۱-۱مقدمه
رشد روز افزون صنعت ساختمان و بدنبال آن بروز مشکلات جدید در کیفیت روش های اجرایی در عملکرد بهتر سازه ای موثر بود. یکی از عمده مشکلات در این زمینه ، عدم تراکم مناسب بتن بخصوص در محلهایی بود که نیاز به استفاده از حجم گستردهای آرماتورها داشت و این امر مانع از اتصال و پیوستگی مناسب بین بتن و میلگرد و در نتیجه رفتار نامناسب عضو سازه ای می گشت. در این شرایط و با توجه به بروز مشکلات فوق در اویل دهه هشتاد در کشور ژاپن در کنار فقدان نیروی ماهر ، در سال ۱۹۸۸ نوعی بتن موسوم به بتن خود تراکم توسط اوزاما و همکاران[۶]در کارگاه ساخته شد که در بردارنده نتایج قابل قبولی از لحاظ خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بود.
۱-۲تعاریف، مزایا و معایب بتن خودتراکم
۱-۲-۱ تعریف بتن خودتراکم
از بتن خودتراکم تعاریف گوناگونی توسط محققان مختلف ارائه شده است که به بعضی از آنان اشاره می‌شود:
- تعریف اگاوا [۶] : خواص بتن خودتراکم تازه را در ۳ چیز خلاصه کرده است :
الف - توانایی پرکنندگی: جاری شدن بتن خودتراکم در تمام فضای قالب تحت وزن خود.
ب - توانایی عبور : امکان عبور از فواصل تنگ میلگردها و قالب‌ها تحت وزن خود.
ج - مقاوم در مقابل جداشدگی: بتن خودتراکم ضمن دارا بودن خواص (الف) و (ب) باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن‌ریزی حفظ نماید.
- تعریف بارتوس [۷] : بتن خودتراکم بتنی است که تحت وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هر نوع لرزاندنی به طور کامل قالب را پر کرده و حالت همگن بودن خود را حفظ نماید.
۱-۲-۲امتیازات استفاده از بتن خود تراکم
استفاده از بتن خودتراکم مزایای بسیار ارزشمندی را در امر ساخت ‌و ساز فراهم می‌آورد که از جمله این مزایا عبارتند از:
۱ - ساخت در زمان کوتاه‌تر: به علت تراکم بیشتر و استفاده از فیلر در مقایسه با بتن‌های معمولی کسب مقاومت اولیه با سرعت بیشتری رخ داده و امکان بهره‌برداری سریع از سازه و بهره‌دهی در تولید فراهم می‌شود[۸].
۲ - طول عمر بیشتر قالبها: به دلیل فشار کمتر اعمال شده به قالبها ( تا حدود ۵۰% ) در اثر فقدان ویبره خارجی طول عمر قالبها افزایش می‌یابد[۹].
۳ - کاهش در نیروی کار در محل: به علت عدم نیاز به ویبره خارجی و مسائل پیرامون در بتن‌ریزی نیاز به نیروی کار کمتر احساس خواهد شد.
۴ - سطوح کار تمام شده بهتر: به علت ویسکوزیته بالا و خاصیت خودتراکمی سطوح کار تمام شده از کیفیت بهتری برخوردار است.
۵ - کاهش نفوذپذیری: به علت حجم بالای ذرات ریز در مخلوط، که باعث تراکم و کاهش ریز ترکها در بتن می شود.
۶ – جا به جائی آسانتر: به علت ویسکوزیته بالا و خاصیت خود تراکمی جا به جایی و ریختن بتن راحت تر از حالت بتن‌های نرمال صورت می‌گیرد.
۷ - بهبود دوام: به علت تراکم بالا و مصرف بالاتر پودر (Filler)، امکان نفوذ مواد مضر در بتن کمتر شده و دوام آن افزایش می‌یابد.
۸ -آزادی عمل بیشتر در طراحی: به دلیل امکان عبور بتن خود تراکم در میان آرماتوربندی پیچیده، امکان طراحی سازه‌های بتنی با هر حجم از آرماتور و فاصله آرماتوربندی آن امکان پذیر می‌گردد[۱۰].
۹ - کاهش مصرف انرژی : بدلیل عدم استفاده از دستگاه‌های ویبراتور، مبالغی که برای مصرف انرژی در آنها بکار گرفته می‌شود کاهش می یابد.

۱۰ - شکل‌پذیری بهتر : بدلیل مدول الاستیسیته کم بتن خودتراکم در مقایسه با بتن‌های نرمال این بتن از شکل‌پذیری نسبتاً بیشتری برخوردار می‌باشد[۱۱].
۱۱ - کاهش سر و صدای ناشی از ویبره نمودن : به علت حذف ویبره خارجی باعث کاهش آلودگی صوتی ناشی از آن می‌گردد.
۱۲ - محیط کار ایمن تر: به علت حذف عمل ویبره خارجی و خطرات احتمالی ناشی از کار کردن با آن، تا حدودی خطرات محیط کار کاهش می‌یابد.
۱-۲-۳ معایب بتن خودتراکم
از عمده معایب بتن خودتراکم ، ضعف این بتن در مقابل آتش نسبت به بتن ویبره شده می باشد. این ضعف ناشی از مقدار زیاد فیلر و همچنین نسبت آب به سیمان کمتر است. در صورت استفاده از فیلر آهکی، این نوع بتن در مقابل حمله سولفات‌ها، مقاومت ضدسولفات کمتری را نسبت به بتن معمولی از خود نشان می‌دهد [۱۲]. همچنین به دلیل ماهیت بتن خودتراکم در صورت عدم نظارت دقیق ممکن است مشکلاتی در ساخت بتن در مقایسه با بتن معمولی بوجود آید.
۱-۳ توسعه مخلوط‌های بتن خود تراکم
مخلوط های بتن خود تراکم بایستی سه ویژگی اساسی را دارا باشند :
توانایی جریان یافتن و پر کردن در داخل قالب های پیچیده تحت اثر وزن خود
توانایی عبور از میان یک شبکه آرماتوربندی حجیم و پیچیده تحت اثر وزن خود
مقاومت بالا در مقابل با جداشدگی
مخلوط های بتن خود تراکم به گونه ای طراحی می شوند تا نیاز های پروژه را تأمین کنند . به عنوان مثال در یک پروژه در ژاپن لازم بود بتن در طولی برابر ۲۰۰ متر پمپ شود و در عین حال از ارتفاعی برابر ۵ متر بدون هیچ گونه جدا شدگی سقوط کند و بطور موفقیت آمیزی از میان یک شبکه آرماتور عبور نماید. بنابراین لازم بود تا به گونه‌ای عمل شود که بتن تمامی شرایط فوق را دارا باشد و با توجه به ویژگی‌های اساسی بتن خود تراکم با توسعه این بتن توانسته‌اند این شرایط را فراهم کنند.
۱-۴ بررسی عملکرد اجزای تشکیل دهنده بتن خود تراکم
۱-۴-۱ حجم بالای خمیر در بتن خود تراکم
خمیر وسیله ای است برای انتقال دانه‌ها، بنابراین حجم خمیر باید از فضاهای خالی در دانه‌ها بیشتر باشد و تمام ذرات دانه‌ها باید کاملاً با یک لایه از خمیر پوشیده شوند. با افزایش حجم خمیر جریان پذیری افزایش یافته و اصطکاک دانه‌ها کاسته میشود، زیرا اصطکاک مابین سنگ دانه‌ها با افزایش در تنش داخلی، سرعت پخش شدن و توانایی پر نمودن توسط بین خود تراکم را محدود می نماید. حجم خمیر شامل (سیمان + افزودنی + آب) در حدود ۳۰ الی ۴۲ درصد گزارش شده و براساس پیشنهاد اروپایی بین ۳۰۰ الی ۳۸۰ لیتر بر متر مکعب می باشد]۱۳[.
۱-۴-۲ حجم بالای ذرات ریز کوچکتر از m80
مخلوط‌های بتن‌های خود تراکم غالباً شامل یک مقدار عظیمی از مواد پودری است که لازم است تا ویسکوزیته و توانایی پرکنندگی را در مخلوط تازه این بتن تأمین نماید. از طرفی این موضوع باعث کاهش آب انداختن و جداشدگی و نشست دانه‌ها گردد.
چون استفاده از مقدار زیاد سیمان باعث افزایش هزینه شده و منجر به بالارفتن حرارت ناشی از هیدراسیون و همچنین جمع شدگی ناشی از آن می گردد، از دیگر مواد پودری نظیر پودر سنگ آهک، خاکستر بادی و غیره در بتن خود تراکم استفاده می شود]۱۴-۱۶[. مقدار مواد فیلر به نحوی انتخاب می شوند که مقاومت و دوام مورد نیاز را ایجاد نمایند]۱۷[. براساس پیشنهاد استاندارد اروپا میزان پودر در حدود ۳۸۰ تا ۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب برای تولید بتن خود تراکم لازم می باشد. همچنین در مطالعاتی دیگری که انجام شد]۱۸[ حجم پودر در محدوده ۴۲ تا ۶۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب متغیر بوده است.
۱-۴-۳ انواع مواد پودری مورد استفاده در بتن خودتراکم
مواد پودری مواد استفاده در بتن‌های خود تراکم برحسب واکنش آنها با آب در جدول (۱-۱) آمده است.
جدول(۱-۱): مواد پودری مورد استفاده در بتن خود تراکم بر حسب واکنش پذیری با آب]۱۳[