بخشی از مقاله
ترک خوردگی بتن
کنترل ترک
دو عامل اصلی برای ترک در بتن عبارتند از :
1. تنش بر اثر بارهای وارده (Control joints)
2. تنش بر اثر آب رفتگی در حین خشک شدن یا تغییرات دما (Restraint)
شیوه جلوگیری
1. درزهای کنترل مؤثرترین شیوه جلوگیری از ترک های غیر قابل رؤیت به شمار می آیند (Isolation Joints)
2. درزهای جداکننده دال را از قسمتهای دیگر سازه جدا می کنند و اجازه حرکت افقی و عمودی را در دال می دهد (Footings)
3. درزهای اجرائی جائی که کار بتن ریزی روزانه پایان می یابد، ایجاد می شوند; و مناطقی را که در دفعات مختلف بتن ریزی می شوند از یکدیگر جدا می سازند.
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.
یکی از روشهای ترمیم بتن به حضورتان معرفی می گردد
سازه های بتنی حجیم در مدت زمان گیرش بتن همواره در معرض خطر ترک خوردگی هستند(بتن ریزی حجیم در مطلب جداگانه ای در آینده مورد بحث قرار خواهد گرفت) لذا روشهای ترمیم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از این روشها روش تزریقی می باشد. در این روش ابتدا سوزن هایی به فاصله ۳ تا ۸ سانتیمتر از مرکز ترک به صورت مورب و متمایل به سمت ترک در بتن دریل می شود سپس محل تماس سوزن با سطح بتن با ماده مخصوص درزگیری می شود. سطح ترک نیز باید درز گیری شود معمولا عرض ماده درز گیر در سطح بتن بین ۱۰ تا ۲۰ سانتیمتر و ضخامت آن بین ۳ تا۶ میلیمتر متغیر است. بعد از اتمام این مرحله مدت زمانی جهت گیرش ماده مخصوص درزگیری باید صبر نمود. پس از گیرش ماده درزگیر٬ با یک پمپ هیدرولیک رزین مخصوص بتن از سوزن پایینی تزریق میگردد پس از تراوش از سوزن های بعدی سریعا در سوزن ها بسته می شود این کار تا آخرین سوزن تکرار می شود. لطفا به عکسهای زیر توجه نمایید:
(نیروگاه سیکل ترکیبی ۷۰۰ مگاواتی میتسوبیشی -تایلند-بانکوک)
بررسي رفتار الياف و تاثير آن در كنترل ترك هاى بتن
بتن از سه عنصر اصلى شن و ماسه و سيمان تشكيل شده است كه در آن شن و ماسه توسط سيمان به يكديگر چسبانده مي شوند.اين ماده ساختماني داراى مزايا و معايبی است كه كاربرد ان را در مواردى لازم ومفيد و در موارد ديگر غير ممكن يا مضر می سازد. از جمله معايب بتن:مقاومت كششی بسيار ناچيز آن می باشد كه اين رفتار ترد و شكننده موجب شكست ناگهانی و فروريختن سازه های بتنی در هنگام زلزله می گردد. < بتن از سه عنصر اصلى شن و ماسه و سيمان تشكيل شده است كه در آن شن و ماسه توسط سيمان به يكديگر چسبانده مي شوند.اين ماده ساختماني داراى مزايا و معايبی است كه كاربرد ان را در مواردى لازم ومفيد و در موارد ديگر غير ممكن يا مضر می سازد. از جمله معايب
بتن:مقاومت كششی بسيار ناچيز آن می باشد كه اين رفتار ترد و شكننده موجب شكست ناگهانی و فروريختن سازه های بتنی در هنگام زلزله می گردد. مشکل ترد بودن بتن را مى توان با مسلح كردن آن توسط آرماتور هاى فولادى در جهت نيروهای كششى برطرف نمود. اما در موارد متعددی جهت اين نيرو های كششی به طور دقيق معلوم نمی باشد.از طرفى در بتن تازه به دليل جمع شدگی ابعاد بتن تغييرپيدا كرده و ترك هايی به وجود مي آيند كه نتايج اين ترك ها در بتن سبب افزايش نفوذپذيرى، از بين رفتن سطح بتن، خوردگی آرماتورها و كاهش خواص مكانيكی مي باشد. يكی از راه حل های مناسب براى مقابله با این مشکلات استفاده از مقادير كم الياف به منظور كنترل رشد ترك وافزايش مقاومت كششى بتن می باشد. كاربرد الياف بطورفراگير از اوايل سال1960در كشور هاى صنعتی پيشرفته آغاز شده ودر طی اين 4 دهه جنس و شكل الياف و نحوه ساخت بتن اليافی بهبود يافته و كاربرد ان نيز فزونی يافته است.شاهد تاريخی اين فناورى كاربرد كاهگل در ساختمان ها می باشد.در واقع بتن اليافي نوع پيشرفته اين تكنولوژی مي باشد كه الياف طبيعي و مصنوعى
جديد،جانشين كاه و سيمان جانشين گل به كار رفته در كاهگل شده است.الیاف به کار رفته در بتن به جنس های مختلفی نظیر شیشه ، فولاد، کربن، پلی پروپیلن، کولار و غیره تولید می شوند که در این میان الیاف فولادی دارای مزایایی نسبت به سایر انواع می باشد که از جمله این موارد :1- دارای مدول الاستيسيته و کرنش شکست بالابوده که با توجه به قابليت شکل گيری مناسب و مقاومت کششی بالا از مناسبترين و اقتصادی ترين نوع الياف به حساب می آید 2- بالاترين افزايش را در مقاومت و شکل پذيری بتن ايجاد می کنند 3- به اشکال ظاهری گوناگون جهت بهبود رفتار بتن قابل ساخت هستند4 - اختلاط آنها با ديگر مواد بتن بسهولت انجام پذير است.
متن موجود نتايج ارزيابی رفتار الياف به منظور كنترل ترك هاى ناشى از جمع شدگى در بتن استاندارد و خودتراکم می باشد. اگر بتن از جمع شدن بازداشته شود ، تنشهای کششی ایجاد شده در آن باعث ترک خوردگی مقطع می شوند. در بتن استاندارد با نسبت آب به سيمان بالاتر از 45% جمع شدگى ناشى از خشك شدن به عنوان مهمترين دليل ايجاد ترك در سنين اوليه توصيف شده است .در بتن خود تراكم در سنين اوليه به دليل چسبندگی بالاى مواد ريز موجود, جمع شدگی و خزش بيشترى نسبت به بتن استاندارد مشاهده مى شود ولی در مرحله سخت شدن تاخيرى در شروع جمع شدگی بتن خود تراكم به وجود می آیدكه به دليل پايين بودن سرعت تبخير از سطح خارجي اعضاء بتنى می باشد. جمع شدگى
ناشى از خشك شدن از همان ابتدا يعنى زمان هاى اوليه بتن ريزى و حتی قبل از افزایش ظرفيت مكانيكى بتن آغاز مى شودكه بستگی به:خواص بتن (طرح اختلاط، طريقه ى بتن ريزى و روش هاي عمل آورى) شكل و چگونگي اعضاء بتنى و شرايط محيطى (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. چون جمع شدگى به دليل كمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحميل مى شود,كرنش در اين قسمت از اعضاء ايجادشده و ترك هائى با منشاء drying shrinkage از نواحى سطحی كه در تماس با محيط هستند آغاز مى شود,در نتيجه اعضاء با سطح خارجى بالا(مانند دال ها و پانل هاى پيش ساخته) در تماس با يك محيط مهاجم بيشترين آسيب را در اثر به وجود آمدن ترك ها مي بينند و اين امر با عبور هوا از روى نمونه هاى تازه
تشديد مى يابد اما از نتايج آزمايش ها مشاهده مي شود كه با استفاده از مقادير مناسب الياف جمع شدگى و به تبع آن ترک ها به ميزان قابل توجهی كاهش مى يابند. براى كنترل ترك هاى بتن تحت اثر جمع شدگی دو روش متفاوت پيشنهاد می شود:1-اندازه گيرى كاهش جمع شدگى با توجه به حدود آب از دست رفته از سطح در معرض هوا(بدون پوشش)اعضاء2-توسط اتصال اجزا بتن كه مي تواند رشد ترك ها را كنترل کرده و از انتشار خرابى در اعضا در سنين اوليه جلوگيری کند.اولين روش بررسى نحوه ى عمل آورى بتن و آب نگهدارى و يا افزودني هاى تقليل دهنده ى جمع شدگى بوده كه هدف اين روش كاهش تنش كششي روی بتن است. دومين روش استفاده از افزودنی ها و اليافى هستند كه با بتن تازه تركيب مى شوند و ظرفيت مكانيكى مخلوط را در سنين كم تعيين كرده در نتيجه از رشد و انتشار ترك ها جلو گيرى مى كنند به اين معنا كه با حضور الیاف تعداد بيشتری ترک ايجاد
شده و اين امر باعث انتقال تنشهای کششی از ميان ترکها و کاهش تمرکز تنش می شود. حركت ترك ها در هر دو نوع بتن استاندارد و خود تراكم جهت مشخصى نداشته و عمود بر هم از طرفى به طرف ديگر عبور مي كنند ولی در کل می توان3 حالت فشاری و کششی و برشی را برای حرکت ترک ها در نظر گرفت:
همچنین با ورود الياف به بتن مستقل از مواد تشكيل دهنده 2 نوع وضعيت اصلى موازى و عمود بين ترك و الياف مشاهده می شود که در صورت عبورالیاف عمود بر لبه هاى ترک با پل زدن الیاف بین ترک ها يكپارچگی بتن تا تغيير شكلهای زياد حفظ شده و مقاومت خمشی و کششی به دليل خاصيت دوزندگی الياف بالا می رود . بنا به دلایل ذکر شده استفاده از آرماتورها از ديد گاه ميكروسكوپى در کنترل ترک ها مفيد واقع نشده و حتی در صورت بروز ترک با پدیده خوردگی مواجه می شوند و بتن کاملا از بین می رود.
درصورتيكه با توزیع اتفاقی الياف در فواصل بسيار کوچکتر از فاصله بين آرماتورها،اندازه ترک ها کوچکتر شده و باعث کاهش نفوذپذیری و پایداری بتن در محیط های مهاجم می شود. در حالت كلى توزيع اتفاقی الياف در فواصل بسيار کوچکتر از فاصله بين آرماتورها باعث پخش و کوچکترشدن اندازه ترک ها شده و پس از ترک خوردن ، مقاومت كششى و خمشى به دليل خاصيت دوزندگی الياف بالا رفته و يكپارچگی بتن تا تغيير شكلهاى زياد حفظ می شود.
(بتن با الیاف)
(بتن معمولی)
الیاف را ميتوان قبل,بعد يا در حين ميكس به مخلوط بتن اضافه كرد ولی براى آسانى پخش بايد به صورت خشك وارد مخلوط شود. البته بايد توجه داشت در فرآيند ساخت بتن اليافی بايد از ايجاد پديده گلوله ای شدن (Balling) كه به دليل استفاده از مقادير زياد و نادرست الياف رخ مى دهد جلوگيری بعمل آيد زيرا در اين صورت پديده انسداد در بتن صورت گرفته و اثر الياف عملا از بين خواهد رفت.
به دليل اينكه مقدار الياف مورد استفاده در بتن برای جلوگیری از پدیده (Balling) بسیار كم مى باشد(تقريبا 0.1%), مقاومت فشارى به اندازه زيادی افزايش پيدا نمى كند زيرا الياف نيروى مكانيكى ماكروسكوپى نبوده و تنهايك نيروى كمكى محلى به حساب آورده مى شوند. براى مقايسه هزينه ساخت بتن اليافي با با بتن مسلح به آرماتور مي بايد مزاياى بتن اليافي از جمله مقاومت ضربه اى بسيار بالاتر، جمع شدگي و عرض ترك كمتر، دوام بيشتر و كاهش هزينه هاي مربوط به تعمير ، حفظ و نگهداري، كنترل شكستهاي موضعي، ايجاد ترك و گسترش ترك، عمر مفيد بيشتر، كنترل نفوذپذيرى بيشتر و بويژه زمان اجراى بسيار كمتر را (در مقايسه با بتن مسلح به ميلگرد) در نظر داشت.
خوردگی یكی از مؤثرترین فاكتورها در تعیین عمر اقتصادی برای ساختمانها می باشد. خوردگی نتیجه یك سری فعل و انفعالات شیمیایی در بتن و آرماتور ها می باشد. در بتن آرماتورها توسط بتن، محافظت می گردد. (PH=13) بالا كه از خصوصیات بتن می باشد PH بالا كاهش یابد، محافظت بتن از روی آرماتورها حذف می گردد.
این جزء از PH زمانی كه این مقاطع بتنی زنگ می زند،این زنگ زدگی باعث افزایش حجم میلگردها می گردد كه این موضوع موجب ایجاد ترك در مقطع به موازات میلگردها خواهد شد. زمانیكه بتن ترك خورد میلگرد به طور كامل در معرض اثرات جوی و عوامل خوردگی قرار می گیرد كه این خود باعث كاهش عمر ساختمان خواهد گردید. از عوامل د یگرخوردگی در بتن یك واكنش شیمیایی با نام كربناسیون در مقطع بتنی است كه عامل آن یون های فعال کلسیم كه ناشی از هیدراسیون سیمان است، می باشد. این یون های فعال به سرعت با گازهای جو و رطوبت هوا واكنش انجام داده و باعث ایجاد تركیبات شیمیایی پیچیده می گردد كه سبب تغییرات در مشخصات مقطع واحد گردید. این زنجیره از واكنشهای شیمیایی به سرعت بتن را كاهش داده و بنابراین باعث شروع خوردگی در میل گردها می گردد. در ادامه PH سیمان نیز خواص خود را از دست می دهد و قابلیت تحمل خمش در آن به شدت كاهش می
یابد. در واقع یك روش ترمیم بتن است كه برای مقاطع بتنی كه مقاومت خود را در اثر Izo-BTS خوردگی از دست داده اند و یا آنكه در هنگام اجرا در اثر عدم دقت كافی به مقاومت مورد نظر نرسیده اند و یا در اثر زلزله دچار تخریب شده اند، استفاده می گردد. با توجه به مراحل كار در این روش ابتدا قسمتهای ضعیف مقطع بتنی كه مقاومت لازم را ندارند توسط روشهای مكانیكی تخریب می گردد كه لازمه آن، در ابتدای كار قبل از تخریب، تعیین عمق دقیق نفوذ خوردگی در مقطع است كه توسط آزمایشات خاصی این عمق و نواحی كه ترمیم باید در آن انجام شود مشخص می گردد. ترمیم می گردد، این ماده در مرحله بعد سطح بتن توسط ماده ای خاص با نام IZOMET-BRM دارای شباهت زیادی با بتن می باشد اما قابلیتها و خواص آن چه به لحاظ مشخصات ساختمانی و چه به لحاظ مقاومت در برابر عوامل خوردگی بسیار بالاتر از بتنهای معمولی است.
تقویت سازه های بتنی
هدف در این روش مقاوم سازی سازه ها در مقابل زلزله و یا بالا بردن مقاومت سازه بنا بهنیازمواردی همچون تغییر كاربری ساختمان و یا اشتباه درمحاسبات اولیه طراح ) می باشد. در این روش علاوه بر بدست آوردن مشخصات مورد نظر به لحاظ ساختمانی مسایل معماری ساختمان و زیبایی بنا نیز مد نظر است بدین صورت كه در این روش بعد از اتمام كار سطح مقطعاجزاساختمان تغییراتی نخواهد داشت. روش كار بدین صورت است كه یك سری ورقهای فولادی با توجه به محاسبات انجام شده و مقاومت موردنظر ا ز خارج مقطع توسط یك نوع Steel-plates اپوكسی خاص به مقطع اضافه می گردد. طراحی این فولادها و مقادیر آن با توجه به محاسبات اولیه ساختمان و نیز مشخصاتی از مقطع كه در نظر داریم به آن برسیم انجام می گیرد. مراحل انجام كار و نیز مواد استفاده شده به صورتی است كه بعد از پایان مقطع جدید وقدیم به خوبی با یكدیگر كار می كنند. )
الیاف بتونی
+ =
• الیاف تولیدی این شرکت منطبق بر استاندارد ASTM C-1116 میباشد و در اندازه های 3، 6، 12 و 19 میلیمتر تولید میگردد.
• برش 3 و 6 میلیمتر برای کاربرد در گچ و پلاستر و ... میباشد. الیاف 12 و 19 میلیمتر برای کاربرد در بتون و انواع مخلوطهای سیمانی میباشد.
• چرا باید از الیاف استفاده کنیم؟
• بتون بدون ترک و همگن با الیاف پلی پروپیلن
• تولید بتونی شکل پذیر با الیاف پلی پروپیلن
• بتون دارای مقاومت ضربه ای و سایشی زیاد با الیاف پلی پروپیلن
• ایجاد بتن ضد حریق با الیاف پلی پروپیلن
• کاربرد الیاف دربتن آماده و قطعات پیش ساخت
• روش و میزان مصرف الیاف
• سایر موارد مصرف
• کاربرد الیاف پلی پروپیلن در کنیتکس و پوششهای دیواری (رومالین)
چرا باید از الیاف استفاده کنیم؟
• الیاف پلی پروپیلن باعث دوام بتون در شرایط سخت محیطی میشود.
• استفاده از الیاف باعث کاهش ترک خوردگی به میزان قابل توجهی میشود.
• کاربرد الیاف از هدر رفتن سرمایه های هنگفت به علت خوردگی آرماتور و خرابی بتون جلوگیری میکند.
• الیاف پلی پروپیلن جایگزینی مناسب برای آرماتور حرارتی میباشد و میتواند ترکهای پلاستیک و ترکهای ناشی از افت و خزش بتون و تغییرات دما را به نحو مطلوبی کنترل نماید.
• جایگزینی آرماتور حرارتی با الیاف پلی پروپیلن به کاهش بار مرده و کاهش هزینه ها و زمان اجرا منجر شود.
• از سال 1980 به طور گسترده ای از الیاف در سراسر دنیا برای جایگزینی آرماتور حرارتی استفاده شده است.
• بتون تقویت شده با الیاف دارای مقاومت کششی و خمشی بیشتری نسبت به بتون معمولی میباشد.
• بتون الیافی چسبندگی بهتری به میلگردها دارد.
• بتون الیافی بسیار دیرتر دچار خستگی میشود.
• به علت کاهش نفوذپذیری، بتون در برابر سیکلهای ذوب و انجماد مقاومت بیشتری خواهد داشت.
• کاربرد الیاف در شاتکریت باعث کاهش ریباند به میزان قابل توجهی میشود و از نظر اقتصادی بسیار مناسب است.
بتون بدون ترک و همگن با الیاف پلی پروپیلن
علت اصلی استفاده از الیاف، جلوگیری از ایجاد ترک می باشد. کاربرد الیاف پلی پروپیلن از ترک خوردگی و جمع شدگی بتون بخصوص در سنین اولیه آن (Plastic Shrinkage) جلوگیری میکند. علت ایجاد ترک پلاستیک، تمایل بتون به جمع شدگی دراثر تبخیر آب سطحی یا کاهش دمای بتون می باشد. در صورت مقید بودن بتون (اصطکاک با زمین زیر آن، چسبندگی به جداره قالب و...)، تمایل به جمع شدگی باعث ایجاد تنشهای کششی در بتون می شود و با توجه به اینکه مقاومت اولیه بتون ناچیز است، ترک ایجاد میشود. در بعضی موارد، ترکها میتوانند به حدی گسترش یابند که کل ضخامت قطعه بتونی را فرا گیرد و بشدت کیفیت و دوام عضو را کاهش دهد.
تعداد زیاد الیاف و مقاومت کششی آن، باعث جلوگیری از ایجاد اینگونه ترکها میشود.
همچنین آب انداختگی بتون باعث ایجاد ترکهای ریزی میشود که اصطلاحاً ترک پوست سوسماری گفته میشود.
الیاف پلی پروپیلن باعث جلوگیری از آب انداختگی بتون شده و از انتقال آب به سطح بتون جلو گیری می¬کند که نتیجه آن همگن شدن بتون و یکسان سازی نسبت آب به سیمان در تمام بتون و تداوم عمل هیدراتاسیون می¬باشد. این الیاف نفوذپذیری سطح بتون را کاهش داده و موجب افزایش مقاومت سایشی بتون می¬شود و لذا سطح بتون دچار خردشدگی و ورقه شدن نمی¬گردد. کاهش ترک خوردگی در سنین اولیه بتون و جلوگیری از آب انداختگی آن به معنی جلوگیری از ایجاد نقاط ضعیف در بتون بوده و بعد از سخت شدن بتون، جلوی جمع شدگی آن را می¬گیرد و از ایجاد ترکهای حرارتی به میزان بسیار زیادی جلوگیری می کند(جایگزین مناسبی برای آرماتور حرارتی).
همچنین از نفوذپذیری بتون کاسته شده و نفوذ عوامل خورنده به داخل بتون کمتر شده و دوام بتون افزایش می یابد.
در شکل چگونگی خوردگی آرماتور به علت وجود ترک دربتون و کاهش قلیایی بودن محیط بتون (در اثرکربناسیون
سیمان طی زمان) نشان داده شده است.
•اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را بر جای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از این اثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :
بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا 25 کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش 5 درجه سانتی گراد به حدود 3 لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگی را افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .
ب ) آهنگ افت اسلامپ :
مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء 0C 40 افزایش دما ( 10 تا 0C 50 ) افت اسلامپ حدود 8 سانت را شاهد خواهیم بود ( هر 0C 10 حدود 2 سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیار زیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله با آن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست
ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :
در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط بین ؟ تا 3 ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از 0C 30 و دمای محیط بیش از 0C 35 این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلات اجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود
می آورد و در ریختن و تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرین بتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد و بتن زود سفت
می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرد در آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .
د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :
این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از 80 درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m2/hr 1 تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد و یا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود . وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تأخیر در گیرش و سفت شدن بتن ، مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیرکننده ، خاکستر بادی بعنوان جایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کم می کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد
می توان از میکروسیلیس نام برد .
از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توأم با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد .
ـ ) اثرات نامطلوب بر مقاومت :
مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن 28 روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم
خواهد داشت . در شکل 2 و 3 میتوانید تأثیر دمای ریختن را بر مقاومت های اولیه و دراز مدت ببینید . بویژه اگر بتن حاوی مواد پوزولانی و کندگیر نباشند ، آسیب بیشتری می بینند . اگر ترک بتن را نیز در نظر بگیریم از نظر سازه ای آسیب جدی خواهد بود .
گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت 28 روزه به 7 روزه به مقادیری کمتر از 3/1 و حتی تا 1/1 می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های 28 روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های 7 روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در
قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .
•راهکارهای بتن ریزی مطلوب در شرایط نامساعد گرم :
قاعدتا" این راهکارها را میتوان به چند دسته تقسیم کرد :
الف ) انتخاب مصالح مناسب برای هوای گرم خشک یا گرم مرطوب و نسبت های مطلوب
ب ) روشهای مناسب انبار کردن مصالح برای گرم و داغ شدن ( پیشگیری از گرم شدن )
ج ) خنک سازی مصالح و بتن و بتن خنک ساختن ( کاهش دمای بتن )
د ) تمهیدات حفظ خنکی بتن در طول عملیات حمل و ریختن و جلوگیری از افزایش دمای بتن
هـ ) نکات مربوط به ریختن ، تراکم و پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
بتن ریزی در هوای گرم
مقدمه و کلیات :
بتن ریزی در شرایط هوای گرم می تواند به بروز مشکلاتی در بتن تازه و سخت شده کمک نماید و معمولا" به پائین آمدن کیفیت بتن سخت شده منجر می شود . معمولا" در چنین شرایطی باید
بتن ریزی متوقف گردد و در صورت نیاز به انجام عملیات بتن ریزی باید تدابیر خاصی اندیشیده شود تا خسارت های وارده به حداقل برسد و یا ایجاد گردد . تعریف و شناخت شرایط هوای گرم ، اثر خسارت بار این شرایط ، اثر عوامل تشدید کننده این خسارت ها ، راه حلهای فرار از حصول این شرایط ، توجه به نوع مصالح مصرفی از جمله مواردی است که در این نوشته از نظر می گذرد .
وجود شرایط هوای گرم در مناطقی از کشور ما بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان و وجود شرایط خاصی مانند ایجاد خوردگی در میلگردهای بتن این شرایط را برای ما پر اهمیت می نماید و باید بدان توجه خاصی مبذول داشت . سعی می شود نکات مد نظر آئین نامه بتن ایران به همراه توضیحات ضروری قید شود تا در عمل بتوان از آنها استفاده نمود .
• تعریف هوای گرم :
هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .
معمولا" وقتی دمای بتن از 0C 32 در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .
بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از kg/m2 1 در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا
می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از kg/m2 5/0 در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .
• اثر خسارت بار شرایط هوای گرم :
این اثرات را می توان به دو بخش بتن تازه و سخت شده تقسیم نمود . مسلما" برای داشتن بتن سخت شده مناسب باید از مرحله بتن تازه به سلامت عبور کنیم لذا از این نظر کیفیت بتن تازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد .
اثرات نا مطلوب هوای گرم بر بتن تازه خمیری عبارتست از :
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط
ب ) افزایش آهنگ افت اسلامپ و تمایل دست اندرکاران به افزودن آب به بتن در کارگاه بدلیل افزایش تبخیر و افزایش سرعت آبگیری سیمان و از دست دادن خواص خمیری در زمان کوتاه تر
ج ) افزایش زمان آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش به نحوی که بر عملیات ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح و نگهداری و عمل آوری بتن اثر منفی می گذارد و امکان ایجاد درز سرد را افزایش می دهد . این امر پیوستگی را در بتن ریزی مختل می کند که نیاز به آن جزو اصول بتن ریزی صحیح است .
د ) افزایش امکان ترک خوردگی خمیری بتن تازه بدلیل تبخیر زیاد و جمع شدگی بیش از حد در اثر تبخیر
هـ ) افزایش بروز مشکل در کنترل مقدار حباب هوای بتن حبابدار در بتن تازه به نحوی که عملا" حباب های هوا بزرگ شده و با می ترکند و تأثیر ثبت آنها در بتن سخت شده از بین می رود .
• اثرات نامطلوب شرایط هوای گرم بر بتن سخت شده عبارتند از :
الف ) کاهش مقاومت بتن بدلیل مصرف بیشتر آب در میان مدت و دراز مدت
ب ) کاهش مقاومت بتن بدلیل دمای بالای آن در هنگام بتن ریزی و پس از آن در میان مدت و دراز مدت علیرغم افزایش مقاومت زود هنگام بتن ( بویژه در روزهای اول – 1 تا 7 روز )
ج ) افزایش تمایل به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترکهای حرارتی
د ) کاهش دوام بتن در برابر شرایط محیطی نامناسب در حین بهره برداری مانند یخ زدن و
آب شدگی مکرر ، سایش و فرسایش تری و خشکی مکرر بتن ، حمله سولفاتها و حمله یون کلر محیط بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن در اثر ایجاد کریستالهای درشت و کاهش مقاومت الکتریکی بتن که نقش مهمی در افزایش نفوذپذیری در برابر یون کلر و سایر عوامل مزاحم شیمیائی دارد . هم چنین کاهش دوام به دلیل ترک خوردگی
هـ ) ایجاد خوردگی سریعتر میلگردها بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن و یا ایجاد درزهای سرد
و ) کاهش یکنواختی سطح بتن و نا زیبائی سطح بتن نمایان بویژه در مجاورت قالب ، تغییر رنگ بتن بدلیل تفاوت در آهنگ آبگیری ، منظره بدلیل درز سرد .
• عوامل تشدید کننده خسارات در هوای گرم :
برخی عوامل می توانند در هوای گرم خسارتها را تشدید نمایند . هرچند این عوامل مستقیما" در ایجاد شرایط هوای گرم بی تأثیر است اما در این شرایط می تواند باعث بحرانی تر شدن اثرات زیانبار گردد . این عوامل عبارتند از :
الف ) مصرف سیمانهائی با ریزی زیاد که موجب افزایش سرعت آبگیری سیمان و ایجاد گرمازائی بیشتر در زمان کوتاه می گردد .
ب ) مصرف سیمانهای زودگیر ( مقاومت اولیه زیاد ) مانند نوع 3 و حتی استفاده از سیمانهای
نوع 1 بویژه با وجود افزودنیهای تسریع کننده ( زودگیر کننده ) که میتواند زمان گرایش را کوتاه نماید و سرعت آبگیری و گرمازائی را بیشتر کند .
ج ) مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم .
د ) استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .
هـ ) بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی
منجر شود .
و ) حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )
ز ) استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما
می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .
ح ) استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .
ط ) ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی
ی ) استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد .
مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تأثیری ندارد .
• عوامل ایجاد کننده شرایط نامناسب محیطی و هوای گرم :
همانگونه که گفته شد مصرف اجزاء بتن با دمای زیاد می تواند بتن با دمای بالاتر از حد مجاز را بوجود آورد .
همچنین بروز شرایط خاصی در محیط اطراف بتن ریزی می تواند به تبخیر شدید منجر گردد که خسارت زا می باشد .
در زیر به هر کدام از این موارد می پردازیم و نحوه پیش بینی چنین شرایطی را مطرح می نمائیم :
الف )شدت تبخیر از واحد سطح :
میزان تبخیر از سطح بتن تابع عوامل مختلفی است که از جمله می توان به دمای هوا ، دمای بتن ، رطوبت نسبی هوا ، سرعت وزش باد ، تابش آفتاب و حتی رنگ بتن و فشار هوا ( ارتفاع از سطح دریا ) اشاره نمود . در چارت ( شکل 1 ) فقط از چهار عامل اول بدلیل اهمیت و سهولت بکارگیری آنها بصورت کمی بهره برده شده است و میتوان شدت تبخیر از واحد سطح بتن را بدست آورد .
ب ) دمای تعادل بتن ساخته شده :
قبل از خسارت بتن میتوان دمای آنرا با محاسبه حدس زد . مسلما" در مراحل انتقال و ریختن بتن بعلت تبادل با محیط مجاور ، دمای بتن ممکن است تغییر نماید . بدین منظور باید برای ساخت بتن دمای کمتر از 0C 30 را در نظر گرفت تا در یک حمل معقول و منطقی با زمان کمتر از
نیم ساعت ، دمای بتن از 0C 32 تجاوز ننماید . مسلما" اگر وسیله حمل پمپ و لوله یا تسمه نقاله و یا تراک میکسر در حال چرخش
باشد باید دمای ساخت را بمراتب کمتر از 0C 28 و تا حدود کمتر از در نظر گرفت . دمای تعادل ساخت بتن بلافاصله پس از اختلاط را می توان از رابطه زیر بدست آورد .
