افزایش پایایی بتن

پایایی یا دوام بتن را می توان به صورت توانایی مقاومت بتن در برابر هوازدگی , حمله شیمیایی و سایش در ضمن حفظ خصوصیات مهندسی مورد نظر با حداقل افت جرم در محیط مهاجم تعریف کرد . نفوذپذیری سیمان به وسیله تخلخل موئینه خمیر کنترل می شود و با پیشرفت درجه هیدراسیون آن تغییر می کند . در یک خمیر سیمان تازه , نفوذپذیری به وسیله اندازه , شکل و غلظت ذارت اولیه سیمان کنترل می شود و با پیشرفت هیدراسیون , نفوذپذیری به سرعت کم می گردد و کاهش نفوذپذیری بتنباعث افزایش پایایی بتن می شود .

نفوذپذیری بتن بر پایایی آن تاثیر دارد . تاثیر سیمان پرتلند پوزولانی بر نفوذپذیری بتن در سنین اولیه چندادن محسوس نمی باشد , اما در سنین طولانی تر که بتن در مجاورت رطوبت نگهداری گردد دارای نفوذپذیری کمتر می شود . این امر به خاطر فعال شدن پوزولان در خمیر سیمان و ایجاد واکنش های پوزولانی در بستر زمان است که باعث افزایش نسبی مقاومت و کاهش تخلخل در خمیر سیمان می شود . همچنین سیمان پرتلند پوزولانی در درازمدت به خاطر واکنش بین پوزولان و Ca(OH) حاصل از هیدراسیون فازهای سیمان و تشکیل ماده چسبنده سیمانی (ژل سیمان) باعث نفوذپذیری کمتر خواهد بود .

قسمتی از نقش پوزولان ها در کاهش نفوذپذیری بتن را می توان به کاهش جداشدگی و آب انداختگی و کاهش نیاز به آب در بتن , نسبت داد . با استفاده از مواد پوزولانی که با حفظ کارآیی مقدار آب بتن را کاهش می دهند , می توان از نسبت آب به سیمان کمتر استفاده کرد که نسبت آب به سیمان هر چه کمتر باشد مقدار منافذ مویینه بتن کاهش یافته و در نتیجه نفوذپذیری بتن کاهش می یابد .

با عمل آوری کافی , خاکستر بادی , دوده سیلیس , متاکائولن , روباره آسیاب شده و پوزولان های طبیعی معمولا نفوذپذیری و جذب آب بتن را کاهش میدهند .

مواد پوزولانی , انبساط ناشی از واکنش های قلیایی سنگدانه را کاهش می دهند مثلا خاکستر بادی کم کلسیم گروه F انبساط ناشی از واکنش های قلیایی سنگدانه را در برخی موارد تا 70% کاهش می دهد. مواد پوزولانی برای بی اثر کردن واکنش شیمیایی قلیایی های موجود در بتن , سیلیکات کلسیم هیدراته اضافی تولید می کنند .

یکی از موارد عمده خرابی ها در بتن , ناشی از حملات سولفاتی است که با استفاده از افزودنی های بتن یا کاهنده های آب می توان آن تصحیح کرد(افزودنی های کربکسیلاتی یا نفتالینی) . حمله ی سولفات می تواند به شکل انبساط بتن ظاهر شود . وقتی که بتن ترک میخورد , تراوایی آن افزایش می یابد و آب مهاجم راحت تر به داخل آن نفوذ می کند و بنابراین آسیب دیدگی تسریع می شود . دوم اینکه حمله سولفاتی می تواند به صورت کاهش مستمر مقاومت و کاهش مستمر جرم ناشی از آسیب دیدن چسبندگی بین محصولات حاصل از هیدراسیون سیمان, انجام گیرد . استفاده از پوزولان های طبیعی همراه با سیمان پرتلند حملات مخرب ناشی از آب دریا , خاک های سولفات دار و آب های اسیدی را کاهش می دهد . این بهبود نسبی برای بتن های کم عیار , بیشتر می باشد . البته استفاده از یک پوزولان به همراه سیمان پرتلند ضد سولفات الزاما مقاومت در برابر حملات سولفاتی را افزایش نمی دهد . حتی اگر آلومین فعال در پوزولان موجود باشد , ممکن است سبب کاهش مقاومت در برابر حملات سولفاتی گردد که می توان با استفاده از ملات های آماده تعمیری(ملات ترمیمی بتن)مه نسیت به ترک های موجود تعیین می شوند استفاده نمود.

بتن حافظ حرارت ساختمان

اگرچه استفاده از بتن در ایران همچنان بر پایه روش های سنتی ادامه دارد اما اکنون در ساختمان‌هایی که از بلوک‌های بتنی ساخته می شوند به صورت‌ متنوع‌تری در آمده اند. از این رو به عنوان امکانات رفاهی برای تامین راحتی و آسایش گرمایشی به شمار می روند.جرم حرارتی، پتانسیل ماده‌ای که انرژی گرمایی را ذخیره و دوباره پخش کرده توصیف می‌کند. موادی مانند بلوک‌های بتنی و دیوارهای سنگین وزن، دارای جرم حرارتی بالا بوده و با پخش و جذب گرما و تاثیر گرمایشی و سرمایشی، در تنظیم آسایش داخلی ساختمان نقش مهمی دارند.

اجرام حرارتی در بیشتر اقلیم ها مفید بوده و اغلب در آب و هوای سرد و آب و هوای مناطقی که دمای متغیری در طول شبانه‌روز دارند، کارایی بهتری دارند.از بلوک‌های پیش ساخته برای جذب حرارت خورشید یا سایر منابع گرمایی در طول زمستان استفاده می‌شود. گرما در بلوک‌ها جذب و برای ساعت‌ها در آن ها ذخیره شده و طی ساعت‌های آینده توزیع می شود. در تابستان باید اجازه داد سطوح بتنی در معرض نسیم خنک شبانه قرار گرفته تا حرارتی را که در طول روز جذب کرده‌، از دست بدهد. بازوی اتصال زمین موقعی به وجود می‌آید که جرم حرارتی بلوک بتنی در تماس مستقیم با جرم حرارتی اضافه شده به کف باشد که در افزایش خاصیت گرمایی تاثیر بسزایی دارد. این خاصیت در سازه‌هایی که با استفاده از بلوک‌های بتونی زیرسازی شده‌اند حاصل شده و به بلوک‌های سطح زمین درخانه عایق‌بندی شده اجازه می‌دهد تا دمای طبقات تنظیم شده و هوا پایدارتر شود. (در تابستان سردتر و در زمستان گرم‌تر) در زمستان دریافت انرژی خورشیدی, گرمای سطح بلوک‌های بتونی را به مقدار مناسبی بالا می‌برد. از مزیت‌های دیگر بلوک‌های بتونی،‌ استحکام است. انرژی فراوانی که در بتون نهفته شده با ماندگاری آن برابری می‌کند. اگر بتن به درستی تقویت شده و در جایی مناسب ریخته و به نحوی فشرده شود که هیچ خلل و فرجی نداشته باشند، طول عمر زیادی خواهند داشت. از نکات مهمی که باید به آن توجه داشت ،کنترل ترک و شکاف است. از عوامل مهم در استفاده از بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: اندازه بلوک - اگر بلوک بتنی بزرگ بوده یا از دو قسمت مجزا تشکیل شده ، ممکن است به کنترل و یا تنظیم حرکت قسمت‌های متحرک نیاز باشد.آماده‌سازی صحیح زیربنا (زیرسازی درست) - از ایجاد شکاف و ترک جلوگیری می کند.خشک شدن -خشک شدن صحیح بتن، ترک‌ها را کاهش می‌دهد. به طور معمول بتن در مدت 28 روز به سختی مطلوب خود رسیده و این روند 3 تا 7 روز اول بسیار حیاتی است. شرایط شروع خشک شدن بتن به اندازه مراحل پایانی آن حائز اهمیت است. استفاده از مایعی مخصوص به همراه بتن ،از رایج‌ترین روش‌های تسریع عمل خشک کردن است.پوشاندن بتن با صفحه پلاستیکی از روش‌های دیگر در تسریع این امر بوده اما به راحتی قابل کنترل و مدیریت نیست. از بهترین روش‌های خشک کردن بتن، مرطوب نگهداشتن مداوم آن به مدت 28 روز است اما این روش برای مقادیر زیاد بتن که به آب زیاد نیازمند دارد، توصیه نمی‌شود و بهتر است از کیورینگ بتن استفاده شود.افزودن آب - افراط در افزودن آب به مخلوط از پیش فراهم شده بتن، خطر ایجاد ترک را افزایش داده و ممکن است باعث ایجاد غبار در سطح بتن شده و قدرت آن را کاهش ‌دهد،جهت تسریع در عملیات بتن ریزی و گیرش بتن از افزودنی های بتن مانند روان کننده بتن ها یا فوق روان کننده بتن ها که به مورد مصرف از زودگیر کننده بتن یا کندگیر کننده بتن استفاده شود .جاگذاری و فشرده‌سازی - ناهماهنگی در تعیین محل و منطبق کردن بلوک‌ها به عنوان عاملی در تضعیف ساختار بتن و متخلخل شدن آن محسوب شده و خطر شکاف پوسته بتن را افزایش می دهد که با این شرایط باید از ترمیم کننده بتن استفاده گردد.

مطالب : مهندس علیرضا مهتدی

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

فرسودگی بتن و تخریب سازه های بتنی

از آن جا که خوردگی یک پدیدة مخرب در ساختمان می باشد در جوامع امروز بیش از پیش مورد توجه مهندسین ومعماران طراح می باشد و با توجه این مساله سعی شده است در این مطلب بتوان از نکات اجرایی و علل های وجود این تخریب ها و عدم بوجود آمدن آنها جلوگیری نمود.

بخش اول

خوردگی بتن

1- علل فرسودگی وتخریب سازه های بتنی

(CAUSES OF DETERIORATIONS )

علل مختلفی که باعث فرسودگی وتخریب ساز های بتونی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری که کار تعمیرات را الزامی می دارند در نخستین بخش از تحقیق مورد بررسی وتحلیل قرار می گیرند :

1-1- نفوذ نمکها به بتن
(INGRESS OF SALTS)

نمکهای ته نشین شده که حاصل تبخیر ویا جریان آبهای دارای املاح می باشند وهمچنین نمکهایی که توسط باد در خلل وفرج وترکها جمع می شوند . هنگام کریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه ها وارد کنند که این عمل علاوه بر تسری وشدید زنگ زدگی وخوردگی آرماتورها به واسطه وجود مکهات . تر وخشک شدن متناوب نیز می تواند تمرکز نمکها را شدت بخشد زیرا آب دارای املاح پس از تبخیر املاح خود را به جا می گذارد .

1-2- اشتباهات طراحی

(SPECIFICATIONERRORORS)

به کارگیری استانداردهای امناسب ومشخصات فنی غلط در رابه با انتخاب مواد روشهای اجرایی وعملکرد خود سازه می تواند ب خرابی بتن منجر شود . به عنوان مثال استفاده از استانداردهای اروپایی وآمریکایی جهت اجرای پروژه هایی در مناطق خلیج فارس ، جایی که آب وهوا ومواد ومصالح ساختمانی ومهارت افراد متفاوت با همه این عوامل در شمال اروپا وآمریکاست، باعث می شود تا دوام وپایایی سازه های بتنی در مناطق یاد شده کاهش یافته ودر بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم .

1-3-اشتباهات اجرایی

(CON STUCTION ERRORS )

کم کاریها آ اشباهات ونقصهایی که به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد ممکن است باعث گرد تا آسیبهایی چون پدیده ی لانه زنبوری ، حفره های آب انداختگی جداشدگی ، ترکهای جمع شدگی ، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده ، به وجود آید که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند .

این گونه نقصها واشکالات را می توان زاییده ی کارائی در جه ی فشردگی سیستم عمل آوری ،آب مخلوط آلوده ، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنیها به صورت فردی ویا گروهی دانست .

وجود کلرید آزاد در بتن می تواند به لایه ی حافاظتی غیر فعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد آسیب وارد نموده وآن را از بین ببرد .

خوردگی کلریدی آرماتورهایی که درون بتن قرار دارند ، یک عمل الکتروشیمیایی است که بنا به خاصیتش ، جهت انجام این فرایند ، غلظت مورد نیاز یون کلرید ، نواحی آندی وکاتدی ، وجود الکترولیت ورسیدن اکسیژن به مناطق کاتد در سل (CELL) خوردگی را فراهم می کند .

گفته می شود که خوردگی کلریدی وقتی حاصل می شود که مقدار کلرید موجو در بتن بیش از 6/0 کلیوگرم درهرمتر مکعب بتن باشد . ولی این مقدار به کیفیت بتن نیز بستگی دارد .

خوردگی آبله رویی حاصل از کلرید می تواند موضعی وعمیق باشد که این عمل در صورت وجود یک سطح بسیار کوچک آندی ویک سطح بسیار وسیع کاتدی به وقوع می پیوندد که خوردگی آن نیز با شدت بسیار صورت می گیرد از جمله مشخصات (FEATURES) خوردگی کلریدی ، می توان موارد زیر را نام برد :

الف) هنگامی که کلرید در مراحل میانی ترکیبات (عمل وعکس العمل ) شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته ولی در انتها کلرید مصرف نشده باشد .

ب) هنگامی که تشکیل همزمان اسید هیدروکلریک ، درجه PH مناطق خورده شده را پایین بیاورد . وجود کلریدها هم می تواند به علت استفاده از افزودنی های کلرید باشد وهم می تواند ناشی از نفوذ یابی کلرید از هوای اطراف باشد .

فرض بر این است که مقدار نفوذ یونهای کلریی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد . ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION)به نفوذ (PENETRATION)کلرید احتمال دارد به خاطر مکش موئینه (CAPILARY SUCTION) نیز انجام پذیرد .

1-5-حملات سولفاتی

(SULPHATE ATTACK)

محلول نمکهای سولفاتی از قبیل سولفاتهای سدیم ومنیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله وتخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممکن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده وضمن ترکیب ، نمکهای دوتایی از قبیل : ETTRINGITE , THAUMASITE تولید نماید که در أب محلول می باشند . وجود این گونه نمکها در حضور هیدروکسید کلسیم ، طبیعت کلوئیدی (COLLOIDL) داشته که می تواند منبسط شده وبا از دیاد حجم ، تخریب بتن را باعث گردد . طریق دومی که محلولهای سولفاتی قادر به أسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از : تبدیل هیدروکسید کلسیم به نمکهای محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) ومیر ابلیت MIRABILITE که باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود وعمل LEACHINGیا خل وفرج دار شدن بتن به واسطه یک مایع حلال ، به وقوع می پیوند.

1-6-علل دیگر

(OTHER CAUSES)

علل بسیار دیگری نیز باعث آسیب دیدگی وخرابی بتن می شوند که در سالهای اخیر شناسایی شده اند . بعضی از این عوامل دارای مشخصات خاصی بوده وکاربرد بسیار موضعی دارند . مانند تاثیر مخرب چربیها بر حاصله از عوارض مخرب فاضلابها ومورد استفاده قرار دادن سازه هایی که برای منظورها ومقاصد دیگری ساخته شده باشند ، نه آنچه که مورد بهره برداری است . مانند تبدیل ساختمان معمولی به سردخانه ، محل شستشو ، انباری ، آشپزخانه ، کتابخانه وغیره . با این همه اکثر آنها را می توان در گروههای ذیل طبقه بندی نمود :

الف) ضربات وبارههای وارده (ناگهانی وغیره ) در صورتی که موقع طراحی سازه برای این گونه بار گذاریها پیش بینیهای لازم صورت نگرفته باشد .

ب) اثرات جوی ومحیطی

پ) اثرات نامطلوب مواد شیمیایی مخرب

راه حل ها :

فرسودگی بتن باید توسط کارشناسان با توجه به آزمایش های غیر مخرب بررسی گردد،استفاده از ترمیم کننده بتن و ملات ترمیمی بتن.

بتن حجیم : هر حجمی از بتن با ابعادی به اندازه کافی بزرگ که نیاز به تمهیداتی جهت جلوگیری از ایجاد ترکهای حرارتی دارد .

درک بتن حجیم کلید کنترل دما و در نهایت حفظ زمن وهزینه های مصرفی می باشد .

مشخصات فنی عموماً محدود کننده دمای بتن حجیم جهت جلوگیری از ترک حوردگ ومشکلات عدیده دوام آن می باشد . این طور که به نظر می رسد دمای بتن حجیم بر اساس تجربه وبه طور دلخواه به صورت C57 به عنوان داکثر دمای مجاز بتن و C19 (F35) به عنوان حداکثر پیمانکار باید تمام مشخصات فنی ونیازمندیهای آنرا بدون چون وچرا رعایت نماید . ولی بدون درک صحیح وکامل از بتن حجیم نگهداری دمای بتن در ان محدوده تعیین شده کاری بسیار دشوار می باشد .

اغلب اوقات در هر پروژه ای مشخصات فنی آن ، به خوبی تمهیدات وسیعی را در جهت کنترل دما وپاسخگویی به نیازهای آن مطرح کرده است . به هر حال ، چنانچه به این موضوع توجه کافی نشود یا به خوبی درک نگردد . معین به مقدار قابل ملاحظه بیشتر است ، شده ومنجر به صدمه دیدن بتن وبه تاخیر افتادن برنامه ساختمانی خواهد شد . به علاوه در روند امروزی ، افزایش اندازه سطح مقطع بتن در نتیجه نیاز به حداقل مقدار سیمان مصرفی زیاد با نسبت آب به مواد سیمانی پایین می باشد وان نیز کنترلدمای بتن را چندین برابر دشوارتر می نماید . درک بتن حجیم کلید کنترل دما ودر نهایت حفظ زمان وهزینه های مصرفی می باشد .

بتن حجیم چیست ؟

سوالی که اغلب اوقات مطرح می شود این است که به طور مشخص بتن حجیم به چه نوع بتنی اطلاق می شو . طبق آئین نامه موسسه بین المللی بتن Acl کمیته R116 Acl تعریف بتن حجیم بدین گونه است هر حجمی از بتن با ابعادی به اندازه کافی بزرگ باشد که نیاز به تمهیداتی جهت جلوگیری از ایجاد ترکهای حرارتی که در بتن حجیم بر اثر حرارت زایی حاصل از واکنش شیمیایی هیدراسیون آب با سیمان وپیامد تغییرات حم شکل میگیرد دارد از آنجایکه که این تعریف ازنظر تعدادی سازمانها کافی اطلاق نشده بنابراین تعریف های خود را از بتن حجیم مطرح نموده اند . به طور مثال بعضی ها آنرا بدین گونه تعریف نموده اند هر قطعه بتنی که بعاد آن حداقل بزرگتر از 90 سانتی متر باشد بتن حجیم نامیده می شود .طبق این تعریف یک پی بتنی با بزرگی ضخامت 90 سانتی متر بتن حجیم خوانده نمی شود ، ولی یک پی بتنی با بزرگی ضخامت 1 متر بتن حجیم در نظر گرفته می شود .

در سزمانها ، حداقل ابعاد بکار گرفته در محدوده های 46/0 متر تا 2متررا در نظر می گیرند که بستگی به تجارب کار گاهی گذشته آنان را در نظر می گیرند ک بستگی به تجارب کارگاهی گذشته آنان دارد توجه اینکه هیچ کدام از این تعاریف مقدار مواد سیمانی مصرفی در بتن مورد ملاحظه قرار نداده است .

آن چه با عملکرد بالا یا پایین وزود مقاومت رس در یک آلمان بتنی استفاده دمای این المان بسیار متفاوت تر از بتن مرسوم یک سازه بتنی باشد

کنترل دمای بتن الزامی است ؟

حرارت زایی بتن به علت واکنش شیمیایی هیدراسیون مواد سیمانی می شد بیشترین مقدار حرارت حاصل در روزهای اولیه استقرار بتن می باشد مقاطع بتنی نازک همچون سس روکش کف ها تقریباً به مجرد ایجاد حرارت بتن به همان سرعت نیز درمحیط اطراف پراکنده می شود در مقاطع بتنی ضخیم تر (بتن حجیم ) حرارت بسیار آهسته تر از تولید آن در اطراف پراکنده می شود در مقاطع بتنی ضخیم تر (بتن حجیم ) حرارت بسیار آهسته تر از تولید آن در محیط اطراف پراکنده می شود ودر نتیجه گرم شدن بتن حجیم را باعث می گردد.

مدیریت کنترل دما جهت جلوگیری از صدمات حاصل از ترک خوردگی ، به حداقل رساندن تاخیر برنامه کاری ورعایت مشخصات فنی پروژه الزامی می باشد . به خاطر کمبود تعریف استاندارد متحد هر المانی بتنی را که ابعاد آن برابر 90 سانتی متر یا بزرگتر باشد به عنوان بتن حجیم مورد ملاحظه قرار می دهیم ملاحظات مشابه باید درباره المانهای بتنی که تحت چنین تعریفی قرار نگرفته ولی دارای سیمان تیپ ااا با مواد سیمانی بیش از 355 کیلوگرم در هر متر مکتن می باشد ، اعمال گردد .

در بسیاری مواقع ، در المانهای بتنی غیر حجیم نیز مقدار قابل ملاحظه ای حرارت تولید می شود .

2-1- حداکثر دمای بتن واختلاف دمای آن

اغلب اوقات جهت اطمینان بهتر وبرنامه ریزی مناسب قبل از استقرار بتن حداکثر دمای مجاز بتن واختلاف دمای آن مشخص می شود . در بسیاری مواقع گستره های مشخص شده به طور اتفاقی وخود به خود انتخاب شده ومشخصات فنی پروژه را شامل نمی گردد . برای مثال ، مشخصات فنی خاص از پروژه حداکثر دمای بتن را به C75 (1354(ودمای بتن را به (354) C19 محدود می نماید . محدودیت های دیگر اغلب شامل مواردی مثل محدودیت های حداکثر وحداقل دمای بتن در زمان تحویل باشد .

حداکثر دمای بتن

دمای بتن به دلایل بسیاری محدود شده است . دلیل اصلی آن برای جلوگیری از صدمه دیدن بتن می باشد . مطالعات نشان داده است که چنان چه حداکثر دمای بتن از استقرار آن صورت گیرد وبیش از اندازه محدوده 7تا 68 درجه سانتیگراد 165به 155 باشد دوام طولانی مدت بتن های خاصی مورد سازش قرار می گیرد . مکانیزم صدمه اولیه ، شکل گیری اترینگایت تاخیر افتاده DFF می باشد ، که باعث انبساط داخلی وترک خوردگی بتن می شود که امکان مشاهده آن در سالهای متمادی پس از استقرار بتن موجود می باشد .

از دلایل دیگر محدود کننده حداکثر دمای بتن شامل کاهش زمان خنک کردن ، تاخیرهای مرتبط وبه حداقل رساندن پتانسیل ترک خوردگی مربوط به انقباض وانبساط حرارتی است . درجه حرارت بالای تراز c88 سانتی گراد (F1950 ) می تواند سبب کاهش مقاوم فشاری مورد نظرشود .

حداکثر اختلاف دما

حداکثر اختلاف دمای مجاز بتن اغلب مشخص کننده حداقل پتانسیل ترک خوردگی حرارتی می باشد . این اختلاف دما ، تفاوت بین دمای گرم ترین بخش بتن وسطح آن می باشد . ترک خوردگی حرارتی وفنی که انقباض مربوط به خنک شدن در سطح بتن باعث تنشهای کششی بیش از مقاومت کششی بتن باشد ، ایجاد شود .

حداکثر اختلاف دمای مجاز c 19 سانتی گراد (f35) اغلب اوقات در اسناد پیمانکار مشخص شده است . این اختلاف دما یک راهنمای تجربی بر اساس بتن حجیم غیر مسلحی که در حدود 50 سال پیش در اروپا اجرا شده ، تعیین گردیده است . در بسیاری موارد ، محدودیت اختلاف دمای C19 سانتی گراد( f35) بیش از اندازه محدود شده است وترک خوردگی حرارتی ممکن است حتی در اختلاف دمای بالا تر بوجود نیابد .

حداکثر اختلاف دمای مجاز تابعی از خواص مکانیکی بتن همچون انبساط حرارتی ، مقاومت کششی ، مادول الاستیسیته ونیز اندازه تنش های المانهای بتنی می باشد . کمیته R/2/207/AC مهیا کننده دستور العمل جهت محاسبه حداکثر اختلاف دمای مجاز برای جلوگیری ترک خوردگی حرارتی مبتنی بر خواص بتن برای سازه های مشخص می باشد .

در زمانیکه بتن به مقاومت طراحی شده خود می رسد ، حداکثر اختلاف دمای مجاز محاسبه شده بسیار بیشتر از C19 سانتی گراد (F35) می باشد . کاربرد حداکثر اختلاف دمای مجاز محاسبه شده می تواند سبب کاهش قابل ملاحظه مدت زمان تمهیدا محافظتی ، همچون ایزوله کردن سطوح ونگهداری آن باشد .

2-5- پیش بینی دمای بتن

اغلب اوقات مشخصات فنی مربوط به بتن حجیم به نوع سیمان خاص ، حداقل مقدار سیمان مصرفی وحداکثر مواد سیمانی جایگزین سیمان نیاز دارد به مجرد اینکه این اطلاعات جمع آوری شدند . فرآیند پیش بینی لازم جهت حداکثر دمای بتن وحداکثر اختلاف دمای آن شروع می شود . چندین روش پیش بینی حداکثر دماهای بتن موجود می باشد

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

مقابله با خوردگی فولاد در بتن

مسأله خوردگی فولاد در بتن از معضلات عمده کشورهای مختلف جهان است. این مسأله حتی در کشورهای پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشورهای اروپایی هزینه های زیادی را برای تعمیر آنها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های بررسی پل ها در امریکا حدود 140،000 پل مسأله داشته اند. این مسأله در کشورهای در حال توسعه و در کشورهای حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده و سازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. بررسی ها در این مناطق نشان می دهد که اگر مصالح مناسب انتخاب گردد، بتن با مشخصات فنی ویژه این مناطق طرح گردد، در اجرای بتن از افراد کاردان استفاده شود و سرانجام اگر عمل آوری کافی ومناسب اعمال شود، بسیاری از مسائل بتن بر طرف خواهد گشت. به هرحال برای پیشگیری در سال های اخیر روش ها و موادی توصیه و به کار گرفته شده است که تا حدی جوابگوی مسأله بوده است.

استفاده از آرماتورهای ضدزنگ و نیز آرماتورهای با الیاف پلاستیکی FRP یکی از این روش ها است که به علت گرانی آن هنوز کاملا توسعه نیافته است. به علاوه عملکرد دراز مدت این مواد باید پس از تحقیقات روشن گردد.

از روش های دیگر کاربرد حفاظت کاتدیک در بتن می باشد با استفاده از جریان معکوس با آند قربانی شونده می توان محافظت خوبی برای آرماتورها ایجاد نمود. این روش نیاز به مراقبت دائم دارد و نسبتا پرخرج است ولی روش مطمئنی می باشد.

برای محافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسی استفاده می شود. تاریخچه مصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفته شود با این روش می توان حدود 10 تا 15 سال خوردگی را عقب انداخت.

استفاده از ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتون نیز به دو دهه اخیر برمی گردد. مصرف بعضی از این مواد همچون نیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است. به هر حال عملکرد این مواد در تاخیر انداختن خوردگی در تحقیقات آزمایشگاهی و نیز در محیط های واقعی مناسب بوده است. بازدارنده های دیگری از نوع آندی و کاتدی مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند.

برای محافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایش و به کار گرفته شده است. این پوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش به شرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوشش بوده است. روی هم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.

با پیشرفت روزافزون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص و همچنین با وجود افزودنی های بتن در مناطق و شرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح، اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داری برای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و به صورت جهانی به اجرا گذاشته شود.

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

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

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

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

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

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

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

مزایای کاهش مقدار آب

1-افزایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی

2- افزایش قابلیت آب بندی

(Water Tightness)

3-کاهش جذب آب (Absorption)

4-افزایش مقاومت نسبت به عوامل جوی

5- پیوستگی بهتر بین لایه های متوالی

6-چسبندگی بهتر میان میلگرد و بتن

7-کاهش تغییرات حجمی در اثر تر و خشک شدن

انواع سیمان پرتلند

نوع 1 : برای استفاده عمومی ومناسب برای همه کارها

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

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

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

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

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

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

سیمان پرتلند سفید تفاوت بنیادی آن در رنگ می باشد

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

کنترل ترک

دو عامل اصلی برای ترک در بتن عبارتند از :

1- تنش بر اثر بارهای وارده

(Control joints)

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

شیوه جلوگیری

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

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

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

مواد افزودنی بتن

(Admixtures)

1-مواد افزودنی حباب زا بتن

(Air-entraining)

2- مواد افزودنی کاهنده آب بتن

(Water Reducing)
3-مواد افزودنی کندگیرکننده بتن

(Retarding)

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

6-مواد کارائی ساز شامل روان سازهای بتن

(Super Plasticizers)

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

بتن ریزی و پرداخت

تدارکات پیش از بتن ریزی

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

گذاشته شده بطور محکم در محلهای خود.

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

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

ریختن بتن

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

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

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

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

متراکم کردن بتن

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

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

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

برداشتن قالبها ( باز کردن آنها)

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

.

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

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

لکه گیری، پاک کردن،وپرداختن سطوح قالب گیری شده

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

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

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

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

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

عمل آوردن تکه های لکه گیری شده

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

عمل آوردن و حفاظت

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

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

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

عمل آوردن به دلایل زیر ضروری است :

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

بتون ریزی در هوای گرم

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

-افزایش نیاز به آب

-افت سریع تر و شدیدتر اسلامپ بتن

-افزایش سرعت گیرش

-افزایش امکان ترک های پلاستیک

-اشکالات در کنترل مقدار حبابهای هوای بتن

-نیاز شدید به عمل آوردن سریع بتن

 

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