علت و دلایل کرمو شدگی بتن

1- مهم ترین نقص و عیب سازه های بتنی ایران و جهان، موضوع کرمو یا شننما شدن (HoneyCombing) می باشد که در همه آئین نامه ها دستوراتی رابرای جلوگیری از بروز چنین نقیصه ای صادر می نمایند و یا تذکرات مهمی مطرح می کنند.عامل بروز چنین نقصی، جداشدگی در بتن می باشد. با بررسی عوامل زمینه ساز و موثر درایجاد جدا شدگی، می توان راهکارهای پیشگیری از بروز این مشکل را دریافت.

2-کرمو بودن یا شن نما شدن بتن، ظاهری کاملاً متفاوتبا عدم تراکم کافی بتن دارد. متاسفانه اکثریت قریب به اتفاق مهندسین و تکنیسین ها ودست اندرکاران اجرای سازه های بتنی این دو عیب را یکسان می شمارند. در بتن کرمو یاشن نما شده، ذرات درشت دانه (شن) در کنار هم دیده می شود که فضای بین آنها فاقد ملاتو شیره کافی می باشد، در حالیکه در یک بتن غیر متراکم فضاها و حفرات کوچک و بزرگ قابلرؤیت (از چند دهم میلیمتر تا چندین میلیمتر) مشاهده گردد اما در بخش جامد، ذرات درشتو ریز و شیره بتن در کنارهم بصورت همگن دیده می شود.

3 ـ نقیصه بزرگ کرمو یا شن نما بودن بتن، نتایج خاصیرا به دنبال می آورد که عبارتند از:

الف:‌ کاهش شدید مقاومت فشاری، کششی و خمشی و برشیبتن به حدی که ممکن است نتوان مقاومت بتن این بخش را اندازه گیری کرد و حتی گاه امکانتهیه مغزه نیز در این قسمت ها وجود ندارد.

ب : کاهش شدید مدول ارتجاعی بتن که عملاً در طراحیسازه از اهمیت برخوردار می باشد.

پ : کاهش شدید پیوستگی بین بتن و میلگرد که به کاهششدید ظرفیت باربری قطعه می انجامد و عملاً انتقال نیروها بدرستی صورت نمی گیرد و روابطشناخته شده در طراحی سازه های بتن آرمه از اعتبار ساقط می شود.

ت : افزایش شدید نفوذپذیری بتن در منطقه کرمو یا شننما شده و نشت شدید آب به درون بتن و از بین رفتن آب بندی در سازه های نگهدارنده مایعات.

ث : عدم امکان اندازه گیری جذب آب کوتاه مدت و بلندمدت بدلیل حفرات بزرگ.

ج : نفوذ مواد زیان آور به درون بتن و آسیب رسانیبه بتن (حمله سولفاتها و مواد اسیدی و ...).

چ : عدم دوام بتن در محیط های دارای چرخه های یخ بندانو آبشدگی.

ح : شروع زود هنگام خوردگی میلگردها در اثر نفوذ سریعیون کلرید یا کربناته شدن بتن یا خمیر سیمان ناچیز ‌مجاور میلگردها و از بین رفتن لایهانفعالی (درصورت تشکیل شدن آن).

خ : عدم تشکیل لایه انفعالی در میلگرد واقع در بخششن نما شده و شروع خوردگی از ابتدای بتن ریزی یا ادامه دادن خوردگی میلگردهای زنگ زده.

د: افزایش آهنگ (شدت) خوردگی میلگردها در اثر کاهششدید مقاومت الکتریکی بتن اطراف آن در منطقه پوشش میلگردها.

ذ : ایجاد منظره بد و نمای نامطلوب در سطح بتن.

4 ـ دلیل اصلی بروز این مشکل، جداشدگی بتن است. جداشدگی(Segregation) به علل مختلفی در بتن ایجاد می شود. معنای جداشدگی،جدائی یک جزء یا چند جزء بتن از دیگر اجزای آن می باشد.

قبل از فهرست کردن علل ایجاد جداشدگی در بتن لازماست متذکر شویم که علل موجود وقتی می توانند موثر واقع شوند که استعداد جداشدگی دربتن وجود داشته باشد. در واقع برای بالفعل شدن (Activation) جداشدگی نیاز به استعداد بالقوه (Potential) در بتن وجود دارد.

هر چند بهرحال استعداد جدا شدگی در بتن ها موجود استاما تراز و میزان این استعداد یکسان نیست. به عبارت دیگر می توان استعداد جداشدگی بتنرا یک عامل زمینه ساز درونی نام نهاد و سایر عوامل را می توان عوامل بیرونی خواند.بنابراین ایجاد عوامل بیرونی به میزان مشخص، در بتن هائی که استعداد جداشدگی متفاوتدارند به جداشدگی یکسان منجر نمی شود. بدین ترتیب نقش استعداد جدا شدگی و شناخت عواملایجاد این استعداد در بتن ها بسیار مهم تلقی می گردد.

5 ـ برای ایجاد زمینه و استعداد بیشتر جداشدگی، بایدانسجام و درگیری و چسبندگی بتن و اجزای آن با یکدیگر کمتر شود. بنابراین بخوبی می توانحدس زد که این استعداد، مرتبط با نسبت ها و مقادیر و کیفیت اجرای بتن خواهد بود و پیشبینی آن دور از ذهن نمی باشد و تسهیل در حرکت و تراکم سریع تر معمولاً به افزایش استعدادجداشدگی منجر می گردد. بصورت خلاصه می توان عوامل افزایش استعداد جداشدگی را در زیرفهرست نمود:

الف :‌ افزایش اسلامپ و کارائی بتن

ب : افزایش مقدار آب و نسبت آب به سیمان بتن

پ :‌ کاهش عیار سیمان و مواد چسباننده یا کاهش خمیرسیمان

ت :‌افزایش حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها

ث: درشت بافت شدن دانه بندی سنگدانه ها

ج :‌ گردگوشه تر شدن سنگدانه ها بویژه درشت دانه ها

چ : صاف تر شدن بافت سطحی سنگدانه بویژه درشت دانه

ح :‌کاهش ماسه های ریز بتن (ذرات ریزتر از 3/0 میلیمتر) و حتی کاهش مواد ریزدانه و مواد پودری

خ :‌مصرف زیاده از حد روان کننده ها یا فوق روان کنندهها در بتن

د :‌عدم استفاده از مواد حبابزا در بتن

بدیهی است با عنایت به موارد فوق می توان به نحویطرح مخلوط بتن را ارائه داد که استعداد جداشدگی آن کم باشد.

بدیهی است با عنایت به موارد فوق می توان به نحویطرح مخلوط بتن را ارائه داد که استعداد جداشدگی آن کم باشد.

ـ عوامل خارجی که می تواند استعداد بالقوه جداشدگیرا بالفعل نماید از نظر اجرائی اهمیت فراوانی دارند. این عوامل را می توان در زیر بصورتخلاصه برشمرد:

الف :‌ایجاد ضربه یا لرزش در حین حمل (حمل با فرغونو دمپروکمپرسی در مسیر ناصاف، حمل با تسمه نقاله در اثر ضربات رولیک و ....).

ب :‌افزایش مولفه افقی سرعت بتن در هنگام ریختن (درانتهای شوت، در انتهای تسمه نقاله یا خروج بتن از لوله افقی در هنگام پمپ کردن و

پ :‌برخورد بتن بصورت افقی یا قائم به میلگردها درمسیر تخلیه و ریختن بتن.

ت :‌برخورد با زاویه قائم یا ماده با قالب قائم (بویژهاستفاده از جام های بغل ریز).

ث : پرتاب کردن بتن با وسائلی همچون بیل از نقطه ایبه نقطه دیگر یا به درون قالب.

ج :‌در رفتن شیره یا ملات از درز قالب (نوعی جداشدگیاستاتیکی).

چ : لرزش زیاده از حد در هنگام تراکم بتن (فرونشستندرشت دانه ها و رو آمدن ریزدانه ها و شیره بتن)

ح : حرکت دادن لرزاننده درونی (خرطومی) به اطراف درحالی که در بتن فرو برده شده است (هل دادن توده بتن با لرزاننده خرطومی).

خ: اختلاف شدید بین چگالی ذرات سنگدانه و خمیر سیمان(سبکی یا سنگینی زیاد نسبت به خمیر سیمان) که باعث جداشدگی استاتیکی بتن می شود درحالی که اکثر جداشدگی ها دینامیکی هستند.

د :‌حرکت بتن در مسیر طولانی بویژه در بتن های خودتراکم (مسافت بیشتر از 5 متر).

ذ : گیر کردن سنگدانه های درشت در شبکه میلگرد و حرکتملات بدون شن بدلیل انبوهی شبکه میلگرد.

ر:‌عمل پمپ کردن بتن با روانی خیلی زیاد و با دانهبندی نام مطلوب و ریز دانه کم.

ز: ‌برخورد شدید بتن پاشیدنی به سطح و برگشت درشتدانه ها بهمراه بخشی از ملات یا شیره بتن.

ژ :‌ راه رفتن زیاد بر روی بتن تازه و حرکت وسائلحمل و ریختن بر روی بتن تازه ریخته شده.

س : بتن ریزی روی شیب بویژه از بالا به پایین بجایپایین به بالا.

ش :‌پرداخت لیسه ای غلط در سطح فوقانی بتن (در اثرعدم رعایت زمان پرداخت در ارتباط با آب انداختن بتن )

ص : آب شستگی بتن در اثر بارش و ایجاد رواناب در سطحبتن.

ض : آب شستگی در بتن ریزی زیر آب با لوله ترمی بدلیلسرعت زیاد بتن در لوله ترمی و کم بودن عمق سر لوله در بتن ریخته شده وتلاطم حاصله ازریختن بتن در سطح بتن مجاور آب.

ط:‌ دامنه نوسان و فرکانس نامناسب ویبراتور بویژهقدرت بیش از حد آن و یا ضعف شدید ویبراتور

7 ـ لازم به ذکر است که ارتفاع به خودی خود عامل جداشدگینیست اما اگر عاملی فعال شود و جداشدگی بویژه در هنگام ریختن بتن ایجاد گردد، افزایشارتفاع به افزایش جداشدگی و بهتر دیده شدن آن کمک شایانی می کند. می توان ارتفاع زیادشره کردن بتن را عامل تشدید جداشدگی دانست نه عامل اولیه برای جداشدگی. بنابراین دیدهمی شود که با استفاده از قیف هادی یا ناوه (شوت) سقوطی و وسایل مشابه می توان بتن رااز ارتفاع زیاد به پائین ریخت و جداشدگی مشاهده ننمود به شرطی که بتن به میلگردها وبدنه قائم قالب در این مسیر برخورد نکند و امروزه محدودیتی برای ارتفاع سقوط بتن درآئین نامه های معتبر دنیا به چشم نمی خورد یا به تدریج این محدودیت ها کم می شود ویا ارتفاع مجاز شره کردن بتن افزایش می یابد.

8 ـ همانطور که مشاهده نمودید راه حل های جلوگیریاز بروز مشکل کرمو یا شن نما شدن، جلوگیری از ایجاد جداشدگی در بتن است و قاعدتاً دردو مرحله طرح مخلوط بتن و اجرا باید تدابیر لازم اتخاذ گردد تا از این امر پرهیز نمائیم.

در مرحله مخلوط بتن های عادی معمولاً کاهش حداکثراندازه دانه ها و ریز بافت تر کردن دانه بندی (افزایش سهم ماسه و کاهش سهم شن) به همراهمصرف ماسه های حاوی ریز کافی، عدم اصرار بر بالا بردن SE و پرهیز از ایجاد روانی زیاد بویژه بکمک آب و ترجیحاًاستفاده از روان کننده یا فوق روان کننده های لزج کننده و مصرف معقول و منطقی سیمانو بکارگیری شن شکسته یا نیمه شکسته و ماسه گردگوشه و بکارگیری روانی مناسب اما کم میتواند استعداد جداشدگی را کم کند بویژه اگر نیاز به بتن پمپی داشته باشیم که در شرایطفعلی چنین نیاز مبرمی وجود دارد.

در مرحله اجرا، درزگیری قالب ها، استفاده از قیف ولوله (شوت سقوطی) در زیر جام (باکت) و در انتهای لوله پمپ بصورتی که در ستون یا دیوارپائینرود و از برخورد بتن با میلگرد و قالب جلوگیری نماید. در صورتی که نتوان از شوت سقوطیولوله (صلب یا انعطاف پذیر) استفاده نمود، برای بتن ریزی دیوار یا ستون مرتفع بهتراست از دریچه های جانبی در ترازهای مختلف استفاده نمود اما نباید بتن را با یک شیبیا بصورت افقی و با سرعت به درون قالب فرستاد بلکه باید با ایجاد یک سکوی لبه دار،بتن را بصورت شاغولی روی آن ریخت تا به تدریج سر ریز کند و قالب را پر نماید.

استفاده از لرزاننده خرطومی مناسب (نه چندان قوی ونه چندان ضعیف) و لرزان صحیح بتن و پرهیز از لرزاندن بیش از حد (Over Vibration) کمک بزرگی برای جلوگیری از بروز مشکل است.

9ـ‌ اوج هنر ساخت و ریختن بتن امروزه به بتن خودتراکممربوط می شود. در حالی که روانی و کارائی را فوق العاده بالا می بریم اما باید سعیشود از جداشدگی و آب انداختن جلوگیری شود.

بهر حال برای سهولت در ریختن و عدم استفاده از وسایلتراکمی بویژه لرزش نیاز به این کارائی وجود دارد ولی درحالت ایستا و پویا نباید جداشدگیگردد. بنابراین جمع کردن این موارد متضاد کاری هنرمندانه است که راهکارهای آن قبلاًتشریح شده است. با این حال امروزه محدودیت هائی در ارتباط با نحوه ریختن و طول حرکتافقی بتن در قالب برای این بتن ها نیز وجود دارد.

10 ـ یکی از رایج ترین دلائل بروز مشکل کرمو شدگیو شن نما شدن، لرزاندن بتن بیش از حد بتن می باشد، زیرا تصور می شود مشکل بوجود آمدهمربوط به نقص و کمبود لرزاندن است. لذا ضمن ریختن بتن در لایه هائی بیش از 60 سانتیمتر در ستون و دیوار و غیره، سعی می کنند ویبراتور را بصورت فعال و روشن در داخل بتنبه مقدار قابل توجهی باقی نگهدارند و به تدریج بالا بیاورند. در این حالت علاوه برعدم خروج کامل هوای غیر عمدی بتن، جداشدگی حاصل می شود و سنگدانه های درشت به پائینرانده می شود و شیره ها بالا می آید. معمولاً در داخل ستون و دیوار دیدکافی نیز وجودندارد تا بتوان از این امر آگاه شد و با شروع روزدن شیره، ویبراتور را به تدریج خارجنمود بلکه با ادامه دادن به تراکم و اصرار بر طولانی مدت کردن آن باعث جداشدگی می شوندو یا جداشدگی موجود را تشدید می کنند.

11 ـ شرکت های بتن آماده نیز در ایران معمولاً نقشجدی و پررنگی در بروز این مشکل ایفا می کنند. عدم کاهش حداکثر اندازه اسمی از 25 به20 میلی متر دربتن های پمپی، استفاده از دانه بندی درشت در مخلوط سنگدانه، اصرار برایبکارگیری ماسه های کم ریز و با SE زیاد به بهانه تمیزتر بودن، مناسب نبودن دانه بندی برای پمپ کردن و ایجاد ضرورتبرای روان کردن بتن پمپی بدون بهره گیری از روان کننده یا فوق روان کننده و عدم افزایشسیمان و بالا بردن استعداد جداشدگی از جمله مشکلاتی است که بدلیل عدم رعایت نکاتی برایکاهش استعداد جداشدگی و یا عدم اطلاع از سازوکار بروز مشکل ایجاد می کنند.

12 ـ در طول سالهای گذشته، با انتشار هر تجدید نظردر آئین نامه های زلزله در ایران، به تدریج حجم میلگردهای طولی و عرضی زیادتر شده وفاصله های آنها کم شده است و بویژه در محل تقاطع تیرو ستون، فشردگی و انبوهی زایدالوصفیمشاهده می گردد. مجریان نیز برای جایدهی بهترنیازمند بتن های روان تر و کاراتر می باشندزیرا عملاً استفاده از ویبراتورهای خرطومی در این موارد دشوار است.

اگر به این خواسته از مجاری صحیح پاسخ مناسب دادهنشود، دست اندرکاران اجرا مجبور به افزودن آب و روان کردن آن بصورت غیر اصولی می شوند،که علاوه بر کاهش شدید مقاومت و دوام بتن، به افزایش استعداد جداشدگی منجر می شود.با توجه به عدم رعایت نکات اجرائی مرتبط با ریختن بتن، جداشدگی های قابل توجهی حاصلمی گردد و شن نما شدن بتن منجر می شود.

اگر از ابتدا در هنگام طرح مخلوط بتن، دستیابی بهکارائی زیاد مد نظر قرار گیرد و چنین بتنی ساخته شود مسلماً امکان بروز چنین مشکلاتیکمتر می گردد. امروزه در بهترین حالت، این نیاز با ساخت بتن خودتراکم مرتفعÂÂ می شود و لازم است به تدریج تولیدکنندگان بتن آمادهدراین راه قدم بردارند و بتوانند با افزایش دانش فنی وبهره گیری از تکنولوژی مناسب،این نوع بتن ها را تولیدکنند و دراختیار مصرف کننده قرار دهند.