بتن مقاومت بالا – HSC

بر اساس تعریف موسسه بتن آمریکا، بتن با مقاومت بالا بتنی است که دارای مقاومت فشاری بالاتر از MPA 42 برای بتن ساخته شده از سنگدانه های سبک باشد. ساخت بتنی با مقاومت زیاد و در حدMpa 120 و استفاده از آن در ساخت سازه های مختلف به ویژه ساختمان های بلند، در کشورهای پیشرفته دنیا رواج یافته ساخت. از جمله مزایای این بتن ها می توان به مقاومت فشاری و مقاومت کششی بالا، مدول الاستیسیته بیشتر و نفوذپذیری کمتر آن ها اشاره کرد. از عوامل موثر در رسیدن به چنین مقاومت های بالا در بتن، استفاده از شن و ماسه مقاوم و با شکل مناسب، افزایش مقدار سیمان مصرفی ، محدود کردن اندازه بزرگترین سنگدانه ، استفاده از ماسه با مدول نرمی مناسب و نسبت ماسه به سیمان مناسب برای همگنی بیشتر آن می باشد. همچنین با استفاده از مواد بسیار ریزدانه و با اندازه هایی کمتر از دهم میکرون مانند دوده سیلیس می توان مجموعه ای متراکم تر و با تخلخل بسیار کم را تهیه نمود .

خواص:

غالبا ًرشد مقاومت بتن HSC در سنین اولیه نسبت به بتن معمولی بیشتر است، ولی افزایش مقاومت در طول زمان، تابع مواد تشکیل دهنده و روش های عمل آوری بتن می باشد. نکته قابل توجه در عمل آوری بتن با مقاومت زیاد، تامین رطوبت و دمای کافی است تا در طول دوره عمل آوری، آبگیری سیمان تداوم داشته باشد.
مقاومت کششی بتن از دیگر خصوصیات مکانیکی آن می باشد. به طور معمول مقاومت کششی بتن حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد مقاومت فشاری آن است، بنابراین کلیه عوامل موثر بر مقاومت فشاری بر روی مقاومت کششی نیز تاثیر گذار بوده و مقاومت کششی بتن HSC به مراتب بیشتر از بتن معمولی می باشد. از آنجاکه مقاومت بتن تا حد زیادی به میزان تراکم آن بستگی دارد، لازم است میزان روانی مخلوط به حدی باشد که امکان دستیابی به یک تراکم مناسب را فراهم سازد. با افزودن فوق روان کننده، میکرو سیلیس و نظایر آن به مقدار مناسب در مخلوط بتن میتوان کارایی مورد نظر را تامین کرد. منحنی تنش – کرنش و ضریب ارتجاعی بتن از دیگر ویژگی های مکانیکی بتن می باشد. شکل منحنی تنش – کرنش بتن با مقاومت بالا در مقایسه با بتن معمولی ، خطی تر و دارای شیبی بیشتر می باشد.
مقدار کرنش در حداکثر تنش ممکن است بیشتر از مقدار مشابه در بتن معمولی باشد. با این حال کرنش نهایی در بتن با مقاومت بالا نسبت به بتن معمولی کمتر است. به بیانی دیگر ، بتن HSC تردتر از بتن معمولی می باشد. برای رفع این کمبود و افزایش میزان نرمی بتن با مقاومت بالا می توان به آن الیاف کوتاه اضافه نمود. ضریب ارتجاعی یا همان شیب منحنی تنش – کرنش برای بتن با مقاومت بالا در مقایسه با بتن معمولی دارای مقادیر بالاتری است یعنی بتن با مقاومت بالا، علاوه بر اینکه می تواند تنش بسیار بالاتری را نسبت به بتن معمولی تحمل کند، دریک تنش یکسان کرنشی به مراتب کمتر از بتنهای معمولی از خود نشان می دهد.
وزن مخصوص بتن از دیگر مشخصه های آن است. نتایج بررسیها نشان می دهد که وزن مخصوص بتن های با مقاومت بالا، اندکی بیشتر از بتن های معمولی ساخته شده از همان مصالح می باشد. با این حال، وزن سازه های ساخته شده با بتن HSC در مقایسه با بتن های معمولی به مراتب سبکتر بوده که این نکته یکی از مزیت های استفاده از بتن با مقاومت بالا، به خصوص در مناطق زلزله خیز به حساب می آید. در ضمن پدیده خزش، نفوذ ناپذیری و سایش در بتن های با مقاومت بالا نسبت به بتن های معمولی کمتر و دوام و مقاومت برشی، بیشتر می باشد .

image

کاربرد:

امروزه استفاده اصلی از بتن HSC در ساختمان های بلند مرتبه، پل های پیش تنیده و ساخت بعضی سازه های خاص می باشد. اگر چه در ساخت قسمت های مختلف ساختمانهای بلند ممکن است از بتن با مقاومت بالا استفاده شود، ولی کاربرد اصلی بتن HSC در ساخت ستون های این نوع ساختمان ها می باشد. با انجام چنین کاری ابعاد ستون ها به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته و امکان افزایش تعداد طبقات یک ساختمان فراهم می آید. در ساخت پل ها نیز از بتن با مقاومت بالا بطور روز افزونی استفاده می شود. مقاومت کششی بتن با ازدیاد مقاومت فشاری آن افزایش یافته و این امر در طراحی اعضای بتنی پیش تنیده نظیر شاه تیر ها (که در آن مقاومت کششی بتن کنترل کننده است) دارای ارزش زیادی می باشد. همچنین کاهش خزش در بتن با مقاومت بالا، برای کاهش اتلاف پیش تنیدگی شاه تیرهای پل مفید است. ساخت سازه های خاص نظیر سازه های ساحلی، سقف جایگاه تماشاگران میادین ورزشی، پایه های بعضی پل ها، عرشه پل های کابلی در دهانه های بزرگ جهت کاهش وزن عرشه و غیره نیز ممکن است از بتن با مقاومت بالا استفاده شود.