بتن حجیم به هر حجمی از بتن (معمولا با ابعاد بزرگ) که نیازمند تدابیر ویژه برای کاهش ترک خوردگی ناشی از گرمای آب گیری (هیدراتاسیون) سیمان باشد، گفته می شود. واکنش میان سیمان و آب، همراه با تولید گرما است و سبب افزایش قابل ملاحظه دمای درون قطعات بزرگ بتنی می شود.
اگر این گرما نتواند به سرعت تخلیه شود، تغییر حجم ناشی از افزایش و کاهش دمای سازه، ممکن است تنش ها و کرنش های قابل ملاحظه ای ایجاد کند که نتیجه آن ترک خوردگی بتن خواهد بود. این تدابیر لازم برای کنترل دمای بتن ممکن است قبل، همراه و یا بعد از بتن ریزی اعمال شوند. اندازه بزرگ ترین دانه سنگی بتن حجیم معمولا بزرگتر از بتن های متداول است و دانه بندی سنگ دانه ها باید با دقت بیشتری کنترل شود تا با حداقل سیمان ممکن (یا به کمک پوزولان ها)، طرح اختلاط مناسب تهیه شود(+)
هدف از طراحی بتن حجیم برآوردن الزامات مورد نیاز همراه با تولید کمترین گرمای ممکن و در نظر داشتن صرفه اقتصادی می باشد. معمولا پایایی، مسائل حرارتی و اقتصادی، مهم ترین عوامل در طراحی سازه های بتنی حجیم هستند و عامل مقاومت اغلب در درجه دوم اهمیت قرار می گیرد. در طراحی مخلوط های بتن حجیم با کیفیت مطلوب (مقاومت و پایایی)، باید کمترین مقدار سیمان به مصرف برسد، تا ترک خوردگی حرارتی کاهش یابد.
سنگ دانه ها در بتن حجیم
سنگ دانه های مصرفی در بتن حجیم ، باید از نزدیک ترین و مناسب ترین منابع موجود در اطراف ساختگاه تامین شوند. منابع می توانند شامل سنگ دانه های طبیعی موجود در آبرفت های کنار رودخانه ها، تراس های آبرفتی مرتفع تر، معادن سنگ کوهی یا مخلوطی از آنها باشند.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی سنگ دانه های مناسب برای بتن ریزی های حجیم باید منطبق بر استاندارد ها باشد. بسیاری از سنگ دانه هایی که حداقل کیفیت مورد نیاز را دارا می باشند نیز به شرط حفظ پایایی بتن، می توانند مورد استفاده قرار بگیرند.
در بتن حجیم به منظور کاهش مشکلات ناشی از گرمای آب گیری باید با توجه به سایر موارد، از بزرگ ترین اندازه ممکن سنگ دانه ها استفاده شود. اما استفاده از سنگ دانه های درشت سبب افزایش پدیده جدا شدگی در بتن می شود، که این پدیده باید به کمک طراحی مخلوط هایی با دانه بندی مناسب کنترل شود(+)
طبقه بندی سنگ دانه ها در بتن حجیم
- برای تولید بتن با دانه بندی مناسب، باید سنگ دانه ها بر اساس اندازه، طبقه بندی شوند. سنگ دانه ها به دو گروه اصلی درشت (شن) و ریز (ماسه)، طبقه بندی می شوند. در طبقه بندی سنگ دانه مصرفی در بتن حجیم ، بزرگ ترین اندازه اسمی 150 میلی متر می باشد. می بایست بر اساس نیاز، اندازه سنگ دانه مورد استفاده در بتن تعیین شود.
- استفاده از سنگ دانه های بزرگتر از 150 میلی متر در بتن حجیم با این شرط امکان پذیر است که در کیفیت بتن، استهلاک دستگاه ها و روش اجرا اثر منفی نداشته و موجب کاهش هزینه ها شود.
دانه بندی سنگ دانه در بتن حجیم
- شن و ماسه باید به طور جداگانه انباشته شوند و توزیع دانه بندی هر یک با توجه به استاندارد ها انجام شود.
- از آنجا که تغییر دانه بندی ماسه (هرچند در محدوده مجاز) اثرات منفی در کارایی مخلوط بتن دارد، بنابراین باید دانه بندی ماسه مصرفی و میزان رطوبت آن تا حد امکان در طول زمان اجرا یکنواخت باقی بماند.
- در بتن های حجیم که قطر بزرگ ترین سنگ دانه مصرفی در آنها بیش از 40 میلی متر است، به ویژه بتن هایی که با استفاده از سنگ دانه های شکسته حاصل از معدن سنگ تهیه می شوند، چون میزان سنگ دانه های درشت نسبت به بتن های معمولی زیادتر و میزان سیمان و ماسه مصرفی کمتر است، بتن ظاهری خشن داشته و چسبندگی و قوام آن کم می شود. در این حالت بهتر است با ساخت طرح اختلاط آزمایشی و پس از تایید، این کمبود با مصرف میزان مناسبی از پودر سنگ، حاصل از فرایند تولید سنگ دانه، یا دیگر افزودنی های بتن معدنی مجاز جبران شود.
کیفیت سنگ دانه ها در بتن حجیم
سنگ دانه در بتن حجیم باید تمیز، مقاوم، سخت، پایا و بدون هر گونه اندود باشد. دانه ها باید تا جایی که امکان دارد، گرد و مکعبی شکل باشند.
کنترل کیفیت سنگ دانه ها در بتن حجیم
پس از طی شدن هر یک از مراحل فرایند تهیه، طبقه بندی و انباشت سنگ دانه ها و در حین عملیات اجرایی، آزمایشگاه بتن مستقر در کارگاه باید کیفیت سنگ دانه های مصرفی را کنترل کیفیت بتن کند. کلیه برنامه ریزی ها و فعالیت ها، باید در قالب سیستم کنترل کیفیت انجام شود تا از رعایت تمامی نکات در کیفیت سنگ دانه اطمینان حاصل شود. برخی از مواردی که باید در کنترل کیفیت مورد آزمایش قرار بگیرند عبارتند از:
- دانه بندی
- ذرات عبوری از الک نمره 200 از طریق شستن
- درصد رطوبت
- درصد ناخالصی ها
- وزن مخصوص ظاهری، حقیقی و جذب آب