ترمیم و تقویت سازه های بتنی توسط دیوار برشی

دیوار برشی فولادی برای مقاوم سازی ساختمان های فولادی در حدود 15 سال اخیر مورد توجه خاص مهندسان سازه قرار گرفته است. ویژگی های منحصر به فرد آن باعث جلب توجه بیشتر همگان شده است ، از ویژگی های آن اقتصادی بودن ، اجرای آسان ، وزن کم نسبت به سیستم های مشابه ، شکل پذیری زیاد ، نصب سریع ، جذب انرژی بالا و کاهش قابل ملاحظه تنش پسماند در سازه را می توان نام برد. تمام دلایل ما را به این فکر آن وا داشت که استفاده از آن را درترمیم ساختمان های بتنی مورد مطالعه قراردهیم. چون این سیستم دارای وزن کم بوده ، به سازه بار اضافی وارد نکرده و حتی با اتصالاتش باعث تقویت تیر وستونهای اطراف خود می شود. همچنین این سیستم نیازی به تجهیزات خاص ندارد و می توان بدون تخلیه ساختمان و تخریب اعضا سازه ای به بقیه اجزای سازه ای وصل شود. البته طراحی این سیستم در ساختمان های بتنی بغیر از حالت ترمیمی اقتصادی به نظر نمی آید. در این مقاله توضیحات اولیه ای از دیوار برشی فولادی جهت آشنایی بیشتر ارائه شده ، و در قسمت های بعدی بررسی رفتار پانلهای برشی فولادی LYP1 در تقویت وترمیم سازه های بتنی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت و تفاوت آن با سیستم بادبندی مشابه مورد توجه قرار خواهد گرفت ، و در آخر نتایج آزمایشات بررسی خواهند شد.

دیوارهای برشی فولادی SSW2 برای گرفتن نیروهای جانبی زلزله و باد در ساختمان های بلند در سالهای اخیر مطرح و مورد توجه قرار گرفته است . این پدیده نوین که در جهان به سرعت رو به گسترش می باشد در ساخت ساختمان های جدید و همچنین تقویت ساختمان های موجود به خصوص در کشورهای زلزله خیزی همچون آمریکا و ژاپن بکار گرفته شده است . استفاده از آنها در مقایسه با قابهای ممان گیر تا حدود 50% صرفه جویی در مصرف فولاد را در ساختمان ها به همراه دارد.

دیوار های برشی فولادی از نظر اجرائی ، سیستمی بسیار ساده بوده و هیچگونه پیچیدگی خاصی در آن وجود ندارد . لذا مهندسان ، تکنسین ها و کارگران فنی با دانش فنی موجود و بدون نیاز به کسب مهارت جدید می توانند آنرا اجرا نمایند . دقت انجام کار در حد دقت های متعارف در اجرای سازه های فولادی بوده و با رعایت آن ضریب اطمینان اجرائی به مراتب بالاتر از انواع سیستم های دیگر می باشد . با توجه به سادگی و امکان ساخت آن در کارخانه و نصب آن در محل ، سرعت اجرای سیستم بالا بوده واز هزینه های اجرائی تا حد بالایی زیادی کاسته می شود .

سیستم از نظر سختی برشی از سخت ترین سیستم های مهاربندی که X شکل می باشد ، سخت تر بوده و باتوجه به امکان ایجاد باز شو در هر نقطه از آن ، کارائی همه سیستم های مهاربندی را از این نظر دارا می باشد .

همچین رفتار سیستم در محیط پلاستیک و میزان جذب انرژی آن نسبت به سیستم های مهار بندی بهتر است . در سیستم دیوار های برشی فولادی به علت گستردگی مصالح و اتصالات ، تعدیل تنش ها به مراتب بهتر از سیستمهای مقاوم دیگر در برابر بارهای جانبی مانند قاب ها وانواع مهاربندی که معمولا در آنها مصالح به صورت دسته شده و اتصالات متمرکز می باشند ، صورت گرفته و رفتار سیستم بخصوص در محیط پلاستیک مناسب تر می باشد .

گزارش اولیه تحقیقات انجام شده در تابستان سال 2000 میلادی در آزمایشگاه سازه دیویس هال دانشگاه برکلی کالیفرنیا نشان می دهد ، ظرفیت دیوار های برشی فولادی برای مقابله با خطراتی مانند زلزله ، طوفان و انفجار در مقایسه با دیگر سیستم ها مثل قابهای ممان گیر ویژه حداقل 25% بیشتر می باشد . در آزمایشگاههای تحقیقاتی استفاده گردیده است که ظرفیت آن حدودا 6670KN می باشد . آزمایش های مذکور نشان می دهد ، دیوارهای برشی فولادی دارای شکل پذیری بسیار بالائی هستند . به لحاظ اهمیت موضوع بودوجه این تحقیقات که به منظور دستیابی به یک سیستم مطمئن جهت ساخت ساختمان های فدرال آمریکا برای آنکه بتوانند در مقابل خطراتی مانند زلزله ، طوفان و بمب مقاومت نمایند ، توسط بنیاد ملی علوم آمریکا و اداره خدمات عمومی آمریکا تامین گردیده است .

1-شکلی از دیوار برشی فولادی در سازه های فولادی (با سخت کننده و بدون سخت)

2- ساختمان های ساخته شده با استفاده از دیوار برشی فولادی

اولین ساختمان ساخته شده با استفاده از این روش بیمارستانی در لس آنجلس به نام بیمارستان Sylmar بود. یکی از بزرگترین سازه های ساخته شده با سیستم دیوار برشی فولادی ساختمان شینجوکونومورا 3 در توکیو است که این ساختمان دارای 51 طبقه بوده و ارتفاع آن از سطح زمین 211 متر است . 5 طبقه آن درزیر زمین واقع بوده و 27.5 مترآن پایین تر از سطح زمین قرار دارد و ، برای اجتناب از بکارگیری دیوار برشی بتنی ، از سیستم دیوار برشی فولادی در هسته های مرکزی ساختمان که اطراف آسانسور ها ، پله ها و رایزرهای تاسیساتی می باشد ، استفاده گردید.

یکی از کاربردهای این پانلها در تقویت سازه های بتنی در ساختمان مرکز درمانی در چارلستون می باشد این سازه در اثر زلزله 1963 آسیب دیده بود این ساختمان متشکل از ساختمان های متعددی از یک تا پنج طبقه می باشد که زیر بنای آنها نزدیک به 32500 متر مربع است . برای تقویت این سازه از بهترین تیم طراحی وتحقیقاتی استفاده گردید . بعد از بررسی های فراوان این سیستم را با توجه به دلایل زیر مناسب دانستند :

• جلوگیری از اخلال در کار روزانه و کاهش مشکلات برای بیماران ، بعلت سرعت نصب آن

• جلوگیری از کاهش زیر بنای مفید و اتلاف فضاها

• پیش بینی امکان تغییرات در آینده ، زیرا در دیوار برشی فولادی به سادگی می توان تغییرات مورد نظر را اعم از

• جابجائی معماری و یا ایجاد بازشو به خاطر عبور تاسیسات داد

• جلو گیری از ازدیاد وزن سازه

به جز ساختمان های بالا سازه های فراوانی از جمله

ساختمان مرکزی 54 طبقه بانک وان ملون در پیتسبورگ پنسیلوانیای آمریکا

ساختمان مسکونی 51 طبقه واقع در سان فرانسیسکو

ساختمان 25 طبقه در ادمونتون کانادا

ساختمان 32 طبقه بایرهویچ هوس در لورکوزن آلمان (Byer-Hochhaus)

ساختمان 20 طبقه دادگاه فدرال در سیاتل آمریکا

برای تقویت ساختمان بتنی کتابخانه ایالتی اورگ (Oregon state library) را می توان نام برد که در آن برای تقویت ازدیوار برشی فولادی برشی فولادی استفاده شده است .

3- معرفی سیستم دیوار برشی فولادی برای تقویت سازه های بتنی ساخته شده [3]

سال 1995 زلزله در Hugoken-Nanbu4 که زلزله مهیبی بود ، باعث کشته و مجروح شدن انسانهای زیادی شد . ساختمان های بسیاری آسیب جدی دیدند و ساختمان هایی که قبل از سال 1981 و مخصوصا قبل از 1971 ساخته شده بودند ، خسارت شدیدی را متحمل گردیدند و حتی برخی از آنها فرو ریختند .

این امر نشانگراین است که آیین نامه و مقررات قدیمی برای طراحی ساختمان به نحو مناسبی نیروهای زلزله و شکل پذیری سازه ای را در نظر نگرفته اند .

در سال 1999 زلزله در chi -chi تایوان نیز باعث زیان فراوان و تخریب بسیاری از سازه ها شد . دوباره این ساختمان هایی که قبل از سال 1983 طراحی و ساخته شده بودند ، تخریب شدند و بعد از زمین لرزه 1999 تمام مقررات و آیین نامه های زلزله مورد باز بینی قرار گرفته و همه مقررات قبلی لغو شدند . ضرایب لرزه ای منطقه ای در هرناحیه تایوان تولید و ایجاد گردید . برای مثال شتاب زمین لرزه در منطقه Taichung از 0.23g به 0.33g افزایش یافت .

در نتیجه تقریبا همه ساختمانها در Taichung مطابق با مقررات طراحی جدید احتیاج به مقاوم سازی پیدا کردند. هدف این پروژه افزایش و بهبود بخشیدن مقاومت لرزه ای ساختمان های بتن مسلح می باشد . این پروژه شامل سه زیر مجموعه است که شامل :

• پیدا کردن و پی بردن به میزان کمبود مقاومت لرزه ای ساختمان های بتن آرمه موجود بر اساس آیین نامه جدید

• مساله نیروهای وارد بر سازه کناری و همجوار بعلت تغییر مکانهای بیش از اندازه جانبی آنها

• تحقیق در مورد دو روش برای جذب انرژی توسط پانلهای برشی فولادی و بادبند فولادی برای بهبود مقاومت لرزه ای سازه های موجود .

4- مشخصات لرزه ای پانلهای برشی فولادی با نقطه تسلیم پایین (LYP)

استفاده از دیوار برشی فولادی باعث بهبود مقاومت لرزه ای سیستم در طراحی ساختمان های جدید و مقاوم کردن ساختمان های ساخته شده می شود . صفحات فولادی نازک تمایل به کمانش دارند و از این رو ظرفیت جذب انرژی در این رو صفحات محدود است .

اخیرا روشهای جدید و تکنولوژی های بدست آمده در زمینه فلزات ، صفحات فولادی جدید را در دسترس ما گذاشته است . این نوع فولاد دارای تنش تسلیم کمتر افزایش طول بالا می باشند و توانایی تغییر شکل دادن و جذب انرژی بیشتری را قبل از شکستن از خود نشان می دهند . یکی دیگر از ویژگی های آن پایین بودن نقطه تسلیم است که این باعث افزایش ناحیه پلاستیک آن می شود و باعث جذب بیشتر تنش می شود .

پانلهای برشی فولادی ساخته شده از LYP توانایی جذب و اتلاف انرژی زیادی را دارند ، و می توانند در ساختمان های جدید مورد استفاده قرار گیرد . این نوع پانلها همانند دیوار برشی فولادی نسبت به نیروهای زلزله طراحی و ساخته می شوند . چون این پانلها دارای ویژگی جذب و اتلاف انرژی بالایی هستند ، می توان از آنها بعنوان میراگر برای میرا کردن انرژی لرزه ای استفاده کرد . این نوع میراگر فلزی در هنگام جذب انرژی استحکام کافی را دارند و همچنین نسبت به میراگرهای که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند ، نیاز به نگهداری و تعمیر ندارد .

نقطه تسلیم و نقطه نهایی صفحات LYP هردو تحت تاثیر میزان کرنش وارده است . در این تحقیق تاثیر میزان کرنش و نحوه بارگذاری بر روی مشخصات مقاومت لرزه ای پانل صفحه ای مورد آزمایش قرار گرفته است .

مجموعه آزمایشات انجام شده ، مطالعه روی رفتار پانلهای برشی ساخته شده از فولاد LYP تحت سرعت های بارگذاری متفاوت و جابجایی های نموی ، است .

مطالعات آزمایشگاهی بروی پانل برشی فولاد LYP

پانل فولادی برشی ، ساخته شده از فولاد با نقطه تسلیم پایین ، عامل موثری برای جذب انرژی زیادی است . با طراحی و ساخت مناسب پانلهای برشی فولادی می توان در جذب و تلف کردن مقدار زیادی از انرژی لرزه ای بهره برد . اما رفتار سازه ای این نوع پانل برشی متاثر از شدت کرنشی است .

در 9 نمونه تست شده در آزمایش ، می خواهیم رفتار آنها را در هر یک از نحوه بارگذاری متفاوت مورد ارزیابی قرار دهیم. شکل 2 نحوه طراحی نمونه ها را نشان می دهد . شکل 3 چگونگی آزمایش ها را نشان می دهد . در این نمونه ها نسبت عرض به ضخامت پانل 50 گرفته شده است . لبه های بیرونی اعضا به خاطر جلوگیری از ترک خوردن اتصالات بین لبه و پانل و صفحه پای ستون تراشیده شده است . این کار بخاطر اجتناب تمرکز تنش و سوق دادن صفحه به ناحیه پلاستیک که قبلا بحث آن را کردیم . در این تحقیق تاریخچه بارگذاری پانل برشی فولادی آزمایش و بررسی شده است . سه سرعت بارگذاری 2.5 ، 5 و 10 mm/sec انتخاب شده است.

برای دستیابی به سرعت کرنشی این نمونه ها بارگذاری تدریجی به جای بار لرزه ای اعمال می شود . برای هر سه حالت متفاوت جابه جایی δy ، 2δy و 3δy را در هر دوره بارگذاری آزمایش را می پذیریم . آزمایش روی سازه تا زمانی که مقاومت به زیر % 80 مقاومت نهایی رسید متوقف می شود.

روش های مقاوم سازی بتن(ترمیم ترک ها)

قبل از ترمیم اعضای سازه ای ، باید تحلیل سازه ای صورت گیرد تا اگر اعضا دارای بارگذاری بیش از حد بهره برداری در دوره بهره برداری باشد یا زیر حد طراحی شده باشد، تعیین شود به صورت ساده می توان گفت اگر ترک های دارای اهمیت باشند باید آنها ابتدا با استفاده از دستگاه التراسونیک جهت تعیین عمق ترک و مقاومت بتن مورد استفاده قرار می گیرند تست و آزمایش کرد تا به نتایجی برای مقاوم سازی رسید. تحلیل ها باید هم قابلیت بهره برداری و هم مقاومت را مورد ملاحظه قرار دهد و  همچنین باید شامل ملاحظاتی که سبب شکستگی یا آسیب و مشکلات می شود، باشد. برپایه ارزیابی های گذشته و نتایج تحلیل ها، مشاور باید تصمیم بگیرد که تنها ترمیم یا ترمیم به علاوه مقاوم سازی، نیاز است.

 طرح قابل قبول را برای مقاوم سازی اعضای سازه ای، بدون جایگزینی کردن کامل آنها، ارائه می دهد. بندهایی که برروی روش های ساختی که برای مقاوم سازی استفاده می شوند، از قبیل قرار دادن میلگردها در بتن موجود یا جای دادن مسلح کننده های خارجی جدید در اعضای موجود، تمرکز دارند. در همه حالت ها، هدف بهره گیری از میلگردهای جدید مقاومت در برابر کشش به وسیله خمش، برش، پیچش و نیروهای محوری است که مقاوم سازی مطابق با حداقل الزامات برای مقاومت و قابلیت بهره برداری مطرح شده در ACI 318 و دیگر آیین نامه های کاربردی، مورد نیاز است. اطلاعات تکمیلی درACI 224. 1R مطرح شده است.

ترمیم سازه ای داخلی (تامین مجدد مقاومت عضو اصلی)

تشریح (ترمیم ترک ها)

برای حالت هایی که ترمیم بدون افزایش ظرفیت مقاومت سازه ای مدنظر است، تزریق اپوکسی معمولاً برای مرمت عضو استفاده می شود. تزریق اپوکسی در داخل محل ترک در مقطع بتن صورت می گیرد تا به شرایط پیش از ترک برگدد. اپوکسی چسبندگی کششی بیشتری نسبت به مقاومت کششی لایه زیرین بتنی دارد و بارهای بعدی اعمال شده به مقطع بتن، در نتیجه گسیختگی در بار مشابه مقطع عضو ترک نخورده اصلی ایجاد نمی شود. بنابراین تزریق رزین، جزء روش های مقاوم سازی نیست، اما روشی در برگرداندن مقاومت مقطع عضو اصلی به حساب می آید و قابل ملاحظه است. ACI 503R و ACRI 03734.

مقاوم سازی به وسیله به وسیله اجرای میلگردها تکمیلی در سرتاسر مقطع گسیختگی به علاوه تزریق رزین مهیا می شود. بیشتر اوقات، مسلح کننده خارجی یا داخلی نصب می شود و تزریق اپوکسی نیز برای مقاوم سازی و مرمت انجام می پذیرد.

مزیت ها و استفاده معمول

تزریق ترک می تواند به طور موفقیت آمیزی برروی ترک های باعرض نازک تر از mm013/0 به طور کلی با تزریق رزین های اپوکسی به طور قابل قبولی استفاده می شود. ترک های با عرض کمتر از آن می تواند با اپوکسی یا دیگر سیستم های پلیمری دارای گرانروی کم CS200 تزریق شود (ACI 503R, 224.1R).

زبان ها و موانع

ملاحظات ویژه ای باید برای تامین مقاومت چسبندگی در دماهای بالا در نظر گرفته می شود. اوکسی ها و دیگر رزین ها وقتی در معرض آتش با باقیماندن در شرایط دمایی بالا هستند، مقومت از دست می دهند. محافظت در برابر آتش برای ترمیم های سازه ای استفاده شده از اپوکسی، الزامی است.

اپوکسی هایی که برچسب دارند و نسبت به آب حساس نیستند در طول مدت عمل آوری خط های سفید شیری رنگی در محل چسبندگی ایجاد می کنند. بررسی حساسیت تلاش کامل اپوکسی ها به آب باید به وسیله تزریق اپوکسی به داخل ترک های از پیش مرطوب شده آزمایش شود، سپس ارزیابی نمونه مغزه گیری شده از تزریق اپوکسی به داخل ترک صورت پذیرد.

نمونه ای از ترمیم

ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی در دال ها یا دیوارهایی که از انتها مهار شده اند ممکن است منجر به افزایش ترک ها در طول ضخامت دال شوند. ترک خوردگی ممکن است به دلیل ترکیب تغییرات حجم بتن در حین عمل آوری یا در زمان بی ثباتی شدید حرارتی رشد کند. ترک خوردگی دال یا دیوار به طور معمول بر اثر مهار شدن در انتهای دال ها یا دیوارها بدون اجازه دادن به جابه جایی ها ایجاد می شوند. علت تنش های منطقه ای باید از بین برود یا در ترمیم بررسی شود.

دمای بتن در این ترمیم کنترل شود. اختلاف ها در حرارت محیط های بهره برداری به تنش های بی ثبات در محل چسبیدن اپوکسی منجر می شود. تزریق در ترک در محدوده دماهای متوسط منجر به حداقل کردن تنش های بی ثبات حرارتی می شود. تغییرات دوره ای دما باعث تنش های داخلی در اپوکسیمی شود.

خصوصیات نگهداری اپوکسی از قبیل مقاومت در برابر خزش و مدول کشسانی باید مورد کنترل شود.

 مسلح کننده های داخلی

تشریح (ترمیم ترک ها)

روش معمول فراهم کردن مسلح کننده های تکمیلی در سطوح مقطع ترک خورده این است که داول های جدیدی در داخل سوراخ های دریل شده قائم در سطوح ترک خورده نصب می شود. کل طول داول ها در داخل بتن با استفاده از مخلوط چسبنده ای محکم می شود. شکل ها نشان دهنده این روش است.

سازه باید شمع بندی و اگر مورد نیاز باشد جک زده شود تا تحمل اعضاء در برابر تنش های حاصل از بار مرده کمتر شود و مسلح کننده های جدید در برابر بارهای مرده اصلی مقاومت کنند. در تنش تسلیم اضافه کردن مسلح کننده ها به طور معمول در مقاومت در برابر همه بارها تاثیر می گذارد.

چندین مواد چسبنده ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. گروت های سیمان پرتلند، اپوکسی، ملات اپوکسی، دوغاب سیمانی لاتکسی اصلاح شده و دیگر چسبنده های شیمیایی با موفقیت در نصب داول ها بین داول ها و وجه سوراخ های از پیش دریل شده قرار می گیرند. خزش، تنش برشی، مقاومت کششی پیوند و دیگر تغییرات بلند مدت مواد از قبیل رزین ها و گروت ها باید کنترل شود. انتخاب مواد نیز باید کنترل شود. به علاوه خصوصیاتی از قبیل تولید حرارت و مقاومت برشی باید وقتی اندازه گیری و تعیین قطر سوراخ ها برای داول ها یا انکرها صورت می گیرد مدنظر قرار گیرد.

داول ها ممکن است میلگردهای تغییر شکل یافته، فولادهای زبر، آجدار یا میله های فولادی ضد زنگ، مسلح کننده های الیافی کربنی یا بلت ها باشند. اگر سازگاری شیمیایی اجزاء با مواد چسبنده میسر باشد، پوشش دادن فولاد داول ها با روی (گالوانیزه) یا اپوکسی قابل قبول است. پوشش حفاظت کننده داول ها باید در زمان ارزیابی مقاومت پیوند بین بتن و داول ها کنترل شود، زیرا این پوشش ها در مقاومت چسبندگی بین داول و بتن تاثیر می گذارد.

داول ها برای انتقال برش بین مقاطع مجاور، از قسمت فوقانی و سطح تا میانه ضخامت مقطع نقش دارند. در یک مقطع داول ها چسبیده می شوند و در دیگر مقطع، داول های غیرچسبیده با استفاده از غلاف یا عنصر غیرچسبیده قرار می گیرند.

مزایا و استفاده های معمول

مسلح کننده های داخلی می توانند موجب مقاوم سازی بتن ترک خورده به سبب تغییرات حجمی مهار شده، تنش های برشی و خمشی شوند. روند ترمیم ساده است و از تجهیزاتی که معمولاً در دسترس اند، استفاده می شود.

 محدودیت ها

از برش و آسیب دیدگی میله های مسلح کننده مهار شده موجود در طول مدت عملیات دریل کردن باید جلوگیری شود. از آزمون های نامخرب و نقشه های اجرایی برای تعیین محل های میلگردها یا موارد مهار شده استفاده می شود. اعضای سازه ای با مسلح کننده های زیاد را نمی توان دریل زد، بنابراین این اعضاء باید با روش هایی که از بیرون مقطع می تواند اعمال شود، مقاوم سازی شوند.

ممکن است قیدهایی که از خارج به عضو وارد می شود نیز اجازه ایجاد سوراخ و دریل کردن متقاطع با ترک ها را ندهد.

اگر مقاومت چسبندگی نتواند رشد یابد، داول های داخلی در حالت از بین رفتن و آسیب بتن، نباید اجرا شوند. مقاومت بتن باید برای هر نصب و اجرایی ارزیابی شود.

سوراخ های دریل شده در بتن قبل از اجرا و نصب مسلح کننده ها و عنصر چسباننده، باید از گرد و غبار تمیز شود. اگر سوراخ ها به طور کامل تمیز نشود، خمیر چسبندی با گرد و غبار آمیخته و محدودیت در مقاومت چسبندگی بتن را منجر می شود.

 جزئیات اجرا (نصب)

پیش دریل زدن سوراخ ها باید به طور عودی در ترک یا نزدیکی آن صورت گیرد. از دریل دندانه دار یا نوک کاربیدی ممکن است استفاده شود. نوع دندانه دار دریل ها سطح صافی در داخل سوراخ ها ایجاد می کند. سطوح صاف اثر کمی در چسبندگی بتن دارد. طول مهاری در بعدهای مختلف ترک باید در راستای توسعه مناسب تنش در میله و مقاومت چسبندگی مورد نیاز مشخص شود. برای پیوند اپوکسی، معمولاً 10 تا 15 برابر قطر میله مسلح کننده مناسب است، اما طول بیشتر باید براساس محاسبات طراحی بارها و تنش های چسبندگی یا برپایه آزمایشات باشد. برای ملات سیمان، طول توسعه یافته (بیشتری) طبق آیین نامه ها و ACI 318 مورد نیاز است. اگر از اپوکسی به عنوان عامل چسبندگی استفاده می شود، قطر نهایی سوراخ باید از 3 تا 6 میلی متر بزرگتر از قطر داول باشد. اما در صورت استفاده از ملات سیمان، قطر سوراخ باید حداقل mm50 بیشتر از میله مسلح کننده باشد. در موارد اشاره شده، فضای حلقه مانندی ایجاد می شود که به طور کافی اجازه تراکم ملات را می دهد. گرانروی اپوکسی عامل بسیار مهمی برای تعیین و انتخاب قطر سوراخ به منظور اجرای میله است. بر طبق روش ها و دستورات تولید کننده و تجارب حاصل از نصب کردن های آزمایشی، تیین بهترین قطر و عمق سوراخ صورت می گیرد.

تمیز کردن سوراخ با وارد کردن تیوب به داخل سوراخ و دمیدن به داخل تیوب، بدون روغن با فشار هوا، انجام می شود. موتور دمیدن فشار هوا، گرد و غبار داخل سوراخ های دریل شده را نیز دور می کند. فشار هوا باید از نظر وجود رطوبت و روغن مطابق با روش ASTM D 4285 ، قبل از شروع کار و حداقل هر 4 ساعت یکبار بررسی شود. فرچه نایلونی با تلفیق فشار هوا داخل سوراخ های دریل شده را به طور مناسبی تمیز می کند. دریل های با نوک کاربیدی، مکش داخلی دارند و به زمان دمیدن به داخل سوراخ بعد از دریل کردن نیازی نیست. عامل چسباننده اپوکسی باید در داخل سوراخ قرار گیرد و تمام فضاهای حلقه ای اطراف سوراخ را پر کند. عامل چسباننده اپوکسی جایدهی می شود و اگر به درستی اجرا شود داول ها و فضاهای باز سوراخ ها را پر می کند. اگر سوراخ ها خیلی تنگ باشد گرانروی اجرای داول با گرانروی رزین ممکن است امکان پذیر نباشد. گرانروی عامل چسباننده باید به اندازه کافی روان باشد تا اجازه دهد عامل چسباننده بین داول و سوراخ جریان یابد.

انعقاد قرارداد پوشش اپوکسی پست های برق پتروشیمی خارک

در مرداد ماه سال جاری تفاهم نامه تهیه و تامین مصالح و اجرای عملیات کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک پستهای برق واحد های US2 و  LPG و کنترل شرکت پتروشیمی خارک فی مابین مجموعه مذکور و کلینیک بتن ایران ( مهندسین مشاور مهرآزان پایدار) منعقد گردید . کلینیک بتن ایران تجاربی در انجام پروژه های مشابه مانند کفپوش کنداکتیو سالن GIS مجتمع فولاد هرمزگان – فولاد صبا- و کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک سالن کنترل ، سازمان نقشه برداری ایران و گالری ها و اتاق برق کارخانه نورد فولاد کاوه را دارد.

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و خود متراکم

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و بتن خود متراکم

بتن پر مصرف‌ترین مصالح ساختمانی است. در سال 1992 میلادی تنها در آمریکا 63 میلیون تن سیمان پرتلند به 500 میلیون تن بتن تبدیل شده است که این از نظر وزنی پنج برابر مصرف فولاد، در مدت مشابه بوده است. در بیشتر کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است. کل بتنی که در سال 91 میلادی در جهان مصرف شده است بالغ بر 3 میلیارد تن یعنی در زمان خود تقریباً یک تن به ازای هر نفر در جهان تخمین زده می شود. تنها ماده ای که بشر به این میزان مصرف می‌کند، آب است.

میزان مصرف امروز بتن در جهان بیش از 5/5 میلیون تن در سال است. بتن، چه از نظر مقاومت و چه از نظر طاقت، قابل مقایسه با فولاد نیست، اما با این حال بتن پر مصرف ترین مصالح مهندسی است. دلایل متعددی را برای این موضوع می توان ذکر نمود. مقاومت بالای بتن در مقابل آب، بر خلاف بسیاری از مصالح دیگر، از آن ماده ای مناسب برای کنترل و ذخیره کردن و حمل و انتقال آب ساخته است. از دلایل دیگر کاربرد گسترده بتن، شکل پذیری عالی آن است. بتن می‌تواند با استفاده از قالب مناسب، به شکل مورد نظر در‌ آمده، برای ساخت اجزای مختلف سازه به کار رود. علت این امر خاصیت شکل پذیری بتن تازه است که به راحتی به درون قالب‌ها با شکل‌های مختلف ریخته می‌شود. پس از چند ساعت قابل باز شده و در جایی دیگر مصرف می‌شود و بتن به شکل مورد نظر، و به صورت جسم سخت شده و مقام در می آید.

از دلایل دیگر کاربرد وسیع بتن در ساختمان و سازه‌های مختلف، سهولت دسترسی و ارزانی نسبی این مصالح است. مصالح اصلی تشکیل دهنده بتن، یعنی سیمان پرتلندو سنگدانه، امروزه تقریبا در همه جا در دسترس است و نسبتاً ارزان محسوب می‌شود. به علاوه در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی، تولید بتن نیاز به انرژی اولیه کمتری دارد، زیرا مقادیر زیادی از مواد زائد و ضایعات صنعتی می‌توانند مجددا به عنوان مواد سیمانی یا سنگدانه در ساخت بتن مصرف شوند. بتن می تواند برای تحمل بارها، محصور کردن فضاها، پوشش سطوح و پر کردن حجم‌ها در عموم سازه‌ها به کار رود. به نظر می‌آید کاربرد بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی در آینده گسترش بیشتری داشته باشد.

در عین حال استفاده مناسب از بتن مستلزم آگاهی از مشخصات مواد، واکنش‌های بین تشکیل‌دهنده ها، رعایت نکات فنی مختلف در طرح اختلاط مواد و اجرا می‌باشد، تا ماده ای با مشخصات فنی مورد نظر، با مقاومت، دوام و عملکرد مناسب به دست آید. به این منظور یکی از مواردی که در سازه های بتنی در بیشتر اوقت نیاز است، لرزاندن بتن با روش های مختلف است، تا با کاهش تخلخل و هوای درون بتن، مقاومت لازم به دست آید و از شکل گیری بتن معیوب جلوگیری شود. عملیات لرزاندن (ویبره) از مشکلات اساسی در این صنعت به شمار می رود. با توسعه روزافزون مصرف بتن در انواع ساختمان‌ها و کمبود نسبی کارگران ماهر و یا سهل انگاریهای آنان در کارگاهها و یا به دلیل مزاحمت‌های جسمی و روحی و یا هزینه لرزاندن بتن در هنگام ریختن بتن در قالب، به ویژه در مواضعی که تراکم میلگرد وجود دارد، عمل لرزاندن، به طور کامل و صحیح انجام نگرفته و در نهایت مشخصات مکانیکی مطلوب بتن حاصل نمی شود. بنابراین ساخت بتن بدون نیاز به لرزاندن، هموره هدف مهمی برای تکنولوزیست‌های بتن بوده است. آنها کوشیده‌اند با استفاده از مواد افزودنی شیمیایی مختلف و تغییر در مقادیر مصالح طرح اختلاط به این مهم دست یابند و بتن را از نقص های اجرایی لرزاندن رها سازند.

ابداع بتن خود متراکم [1] یا SCC نتیجه این تلاشها بوده است. امروزه استفاده از بتن خود متراکم نه تنها به مجریان پروژه‌های بزرگ برای حل مشکلات عدم کارایی و یا ضعف اجرایی کارگران کمک می کند، بلکه موجب صرفه جویی‌های چشمگیری در مدت زمان اجرا و هزینه ها می شود. با ابداع فوق روان کننده های نسل جدید که حاصل تلاش پژوهشگران ژاپنی بوده است، امروزه می‌توان ضمن به دست آوردن روانی زیاد، از ایجاد جداشدگی نیز جلوگیری کرد. البته قبل از آن نیز افزایش روانی بتن از طریق مصرف مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده امکانپذیر بوده است، ولی چنانچه از این طریق روانی بتن بیش از حد معین افزایش یابد، جداشدگی در بتن اتفاق افتاده و به کیفیت بتن صدمه می زند. از آن جایی که احتمال جدایی اجزای بتن با زیاد شدن قابلیت تغییر شکل، افزایش می‌یابد، لازم است تا یک تعادل بین تغییر شکل زیاد و مقاومت زیاد در برابر جداشدگی ایجاد نمود. در واقع دلیل این که همواره برای بتن های رایج، بالاترین قوام یا لزجت قابل کار کردن توصیه می شود، این است که از خطر جدایی اجزای بتن جلوگیری شودف که این به معنای کاهش شکل پذیر است. بنابراین باید ضمن استفاده از انواع مناسب فوق روان کننده ها، لزجت مخلوط را در حد مناسبی حفظ کرد تا از جداشدگی ملات از سنگدانه جلوگیری شود. برای این منظور از مقادیر مناسب پودرها و پرکننده های معدنی و در صورت لزوم از مواد اصلاح کنندهلزجت[2] (VMA) استفاده می شود.

مواد پودری یا افزودنی‌های معدنی، اساسا مواد آسیا شده ریزدانه ای هستند که امروزه در صنعت بتن جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده اند. این مواد برای بهبود خواص بتن تازه،بتن سخت شده و دوام بتن استفاده می‌شوند. مواد افزودنی معدنی را می توان به سه گروه مواد با فعالیت کم، مواد سیمانی یا چسبنده و مواد پوزولانی تقسیم کرد که در جای خود راجع به آن بحث خواهد شد.

از جمله خواص مهم بتن که در اکثر سازه‌ها مورد توجه خاص است، کسب مقاومت لازم در برابر آتش است. اگر چه بتن یک ماده غیر قابل سوختن است، اما این لزوماً به معنای مقاومت زیاد در برابر آتش نیست، زیرا مقاومت در برابر آتش مفهومی متفاوت از قابلیت اشتعال مواد دارد. برای درک بهتر این موضوع، مفاهیم اصلی مربوط به رفتار مواد در برابر آتش و آزمایش‌های آتش در فصل سوم ارائه شده است.

مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش، در واقع به نوعی انعکاس وابستگی خواص آنها به دما است. با بالا رفتن دما، خواص حرارتی و فیزیکی ماده تغییراتی خواهد داشت. این تغییرات، چگونگی انتقال حرارت به داخل ماده، تغییرات ابعادی، چگونگی نیروهای فیزیکی و شیمیایی بین مولکول‌ها و ذرات ماده و در نتیجه مقاومت مکانیکی آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. چگونگی تغییرات خواص مواد با افزایش دما و ارتباط آن با رفتار مصالح در برابر آتش نیز در فصل سوم بحث می شود.

رفتار بتن در برابر آتش موضوع پیچیده ای است. بتن به طور معمول از حدود 25% حجمی سیمان و 75% حجمی سنگدانه تشکیل شده است. هر دوی اینها می‌توانند تاثیر بالایی در رفتار بتن در برابر آتش داشته باشند. همچنین هر یک از مواد افزودنی می توانند بر روی مقاومت و رفتار بتن در برابر آتش موثر باشند. به علاوه، نوع بتن و مقاومت آن، تاثیر بسزایی در خواص بتن در برابر آتش دارد. خواص بتن های نسبتاً جدید مانند بتن‌های مقاومت بالا، بتن های عملکرد بالا و بتن های خود تراکم در برابر آتش بسیار متفاوت از بتن های معمولی است. بویژه چگالی تراکم بالا و کاهش تخلیخل در این بتن ها، پیچیدگی‌های بیشتری را از نظر مقاومت آنها در برابر آتش ایجاد می‌نماید.یکی از پدیده هایی که باعث شکست بتن در برابر آتش می‌شود، پدیده ترکیدن (spalling) بتن در دمای بالا است. در بتن های معمولی، افزایش درصد تخلخل، کمک خوبی به افزایش مقاومت بتن در برابر آتش می‌نماید، اما این موضوع در بتن‌های مقاومت بالا مطلوب نیست، زیرا مقاومت مکانیکی کاهش می یابد. در بتن های توانمند و مقاومت بالا (HSC,HPC) و نیز در بتن خود متراکم (SCC)، زمینه ترکیدن بتن در برابر آتش متفاوت بوده و حتی بیشتر از بتن  معمولی است. در بتن مقاومت بالا، به علت ساختار فشرده بتن، انتقال بخار و رطوبت خیلی سخت‌تر رخ می‌دهد و به این علت فشار بخار زیادی می تواند در لایه‌های نزدیک به سطح ایجاد شود. یعنی بتن مقاومت بالا شرایط مساعد‌تری برای وقوع ترکیدن نسبت به بتن های معمولی دارد. بتن خود متراکم نیز که استفاده از آن در چند سال اخیر رشد بسیار سریعی داشته است، دارای مشکلات مشابهی است. برخی از کارشناسان، بتن SCC را آینده بتن می دانند که از دلایل آن حذف ویبره، کاهش کار کارگری، نمای بسیار صاف و خوب، سرعت بالاتر بتن ریزی، کاهش سر و صدای بتن ریزی (که در مناطق شهری بسیار مزاحم است)، چسبندگی خوب به آرماتور و غیره نام برده می شود. در عین حال مقاومت بتن SCC در برابر آتش و دمای بالا نیز همانند HPC کمتر از بتن معمولی است و بررسی آن جزو پژوهش‌های جدید و مورد علاقه در حال حاضر است.

تعریف بتن خود متراکم و دلایل گسترش آن

تعاریف گوناگونی از بتن خود متراکم توسط محققان مختلف ارائه شده است. طبق تعریف بارتوس، بتن خود متراکم بتنی است که تحت وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هر نوع لرزاندن، بطور کامل (حتی با وجود میلگردهای متراکم)، قالبها را پر کرده و حالت همگن بودن خود را حفظ می کند. طبق تعریف اوزاوا بتن خود متراکم تازه باید خواص زیر را داشته باشد:

الف- توانایی پرکنندگی: جاری شدن بتن خود متراکم در تمام فضاهای قالب تحت وزن خود

ب- توانایی عبور: امکان عبور از فواصل تنگ بین میلگردها و قالب تحت وزن خود.

ج- مقاومت در مقابل جداشدگی: ضمن دارا بودن خواص (الف) و (ب) باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن ریزی حفظ نماید.

امروزه برای بتن خود متراکم مشخصات کلی زیر را پیشنهاد می کنند:

الف- کارایی: از نظر کارایی یک بتن خود متراکم مناسب باید خواص زیر را داشته باشد:

- در حالت معمولی دارای جریان اسلامپ بیش از 600 میلیمتر و بدون جداشدگی باشد.

- روانی خود را به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) کند.

- توانایی مقاومت در شیب 3% درس سطح افقی آزاد (در صورت نیاز) داشته باشد.

- قابلیت پمپ شدن در لوله ها به طول حداقل 100 متر و به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) داشته باشد.

ب-مشخصات مکانیکی: از نظر مقاومت فشاری دو محدوده زیر برای بتن خود متراکم منظور می‌شود:

- مقاومت فشاری 28 روزه حدود 600-250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع

- مقاومت فشاری اولیه برای بتن های مصرفی در خانه سازی حدود 200-50 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در 15-12 ساعت اولیه و در دمای 20 درجه سانتیگراد.

ج- دوام: برای بتن خود متراکم ساخت شده نیز مانند بتن های دیگر، انتظار می‌رود تا دوام نسبت به شرایط محیطی، مقاومت در مقابل خوردگی، تهاجم سولفاتها، کلریدها و دیگر عوامل شیمیایی و مقاومت در مقابل انجماد- ذوب بنا به نیاز برآورده شود.

مزایای چشمگیربتن خود متراکم موجب گسترش سریع آن در دنیا شده است. برخی از این مزایا به شرح زیر است:

1- حذف مشکلات لرزاندن و از جمله مشکل کمبود کارگران ماهر بتن‌ریزی ویبره زن.

2- سهولت بتن ریزی و افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی

3- اطمینان از تراکم مناسب بتن، به خصوص در مقاطع تنگ و یا دارای میلگردهای فشرده که در آنها عملیات لرزاندن دشوار است.

4- مقاومت خوب در برابر جداشدگی سنگدانه

5- امکان صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت، به ویژه در پروژه های بزرگ.

6- امکان ایجاد سطوح تمام شده صاف و زیبای بتنی و در نتیجه تهیه طرح های متنوع معماری در نما.

7- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار، به ویژه در صنایع پیش ساخته بتنی.

بعلاوه حدود 7% از دی اکسید کربن تولیدی توسط صنایع، مربوط به کارخانه های تولید سیمان است. بنابراین یکی از راههای کاهش دی اکسید کربن، کاهش مشکلات گرم شدن زمین ناشی از گازهای گلخانه ای، حفظ منابع طبیعی و معدنی و حفظ محیط زیست، استفاده از انواع بتن های با عملکرد بالا و خود متراکم است که در آنها سیمان به طور موثرتری استفاده شده، یا جایگزینی سیمان به وسیله پر کننده ها در آن صورت گیرد. بنابراین این مسائل نیز می‌توانند دلایل بسیار خوبی برای گسترش بتن‌های عملکرد بالا و  خود متراکم در سطوح ملی و بین المللی باشد.