کد مطلب : 533

تاثیر تعمیر و ترمیم بر روی عمر مفید بتن

تعمیر و ترمیم اصولی خرابی ها و اسیب دیدگی های بتن ، از جمله موجب تاثیرات زیر می شود :

-         افزایش عمر مفید در کوتاه مدت

-         افزایش عمر مفید در بلند مدت

-         فراهم آوردن امکان بهره برداری از سازه

-         کاهش زمان معطل ماندن استفاده از سازه

-         کاهش هزینه تعمیر و نگهداری سازه

نکته مهمی که باید بدان توجه داشت این است که نعمیر باید در زمان مناسب و به صورت  

اصولی انجام شود تا هر چه بیشتر موثر واقع شود . به تاخیر انداختن زمان تعمیرات ، از جمله موجب تبعات زیر می شود :

-         افزایش هزینه ها ی تعمیرات

-         امشکل تر شدن بازسازی و بهسازی

-         ناممکن شدن دستیابی به برخی از اهداف بازسازی

-         کاهش عمر مفید نهایی سازه

 عوامل آسیب رسان به بتن

عوامل آسیب رسان به بتن را از نظر عامل آسیب ، به دو دسته زیر تقسیم بندی می کنند :

-         عوامل داخلی

-         عوامل خارجی

همچنین ، عوامل آسیب رسان به بتن را از نظر زمان آسیب رسانی و شرایط بتن به دو دسته زیر تقسیم بندی می کنند :

-         عوامل آسیب رسان به بتن تازه

-         عوامل آسیب رسان به بتن سخت شده

انواع عوامل موثر بر آسیب رسانی به بتن

عوامل موثر بر آسیب رسانی به بتن ، عبارتند از :

الف ) مواد شیمیایی مهاجم و مضر . این مواد عموما ناشی از محیط یا ناشی از  بهره برداری خاص از سازه می باشند . از جمله این مواد ، می توان موارد زیر را برشمرد :

-         مواد شیمیایی موجود در محیط های صنعتی ( گازهای اسیدی ،  اکسید های گوگرد ، گاز کربنیک و...9

-         مواد مهاجم موجود در خاک ها ( مثل مواد موجود در خاک های شور یا سولفاتی )

-         مواد موجود در اجزای تشکیل دهنده بتن

ب ) اجرای بتن در نواحی با آب و هوای نامساعد و شرایط محیطی مهاجم

ج ) نفوذ پذیری ( تراوایی ) بتن

د) کیفیت نامناسب بتن ، که می تواند ناشی از عوامل متعددی نظیر مصالح نامناسب طرح اختلاط نا مناسب باشد .

و) کیفیت نامناسب اجرا ، از جمله اختلاط ، انتقال ، ریختن ، تراکم ، پرداخت و عمل آوری نامناسب . 

کد مطلب : 525

گروت ( دوغاب ) های پیش تنیده

خصوصیات آب انداختگی گروت این انتظار می رود که به علت ته نشینی سیمان های معلق در آب ، جدایی در گروت رخ دهد . بخصوص این مسئله در سازه های پیش تنیده که تفاوت فشار پیش تنیدگی سبب خروج آب از گروت و انتقال به فضای خالی بین لایه ها می شود ، وجود دارد . تراوش ذاتی رو به بالای آب منجر می شود که در مقطع اصلی ، رشته ها خالی از گروت شوند . بنا براین بسیار مهم است که گروت بتواند در برابر آب انداختگی مقاوم باشد و در هنگام حرکت از میان مسیر تاندون های پیش تنیدگی کارایی خود را حفظ کند.

فوق روان کننده های دارای پلیمر های برپایه آبی ، میتوانند به میزان قابل توجهی ویژگی نگه داشت آب را در گروت سیمان افزایش دهند . شکل 7-7 افت روانی گروت سیمان با نسبت آب به سیمان 4/0 که شامل مخلوطی از فوق روان کننده ها ، صمغ و سلولز با وزن مولکولی بالا می باشد را به وضوح نشان می دهد . استفاده از این پلیمرها باعث می شود که آب انداختگی در حالت سکون کاهش یابد و میزان کل آب انداختگی مخلوط به 5/1 درصد کل آب اختلاط بتن محدود شود . بر حسب نوع ترکیب مواد قوام آور و فوق روان کننده های به کار رفته در گروت ، زمان گیرش ، مقدار هوا در وضعیت سخت شده و مقاومت ( هنگامی که گروت با مخلوط بدون مواد افزودنی مقایسه می شود ) اثرات متفاوتی را از خود نشان می دهد.

* مقدار آب انداختگی مشاهده شده در استوانه مردج 250 میلیمتری در 2 ساعت

** روسوب زیادی مشاهده شده است 

*** این کمیت با اعمال فشاری برابر 10 پوند بر اینچ مربع (95/68 کیلو پاسکال ) به مدت 10 دقیقه به منظور جایگیری گروت در یک کاغذ صافی اندازه گیری می شود .

**** درصد کاهش آب در کل مخلوط بتن

گروت ( دوغاب ) تزریقی

گروت تزریقی ایده آل به گروتی گفته میشود که در هنگام تزریق از لزجت کمی برخوردار باشد تا باعث تسهیل در نفوذ و نگه داشتن آب در هنگام عبور بر روی سطوح جاذب گردد و نیز ذرات سیمان را در هنگامی که تزریق قطع می شود نگه دارد . ترکیب مواد قوام آور و فوق روان کننده ها باعث تولید گروتی با پایایی بسیار خوب ، تسهیل لزجت در هنگام تزریق ، و به ظور مشخص سبب کاهش افت روانی می شود . مثالی از اثر ترکیب مواد افزودنی روی عملکرد گروت تزریقی در جدول 7-3 نشان داده شده است.

گروت ( دوغاب ) بتن پیش آکنده

بتن پیش آکنده به بتنی گفته میشود که ابتدا سنگدانه های درشت در قالب قرار داده میشود ، سپس در روش تولید ، نسبت سنگدانه های مورد استفاده در مخلوط و سیمان مورد نیاز متفاوت است . مقاومت فشاری متداول آن دارای مقادیری در محدوده 15 تا 50 مگاپاسگال است و عموما چگالی بیشتر از بتن معمولی دارد که در دامنه مقادیر 2275 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.در ابتدا بتن پیش آکنده به دلیل مقدار کم جمع شدگی آن در هنگام گیرش و نیاز به حداقل تجهیزات برای ترمیم سازه به کار میرفت . این بتن در کاربردهای بسیاری از قبیل بتن زیر آب ، سازه های بتن حجیم ( بدون آرماتور ) مرمت پوشش تونل ها ، شالوده های خاص باز سازی رویه سد ها ،تعمیر اسکله ها ، سر ریزها و استفاده از سنگدانه هایی با چگالی زیاد در سازه های عمودی و با ارتفاع زیاد است و به آسانی می توان آن را برای بتن زیر آب همانند اجرای بتن بر روی خشکی ، جهت تولید قطعات ضخیم و لاغر به کاربرد .

کیفیت بتن پیش آکنده به کیفیت مخلوط گروت مورد استفاده بستگی دارد و لازم است که این گروت چسبنده و کارا باشد و مقاومت کافی و مورد نظر را در حالت سخت شده تامین کند . مخلوط گروت معمولا شامل سیمان ، ماسه ( با نسبت یک ششم وزنی ) ، مکمل مواد سیمانی ( خاکستر بادی ، دوده سیلیس و سرباره ) آب و مواد قوام آور می باشد . خاکستر بادی و سرباره برای نفوذ ناپذیری ، مقاومت نهایی زیادتر و مقاومت در برابر سایش ( فرسودگی ) کمک می کنند.

گروت ( دوغاب ) برای چاه های نفت

 گروت سیمان با روانی  زیاد با ویژگی نگهدارندگی آب را می توان در گروت پر  کننده فضای بین سازند و لوله های فلزی در ساختمان چاه های نفت به کار برد  این گروت باید دارای روانی زیاد بوده تا از ایجاد  اصطکاک اضافی در حین بتن ریزی جلوگیری کرده و از طرفی  نباید آب را در چاه به دست در نتیجه باید لزجت  برشی کمی داشته باشد تا مانع از آب انداختگی و ته  نشینی شود. آب به سیمان مورد استفاده این نوع بهتون در محدوده 0/38 تا 0/6 ترکیب مواد قوام آورد و فوق روان کننده ها سبب کاهش فشار ناشی از  اصطکاک حس کردند آب آزاد و جلوگیری از ته نشینی می شوند زمانی که گروت اجرا شود فشار هیدرواستاتیک ستون های سیمانی تنها عامل جلوگیری از داخل شدن سیال و گاز از سوراخ  های چاه است . ته نشینی ذرات باعث کاهش چگالی گروه شده و در نتیجه سبب کاهش فشار هیدرو استاتیک می شود بنابراین جلوگیری از ته نشینی گروه سیمان خمیری بسیار حائز اهمیت است.

7-7 نحوه استفاده از مواد قوام آور

بیشتر مواد قوام آور به صورت مخلوط پودری یا به صورت محلول مایع (با مشخص بودن درصد مواد جامد افزودنی) توزیع می شوند در صورت استفاده از محلول مایع مقدار مورد نیاز راحت تر مورد استفاده قرار گرفته و دقت در اندازه گیری آن افزایش میابد مقدار مصرف ماده  قوام آور به عملکرد مورد انتظار بستگی دارد ولی معمولاً در دامنه 0/1 تا 1/5 درصد بر اساس وزن سیمان تغییر می کنند هرچند در موارد خاص میزان مصرف می تواند متفاوت باشد. افزایش لزجت  آب مخلوط منجر به تیکسوتروپی بیشتر بتن شده و مقاومت در برابر جداشدگی را بهبود خواهد بخشید مقدار افزودنی برای گروههای A و B و C دامنه اى از 1 تا 1/5 درصد از وزن آب در داخل مخلوط خواهند داشت و معمولاً در ترکیب با فوق روان کننده ها به کار میروندمیزان غلظت ایجاد شده به مقدار افزودنی و وزن مولکولی جزء اصلی بستگی دارد مواد افزودنی گروه D و E به واسطه خاصیت پرکننده که دارند ساختار تخلخل بتن را تغییر می دهند.نوع پلیمر های محلول در آب که به منظور افزایش غلظت گروپ سیمان ملات و بتن استفاده می شود در جدول 7-4 نشان داده شده است هرچند بسیاری از پلیمرهای که در جدول 7-4 نشان داده شده است را میتوان برای افزایش لزجت  آب مخلوط نیز به کار برد اما از طرفی همه پلیمر های شبه  پلاستیک با سیستم سیمان سازگار نیستند تنها تعداد کمی از آنها را می توان بدون تداخل با مواد افزودنی کاهنده آب و فوق روان کننده ها برای تولید بتنی با میزان چسبندگی کافی و در عین حال حفظ روانی آن به کار برد.

جدول 7-4 انواع پلیمر ها ی محلول در آب

مقادیر مورد استفاده

دامنه مقادیر افزودنی مورد استفاده در پنج گروهی که در قسمت 7-2 توضیح داده شده مطابق زیر است :

• گروه A : 2/0 تا 5/0 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان
• گروه B : 01/0 تا 1/0 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان
• گروه C : 1/0 تا 5/1 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان
• گروه D و E 1 تا 25 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان

به دلیل اینکه مقدارمواد افزودنی مورد نیاز نسبتا کم است در هنگام توزین مصالح باید دقت نمود چه میزان افزودنی استفاده شده به درستی توزین گردد باید از تجهیزات خود کار مناسب برای پخش کردند و توزیع یکنواخت مواد افزودنی مایع استفاده گردد برای توزین پودرها می توان از پیمانه های با حجم از قبل تنظیم شده استفاده نمود مواد پودری را بر اساس وزن سیمان توزین  نمود محلول های مایع مواد قوام آور مستقیم به مخلوط کن بتن اضافه می شوند.

نحوه اختلاط

در هنگام تولید بتن مواد قوام آور را بعد از اضافه کردن دانه ها در مخلوط کن و پس از اینکه سیکل کوتاهی از فرآیند مخلوط شدن پس از اضافه کردن سیمان طی شده باشد به مخلوط می افزایند بهترین جامع بودن مواد قوام آور به دلیل تمایل آنها به شناور شدن بر روی آب مخلوط مدت زمان اختلاط باید بیشتر شود تا به طور کامل از توزیع یکنواخت مواد قوام آور مطمئن شد در مراحل اولیه اختلاط  خوشگل و کارایی کمی دارد به تدریج که اختلاط ادامه می آورد پلیمرها در آب حل شده و کارایی مخلوط افزایش میابد پیشنهاد می شود که در مراحل اولیه اختلاف محدود و کنترل شده باشد مساله ای نظیر اکسید پلی اتن سلولز اتر  سایر پلی الکترولیت های مصنوعی نمی گیرد و در صورتی که در تماس با قرار گیرند تمایل دارند که توده هایی ایجاد کنند که معمولاً سخت تر در آخر می گردند برای اطمینان حاصل کردن از پخش شدن یکنواخت این مواد در بتن بهتر است که پیش از اضافه شدن به مخلوط در آب حل شده باشند. در مورد اکسید پلی اتیلن پخش کردن تدریجی پول در مقادیر زیاد آبی که شامل کنیم ایزوپروپانول باشد و نیز هم زدن مخلوط می توانند از تشکیل توده جلوگیری کنند همچنین امولسیون حاصله  هنگامی که در دمای انجماد قرار می گیرد ممکن است تشکیل توده دهند این مساله باید تحت شرایط خشک و دمای طبیعی (20 الی 22 درجه سانتیگراد )نگهداری شوند.

مشکلات احتمالی استفاده از مواد قوام آور

هنگامی که مشکلی در رابطه با بتن در محل کار پیش می آیند باید طرح اختلاط کلی و کیفیت  اجزای سازنده امتحان شوند تا اطمینان حاصل شود که برای کاربرد موردنظر مناسب می باشند. بیشتر مواد قوام آور برای کاربرد خاص هستند بنابراین انتخاب مناسب با آن همچون استفاده از مقدار بهینه مهم است بیشتر مواد قوام آوردن مقادیر کم با اثرات کم روی سایر خواص بتن استفاده می شوند. هرچند که استفاده از مقادیر زیاد بر روی چسبندگی اثر گذاشته و باعث افزایش میزان هوای وارد شده می شود برگه مشخصات فنی محصول ارائه شده توسط کارخانه باید شامل راهنمایی در مورد تاثیرات ثانویه محصول باشد استفاده از مواد خام آور بیشتر یا کمتر نسبت به مقدار بهینه ممکن است باعث تاثیرات منفی شود استفاده از مقادیر بیشتر از مقدار بهینه مشکلات زیر را در پی خواهد داشت.

1 - کاهش کارآئی اولیه

2 – دیرگیری

3 – افزایش حباب های هوا

4 – دشواری در تمیز کردن تجهیزات مورد استفاده

استفاده از مقادیر کمتر از مقدار بهینه سبب ایجاد مشکلاتی به شرح ذیر خواهدشد:

1- شسته شدن بیش از حد در بتن زیر آب

2- عدم رفع مشکل آب انداختگی و جداشدگی

3- لزجت کم ، عدم چسبندگی کلفی

مواد قوام آور سبب کاهش روانی مخلوط بتنی می شوند. باید توجه داشت که برای رفع مشکل کاهش روانی نباید به مخلوط بتنی آب اضافه کرد. زیرا این عمل نسبت به آب به سیمان مخلوط تغییر داده و سبب ایجاد مشکلات دیگری نظیر کاهش مقاومت بتن و آب انداختگی می شود. برای رفع این مشکل باید از مواد افزودنی استفاده کرد. اضافه کردن فوق روان کننده ممکن است در غلبه بر کاهش کارایی ناشی از استفاده از مواد قوام آور لازم باشد. مواد قوام آور سبب کاهش روانی مخلوط بتنی می شوند.

 کد مطلب : 515

کلینیک بتن ایران :آیت‌الله هاشمی رفسنجانی، در دیدار جمعی از صنعتگران، تولیدکنندگان و خدمات دهندگان و اعضای انجمن دارندگان نشان استاندارد ایران و همچنین اعضای شرکت همایش‌گذاران مهستان، توجه به استاندارد را تلاش در جهت ارتقای جایگاه تولید و صنعت کشور در ابعاد داخلی و خارجی دانست.

وی با تحلیلی از اوضاع منطقه‌ای و هزینه هایی که اتفاقات سیاسی کشورهای منطقه بر ایران تحمیل می کند، گفت: همه باید کمک کنیم تا ایران ضمن حفظ امنیت مثال زدنی خود، در همه پیشرفت ها بدرخشد که البته دست اندرکاران استاندارد، پیشتازان این حرکت هستند.

شایان ذکر است رئیس هیئت مدیره کلینیک بتن ایران در این نشت حضور داشتند.

کد مطلب : 514

در مهرماه 1395 ، تهیه ، تامین و اجرای عملیات آببندی و پوشش های امولوسیونی مخازن ، باند وال ها و سازه های بتنی مدفون تاسیسات پالایشگاهی شرکت نفت و گاز پارس جنوبی به مساحت 10000 متر مربع در عسلویه با رضایت مندی کامل بهره بردار و کارفرمای محترم به پایان رسید.

 کد مطلب : 513

در شهریور ماه 1395 ، عملیات برش بتن و ایجاد کیسینگ ها و بازشو های مناسب جهت ایجاد گالری تاسیسات عبوری در محل مجموعه کارگاهی شرکت پارس یکم در منطقه صنعتی ماهدشت توسط کلینیک بتن ایران به پایان رسید.

کد مطلب : 512

در شهریورماه 1395 ، عملیات کاشت آرماتور و تقویت سازه های بتنی مسکن مهر آبادان به تعداد 12000 عدد به پایان رسید. افزایش ضخامت و ابعاد فونداسیون ها به منظور مقاوم سازی بیشتر و افزایش سازه هایی چون دیوارهای برشی و ستون های متعدد از اهداف این پروژه به شمار می رود.

کد مطلب : 511

در شهریور ماه سال 1395، تهیه ، تامین و اجرای عملیات کفپوش اپوکسی سالن تجهیزات بشکه گیری شرکت نفت بهران ، واقع در باقر شهر ( شهر ری) به مساحت 1000 متر مربع توسط تیم تخصصی کلینیک بتن ایران به پایان رسید.

کد مطلب : 510

 از اواخر دهه هفتاد میلادی استفاده از نسل جدیدی از افزودنی های شیمیایی در بخش های مختلفی از صنعت بتن به طور قابل توجهی افزایش یافته است. این افزودنی ها برای افزایش زیاد اسلامپ  به تو بدون نیاز به افزایش آب و یا برای کاهش قابل ملاحظه آب اختلاط بدون از دست رفتناسلامپ استفاده می شود. این افزودنی ها که به آنها افزودنی فوق روان کننده 1 اطلاق می شود الزامات مربوط به افزودنیهای تیپ F یا G استاندارد ASTM C494  الزامات مربوط به افزودنی های تیپ 1 یا 2 استاندارد ASTM C494 را تامین کرده و به درستی به عنوان افزودنی های قوی کاهنده آب2 نیز شناخته می شوند. برای تامین الزامات مربوط به ASTM C494 این افزودنی ها باید قادر باشند تا مقدار آب مورد نیاز را نسبت به نمونه شاهد در روانی ثابت به میزان 12 درصد کاهش دهند . همانطور که از این الزام برمی آید ، قدرت کاهندگی آب این افزودنی ها بسیار بیشتر از  افزودنی های کاهنده آب بوده و در مقدار یکسان استفاده از این دو افزودنی ، بتن حاوی افزودنی فوق روان کننده دارای روانی بسیار بیشتر خواهد بود (شکل 3-1) . این افزودنی ها که ابتدا در اواخر دهه 60 میلادی در آلمان و ژاپن عرضه شدند ، در آغاز بر پایه ترکیبات نفتالین و ملامین بر پایه ترکیبات پلی آکریلات 1 انجام شد. هم چنین به دلیل قیمت مناسب ترکیبات با پایه لیگنوسولفونات ، تلاش های بسیاری در زمینه تولید افزودنی های فوق روان کننده با پایه ترکیب شیمیایی انجام شده است . این تلاش ها به ساخت افزودنی هایی با پایه لیگنوسولفونات اصلاح شده منجر گشته است . در حال حاضر این ترکیبات در کنار سایر ترکیبات با پایه پلی کربوکسیلات در عمل استفاده می گردد .

در سال های اولیه ، برخی مشکلات نظیر بیشتر بودن میزان افت اسلامپ نسبت به حالت معمول و نیاز به اضافه کردن مجدد افزودنی در پای کار ، محدود شدن استفاده از افزودنی های فوق روان کننده در برابر چرخه ذوب و یخ را نشان می داد ، تحقیقات تکمیلی و مشاهدات علمی تایید کردند که پایایی بتن های حاوی افزودنی فوق روان کننده در بطن های عادی میباشد با این وجود افت اسلامپ  سریع این بتن ها همچنان در برخی موارد مشکل زا بود. این نگرانی منجر به توسعه محصولات جدید می شود که توانایی حفظ کارایی بتن در مدت زمان بیشتری را داشتند. در دهه 80 میلادی افزودنی های فوق روان کننده با خاصیت حفظ کارایی طولانی که بسته به طرح اختلاط بتن و شرایط محیطی توانایی نگه داشتند کارایی بتن تا 2 ساعت را دارا بودن ،توسعه یافتند . 

این پیشرفت امکان آن را فراهم می کرد که به جای اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده در پای کار، این افزودنی در محل ساخت به بتن افزوده شود که این امر خود می توانست باعث کاهش فرسودگی تراک  و بر طرف کردن نیاز به تجهیزات فرعی  مانند مخازن افزودنی متصل به تراک  و سیستم های توزیع کننده افزودنی در تراک را به همراه  داشته باشد. نتیجه تمام این پیشرفت ها افزایش استفاده از افزودنی های فوق روان کننده در تقریبا تمام زمینه های موجود در صنعت بتن بود. به طور کلی، در طرح اختلاط ثابت اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده باعث افزایش روانی بتن می گردد. میزان افزایش اسلامپ  بتن بر اساس الزامات مورد نیاز برای هر کار برده خواص متفاوت می باشد .برای مثال می توان به تو نی با روانی زیاد ساخت به طوریکه  خود تراز باشد و برای تراکم به انرژی بسیار کمی نیاز داشته باشد .از سوی دیگر می توان از این افزودنی ها برای افزایش جزئی روانی بتن نیز استفاده کرد. استفاده از بتن با اسلامپ زیاد در ساخت بتن آماده ساخت قطعات پیش ساخته و همچنین در بتن پیش تنیده دارای مزایای بسیاری می باشد. قابلیت جریان بتن به خصوص در موارد تراکم آرماتور و یاد درس ترمینال المان هایی حضور آرماتور ها جایدهی ، تراکم و پرداخت بتن می گردد.

3-2 ترکیبات

افزودنی های فوق روان کننده بر پایه ترکیبات شیمیایی مختلفی ساخته می شود در ادامه مهمترین ترکیبات شیمیایی استفاده شده در ساخت این افزودنی های  بررسی می گردد.

نفتالین فرمالدهید سولفوناته تغلیظ شده

این ماده خام از اولین موادی بود که به عنوان یک عامل کاهنده آب از دهه 1970 تاکنون با عملکرد گسترده در ترکیبات افزودنی ها مورد استفاده قرار گرفته است. این ترکیب که با عنوان  پلی نفتالین زغال سنگ با استفاده از اسید سولفوریک قلی در دمای زیاد سولفونات شده و سپس با فرمالدهید  پلیمریزه شده و در مرحله بعد به نمک های سدیم و کلسیم تبدیل گردد. این پلیمرها دارای وزن مولکولی نسبتاً کمی بوده و تعداد واحدهای نفتالین سولفوناته شده  آنها به این 2 تا 10 میباشد.به این ترتیب  وزن مولکولی این پلیمرها در حدود 500 تا 2500 خواهد بود.

معمولاً با افزایش وزن مولکولی خواص ایجاد شده بهتر خواهد بود. در شکل 3- 2  نمونه ای از پلیمر نفتالین فرمالدهید سولفوناته نشان داده شده است.مطابق شکل زنجیره های پلیمر توسط گروه  به یکدیگر متصل می باشند.

این زنجیره خطی بوده و امکان دوران حول گروه  را دارا می باشد. به این ترتیب Na می تواند بالا یا پایین محور این زنجیره قرار بگیرد . در نفتالین فرمالدهید سولفوناته گروه سولفوناتی  باید در موقعیت β و نه در حالت αروی حلقه بنزنی قرار گیرد . موقعیت های اتصال α و β در شکل 3-3 نشان داده شده است . در محیط محلول ، مانند لیگنوسولفونات ،   به -   و    تجزیه می شود. بارهای منفی روی   عامل جذب شدن افزودنی بر روی ذرات سیمان و پراکنده کردن این ذرات از طریق نیروی دافعه الکتروستاتیک می باشد.

درصد وزنی مواد جامد محلول در آب محصولات تجاری معمولا در حدود 25 تا 45 درصد می باشد . در این حالت افزودنی مورد نیاز در حالت محلول برای تولید بتن با ویژگی های تقریبا تراکم پذیر و روان در حدود 1 تا 3 درصد وزن سیمان می باشد.

ملامین فرمالدهید سولفوناته تلغیظ شده

این محصول شیمیایی در ابتدا در دهه 50 میلادی به عنوان یک عامل پخش کننده در صنایع مختلف گسترش پیدا کرد . اما تا 10 سال سال بعد از آن هم امکان استفاده از آن در بهتون شناخته شده نبود. این ماده با استفاده از روش های معمول رزینه شدن  بر اساس فرآیندهای نشان داده شده در شکل 3-4  تولید می شود. فرایند معمول تولید منجر به تولید محصولی با مشخصات ارائه شده در جدول 3-1  می شود.

مفیدترین حالت زمانی است که وزن مولکولی متوسط حدود 30000 باشد.طول زمان پلیمریزاسیون بر وزن مولکولی موثر است. این ماده( ملامین فرمالدئید سولفونات )معمولاً به صورت منفرد استفاده می شود کمترین تاثیر را روی هوای وارد شده و زمان گیرش دارد. اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک در بعضی از ترکیب ها وارد می شوند که باعث کاهش اسلامپ می شوند.

ساختار محصول نهایی مشابه نفتالین فرمالدئید سولفونات خواهد بود جزء اینکه یک حلقه ملامینی جایگزین حلقه دوتایی نفتالین شده و وزن مولکولی آن نیز بیشتر استتنها به صورت نمک های سدیم در دسترس هستند.

لیگنوسولفونات های اصلاح شده

افزودنی های با پایه لیگنو سولفونات به طور گسترده به عنوان افزودنی های کاهنده آب استفاده می شود. از مقادیر معمول این افزودنی ها مقدار آب اختلاط را به میزان 6 تا 10 درصد کاهش می دهند. در مقادیری بیش از این تاخیر  بیشتر در زمان گیرش رخ داده  و مقادیر بیشتری از حباب هوا می شود. به همین دلیل است که نمی توان از این افزودنی ها به عنوان افزودنی های فوق روان کننده استفاده کرد به دلیل هزینه کم استفاده از افزودنی های با پایه لیگنوسولفونات تمایل به ساخت افزودنی های فوق روان کننده با پایه این ترکیب شیمیایی همواره وجود داشته است. لیگنو سولفونات ها ترکیباتی هستند که از سولفوناتاسیون مولکول لیگنین( که یک پلیمر بزرگ است)  با پایه فنیل  پروپان روی کربن a (اولین کربن متصل به گروه بنزنی)  به دست می آید .واحد ساختمانی مولکول لیگنوسولفونات بیشتر کمپلکس فنیل پروپان استاولین کربن متصل به گروهک بنزنی به دست می آید واحد ساختمانی مولکول لیگنوسولفونات بیشتر کمپلکس فنیل پروپان است.که گروه های جایگزین شونده ممکن است فنولى یا کربوکسیلیک باشند. ساختار شیمیایی یک فوق روان کننده لیگنو سولفونات ی در شکل 3-5  نشان داده شده است.

نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که افزایش وزن مولکولی لیگنوسولفونات ها سبب افزایش روانی تحقیق در زمان گیرش و کاهش جزئی مقاومت 24 ساعته می گردد تلاشکه گروه های جایگزین شونده ممکن است سلولی یا کربوکسیلیک باشند ساختار شیمیایی یک فوق روان کننده لیگنو سولفونات ای در شکل 3 نشان داده شده است نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که افزایش وزن مولکولی لیگنوسولفونات ها سبب افزایش روانی تحقیق در زمان گیرش و کاهش جزئی مقاومت 24 ساعته می گردد.

افزایش سولفوناتاسیون تاثیری بر کارایی و هوای وارد شده نداشته اما زمان گیرش را کاهش می دهد به طور کلی افزایش شرکت در 19 سولفونات ها باعث افزایش زمان گیرش می گردد برای بهتر شدن خواص روان کنندگی بتن در مواردی که از نظر سایر خواص مکانیکی مجاز باشد از درصد جزئی  به همراه لینک سولفونات ها استفاده می شود این پلیمر نوعا  وزن مولکولی متوسط حدود 20000 تا 30000  دارد ساختار شماتیک ماکرومولکول لیگنوسولفونات در شکل 3 -6 نشان داده شده است.

مطابق شکل 3-6 مولکول لیگنوسولفونات به صورت کره ای است که در آن بارهای الکتریکی ناشی از گروههای سولفونات ای فعال غالبا در سطح خارجی کره و گروههای کربوکسیل و سولفونات یونیزه نشده در داخل آن قرار دارند لیگنو سولفونات های تجاری عمدتا  از نوع نمک سدیم و کلسیم آن بوده و دارای حدود 1 تا 30 درصد ترکیبات هیدروکربنی می باشد.

پلی کربوکسیلات اتر ها

این ترکیبات که PCs یا پلیمرهای شانه ای نیز نامیده می شوند جدید ترین انواع افزودنی های فوق روان کننده بوده و برعکس نفتالین و ملامین فرمالدهید سولفونات که عمدتاً از یک ساختار واحد تشکیل شدن خانواده ای از محصولات یا ساختارهای شیمیایی متفاوت هستند یکی از ساختارهای رایج این ترکیبات در شکل 3 - 7 نشان داده شده است. شاکله پلیمری تشکیل دهنده این ترکیبات بر پایه پلیمریزاسیون آکریلیک اسید بوده که می تواند با گروه های منومری دیگری جایگزین شده و به این ترتیب موجب اصلاح تعداد گروه های کربوکسیلاتی بر روی شاکله پلیمرزی گردد.

گروه کربوکسیلاتی با تشکیل نمک سدیم خنثی شده و با تجزیه  در محیط محلول بار منفی ای به خود می گیرد که نقطه اتصالی برای جذب افزودنی بر سطح ذرات سیمان می گردد.

می توان از سایر پلی اتر ها با ترکیبی از آن ها نیز استفاده کرد و با تغییر n ، معمولا در محدوده 20 تا 80 ، وزن مولکولی را تغییر داد.این اقدامات در کنار تغییر تعداد گروه های پلی اتری جایگزین شده و در امتداد زنجیره اصلی و تغییر طول این زنجیره ، امکان ایجاد محدوده بزرگی از خواص را فراهم می کند . به این ترتیب کوپلیمر پایه می تواند برای ایجاد خواص متعددی هم چون افزایش مقاومت کوتاه مدت برای صنایع پیش ساختگی یا نگه داشتن زمان کارپذیری در ساخت بتن آماده تنظیم گردد . پلی اتر وظیفه پراکنده کردن ذرات سیمان را بر عهده داشته و این کار را از طریق ایجاد ممانعت فضایی انجام می دهد . مکانیزم غالب در عملکرد افزودنی های پلی کربوکسیلاتی برای پراکنده کردن ذرات سیمان از طریق ممانعت فضایی بوده در حالی که در افزودنی های با پایه ملامین و نفتالین سولفوناته و هم چنین لیگنوسولفونات اصلاح شده این عملکرد از طریق نیروهای دافعه الکتروستاتیکی صورت می گیرد . در ادامه مکانیزم عملکرد انواع این افزودنی ها بررسی می گردد.

3-3 مکانیزم عملکردی

مهمترین ویژگی افزودنی های فوق روان کننده ، توانایی این افزودنی ها در پراکنده کردن ذرات سیمان می باشد . مشاهدات انجام شده توسط میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که در سوسپانسیون آب و سیمان ، کلوخه هایی بزرگ از ذرات سیمان تشکیل می شود . با اضافه کردن افزودنی های فوق روان کننده این کلوخه ها از هم باز شده و ذرات سیمان پخش می گردند . نمودار دانه بندی سوسپانسیونی از سیمان که دارای فوق روان کننده با پایه نفتالین فرمالدهید سولفوناته و ملامین فرمالدهید سولفوناته می باشد در شکل 3-8 نشان داده شده است . سیمان خشک در مقایسه با سیمان ترکیب شده با آب ذرات بسیار ریزتری دارد.

با تشکیل کلوخه های سیمان ، آب در این کلوخه ها به تله افتاده و باعث میشود تا کارایی مخلوط نسبت به حالتی که دانه های سیمان از هم جدا باشند کاهش یابد . افزودنی های فوق روان کننده به سطح ذرات سیمان جذب شده و کلوخه های ایجاد شده را از هم باز می کنند و به این ترتیب دانه های سیمان به صورت مجزا و غیر چسبیده در مخلوط حضور خواهند داشت که این امر باعث آزاد شدن آب به تله افتاده در کلوخه ها می گردد. در این شرایط تماس بین ذرات سیمان کاهش یافته و استفاده بهیته تری از سیمان موجود صورت می گیرد زیرا با احاطه شدن تمام سطح ذرات سیمان ، واکنش های هیدراتاسیون به نحو مناسب تری انجام می گردد.

اگر فرض شود که بتوان آب آزاد شده از میان کلوخه های سیمان را از مخلوط بتنی جدا کرد ، در چنین شرایطی روانی به همان مقدار پیش از اضافه کردن افزودنی کاهش خواهد یافت  در حالی که مقدار کل آب موجود در مخلوط و در نتیجه نسبت آب به سیمان کاهش می یابد . در این شرایط فاصله بین ذرات سیمان نیز کمتر شده و مقدار کمتری از فرآورده های واکنش های هیدراتاسیون برای پر کردن فضاهای خالی بین ذرات سیمان برای وقوع گیرش و افزایش مقاومت نیاز خواهد بود . در چنین شرایطی مقاومت کوتاه مدت افزایش می یابد . علاوه بر این ، فضای مابین ذرات سیمان با سرعت بیشتری توسط فرآورده های واکنش هیدراتاسیون پر شده که این خود باعث افزایش مقاومت در سنین بالاتر می گردد . در نهایت حفرات کمتری در بتن به جا خواهد ماند که باعث کاهش حفرات مویینه و در نتیجه افزایش دوام بتن می گردد.

بارهای منفی ذرات افزودنی موجب جذب شدن آن به یون های مثبت کلسیم موجود بر روی سطح ذرات سیمان می گردد . پس از جذب شدن افزودنی بر سطح ذرات سیمان ، پراکنده شدن ذرات سیمان از طریق دو مکانیزم دافعه الکتروستاتیکی و ممانعت فضایی صورت می گیرد.

مکانیزم دافعه الکتروستاتیک :

دافعه الکتروستاتیکی مکانیزم اصلی در افزودنی های فوق روان کننده با پایه نفتالین فرمالدهید سولفوناته و ملامین فرمالدهید سولفوناته می باشد . این مولکول ها دارای گروه های  هستند که در آب به   و   تجزیه می شوند . بخش  متصل به افزودنی باقی مانده و در آن بار منفی ایجاد می کند . بخشی از این بار الکتریکی باعث اتصال ذرات افزودنی به دانه های سیمان شده و بقیه آن به سمت خارج از دانه های سیمان باعث دفع ذرات مجاور یکدیگر می گردد . این مکانیزم موجب شده تا دانه های سیمان به صورت جدا از هم امکان حرکت کردن را داشته باشند .

تاثیر اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده را ، علاوه بر مشاهده افزایش روانی ، می توان از طریق اندازه گیری پتانسیل زتا نیز شناسایی کرد . در این روش بار الکتریکی روی سطح دانه های سیمان که پیش از اضافه کردن افزودنی مثبت و پس از اضافه کردن افزودنی با جذب شدن ذرات افزودنی روی سطح ذرات سیمان به شدت منفی می گردد ، اندازه گیری می شود .

مکانیزم عملکرد افزودنی های فوق روان کننده برپایه ایجاد بار الکتریکی روی سطح ذرات سیمان با این تفاوت که تاثیر افزودنی فوق روان کننده در تغییر بار الکتریکی دانه های سیمان بسیار بیش از تاثیر افزودنی فوق روان کننده معمولی بوده ، که این خود توجیه کننده تفاوت عملکرد این دو افزودنی نشان می دهد.

ممانعت فضایی :

مکانیزم دیگری که باعث ایجاد خاصیت مکانیزم دیگری که باعث ایجاد خاصیت روان کنندگی در بهتان می گردند مکانیسم ممانعت فضایی است ممانعت فضایی مکانیزم عملکرد افزودنی های فوق روان کننده پلی کربوکسیلات می باشد این مولکول ها حامل گروه های  هستند که در آب به و  تجزیه می شود . متصل به ذرات افزودنی باقی مانده و تا حدودی بار منفی ایجاد کنند که باعث اتصال ذرات افزودنی نیز به دانه های سیمان می گردند گروه های پلی اتری طویل به سمت خارجی دانه های سیمان جهت گیری کرده و به صورت فیزیکی مانند نزدیک شدن ذرات سیمان مجاور به یکدیگر می گردد به این ترتیب دانه های سیمان مجزا از یکدیگر باقی می مانند اندازه گیری پتانسیل زتا  نشان می دهد که برعکس ترکیبات با های پایه فرمالدهید سولفونات بار منفی ایجاد شده در دانه های سیمان در ترکیبات حاوی افزودنی های فوق روان کننده پایه پلی کربوکسیلات چندان قابل توجه نمی باشد اما این به آن معنا نیست افزودنی های با پایین پلی کربوکسیلات قدرت کاهندگی آب کمتری دارند قدرت این افزودنی ها روان کنندگی و کاهندگی آب بسیار بیش از افزودنیهای نفتالینی ملامینی و لیگنوسولفوناتی است.

3 – 4  تاثیر بر خواص بتن تازه

استفاده از افزودنی های فوق روان کننده تاثیرات بسیار آشکاری و بتن در حالت تازه می گذارد که مهمترین آن افزایش روانی می باشد در این بخش به تسهیلات استفاده از این افزودنی ها و خواص بتن در حالت تازه پرداخت می شود.

جدول 3-2 کاهش آب در بتن های دارای افزودنی فوق روان کننده SNF

کاهش آب

افزودنی های فوق روان کننده معمولاً برای کاهش مقدار آب اختلاط بتن در اسلامپ  ثابت استفاده می گردند اینها باید قادر باشند تا مقدار آب اختلاط را حداقل 12 درصد کاهش دهند با این وجود برخی از این افزودنی ها قابلیت کاهش قابل اختلاط به میزان است و بیش از 30 درصد را نیز دارا هستند .  میزان کاهش آب  به مقدار افزودنی مورد استفاده و همچنین  اسلامپ اولیه بتن بستگی دارد. (جدول 3-2) نتایج نشان می دهد استفاده از  بیش از  مقدار  مشخصی از افزودنی تاثیری در کاهش مقدار آب نخواهد داشت به طور کلی با افزایش عیار سیمان می توان آب اختلاط را در روانی ثابت به مقدار بیشتری کاهش داد.  گزارش های موجود نشان می دهند که برای کاهش مقدار آب به میزان یک سان مقدار بیشتری  از افزودنیهای با پایه ملامین فرمالدهید سولفوناته در مقایسه با افزودنی های با پایه نفتالین فرمالدهید سولفوناته نیاز می باشد. مقدار کاهش آناختلاط حاصله در صورت استفاده از مقادیر کم این افزودنی ها می توانند مشابه با عملکرد افزودنیهای کاهنده آب معمولی باشد.

کارپذیری

افزودنیهای فوق روان کننده کار  پذیری بهتون را که به وسیله دستگاه اسلامپ میز اسلامپ اندازه گیری می شود به میزان زیادی افزایش داده و یا امکان کاهش مقدار آب را در عین ثابت ماندن کارایی فراهم می کنند. شکل 3-13  رابطه بین مقدار افزودنی مورد استفاده و میزان کاهش آب حاصل برای 1 افزودنی فوق روان کننده مشکل 3-14  رابطه بین مقدار افزودنی مورد استفاده و اسلامپ بتن را نشان می دهند همانطور که در هر دو شکل مشخص است  افزایش مقدار استفاده از افزودنی بیش از حدی مشخص تاثیر بیشتری بر کاهش مقدار آب اختلاط در جوانی ثابت و یا به عبارتی افزایش اسلامپ نخواهد داشت این مقدار افزودنی که با عنوان مقدار اشباع  شناخته می شود، بیشترین مقدار موثر افزودنی بوده و استفاده بیش از این مقدار تاثیری بر افزایش روانی بتن نخواهد داشت.

زمان اضافه کردن مقدار روانی و اسلامپ بتن تاثیرگذار است با اضافه کردن افزودنی به همراه آب اختلاط اسلامپ  به مقدار قابل توجهی افزایش پیدا می کنند رسیدن به اسلامپ هایی بیشتر با اضافه کردند افزودنی دقایقی پس از اضافه کردن آب به مخلوط امکان پذیر است.

روند افت  اسلامپ

یکی از مشکلات اجرایی در استفاده از افزودنی های فوق روان کننده در تولید بتن های روان و بتن های خود تراکم مدت زمان ایست که این افزودنی ها قادر هستند تا کارایی بتن را در محدوده مورد نظر حفظ کنند. این مسئله در شکل 3-15  های بتن حاوی افزودنی ملامین فرمالدئید سولفونات در دماهای مختلف نشان داده شده است.

آهنگ افت  اسلامپ تحت تاثیر ترکیبات سازنده افزودنی فوق روان کننده ، مقدار استفاده از افزودنی ، استفاده همزمان از افزودنی های کنترل کننده گیرش در کنار افزودنی فوق روان کننده ، مقدار و نوع سیمان مورد استفاده ، مقدار آب اختلاط و دمای بتن می باشد . این عوامل تنها عوامل موثر بر افت اسلامپ بتن نبوده اما عواملی هستند که می توانند توسط کاربر کنترل شوند . بر اساس نتایج منتشر شده در منبع با مقایسه میان افزودنی های فوق روان کننده با پایه نفتالین فرمالدهید سولفوناته ، ملامین فرمالدهید سولفوناته و لیگنوسولفونات اصلاح شده که میزان استفاده از افزودنی در تمام نمونه ها ثابت و برابر 6/0 درصد وزنی سیمان بوده است ، بیشترین مقدار افت اسلامپ مربوط ملامین فرمالدهید سولفوناته مشاهده شده است . بر خلاف تصور رایج ، تمام افزودنی های فوق روان کننده افت اسلامپ سریع بتن را در پی نخواهد داشت . فوق روان کننده های جدید زمان آغاز افت اسلامپ را افزایش داده که این خود امکان اضافه کردن این افزودنی ها در محل تولید بتن را فراهم کرده و با وجود تولید مخلوطی با روانی زیاد ، تغییری در خصوصیات مربوط به گیرش بتن ایجاد نمی کند . فوق روان کننده های با پایه پلی کربوکسیلات قادر بوده تا کارایی بتن را برای مدت زمان بیشتری حفظ کنند . این مساله در شکل 3-16 نیز نشان داده شده است . همانگونه که در شکل مشخص است ، این افزودذنی قادر بوده تا کارایی زیاد بتن را برای مدت زمانی بیش از 2 ساعت حفظ کند . علت این امر به نحوه عملکرد این افزودنی ها که از طریق مکانیزم ممانعت فضایی می شود این تفاوت عملکردی به معنای برتری برخی از  فوق روان کننده ها نسبت به سایر آنها نبوده و تنها شرایط اجرایی است که باعث می شود استفاده از برخی  افزودنی ها نسبت به برخی دیگر برتری داشته باشد. 

 مکانیزم موثر در وقوع افت اسلامپ می توانند شامل فرآیندهای شیمیایی یا فیزیکی باشد.  بر اساس گزارش های به دست آمده  از دست رفتن روانی خمیر سیمان در مرحله سکون بیش از این که دارای علل شیمیایی باشد به دلیل لخته شدند فیزیکی سیمان می باشد در مدت زمانی که افتاسلامپ اتفاق می افتد فاز تری کلسیم آلومینات  با گچ واکنش می دهد که در نتیجه آن ساختاری کریستالی شکل می گیرد که حرکت بتن را با مشکل مواجه می کند . به این دلیل می توان تصور کرد که واکنش تری کلسیم آلومینات  تاثیر مهمی در کاهش روانی دارد . در مطالعات انجام گرفته بر افزودنی های فوق روان کننده نشان داده شده است که استفاده از این افزودنی ها موجب پیشرفت واکنش بین فاز آلومیناتی و گچ می گردد . حضور سولفات نیز باعث افزایش سرعت این واکنش می شود . یانگ مطالعاتی را به صورت جداگانه بر روی فازهای سیمان انجام داد . افت اسلامپ تری کلسیم آلومینات  + 30 درصد آهک ، تری کلسیم سیلیکات  + تری کلسیم آلومینات  + آهک و سیستم های بر پایه تری کلسیم سیلیکات  + گچ افت اسلامپی مشاهده نشد و افت اسلامپ به فاز تری کلسیم سیلیکات  مرتبط بود . 

برای افزایش اسلامپ به میزان یکسان ، مقدار بیشتری از فاز سیلیکاتی مورد نیاز بود که این خود به علت افت اسلامپ بیشتری است که این ترتیب با خود به همراه دارد . بنابراین به نظر می رسد که پوششی از فرآورده های هیدراته باعث شده تا تقابل اثر بارهای الکتریکی ما بین ذرات تر کلسیم سیلیکات  به حالت اولیه برگشته که این امر موجب شده تا بارهای الکتریکی خنثی شده و به این ترتیب روانی بتن بازیابی گردد، با این وجود ادامه پیدا کردن فرآیند هیداراتاسیون افت اسلامپ را به همراه خواهد داشت . انتظار می رود که استفاده از کند گیر کننده هایی که هیدراتاسیون تر کلسیم سیلیکات  را به تاخیر می اندازند  افت اسلامپ شدید بتن کنترل کنند.

روش های متعددی برای افزایش مدت زمانی که بتن روانی خود را حفظ می کند به کار گرفته شده است که برخی از این روش ها عبارتند از استفاده از مقدار بیشتری از افزودنی ، استفاده از کند گیر کننده ، استفاده مجدد از افزودنی در فاصله های زمانی مشخص ، ترکیب افزودنی ها ، پلیمرهای محلول در آب و غیره . شکل 3-18 نشان می دهد که چگونه اضافه کردن یک افزودنی با پایه ملامین  فرمالدهید سولفوناته در زمان های متفاوت می تواند موجب بازیابی روانی بتن گردد . نتایج مشابهی در مورد استفاده از افزودنی با پایه نفتالین فرمالدهید سولفوناته به دست آمده است . در این روش که به آن بازیابی کارایی یا اضافه کردن مجدد افزودنی گفته می شود ،  با کاهش پیدا کردن  روانی بتن  ، برای تامین مجدد کارایی ، مقداری افزودنی فوق روان کننده به مخلوط بتنی اضافه می گردد . این عمل که به خصوص در بتن ریزی در هوای گرم دارای اهمیت می باشد ، در عین افزایش روانی به علت عدم افزایش نسبت آب به سیمان تاثیر منفی بر خصوصیات بتن سخت شده نخواهد داشت . در بسیاری از موارد برای جبران از دست رفتن بتن روانی بتن مقداری آب به مخلوط اضافه می گردد که این عمل موجب افزایش نسبت آب به سیمان و به تبع آن تضعیت خواص سخت شده بتن می گردد.

تاثیر روش بازیابی کارایی در 3 نسبت آب به سیمان مختلف در شکل 3-19 نشان داده شده است . بازیابی کارایی در زمان های 30 و 70 تا 80 دقیقه صورت گرفته است.مقدار افزودنی استفاده شده برای بازیابی کارایی در مرحله دوم به طور قابل ترجهی بیش از مقدار استفاده شده در مرتبه اول بوده است . به عنوان مثال بتن ساخته شده در نسبت آب به سیمان 4/0 دارای اسلامپ اولیه 65 میلیمتر بوده که با استفاده از 14 میلی لیتر افزودنی در مرتبه اول به 95 میلیمتر افزایش پیدا کرده است . در مرحله دوم بازیابی کارایی اسلامپ اولیه به 5 میلیمتر کاهش یافته است که برای افزایش آن به 85 میلیمتر ، 374 میلی لیتر افزودنی استفاده شده است.

از دیگر عوامل موثر بر میزان افت اسلامپ ، نسبت آب به سیمان مخلوط بتنی می باشد . تاثیر نسبت آب به سیمان بر بازیابی روانی بتن در چهار نسبت مختلف 5/0 ، 6/0 ، 7/0 ، 8/0 بررسی شده است . در این آزمایش تمامی نمونه ها دارای 5/0 درصد وزن سیمان افزودنی فوق روان کننده بوده اند . شکل 3-20 افت اسلامپ را بر حسب تابعی از زمان نشان می دهد . تاثیر بازیابی روانی در نسبت های آب به سیمان کمتر ، بیش از تاثیر آن بر نمونه های با نسبت آب به سیمان بیشتر می باشد . با وجود اینکه آهنگ افت اسلامپ در همه نمونه ها مشابه می باشد اما ، نمونه های با نسبت آب به سیمان کمتر توانایی بهتری در نگه داشتن روانی دارند.

یکی دیگر از روش های مورد استفاده برای طولانی تر کردن زمان حفظ کارایی بتن ، استفاده از افزودنی های ترکیبی است . برخی فوق روان کننده های ترکیبی موجود را برای اندازه گیری میزان افت اسلامپ آن ها مورد بررسی قرار داده است .

در شکل 3-21 که نشان دهنده نتایج مربوط به این تحقیقات است FN-I افزودنی با ترکیب نمک های سدیم و پتاسیم لیگنوسولوفات به همراه نفتالین فرمالدهید سولفاته ، FM-2 نفتالین فرمالدهید سولفوناته و لیگنوسولفونات و FX-1 نمک سدیم کوپلیمر اسید کربوکسیلیک غیر اشباع و هیدروکسی آلکیل استر اسید می باشد . مخلوط C1 هم نمونه ای است که صرفا دارای حباب ساز است . با وجود اینکه در ابتدا همه نمونه ها دارای اسلامپی در حدود 20 سانتیمتر هستند با گذشت زمان این مقدار کاهش می یابد . زمان لازم برای اینکه اسلامپ بتن به مقداری برابر اسلامپ آن بیش از اضافه کردن افزودنی برسد ، به عنوان معیاری برای سنجش تاثیر ترکیبات استفاده شده در افزودنی انتخاب شده است . در بیشتر موارد این زمان از یک ساعت تجاوز کرده و این مقدار برای ترکیب FX-I بیشترین است . پارک و همکارانش تلاش هایی را در جهت استفاده از افزودنی با ترکیب نفتالین فرمالدهید سولفوناته و لیگنوسولفونات تغلیظ شده و انجام دادند و دریافتند که این ترکیب توانایی خوبی در نگه داشتن روانی بتن داشته اما زمان گیرش و آب انداختگی بتن را افزایش می دهند . باید توجه کرد که استفاده مجدد از افزودنی برای بازیابی کارایی برای 2 تا 3 دفعه می تواند موجب آب انداختگی و جداشدگی بتن گردد . گاهی حتی گیرش در مدت زمانی بیش از 4 ساعت اتفاق می افتد .

استاندارد های ASTM C494  و ASTM C1017  بحث هایی را در مورد افت اسلامپ بتن مطرح کرده اما هیچ کدام آزمایشی برای تعیین آن مشخص نمی کنند . افزودنی های فوق روان کننده ای که الزامات مربوط به ASTM C494  را تامین می کنند لزوما زمان حفظ کارایی کافی برای آنکه امکان اضافه کردن افزودنی در واحد تولید بتن وجود داشته باشد را فراهم نمی کنند . با پیشرفت های شکل گرفته در ساخت افزودنی های فوق روان کننده و تنوع زیاد این محصولات ، بهتر است تا برای شناسایی آن ها علاوه بر ذکر الزامات ASTM C494 ، این نکته نیز ذکر شود که افزودنی باید در پای کار به بتن اضافه گردد یا امکان اضافه کردن آن در واحد تولید بتن هم وجود دارد.

در صورت استفاده از نسل های ابتدایی فوق روان کننده ها در پای کار ، پس از مدتی افت اسلامپ متوسط تا شدید و گیرش معمولی و یا با تاخیر مشاهده می گردد . به طور کلی با افزایش مقدار افزودنی ، آهنگ افت اسلامپ کاهش می یابد . با این وجود انواع مختلف افزودنی در محدوده های متفاوتی عمل می کنند که استفاده از مقادیر بیش از آن می تواند بر سایر خصوصیات بتن نیز تاثیر گذار باشد . استفاده از مقادیر بیشتر افزودنی به منظور کاهش آهنگ افت اسلامپ می تواند موجب تغییر خصوصیات مربوط به گیرش اولیه ، جداشدگی و یا آب اداختگی بتن گردد . این افزودنی ها باید تنها بر اساس مقادیر پیشنهادی تولید کننده مصرف گردند .

ترکیبات شیمیایی سیمان نیز می تواند بر خصوصیات بتن های حاوی افزودنی فوق روان کننده تاثیر داشته باشد . البته این بدان معنا نیست که نمی توان از یک فوق روان ککنده خاص در کنار نوع خاصی از سیمان استفاده کرد ، اما مقدار اسلامپ و سایر خصوصیات مربوط به بتن با تغییر سیمان مصرفی تغییر خواهد کرد . برای مثال ، بیشتر بودن تری کلسیم آلومینات  در سیمان های تیپ 1 و تیپ 3 نسبت به سیمان های تیپ 2 و 5 باعث تسریع افت اسلامپ در بتن های حاوی این سیمان ها می شود.

دمای بتن عامل دیگری است که در استفاده از افزودنی های فوق روان کننده باید مورد توجه قرار گیرد . به طور کلی افزایش دما موجب تسریع روند افت اسلامپ در بتن می گردد . همانطور که در شکل 3-15 نیز مشخص است میزان افت اسلامپ در دماهای بالاتر به میزان قابل توجهی بیشتر می باشد . روش های مختلفی برای به حداقل رساندن این مشکل وجود داشته که یکی از آن ها استفاده از فوق روان کننده ای مطابق با افزودنی های تیپ G در ASTM C494 یا استفاده از افزودنی های کند گیر کننده تیپ B یا D در کند کردن روند افت اسلامپ موثر باشد . هم چنین می توان از فوق روان کننده ای که دارای خاصیت کاهش افت اسلامپ است در واحد تولید بتن استفاده کرد . روش های دیگری نیز وجود دارد که به کارگیری آنها در بتن ریزی هوای گرم مشکلاتی از قبیل افت اسلامپ را کاهش می دهد . برای مطالعه بیشتر در خصوص این اقدامات می توان به دستور العمل های بتن ریزی در هوای گرم مراجعه کرد.

زمان گیرش

استانداردهای C1017 و ASTM C494 الزامات مربوط به افزودنی های شیمیایی فوق روان کننده را مشخص کرده که یکی از این الزامات مربوط بهزمان گیرش بتن می باشد . این استانداردها تعیین می کنند که به ترتیب ، زمان گیرش اولیه بتن های حاوی افزودنی های تیپ F ( افزودنی های فوق روان کننده در ASTM C494 ) و تیپ 1 ( افزودنی های فوق روان کننده در ASTM C1017 ) نباید قبل از 1 ساعت و بعد از 5/1 ساعت در مقایسه با بتن شاهد دارای اسلامپ ، مقدار هوا و دمای مشابه باشد . زمان گیرش اولیه بتن های حاوی فوق روان کننده تیپ G  ( افزودنی فوق روان کننده کند گیر کننده در ASTM C494 ) یا تیپ 2 ( افزودنی های فوق روان کننده کند گیر کننده در ASTM C1017 ) باید حد اقل 1 ساعت بیش از بتن شاهد بوده   اما از 5/3 ساعت بعد از آن تجاوز نکند . بر اساس این استاندارد ها ، کنترل تامین این الزامات تنها در یک مقدار مشخصی انجام شده و نیازی به کنترل این شرایط برای تمامی مقادیر پیشنهادی مصرف توسط تولید کننده نمی باشد . به طور کلی افزودنی های تیپ 1 تاثیر چندانی بر زمان گیرش افزودنی و با مقدار آب برابر نخواهد داشت . از سوی دیگر افزودنی های فوق روان کننده تیپ 2 به میزان قابل توجهی افت اسلامپ بتن را کاهش داده و زمان گیرش اولیه را به تاخیر می اندازند.

بیشتر تولید کننده ها محدوده خاصی را برای مصرف افزودنی پیشنهاد می کنند اما این بدان معنی نیست که عملکرد افزودنی در این محدوده را برای مصرف افزودنی پیشنهاد می کنند اما این بدان معنی نیست که عملکرد افزودنی در این محدوده لزوم آن مطابق با الزامات افزودنی های تیپ F و G در ASTM C494 یا افزودنیهای تیپ 1 و 2 در خواهد بود در اکثر موارد با افزایش  میزان مصرف افزودنی مورد استفاده بستگی دارد . پوپسکو و همکاران در بررسی سه نوع مختلف افزودنی فوق روان کننده افزایش 15 دقیقه ای تا دو ساعت و نیم دقیقه ای را در زمان گیرش اولیه مشاهده کردند.در صورتیکه تصادفا مقدار افزودنی بیش مقدار شده باشد ممکن است گیرش بتن بسیار به تاخیر بیافتد ترکیبات سیمان نیز در چنین شرایطی دارای اهمیت می باشد برای مثال تحقیق ایجاد شده در زمان در اثر استفاده از 2 برابر مقدار معمول افزودنی در بتن دارای سیمان تیپ 5  می تواند به مقدار زیادی افزایش یابد در صورتیکه در بتن دارای سیمان تیپ 1 تاخیر ایجاد شده می تواند قابل قبول باشد.

تولیدکنندگان موظفند تا محدوده مناسبی را برای استفاده افزودنی ها پیشنهاد کنند چرا که استفاده از افزودنی های فوق روان کننده در شرایط متفاوت اجرایی و آب و هوایی صورت می گیرد . به تاخیر افتادن زمان گیرش بتن دال و عرشه پل ها ، در صورت عدم محافظت کافی و عمل آوری مناسب ، می تواند باعث افزایش ترک های ناشی از جمع شدگی گردد . علاوه بر آن در بتن های قالب بندی شده ، تاخیر در زمان گیرش فشار وارد بر قالب را افزایش می دهد .

دما نیز عامل دیگری است که در زمان گیرش تاثیر می گذارد . برای نمونه زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان دارای یک درصد افزودنی ملامین فرمالدهید سولفوناته در دماهای 20 ، 40 و 55 درجه سانتیگراد در جدول است . جدول 3-3 نشان داده شده است . استفاده از فوق روان کنندهزمان گیرش را به تاخیر انداخته و با افزایش دما ، اختلاف زمانی در گیرش کاهش می یابد.

هوای واردشده

آزمایش های متعددی برای بررسی تاثیر افزودنی های فوق روان کننده بر هوای وارد شده به بتن انجام شده است اما نتایج به دست آمده متفاوت و بعضا متناقض می باشند . دلیل این امر به نوع افزودنی فوق روان کننده مورد استفاده بر میگردد . پیش از بررسی تاثیر مواد افزودنی فوق روان کننده بر درصد هوای بتن و ساختار توزیع آن در بتن لازم است میان هوای وارد شده توسط افزودنی فوق روان کننده و هوای وارد شده توسط افزودنی حباب ساز باعث بهبود قابل توجه پایایی بتن در برابر سرما و یخبندان می شود در حالیکه تاثیر حباب ایجاد شده توسط افزودنی فوق روان کننده بسیار کمتر است . این موضوع به اندازه حباب ایجاد شده و توزیع آن در ساختار بتن بستگی دارد .

افزودنیهای فوق روان کننده عمدتا باعث  ایجاد حباب در بتن میشوند. این پدیده  افزودنیهای با پایه پلی کربکسیلاتی بسیار بیشتر است به نحوی که در این افزودنی ها ترکیبات شیمیایی ضد کف برای کنترل میزان هوای اضافی وارد شده به بتن استفاده می کنند میزان هوای وارد شده افزودنی های فوق روان کننده افزایش میابد بنابراین تاثیر مستقیم  افزودنی فوق روان کننده افزایش میزان هوای بتن است میزان هوای اضافی وارد شده به واسطه افزودنی فوق روان کننده از مقادیر کم تا بیش از 5 درصد متغیر است افزودنیهای با پایه نفتالین فرمالدهید سولفونات اولین لیگنوسولفونات  تا حدودی سبب ایجاد هوا در بتن می گردند معمولاً اندازه حباب های ایجاد شده در اثر استفاده از این افزودنی ها بزرگ بوده و استفاده بیش از اندازه از این افزودنی ها در برخی مواقع تشکیل لایه سفید رنگی از کف را بر صطح  بتن  سخت شده به همراه دارد.

از سوی دیگر روانی ایجاد شده توسط افزودنیهای فوق روان کننده ناپایداری حبابهای ریز ایجاد شده توسط افزودنی حباب ساز می گردد. بنابراین در صورت استفاده از افزودنی فوق روان کننده و افزودنی حباب ساز به صورت همزمان بخشی از حباب ایجاد شده توسط افزودنی حباب ساز از بین می رود و بنابراین لازم است از مقدار بیشتری افزودنی حباب ساز استفاده شود. بیشتر آزمایش ها نشان می دهد که ساختار حافظه های هوای بتن هوا دمیده  شده در اثر استفاده از افزودنی های فوق روان کننده دستخوش تغییراتی می گردد.

استفاده از افزودنی فوق روان کننده علت افزایش میانگین اندازه حباب ها مخصوص در مقایسه با بتن هوا دمیده شده  بدون افزودنی فوق روان کننده موجب افزایش ضریب فاصله می گردد. علاوه بر این بتن های حاوی افزودنی های فوق روان کننده به علت دارا بودن روانی بیشتر توانایی کمتری در حفظ  حبابهای هوای ایجاد شده در بتن دارند به همین علت افزودنی های فوق روان کننده معمولا باعث از دست رفتن بخشی از هوای ایجاد شده توسط افزودنیهای حباب ساز می گردد مقدار کاهش ایجاد شده در درصد هوا معمولا در حدود 1 تا 3 درصد می باشد زمانی که از افزودنی های فوق روان کننده برای بازیابی کارائی مخلوط های بتن ای استفاده می شود نیز این مسئله مشاهده شده و با افزایش دفعات استفاده از افزودنی فوق روان کننده مقدار بیشتری از هوای موجود در بتن از دست می رود نتیجه پژوهشی که برای بررسی این مسئله انجام شده است نشان می دهد که بازیابی کارائی بتنی با نسبت آب به سیمان 0/42  با استفاده از افزودنی با پایه نفتالین فرمالدهید سولفاته مقدار هوای اولیه موجود در بتن را از 4/9  درصد به 3/8 ، 1/7 و 1/5  درصد در مرتبه های بعدی  استفاده از افزودنی جهت افزایش روانی کاهش داده است با این وجود میزان هوایی که به تن از دست می دهد تابع ترکیبات افزودنی ها بوده به طوریکه استفاده از افزودنی های با پایه لیگنوسولفونات می تواند افزایش  مقدار هوا را به دنبال داشته باشد نتایج پژوهشی دیگر نشان می دهد که استفاده از افزودنی فوق روان کننده با پایه نفتالین فرمالدهید سولفوناته با پایه سدیم موجب کاهش 2 درصدی مقدار هوای بتن شده در حالی که در بتن حاوی نمک کلسیم پلی استایرن سولفونات این مقدار برابر تنها 6 /0 درصد بوده است

جداشدگی

معمولا  استفاده از افزودنی فوق روان کننده به منظور کاهش آب اختلاط در بتن هایی که دارای اختلاط مناسبی هستند سبب ایجاد جداشدگی نمی گردد از طرف دیگر در صورت عدم انجام اقدامات لازم برای ساخت بتن های روان  استفاده از افزودنی های فوق روان کننده برای تامین روانی می توانند جداشدگی را در پی داشته باشد طرح اختلاط نامناسب در کنار عدم اختلاط کافی می توانند به صورت موضعی موجب روانی  بیشتر و جدا شدگی گردد مهمترین عاملی که باعث بروز جدا شدگی می گردد استفاده بیش از اندازه از افزودنی می باشد.

با وجود اینکه مشکلات موجود در طرح اختلاط بتن در جوانی های کم مشهود نمی باشد افزایش روانی این مشکلات را تشدید کرده و می توانند موجب ایجاد جداشدگی در حین حمل و نقل و جایدهی بتن گردد. یکی هست روشهای اصلاح طرح اختلاط برای جلوگیری از جداشدگی افزایش مقدار ریز دانه در بتن و توجه به منحنی دانه بندی ترکیبی سنگدانه ها می باشد.

پیشنهاد می کنند که در بتن های با اندازه حداکثر دانه بزرگ 38 میلیمتر در حدود 8 تا 18 درصد و در بتن های با اندازه حداکثر دانه  کوچکتر  مثلا 19 یا 25 میلیمتر  در حدود 8 تا 22 درصد این دانه ها بر روی هر الک باقی بماند در شرایط ایده آل سنگدانه های بزرگ در ملات با چسبندگی زیاد معلق شده و یک سوسپانسیون را تشکیل می دهند که جداشدگی را به حداقل می رساند اضافه کردن بیشتر زندگی را به میزان زیادی کاهش داده که این خود می توانند باعث آب انداختگی و جدا شدگی گردد.

آب انداختگی

در مواردی که افزودنی فوق روان کننده برای کاهش آب اختلاط در روانی ثابت به کار می رود معمولاً آب انداختگی کاهش می آورد راماشاندران و ملهورتا این مسئله را برای بتن های حاوی سیمان تیپ1 ، 2 و 5 تایید کردند در صورتی که طرح اختلاط بتن مناسب باشد استفاده از افزودنی های فوق روان کننده معمولا تاثیری در افزایش میزان آب انداختگی ندارد با این وجود در مواقعی که افزودنی مورد استفاده ترکیبی بوده و حاوی مقادیری از فوق روان کننده می باشد مشاهده آب انداختگی می توان با کاهش مقدار فوق روان کننده انداختگی را کاهش داد اقداماتی مشابه آنچه برای کاهش جداشدگی انجام می گردد برای کاهش آب انداختگی نیز قابل استفاده میباشد ساخت طرح اختلاط های آزمایشی در محل برای تعیین بهترین نسبت بندی مصالح برای ایجاد مخلوطی با ویژگی های مناسب از نظر آب انداختگی لازم می باشد.

کد مطلب : 509

بسته بندی ، حمل و کنترل کیفیت افزودنی ها

افزودنی های شیمیایی بتن در دو حالت کلی جامد و محلول مایع عرضه می شود. توزیع افزودنی ها به صورت محلول با غلظت مواد به جامعه 20 تا 40 درصد بسیار متداول است.  افزودنی های محلول معمولاً در بسته های پلاستیکی (3 تا 25 لیتری) ، ظرف های بزرگ پلاستیکی ( 200 لیتری )و مخازن قابل انتقال( 1000 تا 3000 )لیتری ساخته شده از فولاد نرمه یا پلی پروپیلنسنگین مقابل فولادی توزیع می شود نمونه ای از بسته بندی مواد افزودنیدر شکل 1- 6 نشان داده شده است بهتر است مواد افزودنی محلول پیش از مصرف ها به هم زده شود تا از یکنواختی محلول اطمینان حاصل شود.

عرضه افزودنی به صورت پودر این توضیح شدند باید این مواد قبل از مصرف به طور کامل با آب مخلوط شود در بعضی موارد انحلال کامل این مواد در آب به  زمان زیادی نیاز دارد که باید مورد توجه قرار گیرد

.ضمنا اگر ذرات  قبل از مصرف ته  نشین شده باشند لازم است به شدت تکان داده شود و سپس مورد مصرف قرار گیرد مزیت استفاده از افزودنی های پودری هزینه کمتر حمل و نقل و اطمینان از درصد جامد محلول تهیه شده است.وزن مخصوص افزودنی های استفاده شده در کارگاه های تعیین شده و مقادیر ارائه شده توسط تولیدکننده مقایسه شود. وزن مخصوص می توانند به راحتی و به سرعت توسط هیدرومتر یا ظروف مدرج  اندازه گیری شود. این اندازه گیری باید در دمای مشخص انجام شده و به منظور مقایسه به عنوان بخشی از فرآیند کنترل کیفیت ثبت ونگهداری گردد.

آزمایش های لازم برای کنترل یکنواختی افزودنی های  استفاده شامل آزمایش مقدار ماده جامد وزن مخصوص طیف سنجی مادون قرمز  برای مواد آلی  مقدار کلر و اندازه گیری  PH می باشد. ناظرین برای کنترل و تضمین کیفیت محموله های اسالی برای انجام نمونه گیری از افزودنی ها آموزش داده شوند. مصرف کنندگان افزودنی ها نیز برای جلوگیری از بروز خطا با ظاهر و بوی افزودنی ها آشنا باشند. دستورالعمل های لازم برای تعیین یکنواختی افزودنیهای شیمیایی در استاندارد ASTM C494 و نیز استاندارد EN 934-2 آورده شده است . خلاصه این ضوابط در جدول 1-1 درج شده است.

پیمانه گیری افزودنی ها و ساخت بتن

به کارگیری افزودنی های شیمیایی در ساخت مخلوط های بتنی رو به افزایش بوده و این ترکیبات رفته رفته به عنوان بخشی جدانشدنی از بتنمحسوب می شود با گسترش مصرف این ترکیبات اثرگذاری آنها در کیفیت بتن های ساخته شده افزایش یافته و در نگاه کلان به عنوان عاملی تاثیر گذار در کیفیت ساخت و سازهای انجام شده محسوب می شوند.  این مسئله نیازمند توجه ویژه عوامل و دست اندر کاران اجرایی بوده و انتظار می رود که به منظور مصرف مناسب تر و دقیق تر این مواد ،  تجهیزات مورد استفاده در کارگاه ها برای ساخت بتن نیز  همگام با گسترش مصرف افزودنی ها توسعه یابند. مصرف مقادیری بیشتر و یا کمتر از حد مطلوب از افزودنی ها شیمیایی می توانند تاثیرات بسیار آشکاری بر بتن داشته و در تمامی مراحل اعم  از اجرا و ویژگی های بتن در درازمدت تاثیرات سویی را ایجاد نمایند . به کار گیری دستگاه های تولید بتن (بچینگ )  که دارای مخازن مخصوص برای افزودنیهای بتن  بوده و دارای دقت کافی در توزین و توزیع  افزودنی می باشد و موجب تسهیل استفاده و همچنین تاثیر گذاری بهتر افزودنی ها می شود.  اضافه کردن دستی افزودنیهای شیمیایی که به صورت سنتی در بسیاری از کارگاه ها انجام می شود سرعت ساخت را کاهش داده از طرف دیگه احتمال تاثیر خطاهای انسانی را افزایش می دهد.  از اینرو مناسب تر است که به ویژه در پروژه های بزرگ تجهیزات لازم جهت استفاده و کاربرد افزودنی ها فراهم شود.برای  توزین  افزودنی های شیمیایی به خصوص در کارگاه های ساخت بتن آماده و بتن پیش ساخته باید از سیستم های توزین  عقیق ، قابل اطمینان و ترجیحا  اتوماتیک استفاده کرد .  نمونه ای از دستگاه های مرکزی ساخت بتن است که در آن افزودنی ها توسط سیستم های دقیق توزیع می شود در شکل 1-7 نشان داده شده است. در توزین کننده های تمام اتوماتیک ابتدا شن ماسه و سیمان توزین  شده سپس بلافاصله یا با فاصله کمی پس از آن حجم مورد نیاز افزودنی به آب اختلاط و یا مستقیما به داخل میکسر افزوده می شود.

در توزین کننده های نیمه اتوماتیک برای اضافه کردن افزودنی شیر خروجی مخزن افزودنی توسط فرمان اپراتور باز می شود. البته این وضعیت در انواع افزودنی ها می تواند تفاوت هایی داشته باشد. در شرایطی که استفاده از افزودنی تنها در مواردی خاص صورت می گیرد و یا در شرایطی که حجم کار کم باشد می توان از توزین کننده های با پمپ دستی استفاده کرد. پمپ دستی که معمولاً در محل دریچه میکسر قرار می گیرد حجم مشخصی از افزودنی کاهنده آب یا کند گیر کننده را مستقیم در میکسر تخلیه می کنند.  در غیر اینصورت حجم کم شده توسط دستگاه توزین باید در هر مرحله توسط ظرف هایی است که حجم آنها  از قبل مشخص شده است اندازه گیری شود. نمونه ای از توزین دستی مواد افزودنی در هنگام ساخت بتن در شکل 1-8 نشان داده شده است.

افزودنی ها را می توان در محل ساخت بتن یا محل کارگاه کامیون و مخلوط کن اضافه نمود.در مواردی که بعضی از افزودنی ها نظیر روان کننده ها در محل کارگاه به صورت دستی به دستگاه میکسر اضافه می شود، باید پس از اضافه کردن روان کننده به تعداد کافی به چرخه تا از همگن شدن  مخلوط اطمینان حاصل شود معمولاً برای اطمینان از اختلاط کامل لازم است تا کامیون مخلوط کن 30 تا 70 دور با سرعت بچرخد.

براى توزیع کند گیر کننده ها و افزودنى هاى کاهنده آب، به خصوص در کارهاى ساخت بتن آماده و بتن پیش ساخته ،باید از سیستم هاى توزین دقیق ،قابل اطمینان و ترجیحا اتوماتیک استفاده کرد معمولا از مصالحى مانند فولاد ضد رنگ که افزودنى هاى کاهنده آب باعث ایجاد خوردگى در آن ها نمى شوند ، استفاده مى شود . در صورت استفاده از افزودنى هاى کاهنده آب داراى مقادیرى از کلراید ،از فولادهاى ویژه یا پلى پروپیلن سنگین استفاده مى گردد.در صورتى که افزودنى مورد استفاده کلریدى باشد از مخازنى استفاده مى شود که دچار خوردگى نگردد.

ترتیب اختلاط مواد افزودنى

نحوه اضافه کردن مواد افزودنى شیمیایى موضوعى با اهمیت است و به نوع ماده افزودنى بستگى دارد . بهترین روش و زمان براى اضافه کردن افزودنى به مخلوط باید از قبل و در حین ساخت طرح هاى آزمایشى مورد بررسى قرار گیرد . اگر اطلاعات کافى در مورد افزودنى موجود نباشد ، باید آزمایش هاى مقدماتى با استفاده از لوازم و تجهیزات کار و تحت شرایط محیطى که افزودنى به کار مى رود انجام پذیرد . انجام این آزمایش ها اثرات استفاده از این مواد را در خواص بتن مشخص مى نماید باید توجه داشت در مخلوط آزمایشى مصالح مورد استفاده و به خصوص سیمان ، باید با مصالح مورد استفاده در پروژه یکسان باشد دلیل این موضوع تاثیر پذیری خواص به دست آمده از ترکیبات و فازهای سیمان است.

افزودنی ها باید به گونه ای به طرح اختلاط بتن افزوده شوند که به سرعت و به صورت یکنواخت در مخلوط بتنی پخش شوند ، معمولا این کار ، از طریق اضافه کردن افزودنی به آب توزین شده که پس از آن به سیمان و سنگدانه های خشک مخلوط شده اضافه می شود ، امکان پذیر است . با این حال این روش بیشترین تاثیر را در مورد تمام افزودنی های به دنبال نخواهد داشت .در برخی موارد بهترین عملکرد زمانی حاصل می شود که اضافه کردن افزودنی درست در پایان زمان اختلاط سنگدانه ها ، سیمان و آب اختلاط انجام گیرد.

برای نمونه می توان به افزودنی کندگیر کننده اشاره نمود که بهتر است پس از اختلاط تمام مصالح به مخلوط اضافه گردد . در مورد برخی دیگر از افزودنی ها مانند افزودنی های قوام آور و افزودنی های فوق روان کننده ، این روش مشکلاتی را در اجرا به دنبال خواهد داشت . عدم امکان دستیابی به کارایی یکنواخت مورد نیاز و عدم توزیع یکنواخت افزودنی در بتن تازه به خصوص در مواقع تولید پیمانه های پی در پی و با حجم زیادبتن نمونه ای از این مشکلات هستند . بنابراین انتخاب ترتیب مناسب برای ورود مصالح باید نوع افزودنی مورد استفاده ، ابزار و وسایل موجود و شرایط کارگاهی توجه نمود و در نهایت بهترین روش را انتخاب نمود نکته ای که به عنوان یک اصل باید مدنظر قرار گیرد  اطمینان از اختلاط کامل افزودنی پخش شدن آن در بتن و وجود زمان کافی برای عملکرد افزودنی است. برای تعیین روش مناسب باید ابتدا ترتیب اختلاط بهینه بر مبنای نمونه های آزمایشگاهی تعیین  گردد و سپس نتایج به کارگاه تعمیم داده شود. البته باید توجه نمود که پارامتر های بسیاری مانند درجه حرارت و رطوبت محیط بر عملکرد افزودنی تاثیرگذار است.علاوه بر آن میزان هوای بتن نیز به درجه حرارت محیط بستگی دارد .بنابراین چنانچه شرایط استفاده با شرایط انجام آزمایش های مقدماتی متفاوت باشد باید انتظار داشت در کارگاه نتایج متفاوتی به دست آید.اثرات مواد افزودنی همچنین در مخلوط کننده کامیون و در مخلوط کننده کارگاه می توانند متفاوت باشد. بنابراین بهتر است مقدار اولیه مصرف در آزمایشگاه به دست آیند و سپس با توجه به شرایط مخلوط کردن در کامیون تصحیح و سازگار شود. البته تجربه نشان داده است در اغلب موارد مقدار فوق روان کننده لازم برای رسیدن به یک کارایی مورد نظر در کامیون مخلوط کن کمتر است.در مورد بسیاری از افزودنی های متداول مانند افزودنی های کاهنده آب و افزودنی های فوق روان کننده برای دستیابی به شرایطی که هم از نظر مشخصات بتن و هم از نظر استفاده از افزودنی در شرایط اجرایی مطلوب باشد می توان از روش اختلاط زیر استفاده نمود. پس از اختلاط اولیه سنگدانه، و بخشی از آب ( تقریبا 50 درصد ) ،افزودنی با تقریبا نیمی از آب باقی مانده مخلوط شده و به مخلوط بتنی اضافه می گردد. و در نهایت آب باقیمانده تا رسیدن به کارایی مورد نظر به مخلوط  افزوده می شود.

در صورتی که در مخلوط بتنی از چند افزودنی متفاوت استفاده می شود باید از ترکیب افزودنی ها با یکدیگر پیش از اختلاط بتن اجتناب شود زیرا ممکن است برخی از افزودنی ها با یکدیگر واکنش داده یا رسوب کنند و در نتیجه از عملکرد افزودنی ها کاسته شود. در این موارد توصیه میگردد افزودنی ها به نوبت و مستقیما به مخلوط بتن اضافه گردند. سازگاری افزودنی ها با یکدیگر در این موارد باید پیش از ساخت بتن در کارگاه ضمن مطالعات آزمایشگاهی اثبات گردد.

کد مطلب : 508

 نحوه انتخاب افزودنی های بتن برای هر پروژه

برای انتخاب افزودنی مناسب در یک پروژه ابتدا بر اساس عملکرد مورد نیاز نوع ماده افزودنی انتخاب شود .  استفاده از افزودنی های روان کننده برای تولید بتن با مقاومت یا روانی بیشتر ،  افزودنی های  فوق روان کننده برای تولید بتن های روان خود تراکم و پر مقاومت در سازه های پر آماتور استفاده از افزودنی های حباب ساز در تولید بلوک های بتنی که عمدتاً در معرض محیط و یخبندان هستند ، تسریع کننده   در بتن  در بتن ریزی در هوای سرد برای تسریع زمان گیرش و ایجاد امکان گردش سریع تر قالب ها ،  افزودنی های کند گیر کننده گیرش در بتن ریزی در هوای گرم  و به منظور  جلوگیری از دست رفتن کارایی بتن نمونه های محدود از این کاربردها هستند انتخاب نوع افزودنی باید تولید کننده افزودنی مورد نظر انتخاب گردد به این منظور می توان 2 تا 3 شرکت از تولیدکنندگان افزودنی های شیمیایی را در نظر  قرار داد تا محصول تولیدی آنها مورد آزمایش قرار گرفته تا بتوان بهترین گزینه ممکن که پاسخگوی نیازهای پروژه می باشد را انتخاب نمود .  انتخاب تولیدکنندگان یا از روی آشنایی قبلی با آنها در  تجارت گذشته کاری صورت گرفته و در صورت عدم آشنایی با تولیدکنندگان ، مراجعه به  مدارک فنی که این شرکت ها به منظور معرفی محصولات خود تدوین می کنند برای انتخاب گزینه مناسب مفید می باشد . 

در مرحله بعد برای کنترل نحوه عملکرد افزودنی و تاثیرات آن بر بتن تازه و سخت شده طرح اختلاط های آزمایشی  ساخته می شود . به طور کلی  علل استفاده از مواد افزودنی را در سه بخش مهم  می توان مورد توجه قرار داد اول کارائی و سایر مشخصات بتن تازه 2 مشخصات مکانیکی و نهایتندوام بتن با توجه به شرایط محیطی که بهتون در طول عمر خود در آن قرار خواهد داشت .  از این رو آزمایش های انجام شده باید در جهت کنترل نیازهای پروژه و با در نظر گرفتن این موارد انجام پذیرد. 

طرح های ساخته شده باید به گونه ای باشد که امکان مقایسه بین افزودنی ها را فراهم کنند پس از انجام آزمایش های مورد نظر از قبیل درصد هوای بتن ،  اسلامپ ، مقاومت و پارامترهای مربوط به دوام (بسته به شرایط و نیازها) با در نظر گرفتن تمامی عوامل موثر در انتخاب افزود نیز هم از موارد فنی و اقتصادی مناسب ترین گزینه با بهینه ترین عملکرد انتخاب می گردد . گاه افزودنی مناسب  برای استفاده در یک پروژه در پروژه دیگر نتایج مناسبی را به همراه ندارد. میزان سازگاری افزودنی ها با مصالح مورد استفاده در ساخت بتن مسئله مهمی است که باید در نظر گرفته شود .  با توجه به این مطلب انتخاب افزودنی مناسب در هر پروژه باید بر اساس مصالح مصرفی در همان پروژه صورت بگیرد در مواردی که انتخاب نوع افزودنی با پیچیدگی هایی همراه است یا ابزار و اطلاعات لازم برای انتخاب افزودنی بهینه توسط کارفرما یا پیمانکار وجود ندارد مشورت با موسسه ها و شرکت های مشاوره ای استفاده از آزمایشگاه های تخصصی یا ارتباط با واحد فنی کلینیک بتن ایران توصیه می گردد.

کد مطلب : 507

دسته بندی مواد افزودنی شیمیایی

افزودنی های کاهنده آب

هدف استفاده از افزودنی های کاهنده آب کاهش آب اختلاط در اسلامپ ثابت به منظور افزایش مقاومت ، کاهش عیار سیمان در مقاومت ثابت و یا افزایش روانی و اسلامپ بتن در نسبت آب به سیمان ثابت می باشد. استفاده از ان افزودنی ها مشخصات بتن های ساخته شده با سنگدانه های با دانه بندی نامناسب را بهبود بخشیده و برای بتن ریزی در شرایطی که قرار دهی بتن با دشواری هایی همراه است مفید می باشد . مهمولا استفاده از افزودنی های کاهنده آب مقدار آب اختلاط را بسته به ترکیبات ماده افزودنی از 5 تا 12 درصد کاهش می دهد . مقدار استفاده از این افزودنی ها بر اساس درصد وزنی سیمان بیان شده و مقایر معمول استفاده از این ترکیبات در حدود 5/0 تا 5/1 درصد وزن مواد سیمانی در صورت استفاده از افزودنی محلول در آب می باشد . مقادیر بیشتر استفاده از این افزودنی ها معمولا موجب کندگیری بتن می گردد . تعیین مقدار مطلوب استفاده از این افزودنی ها بایر بر اساس مقادیر پیشنهادی توسط تولید کننده و با ساخت طرح اختلاط های آزمایشی با به کار گیری مصالح مورد استفاده در پروژه مورد نظر صورت پذیرد . استفاده از برخی از این افزودنی ها موجب ایجاد حباب هوا در بتن شده و این مسئله باید همواره در استفاده از این افزودنی های شیمیایی مورد توجه قرار بگیرد ترکیبات سازنده این افزودنی ها عمدتا ترکیبات آلی بوده که می توانند باعث ایجاد تاخیر در زمان گیرش بتن شوند. برای جبران چنین مشکلی در برخی از این افزودنی ها از مقادیر کمی ترکیبات تسریع کننده استفاده می شود . بر این مبنا افزودنی های کاهنده آب بر اساس تاثیری که بر روند هیدراتاسیون سیمان می گذارند به سه دسته افزودنی های کاهنده آب معمولی ، کاهنده آب کندگیر کننده و کاهنده آب تسریع کننده تقسیم می شوند . استفاده از این افزودنی ها به منظور کاهش نسبت آب به سیمان طبیعتا موجب بهبود خواص سخت شده بتنمی گردد . در صورت به کار گیری این افزودنی ها برای افزایش روانی  در نسبت آب به سیمان ثابت نیز،به دلیل افزایش بهره وری مصرف سیمان خواص سخت شده بتن بهبود پیدا می کند.

افزودنی های فوق روان کننده

مهمترین تفاوت این افزودنی ها با افزودنی های کاهنده آب مقدار کاهش آبی است که استفاده از این افزودنی ها ممکن می سازند. افزودنی های فوق روان کننده قادر هستند تا مقدار آب اختلاط را بیش از 12 درصد و برخی از انواع آن ها حتی بیش از 30 درصد کاهش دهند . مهمترین کاربردهای این افزودنی ها در تولید بتن های با کارایی معمولی و نسبت آب به سیمان کم ( حتی کمتر از 3/0 ) ، تولید بتن های روان و خودتراکم در نسبت آب به سیمان است . از مهمترین موارد مصرف این افزودنی ها در ساخت قطعات پیش ساخته و بتن پیش تنیده بوده و در بتن ریزی قطعات با عمق زیاد بسیار سودمند می باشند . از مشکلات این افزودنی ها در گذشته افت اسلامپ زیاد بتن های حاوی این ترکیبات بود . با معرفی ترکیبات با پایه پلی کربوکسیلات این مشکل برطرف شده و امکان اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده به مخلوط بتنی در محل تولید بتن به وجود آمده است . در گذشته به دلیل افت اسلامپ شدید این افزودنی ها در پای کار و پیش از بتن ریزی به مخلوط بتن افزوده می شد . استفاده از افزودنی های فوق روان کننده در بتن هایی که طرح اختلاط مناسبی ندارند می تواند موجب بروز آب انداختگی گردد . هم چنین استفاده بیش از اندازه از این افزودنی ها آب انداختگی بتن را به همراه خواهد داشت . با وجود اینکه استفاده از این افزودنی ها موجب افزایش ضریب فاصله در سیستم توزیع حفرات بتن می شود ، مقاومت در برابر پدیده ذوب و یخ را افزایش می دهد . در صورت مشاهده افت اسلامپ و از دست رفتن کارایی بتن ، می توان با استفاده از این افزودنی ها کارایی بازیابی کرده و بدون اضافه کردن آب اضافه ، روانی بتن را مجددا تامین نمود . با توجه به اینکه معمولا نسبت آب به سیمان بتن های حاوی این افزودنی ها کمتر از بتن های معمولی است ، خواص سخت شده چنین بتن  های بهبود می یابد .

افزودنی های کند گیر کننده

این افزودنی ها بیشتر برای جبران اثرات هوای گرم در تسریع گیرش بتن استفاده شده و با افزایش مدت زمانی که بتن دارای کارایی مناسبی است ، قرار دهی تراکم آن را تسهیل می بخشد . از فواید استفاده از این افزودنی ها می توان به جلوگیری از تشکیل ترک در اثر تغییر شکل ها قالب اشاره کرد . مقدار این افزودنی ها نیز بر حسب درصد وزنی سیمان بیان می شود . ترکیبات سازنده افزودنی های کند گیر کننده مشابهت زیادی با افزودنی های کاهنده آب داشته و به همین دلیل این افزودنی ها تا حدودی توانایی کاهش مقدار آب اختلاط را نیز دارا هستند . میزان تاخیر ایجاد شده در زمان گیرش بتن های حاوی این افزودنی ها به عواملی چون غلظت افزودنی ، مقدار استفاده از افزودنی ، طرح اختلاط بتن و دمای محیط و بتن بستگی دارد . میزان تاثیر گذاری این افزودنی بیش از همه به مقدار تری کلسیم آلومینات (   ) و مقدار قیایی سیمان(  ) بستگی داشته و به همین دلیل سیمان های متفاوت مقادیر مختلفی از این افزودنی ها را برای دستیابی به مقدار یکسانی از تاخیر در زمان گیرش نیازمندند . زمان اضافه کردن این افزودنی ها نیز بر عملکرد آن ها تاثیر گذاشته و بهترین عملکرد زمانی حاصل می شود که افزودنی بعد از مخلوط شدن سایر اجزای بتن با یکدیگر به طرح مخلوط اضافه شود .

مواد افزودنی تندگیر کننده

استفاده از تندگیر کننده ها عموما در بتن ریزی در شرایط هوای سر صورت می گیرد . تندگیر کننده ها نقطه انجماد آب را کاهش نمی دهند از این رو اتلاق نام ضدیخ به این افزودنی درست نمی باشد . افزودنی های تندگیر کننده برای کاهش زمان گیرش و افزایش مقاومت اولیه به دست آمده به خصوص در بتن ریزی در هوای سرد به منظور تسریع در زمان شروع عملیات عمل آوری بتن و کاهش زمان عمل آوری استفاده می شود . همچنین افزایش سرعت کسب مقاومت بتن به خصوص در سنین اولیه منجر به کاهش زمان مورد نیاز برای قالب بندی بتن و به دنبال آن کاهش هزینه های کلی ساخت و ساز می گردد . از مزایای استفاده از این افزودنی ها می توان بازکردن سریعتر قالب ها ، تسریع ساخت ، جبران تاثیر دیرگیری بتن در هوای سرد را برشمرد . استفاده از این افزودنی ها می تواند منجر به کاهش جزیی مقاومت درازمدت بتن گردد . افزودنی های تند گیر کننده به 4 گروه طبقه بندی می شوند . افزودنی های شامل 1 – نمک های غیر آلی محلول ، 2 – افزودنی های دارای ترکیبات آلی محلول ، 3 – افزودنی های با گیرش سریع ( مورد استفاده در بتن پاششی) ، 4 – افزودنی های جامد متفرقه . از بین افزودنی های تند گیر کننده که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد ، استفاده از کلسیم کلرید به دلیل تسریع فرایند خوردگی آرماتورهای موجود در بتن در بسیار از آیین نامه ها محدود شده است . هرچند این نوع از افزودنی از قدیمی ترین و پرکاربردترین نوع افزودنی برا سازه های بتنی بدون آرماتور استفاده می شود . ترکیبات غیر کلریدی مورد استفاده در ساخت این افزودنی ها شامل نمک های فرمات ها ، نیترات ها و تیوسیانات و بروماید است.

افزودنی های حباب ساز

هدف اصلی استفاده از افزودنی های حباب ساز ، پایدارسازی حباب های هوای ایجاد شده در بتن در طی فرآیند ساخت بتن بوده تا بدین وسیله مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ افزایش یابد . حباب ها باید به صورت یکنواخت در خمیر سیمان پخش شده و دارای اندازه ( در حدود 10 تا 1000 میکرومتر ) و فاصله مناسب از یکدیگیر باشند تا مقاومت در برابر چرخه های پی در پی ذوب و یخ تامین گردد . همه فضای اشغال شده توسط آب در بتن به وسیله محصولات فرآیند هیدراتاسیون پر نشده و روزنه هایی مویین در بتن باقی می ماند که در شرایط اشباع این روزها پر از آب هستند . در صورتی که آب موجود در این روزنه ها یخ بزند حجم آن افزایش پیدا کرده و تنشی را در بتن ایجاد می کند که بیش از مقاومت کششی بتن می باشد . در نتیجه بتن های بدون افزودنی های حباب ساز در چنین شرایطی ترک خورده و پوسته شدگی در آن اتفاق می افتد . حباب های هوای موجود در بتن ارتباط بین روزنه های مویین را قطع کرده و به صورت مخازنی عمل می کنند که آب در آن ها جمع شده و بدین ترتیب مانع از وارد شدن تنش به بتن می شود . این پدیده به صورت شماتیک در شکا 1-5 نشان داده شده است.

با این وجود افزایش مقدار هوا در بتن کاهش مقاومت را در پی خواهد داشت . مقدار هوای مورد نیاز برای تامین مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ بر اساس حداکثر اندازه سنگدانه تعیین شده به طوری که با افزایش اندازه سنگدانه و به تبع آن کاهش مقدار خمیر مورد نیاز برای تامین یک کارایی ثابت ، مقدار هوای مورد نیاز نیز کاهش می یابد . به طور کلی مقدار هوای مورد نیاز در بتن برای مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ در حدود 3 تا 9 درصد حجمی بتن می باشد . قرار دهی ، تراکم و پرداخت نامناسب بتن می تواند منجر به از دست رفتن حباب های هوا گردد . انتخاب مناسب مصالح در ساخت بتن های مقاوم در برابر چرخه ذوب و یخ بسیار مهم بوده چرا که عدم سازگاری بین عوامل حباب ساز با سایر اجزای بتن می تواند میزان اثر گذاری این ترکیبات را به مقدار زیادی کاهش دهد . به کارگیری این افزودنی ها موجب افزایش کارایی و چسبندگی بتن در حالت تازه شده ، از این رو استفاده از این افزودنی ها امکان کاهش مقدار آب اختلاط را فراهم کرده و از این طریق تا حدودی کاهش مقاومت ایجاد شده در اثر حفظ حباب های هوا جبران می شود.

افزودنی های قوام آور

مواد افزودنی قوام آور از جمله مواد افزودنی هستند که با تغییر خاصیت عملکرد رئولوژی خمیر سیمان از طریق افزایش لزجت خمیری ، باعث تولید بتنی با عملکرد های خاصی می شوند . از جمله کاربردهای این دسته از مواد افزودنی می توان به کاربرد آن ها در ساخت بتنخودتراکم ، بتن زیر آب ، بتن پیش تنیده ، تزریق گروت ، پوشش تونل ها ، گروت سازه ای ( جهت فراهم آوردن سطح هموار و مسطح برای پایه ماشین آلات ) و گروت تزریقی اشاره کرد . برخی از اثرات استفاده از افزودنی های قوام آور شامل کاهش جداشدگی در بتن های با روانی زیاد ، کاهش آب شستگی سیمان در بتن ریزی زیر آب بتن پیش تنیده ، تزریق گروت ، پوشش تونل ها ، گروت سازه ای ( جهت فراهم آوردن سطح هموار و مسطح برای پایه ماشین آلات ) و گروت تزریقی اشاره کرد . برخی از اثرات استفاده از افزودنی های قوام آور شامل کاهش جداشدگی در بتن های با روانی زیاد ، کاهش آب شکستگی سیمان در بتن ریزی زیر آب ، کاهش خطر جداشدگی در بتن هایی که پمپ می شوند و جبران کمبود فیلر در ماسه می باشد . ترکیبات پلیمری سازنده این افزودنی ها به گونه ای هستند که باعث افزایش تنش تسلیم و لزجت بتن شده و با کنترل رئولوژی مخلوط باعث کاهش تمایل به آب انداختگی و جداشدگی و ته نشینی می شود . از آنجا که مقدار استفاده از این نوع ماده افزودنی بسیار کم و در حدود 5/0 تا 5/2 لیتر در یک متر مکعب بتن است ، باید مقدار افزودنی مورد نظر به دقت توزیع شود .

با وجود مزیت های بسیار استفاده از مواد افزودنی قوام آور از در بتن هایی با عملکرد خاص ، در صورت استفاده از این مواد افزودنی با مقادیر بیشتر یا کمتر از مقدار بهینه ، مشکلات فراوانی در بتن ایجاد خواهد شد . بنابراین لازم است به دستورالعمل های فنی که همراه با مواد افزودنی از سوی کارخانه تولید کننده ارائه می شود ، توجه لازم را مبذول داشت و همچنین قبل از بتن ریزی در کارگاه با انجام آزمایش های رئولوژی بتن تازه ، به مقدار مناسب و بهینه استفاده از مواد افزودنی قوام آور دست یافت .

افزودنی های آب بند یا نم بند

این دسته از مواد افزودنی همان طور که از نام آن ها بر می آید دارای دو عملکرد هستند :

1 – مواد افزودنی آب بند به آن دسته از مواد اطلاق می شود که نفوذ پذیری بتن را کاهش داده و حرکت آزاد آب را در داخل بتن محدود می کنند . در واقع این دسته از مواد افزودنی ، سبب مسدود شدن راه های نفوذ آب به داخل بتن می شوند.

2 – از سوی دیگر مواد افزودنی نم بند ، موادی دافع آب بوده که تر شدن بتن را که معمولا به واسطه نفوذ منافذ موئینه آب ایجاد می شود ، کاهش نفوذ پذیری بتن می شوند .

مواد افزودنی دسته اول عمدتا بر پایه مواد دافع آب شامل صابون و اسیدهای چرب که با هیدرات سیمان واکنش می دهند ، بوده و دسته دوم ذرات جامد بسیار ریز خنثی با دو قابلیت شرکت در واکنش هیدراتاسیون و بدون شرکت در واکنش می باشند . مواد افزودنی آب بند و یا نم بند در مواردی که سازه بتنی در معرض رطوبت ، نمک دار یا فشار هیدرواستاتیک آب قرار دارد استفاده می شوند . همچنین جلوگیری از مشکلات مربوط به حرکت آب داخل بتن مانند تخریب ناشی از چرخه ذوب و یخ ، خوردگی ، کربناتاسیون و شوره زدگی با استفاده از مواد افزودنی کاهنده نفوذ پذیری صورت می گیرد . این دسته از مواد افزودنی به دلیل کاهش میزان نفوذپذیری دوام بتن را به خصوص در شرایط قرار گیری در چرخه ذوب و یخ ، افزایش داده و همچنین منجر به کاهش آب انداختگی بتن تازه می شوند .

افزودنی های کاهنده جمع شدگی

کاهش رطوبت بتن در حین خشک شدن آن ، سبب کاهش حجم بتن شده و به دنبال آن سبب جمع شدگی بتن می شود . جمع شدگی در حال خشک شدن بتن زمانی که منجر به ایجاد ترک ( به سبب وجود قید های داخلی یا خارجی بتن ) ، ایجاد انحنا در دال های بتن و کاهش فشار تاندون ها در بتن پیش تنیده می گردد بسیار نامطلوب است . یکی از راه هایی که به منظور کاهش ترک های جمع شدگی به کار می رود استفاده از کاهنده های قوی آب یا فوق روان کننده ها است . یکی دیگر از روش هایی که برای کم کردن اثر جمع شدگی در بتن به کار می رود ، استفاده افزودنی های جبران کننده جمع شدگی 1 است .روش کار این مواد بر اساس ایجاد انبساط در بتن برای مقابله با اثر جمع شدگی آن می باشد . روش دیگر استفاده از افزودنی های کاهنده جمع شدگی 2 است که در سال 1985 در ژاپن معرفی شدند . این افزودنی ها به طور شیمیایی مکانیزم جمع شدگی را بدون ایجاد انبساط تغییر می دهند . این افزودنی ها برپایه ترکیبات آلی بوده که سبب کاهش می یابد . استفاده از افزودنی های کاهنده های جمع شدگی در بسیاری از موارد کاربرد دارد . از جمله این موارد می توان به سازه های بتنی پیش ساخته ، سازه های نگه دارنده های آب و بسیاری از دال های افقی از قبیل سقف ،  کف و عرشه پارکینگ (یا پل ) اشاره کرد . این نوع افزودنی به دلیل حداقل کردن ترک ها ، سبب کاهش درزهای انقباض و انحنا در دال می شود .

افزودنی های کاهش دهنده خوردگی

یکی از مسائل مهمی که در رابطه با دوام بتن های مسلح مطرح است ، مساله خوردگی آرماتور موجود در آن می باشد . خوردگی یک واکنش غیر قابل بازگشت بین ماده ( مانند فلز ) و محیط اطراف می باشد که این واکنش در نهایت منجر به زوال ماده و تشکیل زنگ می شود . در سراسر دنیا هر ساله هزینه بسیاری صرف بازسازی پل ، سازه های زیرزمینی و سازه هایی که در معرض تخریب ناشی خوردگی هستند ، می شود . یکی از راه های مقابله با خوردگی استفاده از افزودنی های کاهنده خوردگی است . کاهنده های خوردگی ، مواد شیمیایی هستند که معمولا به مقدار کمی به بتن افزوده می شوند . مواد شیمیایی که به عنوان کاهنده های خوردگی استفاده می شوند ، قابلیت کاهش خوردگی و یا به تعویق انداختن شروع خوردگی فولاد داخل بتن را دارند.

وجود کلرید باعث می شود که فرآیند خوردگی تسریع شده و لایه محافظ ایجاد شده بر روی سطح آرماتور از بین برود . وظیفه افزودنی های کاهنده خوردگی آن است که تاثیر منفی یون کلر را به حداقل رسانده و سرعت فرایند خوردگی را کاهش می دهد . جل.گیری کننده های خوردگی بر اساس نوع واکنشی که در آن شرکت می کنند به سه دسته واکنش های آندی ، کاتدی و آندی کاتدی تقسیم میشوند .کاربرد مواد افزودنی کاهنده خوردگی ، برای استفاده به جهت کاهش خوردگی ناشی از حضور یون کلر در بتن های با کیفیت خوب که در برابر شرایط محیطی نظیر آب دریا هوای دارای نمک و نمک های یخ زدا قرار دارد ، به کار می رود . از اثرات ثانویه این دسته از مواد افزودنی می توان به تاثیر این مواد بر برگیرش اولیه و نهایی بتن و اثر بر مقاومت بتن اشاره کرد.

افزودنی های گاز ساز

افزودنی های گاز ساز دسته ای از افزودنی ها هستند که در مخلوط بتن  تازه ،  در طول فرایند هیدراتاسیون و قبل از اینکه گیرش  اولیه خمیر سیمان صورت بگیرد ، حباب ها گاز تولید می کنند و به این ترتیب مقدار انبساط معینی را در بتن ، ملات  یا گروت ایجاد می نمایند . این دسته از افزودنی ها را که با ایجاد و انفعالات شیمیایی با عناصر حاصل از هیدراتاسیون سیمان تولید گاز می کنند ، نباید با افزودنی های حباب ساز که صرفاً باعث پایداری خواب آب های ریز هوای موجود در بتن می شوند اشتباه گرفته شوند .  یکی از مهمترین کاربردهای این افزودنی ها تولید بتن  اسفنجی است این افزودنی ها برای کاهش میزان جمع شدگی گروت بهبود یکنواختی بتن ، تولید بتن متخلخلو خود تنیده استفاده شده و در پوشش های آب بند با پایه سیمانی نیز کاربرد دارد از جمله اثرات افزودنیهای گاز ساز در بتن  کنترل آب انداختگی و نشسته به تن بهبود خاصیت هر کنندگی گروت و ملات و تولید بتن سبک اسفنجی می باشد . 

گازهای تولید شده در افزودنی های بازسازی عبارتند از : گاز هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و هوا .  انواع مختلفی از فلزات و برخی مواد دیگر برای تولید گاز در بتن به کار می رود .  برای نمونه آلومینیوم ، منیزیم و روی هیدروژن آزاد می کنند . هیدروژن بر اکسید اکسیژن آزاد می کنند نیتروژن و ترکیبات آمونیاک منجر به تولید گاز نیتروژن می شوند و انواع خاصی از کربن فعال شده یا زغال کک شناور هوا آزاد می کنند در بین این مواد پودر آلومینیوم بیشترین کاربرد را دارد سرعت انبساط و مدت زمان آن و نیز یکنواخت بودن پخش و اندازه حباب های تولید شده در این واکنش عوامل مهمی هستند که باید از قبل در نظر گرفته شود .میزان تولید گاز نیز بسته به شرایط و نوع افزودنی تغییر می کنند میزان اثربخشی و کارایی این دسته از افزودنی و عواملی نظیر مقدار افزودنی دمای مخلوط و محیط نرمی سیمان نسبت و شرایط اختلاط وابسته است

افزودنی های بتن پاششی

در بتون پاششی از افزودنی های متفاوتی نظیر مواد حباب ساز و افزودنی های کاهنده آب استفاده می شود و در این موارد علت استفاده از این افزودنی ها مشابه علت استفاده از آنهاست در بتن معمولی است . اما افزودنی مخصوصی نیز برای بتن پاششی تولید می شود که از نوع افزودنی های سریع کننده است   افزودنی ها تسریع کننده مورد استفاده در بتن پاششی بسیار قوی تر است تصریح کننده های معمولی بوده و توانایی کاهش زمان گیرش را تا حد تا کمتر از یک دقیقه برای گیرش اولیه و تا کمتر از 10 دقیقه برای گیرش نهایی دارا هستند . از طرف دیگر به کارگیری افزودنیهای بتون پاششی مقاومت دراز مدت بتن های حاوی این افزودنی ها را کاهش می دهند .  دلیل استفاده از این افزودنی ها ایجاد امکان لایه های بتون پاششی بر روی یکدیگر و جلوگیری از هدر رفتن مصالح در اثر برخورد سریع با سطوح می باشد .  این افزودنی ها که برای بتن پاششی در حالت خشک و تر  قابل استفاده هستند بیشتر بر پایه ترکیباتی از آلومینات ها کربناتها و سیلیکات ها بوده و ترکیبات جدید ترین آنها بر پایه اسیدهای شرکت هستند .

افزودنیهای عمل آوری

 افزودنیهای عمل آوری که معمولاً به صورت مایع هستند با تشکیل غشایی نفوذ ناپذیر یا با نفوذ پذیری کم در سطح بتن به حفظ رطوبت آن برای انجام واکنش های هیدراتاسیون کمک کرده و ترک خوردن آن جلوگیری می کنند از مهمترین موارد استفاده این افزودنی ها که عمدتاً به صورت مایع هستند زمانی است که پرداخت نهایی سطوح انجام شده اما بتن هنوز به  گیرش نهایی خود نرسیده و به همین علت نمی توان برای عمل آوری مستقیما از آب استفاده کرد و استفاده از روکش های پلاستیکی نیز می تواند موجب آسیب دیدن سطوح بتنی شود به همین دلیل پیش از انجام اقدامات لازم جهت عمل آوری نهایی می توان از این ترکیبات استفاده کرد از دیگر کاربردهای این ترکیبات عمل آوری در هوای سرد است که استفاده از آب می توانند موجبات یخ زدن به تان را فراهم کنند این ترکیبات که به عنوان ترکیبات مایه تشکیل دهنده فشار شناخته می شوند دارای انواع هستند برخی بی رنگ برخی با رنگ فراز و برخی دیگر دارای رنگدانه سفید هستند که برای اجرا در روزهای آفتابی مناسب می باشد استفاده از برخی از انواع این ترکیبات موجب شده تا چسبندگی در کاهش یابد و به همین دلیل پیش از استفاده از این ترکیبات باید قابلیت چسبندگی آنها به سطوح دیگر آزمایش شود.

ملاحظات کاربردی

افزودنی های شیمیایی را با توجه به وزن و حجم اندکی که در طرح اختلاط بتن به خود اختصاص می دهد می توان گران ترین بخش بدن قلمداد کرد بنابر این استفاده از آنها باعث افزایش هزینه واحد ساخت بتن می گردد. از سوی دیگر استفاده افزودنی ها دارای مزیت هایی است که می توانند باعث صرفه جویی هایی در هزینه ساخت و تعمیر و نگهداری بشود . بنابراین لازم است پیش از استفاده از مواد افزودنی تحلیل هزینه فایده صورت گرفته و نوع مواد افزودنی و نسبت های آنها به نحوی انتخاب شود که کاربرد آن با  توجیه اقتصادی همراه باشد .  به عبارت دیگر افزودنی ها زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که امتیازهای فنی کاربرد آن هزینه استفاده از آن را توجیه نماید . در خصوص متداولترین افزودنی ها یعنی روان کننده ها و فوق روان کننده ها انجام این تحلیل اقتصادی با پیچیدگی خاصی همراه نیست در حالی که در بعضی موارد برای تحلیل اقتصادی کاربرد مواد افزودنی باید هزینه های جانبی و هزینه تعمیر و نگهداری درازمدت را در نظر گرفت . به عنوان مثال ای از تحلیل اقتصادی افزودنی ها در اجرای یک سد بتونی استفاده از روان کننده ها می توانند با کارایی و مقاومت ثابت و مورد نظر مصرف سیمان را کاهش دهد کاهش سیمان با کاهش حرارت هیدراتاسیون همراه که به کاهش سیستم پس سرمایه و پیش سرمایش می انجامد . علاوه بر آن بهتون حاوی روان کننده (حتی با اسلامپ یکسان )  تراکم پذیری بهترین خواهد داشت و استهلاک و لرزاننده ها کمتر خواهد بود . همه موارد فوق با صرفه اقتصادی همراه در یک مثال دیگر کاربرد فوق روان کننده ها در بتن های مورد مصرف در سواحل جنوبی خلیج فارس اجازه ساخت و اجرای بتن های با نسبت آب به سیمان کم و با دوام کافی است در محیط های خورنده را خواهد داد افزایش طول عمر مفید این سازه ها هزینه های ترمیم بعدی را کاهش خواهد داد و توجیه اقتصادی را هموارتر خواهد کرد بنابر تجربه نگارندگان خطا در صنعت بتن آماده مورد کاربرد در ساخت و سازهای شهری است که مقاومت و دوام ویژه ای مورد نیاز نیست ،  می توان کاربرد روان کننده را  تجویز نمود در مواردی که کاربرد ماسه زبر و مصالح با دانه بندی نامناسب اجتناب ناپذیر است به تن روان تر می شود و  پمپ پذیری  را به نحو محسوسی بهبود می بخشد .

کد مطلب : 506

هدف از کاربرد مواد افزودنی بهبود یک یا چند خاصیت بتن تازه یا سخت شده است . برخی از افزودنی ها برای بهبود یک ویژگی به کار می روند در حالیکه بعضی دیگر به صورت همزمان بر چند ویژگی بتن تاثیر می گذارند . از طرف دیگر برخی مواد افزودنی بر خواص بتن تازه تاثیر می گذارند در حالیکه برخی دیگر برای بهبود خواص بتن سخت شده به کار می روند . اصلی ترین اهداف کاربرد افزودنی های شیمیایی دربتن تازه را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد.

- تغییر زمان گیرش ( کند گیری یا تندگیری ) شامل کنترل زمان گیرش اولیه و یا نهایی هم چنین دسترسی به زمان گیرش آنی

- تغییر در خواص رئولوژی بتن تازه نظیر بهبود کارایی شامل روانی ، تراکم پذیری ، قابلیت جایگیری در قالب

- کنترل آب انداختگی و جداشدگی ، بهبود پرداخت پذیری و افزایش قابلیت پمپ پذیری

- کاهش میزان مصرف آب با حفظ کار پذیری بتن

- تغییر در خواص جمع شدگی خمیری و عمدتا کاهش آن

- تغییر در لزجت بتن شامل کاهش یا افزایش آن

- کاهش حرارت هیدراتاسیون از طریق کاهش مصرف سیمان

- ایجاد انبساط جزئی در بتن

به صورت مشابه مهمترین تاثیرات مواد افزودنی شیمیایی در بتن سخت شده به شرح زیر است .

- افزایش مقاومت بتن اعم از مقاومت کوتاه مدت و مقاومت نهایی

- افزایش دوام بتن در شرایط محیطی سخت نظیر سیکل های یخ زده و آب شدن ، واکنش های قلیانی سنگدانه ها ، سایش ، حملات سولفات ها

- بهبود سطح ظاهری بتن و نمای تمام شده آن

- کاهش نفوذ پذیری در برابر آب و هوا و کاهش انتشار پذیری در برابر یون کلرید و سایر ترکیبات زیان آور محلول در آب

- ایجاد انبساط و یا حذف جمع شدگی ناشی از خشک شدن

- کنترل جذب آب مویینه در بتن و افزایش آب بندی

- کنترل خوردگی میلگردها در بتن در معرض یون کلراید

•    کنترل واکنش های قلیایی – سیلیکاتی سنگدانه ها

پیشرفت های انجام شده در دانش فناوری بتن بدون شک مرهون استفاده از انواع مختلف مواد افزودنی است که با استفاده صحیح از آنها امکان دستیابی به ویژگیهایی چون مقاومت ، پایانی ، کارپذیری عالی و نظایر آن فراهم می گردد . در واقع استفاده از مواد افزودنی باعث می گردد از ظرفیت واقعی مصالح مصرفی شامل سنگدانه ها و سیمان به نحو موثر تری استفاده شود . البته از این مطلب نباید اینطور برداشت شود که می توان در خواص مصالح مصرفی در بتن ضعف هایی را پذیرفت و انتظار داشت با کاربرد مواد افزودنی آن کاستی ها به طور کامل برطرف گردد . به عبارت دیگر استفاده از مواد افزودنی جای دانش و خرد مهندسی که هوشمندانه مصالح مناسب را انتخاب کرده نسبت بندی می نماید را پر نمی کند . دامنه کاربرد مواد افزودنی شیمیایی و معدنی تا اندازه ای گسترده شده است که امروزه ساخت بتن بدون مواد افزودنی نوعی اتلاف منابع تلقی شده و بنابراین بتنهای حاوی مواد افزودنی سهم عمده ای از ساخت بتن را به خود اختصاص می دهند.

آقای مهتا در کتاب معروف " بتن ، خواص ، کاربرد و ریز ساختار " در سال 2006 آورده است :

" امروزه در سطح جهانی بیشتر بتن های تولیدی حاوی یک یا چند افزودنی شیمیایی است و برآورد می شود در کشورهای پیشرفته 80 تا 90 درصد بتنهای تولیدی حاوی مواد افزودنی شیمیایی باشند ." اگر چه در کشور ایران آمار منتشر شده ای از مصرف مواد افزودنی شیمیایی در دسترس نیست ولی متاسفانه به طور قطع در کمتر از 5 درصد بتن های تولیدی از مواد افزودنی شیمیایی استفاده می شود . دلیل عمده عدم استفاده از مواد افزودنی در ایران نا آشنایی مهندسین و دست اندرکاران ساخت و ساز با فناوریهای نوین در دانش بتن است . با توجه به مزیتهای بی بدیل استفاده از مواد افزودنی لازم است فرهنگ سازی های لازم جهت آشنایی مهندسین با فناوریهای استفاده از مواد افزودنی در بتن انجام پذیرد . یکی از اهداف کتاب حاضر برداشتن گامی در این راستا است.

تاریخچه

سابقه استفاده از مواد افزودنی در ساخت و ساز بسیار طولانی است . معروف است که رومیان از چربی های حیوانی ، شیر و خون برای بهبود مشخصات مصالح ساختمانی خود استفاده می کرده اند . استفاده از این مواد عمدتا به بهبود کارایی می انجامید ، علاوه بر آن خون به دلیل دارا بودن هموگولوبین می توانست به نوعی تولید حباب های هوا بنماید که دوام مصالح ساختمانی را بهبود می بخشید . چینی ها از خمیر برنج ، روغن تانگ و ملاس برای بهبود خواص مصالح استفاده می کردند . در ایران نیز از تخم مرغ ، خاکستر کوره حمام ، پشم حیوانات و مواد مشابه برای ساخت ساروج و بهبود ویژگیهای مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز استفاده می نمودند . معماران قدیمی با استفاده از این مواد شاهکارهایی در دوره ه های مختلف تاریخی را بناکرده اند که شاید بدون استفاده از این مواد ساخت این سازه ها امکان پذیر نمی بود . نمونه هایی از این سازه ها گنبد پانتئون رم (شکل 1-4-الف) در دوران امپراتوری رم که در زمان خود بلندترین ارتفاع گنبد را داشته است و طاق عباسی طبس (شکل 1-4-ب) دوره صفویه که بلندترین سد دوقوسی دنیا در زمان خود بوده است و گنبد سلطانیه زنجان که در زمان خود بزرگترین گنبد آجری دنیا بود و اکنون بعد از سانتامار دلفیوره و ایاصوفیه سومین گنبد بزرگ دنیاست می باشند.استفاده از این مواد در برخی ساخت و سازهای سنتی هنوز هم ادامه دارد.

پس از انقلاب صنعتی و تحول روشهای ساخت و ساز از یک سو و نیاز به سازه های خاص با ویژگیهای جدید از سوی دیگر فصل جدیدی در کاربرد استفاده از مواد افزودنی ایجاد نمود . اندیشه تحقیق و مطالعه درباره افزودنی ها بعد از تولید صنعتی سیمان در نیمه دوم قرن نوزدهم و شناخت ترکیبات و فرایند هیدراتاسیون ، ابتدا در مراکز علمی و آکادمیک مورد بررسی قرار گرفت و به تدریج کاربرد آن ها در صنعت رواج پیدا کرد . روان کننده ها ، زودگیر کننده ها ، کند گیر کننده ها و حباب سازها به عنوان افزودنی های شیمیایی متداول در نخستین سال های دهه سوم قرن بیستم اختراع شدند . قدیمی ترین مستند علمی و فنی معتبر حکایت از آن دارد  که روان کننده بر پایه نفتالین فرمالدهید سولفونات اولین ترکیبات آلی است که در سال 1932 توسط یک شرکت آمریکایی اختراع و ثبت گردید و سپس در طول دهه های 1930 و 1940 مصرف روان کننده های دیگر که بر اساس لیگنوسولفونات ها بودند رواج پیدا کرد . پس از آن در حدود سال های 1950 بود که مشتقات آلی دیگری مثل هیدروکسی کربوکسیلیک ، ترکیبات پلیمری و اسیدهای چرب رواج یافتند . بعضی از مواد افزودنیدیگر نظیر حباب سازها بطور اتفاقی با مشاهده و بررسی دوام بعضی رویه های بتنی در شمال آمریکا کشف شد . داستان کشف این مواد به این ترتیب بود که بررسی ها نشان می داد بعضی از این رویه ها در برابر شرایط محیطی سرما و یخبندان پایایی بیشتری دارند. رجوع به مدارک فنی پروژه و انجام آزمایشها نشان داد که در تهیه سیمان این بخش از رویه ها ی بتنی از چربی گاو به عنوان کمک آسیاب در عملیات سایش و آسیاب کردن کلینکر استفاده شده است. بررسی های جدید تر نشان داد که این سیمان ها به دلیل تولید حباب های هوا موجب افزایش دوام بتن در برابر چرخه ذوب و یخ شده است.

انتشار گزارش های علمی مقالات پژوهشی در مورد افزودنی های شیمیایی در سال های دهه 40 میلادی آغاز شد که از میان آنها میتوان به نخستین گزارش تفضیلی کمیته فنی شماره 212 موسسه ACI در سال 1944 و اولین سمپوزیم ASTM با عنوان اثر افزودنی های کاهنده آب و کنترل گیرش بتن در سال 1959 اشاره کرد.

متعاقب این سمپوزیسم ، موسسه ASTM استاندارد C494 را در سال 1962 تدوین نمود که به موضوع افزودنی های شیمیایی بتن و معیارهای پذیرش آن می پرداخت . این استاندارد به عنوان یکی از قدیمی ترین استانداردهای موجود در مورد مواد افزودنی شیمیایی بتنطی سالهای مختلف با توجه به پیشرفت های انجام گرفته در دانش مواد افزودنی و بر مبنای تجربیات به دست آمده مورد بازنگری و تصحیح قرار گرفته است. آخرین نسخه این استاندارد در سال 2011 به روز شده است . استاندارد های مشابهی نیز در اروپا ، استرالیا ، هند ، ژاپن و سایر کشورهای دنیا تدوین شده است.

اولین شواهد از کاربرد مواد افزودنی شیمیایی در ایران به دهه 1350 برمی گردد .در دهه 1360 کاربرد این افزودنی ها با گسترش چشم گیری مواجه نبود . از دهه 1370 به بعد مشخصا در ساخت سد های بتنی روان کننده ها و مواد حباب ساز به کار رفته اند و در حال حاضر هم پروژه های سد سازی بزرگترین محل استفاده از این نوع افزودنی ها هستند . البته در ساخت اسکله های بتنی و سازه های جنوب کشور مخصوصا به جهت لزوم ساخت بتن های پایا و با نسبت کم آب به سیمان ، کاربرد فوق روان کننده ها اجتناب ناپذیر است . در حال حاضر در کشور بیش از 40 شرکت تولیدی و فروش مواد افزودنی شیمیایی به فعالیت مشغول هستند . با این همه همانگونه که قبلا ذکر شد در کشورمان ایران ، میزان مصرف مواد افزودنی شیمیایی تا متوسط درصد مصرف در کشورهای دیگر در فاصله معناداری قرار دارد و خصوصا صنعت بتن آماده که سهم قابل ملاحظه ای از تولید و مصرف بتن را در کشور به خود اختصاص می دهد از مستعدترین بخش هایی است که باید به ویژگی های ارزشمند افزودنی های شیمیایی بپردازد و آن را مورد مصرف قرار دهد.

پیشرفت هایی که طی چند دهه اخیر در تکنولوژی بتن به وجود آمده است بدون شک به پیدایش و نوآوری های فراوانی که عرصه تکنولوژی مواد شیمیایی پدید آمده ارتباط دارد.استفاده از افزودنی های شیمیایی جدید موجب دستیابی به برتری های فنی و ویژگی های رفتاری برتر بتن و همچنین سهولت در اجرا و صرفه جویی در نیروی کار شده است ، بنابراین ضروری است که دانش و فناوری کاربرد مواد افزودن شیمیایی در ایران بیش از گذشته توسعه یابد.

کد مطلب : 505

ـ انواع سیمان

به طور کلی سیمانهای ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم می‌شوند. در قدیم ، قیر، گچ و آهک قسمت عمده سیمانهای غیر پرتلند را تشکیل می‌داد. لکن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمانهای غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفته‌اند .مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پاره‌ای مشکلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم دارند.

2ـ8 ـ انواع سیمان پرتلند بر مبنای استاندارد ایران

در استاندارد ایران ـ که بر مبنای استاندارد ASTM تدوین شده ـ سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم می‌شود که عبارتند از :

تیپ 1ـ سیمان پرتلند معمولی

تیپ 2ـ سیمان پرتلند اصلاح شده .

تیپ3ـ سیمان پرتلند زود سخت شونده .

تیپ 4ـ سیمان پرتلند با حرارت کم .

تیپ 5ـ سیمان پرتلند ضد سولفات .

تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت کوره می‌باشد.

2ـ8 ـ1ـ سیمان پرتلند تیپ 1

همانطور که از نام سیمان پیداست، به طور معمول در کارها از این نوع سیمان استفاده می‌شود؛ مگر اینکه ویژگی خاصی مدنظر قرار گیرد. در استاندارد ایران سیمان تیپ 1 به سه دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از : 325-1 ، 425-1، 525-1. این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت 28 روزه نمونه‌های سیمانی است:

حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 325ـ1، 325 kg/cm3یا ,32.5Mpaاست.

2ـ8 ـ2ـ سیمان پرتلند تیپ 2

با اصطلاحاتی که در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته ، درصد C3A در آن به حداکثر 8% محدود شده است. این امر با کاستن از میزان خاک رس در مواد اولیه امکانپذیر است. چرا که C3A حاوی اکسید آلومینیوم ( Al2O3) است که این اکسید در خاک رس وجود دارد. لذا جهت کاهش باید از میزان خاک رس کاست.

کم شدن C3A باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان (و بتن) در برابر حمله سولفاتهاست . زیرا همانطور که در بخش 2ـ5 گفتیم، C3A در مجاورت آب با سولفاتها ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت به وجود می‌آورد که در اثر جذب آب متورم می‌شود و ایجاد ترک می‌کند (به این پدیده حمله سولفاتها گویند).

2ـ8ـ3ـ سیمان پرتلند تیپ 3

زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه سیمان پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد می‌شود؛ به گونه‌ای که در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ 1 می‌رسد. یادآوری می‌‌کنیم که سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد.مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع که با مفهوم کسب مقاومت سریع متفاوت است. در این نوع سیمان، کسب مقاومت سریع با آزاد شدن گرمای هیدراتاسیون زیادی همراه است و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد. زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط می‌شود و در همان حال گیرش حاصل می‌کند. اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت کشش قرار می‌دهد و باعث ایجاد ترکهایی در آن می‌شود. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو کار انجام می‌شود:

1ـ میزان C3S در سیمان را افزایش می‌دهند. همانطور که در بخش 2ـ5 متذکر شدیم، C3S وظیفه تامین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.

2ـ در آسیاب نهایی آن را نرمتر از سیمان پرتلند معمولی می‌کنند (حدود3200cm2/gr).

در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان می‌توان از سیمان پرتلند معمولی 525-1 بهره جست.

امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه می‌کنند و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست می‌آورند. در مصرف این نوع سیمانها باید دقت داشت که دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.

2ـ 8ـ4ـ سیمان پرتلند تیپ 4

در این نوع سیمان از طریق کم کردن میزان C3A C3S ،حرارت هیدراتاسیون را تا حد زیادی کاسته‌اند و از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده می‌کنند. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا کم است و سعی می‌شود از سیمانهای جایگزین (همچون تیپ 5) استفاده شود.

در اینجا مناسب است بگوییم جهت کاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد که عبارتند از :

پیش سردکن: در این روش بجای آب از پودر یخ استفاده می‌شود . همچنین سعی بر آنست که سنگدانه‌ها حتی المقدور خنک باشند. بدین جهت شن و ماسه را از درون تونلهای خنک کننده عبور می‌دهند. به موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امکان می‌کاهند. پس سردکن : در این روش ، لوله‌های مسی یا گلوانیزه مناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار می‌دهند و هنگام بتن ریزی و در طول زمان عمل‌آوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور می‌دهند. این لوله‌ها در بتن مدفون شده ، در آن باقی می‌ماند.

2ـ8 ـ5ـ سیمان پرتلند تیپ 5

در این نوع سیمان ـ که با هدف استفاده در جاهایی که در معرض حملات سولفاتی است ساخته می‌شود ـ درصد C3A به حداکثر 5% محدود شده است. از آنجا که حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار کمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، می‌توان از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد.

تذکر این نکته ضروری است که سرعت کسب مقاومت این نوع سیمان کمتر از تیپ 1 است؛ به طوری که در 28 روز، حدود 91% مقاومت 28 روزه سیمان تیپ 1 را بدست می‌آورد. لذا در برخی آیین‌نامه‌ها مقاومت 42 روزه این نوع سیمان به جای مقاومت 28 روزه آن لحاظ می‌شود.

2ـ9ـ بحثی پیرامون حملات سولفاتها

تا مدتها پس از بکارگیری سیمان پرتلند معمولی در بتن، در برخی مناطق بتن کم کم سفید شده ، پودر می‌شد و می‌ریخت. این معنا توسط یک مهندس سوئدی به نام شلتون کشف شد. شلتون نشان داد در مناطقی که مواد سولفاتی وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C3A ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت یا اترینگات به وجود می‌آورند . این ماده جدید در اثر جذب آب متورم و باعث ایجاد ترک در بتن می‌شود که به این روند، حملات سولفاتها گویند. برمبنای این کشف، کاهش میزان C3A در سیمان و تولید سیمانهایی چون سیمان پرتلند تیپ 5 به عنوان راه حل مقابله با حملات سولفاتها ارائه شد. در روند حملات سولفاتها، نکته مهم آنست که تخریب بتن در اثر پدیده شیمیایی ترکیب سولفات C3A نیست؛ بلکه به علت پدیده فیزیکی انبساط اترنژیت در اثر جذب آب است! بعدها مشخص شد که سولفاتها علاوه بر ترکیب با C3A ، به Ca(OH)2 نیز حمله کرده، در ترکیب با آن تولید سنگ گچ می‌کنند که این محصول هم در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط می‌شود و در بتن ایجاد ترک می‌کند. از طرفی دیده می‌شد که استفاده از سیمان ضد سولفات(تیپ 5) در مناطقی نظیر حاشیه خلیج فارس ـ که مواد سولفاتی به وفور وجود دارد ـ بر خلاف انتظار جوابگو نبوده، بتن تخریب می‌شود که نمونه این پدیده درتیرهای برق مشهود بود. با بررسیهای دقیقتر مشخص شد این تخریب در اثر حمله کلریدهاست نه سولفاتها؛ بدین شرح که با کاهش میزان ، در کنار افزایش مقاومت در برابر سولفاتها، نفوذپذیری نیز زیاد می‌شود و کلریدها راحت‌تر به داخل بتن راه می‌یابند. کلریدها به میلگرد حمله می‌کنند و در آنها خوردگی به وجود می‌آورند که در نهایت منجر به تخریب بتن می‌شود و از آنجا که در مناطق حاشیه خلیج فارس کلریدها نیز به میزان زیاد در محیط وجود دارند، این مشکل ظهور می‌کرد. جهت رفع این معضل، پیشنهاد شد در این مناطق از سیمانهایی استفاده شود که درصد C3A در آنها از 8% کمتر باشد؛ ولی کمتر از 5% نشود. که هم در برابر سولفاتها مقاومت کند و هم قابلیت نفوذ زیادی نداشته باشد. به طور کلی چنین نیست که هر جا مساله وجود سولفاتها در محیط مطرح باشد، از سیمان تیپ 5 استفاده شود . نوع سیمان مناسب در ارتباط با مقدار سولفات محیط مطابق جدول 2ـ1 می‌باشد. همچنین در مقابله با حملات سولفاتها ، علاوه بر انتخاب سیمان مناسب، باید به نکات دیگری نیز توجه داشت که در پدیده بسیار موثرند:

1ـسولفاتها تنها در حالت محلول قادر به حمله به بتن هستند. لذا یکی از راه‌های مقابله با حملات سولفاتها دور نگاهداشتن بتن از رطوبت است. نمونه این عملیات قلوه چینی پیرامون پی ساختمانها جهت جلوگیری از نفوذ آب به پی است. همچنین در ساخت بتن نباید از آب دارای سولفاتها استفاده کرد.

2ـ تر و خشک شدن متناوب ، حملات سولفاتها را تشدید می‌کند. این پدیده به ویژه در سازه‌های بتنی کنار دریا که تحت تاثیر جذر و مد هستند مشاهده می‌شود. 3ـ از آنجا که هر چه میزان آب به سیمان (W/C) در بتن بیشتر باشد، نفوذپذیری و پیرو آن حملات سولفاتها و کلریدها بیشتر است، حتی‌المقدور باید مقدار آب را تا حد امکان کاست و به جای آن از مواد روان کننده استفاده کرد.

جدول 2ـ1 : نوع سیمان مناسب در ارتباط با میزان سولفات محیط

اصولاً بتن در معرض دو گانه حمله است:

1ـ حمله داخلی .

2ـ حمله خارجی.

در حمله داخلی، مواد مخرب با مواد اولیه وارد بتن می‌شوند و گریزی از حضور آنان نیست. مثلاً سولفات از طریق سنگ گچ موجود وارد بتن می‌شود. ممکن است آب مصرفی خود دارای مواد واکنش‌زا باشد و … . تنها راه مقابله با این حملات، دقت در انتخاب مواد اولیه و خشک نگه داشتن بتن حاصله است. اینگونه حملات طی سالیان طولانی و آهسته آهسته ظاهر می‌شوند. در حمله خارجی، مواد مخرب از خارج به درون بتن نفوذ کرده، آن را تحت تاثیر قرار می‌دهند. مانند حمله کلریدها در خلیج فارس. این گونه حملات طی مدت زمان بسیار کوتاه تری (بین 6 ماه تا یک سال) ظهور می‌کنند و راه‌های مقابله با آن قبلاً شرح داده شد.

2ـ10ـ دیگر انواع سیمانهای پرتلند

2ـ10ـ1ـ سیمانهای پرتلند پزولانی

پزولانها مواد سیلیسی یا سیلیس آلومیناتی هستند که خود قابلیت چسبندگی ندارند؛ اما به صورت پودر در کنار رطوبت با آهک ترکیب می‌شوند و ترکیبات سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که خاصیت چسبندگی دارند. در تهیه سیمانهای پرتلند پزولانی، درصد مشخصی از مواد پزولانی را به سیمان پرتلند می‌افزایند و با سیمان حاصل، خواص جدیدی را تامین می‌کنند. یکی از مهمترین خواص این سیمانها مقاومتشان در برابر حمله سولفاتها می‌باشد. پودر سیمان پرتلند در مجاورت آب ، ژل سیمان را به وجود می‌آورد. 2(Ca(OH ماده‌ای است که در ژل سیمان یافت می‌شود و معایبی را به همراه دارد که عبارتند از:

1ـ آب هنگام خروج از لوله‌های مویین بتن، مقداری 2(Ca(OH را در خود حل و به خارج منتقل می‌کند. 2(Ca(OH در مجاورت هوا با CO2 ترکیب می‌شود و CaCo2+H2O را به وجود می‌آورد که پس از تبخیر آب آن به صورت سفیدکهایی بر سطح بتن ظاهر می‌شود.

2ـ جای 2(Ca(OH هایی که به صورت فوق از بتن خارج می‌شوند، خالی می‌ماند که این خود، عاملی در جهت افزایش نفوذپذیری بتن است.

3ـ 2(Ca(OH بستر مناسبی برای حمله سولفاتها به وجودمی‌آورد. زیرا سولفاتها به 2(Ca(OH حمله کرده، گچ به وجود می‌آورند . این گچ در اثر جذب رطوبت متورم می‌شود و همان مساله حمله سولفاتها به وقوع می‌پیوندد. پزولانها با 2(Ca(OH موجود در سیمان ترکیب می‌شوند و سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که ماده‌ای است با خاصیت چسبندگی . در حقیقت پزولانها یک ماده مضر در سیمان را به ماده‌ای مفید تبدیل می‌کنند. تا مدتها گمان بر آن بود که مقابله با حمله سولفاتها فقط از طریق کاستن میزان C3A و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است. اما امروزه می‌دانند که میزان زیاد 2(Ca(OH نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفاتها فراهم می‌کند و راه مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پزولانی است. بر مبنای همین اصل ، همانگونه که در جدول 2ـ1 نیز مشاهده کردید، اگر درصد سولفات محیط بیش از 2% باشد، در کنار استفاده از سیمان تیپ 5 باید از مواد پزولانی استفاده کرد. سیمانهای پزولانی بر اساس میزان پزولان موجود در آنها به صورت ًسیمان پزولانی X%ًبیان می‌شوند. آیین نامه حداکثر میزان مجاز پزولان در سیمان پرتلند پزولانی را 15% می‌داند . البته در برخی سیمانها میزان پزولان تا مقادیری بسیار بیش از این هم می‌باشد؛ اما چنین سیمانهایی پرتلند محسوب نمی‌شوند. بلکه ًسیمانهای  پزولانی با خواص مربوط به خود هستند. حرارت هیدراتاسیون پرتلند پزولانی بسیار پایینتر از سیمانهای پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزیهای حجیم همچون سد سازیها کاربرد دارند. اما در زمستان که خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده کرد. همچنین مقاومت آنها تا پیش از یک سال کمتر از مقاومت سیمانهای عادی می‌باشد (نمودار شکل 2ـ21) و لذا از سیمانهای پرتلند پزولانی در قسمتهایی که نیاز به کسب مقاومت سریع است نمی‌توان استفاده کرد. مواد پزولانی به دو گونه در طبیعت یافت می‌شوند:

پزولانهای طبیعی ، شامل خاکسترهای آتشفشانی است که از دهانه کوه‌های آتشفشان خارج می‌شود و در اطراف این کوه‌ها به صورت پوکه جمع می‌شود. شاید قدیمیترین خاکستر آتشفشانی که در صنعت سیمان به کار گرفته شد، خاکسترهای موجود در دهکده پزولان در دامنه کوه آتشفشان وزوو در ایتالیا باشد ـ و نام پزولان نیز از همین جا کسب شده است ـ . استاندارد شماره 3433 ایران خواص پزولانهای طبیعی را به دقت بیان کرده است که در هر مورد، پزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود. از مهمترین مشکلات پزولانهای طبیعی . غیر یکنواختی آنهاست که در تولید سیمان یکنواخت ایجاد مشکل می‌کند. امروزه پزولانهای طبیعیکاربرد چندانی ندارند. پزولانهای مصنوعی گونه دیگری از پزولانها هستند که برخلاف پزولانهای طبیعی، کاربردهای متعددی دارند. دو نوع عمده آنها عبارتنداز:

1ـ خاکستر بادی .

2ـ دوده سیلیسی .

خاکستر بادی از سوختن ذغال سنگ در کوره‌های نیروگاه برق ـ که از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنندـ بدست می‌آید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسی که در دو کارخانه ًازناً در نزدیکی خرم آباد و ًسمنانً تهیه می‌شود، در ایران تولید نمی‌شود. جهت تهیه دوده سیلیسی ، با استفاده از برق فشار قوی، جرقه‌ای الکتریکی در انباشته‌ای از ذغال سنگ سیلیس به وجود می‌آورند. دوده‌ای که بدین طریق بدست می‌آید، همان دوده سیلیسی است. ذرات دوده سیلیسی 100 تا 200 بار کوچکتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان کننده استفاده کرد.

2ـ10ـ2ـ سیمان پرتلند سرباره‌ای

به موادی که در بالای کوره بلند ذوب آهن جمع می‌شوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شده‌اند، سرباره گویند. سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا می‌کند که مصرف چندانی ندارد. اما اگر آن را به سرعت سرد کنیم، به صورت آمورف یا شیشه‌ای در می‌آیند که پس از پودر شدن، در صنعت سیمان کاربرد دارند. بدین منظور از جت آب سرد استفاده می‌شود. هنگام آسیاب کردن سرباره باید دقت داشت از آنجا که سختی سرباره بیش از سیمان است ، باید هر یک جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. در صورتیکه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سرباره‌ها خواهد شد. در ترکیب شیمیایی سرباره ها، سیلیکاتها، آلومینوسیلیکاتها و کلسیم وجود دارد که مقدار آنها در سرباره کوره‌های مختلف، متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی کوره وابسته است. در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمان های پرتلند سرباره‌ای ـ که شباهت به سیمانهای پرتلند پزولانی داردـ را بیان می‌کند. در این استاندارد، سیمانهای سرباره‌ای بر مبنای سرباره موجود در آنها به سه دسته تقسیم می‌شوند . جدول 2ـ2 گویای این اطلاعات است. سیمان ًپ س 5ً مقاومت بسیار خوبی،‌ حتی بهتر از سیمان پرتلند 5 ، در برابر حمله سولفاتها از خود نشان می‌دهد. با توجه به مواد اولیه در تولید سیمان پرتلند سرباره‌ای، معمولاً در نزدیکی کارخانه‌های ذوب آهن، یک کارخانه تولید سیمان نیز مشاهده می‌شود. مانند سیمان سپاهان در نزدیکی ذوب آهن اصفهان .

جدول 2ـ2 : انواع سیمان سرباره‌ای بر اساس استاندارد شماره 3517 ایران.

2ـ10ـ3ـ سیمان پرتلند بنایی

یکی از مصارف سیمان، تهیه ملات و استفاده از آن در آجرکاری است. بدین منظور ملات مورد استفاده باید خصوصیات ذیل را دارا باشد.

1ـ باید آب خود را حفظ کند. زیرا در حالت عادی، آجر در مجاورت ملات، آب ملات را جذب می‌کند و اصطلاحاً ملات را می‌سوزاند. چنین ملاتی به علت عدم وجود آب کافی برای هیدراتاسیون سیمان، چسبندگی و مقاومت مناسبی ندارد.

2ـ خشن نبوده، راحت پخش شود.

3ـ ترک خوردگی در آن تا حد امکان کم باشد.

ملاتی که از سیمان عادی تهیه می‌شود، خصوصیات فوق را ندارد. اولاً در برابر آجر آب خود را از دست می‌دهد. یعنی آجر آب آن را می‌کشد. برخی بنّاها برای کاستن این اثر آجر، آجرها را پیش از آجرکاری ًزنجابً می‌کنند. یعنی آنها را برای مدت معین در آب غوطه‌ور می‌نمایند. ثانیاً پخش کردن ملات ماسه سیمان چندان ساده نیست. به عبارتی این ملات خشن است . استادان بنّا برای رفع این مشکل ، به ملات سیمان، خاک رس یا آهک می‌افزایند . این مسایل متخصصان را به فکر تولید سیمانی با خواص مطلوب جهت کار بنایی واداشت. که نتیجه آن تولید سیمان پرتلند بنایی بود. در تولید این سیمان مقداری سنگ‌ آهکی را همراه سیمان آسیاب می‌کنند . با وجودیکه مقاومت این سیمان از سیمان پرتلند معمولی کمتر است (در حدود 200kg2/cm)، اما برای هدف منظور بسیار مناسب است. چرا که مقاومت خود قالبهای آجر چیزی در حدود 80kg2/cm است. لذا مقاومت زیاد ملات کارایی ندارد و در صورت رسیدن بار به این حد، آجرها خرد می‌شوند. لازم به ذکر است افت مقاومت سیمان به ازای افزودن تا 50% آهک ، در حدود 5% است. معمولاً جهت متمایز کردن سیمان پرتلند بنایی با سیمان پرتلند عادی. حداکثر 10% به آن پودر قرمز رنگ هماتیت ـ که در جزیره هرمز یافت می‌شودـ می‌زنند که نتیجه آن پودر صورتی رنگ سیمان خواهد بود. استاندارد شماره 3516 ایران، مشخصات سیمان پرتلند بنایی را بیان کرده است. دقت کنید از سیمان پرتلند بنایی به هیچ وجه نمی‌ توان در صنعت بتن استفاده کرد.

2ـ10ـ4ـ سیمان پرتلند آهکی

روش تولید این سیمان ـ که در آلمان به سیمان P.K.Z معروف است ـ مشابه سیمان پرتلند بنایی است با این تفاوت که در تولید سیمان پرتلند بنایی از همان پودر سنگ آهک ـ که از مواد اولیه کارخانه است ـ استفاده می‌شود؛ در حالیکه در تولید سیمان پرتلند آهکی از پودر آهک ویژه که دارای خواص معین در استانداردهای مربوط است استفاده می‌شود.

خواص این سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است . در 28 روز مقاومت 330kg2/cmمی‌ دهد و لذا می‌توان آن را در تهیه بتن به کار برد. علت عمده تولید این نوع سیمان، مساله اقتصادی است.

2ـ10ـ5ـ سیمان پرتلند سفید

رنگ سیاه سیمان ناشی از ترکیبات آهن و منگنز موجود درآنست. لذا جهت از بین بردن آن ، باید ترکیبات عناصر فوق تا حد امکان محدود و کم شود (کمتر از 1%) . همچنین در آسیاب سیمان به جای استفاده از گلوله‌های فلزی ـ که در اثر سایش مقداری آهن وارد سیمان می‌کنند ـ از گلوله‌های سرامیکی استفاده شود. از طرفی ترکیبات آهن در سیمان نقش کاتالیزور را داشته، از افزایش دمای پخت جلوگیری می‌کنند. در صورت حذف این ترکیبات، دمای پخت تا حدود 1800 درجه بالا می‌رود که غیر اقتصادی است. به منظور مقابله، از کاتالیزور حرارتی کرایولیت (فلرورسدیم و آلومینیوم) استفاده می‌شود. کنترلهای مختلف در تولید این نوع سیمان سبب افزایش قیمت آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی شده است.

با وجودیکه سیمان سفید فقط به دلیل مشخصه رنگ سفیدش (در نماسازی و اندود کاری) استفاده می‌شود، از لحاظ جنس باید کلیه خصوصیات سیمان پرتلند معمولی را دارا باشد. جهت تعیین میزان سفیدی این سیمان ، قرصی از آن را تهیه می‌کنند و در کنار قرص منیزیم زیر میکرسکوپ قرار می‌دهند. به هر قرص نوری یکسان می‌تابانند و میزان انعکاس از هر یک را محاسبه می‌کنند. با توجه به آنکه مبنای سنجش سفیدی سیمان، میزان بازتاب نور از سطح قرص منیزیم است، درجه سفیدی عبارتست از نسبت بازتاب نور توسط قرص سیمان سفید به بازتاب نور توسط قرص منیزیم . حداقل لازم برای این نسبت 80% در نظر گرفته شده است.

2ـ10ـ6ـ سیمان پرتلند رنگی

گاهی لازم است به دلایل نماسازی یا متمایز کردن قسمتی از سازه، بخواهیم بتن رنگی داشته باشیم. در اینصورت باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده کرد. بدین منظور ، هنگام آسیاب نهایی سیمان ، کلینکر را با حداکثر 10% مواد رنگی (براساس جدول 2ـ3) آسیاب می‌کنند تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا کند. در صورتیکه بخواهند سیمان با رنگهای تیره تولید شود، از کلینکر سیمان پرتلند معمولی و در صورت لزوم به دستیابی به رنگهای روشن ، ازکلینکر سیمان پرتلند سفید استفاده می‌کنند.

جدول 2ـ3: مواد رنگ ساز مختلف برای تهیه سیمانهای رنگی گوناگون

به طور کلی مواد رنگی ساز باید دو خصوصیت عمده داشته باشند که عبارتنداز:

1- خنثی باشند. یعنی در واکنشهای هیدراتاسیون سیمان شرکت نکنند.

2ـ پایدار باشند. یعنی رنگ حاصل از آنها در اثر تابش آفتاب ، شرایط جوی و … تغییر نکند.

سیستم صحیح دستیابی به بتن یا سیمان رنگی همان است که ذکر کردیم. یعنی رنگ باید هنگام آسیاب شدن به سیمان افزوده شود . افزودن رنگ به بتن در کارگاه هنگام ساخت بتن صحیح نیست و کیفیت یکنواخت و قابل قبولی ندارد. این نوع سیمان در ایران تولید نمی شود.

2ـ10ـ7ـ سیمان ضد آب

قبلاً دیدیم که سیمان انبار شده در اثر جذب آب یا فاسد می‌شود. در صورتیکه بخواهند سیمانی را برای مدت طولانی یا در محیط مرطوب انبار کنند،آن را به صورت  ضد آب می‌سازند. بدین صورت که هنگام آسیاب کلینکر، درصدی اسیدهای چرب (اسید اولئیک ، اسید استئاریک یا اسید لاکتیک) به آن می‌افزایند . در این صورت لایه‌ای از چربی دور دانه‌های سیمان را گرفته ، از رسیدن رطوبت CO2 یا به آنها جلوگیری می‌کند. لذا این سیمان در انبار فاسد نمی‌شود. اما هنگامیکه با شن و ماسه در میکسر می‌ریزد، لایه چربی به علت اصطکاک بین سنگدانه‌ها و ذرات سیمان از بین می‌رود و سیمان به صورت عادی عمل می‌‌کند. این سیمان نیز در ایران تولید نمی‌شود.

2ـ10ـ8 ـ سیمان حفاری

کاربرد این سیمان منحصر در چاه‌های نفت است. در حفاریهای نفتی که عمق آن گاهی به حدود 6000 متر نیز می‌رسد، جهت جلوگیری از ریزش دیواره‌ها با قرار دادن لوله‌هایی درون چاه ، پشت آن را دوغاب سیمان ترزیق می‌کنند. سیمان مصرفی برای این منظور باید تامین کننده خصوصیات زیر باشد:

1ـ زمان گیرش اولیه آن طولانی (در حدود 3 ساعت) باشد تا فرصت کافی برای پمپ کردن آن به اعماق پایینی زمین وجود داشته باشد.

2ـ از آنجا که در دما در اعماق پایینی زمین ممکن است تا حدود نیز برسد، باید در برابر حرارت مقاوم باشد.

3ـ چون لایه ریزی آن از پایین به بالاست، مقاومت سیمان باید پس از گیرش به سرعت افزایش یابد. سیمان مناسب برای این اهداف، سیمان حفاری یا سیمان چاه‌های نفت است که بسیار گرانقیمت تر از سیمان پرتلند معمولی است و هرگز نباید از آن برای منظور دیگری استفاده کرد. در صورت ساخت بتن با این سیمان، این بتن تا چند روز حالت خمیری دارد و دیر سفت می‌شود. اما پس از سفت شدن مقاومت بسیاری بالایی خواهند داشت و تخریب آن فوق‌العاده دشوار است.

2ـ10ـ9ـ سیمان گسترش یابنده

جمع شدگی یکی از خصوصیات سیمان است که اگر تحت کنترل در نیاید، موجب بروز خساراتی خواهد شد. بحث جمع شدگی و راه‌های مقابله با آن ، مفصل و نیازمند مجال دیگری است. سیمان گسترش یابنده، نوعی سیمان است که در آن به گونه‌ای با مساله جمع شدگی مقابله شده است . در این سیمان ـ که اولین بار توسط دانشمند فرانسوی به نام لوزیه تهیه شد ـ به سیمان موادی می‌افزایند که هنگام مصرف منبسط شود و جمع شدگی سیمان را جبران کند. انبساط مذکور تحت کنترل است و یا برابر میزان جمع شدگی است که در این صورت سیمان حاصل ، بدون جمع شدگی است و یا بیش از آن است که در این صورت سیمان حاصل ، منبسط شونده یا پف کننده است. جهت تولید این نوع سیمان ، کلینکر را با درصدی مواد منبسط شونده آسیاب می‌کنند. لوزیه، مخلوط سنگ گچ ، گچ معمولی و سنگ بوکسیت را با هم حرارت داد و ترکیب سولفوآلومینات کلسیم را بدست آورد و از آنجا که این ماده در مجاورت با آب منبسط می‌شود، از آن به عنوان ماده مورد نیاز استفاده کرد. این فرایند در حقیقت حمله مصنوعی سولفاتها به حساب می‌آمد. ولی جهت کنترل این حمله و انبساط ، از ماده تثبیت کننده ًسرباره کوره آهن گدازی استفاده کرد. البته امروزه مواد گوناگون به عنوان ماده گسترش یابنده به کار می‌روند. سیمانها از لحاظ گسترش یافتن به چهار دسته به شرح جدول 2ـ4 تقسیم می‌شوند. نکته‌ای که در ارتباط با استفاده از این سیمانها باید متذکر شد، آنست که شیوه مصرف دقیقاً مطابق با آنچه تولید کننده بیان کرده باشد. در غیر این صورت ممکن است نتیجه مطلوب حاصل نشده ، خساراتی هم به بار آید .

نوع سیمان                                   میزان انبساط

بدون جمع شدگی                          حداکثر تا 4 میلیمتر در متر

با انبساط کم                                 4 تا 8 میلیمتر در متر

با انبساط متوسط                           8 تا 12 میلیمتر در متر

با انبساط زیاد                               12 تا 15 میلیمتر در متر

جدول 2ـ4 : انواع سیمان از لحاظ میزان گسترش یافتن

سیمانهای گسترش یابنده کاربردهای خاصی دارند که به برخی از آنها اشاره می‌شود.

الف ـ ترمیم روسازیهای بتنی

در روسازیهای بتی که یکپارچگی سطح مهم است، در صورتیکه بخشی از سطح سوراخ یا کنده شود، جهت پرکردن آن باید از سیمان گسترش یابنده استفاده کرد تا پس از حاصل کردن گیرش، منبسط شده ، کاملاً به دیواره‌های سوراخ بچسبد و یکپارچگی سطح را حفظ کند و از ظاهر شدن شکاف و درز جلوگیری نماید.

ب ـ ترمیم مخازن سیالات

در صورت بروز ترک یا درز در دیواره‌های بتنی مخازن سیالات ، ترک حاصل را نمی‌توان با سیمان عادی ترمیم کرد. چرا که پس از حاصل کردن گیرش ، باز در اثر پدیده جمع شدگی ، درز کوچکی باقی می‌ماند. بدین منظور از سیمان گسترش یابنده استفاده می‌کنند تا با فشار آوردن به دیواره‌های ترک ، آن را به خوبی مسدود نماید.

ج ـ ترمیم قوسها

قوسها سازه‌هایی هستند که نیروهای قائم را به صورت نیروهای فشاری به پی منتقل می‌کنند(شکل 2ـ23). لازمه این عملکرد، یکپارچه بودن عناصر سازنده قوس است. در صورت بروز انقطاع در این عناصر ، محل قطع باید به وسیله سیمان منبسط شونده ترمیم شود تا یکپارچگی فوق تامین گردد.

د ـ نصب ستونهای بلند

هنگام نصب ستونها باید در شاغولی بودن آنها بسیار دقت کرد. در غیر این صورت ستون کج نصب می‌شود که باعث خارج شدن بار از محور بارگذاری و تحمیل ممان خروج از مرکز می‌گردد. این مساله مخصوصاً در ستونهای بلند بسیار اهمیت دارد. چرا که انحرافات اندک پای ستون، در ارتفاعات به وضوح ظاهر می‌شود.

جهت نصب اینگونه ستونها ، آنها را بر روی صفحاتی فلزی جوش داده، به محل منتقل می‌کنند. بر روی صفحات سوراخهایی جهت عبور پیچ است. این پیچها قبلاً در پی تعبیه شده‌اند. با قرار دادن صفحات فلزی روی پیچها و تنظیم مهره‌های مربوط ، ستون را به صورت شاغول در می‌آورند. آنگاه اطراف صفحه تا روی پی را بسته ، درون آن را دوغاب سیمان گسترش یابنده تزریق می‌کنند تا پس از کسب مقاومت ، هم ستون شاغول باشد و هم قدرت باربری سیستم تامین شود.

2ـ11 ـ سیمان پرآلومین (برقی)

در خاتمه بخش سیمان، آشنایی با یک سیمان غیر پرتلند به دلیل خواص جالب آن مناسب به نظر می‌رسد. به دنبال کشف مساله حمله سولفاتها، یک دانشمند فرانسوی به نام ژول برد تحقیقاتی را جهت دستیابی به سیمانی مقاوم در برابر سولفاتها آغاز کرد. نتیجه این تحقیقات ، دستیابی به سیمان پرآلومین بود. در تولید این سیمان حدود 40% سنگ آهک را با 40% بوکسیت مخلوط نموده، 20% مواد دارای آهن و سیلیس می‌افزاییم و مخلوط را درون کوره حرارت می‌دهیم. کوره تولید سیمان برقی دارای یک قسمت قائم و یک قسمت افقی است که دما در قسمت افقی به بالاترین حد یعنی حدود 1600 درجه می‌رسد. در این دما ـ برخلاف روند تولید سیمان پرتلند که 25% مواد ذوب می‌شوند ـ کلیه مواد اولیه به صورت مذاب در می‌آیند. مواد مذاب از انتهای کوره خارج می‌شوند و داخل سینیهایی می‌‌ریزند تا به سرعت سرد شوند . حاصل، ورقه‌های شیشه‌ای مانند است که به دستگاه خردکن می‌روند و به صورت قطعات کوچکی در می‌آیند. این قطعات ، کلینکر سیمان برقی می‌باشند. کلینکر سیمان برقی را به آسیاب می‌برند و بدون افزودن هیچگونه ماده‌ای آن را آسیاب می‌کنند. نتیجه فرایند ، سیمان پرآلومین است که دارای رنگی تیره‌‌تر از سیمان پرتلند معمولی (تقریباً سیاه) می‌باشد. همانطور که گفته شد، هدف از تهیه این سیمان، مقاومت در برابر حمله سولفاتها، بود که به خوبی انجام پذیرفت. بعداً دیده شد که مقاومت این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بسیار سریعتر افزایش می‌یابد؛ به گونه‌ای که در یک روز، مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند عادی را بدست می‌دهد (شکل 2ـ25). با توجه به اینکه این کشف، پس از جنگ جهانی دوم و آغاز دوران بازسازی در اروپا صورت پذیرفت، سیمان پرآلومین با اقبال فراوان و مصرف گسترده‌ای مواجه شد. لکن برخی‌ سازه‌هایی که در آن این نوع سیمان به کار رفته بود، خراب می‌شد. مدتها علت این امر پوشیده بود تا نهایتاً در دهه 1960 پدیده تبدیل کشف گردید. دانشمندان نشان دادند که این سیمان در دمای بین 20 تا 30 درجه مخصوصاً در محیطهای مرطوب دچار تغییرات شیمیایی شده ، چسبندگی خود را از دست می‌دهد که این امر باعث تخریب سازه‌های این نوع سیمان است. کشف پدیده تبدیل ، مصرف سیمان پرآلومین در کارهای ساختمانی را ممنوع کرد . امروزه کاربرد این سیمان در دماهای بسیار بالا یا پایین است؛ مثلاً در مناطق قطبی یا استوا. لکن مهمترین کاربرد آن ، استفاده به عنوان سیمان نسوز است. این سیمان تا دمای حدود 1600 درجه را به خوبی تحمل می‌کند و لذا می‌توان از آن در چسباندن آجرهای نسوز درون کوره سیمان بهره جست.

کد مطلب : 503

تاکنون روش استانداردی برای طرح بتن های خود تراکم ارائه نشده است، بلکه محققان مختلف براساس مجموعه ای از اصول اولیه که گاه برای بتن های معمول مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین براساس نتایج مخلوطهای آزمایشی که به صورت آزمون و خطا ساخته می شوند، اقدام نموده و در برخی موارد نیز توصیه‌هایی برای کوتاه کردن مسیر طراحی و کم کردن تعداد مخلوطهای آزمایشی ارائه نموده اند.

چنانچه بتوان با افزایش تراکم سنگدانه‌ها، فضای بین دانه‌ها را به حداقل ممکن کاهش داد، ساختار بتن، یک ساختار متراکم با حداقل نفوذپذیری خواهد بود که حجم خمیر سیمان نیز در آن کاهش پیدا کرده و در نتیه دوام بتن افزایش می‌یابد. البته این مسئله در بتن های خود تراکم که معمولاً حجم خمیر سیمان در آنها زیاد است. نه تنها سبب متراکم شدن و افزایش دوام می‌شود، بلکه در کاهش جمع شدگی و خزش نیز موثر خواهد بود.

پژوهشگران متعددی روی این موضوع کار کرده‌اند که از جمله اولین آنها تحقیقات انجام شده در سال 1907 توسط فولر و تامسون را می توان نام برد. در نظریه فولر تامسون نحوه توزیع دانه‌ها در مصالح سنگی (سنگدانه) به گونه ای انتخاب می شود که دانه های کوچک در بین فضای دانه‌های بزرگتر قرار بگیرد و فضای خالی به حداقل ممکن کاهش یابد. این نوع منحنی ها، که اصطلاحاً به منحنی‌های دانه بندی ایده‌آل[1] موسوم هستند به علت برخی مشکلات و محدودیت‌ها، کم‌کم دچار تغییراتی شده و به جای آنها منحنی‌هایی با عنوان منحنی‌های مطلوب[2]، مطرح شدند، که در ادامه به صورت اجمالی مورد بررسی قرار می‌گیرند.

منحنی‌های دانه بندی مطلوب براساس آزمایشهای تجربی و محاسبات نظری، ارائه گردیده است، که از این دسته می‌توان به منحنی‌های بولومی[3]، فولر، گراف[4] و ریسل[5] اشاره کرد. در بین این منحنی‌ها، رابطه فولر نتایج بهتری را داده است:

کد مطلب : 493

کد مطلب : 492

آب انداختگی به دو شکل در بتن اتفاق می‌افتد:

آب انداختگی نرمال: آب انداختگی بصورت یکنواخت در تمام سطح اتفاق می‌افتد که معمولا در مقاطع با عمق کم‌تر رخ می‌دهد مانند دال، سقف و … (در این نوع آب انداختگی ذرات سیمان، ذرات ریز ماسه به همراه آب در سطح بتن بصورت یکنواخت جمع می‌شود و تفاوت رنگ با بتن اصلی به دلیل پخش یکنواخت قابل تشخیص نمی‌باشد)

آب انداختگی کانالی: آب انداختگی در حال افزایش (به صورت چشمه) در مسیر‌های خاص که معمولا در مقاطع با عمق بیشتر مانند دیوار، پی‌ها و … (در این نوع آب انداختگی ذرات سیمان، ذرات ریز ماسه به همراه آب در سطح بتن با یک رنگ متفاوت و به صورت چشمه ای جمع می‌گردد)

در حقیقت آب انداختگی در بتن به علت عدم توانایی ذرات جامد در نگه داشتن همه آب مخلوط بین خود و جلوگیری از ته نشین شدن آنها می‌باشد و معمولا بعد از سخت شدن بتن متوقف می‌گردد. عامل اصلی در نرخ آب انداختگی بتن نسبت آب به سیمان می‌باشد و با بالاتر رفتن آن میزان آب انداختن بتن افزایش می‌یابد. همچنین نوع سیمان و میزان ریزدانه‌های بتن (فیلر) نیز روی نرخ آب انداختگی تاثیر دارند. بتن با سیمان ریزتر و فیلر مناسب نرخ آب انداختگی کمتری خواهد داشت. همچنین نرخ آب انداختگی بتن به ارتفاع بتن (فشار بتن) نیز ارتباط مستقیمی دارد و با افزایش ارتفاع، نرخ آب انداختگی افزایش می‌یابد.

آب انداختگی بتن لزوما عملی زیانبار نیست واگر این عمل دست نخورده بماند و آب سطحی بخار شود، نسبت آب به سیمان موثر مخلوط پایین می‌آید و مقاومت افزایش می‌یابد. ولی لایه سطحی را سست می‌کند و مقاومت سایشی را پایین می‌آورد. همچنین بخشی از آب در هنگام بالا آمدن در زیر سنگدانه‌های درشت محبوس شده و چسبندگی سنگدانه به خمیر سیمان را کاهش می‌دهد و چون این فضاها در یک جهت قرار می‌گیرند، نفوذپذیری بتن را در صفحه افقی افزایش می‌دهد.

کد مطلب : 488

تصاویر اجرای کفپوش سخت بتنی توسط کلینیک بتن ایران.

کلینیک بتن ایران،همراه حرفه ای های عمران

کد مطلب : 487

بَسپار یا پلیمر (به انگلیسی: polymer) :

ماده‌ای شامل مولکول‌های بزرگی است که از به هم پیوستن واحدهای کوچک تکرار شونده که تکپار یا مونومر نامیده می‌شود، ساخته شده است.

بسپارها به دو دسته بسپارهای طبیعی و بسپارهای مصنوعی تقسیم می‌شوند. البته بسپارها را به روش های مختلف دیگری نیز دسته بندی نیز می‌کنند. دسته بندی زیر بر اساس ساختار بَسپار انجام شده است.بسپارها از نظر اثر پذیری در برابر حرارت به دو دسته گرمانرم‌ها (ترموپلاستیک‌ها ) و گرماسختها (ترموست‌ها ) تقسیم می‌شوند. گرمانرم‌ها ، پلیمرهایی هستند که در اثر گرم کردن ذوب می‌شوند در حالی که گرماسختها، بسپارهایی هستند که در اثر گرما ذوب نمی‌شوند بلکه در دماهای بسیار بالا به صورت برگشت ناپذیری تجزیه می‌شوند. بسپارها دارای خواص ویسکو الاستیک هستند و منشا این پدیده، در گرمانرم‌ها   گره خوردگی زنجیره‌ها و در گرماسختها  گره خوردگی زنجیره‌ها و اتصالات شبکه ای آن ها در هم است.

پلیمرها به سه گروه اصلی ترموپلاستیک‌ها، ترموست‌ها و الاستومرها تقسیم می شوند که بعضی انواع آن از نظر خواص فیزیکی و کاربردهای آنها بیان شد. نتیجه حاصل از بررسی انواع مختلف پلیمرها مشخص می‌کند که هر سه گروه مذکور داری مقاومت شیمیایی بسیار بالا در برابر اسیدهای معدنی بوده و تقریباً همه آنها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید، بسیار حساس هستند.

ترموپلاستیک‌ها با توجه به خواص مکانیکی و شیمیایی مناسب، در بسیاری کاربردهای صنعتی نظیر لوله‌ها و تجهیزات انتقال، تجهیزات الکتریکی، پوشش‌ها، اتصالات و نظایر آن استفاده می‌شوند.

ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستیک‌ها دارای مقاومت خوردگی پایینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع محدود به ساخت لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌های محفاظ، عایق‌کاری، چسبنده‌ها و … می شود.

الاستومرها نیز به عنوان مواد پوشش‌ مخازن، تانکها و لوله‌ها استفاده شده و از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیاها و نمکها مقاوم هستند.

حال به تفصیل ترموست‌ها میپردازیم:

ترموست‌ (به انگلیسی: Thermoset) یا گرماسخت :

به پلیمرهایی گفته می‌شود که در اثر اعمال حرارت در آنها پیوندهای عرضی با واکنش‌های شیمیایی ایجاد می‌شود و در نتیجه وزن مولکولی متوسط آنها بالا رفته و به حالت یکپارچه صلب درمی‌آیند. معمولا این رزبنهای مایع پس از ترکیب با هاردنر یا خشک کن و یا عامل تسریع کننده واکنش شروع به واکنش غیرقابل برگشت کرده و سخت میگردند. از این نوع رزینها میتوان به رزین پلی استر، وینیل استر ، اپوکسی و … نام برد.

مزایای پلیمر ترموست یا Thermosetting

1) پلیمرهای ترموست نسبت به پلیمرهای ترموپلاستیک قابلیت و عملکرد تحمل بار در درجه حرارت و فشار بالاتر را دارند (به دلیل این که فرآیند تشکیل این گونه پلیمرها دارای مراحل مختلف تشکیل چون liquid state , low viscousity و … می باشد)

2) پلیمرهای ترموست دارای وزن مولکولی کم و به صورت مایع یا ویسکوزیته پایین هستند که با استفاده از رادیکالهای آزاد در پیوند آنها به صورت جامد در می آیند.

3) پلیمرهای ترموست پایداری حرارتی مناسبی دارند.

4)پلیمرهای ترموست دارای مقاومت شیمیایی مناسب هستند.

Good thermal stability & suitable chmical resistance

5) عملکرد مناسب در برابر خزش و آسودگی تنش

Creep & stress relaxation

– معایب پلیمر ترموست یا Thermosetting

1- عمر کوتاه Short shelf life

2- بر اثر ترکیب با ماده عمل آوری یا Curing agent

الف) کرنش نهایی کم در زمان گسیختگی دارد

ب) مقاومت کم در برابر ضربه

ترموست‌ها به دو دسته تقسیم میشوند:

الف)پلی اورتان ها ب )پلاستیک های فوران

الف – پلی اورتان ها(PUR)

این پلیمرها در فرمهای مختلف نظیر فوم های انعطاف پذیر و سخت،الاستومرها و رزبنهای مایع استفاده می شوند. پلی اورتان ها در برابر اسیدها و بازهای قوی و حلال های آلی دارای مقاومت خوردگی پایین هستندو فوم های انعطاف پذیر عمدتاً برای کاربردهای خانگی (نظیر بسته بندی) استفاده می شوند، در حالیکه فوم های سخت به عنوان مواد عایق حرارتی برای انتقال سیالات کرایوژنیک و محصولات غذایی سرد بکار گرفته می شود.

انواع پلی اورتان:

چنان که اشاره شد در فرمول بندی پلی اورتان می توان از واکنشگرهای گوناگونی بهره گرفت. در نتیجه این خانواده از بسپارها دامنه ای گسترده از مواد سخت، خشک و فشرده را دربرمی گیرد. پلی اورتان ها را می توان چنین طبقه بندی کرد:

– فوم نرم سبک مناسب برای تهیه انواع مبل، صندلی خودروها و تخت خواب – فوم سخت سبک که در تهیه عایق های گرمایی به کار می رود. – الستومر جامد نرم (لاندا) الستومر سبک که در تولید کفش کاربرد دارد. -پالستیک نرم که برای تولید نوار و تسمه مناسب است – . پالستیک جامد سخت که در دستگاه های الکترونیکی، حسگرها و مدارهای خودروها استفاده می شود.

کاربردها :

هزینه تولید از جمله نکته هایی است که در کاربردهای یک ماده باید مورد توجه قرار گیرد. پلی اورتان های آلیفاتیک از انواع آروماتیک آن گران ترند. از این رو از پلی اورتان های گران تر، بیش تر به عنوان پوشش بیرونی وسایل استفاده پوشش پلی اورتان نسبت به لک یا روغن، الیه نازک، سخت و بادوام تری ایجاد می کند در حالی که، انواع آروماتیک و ارزان تر در تولید رنگ های پایه و پوشش های اولیه کاربرد دارند.

– چسب ها: چسب های پلی اورتان کارایی گسترده ای دارند و برای مواد گوناگون شامل چوب، فلز، بتون، شیشه و پالستیک مناسبند. خاصیت ضدآب این چسب ها، آن ها را به عنوان چسب چوب کاری معرفی کرده است. این چسب ها در برابر هوا، دماهای )40-( تا 100 درجه سلسیوس پایدارند و پس از خشک شدن انعطاف پذیری زیادی از خود نشان می دهند.

– کاربرد در پزشکی :3 در ساخت وسایل پلی اورتان های گرمانرم‌ مناسب برای کارگذاشتن در بدن استفاده می شود. این انواع پلی اورتان خواص مکانیکی خوبی دارند از جمله کشش پذیری، مقاومت در برابر ساییدگی و تخریب و سازگاری زیستی خوبی نیز از خود به نمایش می گذارند. این ویژگی ها آن ها را در گروه مواد مناسب جهت کاربردهای پزشکی قرار داده است. چنان که در تهیه پلی اورتان، از پلی اترها به عنوان واکنشگر )به جای پلی اول ها( استفاده شود می توان به ماده ای مناسب دست یافت که در تهیه اعضای مصنوعی بدن مانند قلب، کلیه و ریه مصنوعی، وسایلی برای کاشت های دندان و لثه، خارج کردن مایع از بافت ها، نمایش فشار رگ، جراحی و بستن رگ ها و… به کار می روند.

تخریب پلی اورتان ها :عوامل گوناگون از جمله آبکافت، نورکافت، اکسایش، گرما و عوامل زیست شناختی می توانند به تجزیه پلی اورتان ها بپردازند. در شکل زیست شناختی، یک عامل محیطی می تواند با َک در این بسپار زمینه تخریب سطحی ایجاد تَر را در آن فراهم کند. آنزیم ها و حمله موجودات زنده ذره بینی هم چون قارچ ها و کپک ها نیز می تواند به ساختار پلی اورتان ها آسیب بزند. در این جریان، پیوندهای استری و اورتانی موجود در ساختار پلی اورتان تجزیه می شوند؛ استرها به اسید و الکل تبدیل می شوند و پیوندهای اورتانی کربامیک اسید و الکل تولید می کنند.

ب )پلاستیک های فوران

این پلاستیک ها از فنولیگ گران تر هستند، اما استحکام کششی بالاتری دارند. بعضی مواد در این دسته دارای مقاومت قلیایی بیشتر هستند. مقاومت حرارتی این پلی استرها حدود 0C80 است

کفپوش های ورزشی پلی یورتان

بر اساس استاندارد و دستور العمل های موجود، پوشش کف سالنهای ورزشی چند منظوره با مواد مصنوعی می بایست دارای قابلیت ارتجاعی، برگشت پذیری سریع توپ،قابلیت یک پارچگی سطح جهت کاهش رشد آلودگی های میکروبی و بیولوژیکی ،بالاترین نیروی جذب ضربه و مقاومت بالا در برابر نیرو های دینامیکی و استاتیکی و همچنین جلو گیری از لغزش ورزشکاران  به سبب اصطکاک و گیرایی و خواص anti slipping کفپوش اجرا شده باشد.

بدین منظور کفپوش یکپارچه و بدون درز پلی اورتان که قابلیت اجرا با در نظر گرفتن الزامات بالا را داراست به عنوان مطلوبترین کفپوش ورزشی در جامعه ورزشی شناخته شده است . 

اجرای کفپوش ورزشی پلی اورتان از 3 میلیمتر تا 12 میلیمتر اجرا شده و از بخش های زیر تشکیل شده است:

 لایه زیره کفپوش پلی اورتان: این لایه شامل گرانول یا فوم پلی اورتان و PU BINDER است. این لایه به خواص ارتجاعی سطح کمک می کند.

لایه بعد wear coat  برای افزایش مقاومت سایشی کفپوش است

لایه نهایی top coat لایه نهایی و smooth و تراز، بدون درز و یکپارچه خواهد بود.

از ویژگی های این کفپوش می توان به موارد زیر اشاره کرد:

قابلیت ترمیم نقاط آسیب دیده در زمان کوتاه و با صرفه اقتصادی

مقاومت بالا در برابر تلورانس های دما

سرعت عمل در تنظیف و شستشوی سریع

مقاومت در برابر خش و سایش

دوام و ثبات رنگ در برابر، نور مرئی ،  اشعه خورشید و ماورا بنفش  در زمان طولانی

قابلیت رنگ بندی متفاوت دارد برای آشنایی با کد استاندارد رنگ ها به سایت www.ralcolor.com مراجعه نمایید.

برای کسب اطلاعات بیشتر و آشنایی با پروژه های انجام شده ، با واحد فنی کلینیک بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

تصاویری از کفپوش های پلی یورتان ورزشی:

کلینیک بتن ایران،همراه حرفه ای های عمران

کد مطلب : 486

خاصیت نفوذپذیری و تخلخل بتن

 بتن بهترین نمونه برای توصیف یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است.تخلخل مقدار منافذ و سوراخهای داخل بتن می باشد که با درصدی از مجموع حجم ماده نشان داده می شود. نفوذپذیری نیز بیانی از چگونگی ارتباط میان منافذ می باشد. این خاصیت ها به کمک یکدیگر اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی که هنگام انقباض بوجود می آید , می دهد.

نفوذپذیری مدت زمان انتشار از منافذ , توانایی عبور آب در فشار بین منافذ ماده می باشد.نفوذپذیری با یک مقدار مشخص مثل ضریب نفوذپذیری توضیح داده می شود و عموما به ضریب "دارسی" باز می گردد. نفوذپذیری آب در یک ترکیب بتنی شاخص خوبی برای سنجش کیفیت کارایی بتن است . ضریب "دارسی" کم نشان دهنده غیر قابل نفوذ بودن و کیفیتی بالا برای مصالح می باشد.با اینکه یک بتن با نفوذپذیری کم نسبتا مقاوم می باشد , اما ممکن است هنوز نیاز به ضدآب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف ها وجود داشته باشــــد.

با وجود دانسیته (تراکم) معلوم آن , بتن یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است که می تواند با جذب آب و برخورد با مواد شیمیایی متجاوز نظیر دی اکسید کربن , مونواکسید کربن , کلراید ها و سولفات ها و دیگر ترکیبات آنها به سرعت تباه شود. اما راه دیگری نیز وجود دارد که هر آبی می تواند به عمق بتن نفوذ پیدا کند .

جریان بخــار و رطوبت ناشی از آن

آب همچنان در قالب بخار همانند رطوبت نسبی انتقال می یابد . رطوبت نسبی همان آب موجود در هوا به صورت یک گاز محلول می باشد. زمانیکه دمای بخار آب بالا می رود , آب زیاد آن فشار بخاری ایجاد میکند . آب به صورت بخار نیز به میان بتن انتقال می یابد . مسیر جریان از فشار بخار زیاد , عموما منابع , به فشار بخار کم با یک فرایند انتشار می باشد . مسیر انتشار

بسیار متکی بر شرایط محیطی است.

جریان انتشار بخار , زمانیکه اجرای ضد آب کردن در مکان هایی که فشار بخار آب موجود به صورت غیر یکنواخت می باشد , بحرانی است . چند نمونه از این موارد شامل

 استفاده از پوسته ایی که در مقابل بخار بسیار کم نفوذپذیر است , مانند یک پوشش حرکتی روی یک بتن مرطوب [ ولو اینکه پوشش رویی خشک باشد ] در یک روز گرم , در اثر فشار بخار ، فشار موجود افزایش یافته و باعث طبله شدن یا تاول زدن بتن می شود.

- بکار بردن یک اندود یا بتونه برای دیوارهای خارجی یک بنا ممکن است در صورت بقدر کافی نفوذ پذیر نبودن بتونه در مقابل بخار , رطوبت را به داخل دیوارها انتقال دهد.

- استفاده از کف با قابلیت نفوذ پذیری کم در مقابل بخار روی یک دال شیبدار در محلهای زیر سطحی در برخورد با رطوبت بالا ممکن است باعث تورق (لایه لایه شدن ) کف گردد.

عموما یک بتونه یا پوشش کم نفوذ در برابر بخار نباید روی سطح داخلی یک بنا یا سازه قرار داده شود. فشار بخار یا فشار آب برای خراب کردن و یا طبله کردن اندود عمل خواهد کرد . بعضی از انواع پوشش ها و افزودنی های کاهنده آب در بتن حرکت بخار آب را به طور قابل ملاحظه ای اصلاح می کنند و بدین صورت اجازه می دهند از آنها در قسمت داخلی استفاده شود. مثالهای اولیه پوشش های ضد آب سیمانی و مواد افزودنی تقلیل دهنده نفوذ آب می باشند.

 چگونگی عملکرد فناوری ضد آب کردن کریستالی

فناوری کریستالی دوام و کارایی ساختار بتن را بهبود بخشیده ، هزینه های نگهداری آن را پائین آورده و با محافظت کردن بتن در مقابل تاثیرات مواد شیمیایی مهاجم ، طول عمر آن را افزایش می دهد. این کیفیت کارایی بالا از راه کار با فناوری کریستالی منتج می گردد. زمانیکه فناوری کریستالی در بتن استفاده می گردد ، ضد آب کردن و دوام بتن را با پر کردن و مسدود ساختن منافذ ، شیارهای موئین ، شکافهای بسیار ریز و دیگر سوراخها بوسیله یک فرم کریستالی بسیار مقاوم حل نشدنی ، اصلاح می کند . این ضد آب بودن بر پایه دو واکنش ساده شیمیایی و فیزیکی اتفاق می افتد . بتن ماده ای شیمیایی است و زمانیکه ذرات سیمان هیدراته می شوند ، واکنش بین آب و سیمان باعث می شود [ بتن ]  شروع به سختی کند ، توده ای صلب گردد.همچنین واکنشی شیمیایی با مواد پنهان داخل بتن اتفاق می افتد .

ضد آب کردن کریستالی ، مجموعه ای از مواد شیمیایی دیگر را در [ بتن ]جمع می کند . زمانیکه مواد شیمیایی اجزاء سیمان هیدراته شده و مواد شیمیایی کریستالی در حضور رطوبت قرار می گیرند ، واکنشی شیمیایی اتفاق می افتد ، محصول نهایی این واکنش ساختار کریستالی غیر قابل حلی می باشد .

این ساختار کریستالی فقط در مکان های مرطوب می تواند اتفاق بیفتد و بدین ترتیب در منافذ ، شیارهای موئین و ترک های ناشی از جمع شدگی بتن شکل خواهد گرفت . هرجایی نشت آب صورت پذیرد ضد آب کریستالی با پر کردن منافذ و سوراخها و شکافها ایجاد خواهد گردید.

زمانیکه ضد آب کریستالی در سطوح همانند یک پوشش یا همانند عملکرد پاشش خشک روی دال بتنی تازه بکار گرفته می شود ، فرایندی به نام انتشار شیمیایی رخ می دهد. طبق نظریه انتشار ، محلول با دانسیته بالا میان محلولی با دانسیته پائین جا خواهد گرفت تا این دو متعادل گردند .

بدین سان ، زمانیکه بتن قبل از اجرای ضد آب کردن کریستالی با آب اشباع می شود ، یک محلول با دانسیته شیمیایی کم بکار برده شده است و زمانیکه ضد آب کریستالی در بتن بکار گرفته می شود ، محلولی با دانسیته شیمیایی بالا روی سطح آن ایجاد می شود که فرایند انتشار شیمیایی را راه اندازی می کند ، ضد آب کریستالی با جابجا شدن میان [ محلول با دانسیته پائین ] به تعادل می رسد .

مواد شیمیایی ضد آب کریستالی میان بتن پخش شده و در دسترس اجزای سیمان هیدراته قرار میگیرد و اجازه می دهد واکنشی شیمیایی اتفاق افتاده ، یک ساختار کریستالی شکل گیرد و همانند ماده شیمیایی ادامه می یابد تا میان آب پخش گردد . این رشد کریستالی ، پشت مواد شیمیایی مهاجم شکل خواهد گرفت . واکنش تا جایی که ترکیب شیمیایی کریستالی آب را تمام کرده و یا آن را از بتن خالی کند ، ادامه می یابد .انتشار شیمیایی ، ترکیب بوجود آمده را در حدود 12 اینچ به داخل بتن انتقال می دهد . چنانچه آب فقط 2 اینچ در عمق بتن جذب شده باشد ، در این صورت ماده شیمیایی کریستالی فقط 2 اینچ پیشرفت خواهد کرد و سپس خواهد ایستاد .در صورت ورود مجدد آب به بتن از چند نقطه دیگر در آینده ، با واکنش شیمیایی مواد ، قابلیت پیشروی تا 10 اینچ دیگر وجود دارد .

بجای کاهش تخلخل بتن همانند تقلیل دهنده های آب و روان کننده ها و فوق روان کننده ها ، ماده کریستالی ، مواد پرکننده و مسدود کننده سوراخها را در بتن به منظور ایجاد یک بخش بی عیب و پایدار از سازه ، بکار می گیرد.فرم کریستالی در داخل بتن وجود دارد و به صورت نمایان در سطح آن نیست و نمی تواند بتن را سوراخ کرده و یا به صورت های دیگری نظیر اندودها و یا سطوح پوششی آن را خراب کند .ضد آب کریستالی در برابر مواد شیمیایی با PH   بین 3 تا 11 در برخوردهای ثابت و 2 تا 12 در برخوردهای متناوب بسیار مقاوم می باشد. این ماده دمای بین 25 - درجه فارنهایت [ 32- درجه سانتی گراد ] و 265 درجه فارنهایت [ 130 درجه سانتی گراد ] را در یک حالت ثابت تحمل می کند .رطوبت ، نور ماوراء بنفش و میزان اکسیژن هیچگونه اثری بر روی توانایی عملکرد محصول ندارد

ضد آب کریستالی محافظت در مقابل عوامل و پدیده های زیر راایجاد می کند:

مانعی برای تاثیرات CO ، CO2 ، SO2 ، NO2 ، گازهای خورنده و نیز کربناته شدن می باشد. کربناته شدن فرایندی است که گازهای خارجی پدیده    خوردگی را در لایه های بتن ایجاد میکنند.آزمایش کربناتی نشان می دهد که افزایش شکل کریستالی جریان گازهای داخل بتن را کاهش می دهد . کربناتاسیون حالت قلیایی خمیر سیمان هیدراته شده را خنثی نموده و محافظت آرماتورها در مقابل خوردگی از بین میرود.

محافظت کردن از بتن در مقابل واکنش توده های قلیایی [ AAR ] با رد کردن آب به فرایند آنها در نتیجه واکنش توده ها

آزمایش انتشار گسترده یون کلراید نشان می دهد که ساختار بتنی که با ضد آب کریستالی محافظت گردیده است ، از انتشار کلراید ها جلوگیری می کند. این ساختار از فولادهای تقویتی بتن حفاظت کرده و از خرابی های ناشی از اکسیداسیون و انبساط آرماتورها پیش گیری می کند.

بسیاری از روش های سنتی حفاظت بتن نظیر اندودها و دیگر پوشش ها ، ممکن است در دراز مدت مستعد خرابی از آب و ترکیبات شیمیایی گردند در صورتیکه فناوری کریستالی منافذ و شیارهای ناشی از فرایند خودگیری و عمل آوری بتن را بسته و بتن را مقاوم می نماید.

انواع بناها و کاربرد مناسب فناوری کریستالی

فناوری حفاظت و ضد آب کردن کریستالی در دو شکل پودر و مایع وجود دارد. سه روش به کارگیری متفاوت شامل :

1-استفاده کردن بر روی یک ساختار موجود به عنوان مثال یک دیوار سازه ای یا یک دال کف

2-ترکیب مستقیم با مقدار بتن در کارگاه همانند یک افزودنی

3-پاشیدن مثل یک پودر خشک ، کاربرد سبز یا بدون رطوبت ماده خشک روی سطح بتن

 جهت اطلاعات بیشتر در زمینه محصول نفوذگر یا کریستال شونده به مشخصات فنی این محصول مراجعه فرمایید.

مشخصات فنی

کد مطلب : 482

این تصاویر مربوط به پروژه کفسازی و دیوار پوش بیمارستان به وسیله پوشش های رزینی پلی یورتان و اپوکسی می باشد که توسط تیم تخصصی پوشش های رزینی و کفپوش های بهداشتی کلینیک بتن ایران به اجرا رسیده است.

کلینیک بتن ایران،همراه حرفه ای های عمران

کد مطلب : 481

این تصاویر مربوط به پروژه کفسازی و دیوار پوش بیمارستان به وسیله پوشش های رزینی پلی یورتان و اپوکسی می باشد که توسط تیم تخصصی پوشش های رزینی و کفپوش های بهداشتی کلینیک بتن ایران به اجرا رسیده است.

کلینیک بتن ایران،همراه حرفه ای های عمران

کد مطلب : 473

تاریخچه بتن خود تراکم

 بتن یکی از مسائل مهم است که دهه‌ها توجه و تحقیقات را به خود اختصاص داده است. در ژاپن نیز سالهای متمادی بر روی این موضوع پژوهش صورت گرفته است. یکی از معیارهای مهم برای رسیدن به بتن با دوام مناسب، متراکم کردن بتن است. اما کاهش تعداد کارگران فنی و حرفه ای که بتوانند این کار را به نحو مناسب انجام دهند، مشکلات زیادی را در سالهای قبل بوجود آورده بود. یکی از راههای اساسی برای رفع این مشکل، استفاده از بتن هایی بود که بتوانند تحت وزن خود در قالب و در تمام زوایا و گوشه‌ها متراکم شوند. بدون اینکه نیاز به لرزش و  نیروی خارجی داشته باشند. به این علت بتن خود تراکم نخست در سال 1986 توسط اوکامورا (okamura) در ژاپن پیشنهاد شد. در پی آن مطالعات و آزمایش‌های اساسی در دانشگاه توکیو توسط اوزاوا (ozawa) و میکاوا (meakawa) برای توسعه این بتن صورت گرفت. اولین نمونه این نوع بتن در سال 1988 با استفاده از مواد  و مصالح موجود در بازار ساخته شد و نتایج مناسبی از نظر جمع شدگی ناشی از خشک شدن و سخت شدن، گرمای هیدراسیون، سختی و سایر خواص به دست آمد که در مقاله ای منتشر شد. در ابتدا این بتن، بتن توانمند[1] (HPC) نامگذاری شد و سه خاصیت اصلی برای تعریف آن در نظر گرفته شد:

بتن تازه : تراکم پذیر

سنین اولیه: جلوگیری از معایب اولیه

بتن سخت شده: محافظت در برابر عوامل خارجی

اما همزمان، آیتسین و همکارانش، بتن HPC را به عنوان بتنی معرفی کردند که دارای مقاومت و دوم بالا در اثر نسبت آب به سیمان پایین باشد. بنابراین نام این نوع بتن توسط اوکامورا و همکارانش تغییر یافت و تحت عنوان «بتن خود تراکم توانمند» یا بطور خلاصه «بتن خود تراکم» نامگذاری شد. تفاوت بتن SCC با بتن HPC در این است که در بتن توانمند، جریان پذیری تنها تا حدودی بهبود یافته است، اما این بتن نمی‌تواند تحت وزن خود، قالب و یا فواصل بین تقویت کننده ها را پر کند، به عبارت دیگر بتن HPC کماکان به عملیات لرزش نیاز دارد.

در سال 1989پروفسور اوکامورا و همکارانش، یک کارگاه تخصصی در زمینه بتن SCC در دانشگاه توکیو ارائه کردند، بیش از 100 متخصص از مراکز تحقیقاتی و شرکت های بزرگ در این کارگاه شرکت داشتند، که باعث گسترش تحقیقات روی این موضوع در مراکز مختلف شد. در اوایل دهه 1990، استفاده از بتن خود تراکم در برخی پلها و سازه ها در ژاپن آغاز شد. ارائه مقالات تخصصی در کنفرانس بین المللی CANMET & ACI در سال 1992 و به دنبال آن کارگاه تخصصی بانکوک در 1994 و کنفرانس ACI در سال 1996 توجه به بتن خود تراکم را در سطح دنیا افزایش داد. در سال 1996 کشورهای اروپایی یک کنسرسیوم تشکیل داده و پروژه‌ای را با عنوان «تولید و محیط کاری بهبود یافته با استفاده از بتن خود تراکم» آغاز کردند. موفقیت این پروژه باعث گسترش سریع‌تر SCC در پروژه های مختلف ساختمانی اعم از پیش ساخته یا بتن‌ریزی در جا شد. امروزه بتن خود تراکم همزمان با کشور ژاپن، در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی کشورهای اروپایی، کانادا و آمریکا موضوع بحث بررسی و اجرای سازه‌های بتنی است. دستورالعمل‌هایی مانند (EFNARC) برای این بتن تهیه شده و استفاده از آن در بسیاری از کشورهای دنیا رو به توسعه است.

در ایران نیز استفاده از بتن خود تراکم از چند سال قبل آغاز شده و از مزایای آن بهره گرفته شده است. برای مثال می‌توان از مصرف بتن خود تراکم در لاینینگ تونل رسالت تهران، کتیبه‌ها و عناصر تزئینی در طرح توسعه حرم حضرت معصومه و قطعات پیش ساخته‌ برای عبور دستگاههای حفاری متروی شیراز را نام برد.

کد مطلب : 472

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و بتن خود متراکم

بتن پر مصرف‌ترین مصالح ساختمانی است. در سال 1992 میلادی تنها در آمریکا 63 میلیون تن سیمان پرتلند به 500 میلیون تن بتن تبدیل شده است که این از نظر وزنی پنج برابر مصرف فولاد، در مدت مشابه بوده است. در بیشتر کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است. کل بتنی که در سال 91 میلادی در جهان مصرف شده است بالغ بر 3 میلیارد تن یعنی در زمان خود تقریباً یک تن به ازای هر نفر در جهان تخمین زده می شود. تنها ماده ای که بشر به این میزان مصرف می‌کند، آب است.

میزان مصرف امروز بتن در جهان بیش از 5/5 میلیون تن در سال است. بتن، چه از نظر مقاومت و چه از نظر طاقت، قابل مقایسه با فولاد نیست، اما با این حال بتن پر مصرف ترین مصالح مهندسی است. دلایل متعددی را برای این موضوع می توان ذکر نمود. مقاومت بالای بتن در مقابل آب، بر خلاف بسیاری از مصالح دیگر، از آن ماده ای مناسب برای کنترل و ذخیره کردن و حمل و انتقال آب ساخته است. از دلایل دیگر کاربرد گسترده بتن، شکل پذیری عالی آن است. بتن می‌تواند با استفاده از قالب مناسب، به شکل مورد نظر در‌ آمده، برای ساخت اجزای مختلف سازه به کار رود. علت این امر خاصیت شکل پذیری بتن تازه است که به راحتی به درون قالب‌ها با شکل‌های مختلف ریخته می‌شود. پس از چند ساعت قابل باز شده و در جایی دیگر مصرف می‌شود و بتن به شکل مورد نظر، و به صورت جسم سخت شده و مقام در می آید.

از دلایل دیگر کاربرد وسیع بتن در ساختمان و سازه‌های مختلف، سهولت دسترسی و ارزانی نسبی این مصالح است. مصالح اصلی تشکیل دهنده بتن، یعنی سیمان پرتلند و سنگدانه، امروزه تقریبا در همه جا در دسترس است و نسبتاً ارزان محسوب می‌شود. به علاوه در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی، تولید بتن نیاز به انرژی اولیه کمتری دارد، زیرا مقادیر زیادی از مواد زائد و ضایعات صنعتی می‌توانند مجددا به عنوان مواد سیمانی یا سنگدانه در ساخت بتن مصرف شوند. بتن می تواند برای تحمل بارها، محصور کردن فضاها، پوشش سطوح و پر کردن حجم‌ها در عموم سازه‌ها به کار رود. به نظر می‌آید کاربرد بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی در آینده گسترش بیشتری داشته باشد.

در عین حال استفاده مناسب از بتن مستلزم آگاهی از مشخصات مواد، واکنش‌های بین تشکیل‌دهنده ها، رعایت نکات فنی مختلف در طرح اختلاط مواد و اجرا می‌باشد، تا ماده ای با مشخصات فنی مورد نظر، با مقاومت، دوام و عملکرد مناسب به دست آید. به این منظور یکی از مواردی که در سازه های بتنی در بیشتر اوقت نیاز است، لرزاندن بتن با روش های مختلف است، تا با کاهش تخلخل و هوای درون بتن، مقاومت لازم به دست آید و از شکل گیری بتن معیوب جلوگیری شود. عملیات لرزاندن (ویبره) از مشکلات اساسی در این صنعت به شمار می رود. با توسعه روزافزون مصرف بتن در انواع ساختمان‌ها و کمبود نسبی کارگران ماهر و یا سهل انگاریهای آنان در کارگاهها و یا به دلیل مزاحمت‌های جسمی و روحی و یا هزینه لرزاندن بتن در هنگام ریختن بتن در قالب، به ویژه در مواضعی که تراکم میلگرد وجود دارد، عمل لرزاندن، به طور کامل و صحیح انجام نگرفته و در نهایت مشخصات مکانیکی مطلوب بتن حاصل نمی شود. بنابراین ساخت بتن بدون نیاز به لرزاندن، هموره هدف مهمی برای تکنولوزیست‌های بتن بوده است. آنها کوشیده‌اند با استفاده از مواد افزودنی شیمیایی مختلف و تغییر در مقادیر مصالح طرح اختلاط به این مهم دست یابند و بتن را از نقص های اجرایی لرزاندن رها سازند.

ابداع بتن خود متراکم [1] یا SCC نتیجه این تلاشها بوده است. امروزه استفاده از بتن خود متراکم نه تنها به مجریان پروژه‌های بزرگ برای حل مشکلات عدم کارایی و یا ضعف اجرایی کارگران کمک می کند، بلکه موجب صرفه جویی‌های چشمگیری در مدت زمان اجرا و هزینه ها می شود. با ابداع فوق روان کننده های نسل جدید که حاصل تلاش پژوهشگران ژاپنی بوده است، امروزه می‌توان ضمن به دست آوردن روانی زیاد، از ایجاد جداشدگی نیز جلوگیری کرد. البته قبل از آن نیز افزایش روانی بتن از طریق مصرف مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده امکانپذیر بوده است، ولی چنانچه از این طریق روانی بتن بیش از حد معین افزایش یابد، جداشدگی در بتن اتفاق افتاده و به کیفیت بتن صدمه می زند. از آن جایی که احتمال جدایی اجزای بتن با زیاد شدن قابلیت تغییر شکل، افزایش می‌یابد، لازم است تا یک تعادل بین تغییر شکل زیاد و مقاومت زیاد در برابر جداشدگی ایجاد نمود. در واقع دلیل این که همواره برای بتن های رایج، بالاترین قوام یا لزجت قابل کار کردن توصیه می شود، این است که از خطر جدایی اجزای بتن جلوگیری شودف که این به معنای کاهش شکل پذیر است. بنابراین باید ضمن استفاده از انواع مناسب فوق روان کننده ها، لزجت مخلوط را در حد مناسبی حفظ کرد تا از جداشدگی ملات از سنگدانه جلوگیری شود. برای این منظور از مقادیر مناسب پودرها و پرکننده های معدنی و در صورت لزوم از مواد اصلاح کننده لزجت[2] (VMA) استفاده می شود.

مواد پودری یا افزودنی‌های معدنی، اساسا مواد آسیا شده ریزدانه ای هستند که امروزه در صنعت بتن جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده اند. این مواد برای بهبود خواص بتن تازه، بتن سخت شده و دوام بتن استفاده می‌شوند. مواد افزودنی معدنی را می توان به سه گروه مواد با فعالیت کم، مواد سیمانی یا چسبنده و مواد پوزولانی تقسیم کرد که در جای خود راجع به آن بحث خواهد شد.

از جمله خواص مهم بتن که در اکثر سازه‌ها مورد توجه خاص است، کسب مقاومت لازم در برابر آتش است. اگر چه بتن یک ماده غیر قابل سوختن است، اما این لزوماً به معنای مقاومت زیاد در برابر آتش نیست، زیرا مقاومت در برابر آتش مفهومی متفاوت از قابلیت اشتعال مواد دارد. برای درک بهتر این موضوع، مفاهیم اصلی مربوط به رفتار مواد در برابر آتش و آزمایش‌های آتش در فصل سوم ارائه شده است.

مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش، در واقع به نوعی انعکاس وابستگی خواص آنها به دما است. با بالا رفتن دما، خواص حرارتی و فیزیکی ماده تغییراتی خواهد داشت. این تغییرات، چگونگی انتقال حرارت به داخل ماده، تغییرات ابعادی، چگونگی نیروهای فیزیکی و شیمیایی بین مولکول‌ها و ذرات ماده و در نتیجه مقاومت مکانیکی آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. چگونگی تغییرات خواص مواد با افزایش دما و ارتباط آن با رفتار مصالح در برابر آتش نیز در فصل سوم بحث می شود.

رفتار بتن در برابر آتش موضوع پیچیده ای است. بتن به طور معمول از حدود 25% حجمی سیمان و 75% حجمی سنگدانه تشکیل شده است. هر دوی اینها می‌توانند تاثیر بالایی در رفتار بتن در برابر آتش داشته باشند. همچنین هر یک از مواد افزودنی می توانند بر روی مقاومت و رفتار بتن در برابر آتش موثر باشند. به علاوه، نوع بتن و مقاومت آن، تاثیر بسزایی در خواص بتن در برابر آتش دارد. خواص بتن های نسبتاً جدید مانند بتن‌های مقاومت بالا، بتن های عملکرد بالا و بتن های خود تراکم در برابر آتش بسیار متفاوت از بتن های معمولی است. بویژه چگالی تراکم بالا و کاهش تخلیخل در این بتن ها، پیچیدگی‌های بیشتری را از نظر مقاومت آنها در برابر آتش ایجاد می‌نماید.یکی از پدیده هایی که باعث شکست بتن در برابر آتش می‌شود، پدیده ترکیدن (spalling) بتن در دمای بالا است. در بتن های معمولی، افزایش درصد تخلخل، کمک خوبی به افزایش مقاومت بتن در برابر آتش می‌نماید، اما این موضوع در بتن‌های مقاومت بالا مطلوب نیست، زیرا مقاومت مکانیکی کاهش می یابد. در بتن های توانمند و مقاومت بالا (HSC,HPC) و نیز در بتن خود متراکم (SCC)، زمینه ترکیدن بتن در برابر آتش متفاوت بوده و حتی بیشتر از بتن  معمولی است. در بتن مقاومت بالا، به علت ساختار فشرده بتن، انتقال بخار و رطوبت خیلی سخت‌تر رخ می‌دهد و به این علت فشار بخار زیادی می تواند در لایه‌های نزدیک به سطح ایجاد شود. یعنی بتن مقاومت بالا شرایط مساعد‌تری برای وقوع ترکیدن نسبت به بتن های معمولی دارد. بتن خود متراکم نیز که استفاده از آن در چند سال اخیر رشد بسیار سریعی داشته است، دارای مشکلات مشابهی است. برخی از کارشناسان، بتن SCC را آینده بتن می دانند که از دلایل آن حذف ویبره، کاهش کار کارگری، نمای بسیار صاف و خوب، سرعت بالاتر بتن ریزی، کاهش سر و صدای بتن ریزی (که در مناطق شهری بسیار مزاحم است)، چسبندگی خوب به آرماتور و غیره نام برده می شود. در عین حال مقاومت بتن SCC در برابر آتش و دمای بالا نیز همانند HPC کمتر از بتن معمولی است و بررسی آن جزو پژوهش‌های جدید و مورد علاقه در حال حاضر است.

تعریف بتن خود متراکم و دلایل گسترش آن

تعاریف گوناگونی از بتن خود متراکم توسط محققان مختلف ارائه شده است. طبق تعریف بارتوس، بتن خود متراکم بتنی است که تحت وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هر نوع لرزاندن، بطور کامل (حتی با وجود میلگردهای متراکم)، قالبها را پر کرده و حالت همگن بودن خود را حفظ می کند. طبق تعریف اوزاوا بتن خود متراکم تازه باید خواص زیر را داشته باشد:

الف- توانایی پرکنندگی: جاری شدن بتن خود متراکم در تمام فضاهای قالب تحت وزن خود

ب- توانایی عبور: امکان عبور از فواصل تنگ بین میلگردها و قالب تحت وزن خود.

ج- مقاومت در مقابل جداشدگی: ضمن دارا بودن خواص (الف) و (ب) باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن ریزی حفظ نماید.

امروزه برای بتن خود متراکم مشخصات کلی زیر را پیشنهاد می کنند:

الف- کارایی: از نظر کارایی یک بتن خود متراکم مناسب باید خواص زیر را داشته باشد:

- در حالت معمولی دارای جریان اسلامپ بیش از 600 میلیمتر و بدون جداشدگی باشد.

- روانی خود را به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) کند.

- توانایی مقاومت در شیب 3% درس سطح افقی آزاد (در صورت نیاز) داشته باشد.

- قابلیت پمپ شدن در لوله ها به طول حداقل 100 متر و به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) داشته باشد.

ب-مشخصات مکانیکی: از نظر مقاومت فشاری دو محدوده زیر برای بتن خود متراکم منظور می‌شود:

- مقاومت فشاری 28 روزه حدود 600-250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع

- مقاومت فشاری اولیه برای بتن های مصرفی در خانه سازی حدود 200-50 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در 15-12 ساعت اولیه و در دمای 20 درجه سانتیگراد.

ج- دوام: برای بتن خود متراکم ساخت شده نیز مانند بتن های دیگر، انتظار می‌رود تا دوام نسبت به شرایط محیطی، مقاومت در مقابل خوردگی، تهاجم سولفاتها، کلریدها و دیگر عوامل شیمیایی و مقاومت در مقابل انجماد- ذوب بنا به نیاز برآورده شود.

مزایای چشمگیربتن خود متراکم موجب گسترش سریع آن در دنیا شده است. برخی از این مزایا به شرح زیر است:

1- حذف مشکلات لرزاندن و از جمله مشکل کمبود کارگران ماهر بتن‌ریزی ویبره زن.

2- سهولت بتن ریزی و افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی

3- اطمینان از تراکم مناسب بتن، به خصوص در مقاطع تنگ و یا دارای میلگردهای فشرده که در آنها عملیات لرزاندن دشوار است.

4- مقاومت خوب در برابر جداشدگی سنگدانه

5- امکان صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت، به ویژه در پروژه های بزرگ.

6- امکان ایجاد سطوح تمام شده صاف و زیبای بتنی و در نتیجه تهیه طرح های متنوع معماری در نما.

7- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار، به ویژه در صنایع پیش ساخته بتنی.

بعلاوه حدود 7% از دی اکسید کربن تولیدی توسط صنایع، مربوط به کارخانه های تولید سیمان است. بنابراین یکی از راههای کاهش دی اکسید کربن، کاهش مشکلات گرم شدن زمین ناشی از گازهای گلخانه ای، حفظ منابع طبیعی و معدنی و حفظ محیط زیست، استفاده از انواع بتن های با عملکرد بالا و خود متراکم است که در آنها سیمان به طور موثرتری استفاده شده، یا جایگزینی سیمان به وسیله پر کننده ها در آن صورت گیرد. بنابراین این مسائل نیز می‌توانند دلایل بسیار خوبی برای گسترش بتن‌های عملکرد بالا و  خود متراکم در سطوح ملی و بین المللی باشد.

کد مطلب : 471

این تصاویر مربوط به اجرای پروژه ترمیم و آب بندی و اجرای پوشش ضد اسید بر روی سازه ی بتنی مخزن خنثی سازی واحد ABS & RUBBER پتروشیمی جم واقع در منطقه ویژه پارس جنوبی عسلویه می باشد.

کد مطلب : 470

 در دی ماه 1394 قرارداد ترمیم و آب بندی مخازن بتنی و تصفیه خانه واحد RO  کارخانه صنایع بهداشتی پرژک واقع در شهرک صنعتی ایوانکی گرمسار منعقد گردید و در تاریخ 11بهمن ماه سال 1394 به اتمام رسید وبه آن واحد محترم تحویل گردید.

 کلینیک بتن ایران،همراه حرفه ای های عمران

کد مطلب : 468

با توجه سابقه ی و پروژه های انجام شده در زمینه کفپوش های آنتی باکتریال و آنتی استاتیک و پوشش های ضد اسید و بخش های جراحی و عمومی بیمارستان و پوشش های اپوکسی و پلی یورتان ،سیستم های تصفیه فاضلاب بیمارستانی واحد فنی مجموعه کلینیک بتن ایران در اولین دوره نمایشگاه بیمارستان سازی ،تاسیسات و تجهیرات بیمارستان سازی حضور یافته است .

این نمایشگاه از دوم تا پنجم بهمن ماه سال 1394 در نمایشگاه بین المللی تهران برقرار می باشد

سالن 10و11 غرفه 36

کد مطلب : 467

 در دی ماه 1394 قرارداد ترمیم و آب بندی مخازن بتنی و تصفیه خانه واحد RO کارخانه صنایع بهداشتی پرژک واقع در شهرک صنعتی ایوانکی گرمسار منعقد گردید .

مساحت حدودی پروژه :7700متر مربع

مدت زمان اجرا :45روز 

کلینیک بتن ایران،همراه حرفه ای های عمران

کد مطلب : 466

 در آبان ماه سال جاری 1394 و پس از تایید طرح پیشنهادی واحد فنی کلینیک بتن ایران(مهندسین مشاور مهرازان پایدار) در خصوص طراحی سازه اتصال خط 2000به 3000لاینیگ فاضلاب جنوب شرق تهران  توسط کارفرما (شرکت آب و فاضلاب تهران)و مهندسین مشاور پارس کنسولت ،پروژه مذکور به اتمام رسیده و به شرکت آب و فاضلاب تهران تحویل گردید.

کد مطلب : 465

افزایش مقاطع فونداسیون و مقاوم سازی پی-برج مسکونی یاس-شرکت بین المللی پایر

کد مطلب : 464

کاشت بولت و آرماتور ستون بتنی-مجتمع اداری جهاد دانشگاهی گیلان-رشت

کد مطلب : 463

افزایش مقاطع فونداسیون و مقاوم سازی پی مجتمع تجاری دریاچه چیتگر-شرکت بام

کد مطلب : 462

افزایش ارتفاع سازه های آبی  تصفیه خانه شهرک صنعتی اشتهارد واقع در استان البرز

تعداد کاشت آرماتور:4000عدد

سطح آب بندی 2000متر مربع

حجم بتن ریزی:500متر مکعب

کد مطلب : 461

کد مطلب : 457

سازه های بتونی و  فولادی

واحد فنی کلینیک بتن ایران :اگر پیمانکار متخصص در زمینه پوشش های ضد خوردگی و حفاظت سازه ها و تجهیزات در برابر عوامل خورنده مجبور باشد که براساس استانداردها، پوششی را برای حفاظت یک ساختمان ارائه نماید قطعاً  با کارفرمای خود دچار مشکلاتی خواهدشد که در نهایت کارفرما از اجرای پوشش صرفنظر خواهد نمود چرا که وضعیت سطوح بتونی و فلزی اجازه اجرای پوشش‌ها را براساس استانداردها نمی‌دهند.

چنین مشکلاتی اغلب در مورد ساختمان‌های بتونی بوجود می آید بنابراین در این بخش ابتدا به بررسی سازه های بتونی مسلح پرداخته و سپس به بحث در مورد سازه های فولادی (کربن استیل) می‌پردازیم.

سازه های بتونی

یکی از مشکلات عمده و ناامید کننده، درک ناکافی از خطر خسارت ناشی از خوردگی می‌باشد. پس از گذشت زمان کوتاهی از بهره برداری از واحد متوجه می‌شویم که سطوح سازه بتونی خورده شده و صدمه دیده است، اتفاقی که هیچ‌کس در مرحله طراحی اولیه به آن فکر نکرده است. خسارات به دلایل مختلفی به وجود می آید. به عنوان مثال یا اقدامات حفاظتی به طور کلی نادیده گرفته شده است و یا کافی و مناسب نمی‌باشد.

زمانی که از خوردگی و تخریب یک سازه بتونی صحبت می کنیم منظور این نیست که همیشه بتون در برابر مواد خورنده مانند اسیدها از بین می رود بلکه ممکن است مواد خورنده به داخل بتون غیر آب بند نفوذ کرده و در نتیجه فولاد (آرماتور) داخل بتون خورده شود، این فرآیند باعث افزایش حجم بتون پیرامون میلگردها شده و در نهایت بتون شکسته می‌شود.

بطور کلی بتون را در مناطقی که تخریب شده و یا بنا به دلایل ذکر شده در بالا شکسته شده است می‌توان با تزریق بتون جدید ترمیم کرد ولیکن دو مشکل عمده وجود دارد؛ مشکل اول مواد خورنده‌ای است که در دراز مدت به داخل بتون نفوذ کرده است و چسبندگی بتون جدید را با سطوح بتونی قبلی مختل می‌کند، مشکل دوم این است که بطور کلی بتون جدید به بتون قدیمی خوب نمی‌چسبد.

خنثی سازی مواد خورنده‌ای که به داخل بتون نفوذ کرده است بسیار مشکل بوده و همچنین پر هزینه می‌باشد. در صورتی که بتوان تا حدودی در این مورد هم موفق بود، باز نمی توان از واکنش بین مواد شیمیایی که هنوز در داخل بتون مانده اند با پوشش های حفاظتی که بعداً بر روی بتون اجرا شده اند جلوگیری کرد چرا که این واکنش، باندینگ بین پوشش‌ها و سطوح بتونی را سست می کند و در نهایت پوشش از روی سطح کنده می شود.

با توجه به مطالب ذکر شده در بالا می توان نتیجه گرفت که سازه های بتونی که تحت تاثیر بارهای شیمیایی قرار گرفته اند؛ حفاظت آنها بسیار مشکل و پر هزینه تر از زمانی است که در مراحل طراحی اولیه پوشش مناسب در نظر گرفته شود.

سازه های بتونی جدید نیز که هنوز در معرض مواد شیمیایی خورنده قرار نگرفته اند می بایست دارای شرایطی باشند که بتوان بر روی آنها پوشش های ضد خوردگی را اجرا نمود.

پوشش ها و لاینینگهای ضد خوردگی می بایست به صورت محکم و مطمئن به سطوح بتونی زیر کار بچسبند که در این خصوص سازه بتونی باید طوری ساخته و اجرا گردد که دارای ماکزیمم قدرت نگهداری پوشش و نیز از مقاومت کششی خوبی برخوردار باشد.

به طور کلی پوشش ها و لاینینگهای حفاظتی پشتیبان و نگهدارنده خود نمی‌باشند (به جز لاینینگ داخل پیت ها[1] و مخازن که در آنجا پوشش از یک خود پایداری و ایستایی مناسب برخوردار می باشد) و معمولاً در مقابل تنش های خمشی ضعیف عمل می کنند.

بنابراین سازه بتونی مسلح باید بتواند تا حد امکان از تغیر شکل های ناشی از بارهای خمشی و ارتعاشی جلوگیری کند همچنین می بایست از ایجاد ترک در بتون که ناشی از نشست و یا انقباض بتون می باشد و نیز بارهای تنشی جلوگیری گردد.

با توجه به اینکه پوشش ها و مواد حفاظتی دارای مشخصات فیزیکی بسیار متفاوت با بتون می باشند لذا بارهای از آن می بایست در نظر گرفته شده و محاسبه گردد. به خصوص زمانی که سازه بتونی تحت تاثیر دماهای بالا قرار می گیرد.

از موارد ذکر شده به نتایجی به شرح ذیل خواهیم رسید:

1- ساختمان باید مطابق با قوانین جاری برای تحمل کلیه بارهای قابل انتظار شامل تنش‌های حرارتی به درستی محاسبه گردد. در ضمن در صورتی که قرار باشد یک لایه حایل یا بازدارنده (membrane) بر روی بتون اجرا گردد، باید از ایجاد ترک در آن که معمولاً در کارهای ساختمانی معمولی مجاز می‌باشد تا حد امکان اجتناب گردد.

2- جزئیات نقشه آرماتوربندی باید به دقت بر طبق محاسبات (مقاومت در مقابل گشتاورها و نیروهای برشی، عدم وجود انکر فولادی حمل بار در منطقه تنش کششی و غیره) اجرا گردند.

3- قالب‌بندی، ریختن و فشرده سازی بتون و خم کردن، قرار دادن و اتصال آرماتورها باید در محل ساختمان مطابق با نقشه مهندس ساختمان اجرا گردد.

در صورتی که موارد ذکر شده در سازه‌های در معرض مواد شیمیایی خورنده رعایت نگردد، عواقب بسیار خطرناکی به وجود خواهد آمد.

پوشش ناکافی بتون بر روی آرماتوربندی اجرا شده و نیز بر هم خوردن مخلوط بتون به هنگام ریختن باعث تجمع شن و ماسه در مناطقی می گردد. تجمع ماسه نه تنها در موارد متعددی باعث تضعیف ظرفیت تحمل بار بتون می گردد بلکه نفوذ مواد خورنده به داخل بتون و در نتیجه خوردگی آرماتوربندی داخل بتون را تسهیل می کند. همچنین این مشکل اجرای صحیح لایه membrane و پوشش های رزینیسینتتیک[2] را نیز مختل می کند.

نتیجه دیگر تغییر مخلوط بتون در هنگام بتون ریزی این است که سطوح رویه بتون عموماً از دوغاب سیمانی که دارای ذرات بسیار fine (نرم) تشکیل می گردد. این سطوح صاف دارای مقاومت فشاری مناسبی نبوده و همچنین هیچ مقاومت کششی ندارند. این سطوح، سطح زیرکار مناسبی به دلیل عدم وجود چسبندگی برای اجرای پوشش های رزینی به عنوان مثال لایه های ماله کشی نمی باشند. در واقع حتی برای رنگهای قیری سرد معمولی و یا برای شیت هایی[3] که چسبانده می شوند نیز از استحکام و چسبندگی کافی برخوردار نیستند.

همچنین سطوح بتونی صاف که در نتیجه استفاده از مواد کمکی برای جدا شدن قالب بندی و استفاده از قالب بندی فولادی حاصل می گردند علی رغم جذابیت و زیبایی که دارند؛ سطوح مناسبی جهت اجرای پوشش های رزینی نمی باشند. ضمن اینکه روغنی که جهت قالب بندی استفاده می گردد از چسبندگی بین بتون و پوشش های جلوگیری می کند.

تجربه نشان داده است که بهترین سطوح بتونی جهت اجرای پوشش ها حفاظتی، سطوحی است که به صورت تخته ماله ای (ماله چوبی) اجرا شده است چرا که از لحاظ زبری مناسب بوده و حداکثر باندینگ مکانیکی را با پوشش برقرار می‌کنند. در صورتی که سطوح بتونی با روش قالب‌بندی فلزی اجرا شده باشند و می‌بایست  با روش‌هایی مانندسند بلاست به زبری مورد نیاز رسید.

با توجه به استاندارد DIN 1045 که استاندارد و روش های آماده سازی و اجرای سازه های بتونی را بیان می‌کند؛ یک سازه بتونیمی‌بایست دارای مقدار خاصی از سیمان و نیز دارای توزیع مشخص دانه‌بندی باشد. همچنین ضروری است که بتون تازه چنان حمل گردد و یا به داخل قالب ریخته شود و در نهایت متراکم گردد که مخلوط آن بر هم نخورد. تنها در این صورت می‌توان مطمئن بود که به مقاومت فشاری مورد نیاز و مقاومت کششی کافی (تقریبا برابر یک دهم مقاومت فشاری) دست خواهیم یافت. اگر چه مقاومت کششی بتونمعمولاً در طراحی ساختمان های بتون مسلح در نظر گرفته نمی‌شوند. در صورتی که این مقاومت عامل تعیین کننده ای در پایداری پوشش ها و نیز هزینه های آن خواهد داشت.

همچنین باید توجه داشت که در زمان حمل، بتون ریزی و متراکم سازی بتون، نسبت آب به سیمان بتون با استفاده از افزودنی های مناسب به اندازه کافی پایین نگاه داشته شود. این کار از جدا شدن سیمان و نیز دانه‌بندی های شن و ماسه جلوگیری می کند.

درزمان اجرای سطح کف بتونی، کف کانالها و سامپها[4] می بایست شیب‌بندی مناسب براساس نیاز ایجاد گردد. چرا که شیب‌بندی بعد از اتمام بتون ریزی اصلی، بدلیل استفاده از پلاسترهای سیمانی که دارای ضخامت کمی بوده و نیز از چسبندگی مناسب به سطوح بتونیقدیمی برخوردار نیستند، توصیه نمی گردد. ضمن اینکه پلاسترهای سیمانی دارای مقاومت های لازم فشاری و کششی نمی باشند.

تجربه نشان داده است که در زمان بتون ریزی هیچیک از مجریان و ناظرین بتون ریزی به شیب‌بندی توجه‌ای ندارند و این در حالی است که پس از انجام کاشیکاری ضد اسید و یا اجرای پوشش‌های رزینی حساسیت به شیب مورد نیاز برای همان مجری و یا ناظر بیشتر می شود. اجرای شیب مناسب و مورد نیاز در زمان بتون ریزی بسیار ارزان‌تر و آسان‌تر از زمانی است که بخواهیم با مواد پوششی شیب‌بندی کنیم.

بررسی تعداد زیادی از واحدهایی که محوطه‌های آنها در معرض ریزش مواد خورنده بوده اند نشان داده است که سطوحی که دارای شیب مناسب بوده اند ولیکن مواد پوششی مورد استفاده بر روی آنها نامناسب بوده است، بسیار بهتر از سطوحی که در آنها از مواد حفاظتی درست و گران استفاده شده ولیکن شیب‌بندی رعایت نشده است، عمل کرده اند.

سازه های بتن مسلح بخصوص در کفها که بر روی آنها از پوشش های ضد خوردگی استفاده شده است. می بایست طوری طراحی گردند که در معرض کمترین تنش ها قرار گیرند. در غیر این صورت تحت یکبار استاتیک به راحتی تغییر شکل می دهند که این تغییر شکل منجر به ترکهای کششی اجتناب ناپذیر در محل گشاورهای منفی شده و در نهایت به پوشش حفاظتی منتقل می‌گردد. به علاوه به علت فرکانس ارتعاشی ذاتی نسبتاً پایین این سازه‌ها، به هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای دینامیکی (موتورها، پمپ ها، مخلوط کن ها، کمپرسورها و موارد مشابه) مرتعش می شوند که در چنین حالتی ممکن است سازه بتونی اصلی دارای بار اضافه شده و در نهایت پوشش حفاظتی خسارت ببیند.

شکل و طراحی مخازن بتنی نیز می بایست طوری باشد که بتوان حداکثر ایستایی را برای پوشش‌های اجرا شده بوجود آورد بعنوان مثال در یک مخزن با دیواره استوانه ای و خمیده می‌توان با استفاده از کاشی‌های با ضخامت کم به همان مقاومت و ایستایی رسید که با مخزن عمودی و آجرهای با ضخامت بالا می‌توان رسید. کاشی های با ضخامت کم بر روی دیواره عمودی به دلیل اینکه نمی‌توانند پشتیبانی خود باشند، پایداری ندارند و بر اثر حداقل تنشی از روی سطوح کنده می شوند.

کلیه لبه ها، گوشه ها و کنج های داخلی مخازن بتنی باید گرد شوند زیرا لبه‌ها و گوشه های تیز نقاط خطرناکی برای اجرای لایه ها و پوشش های حفاظتی می باشند.

همچنین بهتر است به جای ساخت مخازن بسیار بزرگ که می بایست به دلایل فنی دارای یک یا چند درز انبساط باشد، از چند مخزن کوچک که دو به دو دارای دیوارهای مشترک هستند استفاده گردد. این بدین خاطر است که اجرای درزهای انبساط در مخازن بتنی مسلح محتوی مواد خورنده غالباً با مشکلات بسیار بزرگی همراه است که گاهی نیز غیر قابل حل بوده و ضمن اینکه در صورت وجود راه حل هزینه های آن بسیار بالا است.

از مسائل مهم دیگری که در زمان اجرای یک سازه بتونی می بایست در نظر گرفت وجود رطوبت داخل بتون بوده که به هنگام اجرای پوشش ها و یا لایه های حفاظتی مشکلات عدیده ای را بوجود می آورد که چسبندگی پوشش ها به بتون را مختل می کند. این مشکلات خسارات جبران ناپذیری را پس از اعمال پوشش بوجود می آورند.

این رطوبت ناشی از موارد زیر است:

1- سازه بتونی که دوره خشک شدن ان به پایان نرسیده باشد.

2- رطوبت خارجی به خصوص در داخل کاناله، پیتها و سامپها به دلیل عدم اجرای یک لایه membrane خارجی مانند ورقهای پلاستیکی در زمان بتون ریزی در محیط هایی که سطح آبهای زیرزمینی بالا است.

3- تشکیل شبنم در رطوبت زیاد هوا و درجه حرارتهای کمتر از نقطه شبنم.

مورد اول:

برای اجرای پوشش ها بر روی بتون به رطوبت کمتر از 4% نیاز است، رعایت دوره 28 روزه بتون تا رسیدن به حداقل رطوبت و یا به عبارت دیگر خشک شدن کامل، همیشه اجرایی و عملی نمی باشد و فقط در شاریط مطلوب یک ساختمان میسر می شود.

از آنجایی که روند خشک شدن بستگی مستقیم به نسبت آب به سیمان استفاده شده در بتون دارد، لذا مدت زمان مرطوب نگاه داشتنبتون، درجه حرارت و رطوبت هوای محیط، زمان بتون‌ریزی تاثیرات بسیار بالایی بر روند خشک شدن می گذارد پس نمی توان در مورد بازه زمانی لازم برای خشک شدن یک زمان خاص و ثابت را بیان نمود. همچنین می توان گفت هر قدر بتون متراکم تر باشد، عمل خشک شدن کندتر انجام می‌شود.

مورد ب:

اجرای یک لایه membrane مانع نفوذ اب در سطح خارجی مانند ورقهای پلاستیکی ضروری می باشد. نادیده گرفتن این الزام می تواند دیر یا زود منجر به خسارتی گردد که حتی در صورت حل شدن، هزینه های بسیار بالایی دارد.

مورد ج:

رطوبت ایجاد شده به وسیله شبنم را می توان با جریانی از هوای گرم و یا به وسیله منتظر ماندن تا خشک شدن طبیعی از بین برد. در صورتی که بخواهیم میزان رطوبت بتون را اندازه‌گیری نماییم، می‌بایست 24 ساعت قبل در سطوحی که اندازه گیری ها باید بر روی آنها انجام گیرد را با یک ورق نسبتاً بزرگ (حدودا 1 متر مربع) که در مقابل آب و بخار غیر قابل نفوذ باشد، پوشاند. در غیر این صورت در اثر تبخیر ممکن است مقادیر واقعی رطوبت بدست نیاید.

با توجه به اهمیت استاندارد بودن سطوح سازه های بتونی جهت اعمال پوشش‌های ضد خوردگی، در بخش‌های بعدی به بررسی برخی استانداردهای موجود در آلمان که در خصوص مشخصات سازه های بتونی می‌باشد، می پردازیم.

این استانداردها به شرح ذیل می‌باشند:

1. DIN 1045 – part 3

2. DIN 28052 – part 2

3. AGI S 10- part 1

استاندارد DIN به شماره 1045- بخش سوم- اجرای سازه های بتونی:

از این استاندارد برای ساخت سازه های بتونی استفاده می شود که در این کتاب به این استاندارد اشاره نمی‌شود.

استاندارد DIN به شماره 288052- بخش دوم- طراحی و آماده سازی سطوح زیر کار بتونی:

استاندارد AGI به شماره 10  -S بخش اول – طراحی و آماده سازی سطوح

زیر کار بتونی:

کلیات

در سازه های بتونی که قرار است تمام یا بخشی از آنها توسط پوشش ها و یا لایه‌های ضد خوردگی حفاظت شوند می‌بایست دارای شرایط خاصی باشند.

این سازه ها باید بتوانند در برابر نیروهای استاتیک و دینامیک وارده به آنها و نیز تنش و شوک حرارتی مقاومت کنند. همچنین در برابر نیروهای برشی نظیر انقباض ها یا اختلاف تغییر اندازه مابین پوشش و سطح زیرکار در اثر عوامل حرارتی مقاوم باشند.

به عبارت دیگر سازه بتونی می‌بایست در برابر کشش بوجود آمده در نتیجه حرکات حرارتی، کشش بوجود آمده در نتیجه نشست های متفاوت و نیز کشش به وجود آمده در نتیجه انقباض و یا تغییرات رطوبت مقاوم باشد.

ساختمان بتونی باید حداقل از مقاومت فشاری و گروه B25 که در استاندارد 1045 آمده است، برخوردار باشد.

ساختمانهای آجری و سنگی فقط در شرایط خاصی برای سطح زیرکار پوشش ها و یا کاشیکاریهای ضد اسید مناسب می باشند.

مقاومت کششی سطوح زیرکار نظیر سطوح بتونی و یا لایه های شمشه کشی شده (screed) می‌بایست متناسب با لایه آب‌بندی مورد استفاده باشد. مقاومت کششی مقدار نیرویی است که سطح در برابر کشش وارد شده بر آن در مقابل کنده شدن اعمال می کند و یا به عبارت دیگر حداکثر باری است که یک ساختمان بتونی می تواند به هنگام قرار گرفتن تحت کشش غیر محوری تحمل کند.

از تاثیر آب و فشار مخرب بخار آب در زیر پوشش ها باید جلوگیری شود. منظور از فشار مخرب آب، آن فشاری است که منجر به کنده شدن پوشش از روی سطح زیر کار می گردد. همچنین پدیده کنده شدن می‌تواند در اثر تجمع رطوبت در زیر پوشش، یخ زدگی رطوبت جمع شده در زیر پوشش، نیروهای مویینگی و یا مواد محلول در آب که باعث فشار اسمزی می‌شوند، ایجاد گردد. در صورتی که سطح آبهای زیرزمینی بالا باشد، نفوذ آب از پایین به پشت پوشش می تواند باعث کنده شدن پوشش از روی بتون گردد که به همین جهت می‌بایستبتون قبلاً بطور کامل عایقکاری گردد.

توصیه می گردد در همان زمان طراحی ساختمانها و سازه های بتونی با متخصصین پوشش های ضد خوردگی مشورت شود.

تحلیل و ارزیابی سازه ها از نظر تغییر شکل و ایجاد ترک:

تغییر شکل و ایجاد ترک در سطوح بتونی زیر کار می تواند قابلیت پوشش ها و یا کاشیکاریهای ضد اسید را به مخاطره بیاندازد. به همین علت تغییر شکل ها و عرض ترکها باید تا حد امکان محدود نگه داشته شوند.

به هنگام ارزیابی باید تمام عوامل تخریب کننده ناشی از نصب تاسیسات و عواملی که به هنگام راه اندازی تاسیسات پدید می آیند در نظر گرفته شوند. علاوه بر نیروهای استاتیک و دینامیک، انقباض ها، حرکات اجزای ساختمان و تاثیرات درجه حرارت نیز می توانند باعث ایجاد تغییر شکل گردند. تاثیرات این عوامل می‌توانند به صورت دائمی و موقت باشند. یک ساختمان بتونی مسلح یکپارچه که براساس استاندارد DIN 1045 ساخته شده باشد، در آن تغییر شکل منفی پدید نخواهد آمد.

با انتخاب طراحی مناسب باید خطر تشکیل ترکها را در حداقل ممکن نگاه داشت. محل تقاطع اجزای بتونی قالبی باید در سرتاسر آن به صورت پیوسته باشد، یعنی هیچ فاصله با برآمدگی نداشته باشد. حداکثر عرض ترک باید چنان در نظر گرفته شود که با ویژگی های انبساطی سیستم پوششی انتخاب شده هماهنگی داشته باشد.

در صورتی که بتون بر طبق مشخصات مندرج در جدول شماره 14 یا 15 DIN 1045 مسلح شده باشد عرض در نظر گرفته شده برای ترکها نباید از 25/0 میلیمتر بیشتر باشد و در صورتی که تحلیل بر طبق بروشور DAfStb (نکات تشریحی DIN 1045) صورت گرفته باشد این عرض نباید از 2/0 میلیمتر بیشتر باشد. جهت اطلاع از مشخصات مربوط به پوشش مناسب بتون مندرجات بندهای فرعی 2/13 و جدول شماره 10 DIN 1045 را ملاحظه فرمایید.

مطابق استانداردهای ارایه شده در استاندارد DIN 28052 , AGI S 10 حدود ترکها برای طراحی و ارزیابی سازه های بتونی به سه بخش زیر تقسیم شده است:

گروه اول (A): سطوح زیر کار بودن ترک و یا با ترکهای بسیار باریک:

سطح زیرکار می تواند دارای ترکهای بسیار باریک و غیر عمیق مانند ترکهای شبکه ای با عرض کمتر از 1/0 میلیمتر باشد.  ترکهای جدید یا عریض تر شدن احتمالی ترکها پس از نصب پوشش های حفاظتی نباید باعث بالاتر رفتن عرض ترکها از 1/0 میلیمتر شود. این ترکها مجاز شناخته می شوند.

سازه های بتونی پیش تنیده و بتون مسلح دارای وضعیت I مندرج در DIN 1045 به این گروه تعلق دارند. همچنین اسلبهای تقویت شده کف که کاملاً بر روی پشتیبان خود قرار گرفته باشند از این وضعیت برخوردار باشند.

گروه دوم (B): سطوح زیر کار با ترکهای با عرض ناچیز و یا ترکهای باریک:

ایجاد ترکها یا حرکت ترکهای موجود نباید منجر به فراتر رفتن عرض ترکها از 25/0 میلیمتر شود. سازه های دارای وضعیت II با ترکهای با عرض بسیار ناچیز مندرج در ردیف 3 جداول شماره های 14و15 قسمت 17.6 از DIN 1045 این گروه تعلق دارند.

گروه سوم (C): سطوح زیر کار با ترکهای پهن:

در این گروه عرض ترکها تا 5/0 میلیمتر می باشد. سازه هایی به این گروه تعلق دارند که از محدودیت در نظر گرفته شده در قسمت 17.6 از DIN 1045 برای عرض ترکها تا 25/0 برخوردار نیستند.

گسترش ترکها به بیش از مقدار در نظر گرفته شده برای گروه C آنها را مشمول موارد استثنایی می کند.

برای اندازه گیری عرض ترکها از ذره بین با اشل اندازه گیری و درجه اندازه گیری عرض ترک استفاده می گردد.

مقدار ذکر شده برای عرض‌ها یا عریض تر شدن ترکها، حداکثر مقادیر مجازی می‌باشند که تحت شرایط واقعاً ممکن مکانیکی و یا حرارتی می‌توانند بوجود آیند.

این مقادیر مربوط به ترکهایی هستند که در نتیجه نیروهای کششی یا خمشی- کششی ایجاد می شوند. ترکهایی ناشی از حرکات برشی یا تغییر مکان باید در گروه اساساً ویژه ای مور ملاحظه قرار گیرند چرا که اجرای پوشش های حفاظتی بر روی آنها مجاز نمی باشد. در طراحی ساختمان بایدر وش اجرای پوشش‌ها بر مبنای عوامل شیمیایی، مکانیکی و در صورت لزوم حرارتی مورد نظر انتخاب گردد و توجه شود که کدامیک از گروهه ها برای آن روش مجاز می باشد.

درزها:

 درزها مکان‌هایی ضعیف و حساسی در یک پوشش حفاظتی می‌باشند. در صورتی که به دلایل طراحی و فنی که مربوط به مهندسین ساختمان می باشد، وجود درزهای انبساط ضروری باشند باید تعداد آن ها را تا حد امکان محدود نگاه داشت. چرا که تعدد درزها که به منظور خنثی سازی حرکات انبساطی و انقباضی تعبیه می‌شوند، خطری برای آب‌بندی سازه بتونی می‌باشد.

به طور کلی درزها به دسته ساختمانی (construction joint)، انبساطی (expansion joint) و کاذب یا مصنوعی (dummy joint) تقسیم می‌شوند.

درزهای ساختمانی: آن دسته از درزها هستند که در حین اجرای عملیات بتون ریزی تعبیه می‌گردد، این درزها در اثر ایجاد وقفه در ساخت سازه به وجود می آید. اجرای پوشش ها و لاینینگ‌های حفاظتی بر روی این درزها بسته به عرض درزها مجاز می‌باشد.

درزهای انبساطی: این درزها به منظور جذب حرکات یک سازه که نتیجه انبساط می‌باشد، تعبیه می گردند. این نوع درزها وظیفه تحمل حرکات موجود در ساختمان را به عهده دارند. اجرای پوشش ها و لاینینگهای ضد خوردگی بر روی آنها با شرایط خاصی انجام می‌پذیرد و در اکثر اوقات اجرای پوشش هایی که در کف بتونی عادی مجاز است بر روی آنها مجاز نمی‌باشد.

درزهای کاذب: آن دسته از درزهایی هستند که با ایجاد برش تا عمق محدودی در محلی که احتمال به وجود آمدت ترک وجود دارد، ایجاد می شود.

درزها باید ترجیحاً در نقطه اوج شیب‌های کف قرار گیرند و تا حد امکان به صورت خطی مستقیم اجرا شوند و دارای ساختمانی متناسب با نوع پوشش حفاظتی باشند.

درزهای کاذب می توانند پس از اتمام روند افت حجمی، می توانند مانند درزهای ساختمانی پر شده و آب‌بندی گردند و نباید به هنگام کاشیکاری ضد اسید مورد توجه قرار گیرند. در صورتی که هنوز احتمال گسترش ترکها وجود داشته باشد باید با آنها مانند درزهای انبساط برخورد شود اما نیاز به پیش بینی تغییر شکل بالا وجود ندارد.

هرگز نباید درزهای ساختمانی سطح زیر کار به کاشیکاری شد اسید منتقل گردد.

جهت مشخص کردن مکان و کیفیت اجرای درزهای انبساط، ساختمانی و کاذب، تخصص و تجربه در سازهای ضد اسید ضروری می‌باشد.

شیب بندی در کف

شیب کف سطوح بتونی که در معرض ریزش مواد خورنده وجود دارد می‌بایست در حدود 2% باشد اما هرگز نباید از 5/1% کمتر شود. به منظور در نظر گرفتن تلرانس احتمالی به ارقام ارایه شده 5/0% اضافه می‌گردد. شیب‌ها باید تا حد امکان از اتصالات اصلی و ستون ها، فونداسیون پمپها و مخازن، دیوارها و درزهای انبساطی دور نگاه داشته شود تا از تجمع مواد خورنده در پشت این سازه ها جلوگیری شده و مواد که به صورت مایع هستند. سریعاً به سمت مسیرهای خروجی منتقل گردند در چنین وضعیت امکان خشک شدن سریع سطوح نیز فراهم می‌شود.

همواری سطوح

برای همواری سطح زیرکار باید مقادیر تلرانس مقرر شده در ردیف 3 جدول شماره 3 از DIN 18202 رعایت گردند. مطابق این استاندارد میزان ناهمواری نمی‌بایست در طول 4 میر میله تسطیح از 9 میلیممتر تجاوز کند.

مجاری، آبروها و کانالها

مجاریها و کانالها نمی‌بایست از محل‌هایی عبور کنند که احتمال تغییر شکل و در نهایت ترک در سازه وجود دارد. شیبها در داخل کانالها در حدد 1% بوده ولیکن نباید از 5/0% کمتر باشد. بدلیل حساسیت درزهای انبساط و نیز مشکل بودن آب‌بندی آنها تا حد امکان می‌بایست ازدرزهای انبساطی در داخل کانالها اجتناب کرد و در صورتی که امکان حذف آنها وجود نداشته باشد می‌بایست تعداد آنها به حداقل رسانده و در مورد پوشش آنها از روشهای خاص استفاده گردد.

عرض و عمق مجراها و کانالها باید چنان طراحی گردد که بتوان به راحتی پوشش های ضد خوردگی را در آنها اجرا نمود.

به منظور قرار دادن پوشش بر روی کانالها (grating) می بایست بر روی دیواره های هر دو طرف در بتون تورفتگی‌های ایجاد گردد ه بر روی آن بتوان از کاشی و یا آجرهای خاص ضد اسید که دارای اشکال خاص می‌باشند، استفاده گردد.

برای آنکه بتوان اجرای پوشش ضد اسید مطمئنی در داخل کانالها انجام داد، می‌بایست عرض کانالها کمتر از 60 سانتیمتر و عمق آن کمتر از 80 سانتیمتر نباشد. حداکثر فاصله مجاز در نظر گرفته شده برای منهول[5] بر مبنای اصول ایمنی باید مورد توجه قرار گیرد.

پیت‌ها، سامپها و مخازن

برای سطوح بتونی که در داخل زمین قرار داشتته و در تماس با خاک هستند، مراقبت در مقابل نفوذ رطوبت آب از سمت خارج از اهمیت خاصی برخوردار است. در این خصوص می توان به بخش‌های 1 تا 6 استاندارد DIN 18195 مراجعه نمود.

در سازه های بزرگتر به خصوص اگر تحت تاثیر مواد خورنده با دمای بالا باشد می‌بایست به ایستایی پوشش حفاظتی توجه ویژه گردد. در صورتی که این ایستایی نتواند به وسیله چسبندگی لایه های بر روی یکدیگر (شامل لایه های membrane، ملاتها و آجرهای ضد اسید) یا به وسیله آجر کاری با ضخامت بیشتر که خود ایستایی دارد، محقق گردد باید تدابیر ویژه‌ای نظیر خمیده کردن (میزان خمیدگی برابر 50/1 طول) یا اریب و مایل کردن (50/1 ارتفاع) سطوح داخلی دیوارها پیش بینی گردد.

در ابعاد بزرگ، محکم کردن پوشش دیوار به کمک رول پلاکهایی مخصوص که جایشان در داخل بتون پیش بینی می گردد، توصیه می گردد. این محکم کردن می تواند به وسیله پایه هایی در سازه بتونی یا پایه‌های ساخته شده بوسیله آجرهای سرامیکی نیز انجام شود.

اتصالات

اتصالاتی نظیر نازلها، خروجی فاضلاب، انکرها و زانویی های عبور لوله باید چنان بر روی سازه بتونی محکم گردند که تحت نیروهای وارد به هنگام استفاده از تاسیسات از جای خود حرکت نکنند. باید از وارد شدن نیروهای دینامیک نظیر ارتعاش بر روی اتصالات به کمک بالشتکهایی جلوگیری نمود.

اتصالات باید در سطح لایه آب بندی لبه ای (flange) عرض حداقل 10 سانتیمتر داشته باشند که بتوان لایه آب‌بندی را بر روی آن اجرا نمود. در صورت لزوم باید یک لبه (flange) متقابل برای محکم کردن لایه آب‌بندی تعبیه گردد. در صورتی که اتصالات از مواد ضد خوردگی ساخته نشده باشند باید آنها را در مقابل خوردگی حفاظت نمود. انتخاب مواد برای اتصالات می بایست متنسب با موادی که به عنوان پوشش های ضد اسید برای سازه بتونی مورد استفاده قرار می گیرد، باشد. بدین منظور قدرت چسبندگی مواد پوششی ضد اسید به اتصالات به منظور آب‌بندی پوشش از اهمیت زیادی برخوردار است.

معمولاً با آماده سازیهای رایج سطوح زیرکار بتونی، فولادی (carbon steel) و نیز پلی وینیل کلراید (pvc) قدرت چسبندگی مناسبی به دست می آید. برای رسیدن به قدرت چسبندگی خوب بر روی سطوح سرامیکی صیقلی باید حالت صیقلی آن را به عنوان مثال با عملیات سندبلاست از بین برد. برای رسیدن به قدرت چسبندگی خوب بر روی فولاد ضد زنگ (stainless steel) باید سطح آن به وسیله روش سندبلاست زبر نمود و سپس بر روی آن از پرایمرهای مخصوص استفاده گردد. در صورتی که سطوح زیرکار از جنس PE یا PP باشد و بر روی آن نیز لایه‌ای که چسبندگی بین پوشش‌ها و پلاستیکها را افزایش می دهد، وجود نداشته باشد می‌بایست تدابیر خاصی صورت پذیرد ولیکن ذکر این نکته ضروری است که به چسبندگی مناسبی نخواهیم رسید.

لایه های شمشه کشی شده و پلاسترها

باید تلاش نمود تا بتون سطح زیر کار بدون نیاز به اجرای لایه های اضافی از همواری کافی و سطحی بدون نقص برخوردار باشد، ضمن اینکه شیب‌بندی نیز در هنگام بتون‌ریزی صورت پذیرد. در صورتی که این امر ممکن نباشد باید از لایه های تسطیح کننده مانند پوشش های screed استفاده نمود تا به وسیله آن بتوان شیبها را بر روی سطح زیرکار اجرا کرد. این لایه‌های می بایست از چسبندگی خوبی بهبتون برخوردار بوده ضمن اینکه دارای استحکام لازم نیز باشند.

باید از ایجاد ترک در بتون و نیز لایه های screed جلوگیری نمود. برای این کار ممکن است از تقویت کننده های اضافی استفاده گرد. باید اطمینان حاصل نمود که کلیه نیروهای وارده نظیر نیروهای ناشی از تغییرات درجه حرارت، ارتعاش و رفت و آمد خودروها (نیروهای ناشی از ترمز) توسط سطح زیر کار تحمل می‌گردد.

لایه های screed سیمانی باید حداقل از استحکام گروه ZE 30 مندرج در بخش اول DIN 18560 برخوردار باشند (بیش از N/mm2 30). پلاسترها باید مطابق با گروه سیمانی P III مندرج در DIN 18550 اجرا شوند. در هر صورت نباید مقاومت فشاری آنها از 20 N/mm2 کمتر باشد. سطح زیر کاری که آجر کاری شده است می‌بایست با یک پلاستر پوشیده گردد.

سطح زیر کار باید دارای مقاومت کششی مطابق با مشخصات مندرج در جدول شماره 1 باشد. تعداد آزمایشات کششی مورد نیاز بستگی به همواری و بزرگی سطح تحت پوشش دارد.

جدول مقاومت کششی سطوح زیر کار

مشخصات سطوح بتونی

بتون باید چنان قالب ریزی گردد که سطوح آن صاف و عاری از نواقص باشد و بنابراین اجرای لایه‌های اضافی تسطیح کننده برای آن لازم نباشد.

در صورتی که بخواهیم یک پوشش حفاظتی بر روی سطوح بتون اجرا کنیم می‌بایست روند خشک شدن (curing) مطابق با بند فرعی 3-10 DIN 1045 باشد.

سطوح بتونی تحت پوشش های حفاظتی نباید صیقلی باشند. آنها باید از زبری ایجاد شده در نتیجه ماله‌کشی با ماله چوبی مخصوص (تخت ماله‌) برخوردار باشند.

در صورتی که برای لایه های آب‌بندی خاصی، سطح صیقلی برای سطح زیر کار مورد لزوم باشد، تولید کننده لایه آب‌بندی باید این امر را صریحاً ذکر کند.

سطوح بتونی  که توسط دستگاه، فشرده و صیقلی شده باشند باید زبر گردند. سطح سخت شده می‌بایست صاف، متحدالشکل، غیر صیقلی، عاری از محل تجمع سیمان، شن و ماسه و لایه های پولکی یا شکننده و نیز برجستگی ها باشند.

هنگام اجرای سطوح زیر کار و نیز بتون و شمشه کشی شیبها باید توجه خاصی به کارهای تکمیلی ذکر شده در قسمت 3-10 از DIN 1045 نمود.

در صورتی که در کارهای تکمیلی از مود خاصی استفاده می‌شود این مواد باید با لایه های اجرای شده سازگار باشند.

چرا می بایست از سطوح بتونی محافظت گردد

براساس استاندارد DIN 28052 بخش اول، سطوح بتونی می‌بایست بنا به دلایل ذکر شده در ذیل محافظت گردد:

1- درصورتی که ریزش مواد خورنده را بر روی سطوح بتونی به صورت دائم و یا مقطعی داشته باشیم که باعث خوردگی و تخریب بتون می شود.

2- در صورتی که مخازن و یا محل هایی که حاوی مواد خورنده است داشته باشیم. این مواد نیز تخریب و خوردگی ایجاد می کند که بسیار خطرناک‌تر از حالت اول است.

3- به منظور جلوگیری از نفوذ مواد خطرناک به داخل زمین (خاک) و در نهایت آلوده کردن آبهای زیرزمینی، می‌بایست سطوح بتونی حفاظت گردد.

4- به منظور جلوگیری از آلوده شدن مواد داخل یک مخزن به وسیله ترکیبات سطوح بتونی که در مواد خورنده حل شده‌اند می‌بایست بتوناصلی بدنه حفاظت گردد.

5- بالا بردن مقاومت های مکانیکی و نیز حرارتی سطوح بتونی و نیز جهت بهبود سطوح بتونی به منظور رسیدن به کاربردهای خاص.

استاندارد DIN به شماره 28052

استاندارد AGI به شماره S 10

به طور کلی در یک واحد صنعتی که مواد خورنده تولید می کند و یا این که از مواد خورنده استفاده می‌نماید، کلیه سطوح بتونی شامل سطوح کف، دیواره ها، سقف ها، کانالها و آبروها، پیتها و سامپها، مخازن و برجها، حوضچه ها، فونداسیون پمپ ها و مخازن و نیز راکتورها می بایست دارای پوشش حفاظتی باشد.

انواع پوشش های حفاظتی غیر فلزی

بطور کلی پوشش های حفاظتی غیر فلزی را به سه بخش زیر تقسیم بندی می‌کنند:

1- پوشش های بر پایه رزین های سینتتیک و قیرها که در محل پروژه اماده و اجرا می گردند که خود به بخش های زیر تقسیم می شوند:

— پرایمرها و ‌آ‌ب بند کننده ها و رنگها به ضخامت های تا 1 میلیمتر

— پوشش های مقاوم به همراه انواع پرکننده ها به ضخامت های 1 تا 5 میلمتر

— پوشش های مسلح شده با الیاف به صورت لامینیت به ضخامت های 2 تا 6 میلیمتر

— لایه های شمشه کشی شده به ضخامت های 5 میلیمتر به بالا

— لایه های بر پایه آسفالت به ضخامت های 20 میلیمتر به بالا

2- پوشش های به صورت شیت یا ورق که یا به وسیله انواع چسب ها و یا به روش های مکانیکی به سطوح کار متصل می گردند و به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

— ورقهای ترموپلاستیک یا گرما نرم

— ورق‌های الاستومر یا رابرها (لاستیک ها)

3- پوشش های مرکب که تلفیقی از یکی از مواد مندرج در آیتم‌های 1 یا 2 به همراه سیستم کاشیکاری یا آجر کاری ضد اسید به جهت افزایش مقاومت های مکانیکی یا حرارتی بر روی آنها می باشند.

انتخاب هر یک از موارد ذکر شده در بالا به پارامترهای مختلفی بستگی درد که از مهمترین انها نوع مواد خورنده و غلظت آنها می باشد ضمن اینکه بارها و تنش های مکانیکی و حرارتی نیز تاثیر به سزایی در نوع پوشش انتخابی دارد.

تاثیر مخرب مواد شیمیایی بر روی سطوح بتونی

هنگامی که از مواد و یا عوامل خورنده صحبت می‌شود با چهار نوع از مواد سروکار خواهیم داشت: اسیدها، قلیاها، نمکها و حلالها که یا توامان بر سطوح بتونی اثر می گذارند و یا اینکه به صورت مجزا باعث تخریب بتون می گردند. این مواد در حالتهای جامد، مایع و یا گاز می‌باشند ولیکن در مورد بتون حالت مایع مواد فوق باعث خوردگی می گردد.

موارد خورنده در دو حالت بر روی سطوح بتونی تاثیر می گذارند؛ یکی به صورت مقطعی که در این خصوص به ریزش مواد خورنده از پمپها و مخازن می‌توان اشاره نمود و دومی اثر دائم مواد خورنده می‌باشد که از آن جمله می‌توان به ماندگاری مواد در داخل کانالها و سامپها اشاره کرد.

همانطور که گفته شد مواد خورنده در چهار حالت اسید، قلیا، نمک و یا حلال باعث تخریب می‌گردند،

این مواد براساس استاندارد و تعاریف اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) نامگذاری می گردند که در جدول زیر با این گروهها آشنا می‌شویم:

مواد براساس جدول بالا از a تا r طبقه بندی شده اند.

از پارامترهای مهم دیگری که در میزان خوردگی موثر می باشد غلظت مواد خورنده است که بر حسب واحدهای مختلفی محاسبه می گرددد که از آن جمله می‌توان به درصد جرمی، درصد حجمی، مول بر لیتر و یا گرم بر لیتر اشاره نمود ضمن اینکه از پارامتر PH محلولها نیز می توان استفاده کرد.

در زمان تعیین مواد شیمیایی خورنده می‌بایست کلیه مواد و حتی مواد در حد ppm نیز دیده شود. چرا که ممکن است ماده ای هیچ تاثیر مخربی بر روی بتون نداشته باشد ولیکن در ترکیب با مواد دیگر باعث خوردگی گرد. به هر حال شناخت کامل فرآیند خوردگی و مواد خورندهو تاثیر آنها در انتخاب مواد حفاظتی سهم بسزایی دارد.

انتخاب نوع پوشش حفاظتی از لحاظ استفاده از پوشش های رزینی، استفاده از ورقهای ترموپلاستیک و یا رابر لاینیتگها و یا سیستم های ترکیبی با استفاده از روشهای بالا به همراه سرامیک لاینینگ تماما بستگی به مواد خورنده و درصد وزنی مواد فوق دارد هر چند تنش ها و بارهای مکانیکی (بارهای استاتیک و دینامیک و ارتعاشات) و حرارتی (به صورت دائم و یا مقطعی و نیز وجود حداقل و حداکثر دما در بازه های زمانی) نیز در این خصوص موثر می باشد.

تاثیر مواد خورنده از نظر نوع و تناوب

تاثیر مواد خورنده به صورت مایع بر روی سطوح بتونی بر حسب درجه بندی تعیین شده به شرح ذیل می‌باشد:

— درجه 0: سطوح تحت تاثیر هیچ ماده خورنده ای نمی باشد.

— درجه 1: سطوح پاره ای از اوقات تحت تاثیر مواد خورنده به صورت قطره ای می باشد مانند: کف آزمایشگاهها و یا انبارهای کوچک محتوی بشکه های در بسته مواد خورنده

— درجه 2: سطوح تحت تاثیر متناوب قطرات مواد خورنده ولیکن در کوتاه مدت، این سطوح به طور منظم شسته می شوند. مانند: کف کارخانجات تولیدی بسته

— درجه 3: سطوح در یک مدت زمان محدود به دلیل مشکلاتی تحت تاثیر مواد خورنده می‌باشد. مانند حوضچه‌های جمع کننده مواد

— درجه 4: سطوح تحت تاثیر دائمی یا متناوب مواد خورنده به صورت مایع یا شبنم می باشد که می‌تواند بر اثر چکه کردن مواد باشد. مانند: کف کارخانجات تولیدی باز و یا اطراف فونداسیون پمپها

— درجه 5: سطوح تحت تاثیر منظم و برنامه ریزی شده مواد خورنده ولیکن بدون ایجاد هیچ فشار هیدرواستاتیک قرار دارد. مانند: آبروها و کانالها

— درجه 6: سطوح تحت تاثیر دائمی مایعات خورنده قرار دارد. مانند: مخازن، پیت ها و سامپها

تاثیر دما و تغییرات آن بر میزان خوردگی:

با توجه به اینکه درجه حرارت در میزان خوردگی و مشکلات در یک سازه و نیز پوشش آن موثر می‌باشد لذا شناخت این تاثیرات بسیار مهم است.

در صورتی که درجه حرارت یک واکنش شیمیایی افزایش یابد، واکنش شیمیایی فعال‌تر شده و نفوذ مولکولها نیز بیشتر می‌گردد، همچنین تجمع مواد در فاز بخار نیز بیشتر می‌شود. به دلایل ذکر شده در چنین محیطی در مقایسه با محیطی که فقط واکنش شیمیایی بدون اعمال حرارت وجود دارد، مواد خورنده سریع‌تر باعث خوردگی و تخریب سازه می گردند.

تنش های گرمایی نیز باعث مشکلات بزرگی می گردند بطوریکه اختلاف درجه حرارت در زمان نصب پوشش ها و لاینینگها بر روی سازه بتونی با درجه حرارتهای اعمال شده در زمان فرآیند، باعث تنش بین پوشش ها و سازه پایه کار می گردد که در نهایت این تنش باعث کنده شده پوشش از روی سطوح بتونی یا ترک و شکاف می شود. این تنش ها می تواند بر اثر وجود مواد گرم یا سرد در یک لحظه و یا بر اثر حرارت تشعشعی ایجاد گردد.

ولیکن در خصوص تغییرات درجه حرارت و دما موارد ذیل بررسی می گردد:

—تغییرات درجه حرارت سطوح بر اثر افزایش درجه حرارت مایعات خورنده درجه 3 تا 5

— تغییرات درجه حرارت سطوح بر اثر گرم شدن و یا سرد شدن به دلیل شرایط خاص و اتفاقی مانند: زمان راه‌اندازی و یا توقف واحد شیمیایی.

— تغییرات درجه حرارت سطوح در جریان عملیات شستشو مانند بخار شویی که غالباً با شوک حرارتی همراه می‌باشد.

—  تغییرات درجه حرارت سطوح بر اثر دمای محصولات فرآیند، مایعات مندرج در درجه 6

تغییرات درجه حرارتی ناشی از آب و هوا نیز  می بایست مورد بررسی قرار گیرد.

در ارزیابی تاثیرات تغییرات ناگهانی درجه حرارت، تغییر موثر، جهت تغییر و سرعت و تناوب رخداد تغییر نیز در نظر گرفته می شود.

از درجات ارائه شده در ذیل جهت بررسی تغییرات درجه حرارت استفاده می گردد:

— درجه 0: تغییر درجه حرارت وجود ندارد.

— درجه 1: تغییرات پراکنده تا K50

— درجه 2: تغییرات پراکنده بیشتر از K50

— درجه 3: تغییرات پی در پی تا K 50

— درجه 4: تغییرات پی در پی بیشتر از K 50

— در جه 5: شوک های حرارتی (تمیز کردن به وسیله فشار بخار)

تاثیر فشارهای مکانیکی و هیدرواستاتیک

سازه های بتونی به همراه پوشش های حفاظتی بر روی آنها ممکن است تحت تاثیر بارهای فیزیکی و مکانیکی و نیز فشارهای هیدرواستاتیک قرار گیرند که به عنوان مثال می توان به فعالیت های داخل یک واحد شیمیایی و یا مراحل نصب و مونتاژ دستگاهها اشاره نمود. از طبقه بندی ارائه شده در ذیل می‌توان جهت ارزیابی چنین شرایطی استفاده نمود:

— درجه 0: بدون هیچ گونه بار مکانیکی

— درجه 1: رفت و آمد افراد یا چرخ دستی های سبک و یا بارهای ثابت تا N/mm2 2.0

— درجه 2: رفت و آمد تراکهای صنعتی و یا بارهای متمرکز 1.0 N/mm2

— درجه 3: رفت و آمد خودروها و یا بارهای متمرکز بیشتر از 1.0 N/mm2

— درجه 4: بار همراه با انواع تنش های اضافی مانند لبه های تیز بشکه هایی که می‌بایست تخلیه گردند، انوا بارهایی خراشنده و یا موارد مشابه

— درجه 5: فشارهای هیدرواستاتیک مابین (0.05-0.50) bar

— درجه 6: فشارهای هیدرواستاتیک بیشتر از 0.5 bar

تاثیرات آب و هوا

تاثیر آب و هوا و شرایط اتمسفریک می تواند عاملی مهمی در دوام سازه بتونی و سیستم حفاظتی بر روی آن باشد. جهت تعیین تاثیرات آب و هوا بر از طبقه بندی زیر استفاده می کنند:

— درجه 0: سازه بتونی در داخل یک ساختمان قرار دارد یا به عبارت دیگر سازه تحت تاثیر شرایط اتمسفریک نمی باشد.

— درجه 1: سازه بتونی در محوطه ای قرار دارد که مسقف بوده و در برابر باران و برف و تابش نور خورشید محافظت می گردد ولیکن محوطه دیوار ندارد.

— درجه 2: سازه بتونی به طور کامل در محوطه باز قرار دارد (تحت تاثیر شدید شرایط اتمسفریک)

جداول مربوط به محوطه های مختلف که تحت تاثیر انواع تنش ها قرار دارند:

در این بخش به بررسی محوطه های مختلفی که در یک واحد شیمیایی تحت تاثیر انواع مواد شیمیایی خورنده، بارهای مکانیکی و حرارتی بوده و نیز نوع پوشش های محافظتی مناسب جهت آنها ولیکن به صورت جداول مختصر و مفید می پردازیم:

در این جداول پوشش های حفاظتی به سه دسته پوشش ها، لاینینگها و یا سیستم های ترکیبی تقسیم‌بندی شده‌اند.

جدول شماره 1

در این جدول به بررسی سازه های بتونی که دارای شرایط زیر می‌باشند، می پردازیم:

1- سازه تحت تاثیر عوامل اتمسفریک قرار نداشته و یا این عامل بسیار محدوده می باشد.

2- اگر این سازه در معرض مایعات شیمیایی خورنده قرار گیرد، این مقادیر بسیار کم خواهد بود، این سازه‌ها را می توان با حفظ و نگهداری منظم محافظت نمود.

3- به علت مقادیر ناچیز مایعات که بیشتر به صورت قطره می باشد، درجه حرارت و یا تغییرات آنها، اثرات نامطلوبی نخواهد داشت.

4- پوشش هایی که بر روی چنین سازه هایی استفاده می گردند، فقط حکم یک لایه محافظ آب‌بند با مقاومت محدود را خواهند داشت ولیکن می بایست در برابر هرگونه روش شستشو مانند بخار شویی مقاوم باشند.

5- سازه هایی که در این گروه قرار می گیرند شامل کف انبارها مواد شیمیایی جامد و یا مایع بسته بندی شده، کف ازمایشگاهها و اتاقهای کنترل، کف واحدهای شیمیایی بسته، دیوارها و سقفهای واحد تولیدی و انبارها.

E: حفاظت توصیه شده سطوح

A: جایگزین احتمالی بر مبنای دوام سیستم حفاظتی سطوح

N: حفاظت منسوخ شده سطوح

-: مربوط نمی‌باشد.

جدول شماره 2:

در این جدول به بررسی سازه های بتونی که دارای شرایط زیر می‌باشند، می‌پردازیم:

1- سازه بتونی هم می‌تواند در داخل ساختمان دارای سقف باشد و هم می‌تواند در فضای آزاد قرار داشته باشد.

2- سازه بتونی می تواند در یک فاصله زمانی کوتاه تحت تاثیر مایعات خورنده به مقدار نسبتاً زیاد قرار بگیرد که این مورد در شرایط اضطراری در یک کارخانه به وجود می آید.

3- پوشش هایی که بر روی چنین سازه هایی استفاده می گردند، می بایست مقاومت شیمیایی و حرارتی لازم تا زمان تخلیه مایعات خورنده و رفع نقص در کارخانه را داشته باشند.

4- سازه‌هایی که در این گروه قرار می گیرند شامل حوضچه‌های جمع کننده که در نزدیکی مخازن ذخیره قرار دارند، محل نگهداری بشکه های و ظروف محتوی مواد خورنده.

E: حفاظت توصیه شده سطوح

A: جایگزین احتمالی بر مبنای دوام سیستم حفاظتی سطوح

N: حفاظت منسوخ شده سطوح

-: مربوط نمی‌باشد.

جدول شماره 3:

در این جدول به بررسی سازه های بتونی که دارای شرایط زیر می ‌باشند، می‌پردازیم:

1- سازه بتونی در داخل ساختمان بدون سقف و یا در فضای باز قرار دارد و در معرض مایعات به صورت رطوبت، شبنم و قطرات می باشد.

2- برخلاف سازه های مندرج در جدول شماره 2، پوشش های مورد استفاده در این بخش می بایست از مقاومت شیمیایی، مکانیکی و حرارتی در مدت زمان طولانی برخوردار باشند.

3- سازه هایی که در این گروه قرار می گیرند شامل کفها و حوضچه‌های جمع کننده که در محل‌های تولید کارخانجات باز قرار دارند میزان ریزش مایعات خورنده در حد نشت کردن می باشد همچنین محوطه پمپها و محل پر کردن مایعات خورنده است.

E: حفاظت توصیه شده سطوح

A: جایگزین احتمالی بر مبنای دوام سیستم حفاظتی سطوح

N: حفاظت منسوخ شده سطوح

-: مربوط نمی‌باشد.