تعریف بتن - تاریخچه و کاربرد انواع بتن و بتن ریزی

تعریف بتن - تاریخچه و کاربرد انواع بتن و بتن ریزی

کد مطلب : 521

تعریف بتن ( تاریخچه و کاربرد انواع بتن و بتن ریزی )

بتن و فولاد دو نوع مصالحیهستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمانپلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی واداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دوپیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنادنبال می شود،بتن و فولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند.فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواصآن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتناست. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوعسیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی ازخواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبرانناپذیری را به دنبال داشته باشد.

با توجه به پیشرفت علم وتکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ایداشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده میشود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی ازسیمانها که حاوی پوزولانها ،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهنگدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد.ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشارهیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.

بتن به طور کلی محصولی است کهاز اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایطمحیطی خاصی به دست می آیدو دارای ویژگیهای خاص است.

اولین سؤالی که پیش می آیداین است که چه رابطه ای بین تشکیل دهنده بتن باید وجود داشته باشد تا یک بتن خوببه دست آید و اصولا بتن خوب دارای چه شرایط و ویژگیهایی است. رابطه بین اجزاءتشکیل دهنده بتن،در خواص فیزیکی و شیمیایی و همچنین نسبت اختلاط آنها با هم است.چهاگر مصالح یا آب و سیمانی با خواصی مناسب بتن با هم مخلوط گردند و در شرایط ومحیطی مناسب به عمل آیند،یقینا بتن خوبی حاصل می شودو اصولا بتن خوب، بتنی است کهدارای مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخشی باشد. رسیدن به یک مقاومت فشاری دلخواه ورضایت بخش بدین معناست که سایر خواص بتن مانند مقاومت کششی، وزن مخصوص، مقاومتدربرابر سایش، نفوذ ناپذیری، دوام، مقاومت دربرابر سولفاتها و ... نیز همسو بامقاومت فشاری، بهبود یافته و متناسب می شوند.

اگر چه شناخت مصالح مورد مصرفدر ساخت بتن و همچنین خواص مختلف بتن کار آسانی نیست اما سعی می شود به خواص عمومیمصالح و همچنین بتن پرداخته شود.

بتن اینک با گذشت بیش از 170سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات وپیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساختو سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، پل ها، تونل ها، سدها، اسکله ها،راه ها و سایر سازه های خاص دیگر، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.

اینک حدود سه تا چهار دهه استکه کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است.اکنون کاملاً مشخص شده است که توجه به مقاومت تنها به عنوان یک معیار برای طرح بتنبرای محیطهای مختلف و کاربریهای متفاوت نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که دردرازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتندر محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفتهاست.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان وبا شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگیخاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات ودستورالعمل ها واستانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحانو مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشتهاند.

در مواد تشکیل دهنده بتن نیزتحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارمبتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یکافزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمانهای مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشترشده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه ازنظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد. در سازه های بتنی مسلح نیزجهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز موادپلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجهبه نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژهداشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد.کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دودهسیلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن هایخیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحملضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوششهای فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه موادجدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشارهخواهد شد.

 

افزودنی های خاص در شرایطویژه :

برای ساخت بتن های ویژه درشرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش موادافزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی کهدمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این مادهامروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا وبعضی کشورهای اروپایی است.

ساخت افزودنی های فوق روانکننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامینآن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتنپیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفتهشد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشترییافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف درشرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومتزیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهنگدازی و خاکستر بادی) بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آبو ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.

بتن های با کارآیی بسیار زیادکه چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحولجدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشتهو خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهایمشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطرجدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتیطولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرحاختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصدحجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود.نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. باروش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برایمصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانرویبتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

 

بتن های با عملکرد و دوامزیاد

از آنجا که رسیدن به مقاومتبالا در بتن از اهداف دست اندرکاران کارهای بتنی در دو دهه اخیر بوده است، ابتدااین نوع بتن با مقاومت بیش از MPA50 ساخته شد.با پایین آوردن نسبت آب به سیمان تا حد 3/0 رسیدن به چنین مقاومتهاییبسیار آسان است. برای ساخت بتن هایی با مقاومت بیشتر و در حد Mpa 110-80 و برای تقویت ناحیه فصل مشترک سنگدانهدرشت و خمیر سیمان مواد سیلیسی فعال و غیر بلوری به نام دوده سیلیس به کار گرفتهشد. همزمان سنگدانه هایی با مقاومت بیشتر و با دانه بندی مناسب تر و با کنترلحداکثر اندازه سنگدانه در این مخلوط ها به کار رفت.

از آنجا که در کاربرد این بتنگاه مقادیر بالایی سیمان و بیش از 400 کیلوگرم (حتی تا 500 کیلوگرم) مصرف می شد،علاوه بر گرانی این بتن، ترک هایی نیز حین ساخت به دلیل جمع شدگی پلاستیکی و ناشیاز خشک شدن بیشتر این بتن ها و نیز ترک های حرارتی بوجود آمد. همچنین با افزایشاین مقاومت تردی و شکنندگی بتن نیز افزایش یافت. چنین بتنی نمی توانست در شرایطمحیطی سخت و محیطهای خورنده به علت وجود ترک های زیاد دوام قابل قبولی داشته باشد.

به منظور افزایش دوام حینافزایش مقاومت ضمن کاربرد دوده سیلیس و کم کردن آب و مصرف فوق روان کننده، مقدارسیمان کاهش یافته و در عوض مواد پوزولانی همچون دوده سیلیس، خاکستر بادی، سربارهکوره های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج و بالاخره پوزولان های طبیعی به صورت موادریزدانه جایگزین آن گردید. امروز شاهد ساخت بتن هایی با دوام که نفوذپذیری کمیدارند و در مقابل حملات شیمیایی کلرورها و سولفات ها و گاز کربنیک و بعضاً واکنش قلیاییپایدارتر می باشند، هستیم.

برای مصرف این بتن در سازههای بلند و رفع نقیصه شکنندگی در پاره ای موارد از الیاف های کوتاه استفاده شده تابدین وسیله نرمی این بتن ها افزایش یابد. از مزایای عمده این بتن ها کاهش وزنساختمان ها به علت کم کردن ابعاد ستون ها، صرفه جویی در میزان بتن و فولاد، کوتاهشدن دوران ساخت، تغییر شکل های وابسته به زمان کمتر و پایایی و داوم بشتر آنها میباشد.

به منظور کاستن وزن سازه هایبتنی که با بتن با مقاومت زیاد ساخته می شوند چند سالی است که با مصرف بخشی ازسنگدانه های سبک در آن، بتن های سبک تری تولید نموده اند. امروزه بتن هایی با وزنمخصوص 2 تن بر متر مکعب و مقاومت های mpa 80-60 در بعضی پروژه ها به کار رفته است. به علت دوام قابل قبولیکه این بتن ها در آزمایشات متعدد از خود نشان داده اند مصرف آنها در چند سازه بتنیدریایی در محیط های خورنده در کشورهای نروژ، کانادا، ژاپن، آمریکا و استرالیاگزارش شده است.

در کشور ما نیز اخیراً باتولید دوده سیلیس در کارخانه های داخلی کاربرد این ماده در بتن آغاز گشته است. درچند پروژه در جنوب کشور که به علت داشتن آب و هوای گرم و محیطی خورنده برای بتن ونیز فولاد از سخت ترین شرایط محیطی برای بتن است، بتن با سیمان دارای حدود 7 تا 10در صد میکرو سیلیس به عنوان جابگزین سیمان استفاده شده است. بایستی توجه داشت کهبه علت عدم آب انداختگی این بتن و واکنش های سریع و گرمای محیط خطر ایجاد ترک هایپلاستیک در ساعات اولیه و سپس ترک های ناشی از خشک شدن و حرارتی در این بتن هازیاد بوده و در صورت عدم کنترل و دقت و عمل آوری سریع و مناسب علیرغم مقاومت زیادوجود ترک در این بتن ها سبب افزایش نفوذ پذیری آنها گشته و در نتیحه املاح و موادخورنده به داخل بتن و خوردگی آرماتور خرابی بتن تشدید می گردد. در پاره ای از تونلهای انتقال آب و نیز تونل سدها نیز از این ماده در طرح اختلاط بتن برای بتن پاشیپوشش استفاده شده است. پیوستگی خوب این بتن و کم شدن مصالح بازگشتی و مقاومت ودوام خوب از خصوصیات آن درپوشش تونل ها است. این ماده در لایه نهایی سرریز بعضیسدهای کشور نیز در حال استفاده و یا در آینده استفاده نخواهد شد. مصرف میکرو سیلیسدر بتن سبب افزایش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن می گردد.

بتن های با نرمی بالا

امزوزه کار برد بتن با نرمیبالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرارگرفته است. تحقیقات در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذفآرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی،کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابلبارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنشتحمل نماید.

بتن با الیاف مختلف در سالهای اخیر در سازه های عمده ای چون رو سازی راهها و فرودگاه ها، پی های عظیم باتغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوششتونل ها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها درپوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور وتنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقلقطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده است.

در نوع بسیار جدید بتن الیافیکه می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیافاستفاده می شود . در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملاتدوغابی پر می شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 در صد می باشد که حدود 10 برابرمیزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترکو تقریبا غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیتتغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاریاین نوع بتن حدود 110-85 مگا پاسکال و مقاومت خمشی حدود N/m 45-35 می باشد. از این قطعات می توان نهتنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابرضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها بهعنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود.

آرماتورهای غیر فولادی در بتن

در سال های اخیر استفادهمحدودی از آرماتورهای غیر فلزی آغاز گشته است هر چند تحقیقات بر روی کاربرد وسیعترآنها و عملکرد دراز مدت این نوع آرماتورها ادامه دارد این آرماتورها که معروف بهآرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند.

خاصیت عمده این آرماتورها کهسبب کار برد آنها شده است مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می تواند در محیط هایبسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت بهخستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایتمغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده می شود. البته این مواد معایبیچون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساطحرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند.

اخیراً از الیاف مختلف شبکههایی بافته شده و به صورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردنعرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی ازآن استفاده می کنند. تحقیقات روی کاربردصفحات الیافی به جای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دال ها به ویژهدر پل ها ادامه دارد. این صفحات با رزین های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصالداده می شود. کاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و درچندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.

بتن سبک و اثر میکروسیلیسهادر افزایش مقاومت

تولید سیمان که ماده اصلیچسبندگی در بتن است در سال ۱۷۵۶ میلادی در کشور انگلستان توسط «Johnsmeaton » کهمسئولیت ساخت پایه برج دریایی «Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهایت سیمان پرتلند در سال۱۸۲۴ میلادی در جزیره ای به همین نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسید . مردم کشور مانیز از سال ۱۳۱۲ با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفتصنایع کشور ، امروزه در حدود ۲۶ الی ۳۰ میلیون تن سیمان در سال تولید می گردد . باآگاهی مهندسان از نحوه استفاده سیمان در کارهای عمرانی ، این ماده جایگاه خودش رادر کشورمان پیدا کرد .

یکی از روشهای ساختمان سازیکه امروزه در جهان به سرعت توسعه می یابد ساختمانهای بتنی است . بعد از انقلاباسلامی به علت کمبود تیر آهن در نتیجه تحریمها و نیز گسترش ساخت و سازهای عمرانیدر کشور ، کاربرد بتن بسیار رشد نمود . علاوه بر این موضوع ساختمانهای بتنی نسبتبه ساختمانهای فولادی دارای مزایایی از قبیل مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی وعوامل جوی ( خورندگی ) آسان بودن امکان تهیه بتن به علت فراوانی مواد متشکله بتونو عایق بودن در مقابل حرارت و صوت می باشند که توسعه روز افزون این نوع ساختمانهارا فراهم می سازد .

یکی از معایب مهم ساختمانهایبتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبتمستقیم دارد . اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزنساختمان و در نتیجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد . ولیکم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهرهگیری از امتیازات آن بوده است . استفاده از میکروسیلیس در ساخت بتن سبک سبب شدهاست که مقاومت بتن سبک بالا رود و این محدودیت کاهش یابد . در این تحقیق ضمنتوضیحاتی در مورد بتن و تاثیر آب بر روی مقاومت بتن ، بیشتر در باره بتن سبک وروشهای افزایش مقاومت آن با استفاده از میکروسیلس ، خواص مکانیکی و همچنین مواردکاربرد آن بحث می شود .

۱- سیمان

- سیمان تولید شده در کشور ما با سیمانتولید شده در کشورهای صنعتی متفاوت است که لازم است تفاوت آن تا حد ممکن بررسی شود .

- طبقه بندی سیمانها شناسایی شود .

- عدم تنوع در کیفیت سیمان نشانهضعفهایی از سیستم ساخت و ساز می باشد .

- عدم استفاده از سیمان با کیفیت بالااز عوامل اولیه عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .

۲- شن و ماسه

- معیارها و آئین نامه های تولید کلانشن و ماسه بررسی شود .

- تولید کلان شن و ماسه در کشور ما ازنظر معیار و رعایت آئین نامه های تولید بررسی شود .

- معایب شن و ماسه تولیدی در کشور در حدکلان بدلائل زیر آنرا در درجه دوم و یا سوم کیفیت قرار می دهد .

الف- وجود گرد و غبار

ب-عدم شستشو

ج- دانه بندی نا صحیح

د- استفاده از شن و ماسهرودخانه ای بجای شن و ماسه شکسته .

ه- استفاده از شن و ماسه درجه۲ و یا ۳ از عوامل ثانوی عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .

افزایش مقاومت بتن مد نظرتمام دست اندرکاران صنعت تولید بتن می باشد .

 

ساختار بتن :

- بتن دارای چهار رکن اصلی می باشد کهبه صورت مناسبی مخلوط شده اند ، این چهار رکن عبارتند از :

الف- شن

ب- ماسه

ج- سیمان

د- آب

- در برخی شرایط برای رسیدن به هدفی خاصمواد مضاف به آن اضافه می شود که جز&#۶۵۱۵۲; ارکان اصلی بتن به شمار نمی آید .

- توده اصلی بتن مصالح سنگی درشت و ریز( شن و ماسه ) می باشد .

- فعل و انفعال شیمیایی بین سیمان و آبموجب می شود شیرابه ای بوجود آید و اطراف مصالح سنگی را بپوشاند و مصالح سنگی رابصورت یکپارچه بهم بچسباند .

- استفاده از آب برای ایجاد واکنششیمیایی است .

- برای ایجاد کار پذیری لازم بتن مقداریآب اضافی استفاده می شود تا بتن با پر کردن کامل زوایای قالب بتواند دور کلیهمیلگرد های مسلح کننده را بگیرد .

 

- جایگاه استفاده آب در بتن بهلحاظ انجام عمل هیدراتاسیون دارای حساسیت بسیار زیادی است .

 

ویژگیهای آب مصرفی بتن

- آب های مناسب برای ساختن بتن

۱- آب باران

۲- آب چاه

۳- آب برکه

۴- آب رودخانه در صورتی که بهپسابهای شیمیایی کارخانجات آلوده نباشد و غیره …

بطور کلی آبی که برای نوشیدنمناسب باشد برای بتن نیز مناسب است باستثنا&#۶۵۱۵۲; مواردی که متعاقبا توضیحداده خواهد شد .

 

آبهای نا مناسب برای ساختنبتن:

۱- آبهای دارای کلر ( موجب زنگزدگی آرماتور می شود)

۲- آبهایی که بیش از حد به روغنو چربی آلوده می باشند .

۳- وجود باقیمانده نباتات در آب .

۴- آب گل آلود ( موجب پایینآوردن مقاومت بتن می شود )

۵- آب باتلاقها و مردابها

۶- آبهای دارای رنگ تیره و بدبو

۷- آبهای گازدار مانند co۲و…

۸- آبهای دارای گچ و سولفات و یاکلرید موجب اثر گذاری نا مطلوب روی بتن می شوند .

ـ نکته : ۱- آبی که مثلا شکردر آن حل شده است برای نوشیدن مناسب است ولی برای ساخت بتن مناسب نیست .

ـ نکته : ۲- مزه بو و یا منبعتهیه آب نباید به تنهایی دلیل رد استفاده از آب باشد .

ـ نکته : ۳- ناخالصیهای موجوددر آب چنانچه از حد معین بیشتر گردد ممکن است بشدت روی زمان گرفتن بتن ، مقاومتبتن ، پایداری حجمی آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگی فولاد شود .

ـ نکته : ۴- استفاده از آبمغناطیسی بعنوان یکی از چهار رکن اصلی مخلوط بتن می تواند بعنوان تاثیرگذار بر روییارامترهای مقاومت بتن انتخاب گردد .

 

تمایز بتن از نظر چگالی :

الف- بتن معمولی : چگالی بتنمعمولی در دامنه باریک ۲۲۰۰ تا ۲۶۰۰ kg/m۳ قراردارد زیرا اکثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندکی دارند

ب- بتن سنگین : از این بتنهادر ساختمان محافظهای بیولوژیکی بیشتر استفاده می شود مانند ساختار ، آکتورهای هستهای و پناهگاههای ضد هسته ای که مورد بحث ما نمی باشد که چگالی آن معمولا بیشتر از۲۲۰۰ تا ۲۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد .

ج- بتن سبک : مصرف بتن سبکاصولا تابعی از ملاحظات اقتصادی است ضمن اینکه استفاده از این بتن بعنوان مصالحساختمانی دارای اهمیت بسیار زیادی است این بتن دارای چگالی کمتر از ۲۲۰۰ تا ۲۶۰۰کیلوگرم در متر مکعب می باشد . بدلیل اینکه دارای چگالی کمتر از بتن سنگین استدارای امتیاز قابل توجهی از نظر ایجاد بار وارده بر سازه می باشد چگالی بتن سبکتقریبا بین ۳۰۰ و ۱۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد یکی از امتیازات مهم امکاناستفاده از مقاطع کوچکتر و کاهش مربوطه در اندازه پی ها می باشد ضمن اینکه قالبهافشار کمتری را از حالت بتن معمولی تحمل می کنند و همچنین در کاهش جابجایی کل وزنمصالح بدلیل افزایش تولید جایگاه ویژه ای دارد .

روش های کلی تولید بتن سبک :

روش اول : از مصالح متخلخلسبک با وزن مخصوص ظاهری کم بجای سنگدانه معمولی که تقریبا دارای چگالی ۶/۲ می باشداستفاده می کنند .

روش دوم : بتن سبک تولید شدهدر این روش بر اساس ایجاد منافذ متعدد در داخل بتن یا ملات می باشد که این منافذباید به وضوح از منافذ بسیار ریز بتن با حباب هوا متمایز باشد که بنام بتن اسفنجی، بتن منفذ دار و یا بتن گازی یا بتن هوادار می شناسند .

روش سوم : در این روش تولید ،سنگدانه ها ی ریز از مخلوط بتن حذف می شوند . بطوریکه منافذ متعددی بین ذرات بوجودمی آید و عموما از سنگدانه های درشت با وزن معمولی استفاده می شود . این نوع بتنرا بتن بدون سنگدانه ریز می نامند .

ـ نکته : کاهش در وزن مخصوصدر هر حالت به واسطه و جود منافذ یا در مصالح یا در ملات و یا در فضای بین ذراتدرشت موجب کاهش مقاومت بتن می شود .

 

طبقه بندی بتن های سبک بر حسبنوع کاربرد آنها :

- بتن سبک بار بر ساختمان

- بتن مصرفی در دیوارهای غیر بار بر

- بتن عایق حرارتی

مثال : طبق استاندارد ۷۷ – ۳۳۰ ASTM C در بتن سبک ---- مقاومت فشاری بر مبنای نمونه های استوانه ای استاندارد از شدهپس از ۲۸ روز نباید کمتر از Mpa ۱۷ باشد . و وزن مخصوص آن نباید از ۱۸۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب تجاوز نماید که معمولا بین ۱۴۰۰ او ۱۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است .

نکته : ۲- بتن مخصوص عایقکاری معمولا دارای وزن مخصوص کمتر از ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت بین ۷/۰ و Mpa ۷میباشد .

انواع سبک دانه هایی که بهعنوان مصالح در ساختار بتن سبک استفاده می شود :

الف- سبک دانه های طبیعی :مانند دیاتومه ها ، سنگ پا ، پوکه سنگ ، خاکستر ، توف که بجز دیاتومه ها بقیه آنهامنشا&#۶۵۱۵۲; آتشفشانی دارند .

ـ نکته :۱- این نوع سبک دانهها معمولا بدلیل اینکه فقط در بعضی از جاها یافت می شوند به میزان زیاد مصرف نمیشوند ، معمولا از ایتالیا و آلمان اینگونه مصالح صادر می شود .

ـ نکته : ۲- از انواعی پوکهمعدنی سنگی که ساختمان داخلی آن ضعیف نباشد بتن رضایت بخشی با وزن مخصوص ۷۰۰ تا۱۴۰۰ کیلو گرم بر متر مکعب تولید می شود که خاصیت عایق بودن آن خوب می باشد اماجذب آب و جمع شدگی آن زیاد است . سنگ پا نیز دارای خاصیت مشابه است .

ب- سبک دانه های مصنوعی : اینسبک دانه ها به چهار گروه تقسیم می شوند:

- گروه اول : که با حرارت دادن و منبسطشدن خاک رس ، سنگ رسی ، سنگ لوح ، سنگ رسی دیاتومه ای ، پرلیت ، اسیدین، ورمیکولیتبدست می آیند .

- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدندوباره کوره آهن گدازی به طریقی مخصوص بدست می آید

- گروه سوم : جوشهای صنعتی ( سبکدانههای کلینکری) می باشند .

- گروه چهارم : مخلوطی از خاک رس بازباله خانگی و لجن فاضلاب پردازش شده را می توان به صورت گندوله در آورد تا باپختن در کوره تبدیل به سبک دانه شود ولی این روش هنوز به صورت تولید منظم درنیامده است.

الزامات سنگدانه ها بتن سازه

الزامات سبکدانه ها در آییننامه های ASTM C۳۳۰-۸۹ ( مشخصات سبکدانه ها برای بتنسازه ای در آمریکا ) و BS ۳۷۹۷:۱۹۹۰ ( مشخصات سبکدانه ها برای قطعاتبنایی و بتن سازه ای در بریتانیا ) دادهشده اند . دراستاندارد بریتانیایی مشخصات واحدهای بنایی نیز مورد بحث قرار گرفته است . این آیین نامه ها محدودیتهاییبرای افت حرارتی ( ۵% درASTM و۴% در BS)و همچنین در BS برای مقدار سولفات (% ۳ so )به صورت جرمی را مشخص نمودهاند .


ذکراین نکات برای فهم بهتر مفید است :

1-آییننامه BS۱۰۴۷:۷۹۸۳ مشخصاتدوباره در هوای سرد شده ، که منبسط نشده است را در بر می گیرد .


۲- سبکدانه های به کار رفته دربتن سازه ای ، صرفنظر از منشأ آنها تولیداتی مصنوعی می باشند و در نتیجه معمولایکنواخت تر از سبکدانه طبیعی می باشند . بنابراینسبکدانه را می توان برای تولید بتن سازه ای با کیفیت ثابت مورد استفاده قرار داد .


نکته: سبکدانهها دارای خصوصیت ویژه ای هستند که سنگدانه های معمولی فاقد آن می باشند و در رابطهبا انتخاب نسبتهای مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل دارای اهمیت ویژه ای می باشند .این ویژگی عبارتست از تواناییسبکدانه ها در جذب مقادیر زیاد آب و همچنین امکان نفوذ مقداری از خمیر تازه سیمانبه درون منافذ باز ( سطحی) ذراتسبکدانه (مخصوصاذرات درشت تر ) درنتیجه این جذب آب توسط سبکدانه ، وزن مخصوص آنها زیادتر از وزن مخصوص ذراتی می شودکه در گرمچال خشک شده اند .

روشهای افزایش مقاومت بتن سبک:

کم بودن مقاومت بتن سبک عاملمهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بودهاست برای بدست آوردن بتن سبک با مقاومت زیاد روشهای زیادی مورد توجه قرار گرفتهاست .
ـنکته : عاملموثر و مشترک در کلیه این پژوهشها مصرف میکروسیلیس در بتن می باشد . در اینجا اجمالا به چند روشاشاره می گردد :


۱- تحقیقات مشترک V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزایش مقاومت بتن سبک وبهبود دیگر خواص آن با استفاده از سبکدانه های سیلیسی منبسط شده ، به اعتقاد آنانمقاومت بتن سبک تابعی از مقاومت سبکدانه ها و ملات است که این رابطه به صورت ذیلارائه گردید .
fc = fm (vm)+fa (
۱-vm)


=fc
مقاومتبتن = fa مقاومت سبکدانه

 
=fm
مقاومتملات = vm حجم نسبی ملات  

بدین ترتیب مشاهده می شود کهمی توان با افزایش مقاومت سبکدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبک را افزایشداد .

مقابله با خوردگی بتن

مسأله خوردگی فولاد در بتن ازمعضلات عمده کشورهای مختلف جهان است. اینمسأله حتی در کشورهای پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشورهای اروپاییهزینه های زیادی را برای تعمیر آنها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های اخیر بررسیپل ها در امریکا حدود 140،000 پل مسأله داشته اند. اینمسأله در کشورهای در حال توسعه و در کشورهای حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده وسازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. بررسی ها در این مناطق نشانمی دهد که اگر مصالح مناسب انتخاب گردد، بتن با مشخصات فنی ویژه این مناطق طرحگردد، در اجرای بتن از افراد کاردان استفاده شود و سرانجام اگر عمل آوری کافیومناسب اعمال شود، بسیاری از مسائل بتن بر طرف خواهد گشت. به هرحال برای پیشگیری در سال هایاخیر روش ها و موادی توصیه و به کار گرفته شده است که تا حدی جوابگوی مسأله بودهاست.


استفادهاز آرماتورهای ضدزنگ و نیز آرماتورهای با الیاف پلاستیکیfrp یکی از این روش ها است که بهعلت گرانی آن هنوز کاملا توسعه نیافته است. به علاوه عملکرد دراز مدت این موادباید پس از تحقیقات روشن گردد.


ازروش های دیگر کاربرد حفاظت کاتدیک در بتن می باشد با استفاده از جریان معکوس با آندقربانی شونده می توان محافظت خوبی برای آرماتورها ایجاد نمود. این روش نیاز به مراقبت دائم داردونسبتا پرخرج است ولی روش مطمئنی می باشد.


برایمحافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسیاستفاده می شود. تاریخچهمصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد اینروش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفتهشود با این روش می توان حدود 10 تا 15 سال خوردگی را عقب انداخت.


استفادهاز ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتن نیز به دو دهه اخیر برمی گردد. مصرف بعضی از این مواد همچوننیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است. به هر حال عملکرد این مواد در تاخیرانداختن خوردگی در تحقیقات آزمایشگاهی و نیز در محیط های واقعی مناسب بوده است. بازدارنده های دیگری از نوعآندی و کاتدی مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتیپیدا نکرده اند.


برایمحافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایشو به کار گرفته شده است. اینپوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش بهشرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوششبوده است. رویهم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایهپیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.
باپیشرفت روزافرون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص برای مناطق وشرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح،اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داریبرای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و بهصورت جهانی به اجرا گذاشته شود.

تکنولوژی بتن

ضرورت تحقیق در خصوص مصالحساختمانی بویژه بتن به عنوان عنصر شاخص در ساخت و ساز، از چند دهه گذشته در کانونتوجه موسسه های تحقیقاتی در کشورهای مختلف بوده است. در کشور ما با توجه به حجم انبوه ساختو سازها در بخش عمومی و در بخش خصوصی و همچنین سرمایه گذاری های عظیم برای ساختفرا سازه ها، که بخش بزرگتر آنها را سازه های بتنی تشکیل می دهند، پرداختن بهموضوع پژوهش در زمینه مصالح ساختمانی و خصوصا بتن از اهمیت زیادی برخوردار است. در کشورهای پیشرفته، امروزهبخش قابل ملاحظه ای از بتن های مصرفی را بتن های خاص تشکیل می دهد؛ و با توجه بهقابلیت های شگرف این مصالح ساختمانی ، تحول های اساسی در تکنیک ها و روش های ساختو سازه ها ایجاد شده است.
آزمایشگاهمصالح ساختمانی دانشکده ی فنی دانشگاه تهران از بدو تاسیس به عنوان یکی از مراکزمعتبر آزمایشگاهی مصالح ساختمانی در کشور محسوب می شده و هم اکنون به عنوانآزمایشگاه مرجع مورد قبول سازمانها و رسمی است . موسسه ی مصالح ساختمانی دانشکده فنیدانشگاه تهران در همکاری با آزمایشگاه مصالح ساختمانی با هدف ارتباط با صنعتساختمان و انجام پروژه های علمی، تحقیقاتی، مشاوره ای، مدیریتی و اجرایی بهمنظورارتقای کیفی و کمی دانش مربوط به مصالح و فراورده های ساختمانی و نیز کاربردآنها شامل : مطالعاترفتاری، فن آوری تولید، کاربرد مصالح و فرآورده های بتنی، ترمیم و نگهداری سازه هاو طراحی سازه های بتنی محافظ شروع به کار کرده است. این مرکز تاکنون توانسته است بیش از۲۰نفر از نخبگان ( دانشجویانافتخار آفرین در مسابقات بین المللی انجمن بتن آمریکا در سه سال اخیر) و فارغ التحصیلان دانشکده فنیرا جذب کند.


موسسهی مصالح ساختمانی با بهره گیری از تجهیزات کامل آزمایشگاه مصالح ساختمانی ،مسوولان مجرب، نخبگان و فارغ التحصیلان دانشکده ی فنی آماده ارائه خدمات گسترده بهصنعت ساختمان کشور می باشد و هم اکنون مورد توجه صاحبان صنایع ساختمانی در زمینههای مختلف قرار گرفته و قراردادهای پژوهشی و تحقیقاتی متعددی را منعقد نموده است.


موسسهی مصالح ساختمانی دانشکده ی فنی با همکاری آزمایشگاه مصالح ساختمانی با توجه بهظرفیت قابل ملاحظه ی خود توانایی ارایه ی خدمات مشاوره ای_ پژوهشی و آزمایشگاهی وسیعی در زمینههای مختلف صنایع ساختمانی را داراست.


حفاظتکاتدیک فولاد در سازههای فولادی و نیز میلگردهای فولادی در سازههای بتنی
اگرچهحفاظت کاتدیک فولاد از دیرباز در دنیا مطرح بوده است؛ در ایران و به خصوص درسازههای دریایی و ساحلی خلیجفارس این مسئله کمتر مورد توجه قرار گرفته است. عمدهترین حفاظت به کار گرفتهشده در ایران معمولاً استفاده از رنگهای مخصوص بوده که این مساله در موردمیلگردهای به کار رفته در سازههای بتن مسلح قابل استفاده نیست. به همین جهت در سازههای بتنمسلح ساحلی و دریایی خلیجفارس، بزرگترین مساله، خوردگی میلگردها و مترادف با آنزوال و خردشدگی بتن بوده است؛ به طوری که گاه عمر سازه ی بتن مسلح را به کمتر از ۵سال نیزکاهش داده است. بررسیهای مناسب در این ارتباط و تنظیم توصیهنامه و دستورالعمل مناسب در جهت حفاظتکاتدیک فولاد به خصوص در سازههای بتن مسلح، میتواند در این راستا بسیار راهگشاباشد. اجباریکردن رعایت چنین دستورعملهایی در سازههای بتن مسلح ساحلی و دریایی جنوب توسط مقامهای ذیصلاح، به صرفهجویی کلانی در سرمایههای کشور منجر خواهد شد.

فرسودگی بتن

علل مختلفی که باعث فرسودگی وتخریب سازه های بتنی می شوند - علائمهشدار دهنده که کار مرمت را الزامی می دارند.


۱( علل فرسودگی و تخریب سازه هایبتنی

علل مختلفی که باعث فرسودگی وتخریب سازه های بتنی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری که کار تعمیرات راالزامی می دارند، در نخستین بخش از کتاب مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند:
۱-۱( نفوذ نمکها

نمکهای ته نشین شده که حاصلتبخیر و یا جریان آبهای دارای املاح می باشند و همچنین نمکهایی که توسط باد در خللو فرج و ترکها جمع می شوند، هنگام کریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه هاوارد کنند که این عمل علاوه بر تسریع و تشدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها بهواسطه وجود نمکهاست. تروخشک شدن متناوب نیز می تواند تمرکز نمکها را شدت بخشد زیرا آب دارای املاح، پس ازتبخیر، املاح خود را به جا می گذارد.


۱-۲( اشتباهات طراحی

به کارگیری استانداردهاینامناسب و مشخصات فنی غلط در رابطه با انتخاب مواد، روشهای اجرایی و عملکرد خودسازه، می تواند به خرابی بتن منجر شود. بهعنوان مثال استفاده از استانداردهای اروپایی و آمریکایی جهت اجرای پروژه هایی درمناطق خلیج فارس، جایی که آب و هوا و مواد و مصالح ساختمانی و مهارت افراد متفاوتبا همه این عوامل در شمال اروپا و آمریکاست، باعث می شود تا دوام و پایایی سازههای بتنی در مناطق یاد شده کاهش یافته و در بهره برداری از سازه نیز با مسائلبسیار جدی مواجه گردیم.
۱-۳( اشتباهات اجرایی

 کم کاریها، اشتباهات و نقصهایی که به هنگام اجرایپروژه ها رخ می دهد، ممکن است باعث گردد تا آسیبهایی چون پدیدهء لانه زنبوری، حفرههای آب انداختگی، جداشدگی، ترکهای جمع شدگی، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده،به وجود آید که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند.
اینگونه نقصها و اشکالات را می توان زاییدهء کارآئی، درجهء فشردگی، سیستم عمل آوری،آب مخلوط آلوده، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنیها به صورت فردی و یاگروهی دانست.


۱-۴(حملات کلریدی

وجود کلرید آزاد در بتن میتواند به لایهء حفاظتی غیر فعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد، آسیب واردنموده و آن را از بین ببرد.

خوردگی کلریدی آرماتورهایی کهدرون بتن قرار دارند، یک عمل الکتروشیمیایی است که بنا به خاصیتش، جهت انجام اینفرآیند، غلظت مورد نیاز یون کلرید، نواحی آندی و کاتدی، وجود الکترولیت و رسیدناکسیژن به مناطق کاتدی در سل (CELL)خوردگی را فراهم می کند.


گفتهمی شود که خوردگی کلریدی وقتی حاصل می شود که مقدار کلرید موجود در بتن بیش از ۶/۰ کیلوگرم در هرمتر مکعب بتن باشد. ولیاین مقدار به کیفیت بتن نیز بستگی دارد.


خوردگیآبله رویی حاصل از کلرید می تواند موضعی و عمیق باشد که این عمل در صورت وجود یکسطح بسیار کوچک آندی و یک سطح بسیار وسیع کاتدی به وقوع می پیوندد که خوردگی آننیز با شدت بسیار صورت می گیرد. ازجمله مشخصات (FEATURES ) خوردگی کلریدی، می توان موارد زیر را نام برد:
الف- هنگامی که کلرید در مراحلمیانی ترکیبات (عملو عکس العمل) شیمیاییمورد استفاده قرار گرفته ولی در انتها کلرید مصرف نشده باشد.


ب- هنگامی که تشکیل همزمان اسیدهیدروکلریک، درجه PH مناطقخورده شده را پایین بیاورد. وجودکلریدها هم می تواند به علت استفاده از افزودنیهای کلرید باشد و هم می تواند ناشیاز نفوذیابی کلرید از هوای اطراف باشد.


فرضبر این است که مقدار نفوذ یونهای کلریدی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد. ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION)بهنفوذ (PENETRATION) کلرید احتمال دارد به خاطر مکش موئینه (CAPILLARYSUCTION) نیزانجام پذیرد.


۱-۵( حملات سولفاتی (SULPHATEATTACK)

محلول نمکهای سولفاتی از قبیلسولفاتهای سدیم و منیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله و تخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممکناست آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده و ضمن ترکیب، نمکهای دوتایی از قبیل:THAUMASITEو ETTRINGITEتولید نماید که در آب محلولمی باشند. وجوداین گونه نمکها در حضور هیدروکسید کلسیم، طبیعت کلوئیدی(COLLOIDAL) داشته که می تواند منبسط شده و باازدیاد حجم، تخریب بتن را باعث گردد. طریقدومی که محلولهای سولفاتی قادر به آسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از: تبدیل هیدروکسید کلسیم بهنمکهای محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) و میرابلیت MIRABILITE که باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود و عمل LEACHING یا خلل و فرج دار شدن بتن بهواسطه یک مایع حلال، به وقوع می پیوند.

 

تعمیر بتن در مناطق دریایی

در مناطق گرمسیری و دریایی،به سبب وجود شرایط محیطی حاد و خورنده، سازههای بتن مسلح در معرض ابتلا به انواعخرابیها قرار دارند. درحال حاضر سالانه برای ترمیم خرابیهای آرماتور و خسارت ناشی از آن، میلیاردها دلاردر سراسر دنیا هزینه میشود. تعمیربتن در مناطق دریایی شامل تعمیر بتن در خارج از آب و تعمیر آن در داخل آب میگردد. در خارج از آب عمدهترینخرابیها ناشی از خوردگی میلگرد در بتن، خرابی سولفاتی، واکنش قلیایی سنگدانهها وکربناتی شدن بتن میباشد که سبب خوردگی فولاد میگردد. تعمیر سازههای بتنی در زیر آب مسائلپیچیده و مشکلی را در بردارد. هرچند که روشهای تعمیر و نوع مصالحی که به کار میرود شبیه به حالتهای تعمیر بتن درخارج از آب است، ولی شرایط سخت محیطی و مشکلاتی که کار در زیر آب و یا در ناحیه یپاشش آب به همراه دارد، تفاوتهای عمدهای را ایجاد میکند. فرسایش و تخریب بتن در نواحی جزر و مدو یا در ناحیه ی پاشش آب نیز یک مساله ی جدی از نقطه نظر اقتصادی میباشد. موج آب که حاوی اکسیژن واملاح متعددی میباشد، اثر تخریبی مؤثری بر سنگدانههای بتن دارد.

ساختمانهای بتنی

یک مد خرابی معمول در سازههای بتنی بهنگام زلزله، فرو افتادن دال کف، تقریبا بدون شکست، بر روی کف زیرین خودمیباشد. دراین نوع خرابی که تحت عنوان " پن کیک " از آن یاد میشود، دالهای کف فرو افتاده از دسترسی و رهایی مصدومان جلوگیری میکند و لذا مشکلات زیادی را بخصوص درصورتی که موقعیت و وضعیت قربانی نا معلوم باشدایجاد می نماید. دالبتنی هر طبقه به ابعاد ۳۰ متر در ۳۰ متر و به ضخامت ۱۰ سانتیمتر وزنی بالغ بر ۲۵۰تن دارد که از ظرفیت جرثقیل های معمول فراتر است. لذا باید این دالهای بتنی به قطعاتکوچکتر بریده شوند تا قابل حمل و جابجائی بوسیله جرثقیل های عادی شوند.

ترمیم سازهای بتونی

خوردگی یکی از مؤثرترینفاکتورها در تعیین عمراقتصادی برای ساختمانها می باشد.خوردگی نتیجه یک سری فعل و انفعالاتشیمیایی در بتون و آرماتور ها می باشد . دربتون آرماتورها توسط محا فظت می گردد. (PH=۱۳) بالاکه از خصوصیات بتون می باشد PH بالا کاهش یابد، محافظت بتون از روی آرماتورها حذف می گرددو این جزء از PH زمانیکه این مقاطع بتونی زنگ می زند ،این زنگ زدگی باعث افزایش حجم میلگردها می گردد کهاین موضوع موجب ایجاد ترک در مقطع به موازات میل گردها خواهد شد. زمانیکه بتون ترک خورد میلگرد به طور کامل در معرض اثرات جوی و عوامل خوردگی قرار می گیرد که این خود باعثکاهش عمر ساختمان خواهد گردید . ازعوامل د یگرخوردگی در بتون یک واکنش شیمیایی با نام کربناسیون در مقطع بتونی استکه عامل آن یون های فعال کلسیم که ناشی از هیدراسیون سیمان است ، می باشد. این یون های فعال به سرعت باگازهای جو و رطوبت هوا واکنش انجام داده و باعث ایجاد ترکیبات شیمیایی پیچیده میگردد که سبب تغییرات درمشخصات مقطع خواهد گردید. این زنجیره از واکنشهای شیمیایی بهسرعت بتو ن را کاهش داده و بنابراین باعث شروع خوردگی در میل گردها می گردد. در ادامه PH سیمان نیز خواص خود را از دستمی دهد و قابلیت تحمل خمش در آن به شدت کاهش می یابد . در واقع یک روش ترمیم بتون است کهبرای مقاطع بتونی که مقاومت خود را در اثر Izo-BTS خوردگی از دست داده اند و یا آنکه درهنگام اجرا در اثر عدم دقت کافی به مقاومت مورد نظر نرسیده اند و یا در اثر زلزلهدچار تخریب شده اند ، استفاده می گردد . باتوجه به مراحل کار در این روش ابتدا قسمتهای ضعیف مقطع بتونی که مقاومت لازم راندارند توسط روشهای مکانیکی تخریب می گردد که لازمه آن، در ابتدای کار قبل ازتخریب ، تعیین عمق دقیق نفوذ خوردگی در مقطع است که توسط آزمایشات خاصی این عمق ونواحی که ترمیم باید در آن انجام شود مشخص می گردد.ترمیم می گردد،این ماده در مرحله بعدسطح بتون توسط ماده ای خاص با نام IZOMET-BRM دارای شباهت زیادی با بتون می باشد اما قابلیتها و خواصآن چه به لحاظ مشخصات ساختمانی و چه به لحاظ مقاومت در برابر عوامل خوردگی بسیاربالاتر از بتونهای معمولی است .

تقویت سازه های بتونی

هدف در این روش مقاوم سازیساز ه ها در مقابل زلزله و یا بالا بردن مقاومت سازه بنا به نیاز (مواردی همچون تغییر کاربریساختمان و یا اشتباه درمحاسبات اولیه طراح ) می باشد . در این روش علاوه بر بدست آوردنمشخصات مورد نظر به لحاظ ساختمانی مسائل معماری ساختمان و زیبایی بنا نیز مد نظراست بدین صورت که در این روش بعد از اتمام کار سطح مقطع اجزا ساختمان تغییراتینخواهد داشت . روشکار بدین صورت است که یک سری ورقهای فولادی با توجه به محاسبات انجام شده و مقاومتموردنظر ا ز خارج مقطع توسط یک نوع Steel-plates اپوکسی خاص به مقطع اضافه می گردد. طراحی این فولادها و مقادیر آن باتوجه به محاسبات اولیه ساختمان و نیز مشخصاتی از مقطع که در نظر داریم به آن برسیمانجام می گیرد. مراحلانجام کار و نیز مواد استفاده شده به صورتی است که بعد از پایان مقطع جدید و قدیمبه خوبی با یکدیگر کار می کنند .

 

 

 

 

جزئیات اجرایی ساختمان هایبتنی

دیوار چینی


۱- دیواری که از آجر فشاری یا باسنگ مخلوط و یا با مصالح دیگر با ملات ماسه سیمان یا ماسه آهک ویا ملات باتاردچیده شده .


۲- نمای دیوار را می توان ازابتدا با نما سازی خارجی پیوسته ساخته و به تدریج بالا ببرد بطوری که هر رگ آجرچینی قسمت جلوی کار آجر تراشیده گذارده و پشت آنرا از آجر فشاری یا مصالح دیگر میچینند.کهضخامت و مقاومت هر دیوار بستگی به نوع کار بری آن دارد .که در این ساختمان بیشتر دیوار چینیهابه وسیله آجر لفتون و آجر فشاری انجام گرفته.


نحوهشمشه گیری

ابتدا بالای یکی از گوشه هایهر قسمت ساختمان را مقدم گرفته و یک کروم گچی به یک زاویه نصب می شود، سپس شاغولیآن کروم را به پایین ارتباط داده کروم دیگری به پایین متصل می سازد بعد خط گونیا۹۰ درجه را به زاویه های دیگر انتقال داده به طوری که عمل کروم بندی چهار گوشه هرقسمت را زیر پوشش دهد بعد ریسمانی به بالای هر قسمت روی کروم ها گرفته و هر دو متریک کروم به زیر ریسمان به وجود آورده که این عمل پایین نیز انجام می شود بعد کرومهای قسمت وسط و گوشه ها از بالا به پایین با شمشه چوبی یا آلومینیومی شمشه گچیگرفته روی کروم گچی که سرتاسر ارتفاع دیوار را در چند قسمت گرفته از ملات گچ و خاکیا ماسه سیمان می پوشانند.


فرشکف ساختمان

برای عمل فرش کف ابتدا درگوشه های هر قسمت یک قطعه سنگ ساییده شده یا موزائیک یک اندازه بطوریکه تراز رویچهار نقطه باشد قرارمی دهندسپس ریسمانی نازک و محکم به اضلاع بسته و خط گونیا ۹۰درجه را به گوشه ها انتقال میدهد.بعدملات را کف آن پهن می کنند و کف را فرش می نمایند البته ریسمان ها را به ترتیب جابه جا می کنند .


نحوهاجرای خط گونیا معماری

ابتدا از گوشه ها دو ریسمانعمود بر هم بسته و ۶۰ سانتی متر به یک طرف نشان گذارده ضلع همجوار را۸۰ سانتیمترعلامت گذاری می کنیم در این حالت خط ارتباط بین این دو باید ۱۰۰ سانتیمتر کاملباشد که در مغایرت ریسمان را جا بجا کرده تا نقطه ۱۰۰ سانتیمتر تکمیل گردد.که در این صورت زاویه ۹۰ درجهدرست می شود .
قرنیز
برروی فرش موزائیک یا سنگ قسمتهای ساختمان قطعه سنگی به دیوارنسب مس شودکه قرنیز نامیده می شود . تاشستشوی کف و تنظیم گچ کاری دیوار ها آسان گردد.که در بیشتر ساختمان ها این قرنیزحدود ۱۰ سانتیمتر استفاده می شود که در این جا هم به همین صورت است.
سفیدکاری با گچ
هربنا اول شمشه گیری آستر می شود در اینصورت گچ آماده را پس از الک کردن با الکی کهسوراخ های آن نیم میلیمترمربع است الک نموده و سپس حدود سه لیتر آب سالم در ظرفیریخته گچ الک شده را با دو دست آهسته در آب می پاشند تا اینکه ضخامت گچ به رویآبها برسد بلا فاصله با دست گچ های داخل آن را مخلوط نموده که این عمل بدست شاگرداستاد کار انجام می شود بعد به سرعت استاد کار خمیر گچ را با ماله آهنی روی دیوارآستر شده می گشد و بلا فاصله یک شمشه صاف روی آن می کشد تا ناهمواری های آن رویدیوار گرفته شود.


کاشیکاری

هنگام شروع نصب کاشی به اینصورت اقدام می گردد ابتدا خمیری از خاک رس تهیه و آن را می ورزند این خمیر در ظرفینزدیک دست استاد کار آماده می ماند سپس با گچ یا سیمان یا ماسه یا خاک رس کوبیدهشده زیر رگه اول کاشی در یک ضلع کنار دیوار شمشه کاملا تراز به وجود می آورد تاامکان چیدن رگه اول کاشی به وجود آید.

دو عدد کاشی دو سر ضلع مو قتابا فاصله حداقل ۱ سانتیمتر از دیوار قرار می دهند سپس ریسمانی نازک به بالای آنمتصل نموده جلوی کاشی ها را از گل ورزیده شده موقتا بست می زنند بعد شمشه فلزیبسیار صاف جلوی کاشی در حال نصب قرار می دهند و بقیه کاشی ها را پشت شمشه چیده بعدبا ریسمان کنترل می نمایند، جلوی بند ها را از گل ورزیده شده کروم موقت گذارده سپسدوغاب سیمان رابه صورت رقیق محلول شده از ماسه پاک و سیمان معمولی آماده با ملاقهبه آهستگی پشت کاشی ها را پر می کند تمام اضلاع را در رگ اول دور می گردانندتاامکان کنترل تمام زاویه ها وضلع ها ،گوشه ها و نبشه ها به عمل آیدکه چنان چه کنارضلعی تکه های غیر استاندارد احتیاج شود کاشی های رگه اول را جا بجا نموده و تکه هابه کنار منتقل شود و دوغاب ریزی پشت انجام گیرد پس از کنترل اضلاع هر بنا رگه هایدیگر را از اول شروع و انقدر تکرار می شود تا کاشیکاری در حد مطلوب به اتمام برسدپس از خودگیری کامل ملات کاشی ها دوغابی از رنگ کاشی با سیمان سفید ورنگ مشابهتهیه نموده و با پارچه یا گونی به لای بند ها مالیده و بعد از خشک شدن سطح کاشی هارا کاملا نظافت می نمایند ، در این هنگام نصب کاشی های دیواری خاتمه یافته و آمادهفرش سرامیک کف می شود.


نمایسیمانی

 برای تزیین نمای خارجی سیمانی ساختمان در اولینمرحله ملاتی از ماسه پاک نه چندان درشت آماده کرده یعنی چهار پیمانه ماسه و یکپیمانه سیمان معمولی پرتلند را با آب به صورت ملات مخلوط در آورده سپس همان گونهکه در قسمت شمشه گیری گفته شد ابتدا بالای دو سر یک ضلع دیوار را کروم بندی و رویکروم ها را رسیمان کشیده وهر یک متر کروم به دیوار متصل می نمایند ، سپس شاغولیکروم ها را به پایین دیوار داده عمل بالا را در پایین نیز انجام می دهند بعد فاصلهکروم ها را از بالا به پایین با ملات ساخته شده فوق پرکرده وروی آن را شمشه کش مینمایند .

پس از اتمام کلیه کارها کرومبندی ها فاصله دو کروم را با همان ملات پر کرده شمشه صافی را از پایین به بالا رویملات ها کشیده تا روی شمشه صاف کردن این عمل را آستر می نامند ، پس از تمام شدن کلطول دیوار خاک و پودر سنگ را با سیمان بطور نصبی مخلوط نموده یعنی برای سه پیمانهاز دو مخلوط یک پیمانه سیمان سفید یا معمولی را با آب مخلوط کرده تاخمیری نسبتارقیق تهیه شود سپس خمیر را با کمچه آهنی یا چوبی روی آسترها مالیده و با پاشیدن آنبه وسیله قلم مو روی آن را با تخته ماله های چو بی ماساژ داده تا زیر تخته ها صافو موج آن گرفته شود چنانچه بنا به تشخیص استاد کار احتیاجی به خط کشی وبه فرم هایمختلف داشته باید پس از اتمام نرمه کشی ذکر شده آماده خط کشی و شیار زنی شده استپس از خاتمه یافتن کل آستر ونرمه کشی تزیین رویه آن با مصالح ورنگهای مختلف امکانپذیر است.


تیرچهبلوک

برای اجراء سقف تیرچه بلوکابتدا تیرچه های ساخته شده از میله گرد آجدار و زیر آن از فوندوله های سفال یابتون است را به بالای ساختمان حمل می نمایند سپس زیر تیرچه ها به فاصله های حداکثر۱۲۰ سانتیمتر چوب کشی نموده و به وسیله شمعها فلزی یا چوبی بار سقف به زمین منتقلمی شودسپس بلوکه های که از سفال یا سیمان و ماسه تهیه شده است در فاصله تیرچه هاچیده می شود و وسط دهانه را مقداری که نبایداز کل عرض دهانه کمتر باشد بالا گرفتهاین بالازدگی به منظور خستگی بتون سقف در نظر گرفته می شود و آن را در اصطلاحمعماری چتر می گویند چتر فوق پس از چند سال خستگی بتون و تحمل فشار به صورت صاف درخواهد آمد در پایان آرماتور تقسیم فشار در جهت خلاف تیرچه روی بلوکه ها با فاصلهحداقل ۴۰ سانتیمترنصب ورودی سقف را از بتون سالم پر می سازند تا موقعی که رویبلوکه ها بتون ریزی شود .هنگامبتون ریزی نیز ویبراتوربرای ارتعاش و دفع هوای بتون الزامی است و اگر نبود با قطعهچوبی به صورت تخماق به بتون ضربه می زنندتا هوای بتون خارج شود و نیز فشرده گردد. بتون نام برده تا ۱۲ روز نیازبه آب پاشی دارد و هنگامی که ترک های سطحی روی بتون دیده شود به وسیله دوغاب سیمانپر می شود ترک ها نیز به مقاومت سقف آسیبی نمی رساند .


سقفهایکاذب

سقف کاذب یعنی سقف دوم که درمقابل فشار ضعیف ساخته می شود و معمولا زیر طاق به وجود می آید زیرا کانال کشی هالوله های برق و غیره از زیر سقف عبور می نماید به این منظور شاخه های فلزی از سقفبه پائین ارتباط داده می شودبعد ازاتمام وکنترل کلیه کانالها لوله ها وغیره با آهنهای سپری یا نبشی یک سقف کاذب زیر کانالها به وجود می آورندکه آنها نیز به نوبهخود به شاخه های پائین آمده متصل می گردد. پس از کنترل آهن کشی ها تورفلزی مخصوصبنام رابیز را با سیم های نرم آرماتور بندی به آهن کشی های سقف کاذب پیوسته میسازند در خاتمه روی آن را از یک قشر خاک و گچ به ضخامت حداقل یک سانتیمتر میپوشاننددر این صورت زیر سقف کاذب شمشه کاری می شود وسقف را برای سفید کاری و گچبری آماده می سازند

فرسودگی بتن

علل مختلفی که باعث فرسودگی وتخریب سازه های بتنی می شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامی می دارند.

۱- علل فرسودگی و تخریب سازه هایبتنی (CAUSES OF DETERIORATIONS)

علل مختلفی که باعث فرسودگی وتخریب سازه های بتنی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری که کار تعمیرات راالزامی می دارند، در نخستین بخش از کتاب مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند:

۱ـ۱- نفوذ نمکها (INGRESSOF SALTS)

نمکهای ته نشین شده که حاصلتبخیر و یا جریان آبهای دارای املاح می باشند و همچنین نمکهایی که توسط باد در خللو فرج و ترکها جمع می شوند، هنگام کریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه هاوارد کنند که این عمل علاوه بر تسریع و تشدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها بهواسطه وجود نمکهاست. تر وخشک شدن متناوب نیز می تواند تمرکز نمکها را شدت بخشدزیرا آب دارای املاح، پس از تبخیر، املاح خود را به جا می گذارد.

 

۱ـ۲- اشتباهاتطراحی (SPECIFICATION ERRORS)

به کارگیری استانداردهاینامناسب و مشخصات فنی غلط در رابطه با انتخاب مواد، روشهای اجرایی و عملکرد خودسازه، می تواند به خرابی بتن منجر شود. به عنوان مثال استفاده از استانداردهایاروپایی و آمریکایی جهت اجرای پروژه هایی در مناطق خلیج فارس، جایی که آب و هوا ومواد و مصالح ساختمانی و مهارت افراد متفاوت با همه این عوامل در شمال اروپا وآمریکاست، باعث می شود تا دوام و پایایی سازه های بتنی در مناطق یاد شده کاهشیافته و در بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم.

۱ـ۳- اشتباهاتاجرایی (CON STRUCTION ERRORS)

کم کاریها، اشتباهات ونقصهایی که به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد، ممکن است باعث گردد تا آسیبهاییچون پدیدهء لانه زنبوری، حفره های آب انداختگی، جداشدگی، ترکهای جمع شدگی، فضاهایخالی اضافی یا بتن آلوده شده، به وجود آید که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند.

این گونه نقصها و اشکالات رامی توان زاییدهء کارآئی، درجهء فشردگی، سیستم عمل آوری، آب مخلوط آلوده، سنگدانههای آلوده و استفاده غلط از افزودنیها به صورت فردی و یا گروهی دانست.

۱ـ۴- حملاتکلریدی (CHLORIDE ATTACK)

وجود کلرید آزاد در بتن میتواند به لایهء حفاظتی غیر فعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد، آسیب واردنموده و آن را از بین ببرد.

خوردگی کلریدی آرماتورهایی کهدرون بتن قرار دارند، یک عمل الکتروشیمیایی است که بنا به خاصیتش، جهت انجام اینفرآیند، غلظت مورد نیاز یون کلرید، نواحی آندی و کاتدی، وجود الکترولیت و رسیدناکسیژن به مناطق کاتدی در سل (CELL)خوردگی را فراهم می کند.

گفته می شود که خوردگی کلریدیوقتی حاصل می شود که مقدار کلرید موجود در بتن بیش از ۶/۰ کیلوگرم در هر متر مکعببتن باشد. ولی این مقدار به کیفیت بتن نیز بستگی دارد.

خوردگی آبله رویی حاصل ازکلرید می تواند موضعی و عمیق باشد که این عمل در صورت وجود یک سطح بسیار کوچک آندیو یک سطح بسیار وسیع کاتدی به وقوع می پیوندد که خوردگی آن نیز با شدت بسیار صورتمی گیرد. از جمله مشخصات (FEATURES ) خوردگی کلریدی، می توان موارد زیر را نام برد:

الف- هنگامی که کلرید درمراحل میانی ترکیبات (عمل و عکس العمل) شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته ولی درانتها کلرید مصرف نشده باشد.

ب- هنگامی که تشکیل همزماناسید هیدروکلریک، درجه PH مناطق خورده شده را پایین بیاورد. وجود کلریدها هم می تواند به علت استفاده ازافزودنیهای کلرید باشد و هم می تواند ناشی از نفوذیابی کلرید از هوای اطراف باشد.

فرض بر این است که مقدار نفوذیونهای کلریدی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد. ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION) به نفوذ(PENETRATION) کلرید احتمال دارد به خاطر مکش موئینه (CAPILLARY SUCTION) نیز انجام پذیرد.

۱ـ۵- حملاتسولفاتی (SULPHATE ATTACK)

محلول نمکهای سولفاتی از قبیلسولفاتهای سدیم و منیزیم به دو طریق می توانند ب