همه چیز در مورد بتن

[anthonio montana 3249]

ساخت بتن هاي چند منظوره با استفاده از مكمل بتن A.C.P

 

 

ساخت بتن هاي چند منظوره با استفاده از مكمل بتن A.C.P

از جمله عوامل اصلي نفوذپذيري بتن مي توان به تبخير بخشي از آب اختلاط كه جهت حصول كارائي يا رواني بيشتر به بتن اضافه مي شود اشاره نمود كه به دليل عدم شركت در واكنش هيدراسيون از بتن تبخير شده و باعث ايجاد لوله هاي موئين زيادي در بتن خواهد شد. يكي ديگر از عوامل اثر گذار در نفوذپذيري بتن كسري فيلر سنگدانه ها و عدم استفاده از ريز دانه يا پر كننده مناسب است كه ما را ناگزير به مصرف سيمان بيشتر مي كند . سيمان اضافه با جذب آب از مخلوط بتن باعث افزايش ميزان مصرف آب شده و نهايتا نفوذپذيري را افزايش مي دهد از سوي ديگر سيمان ميزان قلياي بتن را بالا برده و احتمال سرطاني شدن بتن (A-A-R) را افزايش مي دهد .

ماده افزودني مكمل بتن A.C.P كه بخش اساسي مواد سازنده اش را 1- ميكروسيليس 2- فوق روان كننده 3- واترپروف 4- كاتاليزور تشكيل مي دهد با هدف ارتقاء خواص در زمان ساخت به بتن اضافه مي كنيم. اين ماده كه در حدود 6 الي 9 درصد وزن سيمان به بتن افزوده مي شود علاوه بر امكان كاهش حدود 15% الي 20% از نسبت آب به سيمان باعث افزايش كارائي يا اسلامپ بتن شده لذا به تراكم بهتر بتن و جلوگيري از حبس شدن هوا در بتن كمك نموده و هنگام باز نمودن قالبها هرگز مقاطع كرمو يا متخلخل روي بتن به چشم نخواهد خورد از سوي ديگر زمان حفظ اسلامپ بتن را جهت حمل بتن در مسافت هاي طولاني تر يا بتن ريزي با مدت زمان بيشتر افزايش داده و ميزان نفوذپذيري و درصد جذب آب بتن را در حدود 90% كاهش داده و مقاومت فشاري را در حدود 50% افزايش مي دهد.

افزودني مكمل بتن پس از افزوده شدن به بتن رفتار هاي شيميائي خود را به ترتيب ذيل شروع مي كند:

ابتدا مواد فوق روان كننده سازنده A.C.P با انتقال بار الكتريكي منفي به دوغاب سيمان و افزايش اسلامپ به دليل تبديل نمودن بتن به مخلوط تك قطبي باعث افزايش اسلامپ مي گردند.

به طور همزمان مواد واترپروف موجود در مكمل بتن با توجه به بافت كاملا ميكرونيزه و غير قابل انحلال خود طي انجام عمل اختلاط در بچينگ و تراك ميكسر با جايگيري در ريز ترين فضاهاي خالي و خلل فرج ريز ميكروسكپي باعث رفع اثرات نامطلوب كم بودن فيلر در بتن مي گردند بدين ترتيب نفوذپذيري بتن به مقدار قابل توجهي كاهش پيدا مي كند.

پس از آغاز واكنش هيدراسيون ميكروسيليس(SiO2) موجود در مكمل بتن با Ca(OH)2 قابل انحلال وارد واكنش شده و سيليكات كلسيم هيدراته(C-S-H) توليد مي كند.

سيليكات كلسيم ايجاد شده علاوه بر غير قابل انحلال بودن باعث بالا بردن مقاومت فشاري بتن شده و يكي از عوامل اصلي قليائي بتن را كاهش مي دهد و نقش موثري در كاهش احتمال بروز واكنش قليائي سنگدانه ها خواهد داشت .

مواد كاتاليزور سازنده افزودني مكمل بتن نقش اساسي در بهبود انجام واكنش ميكروسيليس با Ca(OH)2 موجود در بتن دارند زيرا تمامي واكنش هاي شيميائي براي پيشرفت نياز به نوعي كاتاليزور دارند.

كاتاليزور به كار رفته در مكمل بتن باعث تكميل و بهبود واكنش فوق الذكر مي گردد و از به هدر رفتن ميكروسيليس ( كه در طرح هاي اختلاط معمول در حدود 15% است) جلوگيري به عمل مي آورد به همين دليل است كه مصرف مكمل بتن در حدود 2% كمتر از ژل ميكروسيليس يا ميسكروسيليس و فوق روان كننده به صورت مجزا خواهد بود.

[anthonio montana 3249]

تكنيكهاي جلوگيري از ازدياد درجه حرارت بتن در هواي گرم

 

 

 

1-انتخاب سيمان

استفاده از سيمانهاي با حرارت هيدراتاسيون كم، ممكن است تا حدودي سبب تخفيف اشكالات مربوط به از دياد درجه حرارت بتن شود. ولي بايد درنظر داشت كه مصرف سيمانهاي مذكور پيشگيري هاي لازم را غير ضروري نمي سازد. گر چه در درجه حرارتهاي معمولي، سيمانهاي با حرارت هيدراتاسيون كم، آهسته تر از سيمانهاي معمولي هيدراته مي شوند ولي ميزان هيدراتاسيون آنها با زياد شدن درجه حرارت افزايش مي يابد. هرنوع سيماني كه مصرف شود وقتي بتن گرم مي شود قابليت كاربردخودرا سريعتر از موقعي كه سرد باشد از دست مي دهد به علاوه گر چه وقتي سيمان با حرارت زائي كم به كار رود درجه حرارت بتن ممكن است تا حدودي در تمام مراحل پائين تر باشد، ولي در شرايط خشك كننده، تبخير آب در مراحل اختلاط، حمل، جادادن و عمل آوردن، تسريع خواهد شد. اگر بخواهيم عيوبي نظير ترك خوردگي خميري يا به عبارتي ترك خوردگي ناشي از باد رخ ندهد، لازم است براي به حداقل رساندن اين تبخير تدابيري اتخاذ گردد.

 

 

 

 

2-انبار كردن مصالح سنگي

اقدامات انجام شده در جهت محدود كردن درجه حرارت دانه هاي سنگي انبار شده بيشترين تأثير در به حداقل رساندن درجه حرارت بتن تازه را به وجود مي اورد. به نظر مي رسد سايه انداختن و آب پاشي توده دانه هاي سنگي انبار شده در اغلب اوقات صرفاً بخاطرحجم مصالح غير عملي باشد. معهذا مشكلات را ممكن است در بسياري از مواردبتوان با محدود كردن مقادير سنگي به ابعاد عملي كاهش داد. به اين معني كه مقادير به اندازه مصرف در بتن ريزي روز بعد مورد نياز است مي توان در زير سايه قرار داد و خنك كرد.

 

 

3-آب

بعضي اوقات پيشنهاد اينست كه آب مورد نياز براي اختلاط را سرد نمائيم ،در حاليكه به لحاظ نظري اين موضوع مطلوب است ولي در عمل براي بتن ريزي هاي زياد، مقادير يخ مورد تقاضا به ندرت در مدت كوتاه و با نرخ مناسب در دسترس مي باشد. در موارديكه آب مصرفي از مخازن ذخيره آب استفاده مي شود بايستي مخازن مذكور را پوشانيدويا از طريق قراردادن آنها در سايه و رنگ آميزي با رنگهاي منعكس كننده در مقابل تششع خورشيدي محافظت نمود.

 

 

چنانچه آب مصرفي از لوله آب رساني و يا شيلنگ هاي طويل متصل به لوله اصلي شهر بدست مي آيد، بايستي جذب حرارتي آنها را از طريق گذاردن روپوش و يا كپه كردن خاك روي آنها ودرصورت امكان از طريق دفن لوله به حداقل رسانيد.

 

 

 

4-انبار كردن سيمان

در مواقعي كه هوا معمولي است و آب مورد اختلاط و دانه هاي سنگي سرد هستند، سهم گرمائي كه بوسيله سيمان گرم در بتن تازه وارد مي شود جزئي است معهذا در شرايط واقعاً گرم، استعمال سيمان گرم قدري بيشتر گرماي ناخواسته به بتن تازه داخل مي كند. لذا در حد مقدورات و امكان بايستي از مصرف سيمان گرم اجتناب نمود. از آنجاكه سرد كردن سيمان به طريق مصنوعي قبل از حمل، غير ممكن مي باشد لذا تداركات سيمان بايد قبلاً انجام شودبه طوري كه امكان سرد شدن آن در كارگاه و قبل از مصرف وجود داشته باشد .در هر صورت نحوه صحيح انبارداري و جلوگيري از تشعشع مستقيم خورشيد به كيسه هاي سيمان و يا سيلوهاي نگهداري سيمان و محافظت صحيح آنها ضروري مي باشد كه بايستي مد نظر قرار گيرد.

 

 

5-كيل كردن، اختلاط و حمل

 

 

حتي در شرايط مطلوب، نبايد تأخيري بي مورد بين ساختن بتن و جادادن آن وجود داشته باشد. در هواي خشك، به حداقل رساندن تأخيرات مهمترين اقدام مي باشد. از آنجائيكه در اثر درجه حرارت هاي زياد تركيب دو عامل تبخير آب و سفت شدگي باعث تسريع در كاهش قابليت كاربرد بتن مي شود و چون هيچ كدام از اين عوامل را نمي توان متوقف كرد، لذا بهترين و تنها راه مبارزه با آنها، جادادن بتن بلافاصله پس از اختلاط است.

 

 

اگر اجازه دهيم كاهش قابليت كاربرد رخ دهد، به ندرت ممكن است كار خوبي بدون آثار نامطلوب داشته باشيم. براي مثال بتني كه مدت طولاني در يك مخلوط كن با ديگ دوار رها شده باشد، محتمل است به همان اندازه كه از منبع خارجي نظير تابش خورشيد گرما ميگيرد، از اصطحكاك داخلي نيز حرارت جذب كند. به همچنين آب خود را بر اثر تبخير از دست بدهد. گر چه هر گونه كاهش قابليت كاربرد را ممكن است با افزودن آب بيشتر قبل از خالي كردن آن از دستگاه تصحيح كرد، ولي افزايش نسبت آب به سيمان ممكن است آثار غير قابل قبولي بر روي انقباض ناشي از خشك شدن، مقاومت فشاري، مقاومت در مقابل سايش و دوام ايجاد كند. هم چنين اگر به منظور بازيابي كاهش قابليت كاربرد كه بر اثرسفت شدگي حين حمل ايجاد شده، چنانچه سعي شود بتن با آب اضافي در محل جادادن دوباره خمير گردد، خواص مذكور ممكن است به طريق مشابه فوق آسيب ببيند.

 

 

6-جادادن و پرداخت سطوح بتني

 

 

وجود شرايط خشك كننده، احتياج عادي به جادادن سريع و متراكم كردن مؤثر ( ويبره ) را تاكيد مي نمايد.

 

 

همواره خارج گردن هواي محبوس از يك توده بتني جاداده شده مشكل مي باشدمطلوب آنست كه بتن چنان جاداده شود كه در آخرين مرحله جاگرفتن در قالب سريعاً ويبره شود. در شرايط خشك كننده كه بتن سريعتر از معمول تمايل به سفت شدگي دارد، توجه به اين موضوع مهمتر است. به محض متراكم شدن بتن در محل خود، تبخير آب فقط از سطح آزاد آن صورت مي گيرد. لذا در صورت عدم تدابير مناسب، وجود شرايط خشك كننده ممكن است ميزان تبخير را به حدي زياد كند كه آب موجود در عمق بيشتر در داخل بتن، نتواند به سرعت كافي به سطح بتن نقل مكان نموده و بنابر اين كاهش آب به اندازه زياد صورت گيرد. در اين شرايط سطح بتن منقبض شده و چون بتن خميري نمي تواند در مقابل تنش مقاومت نمايد، لذا ترك ها، بلافاصله پس از جادادن بتن مي توانند تشكيل شوند.

 

 

هر چند اين ترك ها ندرتاً در بتن مسلح از اهميت سازه اي برخوردار هستند اما اين ترك ها گاهي به عمق نفوذ كرده و در اينصورت ممكن است در محل مجاورت با آرماتورها، باعث خوردگي آنها و نهايتاً ضعف پنهاني سازه شود.

 

 

لذا توصيه اكيد مي شود پس از جادادن بتن فوراً تدابيري اتخاذ شود كه تبخير به صورت مثبتي كاهش داده شود. روشهاي پيشنهاد شده عبارتند از ايجاد بادشكن هاي موقت در سمت وزش باد – آب فشاني ريزمه مانندي جهت بالا بردن ميزان رطوبت هوائي كه در تماس با بتن است – پيش بيني روكشهايي كه مي توانند فوراً پس از جادادن بتن نصب شوند.

 

 

7-عمل آوردن ( مراقبت )

 

 

هدفهاي عمل آوردن اينست كه آب در ميان بتن محبوس شود كه بتواند با سيمان تركيب گرديده و بتن را در درجه حرارتي نگه دارد كه عمل تركيب به ميزان قابل قبولي پيشرفت نمايد. پوشش سطح بتن با ورقه هاي نفوذ ناپذير نظير پولي تن كه ترجيحاً براي انعكاس تابش خورشيد، رنگي آن توصيه شده است چنانچه به درستي مورد استفاده واقع شود مي تواند مانع مؤثري در مقابل تبخير باشد. بهتر است در همان حال كه تكميل بتن پيشرفت مي كند، ورقه هاي مذكور نصب شود به طوري كه هم سطح بتن تازه خراب نگردد و هم لبه هاي پوشش طوري محكم شود كه از وزش باد زير آن ها جلوگيري به عمل آيد.

 

 

چنانچه باد زير ورقه ها بوزد، تبخير افزايش يافته و موضوع عمل آمدن به مخاطره خواهد افتاد. در اينصورت يك ورقه شل ممكن است از نبودنش باعث ايجاد ترك خوردگي خميري شود.

 

 

بعضي روشهاي عمل آوردن مانند آب گرفتن، پوشش با ماسه نم دار يا خاك اره نمدار با گوني خيس بهتر است تا موقعي كه سطح بتن به اندازه كافي سخت نشده و استحكام كافي در مقابل آسيب پيدا نكرده است بكار نروند در صورت كاربرد آنها، مراقبت دائمي براي محافظت در مقابل خشك شدن لايه هاي محافظت فرضي و جلوگيري از بي فايده شدن آنها لازم است. چنانچه لايه هاي ماسه، خاك اره و گوني خشك شوند، نبودنشان بهتر از وجودشان مي باشد زيرا در اين حالت مانند فتيله اي رطوبت را از بتن كشيده و تبخير آن را در هوا تسريع مي كند .

 

 

در صورت كاربرد آب، درجه حرارت آن بايد نظر درجه حرارت خود بتن باشد و بايد از يك آب فشان با سوراخ ريز نظير مه خارج شود.

 

 

مه مصنوعي كه بدين شكل ايجاد مي شود ممكن است به علت وزش باد از بتن دور شود. لذا لازم است بادشكن هاي موقت در جهت وزش باد به سمت سطح بتني كه بايد عمل آيد، تعبيه شود.

 

 

در اكثر موارد، منطقي ترين راه براي رسيدن به نتيجه مطلوب، به حداقل رساندن ضريب زاويه منحني افزايش درجه حرارت است تا كوشش براي كنترل سطح درجه حرارت بدين معني كه افت حرارت از قسمت خارجي توده توده بتن بايد محدود شود. به قسمتي كه حرارتي كه از سيمان آزاد مي شود، قادر باشد درجه حرارت تمام توده بتني كه در حال عمل آمدن است بصورت يكنواختي بالا ببرد. بديهي است بتني كه بدين طريق به عمل آمده است نيز بايد حتي الامكان بصورت يكنواختي سرد شود. در غير اينصورت، در حالي كه قسمت خارجي بتن خيلي سريعتر از داخل آن سرد مي شود، تنش كشش ممكن است توسعه يابد. در صورت امكان ساده ترين روش عملي اينست كه قالب عايق شده يا چوبي به كار برده شود و نه تنها تا هنگامي كه بتن در حين سخت شدن وگرم آن است بليد بار شد بلكه تا هنگامي كه درجه حرارت آن به حد محيط اطرافش تنزل پيدا كند، لازم است قالب در محل خود بماند .

[anthonio montana 3249]

بتن فوق سبک با مقاومت بالا با فناوري نانو

براي اولين بار توسط محققان مركز رشد نانو بتن دانشگاه تهران "بتن فوق سبک با مقاومت بالا" با فناوري نانو توليد شد. در اين اختراع، محققان يكي از شركت هاي مركز رشد دانشگاه با استفاده از فناوري نانو و تغيير واکنش شيميايي بتن، توانسته اند توليد بتن سبک، با مقاومت بالا و وزن مخصوص 2/1 کيلوگرم و مقاومت 500 کيلوگرم بر سانتي متر را ممکن سازد. فکر اوليه ساخت اين بتن به مسابقات ساخت بتن سبک Aci آمريکا بر مي گردد که محققان شرکت ونديداد مستقر در مركز رشد دانشگاه تهران در دوران دانشجويي با شرکت در اين مسابقه موفق به کسب رتبه سوم جهاني در زمينه ساخت بتن سبک شده بودند.

پس از اين مسابقه، خلاء موجود در صنعت بتن کشور باعث شد که اين تحقيقات ادامه يافته و به توليد بتن فوق سبک با مقاومت بالا منجر گردد. در حال حاضر چون براي سبک کردن بتن از سنگ دانه ها استفاده مي شود و اين سنگ دانه ها به خودي خود مقاوم نيستند، موجب کاهش استحکام و مقاومت بتن مي شوند، از اين رو نمي توان استفاده سازه اي از آن کرد. محققان اين شرکت با انجام آزمايشات فراوان به اين نتيجه رسيدند که با تغيير در واکنش هاي شيميايي هيدراتاسيونهاي سيمان مي توان بتن سبک با مقاومت بالا توليد کرد که کاربري سازه اي داشته باشد, يعني بتوان به عنوان سازه باربر از آن استفاده نمود و اجزاء سازه اي مختلف بکار برد. بتن ريز ساختاري است که از هيدراتاسيون سيمان و افزودنيها ايجاد مي شود.کارايي و خواص بتن تا حد زيادي به مقدار و ابعاد ريزساختارهاي به کار رفته در آن مثل ذرات C-s-h، ژل سيمان و کپيلاري­ها بستگي دارد. در اين بتن با اضافه کردن ذرات نانو، در خلال هيدراتاسيون با تشکيل کريستالي از مواد نانو به دور مصالح بتن، ذرات نانو قرار گرفته در خمير سيمان، به صورت توده اي متمرکز گسترش يافته و سرعت هيدراتاسيون سيمان را افزايش مي دهند. اين فرايند باعث افزايش مقاومت و سرعت گيرش بتن مي شود. بتني که با اين روش توليد مي شود در برابر نيروي کششي، فشاري، نفوذ پذيري و سايش بسيار مقاوم خواهد بود. ضمنا" علاوه بر آن با استفاده از نانو تکنولوژي و جذب کريستالهاي هيدروکلسيم وکاهش مقدار آن در بتن، باعث متراکم کردن ناحيه انتقالي و منافذ مي شود. و خلل و فرج موجود در ژل C-s-h را نيز پر مي کند و باعث متراکم تر شدن و مقاوم تر شدن بتن و کاهش نفوذپذيري آن کمک شاياني مي­کند. همچنين خواصي چون مقاومت، شکنندگي، خزش، افت، دوام، نفوذ پذيري و تخلخل همه متاثر از مصرف نانو مواد در بتن هستند.

 

منبع : سایت خبری دانشگاه تهران

[anthonio montana 3249]

باتوجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانودر کلیه علوم وصنایع توجه بسیار کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان و بطور عامدر ساخت و ساز شده است ولی اخیراً با توجه به تقویت کننده ها و استحکامدهنده های نانویی در مصالح ساخت و ساز موج جدیدی با شتاب فزاینده ای صنعتساخت و ساز را در بر گرفته است.

 

سيليسيم دي اكسيد يا سيليكا فراوان‌ترين ماده سازنده پوسته زمين است. اينتركيب با فرمول شيميايي SiO2 ساختاري شبيه الماس دارد، ماده‌اي بلوري وسفيد رنگ است دماي ذوب و جوش آن نسبتاً زياد است و در طبيعت به دو شكلبلوري و آمورف (بي شكل)‌يافت مي‌شود.

 

کاربرد مهم سيليس در توليد انواع بتن است كه كيفيت و خواص محصول توليد شدهآن بستگي زيادي به نوع و اندازه ذرات سيليكا دارد. و نانو لوله های کربنیدارای دانسیته بسیار کم نسبت به فولاد و آلومینیوم می باشد. بطوریکهدانسیته آن تقریباً یک پنجم دانسیته فولاد و یک سوم دانسیته آلومینیوم میباشد. از کاربردهای مهم نانو لوله ها در ساخت سازه های سبک و مقاوم درمقابل کشش مطرح است که با کاهش وزن سازه مقاومت آن در مقابل زلزله بدلیلکاهش نیروهای وارده به سازه افزایش می یابد.در اينجا به بررسي اهميت واثرات استثنايي سيليسيم در بتن تأكيد مي‌شود.

 

 

 

کاربرد مواد نانو در ساختمان سازی

 

مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن ( طول و عرض و ضخامت ) زير 100 nm نانو متر باشد تعريف شده اند. يك نانو متر يك هزارم ميكرون ياحدود 100000 برابر كوچكتر از ضخامت موي انسان است. خواص فيزيكي و شيمياييمواد نانو ( در شكل و فرم هاي متعددي كه وجود دارند از جمله ذرات ، الياف، گلوله و غيره ) در مقايسه با مواد ميكروسكوپي نوع ديگر تفاوت اساسيدارند.تغييرات اصولي كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكي اندازه بلكه ازنظر خواص جديد آنها در سطح مقياس نانو مي باشد.

 

يكي از چالش هايي كه در رشته مصالح ساختماني به وجود آمده است بتن باعملكرد بالا (HPC) مي باشد مثلاً بتن مقاوم و با دوام يك مصالح كامپوزيت وچند فازي مركب و پيچيده مي باشد.

 

خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگي به نانو ساختار ماده زمينه اي بتن وسيماني داردكه چسبندگي، پيوستگي و يكپارچگي را بوجود مي آورد. بنابراينمطالعات ساختار بتن و خمير سيمان در مقياس نانو براي توسعه مصالح ساختمانيجديد و كاربرد آنها بسيار حائز اهميت مي باشد.

 

به هر حال روش معمولي براي توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهاي مختلفي از جمله طرح اختلاط بتن معمولي و بتن مسلح با انواع مختلفالياف مي باشد. تا اندازه بسيار زيادي، اين روش كار اغلب توسط روابط داخليصنعت ساختمان مي باشد كه دليل كندي پيشرفت در صنعت ساختمان عدم درك عميقاز مفهوم مصالح ساختماني مي باشد. در گسترده جديد علم و تكنولوژي نانوديگر اين قبيل فعاليت ها بي معني بوده و نياز به شناخت و مطالعه دقيق ازمصالح ساختماني دارد و اين فعاليت بايد به روش علمي جهت يافتن مصالح نسلجديد و با عملكرد بالا ونيز اقتصادي كردن آنها دنبال گردد. در مثال هايعملي و به طور مشخص در بتن ، اين تحقيقات تنها زماني مي تواند به جامعهعمل بپيوندد كه درك مناسب از مفهوم ريز ساختار سيمان در مقياس نانو و ديگرساختار ها وجود داشته باشد .

 

هدف اصلي و نهايي ، يافتن طبقه جديدي از مصالح ساختماني با عملكرد بالا ميباشد كه آنرا مي توان به مصالح با عملكرد بالاي چند منظوره اطلاق نمود. منظور از عملكرد چند منظوره، ظهور خواصي جديد و متفاوت نسبت به خواص موادمعمولي مي باشد به گونه اي كه مصالح بتوانند كاربرد هاي گوناگوني را ارائهنمايند.

 

در خصوص بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام بهتر و خواص مكانيكيبهتر بتن با عملكرد بالاي چند منظوره خواص اضافه ديگري را دارا مي باشد. ازجمله اين خواص به عنوان مثال مي توان خاصيت الكترومغناطيسي بكارگيري درحرارت هاي بالا و محافظت هاي اتمي و افزايش مؤثر بودن آن در حفظ انرژيساختمان و غيره را نام برد.

 

علاوه بر اين به كار گيري مصالح نانو مي تواند به ساختار هاي جديدبيانجامد، به طوري كه ديگر به منابع طبيعي در ساخت و ساز وابسته نباشد وبتوان در حفظ اين منابع كوشيد. اين مي تواند با اصلاح ساختار ها در مقيلسنانو انجام شود يا با به كارگيري ساختارهاي مختلف و ارتقاء واكنش هاياتفاق افتاده به طوري كه خواص سطوح مخصوص زياد آنها يا خواص بنيادين آنها ( از جمله ) نفوذپذيري ، خواص مغناطيسي ، الكتريكي هادي حرارت بهبود مييابد.نانو تکنولوژی یک نیاز و رقابتی جهت حفظ محیط زیست و رشد نوآوری درصنعت ساخت و ساز می باشد. درحقیقت یک نوع زندگی و راه جدید برای آینده بشرمی باشد. فکر کردن در اشل نانو راه جدید برای زندگی جدید می باشد.

 

نانو سيليس آمورف :

 

چنانکه دیده می شود ، یکی از ترکیبات موجود در بتن سیلیکاتهای مختلفی استکه در ضمن واکنش تولید می شود به همین دلیل می توان گفت سیلیس یکی ازمهمترین بخش بتن است و اهمیت زیادی در چسبندگی ،مقاومت و کارایی بتن دارد . اکسید سیلیس با انجام واکنش های شیمیایی با هیدراکسید کلسیم آزاد شدهموجود در بتن را مصرف می کنند و از خاصیت قلیایی آن می کاهند و در کنار آببصورت شوره از بتن خارج می شوند. و از خوردگی آرماتورهای فولادی قرارگرفته در بتن جلوگیری می کند .

 

محلول نانويي سيليس ( Nanosilica ) دي اكسيد سيليس ( Sio2 ) است كه اندازهذرات آن در ابعاد نانو متر مي باشد. محلول نانو سيليس متشكل از ذراتيهستند كه گلوله شكل با قطر كمتر از 100 nm يا به صورت ذرات خشك پودر يا بهصورت معلق در مايع محلول قابل انتشار مي باشند ، كه مايع آن معمول تريننوع محلول نانو سيليس معلق كاربرد هاي چند منظوره مانند خاصيت ضد سايش ،ضد حريق، ضد انعكاس سطوح از خود نشان مید هد.

 

اين آزمايشات نشان داده اند كه واكنش محلول نانو سيليس ( Ccolloidal silica ) با هيدرواكسيد كلسيم در مقايسه با ميكرو سيليكا بسيار سريع ترانجام گرفته و مقدار بسيار كم اين مواد همان تأثير پوزولاني مقدار بسياربالاي ميكروسيليكا را در سنين اوليه دارا مي باشد. اين خاصيت ماده ، بدليلريز بودن ذرات محلول نانو سيليس معلق مي باشد. هيچ جاي تعجب نيست كه ذراتميكروسيليكا نوعاً داراي سطح مخصوص N2 شامل m2g 25-15 مي باشد، در صورتيكه ذرات محلول نانو سيليس 180-m2g مي باشند. تحقيقات كاربردي انجام شدهشامل كاربرد نتايج نانو سيليس ( nano silica ) به شكل محلول آن در گروت ميباشد. آزمايشات خواص ريولوژي فرمول گروت در مقايسه با گروت ميكروسيليكا،هيچ جدا شدگي و آب اندازي از خود نشان نداده و نيز مقاومت فشاري 28 روزهبيش از mpa 155 را بدست مي دهد.

 

اضافه کردن نانوذرات سیلیکا (nano sio2) به ملات سیمان باعث بهبود مقاومتفشاری و خمشی ملات نسبت به ملات معمولی گردیده است. در این طرح خصوصیاتنانوذرات سیلیکا با مشخصات مندرج در جدول زیر در سیمان استفاده شده اند. ودر ضمن به ملات سیمان ماده پراکننده ذرات نانو (UNF) و حباب زدا برای کاهشحبابهای هوا در داخل بتن اضافه می شود.

 

 

 

 

گزارش آزمایش:

 

شش نمونه از هر كدام گروهبندي براي هر نوع مخلوط انجام شده و سپس در درجهحرارت 21 ( QOC ) زير آب براي 14 و 28 روز نگهداري شدند. سيمان مصرفي درتمام نمونه ها ثابت نگهداشته شده 100 gr و نسبت آب به سيمان 36/0 و w/c=0.33 و براي مخلوط هاي نانو سيليكا و نانو تيوب انتخاب شده اند. مصرفسيليس مايع به صورت سوسپانسيون مخلوط مستقيم به آب مخلوط اضافه شده و سپسپودر سيليس به سيمان افزوده شده بود .در صورتي كه نانو تيوب در آب مخلوطبتن انتشار يافته و هم زده تا 10 دقيقه وسپس براي حدود 30 دقيقهالكتراسونيك شده در حوضچه 400 w و سپس با سيمان مخلوط مي گردند.

 

هيچ فوق روان كننده اي براي مخلوط نانو سيليكا افزوده نشده بود ، به خاطراينكه قصد مطالعه نقش نانو سيليكاي خالص بر خمير سيمان را داشتيم. درصورتي كه در مصرف نانو تيوب هيچ نوع سرفكتنت استفاده نشده به همين خاطر سرفكتنت پيشنهادي براي انتشار نانو تيوب ها با سيمان همخون نيستند.

 

 

 

نتايج :

 

می توان نتیجه گرفت که مقاومت خمشی و فشاری ملات سیمان با افزودن نانوذرات سیلیکا

(Nano-Sio2)بیشتر از مقاومت ملات سیمان معمولی است. در صورتیکه با افزایشنسبت نانوذرات سیلیکا مقاومت فشاری 28 روزه افزایش می یابد. و اینکهنانوذرات بعنوان یک ماده پرکننده حفره های سیمان را پر می کنند و به مانندفوم سیلیکا مقاومت بتن را افزایش می دهند .

[anthonio montana 3249]

گروهي از محققان دانشگاه فناوري کوئينزلند، در کشف اخير خود نشان داده‌اند که پنجره‌هاي شيشه‌اي رنگي‌اي که با طلا رنگ شده‌اند، با قرار گفتن تحت تابش نور خورشيد، هوا را تصفيه مي‌کنند. به گفته زو هاي يانگ، استاديار اين دانشگاه، اين کارهاي هنري به زبان مدرن، تصفيه‌کننده هواي فوتوکاتاليستي با کاتاليست طلايي نانوساختار هستند. بنا به نظر وي، شيشه‌گرهاي قرون وسطا نخستين متخصصان فناوري‌نانو بوده‌اند، زيرا به کمک نانوذراتي در اندازه‌هاي مختلف، رنگ‌هاي متنوعي به شيشه‌هاي خود مي‌داده‌اند.

پروفسور زو عنوان کرد که تعداد زيادي از پنجره‌هاي کليسا در سطح اروپا، با شيشه‌هاي رنگي‌اي که با نانوذرات طلا رنگ‌دار شده‌اند، آذين شده‌اند. وي گفت:«براي چندين قرن، مردم تنها به کارهاي هنري زيبا و ماندگاري زياد رنگ‌ها اهميت مي‌دادند؛ اما اخيراً متوجه‌ شده‌اند که اين کارهاي هنري به زبان مدرن، تصفيه‌کنندة هواي فوتوکاتاليستي با کاتاليست طلايي نانوساختار هستند».

بنا به اظهارات وي، ذرات طلاي کوچکي که به‌وسيلة نور خورشيد به آنها انرژي داده شده‌است، قادرند تا آلاينده‌‌هاي هوايي چون مواد شيميايي آلي فرار يا VOCها را نابود کنند. وي با اعلام اينکه اين آلاينده‌ها اغلب در شرايط مناسب از فرش‌ها، رنگ و لوازم خانگي جديد منتشر مي‌شوند، گفت:«اين VOCها به مرور زمان از ديوارها و لوازم خانه جدا شده، بوي جديدي را در فضاي منزل ايجاد مي‌کنند؛ البته اين مواد همانند متانول و مونوکسيد کربن حتي در مقادير کم هم براي سلامت مضرند».

وي افزود:«ذرات بسيار کوچک طلا تحت نور خورشيد بسيار فعالند. ميدان الکترومغناطيسي نور خورشيد مي‌تواند با نوسانات الکترون‌ها در ذرات طلا جفت شده، يک تشديد ايجاد كند و به اين ترتيب، ميدان مغناطيسي موجود بر روي سطح نانوذرات طلا مي‌تواند تا صد برابر تقويت شود. چنين ميداني مولکول‌هاي آلايندة هوا را تجزيه‌ مي‌کند».

پروفسور زو گفت که محصول جانبي اين فرايند، دي‌اکسيد کربن است که در مقادير پايين(مقادير توليدشده در اين فرايند) مادة نسبتاً بي‌خطري است.

وي با اشاره به اينکه استفاده از نانوذرات طلا براي راه‌اندازي واکنش‌هاي شيميايي، فرصت‌هاي تحقيقاتي جديدي را براي دانشمندان ايجاد كرده‌است، گفت:«اين فناوري يک فناوري خورشيدي است و از آنجايي که تنها به ذرات طلا حرارت داده مي‌شود، بازده انرژي بالايي دارد. در واکنش‌هاي شيميايي معمولي شما بايد همه ‌چيز را گرم کنيد، اين امر، انرژي را هدر مي‌دهد. اگر که اين فناوري در توليد مواد شيميايي خاص در دماي محدود قابل ‌استفاده باشد، شاهد تغييرات شگرفي در جنبه‌هاي اقتصادي و محيطي فرايندهاي توليدِ مواد شيميايي خواهيم بود.»

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[anthonio montana 3249]

نانوسم (nanocem) يك تحقيق جديد شبكه اروپاست كه بر روي مراحل توسعه اصول فني نانو (مقياس يك بيليوني) در مواد سيماني متمركز شده است.

بستهاي سيمان پورتلند ، اجزا اوليه فعال بتن هستند كه در بيشتر ساختمانهاي مدرن استفاده مي شوند . ديگر تشكيل دهنده هاي بتن ، آب و مصالح دانه اي ريز و درشت (مانند شن و سنگ) هستند.

بستها از جوش سيمان پورتلند با زمينه كمي از سولفات كلسيم ساخته شده اند و به طور متداول شامل پودرهاي ريز معدني مثل سنگ آهك ، پوزولان (معمولا خاكسترهاي آتش فشاني) ، خاكستر بادي (معمولا از زغال سوخته گياهان پر قدرت) و سرباره دانه اي كوره بلند ، هستند.

چنين گردهمايي به عنوان مواد سيماني تكميلي تلقي مي شوند زيرا آنها براي جايگزين شدن به جاي بيشتر چسب سيمانهاي گران استفاده مي شوند. مواد افزودني شيميايي مانند افزودني ها كاهنده آب ، فوق روان كننده ها (خمير كننده ها) ، كندگير كننده ها ، تند گير كننده هاي بتن و عوامل هوازا مي توانند به بتن در مقدار كم اضافه شوند تا خصلتهاي بتن را براي موارد استفاده خاص تغيير دهند.

 

توضيح درباره نانو :

 

گر چه سيمان پرتلند در مقدار وسيع در مواد دست ساز بشر بر روي زمين استفاده مي شود اما فهم مكانيزم اصلي ، حاوي خصوصياتش به طور طبيعي باقي مانده است . مراحلي كه در طول 1لحظات نخستين واكنش با آب اتفاق مي افتد ، مي تواند ساختارهاي بزرگ و ريز را تحت تاثير قرار دهد و اجراي طولاني مدت يك ساختار را در پي داشته باشد.

بيشتر واكنشهاي شيميايي كه عملكرد مواد سيماني را كنترل مي كند در مقياس نانو سنج (يك بيليون) اتفاق مي افتد ولي اكثر تحقيقات ، عمليات مهندسي گرفته اند و بر روي مرحله درشت (قابل ديد) متمركز شده اند. فقدان فهم جزييات مولكولي از رشد چشم گير تقريبا جلوگيري كرده و موج ناتواني در پيش بيني وضع آينده شده است. نياز براي آزمايش مكرر خصوصيات در تناسب درشت دانه اي مانع نوآوري و استخراج در scm هايي كه به طور گسترده اي در دسترس قرار دارند ، شده است كه به طور كلي در جا دادن انرژي اندك (جدول سمت راست را ببينيد) و غير سمي مي باشند.

در حال حاضر ، در هر ساختماني كه در آن از مواد سيماني جديد با عملكرد بالا استفاده مي شود ، نياز به تست زمان (طولاني كردن) دارد. با كسب دانش بنيادين ، اين مواد مي توانستند به جاي آزمايش و خطا با طراحي و پايه گذاري بر روي مدلهاي معتبر ، ساخته شوند.

هدايت در مسير صحيح :

در طول اين فعاليت بر روي اين مطلب يعني نانوسم ، 21 انجمن علمي به همراه 12 شريك صنعتي كه 5 شركت بزرگ توليد كننده سيمان را در بردارد بنا نهاده شد و در 11 كشور اروپايي گسترش يافت و در طول يك چهارم قرن گذشته انقلابي در تكــــنيكهاي تجربي براي رسيدگي به مواردي مثل تشـــديد طيف بيني مغناطيســــي هستـــــه اي (nmr) و نيروهــاي ميكروسكوپي بوجود آورده اند و به شركاي نانوسم امكان دسترسي به ابزارهاي پيشرفته را داده است.

شركتهاي صنعتي خط شروع مالي براي شبكه ارتباطي فراهم كرده اند و راهنمايي با احترام به پيش بيني علايق بازار فراهم نموده اند. اعضاي انجمن علمي مجبور هستند كه حداقل يكي از پروژه هاي تحقيقاتي مستقل مالي را با شبكه ارتباطي تسهيم كنند و بايد تحقيقاتشان را به روش تعاوني و مكمل توسعه دهند .

كارگاههاي اصلي برگزار مي شوند تا قسمتهاي مهم خالي علمي را پيدا كنند و با ارتباط دادن پروژه هاي تحقيقاتي ، سعي در پر كردنشان نمايند.

اين كميته هدايت كننده شامل 5 نماينده از شركاي صنعتي و 5 نفر از انجمن علمي است . جلسات تجاري دو بار در سال برگزار مي شود . برنامه تحقيقاتي شبكه ارتباطي ، چهار پروژه اصلي و پروژه شريكي در دست اجرا داد كه شامل موارد زير است :

مجموعه هيدرات كه خود متشكل از كربن ، سولفور هيدروژن (c-s-h) مي باشد. در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيب وجهه هيدراتي ممكن نيست در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيبي هيدراتي كه از هيدرات يك سيستم سيماني منتج شده است ، ممكن نيست ، مخصوصا زماني كه (scm) هايي مثل خاكستر بادي يا سرباره شامل آنها مي شود. هدف اين پروژه ها تعيين مواد تشكيل دهنده و استحكام تركيب وجهي هيدرات است كه انتظار مـي رود ، در دماي بالاتر از 50 درجه سانتي گراد اتفاق بيفتد. اين تحقيق شامل پروژه هاي دكتراي تخصصي است كه به طور پيوسته توسط دانشگاه هاي ابردين aberdeen بريتانيا ، امپا empa در سوئيس و espcl در فرانسه هدايت مي شود.

ساختار منفذ توسط nmr : اين پروژه اميدوار است تا تنظيم جامعي بر روي هنرهاي غير مخرب ، ابزارهاي تكنيكي غير تهاجمي داشته باشد و آنها را قادر مي سازد ، ساختار منفذ هيدرات سيمانها را در حدي كه در آن منافذ با آب پر مي شوند و قابليت جابجايي آب در مواد اشباع كننده را تحليل كنند. نتيجه كار اجازه خواهد داد كه دوام و عملكرد بتن به طور بهتري پيش بيني شود . دو گروه از گروههاي هدايت كننده در منطقه چرخش پروتني را دانشگاههاي سوري surrey در بريتانيا و پلي تكنيك فرانسه را شامل مي شود.

فعل و انفعالات تركيبات آلب آلومينيم با اكسيد فلز : اين امر يكي از مشكلترين مباحث مربوط به اثر سيمان و فوق روان كننده (خمير كننده) در بتن است. براي مثال شتاب فوق خميريازي بر روي فرمهاي غير فعال ( كه صورت تركيب آلي آلومينيم با اكسيد فلز ناميده مي شود) در طول مراحل اوليه تركيب سازي بتن مي باشد.

اين پديده شناخته شده ، منتهي به مصرف مقدار زياد فوق خميرساني در بسياري از بتن ها و بوجود آمدن مشكلات كاربردي جدي ، زماني كه مواد خام يا شرايط تركيب تغيير كرده اند ، مي شود. اين تحقيق توسط سيكا در سوئيس و espc هدايت مي شود.

واكنش پذيري سيستم سيماني : در پروژه دكتــــري تــوسط epfl در سوئيس و dtu در دانمارك و دانشگاه آرهوس aarhus دانمارك و دانشگاه ليدز leeds در بريتانيا در دست تحقيق است كه بر روي توسعه يك روش براي تشخـــــــيص درجه عكس العمل قسمت جوش سيماني و به طور مستقل scm ها در سيمانهاي چسبيده است.

 

شريك شدن :

 

پروژه هاي شركتي در محدوده شبكه ارتباطي ماننده تحقيقات در دست اجراي دانشگاههاي bourgogne فرانسه درباره اثر آهن بر روي پيوستگي و ساختار c-s-h در مقياس نانو از بنياد تا كاربرد است . براي مثال در موسسه تكنولوژي دنيش danish ، مطالعه اي بر روي مكانيزم زيباشناختي ظاهري بتن بر روي ساختار سرتاسري صورت پذيرفته است.

تحقيق و تعليم :

 

علاوه بر هسته تحقيقات نانوسم كه بوسيله شركاي صنعتي در حدود 500 هزار يورو در هر سال از لحاظ مالي تامين مي شود ، مركز مالي eu ، 2/3 ميليون يورو براي چهار سال تحقيق و تعليم پروژه (rtn) شبكه ارتباطي تحت برنامه ماري كوري ، برنده شده است.

اين پروژه فهم اساسي مواد سيماني براي بهبود عملكرد زيباشناختي فيزيكي و شيميايي نام نهاده شده و بين 10 پروژه دكتري و 5 پروژه فوق دكتري تقسيم شده است كه هر كدام بين دو يا چند شريك قسمت مي شود. محققان زماني براي هر منطقه شراكتي در طول پروژه صرف مي كنند .

موضوعات به چهار گروه تقسيم مي شود : كاستن قالب سيمان : اين موضوع بع طور اوليه فروسايي سيمان با تاكير بر حملات سولفات رامي پذيرد . نيروي سايش نيز در اين موضوع مد نظر گرفته مي شود . اين كار ساخت مدل كلي عملكرد سيمان را تامين مي كند.

بررسي فيزيكي و مكانيكي عملكرد : اين مقياسهاي طولاني ، بررسيهاي ارتباطي نانو ، ماكرو و ساختــــاري بزرگ براي توسعه ابزارهاي در جهت ارزش گذاري عملكرد مهندسي را احاطه مي كند. اين تحقيق به توسعه اصول تكنيكي و مدلها براي استفاده توسط مهندسين را متحمل مي شود.

مواد سيماني جديد : در اين گروه از پروژه ها ، مقدار عمده مواد علمي و مهندسي بكار گرفته مي شوند تا عملكرد مواد سيماني بر سطح و حجم را بهبود بخشند. اين كاريك رشته نوآوريهاي لازم براي بهبود عملكردي و زيباشناختي در طول افزودن محلي را مي پذيرد.

پروژه هاي متقاطع : اين پروژه ها وروديهاي مهم براي موضوعي كه در بالا اشاره شده است را تامين مي كند . آنها scmهايي را كه به طور افزايشي استفاده مي شوند ، در تركيب با جوش سيمان پورتلند ، در علايق قابل تحمل پوشش داده اند.

دستاوردهاي جاه طلبانه :

شبكه ارتباطي نانو ، خود يك منبع ساختماني جديد ذهني جاه طلبانه تنظيم كرده كه در دستاورد موثري بر تحقيقات اروپايي بر روي مواد سيماني مي باشد.

به طور كلي انجمنهاي علمي كوچك و اغلب مجزا ، طرحهايي براي انجمنهاي سرمايه گــذاري بين المللي مي سازند و در رقابت با ديگر گروههاي مواد علمي و ديسيپلين هاي مهندسين عمران ارزش گذاري مي شوند. اغلب مسائلي ناشناخته قابل توجهي درباره اين كار در ديگر كــشورها اتفاق مي افتد و چنين كارهايي هيچ گاه منتشر نمي شوند. اين امر منتهي به دو برابر شدن تلاشهاي تحقيقاتي و مطالعه زياد پارامتري شده است. جايي كه نتايج فقط براي تركيب خاصي از مطالعه مواد خام در دسترس هستند.

نانوسم تلاش بيشتري را براي روشن كردن پروژه ها و جمع آوري تجربيات همه شركا انجـــــام ميدهد.

 

منبع:civilico.com

[anthonio montana 3249]

بتن های با عملکرد و دوام زیاد

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

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

به منظور افزایش دوام حین افزایش مقاومت ضمن کاربرد دوده سیلیس و کم کردن آب و مصرف فوق روان کننده، مقدار سیمان کاهش یافته و در عوض مواد پوزولانی همچون دوده سیلیس، خاکستر بادی، سرباره کوره های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج و بالاخره پوزولان های طبیعی به صورت مواد ریزدانه جایگزین آن گردید. امروز شاهد ساخت بتن هایی با دوام که نفوذپذیری کمی دارند و در مقابل حملات شیمیایی کلرورها و سولفات ها و گاز کربنیک و بعضاً واکنش قلیایی پایدارتر می باشند، هستیم.

برای مصرف این بتن در سازه های بلند و رفع نقیصه شکنندگی در پاره ای موارد از الیاف های کوتاه استفاده شده تا بدین وسیله نرمی این بتن ها افزایش یابد. از مزایای عمده این بتن ها کاهش وزن ساختمان ها به علت کم کردن ابعاد ستون ها، صرفه جویی در میزان بتن و فولاد، کوتاه شدن دوران ساخت، تغییر شکل های وابسته به زمان کمتر و پایایی و داوم بشتر آ نها می باشد.

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

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

[anthonio montana 3249]

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

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

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

[anthonio montana 3249]

آرماتورهای غیر فولادی در بتن

 

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

 

خاصیت عمده این آرماتورها که سبب کار برد آنها شده است مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می تواند در محیط های بسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت به خستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایت مغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده می شود. البته این مواد معایبی چون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند.

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

[anthonio montana 3249]

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

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

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

برای محافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسی استفاده می شود. تاریخچه مصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفته شود با این روش می توان حدود 10 تا 15 سال خوردگی را عقب انداخت.

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

برای محافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایش و به کار گرفته شده است. این پوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش به شرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوشش بوده است. روی هم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.

با پیشرفت روزافرون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص برای مناطق و شرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح، اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داری برای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و به صورت جهانی به اجرا گذاشته شود.

[anthonio montana 3249]

دراکثرقراردادهای طرحهای عمرانی کشور ، ضوابط و مقررات ، آئین نامه های رایج بخصوص آئین نامه بتن ایران جزء مشخصات فنی پیمان بوده و رعایت آنها ضروری است .

 

پذیرش بتن در کارگاه براساس نتایج آزمایش فشاری نمونه های برادشته شده از بتن مصرفی صورت می پذیرد .

دراکثر طرحها عمرانی کشور و آزمایشگاه ها روش b.s.1881 با قالب مکعبی نمونه گیری انجام و نسبت به حجم بتن مطابق بند 6-5-1-2 آئین نامه بتن ایران می‌باشد:

الف ) برای دالها و دیوارها ، یک نمونه برداری از 30 مترمکعب بتن یا 150 مترمربع سطح

ب ) برای تیرها و کلافها درصورتی که جدا از قطعات دیگر بتن ریزی میشوند ، یک نمونه برداری از هریکصد مترطول

ج ) برای ستونها ، یک نمونه برداری از هر50 مترطول

براین اساس و روش فوق حداقل شش نمونه مکعبی از حجم بتن به ترتیب:

یک نمونه (یک آزمونه ) ـــــــــــــــــــــــــ 7 یا 11 روزه

سه نمونه (سه آزمونه )‌ ـــــــــــــــــــــــ 28 یا 42 روزه

یک نمونه (یک آزمونه )‌ ـــــــــــــــــــــــ 90 یا 125 روزه

یک نمونه (یک آزمونه ) ــــــــــــــــــــــــ کنترل یا آگاهی

به عبارت دیگر حداقل شش نمونه (آزمونه )‌از هربتونیر در مدت تخلیه اش بصورت تصادفی ، با رعایت بند 6-5-1-2 حجم بتن برداشته شود.

با نمونه های فوق طبق ردیف ب بند 6-5-2-1 و بند 6-5-2-2 می توان از نمونه ها ( آزمونه ها ) نسبت به ارزیابی پذیرش بتن اعلام نظر شود ولی مغایر با ردیف الف بند 6-5-2-1 و بند 6-5-1-1 و بند 6-5-1-5 است .

 

نمونه برداری از بتن

 

روش آئین نامه بتن ایران

:‌

در بند 6-5-1-1 - مقصود از هر نمونه برداری از بتن ، تهیه دوآزمونه از آن است که آزمایش فشاری آنها در سن 28 روزه یا هر سن مقرر شده دیگر انجام می پذیرد و متوسط مقاومتهای فشاری بدست آمده بعنوان نتیجه نهایی آزمایش منظور میشود .

 

در هرنمونه برداری از بتن ، تهیه آزمونه های زیر انجام می گیرد:

 

آزمونه اول ـــــــــــــــــ 7 یا 11 روزه

آزمونه دوم ــــــــــــــــ 28 یا 42روزه

آزمونه سوم ـــــــــــــــ 28 یا 42 روزه

آزمونه چهارم ـــــــــــ 90 یا 125 روزه یا آگاهی

 

لازم به توضیح است که برابر بند 6-5-1-2 و رعایت عملی ردیف الف بند 6-5-2-1 وبا درنظر گرفتن دو آزمونه دوم و سوم بجای کلمه مقاومت نمونه در احجام مختلف می توان طبق بند 6-5-2 نسبت به مقاومت فشاری اظهار نظر کرد .

مقدارنمونه برداری مورد نیاز برای دالها و دیوارها:

تعداد نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ حجم بتن ( مترمکعب بتن )

سه نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ 1 الی 90

شش نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ 91 الی 180

نه نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ ـــ 181 الی 270

و ....................

حداقل چهار نمونه (آزمونه )‌از هربتونیر در مدت تخلیه اش بصورت تصادفی برداشته شود و اگر حجم بتن کم باشد ، نمونه ها ی متوالی میبایستی همزمان با تخلیه 4/1 و 4/2 و 4/3 فواصل مخلوط بتن داخل مخلوط کن برداشته شود و اگر بیشتر شود ، مابین فواصل مقادیر تخلیه شده به همان نسبت بطور مساوی فاصله می گذاریم.

نمونه های متوالی به نمونه هایی گفته میشود که فاصله زمانی هر نمونه برداری با نمونه برداری بعد از آن بیشتر از سه شبانه روز نباشد.

لازم به توضیح است که نمونه برداری ، واحد آئین نامه بتن ایران به ترتیب نمونه استوانه ایی ، مگا پاسگال مبیاشد که برای تبدیل نمونه مکعبی 15*15 به نمونه استوانه ای به شرح زیر اقدام میشود.

25=(25/1*2/10): 306

20=(20/1*2/10) : 26080 سال گذشته در بسياري از رشته هاي ساختماني كاربرد داشته و با عمر مفيد طولاني خود، مصالح با دوامي را به اثبات رسانده است. به هر حال بتن در پروژه هاي صنعتي بكار برده شده و در معرض شرايط بسيار سخت محيطي قرار گرفته و صدمات ساختاري و كاربردي را در طول عمر خود نشان داده است، كه این صدمات از 3 منبع اصلي سرچشمه گرفته اند شامل : پروژه هاي صنعتي كه عموماً توسط طراحان بومي، پيمانكاران بين المللي و كساني كه متخصص در اين رشته مي باشند، انجام مي شود. طراحان اين پروژه ها از شرايط سختي كه بتن در معرض آن قرار مي گيرد اطلاع كافي ندارند. در اكثر مواقع، افراد بهره بردار، نگهدارنده و محافظ اين سازه هاي بتني بيشتر از متخصصين داراي تجارب كاري در رشته هاي مكانيك، برق و يا شيمي بوده اند و بنابراين صدمات وارده بر اجزاء بتني را تشخيص نداده اند. نهايتاً اين صدمات عميق تر و پيشرفته تر مي شدند.

[anthonio montana 3249]

ارزیابی و پذیرش بتن درکارگاه

 

وجود استاندارد ها و آیین نامه های ملی در هرکشور نشانه رشد و توسعه آن کشور است و هدف از ارائه آئین نامه ، حداقل ضوابط و مقرراتی است که با رعایت آن میزان مناسبی از ایمنی ، قابلیت بهره برداری ، پایایی سازه ها تامین میشود.

درطرحهای عمرانی و کارگاه های کشور رعایت استانداردها و آئین نامه ها الزامی است ، اما باتوجه به شرایط اقلیمی ، تنوع مصالح ، نیروی انسانی و ..... وگستردگی کشور ، طرحهای عمرانی و کارگاه ها نیازمند آئین نامه و دستورالعمل خاص بوده و منابع آنها بایستی در دسترس شاغلین دربخش مورد نظر قرارگیرد .

در آئین نامه بتن ایران بند ( 6-5 ) ارزیابی و پذیرش بتن قید گردیده است ، اما باتوجه به اینکه درتهیه آئین نامه بتن ایران از‌ آئین نامه های متفاوت کشورها استفاده شده است ، با شرایط کارگاه های ایران ، ضوابط آزمایشگاه ها در نحوه نمونه گیری ،‌ بررسی بتنهای با مقاومت کم منطبق نیست.

چنانچه میدانیم در کارگاه های عمرانی ، بنا به خطای انسانی ، ماشین آلات ، مصالح متفاوت مصرفی ، شرایط اقلیمی و ... احتمال استفاده از بتنهای با مقاومت کم وجود دارد که در محدوده غیر قابل قبول (بند 6-5-2-2) قرارمیگیرد .

با توجه به هزینه مالی طرح و مدت زمان اجراء آن ، استفاده از بند ( 6-6 ) و بررسی بتن ها اقدامی علمی خوبی است اما عملی نیست . بدین منظور ما باید منطقه تخفیف ، منطقه مشمول جریمه ، منطقه تخریب و بازسازی مجدد را دقیقا" بسته به سازه مورد نظر مشخص کنیم.

الف – منطقه تخفیف

با بررسی فرمولهای ارائه شده در بند 6-5-2-1 و 6-5-2-2 آئین نامه بتن و بند 6-5-2-3 مشخص میشود که به تشخیص طراح بدون بررسی بیشتر به مقدار 5 الی 6 درصد مقاومت فشاری بتن از نظر سازه قابل قبول تلقی میشود .

ب- منطقه مشمول جریمه

درمحاسبات هرسازه حداقل مقاومت فشاری بتن مورد نظر برای طراح بایستی مشخص بوده و در محاسبات منظور شود . با توجه به رده بندی بتن ، طراح میتواند برای جبران مشکلات اجرایی ، ضریب اطمینان یک رده بیشتر از رده محاسباتی درنقشه اجرایی قید نماید و استفاده از رده بیشتر توجیه اقتصادی ندارد . در جدول زیر ( 1- 1 ) محدوده ارزیابی نتایج آزمایش مقاومت فشاری بتن به عیار 350 کیلوگرم برمترمکعب بتن در شرایط آزمایشگاهی و ضریب جریمه تنظیم شده است.

مقاومت فشاری بتن 28 یا 42 روزه (کیلوگرم برسانتی مترمربع ) ـــــــــــــ ضریب جریمه

306 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــ 0

296 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــ 56/4

287 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــ 23/7

278 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 90/9

269 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــ 57/12

260 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 25/15

251 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــ 59/17

242 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 56/20

233 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــ 26/23

224 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــ 93/25

215 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 60/28

ضریب جریمه یا بهای عملیات خارج از مشخصات ، شامل کلیه اقلامی است که منجر به تهیه بتن میگردد . اعم از بتن ( شن ، ماسه ، سیمان و .... ) و هزینه های مربوط به بهاء میلگرد ، قالب بندی و غیره .

لازم به توضیح است که نمونه برداری ، واحد آئین نامه بتن ایران به ترتیب نمونه استوانه ایی ، مگا پاسگال مبیاشد که برای تبدیل نمونه مکعبی 15*15 به نمونه استوانه ای به شرح زیر اقدام میشود .

25=(25/1*2/10): 306

20=(20/1*2/10) : 260

ج- منطقه تخریب

درمحاسبات سازه بصورت دستی یا کامپیوتری ، حداقل رده بتن توسط طراح اعمال ، ولی محاسبات نتیجه قابل قبول ارائه نمیگردد . این رده بتن مرز تخریب بوده و مقاومت فشاری کمتر از آن برای سازه قابل قبول نیست

[anthonio montana 3249]

نفوذپذيري و دوام

 

بتن در 80 سال گذشته در بسياري از رشته هاي ساختماني كاربرد داشته و با عمر مفيد طولاني خود، مصالح با دوامي را به اثبات رسانده است. به هر حال بتن در پروژه هاي صنعتي بكار برده شده و در معرض شرايط بسيار سخت محيطي قرار گرفته و صدمات ساختاري و كاربردي را در طول عمر خود نشان داده است، كه این صدمات از 3 منبع اصلي سرچشمه گرفته اند شامل : پروژه هاي صنعتي كه عموماً توسط طراحان بومي، پيمانكاران بين المللي و كساني كه متخصص در اين رشته مي باشند، انجام مي شود. طراحان اين پروژه ها از شرايط سختي كه بتن در معرض آن قرار مي گيرد اطلاع كافي ندارند. در اكثر مواقع، افراد بهره بردار، نگهدارنده و محافظ اين سازه هاي بتني بيشتر از متخصصين داراي تجارب كاري در رشته هاي مكانيك، برق و يا شيمي بوده اند و بنابراين صدمات وارده بر اجزاء بتني را تشخيص نداده اند. نهايتاً اين صدمات عميق تر و پيشرفته تر مي شدند.

 

پالايشگاههاي كشورهاي منطقه خليج فارس بيان كننده يك منبع اساسي درآمد مالي براي اين كشورها بوده اند، و اين تأسيسات بزرگ از سالهاي

1950 توسط شركتهاي پيمانكار بين المللي از آمريكا و اروپا ساخته شده اند. بسياري از اين سازه هاي بتني ساخته شده، هنوز در دست بهره برداري هستند و بسيـاري نيـز تعمير و ترميم يافته اند تا عمر مفيد طولاني تري را به آنها بيفزايند. اغلب بخاطر سرمايه گذاري هاي كلان در اين نوع تأسيسات، عمر مفيد طراحي شده آنها عموماً بسيار طولاني تر بوده و تعدادي از آنها نيز از رده خارج شده اند.

آقاي اکانر( Oconner ) در مطالعات اخير خود اطلاعات جديدي را درباره پالايشگاه ها ارائه داده، كه قبل از اين اطلاعات كافي درباره صدمات وارده توسط آب شور دريا بر سازه هاي بتني پالايشگاه ها در اين منطقه وجود نداشت.

مطالعات ديگري نيز اخيراً توسط ایمن ابراهیم ( Iman A Ibrahim ) و همكاران او درباره عملكرد بتن بكار گرفته شده در پالايشگاه در اين منطقه انجام يافته و تغييرات خاص بتني را كه در معرض شرايط محيط قرار گرفته، ارائه داده اند.

بتن كه در شرايط سخت آب و هوايي خليج فارس و نيز در پالايشگاهها و در معرض شرايط آب و هوايي ميكروني محيط ديگر مناطق دنيا قرار گرفته است، مي تواند بخاطر شرايط ذيل تخريب شود : درجه حرارت بسيار بالا در كوره هاي بلند در پالايشگاه ها و ترك خوردگي در اثر آن. حمله سولفات در نتيجه گازهاي سولفوريك همچون SO2 و H2S كه در زمان كار توليدي پالايشگاه، بعنوان مواد جانبي توليد صنعت نفت ايجاد مي شوند و همچنين رطوبت زياد محيط خليج فارس. اسيد سولفوريك وباران اسيدي و حملات آنها بر سطح بتن و واكنش شيميايي SO2 كه با رطوبت موجود توليد سولفات كلسيم نموده كه به سادگي بخاطر محلول بودن آن توسط آب شسته مي شود، بنـابراين، تـوليد سفيدك زدگي ( Leaching ) انجام مي شود و در نتيجه مقاومت بتن كاهش مي يابد، بخصوص تحت فعاليت مداوم SO2 و سولفات كلسيم توليد شده، در صورت شستشو جهت تميز كاري با آب دريا، كريستـال گچ بوجود مي آيـد كه بـا سيـمان واكـنش نـشان داده و تاماسايت (Thaumasite) توليد مي شود كه باعث توليد خمير بسيار نرمي مي شود. نرخ و پيشرفت خرابي توسط حمله سولفاتها بستگي به غلظت سولفات، نوع نمك سولفات، نفوذپذيري، و تخلخل بتن دارد. خرابي، در زماني اتفاق مي افتد كه بتن از يك طرف تحت شرايط فشار آب و از طرف ديگر هوا باشد. تر و خشك شدن در اثر نشت آب و يا شستشوي سازه بتني با آب شور دريا، هيـدروكربورهاي ريختـه شده روي سطح بتن، بـاعث نفوذ آب در خلل و فرج خمير سيمان و سنگدانه ها و در نتيجه افزايش نفوذپذيري مي شود. نفوذ يون كلر و حملات سولفاتها باعث خوردگي آرماتورها و در نتيجه ترك خوردگي مي شوند. حركات ماشين آلات، باعث توليد تركها در بتن مي شود. نشت بخار و گازها از لوله هاي موجود در پالايشگاهها باعث خرابي سطوح بتني و در نتيجه اجزاء تشكيل دهنده بتـن مي شود. علاوه بـر شرايـط مضر بر بتن، شرايط نگهداري و حفاظت سازه هاي بتني نيز مهم مي باشند.

اهميت مطالعات اخير بر اين است كه در چندين سال گذشته بيشتر مطالعات در لابراتور

انجام يافته ولي عمليات تحقيقاتي اخير در محل كارگاه و در شرايط واقعي و عملكرد 40 ساله بتن در شرايط سخت پالايشگاه مي باشد.

 

ساختار بتن :

 

در حال حاضر بتن ديگر همان مصالح ساختماني قديمي نيست

Cement + Agregates + Water + Admixture or Adetives = Concrete

. بسياري از مواد معدني و آلي جهت اصلاح خواص آن براي ساخت بتن دوره جديد به سيمان پرتلند اضافه مي شوند. برخلاف بتن ساخته شده فقط با سيمان پرتلند، خواص بتن دوره جديد به خاطر پيچيدگي خاص خود كاملاَ روشن و مدون نيست، ولي آناليز بسياري از مواد مصرفي فعال روي دوام بتن شفاف تر از قبل مي باشند.

 

سيستم سخت شدن سيمان با آب :

 

تـركيـب سيـمان بـا آب منـجـر بـه تـشكيـل يـك كـنـگلـو مـراي سخت شده بـا سـاختـار پـيـچيـده و تركيبات شيميايي جديدي مي شود كه خمير سيمان سخت شده يا

Paste ناميده مي شود.

 

ساختار تخلخل موئينه :

 

سطح داخلي ذرات سيمان سخت شده در بتن تا حدود زيادي تعيين كننده ميزان يا شدت تداخل متقابل بتن با آب و هواي ميكروني محيط اطرافش مي باشد

[anthonio montana 3249]

طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه ای و غير سازه ای )

در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا بايد خواسته ها را بررسی و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نيز اين خواسته ها عبارتند از : مقاومت فشاری در سن مورد نظر ، وزن مخصوص بتن تازه و خشک ، دوام بتن در شرايط محيطی يا سولفاتی ، اسلامپ و کارآئی بتن ، مقدار حباب هوای لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرايط محيطی ، و احتمالا" موارد ديگری همچون مدول الاستيسيته يا خواص فيزيکی مکانيکی ديگر مثل قابليت انتقال حرارت و غيره ، در کنار اين موارد ممکنست محدوده دانه بندی مطلوب ( بويژه در روشهای اروپائی ) از جمله محدوديت ها و خواسته ها باشد .

- در کنار اين خواسته ها ، داده هائی نيز بر اساس اطلاعات موجود از سيمان ، سنگدانه و ... در دست است و يا بايد در آزمايشگاه بدست آيد از جمله اينها می توان به موارد زير اشاره نمود :

نوع سيمان ، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سيمان ، حداکثر مجاز نسبت آب به سيمان ، نوع مواد افزودنی مورد نظر و مشخصات آن ، نوع سنگدانه درشت و ريزدانه ، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها ، چگالی و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه های معمولی ، رژيم و روند جذب آب سبکدانه ، وزن مخصوص توده ای سنگدانه درشت متراکم با ميله ( در طرح امريکائی ) ، دانه بندی سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها ، ويژگيهای مکانيکی و دوام سنگدانه ها ، مدول ريزی سنگدانه ها و ريزدانه ها ( بويژه در روش امريکائی ) ، چگالی ذرات سيمان و افزودنيها : گاه لازمست دانه بندی يا مدول ريزی سبکدانه ها معادل سازی شود يعنی با توجه به اختلاف در چگالی ذرات ، دانه بندی وزنی به دانه بندی و مدول ريزی حجمی تبديل گردد که در اين حالت لازمست برای چگالی ذرات هر بخش اندازه ای را تعيين کنيم .

 

روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروری در هر روش :

معمولا" در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئی ، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آيد . نسبت آب به سيمان از جداول راهنما يا تجربيات گذشته و شخصی فرض می گردد . پس مقدار سيمان در اين صورت مشخص می گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عيار سيمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سيمان يا کارآئی ، مقدار آب مشخص می شود .

اختلاف عمده روش ها در تعيين مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بويژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه يا نيمه سبکدانه ، اختلافات موجود روشها برای بتن معمولی ، بيشتر می گردد .

در روشهای اروپائی ( آلمانی و اتحاديه بتن اروپا ) با توجه به محدوده مطلوب دانه بندی حجمی، سهم سنگدانه های ريز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه يا يکی از آنها سبکدانه باشد ) بدست می آيد، سپس چگالی متوسط سنگدانه ها تعيين شده و در فرمول حجم مطلق قرار می گيرد و مقدار کل سنگدانه بدست می آيد .

اگر افزودنی داشته باشيم حجم افزودنی از تقسيم وزن به چگالی آن بدست می آيد و در رابطه قرار داده می شود .

پس از تعيين با توجه به سهم هر سنگدانه ، وزن آن مشخص می گردد و با توجه به ظرفيت جذب آب هر نوع سنگدانه می توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعيين کرد . وزن مخصوص بتن تازه نيز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست می آيد ( بصورت محاسباتی ) در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتيجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ ، کارآئی و مقاومت و وزن مخصوص بتن ميتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانيد و طرح اختلاط را نهائی کرد. امريکائی ها نيز در ACI 211.1 و ACI 211.2 و ACI 213 R سه روش را برای طرح اختلاط بتن سشبکدانه و يا نيمه سبکدانه توصيه نموده اند :

 

1. روش حجم مطلق : در اين روش عملا" پس از تعيين آب آزاد ، سيمان ، سنگدانه درشت خشک و اشباع ، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست می آيد . اين روش برای بتن معمولی ، نيمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در اين حالت تعيين مقدار چگالی اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفيت جذب آب آنهاست . علاوه بر آن عملا" يک اشکال مفهومی نيز در اين حالت وجود دارد و آن اينکه آيا اصولا" در هنگام ريختن و گيرش بتن ، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسيده اند که بتوان از چگالی اشباع با سطح خشک آنها برای تعيين حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعی با فرضی گاه خيلی زياد است . استفاده از اين روش بويژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اينکه از يک چگالی يا وزن ديگر با توجه به جذب آب واقعی در اين حالت استفاده نمود که روش بسيار دقيقی حاصل می گردد . امروزه سعی شده است با اين روش به طرح اختلاط مناسب دست يافت . مثلا" در روش های اروپائی که اين مشکل وجود دارد سعی می شود از جذب آب و چگالی نيم ساعته ، 1 ساعته يا 2 ساعته و حتی 4 ساعته استفاده گردد.

آنچه در اينجا اهميت دارد آنست که در هنگام گيرش نسبت آب به سيمان واقعی چقدر است و با دانستن اينکه آبهای موجود در بتن ، در سنگدانه يا خمير سيمان است به اين نتيجه رسيد که آب آزاد واقعی چيست و چقدر می باشد . مسلما" کارآئی و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهای کوتاهتر مثل 15 دقيقه يا 30 دقيقه تعيين می کنند . اين امر مستلزم آنست که رژيم جذب آب سبکدانه را بدانيم و در هر حالت چگالی سبکدانه را محاسبه کنيم .

 

2. روش حجمی ( Volumetric ) : در روش حجمی از يک مخلوط آزمون با مقادير تخمينی استفاده می شود ( آب ، سيمان ، سنگدانه ريز و درشت ) . پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمايشهای لازم مانند : اسلامپ ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابليت تراکم ، ماله خوری و کارآئی ، خصوصيات ديگر نيز می تواند در زمانهای بعد بدست آيد ( مثل مقاومت و ..... ) . اما پس از ساخت بتن و اندازه گيری وزن مخصوص بتن تازه ، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن ، حجم بتن حاصله تعيين می شود . حجم محاسباتی بتن نيز قبلا" مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط برای يکی شدن اين ها صورت می گيرد . مسلما" بايد اهداف مقاومتی و دوام نيز تأمين گردد . در اينجا نيز مشکل چگالی ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا" رطوبت و چگالی موجود مد نظر قرار می گيرد . لازم به ذکر است که اين روش برای بتن های نيمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنين در اين روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده می گردد .

 

3. روش وزنی يا فاکتور چگالی ( Weight Method or Specificgravity factor Method ) :

 

اين روش صرفا" برای سبکدانه درشت و ريز دانه معمولی کاربرد دارد يعنی صرفا" برای بتن نيمه سبکدانه مورد استفاده قرار می گيرد . در اين روش از فاکتور چگالی بجاب چگالی ذرات سبکدانه استفاده می شود . فاکتور چگالی تعريف خاصی است که فقط در ACI 211.2 ( در ضميمه A ) آمده است و با تعريف چگالی تفاوت دارد . S فاکتور چگالی بصورت زير می باشد. C وزن سبکدانه ( خشک يا مرطوب ) و B وزن پيکنومتر پر از آب و A وزن پيکنومتر پر از آب و سبکدانه می باشد.

بنابراين در اين تعريف وضعيت رطوبتی مشخص نيست و ميتواند از حالت خشک تا کاملا" اشباع انجام شود اما بايد وضعيت رطوبتی در هر مورد گزارش شود يعنی بگوئيم فاکتور چگالی برای سبکدانه ای با رطوبت معين برابر S می باشد . با توجه به روند معمولی طرح اختلاط امريکائی ، مقدار آب آزاد ، نسبت آب به سيمان ، مقدار سيمان ، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست می آيد که در اين رابطه مدول زيری ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئی مورد نياز کاربرد دارد . جذب آب سبکدانه می تواند طبق دستورهای استاندارد موجود و يا ضميمه B مربوط به ACI 211.2 مشخص شود که بر اين اساس آب کل بدست می آيد . در اين روش نيز باتوجه به وزن يک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست می آيد و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتی ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روی مقادير بدست آمده صورت می گيرد تا بتن مطلوب حاصل شود .

 

کاربردهای بتن سبک همانطور که می دانيم بتن سبک می تواند به صورت های مختلفی طبقه بندی شود ، مثلا" سازه ای و غير سازه ای . از اين نوع طبقه بندی می توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندی ديگری استفاده می نمائيم مثل بتن سبکدانه ، بتن اسفنجی و بتن فاقد ريز دانه . در اين نوع طبقه بندی ظاهرا" نمی توان کاربردها را حدس زد .

• ساخت قطعاتی است که صرفا" جنبه پر کننده دارند . در نوع سازه ای نيز دو نوع بتن داريم : مسلح و غير مسلح . مثلا" اجزاء سازه ای غير مسلح مثل بلوکهای ساختمانی را بايد از اين جمله موارد دانست . بتن سبکدانه ای سازه ای مسلح کاربردهائی شبيه بتن معمولی مسلح دارد و حتی ممکن است پيش تنيده هم باشد . جالب است بدانيم بتن های سبکدانه سازه ای مسلح در ابتدا عمدتا" در ساخت کشتی های تجاری و جنگی در جنگ جهانی اول از سال 1918 تا 1922 بکار رفته است . کشتی Atlantus به وزن 3000 تن در سال 1918 و کشتی Selmaبه وزن 7500 تن و طول 132متر در سال 1919 به آب افتادند . همچنين در جنگ جهانی دوم ( تا اواسط جنگ) بدليل محدوديت هائی در توليد ورق فولادی ( مانند جنگ جهانی اول ) کشتی ها و بارج های زيادی ساخته شدند که در همه آنها از بتن سبکدانه ( و معمولا" سبکدانه رسی منبسط شده ) استفاده شده بود . 24 کشتی اقيانوس پيما و 80 بارج دريائی تا پايان جنگ جهانی دوم در امريکا ساخته شد که ظرفيت آنها از 3 تا 000/ 140 تن بود .

جالب است بدانيم تا اين اواخر يک کشتی بنام Peralta که در جنگ جهانی اول ساخته شده بود ، شناور بود و آزمايشهای ارزشمندی نيز بر روی آن انجام شده است که نشان دوام عالی بتن آن از نظر خوردگی ميلگردها و کربناسيون می باشد .

مخازن شناور آب و مواد نفتی از جمله موارد استفاده بتن سبکدانه ای مسلح در طول دوران جنگ جهانی اول و دوم بوده است که ظاهرا" بعدها نيز بر خلاف ساخت کشتی ها ، توليد و ساخت آنها ادامه يافته است اما بدليل اقتصادی در زمان صلح بواسطه وفور ورق فولادی ، توليد کشتی مقرون به صرفه نمی باشد .

در سالهای 1950 و 1960 پل ها و ساختمانهای زيادی با بتن سبکدانه مسلح سازه ای در دنيا ساخته شد . بطور مثال در ايالات متحده و کانادا بيش از 150 پل و ساختمان از اين نوع مورد بهره برداری قرار گرفت . بطور مثال ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئيز امريکا ، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سيتی در سال 1929 از ساختمانهائی هستند که در دهه 20 و 30 ميلادی ساخته شده اند .

ساختمان 42 طبقه در شيکاگو ، ترمينال TWA در فرودگاه نيويورک ( 1960 ) ، فرودگاه Dulles واشنگتن در 1962 ، کليسائی در نروژ در 1965 ، پلی در وايسبادن آلمان در 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در 1968 از جمله اين موارد هستند . در هلند ، انگلستان ، ايتاليا و اسکاتلند در دهه 70 و 80 ميلادی پلهائی از نوع ساخته شده اند .

مخازن عظيم گاز طبيعی ، اسکله شناور ، مخزن نفت در زير آب و ساختمانهای فرا ساحلی مانند سکوهای استخراج نفت و گاز با بتن سبکدانه مسلح سازه ای ساخته شده اند که اغلب بصورت نيمه سبکدانه و گاه تمام سبکدانه بوده اند . سکوی بزرگ پرش اسکی ، جايگاه تماشاچی در برخی استاديومها و همچنين سقف اين استاديومها گاه از بتن سبکدانه ساخته شده است .

بزرگترين بنای بتن سبکدانه ، يک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد. در هلند در سالهای 60 تا 73 ميلادی 15 پل با دهانه بزرگ با بتن سبکدانه ساخته شده است. در سالهای دهه 70 ميلادی ساخت بتن های سبکدانه پر مقاومت آغاز شد و در دهه 80 بدليل نياز برخی شرکتهای نفتی در امريکا ، نروژ و مکزيک ، ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و فرا ساحلی مانند سکوهای نفتی با بتن سبکدانه پر مقاومت آغاز شد که در اواخر دهه 80 و اوائل دهه 90 به بهره برداری رسيد و نتايج آن منتشر شده است .

FIP ( fib ) برخی پروژه های مهم ساخته شده با بتن سبکدانه را منتشر نموده است که کاربرد آن را نجومی نشان می دهد .

[anthonio montana 3249]

مقدمه

بتن غلتکی بتنی است که در اجرای سازه های حجیم ( سدها ، شالوده های بزرگ و... ) کاربرد دارد و برای اجرای آن از ماشین آلات راهسازی و عملیات خاکی استفاده می شود .

چنین روش اجرایی نتایج و تبعات اولیه زیر را به دنبال خواهد داشت :

انرژی لازم برای اجرا و جا دادن این گونه مصالح بیش از مقداری است که با لرزاننده های ( ویبراتور ) معمولی تامین می گردد . به همین دلیل در صورت استفاده از مصالح و مواد سیمانی مشابه آنچه در بتن لرزاننده سنتی (CVC) یا بتن متعارف به کار برده می شوند و با اجرای لایه های متوالی بتن ، می توان به کیفیتی بهتر از کیفیت بتن متعارف (CVC) دست یافت .

 

* از سوی دیگر ، مانند سدهای خاکی ، ناحیه بين دو لایه متوالی و ناحیه واقع در درون لایه ها با یکدیگر متفاوتند .

* روش اجرای بتن غلتکی در مقایسه با بتن متعارف ، امکان دستیابی به سرعت زیادتری را فراهم می سازد که مزایای اقتصادی چون صرفه جویی در قیمت واحد حجم بتن و کاهشی قابل ملاحظه در زمان ساخت و همچنین در قالب بندی و ... را در پی خواهد داشت .

 

بتن غلتکی همچون تمامی انواع موجود بتن ، مخلوطی از مصالح سنگی خنثی ، مواد سیمانی و آب است .

بتن غلتکی مصالح و روشی نوین برای ساخت اقتصادی سازه های حجیم از جمله سدهای وزنی می باشد . در این نوع بتن ترکیبی از ویژگی های تکنولوژی بتن و خاک به کار گرفته شده و با استفاده از ماشین الات ساخت سدهای خاکی حمل ، پخش و متراکم می شود . بنابراین بتن ریزی سریعتر و هزینه اجرا به شدت کاهش می یابد .

امروزه سدهای بتن غلتکی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه ساخته می شوند . زیرا این سدها مزایای اقتصادی و سرعت زیاد اجرای سدهای خاکی و ایمنی سدهای بتنی را تواماً در بردارند . پیشرفت حاصل در تکنولوژی بتن حجیم به منظور کاهش درصد سیمان منجر به پیدایش روش بتن غلتکی گردیده است . در این روش با منظور نمودن عوامل زیر درصد سیمان مصرفی کاهش یافته و بتن ریزی سریعتر و با هزینه ای کمتر انجام می شود:

 

* استفاده از سنگدانه های با حداکثر ابعاد بیشتر و دانه بندی خاص

* استفاده از پوزولان

* استفاده از مواد افزودنی حباب ساز و روان کننده

* استفاده از ماشین آلات حمل ، پخش و تراکم در عملیات خاکی و استفاده از ویبره سنگین در بتن ریزی

 

این نوع بتن به دلیل شرایط خاص اجرایی باید دارای روانی مناسب باشد . هنگامی که بتن غلتکی خیلی سفت باشد دانه بندی و چسبندگی مناسب جهت تراکم یکنواخت را نداشته باشد ، قسمت های تحتانی لایه تراکم مناسب را نمی بیند و هرگاه روانی این بتن خیلی زیاد باشد تحمل وزن غلتک را نداشته و غلتک لرزاننده نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد . بنابراین در این نوع بتن انتخاب مصالح و نسبت های اختلاط از اهمیت خاصی برخوردار می باشد .

ملاحظات اساسی در انتخاب نسبت اختلاط مناسب بتن غلطکی عبارتند از :

1. روانی مناسب ( توجه به دانه بندی و درصد آب مناسب برای تراکم )

2. مقاومت کافی ( تامین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها )

3. آب بندی ( کنترل تراوش )

4. حرارت هیدراتاسیون کم ( محدود نمودن پتانسیل ترک های حرارتی )

سه روش طراحی سد بتن غلتکی :

روش طراحی سد بتن غلتکی در سال های 1970 به سه طریق متفاوت در حال شکل گیری و تبیین بود . در ایالات متحده نوع کم سیمان آن مبتنی بر روش های مربوط به مصالح و اجرای سدهای خاکی توسط گروه مهندسین ارتش (Army Corps of Engineers ) توسعه یافت. مهندسین انگلیسی گزینه دیگری با خمیر سیمان زیاد به صورت تلفیقی از طرح اختلاط بتن متدوال و روش های ساخت سدهای خاکی را در نظر داشتند . گروه مهندسین ژاپنی روش دیگری را تعقیب نمودند که سد بتنی متراکم شده با غلتک ( RCD ) نامیده می شد . از سه حالت فوق RCD محافظه کارانه ترین حالت نسبت به سد بتنی مرسوم و تجارب اجرایی آن می باشد.

1- روش طرح مخلوط با خمیر زیاد (روش انگلیسی):

روش طراحی مخلوط با خمیر زیاد اولین بار توسط مهندسی به نام دانستان (Dunstan ) ابداع گردید و اداره عمران ایالات متحده بعداً تغییراتی در آن اعمال نمود که در سد آپراستیل واتر (Upper Still Water ) به کار برد . این روش با مفاهیم طراحی سد بتن غلتکی با خمیر زیاد منطبق بوده و در آن کل سازه غیرقابل نفوذ منظور می شود و چسبندگی بین لایه ها با توجه به ویژگی مخلوط فراهم می گردد . به منظور دستیابی به چنین معیارهایی مواد شیمیایی بیشتر در مخلوط مصرف می شود تا بتن غلتکی با خمیر زیاد حاصل شود .

2- روش سد بتنی متراکم شده با غلطک RCD ( روش ژاپنی) :

معیارهای طراحی مخلوط در روش RCD به شرح زیر است :

*مقدار سیمان بایستی حتی الامکان کم در نظر گرفته شود در حالی که با مشخصه های مقاومت در نظر گرفته شده سازگار باشد . مقداری خاکستر بادی به عنوان ماده افزودنی مصرف شده تا بدین وسیله گرمای هیدراتاسیون و نیازهای آب مخلوط کاهش یابد .

2* لازم است نسبتی از ماسه به مصالح سنگدانه ای درشت دانه بیش از نسبت در نظر گرفته شده برای بتن حجیم معمولی منظور شود تا جدا شدن دانه ها کاهش یافته و تسهیلاتی در عمل تراکم با غلتک های ارتعاشی فراهم آورد .

3- روش کم سیمان (گروه مهندسین ارتش آمریکا) :

این روش مبتنی بر تجارب حاصله در هفت پروژه بتن غلتکی می باشد . روش مذکور از دستورالعمل ACI شماره 3/211 تحت عنوان روش استاندارد برای انتخاب نسبت های اختلاط در بتن بدون اسلامپ پیروی می کند . دستورالعمل فوق شامل چند جدول است که از روی تجربیات مذکور در ارتباط با بتن غلتکی تهیه شده است . این روش تعیین نسبت های اختلاط می تواند برای دامنه وسیعی از مصالح و مشخصات پروژه مورد استفاده قرار گیرد .

[anthonio montana 3249]

مشکلات بتن ریزی در مناطق گرمسیر به صورت خلاصه عبارتند از :

_ نیازبه آب بیشتر در طرح اختلاط

_افزایش سرعت گیرش سیمان

_کاهش اسلامپ و کارآئی بتن تازه به علت گیرش زود رس

_ایجاد ترکهای جمع شدگی خمیری

_مقاومت فشاری نهائی کمتر (گرچه مقاومت فشاری اولیه افزایش می یابد)

_افزایش نفوذ پذیری و کاهش محسوس پایائی بتن

_ظاهر نامطلوب سطح بتن

_کاهش زمان اجرائی و ریختن بتن و ویبره زدن (در پاره ای از موارد این زمان به 20 دقیقه کاهش می یابد)

 

تمهیدات بتن ریزی در مناطق گرمسیری

در صورتیکه دمای بتن در لحظه بتن ریزی از 32 درجه بیشتر باشد باید بتن ریزی رامتوقف کرد یا شرایط ویژه ای را جهت کنترل دمای بتن به کار برد. به هر حال در ردزهای گرم سال در مناطق گرمسیر موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد.

_دمای سیمان در هنگام اختلاط باید کمتر از 50 درجه باشد نگهداری سیمان در محلهای سایه و خنک و با استفاده از سیلو مناسب با رنگ آمیزی مناسب می تواند در پائین نگهداشتن دمای سیمان به کار رود.

_میزان مصرف سیمان نباید از 350 کیلوگرم بر متر مکعب کمتر باشد تا بتوان کارایی و مقاومت لازم را به دست آورد در ضمن نباید از 450 کیلوگرم بر متر مکعب بتن بیشتر باشد چون گرمای آزاد شده ناشی از فعل و انفعالات سیمان منجر به دمای زیاد بتن تازه خواهد شد.

_به کار گیری سیمان کند گیر (در حد تیپ دو)به کار گیری سیمان پوزولانی به خصوص استفاده از میکروسیلیس یا به کارگیری مواد افزودنی که موجب کاهش دمای گیرش شود توصیه می شود.

_شن و ماسه باید در محل خنک و سایه (زیر سایه بان) نگهداری شوند . در صورت لزوم سنگدانه ها با آبپاشی خنک شوند.

_به کارگیری دانه های گرد گوشه (رودخانه ای) به علت ایجاد کارائی بیشتر مناسب تر است.

_دانه بندی شن و ماسه باید حتما در محدوده استاندارد باشد و اگر در حد میانی استاندارد باشد که منجر به تولید بتن متراکم شود بهتر است.

_به کار گیری شن درشت منجر به نفوذ پذیری بیشتر می شود بنابراین به کارگیری شن ریزتر در طرح اختلاط توصیه می شود.

_حتی المکان باید آب خنک استفاده شود به کارگیری عایق حرارتی برای لوله ها و مخازن آب توصیه می شود. در صورت ناتوانی در کنترل بتن می توان از خرده یخ برای خنک کردن آب استفاده نمود.

_به هیچ وجه نباید برای کنترل اسلامپ و کارائی از آب بیشتر از حد تعیین شده در طرح اختلاط استفاده نمود.

میلگرد در شرایط محیطی فوق العاده شدید باید باید گالوانیزه با آغشته به اپوکسی باشند(در مناطق گرم و خشک به کارگیری این روشها ضروری نمی باشند)

_به کارگیری پوشش بتنی در اطراف میلگرد ها جهت تامین پایائی ضروری می باشد باید از به کارگیری مقاطع نازک بتنی با درصد زیاد میلگرد خودداری شود.

_به کار گیری قالب چوبی به علت کوچکی ضریب انتقال حرارت نسب به قالب های فلزی مرجع است.

_قالب ها باید حتما آب بندی باشند تا شیره و آب از دسترس بتن خارج نشود.

_بتن ریزی در ساعات خنک روز و در سایه انجام شود.

_حتما از تبخیر آب سطحی بتن جلوگیری به خصوص در مقابل وزش باد و تشعشع خورشید با بکارگیری روکشهائی روی سطحی جلوگیری کرد.

_تراکم بتن حتی الامکان باید به صورت کامل انجام شود تا پایائی بتن را بتوان تضمین نمود.

_عمل آوری بتن باید به طور کامل و در اولین فرصت ممکن انجام شود و به نحوی که آب سطحی بتن از دست نرود.

 

روشهای عمل آوری عبارتند از:

 

 

· جاری نمودن آب مناسب روی بتن (توجه به تبادل حرارتی و از دست رفتن حرارت بتن لازم است)

· آب پاشی به طور مدوام و با آب مناسب البته توصیه می شود به خصوص دفعات اولیه آب دارای حرارت نزدیک بتن تازه باشد تا امکان تبادل حرارتی از بین ببرد.حتی اگر قرار است آبّ روی سطح بتن گرفته شود باید چند ساعت اولیه با آب گرم روی سطح بتن آب پاشی نمود و سپس اقدام به این کار کرد.

· به کارگیری روکش مرطوب نظیر گونی، نمد، حصیر،کاه،ماسه تمیز و خاک اره.

· به کار گیری روکش غیر قابل نفوذ شامل کاغذ نفوذناپذیر،نایلون.

حداقل زمان عمل آوری در مناطق گرمسیری 7 روز می باشد ولی برای سیمانهای تیپ 2و 5 و سیمانهای پوزولانی 14 روز است.

_به کار گیری گوشه های پخ شده در قطعات جهت جلوگیری از تبخیر سریع از این نواحی.

 

 

 

نتیجه گیری

فلات مرکزی ایران کویری بوده و دارای اقلیم گرم و خشک می باشد. شرایط آب و هوای اقلیم مزبور جهت بتن ریزی و عمل آوری مناسب نمی باشد. طراحان و مجریان می توانند با به کار گیری مشخصات و روشهای اجرائی مناسب بتن با مقاومت فشاری ،پایائی و کارائی خواسته شده تولید نمایند. افزایش آب به بتن جهت افزایش کارائی نتیجه نامطلوب دارد. تامین رطوبت و جلوگیری از وزش باد از روی سطح بتن در دوره عمل آوری ضروری می باشد و به طور وسیعی از ترک خوردگی جمع شدگی جلوگیری می کند طبق آیین نامه آبا به کارگیری بتن تازه با دمای بیشتر از 32 درجه سلیسوس ممنوع است و باید در شرایط هوای گرم با خنک کردن آب و سنگدانه ها از دمای بتن کاست و سپس استفاده نمود.

[anthonio montana 3249]

چکيده

 

سالهاي زيادي است که بتن بعنوان يک ماده ساختماني مهم در ساخت و سازه‌هاي بتني چون ساختمانها، سدها، پلها، تونلها، راهها، اسکله‌ها و برجها و سازه‌هاي خاص ديگر کاربرد دارد. در اکثر موارد به بتن بعنوان ماده‌اي مقاوم در برابر نيروهاي فشاري نگريسته مي‌شده است. انجام پروژه‌هاي وسيع تحقيقاتي بر روي مواد مختلف تشکيل دهنده بتن و ازمايش‌ بتن‌هاي مختلف با مواد جديد در سالهاي آخر قرن اخير منجر به پيدايش بتن‌هايي شده است که علاوه بر تأمين مقاومت خواص ديگري از اين ماده نظير دوام، کارايي، نرمي و مقاومت در برابر عواملي چون آتش و محيط و هوازدگي را دستخوش تغييرات اساسي نموده است. علاوه بر دگرگوني و تحول در مواد تشکيل دهندة بتن، افزودن مواد ديگري به بتن همچون افزودنيهاي مختلف، انواع الياف‌ها و حتي مواد زائدي که ارزش خاصي نداشته و باعث آلودگي محيط زيست نيز مي‌شوند، موجب پيدايش بتن‌هاي جديد با خواص جديد و بهبود يافته شده است.

در بتن مسلح علاوه بر خود بتن بر روي آرماتور نيز تحولاتي صورت پذيرفته است. بعنوان مثال کاربرد فولادهاي ضد زنگ براي مناطق بسيار خورنده، استفاده از آرماتورهاي ساخته شده با الياف‌هاي مختلف پلاستيکي و پليمري از جمله تحقيقاتي بوده است که نتايج اوليه سودمندي بدست داده است، ليکن کار بر روي آنها و تحقيقات وسيع‌تر و دراز مدت برايبررسي داوم آنها هنوز ادامه داشته و به قرن آينده خواهد رسيد.

هدف از مقالة اخير عنوان نمودن پاره‌اي از دستاوردهاي اخير در بتن و بتن مسلح و ادامه راه در سالهاي آينده مي‌باشد. در اين خصوص به تحول دستيابي به بتن‌هاي با مقاومت زياد و بسيار زياد و بالاتر ازMPa 100 و همچنين بتن‌‌‌هاي توانمند با عملکرد بالا خواهيم پرداخت. همچنين کاربرد مواد مختلف و الياف‌ها براي افزايش نرمي بتن که مسألة بسيار مهمي در پديدة زلزله و بارهاي ديناميکي بر روي سازه‌هاي بتني است، بيان خواهد شد. در ادامه به بتن‌هايي که بسيار کارا بوده و نياز به لرزاندن نداشته و درعين حال مقاومت زيادي دارند، اشاره خواهد شد. در بخش ديگري از مقاله کاربرد بتن بعنوان راه حلي براي کاهش آلودگي محيط زيست توضيح داده خواهد شد. در بخش پاياني آخرين نتايج و کاربرد محدود آرماتورها با جنسيت‌هاي مختلف از جمله الياف کربني، پليمري و پلاستيکي شده است.

 

مقدمه

 

سالهاي زيادي است که از بتن بعنوان يک مادة ساختماني مهم و با تحمل فشارهاي بالا جهت ساخت و ساز انواع سازه‌ها استفاده مي‌شود. ضعف اين مادة مهم و پر مصرف ساختماني در مقابل کشش با قرار دادن آرماتور تا حد زيادي جبران شده است. در سالهاي اخير و با بررسي دوام سازه‌هاي بتني مسلح بويژه در مناطق خورنده و سخت براي بتن نظر اکثر کارشناسان و دست‌اندرکاران کارهاي بتني به اين مسأله جلب شده است که مقاومت به تنهايي نمي‌تواند جوابگوي کليه خواص مربوط به بتن بخصوص دوام آن باشد و لازم است در طراحي بتن براي مناطق مختلف علاوه بر مسأله مقاومت و تحمل بارها در طول مدت بهره‌دهي، پايايي و دوام آن نيز مد نظر قرار گيرد. در حال حاضر با اضافه نمودن مواد مختلف بتن و تغييرات در طرح اختلاط مي‌توان به بتن‌هايي دست يافت که بدون تغيير قابل ملاحظه در مقاومت آنها از نقطه نظر دوام به بتن‌هايي با دوام بالا دست يافت. مسأله محيط زيست وآلودگي آن نيز در سالهاي اخير نظر جهانيان را بخود معطوف ساخته است. کاربرد مواد و مصالحي که در ساخت آن آلودگي کمتري به محيط منتقل گردد و همچنين برداشت مصالح طبيعي که کمتر محيط را تخريب نمايد، مورد توجه خاص قرار دارد. در اين راستا محدوديت کاربرد سنگدانه‌ها، دستيابي به مواد جديد و نيز استفاده از مواد زائد کارخانه‌ها و آلاينده‌هاي محيط زيست در بتن در رأس برنامه‌هاي تحقيقاتي پاره‌اي از کشورهاي جهان قرار گرفته است.

علاوه بر خود بتن و مصالح تشکيل‌دهندة آن در سالهاي اخير بر روي آرماتور مصرفي در سازه‌هاي بتني مسلح نيز تحولاتي صورت گرفته است. بعنوان مثال و براي پرهيز از خطر خوردگي آرماتور، از فولادهاي ضد زنگ و نيز آرماتورهاي ساخته شده با الياف‌ مختلف پلاستيکي و پليمري در محيط‌هاي بسيار خورنده استفاده مي‌شود. کار بر روي عملکرد دراز مدت چنين موادي هنوز ادامه دارد.

 

بتن با مقاومت زياد

 

امروزه بر اساس تکنولوژي رايج بتن، ساخت بتن‌هاي با مقاومت‌هاي فشاري زياد و دور از انتظار که مي‌تواند براي طراحي سازه‌هاي اجرايي رايج مورد استفاده قرار گيرند، امکان‌پذير مي‌باشد. اگر چه اغلب آيين‌نامه‌هاي بتن هنوز مقاومت بتن مورد استفاده در سازه‌ها را به MPa 60 محدود مي‌کنند، اما آيين‌نامه‌هاي جديد اخيراً حدي بالاتر از MPa 105 را نيز در نظر گرفته‌‌اند ] 1 [. ساخت بتن‌هاي با مقاومت زياد و در حد MPa 120 و کاربرد آن در ساختمان‌هاي بلند در کشورهاي پيشرفته دنيا رواج يافته است. اين مقاومت با اضافه نمودن مواد ريز و فعال به سيمان تا حدي افزايش يافته که بتن‌هايي با مقاومت‌هاي فشاري بين MPa 200 و MPa 800 و مقاومت‌هاي کششي بين MPa 30 و MPa 150 در نمونه‌هاي آزمايشگاهي بدست آمده است. براي دستيابي به چنين مقاومت‌هايي لازم است تغييراتي در طرح اختلاط داده و از مواد و افزودني‌هاي جديدي استفاده نمود.

از عوامل مهم در رسيدن به چنين مقاومت‌هايي استفاده از سنگدانه‌هاي مقاوم و کاهش حداکثر اندازه سنگدانه در مخلوط بتني براي همگني بيشتر آن مي‌باشد. همچنين با استفاده از مواد بسيار ريزدانه و با اندازه‌هاي کمتر از دهم ميکرون مي‌توان مجموعه‌اي متراکم‌تر و با تخلخل بسيار کم که بالاترين وزن مخصوص را خواهد داشت، تهيه نمود. در بتن‌هاي با مقاومت زياد بايستي تا حد ممکن نسبت آب به سيمان (w/c) را کاهش داد (امروزه حتي نسبت 18/0 = w/c استفاده شده است) که در اين حالت بعضي دانه‌هاي سيمان هيدراته نشده بصورت مواد ريزدانه پرکننده، دانسيته را افزايش داده و در نتيجه سبب افزايش مقاومت مي‌شوند. بديهي است براي تأمين کارايي چنين مخلوط‌هايي با آب بسيار کم لازم است از روان‌کننده‌ها، فوق‌روان‌کننده‌ها و پخش کننده ذرات ريز در بتن استفاده نمود. براي افزايش نرمي چنين بتن‌هايي (با افزايش مقاومت شکنندگي و تردي بتن افزايش مي‌يابد) مي‌توان به آنها الياف‌هاي کوتاه اضافه نمود. در ساخت چنين بتن‌هايي (مقاومت در حد فولاد و بالاتر) از روشهاي سخت شده تحت فشار و دما براي عمل آوري بتن و تأمين مقاومت اوليه زياد استفاده مي‌گردد.

جدول 1- مشخصات بتن بکار رفته در يک ساختمان بلند در مونترال کانادا

 

طرح اختلاط

 

خواص بتن

 

نسبت آب به سيمان 25/0

 

اسلامپ 250 ميلي‌متر

 

آب 135 ليتر

 

درصد هوا 4/4 درصد

 

سيمان نوع 1 500 کيلوگرم در متر مکعب

 

مقاومت فشاري 7 روزه 77 مگاپاسکال

 

دوده سيليس 30 کيلوگرم در متر مکعب

 

مقاومت فشاري 28 روزه 3/92 مگاپاسکال

 

شن‌با‌حداکثر اندازه10ميليمتر ‌1100‌کيلوگرم‌در مترمکعب

 

مقاومت فشاري 90 روزه 106 مگاپاسکال

 

ماسه طبيعي 700 کيلوگرم در متر مکعب

 

مقاومت فشاري يکساله 4/119 مگاپاسکال

 

ديرگير کننده 8/1 ليتر در متر مکعب

 

 

 

فوق روان کننده 14 ليتر در متر مکعب

 

 

 

 

 

بتن هاي با کارايي بسيار زياد (بتن خود متراکم)

 

امروزه در بعضي کشورهاي جهان و بويژه در ژاپن بتن جديدي با کارايي بسيار بالا که نياز به لرزاندن نداشته و خودبخود متراکم مي‌گردد ساخته شده و در برخي پروژه‌ها اجرا شده است. با داشتن کارايي بسيار زياد اين بتن در اجرا، خطر جدايي سنگدانه‌ها و خمير را نداشته و در عين حال از مقاومت زياد و دوام نسبتاً بالايي برخوردار است. در طرح اختلاط اين بتن، موارد زير در نظر گرفته شده است.

ميزان شن در اين بتن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن بوده و در آن ماسه به ميزان

40 درصد حجم ملات استفاده شده است. نسبت آب به مواد ريزدانه و پودري بر اساس خواص مواد ريز بين9/0 تا 1 انتخاب مي‌شود. براي تعيين ميزان نسبت آب به سيمان و مقدار فوق روان کننده مخصوص مصرفي با استفاده از روش ميز رواني، مقدار بهينه با آزمون و خطا تعيين مي‌گردد ]2و3[.

 

 

 

آرماتورهاي غيرفولادي در بتن

 

در سالهاي اخير استفاده محدودي از آرماتورهاي غيرفلزي آغاز گشته است هر چند تحقيقات بر روي کاربرد وسيع‌تر آنها و عملکرد دراز مدت اين نوع آرماتورها ادامه دارد. اين آرماتورها که معروف به آرماتورهاي با الياف پلاستيکي (FRP) هستند از الياف مختلفي چون الياف شيشه‌اي (GFRP)، الياف آراميدي (AFRP) و الياف کربني (CFRP) در يک رزين چسباننده تشکيل شده اند. در جدول 2 خواص مکانيکي چند آرماتور اليافي که کاربرد پيدا کرد‌ه‌اند‌، آورده شده است. در شکل 2 ميله‌هاي پلاستيکي ساخته شده با الياف مختلف و فولادهاي پيش تنيدگي از نقطه نظر منحني‌هاي تنش-کرنش با يکديگر مقايسه شده‌اند.

جدول - خواص مکانيکي الياف‌هاي مختلف

 

نوع الياف

 

مقاومت کششي (MPa)

 

کرنش نهايي (٪)

 

E (Gpa)

 

آراميد

 

3400-2700

 

4-5/2

 

165-73

 

شيشهE

 

3500

 

5-3

 

75

 

شيشه S

 

4500

 

5/5-5/4

 

87

 

کربن مدول پايين

 

3900-3200

 

6/1-1

 

250

 

کربن مدول بالا

 

2700-2300

 

6/0

 

400

 

نتيجه‌گيري

 

در سالهاي اخير تحول عظيمي در تکنولوژي بتن و پيدايش بتن‌هاي جديد صورت گرفته است. اين تحولات به پيدايش بتن‌هاي با مقاومت بسيار زياد، بتن‌هاي با نرمي بالا، بتن‌هاي با آرماتورهاي غيرفلزي، بتن با کارايي بسيار زياد، بتن با سنگدانه‌هاي بازيافتي و بتن‌هاي ابداعي منجر شده است. بايد اذعان نمود که نتايج تحقيقات سالهاي آخر قرن حاضر و ادامه آنها در قرن جديد مي‌تواند نگرش تازه‌اي به بتن بعنوان يک ماده ساختماني پرمصرف بدهد. اين نتايج منجر خواهد شد تا ديدگاه بتن بعنوان تنها يک ماده با مقاومت فشاري خوب به کلي دگرگون شده و خواص جديد بتن‌هاي نوين نظر اکثر دست اندرکاران پروژه‌هاي عظيم عمراني را در جهان بخود معطوف سازد.

[anthonio montana 3249]

بتنی که توسط سولفاتها مورد حمله قرار گرفته ، دارای ظاهری سفیدرنگ می باشد . معمولا" خرابی از لبه ها و گوشه ها شروع شده و با ترک خوردن و تجزیه بتن ادامه می یابد . دلیل بروز این علائم آن است که حمله سولفاتها باعث تشکیل سولفات کلسیم ( گچ ) و سولفوآلومینات کلسیم ( اترینگایت ) می گردد . هر دوی این محصولات نسبت به ترکیباتی که جایگزین آنها شده اند ، دارای حجم بیشتری بوده و باعث انبساط و ریختن بتن سخت شده می گردند .

لازم به ذکر است که دلیل این واکنشها وجود عنصر C3A ( سه کلسیم آلومینات ) در ترکیب اصلی سیمان مصرفی در بتن می باشد . در روند پروسه تولید سیمان مقداری گچ به کلینکر سیمان اضافه می شود تا از گیرش آنی که در نتیجه هیدراتاسیون C3A ایجاد می شود ، جلوگیری گردد . گچ به سرعت با C3A واکنش انجام داده و اترینگایت ( سولفو آلومینات کلسیم ) بی ضرری را ایجاد می کند .زیرا در این مرحله بتن تولیدی هنوز در حالت نیمه خمیری می باشد و می تواند افزایش حجم را در خود جای دهد .

هنگامی که بتن سخت شده از طریق منابع خارجی در معرض حمله سولفاتها قرار می گیرد ، واکنشهای مشابهی انجام می شود . نوعی از محلولهای سولفاتی ، آبهای زیرزمینی داخل بعضی رسها هستند که حاوی سولفاتهای سدیم ، کلسیم و منیزیم می باشند . این سولفاتها با Ca(OH)2 و C3A هیدراته شده ، واکنش انجام داده و به ترتیب گچ و اترینگایت تشکیل می دهند .

سولفات منیزیم دارای تاثیر مخرب بیشتری نسبت به سولفاتهای دیگر می باشد زیرا به تجزیه شدن سیلیکاتهای کلسیم ( C2S و C3S ) هیدراته شده و همچنین Ca(OH)2 و C3A هیدراته شده منتهی می گردد . سپس سیلیکات منیزیم هیدراته شده که دارای هیچ خاصیت چسبندگی نمی باشد ، تشکیل می شود .

مقدار تاثیر حمله سولفاتها به غلظت آنها و نفوذپذیری بتن بستگی دارد . اگر بتن خیلی نفوذپذیر باشد ، آب به راحتی در داخل آن نفوذ کرده و Ca(OH)2 شسته خواهد شد . تبخیر در سطح بتن رسوبات کربنات کلسیم را که از واکنش Ca(OH)2 با دی اکسید کربن تشکیل شده ، باقی میگذارد . این رسوب با ظاهری سفید رنگ به نام سفیدک شناخته می شود . معمولا" سفیدک بی ضرر می باشد . هر چند شستشوی زیاد Ca(OH)2 تخلخل را افزایش خواهد داد ، طوری که بتن به طور مستمر ضعیف تر و در مقابل حملات شیمیایی مستعدتر می شود . تبلور نمکهای دیگر هم باعث سفیدک می گردد .

از آنجا که C3A توسط سولفاتها مورد حمله قرار می گیرد ، با مصرف سیمانهایی با C3A کم نظیر سیمانهای ضد سولفات ( نوع V ) ، می توان آسیب پذیری بتن در مقابل حمله سولفاتها را کاهش داد . همچنین می توان با استفاده از سیمان پرتلند روباره آهنگدازی ( نوع IS ) و سیمان پرتلند پوزولانی ( نوع IP ) مقاومت بتن را افزایش داد . مکانیزم دقیقی که توسط آن این سیمانها باعث تاثیر مثبت می شوند ، نا مشخص است . هر چند باید تاکید نمود که نوع سیمان در مرتبه دوم اهمیت و یا حتی بی اهمیت می باشد ، مگر اینکه بتن متراکم و دارای نفوذپذیری پایین ، یعنی دارای نسبت آب به سیمان پایین باشد . نسبت آب به سیمان عامل اساسی می باشد ، اما مصرف سیمان زیاد هم متراکم نمودن بتن در نسبتهای آب به سیمان پایین را ساده می کند .

 

برگرفته از تکنولوژی بتن – تالیف پرفسور نویل – ترجمه دکتر علی اکبر رمضانیانپور .

منبع :http://www.urmiacivil.mihanblog.com

[anthonio montana 3249]

تاثیر مقید بودن و ترک خوردگی در بتن

 

 

 

از آنجا که تنش و کرنش باهم بوجود می آیند ، هر گونه محدودیتی در تغییر شکل باعث ایجاد تنشهایی متناظر با کرنش مقید شده می شود . ( کرنش مقید شده تفاوت بین کرنش در حالت آزاد و کرنش اندازه گیری شده می باشد ) . اگر اجازه دهیم کرنش مقید شده و تنش متناظر به اندازه ای شوند که مقدار آنها از مقاومت یا ظرفیت کرنشی بتن بیشتر شود ، ترک خوردگی بوجود خواهد آمد .

 

محدودیت و قید می تواند باعث ایجاد کشش یا فشار شود که در بیشتر موارد کشش مشکل ساز است نه فشار چرا که بتن در برابر فشار مقاوم است . در کل دو نوع محدودیت وجود دارد که محدودیت داخلی و خارجی نامیده می شوند .

 

* محدودیت خارجی هنگامی بوجود می آید که توسط اعضای مجاور خارجی یا پی ها از تغییر شکل مقطعی از عضو بتنی بطور کامل یا جزئی جلوگیری شود . برای توضیح محدودیتهای خارجی مقطعی از یک عضو بتنی کاملا" عایق شده را که دو انتهای آن مقید است و در معرض یک سیکل دمایی قرا دارد ، در نظر میگیریم . وقتی دما افزایش می یابد ، از انبساط بتن جلوگیری شده و در نتیجه تنشهای فشاری یکنواختی در مقطع ایجاد می شود . این تنشهامعمولا " در مقایسه با مقاومت فشاری بتن کوچک می باشند ، ضمن اینکه تا اندازه ای نیز در اثر خزش در سنین اولیه خنثی می شوند . هنگامی که دما پایین می آید و بتن سرد می شود ، از جمع شدن بتن جلوگیری شده و لذا ابتدا تنشهای فشاری پس ماند خنثی می شوند و با سرد شدن بیشتر ، تنشهای کششی ایجاد می شوند . اگر این تغییرات دما به آرامی صورت گیرد ، تنش ممکن است تا اندازه ای توسط خزش رها شود . هر چند ، چون در این مواقع بتن کامل تر می باشد ، خزش کمتر است و تنشهای کششی می توانند به اندازه ای بزرگ شوند که از مقاومت کششی بتن تجاوز نمایند . در نتیجه در مقطع ، ترکهایی ایجاد خواهد شد . اگر در بتن به مقدار کافی آرماتور وجود داشته باشد ، باز هم ترک به وجود می آید ولی در چنین حالتی بر خلاف بتن غیر مسلح که دارای چند ترک عریض می باشد ، ترکها دارای توزیع یکنواخت در عرض باریک خواهند بود .

 

* محدودیت داخلی هنگامی ایجاد می شود که بین مقاطع مختلف اختلاف دما و رطوبت وجود داشته باشد . برای مثال می توان به بتن ریزی های حجیم اشاره کرد که پس از اتمام بتن ریزی و شروع به خودگیری ، دمای سطوح بیرونی به سرعت کاهش می یابد در حالی که در داخل این حجم عظیم از بتن کاهش دما به آرامی شکل می گیرد و همین اختلاف دما در نقاط مختلف بتن باعث کرنش حرارتی و در نتیجه ایجاد تنش می شود . در سیکل های دمایی بزرگ و آرام ، خزش به ترک خوردکی حرارتی کمک می کند . چون تأثیر رها سازی تنش توسط خزش با زمان کاهش می یابد . هر چند در حالت های دیگر ، خزش در جلوگیری از ترک خوردن مفید می باشد . برای نمونه ، اگر یک قطعه بتنی نازک کاملا " مقید شود ، بطوری که از جمع شدگی آن جلوگیری شود ، تنش کششی ایجاد شده توسط خزش رها می شود . در مورد قطعات ضخیم تر ، بدون هیچ قید خارجی ، زمانی که اختلاف رطوبت وجود دارد ، جمع شدگی لایۀ سطحی توسط هستۀ قطعه مقید می شود و در نتیجه در قسمت خارجی تنشهای کششی و در قسمت داخلی تنشهای فشاری ایجاد می شود . در اینجا هم خزش تنشها را رها می سازد . اما اگر تنش کششی از مقاومت بتن تجاوز کند ، ترکهای جمع شدگی سطحی بوجود خواهند آمد .

 

برگرفته از تکنولوژی بتن پرفسور نویل – ترجمه دکتر علی اکبر رمضانیانپور .

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[anthonio montana 3249]

انواع ترک در بتن

 

 

در اینجا ترکهایی که در نتیجه اعمال بار اضافی بوجود می آیند ، مورد نظر نیست و تنها ترکهای وابسته به خصوصیات ذاتی بتن مورد بررسی قرار می گیرند . این نوع ترکها به سه دسته ترکهای خمیری ، ترکهای حرارتی سنین اولیه ، و ترکهای جمع شدگی ناشی از خشک شدن تقسیم می شوند .

ترکهای خمیری قبل از سخت شدن بتن ( بین یک تا هشت ساعت بعد از ریختن ) تشکیل می شوند و به صورت ترکهای جمع شدگی خمیری ( با ترکهای جمع شدگی ناشی از خشک شدن متفاوت است ) و ترکهای نشست خمیری می باشند که برای کاهش وقوع آن، می توان از افزودنیهای هوازا جهت آب انداختگی استفاده کرد و یا اینکه پوشش میلگردهای بالایی را افزایش داد . ترکهای نشست خمیری را می توان با مرتعش نمودن مجدد بتن در زمان مناسب نیز از بین برد . زمان مناسب آخرین زمان ممکنی است که می توان لرزاننده ( ویبراتور ) را در داخل بتن نمود و بدون به جای گذاشتن اثر قابل توجهی ، از بتن بیرون کشید .

ترکهای حرارتی سنین اولیه نیز زمانی ایجاد می شوند که بدلیل وجود موانعی ، نشست بتن در ضمن آب انداختگی ، غیر یکنواخت می باشد . این غیر یکنواختی ممکن است در نتیجه وجود آرماتورهای قوی و یا حتی عمق غیر یکنواخت بتن ریخته شده باشد .

همانگونه که قبلا" اشاره شد ، در قطعات بزرگ ، تفاوت جمع شدگی بین سطح و قسمتهای داخلی بتن باعث ایجاد ایجاد تنشهای کششی در سطح می شود که توسط قسمتهای داخلی مقید شده اند و در نتیجه ترکهای جمع شدگی ناشی از خشک شدن ایجاد می شوند . این نوع ترکها هفته ها تا ماهها طول می کشد تا ایجاد شوند . ممکن است در اثر قیود خارجی که توسط قسمتهای دیگر یا زیر اساس اعمال می شود نیز پدید آیند . بهترین روش جلوگیری از ترکهای جمع شدگی ناشی از خشک شدن ، کاهش میزان جمع شدگی می باشد . بعلاوه نگهداری کافی برای افزایش مقاومت کششی بتن به همراه حذف قیدهای خارجی یا پیش بینی اتصالات تغییر شکل پذیر ، از اقدامات اساسی جهت کاهش میزان ترک خوردگی می باشند . با قرار دادن آرماتورها در نزدیکترین موقعیت نسبت به سطح ، ضمن در نظر داشتن حداقل پوشش ، می توان عرض ترکهای جمع شدگی را کنترل نمود . یکی از شکلهای ترک خوردگی ناشی از خشک شدن ، تشکیل ترکهای ریز سطحی ( Crazing ) در دیوارها و دالها می باشد که اگر لایه سطحی بتن دارای مقدار آب بیشتری نسبت به قسمتهای داخلی باشد ، ایجاد می شوند . ترکهای ریز سطحی معمولا" زودتر از ترکهای جمع شدگی ناشی از خشک شدن پدید می آیند .

 

برگرفته از تکنولوژی بتن پرفسور نویل _ ترجمه دکتر علی اکبر رمضانیانپور .

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام