بتن سبک و اثر میکروسیلیس ها در افزایش مقاومت آن

تولید سیمان که ماده اصلی چسبندگی در بتن است در سال 1756 میلادی در کشور انگلستان توسط «John smeaton » که مسئولیت ساخت پایه برج دریایی«Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهایت سیمان پرتلند در سال 1824 میلادی در جزیره ای به همین نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسید.

مردم کشور ما نیز از سال 1312 با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفت صنایع کشور ، امروزه در حدود 26 الی 30 میلیون تن سیمان در سال تولید می گردد . با آگاهی مهندسان از نحوه استفاده سیمان در کارهای عمرانی ، این ماده جایگاه خودش را در کشورمان پیدا کرد .

یکی از روشهای ساختمان سازی که امروزه در جهان به سرعت توسعه می یابد ساختمانهای بتنی است . بعد از انقلاب اسلامی به علت کمبود تیر آهن در نتیجه تحریمها و نیز گسترش ساخت و سازهای عمرانی در کشور ، کاربرد بتن بسیار رشد نمود . علاوه بر این موضوع ساختمانهای بتنی نسبت به ساختمانهای فولادی دارای مزایایی از قبیل مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی ( خورندگی ) آسان بودن امکان تهیه بتن به علت فراوانی مواد متشکله بتون و عایق بودن در مقابل حرارت و صوت می باشند که توسعه روز افزون این نوع ساختمانها را فراهم می سازد .

یکی از معایب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقیم دارد . اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزن ساختمان و در نتیجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد . ولی کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است . استفاده از میکروسیلیس در ساخت بتن سبک سبب شده است که مقاومت بتن سبک بالا رود و این محدودیت کاهش یابد . در این تحقیق ضمن توضیحاتی در مورد بتن و تاثیر آب بر روی مقاومت بتن ، بیشتر در باره بتن سبک و روشهای افزایش مقاومت آن با استفاده از میکروسیلس ، خواص مکانیکی و همچنین موارد کاربرد آن بحث می شود .

1-سیمان

- سیمان تولید شده در کشور ما با سیمان تولید شده در کشورهای صنعتی متفاوت است که لازم است تفاوت آن تا حد ممکن بررسی شود .

- طبقه بندی سیمانها شناسایی شود .

- عدم تنوع در کیفیت سیمان نشانه ضعفهایی از سیستم ساخت و ساز می باشد .

- عدم استفاده از سیمان با کیفیت بالا از عوامل اولیه عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .

2- شن و ماسه

- معیارها و آئین نامه های تولید کلان شن و ماسه بررسی شود .

- تولید کلان شن و ماسه در کشور ما از نظر معیار و رعایت آئین نامه های تولید بررسی شود .

- معایب شن و ماسه تولیدی در کشور در حد کلان بدلائل زیر آنرا در درجه دوم و یا سوم کیفیت قرار می دهد .

الف : وجود گرد و غبار

ب : عدم شستشو

ج : دانه بندی نا صحیح

د : استفاده از شن و ماسه رودخانه ای بجای شن و ماسه شکسته .

- استفاده از شن و ماسه درجه 2 و یا 3 از عوامل ثانوی عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .

افزایش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندرکاران صنعت تولید بتن می باشد .

ساختار بتن :

- بتن دارای چهار رکن اصلی می باشد که به صورت مناسبی مخلوط شده اند ، این چهار رکن عبارتند از :

الف : شن

ب : ماسه

ج : سیمان

د : آب

- در برخی شرایط برای رسیدن به هدفی خاص مواد مضاف به آن اضافه می شود که جزﺀ ارکان اصلی بتن به شمار نمی آید .

- توده اصلی بتن مصالح سنگی درشت و ریز ( شن و ماسه ) می باشد .

- فعل و انفعال شیمیایی بین سیمان و آب موجب می شود شیرابه ای بوجود آید و اطراف مصالح سنگی را بپوشاند و مصالح سنگی را بصورت یکپارچه بهم بچسباند .

- استفاده از آب برای ایجاد واکنش شیمیایی بتن است .

- برای ایجاد کار پذیری لازم بتن مقداری آب اضافی استفاده می شود تا بتن با پر کردن کامل زوایای قالب بتواند دور کلیه میلگرد های مسلح کننده را بگیرد .

- جایگاه استفاده آب در بتن به لحاظ انجام عمل هیدراتاسیون دارای حساسیت بسیار زیادی است .

ویژگیهای آب مصرفی بتن :

- آب های مناسب برای ساختن بتن

1- آب باران

2-آب چاه

4- آب برکه

5-آب رودخانه در صورتی که به پسابهای شیمیایی کارخانجات آلوده نباشد و غیره …

بطور کلی آبی که برای نوشیدن مناسب باشد برای بتن نیز مناسب است باستثناﺀ مواردی که متعاقبا توضیح داده خواهد شد .

- آبهای نا مناسب برای ساختن بتن

1- آبهای دارای کلر ( موجب زنگ زدگی آرماتور می شود)

2- آبهایی که بیش از حد به روغن و چربی آلوده می باشند .

3- وجود باقیمانده نباتات در آب .

4- آب گل آلود ( موجب پایین آوردن مقاومت بتن می شود )

5- آب باتلاقها و مردابها

6- آبهای دارای رنگ تیره و بدبو

7- آبهای گازدار مانند2 co و…

8- آبهای دارای گچ و سولفات و یا کلرید موجب اثر گذاری نا مطلوب روی بتن می شوند .

نکته : 1- آبی که مثلا شکر در آن حل شده است برای نوشیدن مناسب است ولی برای ساخت بتن مناسب نیست .

نکته : 2- مزه بو و یا منبع تهیه آب نباید به تنهایی دلیل رد استفاده از آب باشد .

نکته : 3- ناخالصیهای موجود در آب چنانچه از حد معین بیشتر گردد ممکن است بشدت روی زمان گرفتن بتن ، مقاومت بتن ، پایداری حجمی آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگی فولاد شود .

نکته : 4- استفاده از آب مغناطیسی بعنوان یکی از چهار رکن اصلی مخلوط بتن می تواند بعنوان تاثیرگذار بر روی پارامترهای مقاومت بتن انتخاب گردد .

تمایز بتن از نظر چگالی :

الف : بتن معمولی : چگالی بتن معمولی در دامنه باریک 2200 تا 2600 kg/m3 قرار دارد زیرا اکثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندکی دارند ( ادامه این مبحث از بحث ما خارج است)

ب : بتن سنگین : از این بتنها در ساختمان محافظهای بیولوژیکی بیشتر استفاده می شود مانند ساختار ، آکتورهای هسته ای و پناهگاههای ضد هسته ای که مورد بحث ما نمی باشد که چگالی آن معمولا بیشتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد .

ج : بتن سبک : مصرف بتن سبک اصولا تابعی از ملاحظات اقتصادی است ضمن اینکه استفاده از این بتن بعنوان مصالح ساختمانی دارای اهمیت بسیار زیادی است این بتن دارای چگالی کمتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم در متر مکعب می باشد . بدلیل اینکه دارای چگالی کمتر از بتن سنگین است دارای امتیاز قابل توجهی از نظر ایجاد بار وارده بر سازه می باشد چگالی بتن سبک تقریبا بین 300 و 1850 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد یکی از امتیازات مهم امکان استفاده از مقاطع کوچکتر و کاهش مربوطه در اندازه پی ها می باشد ضمن اینکه قالبها فشار کمتری را از حالت بتن معمولی تحمل می کنند و همچنین در کاهش جابجایی کل وزن مصالح بدلیل افزایش تولید جایگاه ویژه ای دارد .

روش های کلی تولید بتن سبک :

- روش اول : از مصالح متخلخل سبک با وزن مخصوص ظاهری کم بجای سنگدانه معمولی که تقریبا دارای چگالی 6/2 می باشد استفاده می کنند .

- روش دوم : بتن سبک تولید شده در این روش بر اساس ایجاد منافذ متعدد در داخل بتن یا ملات می باشد که این منافذ باید به وضوح از منافذ بسیار ریز بتن با حباب هوا متمایز باشد که بنام بتن اسفنجی ، بتن منفذ دار و یا بتن گازی یا بتن هوادار می شناسند .

- روش سوم : در این روش تولید ، سنگدانه ها ی ریز از مخلوط بتن حذف می شوند . بطوریکه منافذ متعددی بین ذرات بوجود می آید و عموما از سنگدانه های درشت با وزن معمولی استفاده می شود . این نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ریز می نامند .

نکته : کاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه و جود منافذ یا در مصالح یا در ملات و یا در فضای بین ذرات درشت موجب کاهش مقاومت بتن می شود .

طبقه بندی بتن های سبک بر حسب نوع کاربرد آنها :

- بتن سبک بار بر ساختمان

- بتن مصرفی در دیوارهای غیر بار بر

- بتن عایق حرارتی

نکته 1- طبقه بندی بتن سبک بار بر طبق حداقل مقاومت فشاری انجام می گیرد .

مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبک ---- مقاومت فشاری بر مبنای نمونه های استوانه ای استاندارد از شده پس از 28 روز نباید کمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نباید از 1850 کیلوگرم بر متر مکعب تجاوز نماید که معمولا بین 1400 او 1800 کیلوگرم بر متر مکعب است .

نکته : 2- بتن مخصوص عایق کاری معمولا دارای وزن مخصوص کمتر از 800 کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت بین 7/0 و Mpa 7 می باشد .

انواع سبک دانه هایی که به عنوان مصالح در ساختار بتن سبک استفاده می شود :

الف - سبک دانه های طبیعی : مانند دیاتومه ها ، سنگ پا ، پوکه سنگ ، خاکستر ، توف که بجز دیاتومه ها بقیه آنها منشاﺀ آتشفشانی دارند .

نکته :1- این نوع سبک دانه ها معمولا بدلیل اینکه فقط در بعضی از جاها یافت می شوند به میزان زیاد مصرف نمی شوند ، معمولا از ایتالیا و آلمان اینگونه مصالح صادر می شود .

نکته : 2- از انواعی پوکه معدنی سنگی که ساختمان داخلی آن ضعیف نباشد بتن رضایت بخشی با وزن مخصوص 700 تا 1400 کیلو گرم بر متر مکعب تولید می شود که خاصیت عایق بودن آن خوب می باشد اما جذب آب و جمع شدگی آن زیاد است . سنگ پا نیز دارای خاصیت مشابه است .

ب - سبک دانه های مصنوعی : این سبک دانه ها به چهار گروه تقسیم می شوند .

- گروه اول : که با حرارت دادن و منبسط شدن خاک رس ، سنگ رسی ، سنگ لوح ، سنگ رسی دیاتومه ای ، پرلیت ، اسیدین، ورمیکولیت بدست می آیند .

- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره کوره آهن گدازی به طریقی مخصوص بدست می آید .

- گروه سوم : جوشهای صنعتی ( سبکدانه های کلینکری) می باشند .

- گروه چهارم : مخلوطی از خاک رس با زباله خانگی و لجن فاضلاب پردازش شده را می توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در کوره تبدیل به سبک دانه شود ولی این روش هنوز به صورت تولید منظم در نیامده است .

:

الزامات سبکدانه ها بتن سازه ای :

الزامات سبکدانه ها در آیین نامه های ASTM C330-89 ( مشخصات سبکدانه ها برای بتن سازه ای در آمریکا ) و BS 3797:1990 (مشخصات سبکدانه ها برای قطعات بنایی و بتن سازه ای در بریتانیا ) داده شده اند . در استاندارد بریتانیایی مشخصات واحدهای بنایی نیز مورد بحث قرار گرفته است . این آیین نامه ها محدودیتهایی برای افت حرارتی ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنین در BS برای مقدار سولفات 1% 3 so (به صورت جرمی ) را مشخص نموده اند . برخی الزامات دانه بندی این آیین نامه ها در جداول 2 ، 3 و 4 نشان داده شده اند .

ذکر این نکات برای فهم بهتر این جداول مفید است :

1- آیین نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره در هوای سرد شده ، که منبسط نشده است را در بر می گیرد .

2- سبکدانه های به کار رفته در بتن سازه ای ، صرفنظر از منشأ آنها تولیداتی مصنوعی می باشند و در نتیجه معمولا یکنواخت تر از سبکدانه طبیعی می باشند . بنابراین سبکدانه را می توان برای تولید بتن سازه ای با کیفیت ثابت مورد استفاده قرار داد .

نکته : سبکدانه ها دارای خصوصیت ویژه ای هستند که سنگدانه های معمولی فاقد آن می باشند و در رابطه با انتخاب نسبتهای مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل دارای اهمیت ویژه ای می باشند .این ویژگی عبارتست از توانایی سبکدانه ها در جذب مقادیر زیاد آب و همچنین امکان نفوذ مقداری از خمیر تازه سیمان به درون منافذ باز ( سطحی ) ذرات سبکدانه (مخصوصا ذرات درشت تر ) در نتیجه این جذب آب توسط سبکدانه ، وزن مخصوص آنها زیادتر از وزن مخصوص ذراتی می شود که در گرمچال خشک شده اند .

روشهای افزایش مقاومت بتن سبک :

کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است برای بدست آوردن بتن سبک با مقاومت زیاد روشهای زیادی مورد توجه قرار گرفته است .

نکته : عامل موثر و مشترک در کلیه این پژوهشها مصرف میکروسیلیس در بتن می باشد . در اینجا اجمالا به چند روش اشاره می گردد :

1- تحقیقات مشترک V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزایش مقاومت بتن سبک و بهبود دیگر خواص آن با استفاده از سبکدانه های سیلیسی منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومت بتن سبک تابعی از مقاومت سبکدانه ها و ملات است که این رابطه به صورت ذیل ارائه گردید .

fc = fm (vm)+fa (1-vm)

fc = مقاومت بتن fa = مقاومت سبکدانه

fm = مقاومت ملات vm = حجم نسبی ملات

بدین ترتیب مشاهده می شود که می توان با افزایش مقاومت سبکدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبک را افزایش داد.

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

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

مقدمه:

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

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

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

تعریف پسماندهای ساختمانی:

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

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

انواع پسماند¬های ساختمانی:

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

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

بازیافت نخاله ساختمانی در سایر کشورها:

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

مقدار مصالح بازیافتی در استرالیا[10]

مصالح بازیافت شده مقدار ( تن در سال )
بتن 726000

آسفالت 795000

آجر 471000

مصالح بنایی 300000

خاک 41000

سنگ 176000

ضایعات چوب 35000

مقدار مصالح تولیدی و بازیافتی در ایرلند[10]

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

1995 11.2 میلیون تن 1.3 میلیون تن 35%

1998 15.4 میلیون تن 2.7 میلیون تن 43.30%

انواع بازیافت مواد پسماندهای ساختمانی :

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

مصالح قابل بازیافت نخاله ساختمانی برای ساخت بتن :

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

پتانسیل¬های استفاده از مصالح بازیافتی در بتن:

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

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

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

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

288.4 166.2 7.7 5.3 نمونه 1

282.4 172 7.7 6 نمونه 2

320.5 154 7.6 5.6 نمونه 3

280.5 182.8 10 8.6 نمونه 4-نصف شیشه

291.3 193.6 11 9 نمونه 5-نصف شیشه

292 190.2 11.1 8.7 نمونه 6-نصف شیشه

224.1 185 10 8.1 نمونه 7-تمام شیشه

241 204.7 9.6 8.1 نمونه 8-تمام شیشه

230.5 139 9.5 8 نمونه 9-تمام شیشه

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

در صد جایگزینی آواری طبیعی درصد جایگزینی آورای طبیعی

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

0 0 840 0 0 948 0.53 185 350 S0G0

20 168 672 0 0 948 0.53 185 350 S2G0

40 336 504 0 0 948 0.53 185 350 S4G0

60 504 336 0 0 948 0.53 185 350 S6G0

80 672 168 0 0 948 0.53 185 350 S8G0

100 840 0 0 0 948 0.53 185 350 S10G0

0 0 840 20 19 758 0.53 185 350 S0G2

0 0 840 40 380 569 0.53 185 350 S0G4

0 0 840 60 570 379 0.53 185 350 S0G6

0 0 840 80 760 190 0.53 185 350 S0G8

0 0 840 100 950 0 0.53 185 350 S0G10

مشخصات بتن تازه تولیدی با مصالح بازیافتی [9]

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

درصد تفییرات 28 روزه 7 روزه

(Kg/m3 )

0 32.7 20.6 0.53 350 S0G0

+6.1 34.7 21.6 0.53 350 S2G0

+8.2 35.3 25.6 0.53 350 S4G0

+9.7 35.8 27.6 0.53 350 S6G0

+14.8 37.5 30.1 0.53 350 S8G0

+14.3 37.3 29.3 0.53 350 S10G0

-9.2 29.7 16.8 0.53 350 S0G2

-25.2 24.3 15 0.53 350 S0G4

-30.6 22.7 14.6 0.53 350 S0G6

-31.1 22.5 13.7 0.53 350 S0G8

-39.8 19.7 12.5 0.53 350 S0G10

مشخصات بتن سخت شده تولیدی با مصالح بازیافتی [9]

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

درجه سانتیگراد ( Kg/m3 ) ( Cm )

(Kg/m3 )

30 2324 15 0.53 350 S0G0

29 2315 8 0.53 350 S2G0

29 2305 6 0.53 350 S4G0

30 2282 2.5 0.53 350 S6G0

30 2236 1 0.53 350 S8G0

29 2207 0 0.53 350 S10G0

30 2323 18 0.53 350 S0G2

30 2288 20 0.53 350 S0G4

30 2257 20 0.53 350 S0G6

29 2228 21 0.53 350 S0G8

29 2230 22 0.53 350 S0G10

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

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

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

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

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

منابع و مراجع :

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

بررسی جذب آب بتن سبکدانه با لیکا

بکارگیری بتن های سبکدانه با لیکا برای مناطق بندری و سواحل کشور بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان نیاز به مطالعه جدی دارد. پارامترهای مختلفی در این رابطه باید مورد توجه قرار گیرد. از جمله می توان به بررسی جذب آب این نوع بتن ها پرداخت. جذب آب حجمی اولیه 10 تا 60 دقیقه ، جذب آب حجمی نهائی 7 روزه ، جذب آب موئینه ، تعیین پارامترهای ثابت بتن ، ضریب جذب آب موئینه در حالت خشک شده در هوا.

- مقدمه

بکارگیری بتن های سبکدانه با لیکابرای مناطق بندری و سواحل کشور بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان نیاز به مطالعه جدی دارد. پارامترهای مختلفی در این رابطه باید مورد توجه قرار گیرد. از جمله می توان به بررسی جذب آب این نوع بتن ها پرداخت. جذب آب حجمی اولیه 10 تا 60 دقیقه ، جذب آب حجمی نهائی 7 روزه ، جذب آب موئینه ، تعیین پارامترهای ثابت بتن ، ضریب جذب آب موئینه در حالت خشک شده در هوا و خشک شده در آون و ارتفاع موئینه برای بتن های سبکدانه سازه ای با لیکای ایران و با نسبت آب به سیمان کم در حالت های میکرو سیلیس دار و بدون میکرو سیلیس بدست آمده و با بتن سبکدانه غیر سازه ای و بتن معمولی مشابه مقایسه می گردد. همچنین ضریب همبستگی تعیین پارامترهای جذب آب موئینه مشخص شده است. برای بتن ها ، جذب آب مفهوم نفوذ پذیری را نشان می دهد و بویژه در مواردی که بتن دائما در معرض آب نمی باشد ، جذب آب موئینه می تواند از اهمیت برخوردار باشد.

2-روش تهیه نمونه ها

2-1- تعداد و نوع نمونه ها

برای بررسی بتن های سبکدانه سازه ای با لیکای از نظر جذب آب ، نمونه های مکعبی 10 سانتیمتری با نسبت های مورد نظر ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت.

برای تعیین درصد جذب آب حجمی اولیه در زمانهای 10 و 20 و 60 دقیقه و درصد جذب آب حجمی 1 تا 7 روزه در دو حالت خشک شده در آون برای هر نوع مخلوط بتن ، 4 آزمونه مکعبی 10 سانتیمتری تهیه شد که دو آزمونه برای حالت خشک شده در هوا و دو آزمونه برای حالت خشک شده در آون بکار رفت. همچنین برای تعیین جذب آب موئینه و مشخص کردن حجم آب جذب شده در واحد سطح ( i ) در مدت 3 ، 6 ، 24 و 72 ساعت و در کنار آن پارامتر ثابت جذب C و پارامتر S ضریب جذب موئینه بتن با توجه به روند جذب آب موئینه در طول زمان ، 2 آزمونه مکعبی 10 سانتیمتری برای حالت خشک شده در هوا و دو آزمونه برای حالت خشک شده در آون بکار گرفته شد که جمعا 4 آزمونه را تشکیل می دهد.

2-2-شرایط نگهداری نمونه ها

آزمونه های بتنی پس از قالب گیری ، یک روز در قالب در زیر گونی چتائی مرطوب قرار گرفتند و پس از یک روز در تانک آب در دمای °c 22 به مدت 6 روز نگهداری گردید. آزمونه های 7 روزه به دو دسته تقسیم شدند و به مدت 14 روز در محیط آون با دمای °c 50 و محیط آزمایشگاهی با دمای °c20 تا °c 27 و رطوبت نسبی 40 تا 50 درصد قرار داده شدند. پس از این مدت هر دسته از آزمونه ها مورد آزمایش قرار گرفت.

2-3-شرایط آزمایش

نمونه های مربوط به آزمایش جذب حجمی در تانک آب قرار گرفت و در زمانهای 10 ، 20 و 60 دقیقه جذب آب اولیه حجمی ( سطحی ) تعیین گردید. سپس این کار ادامه یافت و در سنین 1 ، 2 ، 3 و 7 روزه و حتی در سنین 4 ، 5 و 6 روزه نمونه ها وزن شد و جذب آب حجمی نهائی تا ثابت شدن وزن نمونه بدست آمد ( طبق BS ) .

نمونه های مربوط به آزمایش جذب آب موئینه به نحوی روی ظرف محتوی آب حاوی لاجورد قرار گرفت که 10 میلیمتر آن همواره در آب بود و بقیه در هوا واقع شد. در سنین 3 ، 6 ، 24 و 72 ساعت نمونه ها توزین گردید ( طبق Rilem Cpc112 ) .

2-4مصالح مصرفی

برای ساخت نمونه ها از سیمان نوع 1 ، میکرو سیلیس تولید داخل ، شن لیکای تولید ایران با حداکثر اندازه 13 میلیمتر و ماسه لیکا با حداکثر اندازه 3 میلیمتر ، شن و ماسه معمولی معروف به خلیج و افزودنی فوق روان کتتده MS 432 استفاده شده است که در جدول مربوطه نوع مصالح مصرفی و مقادیر آنها در یک متر مکعب بتن متراکم تازه ، نسبت آب به سیمان و اسلامپ آنها ملاحظه می شود.

3-نتایج آزمایشها

نتایج آزمایشها در جدول زیر به صورت خلاصه ارائه می گردد.

همچنین نمودارها و منحنی هائی در رابطه با نتایج ارائه می شود.

4- نتیجه گیری

در مورد وجود یا عدم وجود میکروسیلیس نتیجه گیری می شود. میکروسیلیس مقدار جذب حجمی را کاهش می دهد ( هم برای نمونه های خشک شده در آون و هم برای نمونه های خشک شده در هوا )

در مورد نسبت آب به سیمان بتن سبکدانه سازه ای و اثر آن بر جذب آب نتیجه گیری می گردد. افزایش نسبت آب به سیمان موجب افزایش جذب آب حجمی می شود.

مقایسه بین نتایج بتن سبکدانه سازه ای و غیر سازه ای با بتن معمولی انجام می شود و مصرف بتن سبکدانه سازه ای و غیر سازه ای در محیط خورنده توصیه می گردد. ضریب جذب موئینه با وجود میکروسیلیس در بتون های خشک شده در آون و هوا کاهش می یابد و در بتن های سبکدانه ، ضریب جذب موئینه تفاوت چندانی با بتن های معمولی تدارد ؛ اما با افزایش نسبت آب به سیمان افزایش چشمگیری را نشان می دهد.

5-مراجع

[1] Emerson, M., "Mechanisms of Water Absorption by Concrete." , Transport and Road Research Laboratory; U.K; 1990.

[2] Potter, R., Ho, D., "Quality of Cover Concrete and Its Influence on Durability"; SP 100-25; International Conference on Concrete Durability, Vol.1; American Concrete Institute.

[3] McCarter, W.J., Emerson, M., and Ezirim. H; "Properties of Concrete in the Cover Zone: Developments in Monitoring Techniques", Magazine of Concrete Research, Vol.47; No. 172, Sept.1995; pp.243-251.

[4] RILEM Technical Recommendation for the Testing and Use of Construction Materials; CP 11.2; TC14-CPC; "Absorption of water by Concrete by Capillarity"; E & FN Spon; Chapman and Hall, 1994.

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

بررسی نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن به عنوان یکی از شاخصه های پایایی بتن

ضریب نفوذ پذیرى بتن مشخصه‏اى از بتن است که بوسیله آن مى‏توان اطلاعات مناسبى از ریز ساختار و کیفیت بتن بدست آورد. با توجه به اینکه در مطالعات مربوط بهپایائى بتن نظیر بررسى پایائى بتن در برابر نفوذ یون کلر و حملات سولفاتى، در اغلب موارد سیال مهاجم از خارج بتن به داخل بتن نفوذ مى‏کند، بنابراین میزان نفوذ پذیرى، قابلیت بتن را براى سهولت و یا صعوبت ورود سیال به داخل محیط متخلخل بتن مشخص مى‏نماید. به این ترتیب در بسیارى از منابع معتبر "نفوذ پذیرى به عنوان کلیدپایائى بتن قلمداد شده است.

در سازه ‏هاى بتنى، بتن پوشش سطحى در اولویت نخست، از خوردگی آرماتورها حفاظت مى‏کند. بنابراین از دیدگاه خوردگى آرماتور این منطقه سطحى در معرض نفوذ گاز اکسیژن، گاز کربنیک و آب قرار دارد. نفوذ دو سیال گاز کربنیک و آب ریز ساختار بتن را تـغییر مى‏دهد و بنابرایـن این‏دو براى انـجام آزمایش قابل تکرار مناسب نیستند. به این جهت است که به نظر مى‏رسد گاز اکسیژن براى انجام آزمایش نفوذ پذیرى بتن مناسب‏ترین سیال باشد.

در مبحث مربوط به خوردگى آرماتور در بتن و در تشکیل پیل الکتروشیمیایى، وجود اکسیژن براى تشکیل پروسه کاتد ضرورى است. همچنین روند خوردگى از دو مرحله شروع خوردگى و گسترش خوردگى تشکیل مى‏شود. براساس تحقیقات انجام شده نفوذ اکسیژن در مرحله گسترش خوردگى آرماتور در بتن اهمیت دارد.

غیر قابل نفوذ بودن بتن همچنین در رابطه با آب بندی مخازن مایعات و گازها، راکتورهای اتمی و مخازن فاضلاب و تصفیه گاز مورد توجه می باشد و الزامات معمول آن است که بتن باید از نفوذ هوا تحت فشار داخلی معینی جلوگیری نماید. همچنین نفوذ گاز در بتن با مسائل فشار هیدرواستاتیکی و داخل سدها نیز مورد توجه می باشد. از طرف دیگر اندازه گیری ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز نیز مزایایی دارد که از جمله این موارد می توان به سریع بودن انجام آزمایش و عدم تغییر شرایط آزمونه در زمان انجام آزمایش اشاره نمود.

نفوذ پذیرى یک ویژگى ریز ساختارى بتن است که میزان قابلیت بتن را براى عبور سیالى با ویسکوزیته مشخص تحت گرادیان فشار نشان مى‏دهد.

قانون Darcy(1856) داراى فرم ساده زیر مى‏باشد و رابطه بین سرعت حرکت سیال و گرادیان فشار را نشان مى‏دهد:

v=Kv.i

:v سرعت خطى ظاهرى سیال (v=Q/A)(m/s)

:Kv ضریب نفوذ پذیرى دارسى (m/s)

:i گرادیان هیدرولیکى، افت فشار (بدون بعد(

حرکت سیالات از درون بتن از طریق منافذ موئینه و یا ناحیه مرزی بین ماتریس و سنگدانه صورت می گیرد. این در حالیست که به دلیلی کوچکی بسیار زیاد منافذ ژلی، عملا امکان عبور سیال از آن وجود ندارد.

یکی از مهمترین پارامترهایی که بر تخلخل بتن تاثیر می گذارد، نسبت آب به سیمان است. تاثیر نسبت آب به سیمان بر اندازه حفرات و تخلخل بتن در شکل زیر آورده شده است. باید متذکر گردید که نفوذ پذیری بتن تنها تابعی از تخلخل آن نمی باشد، بلکه به اندازه، توزیع و پیوستگی منافذ نیز بستگی دارد.

2) ساز و کارهای حرکت سیال در داخل بتن

سیال به یکی از روش های زیر درون سیال حرکت می کند :

1- جذب سطحی (Adsorption)

2- انتشار (Diffusion)

3- مکش موئینه (Absorption)

4- نفوذپذیری (Permeability)

هر یک از پدیده های نفوذ یون کلر،کربناتاسیون، حملات سولفاتی و انهدام ناشی از سیکل ذوب و یخ در بتن با توجه به یکی از مکانیزم های فوق یا ترکیبی از آن ها صورت می پذیرد.

3) روش های اندازه گیری ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز

تا کنون روش های مختلفی برای اندازه گیری ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز توسط محققین پیشنهاد شده است. این روش ها عموما به دو دسته، آزمایشهای نفوذپذیری گاز با اختلاف فشار ثابت و آزمایش های نفوذپذیری گاز با افت فشار (فشار کاهنده) تقسیم بندی می شوند. روش های اندازه گیری ضریب نفوذپذیری گاز با اختلاف فشار ثابت عبارتند از :

1- توصیه CEMBUREAU (توصیه انجمن سیمان اروپا)، این روش مورد تائید کمیته RILEM TC 116-PCD می باشد و در استاندارد ملی ایتالیاUNI با کد 58-E0031 آورده شده است.

2- توصیه AFGC-AFREM(انجمن مهندسی عمران فرانسه)

3- روش LNEC E-392 یا توصیه ملی پرتغال؛ این توصیه نامه استفاده از نفوذسنج تهیه شده توسط پروفسور Cabrera را که در سال 1999 میلادی در دانشگاه Leeds ساخته شده توصیه می کند.

4- روش انستیتو نفت فرانسه؛ در دانشگاه Sherbrooke کانادا و آزمایشگاه پایایی و مصالح ساختمانی تولوز فرانسه (LMDC) که تحقیقات گسترده ای را بر روی نفودپذیری گاز انجام داده اند, از این روش استفاده شده است.

5- استاندارد امریکایی ASTM D 4525-90؛ این روش که برای تعیین نفوذپذیری سنگ در برابر نفوذ گاز ارائه شده است برای سنجش نفوذپذیری بتن نیز قابل استفاده است.

همچنین روش های اندازه گیری ضریب نفوذپذیری گاز با افت فشار عبارتند از:

1- آزمایش های مکش در سوراخ دریل شده در سطح بتن

2- آزمایش های وارد کردن فشار در سوراخ دریل شده در سطح بتن

3- آزمایش های مکش سطحی

4- آزمایش های وارد آوردن فشار سطحی

4) توضیح دستگاه اندازه‏گیرى نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز اکسیژن، توصیه AFPC-AFREM,Cembureau

دستگاه اندازه‏گیرى نفوذ پذیرى بتن در برابر اکسیژن که براساس دبى خروجى گاز اکـسیژن از نـمونه بتنى مـى‏باشد، براساس توصیه Cembureau و AFREM - AFPC ساخته شده است. این دستگاه در حال حاضر در مراکز تحقیقاتى بتن در بسیارى از کشورهاى اروپایى وجود دارد و در پروژه‏هاى تحقیقاتى و مشاوره‏اى خصوصاً در سازه‏هاى آبى و همچنین سازه‏هاى در معرض عوامل خورنده محیطى مورد استفاده قرار مى‏گیرد.

4-1) شرح اجزاى دستگاه نفوذ هوا و شکل شماتیک آن

این دستگاه وسیله‏اى براى اندازه‏گیرى دبى اکسیژن است که شامل قطعات زیر مى‏باشد:

- شیر تنظیم فشار تنظیم کننده فشار ورودى سلول

- لوله‏هاى شیشه‏اى با حجم‏هاى مختلف (160 و 20 و 5 و 2 میلى لیتر(

- سلول انجام آزمایش که خود شامل پنج بخش مى‏باشد: 1- محفظه آلومینیومى 2- دو صفحه پخش کننده هوا براى کسب اطمینان از عبور اکسیژن از تمام سطح قطعه بتنى 3- غشاى پلى اورتان به دور دیسک بتنى -4تیوپ هوا 5 - درپوش

ضمناً براى انجام آزمایش از دو کپسول بزرگ مایع استفاده میگردد:

-1 کپسول اکسیژن براى تأمین گاز عبورى از آزمونه

-2 کپسول ازت براى باد کردن تیوپ به دور دیسک بتنى تا فشار حداکثر 12 اتمسفر

4-2) مشخصات آزمونه

آزمونه‏ها با توجه به حداکثر بعد سنگدانه موجود در بتن به صورت قطعاتى با قطر 15 سانتیمتر و ضخامت 50 یا 65 میلیمتر تهیه مى‏شوند. ضخامت نمونه باید از 2/5 برابر حداکثر بعد سنگدانه بزرگتر باشد. بعد بزرگترین سنگدانه تا 25 میلیمتر توصیه شده است . براى تهیه این دیسکهاى بتنى باید نمونه‏هاى استوانه‏اى استاندارد (استوانه‏هاى با قطر 15 سانتیمتر و ارتفاع 30 سانتیمتر) را با ضخامت مورد نیاز برش زده و سپس با تهیه حداقل 3 دیسک بتنى از یک نمونه استوانه‏اى استاندارد، آزمایش را بر روى هر سه نمونه به صورت متوالى انجام داد.

چنانچه از مغزه‏هاى کرگیرى شده براى انجام آزمایش استفاده شود باید مطمئن بود که نمونه تهیه شده ترک خورده و آسیب دیده نباشد. چنانچه قطر و یا ارتفاع مغزه از مقادیر گفته شده قبلى کمتر باشد مى‏توان با استفاده از رزین غیر قابل نفوذ براى جبران کمبود قطر و یا جدا کننده (براى جبران کمبود ارتفاع) استفاده کرد. البته در تحلیل نتایج بدست آمده باید دقت زیادى نمود.

این روش براى بتن‏هاى با عـیار سیـمان حـدود 200 تـا kg/m3 450و مقادیر ضریب نـفوذ پذیرى در برابر اکسیژن بین10-19 m2 تا10-14m2 نتایج قابل قبولى مى‏دهد..

5) رابطه ضرایب نفوذ پذیرى بتن در برابر آب و در برابر گاز اکسیژن

اندازه‏گیرى ضریب نفوذ پذیرى بتن در برابر آب از سالها پیش در کشورمان متداول بوده است و خصوصاً در پروژه‏هاى سد سازى مورد کاربرد قرار گرفته است. در عین حال در ساختمانهاى معمول، بتن سطحى که حفاظت آرماتورها را بر عهده دارد در معرض نفوذ اکسیژن، گاز کربنیک و آب قرار دارد. عملاً انجام آزمایش نفوذ پذیرى با گاز اکسیژن از دو سیال دیگر ساده‏تر و قابل تکرارتر است و این گاز واکنشى هم با محیط بتن نخواهد داد.

چنانچه مقادیر محاسبه شده براى ضرائب نفوذ پذیرى آب و گاز بر حسب m2 ضریب نفوذ پذیرى واقعى بتن بود باید این مقادیر یکسان باشند ولى عملاً ضریب نفوذ پذیرى در برابر گاز بزرگتر است و براى بتن‏هاى با ضریب نفوذ پذیرى کم این اختلاف زیادتر است.

اختلاف بین ضرائب نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز و آب را مى‏توان به موارد زیر نسبت داد:

-1 فعل و انفعال شیمیایى آب با سیمان موجب دوباره هیدراته شدن ذرات سیمان هیدراته نشده مى‏شود و انحلال، ته نشینى و جابجائى ذرات ریز و جذب آب در تخلخل‏هاى کوچک ماتریس سیمان موجب کاهش نفوذ پذیرى مى‏گردد.

-2 اثرklinkenberg و یا تئورى لغزش گازها، براساس این تئورى گاز نزدیک به دیواره موئینه یک سرعت حدى دارد و بنابراین کمیت جریان گاز از طریق موئینه‏ها بیش از مقدارى است که با قانون Poiseuille پیش بینى شده است. همچنین این اثر زمانى پدید مى‏آید که مسیر آزاد در مولـکولهاى گـاز نسبت به قطر منافذ موئینه به قدر کافى بزرگ باشد. میزان اثر Klinkenberg به توزیع اندازه تخلخل‏ها و مقدار متوسط فشار آزمایشى دارد. این اثر وقتى که فشار آزمایش زیاد باشد کمتر مى‏شود. البته این اثر تا حدود کمى اختلاف بین دو ضریب نفوذ پذیرى را توجیه مى‏کند.

در اندازه‏گیرى ضریب نفوذ پذیرى ذاتى مصالح، مقادیر بدست آمده براساس آزمایش با آب به نحو بهترى ریز ساختار بتن را نشان مى‏دهد. براى اندازه‏گیرى ضریب نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز که به مقادیر ضریب نفوذ پذیرى ذاتى نزدیکتر باشد باید از فشارهاى زیاد استفاده کرد. در شکل زیر رابطه بین ضرائب نفوذپذیرى نشان داده شده است.

اختلاف بین ضرایب نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز و مایع براى بتن‏هاى با ضریب نفوذ پذیرى کم، زیادتر است. براى یک بتن متداول سازه‏اى که ضریب نفوذ پذیرى آن در برابر آب حدود 10-18 m2است، ضریب نفوذ پذیرى در برابر گاز براى فشار حدود 6 اتمسفر ممکن است 100 برابر زیادتر باشد. نتـایج بـدست آمـده از آزمایشها بـراى بـتن معمولى نسبت‏هاى کوچکتر از 100 را نشان مى‏دهد.

روابط زیر براى بدست آوردن ضریب نفوذپذیرى در برابرآب(Kl)با داشتن ضریب نفوذپذیرى در برابر گاز Kg بکار مى‏رود. kl=kg/(1+b/pm)

b از رابطه زیر قابل محاسبه است:

در بسیاری از کشورها، ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن به عنوان یک از معیارهای پذیرش پایایی بتن شناخته می شود. به عنوان نمونه، Torrent بتن ها را از نظر کیفی بر اساس میزان ضریب نفوذپذیریست .

6) فعالیت های پژوهشی و مشاوره ای

دستگاه نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن بر اساس روش CEMBUREAU TC 116-PCD RILEM در سال 1382 در این انستیتو راه اندازی شد و از همان زمان پروژه های متعدد پژوهشی و مشاوره ای انجام گرفت.

رئوس فعالیت های پژوهشی و مشاوره ای انجام شده عبارتند از :

1) تاثیر پوزولان

2) تاثیر مواد حباب ساز

3) مقایسه نفوذزذیری بتن در برابر گاز اکسی›ن و عمق نفوذ آب

4) بررسی رابطه بین مقاومت فشاری بتن و ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن

5) مقایسه ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز و آب

نتیجه گیری

نفوذپذیری یک ویژگی ریز ساختاری بتون است که میزان قابلیت این ماده ساختمانی را برای عبور سیالی با ویسکوزیته مشخص و تحت گرادیان فشار نشان می دهد. ضریب نفوذپذیری ارتباط مستقیمی با ریز ساختار و کیفیت بتن دارد. در بسیاری از منابع معتبر ضریب نفوذپذیری به عنوان کلید پایایی بتن قلمداد شده است.

به نظر می رسد با توجه به اهمیت پایایی بتن در شرایط محیطی مختلف در نواحی گوناگون کشور، باید در راستای گسترش روش های متداول و معتبر برای ارزیابی کیفی بتن و ضوابط پذیرش بتن اقدام نمود و بر اساس نتایج بدست آمده معیارهایی نظیر ضریب نفوذپذیری بتن دربرابر گاز اکسیژن را نیز در آیین نامه های ملی منظور نمود.

8) تعدادی از مراجع

1) Bakhshi, M., Mahoutian, M. and Shekarchi, M., “The Gas Permeability of Concrete and Its Relationship with Strength”; Second International fib Congress, Naples, Italy, June 2006.

2) Mahoutian M., Bakhshi, M. and Shekarchi, M., “Study on Gas Permeability of Air-Entrained Concrete” Ninth CANMET/ACI International Conference on Advances in Concrete Technology, Poland, May - June 2007(accepted).

3)Mahoutian M., Bakhshi, M.,Bonakdar A. and Shekarchi, M., “Effect of High Reactivity Metakaolin on the Gas Permeability of High Performance Concrete Mixture” Ninth CANMET/ACI International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, POLAND, May - June 2007(accepted).

4)محمد شکرچی زاده، مهدی بخشی، " نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن"، مجله انجمن بتن ایران‏‌‏‏‏‏‏‏‏‏، شماره 13، صفحه 21-16 بهار1383.

5)محمد شکرچی زاده، مهدی بخشی و مهرداد ماهوتیان ، " نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن"، دومین کنفرانس بین المللی بتن وتوسعه، جلد 2، صفحه 777-767، 1384.

مهندس محمد شکرچی زاده

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

خواص FRP

بر طبق گزارش اداره فدرال بزرگراه های آمریکا هنگام بررسی پلها از نظر سازه ای به دلیل پوشش کم بتن، طراحی ضعیف، عدم مهارت کافی هنگام اجرا و سایر عوامل همانند شرایط آب و هوایی سبب ایجاد ترک در بتن و خوردگی آرماتور های فولادی شده است. 

پس از سالها مطالعه بر روی خوردگی،  اف آر پیFRP به عنوان یک جایگزین خوب آرماتور های فولادی در بتون پیشنهاد شده اند. 

سه نوع میلگرد ( AFRP) , ( CFRP ) , ( GFRP ) از انواع تجاری آن هستند که در صنعت ساختمان کاربرد دارند. 

از این مواد به جای آرماتور های فولادی یا کابلهای پیش تنیده در سازه های بتنی پیش تنیده و یا غیر پیش تنیده استفاده می شود.  مواد FRP موادی غیر فلزی و مقاوم دربرابر خوردگی است که در کنار خواص مهم دیگری همانند مقاومت کششی زیاد آنها را برای استفاده بعنوان آرماتور مناسب می کند.

از آنجایی که FRP ها مصالحی ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فیبر و رزین مورد استفاده، سازگاری فیبر و کنترل کیفیت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلی را در بهبود خواص مکانیکی آن دارد.  

به طور کلی مزایای آن به صورت زیر دسته بندی می شود:

1- مقاومت کششی بیشتر از فولاد

2-یک چهارم وزن آرماتور فولادی

3-عدم تأثیر در میدانهای مغناطیسی و فرکانس های رادیویی، برای مثال تأثیر روط دستگاه های بیمارستانی 

4-عدم هدایت الکتریکی و حرارتی
 

لذا به دلیل مزایای بالا به عنوان یک جایگزین مناسب برای آرماتورهای فولادی در سازه های دریایی، سازه پارکینگ ها، عرشه های پل ها، ساخت بزرگراه هایی که بطور زیادی تحت تأثیر عوامل محیطی هستند و در نهایت سازه هایی که در برابر خوردگی و میدانهای مغناطیسی حساسیت زیادی دارند پیشنهاد می کند.

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