بتون حجيم چيست

بر طبق “ ACI207 “ بتون حجيم به هر مقدار زيادي از بتون كه به اندازه كافي بتوان از آن براي نيازهاي مربوط به توليد حرارت و ميزان تغييرات آن براي به حداقل رساندن عمل ترك خوردن استفاده نمود ، گفته ميشود . هيدراتاسيون توليد گرما بع آرامي در بتون ، منتشر ميشود ، بخش نازكي از آن بلندتر است و داخل آن را خنك ميكند . اين ميتواند در نتيجه حرارت بالاي اختلاف سطح بين سطح بتون و داخل آن باشد ، موضوع بعدي پرداختن به فشارهاي حرارتي بالاست كه در نتيجه ترك خوردن بتون و عدم استحكام ساختار ، حاصل ميشود .

“ كاهش فشار حرارتي ”
سه شيوه قابل قبول كلي براي كاهش فشار حرارتي وجود دارد :‌
۱ـ كاهش كلي سيمان بتون
۲ـ كاهش سيمان پورتلند بتون
۳ـ پايين آوردن تدريجي فرآيند هيدراتاسيون از طريق استفاده از راههاي مجاز خنك كردن بتون .
“ سيمان آهنگدازي تا چه حد كمك ميكند ؟‌”‌
هنگاميكه سيمان آهنگدازي به مخلوط بتوني اضافه ميگردد ، گرماي كمتري حاصل ميشود و فشار حرارتي كاهش مي يابد :
۱ـ به دليل افزايش مقاومت در سيمان آهنگدازي ، كل سيمان بتون ، كاهش مي يابد .

۲ـ سيمان پورتلند توسط درصدي از سيمان آهنگدازي ، كاهش پيدا ميكند .
۳ـ ويژگي هاي هيدراتاسيون سيمان آهنگدازي آنهايي هستند كه در توليدات فوري و اوج حرارت بتون ، كاهش مي يابند .
“ جانشيني سطوح مختيف آهنگدازي ”
معمولاً از ۶۵ تا ۸۰ در صد بهينه جابجايي سطوح با استفاده از بتون بدست مي آيد . اين سطوح كاهش دماي قابل توجهي را موجب مي گردند كه از مقاومت زياد حاصلميشود . استفاده از سطوح ۵۰ تا ۶۵ درصد در جابجايي بتون حجيم در مقادير كمتر ، موفقيت آميز بوده است حرارت تركيبات و مواد تشكيل دهنده بايد تا جايي بالا رود كه مطمئن هستيم مورد نياز ويژگيهاي حرارتي و مقاومتي مي باشد .

نمودار ۲ ، گرماي ويژه هيدراتاسيون يك تركيب سيمان پورتلندي
معمولي را از ۲۵ تا ۷۵ درصد سيمان آهنگدازي جانشين را نشان مي دهد . توجه داشته باشيد كه افزايش ميزان سيمان آهنگدازي ، اوج حرارت هيدراتاسيون را پايين آورده و به حداقل مي رساند ، نواحي زير منحني ، ‌نمايانگر كل حرارت توليد شده هستند .

نواحي كه نشان مي دهند كل حرارت توليد شده از ۷۵ درصد سيمان آهنگدازي ، كمتر هستند ، حتي اگر نقطه اوج حرارت هيدراتاسيون از ۵۰ درصد سيمان جايگزين ، زياد كاهش پيدا نكند .
نمودار ۳ ،‌تاثير سيمان آهنگدازي را بر افزايش دما در بتون حجيم نشان ميدهد كه در نقطه اوج دما تا ۱۹ درجه فارنهايت و با ۶۵ درصد سيمان جايگزين و نيز تا ۴۲ درجه فانهايت و با ۸۰ درصد سيمان جايگزين ، افت پيدا كرده است .

خلاصه اجرايي
اين گزارش درباره اثبات عمليات جايگزيني بتون حجيم ، پيشنهاداتي را ارائه ميدهد و در مورد آنها بحث ميكند كه مربوط به “ آبراه مركزي ” سومين تونل بندري در بوستون ، ماساچوست ميباشد ، درباره مقاومت فرآيند بتون حجيم ، فرصتهايي براي بهسازي آن و توصيه هايي براي توجه به اين بهسازي در حال و آينده ، ارائه مي نمايد

گروه بازبيني ، مشتمل بر ۵ مهندس با سوابق متعدد و تجارب قراردادهاي مواد/ساختمان ميگردد . سه پروژه ساختماني فعال براي شركت آنها انتخاب شد و زمينه آنها مورد بررسي قرار گرفت . فعاليتها شامل بررسي گزارشهاي پروژه ، مصاحبه هاي فردي ، مشاهدات عمليات جايگزيني بتون حجيم در ساختارها ، و مشاهدات پروژه فردي روند آزمايشي مواد بتوني ، ميباشد . اين گروه ماموريتي نيز در CA/T آزمايشگاه مركزي مواد ، انجام دادند .

در يك ملاقات خصوصي با مديريت كل B/PB ، بحث گروه به توصيه هاي مربوط به اختصاص دادن مكمل به بتون حجيم و به بتون قبل از جايگزيني ، جايگزيني و بعد از جايگزيني كشيده شد . بحث هايي كه شامل مواد و تركيباتي ميشد كه امروزه به كار ميروند : نياز به بررسي كيفيت و نياز به كنترل كيفي بهسازي پيمانكار در همه مراحل اين فرآيند .
با دنبال كردن نتايج به دست آمده از بررسي مشابهي كه در ۱۹۹۴ صورت گرفته است ، گروه احساس كرد كه موضوعات پيشين مربوط به

جلوگيري از ترك خوردگي ، كاملاً حل شده است .

مقدمه
اين بررسي يك مجموعه از بررسيهاي فرآيند در مورد مسائل مربوط به پروژه آبراه مركزي بوستون ميباشد . اعضاي گروه كه اين بررسي را انجام داده اند ، همگي داراي سوابق ساختماني هستند كه درخور بررسي جايگزيني بتون حجيم ميباشند و اين عامل كليدي در ساختار پروژه آبراه مركزي /تونل (CA/T) ميباشد . برسي قبلي فرآيند جايگزيني بتون حجيم در پروژه CA/T در جولاي ۱۹۹۴ صورت پذيرفته بود . در ضمن بررسي هاي خلاصه اوليه ،‌مساله ترك خوردگي در ديواره هاي تونل ،

توجه آنها را به خود جلب كرده بود . در نتيجه ، در اين گزارش توجه گروه به اين مساله معطوف شده است . نتيجه كلي اين گزارش بيان ميدارد كه ترك خوردگي ديواره هاي تونل به دليل نسبتهاي متفاوت افت بتوني بين ديواره هاي تازه ساخت و تخته بتوني كف قبلي كه ديواره ها با آن در تماس بودند ايجاد شده است . گزارش توصيه هاي متعددي براي كاهش ترك خوردگي پيشنهاد كرد مانند : كاهش طول ديوار يا ايجاد ترك در جاهاي مخصوصي از ديوار اين گزارش به عنوان يك منبع سودمند در بهبود و يا اجراي قرارداد نيازهاي بعدي قرارداهاي CA/T ، عمل كرد .

براي اين بررسي فرآيند بتون حجيم ، گروه انتخاب شده ،‌توجه ويژه اي به نواحي خاص نداشت ، جز در مورد آزمايش فرآيندي كه از ديدگاه كلي تر نشأت مي گرفت . علاوه بر ايت به منظور آزمايش ديواره هاي تونل در قرارداد Co1A3 براي نشانه ترك خوردن موانع ، گروه نيازهاي ويژه و ساختارهاي زمينه اي نظير :
افزايش نصب و مراقبت ، نصب و نمايش سنسورهاي حرارتي تعبير شده ، جايگزيني بتون و تحكيم آن ، به عمل آوردن بتون و بررسي هاي آتي براي تركها را مورد بررسي قرار داد .
اعضاي گروه اعتقاد دارند كه بررسي بسيار موفقت آميز بوده است ؤ نتيجه آن تعدادي توصيه به كاركنان پروژه است كه بايد مدنظر داشته باشند . انجام اين بررسي و يافته هاي حاصل از آن ، توصيه ها و نتايجي است كه جزئيات آن در صفحات بعدي مورد بحث و بررسي قرار ميگيرد .

‌“توضيح در مورد پروژه ”
پروژه آبراه مركزي/تونل (CA/T) پروژه بزرگراه اصلي داخلي است كه با بهسازي I-93 ( آبراه مركزي ) و تكميل شرقي ترين پايه I-90 ( تونل تد ويليام ) در ارتباط است . مكان پروژه شهر بوستون است كه با وجود آبراه مركزي ، يك آزادراه بزرگ است كه از ميان مركز تجاري شهر بوستون ، ميپيچد . ازدحام تجارب سطوح مختلف انسداد آبراه با يك نسبت تصادفي كه چهار برابر ميانگين طبيعي براي سيستم داخلي است ، وجود دارد . يكي از اهداف پروژه كاهش انسداد شديد و بهبود جريان ازدحام است .

پروژه (CA/T) تقريباً از ۸ كيلومتر بزرگراه ميان ايالتي نو و بازسازي شده كه بيشتر آن به زير زمين خواهد رفت ، تشكيل شده است . پروژه از I-93 فراتر رفته و I-90 را بسوي شرق بوستون و فرودگاه لوگان ، گسترش ميدهد . بازسازي I-93 ، ۸ لاين رفت و آمدي در بخشي از تونل كه زير

بزرگراه در منطقه مركز تجاري شهر قرار دارد مهيا خواهد نمود . آبراه مركزي موجود ، از پيش با مجوز بهسازي سطوح موجود در آبراهها و آماده سازي يك فضاي باز ، تخريب خواهد شد . گسترش I-90 جديد ، شامب ۴ لاين ، تونل استوانه اي شناور در زير بندر بوستون است . پيش بيني ميشود كه تونل I-90 برخي از انسدادهاي I-93 را با هدايت رفت و آمد از جنوب و غرب ، مستقيماً به فرودگاه

لوگان و مسير IA در بوستون شرقي را كاهش دهد . اين پروژه توسط دولت “ تورن پيك ” ماساچوست و با كمك مديريت مشاور سرمايه گذاري مشترك B/PB ، در دست اجرا است . B/PB مسئول همه مديريت هاي پروژه شامل : تجزيه و تحليل و مستند سازي محيطي ،‌صدور مجوز ،

گرفتن حق راه ، توسعه طرح مقدماتي و مديريت ساختمان ميباشد . مجموعه طرحهاي نهايي تقريباً با ۵۰ قسمت مشاوره طرح (SDC) تحت نظر B/PB ، تكميل ميشوند ، تقريباً ۹۰ مجموعه جداگانه ساختماني در حال حاضر در دست احداث است .
هزينه كل طراحي و ساخت پروژه CA/T فعلاً در حدود ۸/۱۰ ميليارد دلار ،‌تخمين زده ميشود .

«توضيح بررسي فرآيند»
«هدف بررسي»
هدف اين بررسي ارزيابي همة سطوح بتون حجيم در پروژة CA/T ، مي باشد . اهداف ويژة آن عبارتند از :
۱ـ بررسي ويژگيهاي ساختاري و سفارش بهسازي مكانهايي كه تضمين شده هستند .
۲ـ بررسي معيارهاي آزمايش مواد و مشاهدة زمينة آزمايش ، ارائه پيشنهادات براي جاهاي مناسب .

۳ـ ارزيابي روشهاي ساختاري استفاده شده در مكانهاي مختلف .
۴ـ ارزيابي مشاهدات هر پروژة‌ابتكاري .

محدودة بررسي
بررسي در شانزدهم تا نوزدهم آگوست سال ۱۹۹۹ توسط يك گروه كه اعضاي آن عبارت بودند از : «لوتراي اندافيلو» (رئيس گروه) ، متخصص مواد ساختاري اجرايي بالا ، مركز منابع شرقي ، «گري جاكويش» مهندس ساختمان ، تقسيمات بزرگراه سرزمينهاي فدرال شرقي ،‌«باب نيليوس» استاد راهنماي زمين و گياه ، «بشل/پارسونز برنيكرهوف» ، «مايكل . اف . پرول» مهندس ساختمان و

مواد ، تقسيمات اصلي و «دانيل سي وود» مهندس ساختمان CA/T ، تقسيمات ماساچوست ، انجام پذيرفت . يافته ها و پيشنهادات قبلي به كاركنان پروژه در ۲۰ آگوست ۱۹۹۹ به كاركنان پروژه ارائه شد .
ملاقات مقدماتي بعداز ظهر دوشنبه شانزدهم آگوست در دفتر تقسيمات ماساچوست برگزار گرديد . سخنراني انجام گذفت و بخشهايي كه صورت نپذيرفت در رابطه با سابقة پروژة و طرح و ساختار پروژة CA/T بود . بقية ساعات بعد از ظهر در آزمايشگاه تست مواد پروژه CA/T ، پسري شد .

سخنراني توسط آقاي «داريل ساجنت» مدير خدمات فني ، B/PB صورت گرفت و يكي از كاركنان او آن را به سياستهاي پروژه و روند نمونه برداري و آزمايش بتون حجيم ارتباط داد .

روز سه شنبه ، گروه تحقيق به بررسي قرار داد C 01A3 ، دهليز I-90 و با همراهي آقاي «لين آلي» مهندس مقيم B/PB و آقاي «چالز بگين» مهندس مشاور مقيم ، مورد بررسي قرار گرفت . بازديد با يك مشاهدة صبحگاهي از جايگزين بتون كف بتوني زمين HOV14 ، آغاز شد . بعداز ظهر گروه بررسي زمين محل كار را به منظور بحث در مورد جايگزيني سيمان كه صبح همان روز ديده بودند و نيز بررسي گزارش محل كار (فعاليتهاي بازبيني) ، مورد بررسي قرار داد . چهار شنبه صبح

، گروه تحقيق قرار داد C09A4 ، مبادلة I-90/93 ، با همراهي آقاي «كيت استرانگ» مهندس كارگاه سرب ، و آقاي «پائول ايوانز» مخندس كارگاه ، بررسي كردند . بازديد شامل بحث اداري ، مشاهدات جايگزيني بتون «بخش شمالي ، مرز غربي ،‌فشار جانبي وارد بر كف) و جايگزيني كف بتوني تقويت شده تونل مرز شرقي ، مي گردد .

بعد از ظهر چهار شنبه را در مأموريتي در آزمايشگاه تست مواد پروژة CA/T و بحث در مورد مشاهدات روزمره با همراهي آقاي «سارجنت» و همكارانش سپري كردند .
پنجشنبه صبح ، گروه تحقيق قرار داد C17A2 ،‌دهليز I-93 را به همراهي آقاي «رينولد كاشينگ» مهندس مقيم ، بررسي نمودند . بازبيني شامل يك بحث دفتري و مشاهدة بتونهايي است كه در معكوس نمودن كف زمين ۲۵-۲ ،‌جيگزين شده بودند ، مي شد .

گروه ، پنجشنبه بعدازظهر را با بحث گروه به يافته ها و پيشنهاداتي در يك ملاقات خصوصي در حضور مديريت پروژه CA/T كشيده شد .
يافته ها و پيشنهادات
بخش ويژگيهاي تكميل پروژة CA/T
اگر چه تاكيد اصلي اين بررسي ، بر روي جايگزيني حجيم است ، اما موضوع اين تحقيق تنها به ويژگيهاي بتون حجيم نپرداخته است . با اين وجود ، ويژگيهاي كامل را بررسي كرديم و با اينكه همة پيشنهادات زير مربوط به بتون حجيم نمي باشد ، براي توجه بيشتر آنها را نيز بيان مي كنم .
موضوع ۱ ـ بخش ¼(C6) ، دربارة نيازهاي مطرح شده براي سيمان و خاكستر سبك توضيحاتي مي دهد ، اما نيازهايي را كه در انفجار زمين روباره هاي دانه دانة‌كورة‌دمشي ،‌بكار مي روند ،‌ليست نكرده است .

بحث : اين ويژگيها به طور اختصاصي نمي توانند از GGBFS استفاده نمايند . در عوض ، ما مي دانيم كه از روباره استفاده شده است و انتظار مي رود براي افزايش نيز از آن استفاده شود . بنابراين ما الزام نيازهاي خاص را براي ايجاد يكپارچگي متناسب به منظور استفادة صحيح از GGBFS ،‌مشاهده هستيم . اين نيازها بايد شامل نيازهاي آزمايشي و تأييد مواد باشد ،‌مواد مجازي كه مي توانند مورد استفاده قرار بگيرند (به عنوان مثال ، درجة ۸۰ ، ۱۰۰ و / يا ۱۲۰) و تغيير همة منابع با نسبت آب سيمان ، به نسبت مواد آب /

مواد شبه سيمان .
پيشنهاد ۱: ويژگيها بايد گسترش يابند تا همانگونه كه قبلاً ذكر شد ،‌براي استفادة صحيح از GGBFS ، ‌متناسب گردند .
موضوع ۲: بخش ۱٫۰۵ (D3C) ارزيابي بتوني و فرآيند قابل قبولي كه ممكن است با هر شرايطي متناسب نباشد را توضيح مي دهد .
بحث : به اين بخش از ويژگيها فقط به اين دليل پرداخته شده است كه سيلندر ها را بدست آوردن مقاومت كافي ، موفق نبوده اند . در چنين برنامة‌ خلاصه شده اي ،‌اين وظيفة پيمانكار است كه سطح كيفي مطلوب ويژگيها را عرضه نمايد . البته نمونه برداري تنها ارزيابي آن است . با اين حال

، بتون قابل قبول كه كاملاً پرداخت شده است ، تنها ۸۵% طرح مقاوم سازي را ممكن است نتواند با اين ستونها يا پرتوها ، متناسب داشته باشد را بدست آورده است . اين مي تواند براي جايگزيني بتون در جائيكه مقاومت طرح ،‌زياد ضرورتي ندارد ، مناسب تر باشد . ما نيازي نمي بينيم كه اين معيار سنجش در ويژگيها گنجانيده شود ،‌اما فكر مي كنيم بهتر آن است كه در مواردي كه متناسب تر مي باشند ، بكار گرفته شود . گنجاندن اين فاكتور غير ضروري در ويژگيها قدرت انتخاب مالكين را در هنگام افت مواد ، محدود مي سازد .

پيشنهاد ۲۰ : اين معيار را بايد از ويژگيها ،‌خارج نمود . از آن مي توان در سياست ارزشيابي جائيكه مراحل كاهش مقاومت به نظر مي رسد قابل قبول طرح و كاركنان پروژه باشد ، استفاده نمود . در مورد نمونه (C) بايد خواند : «نمونه توسط مهندس ، ارزيابي مي گردند» . پاراگراف D2 ، ممكن است براي ادغام اهداف اين پيشنهاد ،‌به توضيحات بيشتري نياز داشته باشد .
پيشنهاد ۲۶: در جاهائيكه سيلندها موفق نبوده اند و نمونه ها نيز ۱۰۰% مقاومت طرح را بدست نياورده اند ،‌به جاي توجه كامل توجه ها را به سوي يك خطاي ظاهري معطوف نمود .

موضوع ۳: بخش ۲/۰۵ (B1) براي استفاده از آرماتورهاي گالوانيزه در «بتون» اجزاه مي يابد .
بحث : مي دانيم كه ميله هاي گالوانيزه در پروژة CA/T به كار نرفته اند ،‌و اين در حقيقت به دلايل اقتصادي بوده است . تحقيقات انجام شده توسط برخي موسسات ، نشان مي دهد كه آرماتورهاي گالوانيزه در بتون و در يك PH كم بسيار خوب عمل مي كنند و همانگونه كه PH بتون به سن و محيط آن متغير است ، ميله هاي گالوانيزه ممكن است در طولاني مدت به اين خوبي عمل نكنند . نتايج مشابهي نيز در مورد نمونه هاي ديگر گالوانزه كارگذاشته شده

بتون ،‌بدست آمده است .
پيشنهاد۳ : اگر در يك پروژه آرماتورهاي گالوانيزه و با نمونه هاي گالوانيزة ديگر شروع به ادغام شدن در بتون نمايند ، كاركنان CA/T بايد تحقيقات مربوطه و تجارب موسسات ديگر را بررسي نمايند تا مطمئن شوند كه هنوز مجاز به استفاده از آنها هستند