بتن خودتراکم، که گاهی به بتن خودمتراکم نیز معروف است، با سیالیت بالای خود شناخته می‌شود. به مدد این ویژگی، بدون نیاز به تجهیزات ویبره در قالب‌های بتنی جاری شده و به‌طور کامل آن‌ها را پر می‌کند. این بتن غیرتفکیک‌شونده تحت وزن خود پخش می‌شود و در عین حال خواص بتن معمولی مانند دوام و مقاومت را حفظ می‌کند.
در برخی مخلوط‌های بتن خودتراکم، از افزودنی‌هایی مانند فوق‌روان‌کننده‌ها (سوپرپلاستیسایزرها) و تنظیم‌کننده‌های ویسکوزیته استفاده می‌شود تا پدیده آب‌انداختگی و تفکیک دانه‌ها کاهش یابد. وقتی بتن دچار تفکیک دانه‌ای شود، مقاومت خود را از دست داده و روی سطح آن نواحی حفره‌شده شبیه لانه‌زنبوری ایجاد می‌شود. با این حال، یک بتن خودتراکم با طراحی مناسب به‌خاطر شکل‌پذیری و پایداری خود از تفکیک دانه‌ای مصون است.
مواد تشکیل‌دهنده بتن خودتراکم
مواد مورد استفاده در ترکیب بتن خودتراکم عبارت‌اند از:
سیمان پرتلند
اغلب از سیمان پرتلند با درجه‌ی مقاومتی ۴۳ یا ۵۳ استفاده می‌شود.
شن و سنگدانه‌ها
اندازه سنگدانه درشت معمولاً تا ۲۰ میلی‌متر محدود است؛
در سازه‌های با آرماتورگذاری متراکم، اندازه می‌تواند بین ۱۰ تا ۱۲ میلی‌متر باشد.
برای عملکرد بهتر، سنگدانه‌های گرد یا مکعبی با دانه‌بندی‌یافته توصیه می‌شوند.
سنگدانه‌های ریز می‌توانند طبیعی یا مصنوعی باشند و به‌طور یکنواخت درجه‌بندی شده‌اند؛ معمولاً اندازه‌ی آن‌ها کمتر از ۰٫۱۲۵ میلی‌متر است.
آب
آب در بتن خودتراکم همانند بتن معمولی به‌کار می‌رود و ضوابط کیفی مشابهی دارد.
افزودنی‌های معدنی
نوع و مقدار این افزودنی‌ها بسته به طرح مخلوط و خواص مورد نیاز متغیر است. مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
خاکستر بادی (Fly Ash): برای بهبود پرکنندگی ماتریکس داخلی بتن و کاهش تخلخل که منجر به کم شدن نفوذپذیری و ارتقای کیفیت سازه می‌شود.
ساز هیدراته آسیاب‌شده کوره بلند (GGBS): روانی و رفتار رئولوژیک بتن را بهبود می‌بخشد.
پودر سنگ: برای افزایش مقدار جزء پودری مخلوط افزوده می‌شود.
دود سیلیسی (Silica Fume): مقاومت مکانیکی و دوام سازه را افزایش می‌دهد.
افزودنی‌های شیمیایی
فوق‌روان‌کننده‌ها (Superplasticizers): برای کاهش میزان آب مصرفی و افزایش کارایی بتن.
هوادهنده‌ها (Air‑Entraining Agents): برای بهبود مقاومت در برابر چرخه‌های یخ‌زدگی و ذوب شدن.
کنترل‌کننده‌های گیرش (Retarders): برای تنظیم زمان گیرش بتن و فراهم آوردن زمان کافی جهت پخش و جای‌دهی مناسب.
خواص بتن خودتراکم
بتن خودتراکم به‌لطف به‌کارگیری مواد پُرکننده معدنی و افزودنی‌های ویژه در برابر جداشدگی (segregation) مقاوم است. همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، این نوع بتن باید سیالیت بالایی داشته باشد تا تحت وزن خود قالب‌های ویژه را بدون نیاز به ارتعاش مکانیکی پر کند. همچنین باید آن‌قدر روان باشد که بتواند از میان نواحی پرتراکم آرماتورها در سازه عبور کند و مهم‌تر از همه، از ایجاد جداشدگی (حفره‌های لانه‌زنبوری) جلوگیری نماید. در برخی موارد، بتن خودتراکم بدون هیچ جداشدگی سنگدانه، تا ارتفاع بیش از ۵ متر هم اجرا شده است.
بتن خودتراکم با نسبت آب به سیمان مشابه بتن لرزه‌ای سنتی، به دلیل عدم استفاده از لرزش، دارای مقاومت کمی بالاتر است؛ چرا که رابط بین سنگدانه و خمیر سخت‌شده بهبود می‌یابد. لازم است توجه داشت که بتن خودتراکم باید سریع‌تر از بتن معمولی ریخته شود.
کاربردهای بتن خودتراکم
اصلی‌ترین کاربردهای بتن خودتراکم عبارت‌اند از:
-
اجرای فونداسیون گسترده (raft) و شمعی (pile foundations)
-
تقویت و مرمت سازه‌ها (retrofitting and repairing)
-
سازه‌هایی با توزیع پیچیده آرماتورها
-
ساخت سیستم‌های نگهدارنده خاک
-
شمع‌های حفاری‌شده (drilled shafts)
-
ستون‌ها
مزایای بتن خودتراکم
بتن خودتراکم در مقایسه با بتن معمولی دارای مزایای متعددی است که از جملهٔ آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
-
اجرای سریع بدون نیاز به متراکم‌سازی مکانیکی
-
بهبود قابلیت اجرا (Constructability)
-
کاهش نفوذپذیری در سازه‌های بتنی
-
حداقل کردن حفره‌ها در نواحی با آرماتوربندی متراکم
-
رفع مشکلات مرتبط با ویبره بتن
-
ایجاد سازه‌های با کیفیت بالا و بهبود یکپارچگی سازه‌ای
-
دوام، مقاومت و قابلیت اطمینان بالا
-
کاهش هزینه‌های نیروی کار
-
امکان طراحی‌های معماری نوآورانه به‌واسطه استفاده از قالب‌های پیچیده
-
ایجاد سطوح صاف‌تر و زیباتر از نظر ظاهری
-
تسهیل پمپاژ و تنوع در تکنیک‌های اجرا
معایب بتن خودتراکم
همان‌طور که برای هر ماده‌ی ساختمانی صدق می‌کند، بتن خودتراکم با محدودیت‌های زیر روبه‌رو است:
-
سخت‌گیری در انتخاب مواد: برای دستیابی به سیالیت و پایداری مطلوب، باید سنگدانه‌ها، سیمان و افزودنی‌ها با دقت بسیار بالا انتخاب شوند.
-
افزایش هزینه‌های ساخت: استفاده از مقادیر بیشتر افزودنی‌های ویژه و پودر معدنی، هزینه مخلوط نهایی را نسبت به بتن معمولی افزایش می‌دهد.
-
نیاز به بچ‌های آزمایشی متعدد: قبل از اجرای اصلی، لازم است چندین بچ آزمایشگاهی و آزمون میدانی انجام شود تا طرح مخلوط بهینه تعیین شود.
-
لزوم دقت بالاتر در اندازه‌گیری و کنترل: کنترل دقیق نسبت اجزای مخلوط و شرایط اجرایی (دما، رطوبت، زمان‌گیری) برای حصول نتایج یکنواخت ضروری است.
-
عدم وجود استاندارد آزمون بین‌المللی: تاکنون هیچ روش آزمون پذیرفته‌شده‌ی جهانی برای ارزیابی و تضمین کیفیت مخلوط بتن خودتراکم تدوین نشده است.
ملاحظات ویژه هنگام اجرای بتن خودتراکم
هنگام استفاده از این نوع بتن برای دستیابی به بهترین نتایج، چند ملاحظهٔ ویژه لازم است:
اولاً، تولید بتن خودتراکم نیازمند تجربه و دقت بیشتری نسبت به بتن ویبره‌شدهٔ معمولی است.
ثانیاً، قالب‌بندی مورد استفاده باید برای تحمل فشار هیدرواستاتیک بالاترِ بتن خودتراکم، نسبت به بتن معمولی، طراحی شود.
نهایتاً، استفاده از میکسرها در ظرفیت کامل به‌خاطر سیالیت بسیار بالای SCC توصیه نمی‌شود؛ زیرا ممکن است بتن در مسیر انتقال نشت کند و باعث آلودگی راه و محیط اطراف گردد.
