بتن خود تراکم Self-Compacting-Concrete (SCC) می تواند تحت وزن خود جریان یافته و تحکیم شود. در عین حال به اندازه کافی منسجم است تا هر فضایی را بدون جدایی یا نشت پر کند. این امر باعث می شود که SCC به ویژه در مکان هایی که قرار دادن آن دشوار باشد، مانند اعضای بتنی بسیار مسلح یا در قالب های پیچیده، مفید باشد.
این فناوری که در دهه 1980 در ژاپن توسعه یافت، مبتنی بر افزایش مقدار مواد ریز، به عنوان مثال خاکستر بادی یا پرکننده سنگ آهک، بدون تغییر محتوای آب در مقایسه با بتن معمولی است. این رفتار رئولوژیکی بتن را تغییر می دهد. برای اطمینان از جریان پذیری بالا، SCC باید مقدار بازده پایینی داشته باشد. محتوای کم آب، ویسکوزیته بالا را تضمین می کند، بنابراین سنگدانه درشت می تواند بدون جدا شدن در ملات شناور شود. برای دستیابی به تعادل بین تغییر شکل پذیری و پایداری، محتوای کل ذرات ریزتر از الک 150 میکرومتر (شماره 100) باید زیاد باشد، معمولاً حدود 520 تا 560 کیلوگرم بر متر مکعب (880 تا 950 پوند بر دسی مکعب). کاهنده های آب با برد بالا مبتنی بر اترهای پلی کربوکسیلات معمولاً برای پلاستیک سازی مخلوط استفاده می شود. SCC به نوسانات حجم آب بسیار حساس است. بنابراین از تثبیت کننده هایی مانند پلی ساکاریدها استفاده می شود. شکل زیر نمونه ای از نسبت های مخلوط مورد استفاده در بتن خود تراکم را در مقایسه با مخلوط بتن معمولی نشان می دهد.
در ژاپن بتن های خودتراکم بر اساس ترکیب ملات به سه نوع مختلف تقسیم می شوند:
- نوع پودری
- نوع عامل ویسکوزیته (تثبیت کننده).
- نوع ترکیبی
برای نوع پودری، نسبت بالایی از ریزدانه ها حجم ملات لازم را تولید می کند. در نوع تثبیت کننده، محتوای ریزدانه می تواند در محدوده قابل قبول برای بتن ارتعاشی باشد. سپس ویسکوزیته مورد نیاز برای جلوگیری از جداسازی با استفاده از تثبیت کننده تنظیم می شود. نوع ترکیبی با افزودن مقدار کمی تثبیت کننده به نوع پودری ایجاد می شود تا نوسانات رطوبت در فرآیند تولید را متعادل کند.
از آنجایی که SCC با خواص ویژه بتن تازه مشخص می شود، بسیاری از آزمایش های جدید برای اندازه گیری جریان پذیری، ویسکوزیته، تمایل مسدود شدن، خود تراز شدن و پایداری مخلوط ایجاد شده است (Skarendahl and Peterson 1999 and Ludwig and others 2001). یک تست ساده برای اندازه گیری جریان پایدار و بدون انسداد، تست J-Ring است که یک تست اسلامپ اصلاح شده است. در تست J-Ring حلقه ای به قطر 300 میلی متر (12 اینچ) با میله های دایره ای شکل به آزمایش اسلامپ اضافه می شود.
تعداد میله ها باید بسته به حداکثر اندازه دانه ها در مخلوط SCC تنظیم شود. SCC باید از موانع موجود در J-Ring بدون جداسازی خمیر و سنگدانه های درشت عبور کند. قطر اسلامپ یک SCC مناسب تقریباً با و بدون تست J-Ring یکسان است. معمولاً حدود 750 میلی متر (30 اینچ) است. بنابراین، سطح آزمون باید حداقل 1000 میلی متر (40 اینچ) قطر داشته باشد.
استحکام و دوام SCC با طراحی خوب تقریباً شبیه بتن معمولی است. بدون عمل آوری مناسب، SCC تمایل به ترک خوردگی انقباض پلاستیکی بالاتری نسبت به بتن معمولی دارد (Grube and Rickert 2001). تحقیقات نشان می دهد که خزش کششی بیشتر برای SCC، منجر به کاهش تمایل به ترک می شود (بیکلی و میچل 2001). استفاده از خاکستر بادی به عنوان پرکننده در مقایسه با پرکننده سنگ آهک سودمند به نظر می رسد و منجر به استحکام بالاتر و مقاومت کلرید بالاتر می شود (Bouzoubaa and Lachemi 2001 and Ludwig and others 2001).
تولید SCC گرانتر از بتن معمولی است و حفظ SCC در یک دوره زمانی طولانی در قوام مطلوب دشوار است. با این حال، زمان ساخت کوتاه تر است و تولید SCC سازگار با محیط زیست است (بدون سر و صدا، بدون لرزش). علاوه بر این، SCC سطح خوبی را تولید می کند. این مزایا SCC باعث شده استفاده از آن در کارخانه های پیش ساخته مورد توجه قرار گیرد. SCC با موفقیت در تعدادی از پروژه های نوسازی در کانادا استفاده شده است (Bickley and Mitchell 2001).
بتن پودری واکنش پذیر (RPC):
بتن پودری واکنش پذیر (RPC) برای اولین بار توسط یک شرکت ساختمانی فرانسوی در سال 1994 ثبت اختراع شد. مشخصه آن مقاومت بالا و تخلخل بسیار کم است که با بسته بندی ذرات بهینه و محتوای آب کم به دست می آید
خواص RPC :
- این بتن با حذف سنگدانه های درشت به دست می آید. فقط پودرهای بسیار ریز مانند ماسه، کوارتز خرد شده و دوده سیلیس استفاده می شود که همگی با اندازه ذرات بین 0.02 تا 300 میکرومتر هستند.
- بهینه سازی توزیع اندازه دانه ها برای متراکم کردن مخلوط.
- عملیات حرارتی پس از تنظیم برای بهبود ریزساختار.
- افزودن الیاف فولادی و مصنوعی (حدود 2٪ حجمی)
- استفاده از فوق روان کننده ها برای کاهش نسبت آب به سیمان – معمولاً به کمتر از 0.2 – در حالی که رئولوژی خمیر را بهبود می بخشد.
مقاومت فشاری بتن پودری واکنش پذیر معمولاً حدود 200 مگاپاسکال (psi29000) است، اما میتواند با مقاومت فشاری تا 810 مگاپاسکال (psi118000) تولید شود (Semioli 2001). با این حال، استحکام کششی نسبی کم، در ساختمان های ویژه به تقویت پیش تنیدگی نیاز دارد.
جدول بالا خواص بتن سخت شده RPC را با بتن 80 مگاپاسکال (psi11600) مقایسه می کند. RPC در پل های عابر پیاده پیدا کرده است نیز استفاده شده است. همچنین تخلخل کم RPC، دوام و خواص حمل و نقل فوق العاده ای ارائه می دهد که آن را به ماده ای مناسب برای ذخیره سازی زباله های هسته ای تبدیل می کند (Matte and Moranville 1999). یک نوع بتن پودری واکنش پذیر با حرارت کم برای رفع نیازهای ریختن بتن انبوه برای تشک های پایه راکتور هسته ای و مهار زیرزمینی زباله های هسته ای توسعه یافته است (Gray and Shelton 1998).
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.