روش های بتن ریزی و روش های سازگاری محبوس کننده هوا می تواند از روش های خیلی ساده دستی بتن ریزی میان قالب های جانبی نگه دارنده گرفته تا عملیات های پیچیده تر باشد. قالب لغزنده که در آن روش متوالی بتن ریزی بتن، تراکم، قالب دهی، تکمیل و تعبیه مفاصل با یک یا چند دستگاه، انجام می گیرد، متغیر باشد. شکل 7-3 بتن ریزی در پیاده رو را با تکنیک قالب لغزنده نشان می دهد.
بتن محبوس کننده هوا همچنین می تواند از طریق پمپاژ بتن ریزی شود. بتن های با میزان هوای %6-4 می تواند به طور رضایت بخشی پمپاژ گردند. گرچه در انتهای این محدوده ممکن است مشکلاتی رخ دهد، چرا که فشرده سازی الاستیک هوا در هر ضربه بازدهی پمپاژ را کاهش می دهد. این مورد به خصوص در خط لوله های طولانی اتفاق می افتد. علیرغم این محدودیت، هوای محبوس در بیشتر موارد به پمپاژ کمک می کند. هوای موجود بتن ریخته شده خیلی با پمپاژ تحت تاثیر واقع نمی شود، اگر چه افت های کوچک (%2-1) هم مد نظر هستند. اگر بتن بدون هوا طوری باشد که منجر به ایجاد بتن را خشن شود، هوای محبوس اهمیت ویژه ای پیدا می کند.
شکل 7-3- بتن ریزی روسازی یک پیاده رو با استفاده از کف ساز با قالب لغزنده
سازگاری افزودنی یا فوق روان کننده محبوس کننده هوا
کاربرد فوق روان کننده ها در بتن محبوس کننده هوا بحث زیادی را موجب شده است. دو مشکل اصلی مربوط به بتن با هوای محبوس فوق روان شده می باشد: (1) کاهش در هوای موجود تا %3-1 هنگامی که اسلامپ از mm75 به mm220 افزایش می یابد، پس از اضافه شدن فوق روان کننده برای تولید بتن روان، و (2) تغییر در سیستم هوای منفذی به مقادیر مطلوب کمتر. با این وجود، اغلب پژوهشگران بر این باورند که، اگر چه فاکتور فاصله گذاری هوای منفذی لازم برای مقاومت یخ زدگی مناسب تغییر می کند، این تغییر لزوما بر دوام ذوب انجماد بتن تاثیر نمی گذارد. کاهش در میزان هوای موجود در بتن به خاطر آزادسازی هوای محبوس به عنوان نتیجه ویسکوزیته خمیر کاهش یافته یا به هم پیوستن حباب ها می باشد. این کاهش معمولا با افزایش در پیمانه مصرفی عامل محبوس کننده هوا جبران می شود. افزودن عامل محبوس کننده هوا پس از ترکیب فوق روان کننده در اختلاط به عنوان ابزار مناسبی برای حداقل ساختن افزایش ها در فاصله گذاری هوای منفذی پیشنهاد شده است. مشکلات در وارد ساختن مقدار هوای مناسب و ساختار هوای منفذی درست، با تفصیل بیشتر در بخش مربوط به سازگاری افزودنی بحث خواهد شد.
افزودنی های کاهنده آب محبوس کننده هوای مرکب در بتن
افزودین های محبوس کننده هوا منافع چشمگیری به بتن ایجاد شده رد اقلیم های بسیار گرم همچون آمریکای جنوبی و مرکزی و خاورمیانه منتقل می کند. این افزودنی به طور گسترده برای ارتقاء ماسه های با کیفیت ضعیف، به وسیله جبران کردن اثر مواد ریزدانه معیوب استفاده می شود. در نتیجه آب انداختگی و جدایش کاسته می شود. شکل 7-4 این اثر را به تصویر می کشد.
تغییر پذیری در مقاومت بتن محبوس کننده هوا از مقاومت بتن ساده بیشتر است. در نتیجه، خوب است که از عامل محبوس کننده هوا در ترکیب با یک افزودنی کاهنده آب استفاده شود، یا از یک ترکیب محبوس کننده هوای واحد و افزودنی کاهنده آب استفاده کنیم، چرا که منجر به انحراف استاندارد پایین تر از یک افزودنی محبوس کننده هوای ساده می شود. همچنین هر چه مقاومت میانگین در یک میزان سیمان موجود معادل بیشتر باشد، کاربرد افزودین منجر به یک محصول با استحکام بیشتر خواهد شد. در جدول 7-2 مقاومت های میانگین و انحراف های استاندارد ترکیبات از یک کارخانه که از بتن ساده، بتن محبوس کننده هوا با رزین های چوبی خنثی شده، و ترکیب محبوس کننده هوا و عامل کاهنده آب استفاده می کند، ارائه و به تصویر کشیده شده است.
بخاطر نقش حیاتی که بتن محبوس کننده هوا در کاستن از آسیب پذیری ذوب انجماد بازی کرده است، کاربرد آن در آمریکای شمالی عمدتا با این خصوصیت همراه شده است. در اروپا، استرالیا، آفریقا که فعالیت ذوب انجماد به ندرت بر بتن اثر می گذارد، اصلاحات ثانویه ایجاد شده توسط افزودنی های محبوس کننده هوا هنگامی که به عنوان یک افزودنی مرکب کاهنده آب و محبوس کننده هوا استفاده شوند به پتانسیل کامل خود می رسند. این استفاده فزآینده از این نوع افزودنی به علت دلایل زیر می باشد:
1- نسبت آب به سیمان حداکثر 55/0، به همراه چسبندگی لازم اختلاط و مقاومت های حداقل در میزان سیمان های معمولی هم حاصل می گردد.
شکل 7-4- نمایش نموداری مشکلات ایجاد شده از کیفیت های سنگدانه ضعیف
جدول 7-2- بتن محبوس کننده هوا دارای انحراف استاندارد بالاتری از بتن ساده می باشد، اما این
را می توان با کاربرد عامل محبوس کننده هوا و کاهنده آب به حداقل رساند.
| انحراف استاندارد | مقاومت میانگین | نوع افزودنی در مخلوط opc 270 kg/m3 |
5.2
8.6
7.9 | 31.8
31.6
33.4 | بدون افزودنی (اختلاط ساده)
رزین های چوبی خنثی شده
عامل کاهنده آب محبوس کننده هوا |
2- چه نسبت آب به سیمان پایین تر باشد و چسبندگی بیشتر ایجاد شده در مقادیر فاکتور تراکم مطلوب در اختلاط ها، تحت شرایطی که هیچ نیروی اعمال شده ای وجود ندارد بتن «سازمان یافته» تری را فراهم یم آورد. اهمیت ویژه این مورد در بتن با قالب لغزنده است که اسلامپ سریع کاهنده لازم باشد.
3- مقاومت میانگین بالاتر حاصل شده منجر به بتنی می شود با یک نرخ رد شدن پایین تر از بتن های متناظر که تنها حاوی افزودنی های محبوس کننده هوای سنتی است. نمونه نتایج از مخلوط های مقایسه ای عاری از عامل محبوس کننده هوا، یک رزین چوبی خنثی شده معمولی، و یک عامل مرکب کاهنده آب و محبوس کننده هوا در جدول 7-3 نشان داده می شود، که در آن منافع حاصل شده به روشنی تصویر شده است.
در آمریکای شمالی تقریبا همه بتن های محبوس کننده هوا حاوی یک افزودنی کاهنده آب هستند. البته به علت نگرانی از اینکه این افزودنی انعطاف پذیری در کاربرد را به علت تغییر در مواد بتن، موجب بی میلی برای استفاده از افزودنی نوع مرکب شده است. در نتیجه، کاربرد یک افزودنی کاهنده آب و محبوس کننده هوا برای هدف ارتقاء پیوستگی فرآورده، در شمال آمریکا چندان رغبتی را بر نمی انگیزد.
جدول 7-3- خصوصیات مقایسه بتن ساده و محبوس کننده هوا تولید شده با رزین های چوبی خنثی شده و یک عامل محبوس کننده هوای کاهنده آب
| اختلاط 2 | اختلاط 1 | کنترل |
عامل محبوس کننده هوا کاهنده
آب
شن گردگوشه 10 تا 40
میلی متری
ناحیه 2
6.0
33
0.54
45mm
0.93
2.0
4.1
30.8
(4400)
37.2
(5320) | رزین چوبی خنثی شده سنتی
شن گردگوشه 10 تا 40
میلی متری
ناحیه 2
6.0
33
0.56
40mm
0.91
3.5
3.9
28.0
(4000)
32.5
(4650) | بدون افزودنی
شن گردگوشه
10 تا 40
میلی متری
ناحیه 2
6.0
33
0.59
45mm
0.89
5.0
1.0
30.1
(4300)
37.3
(5335) | نوع سنگدانه
ماسه
نسبت هوا به
سیمان
درصد ریزدانه
نسبت آب به
سیمان
اسلامپ mm
فاکتور تراکمی
و به (S)
میزان هوای
موجود
مقاومت فشاری
میانگین
(lbf/in2)7 روزه
| افزودنی
طرح اختلاط
خصوصیات بتن
شکل پذیر
خصوصیات بتن
سخت شده |
افزودنی های کاهنده آب بتنن با گیرش معمولی
بتن با دوام معمولا با تخلخل پایین شناخته می شود. چون تخلخل بتن بر روی همه خصوصیات آن ماده تاثیر می گذارد. به این دلیل، اغلب آیین نامه های عملی استاندارد سازه های بتنی هدف دارند که تخلخل خمیر بتن را حداقل سازند، که در نتیجه هم مقاومت و هو دوام را افزایش می یابد. اگر چه نسبت آب به سیمان کم (W/C) موجب خصوصیات مکانیکی بهتر و دوام ارتقاء یافته می شود، رسیدن به یک W/C پایین با از دست دادن کارایی یا با کاربرد میزان سیمان بالا همراه می شود، که هیچ یک پیامد مطلوبی نیست. راه حل جایگزین عبارت است از کاربرد افزودنی های کاهنده آب می باشد (WRAها).
WRAهای معمولی برای مدت 30 سال و فوق روان کننده ها به مدت 20 سال در دسترس بوده است. جدیدترین فرآورده WRA در بازه میانی ظاهرا تاثیر کاهندگی آب را فراهم می آورند بدون اینکه زمان گیرش ایجاد شده توسط دزهای بالای WRA معمولی را داشته باشد. WRAهای معمولی، بازه میانی و بالای بازه به هدف افزایش دوام بتن که عمدتا از طریق کاهش نفوذپذیری و ارتقاء خصوصیات مکانیکی استفاده می گردد (شکل 7-5). بازدهی آنها وابسته پیمانه مصرفی مورد استفاده، دما، ترکیب سیمان، نرمی و دیگر خصوصیات مخلوط است.
رابطه غلظت افزودنی با کاهش آب ایجاد شده، خطی ارزیابی شده است (شکل 7-6). دو نتیجه از مطالعه چندین برند مختلف سیمان به دست آمده است: (1) سرعت افزوده شدن افزودنی اهمیت بالایی دارد، و (2) طبیعت شیمیایی افزودنی در کاهش آب نقشی ندارد، اما فاکتور مهمی در تعیین حفظ (یا افت) اسلامپ در بتن می باشد. مثلا، کارایی امتداد یافته فوق روان کننده های از نوع اکریلیک استر به مکانیسم استری به دلیل حضور حلقه های جانبی در مولکول نسبت داده می شود. کاهش آب در سیمان های با قلیایی پایین یا C3A کم، بیشتر قابل توجه است. Dodson اظهار داشت که درصد C3A به درصد SO3 باید کمتر از 5/2 باشد و ترجیحا نزدیک به 2 باشد تا حداکثر عملکرد افزودنی های شیمیایی را دریابیم.
جدول 7-4- افزودنی های کاهنده آب
| فهرست اصطلاحات | محدوده ی مناسب بازدهی کاهش آب (%) |
کاهنده آب معمولی
کاهنده آب در حد میانی
کاهنده آب در حد بالا یا «فوق روان کننده» | 7-5
15-7
30-15 |
شکل 7-5- اثر نسبت آب به سیمان بر هر دوی مقاومت فشاری و نفوذپذیری بر مبنای داده ها
کاربرد WRAها در بتن آماده و پیش ساخته برای کاستن از میزان آب و افزایش دادن کارایی در صفحات بعد توضیح داده می شود.