روش ساخت آزمایشگاهی بتن از پیش آکنده (دوغابی)

بتن پیش آکنده چیست؟

بتن پیش آکنده به بتنی گفته می‌شود که در آن ابتدا سنگدانه‌های درشت در قالب ریخته شده و سپس از طریق لوله‌های تزریق، ملات با فشار مناسب به داخل حفرات بین دانه‌های درشت رانده می‌شود.

کاربرد بتن پیش آکنده (دوغابی)

از این نوع بتن در ساخت بتن سنگین، بتن ریزی در زیر آب، تعمیر بتن، بتن‌های حجیم، بتن‌های با جمع شدگی کم برای مخازن آب و فاضلاب، بتن ریزی در هوای گرم و سرد و همچنین ایجاد بتن‌های با نمای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ساخت بتن‌های سنگین معمولا از سنگین‌دانه‌های درشت استفاده می‌شود. در بتن ریزی زیر آب به ویژه زمانی که جریان آب شدید است، این روش کاربرد جدی دارد. در این حالت سر لوله تزریق باید همواره در ملات تزریق شده قرار داشته باشد و شروع کار از جهاتی شبیه بتن ریزی با لوله ترمی یا پمپ کردن مستقیم است.

در بتن ریزی‌های هوای گرم یا سرد ابتدا آب سرد یا آب گرم در سنگدانه‌های درشت ریخته می‌شود، سپس با وجود آب یا پس از تخلیه آب، ملات تزریق می‌شود. در صورت وجود آب عملیات تزریق شبیه بتن ریزی زیر آب خواهد بود.

مزایای استفاده از بتن پیش آکنده

تعمیر با روش پیش آکنده برای ضخامت‌های بیش از 100 میلی‌متر امکان پذیر است. امکان ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری و جمع شدگی ناشی از خشک شدگی در بتن سخت شده تعمیری، با این روش بسیار کم خواهد بود.

به دلیل مصرف مواد سیمانی کم از این روش از بتن‌های حجیم برای کاهش گرمازایی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل کاهش مصرف مواد سیمانی در بتن پیش آکنده، جمع شدگی این بتن‌ها نصف یا یک سوم بتن معمولی است.

مصالح مورد نیاز برای ساخت بتن از پیش آکنده

1. سیمان و مواد سیمانی جایگزین

از انواع سیمان پرتلند با رده‌های مختلف مقاومتی و همچنین انواع سیمان آمیخته می‌توان در این نوع بتن استفاده کرد. همچنین از انواع پوزولان‌ها و سرباره‌ها نیز می‌توان به عنوان جایگزین سیمان بهره برد. مانند خاکستر بادی به دلیل ایجاد روانی و کارائی بهتر در ملالت تزریقی و همچنین دوده سیلیسی.

توصیه می‌شود، از سیمان‌های زودگیر یا سخت شونده و رده‌های مقاومتی 525 یا با کسب مقاومت سریع در بتن از پیش آکنده استفاده نشود.

2. سنگدانه

به دلیل محدودیت‌های قرارگیری بتن در داخل قالب، حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشت در بتن آرمه سنگین نباید بیشتر از 38 و کمتر از 20 میلی‌متر و نیز از یک پنجم حداقل ابعاد قطعه و نصف فاصله آزاد آرماتورها بیشتر در نظر گرفته شود.

در بتن غیرمسلح، استفاده از حداکثر اندازه‌های بیشتر با رعایت محدودیت‌های هندسی امکان‌پذیر است. حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشت در تعمیر ممکن است تا 20 میلی‌متر کاهش داده شود.

برای بتن‌های غیرمسلح به ویژه بتن‌های حجیم، استفاده از حداکثر اندازه‌های تا 150 میلی‌متر به کار می‌رود. به هرحال حداقل اندازه اسمی به صورت متناسب تغییر کرده و ماسه مصرفی نیز باید مناسب این نوع شن باشد.

حداقل اندازه اسمی سنگدانه نیز نباید از یک سوم حداکثر اندازه اسمی کوچکتر باشد، همچنین نباید در بتن‌های از پیش آکنده از 5/12 میلی‌متر کمتر باشد.

وجود سنگدانه ریز در سنگدانه درشت موجب پرشدگی فضای خالی شن‌های ریخته شده در قالب می‌شود و کار تزریق را دشوار می‌کند.

محدوده دانه‌بندی سنگدانه درشت با حداثکر اندازه اسمی 38 و حداقل اندازه اسمی 5/12 میلی‌متر برای بتن مسلح و همچنین محدوده پیشنهادی دانه‌بندی سنگدانه ریز برای تزریق به صورت زیر در دو جدول جداگانه پیشنهاد شده است:

3. مواد افزودنی

در ملات تزریقی بتن از پیش آکنده استفاده از مواد روان کننده یا فوق روان کننده، حباب هواساز، دیرگیرکننده، منبسط کننده و اصلاح کننده گرانروی یا ضد آب شستگی، توصیه می‌شود.

همچنین از مواد پرکننده غیرفعال (پودر سنگ) برای بهبود کارایی ملات و سهولت تزریق می‌توان استفاده کرد.

در بتن ریزی در هوای سرد ممکن است با احتیاط کامل از مواد زود سخت کننده نیز استفاده نمود.

برای ایجاد اتصال بهتر بین ملات و سنگدانه درشت، گاهی از مواد منبسط کننده نیز برای کاهش جمع شدگی استفاده می‌شود، مواد حباب هواساز نیز تاحدودی از جمع شدگی جلوگیری می‌کند. پودر سنگ هم می‌تواند به عدم جداشدگی، عدم آب انداختن و ضدآب شستگی ملات نیز کمک کند.

طرح اختلاط بتن (دوغابی) از پیش آکنده

در استاندارد ملی 17766 آزمایش‌های لازم برای طرح اختلاط روان ملات پیش آکنده پیش بینی شده است.

اما در زیر به الزامتی که باید رعایت شود اشاره می‌شود:

الف) طرح مخلوط ملات با سنگدانه‌های ریز باید به گونه‌ای باشد که امکان تزریق آن در بین سنگدانه‌های درشت وجود داشته باشد. ملات تزریقی باید به طو.ر کافی روان باشد. نسبت آب به مواد سیمانی ملات از پیش آکنده همان نسبت آب به مواد سیمانی بتن معمولی خواهد بود.

ب) آب انداختن سه ساعته ملات باید کمتر از 3 درصد باشد. همچنین انبساط سه ساعته (در صورت لزوم) باید بین 5 تا 10 درصد محدود شود.

پ) مقاومت فشاری ملات تزریق معمولا 25/1 تا 5/1 برابر مقاومت فشاری مشخصه بتن در نظر گرفته می‌شود. این نسبت باید در مورد مقاومت فشاری هدف طرح مخلوط ملات و بتن نیز به کار رود.

ت) تهیه آزمونه‌های استوانه‌ای در این نوع بتن، با ریختن سنگدانه‌های درشت در استوانه و گذاشتن درپوش سوراخ‌دار و تزریق ملات از زیر استوانه انجام می‌شود.

ث) برای ارائه طرح مخلوط بتن باید مقدار فضای خالی یک متر مکعب سنگدانه درشت با توجه به وزن واحد حجم مقدار فله‌ای رخته شده در قالب و چگالی متوسط ذرات آن محاسبه شود، یا به طور مستقیم اندازه گیری شود.

تجهیزات لازم برای ساخت نمونه بتن دوغابی در آزمایشگاه

1. قالب استوانه ای به ابعاد  305 × 152 میلی متر
2. صفحه انتهایی بالایی
3. بافت متخلخل
4. صفحه انتهایی پایینی
5. پارچه منفذ دار از جنس پارچة كتاني سفيد، بدون روغن و گريس.
6. ابزار لازم براي تزريق ملات که توانايي خارج كردن ملات با سرعت يكنواخت 4/1 تا 8/2 ليتر بر دقیقه با فشار تا 345 كيلو پاسكال را دارا باشد.
7. چكش با سر لاستيكي و وزن تقريبي دويست و پنجاه گرم.
8. باسكول مخصوص توزين اشياء با دقت حدود 3/0 درصد بار آزمون در هر نقطه از محدوده مورد استفاده.
9. زمان سنج، كه حداقل قرائت آن بيش از 2/0 ثانيه نباشد.
10. دماسنج، با دقت تا نيم درجه سيليسيوس براي اندازه گيري دماي محيط و ملات.

شکل 3

مراحل ساخت بتن دوغابی (از پیش آکنده) در آزمایشگاه

بعد از تهیه مصالح لازم و توزین آن‌ها و مشخص کردن میزان استفاده از هرکدام، مراحل زیر برای ساخت بتن از پیش آکنده در آزمایشگاه دنبال کنید:

1. هر كدام از قالبهاي استوانه اي را به طور عمودي روي صفحة تحتاني آن، كه روي سطح همواري قرار دارد، قرار دهيد.
2. سنگدانه هاي درشت را در سه لاية تقريباً مساوي در قالب قرار دهيد. هر لايه را با 10 مرتبه چكش زدن به محيط پيراموني قالب، متراكم كنيد. هنگامي كه قالب پر شد، همة محتواي قالب را با ضربه زدن متراكم كنيد تا هيچ سنگدانه اي از سطح بالايي قالب بالاتر نيايد.
3. يك لايه با بافت متخلخل, كه در آن سوراخي براي مطابقت با سوراخ 19 ميلي متري در صفحه بالايي قالب ايجاد شده است را روي سنگدانه ها قرار دهيد. صفحة بالايي را بر روي قالب قرار دهيد و بولتها را نصب كرده و محكم كنيد. مجموعة شيرهاي بالايي و پاييني را متصل كرده و آن را براي وصل كردن شلنگ پمپ ملات همان طور كه در شكل 3 نشان داده شده است، آماده كنيد.
4. در صورتي كه ميزان رواني ملات رضايت بخش بود ، قيف ملات را پر كرده و آن را تلمبه كنيد تا زماني كه همه آب و ملات رقيق شده از سيستم پمپاژ بيرون رود. جريان ملات را دوباره به قيف برگردانده و همان طور كه در شكل 3 نشان داده شده است، آن را به قسمت تحتاني قالب استوانه اي در شير3 متصل كنيد.
5. با باز بودن شیرهاي 2، 3 و 4، استوانه را با كمي بستن شير فرعي 1 پر كنيد. هنگامي كه ملات به راحتي از ميان درپوش شير 4 جريان يافت، شير فرعي را باز كرده و شيرهاي 2 و 4 را ببنديد. فشار هوایی به ميزان 70 تا 100 كيلو پاسكال، به مدت 5±30 ثانيه روی نمونه از طريق شير هواي 5 اعمال كنيد و سپس شير 3 را ببنديد. همين روند تهيه ملات را در استوانه هاي بعدي نيز انجام دهيد و روند بالا را براي هر کدام تكرار كنيد.
6. كل زمان صرف شده براي ملات ريزي و تحت فشار قرار دادن قالبهاي استوانه اي بايد بين 1/5 تا 3 دقيقه باشد.
7. ملات اگر به طور پيوسته متلاطم باشد ، مي تواند براي ملات ريزي استوانه هاي پيش آكنده به مدت 30 دقيقه بعد از اختلاط اوليه مورد استفاده قرار گيرد. به شرطي كه هيچ آبي به مخلوط اضافه نشود و حالت رواني به مدت زمان 35 ثانيه باقي بماند.
8. بعد از اين كه انبساط ملات كامل شد، مجموعه شير بالايي را جدا كرده و سر لوله را در سوراخ مركزي صفحة بالايي نصب كنيد. مراقب باشيد كه اشتباهاتي مانند لرزاندن نمونه، وارونه كردن استوانه، جدا كردن مجموعة شير 3 و نصب سري لوله در سوراخ مركزي صفحه پاييني را مرتكب نشويد. با دقت، مجموعه را به مكان و حالت اولية خود باز گردانيد. شيرها و اتصالات را بلافاصله پس از جدا كردن از صفحات انتهايي تميز كنيد.
9. نمونه ها را حداقل به مدت 24 ساعت بعد از برداشتن مجموعة شيرها تكان ندهيد. سپس قالبها را جدا كرده و نمونه هاي استوانه اي را مطابق بخش مربوطه، عمل آوري كنيد.
10. نمونه هاي ساخته شده در محل را در آغاز نگهداري در قالبها، از تابش مستقيم خورشيد يا يخ زدن محفاظت كنيد. هنگاميكه از مقدار زيادي پوزولان در مخلوط ملات استفاده شده باشد و يا تحت شرايطي با دماي پايين قرار گرفته باشد، جدا كردن قالبها را به خاطر جلوگيري از آسيب ديدن نمونه ها به تأخير بيندازيد.

برای تعیین مقاومت فشاری بتن از پیش آکنده باید از استاندارد ملی 8193 استفاده نمایید.