عوامل موثر بر دوام بتن و راهکار افزایش آن

تاکنون طراحان سازه‌های بتنی بیشتر به مشخصات مقاومتی بتن علاقه‌مند بوده‌اند ولی به دلایل گوناگون، آنها اکنون می‌باید برای دوام بتن نیز اهمیت ویژه‌ای قائل شوند. چرا که دوام بتن مشخصه مهمی در پایداری و عمر یک سازه می‌باشد. علی رغم آنکه مناسب بودن اجزای تشکیل دهنده و ریختن و عمل آوری بتن موجب افزایش طول عمر بتن در بیشتر شرایط طبیعی و صنعتی می‌گردد، اما شکست زودرس سازه‌های بتنی نیز در بعضی مواقع رخ داده و درس‌های ارزشمندی را در مورد کنترل عاملهای موثر در عدم دوام سازه‌های بتنی به ما می‌دهند. بنابراین ما در این سایت قصد داریم دوام بتن و عواملی که بر آن تاثیر دارند، و حتی روش‌های بهبود دوام در بتن را بیان کنیم.

تعریف دوام بتن

دوام یا پایایی بتن متناظر با سن یا عمر خدمت رسانی آن در شرایط محیطی مشخص به شمار می آید. بدیهی است با تغییر شرایط محیطی حاکم بر بتن، مفهوم دوام بتن تغییر می کند.

طبق تعریف ACI 201، دوام بتن حاوی سیمان پرتلند به توانایی آن برای مقابله با عوامل هوازدگی، تهاجم شیمیایی، سایش و یا هر فرآیندی که به آسیب دیدگی می انجامد، گفته می شود. بنابراین، بتن پایا بتنی است که تا حدود زیادی شکل اولیه و کیفیت و قابلیت خدمت رسانی خود را در شرایط محیطی حاکم حفظ نماید.

اکنون لزوم منظور نمودن مشخصات دوامی مصالح مصرفی در سازه ها همانند مشخصات مکانیکی پذیرفته شده است که همراه آن هزینه نیز منظور می گردد.

هیچ مصالحی ذاتا با دوام نیست. در نتیجه عوامل محیطی، ریز ساختار مصالح، متعاقب آن، خواص این مصالح با گذشت زمان تغییر می‌کند. یک ماده وقتی به انتهای عمر خدمت دهی خود می‌رسد که، خواصش، تحت شرایط مفروض استفاده از آن، به حدی آسیب دیده باشد که ادامه استفاده از مصالح ناایمن یا غیر اقتصادی شناخته شود.

افزایش فزاینده هزینه های تعمیر و بازسازی سازه های آسیب دیده ناشی از تخریب مصالح مصرفی، بخش قابل توجهی از هزینه ساخت سازه ها را به خود اختصاص می دهد.

برآورد می گردد در کشورهای پیشرفته صنعتی بیش از 40 درصد کل منابع پولی صنعت ساختمان در بخش تعمیر و نگهداری سازه های موجود، و کمتر از 60 درصد آن برای ایجاد سازه های جدید خرج می گردد.

اهمیت دوام بتن

در حال حاضر، عموما پذیرفته شده است که در طراحی سازه ها، می‌باید مشخصات دوام مصالح مورد نظر، همانند سایر مشخصات و ویژگی‌های آن، نظیر خواص مکانیکی و هزینه و قیمت اولیه، مورد ارزیابی قرار گیرد.

در ابتدا، دوام بیشتر از نقطه نظر تاثیرات اقتصادی و اجتماعی آن مدنظر قرار می‌گیرد. افزایش روز افزون هزینه‌های تعمیر و جایگزینی سازه ها، ناشی از خرابی مصالح، بخش عمده‌ای از کل بودجه ساختمان سازی را به خود اختصاص می‌دهد. به عنوان مثال، تخمین زده شده است که در کشورهای صنعتی بیش از ۴۰ درصد کل منابع صنعت ساختمان در قسمت تعمیر و نگهداری سازه‌های موجود و کمتر از ۶۰ درصد آن برای احداث ساختمانهای جدید بکار گرفته می‌شود.

عوامل فیزیکی موثر بر دوام بتن

الف) دوام بتن برابر مایعات مضر

تخریب بتن تحت فعالیت موادی که به طور مضر به مجموعه سیمان تهاجم می کنند، تابعی از نفوذپذیری بتن خواهد بود، که به صورت غیرمستقیم توسط آزمایش ISA قابل اندازه گیری می باشد. برای مخلوط های بتن حاوی سیمان ۳۰۰-۲۵۵ که برای کارایی بتن و مقاومت ۲۸ روزه یکسانی طراحی می شوند، تفاوت محسوسی میان این مخلوطهای عاری از افزودنی کاهنده آب بتن با آنهایی که دارای یک عامل افزودنی کاهنده آب بتن لیگنوسولفوناتی هستند ( تا جایی که به جذب سطح اولیه مربوط است) وجود ندارد. به نظر اندازه گیری مستقیم از اثر مایعات مضر بر روی دوام بتن تنها محدود به آب دریا و حمله سولفاتی می باشد.

ب) دوام بتن سولفاتی

در این حوزه اثرات انواع گوناگون افزودنی کاهنده آب تن اسید هیدروکسی کربوکسیلیکی و افزودنی های کاهنده آب تن لیگنوسولفاتی از دیدگاه تأثیر بتن هایی که دارای طرح اختلاط یکسانی باشد مورد مطالعه واقع شده است. اما با نسبت آب به سیمان کمتر در حالتی که مخلوط ها حاوی افزودنی کاهنده آب تن باشند. همچنین کار کمی بر  روی مخلوط های متناظر با مقدار سیمان پایین تر و با همان نسبت آب به سیمان و همان مقاومت ۲۳ روزه در مورد اختلاط های حاوی افزودنی کاهنده آب تن صورت گرفته است مجموعه نتایج برای انواع مختلف افزودنی کاهنده آب تن با استفاده از روش آزمایشی که در آن بتن به صورت دوره ای طی چند چرخه در معرض محلول های حاوی سولفات قرار می گیرد تا به یک انبساط مشخص برسد، به همراه کاهشی در مدول یانگ (E) در جدول ۱٫ ۱۲ ارائه شده است. از دیدگاه اثرات مخرب شناخته شده افزودنی های حاوی کلسیم کلرید و احتمال تأثیر یکسانی که در ترکیب کلسیم وجود دارد، پیشنهاد می شود که افزودنی کاهنده آب تن تسریع کننده، در ناحیه هایی که دوام بتن سولفاتی حائز اهمیت می باشد، استفاده نگردد.

 ج)دوام بتن در برابر چرخه های ذوب – انجماد

بتن به دلیل قرار گرفتن در معرض شرایط ذوب- انجماد مورد صدمه قرار می گیرد. این صدمه به علت انبساط آب در قسمت های موئین منجمد شونده و تشکیل یخ می باشد. از جمله نتایج انبساط در ریز ترک خوردگی ها، افت حاصل در دوام بتن و مدول الاستیسیته می باشد. به علاوه چنین بتنی به لحاظ زیبایی به علت شرایط نامطلوبی که در سطح آن پدیدار می شود، غیر قابل قبول است. احتمالاً نفوذ آب و هوا از طریق ریز ترک ها هم می تواند منجر به خوردگی آرماتورها شود. از این منظر، هر کاهش در نسبت آب به سیمان در ارتقاء دوام بتن تحت این شرایط سودمند خواهد بود. این مورد در شکل ۱ .۴۱ به تصویر کشیده شده است.

جهت حصول دوام مناسب، بتن باید:

دارای نسبت آب به سیمان پایین باشد

مصالح تشکیل‌دهندۀ آن سالم باشند

متراکم و خوب ساخته شده

به طور صحیح عمل‌آوری شده باشد

در صورتی که در معرض پدیدۀ یخ زدن و آب شدن باشد، بین ۴ تا ۶ درصد حباب هوا داشته باشد

ارزیابی دوام بتن ممکن است مطالعۀ خواص ارتجاعی، خمیری و حرارتی اجزای تشکیل دهنده و عدم سازگاری‌های احتمالی را نیز ایجاب نماید.

کلام پایانی و بررسی موارد گفته شده

منظور از دوام یا پایایی بتن چیست ؟

منظور از دوام یا پایایی بتن، مقاومت آن در برابر عواملی است که ممکن است به آن آسیب بزند و امکان بهره‌برداری از آن را از بین ببرد یا عمر استفاده از آن را کاهش دهد.

عوامل بیرونی موثر بر دوام و پایایی بتن کدامند ؟

درجه حرارت و میزان رطوبت، میزان آب موجود در اطراف بتن، حملات زیستی یا بیولوژیکی، سایش و فرسایش بتن

چه آزمایشهایی برای ارزیابی دوام و پایایی بتن انجام می شود؟

آزمایش‌های یخ زدن و آب شدن، آزمایش تبلور نمک‌ها، آزمایش، دوام و پایایی بتن در برابر سولفات‌ها، آزمایش کربناسیون، آزمایش‌های سایش، آزمایش‌های نفوذپذیری، آزمایش‌های عمق نفوذ آب، آزمایش‌های جذب آب، آزمایش مقاومت ویژه الکتریکی، آزمایش‌های تغییر حجم و ساختار بتن، آزمایش نیم‌پیل، آزمایش شدت خوردگی میلگردها

در این مقاله دوام و پایایی بتن، ابعاد و عوامل موثر بر آن و همچنین آزمایش‌های لازم برای اندازه‌گیری مقاومت بتن را بررسی کردیم. ارزیابی مقاومت بتن به منظور کارایی بیشتر آن در برابر عوامل آسیب‌زا و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری سازه‌های بتنی لازم است و باید در شرایط محیطی متفاوت، چگونگی به عمل‌آوری بتن و ... مدنظر قرارگیرد.