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))

کاربرد روان کننده ها در بتن

بطور کلی تکنولوژی بتن با ترمهای کارپذیری (Workability) و مقاومت (Strength) تعریف میشود. بتن تازه باید دارای قوامی صحیح (Correct Consistency) باشد تا بتوان در حداقل زمان ممکن آنرا در حد لازم متراکم کرد.

بطور کلی تکنولوژی بتن با ترمهای کارپذیری (Workability) و مقاومت (Strength) تعریف میشود. بتن تازه باید دارای قوامی صحیح (Correct Consistency) باشد تا بتوان در حداقل زمان ممکن آنرا در حد لازم متراکم کرد.یعنی بتن باید دارای حداکثر کارپذیری باشد.

نکات مهم :

1- ماده افزودنی های بتن به نحوی باید با بتون عجین شود که سریع ترین و یکنواخت ترین توزیع را در مخلوط داشته باشد.

2- حداکثر راندمان، وقتی حاصل می شود که افزودنی های بتن در مراحل انتهایی اختلاط مصالح، سیمان و آب به آن اضافه شود.

3- برای بچ های حجیم باید دقت بیشتری در توزیع مواد افزودنی بتن جهت رسیدن به کارپذیری مطلوب بعمل آید.

4- نحوه و مراحل افزودن ممکن است روی زمان گیرش و مقاومت فشاری موثر باشد.

5- تاثیر روش اضافه کردن مواد افزودنی را می توان با مقادیر مصرف (Dosage) مختلف برای بدست آوردن بتن با عملکرد واحد نیز ارزیابی کرد.

6- مصرف اتفاقی مقدار بیشتر افزودنی های بتن به اندازه 2 الی 3 برابر مقدار توصیه شده از طرف تولیدکننده، سبب تاخیر قابل ملاحظه ای در زمان گیرش، کاهش در مقاومت فشاری اولیه (در 24 تا 48 ساعت اولیه)، افزایش هوای تولید شده در بتن و تغییر سایر خواص می شوند. البته تجربه نشان داده است که در این حالات با کیورینگ (عمل آوری) طولانی مقاومت فشاری در سنین بالاتر آسیب نمی بیند (کاهش نمی یابد)

بعلاوه بتن باید بتواند در حداقل زمان تا آنجایی‌که لازم است کسب مقاومت نماید یعنی بتن باید دارای مقاومت فشاری (Compressive Strength) و دوام (Durability) کافی نیز باشد.

قانون اساسی تکنولوژی بتن این است که خواص بتن در وهله اول به تمامی به نسبت آب به سیمان بستگی دارد. هر چه نسبت آب به سیمان کم باشد، کیفیت بتن (استاندارد و خوب متراکم شده) بهتر است.

از جمله افزودنی‌های بتن که در جهت تامین موارد فوق الذکر کاربرد دارد روان کننده ها و فوق روان کننده ها را می‌توان نام برد.

روان کننده ها (کاهش دهنده آب )

(Plasticizers Water Reducers)

مواد آلی یا ترکیبی از مواد آلی و معدنی هستند که برای تامین اهداف زیر بکار می روند:

1- رسیدن به مقاومت بالا از طریق کاهش نسبت آب به سیمان با حفظ کارپذیری در حد مخلوط بدونافزودنی های بتن.

2- حفظ کارپذیری با کاهش مقدار سیمان برای کم کردن گرمای ناشی از هیدراسیون در بتن حجیم.

3- افزایش کارپذیری جهت تسهیل بتن ریزی درمحل های غیر قابل دسترسی.

مطابق طبقه بندی کاربردی ASTM C 494 مواد روان کننده به دسته های زیر تقسیم می‌شوند:

نوع A : فقط به عنوان کاهش دهنده آب (Water Reducing Agent )

نوع D : در صورتی که خاصیت کاهش دهندگی آب با خاصیت به تاخیر انداختن گیرش (Set-Retardation) توام باشد.

نوع E : در صورتی که خاصیت کاهش دهندگی آب با خاصیت زودگیر کنندگی همراه باشد.

اهداف استفاده از افزودنی های بتن، کاهش دهنده آب:

1- برای افزایش کارپذیری بدون افزایش مقدار آب یا کاهش مقدار آب با ثابت نگهداشتن کارپذیری.

2- برای کاهش یا ممانعت از نشست (Settlement).

3- برای اصلاح نرخ یا ظرفیت آب آوری یا هر دو.

4- برای کاهش جداشدگی دانه ها.

5- برای بهبود بخشیدن به قابلیت پمپ شدن.

6- برای تسریع نرخ کسب مقاومت.

7- برای افزایش دوام.

8- برای کاهش نفوذ پذیری.

9- برای افزایش چسبندگی بتن به آرماتورهای فولادی.

مکانیزم عمل

ترکیبات اصلی و فعال روان کننده های بتن ، موادی با سطح فعال (Surface Active) هستند که در فصل مشترک دو فاز غیر قابل اختلاط (Immiscible) جمع می شوند و نیروهای فیزیکی – شیمیایی را در این سطح تماس داخلی تغییر می دهند.

این مواد (Surface Active Agent) روی دانه های سیمان جذب شده و به آنها بار منفی می دهد که سبب دفع شدن (دور شدن) این ذرات از هم و تثبیت حالت پخش شدگی آن ها می شود ، حبابهای هوا نیز دفع شده و نمی توانند به ذرات سیمان بچسبند.

علاوه بر این، بار منفی سبب بوجود آمدن پوسته ای منظم از مولکولهای آب دور هر ذره شده و در نتیجه موجب جداشدگی ذرات از هم می شود. چون آزادی بیشتری برای حرکت ذرات وجود دارد و آبی که در اثر سیستم فولکوله شدن تحت قید است آزاد می شود و برای روانسازی مخلوط در دسترس قرار می گیرد و در نتیجه کارپذیری افزایش می یابد.

انواع روان کننده های بتن
دسته اصلی مواد و ترکیبات روان کننده های بتن به شرح زیر است:

1-اسیدهای لیگنو سولفونیک (Lignosulphonic Acids) و نمک های آنها

2- فرمول های اصلاح شده و مشتقات اسیدهای لیگنوسولفونیک و نمک های آنها

3- اسیدهای کربوکسیلیک و هیدروکسیلات (Hydroxylated) ، (Carboxylic Acids) و نمک های آنها

4- فرمولهای اصلاح شده و مشتقات اسید کربوکسیلیک ، هیدرواکسیلات و نمک های آنها

5- مواد دیگر شامل: نمکهای روی، فسفاتها، کلریدها، کربوهیدراتها، پلی ساکاریدها، اسیدهای قند ، بعضی از مواد پلیمری مانند مشتقات ملامین ، مشتقات نفتالین و غیره.

مواد اصلی که در تهیه روان کننده های بتن مصرف می‌شوند اغلب دارای دیگر خواص غیر مطلوب هستند مانند کندگیری، هوازایی، و... بنابراین به طور معمول با سایر ترکیبات جهت کاهش و حذف اثرات منفی و بهبود اثرات مثبت مخلوط می‌شوند.

توجه:

1-روان کننده های بتن با بیشتر انواع سیمان ها قابل استفاده هستند.

2- اثرات ناشی از هر افزودنی های بتن بستگی به مقدار مصرف (Dosage) و طبیعت آن دارد.

3- روان کننده های بتن به مقدار 1/0 تا 4/0 درصد وزن سیمان مصرف می شوند. با توجه به کمیت آنها باید نحوه مصرف و توزیع یکنواخت آنها در بتن به دقت کنترل شود. به همین دلیل محصولات محلول در آب بر نوع خشک و پودری آنها ارجحیت دارد.

اثر روان کننده های بتن روی بتن سخت شده

الف) مقاومت الکتریکی

کاهش مقدار آب ناشی از بکار بردن روان کننده ها سبب افزایش مقاومت 28 روزه ملات و بتن می شود. با ثابت نگهداشتن کارپذیری مقاومت بین 2 تا 20 درصد و گاه تا 40 درصد افزایش می‌یابد.

ممکن است مقاومت 24 ساعته در اثر خاصیت به تاخیر انداختن گیرش بعضی از روان کننده های بتنکاهش یابد ، اما در موارد دیگر افزایش در سرعت گیرش و کسب مقاومت مشاهده شده است.

کسب مقاومت با لیگنو سولفونات کلسیم برای ملات ساخته شده از سیمان پرتلند بسیار چشمگیر ولی برای سیمانهای پوزولانی و سرباره ای کم است.

عموماً مصرف بیش از اندازه لازم (Over Dosage) روان کننده های زود گیر کننده بتن نه تنها گیرش را به تـاخیر می اندازد بلکه بخصوص در روزهای نخست مقاومت را کاهش می دهد.

ب) افت ناشی از خشک شدن (Drying Shrinkage)

روان کننده های بتن افت ناشی از خشک شدن را بر حسب نوع و مقدار مصرف افزایش می دهند.

تاثیر روان کننده های بتن روی خواص ملات و بتن:

الف) کاهش آب اختلاط (Mixing Water)

کم کردن آب همراه با ثابت نگهداشتن کار پذیری بطور محسوسی مقاومت مکانیکی بتن را افزایش داده ، خطر جداشدگی دانه ها را کم و یکنواختی و تراکم مخلوط را بهبود می بخشد.

میزان کاهش آب در اثر مصرف این نوع مواد افزودنی مشروط بر اینکه اثرات نامطلوبی مشاهده نشود از 5 تا 15 درصد است. در بسیاری از موارد بخشی از این کاهش ناشی از خاصیت هوازایی (Air-Entraining) افزودنی های بتن است.

مقدار واقعی کاهش آب بستگی به مقدار سیمان، نوع مصالح سنگی، پوزولانها و مواد هوازا (در صورتی که در بتن بکار رفته باشد) و شرایط محیطی دارد. بنابراین ساختن مخلوط های آزمایشی برای بررسی و رسیدن به خواص بهینه و مطلوب و در ضمن اطمینان از عدم وجود عوارض جانبی نامطلوب مانند جداشدگی دانه ها، آب آوری (Bleeding) و کاهش کارپذیری با زمان (یا کم شدن اسلامپ) و... ضروری است.

ب) افزایش کارپذیری (Workability)

کارپذیری مخلوط با به کاربردن روان کننده بتن در حالتی که نسبت آب به سیمان ثابت نگاه داشته شود، بهبود می یابد. میزان تاثیر روان کننده بتن و مقدار مصرف بهینه آن بستگی به عوامل مختلفی که عموما به طور همزمان عمل می کنند دارد. از جمله ترکیب کانی کلینکر نقش عمده ای دارد بر همین اساس مقدار مصرف بهینه این نوع افزودنی بتن با افزایش مقدار آلومینات ها زیاد می شود.

روش افزودن مواد افزودنی بتن کاهش دهنده آب به بتن

1- شن، ماسه و سیمان را با 50 درصد آب اختلاط به مدت 15 تا 30 ثانیه هم بزنید.

2- ماده افزودنی بتن را در مقداری آب (تا 30 درصد آب اختلاط) حل کرده و آن را به تدریج به مخلوط فوق اضافه کنید.

3- باقیمانده آب اختلاط را تا بدست آمدن کارپذیری (اسلامپ) مطلوب و مورد نظر به مخلوط بیافزاید.

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

کاربردهای مهم ژئو تکستایل درپروژ های عمرانی و ژئو تکنیک

ازجمله مهمترین کاربردهای ژئو تکستایل در پروژه های عمرانی و ژئو تکنیک به تقویت بستر ، کاهش ضخامت لایه های گوناگون خاک ( اساس و زیر اساس ) ، جلوگیری از ایجاد ترک در روکشهای آسفالت و بتن ، جداکننده بین لایه های گوناگون خاک جهت جلوگیری از تداخل دانه بندیها به یکدیگر ، ایزولاسیون و سیستمهای زهکشی اشاره نمود . از مزایای دیگر ژئو تکستایل ها میتوان به عمر فراوان آن در خاک ( با توجه به عدم تجزیه پذیری ) ، افزایش عمر سیستمهای طراحی شده ، کاهش هزینه های مصالح مصرفی در زمان ساخت و همچنین هزینه های تعمیر و نگهداری بتون و به طورکلی کاهش هزینه های جاری و آنی پروژه ها اشاره کرد.

اولین کاربرد منسوجات وتکستایل ها در مهندسی عمران با منسوجات کتانی آغازشد ، کاربرد سیستماتیک با ظهور ژئو سنتیک های اولیه حاصل نگردید اما پیشرفت کیفی در تولید و کارائی این محصولات مانند مقاومت در برابر پوسیدگی موانع رواج آن را از میان برداشت . رشد اصلی در کاربرد این مصالح زمانی مشخص تر شد که این محصولات به صورت کارا تر و ارزان تر تولید شدند و این امر با ارائه محصولات نمدی نبافته ( غیر منسوج ) در اوائل دهه 1970توسعه بیشتری یافت . کاربرد ژئو سنتیک ها چه از دید اقتصادی و چه از دید فنی بصرفه است بطوری که در مواردی تا 30 درصد صرفه جوئی هزینه در کشور های مختلف اعم از در حال توسعه و توسعه یافته گزارش شده است.

کاربردهای ژئو تکستایل در مهندسی ساحل:

امروزه ژئو تکستایل ها در مهندسی سواحل و بنادر به طرق ذیل مورد استفاده قرار می گیرند.

به عنوان یک عایق دیوار جهت کنترل خوردگی سازه هایی مانند پوشش خاکریز ها ، دیوارهای دریایی یا حفاظت سازه هایی که درکف کار گذاشته می شوند.

به عنوان یک ماده جداکننده جهت استفاده در فونداسیون آب شکن ها وموج شکن ها.

به عنوان ماده اصلی کیسه هایی که برای ساخت اجزاء آب شکن ها از ماسه پر می شود.

به عنوان یک محافظ که دارای قابلیت انعطاف در حفاظت سازه های ساحلی و فراساحلی میباشد.

به عنوان محافظ در برابر امواج و باره های ناشی از جریان.

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

کالیبراسیون دستگاه بلین

1برای کالیبره کردن دستگاه باید از نمونه استاندارد استفاده شود و دمای نمونه سیمان ...

نکاتی که در کالیبراسیون بلین باید در نظر گرفت:

1برای کالیبره کردن دستگاه باید از نمونه استاندارد استفاده شود و دمای نمونه سیمان مورد آزمایش باید برابر با دمای محیط باشد.

2-کالیبراسیون دستگاه بلین باید به وسیله همان شخصی صورت گیرد که آزمایش تعیین نرمی را انجام میدهد .

3- نمونه استانداردی را که یک بار به کار رفته است میتوان با به هم زدن ذرات چسبیده آن مجددا به کار برد به شرط اینکه بر آن که نمونه ها به حالت خشک نگه داشته شوند و کلیه آزمایشها به فاصله چهار ساعت پس از باز شدن درب محتوی نمونه استاندارد انجام شود.

4-می توان نمونه ائی غیر از نمونه سیمان استاندارد برای تعیین حجم بستر سیمان استفاده نمود .

5-دستگاه باید در مواقع زیر دوباره کالیبره شود.

1- در فواصل زمانی به منظور تصحیح سایشی که روی جداره محفظه و یا سمبه ایجاد میشود

2-

اگر مقداری از مایع لوله از بین برود

3-

اگر تغییراتی روی جنس و نوع کاغذ صافی مصرفی پیدا شود .

دستورالعمل کالیبراسیون دستگاه بلین:

دو قطعه کاغذ صافی را داخل محفظه قرار دهید و به وسیله میله ای که قطر آن کمی کوچکتر از قطر داخلی استوانه باشد کاغذها را به طرف پایین فشار دهید تا روی صفحه مشبک قرار گیرند بعدا استوانه را با جیوه پر کنید و حبابهای هوا را از جداره محفظه خارج کنید و جابه جا کردن محفظه را به وسیله انبرکی انجام دهید .اگر جنس فلز استوانه طوری است که ممکن است با جیوه ملقه دهد قبل از پر کردن جیوه جدار داخل استوانه را با یک لایه بسیار نازک و روغن اندود کنید و مقدار اضافی جیوه را از سطح استوانه به وسیله یک تیغه شیشهای پاک کنید و سپس جیوه را داخل ظرفی بریزید و آن را وزن نمائید . سپس یکی از کاغذهای صافی را از محفظه خارج سازید . 2.80 گرم از سیمان را پس از توزین داخل استوانه بریزید و آن را با قرار دادن یک کاغذ صافی در زیر و یکی در روی بستر سیمان فشرده سازید و حجم خالی بالای بستر را به وسیله جیوه پر کنید و زیادی جیوه را به وسیله صفحه شیشه ای از سطح استوانه پاک کنید سپس جیوه را درظرفی خالی کنید و آن را وزن کنید و وزن آن رایادداشت کنید .حجم بستر سیمان باید حداقل دوبار به روش فوق تعیین گردد.

V = (WA - WB)/D

حجم بستر سیمان به سانتیمتر مکعب = V

مقدار جیوه لازم برای پر کردن استوانه بدون سیمان = WA

مقدار جیوه لازم برای پر کردن قسمتی از استوانه که به وسیله سیمان اشغال نشده است = WB

وزن مخصوص جیوه در درجه حرارت محیط آزمایش بر حسب گرم بر سانتیمتر مکعب = D

تعیین وزن نمونه :

وزن نمونه ائی که برای کالیبره دستگاه بلین از فرمول زیر استفاده می شود:

w = ρV(1-ε)

W = وزن نمونه مورد نیاز

ρ = دانسیته نمونه که برای سیمان پرتلند 3.15 می باشد

V = حجم بستر سیمان که طبق روش بالا تعیین گردید به مانند بتن

ε = (0.05±0.05)تخلخل دلخواه بستر سیمان

تهیه بستر سیمان :

صفحه مشبک را در داخل محفظه قرار داده و یک کاغذ صافی در داخل محفظه بگذارید و با کمک مداد یا میله نازکی آن را روی صفحه مشبک فشار دهید . مقدار معینی سیمان با دقت 0.001 گرم توزین کنید و در محفظه بریزد آنگاه سطح سیمان را با ضربه های ملایمی که به اطراف محفظه میزنید صاف کنید . یک کاغذ صافی روی سطح سیمان قرار دهید و سمبه را به آرامی وارد محفظه نموده و تا جائی که کلاهک آن به سطح استوانه برسد بستر سیمان را فشار داده و سپس سمبه را به آرامی از محفظه خارج کنید

تعیین نرمی سیمان:

محفظه را روی لوله U قرار دهید و مطمئن شوید محفظه روی لوله به خوبی آب بندی شده است. از گریس سیلیکون برای آب بندی می توانید استفاده نمائید. دقت کنید به بستر سیمان اختلالی وارد نشود . هوای موجود در لوله U را به آهستگی تخلیه کنید تا محلول به بالاترین نشانه لوله برسد در این موقع شیر را ببندید و وقتی محلول به نشانه دوم لوله رسید کرنومتر را به کار اندازید و موقعی که به نشانه سوم لوله رسید آن را متوقف سازید و فاصله زمانی بین این دو نشانه را به ثانیه و حرارت محیط آزمایش را بر حسب درجه سانتیگراد یادداشت کنید .

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

کنترل ریز دانه بتن

واد زیان آور سنگدانه بتن نمک های معدنی مواد آلی ذرات سست و ناسالم مواد واکنش زا با قلیایی ها مواد ریزدانه بتون هستند

مواد زیان آور سنگدانه بتن

نمک های معدنی

مواد آلی

ذرات سست و ناسالم

مواد واکنش زا با قلیایی ها

مواد ریزدانه

نمک های معدنی

تعیین آن به کمک روش های شیمیایی به ویژه سولفات و کلرید در شن و ماسه

مواد آلی

تعیین آن به کمک آزمایش رنگ سنجی برای ماسه و سپس آزمایش مقایسه مقاومت ملات برای ماسه و گاه تعیین افت وزنی با کمک آب اکسیژنه برای شن و ماسه

مواد سست و ذرات ناسالم

آزمایش های تعیین کلوخه رسی و ذرات پودر شونده، ذرات سبک، زغال سنگ و لیگنت برای شن و ماسه

تعیین ذراتی مانند پوسته صدف در شن و ماسه

تعیین درصد ذرات میکا

تعیین ذرات پولکی و کشیده برای شن

تعیین واکنش زایی با قلیایی ها

آزمایش های شیمیایی و فیزیکی بر روی سنگدانه ریز و درشت

آزمایش های انبساط ملات یا بتن در شرایط مختلف

مواد ریزدانه به ویژه رس

تعیین درصد گذرنده از الک 75 یا 63 میکرون برای شن و ماسه به روش تر

آزمایش معادل ماسه برای ماسه (به صورت نسبت حجمی)

تعیین میزان مواد ریزتر از 20 میکرون ماسه با محلول هگزا متا فسفات سدیم و پی پت آندرسون

تعیین درصد حجمی مواد ریزدانه ماسه با محلول آب نمک 1 درصد به صورت کارگاهی

آزمایش متیلن بلو

تعیین درصد گذرنده از الک 75 یا 63 میکرون

تعیین درصد گذرنده از الک 75 یا 63 میکرون طبق ASTM C117 و BS 812 برای شن و ماسه

تعیین درصد گذرنده از الک 63 میکرون طبق استاندارد EN

مزایا

دقت خوب و تکرار پذیری مناسب

انجام آزمایش بر روی سنگدانه درشت و ریز

بکار رفتن نتایج در استانداردها و آیین نامه های رد یا قبول سنگدانه بتن

معایب

طولانی بودن زمان دستیابی به نتیجه

مشکلات آزمایش برای انجام کاملاً استاندارد

عدم تفکیک خواص مواد ریزدانه تر از 75 یا 63 میکرون

تعیین مواد ریزتر از 20 میکرون در ماسه طبق BS 812 part 103-2

افزودن محلول هگزامتافسفات به ماسه در بالن درب دار

چرخاندن بالن به صورت افقی با سرعت 80 درور در دقیقه به مدت 15 دقیقه

سنجیدن مقدار مواد معلق ریزدانه به کمک پی پت آندرسون

محاسبه و تعیین مواد ریزتر از 20 میکرون در ماسه

مزایا

تعیین میزان مواد زیر 20 میکرون و احتمالاً زیان آور

معایب

طولانی بودن آزمایش

رایج نبودن

صرفاً بکارگیری برای ماسه

عدم تفکیک رس و لای

تعیین مواد ریزدانه با محلول آب نمک

ریختن آب نمک 1 درصد به میزان 50 میلی لیتر در یک ظرف استوانه ای شیشه ای یا طلقی 250 میلی لیتر

افزودن تدریجی ماسه تا حجم 100 میلی لیتر به محلول و رساندن به حجم 150 میلی لیتر با افزودن محلول

تکان دادن استوانه و قرار دادن روی سطح صاف و ضربه زدن برای تراز کردن

قرائت چشمی سطح ماسه و ارتفاع مواد ریزدانه روی آن

تقسیم ارتفاع مواد ریزدانه به ماسه (تعیین درصد حجمی مواد ریزدانه)

تبدیل تقریبی درصد حجمی مواد ریزدانه به درصد وزنی (تقسیم ب 4 و 2 برای ماسه گردگوشه و شکسته)

مزایا

انجام سریع آزمایش و کارگاهی بودن آن

داشتن ضابطه 10 درصد حجمی برای مناسب بودن ماسه

تبدیل تقریبی به درصد وزنی

معایب

تقریبی بودن شدید قرائت ها

عدم انجام آزمایش برای شن

عدم تفکیک خواص مواد ریزدانه

آزمایش متیلن بلو

انجام آزمایش طبق EN 933-9

آزمایش معادل (ارزش) ماسه هم ارز SE

انجام آزمایش طبق ASTM D2419 یا AASHTO T176 و EN 933-8

گذرانیدن ماسه از الک 75/4 میلی متر

ریختن محلول رقیق استوک تا ارتفاع 4 اینچی درون استوانه مدرج

اضافه کردن آزمونه ماسه آماده شده درون استوانه

ماندن 10 دقیقه ای ماسه و خیس خوردن درون محلول

به هم زدن استوانه به صورت افقی برای 45 ثانیه تا 100 حرکت با وسیله مکانیکی یا 90 حرکت در مدت 30 ثانیه با دست با جا به جابجایی حدود 9 اینچی

اضافه کردن محلول رقیق استوک به صورت شست و شوی مواد و رساندن ارتفاع آن به 15 اینچ

بی حرکت ماندن استوانه به مدت 20 دقیقه

قرائت سطح نهایی مواد جامد (قرائت رس) با چشم

قرائت سطح ماسه با میله نشانه دار و وزنه (قرائت ماسه)

تقسیم قرائت ماسه به قرائت رس و ارائه نتایج

مزایا

سریع و کارگاهی بودن آزمایش

وجود ضابطه در گذشته در برخی کشورها برای ماسه بتن و وجود ضابطه برای خاک

نمایش مناسب تر مواد ریزدانه از نظر نوع آن

معایب

تقریبی بودن اندازه گیری ها و تأثیر شدید آزمایش کننده بر نتیجه

انحراف معیار یک آزمایش گر در یک آزمایشگاه 5/1 برای نتیجه بالای 80 و 9/2 برای زیر 80 و خطای مجاز بین 2/4 تا 2/8 برای یک آزمایشگر روی یک ماسه

انحراف 2/4 و 8 برای نتیجه بالای 80 و زیر آن در دو آزمایشگاه و خطای مجاز 5/12 و 6/22 برای یک ماسه

عدم تطابق آزمایش با تعریف مواد زیان آور

ضابطه رد یا قبول سنگدانه جهان

ASTM C33: صرفاً گذشته از الک 75 میکرون برای شن و ماسه و ذکر نکات خاص برای نوع مصرف سنگدانه و روش تولید آن

BS 882: صرفاً گذشته از الک 75 میکرون برای شن و ماسه و ذکر نکات خاص برای نوع مصرف و روش تولید سنگدانه

DIN 4226: صرفاً گذشته از الک 63 میکرون برای شن و ماسه و ذکر نکات خاص برای نوع مصرف و روش تولید سنگدانه

EN 12620-96: صرفاً گذشته از الک 63 میکرون برای شن و ماسه با توجه به نوع روش تولید سنگدانه و ارجاع به آزمایشSE و متیلن بلو در موارد مشکوک

ضابطه رد یا قبول ماسه در برخی استانداردهای قدیمی اروپا

SE≥75 برای ماسه گرد گوشه بتن های مهم

SE≥60 برای ماسه شکسته بتن های مهم و ماسه گردگوشه بتن هایی با اهمیت متوسط

توصیه برای محدود نگه داشتن SE در حد 85 درصد برای حفظ ذرات ریز و خشن نشدن بتن

ضابطه رد یا قبول سنگدانه در ایران

استاندارد 302 ایران: صرفاً گذشته از الک 75 میکرون برای شن و ماسه و ذکر نکات خاص برای نوع مصرف و روش تولید سنگدانه (مشابه ASTM)

آیین نامه بتن ایران (تجدید نظر اول): گذشته از الک 75 میکرون برای شن و ماسه و ذکر نکات خاص برای نوع مصرف و نوع تولید سنگدانه و اضافه کردن محدودیت حداقل SE

نشریه 55 سازمان مدیریت و برنامه ریزی(تجدید نظر اول): آزمایش آب نمک

گذشته از الک 75 میکرون با توجه به نوع مصرف (در مورد ماسه شکسته یک ضابطه خاص) و عدم وجود ضابطه کافی در جدول مواد زیان آور و بدون محدودیت SE مانند متن اولیه آبا

نشریه 101 سازمان مدیریت و برنامه ریزی: گذشته از الک 75 میکرون برای شن و ماسه و ذکر نکات خاص برای نوع مصرف و نوع تولید سنگدانه (مانند ASTM قدیم)

اضافه کردن محدودیت حداقل SE

نتایج وجود ذرات ریزتر از 3/0 میلیمتر در بتن

افزایش کارآیی بتن ضمن کاهش روانی (تراکم پذیری و خوشکاری و ماله خوری بهتر)

کاهش جمع شدگی بتن و کاهش ترک های موئینه و افزایش دوام

کاهش آب انداختن بتن

کاهش استعداد جداشدگی بتن و امکان بتن ریزی بهتر در ستون و دیوار

کاهش مصرف سیمان به علت جای گزینی و پرکردن فضای بین سنگدانه ها

افزایش قابلیت پمپ شدن بتن

امکان ساخت بتن خودتراکم
ایجاد نمای بهتر در بتن

نفوذ ناپذیر تر شدن بتن و افزایش دوام آن

افزایش مقاومت فشاری و کششی با نسبت آب به سیمان ثابت

افزایش ضریب ارتجاعی بتن و کاهش ضریب پواسون

افزایش نیاز به آب و افزایش مصرف سیمان به دلیل افزایش سطح ویژه

راهکارهای تولید و مصرف ماسه مناسب برای بتن

حذف فرهنگ شست و شوی چند باره

شست و شوی صحیح ماسه و جلوگیری از حذف ذرات ریز مناسب

عدم تاکید بر بالا بودن نتیجه SE به ویژه بیش تر از 85

تاکید بر آزمایش درصد گذشته از الک 75 میکرون

قبول ماسه های شکسته همراه پودرسنگ به ویژه برای بتن پمپی , خودتراکم و ترمی

بحث و نتیجه گیری

عدم وجود ضابطه SE در استانداردهای معتبر جهان

لزوم حذف ضابطه SE در آبا و نشریه 101 ایران و یا انعطاف پذیر کردن آن برای سنگدانه های شکسته یا سایر موارد

نیاز به ایجاد آزمایش خاص برای محدود کردن مواد ریزدانه خمیری (رس و شیل) به ویژه در مواردی که نیاز به افزایش محدودیت مواد ریزدانه در سنگدانه های درشت وجود دارد

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