معرفی:
بتن توانمند یا با کارایی بالا (HPC) نوعی از بتن است که از خواص و قابلیت ساخت بتن معمولی فراتر می رود. برای ساخت این بتن های خاص که باید کارایی خواسته شده را برآورده کنند، از مواد معمولی و خاصی استفاده می شود. برای تولید و کار با بتن با کارایی بالا ممکن است به روشهای اختلاط، ریختن و عملآوری خاصی نیاز باشد. معمولاً برای نشان دادن انطباق با نیازهای پروژه خاص، آزمایشهای عملکردی گسترده مورد نیاز است (ASCE 1993، Russell 1999 و Bickley and Mitchell 2001). بتن با کارایی بالا عمدتاً در تونل ها، پل ها و ساختمان های بلند به دلیل استحکام، دوام و مدول الاستیسیته بالا و همچنین در تعمیر شاتکریت ها، تیرها، پارکینگ ها و کاربردهای کشاورزی استفاده می شود.
ویژگی های HPC:
ویژگی های بتن با کارایی بالا برای کاربردها و محیط های خاص توسعه یافته است. برخی از خواصی که ممکن است مورد نیاز باشد عبارتند از:
- استحکام بالا
- قدرت اولیه بالا
- مدول الاستیسیته بالا
- مقاومت در برابر سایش بالا
- دوام بالا و عمر طولانی در محیط های سخت
- نفوذپذیری و انتشار کم
- مقاومت در برابر حمله شیمیایی
- مقاومت بالا در برابر یخ زدگی و پوسته پوسته شدن
- چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه
- ثبات حجم
- سهولت در قرارگیری
- فشرده سازی بدون جداسازی
- مهار رشد باکتری و کپک
بتن های با کارایی بالا با ترکیبات دارای کیفیت بالا که با دقت خاصی انتخاب می شوند و طرح های مخلوط بهینه ساخته می شوند. اینها با بالاترین استانداردهای صنعتی، دسته بندی، مخلوط، جایگذاری، فشرده و عمل آوری می شوند. به طور معمول، چنین بتن هایی دارای نسبت مواد سیمانی به آب پایین 0.20 تا 0.45 هستند. معمولاً از روان کننده ها برای سیال سازی و بالا بردن قابلیت کارکرد این بتن ها استفاده می شود.
بتن با کارایی بالا تقریباً همیشه مقاومت بالاتری نسبت به بتن معمولی دارد. با این حال، استحکام همیشه ویژگی اولیه مورد نیاز نیست. به عنوان مثال، یک بتن با مقاومت معمولی با دوام بسیار بالا و نفوذپذیری بسیار کم، دارای خواص با عملکرد بالا در نظر گرفته می شود. بیکلی و فانگ (2001) نشان دادند، ساخت بتن با عملکرد بالا 40 مگاپاسکال (6000 psi) برای پل ها می تواند از نظر اقتصادی امکان پذیر باشد در حالی که عوامل دوام و مقاومت در برابر نفوذ کلرید را برآورده می کند.
در جدول زیر موادی را که اغلب در بتن با کارایی بالا استفاده می شود و دلیل انتخاب آنها قابل مشاهده است.
جدول زیر خواصی را که می توان برای بتن با کارایی بالا انتخاب کرد فهرست می کند.
همه خواص را نمی توان در یک زمان به دست آورد. مشخصات بتن با کارایی بالا در حالت ایده آل باید عملکرد محور باشد. بسیاری از مشخصات جهت عملکرد مناسب (مانند محدودیتهای نفوذپذیری یا مقاومت) و الزامات تحمیل شده (مانند محدودیتهای حجم هوا یا دوز مواد سیمانکاری اضافی) الزامی هستند (Ferraris and Lobo 1998). جدول زیر نمونههایی از مخلوط های بتن با عملکرد بالا که در انواع سازه های بتنی استفاده می شود، را ارائه میکند.
1. Wacker Drive bi-level roadway, Chicago, 2001.
2. Confederation Bridge, Northumberland Strait, Prince Edward Island/New Brunswick, 1997.
3. La Laurentienne Building, Montreal, 1984.
4. BCE Place Phase 2, Toronto, 1993.
5. Two Union Square, Seattle, 1988.
6. Great Belt Link, East Bridge, Denmark, 1996.
* Originally used a blended cement containing silica fume. Portland cement and silica fume quantities have been separated for comparison
purposes.
نتیجه گیری:
بتن های توانمند و فوق توانمند به دلیل ویژگی هایی مانند استحکام، مقاومت، دوام بالا و نفوذپذیری کم ، مصون ماندن بیشتر در برابر عوامل شمیایی و همچنین گیرایی سریعتر در صنعت ساخت و سارهای مدرن عمرانی ارجحیت خاصی نسبت به بتن معمولی پیدا کرده اما هزینه بالای اجرای این نوع بتن ها در برخی موارد برای طراحان چالش برانگیز است. در آینده با پیشرفت های تکنولوژی، ساخت و توسعه این بتن ها فراگیرتر خواهد شد و در ایران نیز تمایل بیشتری جهت ساخت این نوع بتن ها ایجاد می شود.