بتن با طراحی و اجرای مناسب همواره یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی می باشد. با توجه به گسترش ساخت سازه های بتنی دوام آنها در شرایط محیطی بهره برداری به جهت هزینه های سنگین تعمیر و نگهداری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. امروزه از بتن در روسازی راه و راه آهن بطور گسترده استفاده می شود. با توجه به گسترش خطوط ریلی به مناطق مختلف کشور اعم از مناطق سردسیر و مناطق خورنده جنوبی کشور دوام آن حائز اهمیت می باشد. هدف این تحقیق آزمایشگاهی بررسی تاثیر مواد حبابزا بر برخی پارامترهای دوام بتن روسازی راه و راه آهن (جذب آب اولیه، جذب آب نهایی، جذب آب مویینه، مقاومت ویژه الکتریکی) می باشد. از آنجا که هدف این تحقیق آزمایشگاهی بررسی تاثیر مواد حبابزا بر برخی پارامتهای دوام بوده، سعی شد در کلیه طرح مخلوطها عوامل تاثیر گذار بر دوام بتن، نظیر عیار سیمان، نسبت آب به سیمان،... ثابت نگه داشته شده و تنها در صد هوای آنها با یکدیگر متفاوت می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش هوای بتن توسط حبابزاها جذب آب بتن کاهش یافته و مقاومت ویژه الکتریکی بتن افزایش خواهد یافت.

پس از تهیه آزمونه ها، عمل آوری و انجام آزمایشها در زمانهای مشخص، مشاهده شد که در یک نسبت آب به سیمان ثابت، آهنگ صعود ) s افزایش درصد هوا موجب کاهش مقاومت فشاری، افزایش جزئی عمق صعود مویینگی، افزایش ضریب جذب آب مویینه مویینگی )، افزایش نفوذ آب تحت فشار و افزایش ضریب انتشار یون کلرید بتن میگردد که افت خصوصیات مقاومتی و تا حدودی دوامی مخلو طها را نشان میدهد. مقاومت ویژه الکتریکی نیز با افزایش درصد هوای عمدی، روند افزایشی را از خود نشان داد. تأثیر هوای عمدی در بتن در پتانسیل خوردگی میلگرد های مدفون نیز به علت وجود محدودیت زمانی در انجام آزمایشها به وضوح مشخص نشد ولی واضح است که افزایش نسبت آب به سیمان در مخلوط موجب افزایش احتمال خوردگی میلگر دهای مدفون میگردد.

دوام بتن یکی از مهمترین خصوصیات آن می باشد، چون لازم است عملکردی که برای آن در نظر گرفته شده است تداوم یابد، به این معنا که مقاومت و بهره دهی آن در عمر مشخصی که برای آن منظور شده است، حفظ گردد. شاید آنچه بیش از هر عاملی تا به امروز وضعیت مبلمان شهری شهر تهران را با خطر تخریب، ویرانی و نازیبایی مواجه کرده است، ضعف دوام یکی از مهمترین محصولات تاثیرگذار در این بخش یعنی جداول بتنی می باشد. ضعف دوام جداول بتنی خیابان ها همه ساله زیان های مالی و زیست محیطی فراوانی را به کشور وارد می کند، بطوریکه سالانه شاهد صرف هزینه های هنگفتی برای تعویض جداول بتنی کنار خیابان ها که بعلت ضعف دوام از بین می روند، می باشیم. با این وجود هنوز در کشور عزیزمان ایران تحقیقات جدی برای حل مشکل دوام بتن جداول صورت نگرفته است. عوامل متعددی بر دوام بتن جداول تأثیر می گذارند. در این میان، عیار سیمان موجود در مخلوط نیز، یکی از عواملی است که می تواند بر دوام بتن، و همچنین خواص فیزیکی و مکانیکی آن تأثیر گذار باشد. در پژوهش حاضر با ثابت نگه داشتن نسبت آب به سیمان، حداکثر اندازه سنگدانه، دانه بندی، نوع سیمان و سایر عوامل و تنها با تغییر عیار سیمان، تأثیر آن بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و دوام جداول بتنی پیش ساخته با روش پرسی خشک، مورد بررسی قرار گرفته است. که این امر از طریق انجام آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت کششی، جذب آب حجمی، جذب آب اولیه، جذب آب مویینه، مقاومت ویژه الکتریکی، میزان عمق نفوذ آب تحت فشار بر روی مخلوط های ساخته شده، میسر شده است. نتایج این بررسی ها نشان می دهد که با افزایش عیار سیمان از 350 تا kg/m3 450 در ساخت جداول پیش ساخته بروش پرسی خشک، دوام آنها افزایش می یابد. مشابه چنین حالتی هنگامی که عیار سیمـــان از 500 تا kg/m3450 کاهـش می یابد، به چشــم می خورد.

در صنعت بتن، کاهش عیار سیمان و افزایش دوام دو موضوع اساسی است که ازجمله سرفصلهای مهم بحث «بتن و محیط زیست» یا «بتن و توسعه پایدار و درخور» تلقی می گردد. از سوی دیگر، با ظهور فناوری نانو در سالهای اخیر، تلاش گسترده ای برای استفاده از نانومواد و نیز نانوذرات در بتن انجام شده است تا با استفاده از آنها بتوان درجهت کاهش عیار سیمان در بتن و نیز افزایش دوام آن، گام موثری برداشت. یکی از نانوذرات مهمی که اخیرا استفاده از آن در بتن مورد بررسی و تحقیق قرارگرفته است نانوسیلیس می باشد. در این تحقیق «میزان کاهش عیار سیمان و افزایش دوام» ناشی از بکارگیری نانوسیلیس در بتن مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، «مقاومت فشاری» و «نفوذپذیری در برابر یون کلرید» بتن حاوی نانوسیلیس در کنار بتن هایی با عیارهای مختلف سیمان مورد مطالعه قرارگرفته است و سپس براساس نتایج بدست آمده، مقدار کاهش عوارض زیست محیطی و شاخص های کمی مرتبط، در برخی موارد بصورت پارامتری محاسبه شده است. براساس نتایج این تحقیق، کاهش عوارض زیست محیطی ناشی از کاهش عیار سیمان، در اثر افزایش مقاومت فشاری، درحدود 9/17 درصد است. همچنین میزان کاهش عوارض دراثر افزایش دوام و کاهش نفوذپذیری، بشرط استفاده از نانوسیلیس در بتن، تنها به ازای یکسال بکارگیری، در دوره زمانی 50 ساله، برابر 45/0 درصد در سال خواهد بود. این تحقیق در کنار کارهای تحقیقاتی برخی دیگر از پژوهشگران، بار دیگر نشان می دهد که اولا استفاده از مقادیر بالای سیمان در مخلوطهای بتنی، در بیشتر موارد، نه تنها کمکی به بهبود ویژگیهای بتن نمی نماید بلکه می تواند کاملا در جهت عکس عمل نماید. ثانیا کاهش نفوذپذیری بتن حاوی نانوسیلیس در مقایسه با طرح شاهد، کاملا آشکار است.

بتن یکی از پر کاربرد ترین مصالح ساختمانی می باشد که سیمان جز اصلی تشکیل دهنده آن است. تولید سیمان نیازمند مصرف مقادیر زیاد انرژی بوده و نقش عمده ای در آلودگی محیط زیست و انتشار گازهای گلخانه ای دارد. کاهش مصرف سیمان یکی از راهکارهای حفظ محیط زیست می باشد. به عنوان مثال با بکارگیری سرباره آهنگدازی در بتن و جایگزین کردن آن با بخشی از سیمان نه تنها نیازی به انبار کردن یا مدفون کردن این ضایعات صنعتی نمی باشد بلکه به علت تولید کمتر سیمان، مقادیر کمتر گازهای آلاینده و گل خانه ای تولید خواهد شد. این امر مزایای دیگری نیز در بر خواهد داشت زیرا برای تولید بتن انرژی کمتری استفاده شده است و در نتیجه هزینه های ساخت بتن کاهش می یابد. هرچند استفاده از مقدار مناسبی از سرباره آهنگدازی در بتن اغلب خواص دوامی و مقاومت بلند مدت آن را بهبود می بخشد اما متاسفانه استفاده از سرباره باعث می شود که بتن مقاومت های اولیه کمی داشته باشد. برای رفع این نقیصه می توان از نانوسیلیس کمک گرفت. ذرات نانوسیلیس به خاطر اندازه کوچکشان می توانند وارد حفرات بسیار ریز ملات سیمان و بتن گردند و در آنجا واکنش پوزولانی خود را به سرعت آغاز نمایند و ساختاری ایجاد نمایند که خواص مکانیکی ملات سیمان و بتن را بهبود می بخشد. در این تحقیق 2 نسبت آب به سیمان 45/0 و 5/0 برای طرح های مخلوط بتن و ملات در نظر گرفته شد. نانوسیلیس کلوئیدی با نسبت مواد جامد 0، 5/0 و 5/1 درصد مواد سیمانی استفاده و سرباره آهنگدازی در پنج نسبت با مقادیر 0، 10، 25، 40 و 55 درصد با سیمان جایگزین گردید. بدین ترتیب 30 طرح مخلوط ملات و 30 طرح مخلوط بتن طراحی و ساخته شد. مقاومت فشاری آزمونه های ملات و بتن و مدول الاستیسیته و مقاومت کششی آزمونه های بتن به روش دو نیم شکستن در سنین عمل آوری 7، 28، 56 و 91 روز اندازه گیری شد. کارایی مخلوط های بتنی در زمانهای صفر، 15 و 30 دقیقه بعد از ساخت با انجام آزمایش اسلامپ و روانی مخلوط های ملات نیز توسط دستگاه میز روانی اندازه گیری گردید. نتایج حاصل، حاکی از آن است که استفاده از سرباره باعث کاهش مقاومت مخلوط ها به خصوص در سنین اولیه شده است اما نرخ کسب مقاومت فشاری در مخلوط های حاوی سرباره با گذر زمان بیشتر از طرح های فاقد سرباره می باشد. استفاده از نانوسیلیس افت مقاومت ناشی از سرباره را بهبود می بخشد. با افزایش میزان نانوسیلیس به مقاومت فشاری آزمونه های ملات و بتن و مقاومت کششی مخلوط های بتنی حاوی سرباره افزوده شده است اما مقاومت کششی مخلوط های بتنی فاقد سرباره کاهش یافته است. طرح های حاوی نسبت آب به سیمان 45/0 دارای مقاومت های فشاری ، کششی و مدول الاستیسیته بیشتری نسبت به طرح های با نسبت آب به سیمان 5/0 می باشند. طرح مخلوط های بتن حاوی 25% و 10 % سرباره به ترتیب برای نسبت های آب به سیمان 45/0 و 5/0 از افت اسلامپ کمتر و کارایی بهتری برخوردار می باشند. با توجه به نتایج حاصل از این پایان نامه و اثرات مثبت هم افزایی نانوسیلیس و سرباره توصیه می گردد هنگام استفاده از سرباره در بتن از نانوسیلیس نیز استفاده گردد.

گیرش بتن به عنوان مرز شناسایی بتن تازه و سخت شده قلمداد می گردد و اطلاع از زمان های گیرش بتن در برنامه ریزی عملیات اجرایی بسیار مهم است. وابستگی زمان گیرش با روند هیدراسیون سیمان، ایجاب می نماید که در تعیین زمان گیرش مبانی پایه ای هیدراسیون بنحوی دخالت داده شود. در حال حاضر زمان های گیرش اولیه و نهایی بتن از روش مقاومت در برابر نفوذ (astm c403) تعیین می گردند. این روش علاوه بر مشکلات اجرایی فاقد مبانی تئوریک و ریز ساختاری می باشد و برای بتن های خاص از جمله بتن با اسلامپ صفر غیر قابل استفاده است. در این روش شاخص های گیرشی به صورت قراردادی بوده و ارتباط خاصی بین فعل و انفعالات ناشی از هیدراسیون سیمان با زمان های تعیین شده تعریف نشده است. بنابراین بدیهی است که ارائه یک روش ساده، دقیق و فراگیر برای تعیین زمان گیرش بتن امری ضروری می باشد که در بهبود کیفیت اجرای سازه-های بتنی نقش موثری ایفا خواهد نمود. از آنجایی که اندازه گیری مقاومت الکتریکی بتن تازه در طول زمان، فرآیندهای هیدراسیونی و اتفاقات فیزیکی و شیمیایی درون بتن را با حساسیت بالایی پایش می کند و حاکی از واقعیت های درون بتن می باشد لذا در پژوهش حاضر در نظر است روند تغییرات مقاومت الکتریکی بتن تازه در طول زمان مورد ارزیابی قرار گیرد و تعاریف جدید و منطقی از روند گیرش بتن منطبق بر فعل و انفعالات هیدراسیونی ارائه گردد. بدین منظور 14 طرح مخلوط بتن، با سه نسبت آب به سیمان 35/0، 45/0 و 55/0 طراحی گردید. در نسبت آب به سیمان 45/0 ، میکروسیلیس به مقدار 7%، خاکستر بادی با مقادیر 15%و 25%، سرباره با مقادیر 25%و 35% به عنوان مواد مکمل سیمانی، جایگزین وزنی سیمان شدند. ضمناً در یک طرح اثر زودگیر کننده ها بررسی شد و در نسبت آب به سیمان 35/0 دو طرح یکی شاهد و دیگری بتن با ترکیب مواد مکمل سیمانی، میکروسیلیس به میزان 7% و خاکستربادی به میزان 15% ساخته شد.علاوه بر این یک طرح بتن با اسلامپ صفر و یک طرح بتن خود تراکم ساخته شد تا طیف وسیعی از بتن ها مورد ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش سیستمی طراحی گردید که قادر است مقاومت الکتریکی بتن تازه (الک شده و الک نشده) را با دقت 1/0 اهم به فاصله زمانی 1 دقیقه و به طور اتوماتیک ثبت نماید. ضمناً آزمایش تعیین زمان گیرش بتن به روش استاندارد نیز برای همه مخلوط های بتنی صورت گرفت. همچنین خواص بتن سخت شده از جمله مقاومت فشاری، مقاومت الکتریکی و جذب آب حجمی بتن نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمایش مقاومت الکتریکی بتن تازه در طول زمان، نشان می دهد که منحنی های مقاومت الکتریکی در همه مخلوط ها از یک روند مشابه و خاصی تبعیت می کند که در این روند نقاط بحرانی وجود دارد که بیانگر خصوصیات مهمی از جمله گیرش بتن می باشد. در این منحنی مراحل فرآیند هیدراسیون بتن بوسیله ارزیابی روند توسعه مقاومت الکتریکی بتن تازه به 5 مرحله تقسیم بندی گردید که شامل مراحل انحلال، تعادل رقابتی یا پیش گیرش، گیرش، کما و سخت شدن می باشد. ضمناً نقاط بحرانی شناسایی شده عبارتند از: نقطه گیرش صفر، نقطه گیرش اولیه، نقطه گیرش نهایی و نقطه انتهای گیرش نهایی یا نقطه انتقالی به مرحله سخت شدگی . در نتیجه بررسی نهایی منحنی های مقاومت الکتریکی، پیشنهاد می گردد که گیرش اولیه واقعی بتن منطبق بر نقطه ps و گیرش نهایی واقعی بتن منطبق بر نقطه pc می باشد که این تعاریف جدید دارای مفاهیم پایه ای مشخصی از روند هیدراسیون می باشد.همچنین نتایج آزمایش های بتن سخت شده نشان می دهد که جایگزینی مقادیر مختلف میکروسیلیس، خاکستر بادی و سرباره به کاربرده در پژوهش، موجب بهبود مقاومت فشاری و آهنگ کسب مقاومت به ویژه در سنین بلندمدت، کاهش میزان جذب آب حجمی و افزایش محسوس مقاومت ویژه الکتریکی در مخلوط های بتن شده است.

ترک خوردگی های حرارتی سنین اولیه ناشی از گرادیان های دمایی ایجاد شده از جمله مخرب ترین مسائل سازه های بتنی حجیم همانند سدهای بتنی، پایه های پل ها، فونداسیون های عظیم وغیره می باشد. امروزه استفاده از مواد مکمل سیمانی به عنوان یک راه کار جهت کاهش مسائل حرارتی در این سازه ها بسیار متداول شده است. اخیرا نیز استفاده از طرح های حاوی 2 یا 3 نوع مختلف پوزولان می باشند مرسوم شده است. بنابراین جهت آنالیز دقیق حرارتی وریسک ترک خوردگی و تعیین عمر مفید سازه های بتنی حجیم ، تعیین مشخصات مقاومتی و حرارتی نمونه های تک پوزولانی و یا ترکیبی پوزولانی ضروری به نظر می رسد.در بخش اول این پایان نامه طرح اختلاط بهینه تهیه گردید.در بدست آوردن طرح بهینه علاوه بر مقاومت فشاری ، رژیم حرارتی بتن ها نیز ارزیابی گردید. بخش دوم جهت تعیین مشخصات حرارتی و مقاومتی طرح های تک پوزولانی حاوی 30 درصد سرباره ،20 درصد خاکستر بادی و 7 درصد میکروسیلیس و طرح های ترکیبی پوزولانی حاوی پوزولان های سرباره،خاکستر بادی و میکروسیلیس با نسبت آب به سیمان 0.44 دنبال شده است . در بخش سوم آنالیز ترک خوردگی یک ستون بتنی به کمک نرم افزار concreteworks صورت گرفته است تا ستون شبیه سازی شده از لحاظ پیک دمایی و تنش های کششی ایجاد شده مورد ارزیابی قرار گیرد .نتایج حاکی از آن است که مشخصات حرارتی هر طرح متاثر از منحنی های توسعه درجه هیدراسیون می باشد و با افزایش نسبت آب سیمان ، افزایش در درجه هیدراسیون نهایی دیده می شود .لذا در نمونه های بتنی جهت رسیدن به بالاترین درجه هیدراسیون و تولید بیشتر محصولات هیدراسیونی و متعاقبا میکروساختار متراکم تر ، پیدا کردن بهینه مقدار سیمان در یک نسبت آب به سیمان ثابت ضروری به نظر می رسد . نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان داد که در نسبت w/c=0.44 ، عیار سیمان 418 کیلو گرم برمتر مکعب می تواند مقدار بهینه ای در طرح مخلوط باشد .در بررسی مشخصات حرارتی و مقاومتی نمونه های حاوی تک پوزولانها همانند سرباره و خاکستر بادی کاهش چشمگیری در مقادیر درجه هیدراسیون و مقاومت های سنین اولیه این طرح ها دیده می شود اما با گذشت زمان مقاومت های سنین طولانی مدت افزایش می یابند به گونه ای که به مقاومت های نمونه ref نزدیک میگردد. در نمونه های حاوی ترکیب پوزولان خاکستر بادی + میکروسیلیس و سرباره + میکروسیلیس افزایش در درجه هیدراسیون نهایی و مقاومت های طولانی مدت نسبت به نمونه ref مشاهده گردید .بدین ترتیب نتیجه گردید که روش بکار رفته در این تز جهت تعیین توسعه درجه هیدراسیون به خوبی می تواند نشان دهنده روند کسب مقاومت طرح ها باشد . نتایج نشان داد که شرایط عمل آوری دمایی(مدل بتن حجیم) در سازه های بتنی ،تاثیر مثبتی بر روند کسب مقاومت های فشاری و کششی سنین اولیه نمونه های بتنی حاوی پوزولان نسبت به نمونه های عمل آوری شده در شرایط استاندارد خواهد گذاشت . همچنین مشاهده گردید استفاده از رابطه بلوغ بر مبنای سن معادل در سنین اولیه در اکثر نمونه ها در جهت اطمینان می باشد اما با گذشت زمان مقادیر پیش بینی شده توسط رابطه بلوغ بیشتر از مقادیر واقعی می گردند که در جهت کاهش اطمینان می باشد. نتایج آنالیز عددی concreteworks نشان داد که در نمونه های تک پوزولانی با استثنا میکروسیلیس ، با وجود کاهش دمای پیک ، به علت روند کند کسب مقاومت ها احتمال ترک خوردگی در گرادیان های کمتر اتفاق می افتد . در نمونه های ترکیبی پوزولانی خاکستر بادی + میکروسیلیس و سرباره + میکروسیلیس مطابق با نتایج آزمایشگاهی ،کمترین ریسک ترک خوردگی متعلق به نمونه های ترکیبی پوزولانی ، خاکستر بادی+میکروسیلیس و سرباره + میکروسیلیس می باشد . لذا نتایج این تز نشان داد که طرح اختلاط بهینه متشکل از ترکیب پوزولانها بر پایه میکروسیلیس قابل تهیه می باشد .

از عمده عواملی که باعث بروز رفتارهای خاص و متفاوت از سایر اعضای بتنی در بتن حجیم می گردد، ایجاد تنش های حرارتی در اثر واکنش های مواد سیمانی در آن می باشد. در فرآیند هیدراسیون سیمان عوامل مختلفی نقش دارند، ازجمله ی آنها می توان به انرژی فعالسازی سیمان اشاره نمود. این پارامتر مهم در تحلیل عددی و نرم افزاری تنش های حرارتی، به عنوان یک پارامتر ورودی تعریف می گردد. دلیل اهمیت پارامتر مذکور این است که برای مدل سازی فرآیند هیدراسیون سیمان، یکی از مناسب ترین روش ها استفاده از معادله ی آرینیوس است که در این معادله نرخ پیشرفت واکنش شیمیایی سیمان متناظر با دما بیان گردیده و انرژی فعالسازی یکی از پارامترهای مهم در معادله ی مذکور می باشد. انرژی فعالسازی تابع عواملی از جمله نوع سیمان و مواد سیمانی، نسبت آب به سیمان و زمان می باشد. معذلک، در تحلیل تنش های حرارتی که توسط نرم افزارهایی همچون 4c-temp&stress، ansyse و concreteworks صورت می گیرد، پارامتر مذکود به صورت ثابت در نظر گرفته می شود.. در تحقیق حاضر در نظر است تأثیر نسبت آب به سیمان و میکروسیلیس بر مقدار انرژی فعالسازی مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور، 6 طرح مخلوط بتن و 4 طرح مخلوط ملات با نسبت های آب به سیمان متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. انرژی فعالسازی ظاهری توسط روش استاندارد astm c 1074 و با استفاده از برازش دو تابع هذلولوی و نمایی تعیین گردیده است. در این راستا هر طرح مخلوط در دماهای 8، 23 و 40 درجه ی سلسیوس عمل آوری و مقاومت فشاری آنها در بلوغ های یکسان اندازه گیری گردیده است تا در برازش های مذکور استفاده گردند. بر اساس نتایج آزمایشگاهی و مشخصات حرارتی به دست آمده از گرماسنجی نیمه آدیاباتیک تمامی طرح مخلوط های بتن، تنش های حرارتی و ترک خوردگی مقاطع بتنی با ابعاد و انرژی های فعالسازی مختلف در نرم افزار 4c-temp&stress مورد تحلیل قرار گرفته است تا مقاطع شبیه سازی شده از لحاظ حداکثر دما و تنش کششی متناظر با آن، ارزیابی گردد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که انرژی فعالسازی بتن متأثر از نسبت آب به سیمان و مقدار جایگزینی میکروسیلیس می باشد. با افزایش نسبت آب به مواد سیمانی، انرژی فعالسازی افزایش یافته و مقادیر کمتر از 11 درصد میکروسلیس، باعث کاهش انرژی فعالسازی ظاهری بتن می گردد. کمترین انرژی فعالسازی نسبت به بتن شاهد با حضور 5 تا 7 درصد میکروسیلیس می باشد و با افزایش مقدار میکروسیلیس از مقدار فوق، مقدار انرژی فعالسازی ظاهری بتن افزایش می یابد. انرژی فعالسازی به دست آمده از تابع نمایی نسبت به انرژی فعالسازی به دست آمده از تابع هذلولوی در تخمین سن معادل، اثر دمای عمل آوری را بهتر اعمال می نماید. درصورت عدم استفاده از روش های تعیین انرژی فعالسازی، مقدار انرژی فعالسازی 5/33 کیلوژول بر مول برای به دست آوردن سن معادل مناسب می باشد. نتایج تحلیل عددی نشان داد که با جایگزینی میکروسیلیس به میزان 5 تا 7 درصد وزنی سیمان، ریسک ترک خوردگی در مقاطع کاهش می یابد. از سوی دیگر با افزایش ابعاد مقطع بتنی شبیه سازی شده، میزان ریسک افزایش یافته است.

در بسیاری از پروژه های تونلی نظیر مترو، حفاری تونل ها توسط دستگاه حفاری مکانیزه tbm انجام می گیرد و دیواره های تونل از قطعات بتنی پیش ساخته ای به نام سگمنت ساخته می شوند. سگمنت ها پس از رسیدن به مقاومت لازم به محل حفاری منتقل شده و به مانند تکه های پازل در کنار یکدیگر قرار گرفته و یک رینگ را تشکیل می دهند. این قطعات سازه ای بتنی سنگین و نیمه سنگین که اغلب دارای تراکم زیاد میلگرد هستند، در قالب های فولادی گران قیمت با اشکال هندسی ویژه، در شرایط خاص بتن ریزی می شوند. بمنظور تولید چنین قطعاتی در کشور از جمله، تونل پروژه خط 2 قطار شهری مشهد، تا کنون از بتن معمولی (بتن با نیاز به ویبره) که همزمان با بتن ریزی ویبراتور های متصل به قالب، ایجاد تراکم در بتن می کند، استفاده می شد. ویبره کردن باعث، (i ایجاد آلودگی صوتی مضر شدید در فضای سرپوشیده کارخانه، (ii کاهش تولید روزانه قطعات بتنی و غیراقتصادی شدن پروژه ها، (iii سر و صدای زیاد ویبراتورها، که برای مهندسین و نیروهای کارگاهی که به طور دائم در محل تولید حضور دارند، زیان آور است. همچنین، دقت مورد نیاز در ابعاد سگمنت (mm5±) است که با تکرار ویبره، آثار قابل توجه منفی بر، (i تغییرشکل و انحناء قالب های فولادی وارداتی (ارز بَر) و (ii هزینه قابل توجه قالب ها را دارد. هدف اصلی از انجام پایان نامه حاضر، i) جایگزینی بتن خودتراکم (بتن بدون نیاز به ویبره، scc) با بتن معمولی (بتن با نیاز به ویبره، nc) در تولید قطعات پیش ساخته تونل پروژه خط 2 قطار شهری مشهد، ii) افزایش مقاومت بتن معمولی پروژه مزبور، iii) مقایسه جنبه های فنی، اجرایی و اقتصادی scc با nc و vi) تهیه نرم افزار طرح اختلاط بتن می باشد. با تلاش های صورت گرفته بسیار زیاد، هم اکنون تولید و اجرای سگمنت های مزبور با بتن خودتراکم با موفقیت کاربردی شده است، بنحویکه روزانه دو رینگ از 12 رینگ تولید قطعات با بتن خودتراکم و 10 رینگ با بتن معمولی (با مقاومت فشاری بیش از 600 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع برای هر دو نوع بتن) صورت می گیرد و تولید سگمنت های پروژه مزبور با scc رو به گسترش است.