کد مطلب : 545

 برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است. ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.

بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم 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. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

در موارد مختلف از استفاده و نگهداری بتن در سازه ها یا شریط آب و هویی و محیطی خاص نیاز به طرح اختلاط ویژه ی است که استفاده از افزودنی های بتن آن را میسر می سازد. در محیط هیی که نیاز به بتن ریزی سریع و یا مقابله با سرما و یخبندان وهمچنین حفظ سازه در تماس دیمی با آب و مبارزه با عواملی که باعث از بین رفتن بتن می شود از افزودنی هی بتن استفاده می شود. که در موارد مختلف نوع استفاده از این افزودنی ها و مقدار ترکیبی آن قابل تغییر است. از جمله افزودنی ها می توان به:

روان کننده ها،فوق روان کننده ها،کند گیر کننده ها،تند گیر کننده ها،چسب بتن،ضد یخ،حباب ساز هوا، آب بندها،افزودنی هی معدنی، روغن قالب،آب بند سطوح و … اشاره کرد.

افزودنی های بتن مورد آزمایش جهت آشنایی با کد محصولات کلینیک بتن ایران که استاندارد های مورد نظر را از نظر سازمان استاندارد پاس کرده است.

Concrete Admixtures

فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن-بر پایه کربوکسیلاتی

MTOBUILD D10

که این محصول قابلیت استفاده در سازه هایی با تراکم بالای میلگرد را دارد و به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.

فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن

MTOCRETE N540

که این محصول به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.

روان کننده بتن ممتاز

MTOCRETE D130

که این محصول به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.

مایع واترپروف بتن

MTOSEAL/L

این محصول جهت آب بندی دیواره هایی که در مجاور رطوبت قراردارند مورد استفاده قرار می گیرند

هوازای بتن

MTOAIR220

بازدارنده خوردگی میلگرد و فلز یا ژل میکروسیلیس

استفاده از این محصول در سازه های دریایی یا آبی و یا استخرها مورد استفاده قرار می گیرد.

ضد یخ بدون کلراید، مخصوص بتن ریزی در هوای سرد

MTOANTIFREEZE

مواد افزودنی

ماده ای است به غیر از سیمان پرتلند ، سنگدانه ها و آب که بصورت گرد یا مایع ، به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن ، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به بتن افزوده می شود.

مواد افزودنی به دو گروه شیمیایی و معدنی تقسیم می شوند.

مواد مضاف

تعریف:

ماده ای است که برای کسب خواصی ویژه یا به منظور کمک به امر تولید، با سیمان پرتلند و یا کلینکر آن در حین تولید در کارخانه آسیاب می شود.

درصورتی که مواد افزودنی به مقدار کم در زمان اختلاط بتن با مصالح و اجزاء متشکله آن مخلوط می گردد.

موادی همچون میکروسیلیس را که برای اصلاح خواص بتن در کارگاه هنگام اختلاط به مواد متشکله بتن اضافه می شود را افزونه می نامند. مقدار این مواد در تعیین نسبتهای اختلاط بحساب می آیند.

 

خواص مواد افزودنی

– تسریع در روند کسب مقاومت اولیه

– کنترل واکنش های قلیائی های سیمان با سنگدانه ها

– طولانی کردن زمان گیرش

– افزایش کارائی بدون نسبت آب به سیمان

– تهیه بتن پر مقاومت، بتن مقاوم در برابر یخ زدن و آب شدن مکرر

 

خواصی که بدون استفاده از مواد افزودنی به بتن می توان بدست آورد

– کارائی

– مقاومت

– قابلیت پرداخت

– پایایی و توان آب بندی

می توان با انتخاب مصالح مناسب و نسبتهای مطلوب اختلاط و رعایت اقتصادی بودن آن بدون مواد افزودنی بدست آورد.

 

افزودنی های شیمیایی

1- مواد افزودنی حباب ساز

2-مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)

3- مواد افزودنی کندگیر کننده

4- افزودنی ترسیع کننده :

الف – تسریع کننده های بتن

ب – تسریع کننده های بتن پاشیده

5- مواد خمیری کننده و روان کننده

مواد افزودنی حباب ساز

این مواد در بتن حباب بسیار ریز غیر مرتبط هوا ایجاد می کنند . (قطر حباب ها کمتر از 05/0 میلیمتر)

این حبابها پایایی بتن را در برابر رطوبت و یخ زدن ها و آب شدنهای مکرر و مواد شیمیایی یخ زا بهبود می بخشند.

کارآیی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده به میزان قابل توجهی بیشتر می شود .

افزایش مقاومت بتن در برابر پوسته شدن

بهبود کارائی و کاهش جداشدگی دانه ها و آب انداختن بتن تازه

بهبود مقاومت بتن در برابر سولفاتها(نسبت آب به سیمان کم ، مقدار کافی سیمان مناسب،افزودنی حباب هوا)بهترین مقاومت را دربرابر حمله آبهای سولفات دار را دارند.

مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)

این مواد بمنظور تقلیل مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن ، یا افزایش روانی بتن در شرایط یکسان میزان آب مصرفی بکار می رود.

– کاهش مقدار آب اختلاط به ازای کارایی ثابت بتن و ملات

 

– کاهنده های معمولی حداقل 5% و کاهنده های قوی حداقل 12% آب اختلاط بتن را کاهش می دهند.

– معمولا ایجاد حباب هوا در بتن می کنند.(حداکثر حباب هوای مجاز قابل قبول 7% بتن حباب دار و 3% بتن معمولی )

– چنانچه افزودنی به منظور کاهش نسبت آب به سیمان در بتن با اسلامپ ثابت مصرف شوند ، موجب افزایش مقاومت فشاری ، کاهش جمع شدگی و کاهش نسبی نفوذپذیری بتن می شوند.

مواد افزودنی کند گیر کننده

این مواد به منظور تاخیر انداختن گیرش بتن بکار می رود.

– هنگامی که دمای بتن تازه بیش از oc 30 باشد .

– جبران اثر تسریع کنندگی گرمای هوا بر گیرش بتن

– تعویق گیرش اولیه بتن یا دوغاب سیمان درشرایط مشکل و دشواربتن ریزی

– حمل بتن در مسافت های طولانی

– استفاده از این مواد می تواند روند گیرش بتن را حداقل 5/1 و حداکثر سه ساعت به تاخیر بیندازد.

انواع کند گیرکننده ها

1- کندگیرکننده های معمولی که خاصیت کاهندگی آب ندارند.

2- کندگیرکننده های کاهنده آب با حداقل 5% کاهش آب

3- کندگیر کننده های قوی آب با حداقل 12% کاهش آب

بطور کلی کندگیرکننده های ردیف اول با کاهش مقاومت فشاری و خمشی بتن به میزان 10% نسبت به بتن شاهد در سنین 1روز تا یک سال را دارد.

کندگیرکننده های ردیف 2 و 3 ممکن است افزایش مقاومت تا میزان 10% را نسبت به بتن شاهد داشته باشد.

مواد افزودنی تسریع کننده

ماده افزودنی تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش بتن

– تسریع در کسب مقاومت بتن در سن کمتر

– موارد مصرف آن با رعایت ضوابط بتن ریزی درهوای سرد می باشد.

– زمان حفاظت موقت را حداقل یک و حداکثر 5/3 ساعت کاهش می دهد.

– مقاومت سه روزه حداقل 25% بیشتر از بتن شاهد

– مصرف مواد تسریع کننده غالبا باعث افزایش جمع شدگی خشک شدن ، جمع شدگی حرارتی و نیز افزایش ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری می شود.

مواد خمیری کننده و روان ساز

گاهی بتن تازه به دلیل برخی مشخصات سنگدانه ها از جمله شکل و دانه بندی نامناسب یا اختلاط نادرست کارائی لازم را ندارند.

– این مواد به منظور بهبود کار آیی بتن تازه و بهبود مخلوطهای خشن

– بتن ریزی اعضای با تراکم زیاد آرماتور

– بتن ریزی با پمپ یا قیف و لوله

– پرداخت بتن با ماله آهنی

در اغلب موارد با افزایش عیار سیمان یا مقدار ریزدانه یا اصلاح دانه بندی و نسبت های اختلاط می توان بدون استفاده از این مواد کارائی مطلوب را بدست آورد.

بهترین ماده روان کننده حباب هوا است . حباب های ریز و بسته هوا مانند ساچمه عمل می کنند و به ویژه در بهبود کارائی مخلوط های خشن کم سیمان موثرند.

افزودنی های معدنی

تعریف:

موادی بشکل ذرات بسیار ریز معدنی که موجب بهبود برخی از خواص ، و یا تامین خواص ویژه ای در بتن می شوند.

کارائی و انسجام بتن تازه ، مقاومت و نفوذپذیری بتن سخت شده و تغییر رنگ بتن از جمله خواص مواد معدنی می باشد.

 

انواع افزودنی های معدنی

1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها

2- پوزولان ها

3- افزودنیهای شبه سیمانی

 

1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها

– این مواد معمولا موجب افزایش مقاومت بتن نمی شوند.

– موجب بهبود کارایی و چسبندگی بتن های می شوند که کمبود ریزدانه دارند.

– به عنوان سنگدانه در بتن مصرف می شوند.

– رنگدانه ها برای تولید بتن رنگی شامل ترکیبات معدنی:

– اکسید آهن : رنگهای قرمز،سیاه و زرد

 

– اکسید کرم : رنگ سبز

– اکسید آبی کبالت : رنگ آبی

– اکسید تیتان : رنگ سفید

– کربن سیاه : رنگ سیاه

– اکسید منگنز: رنگهای سیاه و قهوای

 

2- پوزولان ها

عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی که خود به تنهایی ارزش چسبانندگی نداشته یا کم است . اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیائی با آهک آزاد شده از هیدراتاسیون سیمان در دمای معمولی ترکیباتی با خاصیت سیمانی بوجود می آورند.

این مواد به منظور کاهش آهنگ بروز آبگیری سیمان و از بین بردن قابلیت انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها بکار می روند

 

موارد مصرف پوزولان ها

– کاهش سرعت و میزان حرارت حاصل از فرایند آبگیری سیمان

– کاهش میزان سیمان

– بهبود کارایی بتن

 

– افزایش مقاومت بتن

– افزایش پایای بتن از طریق کاهش نفوذپذیری

عملکرد پوزولان ها برای هریک از خواص فوق باید قبل از مصرف مورد آزمایش قرار گیرد.

 

انواع پوزولانها

– پوزولان های طبیعی خام و یا تکلیس شده که بطور عمده شامل خاکسترهای آتشفشانی است.

– پوزولانهای صنعتی که بطور عمده شامل خاکستر بادی (محصول فرعی نیروگاههای با سوخت ذغال سنگ) و دوده سیلیسی یا میکرو سیلیس ( محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ فرو سیلیس ) است.

 

میکرو سیلیس (دوده سیلیسی)

– محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ های سیلیسیم به ویژه فرو سیلیس می باشد.

– ذرات بسیار ریز و غیر بلوری 1/0 تا 2/0 میکرون و یک ماده بشدت فعال پوزولانی است.

– در تهیه بتن با مقاومت زیاد

– افزایش پایایی بتن از طریق کاهش نفوذپذیری

– جایگزینی با سیمان بشرط وجود توجیه اقتصادی

 

خواص میکروسیلیس

– مقاومت زیاد ، نفوذپذیری کم ، مقاومت زیاد دربرابر عوامل شیمیایی (با مصرف 25% وزنی سیمان)

– بتن تازه از چسبندگی بیشتر و گرایش کمتر به جداشدگی و نیز کاهش آب انداختن و افزایش قابلیت پمپ شدن (با مصرف10% وزنی سیمان)

– بروز ترکهای ناشی از نشست خمیری و خشک شدن سطح را تشدید می کند.( مراقبت و عمل آوری بلافاصله بعد از بتن ریزی لازم است)

 

– بروز پدیده واکنش قلیایی را تا حد نزیک به صفر کاهش می دهد.

– مقاومت بتن را درمقابل تهاجم یون های سولفات افزایش می دهد.

– کاهش نفوذ پذیری بتن به میزان حداکثر 20 برابر نسبت به بتن معمولی

– در تهیه بتن با میکروسیلیس استفاده از یک کاهنده قوی آب لازم و ضروری می باشد.

 

3- افزودنیهای شبه سیمانی

– این مواد خاصیت پنهان هیدرولیکی دارند و وقتیکه بنحوه مناسبی فعال می شوند خواص سیمانی پیدا می کنند.

 

– متداول ترین آنها روباره آهن گدازی محصول فرعی کارخانه ذوب آهن می باشد.

 

تاثیرات آن برروی بتن تازه و سخت شده:

– افزایش کارایی

– تاخیر زمان گیرش

– تقلیل آب انداختگی بتن تازه

– کاهش سرعت آبگیری و دمای حاصل از آن

 

– مقاومت کم در سنین پائین و مقاومت بیشتر در سنین بالا نسبت به نمونه شاهد

– کاهش نفوذپذیری

– کاهش واکنش قلیایی سنگدانه ها( مصرف 40 تا 60 % وزنی سیمان)

– افزایش مقاومت در مقابل سولفاتها ( مصرف 50% وزنی سیمان)

– کاهش خوردگی میلگردها در اثر نفوذ یون کلر به بتن

 

مواد افزودنی متفرقه

این مواد شامل مواد ضد رطوبت ، کاهنده نفوذ پذیری ، دوغاب ساز ، گاز ساز و ضد یخها می باشند .

 

نمونه برداری مواد افزودنی

از هر محموله افزودنیهای شیمیایی ومعدنی وارد شده به کارگاه قبل از مصرف باید آزمایشهای لازم بر روی آنها بعمل آید .

 

 

 

آزمایشات مواد افزودنی

افزودنی ها با بتنی که قرار است در محل مصرف ریخته شود آزمایشات زیر انجام می شود

1- اسلامپ ASTM C143

2- میزان هوا ASTM C231

 

3- زمان گیرش ASTM C403

4-مقاومت فشاری ASTM C39

5- مقاومت خمشی ASTM C78

6- مقاومت در برابریخ زدن و آب شدن ASTM C290 – ASTM C291

7- تغییر حجم ASTM C157.

 

نگهداری و انبارکردن مواد افزودنی

در شرایط مناسب و با رعایت دستورالعمل های اعلام شده از سوی سازنده نگهداری شود.

برخی مواد افزودنی به دلیل از دست دادن کیفیت خود نباید مدت طولانی نگهداری شوند .

درصورت تردید باید نسبت به انجام آزمایش مطابق مشخصات ماده افزودنی اقدام کرد.

 

افزودنی های بتن

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

 

ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.

بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای

 

مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم 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. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

 

بتون الیافی و افزودنیهای مجاز بتن :

تکنولوژی “بتن الیافی” نمونه دیگری از کاربرد کامپوزیت‌ها به‌عنوان یک فناوری نوین در صنعت عمران و ساخت‌وساز می‌باشد. در گفتگویی با دکتر علیرضا خالو عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف به بررسی این تکنولوژی پرداخته شده است:

سوال: با تشکر از فرصتی که در اختیار ما گذاشتید، به‌نظر شما تکنولوژی¬های نوینی که توجه به آنها، نیاز حیاتی صنعت ساختمان کشور محسوب می¬گردد، کدام‌ها هستند؟

 

محورهای سه گانه زیر را می توان به عنوان مهمترین فناوری هایی که لازم است مورد توجه دست‌اندرکاران صنعت ساختمان کشور واقع شود، برشمرد:

 

الف) روش های سبک سازی بنا:

کشور ما و بالاخص پایتخت بزرگ آن در منطقه¬ای زلزله‌خیز قرار دارد. همانطور که می¬دانید میزان خسارات و خرابی¬های وارد بر یک بنا در اثر تکان های زلزله، با وزن آن بنا رابطه مستقیم دارد. هر چه بنا سنگین¬تر ساخته شود، در برابر خطر ویرانی زلزله آسیب¬پذیرتر خواهد بود. بنابراین هر اندازه که با بهره¬گیری از فناوری‌های نوین وزن یک ساختمان را کاهش دهیم، سازه در برابر ویرانی ایمن‌تر خواهد بود. به طور مثال می¬توان ازپانل¬های ساندویچی و یا قطعات سبک پیش‌ساخته در ساخت بنا کمک گرفت. در یک ساختمان، اعضایی مانند دیوارهای تیغه¬ای‌شکل نازک وجود دارد که وظیفه آنها تنها جدا کردن فضای اتاق¬ها از همدیگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجه بعدی اهمیت قرار دارد. در ساخت این گونه اعضا می¬توان به جای استفاده از مصالح سنگین سنتی، از مصالح سبک جدید همچون سفال یا بتن های سبک کمک گرفت و یا قطعات سبک پیش‌ساخته را به خدمت گرفت.

 

ب) روش های تولید سریع و اصولی بنا:

امروزه استفاده از سازه های پیش‌ساخته یکی ازسریع ترین و اصولی ترین روش‌های ساخت بنا و پاسخگویی به نیاز بالای افراد جامعه به انبوه‌سازی مسکن می باشد. از انجا که حجم اصلی بنا به شکل قطعات از پیش‌ساخته‌شده در محیط مناسب کارخانه و با استانداردهای صنعت ساختمان تولید می¬شود، بنای نهایی از کیفیت و یکپارچگی بالایی برخوردار است. از سویی به‌علت سبکی خاص بنا، ساختار سازه¬ای ویژه آنها و اتصال مناسب اجزای سازه، ساختمان می¬تواند شکل خود را در تکان‌های بسیار شدید نیز تا حد زیادی حفظ نماید. استفاده از این تکنولوژی سال‌ها است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته دنیا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترین روش‌های انبوه‌سازی مسکن به شمار می آید. اما متاسفانه در کشور ما چنان که باید از این فناوری استقبال نشده استو لازم است تا مورد توجه مسئولین، سیاستگذاران و صنعتگران قرار گیرد.

 

ج- بهره گیری از مواد جدید

از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژه‌ای در ساخت‌وساز بنا به خود اختصاص داده‌اند، افزودنی¬های بتن و الیاف تقویت‌کننده را می توان نام برد. استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت می گردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین سازنده بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امکان‌پذیر نمی بود.

 

الیاف تقویت‌کننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند که کاربردهای فراوانی در قسمت‌های مختلف ساختمان یافته اند. این الیاف که بیشتر شامل الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن و گاه کربن نیز می شود، در ساخت انواع بتن‌های الیافی کاربرد فراوان دارند. همچنین از الیاف شیشه در تولید آرماتورهای سبک و بسیار مقاوم در برابر خوردگی نیز بهره  می گیرند. این الیاف، جایگاه نسبتاً مناسبی در تعمیر بناها و تقویت سازه های صدمه دیده دارند و می-توانند مقاومت پیچشی و برشی مناسبی را پدید آورند. علاوه بر اینها از ورقه های پارچه فایبرگلاس در تقویت انواع قطعات ساخته شده از بتن مسلح می توان استفاده نمود.

در مورد تکنولوژی “بتن الیافی” که اشاره کردید توضیح بیشتری بدهید؟

بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت¬کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنارا فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه¬ای به راحتی از هم پاشیده نمی¬شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند.

 

امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن¬های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و به‌کارگیری آنها درکشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.

 

موارد استفاده و محدودیت های کاربری این نوع ترکیب کامپوزیتی کدام‌ها هستند؟

هر فناوری همواره کاربردها و محدودیت¬های خاص خود را دارد.بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می¬باشد که متناسب با آنها می¬توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می¬توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاه¬ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می¬رود و بنای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوق¬العاده¬ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه¬ها به خوبی می¬توان از این نوع بتن کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل¬های سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنا‌دار همچون تونل¬ها می¬باشد. به‌کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است.

اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی¬توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون‌ها بهره گرفتو در این نوع سازه¬ها استفاده از روش سنتی و شبکه¬بندی فولادی به‌صرفه¬تر و مناسب¬تر می¬باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد. 

آیا روی آوردن به تکنولوژی بتن الیافی در مقایسه با بتن‌ های سنتی متداول، صرفه اقتصادی دارد؟

باید اعتراف کرد که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به‌صرفه¬تر نمی¬باشد. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعت اجرای بالا مد نظر است و یا نیاز به پاشش بتن (شات¬کریت) روی سطوحی است که شبکه‌بندی‌‌های سنتی مشکل و زمان‌بر بوده یا جواب‌گوی کار نیست، هزینه استفاده از بتن الیافی نسبت به مشابه سنتی خود کمتر می‌باشد. این مزیت¬ها، علاوه بر مزیت سادگی و سرعت عمل بالاتر موجود در تکنولوژی بتن الیافی است.

 

اگر می¬بینیم که در کشوری همچون ترکیه، به‌کارگیری بتن الیافی به جای روش‌های سنتی، مقرون‌به‌صرفه¬تر از کشور ماست، ریشه¬های آن را در سرمایه‌گذاری و تلاش سازمان‌یافته جهت اقتصادی نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید می¬توان یافت. اما اگر ما از روی‌آوردن به فناوری جدید به علت ریسک سرمایه‌گذاری پرهیز کنیم خواهیم دید که تکنولوژی سنتی در غیاب بهره¬گیری از فناوری نوین، رقم بسیار بالایی از سرمایه¬های ما را به هدر خواهد داد. به طو

 

ر مثال، ریزدانه¬های تولید شده در کشور ما که به روش‌های قدیمی غیراستاندارد تولید می شوند، باعث افزایش درصد سیمان به کار رفته در بنا می¬شود و همین امر موجب ظهور ترک و ضایعات در بتن حاصل نیز می گردد.

 

چه راهکارهایی را جهت اقتصادی‌نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید، پیشنهاد می کنید؟

به عنوان راهکار باید سه نکته اساسی را مورد توجه قرار دهیم:

1 نخست آنکه هزینه استفاده از یک تکنولوژی، کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام می¬شود. کشورهای پیشرفته جهان که تکنولوژی نوین خود را از سطوح اولیه تحقیقاتی کسب کرده¬اند، چون کاملاً بر تکنیک¬ها و دانش پایه¬ای آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزینه-های کمتری شده‌اند. آنها با تکیه بر همین آگاهی و اشراف، با بهبود فرایندها، قیمت نهایی را در طول زمان کاهش خواهند داد. اما اگر ما بخواهیم تمام این تکنولوژی را صرفاً در سطح یک محصول آماده، به کشور وارد کنیم، طبیعی است که متحمل هزینه¬های سنگینی خواهیم شد و محصول نهایی نیز به صرفه نخواهد بود.

 

2دومین مسئله¬ای که باید در جهت ارزیابی اقتصادی یک تکنولوژی مورد توجه واقع شود، آن است که اکتساب و پرورش یک تکنولوژی از سطوح نخست تحقیقات، نیاز به یک سرمایه¬گذاری اولیه دارد.دستیابی به نحوه اجرای مناسب، تکنولوژی ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نیازمند صرف بودجه لازم توسط دست‌اندرکاران و خصوصاً دولت می¬باشد. این هزینه¬ها بعداً در طول عمر تکنولوژی و ارایه محصول به بازار جبران خواهد شد و نهایتاً به سوددهی منجر می¬گردد. عدم پرداختن به تحقیق و توسعه و بهره¬گیری از تکنولوژی نوین، علاوه بر آن که نمی¬تواند پاسخگوی نیاز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزینه بسیار بالایی نیز به ما تحمیل می¬کند.

 

3 آخرین نکته مورد توجه آن است که سیاست¬گذاری اصولی برای ایجاد یک شبکه کاری تکنولوژی جهت کارکرد مناسب و نیل به بهره¬وری اقتصادی، نقش حیاتی در اکتساب صحیح یک تکنولوژی دارد. عدم وجود این سیاست¬ها باعث می¬گردد تا حتی اگر یک مجموعه یا کارخانه بخواهد خود به سمت فناوری نوین روی آورد، متحمل هزینه مضاعف گزافی شود که از توان آن مجموعه خارج باشد. برای آنکه کارخانه¬ها و صنعتگران بتوانند به عنوان یک جزء شبکه تکنولوژی در این مسیر گام بردارند، باید سایر نهادها و اجزای لازم نیز در شبکه حضور داشته و هماهنگ عمل کنند. ایجاد چنین شبکه منسجم، جز به اهتمام سیاست‌گذاران و فرهنگ‌سازی میسر نخواهد بود.

 

در زمینه تکنولوژی بتن الیافی چه اقداماتی در کشور صورت گرفته است؟

اگرچه در کشور ما تحقیقات تئوری و فعالیت¬های تجربی نسبتاً مناسبی در زمینه گسترش و کاربرد تکنولوژی-های بتن الیافی صورت گرفته است، اما حقیقت آن است که گسترش این فناوری بیش از همه وابسته به اعلام نیاز از سوی صنعت و مقرون به‌صرفه‌نمودن کاربری آن از سوی محققان کشور می¬باشد. چند سال پیش کنفرانسی در زمینه تکنولوژی بتن الیافی با هدف شناساندن فناوری مذکور، در دانشگاه صنعتی شریف برگزار گردید. در این کنفرانس، محققان وسخنرانان از مراکز مختلفی به ایراد سخنرانی و ارایه مقاله پرداختند. به طور مثال در یک نمونه از کارهای ارائه شده، مسئله به‌صرفه‌بودن استفاده از این نوع بتن مورد بررسی و مطالعه کارشناسی قرار گرفته بود. حاصل این بررسی موید آن بود که در بعضی پروژه¬های صنعتی، به‌کارگیری بتن الیافی نسبت به روش‌های متداول استفاده از شبکه¬بندی فولادی، بسیار اقتصادی¬تر، سریعتر و آسان¬تر می¬باشد.

برگزاری این کنفرانس اثرات مثبت زیادی در شناسایی و توسعه این فناوری داشت. پس از آن، بخش¬هایی از صنعت و دانشگاه به بررسی امکان تولید الیاف گوناگون بالاخص الیاف شیشه و فولاد پرداختند. همچنین به تدریج بتن الیافی با الیاف تقویت‌کننده پلی¬پروپیلن به بازار مصرف راه یافت و در انجام پروژه¬هایی به کار گرفته شد. در مجموع قدم¬های مثبتی در این جهت برداشته شده است اما سرعت این حرکت نسبتاً کند بوده است.

نگاهی پیرامون محصولاتی که می توانند به ما در امر ساخت کمک کنند:

افزودنیهای بتن :

– مایع روان کننده و کاهش دهنده آب (مخصوص بتن ریزیهای حجیم )

– روان کننده و تاخیر دهنده گیرش بتن در یک ترکیب

– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن به مفدار قابل ملاحظه

– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن برای قطعات پیش ساخته ( استحکام زودرس )

– فوق روان کننده و کاهش آب بتن با خاصیت دیرگیر کنندگی

– واترپروف بتن با خاصیت کاهش آب و روان کنندگی

– هوازای بتن

– پودر و ژل سیلیس ( افزودنی مضاعف ) برای بتن ریزی با کیفیت بسیار بالا

– الیاف افزودنی

افزودنیهای ملات جهت آب بندی و تعمیرات :

– مایع آب بند مخصوص پوششهای سیمانی (پلاسترینگ )

– سریع گیر ملات برای آب بندی مقطعی ( درچند ثانیه )

– دوغاب گروت با خاصیت انبساط

– چسب بتن برای آب بندی و تعمیرات بتن

ملات های اپوکسی :

– ملات اپوکسی جهت چسبانیدن کلیه قطعات بتنی و برای لکه گیری

– ملات سه ترکیبی برای چسابانیدن کلیه قطعات بتنی و چسب رابط بتن نو و کهنه

ملات های پلیمری :

– ملات پلیمری دوترکیبی آماده مصرف شامل چسب و پودر

– پوشش برای حفاظت آرماتورها و چسب رابط بتن نو به کهنه

ماستیک های درزگیر ساختمان :

– ماستیک پلی یورتان برای درزهای انبساط و غیره در ساختمان

– پرایمر مخصوص درزگیر پلی یورتان

– خمیر درزگیر رابربیتومن برای درزهای انبساط با مقاومت در برابر فرآورده های نفتی

– ماستیک جهت آب بندی مخازن بتنی و فلزی و پوشش لوله

پوشش های اپوکسی :

– پوشش اپوکسی مقاوم در برابر مواد اسیدی و قلیائی با حلال فرآورده های نفتی

– پوشش اپوکسی برای مصارف عمومی در ساختمان با حلالیت آب

 

گروت :

که شامل گروت های اپوکسی و گروت های سیمانی هستند

– ماده اصلی و شیمیایی گروت جهت اختلاط با مصالح خشک

– ماده آماده گروت بدون هیچگونه اضافه کردن ماده دیگردر سرکار به غیر از آب

 

شاتکریت :

– مواد شاتکریت – واترپروف و زودگیر بتن

 

نوار آب بند بتن :

– نوار از جنس پی وی سی مخصوص آب بندی سد – مخازن بتنی -کانالهای شبکه های آبرسانی

– مواد ژوممیران برای مصارف آب بندی زیر زمینی و تونلهای آب و جاده

– انواع فوم و پلاستی فوم (ینولیت ) در وزن مخصوص

 

افزودنی های حباب زا : یکنواخت حبابهای بسیار ریز هوا با اندازه های معین MTOAIRE220است . ASTM C 260 . در مخلوط بتن بکار میرود .

 

کاربرد :

افزودنی هوازای بتن جهت تولید بتن با کارایی بالا و دوام زیاد در سازه های زیر بکار می رود: ،

– جاده ها

– باندهای پرواز اصلی و فرعی فرودگاهها

– صحن ها و محوطه ها

– سد ها و مخازن ذخیره آب

– سازه های بتنی حجیم

– در مناطقی که سیکل یخ زدگی وجود دارد

 

مزایا :

بشرح زیر است: ویژگیهای افزودنی هوازای بتن

– مقاومت بتن در برابر یخبندان را افزایش می دهد.

– بتن را در مقابل نمکهای یخ زدا مقاوم می سازد.

– کارایی بتن را بهبود می بخشد.

– دوام بتن را افزایش می دهد .

– با افزایش چسبندگی بتن ،خطر جداشدگی دانه های ریز ودرشت را کاهش می دهد .

– بدون کاهش کارایی بتن از مقدار آب مصرفی می کاهد .

– حتی با مصرف بیش از حد مجاز تاثیری در زمان گیرش بتن ندارد

 

به طور کلی مواد حباب زا عبارتند از :

1) چربیهای گیاهی و حیوانی و روغنها واسیدهای چرب آنها

2) رزینهای طبیعی چوب

3) عوامل تر کننده مانند نمکهای قلیایی ترکیبهای سولفاته

 

افزودنی های حباب زا قلیایی در بتن :

بتن از سیمان پرتلند معممولی حاصل می شود و در ساخت و توسعه زیر ساختها بکار می رود و در آینده میزان تقاضای بتن سیمانی افزایش خواهد یافت. 

بدیهی است که تولید سیمان مستلزم مصرف منابع طبیعی و رهاسازی حجم کثیری از دی اکسید کربن به محیط است و بعد از فولاد و آلومینیوم بیشترین مصرف انرژی را دارد. امروزه با ساخت بتن های بسیار کارا، دوام و مقاومت بتن بهتر از پیش شده است.

به هر حال بدلیل محدودیت های تولیدی علی الخصوص در کشور ما و پروسه پیچیده خط تولید سیمان پرتلند از مواد اولیه و احجام وسیع کارخانه ها و هزینه های هنگفت ساخت آنها، ناگزیر معایبی در استفاده از سیمان پرتلند دخیل شده است.

دو عیب فنی در فرایند تولید سیمان پرتلند عبارتند از: 1) تقریباً 1٫5 تن مواد اولیه جهت تولید یک تن سیمان پرتلند لازم است و در این حالت تقریباً یک تن دی اکسید کربن وارد محیط زیست در هنگام تولید می گردد. بنابراین، تولید سیمان پرتلند مستلزم مصرف انرژی زیادی است، 2) بتن ساخته شده از سیمان پرتلند در شرایط مختلف محیطی حتی شرایط نرمال یا تحت عوامل دیگر تخریب می گردد. ترک خوردگی و فرسایش عوامل موثر در رفتار بهره دهی بتن در خلال عمر بتن و ایمنی آن می باشند.

کد مطلب : 544

تراورسهای بتنی یکی دیگر از انواع تراورسهای مصنوعی است که بیشتر مرورد آزمایش و پذیرش راه آهن قرار گرفته است.

تاریخچه تراورس بتنی

تراورسهای بتنی، در حدود سال 1893 بطور آزمایش در ایالات متحده آمریکا در شهر ریدینگ به تعداد دویست عدد نصب گردید.

بزرگترین رقم نصب آن در طی 35 سال، در حدود 25 هزار تراورس بتنی بود که در ایالات پنسلوانیا نصب گردید.

 

اکثر این تراورسها به دلیل زنگ زدن اتصالات، ترک خوردگی بتن و همچنین فرسودگی ونشست در محدوده اتصالات، کنار گذاشته شدند. در اروپا، راه آهن ایتالیا بین سالهای 1906 تا 1908 دویست هزار تراورس بتنی نصب کرد. در سال 1920 شرکت گریت نوردن انگلیسی بطور آزمایش از تراورسهای بتنی استفاده کرد. در همان هنگام تراورسهای بلوکی بتنی که در زیر ریل به وسیله تسمه فلزی به هم وصل می شوند و یا بر روی تیر آهن Tشکل ریخته می شوند، خدامات ارزنده بیشتری را درخطوط پاریس- لیون مارسل، ارائه کردند.

استفاده از تراورسهای تیری شکل اولیه، چه در آمریکا و چه خارج از آمریکا به دلایل شل شدن چفت و بست، خرد شدن در اثر ضربه و خرد شدن در زیر ریل، ناکام ماند. همچنین به دلیل سنگینی وزن (که حدود 7/90 تا 4/181 کیلو گرم بودند)، با هزینه های بالای حمل و نقل، نصب و نگهداری مواجه بود.

 

چندی بس از جنگ جهانی دوم چوب کمیاب شد و تراورس پیش تنیده بتنی، در اروپا و بریتانیا، مورد استفاده گسترده ای قرار گرفت اکنون چندین میلیون تراورس بتنی در آلمان غربی، بریتانیا، روسیه و مکزیک مورد استفاده قرار می گیرند، اما استفاده از طرح پیشرفته تراورس بلوکی و تراورس مرکب (RS) در راه آهن فرانسه و کشورهایی که از تکنولوژی فرانسوی استفاده می نمایند، استاندارد می باشد. (SNCF)

در اواخر دهه پنجاه AAR تحت نظارت و راهنمایی آقای روبل، مهندس تحقیقات و آقای مگی، دستیار تحقیق و به همراهی شرکتهای پیش تنیده فلوریدا و سیمان پرتلند اقدام به طراحی و توسعه تراورس مناسب برای بار سنگین چرخها و شرایط جوی آمریکا شمالی، نمود اولین نصب آزمایشی آن در سال 1960 در سی بردایرلاین و آنتلانتیک کت لاین (که اکنون به نام (سی برد کتلاین) معروف می باشد) انجام شد.

 

مقدمه:

مقدمه: برای محاسبه تراورسهای بتنی فرضیات اساسی زیر بعمل می آید.

 در تراورس بتنی مقاطع قبل و بعد از خمش بصورت صفحه باقی می مانند این مطلب برای اثبات تئوری الاستیسیته در مورد تراورسها لازم می باشد. زیرا ضخامت تراورس در مقایسه با طول آن کوچک می باشد.

 

 مدول الاستیسیته فولاد و بتن تا حد تنش الاستیک ثابت می باشد. این فرض برای فولاد نرمه (StL.III) تا نقطه ارتجاعی (تسلیم) درست می باشد. در تراورس تغییرات تنش در فولاد بعلت بارهای دینامیکی زیاد بوده و این امر باعث تغییراتی در مدول الاستیسیته می شود. تحت اثر تنشهای زیاد تغییرات مدول الاستیسیته در بتن نیز زیاد می باشد. چون بتن با مرغوبیت بالا ماده ای کاملا الاستیک نیست دیاگرام تنش- تغییر طول نسبی آن غیر خطی می باشد. در مورد تراورسها علیرغم دارا بودن بتن با مرغوبیت بالا، مع الوصف تنش ها در حد الاستیک درنظر گرفته می شوند.

 

 چسبندگی کامل بین فولاد و بتن اطراف آن وجود دارد. و بهمین جهت در هر فاصله ای از محور خنثی (Neutral Axis) تغییر طول نسبتی دو ماده یکی می باشد.

 بر روی سطح مقطع آرماتورها یا میله های بیش تنیدگی توزیع تنش یکنواخت در نظر گرفته می شود این مطلب کاملا هم صحیح نمی باشد چون مقدار تنش با فاصله از محور خنثی تغییر می کند قطر میلگردها در مقایسه با فاصله آنها ازمحورخنثی کم می باشد توزیع تنش یکنواخت بوده و فقط در موردیکه میله ها دارای قطر زیاد هستند و از محور خنثی نیز فاصله زیادی ندارند این مساله نمی تواند صحیح باشد.

 

 در محاسبات بتن آرمه تنش کششی بتن در نظر گرفته نمی شود ولی در بتن پیش تنیده نقش بتن در کشش تحت بارهای وارده منظور می گردد. نتیجه اینکه منحنی تنش- تغییر طول نسبی برای بتن در برابر فشار و کشش یکسان می باشد. بعبارت دیگر مقدار مدول الاستیسیته در هر دو حالت یکی است. اگر چه آزمایشات نشان داده اند که مدول الاستیسیته در کشش معمولا 10/1- 85/0 برابر مدول الاستیسیته در فشار می باشد.

 

تراورس بتن آرمه:

مقدمه: در صورتیکه فولاد تحت تنش الاستیک باشد و قبل از اینکه به تنش مجاز خود برسد می بایست بتن ترک بخورد گر چه با توزیع مناسب میلگردها می توان از افزایش ترکها جلوگیری نمود تجزیه تنشها در اثر پیچش در بتن آرمه پیچیده بوده و لذا طراحی به فرمولها و دستور العملهائی که بر اساس آزمایشات عملی مشخص شده اند محدود می گردد.

معایب بتن آرمه:

 از آنجایئکه بتن قادر نیست خود را با تغییر طول نسبی (strain) عادی فولاد تطبیق دهد، تحت بارهای وارده در قسمتی که تنش کششی وجود دارد ترک می خورد.

ابعاد تراورس بتن آرمه توسط برش تعیین می گردند. اگر نیروی برشی زیاد گردد سطح مقطع بزرگ می شود که در نتیجه بار مرده آن زیاد می گردد.

 بتن مکمل است در اثر انقباض (Shrinkage) ترک بخورد.

 

 در تراورس بتنی از بتن با مقاومت بالا استفاده کامل نمی شود یعنی اگر اندازه عضو از حد معینی کمتر گردد مقدار میلگردهای لازم، عضو را غیر اقتصادی خواهد ساخت. می توان با استفاده از فولاد سخت با مقاومت ارتجاعی بالاتر مقدار فولاد مصرفی را تا کاهش داد. این راه حل صحیح نمی باشد، زیرا تغییر طول نسبی فولاد با مقاومت بالا حدود 6 برابر تغییر طول نسبی فولاد نرم می باشد این امر باعث ترکهای پهنی تحت بارهای وارده در بتن می شود.

در بتن آرمه فولاد نقش مفعولی (Passive) را دارد و بتن را در مقابل اثرات مخرب بار گذاری حفاظت نمی کند.

 تحت اثر نیروی برشی، در بتن آرمه تنشهای کششی که از نیروی برشی منتج می گردند بیشتر می باشند.

وزن فولاد مصرفی در بتن آرمه زیاد می باشد.

 

درمساله خستگی (Fatique) بتن و فولاد مصرفی در بتن آرمه در مقابل شکستهای تدریجی یا پیش رونده رفتار خوبی را از خود نشان نمی دهند که این مساله با تکرار بارگذاری نیز بیشتر می شود.

2-3- رفتار بتن آرمه تحت اثر خستگی (Fatique):

اغضاء بتن آرمه بیشتر بعلت پاره شدن میلگردها از بین می روند بنظر می رسد که پاره شدن با ترک خوردن مرتبط می باشد و تمرکز تنش و سایش (سائیگی) نیز با این ترکها مربوط هستند. آرماتورهای طولی در تیرها مقاومتی حدود 70-60 درصد مقاومت نهائی استاتیکی برای یک میلیون سیکل را دارند.

 وقتیکه ترکهای عرضی در تیری در اثر بار استاتیکی نسبت به ظرفیت تحمل خمشی بیشینه استاتیکی زیاد باشند عموما تیر بعلت خستگی (Fatrique) آرماتورها گسیخته می شود. تکرار شدن بار بیشینه باعث ترکهای عرضی در مدت بار گذاری نمی شود.

 قبل از اینکه آرماتورها گسیخته شوند، تکرار بارهای بیشینه باعث شکست فشاری - بری نمی شود و این مساله در تیری است که بعلت خمشی ممکن است گسیخته شود (خستگی آرماتورها) و در آن- ترکهای عرضی افزایش یافته اند.

اگر در ابتدا، در اثر ابر گذاری یک ترک عرضی بزرگ در تیر بوجود آید و اگر عمر خستگی در حالت فشاری- برشی از عمر خستگی آرماتور ها تحت این درصد بخصوص از تکرار بار کمتر باشد، یک تیر در حالت فشاری- برشی گسیخته می شود.

 قبل از اینکه آرماتورها گسیخته شوند، اگر تکررار بار گذاری بطور همزمان باعث تراز عرضی و شکست فشاری- برشی شود، گسیخته شدن تیر بصورت ترک خوردگی عرضی خواهد بود.

تحت اثر بار گذاری خستگی، یک تیر عموما “فقط در نقاطی که ترکها و شکستها وجود دارند خسارت می بیند و در قسمتهای باقیمانده دیگر صدمه نمی بیند.

 در حدود تغییرات بارهای عادی وارده، تکرار بار منجر به ترک می شود و فقط افزایش کمی در فلش (Deflection) کل تیر بوجود می آید افزایش در اندازه ترکها مهم نیست.

 بتن در تراورس بتن آرمه مقاومت فشاری و کششی کمتری نسبت به تراورس بتنی پیش تنیده دارد. مزایایی پیش تنیدگی در مورد تراورس بتن آرمه وجود ندارد بواسطه مدول الاستیک کمتر بتن.

 

 ترکی که در اثر ضربه خروج چرخ از خط در بتن تراورس بتن آرمه بوجود آمده احتمالا باقی می ماند، مگر اینکه ترک ریز باشد که توسط خاصیت جوش خوردگی در سالهای اولیه عمر تراوس خود بخود ترمیم یابد.

2-3-10 امکان خسارت در اثر از خط خارج شدگی عامل مهمی در استفاده از تراورسهای بتنی است. هیچ تراورس بتنی به هر صورت که طراحی شده باشد، در مقابل ضربات خروج چرخ از خط نمی تواند مقاومت کند. تراورسهای بتنی به شرطی می توانند در برابر این ضربه مقابله کننده که بهبود سریعی در وضعیت ترافیک و استفاده از تراورسهای اصلاح شده و یا تعویض اعضاء صدمه دیده، صورت گیرد.

تئوری پیش تنیدگی

پیش تنیدن باعث کاهش وزن و افزایش مقاومت در برابر گسیختگی حاصل از گشتاور خمشی می گردد. گشتاور های خمشی باعث می شوند زمانی که لایه های تحتانی یک عضو خمشی تحت تاثیر کشش واقع می گیرد، در آن ایجاد گسیختگی شود. در یک تراورس پیش تنیده میلگردهای فلزی زیادی به فاصله کمی از سطح تحتانی و در نقطه میانی تراورس یعنی محلی که بیشترین تنش و یا کش را دارا است قرار می گیرند، پس از سخت شدن بتن، میله ها در قسمت انتهایی تراورس محکم شده و تمایل به انقباض پیدا می کنند. این عمل باعث جلوگیری از میل به ترک خوردن می شود در صورت تشکیل این ترکها پیش تنیده شدن میله ها آنها را بطور محکم نگه می دارد.

طراحی اولیه AAR

جهت ارزیابی ایده اصلاح شده، دانستن ایده های طراحی اولین تراورسها در آمریکا مفید است. در اواخر دهه شصت افزایش بهای چوب، احتمال کمبود آن و موفقیت در تراورسهای پیش تنیده در اروپا باعث شده که AAR، طراحی ساخت واستفاده از آنها را به تثبیت برساند. بعدها شرکت سیمان پرتلند، انجمن آمریکایی بتن، ناسیونال کانادایی و کمیته متخصص تراورسهای بتنی AREA در این کوشش، شرکت نموده اند.

از چندین طرح اولیه، نوع E جهت آزمایش درخط آهن انتخاب شد. این طرح به لنگر خمشی در محور بار، بستگی داشت. سطح مقطع از یک منشور ناقص که در بالا 32/20 سانتیمتر و در پایین 5/30 سانتیمتر بود، تشکیل شده است. فشار بالاست در فواصل 2/76 سانتیمتر برابر kg/cm2 6/4 می باشد که با فشار وارده بر تراورس چوبی به فواصل 8/50 سانتیمتر برابر است.

 

قسمتهای تحتانی که در زیر ریل قرار داد، تا اندازه ای مقعر می باشد و وسط آن حالت خمیدگی دارد که برای مقاومت در برابر خمش بوده و مساوی با قدرت خمش ریل است. این تصور که این عمل باعث کاهش چسبندگی در مرکز تراورس می شود، نادرست است چهار رشته سیم به قطر 11/1 سانتیمتر تحت تاثیر kg 29056 نیروی تنش قرار گرفته اند.

ریل مستقیما به سطح یا بالشتک دارای یک شانه و زاویه خارجی 1:40 که در بتن تثبیت شده، متصل می گردد. (در اتصالات غیر مستقیم صفحه تراورس و بالشتک به تراورس پیچ و مهره می شوند، تیرکها یا گیره ها به صفحه متصل شده و ریل را نگه می دارند). پیچهایی که گیره های فلزی را نگه می دارند. در روی پلاک مخصوص مدور که درتراورس قرار دارند پیچانده می شود. واشرهای فنری برای جلوگیری از شل شدن پیچها که در اثر فشرده شدن بالشتکهای تراروس زیر ریلها ایجاد می شود استفاده می گردند.

سیستم طراحی E آن به علل وجود بتن مشبک، خرد شدن در زیر ریل، جدا شدن انتهای تراورسها به دلیل استفاده غلط از پیچ و اینسرت آن، شکستن بیرون آمدن پیچ و اینسرت آن از تراورس و برخی از عوامل دیگر با شکست روبرو شده است. ناکامی در بستن ترکهای حاصل از نیروی وارد شده از چرخها نشانگر ناکافی بودن قدرت چسبندگی بین بتن و عضو پیش تنیده می باشد.

 

تراورس ها تکرار باری معادل دو میلیون سیکل را که کنگره 2300 کیلو گرم متری ایجاد می کند تحمل می کند در حالی که وزن هر تراورس حدود kg 5/281 است.

 

انجام اصلاحات در خصوصیات

همانطور که نیاز به دقت کافی در ساخت، نشان داده شده، دانستن برخی خصوصیات جهت مقابله با عوامل شکست لازم است، موسسات مختلف تدریجا مجموعه ای از خصوصیات بازبینی شده را که اکنون در دستور العمل AREA موجود است گرد آوری کرده اند.

 

جهت کسب اطمینان از اینکه چسبندگی بهتری بین بتن و تارهای مسلح کننده برقرار است رها کردن تدریجی و آرام کشش، پیشنهاد می شود. پیش تنیدن نیز به اندازه 25% از 29056 کیلوگرم به 37046 کیلوگرم افزایش می یابد.در رشته های مسلح کننده، متوسط طول لازمه جهت انتقال چسبندگی حدود 6/40 تا 47 سانتیمتر می باشد. در رشته های تغییر شکل یافته و یا آنهاییکه تحت تاثیر مواد شیمیایی قرار گرفته اند هنگامی که بارهای آرام وجود داشته باشند، طول مهاری لازم جهت چسبندگی بین 32/20 تا 7/45 سانتیمتر می باشد. به هنگام کمبود مواد قابل ارتجاع، سیم زنگ زده می تواند مفید باشد. در این حالت عامل موثر از 50 تا 150 درصد افزوده می شوند. توزیع بار یک چرخ بر روی ریل، با فرض اینکه چرخ صاف باشد شصت درصد است.با کارگذاشتن ادوات تثبیت در عمق بیشتر، مقاومت در برابر کشش خاری از 4540 کیلوگرم به 5448 کیلوگرم افزایش می یابد. همچنین در مرکز تراوترس ممان منفی به 3459 کیلوگرم –متر می رسد.

 

چفت و بندها (ادوات تثبیت )

چفت و بندها همیشه نقطه ضعف در تراورسهای بتنی می باشد. در گذشته کشش تارها به سمت خارج و شکستگی و آسیب پذیری تراورس، باعث عدم موفقیت در کار بوده اند. طراحی اولیه تراورس با استفاده از بلوکهای چوبی که دز بتن زیر ریل فرو رفته و صفحه و ریل به وسیله به آنها پرچ متصل می شدند. در روش امروزی از عنصری در فونداسیون و یا از وسیله اینسرت (اینسرت وسیله ایی است که در بتن دفن می گردد و بیشتر برای بلند کردن قطعه استفاده می گردد (قلاب) در بتن استفاده می شود. گیره ها، پیچها و طرحهای مختلف گیره های فنری در بتن نگهداری شده و یا به وسیله اینسرت به داخل بتن وصل می شود و از طرف دیگر به کف ریل متصل می گردد.

 

بدین ترتیب ریل در محل مربوط مهار می شود. قابل توجه است که خصوصیات AREA ملزم می کند که حداقل طولی که اینسرت باید در بتن باشند 7 سانتیمتر و نیروی مقاوم 5448 کیلوگرم در برابر کشش خارجی است.

این روش متداول بین ریل و تراورس اتصالی صلب برقرار می سازد. بطوری که آنها یکپارچه عمل می کنند. استفاده از چفت و بست ثابت ایده جدیدی است که در طراحی ریل در آمریکا معرفی شده، و در آن اتصال تراورس به ریل به طور ثابت می باشد. در صورتی که در سیستم چوبی که از شکاف و بر آمدگی استفاده می گردد ریل آزادانه از روی تراورس بلند شده و در جهت مخالف تراورس اتصالی، خم می شود. در زیر بار محوری سنگین در تراورسهای بتنی این امکان وجود دارد که ریل تحت اثر امواج کافی پیش از چرخ و پشت سر از چرخ بلند شوند. که به این عمل پمپاژ گویند. این موضوع که وزن تراورس بتنی جهت جلوگیری از پمپاژ کافی است یاخیر مورد بحث قرار دارد. برای جلوگیری از پمپاژ احتمالی و تضمین آزادی حرکت عمومی ریل می توان از چفت و بندهای آزاد ریل استفاده نمود. این چفت و بندها پیچ هایی هستند که فاصله بین بالای ریل و سطح زیرین پیچ 32/0 تا 48/0 سانتیمتر می باشد.

گیره های قابل ارتجاع که دارای واشرهای پلاستیکی هستند قادرند کمی آزادی به ریل در جهت حرکت عمومی دهند. چفت و بندهای آزاد ریل نیز احتیاج به مهار دارد. عایق بندی در محل اتصالات به وسیله قرار دادن ریل بر روی یک صفحه سخت پلاستیکی و یا لاستیکی و پوشاندن چفت و بند به بوسیله ماده ای از فایبر گلاس صورت می گیرد. چفت و بند ایده آل برای نگهداری ریلها، چفت و بند ساده می باشد.

چفت و بندهای مستقیم به ندرت دارای این سادگی هستند. معمولا از دو سه قطعه مختلف تشکیل یافته اند، یک چفت و بند خوب، باید علاوه بر سادگی، ریل را در مقابل حرکت افقی و نیز واژگون آن محافظت نماید. در صورت عدم وجود مهار کنندگان، یک چفت و بند باید بتواند در هر تراورس و در هر ریل در مقابل نیروی 10896 کیلوگرم در امتداد طولی مقاومت نماید.

همچنین باید تناسبی بین جهش ریل و بالشتک تراورس وجود داشته باشند.

 

به نظر می رسد که رابطه ای بین سختی مهار کننده و سختی بالشتک تراورس وجود داشته باشد یک بالشتک نرم در ترکیب با یک چفت و بند ثابت، در اثر بار، فشرده شده و باعث ایجاد نیروی مهار کننده در چفت وبند می گردد. در اینجا استفاه از بالشتک ثابت مطلوب می باشد. بالشتکهای نرم و گیرههای قابل ارتجاع در تحمل بارهای متوسط موفق بوده اند ولی در برابر بارهای سنگین، حرکت جانبی و نیز فرسایش بیش از حد از خود نشان می دهند. بالشتکهای سخت به همراه گیره های ارتجاعی تحت تاثیر بارهای سنگین ترافیک، بیشترین فشار را به تراورسها و زیر سازی وارد کرده و نیز از حرکات و واژگونی ریلها جلوگیری می نماید. شکستگی و یا بیرون آمدن اینسرتهای فرو رفته در بتن، یکی دیگر از اشکالات مهار کنندگان می باشد که باعث صدمه دیدن تراورسها شده و اگر با چرخها تماس حاصل نمایند باعث کاهش قابلیت ارتجاعی اینسرتها، در بتن می شود. این اینسوتها اگر ظاهرا آسیب ندیده باشند، باید مرمت شده ویا حداقل مورد بازرسی دقیق قرار گیرند. در محل اتصال اینسرت و بتن ممکن است ترکهایی مشاهده شود،

 

تجربیات اخیر

مدلهای مختلف تراورس بتنی که خصوصیات AREA را دارا می باشند، در محلهای مختلف مورد آزمایش قرار می گیرند. این امر هم در مورد طرحهای داخلی وهم در مورد طرحهای خارجی صدق می کند که استفاده از ژل میکروسیلیس برای مقاومت بالاتر و پایداری بتن باید استفاده نمود چون در آن الیاف پروپیلن و همچنین فوق روان کننده و پودر میکروسیلیس که باعث آب بندی بتن و بالابردن مقاومت بتن نهایی می گردد.

یکی ازمدل های TR-7 ساخت امریکا، کاستین CC244 C کانادایی و دیگر مدلها در خط آهن آلاسکا سانتافی، چسی و نورفلک و ستون و همچنین در دات فاست و پوئبلووکلرادو، آزمایش می شود. بنابراین، این تراورسها در شرایط جوی و ترافیکی مورد استفاده و آزمایش قرار می گیرند. چندین شرکت راه آهن مانند فلوریدا ایست کوست، بلک مسا، لیک پاول، و کاتراس سیتی ساترن، صد در صد و یا اندکی کمتر، از تراورس بتونی استفاده می کنند. آمتراک اخیرا تصمیم به نصب 6/643 کیلومتر تراورس بتنی در کریدور شمال شرقی بین نیویورک و بستون گرفت و این تصمیم قابل بحث و تبادل نظر می باشد.

 

تجربیات، در آزمایش طرحهای اخیر نشان داده که در اکثر موارد هنگامی که بار کمی وارد می شود، آزمایش با موفقیت روبرو بوده است در این کار با ایجاد تجمع وزنهای چند تنی در قسمتهای مورد آزمایش، طرح جدید رضایت بخش بوده است در این آزمایش مشاهده شد که حتی اگر بالشتکها خرد شده و حرکت کننده سطح ریل همچنان سالم وقابل استفاده باقی می ماند.

 

شرکت CM دریافته است که استفاده از تراورسهای بتنی در کاهش چین خوردگی سطح ریل و در نتیجه افزایش عمر آن، در زیر بارها قطار در کوهستان موثر است. ریل را می توان بدون هیچگونه مزاحمتی تعویض نمود. در تمام قسهای بالاتر از چهار درجه از تراورسهای بتنی استفاده می شود طول عمر ریل نیز دو تا چهار سال افزایش می یابد. از آنجایی که ریل بر روی تراورسهای چوبی باید غالبا تعویض گردد، تعویض میخها در هر 2 یا 3 سال باعث از بین رفتن چسبندگی بین میخها و تراورس شده و باعث از بین رفتن تراورسها و صفحات می شود. تجربه و تئوری هر دو نشان می دهند که برای مقاومت در برابر حرکت تراورسها و جذب کشش، به یک سطح زیرین قوی، برای زیر سازی نیاز است.

علی الخصوص زمانی که در تراورس از بالشتک سخت استفاده شده باشد. فواصل تراورسها معمولا بین 96/60 تا 6/68 سانتی متر می باشد که در مسیر قوسی شکل، از فواصل 96/60 استفاده می شود فاصله گذاری تابعی است از طول تراورس، و مقاومت تراورس و مقاومت خمشی تراورس بستگی دارد.

 

تجربه نشان داده است که برای تراورسهایی که نیاز به فواصل 2/76 استفاده می شود، فاصله گذاری 96/60 سانتیمتری لازم الاجراء باشد. این موضوع تحت بررسی و بازدید قرار دارد

تراورسهای بتنی که تا 363 کیلوگرم وزن دارند در تعادل موثر می باشند اما غالبا از یک شانه 48/30 سانتیمتری بالاست، علی الخصوص در قوسها و سیستم CWR استفاده می گردد تراورسهای بتنی نیز ظرفیت سختی آنرا افزایش می دهند.

در یک خط آهن که از تراورسهای چوبی استفاده شده است ظرفیتش 1135 کیلو گرم متر بر متر می باشد که در حالت استفاده از تراورسهای بتنی می تواند ضرب سختی 3175 کیلوگرم تا 6810 متر بر متر داشته باشد.

 

نصب و مرمت

در خطوط جدید اشکالات اندک در نصب تراروسها و یا در بازسازی ریلها بوجود می آید این اشکالات فنی ممکن است تنها در قسمتی از ریل بروز کنند. شرکت (سی برد کاست) از ترکیبی از تراورسهای بتنی و چوبی استفاده نموده که موفقیت آمیز هم بوده است قبلا شرکت (کان زاس سیتی سادرن) دو تراورس بتنی را جایگزین سه تراورس چوبی نموده و سپس در تاریخ دیگری، فواصل را تنظیم می کرد تنها مسئله این بود که تراورسهای بتنی در ریل، سختی بیشتری نسبت به تراورسهای چوبی ایجاد می کردند، قابلیت ارتجاعی تراورسهای چوبی می تواند باعث ایجاد شتابهای عمودی در تراورسهای بتنی مجاور شود که مقدار زیادی از بار را متحمل شده و بیش از اندازه کشش پیدا می کنند، برای حل این مشکل می توان تراورس بتنی را در یک بخش و تراورس چوبی سالم را به قسمت دیگر منتقل کرده در بخش مجزا استفاده نماییم.

 

استفاده در خطوط سریع السیر

تراورسهای بتنی پیش تنیده عملکرد خوبی در خطوط سریع السیر داشته اند و به مراقبت کمی نیاز دارند، بار چرخها معمولا کمتر از 6/453 کیلو گرم است. بنابراین تراورس از تراورسهای خطوط باری سبکتر باشد. انجمن APTA گروهی از خصوصیات را جمع آوری کرده است. از 15 سیستم در حال عمل 9 تای آنها، ایده استاندارد کردن عبور و مرور سریع را تایید نموده اند.

تراورسهایی که با خصوصیات ابتدایی طراحی شده اند، مورد استفاده و آزمایش قرار گرفته اند خطوط CTA شیکاگو و سیستم (بارت) در سانفرانسیسک و خطوط MBTA در بستون تراورسهای بتنی را با موفقیت مورد استفاده قرار دادند سیستم MARTA در آتلانتا با استفاده از تراورسهای بتنی در حال ساخت می باشد. تراورسهای MARTA که 259 سانتیمتر طول دارند، به فواصل 2/76 سانتیمتر قرار گرفته و ریلها توسط مهار کنندگان پاندرال، مهار می شوند. پایه هایی که به اینسرتهای تراورس در فواصل پنج در میان پیچ شده اند، مهار کنندگان را در قبال 18/68 کیلو گرم وزن ریل مقاوم می سازنند. تخمین زده می شود که در ده سال آینده در عبور سریع السیر، 155000 واحد از این تراورسها نیاز باشد.

 

توجه اقتصادی تراورسهای بتنی

حال می توان مقایسه ای بین تراورسهای بتنی و دیگر انواع تراورسها نموده، قیمت تراورس با نوع ساخت، روش نصب و تورم اقتصادی متغییر است، در کلیه ارزیابیها باید نمای هزینه ها در نظر گرفته شود اخیرا قیمت خرید یک تراورس بتنی 35000 ریال ذکر شده است. هزینه نصب ممکن است در محدوده 3000 تا 10000 ریال باشد. هزینه حمله و نگهداری و عوامل فروش به آنها افزوده خواهد شد اثر اقتصادی کامل یک تراورس بستگی به عمر مفید آن داشته و نیاز به مرور زمان برای اثبات این موضوع دارد بر خلاف روش متداول آمریکایی که شامل نوسازی قطعات و یا نوسازی نقطه ای می باشد. امتراک از روش مرمت کلی استفاده می کند.

کد مطلب : 543

اصول بتن: بتن ریزی و پرداخت بتن

مخلوط کردن ، انتقال و حمل بتن باید بدقت و هماهنگ با عملیات بتن ریزی و پرداخت انجام شود و باید در نظر داشت استفاده از افزودنی های بتن نقش مهمی در ساختار سازه ما دارند استفاده از ژل میکروسیلیس و افزودنی های فوق روان کننده یا ابر روان کننده های کربکسیلاتی و نفتالینی خواهند داشت تا ما بعدا دچار مشکل نشویم که بخواهیم از ترمیم کننده های بتن در پرداخت بتن استفاده کنیم ، باید در نظر داشت که بتن را باید به سرعتی مستقر نمود که بتن پخش کرد ، اضافه ها را برداشت ، یکپارچه نمود و به حالت شناور به حرکت در آورد . بتن را باید تا حد ممکن و بطور مستقر در نزدیکی محل نهایی ریخت. در حالت ساخت قالب یک تخته ، باید از یک گوشه و در امتداد پیرامون قطعه ، بتن ریزی را آغاز نمود و پر بار، مقابل بار بتن قبلی ، ریخته شود . بتن را نباید به شکل توده های مجزا ریخت و سپس هموار نمود و نیز نباید پربار یک توده بزرگ را یکجا ریخت و سپس آنرا به صورت حرکت افقی به نقطه مورد نظر و نهایی منتقل نمود.

یکپارچه سازی

در برخی ساختمان سازی ها ، بتن را درون فرم یا قالب می ریزد و سپس آنرا یکپارچه می کند. با یکپارچه سازی ،بتن تازه به شکل و فرم قالب در می آید و اطراف آنرا مسلح می کنند و بسته ها سنگی ، اشکال نشانه عسلی و فضا های هوایی محبوس را حذف و ترمیم می کنند. بخشی از هوای محبوس ، عمدی است و نباید حد قابل توجهی از آن از بین برود . ارتغاش دادن، روش بسیار متداول برای یک کاسه کردن بتن است و به دو صورت از داخل یا از خارج انجام می شود. بتن هنگام ارتعاش ، اصطکاک داخلیش در بین ذرات شن و ماسه و به طور موقتی از بین می رود و به شکل مایع عمل می نماید ودر اثر نیروی گرانیش در داخل قالب مس نشینند و هوای محبوس درون فضای خالی به راحتی به سطح بتن بالا می آید. اصطکاک داخلی به محض توفقف ارتعاش مجددا بر قرارمی گردد.

 

پرداخت

بتنی که در برابر چشم قرار خواهد گرفت باید به چندین شکل پرداخت شود از جمله بتن یک تخته که در ساخت جاده ،بزرگراه یا حیاط مسطح کنار حانه بکار می رود.

انواع پرداخت با رنگها و بافتهای ممتنوع دیده می شود از جمله شن و ماسه برجسته و بیرون از بتن و یا سطوح منقوش دربعضی از سطوح فقط همواره سازی انجام می شود، پستی و بلندیها را می گیرد و در بعضی از موارد دیگر عمل جارو کردن ، قوطه دادن یا بیلچه زدن به طرز خاصی انجام می شود. هموار کردن در عملیات تهیه بتن یک تخته یعنی برش دادن قسمتهای اضافی بتن تا سطح بتن به گیرش معینی برسد با یک حرکت اره ای در امتداد و لبه بتن بطورمستقیم حرکت می کنند و پر بار مسافت کمی به جلو می روند. نقاط پست و بلند از بین می رود و بلافاضله بعد از این عمل ، ذرات دانه درشت شن و ماسه کار گذاشته می شود. مثل این است که لبه تخته بتن را در یک امتدا و مستقیم و از طول بکشند. درزهای نامشهود و اتفاقی را باید بهم پیوند داد تا محو شوند. با شیار کن دستی یا با فروبردن قطعات پلاستیکی ، چوپی ، فلزی ، فاصله های مفصل را بهم متراکم می کنند یا ماده اتصال را به بتن در حالتی که هنوز سفت نشد.

اضافه می نمایند. مفصل های دندانه اره ای وقتی است که بتن به حد کافی سفت شده یا به حد کافی قوی است تا از بازشدگی جلوگیری می کند. بعد از مفصل بندی بتن ، باید با استفاده از ابزار چوپی یا فلزی عمل غوطه دادن را انجام داد یا از ماشین پرداخت استفاده . نمود . این ماشین تیغه هایی برای غوطه دادن دارد. در نتیجه ذرات شن و ماسه به زیر سطح بتن اضافه می شود. و عیب و ایرادهای جزئی، فضاهای خالی و نقاط قلمبه شده را از بین می رود و تمام سطوح ملاط آماده عملیات بعدی پرداخت می گردد. در صورت تمایل به ایجاد یک سطح هموار ، سخت و مزاکه ، بعد از عوطه دادن باید با بیلچه فولادی ، بیلچه زنی کرد. بیلچه زنی تنها بعد از انجام پرداخت کافی نیست . یک سطح ضد لغزش باید به صورت جارویی کردن پرداخت شود. پیش از آنکه بتن کاملا سفت شده باشد اما بقدر کافی هم باید سفت باشد تا آثار و رد جاروب باقی بماند.

اصول بتن = افزودنی های شیمیائی

افزودنی های شیمائی از جمله ترکیبات داخل بتن غیر از سیمان پرتلند، آب و شن ماسه هستند که بعد از محل مخلوط کردن این مواد یا در حین این عمل ، به مخلوط اضافه می شوند اصولا منظور از استفاده از این افزودنی های این است که هزینه ساخت بتن کم شود، کیفیت سنتی بتن بهتر شود، کیفیت بتن موقع مخلوط کردن، حمل و نقل، بتن ریزی و نرمیم بهتر شود و بر برخی حوادث اضطراری حین عملیات بتن ریزی غلبه گردد.موفقیت در اضافه کردن مواد افزودنی مستلزم کاربرد روش های مناسب و درست در مجموعه عملیات بتن ریزی است. اکثرا مواد افزودنی به فرم مایع آماده به کار است و در محل کارگاه یا در محل ریختن بتن، به بتن اضافه می شوند. برخی مواد افزودنی مثل رنگدانه ها، مواد گرانقیمت و مواد کمکی برای پمپاژ فقط به مقدار بسیار بسیار کم معمولا به صورت دستی و با ظروف سنجش شده بکار می روند. میزان تاثیر یک ماده افزودنی به چندین فاکتور بستگی دارد از جمله : نوع و مقدار سیمان، ترکیب آب، مدت زمان مخلوط کردن ، سفت و شل بودن بتن و دمای بتن ودمای هواوافزودنی رسید/برای این کاربایدازانواع سیمان استفاده کرد یا درجه شن وماسه را تعییر داد.

5 نوع کاربرد

افزودنی ها را بر اساس نوع کاربرد تقسیم می کنند. 5 طبقه مواد افزودنی شیمیایی مشخص شده است: محبوس کننده هوا، کاهش دهنده آب ، تاخیر دهنده ، شتاب دهنده، مواد شکل دهندن ( فوق شکل دهنده ها ) بقیه مواد افزودنی در طبقه خاصی جای می گیرند و کارهای خاصی انجام می دهند: جلوگیری از خوردگی، کاهش چروکیدگی، کاهش فعل و انفعال قلیا ـ سلیکا ، تقویت کاربری ، پیوند شیمیایی، ضد رطوبت ور نگ دادن ، مواد افزودنی محبوس کنند. هوا که بطورعمدی برای قرار دادن حباب هوا در بتن استفاده می شوند، در بحث « بتن دارای هوا محبوس » به طور کامل بررسی گردیده اند. مواد افزودنی کاهش دهنده آب معمولا حدوده تا 10 درصد از ترکیب آب بتن را کم می کنند. این نوع بتن به آب کمتری نیاز دار تا به حد سفتی لازم برسد. نسبت آب و سیمان در این بتن کمتر است. در نتیجه استقامت بتن بدون اضافه کردن بتن، بالاتر می رود. پیشرفت های جدید در تکنولوژی اضافه کردن مواد افزودنی موجب گردیده ، طیف متوسطی از کاهش دهنده های آب تهیه گردد- این مواد حدود 8 درصد از آب بتن را کم می کنند و در دماهای مختلف استقامت و دوام بیشتری دارند. مواد کاهش دهنده آب در طیف متوسط، نسبت به انواع استاندارد ، تنظیم زمانی دقیقتری دارند.

مواد افزودنی تاثیر دهنده که سفت شدن بتن را کندتر می سازد، برای مقابله با اثر تشدیدی آب و هوای داغ بر سفت شدن بتن استفاده می شوند. دمای زیاد موجب افزایش سرعت سفت شدن بتن می شود، در نتیجه کار پرداخت بتن دشوار می گردد. مواد تاخیر دهنده موجب سهولت عملیات استقرار بتن می شوند و سفتی اولیه بتن را به تاخیر می اندازند. اکثر آنها عمل کاهش دادن آب را نیز انجام می دهند و ممکن است هوا را نیز در بتن محبوس کنند. مواد افزودنی شتاب دهنده، سرعت افزایش استحکام اولیه بتن محبوس کنند. مواد افزودنی شتاب دهنده، سرعت افزایش استحکام اولیه بتن را بالا می برند و از زمان لازم برای ترمیم و حفاظت از بتن می کاهند و عملیات پرداخت را سرعت می بخشند. مواد افزودنی شتاب دهنده از لحاظ اصلاح خصوصیات بتن از آب و هوای سرد، اهمیت خاصی دارند. سوپر شکل دهنده ها نیز در حد زیاد کاهش دهنده آب و شکل دهنده بتن هستند ( HRW R ) و 12 تا 30 درجه آب از داخل بتن کم می کنند . و بهنسبت نوع ماده و مقدار مصرف فرق می کند ودر نتیجه کار ایی بتن به سرعت از دست می رود و در سفتی بتن تاثیر می گذارد. این مواد معمولا در محل استفاده بتن، به بتن اضافه می شوند ، مواد افزودنی ضد خوردگی،در گرد. خاص خود قرار دارند. و برای کند کردن خوردگی فلز درون بتن بکار می روند.

مواد ضد خوردگی یک استراژی دفاعی برای ساختار های بتنی است از جمله در امکانات دریائی ، پل ، بزرگراه و محل توقف اتومبیل ها که با کلراید غلظت بالا مواجه هستند. سایر مواد افزودنی خاص عبارتند از : مواد کاهش دهنده چروک و مواد ضد فعل و انفعال قلیا با سلیکا……. مواد کاهش دهنده چرو کیدگی برای کنترل خشک شدن و به حداقل رساندن تشکیل ترک و ارز استفاده می شوند ولی مواد ضد ASR برای کنترل مسایل پایدار مربوط به فعل و انفعال قلیا ، سلیکا بکار می روند.

اصول بتن = شن و ماسه

مواد شن و ماسه ، مواد دانه ای و بی حرکتی هستند از جمله ماسه ، گراویه یا سنگ خرد شده که در کنار آب و سیمان پرتلند، از ترکیبات اساسی بتن محسوب می شوند . برای تهیه یک ترکیب خوب از بتن باید شن ماسه، تمیز ، سفت، خوی و عادی از مواد شیمیایی جذبی یا خاک رس و سایر ذرات ریز که موجب خرابی بتن می شوند، باشد. مواد شن و ماسه 60 تا 75 درصد مجموع حجم بتن را تشکیل می دهند و به دو نوع دانه درشت و دانه ریز تقسیم می گردند. مواد شن و ماسه دانه ریز معمولا شامل شن طبیعی یا خرده سنگ هستند به صورتی از سرند 5/9 تا 5/37 میلیمترقطر دارند. اکثر مواد شن و ماسه درشت دانه از نوع گراویه است که در بین بتن همراه با خرده سنگ بخش اعظم باقیمانده را می سازند ، گراویه و ماسه طبیعی معمولا با کندن زمین چک چاله، رودخانه، دریاچه یا بشر دریا تهیه می شوند. مواد خرد شده از شکستن و خرد کردن سنگ، و قلوه سنگ یا گراویه سایز بزرگ تهیه می شوند. بتن کهنه یک منبع برای تهیه مواد شن و ماسه است و در زیر پایه ها گرانولی به طرز رضایت بخشی بکار رفته است هم چنین در سیمان کاری روی خاک و در بتن جدید کاربرد دارد. تهیه مواد شن و ماسه شامل خرد کردن ، سرند کردن و شستن تا حد درجه و تمیزی معین است. در صورت لزوم ، برای ارتقا درجه کیفی شن و ماسه می توان از روش های جدا سازی با وسیله سنگین یا حرکت دادن استفاده کرد.

کد مطلب : 542

بتن ریزی در سرما

لازم است که بتن تازه در برابر آثار ویرانگر یخ زدگی محافظت شود بتنی که حتی یک بار در سنین اولیه یخ زده باشد در مقایسه با بتنی که یخ نزده باشد در برابر شرایط جوی از مقاومت کمتری برخوردار است و نیز آب بند نخواهد بود.

 

مصرف مواد افزودنی بتن فواید زیر را دارد:

    از خسارت به بتن ناشی از یخ زدگی در زمان‌های اولیه که قرار است در هوای سرد استفاده شود، جلوگیری می‌شود.

    از رشد قدرت و مقاومت مورد نیاز بتن جهت آن اطمینان حاصل می‌شود.

    از شرایط مطلوب برای بهبود استحکام بدون استفاده از گرمای اضافی در زمان آن باید، اطمینان حاصل می‌شود.

    تغییر دمای سریع در بتن به منظور جلوگیری از ترک خوردگی در آن زمان ، کنترل می‌شود.

    محافظت دائمی از ساختار بتن در آن زمان فراهم می‌شود.

 

آیین نامه

مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا) هوای سرد به وضعیتی اطلاق می‌گردد که برای سه روز متوالی شرایط زیر برقرار باشد:

    دمای متوسط هوا در شبانه روز کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد.

    دمای هوا برای بیشتر از نصف روز از 10 درجه سانتی گراد زیادتر نباشد.

 

راه حل

 

اولین راه حل گرم کردن مصالح و خصوصاً آب مصرفی در بتن است. البته این روش تقریباً ناکارآمد بوده و صرفاً نیروی زیادی را می‌طلبد.

برای دومین راه حل می‌توان استفاده از مواد تسریع کننده را در نظر گرفت. این مواد موجب افزایش سرعت هیدراتاسیون و بالا رفتن دمای حاصل از هیدراتاسیون می‌شود. مقاومت بتن در سنین اولیه نیز افزایش می‌یابد.

سومین راه حل و بهترین آن استفاده از ضد یخ بتن می‌باشد ( برای مثال مشخصات MTO ANTIFREEZ را مصالعه کنید) زیرا یک ضد یخ بتن خوب با تسریع در روند هیدراتاسیون ، سرعت گیرش اولیه بتن را بالا برده و در نتیجه میزان آب اشباع در بتن را کاهش می دهد ، از طرفی نقطه انجماد آب موجود در بتن را پایین آورده و به همین علت شرایط بند 2 را نیز برآورده می‌کند و بهترین راه برای آن استفاده از ضد یخ بتن می‌باشد.

 

بتنی که در هوای سرد ریخته می‌شود تنها در صورتی دارای مقاومت و دوام لازم برای رعایت الزامات سرویس مدنظر می‌باشد، که به صورت مناسبی تولید، ریخته و محافظت شود.

با وجود اینکه آن زمان شناخته می‌شود ولی در طول 24 ساعت اولیه برای جلوگیری از یخ زدگی حفاظت در بهار و پاییز نیز لازم است. وقتی بتن یخ می‌زند چه اتفاقی می‌افتد؟ آب داخل منافذ در بتن در حدود 1 درجه سانتی گراد (30 درجه فارنهایت) شروع به یخ زدگی می‌کنند.

هنگامیکه مقداری آب یخ می‌زند غلظت یون داخل آب یخ نزده بالا می‌رود علاوه بر این، نقطه انجماد نیز بالا می‌رود. در حدود -3 تا -4 درجه سانتی گراد (25 تا 27 درجه فارنهایت)، منافذی که به اندازه کافی داخل آن آب است یخ می‌زند در نتیجه هیدراتاسیون کاملاً متوقف می‌شود و بنابراین استحکام بتن، نیروهایی که بوسیله انبساط یخ تولید مشوند (حجم یخ اشغالی حدود 9٪ بیشتر از آّب) ممکن است در یکپارچگی طولانی مدت بتن زیان آور باشد.

 

 

اهداف در آن زمان چه هست:

 

    از خرابی بتن به سبب یخ زدگی در مراحل زودتر جلوگیری می‌کند.

    مطمئن می‌شود که بتن استحکام لازم برای برداشت مطمئن از فرم‌ها را ارتقا می‌دهد.

    شرایط بهبودی را برقرار می‌کند که قدرت انبساط طبیعی را بدون استفاده از دمای اضافی می‌پروراند.

    تغییرات دمایی سریع را در داخل بتن محدود می‌کند تا از ترک‌های دمایی جلوگیری شود.

    حفاظت دائمی با قابلیت استفاده مورد در خواست از ساختار را فراهم می‌کند.

 

برای هر 10 درجه سانتی گراد (18 درجه فارنهایت) کاهش در دمای بتن، دفعات آن را دو برابر می‌شود بنابراین تعداد دفعاتی که بتن به سبب یخ زدگی مستعد آسیب پذیری و خرابی می‌باشد، افزایش می‌یابد.

 

از دیگر اهداف مصرف مواد افزودنی بتن در آن زمان را می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

    جلوگیری از خسارت به بتن ناشی از یخ زدگی در زمان‌های اولیه

    اطمینان از رشد مقاومت مورد نیاز بتن جهت آن

    نگهداری از شرایط مطلوب برای بهبود استحکام بدون استفاده از گرمای اضافی در زمان بتن ریزی

    کنترل تغییر دمای سریع در بتن به منظور جلوگیری از ترک خوردگی

    محافظت دائمی از ساختار بتن

 

باید توجه داشته باشید که بتن گرم قرار داده شده در بستر سرما، گرما از دست می‌دهد و افت دما پیدا می‌کند. دانستن این مسئله بسیار مهم است که اگر ساختار به دلیل کیورینگ و محافظت نامناسب دچار خرابی شده باشد رسیدن بتن به مقاومت 28 روزه مخصوص بی فایده خواهد بود.

 

بتنی که از یخ زدگی محافظت شده است تا وقتی که به مقاومت فشاری حداقل 3.45Mpa (500 psi) برسد بدلیل قرار گرفتن در معرض یک چرخه یخ زدگی تنها دچار خرابی نمی‌شود. بتنی که محافظت می‌شود و یا احتمالاً عمل آوری می‌گردد علی‌رغم قرار گرفتن در معرض هوای سرد به مقاومت بالقوه خودش می‌رسد. به جز در گرما و محوطه حفاظتی، نیازی به تامین رطوبت خارجی برای عمل آوری در زمان هوای سرد نیست ویا این نیاز کمتر می‌گردد.

ضد یخ های بتن

ضد یخ های بتن مواد شیمیایی هستند که به منظور پایین آوردن نقطه انجماد فاز مایع به آب اختلاط بتن اضافه می گردند و تا دمای °C 30- کاربرد دارند .

استفاده از ضد یخ در بتن ریزی در شرایط آب و هوای سرد، دارای اصول فنی ساده و بسیار سودمند می باشد که باعث صرفه جویی20 الی50 درصدی زمان و انرژی در مقایسه با عمل آوری با بخار، گرم کردن بتن و .... می باشد.

در روسیه بیش از 40 سال تجربه بتن ریزی بدون گرم کردن بتن وجود دارد، این امر با توجه به آب و هوای بسیار سرد روسیه می باشد.

مصارف اصلی

ضد یخ ها در بتن در جا، بتن مسلح، سازه های یکپارچه پیش ساخته و ..... در دمای (هوا، زمین) زیر °C5 و تا کمترین دمای روزانه °C 30- مورد استفاده قرار می گیرند.

خصوصیات / مزایا

عملکرد ضد بتن ها به دو صورت کلی ذیل می باشد :

 

یک دسته نقطه انجماد فاز مایع بتن را پایین می آورند، همچنین زودگیرها و دیرگیرهایی ضعیف هستند که بر گیرش و سخت شدگی سیمان تاثیر می گذارند، از جمله محصولات الکترولیت مانند: ANTIFREEZ SN و ANTIFREEZ SC. محصولات الکترولیت ضعیف مانند: ANTIFREEZ AM و غیر الکترولیت مانند: ANTIFREEZ U می باشند. دسته دوم افزودنی های دو یا سه سیستمی می باشند. هیدراتاسیون سیمان را تسریع کرده و همچنین خصوصیات ضد یخ را دارا می باشند.

علاوه بر این دو گروه اصلی، مابقی خصوصیات ضعیفی از ضد یخ ها را دارا می باشند. گیرش و سخت شدن سیمان را تسریع می کنند و به صورت قابل توجهی میزان گرمای مراحل اولیه سخت شدن سیمان در بتن ریزی زمستانی را افزایش می دهند. این افزودنی ها در شکل گیری سریع ساختار متراکم موئینه سیمان شرکت می کنند، مانند: ANTIFREEZ FS و .ANTIFREEZ AS

اطلاعات فنی

بیشتر افزودنی های ضد یخ باعث ایجاد تاخیر در گیرش بتن می شوند. از آنجایی که میزان مصرف ضد یخ ها از افزودنی هایی که به منظور تاخیر درگیرش استفاده می شوند بسیار بیشترمی باشد، سخت شدن سیمان تسریع می شود و این مسئله گاهی اوقات بتن ریزی را مشکل می کند.

ANTIFREEZ زمان گیرش و سخت شدن سیمان را کاهش می دهد، همچنین بر روی ساختار خمیر سیمان و مقاومت در برابر یخ زدگی بتن تاثیر قابل توجهی دارد. این محصول همراه با کند گیرکننده ها یا روان کننده ها مورد استفاده قرار می گیرد. میزان مصرف روان کننده به نوع سیمان و میزان مصرف ضد یخ بستگی دارد.

در بتن ریزی در هوای سرد با استفاده از افزودنی های ضد یخ می توان دیگر افزودنی های بتن مانند هوازا، روان کننده، دیرگیر کننده و فوق روان کننده را استفاده کرد. میزان مصرف هوازا باید در آزمایشگاه دقیقاً مشخص شود. زمانی که افزودنی های نامبرده همراه با ضد یخ استفاده می شوند، میزان مصرف بالاتری نسبت به حالت نرمال دارند.

بیشترین میزان مصرف روان کننده بر پایه لیگنو برای مخلوط شدن با ANTIFREEZ (SN+CC)و ANTIFREEZ CCNN نباید از بیشتر10% شود.

ضد یخ های کلینیک بتن ایران در دو حالت مایع و پودری عرضه می گردند و مشخصات آن از طریق بخش محصولات – افزودنی های بتن کلینیک بتن ایران- قابل بازیابی است.

 

 

کد مطلب : 540

 

معادلات انتشار فوق مبتنی بر این فرض است که می توان بتن را به صورت یک محیط شبه همگن در نظر گرفت . بنابراین می توان گفت که معادلات انتشار نمی توانند مستقیما تهاجم کلراید به داخل بتن از طریق ترک ها را مستقیما تحت پوشش قرار دهند . با این وجود ، اگر فرض کنیم که سطوح جانبی ترک ها به منزله سطوحی از بتن هستند که یون کلراید می تواند از طریق آنها به داخل بتن نفوذ کند ، آنگاه این امکان ، اگر چه با مشکل ، فراهم خواهد شد که بتوانیم تاثیر ترک ها را بر روی تهاجم کلراید به داخل بتن تعیین کنیم.

شرایط اولیه و مرزی

برای حل قانون دوم انتشار فیک باید شرایط اولیه و مرزی را بدانیم . بسته به میزان آگاهی ما در مورد این شرایط ، مناسب خواهد بود که برخی از حالتهای خاص را تعریف کنیم .

شرایط اولیه عبارت است از غلظت کلراید بتن در هنگام شروع تهاجم کلراید به آن که در اینجا فرض می کنیم  ثابت است.

سازه های بتن مسلح قدیمی

در یک بتن نسبتا قدیمی ( مثلا با قدمت تقریبا بیش از 20 سال ) می توان روند انتشار کلراید به داخل آن را ثابت فرض کرد ، یعنی D=  ضمنا ، میزان کلراید در سطحی از بتن که در معرض کلراید قرار دارد ، یعنی  را می توان در حد یک میزان ثابت  تثبیت کرد .این امر منجر به آن می شود که معادله انتشار صورتی ساده به خود بگیرد و شرایط اولیه و مرزی نیز ساده شده و به صورت  ثابت ( یعنی با توزیع یکسان ) و  درآیند.

تعیین پارامترهای کلراید

 

هنگامی که در مورد قابلیت انتشار کلراید بحث می شود معمولا تهاجم کلراید را مد نظر قرار می دهند و پارامترهای دخیل در آن را به عنوان مقادیری ثابت در نظر گرفته و آنها را بر این اساس تعیین می کنند . قابلیت انتشار کلراید در داخل بتن را در دو مورد تعیین می کنیم:

الف ) تعیین پارامترهای کلراید در آزمونه های آزمایشگاهی که تحت شرایط مشخص تهاجم کلراید ( مثلا شرایط مذکور در استاندارد NT Build , Nordtest , 1996a ) قرار گرفته اند .

ب ) تعیین پارامترهای کلراید سازه های بتن مسلح (مثلا سازه های بتن مسلح دریایی ) یا آزمونه های بتنی که مثلا در یک ایستگاه تحقیقاتی دریایی تحت شرایط تهاجم کلراید ناشی از محیط قرار گرفته اند .

هنگام به دست آوردن یک پروفایل کلراید ، هیچگونه اطلاعاتی در مورد شرایط اولیه مرزی و فیزیکی نداریم . بنابراین برای آنکه تا آنجا که ممکن باشد مسئله را ساده کنیم ، فرض می کنیم در خلال تمامی دوره قرار گیری بتن در معرض کلراید ، پارامترهای کلراید ثابت باقی می مانند. با این وجود ، باید اذعان داشت که این امر صحیح نیست . همچنین از آنجا که فقط یک پروفایل تغییرات کلراید نسبت به زمان داریم ، لذا هیچگونه اطلاعاتی در مورد این شرایط در اختیار نداریم.

در یک تحقیق بر روی نمونه هایی از یک نوع بتن که در شرایط محیطی یکسانی قرار گرفته بودند آزمایشهایی انجام شد و پروفیل های کلراید آنها در زمانهای مختلف تعیین شد . تا که واکا و همکاری وی در سال 1998 این پروفیل ها را بررسی کرده و نشان دادند که مقدار ضریب انتشار کلراید بتن بدست آمده ،  ، به زمان بستگی دارد . مقدار ضریب به دست آمده انتشار کلراید در بتن به عنوان مقدار ثابت ضریب انتشار تعریف می شود . این امر موجب تعیین مقدار اندازه گیری شده تهاجم کلراید ( برای یک مقدار ثابت کلراید سطحی  ) می شود .

تاکه واکا و همکاران وی در سال 1988 ، پیشنهاد کردند که برای مدل کردن ضریب انتشار به دست آمده ، ازیک تابع توانی استفاده شود . بعدا مانگات و همکارانش در سال 1994 و ماگه و همکارانش در سال 1993 ، و برخی دیگر از پژوهشگران ، وابستگی به صورت رابطه فوق را اثبات کردند.

افزایش تعداد مشاهدات و بررسی انجام شده بر روی سازه های بتن مسلح دریایی ، بوسژه در کشور ژاپن ، نشان داد که میزان کلراید سطحی به دست آمده باید تابع زمان باشد . اوجی و همکاران وی در سال 1990 بر اساس مشاهداتشان پیشنهاد کردند که  متناسب با جذر زمان مدل شود . این نکته می تواند به عنوان یک دستاورد مطلوب تلقی شود زیرا مطابق با آنچه که کرنک در سال 1956 در کتا خویش ارائه کرده است در این حالت قانون دوم انتشار فیک به سهولت حل شده و جواب ساده تری خواهد داشت . برای اولین بار ، پورویس و همکاران وی در سال 1994 ، و نیز گاوتفال و همکارانش در سال 1994 از این راه حل استفاده کردند.

بعدا در سال 1995 سوامی و همکارانش بر اساس تحقیقات جامعی که انجام داده بودند نشان دادند که  همیشه متناسب با جذر زمان افزایش نمی یابد . با این وجود آنان نشان دادند که می توان فرض کرد که  به صورت یک تابع توانی از زمان افزایش می یابد.

در آن زمان این امکان وجود نداشت که تاثیر پارامترهایی نظیر نسبت آب به سیمان ، نوع سیمان و سایر مواد چسباننده و سیمانی نظیر خاکستر بادی ، دوده سیلیسی و سرباره کوره آهنگدازی را تعیین کنند ، ولی مطالعات آزمایشگاهی ، از جمله پژوهشهای بایفورس در سال 1987 نشان داده اند که پارامترهای مزبور بر این امر تاثیر دارد. بسیاری از بررسی ها و تحقیقات کارگاهی در آن زمان ، از جمله در اسکاندیناوی ، نیز نشان داده اند که تاثیر این پارامترها بسیار زیاد است.

در آن زمان اگر میزان کلراید سطحی به صورت تابعی توانی از زمان در نظر گرفته می شد راه حلی کلی برای قانون دوم انتشار فیک وجود نداشت . با این وجود ، می یلبرو در مورد افزاشی میزان کلراید سطحی با گذشت زمان ، تردیدهایی وجود دارد.

 پیوند کلراید

کلرایدی که از طریق منافذ خمیر سیمان ، در داخل بتن انتشار می یابد ، در تماس با ترکیبات شیمیایی مختلفی قرار می گیرد . بنابراین ، این امکان وجود دارد که کلراید ، چه به صورت فیزیکی با ژل سیمانی و چه به صورت شیمیایی ، با خمیر سیمان پیوند بیابد . از آنجا که فقط این کلراید آزاد است که در داخل بتن انتشار می یابد ، لذا پیوند کلراید برای تعیین پروفیل کلراید دارای اهمیت زیادی است . رابطه بین کلرایدهای آزاد پیوند یافته به نوع ماده سیمانی بتن بستپی دارد و لذا باید آن را به صورت تجربی تعیین کرد.

در صورتی که برخی از پارامترهای مایع منفذی ، نظیر میزان pH ، دما و فشار آن تغییر کنند ، ممکن است بعضی از کلراید های پیوند یافته آزاد شوند . در نتیجه ، بسیار مناسب است که کلراید بتن را به صورت کلراید محلول در اسید تعیین کنیم.

ما در تمامی این تحقیق ، کلراید بتن را به صورت کلراید محلول در اسید و بر حسب درصدی از بتن یا ماده چسباننده آن در نظر می گیریم.

 

در عکس بالا شاهد استفاده از پوشش ضد اسید در سازه های دریایی هستیم جهت جلوگیری از خوردگی

کد مطلب : 539

کد مطلب : 538

 

آب دریا و آب هاى شور حاوى موادى هستند که به بتن و آرماتور داخل بتن صدمه مى زنند.مهمترین این مواد کلراید است.کلراید ، در صورت فراهم بودن شرایط مساعد موجب خوردگى شدید آماتورها از نوع حفره اى مى شود.

شرایط مساعد عبارتند از:  مناسب بودن غلظت کلراید در بتن مجاور آماتور ، مناسب بودن رطوبت بتن و فراهم بودن منبع تامین اکسیژن.

وجود سولفات منیزیم در آب دریا مى تواند موجب تشکیل پوشش هیدروکسید منیزیم  mg(Oh) 2 شده و در نتیجه بر روى قابلیت انتشار کلراید در داخل بتن تاثیر بگذارد.  از جمله واکنش هاى دیگرى که ممکن است رخ دهد تشکیل آراگونیت CaCo 3 است.در اینگونه شرایط قابلیت انتشار بتن هایى که در معرض آب دریا قرار گرفته اند و یا بتن هایى که در آزمایشگاه در مجاورت آب هاى حاوى کلراید قرار گرفته اند ، حتى اگر سایر شرایط  نیز ثابت باقى بماند ، ممکن است تغییر کند.همچنین ، با توجه به تحقیقاتى که هوف در سال 1986 انجام داده است. گیاهان دریایی ، چسبیدن صدفها به سطح بتن سازه هاى بتن مسلح دریایى و تهاجم ارگانیسم هاى موجود در آب دریا مى تواند در این خصوص از اهمیت خاصى برخوردار باشد. 

محیط هاى دریایی

فردیکسن و همکارانش در سال 1997 ، محیط هاى دریایى را از نظر قرارگیرى سازه هاى بتن آرمه در معرض آنها به سه ناحیه تقسیم کردند. این تقسیم بندى در شکل  2-5-1 نشان داده شده است.

الف) ناحیهى محیط جوى مناطق دریایى ، ATM:  بتن هایى که در 3 مترى یا  بیش از 3 مترى بالاتر از حداکثر تراز آب ، شامل محل برخورد امواج ، قرار دارند. در این ناحیه قرار مى گیرند.خود ناحیه ى جوى را هم مى توان در صورت لزوم به نواحى حوى پشت به باد و جوى رو به باد تقسیم بندى کرد.

ب) ناحیه ى پاشش دریای ، SPL:  بتن هایى که بین محدوده هاى 3 متر بالاتر از نقطه ى حداکثر تراز آب ، شامل محل برخورد امواج ، و 3 متر پایین تر از نقطه ى حداقل تراز آب ، شامل محل برخورد امواج ، قرار دارند در این ناحیه قرار مى گیرند. 

ج) ناحیه ى مغروق در آب دریا ، SUB : بتن هایى که در محدوده ى 3 متر پایین تر از حداقل تراز آب ، یا پایین تر از این محدوده قرار می گیرند در ناحیه مغروق قرار دارند.

پارامترهای حاکم بر سازه های دریایی

پارامترهای حاکم بر سازه های دریایی ، هم به ترکیب بتن و هم به ناحیه محیطی بستگی دارند . مقادیر این پارامترها را باید از مشاهدات و بررسی های درجا بر روی سازه های دریایی در محیط مورد نظر به دست آورد . برای انجام این ارزیابی باید مجموعه ای شامل حداقل دو مشاهده برای هر یک از پارامترها داشته باشیم . همچنین این مشاهدات باید یک بازه زمانی تا حد امکان گسترده را پوشش دهند.

مدل پیشنهادی در این تحقیق ، مقادیر به دست آمده پس از گذشت دقیقا یک سال از قرار گیری سازه در معرض محیط را به عنوان اولین مجموعه مقادیر به کار می برد.

بتن های واقع در شرایط محیطی مختلف دریایی

کحاسبات پارامترهای حاکم بر بتن های قرار گرفته در شرایط مختلف محیطی دریایی ( یعنی ناحیه پاشش دریایی ، ناحیه مغروق در آب دریا ، و محیط جوی دریایی ) اساسا به صورتی که در قبل بیان شد انجام گیرد.بر اساس نتایجی که ماگه و همکارانش در سال 1999 و مانگات و همکارانش در سال 1994 گزارش کرده اند ، معلوم شده است که پس از گذشت حدود دو سال از تهاجم کلراید به بتن بر اثر قرار گیری آن در ناحیه پاشش دریایی یا مغروق در آب دریا ، میزان کلراید سطح بتن بر اثر قرار گیری آن در ناحیه پاشش دریایی یا مغروق در آّب دریا ، میزان کلراید سطح بتن ، تقریبا و نه دقیقا ، ثابت باقی می ماند .

در مورد سازه های دریایی موجود توصیه می شود که از مقادیر یک ساله پارامترها استفاده شود در صورتی که قصد داشته باشیم بررسی های دیگری نیز به طور همزمان بر روی بتن انجام دهیم ، می توانیم چندین پروفیل کلراید از نمونه مورد نظر به دست بیاوریم . پس از آن میتوانیم با استفاده از تحلیل رگرسیون غیر خطی ، ضریب انتشار کلراید به دست آمده و نیز میزان کلراید سطحی به دست آمده در بتن را تعیین کنیم .

با این وجود ، در یک سازه دریایی در دست طراحی ما مجبور هستیم که یا از مقادیر 100 ساله مبتنی بر تحقیقات انجام شده قبلی استفاده کنیم و یا یک نوع داده مشابه آن را به کار ببریم.

 

 

انواع ساز و کارهای انتقال کلراید به داخل بتن

سازو کارهای انتقال کلراید به داخل بتن را معمولا می توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد :

- انتشار

در این حالت ، مکانیسم انتقال کلراید به داخل بتن ناشی از تفاوت غلظت کلراید در نواحی مختلف بتن است . کلراید همواره به مناطقی نفوذ پیدا می کند غلظت کلراید در آن مناطق کمتر است .

- تراوش یا نفوذ

مکانیسم انتقال در این حالت ناشی از تفاوت فشار هیدرولیکی در نواحی مختلف بتن است . کلراید همواره به طرف مناطقی حرکت می کند که فشار هیدرولیکی در آن مناطق کمتر است انقال کلراید به بتن از طریق مکانیسم تراوش ، در بتن هایی می تواند صورت گیرد که میزان زیادی ، ترک و خرابی در آنها وجود داشته باشد.

- مهاجرت

در این حالت ، انتقال کلراید به داخل بتن ناشی از اختلاف پتانسیل الکتریکی است . کلراید همواره به طرف آن نواحی حرکت می کند که پتانسیل الکتریکی کمتری دارند . انتقال کلراید به داخل بتن از طریق مکانیسم مهاجرت هنگامی می تواند رخ دهد که بتن در معرض جریان هرز ، یعنی جریانی که از مداری غیر از مدار نظر عبور کند ، قرار گیرد . یونهای منفی کلراید ( که مثلا می تواند ناشی از خاکی باشد که در تماس با بتن قرار گرفته است ) ، به طرف نواحی آندی ( مثبت )  آرماتور ها مهاجرت می کنند و در آن نواحی آهنگ خوردگی آرماتور را افزایش داده و موجب خوردگی به صورت حفره ای می شوند . برای ایجاد شرایط مهاجرت کلراید را به داخل بتن ، مطابق با استاندارد [39]NCTI991 و یا سایر روشهای آزمایشگاهی ، کلراید را به طریق الکتروشیمیایی از درون بتن بیرون می کشند . سپس ضریب انتشار کلراید در داخل بتن را بر اساس استانداردهای مختلف ، از جمله استاندارد [40]ASTM C 1202-94 تعیین می کنند.

- همرفت

این مکانیسم هنگامی رخ می دهد که بین نقاط مختلف بتن اختلاف میزان رطوبت یا اختلاف فشار بین رطوبت نواحی مختلف مختلف بتن موجود باشد . آب ( حاوی کلراید ) همواره به طرف ناحیه ای حرکت می کند که میزان رطوبت در آنجا کمتر باشد ، مشروط بر آنکه سایر پارامترها در نقاط مختلف با یکدیگر برابر و یکسان باشند .

یکی از موارد خاص در این حالت آن است که سطح بتن خشک شود . در این صورت مایع منفذی بتن به طرف سطحی حرکت می کند که در معرض تبخیر قرار دارد . در حالتی که در داخل بتن کلراید موجود باشد ، تبخیر موجب افزایش غلظت کلراید بر روی سطحی می شود که بر روی آن تبخیر رخ می دهد . این پدیده را عملکرد فیتیله ای می نامند . یکی دیگر از حالتهای خاص تر و خشک شدن های مکرر است که می تواند موجب آن شود که غلظت کلراید بر روی سطح بتن بسیار زیاد بشود.

 

 

کد مطلب : 537

 

دوام بتن یکی از مهمترین مخصه های آن است که باید در هنگام طراحی و ساخت بتن ، تمهیدات لازمی برای تامین آن در نظر گرفته شود . علاوه بر آن ، می باید با روشهای مناسب علمی ، طول عمر خدمت دهی سازه های مختلف بتنی ، نحوه رفتار آن ها در شرایط مختلف محیطی ، وجود خوردگی ها و تخریب های احتمالی و علل ان ها و نحوه تعمیر و زمان انجام آنها را مشخص سازیم .

خوردگی فولاد مدفون در داخل بتن بر اثر نفوذ یون کلراید و پیامد های آن ، یکی از مهمترین انواع خرابی های سازه های بتن مسلح است که بویژه به دلیل کثرت میزان آن ، هر ساله خسارات بسیار زیادی را بر ابنیه بتنی وارد می آورد . علی رغم تحقیقات فراوانی که در این زمینه صورت گرفته است ، معهذا به دلیل اهمیت فنی و اقتصادی موضوع ، هنوز هم بخش عمده ای از تحقیقات مربوط به دوام بتن در این زمینه انجام می گیرد .

این موضوع در کشور ما نیز ، به دلیل جدی بودن مسئله ، بویژه در مناطق حاشیه سواحل و جزایر خلیج فارس و دریای عمان از اهمیت زیادی برخوردار است .

 

سازه و کارخوردگی فولاد بر اثر تهاجم کلراید

در این قسمت ، ابتدا در مورد ساز و کار خوردگی فولاد و سپس در مورد نقش کلراید بر آن بحث می کنیم . در واقع می توان گفت که سازه های بتن مسلح از نقطه نظر خوردگی ، یک نوع سازه بسیار مناسب به شمار می آیند ، زیرا محیط قلیایی بتن موجب حفاظت از لایه غیر فعال (Passive ) فولاد می شود. لایه مذکور آرماتور را در برابر خوردگی محافظت کرده و به آرماتور برسد ، آنگاه لایه مزیبور صدمه خورده و یا از بین می رود و لذا فولاد مستعد خوردگی می شود .

یون کلراید اساسا بر روی میلگرد فولادی موجود در بتن تاثیر می گذارد . این تاثیر به صورت خوردگی فولاد است . خوردگی فولاد د اصل یک نوع واکنش الکترو شیمیایی است. مکانیسم خوردگی فولاد در حالت کلی ناشی یونیزه شدن محیط و تشکیل پیل شمیایی است. البته ، تمامی واکنش های شمیایی اساساً ماهیت الکتریکی دارند ، زیرا الکترون ها در تمامی انواع پیوندهای شمیایی یک نوع پدیده اکسایش – کاهش (یا اکسیداسیون و احیاء) است. د اینگونه واکنش ها ، دو الکترود فلزی ، موسوم به آند و کاتد ، وجود دارند که اختلاف پتانسیلی بین آنها  برقرار ست . اگر این دو الکترود در داخل یک محلول الکترولیت قرار گیرند ، رسانایی الکتریکی باعث آن می شود که یک جریان الکترولیتی بین آند وکاتد برقرار شود. روند خوردگی معمولی فولاد، که به زنگ زدن آن می انجامد، بر تشکیل پیل خوردگی است. شرایط بروز این امر، وجود سه عامل آهن، آب و اکسیژن است.

انجام واکنش خوردگی نیازمند وجود آب و اکسیژن است. نتیجه این عمل، ایجاد ناحیه سلول یا پیل ولتایی کوچک است، الکترون های تولید شده در ناحیه آندی، به سوی ناحیه کاتدی حرک می کنند. کاتیون ها ، یعنی یونهای Fe⁺⁺ ، که در آند تولید شده اند از طریق الکترولیت به سوی  کاتد می روند. آنیون ها ، یعنی OH^- که در کاتد تولید شده اند به طرف آند حرکت می کنند.

این یون ها، در جایی، میان این دو ناحیهبه هم می رسند و ₂(OH) Fe را بوجود می آورند. این هیدروکسید، نیز  خود در حضو اکسیژن و رطوبت پایدار نیست و به ₃(OH) Feتبدیل می شود که دراصل همان اکسید آبپوشیده یا زنگ آهن، O ₂H x و O₃ Fe₂است.

در شکل 2-2-1، فرایند خوردگی فولاد در داخل بتن، نشان داده شده است.

 

 

نکته شایان ذکر این است که برای تشکیل پیل و انجام واکنش فوق ، به دو فلز به عنوان الکترود ، که با هم اهتلاف پتانسیل دارند ، نیاز داریم . در حالتهای خوردگی فولاد ، معمولا نقاط مختلف یک قطعه فلز به عنوان دو الکترود مزبور  یعنی کاتد و آند ، رفتار می کنند . علل وجود اختلاف پتانسیل بین نقاط مختلف یک قطعه فلز را می توانیم به صورت زیر بیان کنیم :

-         غیر یکنواختی ویژگیهای فلزی نظیر غیر یکنواختی سطح فلز ، غیر یکنواختی لایه های حفاظتی و یکسان نبودن کرنش ها و تنش های داخلی .

-         غیر یکنواختی مایع الکترولیت اطراف فولاد نظیر یکنواخت نبودن غلظت ها و یونهای مختلف .

-         غیر یکنواختی شرایط فیزیکی نظیر دما و میدان الکتریکی .

لذا بر اثر این شرایط ، قسمتی از فلز که نقش آند را بازی می کند ، بر اثر واکنش الکترو شیمیایی خورده می شود . در شکلهای 2-2-2 و 2-2-3 ، فرآیند خوردگی فولاد به صورت شماتیک نشان داده شده است . 

شرایط مورد نیاز برای انجام یا تسریع واکنش خوردگی فولاد

برای انجام فعل و انفعالات خوردگی فولاد، حتماً باید مطابق شکل 2-2-4 سه عامل آهن، اکسیژن، و الکترولیت آب حضور داشته باشند.

 

 

 

همانگونه که مشاهده میکنیم، آب باید حتماً به صورت الکترولیت باشد و لزمه این امر وجود املاح یا گازها در آن است. آب مقطر الکترولیت نیست، لذا فولاد در آب مقطر زنگ نمی زند.

آهن د هوا نیز زنگ می زند و این امر ناشی از وجودO₂و بخار آب در هوا است و در نتیجه ، پیل در هوا تشکیل می شود، البته بخار آب موجود در هوا نیز معمولاً املاح ندارد و مانند آب مقطر است، ولی گرد و غبار و کثیفی های روی آهن و نیز گازهای موجود در هوا، نظیر co , so آب را الکنرولیت می کنند و موجب فراهم آوردن شرایط زنگ زدگی فولاد می شوند . به همین دلیل کثیفی فولاد و نیز آلودگی هوا موجب تسریع فرآیند خوردگی می شوند . وجود املاح گوناگون در خام و بتن موجب تسریع خوردگی فولاد داخل آنان می شود .

از سوی دیگر ، فرآیند خوردگی نیازمند وجود اکسیژن به عنوان قطبی کننده است . لرا خوردگی فولاد مستغرق در آب ، که حاوی اکسیژن ، به عنوان قطبی کننده است . لدا خوردگی فولادهای مستعرق در آب ،که حاوی اکسیژن بسیار کمی است ، معمولا بسیار ناچیز است .

نکته شایان ذکر دیگر این است که هر چه اختلاف پتانسیل بین ند و ماتد بیشتر باشد . شدت خوردگی نیز بیشتر است .

هر گاه فاصله بین آند و کاتد بسیار کم باشد ، میکرو پیل و هرگاه این فاصله زیاد باشد ماکرو پیل تشکیل می شود . در شکل 2_2_5 ،میکرو پیل و ماکرو پیل به صورت شماتیک نشان داده شده اند .

خوردگی یک تکدمیلگرد داخل بتن نمونه ای از میکرو پیل و خوردگی دو میلگرد طولی ، که با خاموت به هم متصل شده اند ، نمونه ای از ماکرو پیل است . در ماکرو پیل اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد بیشتر است .

ناخالصی موجود در آهن نیز سبب پیشترفت زنگ زدگی می شوند . آهن بسیار خالص به سرعت زنگ نمی زند ، بعصی از انواع ناخالصی ها ، کشیدگی ها و نقصهای بلوری موجود در آهن ، الکترون ها را جذب کرده و آنها را از ناحیه هایی که موقعیت آندی پیدا می کنند دور می کنند .

می شود . افزایش حجم ناشی از زنگ زدن ، موجب تضعیف مقطع و حتی خرابی آن و نیز گسترش و تسریع پدیده خوردگی می شود . زیرا بر اثر افزایش حجم مزبور ، ترک هایی ، عمدتا در امتداد طول فولاد ، ایجاد شده که به تدریج و با گسترش خوردگی ، عرض ترک ها بیشتر شده و ترک ها بازتر می شوند . این امر ، علاوه بر وارد آوردن صدمه به بتن و تخریب آن ، که موجب تضعیف مقطع می شود ، باعث آن می گردد که محیط خورنده و مهاجم از طریق ترک ها و درزهای ایجاد شده بهتر و سریعتر بتوانند وارد محیط شده و لذا خوردگی فولاد از این طریق نیز تسریع شود .

 

نقش یون کلراید در فرآیند زنگ زدن فولاد

 کلر ، جزء هالوژنها است . هر اتم هالوژن ، از گاز نجیبی که پس از آن در جدول تناوبی عناصر قرار گرفته است یک الکترون کمتر دارد . بنابراین ، هر اتم هالوژن تمایل زیادی دارد که با تشکیل یک یون با یک بار منفی و یا یک پیوند کووالانسی ، آرایش الکترونی یک گاز نجیب را به خود بگیرد . هر یک از هالوژن ها واکنش پذیرترین نافلز در دوره خود در جدول تناوبی است و کلر ، پس از فلوئور ، واکنش پذیرترین نافلزات است . الکترونگاتیویته کلر نیز پس از فاوئور ، بیش از هر عنصر دیگری است و لذا یکی از قوی ترین عوامل اکسید کننده ای است که تا کنون شناخته شده است . توانایی اکسید کنندگی هال.ژن ها و از جمله کلر را می توان در واکنش های جانشینی آن ها مشاهده کرد . کلر حتی می تواند جانشین هالوژن ها ی پتیین تر از خود ، برم و ید ، در نمکهای آن ها گردد.

نکته ای که باید متذکر گردیم این است که کلر اثر منفی و بدی بر روی بتن ساده ندارد و حتی به دلیل ترکیب کلر با  C A  موجود در بتن ، نمک نسبتا پایدار فریدل یا کلرو آلومینات کلسیم { C A CacI ( OH)  } تشکیل می شود که باعث افزایش تراکم بتن و ریزش شدن منافذ آن می شود . تاثیر منفی کلر در هنگامی است که بتن همراه با فولاد ، یعنی به صورت بتن مسلح باشد . زیرا به طوری که خواهیم گفت ، کلر موجب تسریع خوردگی فولاد می شود .

یون کلراید  C I  نیز همانند یون (  O H  ) ، البته با شدت بسیار بیشتر ، موجب واکنش الکترو شیمیایی می شود .

در شکل 2-2-6- ، فرآیند خوردگی فولاد داخل بتن بر اثر نفوذ یون کلراید نشان داده شده است .

از سوی دیگر ، همان گونه که گفتیم ، وجود قلیائیت زیاد محلول منفذی بتن باعث آن می شود که لایه اکسید غیر فعال واقع بر روی آرماتور ( به ویژه لایه مگنتیت  Fe O  و مگهمیت   ( Y-Fe o  به نحو مطلوبی محافظت بشود و از خوردگی بیشتر آن تا حد زیادی جلوگیری شود . تهاجم کلر باعث آن می شود که قلیائیت بتن کاهش یافته و با کم شدن  PH ، محیط به سمت اسیدی بودن میل کند و لذا لایه نازک اکسید محافظ فولاد ار بین رفته و روند زنگ زدگی تسریع شود . تهاجم اسید ها و کربناسیون بتن نیز تاثیر مشابهی را دارد .

شایان ذکر است که خوردگی فولاد بر اثر تهاجم یون کلراید به صورت حفره ای شدن است . مکانیسم خوردگی از نوع حفره ای آرماتور داخل بتن بر اثر تهاجم یون کلراید در شکل 2-2-7 نشان داده شده است .  

 

 

کد مطلب : 536

 گرچه امروزه در ایین نامه ها به طراحی سازه های بتن مسلح در برابر خوردگی ناشی از قرار گیری ان ها در محیط های مهاجم توجه می شود و برخی از ضوابط و دستورالعمل های فنی بدین منظور تدوین شده اند . ولی بسیاری از سوالات دخیل در تصمیم گیری طراح وجود دارند که در آیین نامه ها بطور مشخص به آن اشاره نمی شود و طراح باید براساس تجربه خود و مبتنی بر نتایج آزمایشگاهی تصمیم گیری نماید .

پایایی سازه های بتن مسلح در یک محیط تهاجمی کلرایدی عمدتا با پارامترهای زیر تعیین می شود :

-         ضخامت پوشش بتن روی آرماتور

-         نقشه های جزئیات سازه ای در سازه مورد نظر و طرحهای عملی مناسب به منظور تسهیل امکان بازرسی ، نگهداری و تعمیر

-         قابلیت انشار یون کلراید در پوشش بتن روی آرماتور ؛ این ویژگی را عمدتا بر اساس نشبت آب به مواد سیمانی ، تراکم بتن و شدت و عرض ترکها تعیین می کنند .

-         نوع و ترکیبات مواد سیمانی بتن

-         نوع آرماتور های مصرفی

دوده  سیلیس

دوده سلیس ، که به نام میکروسیلیس ، یا silica fume  نیز خوانده می شود ، یکی از مهمترین پوزولان های مصنوعی است .

این فراورده پودری که به رنگ خاکستری روشن تا تیره تا به رنگ خاکستری شبز گون متمایل به آبی ، محصولی از عملیات احیای کوارتز ناخالص در یک کوره قوس الکتریکی در کارخانه های تولید فلز سیلیسیم ، آلیاژ های سیلیسیم ، بویژه آلیاژ فرو سلیس است .

دوده سیلیس به شکل غباری اکسید شده از کوره با دمای 2000 درجه سانتیگراد به هوا بر می خیزد . این غبار سرد را متراکم کرده و جمع آوری می کنند . سپس عملیات فرآوری به منظور زدودن ناخالصی ها و کنترل ابعاد ذرات ، بر روی دوده سلیس متراکم شده انجام می گیرد .

بیش از 90 درصد ار دوده سیلیس متراکم شده ، از دی اکسید سیلیسیم غیر بلورین تشکیل شده است .

هدف استفاده از دوده سیلیس در بتن عمدتا می تواند تامین یک یا چند ویژگی بادش :

-  ساخت بتن با مقاومت زیاد

- افزایش پایایی بتن از طریق کاهش نفوذ پذیری

- جایگیزینی با سیمان بشرط وجود توجیه اقتصادی

هر چند کاربرد دوده سلیس در بتن ، کیفیت آن را بهبود می بخشد اما دست یابی به چنین کیفیتی مستلزم شناخت برخی ویژگیهای دوده سیلیس و در عین حال مراعات برخی اصول علمی و ضوابط فنی است . قطر ذرات دوده سیلیس همواره کمتر از 1 میکرون ، میانگین قطر ذرات آن 1/0 میکرون ، و سطح مخصوص متوسط آن  m/kg  20000 است . در جدول 2-1-1 ، سطح مخصوص دوده سیلیس ، خاکستر بادی ، روباره اهن گدازی و سیمان به صورت مقایسه ای ارائه شده است . 

 

با میکروسیلیس یا ژل میکروسیلیس با پودر ذرات سیلیسی بلورین تفاوت اساسی دارد و نباید این دو را با یکدیگر اشتباه گرفت .

• دوده سیلیس بر اثر واکنش پوزولانی ، با هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراسیون سیمان ، ترکیب شده و سیلیکات کلسیم هیدراته یا  CHS تشکیل می دهد .
• با استفاده از دوده سیلیس می توان بتنی با مقاومت زیاد ، با نفوذ پذیری کم و پایانی زیاد در برابر عوامل مخرب شیمیایی ساخت . مقدار وزنی دوده سیلیس بعنوان جایگزین سیمان معمولا حدود 7 درصد وزن سیمان است .
• دوده سیلیس موجب کاهش کارایی و در نتیجه افزایش نیاز به آب اختلاط بتن می شود . برای جلوگیری از افزایش میزان آب نخلوط ، باید از روان کننده ها و بویژه فوق روان کننده ها ، همراه با دود سیلیس استفاده کرد .
• مدت زمان اختلاط بتن حاوب دوده سیلیس به درصد دوده سیلیس مصرفی و شرایط اختلاط بستگی دارد که در صورت لزوم باید افزایش یابد .
• مصرف افزودنی های شیمیایی کاهنده قوی آب ، توزیع یکنواخت دوده سیلیس در بتن را تامین می کند .
• بتن تازه حاوی دوده سیلیس ، در مقایسه بل بتن معمولی از چسبندگی بیشتر و گرایش کمتر به جداشدگی و نیز کاهش آب انداختن و افزایش قابلیت پمپ شدن برخوردار است .
• بتنی که درصد وزنی دوده سیلیس آن نسبت به وزن کل مواد سیمانی بیش از 10 درصد باشد چسبنده و خمیری است . برای حفظ کارایی مورد نظر برای چنین بتنی در موقع بتن ریزی و جادادن ، توصیه می شود که اسلامپ آن ، در حدود 50 میلیمتر بیشتر از بتن فاقد دوده سیلیس در نظر گرفته شود .
• مصرف انواع متفاوت افزودنی های شیمیایی فوق کاهنده آب در بتن حاوی دوده سیلیس می توانند بر زمان گیرش بتن تاثیر بگذارد . تجربه نشان داده است که دوده سیلیس نقشی در این امر ندارد . تغییرات زمان گیرش را باید باتوجه به نوع و کیفیت و مقدار مصرف مواد افزودنی مصرفی کنترل کرد .

دوده سیلیس ، آب آزاد موجود در بتن را به سرعت جذب می نماید و بروز ترک های ناشی از نشست خمیری و خشک شدن سطح بتن را تشدید و تسریع می کند . بدین علت ، بتن حاوی دوده سیلیس را باید بلافاصله پس از جای دادن و پرداخت سطح ، سیلیس را با بخش از آب اختلاط بتن مخلوط کرده و آن را به صورت دوغاب در آورد ، سپس مخلوط دوغاب را به تدریج به سایر اجزا افزود . این امر موجب آن می شود که دوده سیلیس به صورت همگن تری در داخل بتن توزیع شود . 

کد مطلب : 535

 

عوامل ایجاد کننده خرابی های بتن

خرابی های بتن را می توان از دیدگاه های مختلف ، از جمله عوامل ایجاد کننده آن ها ، تقسیم بندی کرد ، عوامل ایجاد کننده خرابی های بتن را می توان به دو دسته کلی زیر تقسیم بندی کرد :

-         عوامل داخلی و ساختاری

-         عوامل خارجی و محیطی

 

 تهاجم کلراید به سازه های بتن مسلح

سوابق تاریخی نشان نی دهند که از دیر باز ، از بتن مسلح برای ساخت سازه های دریایی و نیز سایر سازه های در معرض کلراید – نظیر اسکله ها ، دیوار های عمود بر ساحل ، موج شکن ها ، پل ها ، رو سازی راه ها ، سکوهای شناور و سایر سازه های دور از ساحل استفاده می شده است .

با مراجعه به منابع علمی فنی قدیمی در مورد سازه های بتن مسلح در می یابیم که اگر چه در آن زمان ، مکانیزم انتقال کلراید به داخل بتن شناخته نشده بود ، معهذا موضوع تهاجم آب دریا یک زمینه تحقیقاتی مهم برای بشر بوده است . از آن زمان مطالعات و ازمایش های متعددی در مورد سازه های بتنی موجود که در معرض کلراید قرار داشته اند . صورت گرفته است و نتایج این تحقیقات در قالب گزارش ها و مقالاتی به چاپ رسیده است که از جمله آن ها می توان به گزارش های آ وود و جانسون در سال 1924{7} و فلد در سال 1968 { 8 } اشاره نمود . دانش بشر در آن زمان در خصوص تبعات ناشی از تهاجم آب دریا به سازه های بتن مسلح ، بطور عمده حول مسائل اجرایی متمرکز و ضمنا مبتنی بر تجربیات اجرایی مهندسان بوده است .

البته فقط سازه های بتن مسلح دریایی نیستند که در معرض کالراید ناشی از آب دریا قرار دارند ، سازه های بتنی مسلح مورد استفاده در ساخت راه ها نیز بر اثر تهاجم کلراید ناشی از استفاده از مواد یخ زدایی که حاوی کلراید هستند دچار مشکل و خرابی می شوند .

همچنین در برخی از مناطق جغرافیایی ، ممکن است خاک ها حاوی کلراید باشند که از جمله می توان به پشته های خاکی دریایی اشاره نمود . در این نوع خاک ها ، کلراید می تواند در صورت تماس بتن با خاک ، به داخل بتن وارد شود .

همچنین ، برخی از پساب های صنعتی حاوی کلراید است که می تواند به داخل ساختار بتن وارد شود .

کلراید ناشی از منابع مختلف را می توان به دو دسته عمده تقسیم بندی کرد :

-         کلراید ی که در حین تولید بتن تازه وارد آن می شود . این کلراید اساسا ناشی از سنگدانه های آغشته به نمک ، آب اختلاط دارای نمک و مواد افزودنی حاوی کلراید هستند .

-         کلرایدی که بر اثر عوامل محیطی به داخل بتن ( بتن سخت شده ) وارد می شود . این کلراید می تواند ناشی از آب دریا ، آب های نمک دار زیر زمینی ، پاشش آب دریا ، نمک های یخ زدا و یا پساب های صنعتی باشد .

 

فقط در حدود بیست سال پیش بود که بشر به این باور رسید که کلرایدی که در هنگام اختلاط بتن به داخل آن وارد می شود کلراید پیوند یافته یعنی کلراید نامحلول است و بنابراین تا زمانی که میزان آن از 2 درصد جرم ماده چسباننده بتن بیشتر نشود نباید آن را خط آفرین به حساب آوزد . در حال حاضر ، تحقیقات آزمایشگاهی و بررسی های کارگاهی نشان داده اند که پدیده هایی نظیر کربناسین نیز می توانند موجب آزاد سدن کلراید پیوند یافته شده و این امر منجر به خوردگی آرماتور ها بشود . بدین علت بوده ات که در حال حاضر در ایین نامه ها ، از جمله آیین نامه های اروپایی EN206  {9} ، تصریح شده است که باید برای میزان کلراید در سازه های بتن مسلح ، یک حد کران بالایی در نظر گرفته شود . این کران ، کسر معینی از میزان آستانه کلراید در بتن است .

تاثیر کلراید بر روی بتن

بخشی از کلراید وارده به بتن با ترکیبات بتن ، پیوند شیمیایی برقرار می کند از تر کیب کلراید و  A  و  C  که در بتن سخت شده به صورت هیدراته ، یعنی به صورت ژل آلومیناتی ، حضور دارد ، کلرور آلومینات کلسیم به فرمول C A . CaCI در می آید ترکیب اخیر را نمک فریدل می نامند .

نمک فریدل دارای انبساط کمی است . این انبساط موجب پر کردن فضای خالی و کاهش نفوذ پذیری بتن می شود و در نتیجه از این نظر سودمند است .

مراحل خرابی میلگرد داخل بتن ، بر اثر نفوذ یون کلراید { 10}

این مراحل ، مطابق شکل 2-1-1-ف به ترتیب وقوع ، عبارتند از :

-         ورود کلراید به داخل بتن ، عبور از پوشش بتنی روی میلگرد و رسیدن آن به ارماتور فولادی .

-         رسیدن به غلظت کلراید در مجاورت آرماتور فولادی به حد کافی برای شروع خوردگی و شروع شدن خوردگی آرماتور

-         پیشترفت و توسعه خوردگی آرماتور و افزایش تدریجی تنش وارده بر بتن ، از طرف آرماتور ها ، بر اثر زنگ زدگی و ابساط ناشی از آن .

-         رسیدن تنش وارد بر بتن بر اثر زنگ زدگی آرماتور ها ، به حد کافی برای ایجاد ترک در بتن و شروع ترک خوردن اولیه بتن

-         پیشترفت و توسعه ترک ها در بتن ، بازشدن ترک ها و فراهم شدن شرایط برای نفوذ و تهاجم بیشتر بودن کلراید به بتن

پکیدگی لایه پوشش بتنی روی آرماتور ، بر اثر شدت ترک خوردگی