با FRC یا بتن با الیاف فیبر آشنا شوید

ّFRC مخفف کلمه ( FRC Fiber Reinforced Concrete) به معنی بتن با الیاف فیبر ، نوعی از بتن است که از آن به جهت مقاومت ، رفع ترک خوردگی  وآب خوردگی سازه بتنی استفاده می گردد.در مواردی که بتن ریزی صحیح مقاطع نازک با بتن های مسلح معمولی بسیار مشکل باشد، می توان از بتن های مسلح به الیاف به عنوان بهترین و مناسب ترین گزینه استفاده کرد.همچنین بتن پاشی FRC روشی مناسب برای تولید محصولاتی با شکل نامنظم است.برای آشنایی بیشتر با الیاف بتن و سایر محصولات تولیدی بتن می توانید به وب سایت کلینیک بتن ایران مراجعه نمایید .

عوامل تاثیرگذار بر کارایی بتن

کلینیک بتن ایران :: مقالات علمی بتن

کارایی و مقاومت بتن با هم رابطه ای عکس دارند. به این معنا که با افزایش کارایی بتن...

تمامی مراحل و مواد مورد استفاده در ساخت بتنبر میزان کارایی آن تاثیر دارند. کارایی بتن به معنای میزان سهولت در مخلوط کردن، انتقال و بتن ریزی در محل پروژه می‌باشد. کار با یک بتن با کارایی بالا بسیار راحت تر و بهتر است چرا که به راحتی می‌تواند جا به جایش کرد و بتن ریزی نیز به آسانی انجام می‌شود.

کارایی و مقاومت بتن با هم رابطه‌ای عکس دارند. به این معنا که با افزایش کارایی بتن، مقاومت بتن کاهش می‌یابد که موجب کاهش دوام و عمر بتن نیز می‌شود.

عوامل اصلی تاثیرگذار بر روی کارایی بتن :

مقدار سیمان بتن
مقدار آب بتن
نسبت‌های مواد مختلف در مخلوط بتن
اندازه‌ی سنگدانه‌ها
شکل سنگدانه‌ها
مرغوبیت سنگدانه‌ها
ویژگی‌های سطوح سنگدانه‌ها
افزودنی‌های مورد استفاده در بتن
استفاده از مواد جایگزین سیمان در بتن
سیمان، سنگدانه و آب مواد اصلی مورد استفاده برای ساخت بتن هستند. در بتن از افزودنی‌های مختلفی برای تغییر ویژگی‌های مختلف آن استفاده می‌شود. ویژگی‌های این مواد و میزان استفاده از آن‌ها بر کارایی بتن تاثیر می‌گذارد. در ادامه عوامل عمومی تاثیرگذار بر کارایی بتن را بررسی می‌کنیم:

مقدار سیمان بتن:

مقدار سیمان مورد استفاده در بتن تاثیر بسیار بالایی در کارایی آن دارد. هر چه مقدار سیمان بیشتر باشد، معنی آن این است که چسب بیشتری برای پوشش دادن سطح سنگدانه‌ها و پر کردن تخلخل‌ها موجود است. این موضوع باعث کاهش اصطکاک بین سنگدانه‌ها شده و جاری شدن بتن در هنگام مخلوط کردن، انتقال و بتن‌ریزی تسهیل می‌گردد. همچنین برای یک بتن با نسبت آب به سیمان ثابت، افزایش میزان سیمان به معنی افزایش میزان آب مورد استفاده نیز هست که در نهایت کارایی بتن را افزایش می‌دهد..

نوع سیمان:

نوع و مشخصات سیمان بر میزان کارایی بتن تاثیرگذار خواهد بود. افزایش عیار سیمان باعث می‌شود تا بتن به آب بیشتری برای رسیدن به کارایی مورد نظر پیدا کند. در حالی که سیمان با عیار کمتر، به آب کمتری برای رسیدن به همان میزان کارایی نیاز دارد.

نسبت آب به سیمان یا مقدار آب بتن:

یکی دیگر از عوامل بسیار مهم و تاثیرگذار در کارایی بتن، میزان آب مورد استفاده در آن می‌باشد. عموما نسبت آب بهسیمان بین 0٫45 تا 0٫6 تقریباً برای تمامی انواع مخلوط‌ها، کارایی خوبی را ارائه خواهد کرد. هر چه نسبت آب به سیمانبیشتر باشد، میزان آب مورد استفاده نسبت به مقدار سیمان بیشتر خواهد بود و در نتیجه کارایی بتن افزایش خواهد داشت.

اندازه سنگدانه‌ها:

میزان سطح خارجی سنگدانه‌ها به اندازه‌ی آن‌ها بستگی دارد. هر چه سنگدانه‌ها بزرگتر باشند، سطح خارجی آن‌ها کم‌تر خواهد بود. هر چه سطح خارجی سنگدانه‌ها بیشتر باشد، برای پوشش دادن سطوح به سیمان بیشتری احتیاج است. این موضوع باعث کاهش نسبت آب به سیمان و کاهش کارایی می‌شود.

در بتن معمولاً از افزودنی‌های مختلفی برای افزایش و یا کاهش ویژگی‌های مختلف آن استفاده می‌شود. چندین افزودنیمختلف نیز برای بهبود وضعیت کارایی بتن وجود دارد که روان کننده و فوق روان کننده نام دارند. این افزودنی‌ها قادر هستند تا کارایی بتن‌هایی با نسبت آب به سیمان بسیار پایین را نیز افزایش دهند. از افزودنی‌های هوازا نیز برای افزایش کارایی در بتن استفاده می‌شود. این افزودنی با ایجاد حباب‌های هوا در بتن، اصطکاک بین سنگدانه‌ها را کاهش می‌دهد و در نتیجه کارایی افزایش می‌یابد.

بارگذاری بیش از حد بر روی سازه بتنی

آسیب دیدگی بتن بر اثر بارگذاری بیش از حد بر روی آن معمولاً بسیار واضح و تشخیصش آسان است. اضافه بار ایجاد شده بر روی سازه، ترک‌ها و نشانه‌هایی ایجاد می‌کند که حتی نقطه‌ی بارگذاری نیز مشخص می‌شود. عموماً ایجاد این نوع اضافه بارها اتفاقاتی یک باره است و تکرار نمی‌شود، بنا بر این ترمیم با پیش‌فرض که این اتفاق دوباره رخ نخواهد داد، صورت می‌گیرد.

باید توجه داشت که تخریب بتن در اثر بارگزاری بیش از حد معمولا بسیار واضح است و به سادگی قابل شناسایی ست. رویداد هایی که در اثر بارگزاری بیش از ظرفیت سازه بوجود می آیند قابل توجه و قابل ذکر اند. تنش تولید شده در اثر بارگزاری زیاد به بروز ترک های متمایزی منجر شده که بارگزاری بیش از حد و نقاط باربر را نمایان می کنند. غالبا بارگزاری بیش از حد یکبار اتفاق می افتد و یک بار هم اثرات آن مشخص می شود و لذا در صورت ترمیم می توان انتظار داشت آثار تخریب بتنمجددا بر روی بتن تعمیری عود نکند.باید انتظار داشت در چنین آسیب هایی به دانش و کمک یک مهندس سازه ی باتجربه، برای انجام تجزیه و تحلیل ساختاری برای مشخص ساختن و ارزیابی علل منجر به تخریب سازه در اثر بارگزاری بیش از ظرفیت بطور کامل ، و نیز کمک برای تعیین میزان ترمیم و تعمیر ات لازم ، نیاز خواهد بود. این آنالیز باید تعیین میزان بارپذیری سازه در هنگام طراحی و تعیین اندازه ظرفیت طراحی شده برای بارگزاری بیش از حد را شامل شود. از ابتدا تا انتهای بازبینی بتن آسیب دیده باید تمامی اثرات بارگزاری بر روی سازه مشخص شود. جابجایی ها باید مشخص شوند و در درجه ی دوم خرابی ها ، در هر جایی که باشند. باید توجه داشت که اطمینان حاصل شود که خرابی هایی شناسایی شوند که ظرفیت بار پذیری سازه را پایین می آورند چون برخی از آسیبها برای اولین باربتن را تضعیف نمی کند. ترمیم بتن آسیب دیده در اثر بارگزاری زیاد، میتواند به احتمال فراوان، بهترین عملکرد را بابتن جایگزین متداول داشته باشد. در صورت نیاز به تعمیر یا جایگزینی شبکه ی آرماتور بتن آسیب دیده می بایست این عملیات در پروسه تعمیراتی پیش بینی و تعبیه گردد.

آسیب دیدگی بتن در اثر فرسایش یا سایش و کاویتاسیون

سازه‌های بتنی که در نزدیکی آب‌های جاری با محتوای لای، ماسه، شن یا سنگ و یا آب‌های جاری با سرعت بالا قرار دارند، احتمال وقوع فرسایش در آن‌ها وجود دارد. هر چه اندازه‌ی ذرات بزرگ‌تر باشد، آسیب دیدگی شدت بیشتری به خود خواهد گرفت.

سطوح بتنی که تحت سایش با ذرات ریز هستند، به شکل صیقلی و صاف درمی‌آیند. هم‌چنین سنگدانه‌های درشتبتن، بر اثر فرسایش بتن بیرون می‌زنند و آن‌ها هم تحت سایش قرار می‌گیرند. میزان آسیب دیدگی به وسیله‌ی فرسایش یا سایش، به متغیرهای زیادی وابسته است؛ مدت زمان تحت تاثیر بودن، شکل سطوح بتنی، سرعت جریان آب و شکل و جهت آن. بنا بر این، ارائه‌ی نظریه‌های عمومی برای پیش‌بینی این گونه خسارت‌ها، بسیار سخت و تقریباً غیر ممکن است. اگر شرایطی که باعث به وجود آمدن آسیب دیدگی شده، به صورت کامل شناسایی نشود، ترمیم نیز دچار مشکل و آسیب دیدگی خواهد شد. استفاده از مواد ترمیمی با مقاومت بالا می‌تواند آسیب دیدگی را کاهش دهد.

بنا بر تجربه‌های مختلف، دیده شده که بتن‌های با کیفیت بالا، دارای مقاومت بیشتری در برابر سایش هستند (Smoak, 1991). بنا بر این می‌توان گفت که افزایش مقاومت فشاری بتن، باعث افزایش مقاومت آن در برابر سایش می‌شود.

بهترین ترمیم برای بتن آسیب دیده بر اثر سایش، اضافه کردن بتن با دوده‌ی سیلیس یا بتن پلیمری می‌باشد. این مواد در آزمایش‌های میدانی و آزمایشگاهی، بیشترین مقاومت را در برابر این نوع آسیب دیدگی نشان داده‌اند. در تصویر پایین، جایگزینی بتن با دوده‌ی سیلیسی در سازه‌ای در کلرادوی آمریکا را نشان می‌دهد. برای ترمیم، بتن به وسیله فشار آب (هایدرو دیمولیشن) پاکسازی شده است.

آسیب دیدگی برا اثر کاویتاسیون

کاویتاسیون زمانی رخ می‌دهد که سیال جاری با سرعت بالا به سطوح ناهموار بتن برخورد می‌کند. در فشار معمولی محیط، کاویتاسیون با سیالی با سرعت کم‌تر از 40 فیت بر ثانیه (ft/s) رخ نمی‌دهد.

در سرعت‌های بالاتر، نا همواری باعث ایجاد مناطق فشار منفی و در نتیجه ایجاد حباب بخار هوا در آب می‌شود. این حباب‌ها حرکت کرده و به سطح بتن برخورد می‌کنند و می‌ترکند. این برخورد می‌تواند باعث جدایی اجزای بتن از آن و در نتیجه آسیب دیدن بتن شود. 

تاکنون آزمایش‌ها و تحقیقات بسیاری برای کشف مواد مقاوم در برابر کاویتاسیون صورت گرفته است. اما تا به امروز هیچ ماده‌ای که صد در صد در برابر این پدیده مقاوم باشد، پیدا نشده است. بنابراین نخستین اقدام در ترمیم بتنآسیب دیده، رفع عوامل به وجود آورنده‌ی کاویتاسیون می‌باشد.

ترمیم موفق بتن آسیب دیده به وسیله‌ی کاویتاسیون، به تغییرات گسترده‌ای در بتن برای از بین بردن شانس مجدد رخ دادن آن نیاز دارد. همچنین در برخی موارد، عملیات ترمیم خود باعث به وجود آوردن این پدیده می‌شود. مطالعات دقیقی بر روی ویژگی‌های هیدرولیکی سازه باید پیش از ترمیم صورت گیرد. همچنین در ترمیم بتن آسیب دیده بر اثرکاویتاسیون، معمولاً از جایگزینی بتن استفاده می‌شود. زیرا هیچ بتن خاص یا ماده‌ی ترمیمی‌ ای وجود ندارد که در برابرکاویتاسیون کاملا و صد در صد مقاوم باشد.

حمله ی سولفاتی به بتن

سولفات های سدیم، منیزیم و کلسیم ...

بسولفات‌های سدیم، منیزیم و کلسیم نمک‌هایی هستند که معمولاً در خاک‌ها و آب‌های زیرزمینی یافت می‌شوند. این سولفات‌ها با آهک و آلومینات هیدراته در چسب سیمان واکنش می‌دهند و کلسیم سولفات و کلسیم سولفولومینات را تشکیل می‌دهند. حجم محصولات این واکنش‌ها بیشتر از حجم چسب سیمانی است که در آن قرار دارند، بنا بر این باعث ترک خوردگی در بتن سخت شده می‌شوند. هنگامی که علت آسیب دیدگی بتن، حمله‌ی سولفاتی تشخیص داده شد، ترمیم باید با استفاده از مواد مقاوم در برابر سولفات‌ها از جمله بتن نفوذناپذیر (بتن با نسبت آب به سیمان پایین و سیمان و خاکستر سرباره‌ی بیشتر) آغاز شود؛ همچنین سیمان مورد استفاده بایستی در برابر حمله‌ی سولفاتی مقاوم باشد سیمان نوع دو و نوع پنج پرتلند به خاطر درصد کلسیم آلومینیت پایین، در برابر حملات سولفاتی، مقاومت خوبی دارد. راهنمای ACI 318 شامل مشروح و توضیح برای انتخاب نوع سیمان و نحوه‌ی مخلوط کردن بتن بر اساس مواد داخل خاک یا آب‌های زیر زمینی می‌باشد.

بتنی که تحت حمله‌ی سولفاتی قرار گرفته است، گاهی می‌تواند با ترمیم پوششی یا استفاده از مواد گیرشی در بتن، مورد ترمیم قرار گیرد. اضافه شدن چرخه‌های بیشتر تر و خشک شدن به پیشرفت خرابی سولفاتی شتاب بیشتری می‌دهد. با دخالت و تغییر در این چرخه‌ها می‌توان در سرعت آسیب دیدگی تغییراتی ایجاد نمود. پروسه‌هایی نظیر از بین بردن یا پاکسازی منبع انتشار سولفات‌ها هم می‌تواند کمک زیادی بکند. در غیر این صورت و اگر این روش‌ها امکان‌پذیر نبود، بتن آسیب دیده بایستی برداشته شود و بتنی با استفاده از سیمان‌های نوع دو و پنج و خاکستر سرباره‌ی نوع F جانشین آن شود.

حملات سولفاتی می‌توانند با شکل‌های مختلفی خود را آشکار سازند. یک مورد جالب حمله‌ی سولفاتی در سرریزی در کانزاس رخ دادبتن زیر زهکش نهر دچار آسیب دیدگی شد و سپس ترمیم گشت (شکل پایین). اما خیلی زود ترمیم با شکست مواجه شد. با آزمایش بر روی نمونه‌های برداشته شده از محل مشخص شد که آسیب دیدگی صرفاً محدود به نواحی‌ای است که به خاطر زهکشی نهر مرطوب شده‌اند و آسیب دیدگی بیشتر از 1 اینچ در بتن نفوذ نکرده است. آزمایش‌ها بر روی آب نهر نشان داد که در ماه‌های گرم تابستان، آب که حاوی سولفات بالایی بوده تبخیر می‌شده و مواد سولفاتی از خود به جای می‌گذاشته است؛ که در نهایت منجر به حمله‌ی سولفاتی شده. وقتی دلیل اصلی آسیب دیدگی مشخص شد، ترمیم با استفاده از بتنی که دارای مقاومت در برابر جملات سولفاتی داشت، آغاز شد. در این مورد، ازسیمان نوع پنج در بتن استفاده گردید.

 بتن ترمیم یافته توسط حملات سولفاتی آسیب دید. پس از آن ترمیم با استفاده از مواد مقاوم در برابر حملات سولفاتیروی بتن صورت گرفت.

یک نوع کم‌یاب دیگر از حملات سولفاتی، اخیرا در سد مونتانا رخ داد. مسائل کیفی باعث شد تا دوغابی با کیفیت پایین برای تحکیم سرریز به سازه تزریق شود.  به خاطر شرایط ویژه‌ی سد (چرخش آب برای جلوگیری از انجماد آن در نزدیکی خروجی‌ها، وجود کلسیم کربنات در آب ذخیره شده و آب بسیار سرد) حمله‌ی سولفاتی به شکل تائوماسیت در آن رخ داد و باعث تضعیف بتن گشت. آسیب دیدگی تقریباً سریع پیش رفت، اما با مشخص شدن دلیل آن، اقدامات مناسب برای ترمیم آن صورت گرفت.