اهمیت نگهداری و ترمیم بتن

احتمالاً تصور عمومی از بتن، ماده‌ای باشد که به نگهداری خاصی احتیاج ندارد. بتن‌های مدرن،‌ بسیار با دوام هستند و اگر بتن‌ ریزی به صورت صحیح و اصولی انجام گرفته باشد، تا مدت بسیار زیادی به عملیات ترمیم و نگهداری احتیاج ندارند.

متاسفانه، دفعاتی که بتن به نگهداری و ترمیم برای پایان نیافتن عمرش احتیاج دارد، کم نیستند. بسیاری از سازه‌های بتنی بیش از پنجاه سال عمر دارند. طبیعتاً در آن زمان بتن‌های امروزی وجود نداشته‌اند و از بتن با فناوری همان زمان در آن سازه‌ها استفاده شده است. حالا هم پنجاه سال مورد استفاده قرار گرفته‌اند و به احتمال خیلی زیاد، باید اقداماتی در جهت پایدار کردن و بهبود اوضاع بتن صورت گیرد.

اگر در قبال سازه‌های بتنی، کاری در جهت نگهداری و بهبود کیفیتشان صورت نگیرد؛ خسارتی به مراتب بیش‌تر به سازه‌ها وارد می‌شود و بتن به جایی می‌رسد که دیگر قابل ترمیم نیست و باید جایگزین شود. بدیهی است که هزینه‌ی ترمیم از جایگزینی کم‌تر است.

در تصویر بالا، سازه‌ای مشاهده می‌شود که نگهداری مناسبی از آن صورت نگرفته و به دلیل نفوذ آب و یخ‌زدگی، به این شکل در آمده است. نفوذ و یخ زدن آب در بتن، باعث ترک‌خوردگی و شکست آن می‌شود، زیرا آب در هنگام منجمد شدن، بر خلاف دیگر مایعات، حجمش افزایش می‌یابد. این سازه دیگر قابل ترمیم نیست و باید با هزینه‌ی بسیار زیادی تعویض شود؛ در صورتی که عملیات ترمیم می‌توانست با هزینه‌ی بسیار کم‌تری صورت بگیرد.

یک برنامه‌ی نگهداشت مناسب، دارای مراحل مختلفی است که از قبل مشخص شده است: نواحی مشکوک به آسیب‌دیدگی بایستی شناسایی و ثبت شوند. یادداشت‌ها و عکس‌ها از تحقیقات محلی باید جمع‌آوری شده تا در مراحل بعدی از آن‌ها استفاده شود. هم‌چنین روش‌های جدید از جمله تولید یک نمونه‌ی سه‌بعدی کامپیوتری از سازه، کمک زیادی به پیش‌بُرد پروژه می‌کند.

بسیاری از برنامه‌های نگهداری از سازه، شامل تغییرات در شرایط موجود بر روی سازه می‌باشد. به طور مثال سازه‌هایی که تحت تاثیر موادی نظیر آب، کلریدها، دی‌اکسید کربن، سولفات‌ها و دیگر مواد معدنی هستند، پایداری مشخصی نسبت به آن‌ها دارند و اگر مقدار مواد از آن نقطه‌ی مشخص عبور کند، سازه دچار مشکل می‌شود.

در تصویر بالا، سازه‌ی بتنی‌ای را می‌بینیم که به راحتی می‌توانست با از بین بردن منبع رطوبت و آب، جلوی خرابی آن گرفته شود.

نوع دیگری از خرابی بتن، شامل بتن‌هایی می‌باشد که تحت اثر آب جاری هستند. ابتدایی‌ترین اقدام برای حفظ این نوع سازه‌ها، ترمیم تخلخل و نواحی ترک‌خورده است؛ پیش از آن که خسارت بیش‌تر شود. طبیعتاً هیچ ماده‌ای در برابر ترک خوردن مقاوم نیست؛ پس بهترین اقدام عملی در جهت حفظ بتن، بهبود شرایط به نحوی است که آب جاری تخلخل ایجاد نکند.

یک نوع دیگر از خسارتی که آب جاری به بتن می‌زند، فرسایش است. آب جاری به مرور باعث فرسایش بتن و ایجاد تخلخل در آن می‌شود. آب‌های جاری که با سرعت زیادی در جریان‌اند، قابلیت حمل ریزدانه‌ها و درشت‌دانه‌ها را دارند و برخورد مداوم آن‌ها با بتن، موجب خرابی بتن می‌شود.

به طور کلی نگهداری مناسب، به معنای تغییر شرایط در جهت کاهش خرابی و تضعیف بتن است. این تغییرات می‌تواند در خود بتن یا محیط اطراف آن رخ دهد.

بتن میکروسیلیسی

بتن میکروسیلیسی، بتن سیمانی با پرتلند معمولی است که با میکروسیلیس اصلاح شده است. بتن میکروسیلیسیجایگزین LMC یا بتن با اسلامپ پایین است. رویه های بتنی میکروسیلیسی باعث به تعریق افتادن نفوذ کلر به دلیل فراهم کردن مخلوطی با نفوذپذیری کمتر و چگالی تر می شود. به علاوه این رویه ها دارای مقاومت بیشتر در برابر سایش و افزایش مقاومت اولیه، نهایی و اصلاح و ارتقای پیوند با سطح زیرین هستند.

رویه های میکروسیلیسی در رویه های بالایی پل ها و عرشه های توقفگاهی پارکینگ و محافظت سازه های بتنی در برابر حمله شیمیایی محیطی استفاده می شود. بتن های میکروسیلیسی مستعد ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک و خشک شدگی اند. اگر میکروسیلیس به مخلوط بتن در انهای دوره اختلاط اضافه شود، مشابه افزودنی های دیرگیر کننده، عمل می کند. اضافه شدن میکروسیلیس به بتن مخلوطی چسبنده ایجاد می کند و بنابراین مشکلات بیشتری در پرداخت کاری پدید می آورد. رویه های بتنی میکروسیلیسی تحت ترک خوردگی لایه های زیرین نیز قرار دارند.

معمولا میکروسیلیس در رده مواد مکمل سیمانی رده بندی میشود. این اصطلاح به موادی اطلاق می شود که همراه سیمان پرتلند در بتن مصرف می شوند. این مواد خواص زیر را از خود نشان می دهند:

پوزولانی. مواد دارای این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط می شوند، مقاومت کسب نمی کنند. میکروسیلیس وخاکستربادی کم کلسیم از جمله این موادند که میکروسیلیس باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد میکروسیلیسمصرفی در مخلوط سیمانی ASTM C 1240 و خاکستربادی کم کلسیم باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد خاکستر ذغال سنگ و پوزالان های طبیعی خام و کلسینه شده رده F مصرفی در بتن ACTM C 618 مطابق باشد.
سیمانی، مواد داری این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط میشوند، مقاومت کسب می کنند. سرباره کوره آهن گدازیآسیاب شده و خاکستربادی پرکلسیم از جمله این موادند که سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده مصرفی در بتن و ملات ها ASTM C 989، و خاکستربادی پرکلسیم باید با ملزومات خاکستربادی رده C یعنی ASTM C 618 مطابق باشد.
پوزولانی و سیمانی. ترکیبی از هر دو خاصیت بالا. برخی از خاکسترهای بادی از جمله این موادند. میکروسیلیس را به نامهای دیگری نیز می شناسند. در این راهنما اصطلاح میکروسیلیس طبق تعریف موسسه بتن آمریکا به کار برده شده است. سایر نامهای میکروسیلیس عبارتند از:
میکروسیلیس چگال شده
دوده سیلیس
میکروسیلیس تبخیر شده
مواد دیگری نیز وجود دارند که از نظر فیزیکی و شیمیایی کاملا شبیه میکروسیلیس اند. این مواد ممکن است محصول جانبی یا محصول اصلی یک کارخانه باشند. برخی از این مواد را میتوان در بتن بکار برد، اما معمولا قیمت آنها از این نوع کاربرد ممانعت می کند.

سیلیس ته نشین شده
سیلیس بخارشده
ژل سیلیس
ژل کلوئیدی
گرد سیلیس و خاک سیلیس. سیلیس بلوری اند اما مانند میکروسیلیس در بتن کاربرد ندارند.
تولید

میکروسیلیس محصول جانبی تولید فلز سیلیسیم یا آلیاژهای فروسیلیسیم در گدازه خانه های کوره های قوس الکتریکی است. این فلزات در بسیاری از صنایع از قبیل تولید آلومینیوم و آهن، ساخت چیپ ها کامپیوتری، و تولید سیلیسیم ها که بطور گسترده در روغن ها و درزگیرها مصرف میشوند، کاربرد دارند. اگرچه این مواد بسیار مفیدند، اما کاربرد محصول جانبی میکروسیلیس بیشتر در صنعت بتن است.

خواص میکروسیلیس و واکنشها در بتن

میکروسیلیس بر خواص بتن تازه و سخت شده اثر میگذارد. اینن تاثیرات از خواص فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیسناشی میشوند. این فصل به خواص و چگونگی اثر میکروسیلیس بر بهبود بتن تازه و سخت شده می پردازد.

خواص شیمیایی

خواص شیمیایی میکروسیلیس در جدول 1.2 نشان داده شده است.

در ادامه هریک از این خواص شرح داده خواهند شد. توجه کنید که خواص شیمیایی اصلی میکروسیلیس در مشخصات فنی آن که در فصل 4 شرح داده خواهد شد ذکر شده است.

آمورف. این اصطلاح به زبان ساده بدین معنی است که میکروسیلیس یک ماده بلوری نیست. مواد بلورین در بتن حل نمیشوند. کلیه مواد قبل از واکنش دادن باید حل شوند. فراموش نکنید که یک ماده بلوری در بتن وجود دارد که از نظر شیمیایی مانند میکروسیلیس است. این ماده ماسه میباشد. اگرچه ماسه در اصل سیلیسیم دی اکسید (SiO2) است، اما بدلیل ماهیت بلوری اش واکنش نمیدهد.
سیلیسیم دی اکسید (SiO2). یک ترکیب واکنش پذیر در میکروسیلیس است.