افزودنی های حجم دهنده بتن

از پودر آلومینیوم و دیگر مواد حجم دهنده به مقدار بسیار کمی در بتن یا دوغاب استفاده می‌شود تا حجم آن پیش از سخت شدن کمی افزایش پیدا کند. از این مواد در شرایطی استفاده می‌شود که بخواهیم فضاهای خاصی را با بتن یادوغاب پوشش دهیم. تاثیر این نوع مواد و میزان افزایش حجم به عوامل مختلفی همچون میزان افزودنی مورد استفاده، مقدار مواد قلیایی در سیمان و چندین متغیر دیگر بستگی دارد. زمانی که میزان افزایش حجم برای ما مهم و حیاتی باشد، بایستی ابتدا با کنترل دقیق مواد مخلوطی و دما، بر روی بتن آزمایش انجام دهیم تا بتوانیم میزان افزایش حجم را پیش بینی کنیم. افزودنی‌های حجم دهنده‌ی بتن باعث کاهش جمع شدگی توسط خشک شدن یا کربنتاسیون بعد از گیرش نمی‌شود.

افزودنی‌های کاهنده‌ی هوا

با اضافه کردن افزودنی‌های کاهنده‌ی هوا به بتن، میزان هوا و حباب‌های موجود در بتن کاهش می‌یابد. از این مواد زمانی استفاده می‌شود که نتوانیم با تغییرات در مواد مورد استفاده در مخلوط و دیگر مواد و افزودنی‌های مورد استفاده، میزان هوازایی بتن را کنترل نماییم. استفاده از این نوع افزودنی‌ها بسیار کمیاب است؛ بنا بر این داده‌های زیادی از آن در دست نیست. به همین دلیل ضروری است که پیش از استفاده در هر پروژه‌ای مورد آزمایش قرار گیرند.

افزودنی‌های ضد جرم و ضد حشره

رشد باکتری و قارچ‌ها در بتن‌های سخت شده، خصوصاً در مناطق مرطوب، از مشکلات معمول است. از این نوع افزودنیبرای مبارزه، کنترل و از بین بردن رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها، حشرات و غیره در بتن استفاده می‌شود. موثرترین مواد در راه نیل به این هدف، فنول‌ها، امولوسیون‌های دیلدرین و ترکیبات مس می‌باشد. اثر این نوع مواد معمولاً موقتی است و اگر در حجم زیادی از آن‌ها استفاده شود، می‌تواند باعث کاهش مقاومت فشاری بتن گردد.

افزودنی‌های ضد فرسایش بتن به وسیله آب

این نوع افزودنی‌ها که با نام افزودنی‌های ضد شست‌وشو نیز شناخته می‌شوند، در بتن‌هایی که در مسیر مستقیم جریان آب قرار دارند یا به هر نحوی تحت تاثیر مستقیم آب هستند، استفاده می‌شود تا میزان آسیب دیدگی در آن‌ها به وسیله‌ی آب، به حداقل برسد. این مواد این امکان را به ما می‌دهند که بدون استفاده از لوله‌های ترمیمی، بتوانیم ازبتن در زیر آب نیز استفاده کنیم. این مواد ویسکوزیته‌ی آب در مخلوط بتن را افزایش داده و باعث افزایش خاصیت تیکسوتروپی و همچنین افزایش مقاومت بتن در برابر آب انداختگی می‌شود. این مواد معمولاً حاوی محلول‌های سلولزی پلیمرهای اتر یا اکرلیک در آب است.

مشکلات ناسازگاری افزودنی‌های بتن با هم

بتن تازه می‌تواند با مشکلات متعددی روبه‌رو شود که ناسازگاری مواد افزودنی یکی از آن‌هاست. واکنش‌هایی که بین برخی از افزودنی‌ها رخ می‌دهد باعث کاهش اسلامپ، کاهش حباب‌زایی، تسریع گیرش و مشکلات دیگر در بتن تازهمی‌گردد. هر چند مشکلات در واقع در حالت تازه و پلاستیک، بتن را تحت تاثیر قرار می‌دهد؛ اما مطالعات نشان داده که در طولانی‌مدت هم باعث ایجاد کاستی‌هایی در بتن می‌شود.

بهترین راه مقابله با این نوع مشکل، آزمایش و تجربه‌گرایی است. بتن و مواد مورد استفاده باید پیش از بتن‌ریزیاصلی، در شرایط محیطی مشابه مورد آزمایش قرار گیرند و نتایج ثبت شوند. در صورت وجود مشکل، ماده‌ای که مشکل را ایجاد کرده بایستی پیدا شود و به جای آن یا مواد دیگری که با آن‌ها سازگاری ندارد، از مواد جایگزین استفاده شود.

شرکت فنی مهندسی کلینیک بتن ایران، با سال‌ها تجربه در زمینه‌ی افزودنی‌های بتن، بهترین مواد و خدمات را در این زمینه به مشتریان ارائه می‌کند.

خوردگی بتن تقویت شده

خوردگی بتن تقویت شده می‌تواند هم عامل و هم نشانه‌ی بتن آسیب دیده باشد. به عبارت دیگر، بتن می‌تواند به دلایل دیگری ترک بخورد و باعث خوردگی فولاد شود.

قلیایی بودن سیمان پرتلند (pH در حدود 12) معمولاً باعث ایجاد لایه‌ای رویینه (غیر فعال در برابر خوردگی) در نزدیکیفولاد تقویت شده می‌شود. وقتی آن لایه آسیب ببیند یا از بین برود و یا بتن به شکلی آسیب ببینید که آب و هوا وارد آن شوند، خوردگی فولاد رخ می‌دهد. همچنین لایه‌ی غیر فعال به وسیله یون‌های کلرید جدا شده از نمک‌ها یاکربناتاسیون بتن نیز می‌تواند از بین برود. کربنتاسیون واکنشی طبیعی در بتن است که در آن دی‌اکسید کربن موجود در جو با مواد بتن واکنش می‌دهد تا کلسیم کربنات به وجود آید. این واکنش، pH بتن را تا 9 پایین می‌آورد و بدین ترتیب خاصیت لایه‌ی غیر فعال از بین می‌رود و فولاد می‌تواند دچار خوردگی شود. آهن با اکسید شدن در پروسه‌یخوردگی فولاد (به وجود آمدن اکسید آهن) دچار افزایش حجم می‌شود. این افزایش حجم، باعث به وجود آمدن تنش کششی در بتن و در نتیجه ترک خوردن آن می‌شود. که نتیجه‌ی آن می‌تواند سرعت بخشیدن به روند خوردگی فولادباشد.

تحقیقات نشان داده که آسیب دیدگی‌های متداولی که منجر به خوردگی فولاد می‌شوند شامل: چرخه‌ی انجماد و ذوب شدن آب، حمله‌ی سولفاتی، واکنش‌های قلیایی، حمله‌ی اسیدی و پایین آمدن قلیاییت بتن بر اثر کربنتاسیون می‌باشد.

به علاوه، در معرض کلراید بودنِ بتن نیز می‌تواند منجر به خوردگی فولاد شود. کلرایدها می‌توانند تغییراتی در لایه‌ی غیر فعال ایجاد کنند و شتاب بیشتری به روند خوردگی بدهند. کلرایدها از چندین راه مختلف می‌توانند به بتن وارد شوند. اضافه کردن سدیم کلراید یا منیزیم کلراید به بتن، برای جلوگیری از یخ زدن آب یا ذوب کردن برف‌ها، متداول‌ترین راه ورود کلرایدها به بتن است. همچنین کلرایدها می‌توانند در ماسه، سنگدانه‌ها و آب مورد استفاده در مخلوط بتن نیز موجود باشند. سازه‌های واقع شده در محیط‌های نزدیک به دریا نیز در معرض کلراید موجود در آب دریا قرار دارند. همچنین در گذشته مرسوم بود که برای بالا بردن سرعت هیدراسیون و سفت شدن بتن در مناطق سردسیر، به آن کلراید اضافه می‌کردند.

میزان کلراید بسیار بالا در آب، منجر به خوردگی فولاد تقویت شده شده است.

وقوع خوردگی فولاد معمولاً (نه همیشه) با دیده شدن زنگ آهن بر روی سطوح خارجی بتن یا شنیده شدن صدای پوکی در هنگام ضربه زدن به بتن با پتک شناسایی می‌شود. همچنین دستگاه‌های مختلف الکترونیکی بدین منظور طراحی شده‌اند که می‌توان برای شناسایی خوردگی فولاد از آن‌ها استفاده نمود. زمانی که آسیب دیدگی به وسیله خوردگی فولاد تایید شد، بسیار حیاتی است که عامل یا عوامل خوردگی نیز تعیین گردند تا بر اساس آن مشخص گردد که چه روش ترمیمی بایستی در دستور کار قرار گیرد. بعد از پیدا کردن دلیل خوردگی و جلوگیری از آن، عملیات ترمیم بتن و فولاد آغاز می‌شود. فولاد خورده شده می‌تواند به قسمت‌های دیگری از بتن نیز نفوذ کنند. بسیار مهم است که در طول ترمیم، تمامی این نواحی شناسایی و به طور کلی پاکسازی شوند.

عوامل آسیب دیدگی بتن در اثر واکنش قلیایی سنگدانه ها

واکنش‌های قلیایی سنگدانه‌ها (AAR) برای بتن‌ریزی‌های بعد از دهه‌ی چهل میلادی، مشکل متدوالی نیستند. قلیا باسنگدانه‌هایی نظیر اوپال، کلدئون، چرت، آندزیت، بازالت و کوارتز واکنش می‌دهد. محصولات این واکنش در حضور آب، افزایش حجم می‌دهند و با ایجاد تنش در بتن ترک ایجاد می‌کنند. وجود ترک‌ها باعث ورود بیشتر آب و رطوبت به بتن و افزایش بیشتر حجم و نتیجتاً آسیب دیدگی بیشترِ بتن می‌شود. این مشکل ابتدا در اوایل قرن بیستم میلادی مشاهده شد، اما مطالعات بر روی آن در دهه 1930 و همزمان با ساخت سد پارکر آغاز شد. در آن زمان، روش‌هایی برای شناساییسنگدانه‌هایی که پتانسیل واکنش داشتند و همچنین مشخص نمودن سیمانی که دارای حداقل 0٫6 درصد سدیم و پتاسیم است، ارائه شد. در دهه 40 میلادی، استفاده از سنگدانه‌هایی با قابلیت واکنش قلیایی در بتن ممنوع شد. با این حال همچنان در برخی سازه‌ها، از این نوع سنگدانه‌ها استفاده می‌شود که منجر به آسیب دیدگی بتن می‌شود.

این واکنش‌ها با وجود سال‌ها مطالعه و مشاهده، همچنان برای درک کامل‌تر به تحقیقات بیشتری نیاز دارند. برخیبتن‌ها که حاوی سنگدانه‌های فعال قلیایی هستند بلافاصله نشانه‌های آن را به نمایش می‌گذارند و باعث افزایش حجم و آسیب دیدگی بتن می‌شوند؛ در حالی که برخی دیگر تا سال‌ها خاموش می‌مانند. بدون شک، وضعیت محیطی بتن و نوع سنگدانه‌ها در آن نقش مهمی دارند. در حال حاضر که این متن در حال نگارش است، هیچ روش کلی و بازدارنده‌ای برای جلوگیری از این واکنش‌ها ارائه نشده است، اگر چه ترمیم با لیتیم در برخی موارد ممکن است مفید باشد. به علاوه، چندین روش برای مشخص نمودن میزان پتانسیل سازه‌ی بتن برای افزایش حجم، ارائه شده است، اما هیچ کدام به صورت کامل و جامع پذیرفته نشده‌اند.

آزمایش‌های پتروگرافی در بتن، نشان دادند که ماده‌ای ژل‌مانند در اطراف سنگدانه‌ی فعال تشکیل می‌شود. این ژل در حضور آب یا بخار آب، افزایش حجم چشمگیری دارد و با ایجاد تنش در بتن، باعث افزایش حجم آن و ترک خوردگی می‌شود (عکس پایین).

در ساخت و سازهای جدید، از سیمان‌هایی با خاصیت قلیایی کم و خاکستر سرباره (پوزولان) برای جلوگیری از این نوع آسیب دیدگی استفاده می‌شود. با این حال، در بعضی موارد، این روش‌ها هم برای جلوگیری جواب نداده است. در چنین مواردی، اثبات شده است که مخلوط لیتیمی می‌تواند مانع افزایش حجم شود.

اگرچه هیچ روش جامعی برای مقابله با آسیب دیدگی ناشی از واکنش‌های قلیایی ارائه نشده است، ثابت شده که خشک نگه داشتن محیط بتن، در کاهش نرخ افزایش حجم و آسیب دیدن آن بسیار موثر بوده است.

ترمیم بتن‌های آسیب دیده به وسیله واکنش‌های قلیایی، معمولاً عمر کوتاهی دارد. بعد از ترمیم، افزایش حجم در بتنادامه پیدا می‌کند و مواد ترمیمی را نیز از بین می‌برد. با این حال، در برخی موارد، همین ترمیم با عمر کوتاه، بهترین گزینه‌ی روی میز است.

در نهایت باید گفت، با وجود این که آسیب دیدگی به وسیله‌ی واکنش‌هیا قلیایی، بیشتر در بتن‌های قدیمی مشاهده می‌شود، اما همچنان می‌تواند در ساخت و سازهای جدید که از مواد غیر مناسب استفاده کرده‌اند نیز رخ بدهد.

راه های دیگر ترمیم بتن

اگر فولاد دچار خوردگی شده باشد، بتن دور آن باید به صورت کامل برداشته شود. بتن باید تا جایی که به میله‌ها متصل شده برداشته شود. علت خوردگی فولاد بایستی مشخص گردد. اگر علت خوردگی، آلودگی کلراید باشد، تمامیبتن تشکیل شده با محلول آب دارای 0٫15 تا 1٫00 درصد کلراید باید جدا شود. البته این عدد در استانداردها و آیین‌نامه‌های مختلف کمی تفاوت دارد و بایستی به چند عامل تاثیرگذار دیگر هم توجه کرد. برای اطلاعات بیشتر به آیین‌نامه بتن بین‌المللی یا کشور خود مراجعه کنید.

برای ترمیم بتن آسیب دیده به وسیله‌ی فولاد خورده شده، باید با یک متخصص خوردگی مشورت شود. اگر بتن آلودهشده پاک نشود، به احتمال زیاد خوردگی فولاد در بتن جدید و قدیمی پیشرفت می‌کند؛ به این پدیده «اثر حلقه» گفته می‌شود.

زمانی که فولاد نمایان شد، بایستی تمامی قسمت‌های زنگ زده و خورده شده توسط برس سیمی یا آب فشار بالا جدا شوند. اگر خوردگی در فولاد، سطح مقطع آن را تا کم‌تر از 80 درصد قطر اصلی‌اش کاهش داده باشد، فولاد بایستی مورد آزمایش و تحلیل سازه‌ای قرار گیرد.

راهنمای اجرای تحلیل‌ها: ACI 562 (ACI 562, 2013).

اگر فولاد تقویت شده نامناسب و غیر مقاوم تشخیص داده شد، باید بر مبنای آخرین آیین‌نامه‌های کمیته‌ی ACIجایگزین شود.

شکل زیر، نحوه‌ی صحیح برداشت بتن و آماده‌سازی آن برای ترمیم را نشان می‌دهد.

پس از پایان پاکسازی بتن و آماده‌سازی فولاد تقویت شده، تمیزکاری اولیه صورت می‌گیرد. روش‌های انجام این کار شامل شات‌بلستینگ، سندبلستینگ و واتر بلستینگ می‌باشد (به ترتیب پاشیدن با فشار شن، ماسه و آب). این روش‌ها، باقی‌مانده‌ی بتن آسیب دیده یا خورده شده از مراحل قبل را به طور کامل پاکسازی می‌کند. برای روش واتر بلستینگ، فشار آب بین 4،000 تا 5،000 psi معمولاً مناسب است، هر چند در برخی شرایط ویژه تا 15،000 psi هم می‌تواند بالا رود.

پس از آن که سطح مورد ترمیم آماده شد، باید از آن مراقبت کرد و آن را تمیز نگاه داشت تا پیش ریختن مواد ترمیمی، آسیب نبیند. در مناطق گرمسیر، این مرحله شامل ایجاد سایه بر روی بتن، برای خنک نگه داشتن آن است. در مناطق سردسیر، باید اقداماتی صورت گیرد که سطح بتن با یخ یا برف پوشانده نشود.

در حد فاصل 48 ساعت مانده به ریختن مواد ترمیمی، یک تمیزکاری ثانویه انجام می‌گیرد. جت آب با فشار کم بر روی سطح ترمیم می‌پاشند. تمامی سطوح بایستی شسته شوند. فشار آب تا حدود 5،000 psi می‌باشد (تصویر پایین – تمیزکاری ثانویه). باید اطمینان حاصل کنید که رطوبت سطح بتن، با شرایط و نیازهای مواد ترمیمی هم‌خوانی دارد. بسته به شرایط مواد ترمیمی مورد استفاده، سطوح بتن باید مرطوب یا خشک باشند. مثلاً سطوحی که روی آن‌ها بتن پلیمریریخته خواهد شد، باید تا حد امکان خشک باشند.

هر نوع بتن و مواد ترمیمی که مورد استفاده قرار می‌گیرد، شرایط استفاده‌ی خودش را دارد. باید پیش از مصرف مطمئن شود که شرایط آن برآورده می‌شود. برای برخی از مواد ترمیمی، سطوح بتن باید خشکِ خشک باشند. برای برخی دیگر مرطوب و یا نیمه مرطوب. اطلاعات مربوط به نیازهای مواد ترمیمی، توسط کلینیک بتن ایران در اختیار شما قرار می‌گیرد.

انجام عملیات مقاومت سنجی و بررسی سازه های بتنی در پالایشگاه نهم

در تیر ماه سال 1396 ، مجوعه تست های غیر مخرب بتن ، شامل تست التراسونیک ، خوردگی و اسکن بتن و تست هافسل و تعیین اختلاف پتانسیل الکتریکی بر روی سقف های سولفور پیت های یک و دو واحد 108 پالایشگاه نهم – فاز 12منطقه ی ویژه اقتصادی پارس جنوبی- به سفارش واحد تعمیرات و مهندسی ، توسط واحد فنی و کارشناسان کلینیک بتن ایران ( مهندسین مشاور مهرآزان پایدار) انجام گرفته و نتایج به همراه کارشناسی وضعیت موجود سازه های بتنی و راهکارهای ارتقا و توان بخشی سازه های مورد بحث به واحد مربوط ارائه گردید.