ویژگی ها وکاربرد بتن پلاستیک در سدها (بتن بنتونتی)

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

چکیده:

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 برای کنترل تراوش در مقابل جریان آب و در پی تعبیه می شوند و با توجه به شرایط خاک، در انواع گلهای روان، بتن پلاستیک، بتن سازه ای و ... ساخته می شوند . در این مقاله سعی شده به ویژگی ها و کاربرد این نوع بتن ها در سدها پرداخته شود.
واژه های کلیدی: بتن پلاستیک ، بنتونیت ، پرده آب بند ، نفوذپذیری ، مدول الاستیسیته ، گرادیان هیدرولیکی ویسکوزیته ، مقاومت سایشی ، دوام ، انعطاف پذیری

مقدمه؛

فرار آب ذخیره شده در پشت سدهای خاکی از طریق پی سد در صورتیکه کنترل مناسب وجود نداشته باشد می تواند باعث بروز مشکلات جدی برای سد شود . بیشترین مشکل ناشی از افزایش گرادیان خروجی آب بوده است که سبب شناوری ذرات خاک در پاشنه سد و در نتیجه آغاز حرکت ذرات خاک می شود . برای کنترل تراوش از پی سد روشهایی برای کاهش تراوش 2آب به کار می برند . یکی از روشهای کاهش تراوش از پی حفر ترانشه در پی سد و پر کردن آن با مصالح بتن پلاستیک1 می باشد
بتن پلاستیک مصالحی است با مقاو مت پایین (کمتر از بتن معمولی ) و دارای شکل پذیری بیشتر از بتن معمولی می باشد . معمولاً در بتن پلاستیک از نسبتهای سیمان به آب پایین استفاده می شود . بتن پلاستیک علاوه بر تغییر شکل پذیری 3 بالا و نفوذ پذیری 4کم از مقاومت برشی متناسب با فشار اعمالی برخوردار می باشد.
کنترل تراوش از زیر پی سدها به روشهای مختلفی صورت می گیرد. جنس لایه های زمین در محل پی سد ، میزان اهمیت سد و تکنولوژی اجرایی قابل دسترسی از جمله عوامل مؤثر در انتخاب روش کنترل تراوش می باشند.
پردة تزریق، آب بند سپری، پوشش بالادست و دیوار آب بند از روشهای اصلی و متداول کنترل تراوش از پی سدها هستند. دیوارهای آب بند دارای خصوصیات انعطاف پذیری بالا، نفوذپذیری کم و مقاومت فشاری5 متناسب با فشاراعمالی بوده و از اینرو در مناطقی که پی سست، ضعیف و نفو ذپذیری بالایی دارند بکار می روند .مراحل ساخت دیوارهای آب بند شامل احداث دیوار راهنما و سکوی کار، حفاری ترانشه، اضافه کردن گل حفاری جهت پایداری دیواره ها و در نهایت پرکردن آن با مصالح مناسب می باشد. این مصالح پر کننده می تواند سنگدانه های مخلوط شده با گل بنتونیت، مخلوط سیمان و بنتونیت به صورت گل روان و یا بتن پلاستیک باشد.
بتن پلاستیک بتنی با مقاومت بسیار کمتر از بتن معمولی، شکل پذیری زیاد و نفوذپذیری پایین می باشد . درزمینهای آبرفتی با خاک ضعیف که لازم است دیوار آب بند انعطاف پذیر باشد و نیز مقاومت کافی جهت تحمل تنشهای ناشی از بارگذاری سد را داشته و همچنین تراوش از زیر پی سد را کنترل کند بتن پلاستیک مصالح مناسبی است.

تاریخچه:

قریب 50 سال از اختلاط بتن و بنتونیت جهت ساخت دیواره ی آببند سدها می گذرد. همچنین حدود بیش از 20 سال است که روش اختلاط سیمان و بنتونیت نیز به طور گسترده در اروپا ، آمریکای شمالی و ژاپن متداول گشته است همچنین استفاده از بتن پلاستیک در ایران و با توجه به گسترش صعنت سد سازی از سال 1370 با ورود دستگاه حفاری دیوار آببند ( هیدروفرز ) افزایش 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 ؟

· دارای ضریب ارتجاعی6 کمتری نسبت به بتن معمولی
· افزایش پلاستیسیته 7 بتن
· کاهش مقاومت فشاری
· بیش ترین استفاده در پرده های ناتراوا

ویژگیهای بتن پلاستیک :

همانگونه که ذکر شد بتن پلاستیک بتنی با مقاومت بسیار کمتر از بتن معمولی، شکل پذیری بالا و نفوذپذیری پایین می باشد . مواد تشکیل دهندة بتن پلاستیک سیمان ، سنگدانه و دوغاب بنتونیت می باشد. علاوه براین مصالح ممکن است از برخی مواد مضاف نیز جهت اصلاح خصوصیات آن استفاده شود .

کاربرد بتن پلاستیک :

· کنترل تراوش در زیر سد
· ایجاد دیوار آببند حول یک ساختگاه و تخلیه آب از محل گودبرداری برای ساخت سازه مورد نظر
· جلوگیری از پخش شدن مواد آلوده (فاضلاب های صنعتی ، هرزه آبها و ...) در آب های زیر زمینی
· در پیرامون ساختگاه ، به عنوان یک عامل مناسب میراکننده ارتعاشات مکانیکی یک پروژه
کاربرد اصلی بتن پلاستیک در دیواره آب بند در زیر سدهای خاکی و سنگریزه ای می باشد.

خواص مصالح و طرح اختلاط بتن پلاستیک :

در انتخاب نوع مصالح و طرح اختلاط بتن پلاستیک عوامل متعددی نظیر میزان نفوذناپذیری مورد نظر، شرایط ساختگاه، دسترسی به مصالح در محل، جنبه های اقتصادی و اجرایی موثر هستند.
بتن پلاستیک از مواد زیر ساخته می شوند:
· دوغاب بنتونیت : نقش این ماده معلق نگهداشتن ذرات سیمان، شن و ماسه بهنگام اجرای عملیات، افزایش شکل پذیری و پایین نگهداشتن میزان نفو ذپذیری است. برای تأمین قابلیت انعطاف پذیری بالا در بتن پلاستیک از آب بیشتری در طرح اختلاط استفاده می کنند. این مسأله باعث غیر پایداری بتن تازه (جداشدگی سنگدانه ها از سیمان) می شود. بنتونیت بعنوان یک عامل پایدار ساز اضافه می شود تا ضمن یکنواخت کردن بتن تازه، شکل پذیری نهایی آنرا افزایش داده و نفوذ پذیری بتن را در حد مطلوبی نگهدارد تا بتوان از آن در دیوارهای آب بند استفاده نمود. بنتونیت سبب جداسازی اجزای تشکیل دهندة بتن پلاستیک شده و در نتیجه دانه ها و ذرات پس از جداشدن بهتر آب جذب می نمایند. علاوه بر آن مخلوط یک دست تر و عمل آوری مناسبتری دارد. در صورت بالا بودن کیفیت بنتونیت از دوغاب های 2 تا 12 درصد و در صورت پایین بودن کیفیت آن از دوغاب های 12 تا 25 درصد استفاده می شود.
· سیمان : سیمان عامل پیوند دهندة اجزاء بتن پلاستیک می باشد. در صورتیکه مقدار بنتونیت استفاده شده در طرح اختلاط کم باشد مقداری از سیمان ته نشین می شود و در صورتیکه بنتونیت مصرفی زیاد باشد باعث غیر اقتصادی شدن طرح شده و کارکردن با بتن را نیز مشکل می کند بنابراین در یک طرح اختلاط مناسب مقدار سیمان کم در نظر گرفته می شود تا هیچگونه ته نشینی بوجود نیاید . در نسبتهای کم 0.3 0.1<C/W< با توجه به نوع سیمان چسبندگی و مقاومت مکانیکی بتن پلاستیک تضمین می شود. افزودن مقدار سیمان باعث افزایش مقاومت فشاری ،گرادیان هیدرولیکی 8بحرانی و کاهش نفوذپذیری بتن پلاستیک می گردد.
· سنگدانه ها : حدود 50 % از حجم نهایی بتن را تشکیل می دهند. این میزان حجم شن و ماسه مانع بهم چسبیدن پیوستة ذرات و درنتیجه باعث کاهش تغییر شکل پذیری آن می شود. هر چه سنگدانه ها درشت تر و سختی آنها بیشتر باشد، مقاومت بتن پلاستیک بالا می رود . حداکثر اندازه درشت دانه معمولاً به 20 میلیمتر محدود می شود . منحنی دانه بندی باید پیوسته بوده و درصد مواد ریزدانه نباید زیاد باشد. چنانچه مواد ریزدانه کلوئیدی زیاد باشد در آن صورت مقدار بنتونیت را بایدکاهش داد.
· مواد افزودنی: مواد افزودنی عامل کارایی و عمل آوری بهتر بتن هنگام ساخت و اجرا هستند.
عمده مواد افزودنی عبارتند از:
· سودا (Soda) : سودا یا کربنات سدیم ) ( Na2CO سبب افزایش سرعت ته نشینی مواد معلق در بتن می شود. بنابراین در پروژهایی که سرعت اجرای دیوار آب بند بالا است می توان از این ماده جهت سرعت بخشیدن به نشست ذرات جامد و کاهش زمان گیرش بتن پلاستیک استفاده نمود.
· سلولز کربو هگزی متال (CMC) : بصورت خمیر یا جامد موجود است و در ترکیب بتن بصورت محلول دوغاب 10 % تا 12 % مورد استفاده قرار می گیرد. اگر بخواهیم مخلوط نهایی دارای لزجت کم یا متوسط باشد می توانیم از این ماده استفاده کنیم.
· کندگیر کنندها (Retarders) : این مواد برای به تأخیر افکندن زمان گیرش بتن هنگامیکه دشواریهایی در بتن ریزی پیش می آید بکار می رود. در کل کندگیر کنندها باعث کاهش خزش و انقباض بتن پلاستیک می شوند. استفاده از آنها معمولاًً به 2/0 تا 2 درصد حجم بتن پلاستیک محدود می شود. معمولاًً از سوپر پلاستیسایزرها برای کند کردن زمان گیرش بتن و بالا بردن کارایی آن استفاده می شود. بکارگیری این مواد ممکن است باعث کاهش ترک خوردگی دیوار نیز بشود.

طرح اختلاط توصیه ICOLD

مقدار متوسط مصالح برای ساخت یک متر مکعب بتن پلاستیک به شرح زیر است:
· دوغاب بنتونیت : 500 ~400 لیتر
· سیمان : 200~100 کیلوگرم
· مصالح شن و ماسه با دانه بندی خوب : کمتر از 1500 کیلوگرم
· مصالح شن و ماسه با دانه بندی ضعیف : کمتر از 1300 کیلوگرم
وزن مخصوص مصالح فوق بین 1800 تا 2100 کیلوگرم بر مترمکعب خواهد بود.

کارایی :

بتن پلاستیک باید کارایی و روانی بالایی داشته باشد تا بتن تاز های که از طریق لولة ترمی وارد ترانشة حفاری می شود براحتی بتواند در داخل بتنی که قبلاً ریخته شده است جریان پیدا کرده و آنرا توسط فشار و حرکت خود به بالا براند. کارایی بالا از مهمترین ویژگی های یک بتن پلاستیک خوب است ولی از طرف دیگر این بتن نباید تحت جدا شدگی دانه ها قرار گیرد . با محدود کردن ماکزیمم اندازه سنگدانه، استفاده از مصالح گردگرشه و ایجاد حبا بهای هوا می توان کارایی بتن را بالا برد. معیار ساده جهت کنترل کارایی بتن پلاستیک انداز ه گیری اسلامپ آن است که باید بین 10 تا 20 سانتیمتر باشد.

مقاومت فشاری :

بتن پلاستیک دیوارهای آب بند نیاز به مقاومت چندانی ندارد برای آنکه نیروی اعمالی بر این دیوارها چندان قابل ملاحظه نیست ولی این مقاومت بایستی به انداز های باشد که بتواند تنشهای جانبی خاک اطراف را به هنگام عملیات اجرایی و دوران بهره برداری از سد تحمل کند، وزن ناشی از سازه سد را نگهدارد و در نهایت مقابل سایش مقاومت کند. از طرف دیگر به منظور بدست آوردن مصالحی که تغییر شکل پذیری زیاد دارند کمترین مقاومت فشاری ممکن باید انتخاب شود. بنابراین غالباً مقاومت فشاری لازم برای اینگونه دیوارها بین 10~30 kg/cm2 می باشد ولی با رعایت اصول شکل پذیری مناسب برای دیوار می توان این مقاومت را تا 40 kg/cm2 افزایش داد.
عوامل موثر در میزان مقاومت عبارتند از:
· نسبت سیمان به آب (C/W) : هر قدر نسبت سیمان به آب بیشتر شود مقاومت فشاری بتن پلاستیک بیشتر خواهد شد.
· نوع سیمان: عملکرد انواع سیمان بستگی به میزان C/W بستگی داشته و تابعی از این مشخصه است. در صورت ثابت بودن C/W استفاده از سیمان سرباره آهن گدازی به جای سیمان پرتلند مقاومت بتن پلاستیک را 50 تا 100 درصد افزایش خواهد داد.
· نسبت، دانه بندی و جنس سنگدانه ها : با افزایش نسبت مصالح سنگدانه ای در طرح اختلاط بتن پلاستیک مقاومت فشاری آن بالا میرود. بالا بودن پیوستگی دانه بندی مصالح سنگدانه ای (Cu) مقاومت فشاری را افزایش می دهد. سختی سنگدانه ها و تیز گوشه بودن آنها باعث می شود که مقاومت فشاری افزایش پیدا کند.
اگر مقاومت فشاری بتن پلاستیک زیاد باشد در مقابل نیروهای اعمالی دارای تغییر شکل پذیری مطلوب نبوده و در کرنشهای پایین ترک برداشته و گسیخته می شود. برای مثال هنگام بروز زلزله احتمال ترک برداشتن دیوارافزایش می یابد. همچنین اگر در اجرای پانلهای ثانویه وقفه ایجاد شود حفاری بتن پانلهای اولیه برای ایجادهمپوشانی با مشکل مواجه می شود.

تغییر شکل پذیری :

تغییر شکلهای عمده ای که بر دیوار آب بند وارد می شود عبارتند از:
· تغییر شکلهای ناشی از نشست سد تحت اثر وزن خودش.
· تغیر شکلهای ناشی از نشست و خیز بستر پی سد.
· تغییر شکلهای قائم و افقی بخاطر بارهای اعمالی هنگام اجرا (بسته به روش ساخت) و بارهای اعمالی در طول زمان بهره برداری (بارهای ناشی از اولین آبگیری مخزن و سپس بارهای متناوب مربوط به استفاده از مخزن)
· تغییر شکلهای قائم و افقی ناشی از بارهای زلزله، انفجار و بارهای وارده از خاک پیرامون دیوار آب بند.
با توجه به تغییر شکلهای تحمیلی فوق دیوار آب بند باید قادر باشد بدون برداشتن ترک، بازشدگی درزه های بین پانلها و یا به هر طریق کاهش آب بندی تغییر شکلهای وارده را تحمل کند.
برای این منظور مصالحی لازم است که بتواند تغییر شکلهای وارده را بدون شکست تحمل کند. بهترین راه حل انتخاب مصالحی است که خصوصیات شکل پذیری آن بسیار مشابه خاک اطراف باشد.
براساس تجربه ثابت شده است که اگر تغییرات مدول الاستیسیته خاک اطراف نسبت به عمق دیوار آب بند کم باشد (خاکهای همگن)مدول الاستیسیتة بتن پلاستیک باید حداقل 4 تا 5 برابر خاک پیرامونی باشد تا تغییرشکل پذیری آن مناسب باشد.
تغییر شکل پذیری و مقاومت به میزان زیادی به یکدیگر وابسته هستند و تمام عواملی که بر روی یکی از آنهااثر بگذارد دیگری را نیز تحت تأثیر قرار خواهد داد. عوامل افزایش دهندة مقاومت فشاری بتن پلاستیک باعث کاهش تغییر شکل پذیری آن می شوند.

نفوذپذیری :

هدف اصلی از ساخت دیوار آب بند کاهش تراوش در یک ساختگاه سد می باشد. نفوذ پذیری کلی یک دیوارآب بند به خصوصیات ذاتی مصالح تشکیل دهنده (بتن معمولی، بتن پلاستیک و ... )، ناپیوستگیها (ترک، بازشدن درزها) و نحوه اتصال به لایه با نفوذپذیری پایین (یا سنگ کف) دارد.
عوامل مؤثر بر نفوذپذیری بتن پلاستیک عبارتند از:
· نسبت سیمان به آب (C/W) : با افزایش نسبت سیمان به آب نفوذپذیری کاهش می یابد.
· میزان عامل کلوییدی: برای نسبت سیمان به آب ثابت یک افزایش در نسبت بنتونیت ضریب نفوذپذیری را حداقل 10 برابر افزایش می دهد.
· تاثیر نسبت مواد مضاف: افزایش نسبت مواد مضاف همیشه منجر به کاهش نفوذپذیری می شود.
· سنگدانه ها: در عمل اضافه کردن سنگدانه ها تاثیری بر نفوذپذیری ندارد.
· خشک شدن: از دست دادن آب باعث تغلیظ بنتونیت و سیمان شده و نفوذپذیری کاهش می یابد.

مقاومت سایشی :

بتن پلاستیک باید در مقابل سایش مقاوم باشد. مقاومت سایشی با مقاومت فشاری رابطه مستقیم دارد. هر چه مقاومت فشاری بیشتر باشد، مقاومت سایشی نیز بیشتر می شود. بتن پلاستیک هنگام آزمایش پین هول درصورتیکه دارای شرایط ذیل باشد در برابر سایش مقاوم می باشد:
· مقاومت فشاری نهایی آن حداقل به kg/cm2 0.35برسد.
· گرادیان هیدرولیکی آن بیشتر از 30 نباشد.

دوام :

دوام 9 بتن پلاستیک به دو عامل مقاومت و آببندی بستگی دارد. مقاومت بتن پلاستیک مانند بتن معمولی با زمان افزایش پیدا می کند. نفوذپذیری با گذشت زمان تمایل به کم شدن دارد. این پدیده احتمالاًبه علت گرفتن منافذ توسط مواد ریزدانه خاک می باشد.
مطالعه علل و پارامترهای موثر بر تشکیل درزهای بنتونیتی در دیواره های آ ب بند:
دیوارهای آب بند برای کنترل تراوش در مقابل جریان و در پی تعبیه می شوند و با توجه به شرایط خاک، درانواع گلهای روان، بتن پلاستیک، بتن سازه ای و ... ساخته می شوند. روش اجرای پانلی یکی از روشهای اجرای دیوارهای با جایگزینی گل روان است. در این روش درزه هایی غیرقابل اجتناب بین پانلهای اولیه و ثانویه که به طور یک در میان در بین پانل های اولیه قرار دارند، ایجاد می شود. این درزه ها حاوی مواد بنتونیتی است که در زمان حفاری پانل های ثانویه بر روی بتن پانل اولیه می چسبد و بتن پانل ثانویه نمی تواند کاملا آن را جابجا کند. در این تحقیق جهت شناسایی عوامل و پارامترهای موثر بر ضخامت لخته تشکیل شده بر روی بتن پلاستیک پانل اولیه دستگاه آزمایشگاهی طرح شد و آزمایشات متعددی انجام گردید. همچنین برای کاهش ضخامت درزه ها دستورالعمل های ذیل پیشنهاد شده است:
· جلوگیری از تاثیر آلودگی، خصوصاً آلودگی به سیمان و یون کلسیم با استفاده از افزودنی هایی چون بی کربنات سدیم و همچنین کاهش همپوشانی پانلها و میزان سیمان بتن پلاستیک در جهت کاهش مقدار کلسیم آزاد شده.
· بکارگیری گل بنتونیت با مشخصات مناسب.
· استفاده از بتن پلاستیک با کارآیی و شیوه بتن ریزی مناسب
· استفاده از پلیمرهای مناسب بمنظور ایجاد لایه نازکتر کیک.
· استفاده از برس های محکم و شستشوی مناسب برای تمیز کردن لایه بنتونیت چسبیده به بتن پانل اولیه قبل از بتن ریزی پانل های ثانویه
· کوتاه کردن زمان بین حفاری و بتن ریزی پانل های ثانویه.
· کاهش نیروهای مکش سنگهای غیر اشباع به وسیله تزریق آب اضافی به منطقه حفاری.

نحوه ساخت بتن پلاستیک :

آزمایشات نشان داد ه اند که نحوه تولید بتن پلاستیک در خصوصیات آن تاثیر زیادی دارد. ساخت بتن پلاستیک در بچینگ ویژه ای صورت می گیرد. بچینگ مورد نظر شامل تجهیزات زیر است:
· سیلوهای ذخیره جداگانه سیمان و بنتونیت
· میکسر مخلوط کننده پودر بنتونیت و آب
· حوضچه ذخیره دوغاب بنتونیت
· سیستمهای پیمانه کردن، وزن کردن، مخلوط کردن، پمپها، لوله ها و ...
برای تولید بتن پلاستیک، ابتدا بنتونیت به آب در حال دوران سریع در میکسر اضافه شده و مخلوط بین 3 الی5 دقیقه با سرعت بهم زده می شود. آنگاه مخلوط بدست آمده به مدت حداقل 24 ساعت در مخزن ذخیره دوغاب نگهداری می شود تا جذب آب و تورم بنتونیت بخوبی صورت گیرد. در این مدت نیز مخلوط مرتباً هم زده می شود. سپس سیمان به دوغاب بنتونیت اضافه شده و در نهایت سنگدانه ها به مخلوط اضافه می شوند .

کنترل کیفیت بتن پلاستیک :

کیفیت بتن پلاستیک ساخته شده به خاطر نقشی که این مصالح ایفا می کنند از اهمیت ویژ های برخوردار است. به این دلیل خصوصیات مصالح مورد نیاز برای ساخت بتن، ویژگی های بتن پلاستیک تازه و در نهایت بتن پلاستیک سخت شده باید دقیقاً مورد کنترل قرار گیرد.

کنترل و بازرسی مصالح :

مصالح مورد نیاز برای ساخت بتن پلاستیک نظیر بنتونیت، سیمان و مواد افزودنی باید بطور منظم در آزمایشگاه کارگاه کنترل شوند:
· بنتونیت: کیفیت بنتونیت بایستی توسط تولید کننده تضمین گردد و در هر مرحله تحویل کنترلهای لازم بعمل آید.
· سیمان: باید آزمایش مقاومت خمشی و فشاری روی نمونه های 7 و28 و90 روزه در آزمایشگاه انجام گرفته و منحنیهای مربوطه ترسیم گردد (ASTM C150) .
· مواد افزودنی: تاثیر مواد روان کننده و کندگیرکننده ها روی نمونه های ساخته شده بتن پلاستیک باید بررسی و کنترل شود.
· آب مصرفی: آب مصرفی باید عاری از هر گونه ترکیبات شیمیایی مضر، همچون سولفاتها،کربناتها، و کلرایدها باشد. غالبا آب رودخانه ها، چاهها و چشمه ها برای این امر مناسب هستند.استفاده از آب ناخالص خطر دلمه شدن بنتونیت در داخل دوغاب و کاهش گرانروی آن را به دنبال خواهد داشت. بنابراین آنالیز آب مصرفی در این موارد ضروری است. آنالیز شامل بررسی غلظت یون هیدروژن، سولفات، کلراید، نیترات کلسیم و منیزیم موجود در آب است.

کنترل دوغاب بنتونیت :

· چگالی: بازرسی مرتب چگالی 10 امکان کنترل و ارزیابی هر گونه دگرگونی غیر عادی در توزین واختلاط و یا هر گونه اشتباه در سیستم را آشکار می سازد. در شرایط متعارف چگالی دوغاب بنتونیت در محدوده 1.1~ 1.25 kg/cm2 قرار می گیرد.
· ویسکوزیته (با قیف مارش): چگالی مارش عبارت است از اندازه گیری زمان عبور حجم مشخصی از مایع از داخل قیف مارش که ابعاد و حجم آن معین بوده و ابعاد سوراخ خروجی نیز مشخص است.چگالی مارش گل بنتونیت در حوضچه و قبل از تولید بتن انجام می گیرد. محدوده مناسب برای چگالی مارش معمولا بین 40 تا 50 ثانیه است.
· آب انداختن : ضریب آب انداختن دوغاب عبارت است از نسبت حجم آبی که پس از مدت زمان معینی روی سطح دوغاب جمع می شود به حجم اولیه دوغاب. این ضریب طبق مشخصات فنی نبایداز مقدار معینی تجاوز کند.

کنترل کیفیت بتن پلاستیک تازه :

· کنترل کارایی: همانگونه که قبلا نیز ذکر شد کارایی بالا برای بتن پلاستیک از اهمیت ویژ های برخوردار است. از آنجاییکه بتن پلاستیک در ترانشه نمی تواند بوسیله ارتعاش متراکم شود، برای بدست آوردن یک مخلوط با قابلیت خود تراکمی و خود ترازگیری باید کارایی بتن به اندازه کافی باشد. جهت کنترل کارایی بتن پلاستیک از آزمایش معمول اسلامپ استفاده می شود. بر اساس تجربیات بدست آمده مقدار اسلامپ بین 10 تا 22 سانتیمتر برای بتن پلاستیک مورد قبول قرارگرفته است.
· کنترل چگالی: چگالی بتن پلاستیک از بتنهای معمولی کمتر است. معمولا بتن پلاستیک تازه چگالی در حدود 1700~ 2300 kg/cm3 دارد. کنترل چگالی بتن پلاستیک تازه امکان ارزیابی سیستم توزین و اختلاط مصالح را فراهم می کند.
· کنترل دما: در بتن پلاستیک تاثیر دمای محیط نسبت به سایر انواع بتن کمتر است چرا که این نوع بتن در زیرزمین اجرا می شود. علاوه بر آن حضور بنتونیت و میزان نسبتا پایین سیمان در طرح اختلاط در پایین بودن دمای هیدراتاسیون نسبت به بتن عادی موثر است. عوامل فوق در کاهش محدودیتهای دمای بتن پلاستیک مؤثر هستند. اما از آنجاییکه افزایش دما در کاهش اسلامپ بتن مؤثر است لذا باید محدودیتهایی برای دمای آن اعمال شود. معمولاً دمای بتن پلاستیک نباید از 30درجه سانتیگراد تجاوز کند.
· کنترل یکنواختی: یکنواختی بتن پلاستیک در هر مرحله از ساخت باید کنترل شود. باید اجزای تشکیل دهنده به گونه ای با هم مخلوط شوند که کاملاً یکنواخت باشند . نحوه ساخت در یکنواختی مؤثر است.
· کنترل زمان گیرش: زمان گیرش کنترل می شود تا از کارایی مناسب بتن پلاستیک در زمان بتن ریزی اطمینان حاصل شود .

کنترل کیفیت بتن پلاستیک سخت شده:

پس از عمل آوری نمونه های اخذ شده از بتن پلاستیک تازه آزمایشهای زیر جهت کنترل کیفیت بتن پلاستیک سخت شده انجام می گیرد. این آزمایشها برای تعیین مقاومت فشاری ، مدول الاستیسیته و نفوذپذیری بتن پلاستیک انجام می گیرد .

آزمایش مقاومت فشاری تک محوری:

هدف از این آزمایش اندازه گیری میزان باربری نمونه ها با فرم هندسی و ابعاد مشخص است. با اندازه گیری مقاومت فشاری ساده می توان مدول الاستیسیته را نیز محاسبه نمود. معمولاً مقاومت فشاری نمونه ها در سنین 7و28 و بعضاً 90 روزه تعیین می شود. دستگاه این آزمایش با ثابت نگهداشتن نرخ کرنش بر سطح نمونه نیرو ، اعمال می کند (آزمایش از نوع کرنش کنترل می باشد). در این آزمایش همواره سطوح نمونه کلاهک گذاری می شود تا از تمرکز تنش حول محور میانی نمونه اجتناب شود.

آزمایش مقاومت فشاری سه محوری :

هدف از انجام این آزمایش تعیین زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی مصالح بتن پلاستیک است. این آزمایش به دو روش انجام می شود:
· آزمایش بر روی نمونه های تحکیم یافته زهکشی نشده (آزمایش CU ) این آزمایش یکی از مناسبترین آزمایشهایی است که از جهت تئوری مشابه شرایط دیوار آب بند است.
· آزمایش بر روی نمونه های تحکیم نیافته زهکشی نشده ( آزمایش UU )

آزمایش نفوذپذیری:

هدف از انجام این آزمایش تعیین ضریب نفوذپذیری نمونه بتن پلاستیک می باشد. در این آزمایش آب تحت
فشار بر سطح نمونه بتن پلاستیک اشباع اعمال می شود. برای ایجاد جریان یک بعدی از نمونه استوانه ای بتن
پلاستیک سطوح جانبی آن توسط یک ماده آب بند مانند قیر پوشانده می شود. بنابراین آب تحت فشار از یک
وجه به نمونه وارد شده و تنها از وجه مقابل قادر به خروج می باشد.

آزمایش فرسایش پذیری :

این آزمایش به نام آزمایش پین هول معروف است و آن عبارت است از تعیین میزان تراوش آب تحت گرادیانهای مختلف از سوراخ ایجاد شده در نمونه در مدت زمان معین و از پیش تعیین شده. همانگونه که قبلاً نیز ذکر شد یک بتن پلاستیک آزمایش شده توسط تست پین هول وقتی در مقابل سایش مقاوم است که مقاومت فشاری آن حداقل 0.35 kg/cm2وگرادیان هیدرولیکی بیش از 30 نباشد .
برخی نتایج جالب و مهم :
با افزایش سیمان :
· به ازای هر 10 % افزایش سیمان حدود 50 % به مقاومت فشاری تک محوره و تا 15% به تنش اصلی حداکثر اضافه می گردد.
· مدول الاستیسیته تک محوری به ازای هر 10% افزایش 4 تا 5% و مدول سه محوری بین 20تا 50 افزایش
· ضریب چسبندگی (C) به ازای هر 10% افزایش 50 تا 73% افزایش و زاویه اصطحکاک داخلی 1.5% کاهش نشان می دهد.

با افزایش عیار بنتونیت :

· افزایش نفوذپذیری
· مقاومت فشاری تک محوری حدود 12% و مقاومت فشاری سه محوری تا 60% کاهش
· مدول الاستیسیته تک محوری تا 36% و مدول سه محوری تا 60% کاهش
· ضریب چسبندگی 14% و زاویه ی اصطحکاک 6% کاهش می یابد

افزایش فشار همه جانبه :

. افزایش مقاومت فشاری
· افزایش مدول الاستیسیته
· کاهش ضریب نفوذپذیری
· افزایش شکل پذیری

افزایش سن نمونه :

· افزایش مقاومت فشاری در محدوده 25 تا 60%
· افزایش مدول الاستیسیته در محدوده 30 تا 60%
· افزایش ضریب چسبندگی در محدوده 40 تا 70%
· کاهش زاویه اصطحکاک داخلی در محدوده 3 تا 7%

تحلیل و نتیجه گیری :

مصالح تشکیل دهنده بتن پلاستیک شامل بنتونیت، سیمان، سنگدانه و آب از نظر نوع و نسبت اختلاط روی خواص آن تاثیر مستقیم دارند. از اینرو جهت تامین نفوذپذیری کم، شکل پذیری و مقاومت مناسب برای بتن پلاستیک بایستی طرح اختلاط مناسبی ارائه شود.
دوغاب بنتونیت به عنوان یک عامل پایدار ساز مانع جداشدگی سنگدانه ها و سیمان می شود. با افزایش نسبت سیمان به آب مقاومت فشاری افزایش یافته تغییر شکل پذیری و نفوذپذیری آن کاهش می یابد. افزایش نسبت سنگدانه ها در طرح اختلاط باعث افزایش مقاومت فشاری و کاهش شکل پذیری می شود. ولی اضافه کردن نسبت سنگدانه ها تاثیری بر نفوذپذیری ندارد. همچنین تیزگوشه بودن، سختی جنس و پیوستگی منحنی دانه بندی سنگدانه ها باعث بالا رفتن مقاومت فشاری بتن پلاستیک می شود.

پی‌نوشت‌ها:

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، امیر فرید، کلیات طراحی و اجرای دیوارهای آب بند بتن پلاستیک در پی سدها، مجموعه مقالات کارگاه آموزشی و تخصصی مسائل خاص طراحی سدها و تشکیلات وابسته به آن،. دانشگاه صنعتی اصفهان، مهر 1381
-5 بتن پلاستیک دیوارهای آ ببند فرازبند و نشی ببند سد و نیروگاه استور -محمدعلی مجتهدی – کارشناس ارشد ژئوتکنیک
6- مطالعه رفتار مکانیکی بتن پلاستیک (بتن بنتونیتی) و مدل بندی رفتار آن نوشته مهندس ناصر صغیری « نامه پایان کارشناسی ارشد دانشکده فنی دانشگاه تبریز »
7- بررسی و تهیه راهنمای کاربردی استفاده از بتن پلاستیک در پرده آب‌بند سدها -نویسنده:محمدتقی منصوری‌کیا، مرداد 1380
8- بررسی تجربی رفتار مکانیکی بتن پلاستیک در شرایط تنش سه محوری نوشته مهندس علی محمد آجرلو « دانشگاه صنعت آب و برق شهید عباسپور
9- بررسی و تهیه راهنمای کاربردی استفاده از بتن پلاستیک در پرده سدهانوشته مهندس محمد تقی منصوری « پایان نامه کارشناسی ارشد انشگاه تربیت مدرس »
10- علی اصغر حاجی قاسمی ( 1376 )" بررسی گرادیان هیدرولیک مجاز بتن پلاستیک " پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی - دانشگاه تهران
11- مجموعه مقالات ارائه شده در چهارمین کنفرانس سد سازی ، ،دی ماه 1379