بخشی از مقاله
بررسی روشهاي کارآمد تولید کفپوشها و جداول بتنی ضد خورنده
خلاصه
امروزه کف پوشها و جداول بتنی در ساخت فضاهاي شهري و خانگی مصارف گستردهاي دارد. با توجه به محدوده کاربرد این المانها یکی از بزرگترین مشکلاتی که در دوران بهره برداري کف پوشها و جداول بتنی باعث آسیب آنها میشود خورندگی عوامل جوي است که در اثر رطوبت، سرما ویخ زدگی سطح بتن بوجود میآید. این موضوع ضمن ایجاد آسیب در سطح بتن، در نهایت منجر به این میشود که این سازه بتنی زودتر از زمان پیش بینی شده از بین برود. بر این اساس، در این مطالعه سعی شده است تا راهکارهایی براي ساخت بتن با اثر خورندگی خیلی کم ارائه شود. در این راستا، با بررسی روشهاي مختلف ساخت کفپوشها و جداول بتنی، طرح بهینه براي تولید کفپوشهاي ضد خورنده و مقاوم در برابر یخبندان ارائه شده است. بدین منظور، در این نوشتار عوامل موثري که در تهیه این کف پوشها دخالت دارند به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفتهاند. این عوامل شامل طرح اختلاط بتن، روشها و دستگاههاي تولید کفپوشها، مصالح تشکیل دهنده رویه بتنی، استفاده از نانو عایق به عنوان پوشش عایق رطوبت وعمل آوري بتن است که در نهایت منجر به ساخت کفپوشها و جداول مقاوم در برابر فرسایش و یخ زدگی شده است.
کلمات کلیدي: کفپوش بتنی، جدول بتنی، ضد خورنده، عایق رطوبتی
1. مقدمه
امروزه بتن به عنوان یکی از مهمترین و پر مصرف ترین مصالح ساختمانی جایگاه ویژهاي در ساخت و سازها دارد. در این رابطه مطالعات زیادي براي ارتقا کیفیت بتن توسط محققین صورت گرفته است. این مطالعات شامل استفاده از ترکیبهاي مختلف عناصر اصلی ساخت بتن، استفاده از مواد افزودنی، روش تولید و نحوه عمل آوري است .[1] همچنین هدف محققین در این مطالعات در راستاي بالا بردن کیفیت بتن تولیدي با توجه به مشخصه-هاي آن نظیر افزایش مقاومت فشاري، افزایش دوام، کاهش خورندگی، کاهش وزن، کاهش یا افزایش مدت زمان گیرش و ... بوده است.
در مورد المانهاي بتنی غیر سازهاي بعضی از مشخصات بتن شامل دوام و کاهش خورندگی اهمیت بیشتري پیدا میکند. کفپوشها و جداول بتنی که در پیاده روها و سطح شهر استفاده میشود، با توجه به اینکه همواره در معرض رطوبت، سرما، گرما و یخبندان قرار میگیرند، خطر فرسایش و قلوه کن شدن سطح بتنی آنها را تهدید میکند. عامل مهم تخریب کف پوشها و جداول بتنی وجود فضاهاي خالی و حفره هاي زیاد و در نتیجه جذب آب بالا و عدم مقاومت در برابر سیکل یخبندان و مقاومت پایین در برابر سایش است.
در این زمینه نورزاد و همکاران با اصلاح طرح اختلاط پایه، و بررسی فاکتورهاي موثر بر کیفیت این نوع بتن ها پرداخته و مهمترین فاکتور در کاهش یا افزایش فاکتور سایش و جذب آب بتن هاي مورد استفاده در کف پوشهاي بتنی را در طرح اختلاط بتن، مقدار عیار سیمان معرفی کرده-اند.[2] همچنین فاکتور چگالی یکی از مهمترین فاکتورها جهت تخمین خصوصیات بتن هاي تولیدي بوده که می تواند به راحتی بازگوي کیفیت بتن هاي تولید شده باشد[3] و .[4] در گروهی دیگر از تحقیقات نقش مواد و فناوريهاي نوین و استفاده از فناوري نانو در جهت حفاظت از المانهاي بتنی شهري مورد بررسی قرار گرفته است.[5]
در این نوشتار، به معرفی روشهاي ساخت کف پوشها و جداول بتنی با ویژگی ضد خورندگی پرداخته شده است. با توجه به تحقیقات محققین و موارد ذکر شده، به نظر میرسد براي تولید این نوع المانها تنها طرح اختلاط کافی به نظر نمیرسد. براي ساخت بتن ضد خورنده کف پوش-ها و جداول بتنی در پنج قسمت روش تولید، طرح اختلاط، مصالح رویه، استفاده از نانو عایق و نحوه عمل آوري مطالعات تحقیقاتی، تجربی و آزمایشگاهی صورت گرفته است که در ادامه بیان میشود.
2. روش هاي تولید کف پوشهاي بتنی
به طور کلی کف پوشها و جداول بتنی در قالب سه روش پرس خشک، پرس خیس و قالب درجا تولید میشوند. در این قسمت به معرفی و بیان مزایا و معایب این روشها به صورت کلی پرداخته میشود.
.1,2 روش پرس خشک : دستگاه هاي تولیدطعاتق به روش پرس خشک عمدتاً به صورت دو لایه عمل میکنند. به عبارت دیگر یک لایه به عنوان زیره و یک لایه به عنوان رویه به کار میرود. لازم به ذکر است که میتوان کفپوش را به صورت یک لایه نیز با این دستگاه ها تولید کرد ولی تولید به صورت دو لایه به دلیل افزایش قابلیت اعمال نظر در طرح اختلاط رویه و صرف هزینه کمتر (مصالح استفاده شده در رویه داراي هزینه بیشتري نسبت به زیره است) به صرفه تر است. در مورد نحوه عملکرد مکانیکی دستگاه بهتر است پس از ریخته شدن مصالح زیره درون قالب و اعمال ویبره یکبار پرس با فشار 10 تن با مدت زمان کوتاه به این لایه اعمال شود، سپس لایه رویه ریخته شده و پرس 10 تنی به اضافه ویبره با حداکثر زمان ممکن به کفپوش اعمال شود.[6] در این روش به دلیل محدود بودن میزان آب طرح اختلاط و همچنین محدود بودن زمان ویبره و پرس یکپارچگی سطح رویه کمتر بوده و به نسبت روشهاي دیگر مقاومت در برابر سیکل یخبندان کمتر می شود. با این حال از مزایاي این روش می توان به شکل گیري قطعه بتنی به صورت آنی و بدون وقفه و تیراژ تولید بالا اشاره کرد، همچنین در این روش براي تولید قطعات بتنی رنگی کافیست رنگ به مصالح رویه اضافه شود و نسبت به روش پرس خیس در مصرف رنگ صرفه جویی می شود.
2,2روش. پرس تَر (خیس): در این روش بتن با اسلامپ ریزشی درون قالب ریخته می شود و سپس پرس (بهتر است فشار 500 تن باشد) به آن وارد میشود، همزمان قسمت وکیوم دستگاه تا 70 درصد آب قطعه بتنی را می مکد. در مرحله بعد قطعه بتنی شکل گرفته توسط سیستم وکیوم از درون قالب خارج میشود. ریزشی بودن اسلامپ در این روش تولید باعث به وجود آمدن دوغاب سیمان شده و همین دوغاب سیمان به صورت یک لایه کاملاً یکنواخت همه سطوح قطعه بتنی را می پوشاند که این امر تا حد زیادي موجب پوشیده شدن خلل و فرج قطعه بتنی و در نتیجه مقاومت بالاي آن در برابر سیکل یخبندان میشود. به طور کلی می توان گفت تولید قطعات بتنی با استفاده از ماشین آلات پرس خیس بهترین و مقاوم ترین محصولات را بین انواع روشهاي تولید به ما ارائه میدهد.
.3,2 روش قالب درجا (ویبرهاي): مکانیزمدستگاه هاي تولید قطعات بتنی به روش ویبره اي عموماً به این صورت است که مصالح پس از اختلاط در بچینگ به مقدار معینی - که زمان آن از قبل براي سنسور دستگاه تعریف شده است- درون قالب ریخته میشود، سپس این قالبها توسط نوار نقاله به قسمت میز ویبره منتقل شده و پس از اعمال ویبره به قسمت عمل آوري منتقل می شوند. باید توجه داشت که میزان زمان ویبره به حدي باشد که آب بتن روي آن را نپوشاند و یا به عبارت دیگر بتن دچار آب انداختگی نشود، زیرا این امر تاثیر بسزایی در عدم مقاومت بتن دارد.[7] تولید به این روش نیز به دلیل اینکه دوغاب سیمان و دیواره هاي قالب سطحی یکپارچه را به وجود میآورند، نسبت به روش پرس خشک محصولات مقاوم تري را در برابر سیکل یخبندان ارائه میدهد.
3. طرح اختلاط
همانطور که در مقدمه گفته شد، عامل مهم تخریب کفپوشها و جداول بتنی وجود فضاهاي خالی و حفرههاي زیاد و در نتیجه جذب آب بالا و عدم مقاومت در برابر سیکل یخبندان و مقاومت پایین در برابر سایش است. لذا لازم است با توجه به شیوه هاي رایج تولید (پرس خشک ـ پرس خیس ـ ویبرهاي) نکاتی درباره طرح اختلاط مصالح مد نظر قرار گیرد که در ذیل به آنها اشاره میشود.
1,3 طرح اختلاط در پرس خشک: در روش تولید پرسبا خشک مصالح عموماً در دو لایه درون قالب ریخته میشوند، لذا با توجه به اینکه در محیطهاي کار شده لایه زیره کفپوشها در معرض شرایط مخرب محیطی و جوي قرار نمیگیرند (وجود حفرات در رویه باعث نفوذ آب، یخ زدگی و سپس تركهاي ناشی از انبساط قطرات آب یخ زده در هنگام ذوب میباشد)، به طور تجربی رعایت بعضی نکات در طرح اختلاط مصالح با روش پرس خشک موجب تأمین مقاومت بهتر میشود. در این طرح اختلاط در لایه زیره از ترکیب اختلاط 350 کیلوگرم سیمان تیپ 2 در هر متر مکعب همراه با سنگدانه با قطر بیشینه 6 میلی متر و رطوبت کل مصالح حداکثر 8 درصد استفاده میشود.[6] در لایه رویه با توجه به جذب آب این لایه بهتر است در اختلاط مصالح به سمت پر کردن لایه رویه و کاهش حفرات موجود پیش برویم. از نتایج آزمایشات جذب آب و سیکل یخبندان روي 100 نمونه کفپوش می توان به این نتیجه رسید که طرح اختلاط بهینه مصالح در لایه رویه به صورت 350 کیلوگرم سیمان تیپ 2 در هر متر مکعب از حجم مصالح به اضافه سنگدانه پایه آهکی با قطر بیشینه 1 میلی متر و پودر سنگ پایه آهکی و میکروسیلیس و آب آشامیدنی تا حدي که اسلامپ بتن ریزشی نشود استفاده شود. باید توجه داشت که مصالح خشک حداقل به مدت 90 ثانیه مخلوط شوند و سپس آب به آنها اضافه شود.[8] نتایج آزمایشگاهی که در این نوشتار به آن اشاره شده است نشان داده است که وجود میکروسیلیس در طرح اختلاط باعث پیوستگی بیشتر بتن و مقاومت بیشتر در برابر خمش و سایش می شود.
.2,3 طرح اختلاط در پرس خیس: طرح اختلاط بهینه مصالح در این روش تولید به طور تجربی بدین صورت می باشد که در هر متر مکعب350 کیلوگرم سیمان تیپ 2 و بقیه حجم سنگدانه با قطر 10 تا 25 میلی متر و آب به میزانی که اسلامپ بالاي 16 سانتی متر شود تشکیل میشود. لازم به ذکر است می توان 7 تا 15 درصد از سیمان مصرفی را حذف نمود و به جاي آن از پودر سنگ هاي پایه آهکی رایج بازار استفاده نمود.
.3,3 طرح اختلاط در تولید قالبی (ویبرهاي): به طور تجربی می توان گفت طرح اختلاط بهینه مصالح در این روش تولید بدین صورت باشد که در هر متر مکعب سیمان تیپ 2 به میزان 350 کیلوگرم به اضافه سنگدانه با قطر بیشینه 10 میلی متر همراه با 5 درصد وزنی سیمان فوق روان کننده، میکروسیلیس و آب به میزانی که اسلامپ بین 6 تا 10 سانتی متر باشد. نکته قابل توجه این است که وجود فوق روان کننده به دلیل استفاده از میکروسیلیس حیاتی می باشد، زیرا میکروسیلیس به علت جذب آب بالا باعث افزایش آب مورد نیاز بتن و در نتیجه کاهش مقاومت می شود و براي رفع این مشکل و عدم نیاز به آب بیشتر استفاده از فوق روان کننده بسیار موثر می باشد.
4. سطح رویه (مصالح رویه) در کفپوشهاي بتنی
همانطور که گفته شد در محیط کار شده سطح زیرین کفپوش با ملات به زمین اتصال پیدا میکند. سطوح جانبی نیز به کفپوشهاي کناري متصل می-شوند در نتیجه تنها سطح رویه کفپوش در معرض شرایط جوي، سایش و آلودگی هاي محیطی است و دلیل اصلی خرابی هاي کفپوش هاي بتنی کار شده در معابر عدم مقاومت رویه در برابر عوامل محیطی است.
در کفپوشهاي دولایه پرس خشک عموماً مصالح لایه رویه با زیره متفاوت است. واضح است که هر چه سطح لایه رویه پرتر و یکپارچه تر و داراي سوراخ ها و کانال هاي کمتري باشد آب و مواد شیمیایی کمتري را از محیط جذب کرده و در نتیجه مقاوم تر می شود. همین امر اهمیت استفاده از فیلر یا پ ر کننده را در مصالح رویه کفپوش روشن مینماید. با این حالاستفاده از مصالح پ ر کننده در کنار سایر مصالح رویه ملزم به رعایت
نکاتی است که در ذیل به آن اشاره شده است.
.1,4 قطر، شکل و نوع سنگدانه مورد استفاده: به طور تجربی می توان گفت استفاده از سنگدانه با قطر بیش از 3 میلی متر در رویه باعث زیاد شدن حفرههاي رویه و در نتیجه جذب آب بیشتر رویه و تخریب آن می شود.[9] در مورد شکل سنگدانه، بهتر است از سنگدانه هاي شکسته استفاده شود، زیرا سنگدانه هاي شکسته نسبت به سنگدانه هاي طبیعی درگیري بهتري با مصالح پ رکننده دارند و در نتیجه سطح یکپارچه تري را به ما می دهند. از لحاظ نوع سنگدانه نیز به طور تجربی می توان گفت استفاده از سنگدانه هاي تولیدي کارخانجات سنگ کوبی به دلیل یکسان تر بودن بافت سنگدانه ها
و همچنین درگیري بهتر با مصالح پر کننده (فیلر) نسبت به ماسه نتایج بهتري را نشان میدهد.[10] لازم به ذکر است که نوع سنگدانه می بایست به گونه-اي انتخاب شود که جذب آب در مراحل اولیه گیرش بتن را کم نکند (سنگدانه هاي سیلیسی جذب آب اولیه بتن را کم می کنند و مناسب نمی باشند) زیرا بتن در سیکل 28 روزه تولید تا گیرش و مقاومت نهایی نیاز به جذب آب دارد.
2,4نوع. و مقدار پر کننده (فیلر): مناسب ترین فیلرهاي قابل استفاده پودر سنگ هاي رایج بازار و خاك سنگهاي کارخانجات سنگ کوبی هستند. نکته مقابل این که فیلر مورد استفاده هم پایه سنگدانه مورد استفاده باشد زیرا این امر موجب درگیري و چسبندگی بیشتر بین سنگدانه و فیلر می باشد. براي مثال استفاده از پودر سنگهاي رایج بازار که از نوع مرمریت جوشقان می باشند در کنار سنگدانه هاي مرمریت جوشقان مناسب می باشد. از لحاظ مقدار نیز استفاده بیش از حد از فیلر به دلیل جذب آب دانههاي ریز موجب عدم یکنواختی و یکپارچگی سطح رویه و به وجود آمدن گلوله هاي خمیري شکل در رویه میشود. به صورت تجربی می توان گفت بهترین میزان استفاده از فیلر در رویه، یک سوم میزان سنگدانه هاي مورد استفاده است.[10]
