علل و مکانیزم خرابی سازه­های بتنی در محیط دریایی بنادر

علل و مکانیزم خرابی سازه­های بتنی در محیط دریایی بنادر

کد مطلب : 310

پیشگفتار

تاریخچه بتن در محیط دریایی حاکی از آناست که در مقابل آب دریا به عنوان یکی از خورنده­ترین محیط­های طبیعی، بتن از نظردوام در معرض مشکلات جدی قرار دارد. از سوی دیگر بتن با سیمان پرتلند در حال حاضرگسترده­ترین کاربرد را در بین مصالح ساخته شده توسط بشر دارد. اگر بخواهیم از رویتمایلات و علائق جهانی قضاوت کنیم به نظر می­رسد که آینده بتن از این هم روشن­ترباشد. دلیل این امر آن است که بتن بیشترین خواص مطلوب مهندسی را با هزینه کمبرآورده می­سازد و در عین حال از نظر صرفه­جویی در مصرف انرژی و ملاحظات زیست محیطیسودمندی­هایی را دارد. گستردگی استفاده از بتن به عنوان مصالح سازه­ای اصلی درسازه­های واقع در محیط دریایی نیز مؤید واقعیت فوق است. البته علیرغم خورندگی شدیدآب دریا، در مقایسه با سایر مصالح سازه­ای، بتن با کیفیت مطلوب مجموعاً عملکردرضایت بخشی را در آب دریا از خود نشان می­دهد. با این حال گزارشات انتشار یافته دراین زمینه شامل نمونه­های بیشتری از بتن­های مسلح و غیرمسلح که آسیب دیدگی جدی درمحیط دریایی از خود نشان داده­اند، می­باشد.


فصل اول

 

تاریخچه بتن در محیط دریایی

 

عموماً تصور بر این است که بتن یکی از مصالحبسیار بادوام است. ولی تاریخچه بتن در محیط دریایی حاکی از آن است که در مقابل آبدریا به عنوان یکی از خورنده­ترین محیط­های طبیعی در جهان، بتن از نقطه­نظر دوامدر معرض مشکلات جدی قرار دارد. بسیاری از سازه­های بدور از دریا در اروپا که توسطرومی­ها با استفاده از سیمان پوزولان- آهک ساخته شده­اند، طی دو هزار سال گذشته درمقابل عوامل محیطی مقاوم بوده­اند. از طرف دیگر تعداد اندکی از سازه­های تاریخی درکنار ساحل دریا واقع شده­اند لذا در مورد سازه­های قدیمی متعدد که در اثر نیروهایمخرب در اقیانوس­ها کاملاً ویران شده­اند، اطلاعات کاملی در دست نداریم. درمکتوبات مربوط به بتن، درخصوص دوام بتن در محیط دریایی حداکثر گزارشاتی دویست سالهوجود دارد. در سال 1756 جان اسمیتون یک مهندس انگلیسی که بر اساس گزارشات، اولینشخصی است که خود را مهندس سیویل نامیده، مأموریت ساخت یک فانوس دریایی بر رویادیتسون راک واقع در دهانه غربی کانال انگلیس را به عهده گرفت. به لحاظ شدت عملموج و حمله شیمیایی توسط آب دریا، نیاز به سیمانی مقاومتر و بادوام­تر از مخلوط­هایسنتی شامل آهک مرده و پوزولان که زمان رومی­ها تا آن تاریخ در اروپا رایج بود، احساسگردید. سیمان سنتی برای تهیه ملات مقاوم در مقابل آب از دو قسمت آهک مرده مخلوطشده با یک قسمت پوزولان زئولیتی تشکیل می­شد که پس از کوبیده شدن با هم، طی ترکیببا آب ملات ساخته می­شد. از آنجا که اسمیتون به سیمان مورد نظر با مقاومت مناسب درمقابل آب دریا دست نیافت، با چندین نمونه آهک از منابع مختلف آزمایشاتی انجام داد.وی نتیجه گرفت که آهک مناسب برای ساخت بهترین ملات، از تکلیس سنگ آهک هیدرولیکی بهعنوان پیش زمینه شکل گیری سیمان پرتلند به همین زمان برمی­گردد. به همین خاط فانوسدریایی ادیتسون نقطه تحول مهمی در تاریخ توسعه سیمان پرتلند به علاوه حمل و نقلدریایی است. این فانوس دریایی تا زمان بروز گسیختگی در پی آن حدود 120 سال عمرداشته است. در سال 1818 مطالعات ال جی ویکات در فرانسه بر روی آهک هیدرولیکی منجربه تولید آهک هیدرولیکی ترکیبی با استفاده تکیس مخلوطی مصنوعی از سنگ آهک با درجهخلوص بالا و رس گردید. این تفکیک مقدمه تکنولوژی جدید سیمان پرتلند گردید که درسال 1824 توسط جوزف آسپدین بنّای انگلیسی به ثبت رسیده. در نتیجه در سازه­هایبندری و ساحلی، مصالح ساختمانی سنتی مانند چوب و سنگ طبیعی به تدریج جاری خود رابه بتن سیمان پرتلند داد که به عنوان مصالحی با فرم پذیری بیشتر و کارپذیری سهل­ترشناخته می­شد.

ظهور بتن مسلح در پایان قرن نوزدهم محرکواقعی برای گسترش سریع سازه­های دریایی در سراسر جهان را فراهم آورد و این امرباعث رشد بیشتر صنعت سیمان و بتن نیز گردید. البته در توسعه صنعت سیمان و بتن وصنعت دریایی در قرن نوزدهم ملت­های اروپایی بویژه انگلیسی­ها و فرانسوی­ها نقشهدایت کننده داشتند، زیرا برای گسترش انقلاب صنعتی در داخل و خارج، اقیانوس نوردییکی از ضروریات اساسی بود.

با توجه به اطلاعات بیشتر و دقیق­تر درخصوص دوام بتن که بویژه طی دو دهه اخیر در استانداردهای مختلف وارد شده است، می­توانانتظار داشت که سازه­های بتنی مسلح ساخته شده از دهه 1980 به بعد عملکرد رضایت­بخشیاز نقطه نظر دوام بتن داشته باشند.


فصل دوم

 

سازه­های دریایی و شرایط خاص محیطی بنادر

 

- طبقه­بندی سازه­های دریایی

اصطلاح «سازه­های دریایی» معمولاً بهلنگرگاه­های ساحلی، موج شکن­ها و سدهای آبگیری، حوضچه­های تعمیراتی خشک وباراندازها (اسکله­ها)، پایانه­های باربری، سرسره­های شناور ساحلی و سکوهای حفاریاطلاق می­شود. چنین توصیفی از سازه­های دریایی با توجه به عملکرد آنها شکل گرفتهاست. بر این اساس انواع وسیع سازه­های دریایی را می­توان به پنج گروه عمومی دسته­بندیکرد :

1-    سکوهای متکی به شمع

2-    تیغه­های انعطاف پذیر

3-    سازه­های وزنی

4-    سدهای توده­ای یا قلوه سنگی

5-    سازه­های شناور

هر یک از گروه­های مذکور شامل چندین نوعسازه با تفاوت­های اساسی در نحوه تحمل بارهای اصلی می­شوند. از طرف دیگر برای هرکدام از این انواع سازه­ها روش­های مختلف اجرایی وجود دارند، مانند بتن درجا، پیشساخته، جعبه­ای (سلولی) و پیش تنیده که دسته­بندی دیگری را ایجاب می­کند.

طبقه­بندی پیشنهادی فوق فقط انواع سازه­هایاساسی را شامل می­شود. سازه­های ترکیبی مختلف نیز وجود دارند، مانند دیوارهای مهارشده صلب، سازه­های ساندویچی بتن- فولادی و غیره.

 

بتن در محیط دریایی

از میان سه نوع مصالح اصلی سازه­ای یعنیفولاد، بتن و چوب، بتن مسلح رایج­ترین مصالح مورد استفاده در سازه­های دریایی است.بتن با سیمان پرتلند حدود یکصدسال پیش ابداع شده و یکی از وسیع­ترین مصالح صنعتیمورد استفاده در جهان گردیده است. دلایل متعددی برای این امر وجود دارد، از جملهمقاومت عالی بتن در مقابل آب، سهولت فرم­پذیری بتن در اشکال و اندازه­گیری مختلف،ارزان­تر بودن و سهولت دسترسی به مصالح تشکیل دهنده آن تقریباً در هر نقطه ازجهان. همچنین در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی، بتن در مقابل نفوذ آب شور بهترینمقاومت را از خود نشان داده است. تعداد وسیعی از اسکله­ها، حوضچه­های تعمیراتی،تیرها و پایه­های پل، موج­شکن­ها و تونل­های زیردریایی، گواه روشنی از پذیرش عمومیبتن به عنوان مصالح ساخت مناسب برای سازه­هایی است که در معرض محیط دریایی قراردارند. به ویژه در چند دهه گذشته، کاربرد بتن به عنوان مصالح سازه­ای اصلی دربسیاری از پروژه­های دریایی به صورت قابل ملاحظه گسترش یافته است به گونه­ای کهبرخی بر این عقیده هستند که قرن بیست و یکم قرن بتن در اقیانوس­ها خواهد بود.

 

 

 

محیط دریایی

آب دریاهای سراسر جهان شباهت­ها و تفاوت­هاییبا هم دارند که باید تا قبل از ساخت سازه­های بتنی طراحی شده برای صدها سال، بهوضوح مطالعه و بررسی شده باشد. در این قسمت بخشی از ویژگی­های عمومی فیزیکی-شیمیایی محیط دریایی که از نقطه نظر دوام بتن دارای اهمیت هستند را مورد بحث قرارمی­دهیم.

 

مواد آلی دریایی

جانوران دریایی شامل نرم­تنان غالباًروی سطح بتن متخلل که قلیاییت آن توسط شسته شدن کاهش قابل توجهی یافته، پیدا می­شوند.از آنجا که رشد این جانوران از عواملی چون حرارت، اکسیژن، میزان PH ، جریان دریایی و شرایط نور تأثیر می­پذیرند، عموماً به عمق حدود 20 متراز سطح دریا محدود می­شوند و در آب و هوای سرد مسئله­ساز نیستند.

 

درجه حرارت

دمای سطح آب دریا از کمترین مقدار C2-(نقطه یخ زدگی آب دریا) در مناطق سرد تا بالاترین مقدار حدود C30در مناطق گرمسیر تغییر می­کند. وقتی دمای سطح زیاد باشد، افت سریع دما در عمقمشاهده می­شود تا آنجا که دما به یک حالت یکنواخت حدود C2تا 5 در اعماق 100 تا 1000 متری می­رسد.

درجه حرارت آب دریا علاوه بر تأثیر برروی رشد مواد آلی دریایی تعیین کننده میزان و سرعت واکنش­های شیمیایی والکتروشیمیایی در بتن می­باشد. برای سازه­های بتنی واقع در آب و هوای گرم، حرارتممکن است به عنوان یک عامل تشدید کننده عمل کند، زیرا گرما یک منبع محرک انرژی استکه هم آغاز حمله و هم پیشرفت آن را در جریان مکانیزم خرابی­ها شتاب می­بخشد. قانونعمومی حاکم بر رابطه متقابل گرما و میزان واکنش­های شیمیایی بیان می­دارد که بهازاء افزایش حرارت به مقدار ده درجه سانتیگراد میزان واکنش­های شیمیایی دو برابرمی­گردد. در آب و هوای گرمسیری درجه حرارت روزانه هوا غالباً C40می­رسد و در نواحی نیمه محدود، مانند خلیج فارس، دمای هوا ممکن است به C50هم برسد. تحت چنین شرایطی، میزان تبخیر بالا بوده و منجر به رطوبت زیاد می­گردد.

 

فشار هیدرواستاتیکی

فشار هیدرواستاتیکی به عنوان یک نیرویمؤثر برای راندن آب دریا از میان ماده نفوذپذیر عمل می­نماید. در بتن­های خیلیمتخلخل عمل مویینگی در اثر فشار هیدرواستاتیکی افزایش یافته، می­تواند باعث انتقالآب شور به بخش­های خارج از آب غیرغوطه­ور شود، که در آن­ها سرعت تبخیر سطحی باعثایجاد فشارهای نمک کریستاله شده می­گردد. فشار هیدرواستاتیکی کامل می­تواند حتی دریک سوراخ نسبتاً کوچک مانند یک مجرای باز پیش تنیدگی یا حفره بجا مانده از برداشتنیک میله بالا رونده قالب لغزان اعمال گردد.

قابل ذکر است اثر جزر و مد، اثر امواجطوفان، اثر مه و رطوبت هوا و اثر ضربه و سایش یخ نیز از عوامل تأثیرگذار بروی سازه­هایدریایی می­باشند.

 

 

 

 

 

نتیجه­گیری و نکات قابل توجه

محیط­های دریایی عموماً محیط­های خشنبرای مصالح معمولی منجمله بتن مسلح
می­باشند. آب دریا عموماً دارای یونها و گازهای خورنده و جایگاه موجوداتی دریاییاست که برای مطالح ساختمانی مضر می­باشند. فشارهای هیدرواستاتیکی و تغییرات بالایدما که اغلب در نواحی ساحلی و محلی سازه­های دریایی وجود دارند، قادر به سرعتبخشیدن به تخریب مصالح ساختمانی می­باشند. طوفان­ها و بادهای شدید که موج­های بزرگرا ایجاد کرده­اند، گاه سازه­های بسیار محکم را دچار شکست کرده­اند. در قطب شمال وجنوب نیز قطعات یخ و یخچال­ها مشکلات زیادی برای سازه­های بتنی ایجاد نموده­اند.بنابراین محیط خشن و بسیار پیچیده اقیانوس­ها، موقعیت ویژه­ای را برای تلاش جدیمهندسین به منظور غلبه بر این مشکلات به وجود آورده است.

 

 

 


فصل سوم

 

علل و مکانیزم خرابی سازه­های بتنی در محیط دریایی بنادر

 

در شرایط واقعی کارگاه، مشاهده شده کهسازه­های بتنی بیشتر در اثر ترکیب تنش­های ناشی از سیکل­های گرم و سرد شدن، تر وخشک شدن، یخ زدن و آب شدن و خوردگی میلگردهای فولادی تخریب می­شوند. در سازه­هایبتن مسلح، پدیده الکتروشیمیایی خوردگی میلگردها تقریباً همیشه با ترک خوردگی و فروریختن پوش بتنی همراه می­باشد.

علت­های اساسی برخی از پدیده­های مضر کهفوقاً اشاره شد، به ترتیب اهمیت در ارتباط با دوام بتن در سازه­های دریایی بطورمختصر در این فصل مورد بررسی قرار می­گیرد. درک علت­های خرابی زمینه منطقی برایکنترل آنها را فراهم آورده، مبنای توصیه­های رایج برای بتن با دوام در محیط دریاییمی­شود.

 

خوردگی میلگردهای فولادی

خوردگی فولاد در بتن یک روندالکتروشیمیایی است که در آن پیل­های خوردگی عموماً به علت اختلاف بین غلظت یون­هاو گازهای موجود در مجاورت فلز تشکیل می­گردد. معمولاً میلگرد فولادی دارای یک فیلمنازک Feo.OH روی سطح خود می­باشد، که فولاد را در مقابل خوردگیمقاوم می­سازد. این محافظ در محیط قلیایی سیمان پرتلند هیدراته شده پایدار است،ولی هم با افت میزان قلیاییت محیط پیرامونی به PHکمتر از 11 و هم با حضور یون­های کلرید آسیب می­بیند. در بتن نفوذپذیر پدیدهکربناتاسیون نیز غالباً عاملی جهت کاهش PHمی­باشد. بتن در سازه­های دریایی جدید اساساً نفوذپذیر است و بنابراین کربناتاسیونخمیر سیمان به ندرت در این امر دخالت می­کند. از آنجا که آب دریا دارای غلظتبالایی از یون­های کلرید است، بنابراین یک علت عمومی از بین رفتن محافظ موضعیمیلگردهای فولادی نفوذ یون­های کلرید به سطح فولاد است. وقتی محافظ فولاد در بخش­هایاز آن یا به طور کامل شکسته شد، پتانسیل الکتروشیمیایی بطور موضعی بیشترین بارمنفی را می­یابد.

علاوه بر انهدام لایه محافظ دو شرط دیگرنیز باید به طور همزمان تحقق یابند تا خوردگی به میزان قابل ملاحظه­ای اتفاقبیفتاد. شرط اول دسترسی مداوم به اکسیژن و آب و شرط دوم هدایت الکتریکی بتن می­باشد.به دنبال عمل اکسیداسیون آهن، تبدیل آهن فلزی به زنگ ممکن است با افزایش قابل توجهدر حجم (به برزگی 600 درصد) همراه شود و این افزایش حجم می­تواند عامل اساسیانبساط و ترک خوردگی بتن باشد.

 

کنترل عوامل مؤثر برخوردگی میلگردهایفولادی

با ملاحظه مکانیزم ایجاد انبساط و ترکخوردگی بتن ناشی از خوردگی میلگردهای فولادی همچنانکه تشریح شد، آشکار می­شود کهمیزان کلرید موجود در بتن، حضور اکسیژن و رطوبت در سطح فولاد و مقاومت الکتریکی بتنعوامل مهم کنترل پدیده خوردگی هستند. در شرایط واقعی، به نظر می­رسد که نفوذکلریدها به درون بتن سخت شده در اثر نفوذپذیری آسانتر از روند بسیار کند انتشار درخمیر سیمان اشباع صورت می­گیرد. براساس تجربیات آزمایشگاهی یا کوتاه مدت کارگاهی،اختلاف در انواع سیمان به عنوان یک راه­حل ممکن در مقابل مسئله خوردگی نیز مطرحشده است.

نتیجه­ای که از وجود غلظت­های بالای یون­هایکلرید و سدیم در آب دریا گرفته می­شود این است که این یون­ها در طبیعت به سختیتشکیل کمپلکس (ترکیب) می­دهند و نمی­توان آنها را به مدت زیادی در محیط آبی بهصورت ترکیبات غیرمحلول نگه داشت.

در نتیجه مخلوط بتن با کیفیت بالا (نفوذپذیری کم) و بتن ریزی خوب (تراکم و عمل آوری صحیح، ضخامت پوشش بتنی کافی) بهترینمحافظ در مقابل نفوذ کلرید به درون بتن در محیط دریایی می­باشد. اما اگر به هر علتغلظت کلرید در سطح میلگرد فولادی از یک مقدار معین تجاوز نماید لایه محافظ فولادآسیب می­بیند، سپس حضور اکسیژن محلول در سطح فولاد و مقاومت الکتریکی بتن عواملکنترل کننده وضعیتی است که در ان خوردگی اتفاق خواهد افتاد.

 

عمل یخبندان

در مناطق سردسیر، یخبندان عامل مهمی درترک خوردن و تخریب بتن محافظت نشده می­باشد (به عنوان مثال بتن بدون مواد حبابهوازا). در بسیاری از نواحی ساحلی درجه حرارت هوا به میزان قابل ملاحظه­ای پایین­تراز درجه حرارت یخ زدن آب می­باشد. اما، وجود جریان­های هوای گرم از یخ زدن آب دریادر زیر لایه سطحی جلوگیری می­کند. فرآیند جزر و مد که دوبار در روز صورت می­گیردبتن ناحیه پاشیده شده آب دریا را در معرض دو سیکل یخ زدن و آب شدن قرار می­دهد، کهدر بسیاری از مناطق این پدیده بیش از دویست سیکل در سال می­گردد. بنابراین بدیهیاست که بخش عمده تخریب سازه در اثر عمل یخبندان، در ناحیه فوقانی پاشیده شدن آبدریا که در معرض بیشترین تعداد سیکل­های یخ زدن و آب شدن قرار دارد، صورت می­گیرد.

زمانی که آب در منافذ مویینه یخ می­زند،افزایش حجم در اثر یخ زدن آب باعث باز شدن منافذ می­باشد که این افزایش باید معادل9% حجم آب منجمد باشد و یا اینکه آب مازاد تحت فشار از محدوده­های اطراف نمونهخارج خواهد شد. در حین این فرآیند، فشار هیدرولیکی تولید گردیده و مقدار این فشاربستگی به فاصله تا «محدوده خروج» نفوذپذیری مواد حد واسط، و سرعت تشکیل شدن یخدارد. تجربه نشان می­دهد که فشارهای مخرب در نمونه اشباع خمیر تشکیل خواهد شد، مگرآنکه فاصله منافذ موئینه در خمیر سیمان حداکثر 3 یا 4 هزارم اینچ از محدوده خروجبیشتر نباشد. با بکارگیری مواد افزودنی مناسب جهت ایجاد حباب هوا، چنین محدوده­هایمناسب از نظر فواصل منافذ، حاصل می­گردد.

نتایج تحقیقات اخیر برروی بتن در معرضآب سرد در ناحیه جزر و مد نشان می­دهد که شوک­های حرارتی ناشی از سیکل­های تر وخشک شدن و یخ زدن و آب شدن ایجاد ترک­های میکروسکوپی در بتن کرده و با افزایش درجهاشباع آن، سطح بتن از بین می­رود و بدین ترتیب نفوذپذیری بتن افزایش یافته، همچنیندر مقابل حملات مختلف فیزیکی- شیمیایی آسیب پذیرتر می­گردد.

 

حملات مواد شیمیایی

سطح بتن اولین خط دفاعی در برابر آبدریا می­باشد. با دستیابی به پیوسته بتنی با کیفیت بالا و یا غیرقابل نفوذ، می­توانحمله شیمیایی آب دریا را به سطح محدود نمود. بنا به دلایل ذکر شده در مباحث قبلی،اگر بتونی نفوذپذیر باشد و نفوذ آب دریا در آن انجام شود، زمینه لازم برای انجامگرفتن واکنش­های آسیب رسان بین آب دریا و مواد تشکیل دهنده خمیر سیمان پرتلندهیدراته شده آماده می­گردد. یادآوری می­گردد که مقدمات تجزیه مواد سیمانی تشکیلدهنده بتن فراهم می­باشد، زیرا خمیر سیمان پرتلند هیدراته شده قلیایی است در حالیکه آب دریا حاوی یون­های اسیدی بوده، دارای PHنزدیک به خنثی می­باشد.

 

فشار حاصل از تبلور نمک­ها

در مواد متخلخل، فشار حاصل از تبلور نمک­هادر محلول­های اشباع ایجاد تنش­هایی می­نماید که ممکن است باعث ترک خوردگی و پوکشدگی گردند. چنین حالتی در پوشش دیواره تونل­ها و قطعات یا دیواره­های بتنینفوذپدیر رخ می­دهد، خصوصاً زمانی که یک وجه عنصر سازه­ای در معرض آب حاوی نمک (آبدریا) و وجوه دیگر در معرض هوای گرم (به عنوان مثال پدیده تبخیر) قرار می­گیرد. بهطور کلی هر چه درجه فوق اشباع بالاتر باشد، فشار کریستاله شدن نیز بیشتر خواهدبود. حتی برای درجه فوق اشباع پایین مانند 2، بلوری شدن کلرید سدیم می­تواند فشاریمعادل 600 اتمسفر اعمال نماید. در این حالت تنش حاصل به حدی خواهد بود که اغلب سنگ­هارا می­شکند.

آب حاوی نمک قادر است از طریق خاصیتموئینه داخل بتن نفوذ نماید و بدین ترتیب در محدوده تبخیر کریستاله شدن نمک باعثتخریب بتن می­گردد، که این تخریب مشابه خرابی ناشی از عمل یخبندان است. در نتیجهمحدوده پاشیده شدن آب دریا تخریب بتن تا حدی در اثر فشار حاصل از تبلور نمک است.در بخش­هایی از قطعات افقی بتنی که آب به صورت چاله راکد بماند، امکان بروز آسیبدیدگی ناشی از تبلور نمک وجود دارد. در مواردی که سیکل­های متعدد تبلور نمک رخدهد، تخریب و کنده شدن بتن از نوع «سوته پیاز» صورت می­گیرد که این پدیده به نامحلقه­های لیزگنگ نیز معروف است.

کیفیت سطحی بتن نقش مهمی در تعیین سرعترسوب گذاری نمک بر سطح سازه بتنی واقع در محیط دریایی ایفا می­نماید. بنابراین، دربتن ریزی مناسب، دستیابی به سطح صاف و غیرقابل نفوذ در درجه­ی اول اهمیت می­باشد.این مسئله خصوصاً در مورد مخلوط­های بتن حاوی میکروسیلیس حائز اهمیت است، زیرا اینمخلوط­ها چسبیده­اند و پرداخت سطح آنها مشکل می­باشد.

 

نتیجه کلی :

با توجه به بررسی علل متداول تخریب بتندر آب دریا، به نظر می­رسد که مکانیسم یکسانی در بسیاری از پدیده­های مخرب دخیل می­باشد.به عنوان مثال، در عمل یخبندان حمله سولفات، واکنش قلیایی- سنگدانه­ها، و یاخوردگی میلگردهای فولادی، برخی محققان بر این باورند که انبساط­ها مربوط به ایجادفشارهای هیدرولیکی است. در حقیقت، در تمامی این موارد «درجه اشباع آب ریختن» که بهنفوذپذیری وابسته است. نقش مهمی را ایفا می­نماید. تحقیقات انجام شده نشان می­دهدکه تنش­های حرارتی ایجاد شده در اثر سرد شدن نامناسب محصولات عمل آوری شده دربخار، یکی از عوامل ایجاد ترک­های میکروسکوپی است و این پدیده عامل اصلی تشدیدنفوذپذیری بتن در سازه می­باشد. لازم است انتخاب مصالح تشکیل دهنده، نسبت­هایاختلاط و عملیات اجرایی بتن با دقت فراوانی انجام شود تا زمانی که سازه در معرضدرجه حرارت­های شدید قرار می­گیرد ترک­های میکروسکوپی کاهش یابند.

 

 

فصل چهارم

 

مواد و مصالح مناسب و طرح اختلاط بتن با دوام در محیط دریایی

 

با توجه به عملکرد بتن در محیط­هایدریایی و مرور دلایل اصلی خرابی­های بتن طی فصول گذشته واضح است که نفوذپذیری بتنمهمترین عامل تعیین کننده دوام طولانی مدت می­باشد. بنابراین، برای احداث هر سازهجدید نه تنها انتخاب مصالح و نسبت­های آنها برای مخلوط بتن که باعث تولید محصولیبا نفوذپذیری کم شود حائز اهمیت است، بلکه می­بایستی آبندی سازه در طول عمر مفیددر حد لازم رعایت گردد. به طور خلاصه، دقت کافی برای سه مورد ذیل در احداث سازه­هایبتنی باید در نظر گرفته شوند:

-       انتخاب مصالحتشکیل دهنده بتن و نسبت­های اختلاط

-       عملیات اجرایصحیح بتن

-       جلوگیری ازعریض شدن ترک­های ریز موجود در بتن به هنگام بهره­برداری

تکنولوژی ساخت بتن با مقاومت زیاد ونفوذپذیری بسیار کم مدتهاست که بوجود آمده است و در روش­های اجرایی و آیین­نامه­هایفنی بیان شده است. با این حال هنوز خیلی زود است که قضاوت قاطعی در مورد این روش­هاصورت گیرد، اگر چه نتایج حاصل رضایت بخشی می­باشند. برای مثال هیچگونه گزارشی ازخرابی در مورد دوام بتن­های با مقاومت زیاد و نفوذپذیری کم که در سازه سکوهای بتنیدریای شمال استفاده شده­اند، گزارش نشده است، این در حالی است که عمر بعضی از آنهابه 20 سال هم می­رسد. از سوی دیگر، علائم خرابی در بتن پل راه بین عربستان وبحرین، در بحرین پس از 15 سال از زمان ساخت، گزارش شده است.

 

طرح اختلاط بتن با دوام (توانمند)

در روش­های مختلف طرح اختلاط بتن، هدفتعیین نسبت­های اختلاط مناسب و ضمناً اقتصادی مصالح تشکیل دهنده بتن می­باشد تابتوان با ساخت اولین مخلوط به خواسته­های طرح و نیز براساس حداقل هزینه نزدیکگردد. با توجه به تغییرات قابل ملاحظه در کیفیت سنگدانه­ها، سیمان، مواد پوزولانییا مکمل سیمان و مواد افزودنی، ارائه طرح اختلاط براساس توسعه تئوریک بسیار مشکلبوده و اغلب این روش­ها براساس تجربه و کارهای آزمایشی استوار شده­اند.استانداردهای متفاوت مصالح و ضوابط مختلف پذیرش نیز به این مشکلات می­افزاید.البته مزیت این امر، دسترسی به بتن­هایی با خواص تقریباً یکسان ولیکن با روش­هایمختلف می­باشد. به هر حال با توجه به آزمون و خطا بودن اکثر روش­های طرح اختلاط،باید پذیرفت که انجام یک طرح و طراحی نسبت­های مصالح می­تواند به عنوان شروع کارتلقی گردد و با آزمون­های مختلف این نسبت­ها را اصلاح نمود.

روش­ها مختلف طرح اختلاط موجود برای بتن­هایمعمولی و متداول که تنها با سیمان و سنگدانه و آب، ساخته می­شوند کاربرد داشته ونتایج قابل قبولی نیز بدست داده است. اما امروز با توجه به ساخت بتن­ها با خواصمختلف و در نظرگیری دوام و شرایط محیطی که بتن در آن قرار می­گیرد و به دلایلدیگری که اشاره می­گردد، این روش­ها قابل قبول نبوده و می­بایست اصلاح گردند. ازتغییرات عمده در مخلوط­های بتنی، کاربرد نسبت­های کم آب به سیمان در مخلوط­هاست کهبا کمک مواد فوق روان کننده کارایی بتن تأمین گشته و مقاومت بالایی حاصل می­گردد.مصرف مواد پوزولانی و مکمل سیمان نظیر خاکستر بادی، دوده سیلیس، پوزولان­های طبیعیو مواد سیمانی نظیر سرباره­ها در بتن­های جدید از دیگر تغییرات در طراحی مخلوط­هایبتنی است. امروزه می­توان با انجام آزمایش­های مخلوط­های مختلف و با استفاده ازبرنامه­های کامپیوتری تا حدودی از کارهای تکراری و طولانی مدت کاست.

 

 

 

انتخاب مصالح تشکیل دهنده بتن

تا اواسط قرن حاضر، مخلوط­های بتنیعموماً از 4 جزء تشکیل می­شدند : سیمان، آب، سنگدانه­های ریز و سنگدانه­های درشت.ولی اغلب بتن­های تولید شده امروزی محصولی چند جزئی شامل یک یا چند ماده افزودنیعلاوه بر جزء اصلی می­باشند. از سوی دیگر برای هر جزء معمولاً تولید کنند. انتخاب­هایمتعددی دارد که بروی هزینه محصول نهایی و رفتار آن در حالت بهره­برداری مؤثر می­باشد.بنابراین، قبل از بحث در مورد نسبت­های اختلاط، آگاهی از انتخاب­های قابل دسترس درمورد سیمان­ها، مصالح سنگی و مواد افزودنی سودمند خواهد بود. معمولاً انتخاب مصالحیک هنر است. ارزیابی آیین­نامه­های فنی و روش­های پیشنهادی فعلی گام نخست به سویشناخت و آگاهی از این هنر می­باشد. در یک مخلوط چند جزئی، اثرات اندر کنش مواد بهسهولت قابل پیش بینی نیست. استفاده از نتایج مخلوط­های آزمایشی در آزمایشگاه ومحیط کارگاه برای دستیابی به راه­حل­های بهینه ضروری به نظر می­رسد. «با توجه بهاینکه بحث طرح اختلاط، بحثی تخصصی و بسیار طولانی همراه با جدول­های متعدد می­باشداز پرداختن بیشتر به این موضوع خودداری می­کنم.»

 

 

                                                فصلپنجم

 

روش­های اجرای مناسب جهت ساختن بتن با دوام

در محیط دریایی

 

کلیات

برای احداث سازه­های بتنی با دوام،انتخاب مناسب مصالح و نسبت­های اختلاط تنها گام اول است. توجه کافی نیز باید بهتولید بتن و روش­های اجرایی نمود. آگاهی رو به رشد در صنعت ساختمان سازی با بتن،چنین نشان می­دهد که سنین جوانی بتن (سنین اولیه بعد از تولد) نقش مهمی در تعیینعمر مفید دارد. در حرفه پزشکی کاملاً مشخص است که برای دستیابی به هدف سلامتی یکانسان، کودک تازه متولد شده در حین گذراندن سنین اولیه خود به مراقبت­های بخصوصیدارد. چیزی شبیه همین موضوع باید در مورد بتن اعمال گردد، اگر چه تعریف دقیق وواضحی از اینکه سنین اولیه چقدر باشد، درست نیست. بتن شناسان بر این باورند کهنقایص اکتسابی بتن تازه ناشی از افت کارایی قبل و بعد از بتن­ریزی، جدایی دانه­هاو آب انداختگی در حین گیرش و سخت شدن اولیه، و نرخ غیرمعمول و آهسته سخت شوندگی(دستیابی به مقاومت) باعث خرابی و آسیب همیشگی بتن شده و عمر مفید آن را کاهش می­دهد.در مورد بتن، معمولاً سنین اولیه به 24 ساعت اول پس از تولید و ساخت بتن اطلاق می­گردد.

 

 

ساخت و حمل بتن

آب و مواد افزودنی مایع را می­توان بهصورت حجمی و یا وزنی به مخلوط اضافه کرد ولی برای اجزاء جامد مخلوط بتن، سنجش وزنیدقیق­تر است. امروزه اغلب بتن­های تولیدی، با دستگاه­های ساخت بتن آماده که بصورتاتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک هستند، کنترل و عرضه می­شوند. در برخی از کشورها اغلباز تراک مسیر به جای مخلوط کننده­های مرکزی استفاده می­شود، زیرا در حالت اول سهمرحله عملیاتی ساخت، مخلوط کردن و حمل بتن به محل کارگاه، به یک مرحله عملیاتیتبدیل شده و با یک دستگاه انجام می­پذیرد.

مراحل مخلوط کردن و ترتیب تغذیه مخلوطبر خواص محصول نهایی تأثیر قابل ملاحظه­ای دارد. مخلوط­های همگن با مشخصه­هایمقاومتی بهتر، هنگامی حاصل می­شوند که سیمان و میکروسیلیس یا مواد پوزولانی دیگر،در ابتدا بواسطه مخلوط کردن با سرعت بالا و یکنواخت توزیع گردند و آب و فوق روانکننده مخلوط اضافه شوند. سپس سنگدانه­ها در مرحله بعدی اضافه شوند. همچنین ازآنجایی که بتن با اسلامپ بالا تمایل به آفت اسلامپ نسبتاً بیشتری به هنگام حملدارد، توصیه می­شود که قسمتی از آب مخلوط و حدود یک سوم میزان لازم ماده فوق روانکننده، نگهداشته شده و در محل کارگاه و قبل از بتن­ریزی اضافه شوند.

حمل بتن به کارگاه باید تا حد امکان باسرعت بیشتری انجام شود تا آفت روانی که باعث دشواری عملیات بعدی مانند ریختن،تراکم و پرداختن بتن است، حداقل گردد.

بسته به نوع و محدوده کار، انواع مختلفوسایل برای حمل بتن به کارگاه در دسترس می­باشد. برای انتخاب دستگاه، علاوه برهزینه، هدف اولیه اطمینان از این امر است که در مخلوط بتن به هنگام حمل، جدا شدندانه­ها روی نمی­دهد. برای مثال، در مورد کامیون­های حمل بتن آماده، مخلوط شدنپیوسته جهت ساخت کامل بتن باید تضمین گردد. این بدان معنی است که تیغه­های تراکمیکسر به طور منظم باید مورد بازبینی از لحاظ پارگی و خرابی فزاینده قرار گیرد تااز ساخت بتن با دانه­های جداشدنی شدید در داخل مخلوط کن جلوگیری شود.

 

ریختن بتن

در کارگاه برای جلوگیری از دانه­ها، بتنباید در نزدیکی موقعیت نهایی قرارگیری خود ریخته شود. عموماً بتن تازه در لایه­هایافقی با ضخامت یکنواخت ته­نشین می­شود و هر لایه به وسیله ویبراتورهایی قبل ازریخته شدن لایه بعد متراکم می­گردد. سرعت ریختن باید با دقت کنترل شود تا زمانی کهلایه جدید ته­نشین می­شود لایه قبلی هنوز در حالت خمیری می­باشد. این امر از تشکیلدرزهای سرد یا صفحات با امکان ورقه شدن مانند وقتی که بتن تازه روی بتن سخت شدهقبلی ریخته می­شود ممانعت می­کند.

 

 

عمل آوری و باز کردن قالب­ها

عمل آوری مناسب به منظور حصول مقاومتمطلوب، نفوذناپذیری و دوام طولانی و کافی به منظور رسیدن به بلوغ (مقاومت مطلوب)در دماهای بالاتر از یخ­زدگی، قسمت­های مسطح به وسیله غوطه­ور کردن، و ستون­ها،تیرها و اعضای دیگر معمولاً با بخار و یا پوشش دادن به وسیله پارچه­های کرباس عملآوری می­شوند. این روش­ها موجب سرد شدن از طریق تبخیر می­شود که برای سازه­هایحجیم به ویژه در هوای گرم سودمند است.

زمانی که دمای محیط اطراف از دمای یخزدن کمتر باشد، بتن را باید به وسیله پتوهای عایق کننده محافظت کرده و با بخار یاقالب­های گرم شونده با حرارت و یا لامپ­های مخصوصی عمل آورد. به عنوان گزینه­ایدیگر، در هوای سرد، دمای بتن تازه را می­توان با گرم کردن آب مخلوط و یا سنگدانه­هابالا برد.

عمل آوری و باز کردن قالب­ها آخرینمراحل عملیات در احداث سازه­های بتنی هستند که تأثیر جدی بر روی مقاومت، نفوذپذیریو دیگر خواص محصول بدون توجه به کیفیت مصالح تشکیل دهنده بتن و نسبت­های اختلاطبکار رفته دارند. زمان برداشتن قالب­ها اهمیت اقتصادی قابل توجهی دارد، زیرابرداشتن زودهنگام قالب­ها باعث اجرای سریعتر قطعات دیگر و پایین نگهداشتن هزینهاجرا می­شود. از سوی دیگر قبل از اینکه بتن به مقاومت کافی برسد، حذف قالب­ها رانباید تا زمانی که بتن به قدر کافی برای تحمل بار مرده و سایر بارهای احتمالی درحین اجرا مقاوم باشد، باز کرد. همچنین از آنجا که بتن سطحی به عنوان اولین خط دفاعدر برابر مایعات خورنده نقش اساسی دارد، بتن باید به قدر کافی و به منظور جلوگیریاز هر گونه خرابی سطحی در زمان باز کردن قالب­ها سخت شده باشد. این امر به ویژه درباز کردن قالب­ها در طی زمانی که ترک­های حرارتی امکان تشکیل بر روی سطوح نمایاننسبتاً گرم بتن در مجاورت نسیم سرد یا آب عمل آوری خیلی سرد داشته باشد، حائزاهمیت است. تحت چنین شرایطی، عایق کردن سطح بتن بلافاصله پس از برداشتن قالب­هامناسب خواهد بود.

 

 

 

 

عوامل خاص برای رسیدن به دوام بهتر

از موارد دیگری که باید برای رسیدن بهدوام مورد نظر مورد توجه قرار گیرد در نظر گرفتن و رفع کردن، ترک­های ریز بوجودآمده پس از گرفتن بتن، درزهای اجرایی، ترک­های حرارتی است که می­تواند با نفوذ بهداخل بتن به میلگردها آسیب برساند و مشکلاتی که در فصول گذشته اشاره شد را بوجودآورد. یکی از روش­های رفع نقص این موارد درزگیری این ترک­ها با روش­های مربوط استو روش دیگر که جنبه پیش­گیری را دارد پوشش دادن آرماتورها با روش­های زیر است:

الف) پوشش روی (گالوانیزه)

ب) پوشش­های اپوکسی

و همچنین استفاده از آرماتورهای آلیاژی،ممانعت کننده­های خوردگی، و حفاظت کاتدی است.

در محافظت کاتدی با القاء جریان به کمکیک منبع جریان الکتریکی و یک فداشونده (که از یک فلز مانند روی، آلومینیوم یامنیزیم تشکیل شده) فلز را در شرایط مصونیت قرار می­دهند.

حفاظت کاتدی می­تواند به عنوان یک روشکارآمد برای بسیاری از سازه­های بتنی مسلح از جمله سازه­های ساحلی بکار برده شود.در آمریکا ثابت شده که برای دال یلها که آلوده به نمک هستند، به منظور جلوگیری وتوقف خوردگی بهترین روش حفاظت کاتدی است.


فصل ششم

 

تعمیرات سازه­های بتنی

 

کلیات

در دو دهه گذشته خرابی­های وسیعی درسازه­های بتنی در اثر مسائل دوام، شیوع پیدا کرده است. برآورد خسارات اقتصادی دراثر چنین خرابی­هایی بسیار قابل ملاحظه است. ارزیابی­های متعددی حاکی از آن است کهاندازه و شکل تعمیر و نیاز به گسترش کارهای تعمیراتی زیاد بوده و بنابراین روند روبه افزایش در تعمیر بتن و نوسازی ساختمان­های آسیب دیده و جدید ایجاد شده است.تعمیر و نگهداری در طول دو دهه گذشته رشد صعودی داشته و از 25% تا 50% فعالیت­هایساختمانی را شامل شده است.

در این فصل سعی شده است که اطلاعاتمربوط به تکنولوژی تعمیر سازه­های دریایی و زیرآبی ارائه گردد.

 

 

 

مسائل ویژه سازه­های دریایی و زیرآبی

تعمیر سازه­های دریایی و سازه­هایهیدرولیکی غالباً در زیر سطح آب صورت می­پذیرد. شیوه­های سودمند در کار تعمیرزیرآب، بتن­ریزی با قیف و لوله، بتن با مصالح پیش آکنده با پمپ کردن، استفاده ازملات­های زودگیر و لفاف بندی (درزبندی) هستند. معمولاً غواص­ها در تمیزکاری، بتنبرداری، نصب قالب­ها و میلگردها و نیز هدایت بتن ریزی کمک می­کنند.

 

آماده سازی بستر کار

هنگامی که وسعت تخریب ارزیابی گردید وبرنامه تفصیلی تعمیر مشخص شد، آماده سازی سطوح تعمیر شروع می­شود. همه خرده سنگ­هایقسمت­های لق و جدا شده بتن­های خرد شده یا به شدت ترک خورده و در مواردی میلگردهایبسیار آسیب دیده برداشته می­شوند.

بتن­برداری و فولادبری در زیر آب دارایمشکلات جدی می­باشد که رفع آن نیازمند تجهیزات خاصی است. انتخاب روش برش با توجهبه طبیعت کار انجام می­شود، برای مثال برش حرارتی می­تواند همزمان فولاد و بتن راببرد در حالی که از فواره آب پرفشار می­توان فقط برای بتن­برداری و آماده کردنآرماتورها برای تعمیر استفاده کرد. معمولاً بیش از یک روش برای برداشتن بتن صدمهدیده و تمیز کردن سطح آن به کار می­رود.

مرحله بعد از برداشتن بتن و آرماتورآسیب دیده، آماده­سازی آرماتور است. ضروری است که بلافاصله بعد از پاکسازی سطحتعمیر انجام شود زیرا قشر میکروبی نازکی به سرعت سطح بتن را فرا می­گیرد. چنینقشری برچسبندگی بتنِ جایگزین شده و مصالح رینی اثر نامطلوب دارد. رشد میکروبی رامی­توان با استفاده از مواد زیست کش و مواد فعالساز سطحی تا حدی به تأخیر انداخت.

 

وصله کاری

وصله کاری عموماً برای جلوگیری از تخریببیشتر انجام می­شود. دو نوع مصالح جهت تعمیر وجود دارد، مصالح سیمانی اختصاصاًترکیب­بندی شده تجاری و مصالح رزینی.

برای مرمت در زیر آب از رزین­های پلیاستری و ایوکسی­ها با ترکیب­بندی خاص همراه با شیوه­های مناسب برای کار با ملات­هایرزینی در آب استفاده می­کنند. مواد مورد استفاده باید دارای مقاومت فشاری زیاد،نفوذپذیری کم، چسبندگی خوب و گرمازایی کم با گرادیان حرارتی یکنواخت باشند. چنینمصالحی می­توانند بر برخی از مشکلات کار با رزین­ها غلبه کنند؛ مشکلاتی مثل : 1)اختلاف مدول الا شیشه بین رزین عمل آمده و بتن در مواردی که ویژگی­های طراحی سازه­ایبتن مهم باشد. 2) چسبندگی ضعیف به بستر کار در مواردی که نسبت سطح تعمیر به حجم آنآنقدر نباشد که حرارت تولید شده در اثر عمل آمدن را به خوبی دفع کند.

انواع بتن­های اپوکسی مخصوص کار در سطوحقائم زیرآب تولید شده­اند. بتن را در حالت خشک با هم مخلوط می­کنند که توسط غواصیا وسایلی با طراحی خاص در محل قرار می­گیرد.

 

تزریق به ترک

پس از مخشص کردن وسعت ترک خوردگی، کارتعمیر با تزریق در آن انجام می­پذیرد. بسته به عرض ترک از دوغاب­های سیمان یا رزین­هایاپوکسی خالص می­توان استفاده کرد. دوغاب­های سیمان معمولاً برای ترک­هایی به عرضبیشتر از 3 میلی­متر مناسبند. هر چند که معمولاً به علت امکان شسته شدن سیمان دردوغاب­های سیمان، استفاده از رزین­هالی اپوکسی ترجیح داده می­شود.

اولین گام در تعمیر ترک­ها، حفر سوراخ­هایتزریق به عمق 50 میلی­متر در امتداد خط (مسیر) ترک و یا فاصله­های متناسب با عرضترک (از 100 تا 300 میلی­متر) است. بعد از آن باید خط ترک را با فواره آب کاملاًپاک کنند تا آغشتگی­های آن رفع شود. ترک را با بتن اپوکسی یا تعبیه لوله­هاس کوچکیدر کف ترک و سطح­بندی آن درزگیری می­کنند. لوله­های تزریق را در سوراخ­های تزریقوارد می­کنند تا از آب بند شدن درز اطمینان حاصل شود. سپس رزین را از ظرف تحتفشاری که حاوی رزین از پیش مخلوط شده است، به نقاط تزریق می­رسانند. یا اینکه رزینو سخت کننده­ها را می­توان به طرف نقاط تزریق راند تا در آنجا پیش از تزریق با هممخلوط شوند. از بهبودها در این روش، به کارگیری مدول تزریق رزین است که طی آن رزینو سخت کننده تا لحظه تزریق جداگانه نگهداری می­شوند. با این روش می­توان رزیناپوکسی را تا عمق 150 متری هم به کار برد.

تزریق از پایین­ترین سوراخ آغاز می­شودو تا زمانی که رزین از سوراخ بعدی واقع در سطح بالاتر بیرون بیاید، ادامه می­یابد.سپس سوراخ پایینی بسته می­شود و لوله تزریق به سوراخ بعدی انتقال می­یابد.

 

تعمیر در مقیاس بزرگ

در تعمیرهای بزرگ مقیاس که کاربرد رزین­هایاپوکسی مناسب نیست، می­توان از دوغاب­های سیمانی استفاده کرد. در مواردی که حجمزیادی از دوغاب سیمانی لازم است، بتن ریزی حجیم در زیر آب مورد توجه قرار می­گیرد.وسایل کار باید چنان طراحی شوند که از هر گونه نشتی ممانعت به عمل آید. برای کاهشعملیات درون آبی، باید از لوله­های ورودی و لرزاننده­های بیرونی استفاده کرد. پساز آماده سازی قالبندی بازبینی نهایی جهت گیاهان دریایی و سایر آغشتگی­ها، پیش ازریختن بتن تعمیری لازم است.

بتن­ریزی در زیر آب را باید به گونه­ایانجام داد که تماس بین بتن و آب به حداقل برسد. در مواردی که از مخلوط­ها باچسبندگی زیاد و همراه با مواد افزودنی ضد شستگی برای تعمیر استفاده می­شود، می­تواناز روش­های معمول بتن­ریزی بهره برد. روش­های اصلی بتن ریزی در زیر آب عبارتند از: کاربرد صندوق از ته بازشو، پمپ، قیف و لوله و بتن کیسه­ای.

صندوق ته باز شو را در مورد بتن توده­ایبه کار می­برند. عیب­های اساسی این روش طولانی بودن زمان بین نوبت­های بتن­ریزی، وهمگنی اندک به علت آب شستگی­های حین نوبت­های بتن­ریزی، و همگنی اندک به علت آبشستگی­های حین نوبت­های بتن ریزی هستند اگر چه در روش قیف و لوله، از مخلوط­های باچسبندگی کمتر استفاده می­شود، چرا که به علت کمتر کردن اثر شستگی مناسب­تر است.پمپ وسیله مناسبی برای بتن ریزی در قالب است. بتن چسبنده به کف قالب پمپ شده، درنتیجه آب از طریق مجاری به بالای قالب رانده و خارج می­شود. در این حالت می­توانلایه بالایی بتن را که به علت تداخل با آب ضعیف شده است، با ادامه پمپ کردن بتنخارج کرد. از بتن کیسه­ای که اغلب شامل کیسه­های گونی تا نیمه پرشده از بتن است دراتصال بین اجزاء استفاده می­شود.


فصل هفتم

 

مطالعات موردی سازه­های خلیج فارس

 

مقدمه

خرابی­های گسترده و گاه زودرس سازه­هایبتنی در سواحل و بنادر خلیج فارس به ویژه استان هرمزگان نظر اکثر کارشناسان و دستاندرکاران کارهای عمرانی را به خود معطوف کرده است. این خرابی­ها به ویژه در سازه­هایکنار دریا و بنادر از شدت بیشتری برخوردار است.

طی چند سال گذشته بررسی و مطالعاتگسترده­ای توسط کارشناسان در منطقه بررسی این سازه­ها انجام شده است. خرابی­ها دراکثر این سازه­ها چه در منطقه هرمزگان و چه در استان­های بوشهر و سیستان و بلوچستانو خوزستان و جزایر کیش و ابوموسی به دلیل ضعف بتن ساخته شده و خورندگی بالای محیطاتفاق افتاده است. در این بررسی­ها عمده خرابی­ها بر روی سازه­های بتنی مسلح بودهو علت اصلی خرابی نفوذ یون کلرید و زنگ زدگی آرماتور و ترک و ریختن بتن روی آنتشخیص داده شده است.

در هرمزگان علاوه بر سازه­های واقع دربنادر شهید رجایی و شهید باهنر و اسکله شهر، پل­های بتنی و چند ساختمان مسکونی واداری نیز مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته­اند. در قسمت ساختمان­های کنار ساحل درمجتمع بندری شهید رجایی خرابی­های قابل ملاحظه­ای بروز نموده است که حتی بعد ازتعمیر نیز مجدداً دچار خوردگی و خرابی شده­اند.

بررسی علل خرابی­ها

برای شناسایی وسعت و عمق عیوب و علت فنیآنها لاجرم از روش­های متفاوت استفاده شد. روش مشاهده عینی به عنوان اولین گام واولین مرحله انتخاب شد و نتایج مشاهدات به وسیله سه گروه مختلف در فرم­های مخصوصثبت گردید. سپس با نمونه­برداری دستی در نقاط از پیش تعیین شده و روی سازه­هایمشخص شدت تخریب در عمق بتن و بخصوص روی میلگردها مشاهده شد. با توجه به وسعت قابلتوجه بندر، حدود 500 متر اسلکه، 5510 متر دیوار انبارها و انبارهای ترانزیت، 4000متر دیوار سکوی بارانداز، بیش از 420 متر ستون سازه­ای امکان تأثیر بیشتر عواملخورنده محیط دریایی بر محل نمونه­ها وجود داشت لذا برای جلوگیری از وقوع این مسئلهو در عین حال تسریع در عملیات شناخت، وسعت و عمق خرابی­ها تصمیم گرفته شد از سیستمآزمایشات غیرمخرب استفاده شود. امکانات آزمایشات غیرمخرب در کشور بسیار محدود استو معدود واحدهای مجهز نیز به دلیل عدم شناخت جزئیات امر و لزوم تطبیق ابزار باشرایط محل و تحلیل صحیح ارقام مکانیکی و تبدیل آنها به عوامل شناخت وضعیت و تعیینوضعیت خرابی و زوال با عدم موفقیت رو به رو شده­اند. از میان کلیه آزمایشاتغیرمخرب با توجه به نیاز پروژه و امکانات زمانی و مکانی آزمایشات و شرح ذیل انتخابشد :

1-    آزمایش تعیین پوشش بتن روی آرماتور

2-    آزمایش تعیین وضعیت خوردگی آرماتور در بتن از طریق نیمپیل

3-    آزمایش چکش اشمیت برای تعیین مقاومت

4-    آزمایش تعیین کربناتاسیون

5-    آزمایش مغره­گیری به منظور تعیین میزان پیشرفت یون کلریددر نمونه­ها

6-    تعیین میزان یون سولفات در نمونه­های مغذه.

به علت حجم زیاد کار و زمان کار و باتوجه به نتایج بازدیدهای نظری، اجبراً تعدادی نمونه برای آزمایش انتخاب گردید تابتوان از نتایج حاصله حدود خرابی را به دست آورد.

نتایج این آزمایشات در کتاب بتن در محیط­هایدریایی از صفحه 219 الی 228 به چاپ رسیده است که برای آگاهی از آن می­توانید بهمراجع فوق الذکر مراجعه کنید.



مراجع


1-    کتاب بتن در محیط دریایی، نوشته علی اکیر رمضانیان پور،منصور پیرایش

2-    آیین نامه بتن ایران، سازمان مدیریت و برنامه­ریزی

3-    دوام بتن و نقش سیمان­های پوزولای، نوشته علی اکبررمضانیان پور، منصور پیرایش، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1376)

4-    تعمیر و حفاظت سازه­های بتنی، ترجمه : علی اکبر رمضانیانپور، رضا پاشایی، انتشارات نوپردازان (1381)

5-    دستنامه اجرایی بتن، ترجمه : علی اکبر رمضانیان پور،شاپور ملاحونی، منصور پیرایش، انتشارات علم و ادب (1380)

 

 

 


or
or
A password will be send on your post
Registration