ویژگی ها وکاربرد بتن پلاستیک در سدها (بتن بنتونتی)

ناظر آزمایشگاه شرکت مشانیر - پروژه سد و نیروگاه تلمبه ذخیره ای سیاه بیشه

چكيده:
 

امروزه با توجه به کارکردها و کاربردهای مختلف سازه ها راهکارهای مختلفی در اجرای سازه ها و مصالح مصرفی آنها بکارگیری شده است که از آن جمله بتن های پلاستیکی1 می باشند. از مصارف مهم بتن پلاستیکی بکارگیری آنها در سازه آب بند براي كنترل تراوش در مقابل جريان آب و در پي تعبيه مي شوند و با توجه به شرايط خاك، در انواع گلهاي روان، بتن پلاستيك، بتن سازه اي و ... ساخته مي شوند . در این مقاله سعی شده به ویژگی ها و کاربرد این نوع بتن ها در سدها پرداخته شود.
واژه هاي كليدي: بتن پلاستیک ، بنتونیت ، پرده آب بند ، نفوذپذيری ، مدول الاستیسیته ، گراديان هيدروليکی ویسکوزیته ، مقاومت سايشی ، دوام ، انعطاف پذيري

مقدمه؛
 

فرار آب ذخيره شده در پشت سدهاي خاكي از طريق پي سد در صورتيكه كنترل مناسب وجود نداشته باشد مي تواند باعث بروز مشكلات جدي براي سد شود . بيشترين مشكل ناشي از افزايش گراديان خروجي آب بوده است كه سبب شناوري ذرات خاك در پاشنه سد و در نتيجه آغاز حركت ذرات خاك مي شود . براي كنترل تراوش از پي سد روشهايي براي كاهش تراوش 2آب به كار مي برند . يكي از روشهاي كاهش تراوش از پي حفر ترانشه در پي سد و پر كردن آن با مصالح بتن پلاستيك1 مي باشد
بتن پلاستيك مصالحي است با مقاو مت پايين (كمتر از بتن معمولي ) و داراي شكل پذيري بيشتر از بتن معمولي مي باشد . معمولاً در بتن پلاستيك از نسبتهاي سيمان به آب پايين استفاده مي شود . بتن پلاستيك علاوه بر تغيير شكل پذيري 3 بالا و نفوذ پذيري 4كم از مقاومت برشي متناسب با فشار اعمالي برخوردار مي باشد.
كنترل تراوش از زير پي سدها به روشهاي مختلفي صورت مي گيرد. جنس لايه هاي زمين در محل پي سد ، ميزان اهميت سد و تكنولوژي اجرايي قابل دسترسي از جمله عوامل مؤثر در انتخاب روش كنترل تراوش مي باشند.
پردة تزريق، آب بند سپري، پوشش بالادست و ديوار آب بند از روشهاي اصلي و متداول كنترل تراوش از پي سدها هستند. ديوارهاي آب بند داراي خصوصيات انعطاف پذيري بالا، نفوذپذيري كم و مقاومت فشاري5 متناسب با فشاراعمالي بوده و از اينرو در مناطقي كه پي سست، ضعيف و نفو ذپذيري بالايي دارند بكار مي روند .مراحل ساخت ديوارهاي آب بند شامل احداث ديوار راهنما و سكوي كار، حفاري ترانشه، اضافه كردن گل حفاري جهت پايداري ديواره ها و در نهايت پركردن آن با مصالح مناسب مي باشد. اين مصالح پر كننده مي تواند سنگدانه هاي مخلوط شده با گل بنتونيت، مخلوط سيمان و بنتونيت به صورت گل روان و يا بتن پلاستيك باشد.
بتن پلاستيك بتني با مقاومت بسيار كمتر از بتن معمولي، شكل پذيري زياد و نفوذپذيري پايين مي باشد . درزمينهاي آبرفتي با خاك ضعيف كه لازم است ديوار آب بند انعطاف پذير باشد و نيز مقاومت كافي جهت تحمل تنشهاي ناشي از بارگذاري سد را داشته و همچنين تراوش از زير پي سد را كنترل كند بتن پلاستيك مصالح مناسبي است.

تاریخچه:
 

قريب 50 سال از اختلاط بتن و بنتونيت جهت ساخت ديواره ي آببند سدها مي گذرد. همچنین حدود بيش از 20 سال است كه روش اختلاط سيمان و بنتونيت نيز به طور گسترده در اروپا ، آمريكاي شمالي و ژاپن متداول گشته است همچنین استفاده از بتن پلاستيك در ايران و با توجه به گسترش صعنت سد سازی از سال 1370 با ورود دستگاه حفاری دیوار آببند ( هيدروفرز ) افزايش چشمگیری داشته است .

بتن پلاستیکی چیست ؟
 

از اختلاط آب ، سیمان ، شن وماسه و بنتونیت ، بتن پلاستیک به دست می آید.

بنتونیت چیست ؟
 

بنتونیت نوعی رس است که خمیری بودن و نفوذ ناپذیر بودن بتن پلاستیک را تضمین می کند.
به عنوان عامل ایجاد کننده شکل پذیری مناسب ، پایدار کننده بتن پلاستیک تازه از جهت چسبندگی در مقابله با جداشدگی دانه های سنگی در بتن پلاستیک به کار می رود.

تفاوت بتن پلاستیک با بتن معمولی چیست ؟
 

· داراي ضريب ارتجاعي6 کمتري نسبت به بتن معمولي
· افزايش پلاستيسيته 7 بتن
· کاهش مقاومت فشاري
· بيش ترين استفاده در پرده هاي ناتراوا

ويژگيهاي بتن پلاستيك :
 

همانگونه كه ذكر شد بتن پلاستيك بتني با مقاومت بسيار كمتر از بتن معمولي، شكل پذيري بالا و نفوذپذيري پايين مي باشد . مواد تشكيل دهندة بتن پلاستيك سيمان ، سنگدانه و دوغاب بنتونيت مي باشد. علاوه براين مصالح ممكن است از برخي مواد مضاف نيز جهت اصلاح خصوصيات آن استفاده شود .

کاربرد بتن پلاستيک :
 

· کنترل تراوش در زير سد
· ايجاد ديوار آببند حول يک ساختگاه و تخليه آب از محل گودبرداري براي ساخت سازه مورد نظر
· جلوگيري از پخش شدن مواد آلوده (فاضلاب هاي صنعتي ، هرزه آبها و ...) در آب هاي زير زميني
· در پيرامون ساختگاه ، به عنوان يک عامل مناسب ميراکننده ارتعاشات مکانيکي يک پروژه
کاربرد اصلي بتن پلاستیک در ديواره آب بند در زير سدهاي خاکي و سنگريزه اي می باشد.

خواص مصالح و طرح اختلاط بتن پلاستيك :
 

در انتخاب نوع مصالح و طرح اختلاط بتن پلاستيك عوامل متعددي نظير ميزان نفوذناپذيري مورد نظر، شرايط ساختگاه، دسترسي به مصالح در محل، جنبه هاي اقتصادي و اجرايي موثر هستند.
بتن پلاستيك از مواد زير ساخته مي شوند:
· دوغاب بنتونيت : نقش اين ماده معلق نگهداشتن ذرات سيمان، شن و ماسه بهنگام اجراي عمليات، افزايش شكل پذيري و پايين نگهداشتن ميزان نفو ذپذيري است. براي تأمين قابليت انعطاف پذيري بالا در بتن پلاستيك از آب بيشتري در طرح اختلاط استفاده مي كنند. اين مسأله باعث غير پايداري بتن تازه (جداشدگي سنگدانه ها از سيمان) مي شود. بنتونيت بعنوان يك عامل پايدار ساز اضافه می شود تا ضمن يكنواخت كردن بتن تازه، شكل پذيري نهايي آنرا افزايش داده و نفوذ پذيري بتن را در حد مطلوبي نگهدارد تا بتوان از آن در ديوارهاي آب بند استفاده نمود. بنتونيت سبب جداسازي اجزاي تشكيل دهندة بتن پلاستيك شده و در نتيجه دانه ها و ذرات پس از جداشدن بهتر آب جذب مي نمايند. علاوه بر آن مخلوط يك دست تر و عمل آوري مناسبتري دارد. در صورت بالا بودن كيفيت بنتونيت از دوغاب هاي ۲ تا ۱۲ درصد و در صورت پايين بودن كيفيت آن از دوغاب هاي ۱۲ تا ۲۵ درصد استفاده مي شود.
· سيمان : سيمان عامل پيوند دهندة اجزاء بتن پلاستيك مي باشد. در صورتيكه مقدار بنتونيت استفاده شده در طرح اختلاط كم باشد مقداري از سيمان ته نشين مي شود و در صورتيكه بنتونيت مصرفي زياد باشد باعث غير اقتصادي شدن طرح شده و كاركردن با بتن را نيز مشكل مي كند بنابراين در يك طرح اختلاط مناسب مقدار سيمان كم در نظر گرفته مي شود تا هيچگونه ته نشيني بوجود نيايد . در نسبتهاي كم 0.3 0.1<C/W< با توجه به نوع سيمان چسبندگي و مقاومت مكانيكي بتن پلاستيك تضمين مي شود. افزودن مقدار سيمان باعث افزايش مقاومت فشاري ،گراديان هيدروليكي 8بحراني و كاهش نفوذپذيري بتن پلاستيك مي گردد.
· سنگدانه ها : حدود ٥٠ % از حجم نهايي بتن را تشكيل مي دهند. اين ميزان حجم شن و ماسه مانع بهم چسبيدن پيوستة ذرات و درنتيجه باعث كاهش تغيير شكل پذيري آن مي شود. هر چه سنگدانه ها درشت تر و سختي آنها بيشتر باشد، مقاومت بتن پلاستيك بالا مي رود . حداكثر اندازه درشت دانه معمولاً به ۲۰ ميليمتر محدود مي شود . منحني دانه بندي بايد پيوسته بوده و درصد مواد ريزدانه نبايد زياد باشد. چنانچه مواد ريزدانه كلوئيدي زياد باشد در آن صورت مقدار بنتونيت را بايدكاهش داد.
· مواد افزودني: مواد افزودني عامل كارايي و عمل آوري بهتر بتن هنگام ساخت و اجرا هستند.
عمده مواد افزودني عبارتند از:
· سودا (Soda) : سودا يا كربنات سديم ) ( Na2CO سبب افزايش سرعت ته نشيني مواد معلق در بتن مي شود. بنابراين در پروژهايي كه سرعت اجراي ديوار آب بند بالا است مي توان از اين ماده جهت سرعت بخشيدن به نشست ذرات جامد و كاهش زمان گيرش بتن پلاستيك استفاده نمود.
· سلولز كربو هگزي متال (CMC) : بصورت خمير يا جامد موجود است و در تركيب بتن بصورت محلول دوغاب ١٠ % تا ١٢ % مورد استفاده قرار مي گيرد. اگر بخواهيم مخلوط نهايي داراي لزجت كم يا متوسط باشد مي توانيم از اين ماده استفاده كنيم.
· كندگير كنندها (Retarders) : اين مواد براي به تأخير افكندن زمان گيرش بتن هنگاميكه دشواريهايي در بتن ريزي پيش مي آيد بكار مي رود. در كل كندگير كنندها باعث كاهش خزش و انقباض بتن پلاستيك مي شوند. استفاده از آنها معمولاًً به 2/0 تا 2 درصد حجم بتن پلاستیک محدود مي شود. معمولاًً از سوپر پلاستيسايزرها براي كند كردن زمان گيرش بتن و بالا بردن كارايي آن استفاده مي شود. بكارگيري اين مواد ممكن است باعث كاهش ترك خوردگي ديوار نيز بشود.

طرح اختلاط توصيه ICOLD
 

مقدار متوسط مصالح براي ساخت يك متر مكعب بتن پلاستيك به شرح زير است:
· دوغاب بنتونيت : 500 ~400 ليتر
· سيمان : 200~100 کيلوگرم
· مصالح شن و ماسه با دانه بندی خوب : کمتر از ۱۵۰۰ کيلوگرم
· مصالح شن و ماسه با دانه بندی ضعيف : کمتر از ۱۳۰۰ کيلوگرم
وزن مخصوص مصالح فوق بين ۱۸۰۰ تا ۲۱۰۰ كيلوگرم بر مترمكعب خواهد بود.

كارايي :
 

بتن پلاستيك بايد كارايي و رواني بالايي داشته باشد تا بتن تاز هاي كه از طريق لولة ترمي وارد ترانشة حفاري مي شود براحتي بتواند در داخل بتني كه قبلاً ريخته شده است جريان پيدا كرده و آنرا توسط فشار و حركت خود به بالا براند. كارايي بالا از مهمترين ويژگي هاي يك بتن پلاستيك خوب است ولي از طرف ديگر اين بتن نبايد تحت جدا شدگي دانه ها قرار گيرد . با محدود كردن ماكزيمم اندازه سنگدانه، استفاده از مصالح گردگرشه و ايجاد حبا بهاي هوا مي توان كارايي بتن را بالا برد. معيار ساده جهت كنترل كارايي بتن پلاستيك انداز ه گيري اسلامپ آن است كه بايد بين ۱۰ تا ۲۰ سانتيمتر باشد.

مقاومت فشاری :
 

بتن پلاستيک ديوارهای آب بند نياز به مقاومت چندانی ندارد برای آنکه نيروی اعمالی بر اين ديوارها چندان قابل ملاحظه نيست ولی اين مقاومت بايستی به انداز های باشد که بتواند تنشهای جانبی خاک اطراف را به هنگام عمليات اجرايی و دوران بهره برداری از سد تحمل کند، وزن ناشی از سازه سد را نگهدارد و در نهايت مقابل سايش مقاومت کند. از طرف ديگر به منظور بدست آوردن مصالحی که تغيير شکل پذيری زياد دارند کمترين مقاومت فشاری ممکن بايد انتخاب شود. بنابراين غالباً مقاومت فشاری لازم برای اينگونه ديوارها بين 10~30 kg/cm2 می باشد ولی با رعايت اصول شکل پذيری مناسب برای ديوار می توان اين مقاومت را تا 40 kg/cm2 افزايش داد.
عوامل موثر در ميزان مقاومت عبارتند از:
· نسبت سيمان به آب (C/W) : هر قدر نسبت سيمان به آب بيشتر شود مقاومت فشاری بتن پلاستيک بيشتر خواهد شد.
· نوع سيمان: عملکرد انواع سيمان بستگی به ميزان C/W بستگی داشته و تابعی از اين مشخصه است. در صورت ثابت بودن C/W استفاده از سيمان سرباره آهن گدازی به جای سيمان پرتلند مقاومت بتن پلاستيک را ۵۰ تا ۱۰۰ درصد افزايش خواهد داد.
· نسبت، دانه بندی و جنس سنگدانه ها : با افزايش نسبت مصالح سنگدانه ای در طرح اختلاط بتن پلاستيک مقاومت فشاری آن بالا میرود. بالا بودن پيوستگی دانه بندي مصالح سنگدانه ای (Cu) مقاومت فشاری را افزايش مي دهد. سختی سنگدانه ها و تيز گوشه بودن آنها باعث مي شود که مقاومت فشاری افزايش پيدا کند.
اگر مقاومت فشاری بتن پلاستيک زياد باشد در مقابل نيروهای اعمالی دارای تغيير شکل پذيری مطلوب نبوده و در کرنشهای پايين ترک برداشته و گسيخته مي شود. برای مثال هنگام بروز زلزله احتمال ترک برداشتن ديوارافزايش می يابد. همچنين اگر در اجراي پانلهاي ثانويه وقفه ايجاد شود حفاري بتن پانلهاي اوليه براي ايجادهمپوشاني با مشكل مواجه مي شود.

تغيير شكل پذيري :
 

تغيير شكلهاي عمده اي كه بر ديوار آب بند وارد مي شود عبارتند از:
· تغيير شكلهاي ناشي از نشست سد تحت اثر وزن خودش.
· تغير شكلهاي ناشي از نشست و خيز بستر پي سد.
· تغيير شكلهاي قائم و افقي بخاطر بارهاي اعمالي هنگام اجرا (بسته به روش ساخت) و بارهاي اعمالي در طول زمان بهره برداري (بارهاي ناشي از اولين آبگيري مخزن و سپس بارهاي متناوب مربوط به استفاده از مخزن)
· تغيير شكلهاي قائم و افقي ناشي از بارهاي زلزله، انفجار و بارهاي وارده از خاك پيرامون ديوار آب بند.
با توجه به تغيير شكلهاي تحميلي فوق ديوار آب بند بايد قادر باشد بدون برداشتن ترك، بازشدگي درزه هاي بين پانلها و يا به هر طريق كاهش آب بندي تغيير شكلهاي وارده را تحمل كند.
براي اين منظور مصالحي لازم است كه بتواند تغيير شكلهاي وارده را بدون شكست تحمل كند. بهترين راه حل انتخاب مصالحي است كه خصوصيات شكل پذيري آن بسيار مشابه خاك اطراف باشد.
براساس تجربه ثابت شده است كه اگر تغييرات مدول الاستيسيته خاك اطراف نسبت به عمق ديوار آب بند كم باشد (خاكهاي همگن)مدول الاستيسيتة بتن پلاستيك بايد حداقل ۴ تا ۵ برابر خاك پيراموني باشد تا تغييرشكل پذيري آن مناسب باشد.
تغيير شكل پذيري و مقاومت به ميزان زيادي به يكديگر وابسته هستند و تمام عواملي كه بر روي يكي از آنهااثر بگذارد ديگري را نيز تحت تأثير قرار خواهد داد. عوامل افزايش دهندة مقاومت فشاري بتن پلاستيك باعث كاهش تغيير شكل پذيري آن مي شوند.

نفوذپذيری :
 

هدف اصلی از ساخت ديوار آب بند کاهش تراوش در يک ساختگاه سد می باشد. نفوذ پذيری کلی يک ديوارآب بند به خصوصيات ذاتی مصالح تشکيل دهنده (بتن معمولی، بتن پلاستيک و ... )، ناپيوستگيها (ترک، بازشدن درزها) و نحوه اتصال به لايه با نفوذپذيری پايين (يا سنگ کف) دارد.
عوامل مؤثر بر نفوذپذيری بتن پلاستيک عبارتند از:
· نسبت سيمان به آب (C/W) : با افزايش نسبت سيمان به آب نفوذپذيری کاهش می يابد.
· ميزان عامل کلوييدی: برای نسبت سيمان به آب ثابت يک افزايش در نسبت بنتونيت ضريب نفوذپذيری را حداقل ۱۰ برابر افزايش مي دهد.
· تاثير نسبت مواد مضاف: افزايش نسبت مواد مضاف هميشه منجر به کاهش نفوذپذيری می شود.
· سنگدانه ها: در عمل اضافه کردن سنگدانه ها تاثيری بر نفوذپذيری ندارد.
· خشك شدن: از دست دادن آب باعث تغليظ بنتونيت و سيمان شده و نفوذپذيري كاهش مي يابد.

مقاومت سايشی :
 

بتن پلاستيک بايد در مقابل سايش مقاوم باشد. مقاومت سايشی با مقاومت فشاری رابطه مستقيم دارد. هر چه مقاومت فشاری بيشتر باشد، مقاومت سايشی نيز بيشتر مي شود. بتن پلاستيک هنگام آزمايش پين هول درصورتيکه دارای شرايط ذيل باشد در برابر سايش مقاوم مي باشد:
· مقاومت فشاری نهايی آن حداقل به kg/cm2 0.35برسد.
· گراديان هيدروليکی آن بيشتر از 30 نباشد.

دوام :
 

دوام 9 بتن پلاستيک به دو عامل مقاومت و آببندی بستگی دارد. مقاومت بتن پلاستيک مانند بتن معمولی با زمان افزايش پيدا مي کند. نفوذپذيری با گذشت زمان تمايل به كم شدن دارد. اين پديده احتمالاًبه علت گرفتن منافذ توسط مواد ريزدانه خاك مي باشد.
مطالعه علل و پارامترهاي موثر بر تشكيل درزهاي بنتونيتي در ديواره هاي آ ب بند:
ديوارهاي آب بند براي كنترل تراوش در مقابل جريان و در پي تعبيه مي شوند و با توجه به شرايط خاك، درانواع گلهاي روان، بتن پلاستيك، بتن سازه اي و ... ساخته مي شوند. روش اجراي پانلي يكي از روشهاي اجراي ديوارهاي با جايگزيني گل روان است. در اين روش درزه هايي غيرقابل اجتناب بين پانلهاي اوليه و ثانويه كه به طور يك در ميان در بين پانل هاي اوليه قرار دارند، ايجاد مي شود. اين درزه ها حاوي مواد بنتونيتي است كه در زمان حفاري پانل هاي ثانويه بر روي بتن پانل اوليه مي چسبد و بتن پانل ثانويه نمي تواند كاملا آن را جابجا كند. در اين تحقيق جهت شناسايي عوامل و پارامترهاي موثر بر ضخامت لخته تشكيل شده بر روي بتن پلاستيك پانل اوليه دستگاه آزمايشگاهي طرح شد و آزمايشات متعددي انجام گرديد. همچنين براي كاهش ضخامت درزه ها دستورالعمل هاي ذيل پيشنهاد شده است:
· جلوگيري از تاثير آلودگي، خصوصاً آلودگي به سيمان و يون كلسيم با استفاده از افزودني هايي چون بي كربنات سديم و همچنين كاهش همپوشاني پانلها و ميزان سيمان بتن پلاستيك در جهت كاهش مقدار كلسيم آزاد شده.
· بكارگيري گل بنتونيت با مشخصات مناسب.
· استفاده از بتن پلاستيك با كارآيي و شيوه بتن ريزي مناسب
· استفاده از پليمرهاي مناسب بمنظور ايجاد لايه نازكتر كيك.
· استفاده از برس هاي محكم و شستشوي مناسب براي تميز كردن لايه بنتونيت چسبيده به بتن پانل اوليه قبل از بتن ريزي پانل هاي ثانويه
· كوتاه كردن زمان بين حفاري و بتن ريزي پانل هاي ثانويه.
· كاهش نيروهاي مكش سنگهاي غير اشباع به وسيله تزريق آب اضافي به منطقه حفاري.

نحوه ساخت بتن پلاستيک :
 

آزمايشات نشان داد ه اند که نحوه توليد بتن پلاستيک در خصوصيات آن تاثير زيادی دارد. ساخت بتن پلاستيک در بچينگ ويژه ای صورت مي گيرد. بچينگ مورد نظر شامل تجهيزات زير است:
· سيلوهای ذخيره جداگانه سيمان و بنتونيت
· ميکسر مخلوط كننده پودر بنتونيت و آب
· حوضچه ذخيره دوغاب بنتونيت
· سيستمهای پيمانه کردن، وزن کردن، مخلوط کردن، پمپها، لوله ها و ...
برای توليد بتن پلاستيک، ابتدا بنتونيت به آب در حال دوران سريع در ميكسر اضافه شده و مخلوط بين ۳ الی۵ دقيقه با سرعت بهم زده مي شود. آنگاه مخلوط بدست آمده به مدت حداقل ۲۴ ساعت در مخزن ذخيره دوغاب نگهداری مي شود تا جذب آب و تورم بنتونيت بخوبی صورت گيرد. در اين مدت نيز مخلوط مرتباً هم زده مي شود. سپس سيمان به دوغاب بنتونيت اضافه شده و در نهايت سنگدانه ها به مخلوط اضافه می شوند .

کنترل کيفيت بتن پلاستيک :
 

کيفيت بتن پلاستيک ساخته شده به خاطر نقشی که اين مصالح ايفا مي کنند از اهميت ويژ های برخوردار است. به اين دليل خصوصيات مصالح مورد نياز برای ساخت بتن، ويژگي های بتن پلاستيک تازه و در نهايت بتن پلاستيک سخت شده بايد دقیقاً مورد کنترل قرار گيرد.

کنترل و بازرسی مصالح :
 

مصالح مورد نياز برای ساخت بتن پلاستيک نظير بنتونيت، سيمان و مواد افزودنی بايد بطور منظم در آزمايشگاه کارگاه کنترل شوند:
· بنتونيت: کيفيت بنتونيت بايستی توسط توليد کننده تضمين گردد و در هر مرحله تحويل کنترلهای لازم بعمل آيد.
· سيمان: بايد آزمايش مقاومت خمشی و فشاری روی نمونه های ۷ و28 و۹۰ روزه در آزمايشگاه انجام گرفته و منحنيهای مربوطه ترسيم گردد (ASTM C150) .
· مواد افزودنی: تاثير مواد روان کننده و کندگيرکننده ها روی نمونه های ساخته شده بتن پلاستيک بايد بررسی و کنترل شود.
· آب مصرفی: آب مصرفی بايد عاری از هر گونه ترکيبات شيميايی مضر، همچون سولفاتها،کربناتها، و کلرايدها باشد. غالبا آب رودخانه ها، چاهها و چشمه ها برای اين امر مناسب هستند.استفاده از آب ناخالص خطر دلمه شدن بنتونيت در داخل دوغاب و کاهش گرانروي آن را به دنبال خواهد داشت. بنابراين آناليز آب مصرفی در اين موارد ضروری است. آناليز شامل بررسی غلظت يون هيدروژن، سولفات، کلرايد، نيترات کلسيم و منيزيم موجود در آب است.

کنترل دوغاب بنتونيت :
 

· چگالی: بازرسی مرتب چگالی 10 امکان کنترل و ارزيابی هر گونه دگرگونی غير عادی در توزين واختلاط و يا هر گونه اشتباه در سيستم را آشکار مي سازد. در شرايط متعارف چگالی دوغاب بنتونيت در محدوده 1.1~ 1.25 kg/cm2 قرار مي گيرد.
· ویسکوزیته (با قيف مارش): چگالی مارش عبارت است از اندازه گيری زمان عبور حجم مشخصی از مايع از داخل قيف مارش که ابعاد و حجم آن معين بوده و ابعاد سوراخ خروجی نيز مشخص است.چگالی مارش گل بنتونيت در حوضچه و قبل از توليد بتن انجام مي گيرد. محدوده مناسب برای چگالی مارش معمولا بين ۴۰ تا ۵۰ ثانيه است.
· آب انداختن : ضريب آب انداختن دوغاب عبارت است از نسبت حجم آبی که پس از مدت زمان معينی روی سطح دوغاب جمع مي شود به حجم اوليه دوغاب. اين ضريب طبق مشخصات فنی نبايداز مقدار معينی تجاوز کند.

کنترل کيفيت بتن پلاستيک تازه :
 

· کنترل کارايی: همانگونه که قبلا نيز ذکر شد کارايی بالا برای بتن پلاستيک از اهميت ويژ های برخوردار است. از آنجاييکه بتن پلاستيک در ترانشه نمی تواند بوسيله ارتعاش متراکم شود، برای بدست آوردن يک مخلوط با قابليت خود تراکمی و خود ترازگيری بايد کارايی بتن به اندازه کافی باشد. جهت کنترل کارايی بتن پلاستيک از آزمايش معمول اسلامپ استفاده مي شود. بر اساس تجربيات بدست آمده مقدار اسلامپ بين ۱۰ تا ۲۲ سانتيمتر برای بتن پلاستيک مورد قبول قرارگرفته است.
· کنترل چگالی: چگالی بتن پلاستيک از بتنهای معمولی کمتر است. معمولا بتن پلاستيک تازه چگالی در حدود 1700~ 2300 kg/cm3 دارد. کنترل چگالی بتن پلاستيک تازه امکان ارزيابی سيستم توزين و اختلاط مصالح را فراهم مي کند.
· کنترل دما: در بتن پلاستيک تاثير دمای محيط نسبت به ساير انواع بتن کمتر است چرا که اين نوع بتن در زيرزمين اجرا مي شود. علاوه بر آن حضور بنتونيت و ميزان نسبتا پايين سيمان در طرح اختلاط در پايين بودن دمای هيدراتاسيون نسبت به بتن عادی موثر است. عوامل فوق در کاهش محدوديتهای دمای بتن پلاستيک مؤثر هستند. اما از آنجاييکه افزايش دما در کاهش اسلامپ بتن مؤثر است لذا بايد محدوديتهايی برای دمای آن اعمال شود. معمولاً دمای بتن پلاستيک نبايد از ۳۰درجه سانتيگراد تجاوز کند.
· کنترل يکنواختی: يکنواختی بتن پلاستيک در هر مرحله از ساخت بايد کنترل شود. بايد اجزای تشکيل دهنده به گونه ای با هم مخلوط شوند که کاملاً يکنواخت باشند . نحوه ساخت در يکنواختی مؤثر است.
· کنترل زمان گيرش: زمان گيرش کنترل مي شود تا از کارايی مناسب بتن پلاستيک در زمان بتن ريزی اطمينان حاصل شود .

کنترل کيفيت بتن پلاستيک سخت شده:
 

پس از عمل آوری نمونه های اخذ شده از بتن پلاستيک تازه آزمايشهای زير جهت کنترل کيفيت بتن پلاستيک سخت شده انجام مي گيرد. اين آزمايشها برای تعيين مقاومت فشاری ، مدول الاستيسيته و نفوذپذيری بتن پلاستيک انجام مي گيرد .

آزمايش مقاومت فشاری تک محوری:
 

هدف از اين آزمايش اندازه گيری ميزان باربری نمونه ها با فرم هندسی و ابعاد مشخص است. با اندازه گيری مقاومت فشاری ساده مي توان مدول الاستيسيته را نيز محاسبه نمود. معمولاً مقاومت فشاری نمونه ها در سنين 7و28 و بعضاً ۹۰ روزه تعيين مي شود. دستگاه اين آزمايش با ثابت نگهداشتن نرخ کرنش بر سطح نمونه نيرو ، اعمال مي کند (آزمايش از نوع کرنش کنترل می باشد). در اين آزمايش همواره سطوح نمونه کلاهک گذاری مي شود تا از تمرکز تنش حول محور ميانی نمونه اجتناب شود.

آزمايش مقاومت فشاری سه محوری :
 

هدف از انجام اين آزمايش تعيين زاويه اصطکاک داخلی و چسبندگی مصالح بتن پلاستيک است. اين آزمايش به دو روش انجام مي شود:
· آزمايش بر روی نمونه های تحکيم يافته زهکشی نشده (آزمايش CU ) اين آزمايش يکی از مناسبترين آزمايشهايی است که از جهت تئوری مشابه شرايط ديوار آب بند است.
· آزمايش بر روی نمونه های تحکيم نيافته زهکشی نشده ( آزمايش UU )

آزمايش نفوذپذيری:
 

هدف از انجام اين آزمايش تعيين ضريب نفوذپذيری نمونه بتن پلاستيک می باشد. در اين آزمايش آب تحت
فشار بر سطح نمونه بتن پلاستيک اشباع اعمال مي شود. برای ايجاد جريان يک بعدی از نمونه استوانه ای بتن
پلاستيک سطوح جانبی آن توسط يک ماده آب بند مانند قير پوشانده مي شود. بنابراين آب تحت فشار از يک
وجه به نمونه وارد شده و تنها از وجه مقابل قادر به خروج می باشد.

آزمايش فرسايش پذيری :
 

اين آزمايش به نام آزمايش پين هول معروف است و آن عبارت است از تعيين ميزان تراوش آب تحت گراديانهای مختلف از سوراخ ايجاد شده در نمونه در مدت زمان معين و از پيش تعيين شده. همانگونه که قبلاً نيز ذکر شد يک بتن پلاستيک آزمايش شده توسط تست پين هول وقتی در مقابل سايش مقاوم است که مقاومت فشاری آن حداقل 0.35 kg/cm2وگراديان هيدروليکی بيش از ۳۰ نباشد .
برخي نتايج جالب و مهم :
با افزايش سيمان :
· به ازاي هر 10 % افزايش سيمان حدود 50 % به مقاومت فشاري تک محوره و تا 15% به تنش اصلي حداکثر اضافه مي گردد.
· مدول الاستيسيته تک محوري به ازاي هر 10% افزايش 4 تا 5% و مدول سه محوري بين 20تا 50 افزايش
· ضريب چسبندگي (C) به ازاي هر 10% افزايش 50 تا 73% افزايش و زاويه اصطحکاک داخلي 1.5% کاهش نشان مي دهد.

با افزايش عيار بنتونيت :
 

· افزايش نفوذپذيري
· مقاومت فشاري تک محوري حدود 12% و مقاومت فشاري سه محوري تا 60% کاهش
· مدول الاستيسيته تک محوري تا 36% و مدول سه محوري تا 60% کاهش
· ضريب چسبندگي 14% و زاويه ي اصطحکاک 6% کاهش مي يابد

افزايش فشار همه جانبه :
 

. افزايش مقاومت فشاري
· افزايش مدول الاستيسيته
· کاهش ضريب نفوذپذيري
· افزايش شکل پذيري

افزايش سن نمونه :
 

· افزايش مقاومت فشاري در محدوده 25 تا 60%
· افزايش مدول الاستيسيته در محدوده 30 تا 60%
· افزايش ضريب چسبندگي در محدوده 40 تا 70%
· کاهش زاويه اصطحکاک داخلي در محدوده 3 تا 7%

تحلیل و نتیجه گیری :
 

مصالح تشکيل دهنده بتن پلاستيک شامل بنتونيت، سيمان، سنگدانه و آب از نظر نوع و نسبت اختلاط روی خواص آن تاثير مستقيم دارند. از اينرو جهت تامين نفوذپذيری کم، شکل پذيری و مقاومت مناسب برای بتن پلاستيک بايستی طرح اختلاط مناسبی ارائه شود.
دوغاب بنتونيت به عنوان يک عامل پايدار ساز مانع جداشدگی سنگدانه ها و سيمان مي شود. با افزايش نسبت سيمان به آب مقاومت فشاری افزايش يافته تغيير شکل پذيری و نفوذپذيری آن کاهش می يابد. افزايش نسبت سنگدانه ها در طرح اختلاط باعث افزايش مقاومت فشاری و کاهش شکل پذيری مي شود. ولی اضافه کردن نسبت سنگدانه ها تاثيری بر نفوذپذيری ندارد. همچنين تيزگوشه بودن، سختی جنس و پيوستگی منحنی دانه بندی سنگدانه ها باعث بالا رفتن مقاومت فشاری بتن پلاستيک مي شود.

پي‌نوشت‌ها:
 

1- Plastic Concrete
2- Leakage
3- Ductility
4- Permeability
5- Compressive strength
6- Elastic coefficient
7- Plasticity
8- Hydraulic gradient
9- Durability
10- Density
 

مراجع:
1- Brenner P., Roshanzamir I. & Abed J., Design of cofferdams,Technical report, Ostour dam & Hydropower Plant Project, Jul 2003..
2- Watertight cutoff wall, Final revised method statement, Ostour dam &Hydropower Plant Project, Jan. 2003.
3- Design standards, Embankment dams, Cutoff walls, Eng. & research center, Denver, Colorado, 1987.
4- سروش، محمد و مجتهدی، امير فريد، کليات طراحی و اجرای ديوارهای آب بند بتن پلاستيک در پی سدها، مجموعه مقالات کارگاه آموزشی و تخصصی مسائل خاص طراحی سدها و تشکيلات وابسته به آن،. دانشگاه صنعتی اصفهان، مهر ۱۳۸۱
-5 بتن پلاستيك ديوارهاي آ ببند فرازبند و نشي ببند سد و نيروگاه استور -محمدعلي مجتهدي – كارشناس ارشد ژئوتكنيك
6- مطالعه رفتار مكانيكي بتن پلاستيك (بتن بنتونيتي) و مدل بندي رفتار آن نوشته مهندس ناصر صغيري « نامه پايان كارشناسي ارشد دانشكده فني دانشگاه تبريز »
7- بررسي و تهيه راهنماي كاربردي استفاده از بتن پلاستيك در پرده آب‌بند سدها -نويسنده:محمدتقي منصوري‌كيا، مرداد 1380
8- بررسي تجربي رفتار مكانيكي بتن پلاستيك در شرايط تنش سه محوري نوشته مهندس علي محمد آجرلو « دانشگاه صنعت آب و برق شهيد عباسپور
9- بررسي و تهيه راهنماي كاربردي استفاده از بتن پلاستيك در پرده سدهانوشته مهندس محمد تقي منصوري « پايان نامه كارشناسي ارشد انشگاه تربيت مدرس »
10- علي اصغر حاجي قاسمي ( ١٣٧٦ )" بررسي گراديان هيدروليك مجاز بتن پلاستيك " پايان نامه كارشناسي ارشد، گروه مهندسي عمران، دانشكده فني - دانشگاه تهران
11- مجموعه مقالات ارائه شده در چهارمين کنفرانس سد سازی ، ،دی ماه 1379

ارسال توسط کاربر محترم سایت :jsaeidi2000