بررسی امکان استفاده از پسماندهای ساختمانی بازیافت شده در ساخت ، اجرا و نگهداری بتن

مقدمه:

تحقیقات انجام شده در جهان نشان می دهد که حجم نخاله¬های ساختمانی در میان سایر زباله¬ها 13 تا 29 درصد می باشد[2]. در سال 1996 تخمین زده شد که 136 میلیون تن ضایعات ساختمانی حاصل از تخریب و نوسازی مربوط به ساختمان سازی در ایالات متحده تولید شده،که از این مقدار 43 درصد در منابع مسکونی و 57 درصد حاصل از منابع غیر مسکونی است. علاوه براین، ضایعات ساختمانی 48 درصد از کل، که شامل 44 درصد حاصل بازسازی و 9 درصد حاصل ساخت و ساز جدید است . متاسفانه تخمین های مشابهی برای نخاله های ساختمانی حاصل از ساخت و ساز مراکز غیر مسکونی و تجاری و تخریب فیزیکی مراکز از جمله سازه¬های بتنی ، پل های فولادی ، بستر سازی جاده و پاکسازی محل قابل دسترسی نیستند. بر اساس بررسی منابع چندگانه این طور تخمین زده می¬شود که نخاله¬های ساختمانی غیربنایی 2 پوند / هر نفرروز است. با استفاده از یک جمعیت 280 میلیونی، مقدار معادل نخاله¬های ساختمانی، غیربنایی در ایالت متحده حدود 100 میلیون تن در سال است. [1] حجم ضایعات ساختمانی کشور آمریکا برای تعمیرات و بازسازی راه¬ها حدود 91 میلیون تن و بتن قابل بازیافت در سال¬های 1992 تا 1997، 26 تا 100 میلیون تن است . همچنین در ایالت کالیفرنیای امریکا حدود 12 درصد از حجم محل¬های دفن را نخاله¬ها تشکیل می¬دهند که حدود 25 درصد از حجم کل آن¬ها می¬باشد. میانگین وزن ضایعات ساختمانی در این ایالت بیش از 4 میلیون تن در سال است.[2]

آمار ثبت شده در خصوص میزان خاک و نخاله ساختمانی دفع شده در تهران نشان می¬دهد، از سال 1368 تا سال 1377 ، مجموعاً 61275196 تن معادل 116928033 مترمکعب آوار ساختمانی توسط 8847829 سرویس خودرو به محل تعیین شده از طرف شهرداری دفع شده است. آمارتولید نخاله¬های دفع شده در سال 1380، در گودال¬های اطراف تهران حدود 11973947 تن بوده است که بیش¬ترین مقدار به ترتیب، در گودهای کهریزک و آبعلی دفع شده است. [9] با توجه به اطلاعات موجود در سال 1385 ، سهم پروانه¬های صادره برای تخریب و نوسازی نشان دهنده این است که عملاً بین 5 تا 8/25 درصد بوده. در حالی که برای شهر تهران از کل پروانه¬های صادره برای تخریب حدود 90 تا 94 درصد برای تجدید بنا پس از تخریب است که می¬تواند حجم عملیات تخریب را نشان بدهد. [10]

با توجه به حجم بالای تولیدپسماندهای ساختمانی در بخش¬های مسکونی و غیر مسکونی از یک سو و از طرف دیگر حجم بالای مصرف بتن به عنوان پر مصرف¬ترین محصول ساختمانی در حالی که هر روز ابعاد و تعداد پروژه¬های عمرانی به خصوص در کشورهای در حال توسعه در حال گسترش می¬باشد، بدیهی است که انجام فرآیند بازیافت این پسماند تا چه حد می تواند در حفظ منابع موجود که بعضاً غیر قابل تجدید می¬باشند و نیز حفظ محیط زیست از ورود این حجم پسماند¬های ساختمانی ، لازم و ضروری باشد. در این مقاله سعی می¬گردد تا پتانسیل ها ، مشکلات ، راهکارها و مزایای این امر در راستای تحقق دستیابی به آن ارزیابی گردد.

تعریف پسماندهای ساختمانی:

فعالیت¬های ساختمانی شامل مجموعه فعالیت¬ها و مراحل ایجاد ساختمان و ابنیه¬های مختلف در بخش¬های آب، صنعت اسکله¬ها، راه¬ها، محوطه¬ها و ... ، تغییرات اساسی برای افزایش کارایی و عمر بنا ، تجدید بنا و تغییرات جزئی می¬شود .پسماند ساخت و تخریب، از ساخت، نوسازی و تخریب ساختمان¬ها، ابنیه صنعتی، سازه¬های آبی چون مخازن و سدها، کارخانه ها، نیروگاه¬ها، تاسیسات اتمی، اسکله¬ها، رویه راه¬ها، جداول و قطعات پیش¬ساخته، پل¬ها و ... ، و پاک¬سازی آوارهای ناشی از بلایای طبیعی و انسانی حاصل می¬شوند. [1]

اگر چه ضایعات ساختمانی جزو کم خطرترین انواع پسماند یعنی پسماندهای عادی طبقه بندی می¬شوند، ولی از اوایل دهه 90 بر اساس مطالعاتی که صورت گرفته، مشخص شده است که مواد زائد خطرناک مانند چسب، رنگ و رزین¬ها، هر چند ناچیز، همراه نخاله¬ها ممکن است خطراتی را برای محیط زیست و انسان ایجاد نماید.[3] حجم پسماندهای ساختمانی به عواملی چون میزان رشد جمعیت و نیاز روزافزون به محل سکونت و تاسیسات و تجهیزات زیربنایی، نرخ مهاجرت روستاییان به شهرها و توسعه ناخواسته مراکز جمعیتی، بافت و قدمت ساختمان¬های موجود و میزان مقاومت آن¬ها در برابر زلزله، بلایای طبیعی، معماری ساختمان¬های موجود و تقاضای نسل حاضر و ... بستگی دارد.[2]

انواع پسماند¬های ساختمانی:

پسماند ساخت و تخریب ابنیه و سازه¬ها شامل بتن، آسفالت، چوب، فلزات، شیشه، گچ، آجر، انواع سنگ، مواد پلیمری، موزائیک، سرامیک، کاشی و مواد لازم برای بام سازی هستند.

معمولا اجرای این نخاله¬ها را حدوداً 40 تا 50 در صد بتن، آسفالت، آجر، بلوک، سنگ و خاک، 20 تا 30 درصد چوب و محصولات مربوطه و 20 تا 30 درصد پسماند های متفرقه¬ای همچون فلزات، گچ، شیشه، آزبست و سایر مواد عایق و پلیمری و اجرای تاسیسات آب و فاضلاب و برق تشکلیل می¬دهد.]1[ در کشور استرالیا عمده نخاله¬های ساختمانی بر حسب تن در سال شامل 726000 بتن،795000 آسفالت، 471000 آجر، 300000 مصالح بنایی، 41000 خاک، 176000 سنگ، 35000 ضایعات چوب و ... می¬باشد. در صد ترکیب مواد تشکیل دهنده آوراهای ساختمانی کشور ایرلند در سال 1996 شامل 45 درصد خاک و سنگ، بتون، آجر، کاشی، سرامیک 31 درصد، فلزات 6 درصد، آسفالت و قیر 1 درصد، چوب 7 درصد و سایر موارد 10 درصد می¬باشد. در آلبرتا کانادا در سال 1997 آوار ساختمانی شامل 35 درصد چوب، 24 درصد سرامیک، 17 درصد مصالح بنایی، 8 درصد کاغذ، 7 درصد فلزات آهنی، 3 درصد شیشه، 2 درصد پلاستیک و 16 درصد سایر مواد بوده است. درصد تفکیک میانیگن آوار ساختمانی در آمریکا شامل 27 درصد چوب، 23 درصد آسفالت، بتن و آجر، 13 درصد تخته گچی، 12 درصد مصالح بام سازی، 9 درصد فلزات، 3 درصد کاغذ و 1 درصد پلاستیک می باشد. [10]

بازیافت نخاله ساختمانی در سایر کشورها:

در حال حاضر در بسیاری از کشورهای پیشرفته به دلیل مسائل زیست محیطی مانند کمبود منابع، کمبود محل دفن و آلودگی محیط زیست بازیافت نخاله¬های ساختمانی مورد توجه ویژه¬ای می¬باشد و این امر از سوی کلیه دست¬اندرکاران دنبال می¬گردد. در کشور ایرلند در حدود 82 درصد از نخاله¬های ساختمانی بازیافت می¬گردد. در دولت محلی انتاریودرکشور کانادا این عدد 12 درصد ، در ژاپن این عدد 98 درصد و در ایالات مختلف آمریکا متغیر است. در بسیاری از کشورها نیز فعالیت¬های زیادی در کاهش تولید نخاله و نیز استفاده مجدد از آن¬ها صورت گرفته است. [10]

مقدار مصالح بازیافتی در استرالیا[10]

مصالح بازیافت شده مقدار ( تن در سال )
بتن 726000

آسفالت 795000

آجر 471000

مصالح بنایی 300000

خاک 41000

سنگ 176000

ضایعات چوب 35000

مقدار مصالح تولیدی و بازیافتی در ایرلند[10]

سال زباله تولیدی (بدون زباله کشاورزی) مدیریت دفع آوار درصد آوار بازیافت شده

1995 11.2 میلیون تن 1.3 میلیون تن 35%

1998 15.4 میلیون تن 2.7 میلیون تن 43.30%

انواع بازیافت مواد پسماندهای ساختمانی :

پسماندهای ساختمانی شامل چهار بخش پسماندهای ناشی از ساخت، پسماندهای ناشی از تخریب ساختمان¬ها، پسماندهای ناشی از تعمیر و پسماندهای ناشی از بلایایی مانند زلزله ، انفجار و ... می¬باشد [10] . این چهار پسماند از منظر ماهیت و ساختار همانند هم بوده لذا اختلاف آن¬ها در تنوع و حجم پسماند و نحوه¬ی جداسازی آن¬ها می¬باشد. بدیهی است که مصالح ناشی از تخریب دارای حجم و تنوع بیشتر پسماند می¬باشد. بازیافت پسماند مصالح ساختمانی به دو صورت انجام می گیرد:

• بازیافت موادی که بدون هیچ گونه تغییر ماهیتی به چرخه باز مصرف برمی¬گردند مانند فولاد و...

• بازیافت موادی که پس از طی فرایندی به مواد جدید تبدیل می¬شوند. مانند شیشه، مواد پلیمری و پلاستیک و...[1]

مزایای استفاده از بازیافت نخاله¬های ساختمانی در ساخت بتن:

• حفظ منابع محیط زیست که در بسیاری از صنایع تجدید ناپذیر و یا در بازه¬های زمانی بسیار بلند تجدید می¬گردد: امروزه بتن پر مصرف¬ترین مصالح ساختمانی به¬شمار می¬آید. بدیهی است که این امر خود نشان دهنده حجم بالای استفاده از منابع مختلف مانند آهن، سیمان، سنگ دانه¬ها و آب به صورت مستقیم برای تولید بتن باشد. برخی از محصولات جانبی مانند مواد محافظتی و کیورینگ بتن و اسپیسرها نیز به صورت غیر مستقیم با افزایش دوام سازه¬ها باعث حفظ این منابع می¬گردند.

• کاهش پسماندهای نهایی و آلودگی محیط زیست: با توجه به حجم بالای پسماندهای ساختمانی استفاده بخشی از آن¬ها نیز در ساخت این پرمصرف¬ترین مصالح ساختمانی باعث کاهش بخشی از پسماندهای تولیدی و مشکلات ناشی از عدم بازیافت آن¬ها می¬گردد.

• ایجاد اشتغال: با توجه به نیازهای تخصیص منابع انسانی در مراحل مختلف چون تحقیقات، جداسازی و حمل پسماندها، کارخانه تبدیل مواد رونق این امر می تواند ایجاد کننده فرصت¬های شغلی باشد.

• منافع اقتصادی: با آزاد سازی قیمت¬ها، حذف یارانه¬های دولتی و در حال حاضر تحریم¬های موجود بر اقتصاد ایران و به تبع آن افزایش هزینه¬های تولید و حمل، بازیافت انواع پسماندها به خصوص بازیافت مصالح گران قیمت ساختمانی مانند سیمان، سنگ دانه ها، آرماتور، مواد شیمیایی، لوازم قالب بندی و ... می تواند ایجاد کننده منافع اقتصادی مناسبی چه از نظر حفظ منابع طبیعی و ایجاد امکان صادرات و چه از منظر بازیافت پسماندها برای سرمایه¬گذاران باشد.

مسائل، پیش نیاز¬ها و راهکارهای مورد نیاز جهت بازیافت مصالح ساختمانی قابل مصرف در بتن:

• تحقیقات و پژوهش جهت دستیابی به راهکاری علمی و عملیاتی برای بازیافت پسماندها و چگونگی تبدیل به مصالح جدید و غیرجدید پیشنهادی در صنایع مرتبط، دانشگاه-ها و مراکز پارک¬های فن¬آوری و ...: لازم به ذکر است که این امر بیشتر در توسعه محصولات بازیافتی در تبدیل به محصولات جدید، دارای اهمیت می باشد. این امر در حال حاضر در بسیاری از کشورهای پیشرفته مانند آلمان، استرلیا، آمریکا، کانادا و ... با توجه به محدودیت شدید منابع و محل دفن در حال انجام و اجرا می باشد. [10]

• آموزش دست¬اندرکاران: هم اکنون در بسیاری از کشورهای توسعه یافته دوره¬هایی برای دست¬اندرکاران عرصه ساخت¬ و ساز از سوی سازمان¬های مربوطه برگزار می¬گردد. این دوره¬ها بر مبنای استفاده از مصالح با قابلیت بازیافت بیشتر، چگونگی بازیافت و مراحلی که بر عهده ایشان می باشد مانند جداسازی و ... و نیز استفاده از انواع مواد بازیافتی، در بخش¬های طراحی، ساخت و تخریب می¬باشد. [10] این امر می¬تواند تا حدود زیادی مشکلات مربوط به عملی شدن این فرآیند را تسهیل نماید.

• تدوین استانداردهای کنترل کیفی و اجرایی بازیافت پسماندها و تبدیل به مصالح کاربردی ساختمانی و بتن: هم اکنون در بسیاری از کشورهای جهان استانداردها و دستورالعمل-هایی جهت بازیافت نخاله¬های ساختمانی تدوین و در اختیار دست¬اندرکاران مربوطه قرار گرفته است. [10]

• طراحی و ایجاد سیستم¬های جمع¬آوری، جداسازی و حمل پسماندهای ساختمانی با بکارگیری و مشارکت صنایع خصوصی و شهرداری¬ها و کارخانجات تولید مصالح مرتبط: در حال حاضر تعدادی از این تجهیزات مانند تجهیزات و خط بازیافت مصالح سنگی ناشی از تخریب بتن و ... طراحی و در بسیاری از کشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار می¬گیرد. لذا شایسته است با تحقیقات و سرمایه¬گذاری محققین داخلی بازیافت سایر متریال و پسماندهای ساختمانی نیز تحقق یابد. البته این امر در حال حاضر به صورت بسیار محدود آن هم صرفاً در خصوص بازیافت مصالح سنگی در برخی محل¬های دفن مانند ایستگاه آبعلی تهران در حال انجام می¬باشد که نیازمند گسترش از نظر حجم، وسعت و تنوع می¬باشد. [9]

• تامین منابع مالی اولیه در بخش¬های تحقیقات و بازیافت توسط منابع دولتی و یا شهرداری¬ها: با توجه به منافع اقتصادی بلند مدت و زیست محیطی و نیز بهره¬گیری از سرمایه-گذاری بخش خصوصی کارخانجات نهایی محصولات ساختمانی و یا سرمایه گذاران جدید، با توجه به منافع اقتصادی، قوانین مورد نیاز ایجاد گردد. در حال حاضر در بسیاری از کشورهای دنیا قوانینی وضع گردیده و اجرا می¬شود که بخش زیادی از هزینه¬ها بر عهده تولیدکننده¬های نخاله¬های ساختمانی می¬باشد. [10]

مصالح قابل بازیافت نخاله ساختمانی برای ساخت بتن :

بدیهی است اگر صرفاً در مبحث بازیافت به استفاده از بتن تخریبی آن محدوده با هزینه دو برابر و نیمی نسبت به استفاده از سنگ دانه دست اول جامه¬ی عمل پوشیده شود، به هیچ وجه اقتصادی نمی¬باشد لذا لازمه موفقیت این امر، دیدگاه ارزش¬های محیط زیستی و استفاده و انجام بازیافت حداکثری همه بخش¬ها و انواع نخاله ساختمانی می¬باشد [9].

• انواع مصالح پلیمری و لاستیکی: درب و پنجره¬های UPVC ، لوله¬های پلیکا، انواع کف پوش، دیوار پوش و سقف های کاذب پلیمر، انواع بسته بندی¬های پلیمری مواد و سایر محصولات.

• انواع بتن¬های تخریبی: انواع بتن¬های مصرفی در فونداسیون¬ها، دال¬ها، ستون، دیوارهای برشی، تیرها، محوطه سازی¬ها، کف سازی¬ها، انواع سازه¬ها، مخازن، نیروگاه¬ها، پل¬ها، کارخانه¬ها و ...

• انواع سنگ: سنگهای مصرفی در کف سازی و نما سازی و ...

• کاشی و سرامیک: کاشی و سرامیک¬های اجرا شده در سرویس¬های بهداشتی، حمام، آشپزخانه و کف سازی سالن و اتاق¬ها.

• انواع آجرهای سفالی: دیوارهای سنتی و پارتیشن، بلوک¬های سقفی بلوکی و ...

• مصالح گچی: نازک کاری¬ها و پارتیشن¬ها.

• انواع آهن آلات: درب و پنجره¬ها، نعل درگاه¬ها، اسکلت¬ها، میلگردها، شیرآلات، نرده¬ها و ...

• انواع مصالح پایه نفتی: انواع پوشش¬های آب بند مانند آسفالت ، قیرگونی و ایزوگام.

• شیشه: انواع شیشه¬های درب و پنجره و ...

• آسفالت: آسفالت موجود در جاده¬ها ، محوطه سازی¬ها و پشت بام¬ها.

پتانسیل¬های استفاده از مصالح بازیافتی در بتن:

• آرماتور: این محصول قابل بازیافت از کلیه آهن آلات استخراجی از نخاله¬های ساختمانی در کارخانه¬های ذوب و نورد می¬باشد. این بازیافت به صورت مستقیم و بدون تغییر در نوع محصول بازیافتی حاصل از پسماند می¬باشد.

• شیشه: امروزه براساس تحقیقات و آزمایش¬های انجام شده به اثبات رسیده است که افزودن پودر شیشه¬های بازیافتی در هنگام استفاده جایگزین سیمان و یا سنگ دانه در بتن¬های جدید ضمن حفظ مقاومت فشاری، باعث ارتقا مقاومت الکتریکی و کاهش نفوذ پذیری آن می¬گردد. همچنین استفاده از پودر شیشه در سنگ¬های مصنوعی بتنی تولیدی می¬تواند باعث افزایش کیفیت سایشی و زیبایی آن گردد.[4]

مشخصات مقاومت الکتریکی و مقاومت فشاری بتن حاوی پسمانده های شیشه [4]

مقاومت فشاری 28 روزه ( Kg/cm2) مقاومت فشاری 7 روزه (Kg/cm2) مقاومت الکتریکی بتن 28 روزه مقاومت الکتریکی بتن 7 روزه شماره نمونه

288.4 166.2 7.7 5.3 نمونه 1

282.4 172 7.7 6 نمونه 2

320.5 154 7.6 5.6 نمونه 3

280.5 182.8 10 8.6 نمونه 4-نصف شیشه

291.3 193.6 11 9 نمونه 5-نصف شیشه

292 190.2 11.1 8.7 نمونه 6-نصف شیشه

224.1 185 10 8.1 نمونه 7-تمام شیشه

241 204.7 9.6 8.1 نمونه 8-تمام شیشه

230.5 139 9.5 8 نمونه 9-تمام شیشه

• استفاده از مصالح لاستیکی و پلاستیکی بازیافتی به عنوان افزودنی در بتن: با توجه به تحقیقات انجام شده توسط برخی از کارشناسان داخلی و خارجی به اثبات رسیده است که استفاده از لاستیک می¬تواند باعث ارتقا برخی از خواص در بتن¬های جدید گردد، مانند افزایش الاستسیته، مقاومت کششی، مقاومت ضربه ای و...[7-8]

• استفاده از کاشی بازیافتی در بتن: در حال حاضر در بعضی از کشورها تحقیقاتی برای استفاده از کاشی و سرامیک بازیافتی در کف¬پوش¬های تزیئی انجام گردیده که در برخی از کشورها از جمله کشور دانمارک بعضی از کارخانجات تولید این کف پوش¬ها، در حال فعالیت می¬باشند. [9]

• استفاده از پودر آجر در بتن: براساس تحقیقات انجام شده توسط محققان به اثبات رسیده است که افزودن پودر آجر به جای سیمان در بتن باعث حد قابل قبولی کاهش مقاومت فشاری و یا سایشی گردیده و می¬تواند در بتن¬های با مقاومت معمولی و بتن¬هایی که نیاز به مقاومت سایشی بالا ندارند، مورد استفاده قرار گیرد.[ 5]

• انواع فاصله نگهدارهای پلاستیکی آرماتور: اسپیسرهای پلاستیکی یا فضاسازهای آرماتورها قابل بازیافت از انواع مواد پلیمری موجود در نخاله¬های ساختمانی مانند محصولات پلاستیکی و پی وی سی می¬باشد.

• واتراستاپ: استفاده از پلیمرهای بازیافتی از نخاله¬ها برای ساخت نوارهای واتراستاپ جهت آب بندی درزهای اجرایی و انبساطی بتن.

• الیاف بتن: انواع الیاف¬ها که در دو نوع پلیمری و فلزی مورد استفاده در بتن می¬باشند قابلیت تولید از بازیافت انواع مواد پلیمری و آهن آلات موجود در نخاله را دارند. این الیاف با ایجاد خواصی چون کاهش ترک¬های حرارتی و اجرایی در بتن و افزایش مقاومت کششی، خمشی و فشاری بتن می¬گردد.

• سنگ دانه: امروزه با توجه به تحقیقات و پژوهش¬های انجام شده اثبات گردیده که بازیافت مصالح سنگی بتن در بسیاری از مواقع با شناخت خواص و پتانسیل آن قابلیت استفاده در بتن جدید را دارد. در صورتی¬که از بتن خرد شده صرفاً به عنوان درشت دانه استفاده شود تاثیر چندانی بر مقاومت نداشته (بسته به میزان جایگزینی سنگدانه¬ها باعث کاهش مقاومت از 10 درصد تا حداکثر 40 برای جایگزینی 80 درصدی مصالح سنگی درشت دانه می¬شود ) و سایر مشخصات بتن نیز دست خوش تغییر عمده نخواهد شد. لذا در صورتی که جایگزین بخش ریز دانه گردد، برخی از خواص مانند مقاومت فشاری، کششی، مدول الاستسیته و جمع¬شدگی بسته به میزان جایگزینی می¬تواند باعث ارتقاء حداکثر تا 15 درصد گردد [9]. همچنین جایگزینی مصالح سنگی بازیافتی از بتن تخریبی باعث کاهش وزن مخصوص بتن تا در حدود 2100 کیلیوگرم می گردد. [6] مصرف مصالح بازیافتی به عنوان سنگ دانه¬های بتن در سه طیف قابل استفاده است .

1. بتن¬های سازه¬ای با استفاده از بازیافت بتن¬های تخریبی و سنگ¬های ساختمانی

2. بتن¬های پر کننده با استفاده از نخاله¬های ساختمانی ناشی از بازیافت بخش¬های غیر بتنی و با مقاومت کمتر مانند دیوارهای سفالی، گچ ها، بلوک¬ها و ...

3. بتن¬های مصرفی جهت تولید بتن¬های سبک با استفاده از مواد بازیافتی از مصالح سبک بازیافتی مانند یونولیت ها، دیوارهای آجری و گچی، مصالح چوبی و .... [9]

طرح اختلاط بتن با مصالح بازیافتی [9]
ریزدانه (5-0 م. م ) درشت دانه (20-5 م.م ) نسبت آب به سیمان آب سیمان مشخصه مخلوط

در صد جایگزینی آواری طبیعی درصد جایگزینی آورای طبیعی

(Kg/m3 ) (Kg/m3 ) (Kg/m3 ) (Kg/m3 ) (Kg/m3 ) (Kg/m3 )

0 0 840 0 0 948 0.53 185 350 S0G0

20 168 672 0 0 948 0.53 185 350 S2G0

40 336 504 0 0 948 0.53 185 350 S4G0

60 504 336 0 0 948 0.53 185 350 S6G0

80 672 168 0 0 948 0.53 185 350 S8G0

100 840 0 0 0 948 0.53 185 350 S10G0

0 0 840 20 19 758 0.53 185 350 S0G2

0 0 840 40 380 569 0.53 185 350 S0G4

0 0 840 60 570 379 0.53 185 350 S0G6

0 0 840 80 760 190 0.53 185 350 S0G8

0 0 840 100 950 0 0.53 185 350 S0G10

مشخصات بتن تازه تولیدی با مصالح بازیافتی [9]

مثاومت فشاری ( Mpa ) نسبت آب به سیمان سیمان مشخصه مخلوط

درصد تفییرات 28 روزه 7 روزه

(Kg/m3 )

0 32.7 20.6 0.53 350 S0G0

+6.1 34.7 21.6 0.53 350 S2G0

+8.2 35.3 25.6 0.53 350 S4G0

+9.7 35.8 27.6 0.53 350 S6G0

+14.8 37.5 30.1 0.53 350 S8G0

+14.3 37.3 29.3 0.53 350 S10G0

-9.2 29.7 16.8 0.53 350 S0G2

-25.2 24.3 15 0.53 350 S0G4

-30.6 22.7 14.6 0.53 350 S0G6

-31.1 22.5 13.7 0.53 350 S0G8

-39.8 19.7 12.5 0.53 350 S0G10

مشخصات بتن سخت شده تولیدی با مصالح بازیافتی [9]

دمای بتن وزن مخصوص بتن تازه اسلامپ نسبت آب به سیمان سیمان مشخصه مخلوط

درجه سانتیگراد ( Kg/m3 ) ( Cm )

(Kg/m3 )

30 2324 15 0.53 350 S0G0

29 2315 8 0.53 350 S2G0

29 2305 6 0.53 350 S4G0

30 2282 2.5 0.53 350 S6G0

30 2236 1 0.53 350 S8G0

29 2207 0 0.53 350 S10G0

30 2323 18 0.53 350 S0G2

30 2288 20 0.53 350 S0G4

30 2257 20 0.53 350 S0G6

29 2228 21 0.53 350 S0G8

29 2230 22 0.53 350 S0G10

• مواد چسباننده بتن (جایگزین سیمان): استفاده از مواد پلیمری بازیافتی نخاله¬های ساختمانی به عنوان مواد چسباننده در بتن برای مصارف خاص مانند ملات¬های تعمیراتی، پرکننده و یا حتی مواد جایگزین گروت¬ها مانند بتن¬های پلیمری و ...

• مصالح یا مواد کیورینگ یا حفظ رطوبت بتن: با توجه به اهمیت کیورینگ مناسب در کیفیت و دوام بتن و تنوع روش¬های موجود برای این امر، استفاده از مصالح بازیافتی به صورت ایجاد فیلم¬های حفظ رطوبت از مواد پلیمری و ... مانند ورق¬های پلاستیکی، می تواند در فرآیند بازیافت مصالح پلیمری و قیری مورد توجه قرار گیرد.

• مواد محافظتی و آب بند سطحی بتن: بازیافت مصالح پایه قیری و یا پلیمری، می¬تواند با تبدیل آن¬ها به پوشش محافظتی و کنترل کننده نفوذ پذیری بتن، مورد استفاده قرار گیرد.

• لوزام قالب بندی: با بازیافت انواع آهن آلات و یا پلیمری، می توان از آن¬ها در ساخت لوازم قالب بندی فلزی و یا پلیمری استفاده نمود. این بازیافت نیز به صورت بازیافت بدون تغییر در ماهیت پسماند می باشد.
نتیجه گیری:

با توجه به اهمیت مبحث بازیافت بر محیط زیست، اقتصاد و جایگاه جهانی آن، لازم به نظر می¬رسد تا این امر با وضع قوانین، حمایت¬های دولتی در بخش¬های خصوصی و مراکز علمی مورد توجه قرار گیرد. این امر با توجه به وسعت ابعادی و مالی پروژه¬های عمرانی که تامین منابع مالی آن مستقیماً بر دوش مردم نبوده و توسط سرمایه گذاران خصوصی و دولت تامین می¬گردد می¬تواند در یک برنامه¬ریزی مدون عملیاتی گردیده و باعث ایجاد درآمدهای اقتصادی پس از بهره برداری و نیز مدیریت مناسب پسماندها و حفظ محیط زیست گردد. بدیهی است که اولین گام کاربردی در این امر تشریح پتانسیل¬های کاربردی، ملموس و عملیاتی و تبین دور نماهای آن برای دست اندرکاران مختلف این راه می باشد. بی شک در این برهه انجام کارهای پژوهشی از سوی مراکز علمی چون دانشگاه¬ها و پارک¬های فن آوری و .... برای عینیت بخشی این امر از اهمیت ویژه¬ای برخودار می¬باشد. همچنین لازم است با بررسی و ایجاد مراکز جمع آوری پسماندهای ساختمانی در هر شهر و یا در مراکز استان¬ها و ایجاد سیستم¬های حمل و مکانیزم¬های جداسازی در مبدا ( با توجه به اینکه عمدتاً ایجاد کننده¬های این پسماندها شرکت¬های مجهز و مجریان ساخت و ساز با بنیه مالی مناسب می¬باشند .) و یا در محل جمع¬آوری گامی موثر در این عرصه به سوی عملیاتی کردن مبحث برداشته شود. همچنین تدوین قوانین جهت جداسازی و تحویل توسط تولید کننده نخاله و یا استفاده اجباری از پیمانکاران تخریب تخصصی با دانش و تجهیزات لازم می تواند تا حدود زیادی راهگشا باشد.

منابع و مراجع :

[1] چوبانگلوس، جورج.، کریت، فرانک. (1389)، راهنمای کاربردی مدیریت پسماند، مترجمان: خانی، محمد رضا.، پورعطایی، مهدی.، خسرو محمودخانی، روح الله.، جلد اول و دوم ، انتشارات شهرداری¬ها و دهیاری های کشور.

[2] خیاطی، محمود.، (1385)، مقاومت و دوام بتن تهیه شده از سنگدانه های بازیافتی، پایان نامه کارشناسی ارشد عمران (گرایش خاک و پی) ، دانشگاه فردوسی مشهد.

[3] غفوری،محمد.، و همکاران ،(1384) ، نخاله های ساختمانی ، بازیافت و بهره برداری از آنها جهت دفن بهداشتی زباله های جامد شهری ، سازمان بازیافت و تبدیل مواد مشهد.

[4] عباسی دزفولی، عبدالکریم.، اولی پور، مسعود.، برنا، مسعود.، پور زنگنه، بهرام. (1391)، مدیریت ساخت و توسعه استفاده از خورد شیشه های بازیافتی در بتن، اولین همایش بین المللی بحران های زیست محیطی و راهکارهای آن ، علوم و تحقیقات خوزستان.

[5] بیات، حبیب الله.،شهابی، اکبر.، شاه محمدی، شهریار. (1389)، بررسی تاثیر پودر آجر و شیشه بازیافتی بر مقاومت سایشی بتن زیر آب سدها، دومین کنفرانس ملی بتن ایران.
[6] مستوفی نژاد، داوود.، افتخار، محمدرضا. (1384)، بررسی خواص مکانیکی بتن با مقاومت پایین بازیافتی، دومین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه.

[7] مستوفی نژاد، داوود.، نجار، محمد. (1384)، بررسی مقاومت فشاری بتن دانه و پودر لاستیک تایر بازیافتی، دومین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه.

[8] حاجتی مدارایی، عطالله.، پوراکابریان، حمید. (1390)، بررسی خواص مهندسی بتن حاوی PET بازیافتی، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران.

[9] ماجدی اردکانی، محمدحسین.، رئیس قاسمی، امیرمازیار.، فیروزیار، فهیمه. (1386)، مطالعات مقدماتی بازیافت آوارهای ساختمانی ( ایستگاه آبعلی )، گزارش تحقیقاتی - نشریه شماره 459، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، چاپ اول.

[10] ماجدی اردکانی، محمدحسین.، مدنی، همایون. (1391)، مروری بر مدیریت آوراهای ساختمانی، گزارش تحقیقاتی - نشریه شماره 623، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، چاپ اول.

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

مدیریت کیفیت آب در مخزن سد طرق از طریق آبگیری انتخابی از محل خروجی های سد

چکیده :

آب دریاچه ها و مخازن سدها در مناطق معتدله، در برخی از فصول سال مانند تابستان و زمستان، در اثر تغییرات شرایط اقلیمی، دچار لایه بندی حرارتی می شود. حال آنکه در فصول پاییز و بهار آب این منابع دستخوش اختلاط می گردد. پدیده لایه بندی و اختلاط می تواند پارامترهای کیفی آب را در طول سال در ترازهای مختلف آبگیری شدیداً تحت الشعاع قرار دهند. لذا آگاهی از چگونگی تغییرات کیفیت آب در دوره های مختلف سال، می تواند کمک موثری را در انتخاب بهترین تراز آبگیری و در نتیجه مدیریت کیفی آب بنماید. در این مطالعه با استفاده از مدل هیدرودینامیکی یک بعدی DYRESM، لایه بندی کیفی آب سد طرق واقع در استان خراسان رضوی به لحاظ حرارتی و شوری در طی یک دوره 2 ساله شبیه سازی شده و مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت . نتایج حاصله نشان دادند که لایه بندی حرارتی در مخزن مذکور از اواسط فصل بهار تدریجاً شروع شده و در اواسط فصل تابستان کامل می گردد. در اثر این لایه بندی حرارتی که تا آخر تابستان ادامه می یابد، حداکثر اختلاف دما بین پایین ترین تراز و بالاترین تراز 12درجه سانتیگراد می باشد که این امر از نظر تغییر در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب بسیار حائز اهمیت است. در مورد شوری(TDS)، اگر چه میزان آن در لایه های مختلف آب مخزن تفاوتی را نشان دادند ولی این تفاوت قابل توجه نبوده و معادل 40 میلیگرم در لیتر می باشد. بر اساس نتایج حاصله از مدل، بهترین لایه آبگیری در دوره های گرم سال، در تراز 29 متری از کف و بدترین لایه ها از نظر کیفی، تراز سطحی و پایین ترین تراز است. در فصلهای پاییز و زمستان لایه بندی حرارتی تشکیل نشده و اختلاط کامل در مخزن انجام می گیرد. در این فصول میانگین دمای آب مخزن به ترتیب 12 تا 16 درجه ساتیگراد می باشد. در این دوره ها بدلیل اینکه کیفیت آب مخزن در تمام عمق یکنواخت است، انتخاب تراز آبگیری اهمیت چندانی نداشته و آبگیری از مخزن سد می تواند از هر ترازی انجام پذیرد.

واژه های کلیدی : کیفیت آب، لایه بندی حرارتی آب در مخازن، مدل DYRESM ، آبگیری از مخازن سد.
مقدمه :

تغییرات دما و توسعه لایه بندی دمایی در دریاچه های مناطق معتدله و مخازن سدهای بزرگ معمولاً در فصول زمستان و تابستان اتفاق می افتد و در این امر باعث از بین رفتن و خوردگی مخازن آب بتنی می شود که باعث از بین رفتن کاور رویه یا لایه نهایی در مخزن شده که نیاز به ترمیم و همچنین آب بندی مجدد دیده می شود لیکن باید در بتن ریزی های این مخازن دقت های لازم صورت گیرد که از افزودنی های بتن و همچنین واتر استاپ ها از نوع های مختلف پی وی سی یا واتر استاپ بنتونیتی جهت اجرای تقاطع لوله ها در مخازن استفاده گردد اما در ادامه بحث در طی این دوره ستون آب معمولاً به سه لایه عمودی مجزا شامل 1- اپیلیمنیون 2- متالیمنیون (ترموکلاین)و 3-هیپولیمنیون تقسیم می شود. این لایه بندی به علت تفاوت در چگالی آب (ناشی از اختلاف دما) در ترازهای مختلف حاصل می شود[1] . همچنین تغییر در چگالی آبهای ورودی و تنشهای ناشی از سرعت باد می تواند در ایجاد لایه بندی و عمق لایه اختلاط موثر باشد[2] . بدیهی است در فصولی که لایه بندی اتفاق می افتد، تغییر در درجه حرارت لایه ها، کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب مخزن را در ترازهای مختلف، تغییر می دهد[4] . دمای آب بر روی نوع و میزان فعالیت گونه های بیولوژیکی، انحلال گازها، سرعت واکنشهای شیمیایی و سرعت رسوب گذاری تاثیر می گذارد به طوری که به ازای افزایش 10 درجه سانتیگراد، کلیه سرعت واکنشهای شیمیایی و بیوشیمیایی دو برابر می شود. در فصل تابستان به علت بالا بودن درجه حرارت و شدت تابش نور خورشید، رشد جلبکها در لایه های سطحی به شدت افزایش می یابد که این امر می تواند کیفیت آب را از نظر رنگ ، بو و طعم دچار تغییرات زیادی نماید. از طرفی دیگر به دلیل کاهش انحلال اکسیژن در آب و زیاد شدن سرعت تجزیه مواد تجمع یافته در رسوبات، شرایط در ترازهای عمقی آب می تواند کاملاً بی هوازی شده و منجر به تشکیل ترکیبات مولد بوها و یا طعم نامطبوع گردد[9]. آبگیری از لایه های مذکور و انتقال این گونه آبها به تصفیه خانه های آب آشامیدنی نه تنها میزان مصرف مواد شیمیایی و هزینه های تصفیه را افزایش می دهد بلکه در برخی مواقع شکایت مردم را نیز به دنبال دارد. لذا با آگاهی از شرایط کیفی آب در لایه های مختلف مخزن، می توان بهترین لایه را از لحاظ کیفی تشخیص داده و اقدام به آبگیری از آن تراز نمود.

تاریخچه :

با توجه به لایه بندی آب در دریاچه ها و مخازن سدها و تاثیر این لایه بندی بر خصوصیات آب استحصالی از این منابع، مطالعات گوناگونی تا به حال در جهت بررسی و پیش بینی تغییرات پارامترهای کیفی آب این گونه منابع در فصول مختلف سال انجام گرفته است. در طی دو دهه اخیر مدلهای هیدرودینامیکی مختلفی جهت بررسی شرایط کیفی آب مخازن سد ها توسعه یافته است. در برخی از این مدلها مانند مدلهای Minilake و AQUASIM، تنوع داده های ورودی بسیار محدود و در نتیجه، خروجی های حاصله از دقت و درجه اطمینان کافی برخوردار نیست[3]. ولی در برخی دیگر از مدلها به دلیل در نظر گرفتن شرایط هیدرودینامیکی آب در مخازن، خصوصیات مورفومتری مخازن، عوامل متعدد آب و هوایی، خصوصیات کمی و کیفی آبهای ورودی و همچنین توانایی محاسباتی بالا، تجزیه و تحلیل ها با دقت بیشتری انجام پذیرفته و نتایج بسیار مطلوب تر و دارای درجه اطمینان بیشتری است. از جمله مدلها می توان از مدل هیدرودینامیکی DYRESM (1981Imberger and Patterson )، مدل جدید AQUASIM(2001Ristow and Hansford) و مدلهای Stefan (1982)، Orlab (1983)، Franch (1985)، Anonymous (1986)، Ptic (1986)، Martin (1988)، Vertanen (1994)، Herman (1996) نام برد[3]. مدلهای اخیر هر یک دارای مزایا و معایب خاصی هستند که کاربرد بهینه آنها را برای شرایط و موقعیت خاصی رقم می زند . در این میان مدل یک بعدی DYRESM (1981Imberger and Patterson ) با توجه به در نظر گرفتن تغییرات پارامترهای مختلف آب و هوایی و تاثیر آنها در شرایط حرارتی و شوری آب و بدلیل دارا بودن خصوصیاتی از قبیل دقت محاسباتی بالا، انجام شبیه سازی برای دوره های زمانی کوتاه مدت (روزانه) تا بلند مدت (چندین ساله)، امکان استفاده در هر شرایط آب و هوایی و اقلیمی و عدم احتیاج به کالیبراسیون، کاربرد وسیعی را در بررسی و پیش بینی خصوصیات کیفی آب دریاچه ها و مخازن سدها دارد[3] .

Han و همکاران (2000) با استفاده از مدل DYRESM اقدام به شبیه سازی دمایی مخزن سد Sau در اسپانیا نمودند. ایشان با استفاده از داده های دمایی موجود از مخزن سد، اقدام به تست مدل کرده و تأثیر ورودی و خروجی ها را در شرایط لایه بندی دمایی مخزن مورد برسی قرار دادند [3]. T. ASaeda و همکاران (2001) به منظور بررسی و کنترل جلبکها در مخزن سد Terachi در غرب کشور ژاپن، ازمدل DYRESM به همراه مدلCAEDYM استفاده نمودند [8]. Gideon Gal و همکاران (2003) نیز با استفاده از این مدل خصوصیات حرارتی دریاچه Kineret در اسرائیل را شبیه سازی نموده و نتایج حاصل از مدل را با داده های دمایی موجود از دریاچه مقایسه کردند. آنها شرایط حرارتی حاصل از شبیه سازی توسط مدل را با استفاده از تغییر پارامترهای تابش طول موج کوتاه ، سرعت باد و ضریب روشنایی مورد بررسی قرار دادند و متوجه شدند که حساسیت مدل نسبت به پارامتر ضریب روشنایی بیش از سایر پارامترها بوده است [7].

همچنین Lousie و همکاران (2006) جهت بررسی نقش گردش کربن ، نیتروژن و فسفر بر روی پارامترهای مختلف کیفی آب و چگونگی لایه بندی آنها در دریاچه Kineret از مدلهای DYRESM و CAEDYM استفاده نمودند[6].

Balistrieri و همکاران (2006) در تحقیقات خود در ارتباط با تغییرات دما و شوری دریاچه Pexter Pit در ایالت Nevada آمریکا، مدل DYRESM را به کار گرفتند. نتایج کار آنها که بر مبنای مقایسه خروجی های حاصل از شبیه سازی مدل با داده های دما و شوری اندازه گیری شده از دریاچه بود، نشان داد که مدل مذکور در انجام شبیه سازی دمایی و شوری آب از دقت بسیار بالایی برخوردار است [5].

روش تحقیق :

در این تحقیق تغییرات شرایط دمایی و شوری آب مخزن سد طرق در یک بازه زمانی 2ساله (1999- 1998) مورد ارزیابی قرار گرفت. سد طرق در 25 کیلومتری جنوب شرقی شهر مشهد و در طول جغرافیایی '43 59 و عرض جغرافیایی '13 36 واقع شده و در سال 1367 و با هدف بهره برداری از آب آن جهت مصارف شرب و کشاورزی و کنترل سیلابهای سالانه بر روی رودخانه طرق ساخته شد. خروجی های این سد شامل یک دریچه تخلیه در پایین ترین تراز مخزن و سه دریچه آبگیر در ترازهای 29 ، 38 و 51 متری از کف مخزن و یک سرریز نیلوفری در ارتفاع 58 متری از کف مخزن می باشد .

جهت بررسی شرایط کیفی آب از نظر حرارتی و شوری و چگونگی روند تغییرات آنها از مدل هیدرودینامیکی DYRESM استفاده شد. اطلاعات لازم هواشناسی شامل آمار روزانه دمای هوا ، تشعشع طول موج کوتاه ، درجه ابرناکی ، سرعت باد و میزان بارندگی از ایستگاه سینوپتیک مشهد (وابسته به سازمان هواشناسی) بدست آمد. همچنین داده های مربوط به ورودی های به مخزن، با توجه به اینکه مخزن سد طرق تنها از یک جریان ورودی سطحی (رودخانه طرق) تغذیه می گردد، از داده های ایستگاه هیدرومتری کرتیان (وابسته به وزارت نیرو) واقع بر رودخانه طرق که در 3 کیلومتری بالادست مخزن سد قرار دارد استفاده شد.

نتایج و بحث:

بررسی لایه بندی حرارتی در داخل مخزن :

نتیجه مدل در ارتباط با چگونگی لایه بندی حرارتی آب مخزن سد طرق در طی دوره 2 ساله 1998 تا 1999 در شکل 1 نشان داده شده است. با توجه به نتایج مدل، در ابتدای سال 1998 (شروع زمستان)، بدلیل اختلاط کامل آب مخزن، لایه بندی حرارتی تشکیل نشده و شرایط دمایی آب در تمامی ترازهای مخزن یکسان و بین 12 تا 14 درجه سانتیگراد متغیر بوده است. لایه بندی حرارتی در فصل زمستان زمانی تشکیل می شود که آب لایه سطحی به علت سرد بودن هوا به صفر درجه برسد و در اثر یخ زدگی سبک تر از لایه های عمقی گردد. اما چنان که در شکل 2 نمودار توزیع فصلی درجه حرارت هوا را در منطقه نشان می دهد، مشاهده می گردد، میانگین دمای هوا در زمستان 1998 حدود 2/4 سانتیگراد بوده است و لذا وجود شرایط دمایی بالای صفر درجه، از تشکیل لایه بندی زمستانه جلوگیری کرده است. با فرا رسیدن فصل بهار و افزایش دمای آب در لایه های سطحی، به تدریج فرآیند لایه بندی مخزن شروع شده و تا اواسط تابستان کامل می شود، این لایه بندی تا اواخر تابستان ادامه دارد. در دوره تکمیل شدن لایه بندی، حداقل دمای آب در لایه پایینی 12 درجه و حداکثر دما در بالاترین لایه 24 درجه سانتیگراد بوده است. میانگین اختلاف دما بین لایه های سطحی و لایه های پایینی در طی دوره لایه بندی 11 درجه سانتیگراد را نمایش می دهد. وجود اختلاف دما بین لایه های مختلف، برخصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آنها اثر گذاشته و کیفیت آب را در لایه های مختلف متفاوت می سازد. به عنوان مثال در طی دوره تابستان، رشد جلبکها در تراز بالایی آب به میزان زیادی افزایش می یابد که این امر می تواند، رنگ ، بو و طعم آب استحصالی از این لایه ها را شدیدا تحت تاثیر قرار دهد. تدریجاً با فرا رسیدن پاییز و آغاز دوره سرما و کاهش دمای هوا و دمای آب ورودی به مخزن، مجدداً فرایند اختلاط بوقوع پیوسته و باعث یکنواخت شدن شرایط دمایی آب با میانگین 15 درجه سانتیگراد می شود.

فرایند لایه بندی حرارتی آب در سال 1999 نیز شبیه سال قبل تکرار شده، به صورتی که در فصل زمستان شرایط دمایی در تمامی ترازهای مخزن مشابه بوده و دامنه تغییرات آن بین 14 تا 16 درجه سانتیگراد تغییر کرده است. در این دوره نیز به دلیل وجود میانگین دمای فصلی بالای صفر درجه (7 درجه سانتیگراد)، لایه بندی زمستانه تشکیل نشده است. لایه بندی حرارتی در این سال از اواسط بهار تدریجاً آغاز شده و تا انتهای فصل تابستان ادامه پیدا نموده است. متوسط اختلاف دمای آب بین لایه های سطحی و لایه های پایینی در سال 1999 معادل 7 درجه سانتیگراد بوده که نسبت به سال قبل 4 درجه سانتیگراد کاهش را نشان می دهد. با توجه به شکل 1، در طی دوره لایه بندی حرارتی در این سال، حداقل درجه حرارت آب مخزن 14 درجه سانتیگراد در پایین ترین لایه، و حداکثر درجه حرارت 22 درجه سانتیگراد در بالاترین لایه اتفاق افتاده است.

انعکاس لایه بندی حرارتی آب مخزن به خوبی در تغییرات دمای آب در خروجیهای مختلف سد نمایان است. همان گونه که اشاره شد سد طرق دارای 4 خروجی در ترازهای صفر، 29 ، 38 و 51 متری از کف می باشد. در جدول 2 میانگین دمای ماهانه و فصلی آب در محل هر یک از خروجی های سد در طی دوره دو ساله مورد مطالعه خلاصه شده است. نتایج میانگین دمای آب در فصول زمستان را به ترتیب از پایین ترین آبگیر برابر 4/13 ، 7/13 ،2/14 و 9/14درجه سانتیگراد و در فصول پاییز برابر 3/15، 4/15 ، 7/15 و 8/15 درجه سانتیگراد نشان می دهند. در بررسی میانگین دمای تراز های آبگیری در هر یک از ماههای پائیز و زمستان نیز اختلاف قابل توجهی بین ترازها مشاهده نگردید. مقایسه دمای آب در ترازهای مختلف آبگیری در فصلهای پاییز و زمستان، بیان گر این واقعیت است که در این دوره ها به دلیل اختلاط کافی، آب مخزن شرایط دمایی و کیفیتی مشابه ای را در اعماق دارا می باشد و لذا می توان آبگیری را از هر ترازی انجام داد.

اما در فصول گرم سال (بهار و تابستان) با توجه به اختلاف زیاد دمای آب در ترازهای آبگیری، انتخاب لایه آبگیر از اهمیت ویژه ای برخوردار می شود. با توجه به جدول 2 میانگین دما در ترازهای آبگیر در فصول بهار ، از پایین ترین تا بالاترین لایه به ترتیب برابر 9/13 ،7/15 ، 9/17 و 4/21 درجه سانتیگراد و در فصول تابستان به ترتیب برابر 3/15 ، 3/19 ، 1/20 و 3/20 درجه سانتیگراد بوده است . با توجه به نتایج ارائه شده، بیشترین اختلاف دمای آب که همواره بین پائینترین و بالا ترین ترازهای آبگیری مشاهده می گردد، در ماه می سال 1998 و ماه ژولای سال 1999 اتفاق افتاده و به ترتیب برابر با 11 و 6 درجه سانتیگراد بوده است. اختلاف دمایی نسبتاً زیاد بین ترازهای آبگیری دال بر اینست که شرایط کیفی آب اعماق مختلف مخزن یکنواخت نبوده و برخی از ترازها نسبت به سایر ترازها از کیفیت بهتری برخوردارند. از نظر پارامتر حرارتی، در فصول بهار و تابستان، آب پائینترین لایه بهترین شرایط را بین ترازهای آبگیر دارا است اما به دلیل وجود رسوبات در کف مخزن و نیز احتمال تجزیه مواد آلی در شرایط بیهوازی، کیفیت آب در پائینترین تراز ممکن است از نظر رنگ، طعم و بو نامناسب باشد. لذا گزینه مناسب جهت آبگیری، خروجی تراز 29 متری است. در این تراز متوسط دمای آب در بهار 7/15 سانتیگراد و در تابستان 3/19 سانتیگراد می باشد و همچنین مشکلی به لحاظ تجمع رسوبات و ایجاد شرایط بی هوازی وجود ندارد.

بررسی لایه بندی شوری در داخل مخزن :

نقشه لایه بندی شوری آب مخزن سد طرق طی دوره 2 ساله مورد مطالعه در شکل 3 نشان داده شده است. با توجه به نتایج حاصله از مدل، در سال آبی 1998، شوری آب (TDS) در فصل زمستان به دلیل اختلاط کامل مخزن، در تمامی ترازها یکسان بوده و مقدار آن بین 310 تا 320 میلیگرم در لیتر تغییر کرده است. تدریجاً با شروع فصل بهار و آغاز دوره گرما، به دلیل لایه بندی حرارتی و نیز تغییر در شوری آب ورودی به مخزن، لایه بندی شوری نیز در داخل مخزن ایجاد گردیده است. به طوری که میزان غلظت املاح در لایه سطحی 260 میلیگرم در لیتر و در لایه پایینی مخزن320 میلیگرم در لیتر بوده است. میانگین اختلاف شوری آب در طی دوره لایه بندی بین لایه حداقل و لایه حداکثر حدود 35 میلیگرم در لیتر مشاهده شده است. در انتهای سال 1998 به علت کاهش دمای آب ورودی به مخزن و دمای هوا، فرایند اختلاط آب در مخزن اتفاق افتاده که نهایتا باعث یکنواخت شدن شوری آب در کل مخزن با میانگین غلظت املاح 310 میلیگرم در لیتر شده است. روند تشکیل لایه بندی شوری آب در سال 1999 مشابه سال 1998 مشاهده گردید. یعنی در آغاز فصل زمستان شرایط شوری در تمامی تراز های آب یکسان بوده و تدریجاً با حرکت به سمت فصول گرم سال (بهار و تابستان) لایه بندی شوری ایجاد گردید. همان گونه که در شکل 3 ملاحظه می شود شوری آب مخزن طی دوره دو ساله 1998 تا 1999 روندی افزایشی را داشته است. در آغاز سال 1998 مقدار املاح آب حدود 310 میلیگرم در لیتر بوده در حالی که در انتهای سال 1999 مقدار املاح به 360 میلیگرم در لیتر رسیده است که احتمالا ناشی از کاهش حجم آب ورودی و افزایش تبخیر در سال 1999 بوده است.

جدول 1 استانداردهای ارائه شده توسط سازمان جهانی بهداشت برای شوری آب (TDS) در مصارف آشامیدنی و زراعی آمده است. با توجه به استانداردها، مقدار مطلوب TDS برای مصارف آشامیدنی و زراعی ، 500 میلیگرم در لیتر و حداکثر مقدار مجاز آن1500 میلیگرم در لیتر می باشد. در حال حاضر، مقایسه نتایج طرح با استانداردها این حقیقت را نشان می دهد که علیرغم ایجاد لایه بندی های آب در فصول گرم، مقدار TDS مخزن همواره کمتر از 500 میلیگرم در لیتر بوده و برای مصارف آشامیدنی و زراعی مطلوب است. ولی چنانچه روند افزایش شوری مخزن در سالهای آتی نیز به دلیل کاهش بارندگی و افزایش تبخیر از سطح مخزن ادامه یابد، می تواند مشکلاتی را در امر مصارف فوق به همراه داشته باشد.

حداکثر اختلاف میانگین فصلی شوری در بین ترازهای آبگیری، مربوط به شوری آبگیرهای بالایی و پایینی است که در فصل بهار اتفاق افتاده و برابر با 27 میلیگرم در لیتر بوده است. بر اساس نتایج، بازه تغییرات ماهانه شوری آب در اعماق مختلف مخزن سد بین 275 تا 358 میلیگرم در لیتر بوده که بر اساس استانداردهای سازمان جهانی بهداشت برای مصارف زراعی و آشامیدنی، در محدوده مناسب واقع شده است و لذا مکان آبگیری از این مخزن، از نظرشوری آب خروجی اهمیتی را دارا نمی باشد.

نتیجه گیری:

نتایج حاصله از پیش بینی شرایط حرارتی و شوری توسط مدل DYRESMمی تواند راهنمای مناسبی در جهت آگاهی از شرایط کیفی آب مخزن سد طی دوره های مختلف باشد و در برنامه ریزیهای مدیریت بهره برداری مورد استفاده قرار گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی حرارتی مخزن سد طرق، توسط مدل مذکور نشان داد که در طول سال، تنها یک بار فرایند لایه بندی حرارتی آب، آن هم در فصول گرم سال به وقوع می پیوندد. لایه بندی حرارتی در مخزن سد طرق تدریجاً از اواسط بهار شروع و در اواسط تابستان به اوج رسیده و تا انتهای تابستان نیز ادامه دارد. در طول این دوره، حداکثر تفاوت در میانگین درحه حرارت لایه های اپیلیمنیون و هیپولیمنیون، 12 درجه سانتیگراد مشاهده گردید. وجود لایه بندی حرارتی نسبتاً پایدار باعث می گردد که خصوصیات کیفی آب (مانند رنگ، بو، طعم و ....) در لایه های مختلف مخزن بسیار متفاوت باشد. بر اساس نتایج، با شروع دوره سردی هوا و وقوع اختلاط در مخزن، تدریجا لایه بندی حرارتی از بین رفته و از اواسط فصل پاییز تا انتهای زمستان تفاوت قابل ملاحظه ای در دمای آب در اعماق مختلف مخزن مشاهده نگردید. روند تشکیل لایه بندی شوری آب نیز از نظر زمانی مشابه لایه بندی حرارتی بود. ولی میزان شوری در لایه های تشکیل شده تفاوت چشمگیری را نشان نداد و حداکثر به 35 میلیگرم در لیتر رسید. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اعمال مدیریت کیفی آب مخزن سد طرق در فصول بهار و تابستان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این فصول آبگیری از دریچه مستقر در تراز 29 متری بهترین کیفیت آب را در اختیار قرار می دهد. در این دوره آبگیری از بالاترین تراز به دلیل رشد جلبکی زیاد و از پایین ترین تراز به دلیل تجمع رسوبات و ایجاد شرایط بی هوازی توصیه نمی گردد. در فصول پاییز و زمستان به دلیل اختلاط کامل آب مخزن، کیفیت آب استحصالی از تمامی آبگیرها شرایط یکسانی را دارد.

منابع :

1-Reynolds,C.S.1992. Daynamics, selection and composition of phytoplankton in relation to vertical structure in lakes. Arch Hidrobiol. Beih Ergbn. Limnol. 35,13-31.

2-Armengol. J., Crespo. M., Morgui. J. A., and Vidal. A. 1986. Phosphorus budget and forms of phosphoros in the Sau Reservoir sediment: an interpretion of the limnological record. Hydrobiologia. Vol. 143, pp 331-336.

3- Han. P., Armengol. J., Garcia. C. J., Comerma. M., Roura. M., Dolz. J., and Straskraba. M. 2000. The thermal structure of Sau Reservoir (NE: Spain): a simulation approach Ecological Modelling. Vol. 125, Iss. 2-3, pp109-122.

4-Ford. D. E., and Thornton, K.W. 1979. Time and length scales for the one-dimensional assumption and its relation to ecological models.Water Resources Res.,Vol. 15, pp113-120.

5-Balistrieri. L., Tempel. R. N., Stillings. L., and Shevenell. L. 2006. Modeling spatial and temporal variations in temperature and salinity during stratification and overturn in Dexter Pit Lake, Tuscarora, Nevada, USA. Applied Geochemistry, Vol.21, Iss. 7, pp.1184-1203

6- Louise. C. B., Hamilton. D., Imberger. J., Gal. G., Gophen. M., Zohary. T., and Hambright K. D. 2006. A numerical simulation of the role of zooplankton in C, N and P cycling in Lake Kinneret, Israel. Ecological Modelling, Vol.93, Iss. 3-4, pp. 412-436.

7- Gal. G., Imberger. J., Zohary. T., Antenucci. J., Anis. A., and Rosenberg. T. 2003. Simulating the thermal dynamics of Lake Kinneret. Ecological Modelling, Vol.162, Iss. 1-2, pp. 69-86.

8- Asaeda. T., Pham. H. S., Nimal Priyantha. D. G., Manatunge. J., and Hocking. G. C., 2001. Control of algal blooms in reservoirs with a curtain: a numerical analysis. Ecological Eng., Vol.16, Iss. 3, pp. 395-404.

-گارندگان :شهناز دانش ، سعیدرضا خداشناس، مصطفی خیّامی

9- حمیدرضا توحیدی. 1377 . تحقیق در رابطه با عوامل موثر در تغییرات کیفی آب مخزن سد طرق و ارائه روشهای بهینه کردن آب دریاچه . کمیته تحقیقات کاربردی شرکت آب منطقه ای خراسان رضوی (وزارت نیرو ) .

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران|دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

معرفی ژئوتکستایل

1- ژئوتکستایل‌ها (Geotextiles)

ژئوتکستایل‌ها غالباً از پلیمرها یا پلی پروپیلن‌ها ساخته شده‌اند. پلی‌پروپیلن‌ها دارای وزن مخصوص کمتر از واحد بوده ( 9/0 و محکم و بادوام هستند. از الیاف و فیبرهای رشته‌ای پلی‌پروپیلن‌ها در ساختژئوتکستایل‌های بافته شده (Woven) و بافته نشده (Nonwoven) استفاده می‌‌شود.

همچنین از فیبرهای پلی‌استر با مقاومت بالا نیز در ساخت ژئوتکستایل‌ها استفاده می‌‌شود. پلی‌استرها دارای وزن مخصوص بزرگتر از واحد (1) و مقاومت بسیار عالی هستند و با اغلب خاکهای موجود در محیط سازگار می‌‌باشند.

به‌طور کلی ژئوتکستایل‌ها به دو نوع اصلی تقسیم می‌‌شوند:

بافته شده یا منسوج (woven)

2- بافته نشده یا غیرمنسوج (Nonwoven = y 1)

2- ژئوگریدها (Geogrides)

از انواع محصولات ژئوگریدها، نوع مشبک است که به‌صورت تار و پود، یا فواصل معین، در دو جهت و با مقاومت بالا تولید می‌‌شود.

از این شبکه‌ها به اشکال تک لایه و چند لایه، می‌‌توان، برای مسلح و مقاوم نمودن سطوح خاکریزی، با مساحت کم استفاده نمود. ژئوگریدها ضمن بالا بردن پایداری خاک از تغییر مکان‌های افقی آن جلوگیری می‌‌کند.

ژئوکامپوزیت (ترکیب ژئوگرید با ژئوتکستایل) (Geocomposite 3-)

ژئوگریدها با توجه به ساختار و خواص پلیمرها دارای مقاومت نهایی محدود شده‌ای هستند. در یک سیستم مرکب، یک ژئوگرید به همراه ژئوتکستایل برای سهولت، در توسعه سطح خاکریز می‌‌تواند بکار گرفته شود و سپس خاکریز برروی آن اجرا گردد.

ژئوکامپوزیت‌ها همچون کولباندرین (زهکشی عمیق) و یا انکادرین (زهکشی افقی و قائم) در تحکیم اراضی سست، از طریق تسهیل در خروج آب موجود در خاک و جمع‌آوری و هدایت آبهای نشتی و در تماس با سازه‌ها با استفاده از زهکشی‌های قائم و افقی، مورد استفاده قرار گیرد.

1-3- ژئودرین‌ (Geodrain)

یک نوع از ژئوکامپوزیت‌ها به نام آنکادرین به سه لایه کامپوزیتی عایق رطوبتی، زهکشی و جمع‌کنندگی و هدایت و انتقال آب‌گذری، با کاربری بسیار بالایی عمل زهکشی و عایق رطوبتی را در دیواره‌های در ارتباط با خاک انجام می‌‌دهد.

همچنین از نوع دیگری از کامپوزیت‌های آنکادرین با خاصیت زهکشی افقی، جهت ایجاد فضاهای سبز روی پشت بام‌ها و باغ‌های پشت بامی استفاده می‌‌شود. این محصولات با توجه به سبکی وزن، انعطاف‌پذیری، سرعت عمل در نصب و راحتی حمل و نقل، استفاده وسیعی در صنعت ساختمان، در کشورهای اروپایی و آمریکایی، پیدا کرده است. به علاوه نوع دیگری از این محصولات جهت زهکشی و در قالب‌بندی (کفراژ) فونداسیون‌ها و در دیوارهای حائل و یا در زهکشی و تحکیم پارکینگ‌ها و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرد.

کارکرد عمومی محصولات انکادرین به‌طور عمده به‌عنوان زهکش در پشت دیوارهای قائم و حائل لبه جاده، خاکریزها و تونل‌ها و به‌طور افقی به‌عنوان زهکش در زیر محوطه‌های پارکینگ زیر فضای سبز (اماکن ورزشی و استادیوم‌ها) و بام‌ها، سیستم‌های فاضلاب و Landfill است.

4-ژئوممبران (Geomembrane)

ژئوممبران‌ها به‌عنوان یک عایق بسیار مقاوم و کم هزینه و دارای طول عمر زیاد، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد که از آن جمله می‌‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

آب و فاضلاب: از ژئوممبران‌ها جهت ساخت لاگون‌ها، کانال‌های آبرسانی، حوضچه‌ها و استخرها و دریاچه‌های مصنوعی استفاده می‌‌شود. با توجه به اینکه ژئوممبران در تماس با خاک هستند، برحسب لزوم امکان ترکیب آنها با ژئوتکستایل و یا ژئوگریدها میسر است.

ایزولاسیون سازه‌های زیرزمینی در برابر نفوذ آبهای سطحی و زیرزمینی: در این خصوص می‌‌توان به ایزوله دیوارهای متروهای شهری و سازه‌های هیدرولیکی و غیره اشاره نمود.

سایت دفن زباله شهری و صنعتی و خطرناک: با استفاده از ژئوممبران می‌‌توان مخازن کاملاً ایزوله از محیط اطراف، جهت دفن زباله‌های شهری و صنعتی ایجاد نمود. ژئوممبران‌ها دارای انواع فراوانی، به لحاظ مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مخرب هستند.

ایجاد و توسعه زمین‌های کشاورزی در محیط‌های نامساعد.

5- ژئوسل‌ها (Geocells)

یک شبکه لانه زنبوری از نوارهای پلی استر نبافته، متصل به یکدیگر، ساخته شده که با دوخته شدن این شبکه‌ها به یکدیگر، فضاهایی مانند لانه زنبور (6 ضلعی) ایجاد شده که با پر شدن از خاک، شن، بتن یا مصالح دیگر، استحکام و صلبیت کافی جهت شیب‌ها، ترانشه‌ها، دیوارها در برابر فرسایش و ریزش ایجاد می‌‌کند.

امروزه پیشرفت صنعت استفاده از ژئوسنتتیک‌ها آنچنان وسیع و گسترده شده است که تقریباً غیرممکن را امکان‌پذیر نموده است، (حتی اسکی نمودن در فضاهای سربسته برروی یخ با استفاده از لایه‌های صفحه‌ای انکادرین).

امروزه نه تنها از مواد ژئوکامپوزیتی جهت سالن‌های اسکیت یخ و برف و استادیوم‌های ورزشی و زمین‌های چمن مصنوعی و درخت‌کاری و فضای سبز بام‌ها استفاده‌های فراوان می‌‌شود، بلکه حتی می‌‌توان با استفاده از تکنولوژی از صنعت ژئوسنتتیک و تلفیق با تکنولوژی‌های دیگر در کشاورزی، همچون آبیاری قطره‌ای، کویرها را نیز آباد نموده مورد بهره‌برداری قرار داد و در نتیجه کمک شایانی به اقتصاد و آبادانی کشورها نمود.

ژئوتکستایل‌های منسوج (Woven Geotextiles)

این ژئوتکستایل‌ها از تک رشته‌های به هم بافته شده (Monofilament) یا چند رشته‌ای‌های به هم بافته شده (Multi Filament) و یا نوارهای منسوج بریده شده (Slim Film Fabric) ساخته می‌‌شود. تهیه این دسته از ژئوتکستایل‌ها، در دو مرحله انجام می‌‌گیرد که عبارتست از:

تولید و عمل آوردن الیاف

افت الیاف

ژئوتکستایل‌های تک رشته‌ای نسبت به انواع دیگر نفوذپذیری بهتری دارند و برای استفاده به‌عنوان زهکش و یا جهت کنترل فرسایش خاک مناسب هستند.

ژئوتکستایل‌های چند رشته‌ای دارای مقاومت بالایی هستند و اصولاً به‌عنوان مسلح‌کننده کاربرد دارند.ژئوتکستایل‌های تشکیل شده از نوارهای منسوج جهت کنترل رسوبات و محصور کردن لای و لجن، و پایداری جاده‌ها و مسیرها مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

2-1-ژئوتکستایل‌های غیر منسوج (NonWoven Geotextile)

این نوع ژئوتکستایل‌ها از الیاف کوتاه معمولاً 2.5-10cm 1-4inch و یا الیاف بلند که به‌صورت رندم در لایه‌هایی برروی یکدیگر، همانند یک شبکه نمدی توزیع شده‌اند، ساخته می‌‌شود. سپس این شبکه‌های نمدی از دستگاههایی، جهت به هم متصل کردن لایه‌ها به یکدیگر، عبور داده می‌‌شوند.

ژئوتکستایل‌های غیرمنسوج در زهکش‌ها، کنترل فرسایش خاک و همچنین جهت پایدارسازی جاده‌ها و مسیرها بر روی خاک‌های حساس به رطوبت کاربرد دارند.

امروزه در اکثر کشورهای پیشرفته ژئوتکستایل‌ها را جهت تسلیح، تقویت و پایدارسازی بستر و ساحل‌های سست و یا احداث راه و راه‌آهن روی بستر باتلاقی، حتی در مواقع دشوار، بدون نیاز به هرگونه لجن‌برداری و یا قلوه‌ریزی و یا احیاء اراضی ساحلی و توسعه بندرگاه‌ها و یا احداث موج‌شکن و دیگر سازه‌های دریایی، روی بسترهای فوق‌العاده سست بکار می‌‌برند.

همچنین از کیسه‌های شنی ژئوتکستایل‌ جهت راه حلی مطمئن برای ترمیم سریع و اقتصادی موقت سازه‌های ساحلی صدمه دیده، استفاده می‌‌شود.

ژئوتکستایل‌ها در تسلیح، فیلتراسیون و حفاظت از کانال‌ها و لوله‌ها نیز کاربرد دارند:

در این مورد ژئوتکستایل‌ها دور لوله قرار می‌‌گیرد و آن را در مقابل آسیب‌های فیزیکی و شیمیایی حفاظت می‌‌کند. به این ترتیب نیاز به ریختن خاک سرندی در اطراف لوله بر طرف می‌‌شود و یا ژئوتکستایل‌ روی کف و بدنه کانال پهن می‌‌شود تا از ورود خاک ریزدانه به داخل کانال در اثر بالا آمدن سطح آب زیرزمینی جلوگیری کرده و در سیستم زهکشی شرکت می‌‌کند. ژئوتکستایل‌ها در اطراف لوله‌های زهکشی زیر خاک به‌عنوان فیلتر بکار می‌‌روند.

مزایای کاربرد این نوع مصالح به‌عنوان فیلتر در ساخت و نصب سریع، صرفه‌جویی اقتصادی، مقاومت شیمیایی بالا، دوام عالی، عدم جدایی بین دانه‌ها به‌عنوان فیلتر در ساخت و نصب سریع، صرفه‌جویی اقتصادی، مقاومت شیمیایی بالا، دوام عالی، عدم جدایی بین دانه‌ها که در فیلترهای خاکی در حین ساخت ایجاد می‌‌شود و کاهش عملیات خاکی می‌‌باشد.

ژئوتکستایل‌ها همچنین روی بدنه لوله و جداره کانال به‌صورت زین اسبی پهن شده و روی آن با خاک پر می‌‌شود و با این عمل نیروی Uplift زیر لوله‌ها توسط ژئوتکستایل‌ از طریق به کشش افتادن (تسلیح)، جذب می‌‌شود.
 

نویسنده : |دپارتمان تحقیق و توسعه.کلینیک بتن ایران((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

شناسنامه ای از بتن ،بتن ریزی و افزودنی های بتن با نگاهی ساده

بتن اساسا از دو قسمت دانه های سنگی (Aggregates) و خمیر سیمان (Concrete) تشکیل شده است. خمیر سیمان که در واقع مخلوطی از سیمان پرتلند و آب می باشد.

- در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ها (ماسه و شن) را بصورت تودﮤ سنگ مانندی به یکدیگر می چسباند.

- دانه¬ها به دو گروه ریزدانه که تا ¼ اینچ (6میلیمتر) و درشت دانه که روی الک شماره 16 (1.18 میلیمتر) تقسیم می-شوند.

- خمیر سیمان عموما حدود 25 تا 40% کل حجم بتن را تشکیل می¬دهد که حجم مطلق سیمان بین 7 تا 15% و حجم آب از 14 تا 21% است. مقدار هوای در بتن تا حدود 8% حجم بتن را تشکیل می¬دهد این اندازه به درشت ترین دانه بستگی دارد.

- برای مصالح و شرایط عمل آوردن (Curing) معین، کیفیت بتن سخت شده به مقدار آب در مقابل با مقدار سیمان بستگی دارد.

مزایای کاهش مقدار آب

1-افزایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی

2- افزایش قابلیت آب بندی

(Water Tightness)

3-کاهش جذب آب (Absorption)

4-افزایش مقاومت نسبت به عوامل جوی

5- پیوستگی بهتر بین لایه های متوالی

6-چسبندگی بهتر میان میلگرد و بتن

7-کاهش تغییرات حجمی در اثر تر و خشک شدن

انواع سیمان پرتلند

نوع 1 : برای استفاده عمومی ومناسب برای همه کارها

نوع 2 : زمانی که احتیاطات علیه حمله سولفات ها مهم باشد

نوع 3 : با مقاومت زودرس که مقاومت های بالا را در مدت کوتاهی می دهد

نوع 4 : با حرارت هیدراسیون کم در جائی که میزان و حرارت تولید شده باید حداقل باشد

نوع 5 : در بتن هائی که در معرض شدید سولفاتها قرار دارن (ضد سولفات)

سیمان حباب زا (نوع A1، A2، A3) در برابر یخ زدن و آب شدن و همچنین پیوسته شدگی حاصل از اثرات مواد شیمیائی

برای از بین بردن یخ جاده ها مقاومت بهبود یافته ای دارند.

سیمان پرتلند سفید تفاوت بنیادی آن در رنگ می باشد

اختلاط
ترتیب 5 مادﮤ متشکله بتن در مخلوط کن نقش مهمی را در یکنواختی بتن خواهد داشت.

کنترل ترک

دو عامل اصلی برای ترک در بتن عبارتند از :

1- تنش بر اثر بارهای وارده

(Control joints)

2- تنش بر اثر آب رفتگی در حین خشک شدن یا تغییرات دما (Restraint)

شیوه جلوگیری

1- درزهای کنترل مؤثرترین شیوه جلوگیری از ترک های غیر قابل رؤیت به شمار می آیند (Isolation Joints)

2-درزهای جداکننده دال را از قسمتهای دیگر سازه جدا می کنند و اجازه حرکت افقی و عمودی را در دال می دهد (Footings)

3-درزهای اجرائی جائی که کار بتن ریزی روزانه پایان می یابد، ایجاد می شوند; و مناطقی را که در دفعات مختلف بتن ریزی می شوند از یکدیگر جدا می سازند.

مواد افزودنی بتن

(Admixtures)

1-مواد افزودنی حباب زا بتن

(Air-entraining)

2- مواد افزودنی کاهنده آب بتن

(Water Reducing)
3-مواد افزودنی کندگیرکننده بتن

(Retarding)

4-مواد افزودنی تسریع کننده بتن
(Accelerating)
5-پوزولانها

6-مواد کارائی ساز شامل روان سازهای بتن

(Super Plasticizers)

7-مواد متفرقه مانند مواد پیوند ساز، ضد رطوبت، کاهنده نفوظ پذیری، دوغاب ساز و گاز ساز

بتن ریزی و پرداخت

تدارکات پیش از بتن ریزی

شامل متراکم کردن، درست شکل دادن، مرطوب نمودن سطح زمین ، بستن قالبها،قرار دادن آرماتورها و سایر اقلام کار

گذاشته شده بطور محکم در محلهای خود.

قالبها باید بطور دقیق قرار داده شوند وخود یا آستر آنها با مصالحی ساخته شده باشد که سرانجام نمای مطلوبی را به سطحبتن سخت شده ارائه کنند.قالبهای چوبی باید قبل از بتن ریزی مرطوب شوند در غیر اینصورت آب بتن را جذب کرده و متورم می شوددر استفاده از قالبهای چوبی باید از بکار بردن میخهای خیلی بزرگ یا به تعداد خیلی زیاد اجتناب ورزید تا برداشتن قالبها آسان شود و آسیب پذیری کاهش یابد.و برای سهولت در برداشتن قالبها باید آنها را با یک ماده رها ساز مانند روغن یا لاک آغشته کرد.

هنگامی که بتن ریخته می شود،میلگردهای فولادی باید تمیز بوده وعاری از زنگیا لایه اکسیده باشد. میلگردهای فولادی و سایر اقلام کار گذاشته که آغشته به ملات باشند، نیازی به .پاک کردن ندارند به شرطی که عملیات بتن ریزی در عرض چند ساعت پایان پذیرد.

ریختن بتن

بتن باید بطور پیوسته تا حد امکان در نزدیکی محل نهای خود ریخته شود.در اجرا دالها ، بتن ریزی باید در امتداد پیرامون انتهای دال آغاز شو د و هر پیمانه روی بتن ریخته شده قبلی تخلیه شود. عموما بتن در لایه¬های افقی با ضخامت یکنواختریخته شود وهر لایه باید قبل از ریختن لایه بعدی بطور کامل تراکم یابد. میزان بتن ریزی باید به اندازه کافی سریع بوده تا هنگام ریختن لایه جدید روی لایه قبلی ،آن لایه در حالت خمیری باشد . این امر باعث جلوگیری از خطوط جریان، درزها و سطوح سفحات ضعیف می شود کههنگام ریختن بتن تازه روی بتن سخت شده روی می¬دهد.

پیمانه های نخستین در هر مرحله بتن ریزی در دیواره ها و تیرهای اصلی باید در دو انتهای عضو ریخته شوند و سپس بتن ریزی های بعدی به سوی قسمت مرکزی پیش روند. در تمام حالات باید از جمع شدن آب در انتهاها، در گوشه ها جلوگیری شود.

-ارتفاع سقوط آزاد بتن نیازی به محدود شدن ندارد مگر اینکه جدائی درشت دانه ها رخ دهد که در آن صورت بتن از طریق بازشوهای پهلوئی موسوم به پنجره، که در اطراف قالبهای بلند و باریک وجود دارند، ریخته می شوند. در خارج بازشوها باید از یک مخزن قیفی شکل جمع شونده استفاده شود تا بتن امکان یابد آرام تر از کنا بازشو جریان یافته و تمایل به جدائی دانه ها کاهش یابد.

قبل از اینکه سطح بتن سخت شود بتن ریزی باید دوباره از سر گرفته شود تا بدینوسیله از ایجاد اتصال سرد جلوگیری به عمل آید.

متراکم کردن بتن

متراکم کردن عبارتست از نزذدیک ساختن ذرات جامد در بتن تازه به گونه ای که ریختن آن در قالبها و دور اقلام کار گذاشته شده و آرماتورها انجام گیرد و نیز محفظه های سنگی و هوای محبوس که بصورت حفره های هوائی اتفاقی یا تصادفی در بتن موجود است از بین برود.

تراکم بوسیله دست یا توسط روشهای مکانیکی صورت می گیرد. روش انتخاب شده بستگی به روانی مخلوط و شرایط بتن ریزی مانند، پیچیدگی قالب بندی و مقدار آرماتورها دارد. مخلوط های خمیری و روان را می توان بطور دستی با کوبیدن بتن با یک میله فولادی یا یک وسیله فولادی دیگر متراکم ساخت.

تراکم مکانیکی مناسب، بتن ریزی مخلوطهای سفت با نسبتهای آب به سیمان پایین و بتن های خوب حاوی درشت دانه های زیاد را امکان پذیر می سازد.

برداشتن قالبها ( باز کردن آنها)

قالبها راتا مادامی که بتون به اندازه کافی مقاومت پیدا نکرده تا بتواند به طور رضایت بخشی تنشهای ناشی از بار مرده و نیز هر گونه بار اجراییconstruction load وارده را تحمل کند،نباید برداشته شود.بتن باید به اندازه کافی سخت شده باشد به نحوی که وقتی دقت معقولی در باز کردن قالبها انجام شود هیجگونه آسیبی به به سطوح نرسد.به طور کلی برداشتن قالبهای مقاطع نسبتا ضخیم را می توان 12 تا 24 ساعت پس از بتن ریزی برداشت.در اغلب شرایط ، برای زمان برداشتن قالبها بهتر است که متکی به مقاومتی از بتن بوده که بوسیله آزمایش تعیین می شود

.

میله نوک تیز یا سایر ابزار فلزی را نباید جهت شل کردن قالبها میان بتن و قالب به زور گذاشته شود.اگر لازم باشد جدا کردن قالب از بتن با استفاده از گوه wedge انجام گیرد، فقط باید با گوه های چوبی بکار روند.

برداشتن قالبها باید از قسمتهای ساده آغاز شده وسپس به سوی قسمتهای پیش آمده پیشروی شود.این امر فشار وارد به گوشه های پیش آمده را کاهش می دهد.

لکه گیری، پاک کردن،وپرداختن سطوح قالب گیری شده

پس از برداشتن قالبها تمام برجستگیها،خطوط نشت،و پیش آمدگیهای کوچک باید به وسیله قلم زنی chipping از بین برده شود.سطح بتن سپس باید سابیده یا مالیده شود. هر گونه باید پر شود.سطوح کرمو باید مرمت شده و تمام لکه ها باید پاک شوند . با دقت در عملیات اجرای قالب بندی و بتن ریزی ، تمامی این عملیات به حداقل می رسد.

بتن کرمو ( خوردگی بتن ) و دیگر بتن های معیوب باید کنده شوند تا مصالح خوب و سالم پدید آید.

اگر بتن معیوبی مجاور محل لکه گیری شده باقی بماتد ،ممکن است رطوبت به درون خلل و فرج راه یابد و به مرور زمان عوامل جوی موجب کنده شدن بتن مرمت شده شود. لبه ها باید به طورمستقیم و عمود بر سطح ، بریده یا قلم زنی شوند ،یسا مقدار کمی تو بریدگی داده شوند تا زبانکی را در کنار جای لکه گیری شده فراهم سازد.

پیش از اعمال بتن لکه گیری ، بتن اطراف باید برای چندین ساعت خیس نگه داشته شود.تمام سطوحی که بتن جدید به آنها پیوند داده می شوند،باید بوسیله برس آغشته به چسب لاتکس یا چسب بتن سطح مورد نظر را با این مواد آغشته کرد و سپس با ترمیم کننده بتن سطح مورد نظر را بنا به کارشناسی که صورت گرفته شده از مواد ترمیم کننده بتن الیاف دار یا ساده پر کرد.

تکه های کم عمق را با ملات سفت مشابه آنچه کهدر بتن بکار می رود ،می توان پر کرد.لکه گیری باید لایه به لایه انجام شود. به گونه ای که ضخامت هر لایه بیشتر از13 میلی متر نبوده و نیز هر لایه به صورت مضر س پرداخت شود تا پیوند آن به لایه بعدی بهتر صورت گیرد. لایه نهایی را با استفاده از تخته ماله به نحوی پرداخت کرد که با بتن اطرهف خود همگون باشد

عمل آوردن تکه های لکه گیری شده

پس از لکه گیری، عمل آوردن باید تا جایی که ممکن است زودتر آغاز شودتا از خشک شدن زود هنگام جلوگیری شود . کرباس تر،ماسه خیس، نایلون را میتوان به کا برد.

عمل آوردن و حفاظت

عمل آوردن بتن تاثیر قوی روی خواص بتن سخت شده مانند دوام، مقاومت، آب بندی، مقاومت سایشی، ثبات حجمیو مقاومت در برابر یخ زدن وآب شدن دارد.

تمامی سازه های بتنی تازه ریخته شده، باید از خشک شدن سریع، از تغییرات شدید دما، و از آسیبهای ناشی از کارهای ساختمانی و عبور و مرور بعدی محفوظ بمانند.

عمل آوردن تا حد امکان باید بلافاصله پس از پایان کار بتنی آغاز شود.

عمل آوردن به دلایل زیر ضروری است :

نگهداری بتن تحت دمای ثابت و جلو گیری از افت رطوبت برای مدت زمانی که برای هیدراسیون مطلوب سیمان ونیز برای کسب مقاومت بتن لازم است.

بتون ریزی در هوای گرم

هوای گرم می تواند اشکالاتی زیر را در بتن تازه ایجاد کند :

-افزایش نیاز به آب

-افت سریع تر و شدیدتر اسلامپ بتن

-افزایش سرعت گیرش

-افزایش امکان ترک های پلاستیک

-اشکالات در کنترل مقدار حبابهای هوای بتن

-نیاز شدید به عمل آوردن سریع بتن

 

نویسنده :دپارتمان تحقیق و توسعه. کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی وارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن))