فرآیند تولید بتن پیش ساخته شرایطی را تامین می کند که بیشتر ناظر بر فواید هزینه ای ناشی از کاربرد این افزودنی هاست. از جمله این فواید:
1. مقاومت های اولیه بالا با هزینه های کاهش یافته (استفاده از میزان سیمان موجود کمتر، سیمان جایگزین) حاصل می شود، بنابراین قالب ها سریع تر برداشته می شوند و زمان تحویل (حمل و نقل) سریع تضمین می گردد.
2. یکنواختی های مناسب (مثلا مخلوط خود متراکم شونده) برای جای دادن المان های سازه ای لاغر و بسیار مسلح با تکنیک های بتن ریزی ویژه می تواند استفاده گردد.
3. پایین آوردن هزینه های عمل آوری در کارخانه هایی که از عمل آوری تسریع یافته استفاده می شود.
مقاومت اولیه در عملیات پیش ساخته کردن بتن، بسیار اهمیت دارد زیرا تا حد زیادی چرخه ی تولید و توانایی برای پذیرش و تولید کار جدید را کنترل می کند. این مورد به خصوص برای بتن پیش تنیده در جایی که مقاومت های اولیه پیش از عملیات حذف کشیدگی مورد نیاز هستند، صحیح است. روش های معمول حصول اطمینان از مقاومت های کافی (حدود Mpa30) متشکل از استفاده بیشتر از میزان سیمان های موجود بالا، منجر بهبتن هایی با مقاومت هایی 28 روزه ای می شود که خیلی بیشتر از مقدار مورد نیاز برای دلایل سازه ای یا مربوط به دوام می باشد. در نتیجه افزودنی های کاهنده آب در سطح وسیعی برای رسیدن به مقاومت های اولیه ضروری استفاده می شوند. به این ترتیب مخلوط های با صرفه تر اقتصادی ایجاد می گردند. نتایج نمونه ای که می تواند با کاربرد افزودنی های کاهنده آب با پایه اسید هیدروکسی کربوکسیلیک در جدول 7-28 ارائه می شود.
اغلب افزایش های قابل توجه در نرخ توسعه مقاومت با کاربرد فوق روان کننده ها حاصل می شود. چنانکه پیش از این همه اشاره شد، به علت کاه شآب چشمگیر که با استفاده از دزهای بیشتر فوق روان کننده ها می تواند به دست بیاید، کاهش سیمان محسوس یا تغییر در نوع سیمان (از تیپ III با مقاومت اولیه بالا به تیپ I معمولی) محتمل می باشد.
فوق روان کننده ها ممکن است برای به ظهور رساندن صرفه جویی ها در انرژی در عمل آوری تسریع یافته یا حتی از میان برداشتن ضرورت برای عمل آوری استفاده گردد. مقاومت های اولیه بالا می تواند در دماهای خیلی پایین تر و زمان های عمل آوری بسیار کمتر از آنچه در حال حاضر استفاده می شود، حاصل گردد. شکل 7-40 این مزیت را با ارائه یک مقایسه از دو مخلوط، یکی حاوی فوق روان کننده و دیگری حاوی یک اختلاط ساده، که ه ردوی آنها را بخار عمل آوری شده اند را به تصویر می کشد. مقاومت های پس کشیدگی برای بتن فوق روان شده می تواند در طی شش ساعت عمل آوری در مقابل 22 ساعت رژیم عمل آوری که برای بتن ساده مورد نیاز است، می تواند حاصل گردد.
بتن های پیش ساخته
فوق روان کننده ها به طور موفقیت آمیزی برای دست یابی به صفه جویی ها در تحکیم بتن در مقاطع بتن پیش ساخته به شدت مسلح استفاده شده است، مثلا تکمیل با کیفیت بالای مورد نیاز برای المان های لوله ای پیش ساخته (که خدمات الکتریکی و مکانیکی را متحمل می شود) مورد استفاده در ساخت استادیوم المپیک مونترال از طریق به کارگیری یک فوق روان کننده حاصل شده است. شکل 7-41 تراکم بالای آرماتور فولادی مورد استفاده در این سازه ها را نشان می دهد.
جدول 7-28- کاربرد یک عامل کاهنده آب با پایه اسید هیدروکسی کربوکسیلیک برای تولید یک اختلاط با مقاومت بالا به صرفه تر اقتصادی برای واحدهای پیش تنیده و پیش ساخته
Modifided mix | Control mix | |
255 860 460 73 120 55 9.0 34.0 75.5 | 285 830 450 80 0 50 6.5 36.0 63.0 | ترکیب اختلاط سیمان پرتلند RH درشت دانه 20 میلی لیتری ماسه ناحیه 2 آب افزوده شده عامل کاهنده آب اسید هیدروکسی کربوکسیلیک خصوصیات بتن اسلامپ (mm) و به (s) مقاومت فشاری در: 1 روز 28 روز |
جدول 7-29- کارکرد افزودنی های آب کاهنده در رده بالا برای کاهش میزان سیمان اختلاط
مقاومت فشاری 25 روزه (Mpa) اسلامپ | مقاومت های فشاری با عمل آوری تسریع یافته 16 تا 17 ساعت |
اختلاط 2 | اختلاط 1 | اختلاط 2 | اختلاط 1 | |
47.2 46.5 41.4 41.9 | 34.5 33.2 36.6 35.6 | 33.2 32.5 31.8 32.2 | 23.8 23.8 32.4 31.8 | 216 89 |
عمل آوری تسریح سافته: 3 ساعت نگه داری °C 2/4 بالا آمدن دما °C 58 برای 17-16 ساعت، و سپس عمل آوری مرطوب.
اختلاط 1: میزان سیمان موجود kg/m3 6.286 سیمان تیپ III، پیمانه مصرفی توصیه شده فوق روان کننده فرمالدهید نفتالین سولفونات شده.
توجه: کاهش فزآینده در مقادیر مقاومت برای نمونه هایی از مخلوط های بتنی با اسلامپ کمتر که قابل نسبت دادن به تکام خواهی مخلوط است. تحکیم حداقل مشابهی برای مخلوط های اسلامپ بالا و پایین استفاده شد.
شکل 7-40- افزایش مقاومت مکعب های بخار پز شده تحت پروفیل حرارتی معمولی که نشان می دهد مقاومت پس کشیدگی حدود n/m230 در 7-6 ساعت در مقابل 22 ساعت در مخلوط کنترلی حاصل می شود.
فرآورده های بتنی مثل آجرها و بلوک هایی که تولید حجیم می شوند هم می تواند از به کارگیری عوامل محبوس کننده هوا و کاهنده آب منتفع شوند. این افزودنی ها کاهش در میزان سیمان را تا %10 بدون تغییر دادن خصوصیات مکانیکی فرآورده مجاز می سازند. برخلاف بتن معمولی، مقاومت آجرها و بلوک ها توسط درجه قفل و بست داخلی حاصل سنگدانه ها تعیین می شود و در نتیجه بیشتر تابعی از تارکم است تا میزان سیمان موجود. به علاوه، در قالب گیری بلوک ها از دستگاه، یک مقاومت قابل ملاحظه نارس مورد نیاز است که توسط سیمان هم به آن کمک می شود. کاهش ها در میزان سیمان تا %10 در حضور یک افزودنی کاهنده آب به بلوک ها اجازه می دهد که در حالت نارس تولید و حمل شوند، همچنین دارای خصوصیات مکانیکی مورد نیاز باشند. طرح های اختلاط نمونه ای و خصوصیات منتج بلوک های تولید شده در یک دستگاه اتوماتیک در جدول 7-30 ارائه می شود. فاکتورهای مشابه به فرآورده های استخراج شده که افزودنی های معمولی و کندگیر کننده، لیز کنندگی و چسبندگی اختلاط را ارتقاء می دهد، بیرون آوردن آسان و حفظ پروفیل فرآورده را امکان پذیر می سازد.
شکل 7-41- دیدگاه عمومی به آرماتور فولادی با تراکم بالا استفاده شده در المان لوله ای ستادیوم المپیک در مونترال، کانادا
در ماه های زمستان، فواید چشمگیری از کاربرد بتن ها استخراج می شود که حاوی افزودنی های تسریع کننده هوای سرد (CWA) با خصوصیات ضد یخ زدگی است. فواید اقتصادی از توانایی آنها برای حذف هزینه های گرمایشی به دست می آید که ناشی از کاربرد مخلوط های کم هزینه تر است و امتداد مدت ساخت و ساز را ممکن می سازد. این مورد در مثال مذکور در شکل 7-39 در بخش بتن ریزی در هوای سرد به تصویر کشیده می شود. فواید خاص که برای تولید کننده بتن آماده، پیمانکار و مالک وجود دارد، شامل موارد زیر است.
الف. تولید کننده بتن آماده
- توانایی برای تامین بتن برای استفاده در دماهای محیطی پایین تر از انجماد
- یک جایگزین عملی، اقتصادی برای دیگر گزینه های بتن ریزی در هوای سرد (میزان سیمان افزایش یافته (شکل 7-39) و آب بسیار گرم).
- بهره وری سود دهی افزایش یافته
جدول 7-30- یک عامل کاهنده آب با پایه لیگنوسولفونات میزان سیمان های کمتر برای استفاده در بلوک های بتنی را ممکن می سازد در حالی که مقاومت های فشاری را حفظ می کند.
80 550 650 15.0:1 | 83 550 650 14.5:1 | 90 550 650 13.3:1 | |
بله 2.5 6.5 | نه 2.3 4.8 | بله 2.7 6.5 | نه 2.4 5.4 | بله 2.5 6.0 | ترکیب اختلاط سیمان پرتلند RH ماسه ناحیه 2 سنگدانه سنگ آهکی (kg) نسبت A/C افزودنی (لیگنوسولفونات در 140 میلی لیتر در 5 کیلوگرم سیمان) مقاومت فشاری بلوک های (N/mm2) در: 33 ساعت 28 روز |
(ب) پیمانکار
- توانایی برای بتن ریزی بتن در دماهای محیطی زیر انجماد
- گیرش تسریع یافته و توسعه مقاومت افزایش یافته در سنین اولیه
- تکمیل زودتر دال ها
- حرارت دهی کند و هزینه های حفاظت پایین تر (پتوهای عایق، حرارت دهنده ها و ...)
- برداشتن زودتر قالب ها و باز استفاده از آنها
- ساخت و ساز پر سرعت تر، بهره آوری بیشتر و انعطاف پذیری بیشتر در کار برنامه ریزی
- کاهش کلی در هزینه های ساخت (مخصوصا در نیروی انسانی)
- پرداخت هزینه وام کمتر ساخت و ساز و سود دهی افزایش یافته
(ج) مالک
- استفاده زودتر از سازه
- پرداخت سود کمتر به وام ها