برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است. ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. اینبتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.
در موارد مختلف از استفاده و نگهداری بتن در سازه ها یا شریط آب و هویی و محیطی خاص نیاز به طرح اختلاط ویژه ی است که استفاده از افزودنی های بتن آن را میسر می سازد. در محیط هیی که نیاز به بتن ریزی سریع و یا مقابله با سرما و یخبندان وهمچنین حفظ سازه در تماس دیمی با آب و مبارزه با عواملی که باعث از بین رفتن بتن می شود از افزودنی هی بتن استفاده می شود. که در موارد مختلف نوع استفاده از این افزودنی ها و مقدار ترکیبی آن قابل تغییر است. از جمله افزودنی ها می توان به:
روان کننده ها،فوق روان کننده ها،کند گیر کننده ها،تند گیر کننده ها،چسب بتن،ضد یخ،حباب ساز هوا، آب بندها،افزودنی هی معدنی، روغن قالب،آب بند سطوح و … اشاره کرد.
افزودنی های بتن مورد آزمایش جهت آشنایی با کد محصولات کلینیک بتن ایران که استاندارد های مورد نظر را از نظر سازمان استاندارد پاس کرده است.
Concrete Admixtures
فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن-بر پایه کربوکسیلاتی
MTOBUILD D10
که این محصول قابلیت استفاده در سازه هایی با تراکم بالای میلگرد را دارد و به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.
فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن
MTOCRETE N540
که این محصول به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.
روان کننده بتن ممتاز
MTOCRETE D130
که این محصول به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.
مایع واترپروف بتن
MTOSEAL/L
این محصول جهت آب بندی دیواره هایی که در مجاور رطوبت قراردارند مورد استفاده قرار می گیرند
هوازای بتن
MTOAIR220
بازدارنده خوردگی میلگرد و فلز یا ژل میکروسیلیس
استفاده از این محصول در سازه های دریایی یا آبی و یا استخرها مورد استفاده قرار می گیرد.
ضد یخ بدون کلراید، مخصوص بتن ریزی در هوای سرد
MTOANTIFREEZE
مواد افزودنی
ماده ای است به غیر از سیمان پرتلند ، سنگدانه ها و آب که بصورت گرد یا مایع ، به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن ، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به بتن افزوده می شود.
مواد افزودنی به دو گروه شیمیایی و معدنی تقسیم می شوند.
مواد مضاف
تعریف:
ماده ای است که برای کسب خواصی ویژه یا به منظور کمک به امر تولید، با سیمان پرتلند و یا کلینکر آن در حین تولید در کارخانه آسیاب می شود.
درصورتی که مواد افزودنی به مقدار کم در زمان اختلاط بتن با مصالح و اجزاء متشکله آن مخلوط می گردد.
موادی همچون میکروسیلیس را که برای اصلاح خواص بتن در کارگاه هنگام اختلاط به مواد متشکله بتن اضافه می شود را افزونه می نامند. مقدار این مواد در تعیین نسبتهای اختلاط بحساب می آیند.
خواص مواد افزودنی
– تسریع در روند کسب مقاومت اولیه
– کنترل واکنش های قلیائی های سیمان با سنگدانه ها
– طولانی کردن زمان گیرش
– افزایش کارائی بدون نسبت آب به سیمان
– تهیه بتن پر مقاومت، بتن مقاوم در برابر یخ زدن و آب شدن مکرر
خواصی که بدون استفاده از مواد افزودنی به بتن می توان بدست آورد
– کارائی
– مقاومت
– قابلیت پرداخت
– پایایی و توان آب بندی
می توان با انتخاب مصالح مناسب و نسبتهای مطلوب اختلاط و رعایت اقتصادی بودن آن بدون مواد افزودنی بدست آورد.
افزودنی های شیمیایی
1- مواد افزودنی حباب ساز
2-مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)
3- مواد افزودنی کندگیر کننده
4- افزودنی ترسیع کننده :
الف – تسریع کننده های بتن
ب – تسریع کننده های بتن پاشیده
5- مواد خمیری کننده و روان کننده
مواد افزودنی حباب ساز
این مواد در بتن حباب بسیار ریز غیر مرتبط هوا ایجاد می کنند . (قطر حباب ها کمتر از 05/0 میلیمتر)
این حبابها پایایی بتن را در برابر رطوبت و یخ زدن ها و آب شدنهای مکرر و مواد شیمیایی یخ زا بهبود می بخشند.
کارآیی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده به میزان قابل توجهی بیشتر می شود .
افزایش مقاومت بتن در برابر پوسته شدن
بهبود کارائی و کاهش جداشدگی دانه ها و آب انداختن بتن تازه
بهبود مقاومت بتن در برابر سولفاتها(نسبت آب به سیمان کم ، مقدار کافی سیمان مناسب،افزودنی حباب هوا)بهترین مقاومت را دربرابر حمله آبهای سولفات دار را دارند.
مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)
این مواد بمنظور تقلیل مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن ، یا افزایش روانی بتن در شرایط یکسان میزان آب مصرفی بکار می رود.
– کاهش مقدار آب اختلاط به ازای کارایی ثابت بتن و ملات
– کاهنده های معمولی حداقل 5% و کاهنده های قوی حداقل 12% آب اختلاط بتن را کاهش می دهند.
– معمولا ایجاد حباب هوا در بتن می کنند.(حداکثر حباب هوای مجاز قابل قبول 7% بتن حباب دار و 3% بتن معمولی )
– چنانچه افزودنی به منظور کاهش نسبت آب به سیمان در بتن با اسلامپ ثابت مصرف شوند ، موجب افزایش مقاومت فشاری ، کاهش جمع شدگی و کاهش نسبینفوذپذیری بتن می شوند.
مواد افزودنی کند گیر کننده
این مواد به منظور تاخیر انداختن گیرش بتن بکار می رود.
– هنگامی که دمای بتن تازه بیش از oc 30 باشد .
– جبران اثر تسریع کنندگی گرمای هوا بر گیرش بتن
– تعویق گیرش اولیه بتن یا دوغاب سیمان درشرایط مشکل و دشواربتن ریزی
– حمل بتن در مسافت های طولانی
– استفاده از این مواد می تواند روند گیرش بتن را حداقل 5/1 و حداکثر سه ساعت به تاخیر بیندازد.
انواع کند گیرکننده ها
1- کندگیرکننده های معمولی که خاصیت کاهندگی آب ندارند.
2- کندگیرکننده های کاهنده آب با حداقل 5% کاهش آب
3- کندگیر کننده های قوی آب با حداقل 12% کاهش آب
بطور کلی کندگیرکننده های ردیف اول با کاهش مقاومت فشاری و خمشی بتن به میزان 10% نسبت به بتن شاهد در سنین 1روز تا یک سال را دارد.
کندگیرکننده های ردیف 2 و 3 ممکن است افزایش مقاومت تا میزان 10% را نسبت به بتن شاهد داشته باشد.
مواد افزودنی تسریع کننده
ماده افزودنی تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش بتن
– تسریع در کسب مقاومت بتن در سن کمتر
– موارد مصرف آن با رعایت ضوابط بتن ریزی درهوای سرد می باشد.
– زمان حفاظت موقت را حداقل یک و حداکثر 5/3 ساعت کاهش می دهد.
– مقاومت سه روزه حداقل 25% بیشتر از بتن شاهد
– مصرف مواد تسریع کننده غالبا باعث افزایش جمع شدگی خشک شدن ، جمع شدگی حرارتی و نیز افزایش ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری می شود.
مواد خمیری کننده و روان ساز
گاهی بتن تازه به دلیل برخی مشخصات سنگدانه ها از جمله شکل و دانه بندی نامناسب یا اختلاط نادرست کارائی لازم را ندارند.
– این مواد به منظور بهبود کار آیی بتن تازه و بهبود مخلوطهای خشن
– بتن ریزی اعضای با تراکم زیاد آرماتور
– بتن ریزی با پمپ یا قیف و لوله
– پرداخت بتن با ماله آهنی
در اغلب موارد با افزایش عیار سیمان یا مقدار ریزدانه یا اصلاح دانه بندی و نسبت های اختلاط می توان بدون استفاده از این مواد کارائی مطلوب را بدست آورد.
بهترین ماده روان کننده حباب هوا است . حباب های ریز و بسته هوا مانند ساچمه عمل می کنند و به ویژه در بهبود کارائی مخلوط های خشن کم سیمان موثرند.
افزودنی های معدنی
تعریف:
موادی بشکل ذرات بسیار ریز معدنی که موجب بهبود برخی از خواص ، و یا تامین خواص ویژه ای در بتن می شوند.
کارائی و انسجام بتن تازه ، مقاومت و نفوذپذیری بتن سخت شده و تغییر رنگ بتن از جمله خواص مواد معدنی می باشد.
انواع افزودنی های معدنی
1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها
2- پوزولان ها
3- افزودنیهای شبه سیمانی
1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها
– این مواد معمولا موجب افزایش مقاومت بتن نمی شوند.
– موجب بهبود کارایی و چسبندگی بتن های می شوند که کمبود ریزدانه دارند.
– به عنوان سنگدانه در بتن مصرف می شوند.
– رنگدانه ها برای تولید بتن رنگی شامل ترکیبات معدنی:
– اکسید آهن : رنگهای قرمز،سیاه و زرد
– اکسید کرم : رنگ سبز
– اکسید آبی کبالت : رنگ آبی
– اکسید تیتان : رنگ سفید
– کربن سیاه : رنگ سیاه
– اکسید منگنز: رنگهای سیاه و قهوای
2- پوزولان ها
عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی که خود به تنهایی ارزش چسبانندگی نداشته یا کم است . اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیائی با آهک آزاد شده از هیدراتاسیون سیمان در دمای معمولی ترکیباتی با خاصیت سیمانی بوجود می آورند.
این مواد به منظور کاهش آهنگ بروز آبگیری سیمان و از بین بردن قابلیت انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها بکار می روند
موارد مصرف پوزولان ها
– کاهش سرعت و میزان حرارت حاصل از فرایند آبگیری سیمان
– کاهش میزان سیمان
– بهبود کارایی بتن
– افزایش مقاومت بتن
– افزایش پایای بتن از طریق کاهش نفوذپذیری
عملکرد پوزولان ها برای هریک از خواص فوق باید قبل از مصرف مورد آزمایش قرار گیرد.
انواع پوزولانها
– پوزولان های طبیعی خام و یا تکلیس شده که بطور عمده شامل خاکسترهای آتشفشانی است.
– پوزولانهای صنعتی که بطور عمده شامل خاکستر بادی (محصول فرعی نیروگاههای با سوخت ذغال سنگ) و دوده سیلیسی یا میکرو سیلیس ( محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ فرو سیلیس ) است.
میکرو سیلیس (دوده سیلیسی)
– محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ های سیلیسیم به ویژه فرو سیلیس می باشد.
– ذرات بسیار ریز و غیر بلوری 1/0 تا 2/0 میکرون و یک ماده بشدت فعال پوزولانی است.
– در تهیه بتن با مقاومت زیاد
– افزایش پایایی بتن از طریق کاهش نفوذپذیری
– جایگزینی با سیمان بشرط وجود توجیه اقتصادی
خواص میکروسیلیس
– مقاومت زیاد ، نفوذپذیری کم ، مقاومت زیاد دربرابر عوامل شیمیایی (با مصرف 25% وزنی سیمان)
– بتن تازه از چسبندگی بیشتر و گرایش کمتر به جداشدگی و نیز کاهش آب انداختن و افزایش قابلیت پمپ شدن (با مصرف10% وزنی سیمان)
– بروز ترکهای ناشی از نشست خمیری و خشک شدن سطح را تشدید می کند.( مراقبت و عمل آوری بلافاصله بعد از بتن ریزی لازم است)
– بروز پدیده واکنش قلیایی را تا حد نزیک به صفر کاهش می دهد.
– مقاومت بتن را درمقابل تهاجم یون های سولفات افزایش می دهد.
– کاهش نفوذ پذیری بتن به میزان حداکثر 20 برابر نسبت به بتن معمولی
– در تهیه بتن با میکروسیلیس استفاده از یک کاهنده قوی آب لازم و ضروری می باشد.
3- افزودنیهای شبه سیمانی
– این مواد خاصیت پنهان هیدرولیکی دارند و وقتیکه بنحوه مناسبی فعال می شوند خواص سیمانی پیدا می کنند.
– متداول ترین آنها روباره آهن گدازی محصول فرعی کارخانه ذوب آهن می باشد.
تاثیرات آن برروی بتن تازه و سخت شده:
– افزایش کارایی
– تاخیر زمان گیرش
– تقلیل آب انداختگی بتن تازه
– کاهش سرعت آبگیری و دمای حاصل از آن
– مقاومت کم در سنین پائین و مقاومت بیشتر در سنین بالا نسبت به نمونه شاهد
– کاهش نفوذپذیری
– کاهش واکنش قلیایی سنگدانه ها( مصرف 40 تا 60 % وزنی سیمان)
– افزایش مقاومت در مقابل سولفاتها ( مصرف 50% وزنی سیمان)
– کاهش خوردگی میلگردها در اثر نفوذ یون کلر به بتن
مواد افزودنی متفرقه
این مواد شامل مواد ضد رطوبت ، کاهنده نفوذ پذیری ، دوغاب ساز ، گاز ساز و ضد یخها می باشند .
نمونه برداری مواد افزودنی
از هر محموله افزودنیهای شیمیایی ومعدنی وارد شده به کارگاه قبل از مصرف باید آزمایشهای لازم بر روی آنها بعمل آید .
آزمایشات مواد افزودنی
افزودنی ها با بتنی که قرار است در محل مصرف ریخته شود آزمایشات زیر انجام می شود
1- اسلامپ ASTM C143
2- میزان هوا ASTM C231
3- زمان گیرش ASTM C403
4-مقاومت فشاری ASTM C39
5- مقاومت خمشی ASTM C78
6- مقاومت در برابریخ زدن و آب شدن ASTM C290 – ASTM C291
7- تغییر حجم ASTM C157.
نگهداری و انبارکردن مواد افزودنی
در شرایط مناسب و با رعایت دستورالعمل های اعلام شده از سوی سازنده نگهداری شود.
برخی مواد افزودنی به دلیل از دست دادن کیفیت خود نباید مدت طولانی نگهداری شوند .
درصورت تردید باید نسبت به انجام آزمایش مطابق مشخصات ماده افزودنی اقدام کرد.
افزودنی های بتن
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای
مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.
بتون الیافی و افزودنیهای مجاز بتن :
تکنولوژی “بتن الیافی” نمونه دیگری از کاربرد کامپوزیتها بهعنوان یک فناوری نوین در صنعت عمران و ساختوساز میباشد. در گفتگویی با دکتر علیرضا خالو عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف به بررسی این تکنولوژی پرداخته شده است:
سوال: با تشکر از فرصتی که در اختیار ما گذاشتید، بهنظر شما تکنولوژی¬های نوینی که توجه به آنها، نیاز حیاتی صنعت ساختمان کشور محسوب می¬گردد، کدامها هستند؟
محورهای سه گانه زیر را می توان به عنوان مهمترین فناوری هایی که لازم است مورد توجه دستاندرکاران صنعت ساختمان کشور واقع شود، برشمرد:
الف) روش های سبک سازی بنا:
کشور ما و بالاخص پایتخت بزرگ آن در منطقه¬ای زلزلهخیز قرار دارد. همانطور که می¬دانید میزان خسارات و خرابی¬های وارد بر یک بنا در اثر تکان های زلزله، با وزن آن بنا رابطه مستقیم دارد. هر چه بنا سنگین¬تر ساخته شود، در برابر خطر ویرانی زلزله آسیب¬پذیرتر خواهد بود. بنابراین هر اندازه که با بهره¬گیری از فناوریهای نوین وزن یک ساختمان را کاهش دهیم، سازه در برابر ویرانی ایمنتر خواهد بود. به طور مثال می¬توان ازپانل¬های ساندویچی و یا قطعات سبک پیشساخته در ساخت بنا کمک گرفت. در یک ساختمان، اعضایی مانند دیوارهای تیغه¬ایشکل نازک وجود دارد که وظیفه آنها تنها جدا کردن فضای اتاق¬ها از همدیگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجه بعدی اهمیت قرار دارد. در ساخت این گونه اعضا می¬توان به جای استفاده از مصالح سنگین سنتی، از مصالح سبک جدید همچون سفال یا بتن های سبک کمک گرفت و یا قطعات سبک پیشساخته را به خدمت گرفت.
ب) روش های تولید سریع و اصولی بنا:
امروزه استفاده از سازه های پیشساخته یکی ازسریع ترین و اصولی ترین روشهای ساخت بنا و پاسخگویی به نیاز بالای افراد جامعه به انبوهسازی مسکن می باشد. از انجا که حجم اصلی بنا به شکل قطعات از پیشساختهشده در محیط مناسب کارخانه و با استانداردهای صنعت ساختمان تولید می¬شود، بنای نهایی از کیفیت و یکپارچگی بالایی برخوردار است. از سویی بهعلت سبکی خاص بنا، ساختار سازه¬ای ویژه آنها و اتصال مناسب اجزای سازه، ساختمان می¬تواند شکل خود را در تکانهای بسیار شدید نیز تا حد زیادی حفظ نماید. استفاده از این تکنولوژی سالها است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته دنیا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترین روشهای انبوهسازی مسکن به شمار می آید. اما متاسفانه در کشور ما چنان که باید از این فناوری استقبال نشده استو لازم است تا مورد توجه مسئولین، سیاستگذاران و صنعتگران قرار گیرد.
ج- بهره گیری از مواد جدید
از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژهای در ساختوساز بنا به خود اختصاص دادهاند، افزودنی¬های بتن و الیاف تقویتکننده را می توان نام برد. استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت می گردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین سازنده بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امکانپذیر نمی بود.
الیاف تقویتکننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند که کاربردهای فراوانی در قسمتهای مختلف ساختمان یافته اند. این الیاف که بیشتر شامل الیاف شیشه، پلیپروپیلن و گاه کربن نیز می شود، در ساخت انواع بتنهای الیافی کاربرد فراوان دارند. همچنین از الیاف شیشه در تولید آرماتورهای سبک و بسیار مقاوم در برابر خوردگی نیز بهره می گیرند. این الیاف، جایگاه نسبتاً مناسبی در تعمیر بناها و تقویت سازه های صدمه دیده دارند و می-توانند مقاومت پیچشی و برشی مناسبی را پدید آورند. علاوه بر اینها از ورقه های پارچه فایبرگلاس در تقویت انواع قطعات ساخته شده از بتن مسلح می توان استفاده نمود.
در مورد تکنولوژی “بتن الیافی” که اشاره کردید توضیح بیشتری بدهید؟
بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت¬کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوقالعاده افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنارا فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه¬ای به راحتی از هم پاشیده نمی¬شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی میباشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شدهاند.
امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلیپروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن¬های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و بهکارگیری آنها درکشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.
موارد استفاده و محدودیت های کاربری این نوع ترکیب کامپوزیتی کدامها هستند؟
هر فناوری همواره کاربردها و محدودیت¬های خاص خود را دارد.بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکلپذیری بالا، مقاومت فوقالعاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می¬باشد که متناسب با آنها می¬توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به طور مثال در ساخت کف سالنهای صنعتی، می¬توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاومبهضربه، همچون سازه پناهگاه¬ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می¬رود و بنای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوق¬العاده¬ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه¬ها به خوبی می¬توان از این نوعبتن کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل¬های سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنادار همچون تونل¬ها می¬باشد. بهکارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است.
اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی¬توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستونها بهره گرفتو در این نوع سازه¬ها استفاده از روش سنتی و شبکه¬بندی فولادی بهصرفه¬تر و مناسب¬تر می¬باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد.
آیا روی آوردن به تکنولوژی بتن الیافی در مقایسه با بتن های سنتی متداول، صرفه اقتصادی دارد؟
باید اعتراف کرد که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی بهصرفه¬تر نمی¬باشد. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعت اجرای بالا مد نظر است و یا نیاز به پاشش بتن (شات¬کریت) روی سطوحی است که شبکهبندیهای سنتی مشکل و زمانبر بوده یا جوابگوی کار نیست، هزینه استفاده از بتن الیافی نسبت به مشابه سنتی خود کمتر میباشد. این مزیت¬ها، علاوه بر مزیت سادگی و سرعت عمل بالاتر موجود در تکنولوژی بتن الیافی است.
اگر می¬بینیم که در کشوری همچون ترکیه، بهکارگیری بتن الیافی به جای روشهای سنتی، مقرونبهصرفه¬تر از کشور ماست، ریشه¬های آن را در سرمایهگذاری و تلاش سازمانیافته جهت اقتصادی نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید می¬توان یافت. اما اگر ما از رویآوردن به فناوری جدید به علت ریسک سرمایهگذاری پرهیز کنیم خواهیم دید که تکنولوژی سنتی در غیاب بهره¬گیری از فناوری نوین، رقم بسیار بالایی از سرمایه¬های ما را به هدر خواهد داد. به طو
ر مثال، ریزدانه¬های تولید شده در کشور ما که به روشهای قدیمی غیراستاندارد تولید می شوند، باعث افزایش درصد سیمان به کار رفته در بنا می¬شود و همین امر موجب ظهور ترک و ضایعات در بتن حاصل نیز می گردد.
چه راهکارهایی را جهت اقتصادینمودن استفاده از این تکنولوژی جدید، پیشنهاد می کنید؟
به عنوان راهکار باید سه نکته اساسی را مورد توجه قرار دهیم:
1 نخست آنکه هزینه استفاده از یک تکنولوژی، کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام می¬شود. کشورهای پیشرفته جهان که تکنولوژی نوین خود را از سطوح اولیه تحقیقاتی کسب کرده¬اند، چون کاملاً بر تکنیک¬ها و دانش پایه¬ای آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزینه-های کمتری شدهاند. آنها با تکیه بر همین آگاهی و اشراف، با بهبود فرایندها، قیمت نهایی را در طول زمان کاهش خواهند داد. اما اگر ما بخواهیم تمام این تکنولوژی را صرفاً در سطح یک محصول آماده، به کشور وارد کنیم، طبیعی است که متحمل هزینه¬های سنگینی خواهیم شد و محصول نهایی نیز به صرفه نخواهد بود.
2دومین مسئله¬ای که باید در جهت ارزیابی اقتصادی یک تکنولوژی مورد توجه واقع شود، آن است که اکتساب و پرورش یک تکنولوژی از سطوح نخست تحقیقات، نیاز به یک سرمایه¬گذاری اولیه دارد.دستیابی به نحوه اجرای مناسب، تکنولوژی ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نیازمند صرف بودجه لازم توسط دستاندرکاران و خصوصاً دولت می¬باشد. این هزینه¬ها بعداً در طول عمر تکنولوژی و ارایه محصول به بازار جبران خواهد شد و نهایتاً به سوددهی منجر می¬گردد. عدم پرداختن به تحقیق و توسعه و بهره¬گیری از تکنولوژی نوین، علاوه بر آن که نمی¬تواند پاسخگوی نیاز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزینه بسیار بالایی نیز به ما تحمیل می¬کند.
3 آخرین نکته مورد توجه آن است که سیاست¬گذاری اصولی برای ایجاد یک شبکه کاری تکنولوژی جهت کارکرد مناسب و نیل به بهره¬وری اقتصادی، نقش حیاتی در اکتساب صحیح یک تکنولوژی دارد. عدم وجود این سیاست¬ها باعث می¬گردد تا حتی اگر یک مجموعه یا کارخانه بخواهد خود به سمت فناوری نوین روی آورد، متحمل هزینه مضاعف گزافی شود که از توان آن مجموعه خارج باشد. برای آنکه کارخانه¬ها و صنعتگران بتوانند به عنوان یک جزء شبکه تکنولوژی در این مسیر گام بردارند، باید سایر نهادها و اجزای لازم نیز در شبکه حضور داشته و هماهنگ عمل کنند. ایجاد چنین شبکه منسجم، جز به اهتمام سیاستگذاران و فرهنگسازی میسر نخواهد بود.
در زمینه تکنولوژی بتن الیافی چه اقداماتی در کشور صورت گرفته است؟
اگرچه در کشور ما تحقیقات تئوری و فعالیت¬های تجربی نسبتاً مناسبی در زمینه گسترش و کاربرد تکنولوژی-های بتن الیافی صورت گرفته است، اما حقیقت آن است که گسترش این فناوری بیش از همه وابسته به اعلام نیاز از سوی صنعت و مقرون بهصرفهنمودن کاربری آن از سوی محققان کشور می¬باشد. چند سال پیش کنفرانسی در زمینه تکنولوژی بتن الیافی با هدف شناساندن فناوری مذکور، در دانشگاه صنعتی شریف برگزار گردید. در این کنفرانس، محققان وسخنرانان از مراکز مختلفی به ایراد سخنرانی و ارایه مقاله پرداختند. به طور مثال در یک نمونه از کارهای ارائه شده، مسئله بهصرفهبودن استفاده از این نوع بتن مورد بررسی و مطالعه کارشناسی قرار گرفته بود. حاصل این بررسی موید آن بود که در بعضی پروژه¬های صنعتی، بهکارگیری بتن الیافی نسبت به روشهای متداول استفاده از شبکه¬بندی فولادی، بسیار اقتصادی¬تر، سریعتر و آسان¬تر می¬باشد.
برگزاری این کنفرانس اثرات مثبت زیادی در شناسایی و توسعه این فناوری داشت. پس از آن، بخش¬هایی از صنعت و دانشگاه به بررسی امکان تولید الیاف گوناگون بالاخص الیاف شیشه و فولاد پرداختند. همچنین به تدریج بتن الیافی با الیاف تقویتکننده پلی¬پروپیلن به بازار مصرف راه یافت و در انجام پروژه¬هایی به کار گرفته شد. در مجموع قدم¬های مثبتی در این جهت برداشته شده است اما سرعت این حرکت نسبتاً کند بوده است.
نگاهی پیرامون محصولاتی که می توانند به ما در امر ساخت کمک کنند:
افزودنیهای بتن :
– مایع روان کننده و کاهش دهنده آب (مخصوص بتن ریزیهای حجیم )
– روان کننده و تاخیر دهنده گیرش بتن در یک ترکیب
– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن به مفدار قابل ملاحظه
– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن برای قطعات پیش ساخته ( استحکام زودرس )
– فوق روان کننده و کاهش آب بتن با خاصیت دیرگیر کنندگی
– واترپروف بتن با خاصیت کاهش آب و روان کنندگی
– هوازای بتن
– پودر و ژل سیلیس ( افزودنی مضاعف ) برای بتن ریزی با کیفیت بسیار بالا
– الیاف افزودنی
افزودنیهای ملات جهت آب بندی و تعمیرات :
– مایع آب بند مخصوص پوششهای سیمانی (پلاسترینگ )
– سریع گیر ملات برای آب بندی مقطعی ( درچند ثانیه )
– دوغاب گروت با خاصیت انبساط
– چسب بتن برای آب بندی و تعمیرات بتن
ملات های اپوکسی :
– ملات اپوکسی جهت چسبانیدن کلیه قطعات بتنی و برای لکه گیری
– ملات سه ترکیبی برای چسابانیدن کلیه قطعات بتنی و چسب رابط بتن نو و کهنه
ملات های پلیمری :
– ملات پلیمری دوترکیبی آماده مصرف شامل چسب و پودر
– پوشش برای حفاظت آرماتورها و چسب رابط بتن نو به کهنه
ماستیک های درزگیر ساختمان :
– ماستیک پلی یورتان برای درزهای انبساط و غیره در ساختمان
– پرایمر مخصوص درزگیر پلی یورتان
– خمیر درزگیر رابربیتومن برای درزهای انبساط با مقاومت در برابر فرآورده های نفتی
– ماستیک جهت آب بندی مخازن بتنی و فلزی و پوشش لوله
پوشش های اپوکسی :
– پوشش اپوکسی مقاوم در برابر مواد اسیدی و قلیائی با حلال فرآورده های نفتی
– پوشش اپوکسی برای مصارف عمومی در ساختمان با حلالیت آب
گروت :
که شامل گروت های اپوکسی و گروت های سیمانی هستند
– ماده اصلی و شیمیایی گروت جهت اختلاط با مصالح خشک
– ماده آماده گروت بدون هیچگونه اضافه کردن ماده دیگردر سرکار به غیر از آب
شاتکریت :
– مواد شاتکریت – واترپروف و زودگیر بتن
نوار آب بند بتن :
– نوار از جنس پی وی سی مخصوص آب بندی سد – مخازن بتنی -کانالهای شبکه های آبرسانی
– مواد ژوممیران برای مصارف آب بندی زیر زمینی و تونلهای آب و جاده
– انواع فوم و پلاستی فوم (ینولیت ) در وزن مخصوص
افزودنی های حباب زا : یکنواخت حبابهای بسیار ریز هوا با اندازه های معین MTOAIRE220است . ASTM C 260 . در مخلوط بتن بکار میرود .
کاربرد :
افزودنی هوازای بتن جهت تولید بتن با کارایی بالا و دوام زیاد در سازه های زیر بکار می رود: ،
– جاده ها
– باندهای پرواز اصلی و فرعی فرودگاهها
– صحن ها و محوطه ها
– سد ها و مخازن ذخیره آب
– سازه های بتنی حجیم
– در مناطقی که سیکل یخ زدگی وجود دارد
مزایا :
بشرح زیر است: ویژگیهای افزودنی هوازای بتن
– مقاومت بتن در برابر یخبندان را افزایش می دهد.
– بتن را در مقابل نمکهای یخ زدا مقاوم می سازد.
– کارایی بتن را بهبود می بخشد.
– دوام بتن را افزایش می دهد .
– با افزایش چسبندگی بتن ،خطر جداشدگی دانه های ریز ودرشت را کاهش می دهد .
– بدون کاهش کارایی بتن از مقدار آب مصرفی می کاهد .
– حتی با مصرف بیش از حد مجاز تاثیری در زمان گیرش بتن ندارد
به طور کلی مواد حباب زا عبارتند از :
1) چربیهای گیاهی و حیوانی و روغنها واسیدهای چرب آنها
2) رزینهای طبیعی چوب
3) عوامل تر کننده مانند نمکهای قلیایی ترکیبهای سولفاته
افزودنی های حباب زا قلیایی در بتن :
بتن از سیمان پرتلند معممولی حاصل می شود و در ساخت و توسعه زیر ساختها بکار می رود و در آینده میزان تقاضای بتن سیمانی افزایش خواهد یافت.
بدیهی است که تولید سیمان مستلزم مصرف منابع طبیعی و رهاسازی حجم کثیری از دی اکسید کربن به محیط است و بعد از فولاد و آلومینیوم بیشترین مصرف انرژی را دارد. امروزه با ساخت بتن های بسیار کارا، دوام و مقاومت بتن بهتر از پیش شده است.
به هر حال بدلیل محدودیت های تولیدی علی الخصوص در کشور ما و پروسه پیچیده خط تولید سیمان پرتلند از مواد اولیه و احجام وسیع کارخانه ها و هزینه های هنگفت ساخت آنها، ناگزیر معایبی در استفاده از سیمان پرتلند دخیل شده است.
دو عیب فنی در فرایند تولید سیمان پرتلند عبارتند از: 1) تقریباً 1٫5 تن مواد اولیه جهت تولید یک تن سیمان پرتلند لازم است و در این حالت تقریباً یک تن دی اکسید کربن وارد محیط زیست در هنگام تولید می گردد. بنابراین، تولید سیمان پرتلند مستلزم مصرف انرژی زیادی است، 2) بتن ساخته شده از سیمان پرتلند در شرایط مختلف محیطی حتی شرایط نرمال یا تحت عوامل دیگر تخریب می گردد. ترک خوردگی و فرسایش عوامل موثر در رفتار بهره دهی بتن در خلال عمر بتن و ایمنی آن می باشند.
ـ انواع سیمان
به طور کلی سیمانهای ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم میشوند. در قدیم ، قیر، گچ و آهک قسمت عمده سیمانهای غیر پرتلند را تشکیل میداد. لکن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمانهای غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفتهاند .مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پارهای مشکلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم دارند.
2ـ8 ـ انواع سیمان پرتلند بر مبنای استاندارد ایران
در استاندارد ایران ـ که بر مبنای استاندارد ASTM تدوین شده ـ سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم میشود که عبارتند از :
تیپ 1ـ سیمان پرتلند معمولی
تیپ 2ـ سیمان پرتلند اصلاح شده .
تیپ3ـ سیمان پرتلند زود سخت شونده .
تیپ 4ـ سیمان پرتلند با حرارت کم .
تیپ 5ـ سیمان پرتلند ضد سولفات .
تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت کوره میباشد.
2ـ8 ـ1ـ سیمان پرتلند تیپ 1
همانطور که از نام سیمان پیداست، به طور معمول در کارها از این نوع سیمان استفاده میشود؛ مگر اینکه ویژگی خاصی مدنظر قرار گیرد. در استاندارد ایران سیمان تیپ 1 به سه دسته تقسیم میشود که عبارتند از : 325-1 ، 425-1، 525-1. این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت 28 روزه نمونههای سیمانی است:
حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 325ـ1، 325 kg/cm3یا ,32.5Mpaاست.
2ـ8 ـ2ـ سیمان پرتلند تیپ 2
با اصطلاحاتی که در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته ، درصد C3A در آن به حداکثر 8% محدود شده است. این امر با کاستن از میزان خاک رس در مواد اولیه امکانپذیر است. چرا که C3A حاوی اکسید آلومینیوم ( Al2O3) است که این اکسید در خاک رس وجود دارد. لذا جهت کاهش باید از میزان خاک رس کاست.
کم شدن C3A باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان (و بتن) در برابر حمله سولفاتهاست . زیرا همانطور که در بخش 2ـ5 گفتیم، C3A در مجاورت آب با سولفاتها ترکیب شده ، مادهای به نام اترنژیت به وجود میآورد که در اثر جذب آب متورم میشود و ایجاد ترک میکند (به این پدیده حمله سولفاتها گویند).
2ـ8ـ3ـ سیمان پرتلند تیپ 3
زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه سیمان پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد میشود؛ به گونهای که در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ 1 میرسد. یادآوری میکنیم که سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد.مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع که با مفهوم کسب مقاومت سریع متفاوت است. در این نوع سیمان، کسب مقاومت سریع با آزاد شدن گرمای هیدراتاسیون زیادی همراه است و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد. زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط میشود و در همان حال گیرش حاصل میکند. اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت کشش قرار میدهد و باعث ایجاد ترکهایی در آن میشود. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو کار انجام میشود:
1ـ میزان C3S در سیمان را افزایش میدهند. همانطور که در بخش 2ـ5 متذکر شدیم، C3S وظیفه تامین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.
2ـ در آسیاب نهایی آن را نرمتر از سیمان پرتلند معمولی میکنند (حدود3200cm2/gr).
در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان میتوان از سیمان پرتلند معمولی 525-1 بهره جست.
امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه میکنند و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست میآورند. در مصرف این نوع سیمانها باید دقت داشت که دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.
2ـ 8ـ4ـ سیمان پرتلند تیپ 4
در این نوع سیمان از طریق کم کردن میزان C3A C3S ،حرارت هیدراتاسیون را تا حد زیادی کاستهاند و از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده میکنند. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا کم است و سعی میشود از سیمانهای جایگزین (همچون تیپ 5) استفاده شود.
در اینجا مناسب است بگوییم جهت کاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد که عبارتند از :
پیش سردکن: در این روش بجای آب از پودر یخ استفاده میشود . همچنین سعی بر آنست که سنگدانهها حتی المقدور خنک باشند. بدین جهت شن و ماسه را از درون تونلهای خنک کننده عبور میدهند. به موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امکان میکاهند. پس سردکن : در این روش ، لولههای مسی یا گلوانیزهمناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار میدهند و هنگام بتن ریزی و در طول زمان عملآوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور میدهند. این لولهها در بتن مدفون شده ، در آن باقی میماند.
2ـ8 ـ5ـ سیمان پرتلند تیپ 5
در این نوع سیمان ـ که با هدف استفاده در جاهایی که در معرض حملات سولفاتی است ساخته میشود ـ درصد C3A به حداکثر 5% محدود شده است. از آنجا که حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار کمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، میتوان از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد.
تذکر این نکته ضروری است که سرعت کسب مقاومت این نوع سیمان کمتر از تیپ 1 است؛ به طوری که در 28 روز، حدود 91% مقاومت 28 روزه سیمان تیپ 1 را بدست میآورد. لذا در برخی آییننامهها مقاومت 42 روزه این نوع سیمان به جای مقاومت 28 روزه آن لحاظ میشود.
2ـ9ـ بحثی پیرامون حملات سولفاتها
تا مدتها پس از بکارگیری سیمان پرتلند معمولی در بتن، در برخی مناطق بتن کم کم سفید شده ، پودر میشد و میریخت. این معنا توسط یک مهندس سوئدی به نام شلتون کشف شد. شلتون نشان داد در مناطقی که مواد سولفاتی وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C3A ترکیب شده ، مادهای به نام اترنژیت یا اترینگات به وجود میآورند . این ماده جدید در اثر جذب آب متورم و باعث ایجاد ترک در بتن میشود که به این روند، حملات سولفاتها گویند. برمبنای این کشف، کاهش میزان C3A در سیمان و تولید سیمانهایی چون سیمان پرتلند تیپ 5 به عنوان راه حل مقابله با حملات سولفاتها ارائه شد. در روند حملات سولفاتها، نکته مهم آنست که تخریب بتن در اثر پدیده شیمیایی ترکیب سولفات C3A نیست؛ بلکه به علت پدیده فیزیکی انبساط اترنژیت در اثر جذب آب است! بعدها مشخص شد که سولفاتها علاوه بر ترکیب با C3A ، به Ca(OH)2 نیز حمله کرده، در ترکیب با آن تولید سنگ گچ میکنند که این محصول هم در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط میشود و در بتن ایجاد ترک میکند. از طرفی دیده میشد که استفاده از سیمان ضد سولفات(تیپ 5) در مناطقی نظیر حاشیه خلیج فارس ـ که مواد سولفاتی به وفور وجود دارد ـ بر خلاف انتظار جوابگو نبوده، بتن تخریب میشود که نمونه این پدیده درتیرهای برق مشهود بود. با بررسیهای دقیقتر مشخص شد این تخریب در اثر حمله کلریدهاست نه سولفاتها؛ بدین شرح که با کاهش میزان ، در کنار افزایش مقاومت در برابر سولفاتها، نفوذپذیری نیز زیاد میشود و کلریدها راحتتر به داخل بتن راه مییابند. کلریدها به میلگرد حمله میکنند و در آنها خوردگی به وجود میآورند که در نهایت منجر به تخریب بتن میشود و از آنجا که در مناطق حاشیه خلیج فارس کلریدها نیز به میزان زیاد در محیط وجود دارند، این مشکل ظهور میکرد. جهت رفع این معضل، پیشنهاد شد در این مناطق از سیمانهایی استفاده شود که درصد C3A در آنها از 8% کمتر باشد؛ ولی کمتر از 5% نشود. که هم در برابر سولفاتها مقاومت کند و هم قابلیت نفوذ زیادی نداشته باشد. به طور کلی چنین نیست که هر جا مساله وجود سولفاتها در محیط مطرح باشد، از سیمان تیپ 5 استفاده شود . نوع سیمان مناسب در ارتباط با مقدار سولفات محیط مطابق جدول 2ـ1 میباشد. همچنین در مقابله با حملات سولفاتها ، علاوه بر انتخاب سیمان مناسب، باید به نکات دیگری نیز توجه داشت که در پدیده بسیار موثرند:
1ـسولفاتها تنها در حالت محلول قادر به حمله به بتن هستند. لذا یکی از راههای مقابله با حملات سولفاتها دور نگاهداشتن بتن از رطوبت است. نمونه این عملیات قلوه چینی پیرامون پی ساختمانها جهت جلوگیری از نفوذ آب به پی است. همچنین در ساخت بتن نباید از آب دارای سولفاتها استفاده کرد.
2ـ تر و خشک شدن متناوب ، حملات سولفاتها را تشدید میکند. این پدیده به ویژه در سازههای بتنی کنار دریا که تحت تاثیر جذر و مد هستند مشاهده میشود. 3ـ از آنجا که هر چه میزان آب به سیمان (W/C) در بتن بیشتر باشد، نفوذپذیری و پیرو آن حملات سولفاتها و کلریدها بیشتر است، حتیالمقدور باید مقدار آب را تا حد امکان کاست و به جای آن از مواد روان کننده استفاده کرد.
جدول 2ـ1 : نوع سیمان مناسب در ارتباط با میزان سولفات محیط
اصولاً بتن در معرض دو گانه حمله است:
1ـ حمله داخلی .
2ـ حمله خارجی.
در حمله داخلی، مواد مخرب با مواد اولیه وارد بتن میشوند و گریزی از حضور آنان نیست. مثلاً سولفات از طریق سنگ گچ موجود وارد بتن میشود. ممکن است آب مصرفی خود دارای مواد واکنشزا باشد و … . تنها راه مقابله با این حملات، دقت در انتخاب مواد اولیه و خشک نگه داشتن بتن حاصله است. اینگونه حملات طی سالیان طولانی و آهسته آهسته ظاهر میشوند. در حمله خارجی، مواد مخرب از خارج به درون بتن نفوذ کرده، آن را تحت تاثیر قرار میدهند. مانند حمله کلریدها در خلیج فارس. این گونه حملات طی مدت زمان بسیار کوتاه تری (بین 6 ماه تا یک سال) ظهور میکنند و راههای مقابله با آن قبلاً شرح داده شد.
2ـ10ـ دیگر انواع سیمانهای پرتلند
2ـ10ـ1ـ سیمانهای پرتلند پزولانی
پزولانها مواد سیلیسی یا سیلیس آلومیناتی هستند که خود قابلیت چسبندگی ندارند؛ اما به صورت پودر در کنار رطوبت با آهک ترکیب میشوند و ترکیبات سیلیکات کلسیم به وجود میآورند که خاصیت چسبندگی دارند. در تهیه سیمانهای پرتلند پزولانی، درصد مشخصی از مواد پزولانی را به سیمان پرتلند میافزایند و با سیمان حاصل، خواص جدیدی را تامین میکنند. یکی از مهمترین خواص این سیمانها مقاومتشان در برابر حمله سولفاتها میباشد. پودر سیمان پرتلند در مجاورت آب ، ژل سیمانرا به وجود میآورد. 2(Ca(OH مادهای است که در ژل سیمان یافت میشود و معایبی را به همراه دارد که عبارتند از:
1ـ آب هنگام خروج از لولههای مویین بتن، مقداری 2(Ca(OH را در خود حل و به خارج منتقل میکند. 2(Ca(OH در مجاورت هوا با CO2 ترکیب میشود و CaCo2+H2O را به وجود میآورد که پس از تبخیر آب آن به صورت سفیدکهایی بر سطح بتن ظاهر میشود.
2ـ جای 2(Ca(OH هایی که به صورت فوق از بتن خارج میشوند، خالی میماند که این خود، عاملی در جهت افزایش نفوذپذیری بتن است.
3ـ 2(Ca(OH بستر مناسبی برای حمله سولفاتها به وجودمیآورد. زیرا سولفاتها به 2(Ca(OH حمله کرده، گچ به وجود میآورند . این گچ در اثر جذب رطوبت متورم میشود و همان مساله حمله سولفاتها به وقوع میپیوندد. پزولانها با 2(Ca(OH موجود در سیمان ترکیب میشوند و سیلیکات کلسیم به وجود میآورند که مادهای است با خاصیت چسبندگی . در حقیقت پزولانها یک ماده مضر در سیمان را به مادهای مفید تبدیل میکنند. تا مدتها گمان بر آن بود که مقابله با حمله سولفاتها فقط از طریق کاستن میزان C3A و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است. اما امروزه میدانند که میزان زیاد 2(Ca(OH نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفاتها فراهم میکند و راه مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پزولانی است. بر مبنای همین اصل ، همانگونه که در جدول 2ـ1 نیز مشاهده کردید، اگر درصد سولفات محیط بیش از 2% باشد، در کنار استفاده از سیمان تیپ 5 باید از مواد پزولانی استفاده کرد. سیمانهای پزولانی بر اساس میزان پزولان موجود در آنها به صورت ًسیمان پزولانی X%ًبیان میشوند. آیین نامه حداکثر میزان مجاز پزولان در سیمان پرتلند پزولانی را 15% میداند . البته در برخی سیمانها میزان پزولان تا مقادیری بسیار بیش از این هم میباشد؛ اما چنین سیمانهایی پرتلند محسوب نمیشوند. بلکه ًسیمانهای پزولانی با خواص مربوط به خود هستند. حرارت هیدراتاسیون پرتلند پزولانی بسیار پایینتر از سیمانهای پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزیهای حجیم همچون سد سازیها کاربرد دارند. اما در زمستان که خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده کرد. همچنین مقاومت آنها تا پیش از یک سال کمتر از مقاومت سیمانهای عادی میباشد (نمودار شکل 2ـ21) و لذا از سیمانهای پرتلند پزولانی در قسمتهایی که نیاز به کسب مقاومت سریع است نمیتوان استفاده کرد. مواد پزولانی به دو گونه در طبیعت یافت میشوند:
پزولانهای طبیعی ، شامل خاکسترهای آتشفشانی است که از دهانه کوههای آتشفشان خارج میشود و در اطراف این کوهها به صورت پوکه جمع میشود. شاید قدیمیترینخاکستر آتشفشانی که در صنعت سیمان به کار گرفته شد، خاکسترهای موجود در دهکده پزولان در دامنه کوه آتشفشان وزوو در ایتالیا باشد ـ و نام پزولان نیز از همین جا کسب شده است ـ . استاندارد شماره 3433 ایران خواص پزولانهای طبیعی را به دقت بیان کرده است که در هر مورد، پزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود. از مهمترین مشکلات پزولانهای طبیعی . غیر یکنواختی آنهاست که در تولید سیمان یکنواخت ایجاد مشکل میکند. امروزه پزولانهای طبیعیکاربرد چندانی ندارند. پزولانهای مصنوعی گونه دیگری از پزولانها هستند که برخلاف پزولانهای طبیعی، کاربردهای متعددی دارند. دو نوع عمده آنها عبارتنداز:
1ـ خاکستر بادی .
2ـ دوده سیلیسی .
خاکستر بادی از سوختن ذغال سنگ در کورههای نیروگاه برق ـ که از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده میکنندـ بدست میآید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسیکه در دو کارخانه ًازناً در نزدیکی خرم آباد و ًسمنانً تهیه میشود، در ایران تولید نمیشود. جهت تهیه دوده سیلیسی ، با استفاده از برق فشار قوی، جرقهای الکتریکی در انباشتهای از ذغال سنگ سیلیس به وجود میآورند. دودهای که بدین طریق بدست میآید، همان دوده سیلیسی است. ذرات دوده سیلیسی 100 تا 200 بار کوچکتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان کننده استفاده کرد.
2ـ10ـ2ـ سیمان پرتلند سربارهای
به موادی که در بالای کوره بلند ذوب آهن جمع میشوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شدهاند، سرباره گویند. سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا میکند که مصرف چندانی ندارد. اما اگر آن را به سرعت سرد کنیم، به صورت آمورف یا شیشهای در میآیند که پس از پودر شدن، در صنعت سیمان کاربرد دارند. بدین منظور از جت آب سرد استفاده میشود. هنگام آسیاب کردن سرباره باید دقت داشت از آنجا که سختی سرباره بیش از سیمان است ، باید هر یک جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. در صورتیکه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سربارهها خواهد شد. در ترکیب شیمیایی سرباره ها،سیلیکاتها، آلومینوسیلیکاتها و کلسیم وجود دارد که مقدار آنها در سرباره کورههای مختلف، متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی کوره وابسته است. در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمان های پرتلند سربارهای ـ که شباهت به سیمانهای پرتلند پزولانی داردـ را بیان میکند. در این استاندارد، سیمانهای سربارهای بر مبنایسرباره موجود در آنها به سه دسته تقسیم میشوند . جدول 2ـ2 گویای این اطلاعات است. سیمان ًپ س 5ً مقاومت بسیار خوبی، حتی بهتر از سیمان پرتلند 5 ، در برابر حمله سولفاتها از خود نشان میدهد. با توجه به مواد اولیه در تولید سیمان پرتلند سربارهای، معمولاً در نزدیکی کارخانههای ذوب آهن، یک کارخانه تولید سیمان نیز مشاهده میشود. مانند سیمان سپاهان در نزدیکی ذوب آهن اصفهان .
جدول 2ـ2 : انواع سیمان سربارهای بر اساس استاندارد شماره 3517 ایران.
2ـ10ـ3ـ سیمان پرتلند بنایی
یکی از مصارف سیمان، تهیه ملات و استفاده از آن در آجرکاری است. بدین منظور ملات مورد استفاده باید خصوصیات ذیل را دارا باشد.
1ـ باید آب خود را حفظ کند. زیرا در حالت عادی، آجر در مجاورت ملات، آب ملات را جذب میکند و اصطلاحاً ملات را میسوزاند. چنین ملاتی به علت عدم وجود آب کافی برایهیدراتاسیون سیمان، چسبندگی و مقاومت مناسبی ندارد.
2ـ خشن نبوده، راحت پخش شود.
3ـ ترک خوردگی در آن تا حد امکان کم باشد.
ملاتی که از سیمان عادی تهیه میشود، خصوصیات فوق را ندارد. اولاً در برابر آجر آب خود را از دست میدهد. یعنی آجر آب آن را میکشد. برخی بنّاها برای کاستن این اثر آجر، آجرها را پیش از آجرکاری ًزنجابً میکنند. یعنی آنها را برای مدت معین در آب غوطهور مینمایند. ثانیاً پخش کردن ملات ماسه سیمان چندان ساده نیست. به عبارتی این ملات خشن است . استادان بنّا برای رفع این مشکل ، به ملات سیمان، خاک رس یا آهک میافزایند . این مسایل متخصصان را به فکر تولید سیمانی با خواص مطلوب جهت کار بنایی واداشت. که نتیجه آن تولید سیمان پرتلند بنایی بود. در تولید این سیمان مقداری سنگ آهکی را همراه سیمان آسیاب میکنند . با وجودیکه مقاومت این سیمان از سیمان پرتلند معمولی کمتر است (در حدود 200kg2/cm)، اما برای هدف منظور بسیار مناسب است. چرا که مقاومت خود قالبهای آجر چیزی در حدود 80kg2/cm است. لذا مقاومت زیاد ملات کارایی ندارد و در صورت رسیدن بار به این حد، آجرها خرد میشوند. لازم به ذکر است افت مقاومت سیمان به ازای افزودن تا 50% آهک ، در حدود 5% است. معمولاً جهت متمایز کردن سیمان پرتلند بنایی با سیمان پرتلند عادی. حداکثر 10% به آن پودر قرمز رنگ هماتیت ـ که در جزیره هرمز یافت میشودـ میزنند که نتیجه آن پودر صورتی رنگ سیمان خواهد بود. استاندارد شماره 3516 ایران، مشخصات سیمان پرتلند بنایی را بیان کرده است. دقت کنید از سیمان پرتلند بنایی به هیچ وجه نمی توان در صنعت بتن استفاده کرد.
2ـ10ـ4ـ سیمان پرتلند آهکی
روش تولید این سیمان ـ که در آلمان به سیمان P.K.Z معروف است ـ مشابه سیمان پرتلند بنایی است با این تفاوت که در تولید سیمان پرتلند بنایی از همان پودر سنگ آهک ـ که از مواد اولیه کارخانه است ـ استفاده میشود؛ در حالیکه در تولید سیمان پرتلند آهکی از پودر آهک ویژه که دارای خواص معین در استانداردهای مربوط است استفاده میشود.
خواص این سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است . در 28 روز مقاومت 330kg2/cmمی دهد و لذا میتوان آن را در تهیه بتن به کار برد. علت عمده تولید این نوع سیمان، مساله اقتصادی است.
2ـ10ـ5ـ سیمان پرتلند سفید
رنگ سیاه سیمان ناشی از ترکیبات آهن و منگنز موجود درآنست. لذا جهت از بین بردن آن ، باید ترکیبات عناصر فوق تا حد امکان محدود و کم شود (کمتر از 1%) . همچنین در آسیاب سیمان به جای استفاده از گلولههای فلزی ـ که در اثر سایش مقداری آهن وارد سیمان میکنند ـ از گلولههای سرامیکی استفاده شود. از طرفی ترکیبات آهن در سیمان نقش کاتالیزور را داشته، از افزایش دمای پخت جلوگیری میکنند. در صورت حذف این ترکیبات، دمای پخت تا حدود 1800 درجه بالا میرود که غیر اقتصادی است. به منظور مقابله، از کاتالیزور حرارتی کرایولیت (فلرورسدیم و آلومینیوم) استفاده میشود. کنترلهای مختلف در تولید این نوع سیمان سبب افزایش قیمت آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی شده است.
با وجودیکه سیمان سفید فقط به دلیل مشخصه رنگ سفیدش (در نماسازی و اندود کاری) استفاده میشود، از لحاظ جنس باید کلیه خصوصیات سیمان پرتلند معمولی را دارا باشد. جهت تعیین میزان سفیدی این سیمان ، قرصی از آن را تهیه میکنند و در کنار قرص منیزیم زیر میکرسکوپ قرار میدهند. به هر قرص نوری یکسان میتابانند و میزان انعکاس از هر یک را محاسبه میکنند. با توجه به آنکه مبنای سنجش سفیدی سیمان، میزان بازتاب نور از سطح قرص منیزیم است، درجه سفیدی عبارتست از نسبت بازتاب نور توسط قرص سیمان سفید به بازتاب نور توسط قرص منیزیم . حداقل لازم برای این نسبت 80% در نظر گرفته شده است.
2ـ10ـ6ـ سیمان پرتلند رنگی
گاهی لازم است به دلایل نماسازی یا متمایز کردن قسمتی از سازه، بخواهیم بتن رنگی داشته باشیم. در اینصورت باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده کرد. بدین منظور ، هنگام آسیاب نهایی سیمان ، کلینکر را با حداکثر 10% مواد رنگی (براساس جدول 2ـ3) آسیاب میکنند تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا کند. در صورتیکه بخواهند سیمان با رنگهای تیره تولید شود، از کلینکر سیمان پرتلند معمولی و در صورت لزوم به دستیابی به رنگهای روشن ، ازکلینکر سیمان پرتلند سفید استفاده میکنند.
جدول 2ـ3: مواد رنگ ساز مختلف برای تهیه سیمانهای رنگی گوناگون
به طور کلی مواد رنگی ساز باید دو خصوصیت عمده داشته باشند که عبارتنداز:
1- خنثی باشند. یعنی در واکنشهای هیدراتاسیون سیمان شرکت نکنند.
2ـ پایدار باشند. یعنی رنگ حاصل از آنها در اثر تابش آفتاب ، شرایط جوی و … تغییر نکند.
سیستم صحیح دستیابی به بتن یا سیمان رنگی همان است که ذکر کردیم. یعنی رنگ باید هنگام آسیاب شدن به سیمان افزوده شود . افزودن رنگ به بتن در کارگاه هنگام ساخت بتن صحیح نیست و کیفیت یکنواخت و قابل قبولی ندارد. این نوع سیمان در ایران تولید نمی شود.
2ـ10ـ7ـ سیمان ضد آب
قبلاً دیدیم که سیمان انبار شده در اثر جذب آب یا فاسد میشود. در صورتیکه بخواهند سیمانی را برای مدت طولانی یا در محیط مرطوب انبار کنند،آن را به صورت ضد آب میسازند. بدین صورت که هنگام آسیاب کلینکر، درصدی اسیدهای چرب (اسید اولئیک ، اسید استئاریک یا اسید لاکتیک) به آن میافزایند . در این صورت لایهای از چربی دور دانههای سیمان را گرفته ، از رسیدن رطوبت CO2 یا به آنها جلوگیری میکند. لذا این سیمان در انبار فاسد نمیشود. اما هنگامیکه با شن و ماسه در میکسر میریزد، لایه چربی به علت اصطکاک بین سنگدانهها و ذرات سیمان از بین میرود و سیمان به صورت عادی عمل میکند. این سیمان نیز در ایران تولید نمیشود.
2ـ10ـ8 ـ سیمان حفاری
کاربرد این سیمان منحصر در چاههای نفت است. در حفاریهای نفتی که عمق آن گاهی به حدود 6000 متر نیز میرسد، جهت جلوگیری از ریزش دیوارهها با قرار دادن لولههایی درون چاه ، پشت آن را دوغاب سیمان ترزیق میکنند. سیمان مصرفی برای این منظور باید تامین کننده خصوصیات زیر باشد:
1ـ زمان گیرش اولیه آن طولانی (در حدود 3 ساعت) باشد تا فرصت کافی برای پمپ کردن آن به اعماق پایینی زمین وجود داشته باشد.
2ـ از آنجا که در دما در اعماق پایینی زمین ممکن است تا حدود نیز برسد، باید در برابر حرارت مقاوم باشد.
3ـ چون لایه ریزی آن از پایین به بالاست، مقاومت سیمان باید پس از گیرش به سرعت افزایش یابد. سیمان مناسب برای این اهداف، سیمان حفاری یا سیمان چاههای نفت است که بسیار گرانقیمت تر از سیمان پرتلند معمولی است و هرگز نباید از آن برای منظور دیگری استفاده کرد. در صورت ساخت بتن با این سیمان، این بتن تا چند روز حالت خمیری دارد و دیر سفت میشود. اما پس از سفت شدن مقاومت بسیاری بالایی خواهند داشت و تخریب آن فوقالعاده دشوار است.
2ـ10ـ9ـ سیمان گسترش یابنده
جمع شدگی یکی از خصوصیات سیمان است که اگر تحت کنترل در نیاید، موجب بروز خساراتی خواهد شد. بحث جمع شدگی و راههای مقابله با آن ، مفصل و نیازمند مجال دیگری است. سیمان گسترش یابنده، نوعی سیمان است که در آن به گونهای با مساله جمع شدگی مقابله شده است . در این سیمان ـ که اولین بار توسط دانشمند فرانسوی به نام لوزیه تهیه شد ـ به سیمان موادی میافزایند که هنگام مصرف منبسط شود و جمع شدگی سیمان را جبران کند. انبساط مذکور تحت کنترل است و یا برابر میزان جمع شدگی است که در این صورت سیمان حاصل ، بدون جمع شدگی است و یا بیش از آن است که در این صورت سیمان حاصل ، منبسط شونده یا پف کننده است. جهت تولید این نوع سیمان ، کلینکر را با درصدی مواد منبسط شونده آسیاب میکنند. لوزیه، مخلوط سنگ گچ ، گچ معمولی و سنگ بوکسیت را با هم حرارت داد و ترکیبسولفوآلومینات کلسیم را بدست آورد و از آنجا که این ماده در مجاورت با آب منبسط میشود، از آن به عنوان ماده مورد نیاز استفاده کرد. این فرایند در حقیقت حمله مصنوعی سولفاتها به حساب میآمد. ولی جهت کنترل این حمله و انبساط ، از ماده تثبیت کننده ًسرباره کوره آهن گدازی استفاده کرد. البته امروزه مواد گوناگون به عنوان ماده گسترش یابنده به کار میروند. سیمانها از لحاظ گسترش یافتن به چهار دسته به شرح جدول 2ـ4 تقسیم میشوند. نکتهای که در ارتباط با استفاده از این سیمانها باید متذکر شد، آنست که شیوه مصرف دقیقاً مطابق با آنچه تولید کننده بیان کرده باشد. در غیر این صورت ممکن است نتیجه مطلوب حاصل نشده ، خساراتی هم به بار آید .
نوع سیمان میزان انبساط
بدون جمع شدگی حداکثر تا 4 میلیمتر در متر
با انبساط کم 4 تا 8 میلیمتر در متر
با انبساط متوسط 8 تا 12 میلیمتر در متر
با انبساط زیاد 12 تا 15 میلیمتر در متر
جدول 2ـ4 : انواع سیمان از لحاظ میزان گسترش یافتن
سیمانهای گسترش یابنده کاربردهای خاصی دارند که به برخی از آنها اشاره میشود.
الف ـ ترمیم روسازیهای بتنی
در روسازیهای بتی که یکپارچگی سطح مهم است، در صورتیکه بخشی از سطح سوراخ یا کنده شود، جهت پرکردن آن باید از سیمان گسترش یابنده استفاده کرد تا پس از حاصل کردن گیرش، منبسط شده ، کاملاً به دیوارههای سوراخ بچسبد و یکپارچگی سطح را حفظ کند و از ظاهر شدن شکاف و درز جلوگیری نماید.
ب ـ ترمیم مخازن سیالات
در صورت بروز ترک یا درز در دیوارههای بتنی مخازن سیالات ، ترک حاصل را نمیتوان با سیمان عادی ترمیم کرد. چرا که پس از حاصل کردن گیرش ، باز در اثر پدیده جمع شدگی ، درز کوچکی باقی میماند. بدین منظور از سیمان گسترش یابنده استفاده میکنند تا با فشار آوردن به دیوارههای ترک ، آن را به خوبی مسدود نماید.
ج ـ ترمیم قوسها
قوسها سازههایی هستند که نیروهای قائم را به صورت نیروهای فشاری به پی منتقل میکنند(شکل 2ـ23). لازمه این عملکرد، یکپارچه بودن عناصر سازنده قوس است. در صورت بروز انقطاع در این عناصر ، محل قطع باید به وسیله سیمان منبسط شونده ترمیم شود تا یکپارچگی فوق تامین گردد.
د ـ نصب ستونهای بلند
هنگام نصب ستونها باید در شاغولی بودن آنها بسیار دقت کرد. در غیر این صورت ستون کج نصب میشود که باعث خارج شدن بار از محور بارگذاری و تحمیل ممان خروج از مرکز میگردد. این مساله مخصوصاً در ستونهای بلند بسیار اهمیت دارد. چرا که انحرافات اندک پای ستون، در ارتفاعات به وضوح ظاهر میشود.
جهت نصب اینگونه ستونها ، آنها را بر روی صفحاتی فلزی جوش داده، به محل منتقل میکنند. بر روی صفحات سوراخهایی جهت عبور پیچ است. این پیچها قبلاً در پی تعبیه شدهاند. با قرار دادن صفحات فلزی روی پیچها و تنظیم مهرههای مربوط ، ستون را به صورت شاغول در میآورند. آنگاه اطراف صفحه تا روی پی را بسته ، درون آن رادوغاب سیمان گسترش یابنده تزریق میکنند تا پس از کسب مقاومت ، هم ستون شاغول باشد و هم قدرت باربری سیستم تامین شود.
2ـ11 ـ سیمان پرآلومین (برقی)
در خاتمه بخش سیمان، آشنایی با یک سیمان غیر پرتلند به دلیل خواص جالب آن مناسب به نظر میرسد. به دنبال کشف مساله حمله سولفاتها، یک دانشمند فرانسوی به نام ژول برد تحقیقاتی را جهت دستیابی به سیمانی مقاوم در برابر سولفاتها آغاز کرد. نتیجه این تحقیقات ، دستیابی به سیمان پرآلومین بود. در تولید این سیمان حدود 40% سنگ آهک را با 40% بوکسیت مخلوط نموده، 20% مواد دارای آهن و سیلیس میافزاییم و مخلوط را درون کوره حرارت میدهیم. کوره تولید سیمان برقی دارای یک قسمت قائم و یک قسمت افقی است که دما در قسمت افقی به بالاترین حد یعنی حدود 1600 درجه میرسد. در این دما ـ برخلاف روند تولید سیمان پرتلند که 25% مواد ذوب میشوند ـ کلیه مواد اولیه به صورت مذاب در میآیند. مواد مذاب از انتهای کوره خارج میشوند و داخل سینیهایی میریزند تا به سرعت سرد شوند . حاصل، ورقههای شیشهای مانند است که به دستگاه خردکن میروند و به صورت قطعات کوچکی در میآیند. این قطعات ، کلینکر سیمان برقی میباشند. کلینکر سیمان برقی را به آسیاب میبرند و بدون افزودن هیچگونه مادهای آن را آسیاب میکنند. نتیجه فرایند ، سیمان پرآلومین است که دارای رنگی تیرهتر از سیمان پرتلند معمولی (تقریباً سیاه) میباشد. همانطور که گفته شد، هدف از تهیه این سیمان، مقاومت در برابر حمله سولفاتها، بود که به خوبی انجام پذیرفت. بعداً دیده شد که مقاومت این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بسیار سریعتر افزایش مییابد؛ به گونهای که در یک روز، مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند عادی را بدست میدهد (شکل 2ـ25). با توجه به اینکه این کشف، پس از جنگ جهانی دوم و آغاز دوران بازسازی در اروپا صورت پذیرفت، سیمان پرآلومین با اقبال فراوان و مصرف گستردهای مواجه شد. لکن برخی سازههایی که در آن این نوع سیمان به کار رفته بود، خراب میشد. مدتها علت این امر پوشیده بود تا نهایتاً در دهه 1960 پدیده تبدیل کشف گردید. دانشمندان نشان دادند که این سیمان در دمای بین 20 تا 30 درجه مخصوصاً در محیطهای مرطوب دچار تغییرات شیمیایی شده ، چسبندگی خود را از دست میدهد که این امر باعث تخریب سازههای این نوع سیمان است. کشف پدیده تبدیل ، مصرف سیمان پرآلومین در کارهای ساختمانی را ممنوع کرد . امروزه کاربرد این سیمان در دماهای بسیار بالا یا پایین است؛ مثلاً در مناطق قطبی یا استوا. لکن مهمترین کاربرد آن ، استفاده به عنوان سیمان نسوز است. این سیمان تا دمای حدود 1600 درجه را به خوبی تحمل میکند و لذا میتوان از آن در چسباندن آجرهای نسوز درون کوره سیمان بهره جست.
آب انداختگی به دو شکل در بتن اتفاق میافتد:
آب انداختگی نرمال: آب انداختگی بصورت یکنواخت در تمام سطح اتفاق میافتد که معمولا در مقاطع با عمق کمتر رخ میدهد مانند دال، سقف و … (در این نوع آب انداختگی ذرات سیمان، ذرات ریز ماسه به همراه آب در سطح بتن بصورت یکنواخت جمع میشود و تفاوت رنگ با بتن اصلی به دلیل پخش یکنواخت قابل تشخیص نمیباشد)
آب انداختگی کانالی: آب انداختگی در حال افزایش (به صورت چشمه) در مسیرهای خاص که معمولا در مقاطع با عمق بیشتر مانند دیوار، پیها و … (در این نوع آب انداختگی ذرات سیمان، ذرات ریز ماسه به همراه آب در سطح بتن با یک رنگ متفاوت و به صورت چشمه ای جمع میگردد)
در حقیقت آب انداختگی در بتن به علت عدم توانایی ذرات جامد در نگه داشتن همه آب مخلوط بین خود و جلوگیری از ته نشین شدن آنها میباشد و معمولا بعد از سخت شدن بتن متوقف میگردد. عامل اصلی در نرخ آب انداختگی بتن نسبت آب به سیمان میباشد و با بالاتر رفتن آن میزان آب انداختن بتن افزایش مییابد. همچنین نوع سیمان و میزان ریزدانههای بتن (فیلر) نیز روی نرخ آب انداختگی تاثیر دارند. بتن با سیمان ریزتر و فیلر مناسب نرخ آب انداختگی کمتری خواهد داشت. همچنین نرخ آب انداختگی بتن به ارتفاع بتن (فشار بتن) نیز ارتباط مستقیمی دارد و با افزایش ارتفاع، نرخ آب انداختگی افزایش مییابد.
آب انداختگی بتن لزوما عملی زیانبار نیست واگر این عمل دست نخورده بماند و آب سطحی بخار شود، نسبت آب به سیمان موثر مخلوط پایین میآید و مقاومت افزایش مییابد. ولی لایه سطحی را سست میکند و مقاومت سایشی را پایین میآورد. همچنین بخشی از آب در هنگام بالا آمدن در زیر سنگدانههای درشت محبوس شده وچسبندگی سنگدانه به خمیر سیمان را کاهش میدهد و چون این فضاها در یک جهت قرار میگیرند، نفوذپذیری بتن را در صفحه افقی افزایش میدهد.
در آبان ماه سال جاری 1394 و پس از تایید طرح پیشنهادی واحد فنی کلینیک بتن ایران(مهندسین مشاور مهرازان پایدار) در خصوص طراحی سازه اتصال خط 2000به 3000لاینیگ فاضلاب جنوب شرق تهران توسط کارفرما (شرکت آب و فاضلاب تهران)و مهندسین مشاور پارس کنسولت ،پروژه مذکور به اتمام رسیده و به شرکت آب و فاضلاب تهران تحویل گردید.
مقدمه و ملاحظات کلی
تدوین:واحد فنی کلینیک بتن ایران:مقایسه بین ویژگی های مواد ترمیمی و شرایط لایه زیرین بتن، از ملاحظات مهم است. برای مثال در بسیاری از عملیات جایگزین کردنبتن، ویژگی های مواد ترمیمی بتن از قبیل ضریب انبساط حرارتی و خزش، باید مشابه لایه زیرین باشد. برخلاف آن موفقیت در بسیاری از عملیات ترمیم ترک، بستگی بهمواد ترمیمی دارد که دارای ویژگی های متفاوت قابل ملاحظه ای از قبیل کشسانی بالا و مدول کشسانی پایین نسبت به لایه زیرین باشد و عملکرد مطلوب تری از بتن پایه در بهرهبرداری های محیطی داشته باشد. در بسیاری از حالتها، این ضروری است که ویژگی های مواد ترمیمی و لایه زیرین قبل از تصمیمگیری براساس دیدگاه انجام ترمیم ویژه، شناخته شود.
بسیاری از ویژگی های مواد ترمیمی و بتن به هم بستگی دارند. در همه حالت ها در ترمیم ویژگی مواد مهم است، از جمله، سن مواد باید یادداشت شود. ملاک برایجایگزین بتن تا سال 1987 این بود که دوام مواد بتن جایگزین شرایط بهتری نسبت به ویژگی های فیزیکی دراز مدت (یکسال یا بیشتر بعد از جایگزینی) نسبت به ویژگی های فیزیکی کوتاه مدت (24 ساعت تا 28 روز) داشته باشد.
کاربر باید بیشترین روش های آزمون در محل در این راهنما را که در شرایط استاندارد انجام می شود ثبت کند، به ویژه دمای اتاق در بسیاری حالتها، با نمونه های با اندازه استاندارد و خصوصیات گزارش شده ممکن است منعکس کننده ویژگی های واقعی مواد ترمیمی در ترمیم های با اندازه و شرایط بهره برداری مختلف، نباشد.
برخی روش های آزمون کاربرد ویژه برای مواد ترمیمی معین با کاربردهای ترمیمی ندارد، اما برای مقایسه مواد ترمیمی مفید است. کارخانه تولیدی مواد باید داده ها یا انجام آزمون ها را بر پایه استانداردهای ASTM و دیگر روش های آزمون استاندارد شده، مهیا کند. ICRI، راهنمایی برای مواد ترمیمی دارد که بیشتر ویژگیها و اصلاحات مناسب روش های آزمون استاندارد شده برای مواد ترمیمی سیمانی MTOSIVE1020 را دربردارد.
پایداری حجم
پایداری حجم به تغییرات خطی، ابتدایی دراز مدت حجم مواد ترمیمی بعد از جایدهی گفته میشود. ویژگیهای پایداری حجم بر سازگاری مواد ترمیمی MTOSIVE1020بالایه زیرین بتن موثر است. لایه زیرین بتن معمولاً نسبتا پایدار است، با حداقل خزش باقیمانده و تغییرات شکلی ناشی از جمع شدگی، اما به هر حال بتن زیرین ممکن است دارای سابقه ناپایداری حجم به دلایل مختلف، شامل تغییرات محیطی فصلی مانند انبساط حرارتی و انقباض، داشته باشد. هر جمع شدگی یا انبساط مواد ترمیمیMTOSIVE1020باید قبل از رسیدن مواد ترمیمی به گیرش نهایی (وقتی خزش بالاست) اتفاق بیفتد، یا باید مطابق با برخی روندها در طراحی ترمیم مانند استفاده از درزهای کنترلی، عمل آوری، دوری از زاویه مقعر در گوشه ها و دوری از شکلی با نسبت طول به عرض بالا باشد. اغلب مواد سیمانی تحمل جمع شدگی اولیه در ساعات کم نخستین تا روزهای بعد از کاربرد را دارد. مواد غیر سیمانی، از قبیل چسبندههای پلیمری، فراهم کننده پایداری بیشتر با حداقل یا بدون جمع شدگیاند. این مواد تحمل تحت تغییرات حجمی بیشتر از حد ناشی از تغییرات دما را دارند. تغییرات چشمگیری در حجم مواد ترمیمی می تواند باعث تنش های برشی بالا در محل اتصالات، نچسبیدنلایه زیرین بتن و ترک خوردگی مواد ترمیمی شود. تنش های ایجاد شده در مواد ترمیمی، ممکن است با گیرداری در انقباض و انبساط، بهره گیری از مواد ترمیمی کلینیک بتن ایران با مدول کشسانی کمتر، و نرخ خزش بیشتر (بالاتر) کاهش یابد. مقاومت در برابر انبساط مواد ترمیمی ممکن است با نگهداشتن، بستن لایه زیرین بتن، و گیرداری و حبس کردن میسر شود. ترک خوردگی مواد ترمیمی برای کمک به جلوگیری از جمع شدگی باید پیش بینی شود، بنابراین امکان دارد در این شرایط، ترمیم های بیشتری نیاز باشد.
شش روش آزمون برای ارزیابی پایداری حجم عبارتند از:
— ASTM C157/C157M
— ASTM C157/C 157Mاصلاح شده با ICRI «راهنمایی برای مواد ترمیمی»
— ASTM C596
— ASTM C806
— ASTM C827
— ASTM C1581
ASTM C157/C157M, C596,C806 روش های آزمون برای مشاهده طول نمونه های آزمایشی در شرایط عمل آوری مختلف هستند. قفسه ای گیردار داده شده با قراردادن میله فولادی برای جلوگیری از انبساط در ASTM C806 استفاده می شود. ASTM C827 روش آزمونی است که باعث می شود تا ارتفاع نمونههای آزمایشی استوانه ای تا حد سخت شدن، مشاهده شود. ASTM C1518 روند آزمونی است که اندازهگیری کرنش و مشاهده ترک خوردگی در نمونه های با شکل شخصی روغنی با حلقه های فولادی داخلی را مد نظر قرار مید هد. انجام ابتدایی همه روش های آزمون منجر به مقایسه نسبی مواد مختلف میشود، زیرا همه مواد از طریق مشابهی آزمایش میشوند. تجربه نشان می دهد که جمع شدگی واقعی در کارگاه بیشتر از جمعشدگی گزارش شده در آزمایشگاه است.
ASTM C157 عمل آوری و خواندن دستگاه اندازه گیری در این روش آزمون، برای ملات های ترمیم و بتن کاربردی نیست. نمونه های آزمون mm285 طول و در مقاطع مختلف از mm25 برای نمونه های ملات و mm75 یا 100 برای نمونه های بتنی است. ابتدا نمونه های آزمون در اتاق رطوبت بریا 24 ساعت نگهداری و از قالب باز می شوند. سپس در آب اشباع شده آهک به مدت 15 تا 20 دقیقه قرار می گیرد. آنگاه طول اولیه دستگاه مقایسه کننده اندازهگیری و سپس قالبگیری میشود. بالاخره نمونه ها برای 27 روز دیگر در آب آهک اشباع، نگهداری میشود و طول دیگر دستگاه مقایسه کننده را اندازهگیری و قالب گیری میکنند. تحت این اندازهگیری نمونه ها در آب آهک اشباع شده یا در اتاق خشک و طول دستگاه مقایسه کننده در 4، 7، 14، و 29 روز صرفا در درون اتاق خشک و 8، 16، 32، و 64 هفتهای اندازهگیری میشود. سپس تغییرات طول به درصد در هر سن محاسبه میشود. کرنشهای جمع شدگی معمول در محدوده 02/0 درصد انبساط تا 12/0 درصد جمع شدگی است. پرهیز از عمل آوری در شرایط کارگاهی برای اکثر ملات های ترمیم منجر میشود که طول اولیه دستگاه اندازه گیری مقایسه کننده در 24 ساعت قالبگیری، بدون تغییرات حجمی در طول 24 ساعت اول باشد. بنابراین عمل آوری باید با رطوبت زیاد استفاده شود ونمونه ها نباید گیردار باشند. در شرایط کارگاهی اتصال مواد ترمیمی به لایه زیرین بتنبه گیرداری جمع شدگی منجر میشود.
توصیه می شود جهت اطلاعات بیشتر با کارشناسان مجموعه کلینیک بتن ایران تماس حاصل فرمایید.
خصوصیات مکانیکی
خصوصیات مکانیکی مواد ترمیمی تاثیر متقابلی بر لایه زیرین بتن دارد. در بسیاری از حالتها لازم است که مواد ترمیمی باقیمانده به بتن بچسبد. همچنین مهم است مواد ترمیمی و ویژگی های مکانیکی سازگاری با لایه زیرین بتن برای اطمینان از عملکرد مواد و بدون گسیختگی مواد، داشته باشد. اگر برخی ویژگیهای مواد ترمیمی تفاوت زیادی با لایه زیرین بتن داشته باشد، مانند ضریب انبساط حرارتی، دیگر ویژگیهای باید جبران این تفاوت ها را داشته باشند. برای مثال مدول کشسانی کمتر برای کاهش تنشهای حرارتی است. این معمولاً ضروری یا مد نظر نیست، که برای مواد ترمیمی که دارای برخی ویژگی های مکانیکی، از قبیل مقاومت فشاری، مقاومت کششی یا مقاومت چسبندگی بیشتر از لایه زیرین هستند، اساساً هر گسیختگی بعدی لایه زیرین به سادگی در لایه بتنی زیرین اتفاق بیفتد.
کشسانی
کشسانی یکی از ویژگی موادی است که باعث احیای مجدد اندازه و شکل اصلی بعد از اعمال تغییر شکل یا حذف نیرو می شود. کشسانی در وهله اول برای انتخاب مواد به منظور ترکهای فعال پلها، از قبیل برخی عایق بندی ترکها و پوشش سطوح، مهم است. کشسانی نوعاً به وسیله اندازه گیری ازدیاد طول مواد در کشش مطابق ASTM C638 مشخص می شود.
مدول کشسانی
مدول کشسانی نسبت به تنش نرمال بر طبق کرنش ناشی از کشش یا تنش های فشاری تحت محدودتی نسبی مواد است. اگر ترمیم سازه ای نباشد (که این مستلزم انتقال ندادن بار به بتن لایه زیرین است)، در این صورت باید مواد ترمیم دارای مدول کشسانی کمتر از لایه زیرین بتن باشد، همچنین این مواد میتواند سهولت بیشتری در تطبیق جابجایی های آینده هم درون مواد ترمیمی و هم در محل اتصال بین مواد ترمیمی و بتن لایه زیرین داشته باشد. مخصوصاً اگر مواد ترمیمی دارای تفاوت چشمگیری در پایداری حجم و خصوصیات سازگاری حرارتی با بتن لایه زیرین باشد. اگر ترمیم در تحمل بار با سازه موجود، نقش داشته باشد (ترمیم سازهای)، تطابق هر چه دقیقتر مدول کشسانی هر دو مواد، مد نظر است. اگر مواد ترمیمی دارای مدول کشسانی بیشتر باشد، می تواند بار بیشتری جذب کند. اگر مود ترمیم دارای مدول کشسانی کمتری باشد، تحت تنش و انتقال بار در داخل لایه زیرین، تغییر شکل خواهد داد. تطابق نداشتن منجر به توزیع نامناسب بار و گسیختگی سیستم میشود.
معمولاً مطابق با دو روش آزمون ASTM C469,580 میتوان اندازهگیری مدول کشسانی مواد ترمیمی را انجام داد.
در ASTM C469 تغییر شکل محوری، نمونه های استوانه ای قالب گیری شده یا مغزهگیری نمونه های استوانه ای تحت بارگذاری در فشار، اندازهگیری می شود. داده های تغییر شکل نسبت به بار به دست میآید و مدول کشسانی اصلی برای تنش مطابق با 40 درصد بار نهایی، محاسبه می شود. در ASTM C580 میانه دهانه نمونه های تیر مربعی شکل، تحت خمش بارگذاری شده و تغییر شکل های وسط دهانه اندازهگیری میشود. دادههای تغییر شکل نسبت به بار محاسبه شده و مدول کشسانی برای تغییر شکلی برابر 50درصد حداکثر تغییر شکل، محاسبه میشود.
ضریب انبساط حرارتی
ضریب انبساط حرارتی به صورت خطی بر مبنای تغییر طول مواد به ازای تغییرات هر دماست. در این حالت در جایی که دما قابل کنترل نیست، از جمله در کاربردهای بیرونی و برخی کارهای درونی، برای مواد ترمیمی که دارای ضریب انبساط حرارتی مشابه لایه زیرین بتنی هستند، دو ماده در روز و در دماهای متفاوت فصلی، رفتار مشابهی دارند. اگر ضرایب انبساط حرارتی به طور چشمگیری متفاوت باشد، انتقال مختلف ناشی از تغییرات حرارتی می تواند در عملکرد ترمیم ایجاد اختلال کند و باید برای طراحی ترمیم محاسبه شود. ضریب انبساط حرارتی برای بتن های معمول در محدوده ای از °C/6-10×4 تا °C/6-10×14 نسبت به نوع سنگدانه های آن است.
برای تعیین ضرایب انبساط حرارتی، چهار روش آزمون ASTM C884, CRD C39, ASTM C531, ASTM C496 استفاده می شود. در این روش های آزمونی ضریب انبساط حرارتی به وسیله تغییرات طولی مواد در رطوبتی ثابت بین دو دمای مختلف (معمولاً 4 و6 درجه سانتیگراد) تعیین میشود. نتایج براساس کرنش در واحد تغییر دما، گزارش میشود. ASTM C884 روش آزمونی است که سازگاری حرارتی بین بتن و لایه رویی رزین اپوکسی با روش مشابهی تعیین می شود. در این حالت لایه زیرین بتنی با لایه رویی رزین اپوکسی در 5 زمان مختلف با دمایی در محدوده بین 25 و 21- درجه سانتیگراد، محاسبه می شود. اگر رزین اپوکسی نچسبد، یا دیگر مواد ترک بخورند،رزین اپوکسی در این آزمون مردود، میشود.
خیز
تغییر شکل در طول زمان ناشی از بار متحمل شده است. به علت اینکه بسیاری از ترمیم ها تحت نیروهای فشاری قرار نمی گیرند و خیر در فشار جزو خصوصیات مهم مواد ترمیمی قرار نمی گیرد. اگر تنش در مواد ترمیمی ناشی از گیرداری کرنش های جمع شدگی یا ناشی از المانهایی از قبیل انتقال حرارت یا اعمال بارهای زنده باشد، خیز می تواند مهم باشد.
دو روش آزمون ASTM C512, 1181 برای ارزیابی خیز فشاری استفاده می شود.
ASTM C512 خیز به وسیله قراردادن مواد تحت فشارهای پایدار معمولاً 40 درصد مقاومت فشاری، اندازهگیری میشود و نتایج کرنش تحت زمان اندازهگیری میشود و با کرنش اندازهگیری شده با باربرداری نمونههای کنترلی مقایسه میشود. نمونه های آزمون در سن های 2 و 7 و 28 یا 90 روز از شروع آزمون و کرنش های خیز آنها در طول مدت یکسال اندازهگیری می شود. نتایج بر پایه درصد کرنش در سنهای مشخص برای تنش های متحمل شده مشخص می شود.
در ASTM C1181 نمونه های آزمون در شرایط 7 روزه و سپس آزمون در سن 35 روزه است. آزمون تنش انتخاب و به نمونه ها اعمال میشود. تغییر شکل نمونه ها نیز اندازهگیری میشود. نمونه ها در دمای مشخص طی 24 ساعت دو اون قرار داده میشوند، سپس در دمای 23 درجه سانتیگراد برای 24 ساعت سرد میشوند، سپس دوباره بارگذاری می شوند و طی تنش انتخاب شده قرار گرفته و تغییر شکل آنها اندازهگیری میشود این حرارت دهی، سرد کردن، بارگذاری و تغییر شکل اندازهگیری و در 5 زمان گزارشدهی میشود. در دورههای حرارتدهی 24، 48، 72 ساعت و 7 روزه و 28 روزه خیز از نموداری از کرنش- زمان در اون مشخص میشود.
مقاومت پیوند (چسبندگی)
مقاومت پیوند، مقاومتی است که مواد ترمیمی نسبت به جدا شدن از لایه زیرین بتنی، از میلگردهای فولادی یا از دیگر مواد متصل به آنها، دارندکه بهتر است در ترمیم این نوع بتن استفاده از ملات پیوندی اپوکسی MTOBOND P 1800استفاده شود و عد از ترمیم کننده MTOSIVE 1020 اعمال گردد. این به توانایی دو ماده نسبت به این عمل مرتبط است. مقاومت های پیوند از مقاومت کششی لایه زیرین در زمان گسیختگی لایه زیرین اگر تنش های متقابل (محل اتصال) مناسب ناشی از جمع شدگی، انتقال حرارتی یا دیگر شاخص ها روی دهد، تجاوز میکند. روشهای آزمون برای اندازه گیری مقاومت چسبندگی عبارتند از: ACI 503, ASTM C1404, ASTM C1402, ASTM C882 , MDOT , ICRI 0379, CSA, A23.2-6B, ASTM C1583
مقاومت فشاری
مقاومت فشاری به مقاومت حداکثر در برابر بار محوری اندازه گیری و بر پایه نیرو بر واحد سطح مقطع، بیان میشود. دو روش آزمون ASTM C39 , ASTM 109 برای اندازه گیری مقاومت فشار توصیه شده است.
مقاومت کششی
برای اندازه گیری مقاومت کششی آزمایش های ASTM C190, CRD 164, ASTM C307, 496 وجود دارد.
مقاومت خمشی و مدول خمشی
برای اندازه گیری مقاومت خمشی و مدول خمش آزمایش های ASTM D790, C520, C348, C78 وجود دارد.
مفهوم مقاومت های فشاری، کششی و خمشی
مقاومت های فشاری و خمشی معمولا ویژگی های محدود کننده ای در عملکرد مواد ترمیمی ندارند، اما ممکن است به طور کلی برای نشان دادن کیفیت مواد در نظر گرفته شوند. معمولا لازم است که مقاومت کششی، منطبق یا کمی بیشتر نسبت به لایه زیرین بتنی (اندازهگیری شده در زمان ترمیم، نه مقدار مشخص شده اصلی)مد نظر باشد. ممکن است برای کاهش ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی گیردار و انقباض حرارتی نیز مفید باشد.
ویژگی های قابلیت اجرا
ویژگی های قابلیت اجرا ویژگی هایی است که نشان می دهد مواد تحت تاثیر چه عواملی هستند و یا چه محدودیتهایی برای اجرا یا کاربرد مواد ترمیمی در شرایط مختلف کارگاهی دارند.
چسبندگی
چسبندگی مواد ترمیمی قابلیتی است که برای دست نخورده ماندن یا بدون جداشدگی، در طول کاربرد به کار می آید. چسبندگی مواد ترمیمی برای سهولت ساخت و ساز و یکنواختی ترمیم مهم است. مثلا در جایگزینی (تعویض) بتن در سطوح عمودی و بالای سر، چسبندگی بیشتر مواد می تواند منجر به اعمال، لایههای نازکتر، بدون از دست دادن شانس جداشدگی داخلی یا نچسبیدن بعد از گیرش شود.
گرانروی (ویسکتوزیته)
گرانروی مقاومتی در برابر جلوه کردن جریان به وسیله مواد است. مقدار گرانروی به عواملی از قبیل روش اندازهگیری (گرانروی سنج یا رئومتر)، دما و نرخ کرنش برشی اعمال شده بستگی دارد. مواد با گرانروی پایین، جریان آزاد بیشتری نسبت به مواد با گرانروی بالاتر دارند. بطور کلی، مواد با گرانروی کم برای ترمیم ترکها و برای نفوذ به داخل سوراخهای بتن، قابلیت جاری شدن مواد و همچنین جایگزینی بتن استفاده میشود.
ملاحظات محیطی
لازم است که مواد ترمیمی برای اعمال ترمیمهای ویژه محیطی مناسب باشند. برای مثال، برخی محدودیتهای محیطی در زمان ساخت و ساز شامل هوا و دمای بتن، رطوبت سطح لایه زیرین بتن، رطوبت نسبی، سرعت باد، نور مستقیم آفتاب یا سایه بودن و پیش بینی شرایط آب هوایی که قبل از ترمیم مواد برای رسیدن به گیرش نهایی اتفاق می افتد. انتخاب مواد ترمیمی خاص و ویژگی های آنها به شرایط اجرایی پروژه بستگی دارد. شرایط اجرایی باید به تناسب ویژگی مواد ترمیمی اصلاح شود.
خصوصیات هنری (زیبایی)
بدیهی است که ظاهر مواد ترمیمی بسیار مهم است.
بافت سطح
بافتس طح ترمیم باید به طور کلی همسان با مواد مجاور باشد.
رنگ
مواد ترمیمی باید به طور کلی متناسب با مواد مجاور باشد، بجز ترمیمهایی که در معرض دید نباشد، مانند کارهایی را که بعد از اجرا پوشش میدهند.
سن
ظاهر برخی مواد ترمیمی بر اثر مرور زمان ناشی از فرسایش بر اثر در معرض قرار گرفتن مواد در نور فرابنفش، خشک شدگی یا عمل آوری، تغییر می کند.
جذب رطوبت
وقتی رطوبت از مواد گرفته می شود، ظاهر آنها تغییر می کند و تغییرات اصلی ظاهر می شود، براساس خشک شدگی ممکن است ظاهر بخش ترمیم شده با ظاهر بخش مجاور آن متفاوت باشد.
عوامل تاثیرگذار بر دوام
شرایط بهره برداری می توند تقاضاهای مختلف از مواد ترمیمی داشته باشد. مواد ترمیمی نیز ممکن است نیاز به بهبودی خصوصیات دوام دراز مدت بتن داشته باشد. این شرایط می تواند شامل قرار گرفتن در معرض رطوبت، اختلافات دما، عوامل شیمیایی و بارهای مکانیکی باشد.
مقاومت در برابر دوره انجماد و ذوب
برخی مواد ترمیمی، شامل بتن در شرایط اشباع، وقتی در معرض دوره های انجماد و ذوب قرار میگیرند، مستعد خراب شدن می شوند. انبساط و جابجایی آب می تواند باعث فشار داخلی مخربی بشود، مگر اینکه مقداری حباب هوا به بتن داده شود تا تامین کننده دوام باشد. روش های آزمون ASTM, ASTM C672, 666 C 672 اصلاح شده به وسیله راهنمای ICRI 03733 برای ارزیابی مقاومت در برابر دوره انجماد و ذوب موجود است.
دوام مواد در شرایط محیطی انجماد، به وسیله ASTM C666، ارزیابی میشود. همچنین اثر پوسته پوسته شدن سطح بوسیله ASTM C 672 و روش اصلاح شده بوسیله ICRI 03733 بررسی میشود. روش مطرح شده در ASTM C 666 در بتن یا مواد سیمانی درباره دوره انجماد و ذوب و ثبت تغییرات در مدل کشسانی دینامیکی و جرم از دست رفته نمونه هاست. ASTM C 672 تکه بر بازرسی ظاهری سطح آسیب دیده در دورههای انجماد و ذوب غوطهور در محلول نمک دارد، طوری که در راهنمای ICRI اصلاح شده شامل اندازهگیری جرم از دست رفته است.
ASTM C666 این روش آزمون شامل دو روند متفاوت است: روند الف- انجماد و ذوب در آب، روند الف معمولا بیشترین استفاده را دارد، زیرا به خودی خود و به راحتی کار می کند. تکمیل آزمون شامل 300 دوره انجماد و ذوب است. ضریب دوام (با روند آزمون ایجاد میشود) بیشتر از 80، نشاندهنده دوام موادی است که در شرایط انجماد و ذوب قرار داشتند. اگر این آزمون نتواند 300 دوره انجام شود، باید تعداد کل دوره ها گزارش شود.
ASTM C672 این روش آزمون، بطور معمول به ازمون نمک های یخ زدا ارجاع داده میشود. در این روش مواد در معرض دورههای انجماد و ذوب در محیط نمک یخ زدا قرار می گیرند. سطح نمونه ها در چهاردرصد محلول کلراید کلسیم، غوطهور میشود و تحت دوره انجماد و ذوب قرار میگیرند. نتایج در مقیاسهای ظاهری 0 تا 50 تعیین میشوند و عدد صفر نشاندهنده بدون پوست پوسته شدن و 5 نشاندهنده پوسته پوسته شدن، شدید است.
نفوذ پذیری
نفوذ پذیری توانایی مود در انتقال یا مقاومت در برابر نفوذ آب و مواد شیمیایی است. نفوذ پذیری مواد ترمیمی در شرایط محیطی در جایی که مواد ترمیمی یا لایه زیر بتنقابلیت نفوذ رطوبت و به تبع آن خرابی دارد، از قبیل آسیب در دوره انجماد و ذوب بتن اشباع شده، خوردگی فولاد مسلح کننده مهار شده، واکنشهای قلیایی، یا سولفات ها، مهم است. نفوذ پذیری مخصوصا به سن مواد در زمان آزمون حساس است. بطور کلی نفوذ پذیری هیدراته شدن مواد سیمانی را کاهش و حد کربناسیون را افزایش میدهد. آزمون ها باید همواره نشاندهنده سن نمونه ها در زمان آزمون باشند.
چهار آزمون ASTM C 642- C1202-AASHTO T 259-T277 برای اندازه گیری نفوذ پذیری، استفاده میشوند.
واکنش قلیایی سنگدانه
برخی سنگدانه ها مستعد خرابی و واکنش هایی بادیگر اجزای مواد ترمیمی، به ویژه قلیایی بودن سیمان پرتلندی یا مواد شیمیایی به وسیله محیطی هستند که منجر به انبساط میشود. مستعد بودن واکنش سنگدانهها می تواند با یک یا چند آزمون، از قبل، شناسایی شود. استفاده از سنگدانه های واکنش زا در محیطهایی که واکنش های مخرب ممکن است اتفاق بیفتد باید با اقدامات همراه باشد. گام هایی باید برای جلوگیری از واکنش های خرابی سنگندانه ها استفاده شود، مانند اصلاح اجزای اختلاط مواد ترمیمی یا محافظت مواد از شرایط طبیعی و محافظت از عوامل محیطی. محافظت از محیط می تواند با دفع آب و پوششهای ضد آب صورت گیرد. پنج روش آزمون ASTM C295,289,1293,1260,227 برای ارزیابی واکنش قلیایی سنگدانهها، استفاده میشود.
مقاومت ویژه الکتریکی
مقاومت ویژه الکتریکی مقاومت مواد در برابر تغییرات جریان الکتریکی در حضور پتانسیل ولتاژ بین دو نقطه است. خوردگی روندی الکتروشیمیایی است. بنابراین، خوردگی فولاد مسلح کننده مهار شده بستگی به مقاومت ویژه الکتریکی مواد ترمیمی دارد. به ویژه این مسئله برای بتن های جایگزین شده مهم است.نسبت به روش های خوردگی، ارزش بالا یا پایین این ویژگی ها ممکن است، مورد نظر باشد. سیستم های حفاظت کاتدی، هم فعال و هم غیر فعال بطور کلی مورد نیاز است و حتی ممکن است با ارزش پایین تر (در حدود ohms300) بیشتر از ارزش مقاومت بالاتر (ohms1000 تا 1500) در ترمیم های مورد نیاز باشد. (ASTM C1202). برای راهنمایی بیشتر به ACI 222R مراجعه شود. یک غشا برای مقاومت ویژه مواد ترمیمی که میتواند پاسخگوی الزامات AASHTO 277 یا ACI 202 باشد.
مقاومت در برابر سایش
بسیاری ترمیم ها در دوره بهره برداری، تحت سایش هستند. سایش می توند از طریق وزش و دمیدن واریزه ها، تماس مکانیکی یا دیگر منابع ایجاد شود. در اصل، ترافیک ماشین آلات و سایش روی سازههای هیدرولیکی انواع حمله های سایشی است.
مواد ترمیمی باید دارای مقاومت سایش مناسب برای بهرهبرداری در شرایط محیطی باشد. چهار روش برای اندازهگیری مقاومت در برابر سایش ASTM C779, C944,C418,C1138 است.
مقاومت در برابر حمله شیمیایی
مواد ترمیمی ممکن است در معرض مواد شیمیایی مختلف در شرایط بهره برداری باشند. عملکرد دراز مدت مواد ترمیمی ممکن است به انتخاب صحیح مواد ترمیمی و امکانپذیری، استفاده از آنها و اقدامات محافظتی مناسب بستگی داشته باشد. در همه شرایط محیطی، مهم است که مانع عاری از سوراخچه و منفذ باشد. در برخی شرایط محیطی، مهم است که حصار عادی از سوراخچه و منفذهای ریز باشد. برخی مواد ترمیمی ممکن است با مواد حلال، آسیب ببیند. جزئیات مبحث مقاومت در برابر حمله شیمیایی در PCA IS001, ACI 201, 2R,515.IR آورده شده است. به علاوه، تعداد مواد و محلولهای مهاجم بتن در PCA IS001 فهرست شده است.
مواد شیمیایی مهاجم به سولفاتها، مواد غیر آلی، محلولهای قلیایی، محلولهای نمک، حلالها و دیگر موارد، طبقه بندی می شود.
ملات سیمان پرتلندی و بتن وقتی در معرض سولفاتها در آبهای زیرزمینی یا در جای دیگر قرار میگیرد، فرسوده میشود. ASTM C1012 ارزیابی استعداد ملات سیمان برای حمله سولفاتها به وسیله اندازهگیری تغییر طول نمونه ها در دوره زمانی که به طور کامل در معرض محلول سولفات سدیم است، نشان میدهد. نتایج براساس درصد کرنش در زمان مشخصی در معرض سولفات بون مطرح میشود. موادی با کرنش 05/0 درصد یا کمتر مقاومت بالایی در برابر حمله سولفاتها دارند.
اسیدها (مواد با PH پایین تر از 7) از اجزایی که در آب حمل میشوند با بتن و مواد ترمیم بر پایه سیمان واکنش می دهند. اسیدها همچنین به سنگدانههای کربناتی (سنگ آهک و دولومیت) حمله میکنند. اسیدها نه تنها با در معرض قرار داشتن در دراز مدت، بلکه به وسیله انواع شیمیایی آن، مدت در معرض بودن و دمای هوا تاثیر گذارند.
محلول های قلیایی (مواد با PH پایین تر از 7) نسبت به اسیدها به مواد پایه سیمانی، تهاجم کمی دارند اما ممکن است با دیگر انواع مواد ترمیمی، نسبت به تمرکز، نوع شیمیایی، دما و ترکیب شیمیایی مواد ترمیمی واکنش دهند. هیدراته شدن سیمان، قلیایی است. همچنین اکثر مواد ترمیمی دارای حداقل کمی مقاومت در برابر محیط های با PH بالا هستند. تمرکز قوی قلیایی های سدیم یا پتاسیم، البته اگر سنگدانه های مستعد وجود داشته باشد، می تواند واکنش های قلیایی سیلیسی را مهیا کند.
محلول های نمک ممکن است اسیدی ملایم یا قلیایی باشند و نسبت به ترکیبات شیمیایی آنها، ممکن است به بتن و مواد ترمیمی بتن حمله کنند. پوسته شدگی ناشی از محلول های نمک یک نوع حمله شیمیایی است.
برخی حلالها به مواد پلیمری هجوم می آورند و برخی به بتن حمله آهستهای دارند. مشکل اساسی و معمول نفوذ محلول به داخل لایه زیرین بتن است و می تواند تاثیر بدی بر پیوستگی مواد ترمیمی داشته باشد.
دیگر مواد شیمیایی هم می توانند به بتن و هم به مواد ترمیمی حمله کنند، البته بینهایت ملایم. آب تصفیه شده نیز می تواند به آهستگی کلسیم را از ملات و بتن بر پایه سیمان بشوید.
ترکیب شیمیایی
برخی اوقات مقتضی است که تولیدات مواد شیمیایی ترمیمی بسته به آزمونهای انجام شده برای فشار، قابلیت رقابت (مقرون به صرفهگی)، برای تولید با اهداف مورد پسند، یا مطمئن برای باقیماندن با ترکیب بندی مشابه در آینده باشند.
انتخاب مواد ترمیمی
انجام عملیات ترمیم با برآوردن خواسته های متفاوتی از مواد ترمیمی همراه است. مواد ترمیمی باید دارای ویژگیهای مناسب برای انطباق با کل تقاضاهایی باشند که در طول بهرهبرداری نیاز است. همه مواد ترمیمی دارای محدودیت ها و مشخصه های متفاوت مواد ترمیمی هستند و کاربر باید مواد را به بهترین عملکرد در شرایط مورد نظر، انتخاب کند. برای مقایسه ویژگیهای ترمیمی مواد مختلف، هزینه مواد اغلب شاخصهای برای تصمیمگیری بین مواد ترمیمی قابل مقایسه است. هزینه دوره بهره برداری مقایسه بهتری بین مواد ترمیمی مختلف ارائه میدهد. هزینههای دوره بهرهبرداری اغلب موجود نیست یا بهترین آنها هم معمولا تقریبی است. انتخاب مواد ترمیمی باید بر پایه هزینه اولیه و کاربرد مواد با پیشبینی دوام مشابه هر یک از مواد در نظر گرفته شود.
بسیاری از محصولات ترمیم بتن که در بازار موجود است مرکب از چند نوع مواد است به مانند MTOSIVE1020 که تشکیل شده از متریال ها متفاوت است. چون این مواد توسط شرکتهای خصوصی تولید میشوند، اجزای تشکیل دهند آنها معمولا برای طراح شفاف نیست، و ممکن است برخی اصلاحات کلی در خصوص مواد تشکیل دهنده آنها توسط تولیدکنندگان، ارائه شود. تجریبات استفاده قبلی محصولات ویژه و نتایج حاصل از بهرهگیری از آنها و همچنین انجام آزمونهای مرتبط بر روی محصولات بسیار مفید است. در ارزیابی برخی محصولات، بسیاری از کشورها فهرستهای اصلی از مواد ترمیمی بتن تایید شده اختصاصی از قبیل مواد ترمیمی سطح و ترک دارند. این فهرست ها وابسته به ارزیابی های دورهای محصولا است، زیرا محصولات ترمیمی مجدداً فرمول دهی می شوند (تنظیم شوند) و خصوصیات فیزیکی آنها در طول زمان تغییر میکند. برخی کشورها به طور مستمر فهرست تایید شده خود را بر پایه ازمون های منظم و مجدد به روزرسانی میکنند. AASHTO مجلهای برای درج داوطلبانه گزارش اطلاعات جدید از آزمون محصولات مهیا کرده است.
انواع ترمیم و بررسی مواد ترمیمی در دو طبقهبندی زیر صورت میگیرد:
— بتن جایگزین شده و رویه ها
— ترمیم ترک ها
بتن جایگزین شده (تعویضی) و رویه ها
مواد
اغلب موادی که به طور معمول برای جایگزینی بتن و رویه ها استفاده می شود، بر پایه چسبندههای هیدرولیکی از قبیل موارد زیر است:
— بتن بر پایه سیمان پرتلند یا آمیخته
— بتن بر پایه سیمان پرتلند یا آمیخته ارتقاء یافته با میکروسیلیس، بتن ارتقاء یافته الیافی، یا هر دو (بتن مسلح شده الیافی و بتن میکروسیلیسی)
— بتن سیمان – پلیمری بر پایه پرتلند یا سیمان آمیخته (بتن سیمان پلیمری)
—بتن با سیمان – منیزیم آمونیوم فسفات (MAPCC)
— بتن بر پایه پیلمر (بتن پلیمری)
— ملات بر پایه سیمان پرتلند یا آمیخته (ملات سیمانی)
— ملات بر پایه سیمان پرتلند یا آمیخته ارتقاء یافته با میکروسیلیس، ملات ارتقاء یافته الیافی یا هر دو
— ملات سیمان- پلیمری بر پایه پرتلند یا آمیخته
— ملات با سیمان- منیزیم آمونیوم فسفات (MAPCM)
— ملات بر پایه پیلمر (ملات پلیمری)
بتن
بتن از نظر اجزای ترکیبی از سیمان پرتلند یا آمیخته، سنگدانههای ریز و درشت و آب است. البته برای بررسی ساختار و خصوصیات بتن باید رویکرد سیستمی داشت. زیر سیستمهای بتن شامل سیستم سنگدانه، خمیر سیمان و سیستم حد فاصل اجزای آن میباشد. افزودنیهایی نیز هستند که به طور متناوب برای اضافه کردن حباب هوا، زودگیری یا دیرگیر کردن هیدراتاسیون، اصلاح کارآیی، کاهش آب اختلاط مورد نیاز، افزایش مقاومت یا دیگر خصوصیات بتن تازه اختلاط و سخت شده استفاده می شوند. مواد پوزولانی، از قبیل خاکستر بادی، ممکن است برای صرفه جویی سیمان پرتلند یا بهرهگیری از ویژگیهای خاصی از قبیل کاهش حرارت هیدراتاسیون، اصلاح رشد مقاومت در سنین بالا، کاهش نفوذپذیری، و افزایش مقاومت در برابر واکنش های قلیایی و حمله سولفاتها، اضافه شوند.
نسبت بندی بتن به منظور برآورده شدن ویژگی های ضروری از قبیل کارایی، وزن، مقاومت، دوام، برای کاربردهای ویژه باید به دقت انتخاب شود. ACI 211.1. برای حداقل کردن جمع شدگی ناشی از خشک شدن، بتن ترمیمی باید دارای مقدار آب کم، حداقل مقدار خمیر، و بیشترین مقدار سنگدانه های درشت باشد. همچنین افزودنی های کاهش دهنده جمع شدگی یا سیمان های جبران کننده جمع شدگی ممکن است. وقتی که مخلوط بتن نسبت بندی میشود، مورد ملاحظه قرار گیرند. مطابق با ACI 201.2R، برای مقاومت در یخبندان، بتن باید حباب هوا داشته باشد و بتن با وزن معمول، باید دارای حداکثر نسبت W/CM برابر 45/0 برای مقاطع نازک و 5/0 برای دیگر سازهها باشد. اختلاط، حمل، جایدهی و عمل آوری باید مطابق راهنماهای ACI 304, 304.1, 304R, 304.5, 304.6R, 308R باشد.
بسیاری از ویژگی های بتن (وقتی از مواد ترمیمی استفاده می شود)، از قبیل مدول کشسانی و ضرایب انبساط حرارتی، معمولاً باید مشابه لایه زیرین بتن باشد. حباب هوای داده شده می توانند با توزیع مناسب در بتن ترمیمی مهیا کننده مقاومت در برابر دوره انجماد و ذوب شوند. کیفیت بتن، به ویژه نفوذپذیری و ارتقای محافظت در برابر خوردگی مسلح کننده های مهار شده (میلگردها)، به طور موثر به وسیله کاهش نسبت W/CM تا 4/0 یا ب استفاده از افزودنی های با محدوده بالا کاهش دهنده آب (فوق روانکنندهها) تامین می شود.
معمولاً در قرارداد، بتن یا ملات ترمیمی باید حاوی نتایج جمع شدگی، سردشدگی و تغییرات حجم طبیعی باشد. اگر انقباض با چسبیدن به لایه زیرین که پایدار است، گیردار شده باشد، کرنش کششی در مواد ترمیمی زیاد می شود. وقتی این کرنش از طرفیت کرنش کششی بتن سخت شده تجاوز کند، ترکها زیاد میشوند. این ترک خوردگی ممکن است نیاز به ترمیم بیشتر یا نگهداری در آینده داشته باشد، زیرا امکان نفوذ مواد زیان آور، از دست رفتن چسبندگی به لایه زیرین، پوست پوسته شدن کناره ترک، قرار گرفتن در شرایط ترافیکی، از بین رفتن زیبایی و دیگر عوامل وجود دارد. جمع شدگی ناشی از خشک شدن میتواند با نسبت بندی صحیح مخلوط، از قبیل حداکثر کردن اندازه سنگدانه ها درشت با در نظر گرفتن عمق کاربردی مقطع و همچنین ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک یا عمل آوری صحیح، می تواند حداقل شود. برخی افزودنی ها از قبیل زودگیرها می توانند افزایش جمع شدگی مود ترمیمی و ترک خوردگی ناشی از آنها را موجب شوند. در حالی که نسبت بندی صحیح بتن، دوام خوبی دارد، برخی دیگر از مواد ترمیمی نیز، مانند بتن پلیمری و بتن منیزیم- آمونیوم- فسفات، مقاومت بیشتری نسبت به حمله شیمیایی دارند.
بتن با میکروسیلیس
میکروسیلیس به وسیله تولید صنعت فروسیلیکون، ویژگی پوزولانی بالایی دارد و برای بهبود و ارتقای ویژگی های مکانیکی و دوام بتن استفاده می شود. بتن بامیکروسیلیس بتن متداولی است که میکروسیلیس و افزودنیهای بتن فوق روان کننده MTOBUILD D10 و یا MTOCRETE N540(با محدوده بالا کاهش دهنده آب) به آن اضافه شده است همچنین می توان از ژل میکروسیلیس با کارایی بالا در بتن استفاده نمود MTOMIX4500 و یا MTOMIX P 4500 که از نظر مصرف متفاوت هستند استفاده کرد. معمولاً میکروسیلیس در محدوده 5 تا 10 درصدوزن سیمان استفاده می شود.
بتن با میکروسیلیس ویژگی های مشابهی دارد، اما به طور کلی مقاومت تراز بتن معمولی است زیرا مقاومت آن افزایش یافته است و در مقایسه با بتن معمولی دارایمقاومت چسبندگی بیشتری است. همچنین نفوذپذیری کمتر، توانایی افزایش مقاومت در برابر خوردگی مسلح کننده مهار شده را مهیا میکند. این مقاومت بیشتر در حمله به وسیله برخی مواد شیمیایی و شایش ناشی از مواد جامد حمل شده در سازههای هیدرولیکی با سرعت جریان زیاد نیز مفید خواهد بود. ACI 1234R
بتن با میکروسیلیس چسبندگی بیشتر و اب انداختگی کمتری نسبت به بتن معمولی دارد. در نتیجه، احتمال زیادی وجود دارد که در پرداخت کاری و یا در صورت محافظت نادرست در طول جایدهی و در زمان عملآوری، مستعد جمع شدگی پلاستیک بیشتر نسبت به بتن با نسبت W/CM متوسط باشد. پتانسیل ترک خوردگی بتن ترمیمی گیردار شده، با و بدون میکروسیلیس باید ثبت شود. هر تغییر در مواد بتنی و نسبتبندی مخلوط و مراحل ساخت و ساز که می تواند منجر به حداقل کردن جمع شدگی یا کاهش تفاوت دما شود، باید انجام شود. ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی مهار شده یا جابجایی دما، ممکن است به ترمیم بیشتر نیاز داشته باشد. بتن با میکروسیلیسرنگ خاکستری تا سیاه دارد و ممکن است از لحاظ ظاهری با بتن اصلی مجاور خود یک جور نباشد ACI 1234R
بتن پلیمری سیمانی
این نوع بتن، بتنی است بر پایه سیمان پرتلند یا آمیخته با پلیمر اصلاح کننده که به آن اضافه شده است،استفاده از چسب های بتن یا لاتکس به میزان 15 تا 25 درصد زن سیمان مصرفی MTOBOND 2200 معمولاً پلیمرهای اصلاح کننده شامل استایرن بوتادین، اکریلیک، وینیل- استات- اتیلن- استایرن اکریلیک و اپوکسی است. به طور کلی پلیمرهای اصلاح کننده در محدوده 10 تا 20 درصد جرم سیمان اضافه میشوند. نسبت W/CM برای بتن با اصلاح کننده لاتکس معمولا 30/0 تا 40/0 است که شامل آب داخل لاتکس نیز هست و 25/0 تا 35/0 برای بتن با اصلاح کننده های اپوکسی است به مانند MTOBOND P1800 .
در مقایسه با بتن معمولی، بتن پلیمری دارای مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی، کاهش نفوذپذیری و مهیا کردن افزایش مقاومت در برابر خوردگی مسلح کننده های مهار شده است. بتن سیمان پلیمری مشکلات بیشتری برای جایدهی و پرداخت کاری، نسبت به بتن معمولی دارد و دارای زمان کار نسبتاً کوتاهتری تقریبا 15 تا 30 دقیقه (قبل از پخش پلیمر برای آمیختن آنها) است. اگر چه میتوان کار را پیش از آمیختن پلیمرها متوقف کرد، اما ویژگی های مفید پلیمر اصلاح کننده کاهش می یابد. هرگز مخلوط سخت شده نباید مجدداً آمیخته شود. دستورالعمل تولید کننده ممکن است مطلب مذکور و محدودیتهای ساخت و اجرای آنها را، تصدیق کند. ACI 548R
زمان کوتاه کار در مواد پلیمری سیمانی به دلیل پیمانه و مخلوط شدن در محل کار است. وقتی مخلوط کن بتن در ترمیم های کوچک استفاده می شود، اندازه پیمانه باید به مقادیری که می توان در محدوده زمان کارکردن جایدهی و پرداخت کاری کرد، محدود شود. زمان مخلوط کردن طولانی تر باعث افزایش مقدار کل حباب هوا و کاهش چشمگیر فشاری می شود. تولید کننده ممکن است که عنصر حباب دهندهای به پلیمر اضافه کند، یا نکند. بنابراین باید به توصیه و مشورت الزامات روند اختلاط و زمانی که توسط تولید کننده توصیه می شود، توجه کرد. مخلوط کن های پیوسته معمولا در جاهایی که مقادیر زیادی بتن پلیمری سیمانی نیاز است، استفاده می شوند. توصیه می شود که آزمون های تعیین مقدار حباب هوا انجام شود.
بتن پلیمری سیمانی بطور معمول برای یک تا دو روز به طور مرطوب، عمل آوری و سپس در هوا خشک میشود. در حالی که جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن به وسیله اضافه کردن پلیمر زیاد نمیشود، اما به طور صحیح عمل آوری نشود، بتن پلیمری سیمانی حساسیت بیشتری به جمع شدگی پلاستیک دارد. بتن اصلاح شده با استایرن بوتادین یا برخی اپوکسی ها وقتی در معرض نور فرابنفش قرار میگیرند، تغییر رنگ نشان میدهند. ACI 548R, 548.3R
بتن سیمانی منیزیم – آمونیوم- فسفات MAPCC
این بتن جایگزینی برای سیمان آمیخته یا پرتلند است. چسبندگی عالی، جمع شدگی کم ناشی از خشک شدن، داشتن مقاومت سریع و نفوذپذیری کم از ویژگی های این نوع بتن است.
به علت اینکه ماده چسبنده این بتن پایه سیمان پرتلندی ندارد، ملزومات آماده سازی سطح، کاربرد و عملآوری آن متفاوت است. این نوع بتن نباید بر روی لایههای زیرین کربنات شده (که PH پایین تر از 10 دارند) اجرا شود، زیرا منجر به مقاومت چسبندگی پایین آنها می شود. (PH آنها باید قبل از به کار بردن آزمایش شود). این بتن سریع سخت می شود و تولید بخار آمونیاک و مقادیر زیادی حرارت در طول عملآوری تولید می کند. در جاهایی که از سنگدانه برای مکان های بزرگ یا عمیق استفاده میشود، واکنش حرارتزایی باید کنترل شود. سنگدانه ها نباید حاوی کانی های کربناتی برای جلوگیری از واکنش های شیمیایی نامربوط با ملات باشند. روش های جایدهی باید از حبس بخار آمونیاک در درون این نوع بتن جلوگیری کنند. تنها عمل آوری ملایم از ترکیبات عمل آوری کننده در شرایط خشک شدگی نهایی ضروری است. نور مستقیم خورشید، باد قوی، دمای بالا یا رطوبت پایین برای عمل آوری مرطوب توصیه نمیشود.
این نوع بتن برای کاربردهای ویژه استفاده می شود. کسب مقاومت سریع و پایداری حجم این مواد ترمیمی را گزینه خوبی برای کاربردهای سریع و برای ترمیم های باریک طویل، قرار می دهد. معمولاً، جمع شدگی ناشی از خشک شدن این نوع بتن کمتر از دیگر مواد ترمیمی با گیرش سریع است. مشاور و کاربر باید با تولید کننده مواد برای ویژگی های مواد به منظور تعیین قابلیت های کاربرد و نحوه استفاده مواد مشورت کنند.
بتن پلیمری
بتن پلیمری بتنی است که در آن پلیمرهای آلی نقش چسبنده را دارد. ACI 548.1R. معمولا پلیمرهای مورد استفاده شامل اپوکسی، پلی استر، فوران، وینیل استر یا متیل اکریلیت ACI 548.1R است. سیمان پرتلند در برخی اوقات نقش پر کننده دارد.
بتن پلیمری ممکن است با عمل آوری دارای جمع شدگی کم شود و مقاومت چسبندگی خوب به لایه زیرین بتنی، مقاومت کششی و مقاومت خمشی زیاد، نفوذپذیری کم، افزایش محافظت در برابر خوردگی، فولاد مسلح کننده مهار شده و مقاومت خوب در برابر حمله شیمیایی را داراست ACI 548.1R. همچینن گیرش سریع آن باعث کاهش زمان ترمیم می شود. به دلیل زمان گیرش سریع باید در محل پیمانه شود. زمان عملآوری بتن پلیمری به طور مستقیم مرتبط با پلیمر و دیگر عناصری است که مورد استفاده قرار میگیرد. دمای پایین یا انتخب ناصحیح پلیمر ممکن است سبب افزایش چشمگیر زمان گیرش شود.
در نتیجه، دمای بالا ممکن است باعث کاهش زمان کار کردن تراز قابل قبول باشد. بتن پلیمری به طور چشمگیری ضریب انبساط حرارتی بالاتر از لایه زیرین بتنی دارد و در این محل پروژه دما قابل کنترل نیست، سنگدانهها در مخلوط بتن پلیمری باید به دقت دانه بندی شوند و برای حداقل کردن فاصله بین ذرات سنگدانه ها نسبت بندی شوند. این مسئله مهم است که برای کاهش ترک خوردگی و تنش های داخلی حاصل از دوره های تنش حرارتی دراز مدت، جایدهی بتن پلیمری در نزدیک محدوده متوسط دمای بهرهبرداری باشد. در بسیاری حالت ها برخی ترک خوردگی ها باید پیش بینی شود و ترمیم بیشتری نیاز باشد.
بتن پلیمری همچنین دارای مدول کشسانی با تفاوت چشمگیری نسبت به لایه زیرین است. بیشتر بتن های پلیمری دارای مدول کشسانی پایین است و می تواند در جهت کاهش تنش هایی که رشد کردهاند، مفید باشد. دیگر ویژگی های متفاوت مواد، به ویژه ضریب انبساط حرارتی، ممکن است مواد غیر مناسبی برای سازههای ترمیمی بوجود آورد.
بیشتر پلیمرهای استفاده شده در بتن پلیمری با حرارت دهی نرم می شوند. ویژگی های مکانیکی به طور چشمگیری بعد از دماهای تغییر شک دهنده حرارتی، تغییر می کند. HDT. HDT برای هر ترکیببندی (فرمول) متفاوت است، اما برای این سیستم های قابل استفاده در ساخت بتن محدوده ای از 16 تا 71 درجه سانتیگراد دارد. برخی پلیمرها در دماهای بالاتر به صورت مناسبی عمل آوری نمی شوند و در آتش گسیخته میشوند ACI 503R. محلول های پوشش دهنده سطحی و عایقهای بتن پلیمری ممکن است نرم شوند.
کارگران اجرایی معمولا تجربه ای در کار کردن با بتن پلیمری ندارند و آموزش ویژه برای آنها نیاز است. رطوبت در سنگدانه ها یا روی سطح بتن، تاثیر معکوس بر بتن پلیمری دارد و تمیز کردن دقیق حلالها ضروری است. این حلالها به روش های خاصی برای دور انداختن مواد مضر نیاز دارند.
تجهیزات ویژه در برابر بخار و قابلیت انتقال برخی مواد ضروری است. بتن پلیمری معمولا با ظاهر بتن مجاور خود آمیخته و یکدست نمی شود ACI 503,548.1R
خصوصیات بتن پلیمری به طور چشمگیری متفاوت از بتن لایه زیرین است. چون هزینه مواد و اجرای بتن پلیمری بالاست فقط برای ترمیم هایی با الزامات غیر معمول و در شرایط محیطی مورد تقاضا برای ارتقای بهبود ویژگی های بتن پلیمری استفاده می شود.
ملات سیمانی
ملات سیمان پرتلند، حاوی سیمان پرتلند، سنگدانه های ریز و آب است. ملات سیمانی به طور مستمر در پیمانههای کوچک در محل کارگاه، مخلوط می شود، بنابراین مشکلاتی برای نگهداری یکنواخت خصوصیات آن رخ میدهد. به علت نبود سنگدانه های درشت، حجم آب زیاد، مقدار سیمان بالا و نسبت بالای خمیر به سنگدانه، ملات سیمانی جمع شدگی بیشتری نسبت به بتن خواهد داشت و اغلب منجر به ترک خوردگی بیشتری میشود. همچنین ترمیم بیشتری نیاز است. افزودنی های کاهش دهنده آب (روان کنندهها)، اجزای منبسط شونده و دیگر اصلاح کننده ها برخی اوقات برای کاهش جمع شدگی استفاده می شوند. ضریب انبساط حرارتی بستگی به مقدارسنگدانهها، نوع و اندازه و مقدار سیمان دارد. بنابراین، برخی تفاوتها در خصوصیات حرارتی بین ملات و بتن مشابه است.
ملاتهای ترمیمی از پیش بستهبندی شده در بازار موجود است. سیمان، سنگدانه های ریز، افزودنیهای خشک به تناوب، اجزایی هستند که در ایستگاه مرکزی ترکیب و تولید و با اندازه های مختلف بسته بندی میشوند. مواد بسته بندی شده دارای تقاضا بیشتر، سازگارتر و قابل پیش بینی برای عملکرد مناسب در کارگاه است. مزایای دیگر آن شامل موارد زیر است، البته تنها محدود به این موارد نمی شود.
— اختلاط و کنترل کیفیت بهتر در محل کار. معمولاً فقط در محل کار آب به آن اضافه می شود.
— کنترل کیفیت در طول تولید اغلب تولید کننده ها بازرسی می شوند و آزمون از مواد برای مطابقت آنها با مشخصات فنی قبل از ترک مواد از کارخانه، صورت می گیرد. برخی تولید کنندگان توسط سازمان بینالمللی استاندارد (ISO) تایید شده اند، به این معنی که روند تولید و روش های آنها با این اسناد سازگار است. باید توجه شود که گواهینامه ISO به معنی تولید موفق است، نه تضمین تولید خوب
— مواد بر پایه عملکرد، نسبت بندی مخلوط اغلب شامل افزودنی ها با خصوصیات اجزای طرحی شده برای انطباق با نیازهای خاص از قبیل تائید برای انطباق با آب آشامیدنی است (گواهینامه NSF). مقاومت در برابر ذوب و انجماد، گیرش سریع، مقاومت سایش و جمع شدگی کم است.
— داده ها به سهولت در دسترس است. نتایج آزمون عملکرد تولید کننده معمولا موجود است. صفحه دادههای اطلاعات تولید، برای ارزیابی کاربر (اعمال کننده) و برای مقایسه مشاور با آزمون در محل کارگاه، تهیه میشود. البته تقاوت در روشهای آزمون باعث ایجاد اختلافاتی در ویژگی مواد میشود. روش های آزمون های اصلاح شده ممکن است گمراه کننده باشد.
— برخی مخلوطها می تواند حاوی سنگدانه های درشت برای تولید بتن با ضخامت بالا در ترمیم باشد. این مخلوطها دارای خصوصیات مشابه بیشتری به بتن نسبت به ملاتها هستند.
این مواد بسته بندی شده دارای محدودیت زمانی و دوره نگهداری اند و نباید بعد از انقضای محدودیت زمانی مصرف شوند.
ملات میکروسیلیس
ملات میکروسیلیس، ملات سیمانی است که میکروسیلیس به آن اضافه شده است. میکروسیلیس افزایش دهنده مقاومت چسبندگی و چسبندگی ملات است. ملاتمیکروسیلیس همچنین دارای مقاومت فشاری و کششی افزایش یافته، کاهش نفوذپذیری و افزایش خصوصیات مقاومت ویژه الکتریکی است. همچنین مقاومت بیشتری در برابر حمله شیمیایی دارد. نداشتن سنگدانه های درشت باعث افزایش جمع شدگی و تمایل بیشتر به ترک خوردگی است.
این مخلوط مزایای استفاده از مواد بسته بندی شده را دارد علاوه بر آن مزایای ترکیب شدگی میکروسیلیس در داخل ترمیمی را نیز شامل می شود. میکروسیلیس اضافه شده در کارگاه ممکن است مشکلاتی در پخش دقیق به همراه داشته باشد.
ملات سیمان پلیمری
ملات سیمان پلیمری شامل ملات سیمان با اصلاح کننده های پلیمری اضافه شده به آن است. در مقایسه با ملات سیمان، ملات سیمانی پلیمری دارای مقاومت اتصال عالی وچسبندگی، مقاومت اصلاح شده در برابر ذوب شدن و انجماد و کاهش نفوذپذیری، افزایش مقاومت ویژه الکتریکی و مقاومت در باربر حمله های شیمیاییها است. البته انتظار می رود در کار کردن با هر ملات، جمع شدگی و ترک خوردگی افزایش یابد. این مسئله به علت وجود نداشتن سنگدانه های درشت و مقدار سیمان و آب بالا اتفاقد می افتد.
ملاتهای ترمیمی بسته بندی شده حاوی پلیمر خشک کاربردهای فراوانی دارد. پلیمر ممکن است همچنین بعنوان جزء ثانویه به صورت مایع پخش شود. در آن صورت حاوی پلیمر مایع، آب و معمولاً دیگر مواد مضاعف نسبت بندی و جهت تولید مواد ترمیمی بستهبندی شود.
ملات سیمانی- فسفات- آمونیوم- منیزیم MAPCM
ملاتی است که به طور کامل جانشین سیمان پرتلند شده است. این ملات در ترمیمهای ویژه از قبیل جایی که احتیاج به رشد مقاومت بسیار سریع، جمع شدگی کم، کاربرد در شرایط زیر یخبندان، یا مقاومت چسبندگی (اتصال) خیلی بالا دارد، استفاده می شود.
ملات پلیمری
ملات پلیمری شامل سنگدانه ریز با پوشش (چسبندهای) از پلیمر است. ملات پلیمری دارای خصوصیات چسبندگی قابل قبول، پایداری حجم خوب، مقاومت فشاری و کششی نسبتا بالا، مقاومت در باربر انجماد و ذوب شدن نسبی، نفوذپذیری پایین، مقاومت ویژه الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی بالاست. همچنین گیرش سریع این ملات اجازه می دهد ناحیه ترمیم در مدت زمان کوتاهی به حالت بهره برداری برگردد.
همانند بتن پلیمری، زمان عمل آوری ملات پلیمری با پلیمر، دمای لایه زیرین بتنی و دمای هوا نسبت مستقیم دارد. ملات پلیمری به طور کلی گیرش بسیار سریعتر از ملات سیمان هیدرولیکی دارد، دمای کم یا انتخاب پلیمر برای کاربردهای ترمیم خاص مناسب نیست و ممکن است افزایش چشمگیری در زمان گیرش ایجاد شود.
ضریب انبساط حرارتی و مدول کشسانی ملاتهای پلیمری با لایه زیرین بتن بسیار متفاوت است. تفاوت کرنش بین ملات ترمیمی و لایه زیرین بتن، ناشی از حرارت بالای برخی ترکیبات پلیمری، دمای متفاوت خارجی و تفاوت در مدل کشسانی، می تواند باعث ترک خوردگی و نچسبیدن ترمیمها شود. این مسئله به ترمیم های اضافی منجر می شود.
پلیمرها وقتی در ملات پلیمری در حالت خمیری حرارت دهی می شوند، در هنگام سرد شدن سخت میگردند. خصوصیات مکانیکی آنها پس از HDT تغییرات چشمگیری دارد. HDT هر فرمولاسیون (ترکیب بندی) متفاوت است، اما برای هر سیستم مورد استفاده در اجرای بتن، در محدوده 16 تا 71 درجه سانتیگراد است. برخی پلیمرها در دماهای بالا عمل آوری نمی شوند و در آتش نرم میشوند. به ACI 503R مراجعه شود.
کارگران اجرایی معمولاً در کار با ملات پلیمر تجربه ندارند و نیاز به آموزش های ویژه دارند. رطوبت در سنگدانه یا بر روی سطح لایه زیرین بتنی تاثیر معکوس بر ملات پلیمری دارد. تمیز کردن ویژه محلولها ضروری است. تجهیزات ایمنی خاص و احتیاطات برای بخار و قابلیت اشتغال برخی مواد ضروری است. ملات پلیمری معمولا از نظر ظاهری با بتن موجود مجاور خود همخوانی ندارد.
انواع بتن های جایگزین شده و لایه های رویی
بر پایه ضخامت معمول ترمیم و روش های معمول برای اجرا و اعمال این مواد، در این بند بر روی بتن جایگزین شده و رویه ها بحث می شود که در سه رده (طبقه) بتن های جایگزین شده با ضخامت بالا 0شامل کل مقطع جایگزین شده) به علاوه رویه، بتن جایگزین شده با ضخامت کم به علاوه رویه و رویه های نازک تقسیم بندی می شوند. هدف مشخص مواد ترمیمی، بتن جایگزین شده با ضخامت زیاد و رویه نازکتر از 19 تا 25 میلیمتر است و مواد ترمیمی شامل سنگدانه های ریز و درشت، بتن جایگزین شده با ضخامت کم و رویه با حداقل 6/1 تا 2/3 میلیمتر ضخامت است. این کار به این جهت است که بافت و رنگ اطراف بتن مناسب باشد. اگر به کمک تجربه قبلی پردخت کاری مشکل و بحرانی است. راهکارهای ویژه از قبیل استفاده از سیمان سفید، رنگ زدن مواد ترمیمی، مواد اختصاصی یا اجرای ترمیم های سطحی مفید است.
جایگزینی بتن با ضخامت بالا و رویه ها
بتن با ضخامت بالا جایگزین و رویه، با ضخامت کمتر 19 تا 25 میلیمتر، تعریف می شود. معمولا مواد ترمیمی که شامل سنگدانه های ریز و درشت است برای بتن جایگزین شده با ضخامت بالا به علاوه رویه اجرا می شود، کاربرد و اجرا در سطح افقی دارای الزامات متفاوتی نسبت به اجرا آنها در کاربردهای عمودی و بالای سر است.
کاربرد (اجرا) در سطوح فوقانی (افقی)
موادی که برای جایگزینی بتن با ضخامت بالا و رویه ها در کاربردهای سطوح فوقانی استفاده میشود شامل بتن، بتن با میکروسیلیس، بتن پلیمری سیمانی، MAPCC و بتن پلیمری است. بتن معمولاً بیشترین استفاده مواد را دارد، زیرا هزینه کمتر، سهولت در اجرا و سازگاری کافی با بتن لایه زیرین دارد. هزینه بتن یا میکروسیلیس به طور متوسط بیشتر از هزینه بتن متداول است و از آن برای لایه های رویی محافظ و برای بتن جایگزین در جاهایی که ارتقای خصوصیات مد نظر است، به کار میرود. بتن سیمان پلیمری برای رویههای محافظ و برای جایگزینی با در نظر گرفتن هزینه بالای آنها استفاده می شود. MAPCC برای بتن جایگزین به عنوان راه حل هایی که هزینه ان با الزامات ترمیم ویژه از قبیل حداقل تعطیل شدن کار، ارزش دارد، استفاده می شود. بتن پلیمری نیز برای جایگزینی بتن و رویه ها به عنوان راه حل در جاهایی که هزینه آن به وسیله الزامات ترمیم ویژه ارزش دارد، از قبیل حداقل تعطیل شدن کار یا مقاومت در برابر حمله شیمیایی، استفاده می شود.
کاربرد در شرایط قائم و بالای سر
برای این نوع کاربردها دو مفهوم معمول برای ترمیم پیروی نمی شود و چسبندگی مواد ترمیم در طول کاربرد آن و عمل آوری مواد ترمیمی، برای مقاومت نیروی جاذبه تعیین کننده هستند. همچنین، جایگزینی بتن به صورت قائم و بالای سر معمولا در معرض تهاجم عوامل محیطی در جایی که مواد واکنشزا، گازها، شیمیایی ها و رطوبت بالا یا آب، از قبیل ترمیم ایستگاه فاضلاب، ایستگاههای تولید مواد شیمیایی، قرار داشته باشد. بیشتر اوقات، مواد ترمیمی اصلاح شده دارای چسبندگی و کیفیت بالای مواد و اصلاح خصوصیات دوامی است.
خصوصیات طراحی شده ترمیم دارای روش اجراهای مشخص است. روش های اجرا معمولاً شامل قالب و قالبگیری، سنگدانه های پیش آکنده، جایدهی یا گرانروی بالا و فشار بادی (بتن پاششی) و اعمال با ماله است.
ترمیم های با قالب و قالبگیری
در ترمیم های با قالب، ناحیه ترمیم قالب بندی شده و مواد ترمیم براساس جریان ثقلی یا پمپ کردن از میان بازشویی در قالب یا از میان سوراخی در لایه زیرین بتن، جایدهی می شوند. موادی که برای ترمیم با قالب و قالبگیری استفاده می شود، شامل بتن، بتن با میکروسیلیس، بتن پلیمری سیمانی و بتن پلیمری است. این نوع ترمیم بتن مخصوص مواردی است که برای جایگزینی بتن به صورت قائم در جایی است که مقاومت کمی در باربر نیروی ثقلی احتیاج است به علت هزینه کم، سهولت اجرا و سازگاری کافی با بتن لایه زیرین. بتن میکروسیلیسی یا بتن سیمان پلیمری برخی اوقات جایگزینی برای بتن است، زیرا مقاومت چسبندگی آنها افزایش یافته است. ترمیم های قائم و بالای سر دارای زحمت بیشتر و برخی اوقات دارای مقادیر ترمیم کوچکتری است. هزینه متوسط برای بتن های سیمانی- پلیمری اغلب عامل کنترل کنندهای نیست، زیرا ترمیم های با قالب و قالبگیری دارای عمل آوری خود به خود است. ترک خوردگی جمع شدگی پلاستیک و ترک خوردگی سخت شدگی به طور معمول کاهش می یابد. بتن پلیمری تنها راه حلهای ویژهای در جایی که مقاومت چسبندگی خوب و خصوصیات دوام با توجه به هزینه آن مورد استفاده قرار میگیرد و الزامات روش اجرای آن احتیاج به آموزش های ویژه ای دارد. همچنین الزامات قالب بندی آن ویژه است، زیرا اکثر مواد پلیمری، دارای چسبندگی قوی است.
ترمیم های بتن با سنگدانه های پیش آکنده
در فرآیند بتن با سنگدانه های پیش آکنده، سنگدانه های درشت از پیش در قالب قرار داده می شود و گروت سیمان- ماسه (معمولا با افزودنی ها) یا مواد رزینی با تزریق در داخل قالب از پایین ترین نقطه صورت میگیرد. در نتیجه بتن یا بتن پلیمری ترمیم، حاصل میشود. بتن با سنگدانه های پیش آکنده حاوی درصد زیادتریسنگدانه های درشت نسبت به بتن است که با قالب اجرا می شود. ACI 304.1R , 304R
به علت اینکه سنگدانه های درشت از پیش قرار داده می شود و گروت و رزین با فشار پمپ میشود جداشدگی به ندرت مشکل ساز می شود و در واقع همه فضاهای خالی لایه زیرین را با گروت و رزین پر میکند. جمع شدگی ناشی از خشک شدگی بتن با سنگدانه های پیش آکنده کمتر از نصف بتنهای متداول است چرا که اتصال نقطه به نقطه سنگدانه های درشت وجوددارد. ACI 304.1R
سنگدانه های پیش آکنده احتیاج به مهارت اجرایی ویژه برای اجرا و نصب قالب ها با حداقل نشت، برای جایدهی مطلوب سنگدانه های درشت متراکم شده و برای تزریق صحیح گروت یا رزین دارند. تجهیزات ویژهای برای پمپ کردن گروت احتیاج است. ترمیمها همچنین باید با لرزش خارجی متراکم شوند.
مواد از پیش بسته بندی شده حاوی افزودنی های کاهش دهنده زیاد آب (فوق روانکننده) و میکروسیلس، بطور ویژه برای ترمیم های با سنگدانه های پیش آکنده ساخته می شود و کاربردهای گروت پلیمری سیمانی بدون، چون و چرا موفقیت آمیز است.
ترمیم های با بتن پاششی
بتن پاششی ملات یا بتنی است که به طور بادی در گرانروی بالایی در داخل سطح قرار می گیرد ACI 506R. بتن پاششی می تواند حاوی الیاف مسلح کننده و افزودنی ها باشد. بتن متداول و ملات، بتن با میکروسیلس و ملات بتن و بتن سیمانی- پلیرمی و ملات می تواند همگی به وسیله بتن پاششی جایدهی شوند. همه اجزای بتن پاششیمی تواند در مخلوط کن ترکیب شود (در مخلوط تر) یا اجزای جامد میتوند در مخلوط کن ترکیب شود و سپس در نازل بتن پاششی آب به آنها اضافه شود (مخلوط خشک).
همه موادی که برای بتن پاششی در کارگاه مخلوط می شود باید مطابق با ASTM C1436 و بتن پاششی از پیش بسته بندی شده مطابق با ASTM C1480 باشد. برای اضافه کردن و کنترل دقیق افزودنیها در بتن پاششی مخلوط خشک مشکلات بیشتری پدید می آورد. جایدهی صحیح بتن پاششی دارای شرایط قابل مقایسهای به جهت هزینه اجرا و قالب بندی بتن مشابه است. اگر چه عملیات بتن پاششی ممکن است باعث کاهش مقدار هوای داده و محبوس بتن شود. جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ترکهای ناشی از آن مشکل برخی مخلوطهای بتن پاششی است. این مشکل به دلیل دانه بندی نامنسب ماسه، آب خیلی زیاد، و وجود نداشتن سنگدانه های درشت تر از mm13 است. الیاف مسلح کننده یا مسلح کننده های سیمی- جوش شده برای کنترل ترک خوردگی استفاده می شود. برای اطلاعات بیشتر به ACI 506.1R مراجعه شود.
-خصوصیات مواد
1 – پایداری
- خصوصیات مکانیکی:
2- مدول کشسانی
3- ضریب انبساط حرارتی
4- مقاومت چسبندگی
5- مقاومت کششی
- خصوصیات اجرا:
6- چسبندگی
7- راحتی اجرا
8- دوام در برابر ذوب و انجماد
9- نفوذپذیری
10- مقاومت الکتریکی
11- مقاومت در برابر حمله شیمیایی
12- تغییر شکل حرارتی کم یا انتقال دما
برای اعمال بتن پاشی، تجهیزات ویژهای نیاز است و مهارت کاربر نازل نیز به دلیل وضعیت کاربرد، بسیار تعیین کننده است. روند بتن پاششی کردن یا ایجاد غبار، پخش شدگی زیاد و بازگشت بتن همراه است که می تواند موجب بهم زدن نواحی اطراف و تجهیزات شود. بازگشت بتن نباید در داخل مواد ترمیمی مخلوط شود.
بتن بر پایه سیمان و ملات معمولا برای بتن پاششی استفاده می شود، زیرا هزینه کمی دارد و آسان اجرا میشود، همچنین سازگاری دقیق با لایه بتن زیرین دارد. بتن بامیکروسیلیس و ملات به طور متناوب استفاده می شود، زیرا مقاومت چسبندگی افزایش و چسبندگی خوبی درمقایسه با بتن سیمانی و ملات سیمانی دارد. در نتیجه سودمندی اجرا افزایش می یابد و از دست رفتن بتن به دلیل بازگشت مصالح کاهش مییابد. تجربه نشان می دهد که عمل آوری زود هنگام با رطوبت کامل بتن پاششی و با میکروسیلیس تا حد زیادی از ترک خوردگی زیاد در طول دوره عمل آوری جلوگیری می کند. به علت مشکلات در اختلاط، حمل و تمیز کردن، بتن سیمان- پلیمری و ملات معمولا برای بتن پاششی، استفاده نمی شود.
ترمیم های اعمال شده با ماله
در این نوع ترمیم ها، مواد ترمیمی به طور مستقیم به مکان ترمیم با ماله (یا برخی از اوقات با دست). اعمال میشود. مواد اعمال شده در خلاف جهت لایه زیرین برای اتصال بدون هوا و مطلوبتر با ماله فشرده میشود. این ترمیم ها بسته به چسبندگی ابتدایی بین مواد ترمیم تازه و لایه زیرین بتنی برای جایدهی رضایتبخش است. این ترمیم ها مزایای قالب بندی برای حمایت مواد تا گیرش نهایی با فشار بادی برای افزایش فشار و چسبندگی بیشتر و پیوند مواد اعمال شده را ندارد. سنگدانه های درشت معمولا در مواد ترمیمی وجود ندارند، زیرا سنگدانه های درشت باعث کاهش چسبندگی در نقاطی که مواد تحت کشیدن ثقلی و جدا شدن از ناحیه ترمیم قبل از اینکه مواد بتوانند بگیرند (گیرش کنند)، می شود.
مواد ترمیمی شامل ملات سیمان، ملات سیمان- پلیمری و ملات پلیمری است که در ترمیمهای اعمال شده با ماله استفاده می شود. برای بتن جایگزین با ضخامت بالا تنها در شرایط خاص غیر معمول، از قبیل وقتی که بتن جایگزین دارای محدودیت در اندازه و تعداد یا در مکان های نسبتا دسترس ناپذیر است، استفاده میشود. نبود سنگدانه های درشت در برخی خصوصیات بسیار مهم لایه زیرین بتنی تاثیر دارد، مانند جمع شدگی ناشی از خشک شدن، ضریب انبساط حرارتی، و مدول کشسانی.
بتن جایگزین شده با ضخامت کم و رویه ها
مواد ترمیمی برای این مورد (این راهنما حداقل دارای ضخامت mm6/1 تا 2/3 و کمتر از mm19 تا 25 تعریف میشود) شامل سنگدانه های ریز، بتن جایگزین شده و رویه هایی که حداقل mm19 ضخامت دارند. به طور معمول حاوی کمی سنگدانه های درشت هستند. بتن جایگزین شده که با ضخامت کم و رویهها نسبت به بتن های جایگزین شده با ضخامت بالا و رویه ها که در ملاتهای ترمیمی استفاده می شود، متفاوت هستند. موادی که در این شرایط استفاده می شود ملات سیمان، ملات بامیکروسیلیس، ملات سیمان- پرتلندی، MAPCM و ملات پلیمری است.
خصوصیات ملاتهای ترمیمی سازش کمتری با خصوصیات لایه زیرین بتنی و نسبت به مخلوطهای بتنی در ترمیم های که با ضخامت بالا استفاده می شود، دارد. جمع شدگی و ترک خوردگی افزایش می یابد که مشکلات معمولی برای بتن های جایگزین شده کم ضخامت و رویه ها به بار می آورد و ممکن است به ترمیم بیشتری نیاز باشد. ملاتهای مواد پلیمری دارای ضریب انبساط حرارتی متفاوتی نسبت به لایه زیرین بتنی است و باعث میشود جابجایی نسبی بین ملات ترمیمی و لایه زیرین اتفاق بیفتد.
اختلاط و جایدهی صحیح و شروع فرآیند عمل آوری بسیار مهم در ترمیمهایی است که ضخامت آنها کاهش یافته است. ملات های ترمیم به طور متناوب در محل کارگاه پیمانه می شود و نگهداری قوام و حفظ کیفیت آنها مشکل است. برای رسیدن به کاربرد رضایتبخش، تجربه کارگر بسیار مهم است. عمل آوری به موقع و کافی بجز برایملات پلیمری که احتیاج به عمل آوری ندارد، بسیار مهم است. اضافه کردن شن نخودی (با اندازه 6 تا 10 میلیمتر) می تواند برای عملکرد ترمیم مفید باشد. ملات سیمانبرخی اوقات برای بتن جایگزین با ضخامت کم و رویه ها استفاده می شود، اما مستعد ترک خوردگی ناشی از جلوگیری جمعشدگی و جمع شدگی بیشتر ناشی از خشک شدگی است. ملات با میکروسیلیس و ملات سیمان- پلیمری به طور معمول استفاده می شود، زیرا باعث افزایش پیوند و مقاومت کششی برای اعمال در لایههای ضخیمتر در سطوح قائم و بالای سر و افزایش سودمندی می شود. ملات پلیمری برخی اوقات استفاده میشود، ولی باید در نسبتبندی مخلوط آن و جزئیات ترمیم توجه کرد. لایه زیرینی بتنی به ندرت باعث ترک خوردگی و نچسبیدن بتن جایگزین می شود. این حالت ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که بهره برداری از مواد ترمیمی در گستره زیادی از دماهای مختلف باشد. به علاوه، پیوند و چسبندگی، مقاومت کششی و خصوصیات دوام مطلوب، اکثراً در ترمیم های نازک حاصل می شود. ACI 548.1R
رویه های نازک
رویه های نازک تعریف شده کمتر 6/1 تا 2/3 میلیمتر ضخامت دارد. برای کاربرد در جاهایی که ملزومات ویژهای بر روی مواد ترمیمی، از قبیل تاثیرات شدید سطح در معرض بخار آب و جذب بیشتر لایه زیرین وجود دارد. این رویه ها در بدو طراحی برای ترمیم خرابی ها و ناهمواریهای سطحی به کار میرود. معمولاً بیشترین استفاده مواد از ملات سیمانی، ملات با میکروسیلیس، ملات سیمان پلیمری و ملات پلیمری است. مواد ترمیمی نازکتر رفتار متفاوتی با لایه زیرین بتنی بدارد و خصوصیات مواد ترمیمی، از قبیل مقاومت کششی و پیوند، بسیار مهم است. برای عملکرد ترمیم رضایتبخش، به کار بردن صحیح مواد مهم و تعیین کننده است و کارگرهای اجرایی بطور متناوب احتیاج به آموزش ویژه در اختلاط و جایدهی مواد ترمیمی دارند. عمل آوری به موقع و دقیق نیز بسیار مهم.
برخی اوقات ملات سیمان در رویه های نازک استفاده میشود. موارد مورد نظر مختلف است و مواد با چسبندگی و مقاومت های کششی بالاتر دارای رفتار متفاوت با لایه زیرین است. ملات میکروسیلیس، ملات پلیمری- سیمانی و ملات پلیمری معمولاً استفاده می شوند، زیرا آنها دارای چسبندگی، مقاومت های کششی، و خصوصیات اصلاح شده داومی مطلوب هستن. از نظر پایداری ملات پلیمری عملکرد اصلاح کنندهای دارند. همچنین ترمیم در مقاطع نازک تر، مدول کشسانی کم ملات پلیمری، کاهش دهنده تنشهای تولید شده به وسیله تفاوت انتقال حرارت و پیوند و مقاومت های کششی و چسبندگی ملات پلیمری، اغلب جبران کننده تنش های تولید شده است.
تهاجم محیطی و کاربردهای بیرونی
در تهاجم محیطی و کاربردهای بیرونی دیدگاه، ترمیم ممکن است شامل پوشش دادن میلگردهای مسلحکننده در بتن های جایگزین شده یا عایق کردن (پوشش) سطح یا پوشش دادن روی جایگزین شدهها و سازه به جهت اصلاح دوام بیشتر باشد. محافظت کاتدی، محیطهای فعال و غیر فعال برای سازهها در محیطهای خورنده قابل ملاحظه است ACI 222R. در دیدگاه ترمیم باید به حلقه آند، یا هالو، تاثیر آن در اطراف بتن موجود جایگزین شده ای که لازم است ترمیم شود و تحت خوردگی مسلح کننده هاست، توجه شود. در تهاجم محیطهای شیمیایی یا دیگر کاربردهای معمول، عایقکننده های سطح، پوشش دهندهها، رویه بتنی با میکروسیلیس، بتن ملات سیمانی پلیمری، و بتن پلیمری استفاده میشود. ACI 201.2R
دوام ترک
ترک ها در بتن به چند دلیل ناخوشایدند،اگر ترک ها زنده نباشند می توان از ترمیم کننده های بتن به مانند MTOSIVE 1020 یا ترمیم کننده بر پایه اپوکسی MTOFLOW650ااستفاده نمود ،در نظر داشته باشید برای تست اینکه ترک زنده است یا مرده باید از ترک سنج ها یا استفاده از مهر گچی پیشنهاد می گردد،در صورت اینکه ترک زنده باشد حتماً پیشنهاد می گردد از تست ها و آزمایش های غیر مخرب به مانند التراسونیک بتن(اولتراسونیک بتن) انجام گردد که میزان و تعیین عمق ترک در بتن مشخص شود جهت الاعات بیشتر با واحد خدمات آزمایشگاهی بتن کلینیک بتن ایران تماس حاصل فرمایید.
و اما از نظر زیبایی ممکن است زشتی و بدنمایی قابل ملاحظهای داشته باشند. ترکها ممکن است اجازه دهند عوامل آسیب رسان سریعتر و بیشتر وارد بتن شوند، خوردگی فولاد مسلحکننده (میلگردها) با سهولت دسترسی به وسیله رطوبت، اکسیژن، کلراید، اکسید کربن و دیگر شیمیاییهای مهاجم و گازها به داخل بتن میسر شود. ترکها ممکن است سرانجام موجب آسیبهای جدی سازه یا گسیختگی ترکیبات و اجزای سازه شوند. هدف از ترمیم ترکها، برآورده شدن یک یا چند هدف زیر است. ACI 224.1R
1- مرمت کردن و افزایش مقاومت اعضای ترک خورده
2- مرمت کردن و افزایش سختی اعضای ترک خورده
3- اصلاح عملکرد
4- جلوگیری از نفوذ مایعات
5- اصلاح ظاهر سطوح بتنی
6- اصلاح دوام
7- جلوگیری از رشد و توسعه محیط خورنده در مسلح کننده ها
به علاوه، ترمیم ترکها ممکن است موارد زیر را نیز فراهم کند:
— اصلاح شرایط بهداشتی و پاکیزگی
— کاهش نفوذ پذیری گاز
— کاهش انتقال صدا
برای ارزیابی ترمیم، ترکها بر پایه عوامل ایجاد شدن، عرض، پایداری (ترکهای فعال یا بی اثر)، شرایط محیطی که ترک در معرض آن است (اگر مرطوب باشد، نشت کردن به طور فعال یا در معرض عوامل شیمیایی مضر) و ملزومات سازهای طبقهبندی می شوند. فقط یک طرح جامع و استاندارد و تایید شده میتواند تعیین کند که ترکهای سازه مشکلات مهمی ایجاد می کند و باید ترمیم شود. ترکهای سازهای به وسیله بارهای اعمال شده، نیروها و دیگر جزئیات خارجی ایجاد میشود. هرگاه طرح استانداردی برای الزامات تعیین شدهداشته باشیم، انتخاب مواد ترمیم ترک عملی است. ACI 1224.1R, USACE
تعداد زیادی مواد ترمیم برای ترک موجود است. اطلاعات اضافی درباره هر مواد، از قبیل مزایا، محدودیتها، کاربردهای ویژه و استانداردها برای کمک به تعیین مشاور است.
ترکهای با عرض کمتر mm 05/0
بطور کلی ترکهای با عرض کمتر mm05/0 مشهود نیستند. ترکهای خیلی نازک ممکن است در هنگام هیدراته شدن سیمان به صورت خودبخودی بهبود یابند و یا ممکن است با کربناته شدن، به شکل کربنات کلسیم و بلورهای هیدروکسید کلسیم سبب عایق شدن ترکها شوند. سازه باید به طور دورهای برای بررسی پتانسیل افزایش یابندهای در عرض ترکها، در طول مدت بهرهبرداری، بازرسی شود. با گذشت زمان افزایش عرض ترکها نشان می دهد که مشکلات دیگری نیز وجود دارد که باید ارزیابی و سپس ترمیم شوند.
ترکهای با عرض بیشتر از mm 05/0
رزین اپوکسی
اپوکسی ها در گروه رزین های مصنوعی اند. رزین های اپوکسی MTOBONDP1800 همواره نیاز به مخلوط کردن کامل با سختکننده یا ترکیبات عمل آوری دارند. معمولاً آمین ها، برای شروع واکنش شیمیایی منجر به نتایج غیر معمول در خصوصیات چسبندگی می شوند.
به دلیل مقاومت چسبندگی بالا، تعداد زیادی از اپوکسی ها برای چسبندگی MTOBOND P 1800 و آببندی MTOTOP 107ترمیم سازهای مورد استفاده قرار می گیرند در بعضی از موارد نیز استفاده از مواد آب بندی نفوذگر MTOPAN IC. برخی اپوکسی ها طاقت رطوبت را دارند به مانند MTOBOND P1800 و عمل آوری در حضور رطوبت است یا از مواد عمل آوری (کیورینگ مواد) از MTOCURE D550 استفاده می گردد استفاده از این مواد برای کیورینگ متریال های پایه سیمانی یا بتن پیشنهاد می گردد. در حالیکه تعداد کمی از اپوکسی ها ممکن است با حضور کمی رطوبت در حفرههای بتن به طور موثر چسبندگی با بتن داشته باشند. اغلب اپوکسی ها در حضور رطوبت دچار نچسبیدن به بتن خواهند شد. گستره وسیعی از گرانروی، مدول و نرخ واکنش اپوکسی ها وجود دارد که با ترکیببندیهای مختلف و سازگاری با الزامات کاربردی حاصل میشوند. اپوکسی ها تحمل ناچیزی در جمع شدگی دارند و این در اجرای آنها مهم است.
رزین سخت کننده باید به طور دقیق نسبت بندی و به خوبی مخلوط شود. هر انحرافی ممکن است ناشی از مواد باقیمانده نرم یا چسبناک مواد و عدم انطباق، در ملزومات مشخص شده باشد. در نتیجه، تجارب شخصی کاربر ضروری و تجهیزات تزریق ویژه مورد نیاز است. اگر ترکها دارای کثیفی یادیگر آلایندهها بر روی سطح داخلی باشند،اپوکسی ممکن است پیوند کافی با سطوح نداشته باشد و کاهش تاثیر مواد ترمیمی را به همراه داشته باشد. اغلب اپوکسی ها دارای محدودیت زیاد در قابلیت انعطاف پذیری اند و می توانند تحمل خیلی ناچیزی در جابجایی ترکها، داشته باشد. اگر احتمال پهن تر شدن ترک وجود دارد، احتمالا بتن اطراف ترک ترمیم شده، ترک می خورد.
عمل آوری اطراف اپوکسی ها باید مطابق با ملزومات ASTM C881/C881M نوع 4 باشد. برای ترمیم ترکها با عرض بیشتر از mm05/0 حداقل دمای 50 درجه سانتیگراد نیاز است. اگر ترمیم به منظور نگهداری و مرمت و یا افزایش مقاومت و سختی عضو باشد، لازم است که نکات ایمنی مرتبط با آتش سوزی بررسی شود. معمولاً دمایی که مواد ترک خورده در معرض آن هستند، کمتر از سطح آنهاست و در معرض قرار گرفتن در دمای بالا نباید باعث از بین رفتن کل مواد سازه در ترک ناشی از خصوصیات عایق کردن اطراف بتن شود.
همچنین اغلب در هر ترمیمی، مهارت و تجربه کارکنان منجر به بهترین کیفیت میشود و سطح بالای مهارت برای تزریق در اغلب اوقات برای ترمیم ها نیاز است.
اپوکسی
اپوکسی هایی که برای ترمیم ترکها استفاده می شود در محدوده mm6 تا 05/0 در عرض است. اغلب روشهای معمول به کار رفته در محدوده mm05/0 تا 12/0 با فشار تزریق مواد به داخل ترک صورت میگیرد. رزین های اپوکسی اغلب موادی هستند که در تزریق با فشار برای ترمیم ترکها در این محدوده عرضی استفاده می شوند. تشریح جزئیات ویژه و روش های تخصصی در این مقوله نمی گنجد. جزئیات روشهای تخصصی کاربردی در ACI 224.1R, 503R مطرح شده است. ترکها در دالهای افقی بین mm10/0 تا 6 است که می تواند با نیروی ثقلی یا قرار دادن در استخری از اپوکسی روی ترک پر شود. عمق نفوذ به وسیله گرانروی و کشش سطح رزین اپوکسی تعیین می شود. آزمایش کردن در محل پروژه، از قبیل تخمین هسته و بررسی تراوش به درون، باید راهبری شود. برای انطباق کافی نفوذ موارد بالای سر و افقی نازکتر با فشار تزریق میشود. اپوکسی ها ممکن است با گروت همراه با ماسه برای ترمیم ترکهای بزرگتر به کار رود.
ASTM C881 طبقه بندی اپوکسی ها را براساس گرانروی و محدودیت های دمایی انجام داده است. طبقه بندی استاندارد اپوکسی ها در 7 نوع متفاوت اپوکسی است. رزین های تزریق معمولا در نوع 1، طبقه بندی میشود. کاربرد آنها در پیوند بتن سخت شده با بتن سخت شده در حالت غیر باربر است اما میتوان به نوع 4 آنها نیز اشاره کرد که کاربرد آنها پیوند بتن سخت شده با بتن سخت شده اما در حالت باربر است.
متاکریلیت با وزن مولکولی بالا HMWM
HMWM استری است از اسید متاکریلیت حاوی اتم های کربن با پیوند دو تایی جدا شده است. وزن مولکولی بالا اصطلاحا متاکریلیتهای متفاوت با مقدار ناپایداری نقطه اشتعال آن استفاده میشود. وزن مولکولی به طور اختیاری 150 انتخاب میشود.
با توجه به مقاومت چسبندگی بالای این مواد، آنها برای ترمیم سازه ای مناسب اند. گرانروی پایین (25cp و کمتر) و سهولت بیشتر مخلوط نسبت به اپوکسی ها مخلوط کردن این مواد را آسان میکند. HMWMS با بسیاری مدول و نرخ های واکنش وجود دارد و به این دلیل در کاربردهای مختلفی قابل استفاده است.
گروت پلی یورتان شیمیایی
پلی یورتان شکل دیگری از گروتهای شیمیایی است. پلی یورتان ها اغلب به طور معمول برای مواد ترمیم ترکها نسبت به گروت های شیمیایی انتخاب می شوند و در داخل انواع آب دست و غیر آب دوست طبقهبندی میشوند.گروت شیمیایی پلی یورتان شامل رزین پلی یورتان که با آب واکنش میدهد و گرانتر از آن است و به صورت کف (انواع آب گریز) یا ژل (نوع آب دوست) موجود است. انواع آب گریز برای کارهایی که متناوباً مرطوب یا خشک می شوند، توصیه می شود. نوع آب دوست آنها باید به طور مستمر مرطوب باشد. USACE 1110-1-3500
گروتهای شیمیایی پلی یورتان معمولا برای ترمیم ترکهای مهم که مرطوب و فعال هستند و نشت قابل ملاحظهای دارند، استفاده می شود. این گروتها کمی انعطاف پذیرند، بنابراین ممکن است تحمل برخی تعمیرات در عرض ترک را داشته باشند. زمان واکنش در حالت کف مانند باید کنترل شود. معمولا از چند ثانیه تا چندین دقیقه متفاوت است. برای مثال در جایی که ترک نشست زیادی دارد، گروت شیمیایی پلییورتان ممکن است واکنش خیلی سریعی برای توقف نشت ایجاد کند. این گروتها نفوذی موثر دارند و روشهای تخصصی اجرای گروتهای شیمیایی روش محافظت خوبی برای ترمیم ترکهاست.
گروت شیمیایی پلی یورتان برای ترمیم سازه ای مناسب نیست، بعلاوه مهارت بالای کارکنان در طول مدت کار با تجهیزات ویژه تزریق نیاز است. نهایتاً، این مواد به طور معمول وقتی در معرض پرتو فرابنفش قرار میگیرند، پایدار نیستند. البته این مورد معمولا مورد توجه قرار نمی گیرد. زیرا مواد تزریق شده به داخل ترکهای تنگ در معرض کمترین پرتو فرابنفش است.
گروتهای شیمیایی پلی یورتان ممکن است برای ترمیم ترکهایی که عرضی برابر mm12/0 و بیشتر دارند، استفاده شود. این مواد با تزریق بر اثر فشار در فشارهای بالا، صورت می گیرد. رزین های اپوکسی برای ترکهای پنهان، مرطوب یا خشک مناسب است، اما گروتهای شیمیایی پلی یورتان برای تزریق های قائم، بالای سر و ترکهای افقی فعال یا نشت کننده مفید است. این ویژگی مخصوص کاربردهای قائم، بالای سر و افقی است. برای نگهداری مایعات، سدها، تونل ها، مجرای فاضلاب و دیگر سازههای نگهدارنده آب نیز مفید است.
استانداردهای رایجی برای گروتهای شیمیایی پلی یورتان موجود نیست. ASTM C1623. برای تعیین مقاومتهای کششی و خصوصیات ازدیاد طول گروت در همه نسبت های یورتان از آب استفاده میکند.
درزگیر پلی یورتان
محصولات پلی یورتان(MTOFLEX360) ناشی از واکنش بین گروه ایزوسیانات و گروه هیدروسیل است. درزهای پلییورتان نوعا حاوی پلیمر، پر کنندهها، رنگین سازها، عوامل عمل آوری، مواد مضاف چسبینده، روانکنندهها و حلالهاست. ACI 504R
عایقهای پلی یورتان به طور کلی تهیه کننده بهترین چسبندگی برای بتن و سطوح بنایی تمیز است و معمولا نیازی به آستر برای به دست آمدن این چسبندگی نیست. استفاده از آستر در بسیاری از کاربردها مفید است و چسبندگی را افزایش می دهد. خصوصیات مقاومت سایش آن بسیار عالی است. در مخزن آب و مخازن دیگر به علت اینکه خواص فیزیکی آنها در حالت فرو رفتن و غوطه ور شدن ثابت است، می تواند استفاده شود. عملکرد مواد تحت تاثیر پرتو فرابنفش، سطح درزگیر تمایل به سفید شدن و خاک مانند دارند (مانند گچ خوردگی). در صورت در معرض قرار گرفتن زیاد، برای عملکرد بهینه درزگیرهای پلی یورتان باید مورد بازرسیهای منظم و نگهداری قرار داشته باشد. درزگیرهای پلی یورتان برای عایق کردن ترکهایی که عرضی آنها از 5/2 تا 50 میلیمتر است، استفاده میشود. طراحی صحیح اتصال و جزئیات اجرای درزگیر برای اطمینان از نتیجه مطلوب، مهم و تعیین کننده است. جابجایی اتصال معمولا نیاز به عملکرد خوب درزگیر دارد و شکنندگی در پیوند و اتصال خیلی اوقات ایجاد میشود. قرار دادن درزگیر به صورت قائم در زمانی که کشیدگی افقی داریم، وقتی مجاز است که چسبنده پلاستیکی نازکتر باشد. حداقل کردن تنشهای ایجاد شده دردرزگیر در نسبت عرض به ضخامت 2 به 1 است. حداکثر عرض اتصال به طور کلی mm25 است. برخی تولید کنندگان ممکن است با عرض تا mm50 را اجازه دهند. حداقل عرض اتصال mm6 است. بنابراین ترکها باید دارای مطابقت با این محدودیت ها باشند. حداقل ضخامت اتصال حدود mm6 و حداکثر mm13 است.
درزگیرهای موجود یک یا دو جزئی اند. یک جزئی ها به طور آماده قابل استفاده اند و نیاز به مخلوط کردن ندارند. انتخاب رنگ آنها محدودیت دارد. رطوبت مناسب برای عمل آوری صحیح باید وجود داشته باشد. تولیدات دو جزئی قبل از استفاده باید به طور کامل مخلوط شوند. ممکن است عمل آوری سریعتری در شرایط سرد نیاز باشد.درزگیرهای پلی یورتان قوام ها و سختی های متفاوتی دارد. کاربرد آنها برای کاربردهای قائم و بالای سر مناسب است. درزگیرهای پلی یورتان برای کاربردهای افقی در معرض ترافیک وسایل نقلیه در محدوده سختی بین25 و 50، وقتی مطابق با ASTM C661 می باشد، مناسب است.
درزگیر سیلیکونی
درزگیرهای سیلیکونی بر پایه پلیمرهایی شامل اتمهای اکسیژن و کربن حاوی گروههای کربن است. آنها نسبت به گروه بندی پلیمرها، دارای ساز و کار متفاوتی برای عمل آوریاند. نوعاً درزگیرهای سیلیکونی حاوی پلیمرهای سیلیکون، میکروسیلیس، فوق روان کننده ها، پر کننده های کربنات کلسیم و سیلن ها برای چسبندگی است. عمر عملکرد درزگیرها معمولا 3 تا 10 سال است.
درزگیرهای سیلیکونی دارای مقاومت زیاد در برابر پرتو فرابنفش است و در دراز مدت سفید نمیشود و تغییر رنگ نمیدهد. درزگیرهای سیلیکونی دارای خصوصیات دراز شدگی بالاست (1000 درصد و بیشتر). آنها برای اتصالات فعال، مناسباند. چسبندگی آنها به بتن و ملات مشکل است، بجز اینکه لایه استری استفاده شود.درزگیرهای سیلیکونی برای غوطهور شدن توصیه نمی شود. بنابراین آنها نباید برای درزگیری درزهایی که درون مخزن های آب، سدها، منبعها و شبیه به اینها هستند، مصرف شوند. درزهای سیلیکونی رفتار ضعیفی در مواجهه با تنش های ملایم دارند. وقتی اتصال پهن تر میشود، تنش بیشتری ایجاد میشود. این امر در خط پیوند، ممکن است منجر به چسبندگی کمتر یا سخت شدن درزگیر شود. این مواد ممکن است فقط بر روی پوشش با پوشش دهندهای بر پایه سیلیکون باشند. نهایتاً روغن ها در سیلیکون اغلب به داخل حفرههای لایه زیرین جابجا میشوند. در نتیجه ممکن است بر روی لایه زیرین باقی بمانند. از نظر نما و شکل ظاهری قابل قبولاند. داده های آزمایشات دراز مدت باید همواره قبل از مشخص شدن این مواد بررسی شود. برای عملکرد بهینه، درزگیرهای سیلیکون باید دارای بازرسی های منظم و نگهداری باشند.
درزگیرهای سیلیکون به طور کلی برای عاق کردن ترکهایی که عرض آنها از 5/2 تا 50 میلیمتر است، استفاده می شود. مشابه حالت پلی یورتان ها طراحی اتصال برای اطمینان از اینکه عایق بودن مواد رفتار مناسبی دارد، تعیین کننده است. نسبت عرض به ضخامت درز باید 2 به 1 باشد. عرض درز باید در محدوده 6 تا mm16 و عمق آن در محدوده 6 تا mm13 باشد. درزگیرهای سیلیکونی برای کارهای قائم بالای سر مناسباند. برخی کارخانههای تولیدی، درزگیرهایی دارند که برای ترافیک مناسب است. وقتی این درزگیرها افقی اجرا شود، باید از بارهای ترافیکی، محافظت شوند. درزگیرهای سیلیکون در بستهبندی یک جزئی و دو جزئی موجود است.
گروت پلیمری
گروت پلیمری مخلوطی از پلیمر است، از قبیل رزین اپوکسی. به عنوان ملات و معمولا ماسه خشک شده سیلیسی با نسبت بندی 4/0 تا mm8/0 به صورت پر کننده است. قوام این مواد ممکن است خیلی خشک باشد و در کاربردهای دستی ترکهای بزرگ بر روی بالای سر و سطوح قائم مناسب است. همچنین برای پر کردن ترکها در دالهای افقی با توجه به قوام مناسب بر اثر نیروی ثقلی، کاربرد دارد.
گروت های پلیمری چسبندگی خیلی خوبی به بتن دارند و دارای جمع شدگی کم و ترکهای ساکن اند. مشابه رزین اپوکسی،گروت های پلیمری برای ترکهای مورد نیاز ترمیم های سازهای مناسباند. مواد با قوام متفاوت به راحتی برای ترمیم ترکها در کاربردهای قائم، بالای سر و افقی موجود هستند. برخی گروت های پلیمری، نسبت به ملات استفاده شده، طاقت رطوبت را دارند و با وجود رطوبت عمل آوری می شوند. مقدار کمی گروت پلیمری ممکن است چسبندگی با بتن با مقدار رطوبت موجود در فضاهای خالی بتن را به طور موثر، داشته باشند. اغلب گروت های پلیمری برای اجرا در صورتی که در پیوند با بتن رطوبت وجود نخواهد داشت، انتخاب می شوند. مقاومت شیمیاییگروت پلیمری به طور کلی بسیار بهتر از لایه زیرین بتنی است. نهایتاً این مواد ممکن است به دلیل حداقل شدن تعطیلی به علت ترمیم با عمل آوری سریع، طراحی شوند.
همچنین در کار با رزین های اپوکسی، نسبت بندی صحیح و مخلوط کردن کامل گروت های پلیمری مهم و تعیین کننده است. ضعف در ترمیمی که عمل آوری نشده است یا عمل آوری آن پراکنده و به ندرت صورت گرفته است، ایجاد می شود. بطور کلی، دمای در معرض این مواد نباید از 82 تا 93 درجه سانتیگراد تجاوز کند. این دماها کاهش مقاومت را در بردارد.
پلیمرهای گرونی نوعا به دلیل ترمیم ترکهای ساکن که دارای عرض mm6 یا بیشتر هستند به کار می روند. گروت های پلیمری می توانند با دست اجرا و به داخل ترکهای بزرگ شوند. فارغ از جهت و موقعیت آنها میتوانند به داخل ترکها ریخته شوند و در بین دالهای افقی قرار بگیرند. تجهیزات ویژهای در اجرای مواد نیاز نیست و رده مهارت کاربرها باید کم تا متوسط باشد. رزین و سخت کنندهها مخلوط می شوند و سپس پرکنندهها به تدریج اضافه میشوند. در حالیکه مخلوط کردن تا زمانی که مخلوط همگن به دست آید، ادامه دارد. مخلوط کردن معمولا با همزن مخلوط کن تیغه دار و با نگهداشتن دریل الکتریکی به صورت دستی انجام میشود. برای هر کاربرد، زمان کار ممکن است متفاوت باشد. محصولات جدید میتونند برای اختلاط مقادیر زیاد، کاربرد داشته باشند. عمل آوری سریع محصولات اجازه دگرگونی سریع را میدهد.باید مراقبت بود مخلوط تنها با مواد مناسب اعمال شود. استاندارد رایجی برای گروت های پلیمری مناسب ترمیم ترک موجود نیست. ASTM C882, D638, D695 آزمایشاتی است که برای ارزیابی این مواد توصیه می شوند.
گروت سیمانی- پلیمری
این گروتها مخلوطی شامل سیمان، سنگدانه های ریز، آب و پلیمر از قبیل اکریلیک، استایرن اکریلیک، استابرن بوتادین یا اپوکسی در بردارنده آب است. قوام این مواد ممکن است از مواد خشک بسته بندی شده دستی مناسب برای ترکهای بزرگ روی سطوح بالای سر و قائم تا قوام زیاد مناسب برای پر کردن ثقلی ترکهای دالهای افقی، متفاوت باشد.
این مواد در قوام های متفاوتی برای بسیاری از کاربردهای مناسب موجودند و ابزار و تجهیزات ویژهای نیاز ندارند و سطح مهارت پایین تا متوسط برای کاربرها نیاز است. این مواد به طور کلی نسبت به گروت های پلیمری اقتصادیترند و عملکرد آنها در مقاومت پیوند، مقاومت کششی و مقاومت خمشی اصلاح شده در مقایسه با مواد بر پایه سیمان که حاوی پلیمر نیستند، بهتر میباشند. پتانسیل جمع شدگی بالای گروتهای سیمانی- پلیمری در مقایسه با گروت های پلیمری ممکن است ایجاد مشکلاتی بکند. به علاوه، این مواد مقاومت شیمیایی گروت های پلیمری را ندارند.
گروت های پلیمری سیمانی به طور کلی به جهت ترمیم ترکهایی که عرض mm 60 یا بیشتر دارند، استفاده میشوند. سطوح باید برای اطمینان از تمیز و آب بند بودن حفره های لایه زیرین آماده شوند. لایه زیرین باید با شرایط اشباع با سطح خشک (SSD)، بدون ایستادن آب در کل زمان در اجرا باشد. برای مخلوط کردن ممکن است از دریل و بیل یا مخلوط کن استفاده شود. مواد باید کمی به داخل لایه زیرین برای پر کردن همه سوراخ ها و فضاهای خالی وارد شود و سپس در داخل ترکها قرار گیرد. آنگاه پرداخت کاری سطح بتن انجام شود. اجزا باید مطابق با ملزومات ASTM C1438، نوع 2 باشد. هیچ استانداردی برای مخلوطهای با اجزای پلیمری با گروت وجود ندارد. توصیه می شود اجرای ازمایش این مواد در ASTM C531, 496,469,293,157,1439 پیدا شود.
گروت سیمانی MTOFLOW2500
گروت مخلوطی از مواد سیمانی و آب با یا بدون سنگدانه است. نسبت بندی برای تولید قوام بدون بالا بردن جداشدگی مد نظر است. ACI 116R گروتها بر پایه سیمان در گستره وسیعی از قوام وجود دارند بنابراین روش اجرای آنها مختلف است. این مواد ممکن است اقتصادیترین انتخاب در این کتاب باشد. آنها نیاز به مهارت غیر معمول یا تجهیزات ویژه برای اجرا ندارند و به طور معقول و مطمئن به کار میروند. این مواد دارای خصوصیات مشابه بتن اصلی اند و توانایی تحمل علاج، بهبود خود به خودی ناشی از هیدارسیون متوالی مواد سیمانی در ترکهای سطوح را دارند. گروت های بر پایه سیمان مناسب برای ترمیم سازه ای برای ترکها فعال نیستند. گروت سیمانی ممکن است برای ترمیم ترکهایی که عرض mm6 یا بیشتر دارند، استفاده شود. بطور کلی، برخی از آماده سازی سطوح و مسیریابی از قبیل برداشتن مواد زاید (واریزه های سست) و از پیش مرطوب کردن برای رسیدن به شرایط SSD، به جهت رسیدن به عرض حداقل مورد نیاز است و به عنوان زیر لایه مناسبی برای استفاده این مواد شایسته است.
یک موردی که اغلب از گروتهای بر پایه سیمانی استفاده می شود، آماده کردن برای پر کردن ترک قبل از اعمال پوشش هاست. گروتها بطور کلی مخلوط می شوند. قوام ممکن است برای کاربردهایی که با دست ماله کشیده می شود، تنظیم شود، یا در داخل بسته بندی خشک برای ترکهای قائم و بالای سر باشد.
هیچ استانداردی مستدل و دقیقی برای گروتهایی که برای ترمیم ترک استفاده می شوند، وجود ندارد.
سیستم کندن و بستن
این سیستم شامل صفحه انعطاف پذیر، از قبیل لاستیک مصنوعی است که در دهانه های بزرگتری از ترک بر روی هر وجه ترک چسبندگی مناسب ایجاد می کند و تابع سازه است. این سیستم ها برای دهانه های مختلف ترک و جلوگیری از نشت مایعات در ترکهایی که خودش پر یا ترمیم طراحی می شوند.
برخی سیستم ها حاوی مقاومت بالا در برابر حمله شیمیایی است. این سیستم ها دارای محدودیت برای عرض ترک نیستند. اپوکسی های غیر حساس به رطوبت ممکن است برای استفاده در چسبندگی بر روی سطوح مرطوب، استفاده شود. ویژگی کش آمدگی این سیستم ها عالی است. اجرای آنها مناسب برای استفاده در درزهای فعال است. برخی سیستم های کندن و بستن مقاومت زیادی در برابر پرتو فرابنفش دارند. بنابراین دچار سفید شدی یا تغییر رنگ نمی شوند. بطور کلی این سیستم ها برای ترمیم سازهای مناسب نیستند.
سیستم های کندن و بستن برای اعمال فشار فعال سازه ای طراحی می شود، بنابراین از نشت مایع به داخل یا سیستم های بیرونی سازه محافظت می کند. کندن- بستن در ترمیم ترکها با عرض mm 6 یا بیشتر استفاده می شود. سیستم های بستن و کندن مخصوصاً برای توقف نشت که ممکن است با درزگیری با دیگر مواد مشکلاتی ایجاد کند، استفاده می شود. این سیستم ها ممکن است بطور قائم، افقی یا بالای سر اجرا شود.
ASTM D412 ممکن است برای تعیین مقاومت کششی و درصد کش آمدگی و گسیختگی ورق استفاده شود. ASTM D903 ممکن است برای تعیین مقاومت چسبندگیورق به منظور چسبندگی به بتن، استناد شود.