت تویوتا ژاپن می باشد تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا الیاف تجاری نانو آلومینا را تولید کرده است یکی دیگر از موفقیت کشور های پیشرفته می باشد که امروزه در این علم به دست امده امروزه بسیاری از دانشگاه دنیا سعی در اس تفاده از این دانش درصنعت ساختمان می باشد یکی دیگر از اختراعات در ژاپن جلوگیری از یخ زدگی بتن الیافی به وسیله علم نانو می باشد.

مقدمه

تاكنون مشخص شده است كه انواع اليافها مي توانند ظرفيت كرنش مقاومت دربرابر ضربه ميزان جذب انرژي مقاومت سايشي و مقاومت كششي بتن را افزايش دهند. بطور كلي براي كاربرد در سازه الياف فولادي ميتواند نقش مكملي براي ميلگرد داشته باشد. الياف فولادي با پخش تركها مقابله ميكنند و مقاومت بتن را در برابر خستگي، ضربه، جمع شدگي وتنشهاي حرارتي افزايش داده و بتن در همه مدهاي شكست روي خواص مكانيكي بتن تاثير مثبت ميگذارد.از اهم متغيرهايي كه بر خواص بتن با الياف فولادي اثر ميگذراند ميتوان به خواص ماتريس بتن بازدهي الياف و مقدار الياف اشاره كرد.تكنولوژي بتن پرمقاومت توسعه اي جديد در صنعت ساخت سازه هاي بتني محسوب ميشود. در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلي بوده وهر چه مقاومت فشاري بتن بیشتر مي شود بتن تردتر شده ودر نتيجه مقاومت كششي آن به نسبت افزايش مقاومت فشاري افزايش نمي يابد و نيز از تحمل كرنش پايينتر برخوردار است بدين دليل نياز به استفاده از الياف در بتن پرمقاومت كاملا مشهود است جهت افزايش مقاومت كششي و جلوگيري از گسترش ترك و بويژه افزايش نرمي از الياف در بتن استفاده ميشود. مقدار افزايش با تغيير اين مقاومت ها بستگي به مقاومت بتن بدون الياف شكل الياف ودرصد الياف دارد

بتن پرمقاومت شامل الياف فولادي، تركيبي است از سيمان، مصالح سنگي، آب، فوق روان كننده، دوده سيليس وهمچنين درصدي از الياف فولادي كه بطور درهم و كاملا اتفاقي ودر جهات مختلف در مخلوط پراكنده شده است. وجود الياف فولادي مشخصات مکانيکی بتن را نسبت به حالت بهبود مي‌بخشد. بتن پرمقاومت يك ماده ترد وشكننده است در حاليكه افزودن الياف فولادي به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغييرمد شكست آن مي‌گردد. مزاياي بتن اليافي در مقايسه با بتن بدون الياف را مي توان بطور خلاصه بشرح ذيل بيان داشت

1. مقاومت د‍ر مقابل تورق وسايش
2. مقاومت در مقابل تنش هاي خستگي
3. مقاومت عالي در مقابل ضربه
4. قابليت كششي وظرفيت زياد تغيير شكل نسبي
5. قابليت باربري بعد از ترك خوردگي
6. افزايش در ميزان جذب انرژي

قابليت انعطافي كه بتن اليافي دارد همانند خواص مواد پلاستيكي باعث مي شود كه بتن اليافي گسيختگي ناگهاني نداشته باشد. از آنجا كه الياف فولادي در جسم بتن در همه جهات پراكنده مي شود در صورت تشكيل يك ترك در جهات مختلف الياف اتصالاتي را بوجود آورده و از گسترش ترك جلوگيري مي نمايد. بنابراين رشته هاي الياف بطور فعال در محدود كردن عرض ترك وارد عمل شده و با تشكيل ريز تركهاي زياد قابليت بهره برداري بتن را افزايش مي دهند

امزوزه کار برد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.

بتن با الیاف مختلف در سال های اخیر در سازه های عمده ای چون رو سازی راهها و فرودگاه ها، پی های عظیم با تغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوشش تونل ها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها در پوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده است.

در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف استفاده می شود . در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر می شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 در صد می باشد که حدود 10 برابر میزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترک و تقریبا غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود 110-85 مگا پاسکال و مقاومت خمشی حدود N/m 45-35 می باشد. از این قطعات می توان نه تنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها به عنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود

انواع الياف و الياف فولادي

انواع اليافي كه در بتن استفاده مي شود و در اشكال و اندازه هاي مختلفي توليد مي شود عبارتند از الياف شيشه اي ، الياف پلاستيكي و الياف فولادي . پارامتر مناسب كه يك رشته از الياف را تعريف مي كند نسبت ظاهري مي باشد كه نسبت طول الياف به قطر معادل الياف است. مقدار نسبت هاي ظاهري (l/d) معمولاٌ بين 30 تا 100 است . در اين تحقيق الياف فولادي با نسبت(l/d) برابر 80 و 100 استفاده گرديد.

مكانيزم عملكرد الياف در بتن

بطور كلي براي كاربرد در سازه الياف فولادي مي توانند نقش مكملي براي ميلگرد داشته باشند.الياف فولادي با پخش تركها مقابله مي كنند و مقاومت بتن را در برابر خستگي ضربه جمع شدگي وتنشهاي حرارتي افزايش مي دهند.

الياف فولادي مي توانند در همه مدهاي شكست روي خواص مكانيكي بتن تاثير بگذارند‌‌(1،2،3)

مكانيزم تقويت را مي توان بصورت زير توجيه كرد:

تنشها بوسيله برش محيطي ودر صورتيكه رويه الياف آجدار باشد بوسيله مقاومت چسبندگي (درون سطحي) از ماتريس به الياف منتقل مي شود. بنابراين مادامي كه ماتريس بتن ترك نخورده است،تنش كششي بين الياف و ماتريس تقسيم مي شود. پس از ايجاد ترك، همه تنش به الياف انتقال مي يابد.

مهمترين متغيرهايي كه بر خواص بتن با الياف فولادي اثر مي گذارند عبارتند از:خواص ماتريس بتن ، بازدهي الياف ومقدار الياف .بازدهي الياف بوسيله مقاومت الياف در برابر بيرون كشيده شدن از مخلوط كنترل مي شود اين مقاومت به چسبندگي بين الياف و ماتريس بستگي دارد .براي الياف با مقطع ثابت اين مقاومت با افزايش طول ،افزايش مي يابد .بنابراين هر قدر طول بيشتر باشد اثر آنها در بهبود خواص ماتريس بيشتر خواهد بود چون مقاومت در برابر بيرون كشيده شدن متناسب با سطح مقطع دو جسم مي باشد .

معمولا الياف با سطح مقطع گرد و قطر كوچك بيشتر از الياف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. اين امر به اين خاطر است كه الياف دسته اول سطح بيشتری در واحد حجم دارا مي باشند بنابراين هر چه سطح تماس الياف بيشتر باشد (و يا به عبارت ديگر قطر آنها كوچكتر باشد) بازده چسبندگي آنها بيشتر خواهد بود بنابراين روشن مي شود كه نسبت طول به قطر الياف بايد به اندازه اي بزرگ باشد كه در هنگام شكست ماتريس ، الياف به حداكثر مقاومت كشش خود نزديك باشند، با این وجود در عمل اين كار معمولا ممكن نيست .

بسياري از محققين نشان داده اند (7) در صورتيكه از روشهاي عادي اختلاط استفاده شود الياف با نسبت طول به قطر بيشتر از100 باعث كم شدن كارآيي بتن به مقدار قابل ملاحظه اي مي شوند و يا بطور نا همگون در بتن توزيع مي گردند .

دالها

بيشترين كاربردهاي بتن مسلح به الياف بويژه الياف فولادي تاكنون در دالها , عرشه پلها , كف سازي فرودگاهها , پاركينگها و محيطهاي در معرفي كاويتاسيون و فرسايش بوده است . در پل سازي مهمترين كاربرد ان در سطوحي بوده كه در معرض خوردگي و فرسايش قرار دارند .

دالهاي روي بستر

در مورد دالهاى روى بستر , نمونه هايي كه خوب بررسي شده باشند اندك هستند. اما در جاهايي كه دال بتني مسلح به الياف فولادي تحت تاشير عبور و مرور اتوبوسهاي سنگين قرار دارد , مشخص شده است كه اين نوع دال , با ضخامتي در محدود 60 تا 75 درصد دالهاى غيرمسلح , عملكردي مشابه آنها دارند با استفاده از اين نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را ميتوان به نحو قابل ملامحظه اى ( 20 تا 60 درصد) نازكتر از پوششهاي بتني غير مسلح مشابه اجرا كرد. خستگي خمشي عامل مهمي است كه بر عملكرد كفسازى اثر مي گذارد , اطلاعات موجود نشان ميدهد كه الياف , مقاومت بتن را در برابر خستگي به نحو قابل ملاحظه اي افزايش مي دهند .

دالهاي سازه اي سقفها

براى دالهاي كوچك , براساس نظريه خط سيلان , يك روش طراحي ارايه شده است كه بر نتايج حامل از ازمايش دالهاى دو طرفه بتنى متكى است . ولي برون يابي نتايج كار و اعمال انها بر دالهاي بزرگتر , به شدت نهى شده است .

عرشه پلها

استفاده از نمكهاي يخ زدا موجب انهدام عرشه پلها مي شود. بتن اليافي گرچه نمي تواند مانع از نفوذ اين نمكها شود ولي با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض تركها ميتوان از گسترش دامنه اين انهدام جلوگيري كرد.

تيرها :

خمش در تيرها

در اين زمينه , هم براى تيرهايي كه تنها به الياف مسلح شده اند و هم در مورد تيرهايي كه از تركيب الياف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتي ارائه گرديده است . در مورد تيرهاي كه فقط به الياف مسلح باشند , معادلات مذكور ارزش عملي چنداني ندارند و تنها در مورد تيرهاي كوچك (10×10×35 سانتيمتري) و اعضاي فرعي سازه ها كاربرد دارند . اما در زمينه تيرهاي مسلح به تركيب الياف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت كششي افزايش يافته بتن كه به كمك آرماتور كششي مي آيد , قادرند مدل مناسبي از تير به دست دهند. از جمله اين معادلات , روابط پشنهادي است كه مشابه معادلات روش طراحي بر اساس مقاومت نهايي ACI است .

اتصالات تير- ستون

مطالعات اخير روي اتصالات تير- ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الياف فولادي به جاي بخشي از ميلگردهاي حلقوي , حاكي از بهبود قابل ملاحظه مقاومت , نرمي و جذب انرژي اتصال است .

ملاحظات مربوط به خستگي خمشي

تحقيقات اخير نشان مي دهد كه افزودن الياف به تيرهاي بتني مسلح به ميلگرد عمر خستگي را و تغيير مكانها و عرض تركها را كاهش مي دهد. بر اساس اين تحقيقات نتيجه گرفته مي شود كه اثر مفيد الياف با افزايش ميزان ميلگردها كاهش مي يابد.

برش در تيرها

داده هاي آزمايشگاهي زيادي كه در دست هستند نشان ميدهند كه الياف اساساً ظرفيت برشي (مقاومت كششي قطري) تيرهاي بتني را افزايش مي دهند. به كار بردن الياف به جاي خاموتهاي قائم يا ميل گردهاي خم شده يا براي كمك به آنها مزاياي چندي را ايجاد مي كند كه عبارتند از :

الف - الياف در حجم بتن به طور يكنواخت توزيع شده و خيلي بيشتر از ميلگرد هاي تقويتي برشي به يكديگر نزديك هستند .

ب - مقاومت كششي در نخستين ترك و مقاومت كششي نهايي هر دو توسط الياف افزايش مي يابند .

ج - مقاومت برشي اصطكاكي افزايش مي يابد.

با استفاده از الياف داراي انتهاي آجدار مي توان از انهدام فاجعه آميز تيرهاي بتني در اثر كشش قطري جلوگيري كرد. برخي از پژوهشگران تحليل هايي ارائه داده اند كه نشان مي دهد الياف مي توانند از لحاظ اقتصادي جايگزين خاموتها شوند الياف داراي انتهاي چين خورده مي توانند به افزايشي چشمگير در مقاومت برشي منجر شود . در برخي آزمايشها اين افزايش حتي به 100 درصد بالغ گرديده است .

اخيرا بر اساس نتايج آزمايشگاهي روي 7 تير داراي الياف كه چهار تير آن خاموت هم داشته اند معادله زير جهت برآورد V_cf پيشنهاد شده است .

V_cf=2/3Ft(d/a)^0.25

Ft مقاومت كششي بتن است كه از نتايج كشش مستقيم استوانه هاى 6×12 اينچي (15×30 سانتيمتري) به دست مي ايد..

( d/a ) نسبت عمق مؤثر به دهانه برشي است . اثرات انواع مختلف الياف از طريق پارامتر Ft در معادله بررسي مي شود. روش طراحي پيشنهاد شده همان طريق ACI 318 را در مورد محاسبه سهم خاموت در ظرفيت برشي دنبال مي كند كه به آن نيروي مقاوم بتن نيز كه بر اساس تنش برش معادله بالا محاسبه مي شود اضافه ميگردد.

برش در دالها

مطالعات اخير نشان داده اند كه با افزودن الياف فولادي قلابدار به ارماتور در دالهاي بتني مسلح ,مقاومت برشي انها بسته به درصد الياف تا 42 درصد افزايش يابد.

شات كريت

شات كريت (بتن پاشى) داراي الياف فولادي در ساختن سازه هاي گنبدي شكل , پوشش دادن , پايداري سنگريزه ها , تعمير بتن فرسوده و غيره به كار مي رود. طرح سازه ها به همان طريق سازه هاي مرسوم مورت مي گيرد , فقط مشخصات بهبود يافته فشاري , برشي و كششي بتن اليافي در محاسبات وارد ميشوند.

فرسايش در اثر كاويتاسيون

بتن مسلح به الياف فولادي براى تعمير آبروهاي خروجي , حوضچه هاي ارامش سرريزها و قسمتهاي ديگر بعضي از سدها به كار رفته است . در هر مورد از زمان تعمير تاكنون , با وجود ارتفاع زياد اين سدها و شگرف بودن قدرت آب خروجي بتن اليافي به بهترين نحو پايداري كرده است .

كاربردهاي ديگر

بتن مسلح به الياف و بويژه فولادي در بسياري از جاهاي ديگر نيز به كار رفته كه روشهاي طراحي خاص و روشني نداشته اند. به طور مثال اين موارد شامل : پياده روها , حفاظت خاكريزها , پي ماشين الات , پوشش آدم روها , سدها , پوشش نهرها , تانكهاي ذخيره مواد و اعضاي پيش ساخته نازك مي شود. مسلما با گذشت زمان و انجام تحقيقات بيشتر و كاملتر , موارد استفاده از اين نوع بتن متنوع تر و كاربرد آن نيز رايج تر خواهد شد.

استفاده و كاربرد بتن اليافي در ايران

بر اساس مطالب ياد شده بتن اليافي با مزاياي ويژه خود مي تواند كاربردهاي وسيعي داشته باشد , ليكن جهت به كار گيري آن در ايران لازم است كه دو نكته اساسي در نظر باشد.

مورد اول :

لازم است كه حداقل مقاومتي براى بتن در كليه سازه هاي بتني اعمال شود , كه اين خود در كيفيت بتن , بدون واردكردن هيچ گونه اليافي نقش موثر دارد. بدين معني كه بايد اول كيفيت بتن بدون الياف را ارتقا دهيم .

مورد دوم :

نظر به اينكه بايد از پديده «گلوله شدن» در بتن اليافي جلوگيري به عمل ايد , لذا لازم است نحوه صحيح مخلوط كردن الياف با بتن و همچنين استفاده از روان سازها جهت افزايش كارايى فراهم ايد . لازم است به اين صنعت نو پا با كاربردهاي فراوان , توجه بيشتري معطوف شود و الياف مختلف اعم از مصنوعي (مانند الياف پلي پروپيلن) و فولادي , به شكل مطلوب و با كيفيت مناسب ساخته شوند. سرمايه گذاري جهت ساخت الياف و اينكه صنعت پتروشيمي به ساخت الياف پلي پروپيلن و صنعت فولاد به ساخت الياف فولادي مبادرت ورزند, ميتواند راه گشا باشد

تكنولوژی بتن الیافی نمونه دیگری از كاربرد كامپوزیت ها به عنوان یك فن آوری نوین در صنعت ساخت و ساز می باشد. بدین منظور مطلب حاضر سعی در معرفی این تکنولوژی خواهد داشت.
از جمله مواد جدیدی كه جایگاه ویژه ای در ساخت و ساز به خود اختصاص داده، افزودني‌های بتن و الیاف تقویت كننده می باشد. استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن، همچون مقاومت آن می گردد و در بعضی موارد با كاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبكی را فرا راه مهندسین بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امكان پذیر نمی بود. الیاف تقویت كننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند كه كاربرد های فراوانی در قسمت های مختلف ساختمان یافته اند. این الیاف كه بیشتر شامل الیاف شیشه، پلی پروپیلن و گاه كربن نیز می شود، در ساخت انواع بتن های الیافی كاربرد فراوان دارد. همچنین از الیاف شیشه می توان در تولید آرماتورهای سبك و بسیار مقاوم در برابر خوردگی بهره برد. این الیاف جایگاه نسبتاً مناسبی در تعمیر بناها و تقویت سازه های صدمه دیده دارند و می توانند مقاومت پیچشی و برشی مناسبی پدید آورند. علاوه بر اینها از ورقه های پارچه‌ای فایبر گلاس نیز در تقویت انواع قطعات ساخته شده از بتن مسلح می توان استفاده نمود.

بتن الیافی در حقیقت نوعی كامپوزیت است كه با بكارگیری الیاف تقویت كننده داخل مخلوط بتن، مقاومت كششی و فشاری آن، فوق العاده افزایش می یابد. این تركیب كامپوزیتی، یكپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان یك ماده شكل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی ازهم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فن آوری، كاربرد كاهگل در بناهای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تكنولوژی می باشد كه الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین كاه، و سیمان جانشین گل بكار رفته در كاهگل شده است. امروزه با استفاده از الیاف شیشه، پلی پروپیلن، فولاد و بعضاً كربن، تولید انواع بتن های كامپوزیتی در كاربردهای مختلف صنعتی ممكن گردیده و بكارگیری آنها در كشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول صنعت ساختمان واقع شده است.

موارد استفاده و محدودیت های كاربرد بتن الیافی

هر فن آوری همواره كاربرد ها و محدویت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شكل پذیری بالا، مقاومت فوق العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترك خوردن را دارا می باشد كه متناسب با آنها می توان موارد كاربرد فراوانی برای آن یافت. بطور مثال در ساخت كف سالنهای صنعتی، می توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست. این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم دربرابر ضربه، همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بناهای شكل گرفته از بتن، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن كمك گرفت. موارد دیگری از بكارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل ها و یا پاشش بتن روی سطح انحنای یك سازه می باشد. علاوه بر موارد یاد شده می توان از مزایایی همچون عایق بودن سازه در باربر صدا و سرعت بالای اجرا نیز بهره مند گردید.

اما از آنجا كه نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، كاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستونها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبكه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نكته توجه شود كه ناكارآمدی یك تكنولوژی جدید، نباید مانع نادیده گرفتن كاربردهای مناسب و نقاط قوت آن گردد.

توجیه اقتصادی بتن الیافی
باید اعتراف كرد كه استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به صرفه تر نمی باشد. اما بر اساس برآورد هایی كه توسط بعضی از متخصصین كشور انجام گرفته است، در جاهایی كه سرعـــت اجرای بالا مدنظر است و یا نیاز به پاشــــش بتن (شات كریت) روی سطوح ویژه ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می گردد.

پیوست :

آيا استفاده از تكنولوژي بتن اليافي در صنعت ساختمان اقتصادي است(ديدگاه دكتر خالو)

تكنولوژي "بتن­اليافي" نمونة ديگري از كاربرد كامپوزيت‌ها به‌عنوان يك فناوري نوين در صنعت عمران و ساخت‌وساز مي‌باشد. در گفتگويي با دكتر عليرضا خالو عضو هيئت علمي دانشگاه صنعتي شريف به بررسي اين تكنولوژي پرداخته شده است:

سوال: با تشكر از فرصتي كه در اختيار ما گذاشتيد، به‌نظر شما تكنولوژي­هاي نويني كه توجه به آنها، نياز حياتي صنعت ساختمان كشور محسوب مي­گردد، كدام‌ها هستند؟

دكتر خالو: محورهاي سه گانة زير را مي­توان به عنوان مهمترين فناوري­هايي كه لازم است مورد توجة دست‌اندركاران صنعت ساختمان كشور واقع شود، برشمرد:

الف) روش­هاي سبك­سازي بنا:

كشور ما و بالاخص پايتخت بزرگ آن در منطقه­اي زلزله‌خيز قرار دارد. همانطور كه مي­دانيد ميزان خسارات و خرابي­هاي وارد بر يك بنا در اثر تكان­هاي زلزله، با وزن آن بنا رابطة مستقيم دارد. هر چه بنا سنگين­تر ساخته شود، در برابر خطر ويراني زلزله آسيب­پذيرتر خواهد بود. بنابراين هر اندازه كه با بهره­گيري از فناوري‌هاي نوين وزن يك ساختمان را كاهش دهيم، سازه در برابر ويراني ايمن‌تر خواهد بود. به طور مثال مي­توان ازپانل­هاي ساندويچي و يا قطعات سبك پيش‌ساخته در ساخت بنا كمك گرفت. در يك ساختمان، اعضايي مانند ديوارهاي تيغه­اي‌شكل نازك وجود دارد كه وظيفة آنها تنها جدا كردن فضاي اتاق­ها از همديگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجة بعدي اهميت قرار دارد. در ساخت اين گونه اعضا مي­توان به جاي استفاده از مصالح سنگين سنتي، از مصالح سبك جديد همچون سفال يا بتن­هاي سبك كمك گرفت و يا قطعات سبك پيش‌ساخته را به خدمت گرفت.

ب) روش­هاي توليد سريع و اصولي بنا:

امروزه استفاده از سازه­هاي پيش‌ساخته يكي ازسريع­ترين و اصولي­ترين روش‌هاي ساخت بنا و پاسخگويي به نياز بالاي افراد جامعه به انبوه‌سازي مسكن مي­باشد. از انجا كه حجم اصلي بنا به شكل قطعات از پيش‌ساخته‌شده در محيط مناسب كارخانه و با استانداردهاي صنعت ساختمان توليد مي­شود، بناي نهايي از كيفيت و يكپارچگي بالايي برخوردار است. از سويي به‌علت سبكي خاص بنا، ساختار سازه­اي ويژه آنها و اتصال مناسب اجزاي سازه، ساختمان مي­تواند شكل خود را در تكان‌هاي بسيار شديد نيز تا حد زيادي حفظ نمايد. استفاده از اين تكنولوژي سال‌ها است كه در بسياري از كشورهاي پيشرفتة دنيا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترين روش‌هاي انبوه‌سازي مسكن به شمار مي­آيد. اما متأسفانه در كشور ما چنان كه بايد از اين فناوري استقبال نشده استو لازم است تا مورد توجه مسئولين، سياستگذاران و صنعتگران قرار گيرد.

ج- بهره­­گيري از مواد جديد

از جمله مواد جديدي كه جايگاه ويژه‌اي در ساخت‌وساز بنا به خود اختصاص داده‌اند، افزودني­هاي بتن و الياف تقويت‌كننده را مي­توان نام برد. استفاده از افزودني­هاي بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت مي­گردد و در بعضي موارد با كاهشوزن بتن، مصالح بسيار سبكي را فرا راه مهندسين سازنده بنا قرار مي­دهد. بدون بهره­گيري از اين افزودني­ها بناي برج بزرگ ميلاد در شهر تهران امكان‌پذير نمي­بود.

الياف تقويت‌كننده نيز از ديگر مواد عصر حاضر هستند كه كاربردهاي فراواني در قسمت‌هاي مختلف ساختمان يافته­اند. اين الياف كه بيشتر شامل الياف شيشه، پلي‌پروپيلن و گاه كربن نيز مي­شود، در ساخت انواع بتن‌هاي اليافي كاربرد فراوان دارند. همچنين از الياف شيشه در توليد آرماتورهاي سبك و بسيار مقاوم در برابر خوردگي نيز بهره­ مي­گيرند. اين الياف، جايگاه نسبتاً مناسبي در تعمير بناها و تقويت سازه­هاي صدمه­ديده دارند و مي­توانند مقاومت پيچشي و برشي مناسبي را پديد آورند. علاوه بر اينها از ورقه­هاي پارچة فايبرگلاس در تقويت انواع قطعات ساخته­شده از بتن مسلح مي­توان استفاده نمود.

سوال: در مورد تكنولوژي "بتن اليافي" كه اشاره كرديد توضيح بيشتري بدهيد؟

دكتر خالو:بتن اليافي در حقيقت نوعي كامپوزيت است كه با به كارگيري الياف تقويت­كننده داخل مخلوط بتن، مقاومت كششي و فشاري آن، فوق‌العاده افزايش مي­يابد. اين تركيب كامپوزيتي، يكپارچگي و پيوستگي مناسبي داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان يك مادة شكل­پذير جهت توليد سطوح مقاوم پرانحنارا فراهم مي­آورد. بتن اليافي از قابليت جذب انرژي بالايي نيز برخوردار است و تحت اثر بارهاي ضربه­اي به راحتي از هم پاشيده نمي­شود. شاهد تاريخي اين فناوري، كاربرد كاهگل در بناي ساختمان است. در واقع بتن اليافي نوع پيشرفتة اين تكنولوژي مي‌باشد كه الياف طبيعي و مصنوعي جديد، جانشين كاه و سيمان جانشين گل به كار رفته در تركيب كاهگل شده‌اند .

امروزه با استفاده از انواع الياف شيشه، پلي‌پروپيلن، فولاد و بعضاً كربن، توليد انواع بتن­هاي كامپوزيتي در كاربردهاي مختلف صنعتي ممكن گرديده و به‌كارگيري آنها دركشورهاي پيشرفتة دنيا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.

سوال: موارد استفاده و محدوديت­هاي كاربري اين نوع تركيب كامپوزيتي كدام‌ها هستند؟

دكتر خالو:هر فناوري همواره كاربردها و محدوديت­هاي خاص خود را دارد.بتن اليافي خواص مناسبي همچون شكل‌پذيري بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابليت جذب انرژي و پايداري در برابر ترك خوردن را دارا مي­باشد كه متناسب با آنها مي­توان موارد كاربرد فراواني براي آن يافت. به طور مثال در ساخت كف سالن‌هاي صنعتي، مي­توان از اين نوع بتن به جاي بتن آرماتوري متداول سود جست اين نوع بتن از بهترين مصالح مورد استفاده در ساخت بناهاي مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاه­ها و انبارهاي نگهداري مواد منفجره به شمار مي­رود و بناي شكل گرفته از بتن، قابليت فوق­العاده­اي در جذب انرژي ضربه دارد. همچنين در ساخت باند فرودگاه­ها به خوبي مي­توان از اين نوع بتن كمك گرفت. موارد ديگري از به كارگيري اين بتن، ساخت قطعات پيش ساخته ساختماني همچون پانل­هاي سايبان و يا پاشش بتن روي سطوح انحنا‌دار همچون تونل­ها مي­باشد. به‌كارگيري اين بتن در بناي يك سازه علاوه بر موارد ياد شده از مزايايي همچون عايق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالاي اجرا نيز برخوردار است.

اما از آنجا كه نحوه قرار گرفتن الياف داخل بتن كاملاً تصادفي مي­باشد، از اين بتن معمولاً نمي­توان به نحو مطلوبي در ساخت تيرها و ستون‌ها بهره گرفتو در اين نوع سازه­ها استفاده از روش سنتي و شبكه­بندي فولادي به‌صرفه­تر و مناسب­تر مي­باشد. لازم است به اين نكته توجه شود كه ناكارآمدي يك تكنولوژي جديد در نقاط ضعف خود نبايد مانع ناديده گرفتن كاربردهاي مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد.

سوال: آيا روي آوردن به تكنولوژي بتن اليافي در مقايسه با بتن‌هاي سنتي متداول، صرفه اقتصادي دارد؟

دكتر خالو:بايد اعتراف كرد كه استفاده از بتن اليافي در همة موارد از بتن سنتي به‌صرفه­تر نمي­باشد. اما بر اساس برآوردهايي كه توسط بعضي متخصصين كشور انجام گرفته است، در جاهايي كه سرعت اجراي بالا مد نظر است و يا نياز به پاشش بتن (شات­كريت) روي سطوحي است كه شبكه‌بندي‌‌هاي سنتي مشكل و زمان‌بر بوده يا جواب‌گوي كار نيست، هزينة استفاده از بتن اليافي نسبت به مشابه سنتي خود كمتر مي‌باشد. اين مزيت­ها، علاوه بر مزيت سادگي و سرعت عمل بالاتر موجود در تكنولوژي بتن اليافي است.

اگر مي­بينيم كه در كشوري همچون تركيه، به‌كارگيري بتن اليافي به جاي روش‌هاي سنتي، مقرون‌به‌صرفه­تر از كشور ماست، ريشه­هاي آن را در سرمايه‌گذاري و تلاش سازمان‌يافته جهت اقتصادي نمودن استفاده از اين تكنولوژي جديد مي­توان يافت. اما اگر ما از روي‌آوردن به فناوري جديد به علت ريسك سرمايه‌گذاري پرهيز كنيم خواهيم ديد كه تكنولوژي سنتي در غياب بهره­گيري از فناوري نوين، رقم بسيار بالايي از سرمايه­هاي ما را به هدر خواهد داد. به طور مثال، ريزدانه­هاي توليد شده در كشور ما كه به روش‌هاي قديمي غيراستاندارد توليد مي­شوند، باعث افزايش درصد سيمان به كار رفته در بنا مي­شود و همين امر موجب ظهور ترك و ضايعات در بتن حاصل نيز مي­گردد.

سوال: چه راهكارهايي را جهت اقتصادي‌نمودن استفاده از اين تكنولوژي جديد، پيشنهاد مي­كنيد؟

دكتر خالو: به عنوان راهكار بايد سه نكتة اساسي را مورد توجه قرار دهيم:

1) نخستآنكه هزينة استفاده از يك تكنولوژي، كاملاً وابسته به سطحي از آن تكنولوژي است كه نسبت به كسب و انتقال آن اقدام مي­شود. كشورهاي پيشرفتة جهان كه تكنولوژي نوين خود را از سطوح اوليه تحقيقاتي كسب كرده­اند، چون كاملاً بر تكنيك­ها و دانش پايه­اي آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزينه­هاي كمتري شده‌اند. آنها با تكيه بر همين آگاهي و اشراف، با بهبود فرايندها، قيمت نهايي را در طول زمان كاهش خواهند داد. اما اگر ما بخواهيم تمام اين تكنولوژي را صرفاً در سطح يك محصول آماده، به كشور وارد كنيم، طبيعي است كه متحمل هزينه­هاي سنگيني خواهيم شد و محصول نهايي نيز به صرفه نخواهد بود.

2) دومين مسئله­اي كه بايد در جهت ارزيابي اقتصادي يك تكنولوژي مورد توجه واقع شود، آن است كه اكتساب و پرورش يك تكنولوژي از سطوح نخست تحقيقات، نياز به يك سرمايه­گذاري اوليه دارد.دستيابي به نحوه اجراي مناسب، تكنولوژي ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نيازمند صرف بودجه لازم توسط دست‌اندركاران و خصوصاً دولت مي­باشد. اين هزينه­ها بعداً در طول عمر تكنولوژي و اراية محصول به بازار جبران خواهد شد و نهايتاً به سوددهي منجر مي­گردد. عدم پرداختن به تحقيق و توسعه و بهره­گيري از تكنولوژي نوين، علاوه بر آن كه نمي­تواند پاسخگوي نياز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزينه بسيار بالايي نيز به ما تحميل مي­كند.

3) آخرين نكتة مورد توجه آن است كه سياست­گذاري اصولي براي ايجاد يك شبكة كاري تكنولوژي جهت كاركرد مناسب و نيل به بهره­وري اقتصادي، نقش حياتي در اكتساب صحيح يك تكنولوژي دارد. عدم وجود اين سياست­ها باعث مي­گردد تا حتي اگر يك مجموعه يا كارخانه بخواهد خود به سمت فناوري نوين روي آورد، متحمل هزينة مضاعف گزافي شود كه از توان آن مجموعه خارجباشد. براي آنكه كارخانه­ها و صنعتگران بتوانند به عنوان يك جزء شبكة تكنولوژي در اين مسير گام بردارند، بايد ساير نهادها و اجزاي لازم نيز در شبكه حضور داشته و هماهنگ عمل كنند. ايجاد چنين شبكة منسجم، جز به اهتمام سياست‌گذاران و فرهنگ‌سازي ميسر نخواهد بود.

سوال: در زمينه تكنولوژي بتن اليافي چه اقداماتي در كشور صورت گرفته است؟

دكتر خالو: اگرچه در كشور ما تحقيقات تئوري و فعاليت­هاي تجربي نسبتاً مناسبي در زمينة گسترش و كاربرد تكنولوژي­هاي بتن اليافي صورت گرفته است، اما حقيقت آن است كه گسترش اين فناوري بيش از همه وابسته به اعلام نياز از سوي صنعت و مقرون به‌صرفه‌نمودن كاربري آن از سوي محققان كشور مي­باشد. چند سال پيش كنفرانسي در زمينه تكنولوژي بتن اليافي با هدف شناساندن فناوري مذكور، در دانشگاه صنعتي شريف برگزار گرديد. در اين كنفرانس، محققان و سخنرانان از مراكز مختلفي به ايراد سخنراني و ارايه مقاله پرداختند. به طور مثال در يك نمونه از كارهاي ارائه شده، مسئله به‌صرفه‌بودن استفاده از اين نوع بتن مورد بررسي و مطالعه كارشناسي قرار گرفته بود. حاصل اين بررسي مؤيد آن بود كه در بعضي پروژه­هاي صنعتي، به‌كارگيري بتن اليافي نسبت به روش‌هاي متداول استفاده از شبكه­بندي فولادي، بسيار اقتصادي­تر، سريعتر و آسان­تر مي­باشد.

برگزاري اين كنفرانس اثرات مثبت زيادي در شناسايي و توسعة اين فناوري داشت. پس از آن، بخش­هايي از صنعت و دانشگاه به بررسي امكان توليد الياف گوناگون بالاخص الياف شيشه و فولاد پرداختند. همچنين به تدريج بتن اليافي با الياف تقويت‌كنندة پلي­پروپيلن به بازار مصرف راه يافت و در انجام پروژه­هايي به كار گرفته شد. در مجموع قدم­هاي مثبتي در اين جهت برداشته شده است اما سرعت اين حركت نسبتاً كند بوده است .

بتن ريزي در زير آب

حتي المقدور بايد از بتن ريزي در زير آب اجتناب شود. به اين منظور بايد از طريق انحراف مسير آب زهكشي چاههاي زهكشی و تلمبه ويا هر روش ديگر از نفوذ آب به محوطه كار ويا حداقل به داخل قالب جلوگيري به عمل آورد در صورتي كه لايه ي تدريج آب را به عقب براند و جانشين آن شود در اين حالت بتن در محدوده كمي با آب در تماس بوده وحداقل تقليل كيفيت درآن به وجود مي آيد. اين روش در صورت قابل ملاحظه بودن ضخامت لايه آب قابل كاربرد نيست و در اين حالت بايد بتن ريزي هرگز نبايد در آب جاري كه به احتمال زياد سيمان بتن را خواهد شست ونيز آبي كه كمتر از 1 درجه سانتيگراد حرارت دارد انجام پذيرد. بتن مناسب داراي كارايي زياد اسلامپ در حدود 18 سانتيمتر وعيار سيمان نسبتا زياد 400 كيلوگرم بر متر مكعب بتن است روشهاي بتن ريزي در زير آب بشرح زير مي باشند

1) بتن ريزي با جامهاي زير آبي

در اين روش جام حاوي بتن به كف قالب برده شده و دريچه آن با آهستگي و به نحوي باز مي شود كه بتن به آرامي تخليه شده و تلاطمي در آب ايجاد نكند وبتن با آب مخلوط نشود جام بعدي در بتن از قبل ريخته شده فرو رفته ودريچه ْآن باز مي شود وبتن جديد داخل بتن مرحله اول تخليه مي شود و به اين ترتيب بتن ساير جامها با آب در تماس قرار نمي گيرند. اگر باز شدن دريچه جام با لوله هاي هواي فشرده انجام مي شود بايد جام داراي وسايلي باشد كه هواي خروجي درآب ايجاد تلاطم نكرده ودر بالاي سطح آب بيرون بيايد. سطح فوقاني جامهاي زير آبي ، به نحوي ساخته مي شوند كه داراي سقفي مجهز به قيف باشند و به اين ترتيب آب كمترين تماس را با سطح فوقاني بتن درون جام پيدا نمايد .بتن مناسب بين 300 تا 400 كيلو گرم بر متر مكعب سيمان و 15 سانتيمتر اسلامپ دارد . حئاكثر اندازه دانه هاي آن بين 40 تا 50 ميليمتر ونسبت وزن ماسه به وزن كل سنگدانه ها در حدود 40 در صد يا بيشتر است .

استفاده از جام مخصوص بتن ريزي در زيز آب براي شروع بتن ريزي باقيف ولوله نيز مناسب است وقتي 60 تا ترجيحا 90 سانتي متر از ضخامت عضو مورد نظر بتن ريزي شد، سر لوله قيف ولوله در بتن قرار گرفته وبقيه بتن ريزي با آن ، با سرعت بيشتري انجام مي پذيرد .

2) قيف ولوله

جا دادن بتن قيف و لوله به اين ترتيب انجام مي شود كه سر لوله در پايين لوله قرار گرفته وبتن از درون يك قيف به داخل لواه رفته واز آنجا در قالب ريخته مي شود. ترمي يا قيف ولوله متشكل است از يك لوله به قطر داخلي 25 تا 30سانتي متر ( 10 تا 12 اينچ) ويك قيف در انتهاي فوقاني لوله . اين وسيله بايد به نحوي روي برجها سوار شود كه بتوان آن را با بالا آمدن سطح بتن در قالب ، بالا آورد.

لوله هاي ترميها نبايد از يكديگر بيش از 5/ 3 تا 5 متر واز ديوارها ي قالب بيش از 5/2متر فاصله داشته باشند. بتن توسط جامهاي حمل بتن ، پمپ و يا تسمه نقاله به داخل قيف حمل مي شود . حمل بتن بايد بدون انقطاع صورت پذيرد زيرا در غير اين صورت ممكن است درز سرد بوجود آيد و نيز حركت مناسب بتن تازه به داخل بتن تازه به داخل بتن از قبل ريخته شده ، مختل گردد. شروع بتن ريزي با ترمي بسيار مهم است .نخستين لايه هاي بتن بايد بسيار كنترل شده وچسبنده و پر سيمان بوده و به آهستگي هر چه تمامتر وارد قالب شوند . دو روش اصلي شروع بتن ريزي عبارتند از روش لوله تر وروش لوله خشك.

روش لوله تر براي عمق آب كمتر از 30 متر و حجم زياد بتن ريزي قابل كاربرد است. در اين روش در حالي كه انتهاي لوله درزير آب به كف قالب چسبيده است ،يك توپي از جنس پارچه كرباسي يا استوانه ازجنس پي وي سي و يا يك توپ كاملا جفت شده به لوله در داخل لوله در تراز آب قرار داده مي شود. اين توپ از قيف فاصله دارد و بنابراين بتن بالايي براي فرو بردن آن به سمت پايين كافي است. از روي حجم بتن داخل لوله مي توان دريافت كه در چه موقع توپي به انتهاي لوله رسيده. پس از اين زمان مي توان با آهستگي لوله را به سمت بالا كشيد تا توپي بتواند خارج شود. بمجرد خروج توپي مجددا لوله به سمت پايين فرستاده شده وبتن از داخل قيف به داخل لوله فرستاده مي شود وبدون متلاطم كردن آب وارد قالب مي شود. پس از اولين لايه بتن ريزي مي توان سرعت ورود بتن به داخل لوله را افزايش داد .

روش لوله خشك براي عمقهاي بيشتر و قسمتهاي محدود مناسب مي باشد . در اين روش يك در به صورت آب بند به انتهاي لوله متصل ميشود . لوله بايد نسبتاً سنگين باشد تا در اثر نيروي شناوري به سوي بالا نيايد ، پايين فرستاده شده وبه قالب مي چسبد. سپس يك مخلوط بسيار پر سيمان ، خميري وچسبنده بتن براي شروع بتن ريزي وارد لوله مي شود و به مجرد رسيدن بتن به انتهاي لوله ، لوله كمي به بالا كشيده مي شود تا فشار بتن بندهاي نگه دارنده در انتهايي را گسسته بتن وارد قالب شود در اين روش مقدار بالا كشيده شدن اوليه لوله بقدر روش لوله تر نبوده و بتن كمتر با آب مخلوط مي شود. در صورتي كه بتن به صورت دائم و بدون انقطاع وارد لوله نشود ولوله توسط بتن داخل قالب مسدود شود، معمولا با چند سانتيمتر بالا آوردن سريع لوله مي توان مانع را رفع نموده وبتن ريزي را ادامه داد. سريع پايين بردن (انداختن) لوله مي تواند به انسداد بيشتر، منجر گردد. سرلوله بهتر است بين 90 تا 150 سانتيمتر داخل بتن قرار گيرد. لوله نبايد هر بار بيش از 15 تا 20 سانتيمتر به سمت بالا كشيده شود. نمونه گيري از بتن در زمانهاي مختلف و نيز كنترل ارتفاع بتن در قالب با علامت گذاري لوله ضروري است .جا دادن بتن براي حجم زياد بتن بايد از مركز قالب به سمت خارج انجام گيرد. پمپهايي كه در لبه خارجي قالب قرار داده شده اند مي توانند گلي را كه كف قالب بوده و توسط بتن به سمت ديوار قالب رانده مي شود به خارج از قالب تلمبه كنند. بتن ترمي بايد كارايي زيادي داشته باشد. اسلامپ 17 سانتيمتري و عيار سيمان 400 كيلوگرم برمتر مكعب بتن، سنگدانه هايي با حداكثر اندازه 40 تا 50 ميليمتر ونسبت وزني ماسه به كل سنگدانه حدود 45 درصد مناسب هستند. استفاده كردن از عواملي از قبيل مواد حباب ساز و پوزولانها ،سنگدانه هاي غلتيده بجاي شكسته ،افزايش مقدار ماسه كه باعث افزايش كا رايي مي شوند ،مناسب است.

3) روش بتن ريزي با سنگدانه پيش اكنده :

در بسياري از پروژه هاي دريايي بتن ريزي زير آب يك فناوري مورد تقاضا و دشوار بوده كه عمدتاَ در برنامه زمان بندي پروژه يك مسير بحراني تلقي مي شود . لذا مستلزم داشتن برنامه ريزي دقيق مي باشد . بخش بتن ريزي زير آب در يك پروژه در واقع جايي است كه طراحي ماهرانه و برنامه ريزي دقيق و حساب شده در آن مي تواند موجب كاهش احتمال بروز خطر و نيز قيمت تمام شده گردد .به طور كل در سدهاي بتني ، بتن ريزي با مشكلاتي نظير بالا رفتن دماي هسته مركزي و گرمازايي همراه مي باشد كه اين دو عامل مي توانندسبب ايجاد ترك و نفوذپذيري زياد شوند. غالباً براي رفع مشكلات مذكور ميتوان روشهايي نظير افزايش حداكثراندازه سنگدانه ها كاهش مصرف سيمان وآب مصرفي استفاده از پوزولانها استفاده ازافزودنيهاي روانساز و كندگيركننده بهره گيري از سيمانهاي كند گير و استفاده ازفنون پيش تبريد و پس تبريد را به خدمت گرفت. اما وجود مشكلاتي مانند كارآيي ،متراكم ساختن بتن ، جدايي سنگدانه ها و حمل و پخش و ديگر مسائل اجرايي سبب مي گردند كه روشهاي مشروحه در عمل با هزينه هايي سنگين همراه بوده و عدم دقت در هر يك از روشها ميتواند به كيفيت بتن نيز لطمه بزند. لذا روش نويني در اجراي سد هاي بتني كه ضمن برطرف نمودن عيوب مشروحه سبب سر مايه گذاري كمتر درتجهيز كارگاه مي شود معرفي مي گردد كه به روش بتن پيش آكنده معروف مي باشد.

در اين روش ابتدا سنگدانه درشت تك اندازه را در قالب ريخته و سپس از درون لوله هائي كه درون سنگدانه قرار گرفته است ملات ريز دانه اي را به داخل سنگدانه هاي درشت پيش آكنده تزريق مي نمائيم تا بتن مناسب حاصل گردد و جسم یکپارچه ای بوجود آید. ملات سيماني که متشکل از ماسه ريز است به کمک روان کننده ها ، رواني زيادي پيدا مي کند و به راحتي مي تواند بين سنگدانه ها رسوخ کند. در اين نوع بتن جداشدگي اتفاق نمي افتد و در نتيجه يک بتن متراکم ، آب بندي شده و با دوام توليد مي شود. در ضمن هيچگونه ويبراتور داخلي به کار برده نمي شود ولي براي پرداخت سطح مي توان از ويبراتورهاي سطحي بهره برد.

بتن پيش آكنده از جمع شدگي ناچيزي برخوردار است و عيار سيمان مصرفي آن نيز كم مي باشد . تأمين نسبت آب به سيمان كم ، نفوذ ناپذيري مطلوب و مقاومت زياد با اين روش كاملا"ميسر است . همگني بتن و عدم جداشدگي از ويژگيهاي اين نوع بتن ريزي است . حداكثر اندازه سنگدانه به حداقل بعد قطعه محدود مي شود و حداكثر اندازه ماسه ملات بايد به حدود حداقل اندازه اسمي سنگدانه درشت محدود گردد . ملات مصرفي بسيار پر عيار بوده و همچنين شل و آبكي مي باشد و معمولا" از مواد پوزولاني مناسب و روان كننده ها در ملات استفاده ميشود ضمن اينكه به كندگير كننده ها نيز احتياج مبرمي داريم .

4) بتن ریزی با پمپ :

برای بتن ریزی با پمپ ، باید طرح اختلاط بتن چنان انتخاب شود که نسبت آب به سیمان کمترین مقدار ممکن را داشته و مقدار آن از 0.6 تجاوز ننماید . مقدار سیمان باید نسبتا" زباد باشد ( در محدوده 350 تا 400 کیلو گرم در متر مکعب ) تا چسبندگی کافی بتن تأمین شود و خطر شسته شدن سیمان از بین برود . به منظور افزایش کارائی بتن می توان از سنگدانه های گردگوشه استفاده نمود . استفاده از دانه بندی پیوسته با حداکثر اندازه 38 میلیمتر و همچنین مقدار کافی ریزدانه ضروری است . چنانچه سنگدانه ها حاوی مقدار کافی ریزدانه نباشد ، می توان با افزودن مواد ریز چسبندگی کافی را در بتن ایجاد نمود .
بتنی که پمپ می شود باید تا حدی روان تر باشد تا از مسدود شدن لوله ها جلوگیری شود . به منظور آنکه آب به سیمان از حد مجاز بالاتر نرود باید برای تأمین روانی از مواد افزودنی مناسب نظیر روان کننده ها و فوق روان کننده ها یا مواد افزودنی آب نگهدار استفاده شود . جز در مواردی که افزودنیهای ویژه مصرف می شود ، باید از سقوط آزاد بتن به داخل آب جلوگیری کرد تا پدیده جداشدگی ذرات رخ ندهد .

در این روش لوله پمپ ، با یک توپی داخل قالب قرار داده میشود و فشار بتن پمپ شده توپی را خارج کرده ( همانند روش لوله ی تر ) و بتن داخل قالب ریخته میشود. با افزایش فشار بتن ریزی به دلیل افزایش عمقی که سر لوله در بتن قرار گرفته، لوله به آهستگی به بالا کشیده میشود. باید بتن، مقداری از بالای قالب سرریز کند تا لایه ی اولیه ی بتن که قدری با آب مخلوط شده است از قالب خارج شود. هنگام بتن ریزی باید اختلاف فشار هیدرولیکی داخل و خارج قالب از بین رفته و سطح آب در داخل و خارج قالب در یک تراز باشد ..

5) کار با کیسه : (bag work)

کار با کیسه احتمالا یکی از قدیمی ترین و ساده ترین تکنیکهای قرار دادن بتن زیر آب است. این متد یک بسط طبیعی استفاده از مصالح بنایی است، اما دارای انعطاف پذیری است که بلوک های سا ختمانی را قادر می سازد که به هم قالب بندی شوند ، که در نتیجه قید خوبی پیدا می کنند.این روش ساخت متمرکز بر کار کارگر است اما توافق پذیری زیادی با نوع کار دارد. پروژه های قدیمی مهندسی از کیسه ها برای ساخت المان های بزرگ موقتی و کارهای دایم استفاده شده است.اگر چه پیشرفتهای جدید در بتن ریزی زیر آب باعث شده این متد بی مصرف به نظر آید، اما نباید آن را تا این حد دست کم گرفت. یک برای جمعframe work استفاده رایج از کیسه ها در ساخت دیوار های حایل برای عمل به عنوان

کردن بتن پاشی. دیگر استفاده رایج آن در قراردهی سریع کیسه ها برای فرم دادن به حرکا ت غیر طبیعی و مکرر سیال. برای کار های ترمیمی کوچک کیسه ها به مهندسان راه حل ارزان ، ساده و مورد استفاده در خیلی از موارد ارایه می دهند. این تکنیک در مورد کارهای با دوام نباید با روش های مدرن مقایسه شود اما برای کارهای موقتی و یا کوتاه مدت این روش باید مد نظر قرارگیرد.

کیسه های مورد استفاده در این فرایند معمولا از پارچه مقاوم کنفی هستند و سایز آنها باید به صورتی باشد که برای انسان قابل حمل باشد. حداکثر اندازه دانه ها در حدود 12 میلی متر است . نصف کیسه باید با یک بتن خیلی پلاستیک پر شود. کیسه ها قابل انعطاف خواهند بود، بنابراین آنها را قادر می سازد که در هم قفل شوند. خمیر سیمان از بین بافت های کنف تراوش می کند ووصل کردن کیسه ها به هم کمک می کند. زیاد پر کردن کیسه انعطاف پذیری مورد نیاز کیسه ها را برای قراردهی کاهش می دهد.

کیسه ها با دست در جایشان گذاشته می شوند به همان نوع ارتباط دادنی که در کارهای آجری استفاده می شود. همان طور که کیسه قرار داده می شوند با کاری مانند میخ کوبی به وسیله طول کوتاهی از فولاد مسلح می شوند.

6 ) Placing non dispersible concrete (N.D.C)

این نوع بتن برای کمتر کردن جدایی به کار می رود، همچنین دارای خاصیت جاری شدن و خود تراز شدن را دارد. در نتیجه ، این ماده خیلی مرتجع ایت نسبت به تکنیکهای ضعیف قراردهی. چسپندگی بتن مرطوب به وسیله پلیمر از جدایی جلوگیری می کند حتی در شرایطی که بتن از بین آب ریخته می شود. خاصیت سیالیت آن باعث که بتن به صورت مناسبی قابل مسلح کردن باشد یا درشرایطی که بتن بتن باید متراکم شود به راحتی استفاده شود. بیشترین اثر این بتن در سهولت تولید بتن با کیفیت بالا در زیر آب است. خاصیت ذاتی چسبنده بتن اجازه می دهد از چند متر بالا تر ، بتن از میان آب ریخته شود.

با استفاده از روشهای مرسوم و بتن های معمولی ، سطح تماس بتن و آب در معرض فرسایش و مخلوط شدن قرار دارند، بنابراین ریختن بتن تازه در بالا بر روی بتن ریخته شده قبلی سبب به وجود آمدن لایه ضعیفی از مواد می شود. اما در مورد این نوع بتن خاصیت ویسکوزیته طبیعی مخلوط از این مشکل سطحی جلوگیری می کند، بنابراین قراردهی بر بتن قبلی را میسر می سازد.

پمپ کردن این نوع بتن احتمالا راحت ترین راه قراردهی است ، کیفیت مواد یک سرعت حمل نسبتا سریع را اجازه خواهد داد به طوریکه نگهداری از پوشش بتن دیگر ضروری نیست. خاصیت ویسکوزیته طبیعی بتن در تولید افت های فشاری بالاتر در هنگام پمپ کردن موثر است . در کل افت فشار در هنگام استفاده از این بتن می تواند تا 50 در صد بیشتر از افت فشار در بتن های معمولی باشد

برای اندازه گیری توانایی عود ترازی این نوع بتن ، بتن در یک لوله که 20 متر طول دارد و از آب پر شده ریخته شد. بتن در قالب ریخته شد و اجازه داده شد در همان ترازی که به صورت راحت قرار می گیرد بایستد. در اتمام این آزمایش ، مقاومت فشاری بتن به وسیله نمونه برداری اندازه کیری شد .بین آزمایش نشان می دهد که ابن نوع بتن کیفیت خود ترتزی بالایی دارد و مقدار از دست دادن مقاومت آن بر اثر جریان بتن خیلی کم است.

کنترل و نظارت:

کنترل کیفیت بتن دارای اهمیت بسیار زیادی است در فرایند بتن ریزی زیر آب. سد شدن در یک لوله و قیف سبب نتایج خیلی بدی خواهد شد. بنابراین تمام بتن هایی که وارد محل اجرا می شوند باید قبل از استفاده تست شوند. سرعت حمل و نقل نیز یک عامل بسیار مهم است. در فرایند قراردهی و حالت آماده نگهداشتن سطح ضروری است. در موارد استفاده از قیف و لوله در حجم بزرگ ، یک برنامه دقیق باید برای مطمئن شدن از حمل و نقل صحیح و پیوسته بتن آماده شود.

دیده بانی فرایند قراردهی بتن در زیر آب اغلب غیر ممکن است. غواص ها می توانند برای دیده بانی فرایند پیشرفت بتن ریزی استفاده شوند ولی در اکثر موارد امکان دید زیر آب به حالتی است که غواصی به عنوان یک کنترل گر بی نتیجه خواهد بود. عموما ، بر اساس بررسی انتهایی انجام می گیرد. بعد از ریختن بتن بازرسی های غواص باید انجام گیرد تا میزان حباب هایی که پس از بتن ریزی در سطح بتن ایجاد می گردند اندازه گیری شود و از بین بروند.

در کار با لوله و قیف اندازه گیری عمق غوطه وری لوله در بتن یک عامل اساسی است .تکنیک عمق پیمایی sounding)) یک روش سنتی اما با سیستم های مترقی flote switches می تواند با یک سیستم کاملا اتوماتیک حمل و نقل مشارکت کند.