مثالی از مقاوم سازی بتن و تحلیل

دال پل بتنی مسلح نشان داده شده  با ترک های کششی قطری در بسیاری از دال های اصلی (عرشه) است. محاسبات و برنامه های ابتدایی نشان می دهد که قابلیت باربرداری پل می تواند به طور چشمگیری با اضافه شدن میلگردهای برشی در سوراخ های دریل شده قطری و مورب بهبود یابد. این فرایند نه تنها برای ترک های موجود نیاز است بلکه برای اضافه شدن مقاومت کششی مورب عضو نیز مفید است.

این روند بیشترین تاثیر و استفاده را داشت :

1- ترک های مورب روی سطح عرشه ها با ژل سیلیکون عایق شود.

2- حفره های با قطر mm25 تقریباً با طولی برابر با mm350 با زاویه 45 درجه در امتداد یک خط مرکزی در هر عرشه با کار دریل مکش دار از بالا.

3- اپوکسی با فشار به داخل حفره برای پر کردن ترک های مورب و حفره ها، تزریق می شود.

4- میله با قطر mm19 به داخل حفره گذاشته می شود. این میله باید تقریباً mm75 کوچکتر از کل عمق سوراخ باشد. بالای میله نباید به قسمت بیرونی سوراخ برده شود.

در این روش مسلح کردن، پیوند بین میلگردهای فولادی و بتن با چسبندگی اپوکسی در میله و اطراف بتن بعد از اولینترمیم بتن با استفاده از تزریق اپوکسی مهیا می شود.

در جایی که 800 تیر بتنی در سقف دارای ظرفیت برشی غیر کافی بودند، روش های ترمیم مشابهی نیز در پروژه های دیگر استفاده شده است. سازه زیر زمین بود و با خاکریزی پوشش داده شده بود و دارای عضو ضد آب الاستومری وبتن محافظت دال در روی ناحیه دال سقف بود. دریل کردن از بالا راحت در این سازه میسر نبود، بنابراین :

1- ترک ها به وسیله اپوکسی چسبنده تزریق می شود.

2- حفره ها از پایین تیر رو به بالا در زاویه 45 درجه دریل می شود.

3- بعد از تمیز کردن، رزین دو جزئی با گیرش سریع محفظه ای از پیش اندازه گیری شده، در داخل سوراخ قرار می گیرد.

4- میلگردهای مسلح کننده به گونه خاصی طراحی می شوند که به وسیله دریل وارد شده به حفره بچرخد. چرخیدن میله باعث شکستن بخشی از محفظه تزریق و مخلوط شدن رزین دو جزئی می شود. طراحتی اتصال ویژه ای انجام می شود تا از بیرون ریختن رزین جلوگیری کند و میله را در محل خود تا سخت شدن رزین، در چند دقیقه نگه دارد.

5- محفظه تزریق برداشته می شود و باقیمانده حفره باریک ، وصله می شود.

 مسلح کننده بیرونی بتن

تشریح

مسلح کننده های بیرونی ممکن است شامل بست فلزی، صفحه های فلزی، بتن های مسلح پنهان شده و مواد مرکب از قبیل CFRP, GFRP یا مواد معادلی که از بیرون اعضای بتنی موجود جایدهی می شود، باشد. مسلح کننده های جدید ممکن است با بتن، شاتکریت، ملات و گچ، مواد ضد آب، ضد آتش یا دیگر محصولات یا با پوشش دادن، از خوردگی محافظت شود. مسلح کننده ممکن است میله های تغییر شکل داده شده، الیاف سمی جوش داده شده، صفحه فولادی، مقاطع فولادی غلتک خورده، فولاد بسته شده، مواد مرکب یا بست هایی که به طور ویژه ساخته شده است، باشند. برای اعضای آسیب دیده به وسیله بار اضافه، تحت سایش، فرسایش، یا حمله شیمیایی، بدتر شدن یا ترک خوردگی، بتنبرداشته می شود و مسلح کننده های جدید اطراف و کنار بتن باقیمانده، نصب می شوند. مسلح کننده ها جدید به طور معمول با جایدهی بتن و یا شاتکریت پوشش داده می شوند. در جایی که بتن موجود شرایط خوبی دارد، مسلح کننده جدید ممکن است به طور مستقیم به سطح بتن موجود بعد از آماده سازی اولیه سطح که در فصل سوم تشریح داده شده است، متصل شود. اپوکسی و دیگر مواد چسباننده شیمیایی و بتن سیمان پرتلندی برای اتصال مسلح کننده های جدید به لایه زیرین استفاده و یا به طور مکانیکی به بتن موجود بسته می شوند.

 استفاده های معمول و مزایا

جایدهی مسلح کننده های بیرونی ممکن است بی زحمت ترین روش ترمیم و مقاوم سازی در جایی که ممانعت و دسترسی محدود تجهیزات مورد نیاز برای جایدهی مسلح کننده های داخلی وجود دارد، باشد. اگر ترمیم و جایدهی سطح با ملات اپوکسی، گچ کاری یا شاتکریت مورد نیاز باشد برای بهینه سازی بتن و جایدهی مسلح کننده بیرونی به منظور مقاوم سازی به مهارت مشابهی نیاز است.

خمش بیرونی، برش و پیچش مسلح کننده ها در تیرها و عرشه ها ممکن است به وسیله پیوند میلگردهای تغییر شکل یافته یا صفحه های سطح عرشه بتنی با شاتکریت، بتن پیش ساخته، یا اپوکسی و بتن پلیمری ایجاد شود. مهارها برای اجرای ترمیم مطمئن با عمل ترکیب نیاز است. صفحه های فلزی عرشه ها و تیرهای موجود با بولت ها متصل می شود. این مورد در شکل 8-5 نشان داده شده است. برای بهره گیری از چسباندن سازه ای، آماده سازی کافی سطح فولاد وبتن و انتخاب چسبانده ای مناسب برای پیوند بتن و فولاد نیاز است. ماسه پاشی صفحه فولادی و سطح بتنی بهترین روش آماده سازی است، اما سطحی تمیز و ابزار مکانیکی با فشار بالای آب برای بسیاری از حالت ها نیاز است.

اتصال و چسبندگی بین عرشه ها و ستون ها با تسمه فلزی نشان داده شده در شکل 8-5 در افزایش مقاومت برشیتاثیر می گذارد. تسمه های فلزی بسته بندی شده با عرض mm13 تا 50 که به عضو چسبیده نمی شود، اما چسبندگی موثری با انکرهای هر تسمه ایجاد می کند. همچنین گیره فولادی بولت شده در دور عضو بتنی مسلح نیز می تواند تاثیر گذار باشد.

ارتقا خواص مکانیکی رزین درگروت های اپوکسی

اصطلاح اپوکسی به گروه یا خانواده ای از مواد شیمیایی گفته می شود که در آن ها یک اتم اکسیژن با دو اتم کربن دیگر که به نوعی به هم پیوند خورده اند، وجود داشته باشد.

ساختمان شیمیایی ایده آل اپوکسی ساده (اتیلن اکساید - Ethylene Oxide)

برای نمونه تصویر ساختمان شیمیایی نوعی اپوکسی پیچیده تری را در زیر مشاهده می فرمائید.

ساختمان شیمیایی ایده آل نوعی اپوکسی (دی گلیسیدیل اتر بیسفنول ای -  Diglycidyl ether of bisphenol A(

در شیمی اگر اپوکسی بدست آمده، ظاهری شبیه به صمغ درختان (Natural Plant Resin) (مایعی چسبناک و غلیظ) داشته باشند، آن ها را با عنوان رزین مصنوعی (Synthetic Resin) معرفی می کنند.

اکثر رزین های اپوکسی از واکنش بین اپی کلروهیدرین (Epichlorohydrin) و بیسفنول ای (Bisphenol A) به دست می آیند و عموما در رنگ های قهوه ای، زرد کهربایی و یا بی رنگ تولید می شوند.

برخی از ویژگی های انواع رزین های اپوکسی:

- عایق الکتریکی

- مقاومت خوب نسبت به مواد شیمیایی -اسیدها، بازها، چربی ها

- مقاومت بسیار خوب نسبت به آب و رطوبت

- جمع شدگی حجمی -آب رفتگی – Shrinkage-کم آن ها در مراحل پخت در مقایسه با رزین های پلی استری

- حساسیت کم نسبت به دمای محیط در زمان پخت -رزین های اپوکسی بسته به نوع می توانند در دمایی بین 5 تا 150 درجه سانتیگراد پخت شوند

- به دلیل نوع ساختار مولکولی رزین های اپوکسی (وجود گروه های حلقوی)، در جذب تنش های مکانیکی (خواص سفتی و چغرمگی) و تنش های حرارتی مقاوم می باشند.

امروزه خانواده بزرگ و متنوع رزین های اپوکسی دارای بالاترین کارآیی ها در بین رزین های موجود در صنعت می باشند.

برخی از کاربرد های انواع رزین های اپوکسی در تولید:

-ساخت قالب های مستحکم-مانند قالب های وکیوم فرمینگ

-گروت ها و ملات های ترمیمی در تنش هایی با بار دینامیکی بالا و محیط های آلوده به مواد نفتی یا اسید

- عایق و پوشش صنایع دستی

- عایق بندی و دفن قطعات الکتریکی

- لایه گذاری (لمینیت - Laminate) در صنایع کامپوزیت و فایبرگلاس

- پوشش دهنده ی کف -یکی از معروف ترین کاربردهای رزین اپوکسی پوششی است برای کف سالن ها، کارخانه ها، زمین های بازی، مکان های تولید لوازم بهداشتی و پزشکی

- به عنوان مواد اولیه در رنگسازی، چسب ها، خمیر های رزگیری، لعاب ها و آب بندی کننده ها (سیلر های رنگی و شفاف یا کیلر - Sealer)

پخت رزین  اپوکسی:

"پخت (Cure): فرآیند تبدیل رزین از حالت مایع به جامد"

رزین های اپوکسی به کمک یک هاردنر (سخت کننده - Hardener) پخت می شوند.

هاردنر که اغلب یک آمین (Amine) می باشد؛ پس از اختلاط در نسبت معین با اپوکسی (مولکول آمین و مولکول اپوکسی هم واکنش هستند)، از طریق واکنش افزایشی با اتصال به سر دو اپوکسی مجزا، تشکیل یک ساختمان مولکولی پیچیده سه بعدی را باعث می شود.

نمایش نموداری ساختمان پخت شده سه بعدی رزین اپوکسی

در فرم ساده تر می توان اینطور نوشت که:

پس از مخلوط کردن صحیح نسبت معینی اپوکسی و هاردنر، مخلوط مایع شروع به سخت شدن می کند تا به جسمی جامد تبدیل شود.

اگر اپوکسی و هاردنر به نسبت صحیح و بدرستی مخلوط نشوند، آن بخش از رزین یا سخت کننده که وارد واکنش نشده به همان شکل باقی خواهد ماند و باعث افت شدید فنی و مقاومتی محصول می شود.

تنوع در رزین های اپوکسی تولید شده بسیار زیاد است و هر رزین برای کار خاصی تولید گردیده و نمی توان رزینی که برای کارآیی بخصوصی طراحی شده را در کاربرد و با روش کار دیگری به مصرف رساند؛ از این رو مصرف کنندگان رزین های اپوکسی باید به مشخصات فنی و کاربرد هر رزین که توسط تولید کننده ارائه می شود، دقت داشته باشند.

تولید کنندگان معمولا اقلام زیر را در مشخصات فنی محصولات خود اعلام می کنند:

- نسبت و درصد میزان مخلوط کردن اپوکسی و هاردنر (با ذکر اندازه گیری در واحد وزنی یا حجمی)

- خواص و کاربردهای پیشنهادی رزین مربوطه

- زمان کار کرد پس از اختلاط، زمان ژل شدن (Gel-Time) و زمان پخت

- رنگ اپوکسی و هاردنر

- چگالی (دانسیته - Desity)

- گرانروی (ویسکوزیته - Viscosity)

- سختی (Shore)

- مقادیر حداکثری مقاومت های رزین

افزایش و توان بخشی خواص مکانیکی رزین های اپوکسی با افزودن آلومینا و فیلر به عنوان گروت اپوکسی

استفاده از پوشش‌های تابش‌پز به دلیل سرعت فرآیند بالا، سازگاری با محیط زیست ( درصد مواد فرار نزدیک به صفر و نیز کاهش مصرف انرژی ) و خواص فیزیکی- مکانیکی بسیار خوب مانند مقاومت به خراش، به طور قابل توجهی افزایش یافته است. پوشش‌های اپوکسی‌اکریلات به دلیل خواص عالی، در سیستم‌های تابش‌پز بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. به دلیل ویسکوزیته بالای این رزین‌ها، از رقیق‌کننده‌های فعال برای کاهش ویسکوزیته و همچنین بهبود واکنش‌های تشکیل اتصالات عرضی استفاده می‌شود. از طرف دیگر، در سال‌های اخیر، ذرات نانو، جهت بهبود خواص فیزیکی مکانیکی ) بخصوص مقاومت خراش(، در سیستم‌های پلیمری و نیز اینگونه رزین‌ها، مد نظر محققین دانشگاهی و صنعتی قرار گرفته است. در این پروژه، ابتدا رزین اپوکسی ‌اکریلات با استفاده از رزین اپوکسی بیس‌فنول A (EEW=190) و اکریلیک‌اسید در حضور تری‌اتیل‌آمین، به عنوان کاتالیزور، در محدوده دمایی C 60 تا C90 سنتز و سینیتیک آن بررسی شده است. برای مطالعه سینیتیک، از نسبت‌های مولی برابر گروه اپوکسی و کربوکسیلی استفاده شده است. سپس برای تعیین درجه واکنش نسبت به هر یک از واکنش‌دهنده‌ها، از روش فزونی (excess) استفاده شده است. سپس رزین سنتز شده، با مونومرهای تری‌متیلول‌پروپان‌تری‌اکریلات (TMPTA) ، تری‌پروپیلین‌گلیکول‌دی-اکریلات (TPGDA) و 1و6- هگزان‌دی‌ال‌دی‌اکریلات در فرمولاسیون‌های متفاوت فرموله شده است. میزان مونومرمرهای TMPTA ، TPGDA، HDDA و رزین اپوکسی ‌اکریلات در محدوده‌های 10-30، 5-30، 5-30 و 40-80 درصد وزنی انتخاب شده‌اند و به کمک طراحی آزمایش به روش مخلوط ، تاثیر نوع و میزان این رقیق‌کننده‌های فعال بر ویسکوزیته رزین و خواص فیزیکی-مکانیکی فیلم پخت‌شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی چگونگی تاثیر ذرات نانوآلومینا بر برخی خواص فیزیکی-مکانیکی مانند سختی، خراش و براقیت، 4% سوسپانسیون حاوی 30% نانوآلومینا در) TPGDA  1% جامد)، به دو فرمولاسیون‌ افزوده شد. کلیه فرمولاسیون‌ها حاوی 3% وزنی بنزوفنون به عنوان آغازگر و phr 10تری‌اتانول‌آمین به عنوان کمک‌آغازگر بوده و به مدت 5 ثانیه در حضور اشعه ماورائ بنفش (UV) پخت شدند. نتایج بدست آمده از مطالعات سینیتیکی نشان داده که واکنش گروه اپوکسی و گروه کربوکسیل در حضور کاتالیزور تری‌اتیل‌آمین، از درجه یک بوده و انرژی اکتیواسیون حدود 46 kJmol-1 و ضریب برخورد حدود min-1105 * 2/9 می‌باشد. همچنین درجه جزیی واکنش نسبت به گروههای اپوکسی و اسیدی به ترتیب صفر و یک بدست آمد. ویسکوزیته فرمولاسیون‌های تهیه-شده، با افزودن مونومرهای اکریلاتی بخصوص HDDA و TPGDA به شدت کاهش یافت. نتایج نشان داد که با افزایش میزان TMPTA سختی فیلم تشکیل‌شده افزایش می‌یابد. همچنین مشاهده شد که با افزودن ذرات نانو‌آلومینا، رویت خراش کاهش یافته و مقاومت پوشش‌ها در برابر خراش افزایش می‌یابد. نتایج همچنین افزایش خواص مقاومت فشاری و خمشی محصول را تایید می نماید. این تغییر فرمی یعنی استفاده از یک رزین ، هاردنر و فیلر مناسب به عنوان گروت اپوکسی، منجر به تولید محصولی مستقل فارغ از چسب ها و کف پوش ها ی اپوکسی می گردد. همینطور در آزمایشی دیگر بررسی‏های مکانیکی نشان داد که حضور نانوذرات اکسید تیتانیوم در ترکیب موجود باعث افزایش استحکام کششی از 25 به 41 مگاپاسکال و استحکام شکست فشاری از 180 به 210 مگاپاسکال می‏شود. همچنین آزمون ضربه نشان داد که حضور نانوذرات اکسید تیتانیوم منجر به کاهش انرژی شکست از8.17 به 7.35 کیلوژول بر متر و در نتیجه تردتر شدن ساختار می‏شود که آزمون DMA نیز این امر را تصدیق کرد.

نگاه اجمالی به کاربردهای بتن خود تراکم در دنیا و توسعه آن

کاربرد بتن خودتراکم در دنیا به سرعت رو به افزایش است. اگر چه کاربردهای اولیه عمدتاً برای مواردی مانند پل‌ها و پروژه های بزرگ بوده‌اند، اما با مرور زمان و آشنایی بیشتر صنعت با طرح های اختلاط و روش های کنترل این ماده، کاربرد آن در پروژه‌های دیگر نیز رو به افزایش است. خصوصاً با استاندارد شدن آزمایش‌های SCC و آشنا شدن بیشتر صنایع بتن پیش ساخته با این فناوری، کاربرد آن بسیار بیشتر و سرعت‌تر رشد خواهد یافت.

بتن خودتراکم در اجرای موارد خاصی از سازه های بتنی مزایایی دارد که به نمونه هایی از آنها اشاره می‌شود:

1- سازه‌های بتنی معماری- هنری که نیاز به ظرافت خاصی با میلگردگذاری فشرده دارند.

2- پلهای با دهانه های بزرگ که به دلیل طولانی بودن خط انتقال بتن اجرای آنها با بتن معمولی امکان پذیر نیست و در ضمن استفاده از بتن معمولی موجب قطورتر شدن اندازه پایه ها و نازیبایی سازه می‌گردد.

3- تونل‌های شهری و آبی که در آنها مسافت طولانی انتقال بتن معمولی و حفظ کیفیت و تراکم آن از مشکلات مهم اجرایی است.

4- ساختمان های بلند و برجها

5- ستون ها و دیوارهای بلند با میلگردهای متراکم

6- ستونهای بتن ریزی شده با پمپ

7- بتن ریزی بلوکهای بتنی

8- بتن ریزی کف ها و سطوح افقی

9- بتن‌ریزی در سازه های زیرآبی

دامون 68 مورد خاص کاربردهای استفاده درباره SCC را برای یک دوره 11 ساله مرور کرده است. او با استفاده از اطلاعات این موارد خاص، انواع اصلی کاربردهای بتن خودتراکم را معرفی می نماید، در عین حال ذکر می کند که توسعه کاربرد این نوع بتن چنان سریع است، که ادعاهای ارائه شده در مقاله وی، احتمالاً با گذشت زمان تغییر خواهد کرد. وی اطلاعات این 68 مورد مطالعه خاص را از مرور و بررسی 43 مقاله بدست آورده است. از این بین 75% پروژه‌ها تجاری و باقی آنها عمدتاً برای منظورهای آزمایش‌های مقیاس بزرگ بوده‌اند. بررسی های وی نشان می دهد که از نظر جغرافیایی، با توجه به اینکه توسعه SCC از ژاپن شروع شده است، بیشتر استفاده ها نیز در سالهای اول (5-1993) در ژاپن و آسیا بوده است. در سالهای 96-97 استفاده از آن در اروپا نیز رشد کرده و در سال 2000، حجم پروژه های کار شده در اروپا به مراتب از ژاپن و آسیا پیش می گیرد. در سالهای 3-2002، استفاده از SCC در آمریکای شمالی و جنوبی نیز افزایش نشان می‌دهد. همچنین بررسی های دامون نشان می دهد که استفاده از SCC تقریباً تمام کاربردها از پروژه‌های سنگین مانند پلهای بزرگ تا کارهای کوچک نظیر پروژه های تعمیراتی را شامل شده است. سازه های مختلفی با استفاده از بتن خودتراکم در دنیا اجرا شده‌اند که از جمله می‌توان به پل معلق آکاشی- کایکو (طولانی‌ترین و بلندترین پل دنیا با 3910 متر طول)، دیواره های مخازن عظیم LNG شرکت گاز اوزاکا در ژاپن، بازار بزرگ میدسامر در لندن، برج لند مارک در شهر یوکوهاما، پارکینگ روباز چاپمن در شهر کلوونا، ایالت بریتش کلمبیای کانادا، پروژه تونل غوطه‌ور در کوبه ژاپن و بسیاری پروژه‌های دیگر اشاره نمود. 

بتن خودتراکم، به دلایلی که اشاره شد، در دنیا به شدت در حال گسترش است و حتی از آن بعنوان آینده بتن یاد می شود. بنابراین دستیابی به دانش فنی آن در کشور ضروری است. از طرف دیگر، دانش فنی موجود در دنیا در خصوص رفتار بتن خودتراکم در برابر آتش بسیار اندک است و پژوهش‌ها در این زمینه به تازگی در حال تعریف و توسعه است.

بتن در سازه‌های مختلف، اعم از کاربردهای معمولی مانند مسکونی و اداری، کاربریهای صنعتی و ساختمان های خاص نظیر سیلوها، نیروگاهها، سازه های هسته ای و غیره کاربرد عمده‌ای دارد. بسیاری از این ساختمانها در معرض وقایع آتش سوزی احتمالی به علت حوادث پیش بینی نشده، وقوع حوادث در فرآیند تولید. حملات نظامی و غیره می‌باشند. مقاومت بتن در برابر آتش باید به گونه ای باشد که مقاومت مکانیکی خود در برابر دمای بالا را تا زمانی معقول (که براساس مقررات یا بر حسب نیاز طرح تعیین می شود) حفظ کند. این در حالی است که بر خلاف تصور عمومی، بتن همیشه هم مقاومت بالایی در برابر دمای بالا و آتش ندارد و به ویژه به طور کلی می توان گفت که هر چه تراکم و مقاومت مکانیکی بتن بالاتر باشد، مقاومت آن در برابر آتش کمتر می‌شود. تراکم مواد در بتن خودتراکم نیز تا حدود زیادی بالا است. بنابراین با توجه به زمینه مساعد برای توسعه قابل توجه این نوع بتن در ساخت و ساز، لازم است تا خواص مختلف آن به دقت بررسی و شناسایی شده و روش های بهبود آن توسعه یابد.

نکته مهم دیگر: توسعه سیستم قالب عایق ماندگار (ICF) برای بتن ریزی در ایران و دنیا است. در این سیستم، قالب که از جنس پلی استایرن منبسط است، در محل خود باقی مانده و نقش عایق را برای ساختار بتنی ایفا می کند. بنابراین به علت نیاز دنیا به صرفه جویی در انرژی، این سیستم بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بتن خودتراکم به علت خواص جریان پذیری آن، قابلیت خوبی برای کاربرد در این سیستم دارد. اما هم شرایط ویژه سیستم ICF، به علت حفظ رطوبت در آن، و هم مشخصات خود بتن خودتراکم می‌تواند شرایط خطرناکی برای ترکیدن بتن در آتش سوزی و سقوط سازه ایجاد کند. بنابراین در مورد رفتار این نوع سیستم در برابر آتش باید تحقیقات و آزمایش های لازم صورت گیرد و راه حل های کاربردی ارائه شود

اتمام عملیات ترمیم و آب بندی واحد های آب سازی کارخانه پرژک

 در دی ماه 1394 قرارداد ترمیم و آب بندی مخازن بتنی و تصفیه خانه واحد RO  کارخانه صنایع بهداشتی پرژک واقع در شهرک صنعتی ایوانکی گرمسار منعقد گردید و در تاریخ 11بهمن ماه سال 1394 به اتمام رسید وبه آن واحد محترم تحویل گردید. کلینیک بتن ایران،همراه حرفه ای های عمران