بخشی از مقاله
بررسی عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن
چکیده
یکـی از مـوارد مهــم در مـورد ســازه هـاي بتنــی بـه ویـژه زمــانی کـه در مجــاورت دائـم یــا غیـر دائـم بــا آب و مـواد شــیمیایی اسـت عملکــرد مـسدود کننــدگی در برابرتراوش، نفـوذ فـشار یـا تهـاجم آب حـاوي مـواد شـیمیایی عـلاوه بـر تحمـل خـوب بـاربري آن مـی باشـددر. ایـن راسـتا بایـد بتنـی سـاخته شـود کـه اصـطلاحاً آب بند یا ناتراوا گفته می شود.
سوالات تحقیق:
عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن کدامند؟
روش تحقیق:
بـراي آب بنـدي یـک سـازه بتنـی در حـین سـاخت دو کاراساسـی را بایـستی انجـام داد: آب بنـد نمـودن سـاختار جـسم بـتن و آب بنـد نمـودن درزه هـا (اجرایــی و انبــساطی) در ســازه بتنــی. روش آب بنــد نمــودن ســاختار جــسم بــتن بــا اســتفاده از مــواد افزودنــی مناســب و اصــلاح طــرح اخــتلاط بــتن مــصرفی و رعایــت نکــات مهم اجرایی انجام می گردد.
نتیجه گیري:
نسبت آب به سیمان بالا، باعث آب افتادگی، جدایی مخلوط و افزایش تخلخل در سراسر بتن می شود. در نتیجه بتن، نسبت به نفوذ رطوبـت و تهـاجم مـواد شـیمیایی آسیب پذیرتر خواهد شد. ضریب فاصله سیستم حفره هاي هوا را باید مطابق با استاندارد با اطلاعات حاصل از آزمایشهاي انجام شـده بـر روي اسـتوانههاي بتنی ساخته شده با همان مصالح، نسبتهاي مخلوط و روش اختلاطی تعیین کرد که در پروژه مورد استفاده قرار می گیرند.کلمات کلیدي: هیدراتاسیون، مواد حباب ساز، مواد افزودنی، بتن گوگردي، نفوذپذیري.
مقدمه
دوام را به قابلیت حفظ توان خدمت رسانی یک محصول تولیدي، جزء سازنده، یا مجموعه اجزایی سرهم(مونتاژ) شده یا کار ساختمانی در مدت زمانی معین تعریف می کنند.[1] توانایی خدمت رسانی، قابلیت سازه براي اجراي کارکردهایی است که به منظور تحقق آن ها، در شرایط رخنمایی( در معرض محیطی خاص بودن) طراحی و ساخته شده است. بنابراین، سازه باید توانایی ایستادگی و مقاومت در مقابل کل بارهاي منظورشده در عمر خدمت رسانی خود و نیز شرایط محیطی را داشته باشد، بدون آنکه به زوال(فروسایی) سایش یا ریزش پیش از موعد دچار شود. بنابراین، دوام به مفهوم وسیع خود به ماهیت بتن و به تهاجم در محیط خدمتگیري بستگی دارد. لزوم بتن با کیفیت خوب و تامین پوشش کافی آرماتور براي آن در تعیین مشخصات فنی بتن بادوام اهمیت اساسی دارد. نفوذپذیري کم را عامل کلیدي بتن بادوام تشخیص داده اند که عوامل موثر در نفوذپذیري عبارتنداز نسبت ، مقدار سیمان، عمل آوري و درجه ي تراکم. پوشش آرماتور غالبا" در ارتباط با شرایط
رخنمایی تعیین می شود. اگرچه پوشش اسمی مشخص شده در اکثر آئین نامه ها منطقی به نظر می رسد، مشکل اصلی رسیدن به آن در شرایط عملی است. به عنوان مثال تغییري که می تواند از عملکرد ترکیب 5mm رواداري منفی در پوشش، خطا در نسبت و تثبیت موقعیت آرماتورها نتیجه شود، می تواند ضخامت و کیفیت
پوشش را به پایین تر از حداقل لازم برساند و در نتیجه زمان خوردگی را کاهش دهد. بنابراین طراحان نبایستی فقط پوشش صحیح را تعیین کنند بلکه باید به اقدامات عملی براي اطمینان از تحقق طرح خود نیز دست بزنند. ممکن است توجه ویژه اي به جزئیات مجموعه اي از کنترل ها را در محل کار بطلبد. اهمیت شرایط در معرض محیط بودن در طراحی بتن با دوام و سازه بادوام، در نحوه بیان خواسته هاي مندرج در مقررات اجرایی منعکس می شود. شدت شرایط در معرض محیط بودن، معمولا" با نوعی رده بندي از وضعیت پایه یا کلی تا وضعیت دقیق تر در مقررات یا استانداردهایی مورد توجه قرار می گیرد، نظیر آنچه در استاندارد8110 بریتانیا و بولتنCEB دیده می شود.
در این چنین رده بندي ها به طور کلی، تمایل به تعیین هرگونه عامل مهاجم به صورت کیفی و کمی وجود دارد. استاندارد پایه اي بریتانیا، کیفیت مطلوب بتن را برحسب دانه بندي، نسبت ، درصد سیمان و پوشش بتن تعیین می کند. اسناد تفضیلی تر استانداردهاي استرالیایی و CEB شرایط خاص بتن مطلوب را برحسب دما،
رطوبت نسبی، بارش و عوامل شیمیایی( به عنوان مثال یخ زدن و آب شدن یا مایعات خورنده) تعیین کرده است. در شرایط بهره برداري خاصی، ممکن است پیش بینی هاي اضافی با ملاحظات خاصی براي ایجاد مقاومت در برابر انواع عوامل مهاجم لازم باشد. جزئیات این گونه موارد در جدول آمده است.
هیچ پارامتري به تنهایی دوام بتن را تعیین نمی کند، بلکه عوامل متعددي در دوام بتن موثرند. این عوامل به 4 دسته تقسیم می شوند: عملیات ساختمانی، طراحی، خصوصیات مصالح و شرایط در معرض محیط بودن تقسیم می شوند. نقص ها و عیوب ناشی از تاثیر این عوامل اغلب نقطه شروع زوال هستند.
عملیات ساختمانی
روش هاي نامناسب یا بی دقتی طی هر مرحله از عملیات ساختمانی منجر به تولید بتن نامرغوب می شود. حمل و نقل، جایدهی و روش هاي پرداخت نامناسب، و نیز عمل آوري ناکافی از جمله عوامل تولید بتن نامرغوب هستند. نشست بستر در اثر تراکم غیر کافی لایه اساس، حرکت قالب هاي بد ساخته شده و ارتعاش ضعیف بتن جایگذاري شده، سبب ترك خوردن بتن سخت شده می شود. ترك هاي ناشی از نشست موضعی بستر هنگامی رخ می دهد که حفره هاي نرم در بستر، در محل جایدهی بتن یا حفره هاي هوا در زیر کاغذ عایق ساختمانی وجود داشته باشند. نشست غالبا" پس از پرداخت سطح بتن در اثر وزن بتن در حالت خمیري رخ می دهد. تراکم مناسب بستر، حذف حباب هاي هوا در کاغذهاي عایق ساختمانی و تاخیر در پرداخت نهایی، اقدامات پیشگیري کننده اي هستند که سبب کاهش امکان وقوع این مشکل می شوند.
ترك برداري از حرکت قالب بندي طی دوره اي که بتن شروع به سخت شدن می کند تا زمانی که کاملا" بگیرد رخ می دهد. این ترك ها غالبا" درونی هستند و با مشاهده ي سطحی غیرقابل روئیتند. در نتیجه، همین ترك ها کانون هاي بالقوه براي منشاگیري خرابی بتن می شوند. حفره هاي آب که می تواند در ترك تشکیل شود، باعث افزایش خوردگی فولاد و قلوه کن شدن سطح در اثر یخ زدن و آب شدن می شود. اقدامات پیشگیري کننده شامل به کارگیري قالب هاي مستحکم با کاهش بیشتر امکان جذب و ظرفیت آماس، و نیز نظارت بر میزان مجاز افزایش سطح بتن در این قالب هاست. ارتعاش ضعیف در بتن ریزي لایه هاي پی درپی عضوهاي عمودي سازه، غالبا" درزهاي سرد و بتن کرمو را ایجاد می کند که نتیجه ي عدم تحکیم و ادغام دو لایه پی درپی بتن است. در کاربرد بتن در سطوح که از شبکه تقویتی استفاده می شود، مخلوط غالبا" دچار جدایی شده و لایه هاي بالایی و پایینی شبکه ناهمگون می شوند. این وضع منجر به توسعه تنش هاي پیچشی در دال می شود. ترك خوردن بتن در اثر ارتعاشات که طی مرحله ي گیرش رخ می دهد، یک پدیده شایع است. منشاء این ارتعاشات ممکن است ارتعاش تاخیري، انتقال ارتعاش در طول آرماتور یا ضربه ي تصادفی ماشین ابزار باشد. پس از جا دادن، ارتعاش و پرداخت اولیه، بتن تمایل به ادامه ي تحکیم یا نشست دارد. از آنجا که نخست سطح بتن سخت می شود، اگر چنین نشستی با فولاد با قالب بندي بطور موضعی محدود شود، حفره ها یا ترك هایی در مجاورت عضو محدود شده رخ خواهد داد. هنگامی که فولاد، شبکه سنگینی از میله هاي فشرده و نزدیک به هم باشد، به جاي ترك هاي سطحی ممکن است سطح جدایی ایجاد شود، که بالقوه خطرناك است، چون این سطح می تواند در اثر دوره هاي یخ زدن و آب شدن یا خوردگی فولاد منجر به خرابی شود. کاربرد مخلوطی در حد منطقی پلاستیک، تراکم ارتعاشی مناسب، پرداخت تاخیري و آغاز عملیات عمل آوري به محض تکمیل اتمام بتن ریزي از جمله اقدامات سودمند است. کاربرد مخلوط هاي بیش از حد مرطوب بتن با افت بالا یا افزودن مجدد آب روي کار، منجر به ضعف سطح (رویه) بتن می شود که مستعد پودرشدگی است. نسبت بالا، باعث آب افتادگی، جدایی مخلوط و افزایش
تخلخل در سراسر بتن می شود. در نتیجه بتن، نسبت به نفوذ رطوبت و تهاجم مواد شیمیایی آسیب پذیرتر خواهد شد. غالبا" دال ها و روکش هاي بتنی اغلب به ماله کشی بیش از اندازه و زمان بندي ضعیف در عملیات ماله کشی حساس هستند. پرداخت ضعیف در گرددهی، ترك برداري و آبله زدن موثر است. به علاوه سطوح تخت بتنی مخصوصا" مستعد تاثیرهاي ناشی از عمل آوري ناکافی هستند. افزایش ترك در نتیجه انقباض ناشی از خشک شدن و خصوصیات سایشی ضعیف سطح را می توان به فقدان عمل آوري مناسب نسبت داد.گرددهی به پدیده اي اطلاق می شود که سطح بتنی نرم و پودري شده، به آسانی آسیب می بیند و بصورت گرد پراکنده می شود. این پدیده در شرایط نامطلوب رخ می دهد. علت ایجاد گرددهی، آب اندازي بیش از اندازه ي مخلوط، خیلی زود ماله کشیدن، خشک شدن سریع سطح بدون عمل آوري و واکنش شیمیایی دي اکسید کربن با بتن تازه ریخته شده است. کار ساختمانی انجام شده در فضاي بسته، در زمستان که محیط کار با بخاري گرم شود، امکان گرددهی سطحی و ایجاد بتن شکننده در لایه هاي سطحی را افزایش می دهد. دي اکسید کربن زیاد ناشی از عدم تهویه با هیدروکسید کلسیم تشکیل شده در واکنش هاي نخستین هیدراتاسیون سیمان ترکیب می شود. این واکنش منجر به قطع فرایند معمول هیدراتاسیون و تشکیل سطحی پودري می شود که بیشتر حاوي کربنات کلسیم و سایر هیدرات هاي سیمان کربناته است. نتیجه ي وقوع این پدیده گرددهی یکنواخت شدید است. چنین سطحی حتی در اثر تردد کم نیز به سرعت فرسوده می شود.
طراحی
جزئیات طراحی غالبا" با خواسته هاي طراحی مطابقت کامل دارد اما در عمل خوب از کار در نمی آید. بررسی سازه ها نشان می دهد که خرابی، بیشتر در ارتباط با نکات خاصی رخ می دهد یا به خاطر تاثیرهاي معین پیش بینی نشده اي در طراحی پیش می آید. طراحی ناکافی، یعنی بی توجهی به خزش اجزاي سازه اي ساختمان( مثلا" خیز یا خمش دال ها) می تواند منجر به انتقال بار به اجزاي غیرسازه اي ( مانند دیوارهاي جداکننده(تیغه ها) یا پوشش هاي نما) شود و در نهایت به ترك خوردگی و خرابی بیانجامد. در طراحی نیاز به ردیابی مسیرهاي قابل انتظار جریان آب در کل سطح اعضا عمودي و افقی داریم. اگر روال تعیین جزئیات مرسوم در بتن معماري بکار برده شود، آب در مسیري طولانی جریان خواهد یافت و باعث بروز لکه زنی ناهموار بتن می شود. زهکشی خوب در عرشه ها و دال هاي تخت، نتیجه ایجاد شیب مثبت، قرار دادن زهکش ها در نقاط پست و انتخاب طراحی مناسب تجهیزات سازه است. فقدان شیبدهی یا نامناسب بودن آن، سبب جمع شدن آب می شود که در طول زمستان، طی دوره هاي یخ زدن و آب شدن باعث پوسته شدن شدید بتن اشباع می شود. بنابراین به منظور جلوگیري از نفوذ رطوبت و اطمینان از دوام بتن در شرایط خدمتگیري، طراحی براي هدایت آب و زهکشی مناسب اهمیت بسیار دارد. از جمله خطاهاي طراحی و تعیین جزئیات که باعث بروز ترك می شود عبارتند از کاربرد گوشه هاي تورفته غیر دقیق در دیوارها، اعضاي پیش ساخته و دال ها، انتخاب نامناسب یا تعیین جزئیات نامناسب فولادها؛ و مقید کردن عضوهایی که در معرض تغییر حجم هستند. کافی نبودن تعداد درزهاي انبساطی و جانمایی ضعیف درزها سبب ایجاد ترك در وسط قالب بتنی، در تقاطع سه سویی((T موجود در درزها می شود. درزهاي کنترل بایستی به تعداد کافی ایجاد شوند تا انقباض ناشی از خشک شدن و جابجایی حرارتی را کنترل کنند، و در عین حال سبب محدود کردن ترك برداري اصلی در مواضع پیش بینی شده شوند. در طراحی باید تولید بتن با چنان کیفیت مطلوبی مورد نظر باشد که در مقابل اثرات نامطلوب حاصل از شرایط در معرض محیط بودن در زمان خدمتگیري پایداري کند. بدین گونه لازم است، تعیین کننده مشخصات یا طراح هرچه بیشتر از خصوصیات ویژه محیط مورد نظر مطلع باشد تا بتواند به انتخاب بتن منطبق با مشخصات محیطی اقدام کند.
مشخصات مصالح
کیفیت بتن از نظر دوام برحسب نفوذپذیري اندازه گیري می شود. عامل کنترل کننده این ویژگی در بتن سخت شده سیستم فضاهاي خالی است. همین عامل در مقاومت در مقابل حمله شیمیایی از منابع خارجی ( مثلا" اسیدها، دي اکسیدکربن و سولفات ها) یا از درون بتن ( مثلا" واکنش قلیایی سنگدانه و سیمان نامناسب) و نیز در برابر سایر تنش هاي محیطی ناشی از نفوذ رطوبت( مثل دوره یخ زدن و آب شدن و تراوش) از اهمیت اساسی برخوردار است. نفوذپذیري تحت تاثیر عوامل ذیل است: (1 کیفیت سیمان و سنگدانه؛ (2 نسبت و درجه هیدراتاسیون (3 تاثیر تراکم (4 میزان عمل آوري (5 حضور یا عدم حضور ترك ها. واکنش هایی را که در
دوام بتن موثرند، به طور کلی می توان به دو نوع تقسیم کرد: واکنش هاي سطحی و واکنش هاي رخ دهنده در جسم بتن. حمله سطحی که ریزساختار بیرونی بتن و ملات را خراب می کند، غالبا" ناشی از تاثیر مضر محلول هاي مهاجم است. حمله درونی نتیجه دوره هاي یخ زدن و آب شدن و واکنش انبساطی شدید سنگدانه ها با سیمان است. بنابراین حمله داخلی در صورتی رخ می دهد که کیفیت سیمان پایین بوده یا آنکه سیمان حاوي اکسید کلسیم یا اکسید منیزیم بیش از اندازه باشد. اگر مخلوط بتن طوري طراحی شود که بتن سخت شده سیستم حفره هاي هواي کافی در برداشته باشد، می توان از خرابی ناشی از دوره هاي یخ زدن و آب شدن اجتناب کرد. ایجاد این خاصیت در بتن به خصوص زمانی که بهره برداري از بتن در شرایط اشباع باشد، ضروري است.[2]
فضاهاي خالی و حفرات
خمیر سیمان علاوه بر بخش جامد، حفره ها و خلل و فرج هاي گوناگونی دارد که تاثیر بسیار در خواص بتن دارند. کوچک ترین حفرات در فضاهاي لایه داخلی، در درون ساختار C-S-H قرار دارند. گفته می شود که این حفرات %28 کل حجم خمیر هیدراته را اشغال می کند.[3,4] میزان حفرات در عمل بستگی به نوع سیمان دارد، اما تا حد زیادي مستقل از نسبت آب به سیمان( ) مخلوط است.[5,6] حجم کلی حفرات خمیر با پیشرفت هیدراتاسیون افزایش می یابد. اما حجم فضاهاي موئینه با
پیشرفت هیدراتاسیون کم می شود. اندازه حفره ها در فضاهاي بین لایه اي کوچکتر از آن است، که اثر نا مطلوبی در مقاومت و نفوذپذیري خمیر سیمان داشته باشند. اما، آب موجود در این روزنه ها می تواند با پیوند هیدروژنی نگهداري شود و خروج آن تحت شرایط خاص، احتمالا" در انقباض ناشی از خشک شدن و خزش تاثیر دارد.[5] وجود حفرات موئینه معرف فضایی است که در ابتدا با آب اشغال می شد؛ اما بعدا" تا حدي با محصولات جامد هیدراتاسیون پرشده است. در خمیر با نسبت
کم که به خوبی هیدراته شده باشد، اندازه حفرات ممکن است از 1 تا 50 mm باشد؛ اما در خمیر با نسبت بالاي ، و با عمر عمل آوري کمتر از 28 روزه اندازهحفرات موئینه می تواند به بزرگی 3 تا5mm برسد.[5,4] اگرچه شکل حفرات با هم متفاوت است، اندازه گیري هاي نفوذپذیري نشان می دهد که حفرات، سیستم به هم پیوسته اي با توزیع تصادفی در خمیر سیمان را تشکیل می دهند .[7,6] این حفرات به هم پیوسته عاملی اصلی موثر در نفوذپذیري در خمیر سیمان سخت شده و آسیب پذیري آن در برابر یخ زدگی هستند اما، در موارد افزایش مقدار جامد خمیر، و در خمیر متراکم و عمل آمده، لوله هاي موئینه ممکن است با هیدرات ها مسدود شوند و ارتباط آنها از بین برود. بنابراین حجم لوله هاي موئینه با پیشرفت هیدراتاسیون کم می شود. مخلوط هاي با نسبت کم و عمل آوري مرطوب در زمان نسبتا" زیاد باعث کاهش فضاهاي موئینه به هم پیوسته می گردد. زمان لازم براي منقطع شدن روزنه هاي موئینه به نسبت و خصوصیات سیمان مصرفی بستگی دارد. حجم کلی حفرات موئینه که به تخلخل معروف است، غالبا" معیار سنجش کیفیت بتن بشمار می رود. به هر حال بیشتر پژوهش هاي اخیر[8,7] نشان می دهد که توزیع اندازه حفرات، معیاري بهتر از تخلخل موئینگی کلی براي ارزیابی خواص بتن است. فرض بر این است که حفرات موئینه بزرگتراز50mm اثر نامطلوب در مقاومت و دوام بتن دارند؛ در حالی که حفرات کوچکتر از 50mm در انقباض ناشی از خشک شدن و خزش تاثیر دارند.[8] حباب هاي هوا به دو نوع محبوس و ایجاد شده تقسیم می شوند. حباب هواي ایجاد شده هنگامی تشکیل می شود که یک افزودنی شیمیایی به بتن اضافه می شود تا عمدا" حباب هاي کوچک هوا در خمیر سیمان پدید بیاید.
حباب هاي ایجادشده عموما" کروي شکل اند و اندازه غالب آنها 50-200 mm است. اما حباب هاي محبوس می توانند شکلی نامنظم داشته باشند و ممکن است به بزرگی 3mm نیز برسند. از آنجا که حفره هاي حاوي هواي محبوس و ایجاد شده در خمیر بسیار بزرگتر از حفرات موئینه هستند، اثر نامطلوبی در مقاومت و نفوذپذیري بتن دارند.
تاثیر جنبه هاي ریز ساختاري در مقاومت و دوام
صورت ریز ساختاري مانند نوع، مقدار و توزیع قسمت هاي جامد هیدراته و حفرات بر خواص اصلی مکانیکی و فیزیکی بتن سخت شده ( مثل مقاومت، دوام و پایداري ابعادي) تاثیر می گذارد. در جدول (2) دامنه تغییرات نمونه وار خواص مکانیکی بتن معمولی آمده است. عامل تعیین کننده مقاومت بتن حفرات موجود در آن است. تاثیر سنگدانه با همه اهمیت خود کمتر از خمیر سیمان است. نسبت مبین این اثر است؛ به طوري که هرچه نسبت بیشتر باشد، فضاي موئینه خمیر بیشتر، و
بنابراین مقاومت آن کمتر است. این نظر توسط پاورز در قانون نسبی فضا –ژل بیان کمی یافته است: هرچه نسبت ژل (خمیر سیمان هیدراته) به فضاي موجود براي آن بیشتر باشد، مقاومت بیشتر خواهد بود. نفوذپذیري عامل اصلی تعیین کننده دوام بتن است. نفوذ مواد شیمیایی مضر و دي اکسید کربن، و نیز خرابی ناشی از یخ زدن و آب شدن در هنگامی که رطوبت در حد اشباع است همه با نفوذپذیري بتن ارتباط مستقیم دارند. نفوذپذیري بتن نسبت به آب تحت فشار هیدرواستاتیک (همه جانبه) عمدتا" به نفوذپذیري اجزاي خمیر سیمان بتن بستگی دارد. کل آب تراوشی باید از میان اجزاي خمیر بتن( بخش پیوسته) عبور کند و اگر نفوذپذیري خمیر کم باشد، بتن نیز خواص مشابه را نشان خواهد داد.
نفوذپذیري یک خمیر خوب عمل آمده، با کاهش نسبت از 0/8 به 0/4 تقریبا" 1000 برابر کم می شود. این کاهش زیاد نفوذپذیري، نتیجه کاهش شدید اندازه
موئینگی، حجم و ناپیوستگی سیستم موئینگی است، که با کاهش نسبت رخ می دهد. نفوذپذیري با پیشرفت هیدراتاسیون به سرعت کاهش می یابد، به طوري که
مثلا" نفوذپذیري خمیري با نسبت معادل 0/8 بین زمان هاي عمل آوري هفت روزه و یک ساله کاهش می یابد. بنابراین بین نفوذپذیري خمیر با نسبت در زمان کم
و نفوذپذیري خمیر خوب عمل آورده شده با نسبت کم یک میلیون برابر تفاوت وجود دارد. تجدید توزیع رطوبت و فشار حفره اي حاصل از آن که در اثر دوره
هاي یخ زدن و آب شدن ایجاد می شود، به میزان آب قابل انجماد، سرعت انجماد، نفوذپذیري خمیر و مسافتی که آب تا رسیدن به تعادل طی می کند، بستگی دارد. اگر خمیر آنقدر متراکم باشد که فقط کوچکترین حفرات در بتن امکان حضور داشته باشند، احتمالا" وقتی در معرض انجماد معمولی قرار بگیرد، دوام خواهد داشت. اگرچه به خاطر ملاحظات عملی کارایی، نسبت هاي بالاي به کار برده می شود و اکثر بتن هاي فاقد حباب هوا، ذاتا" مستعد خرابی ناشی از یخ زدن هستند. تنها راه براي اینکه مطمئن شویم بتن در معرض رطوبت و در حالت انجماد با دوام خواهد بود، این است که با به کارگیري مواد حباب ساز مناسب، یک سیستم حباب هواي مناسب را در آن ایجاد کنیم. هنگامی که خمیر سیمان هیدراته در معرض محیطی با رطوبت کم قرار می گیرد، مصالح شروع به از دست دادن آب می کنند، و منقبض می شوند. در ابتدا آب آزاد موجود در روزنه هاي موئینه اي بزرگ ( (>50μm از سیستم خارج می شود؛ زیرا، این آب هیچ گونه پیوند فیزیکی یا شیمیایی با ساختار هیدرات ها ندارد وخروج آن با انقباض همراه نیست. هنگامی که بیشتر آب آزاد از دست رفته است و خشک شدن مداوم رخ می دهد، از دست رفتن باز هم به انقباض قابل توجهی منجر می شود. مکانیسم هاي سبب ساز انقباض در اثر خشک شدن، سبب ساز خزش خمیر سیمان نیز هستند. در موارد وقوع خزش، تداوم اعمال تنش بیرونی، نیروي محرك حرکت آب فیزیکی می شود که با جذب سطحی در لوله هاي موئینه کوچک نگهداري می شود. کرنش خزشی حتی در %100 رطوبت نسبی((RH هم می تواند رخ بدهد. حجم و اندازه روزنه ها در ناحیه انتقال بیش از قسمت هاي توده ملات است. علاوه بر حجم زیاد روزنه هاي موئینه، عامل اصلی دیگر در کاهش مقاومت ناحیه انتقال، وجود ریز ترك ها در آن است. کمیت ترك ها به اندازه و دانه بندي سنگدانه، درصد سیمان، شرایط عمل آوري، رطوبت محیطی و سابقه حرارتی بتن بستگی دارد. ناحیه انتقال، از آنجا که حتی پیش از بارگذاري بتن داراي ریز ترك هاست، ضعیف ترین بخش در ترکیب بتن است، و بنابراین آن را ناحیه محدود کننده مقاومت بتن در نظر می گیرند. به خاطر وجود همین ناحیه انتقال واقع در فصل مشترك دو سطح است که میزان تنش منجر به شکست مقاومت بتن بسیار کمتر از مقاومت سنگدانه یا ملات است. ترك هاي ریز و حفره هاي ناحیه انتقال تاثیر بسیاري روي سختی یا مدول الاستیسیته بتن دارند. خصوصیات این منطقه همچنین بر دوام بتن، خصوصا" بتن مسلح پیش تنیده موثر است. افزایش نفوذپذیري در وجه مشترك فولاد و سنگدانه درشت، باعث نفوذ هوا و آب لازم براي خوردگی فولاد می شود.[6]
آزمایش هاي تعیین تخلخل بتن
تخلخل سنجی با جیوه:
تخلخل و توزیع اندازه روزنه هاي ملات تشکیل دهنده بتن غالبا" با روش پیکنومتري و تخلخل سنجی با جیوه تعیین می شود. تخلخل سنجی با جیوه عبارت است از وارد کردن جیوه به داخل حفره هاي خالی یک جسم با اعمال فشار. با این روش، اندازه گیري دامنه تغییرات وسیعی از توزیع اندازه روزنه ها امکان پذیر است. توزیع اندازه روزنه ها عامل مهمی براي تعیین آسیب پذیري بتن است. در برابر نفوذ نمک هاي مضر نظیر کلریدها و سولفات ها به درون بتن است؛ به عنوان مثال دو نوع بتن با تخلخل کل یکسان ممکن است مقادیر متفاوتی از میزان نفوذ کلرید را نشان بدهند. این امر با تفاوت در توزیع اندازه روزنه در دو بتن توجیه می شود، به طوري که کاهش نفوذ کلرید در بتن با تعداد روزنه کوچک بیشتر است.
اندازه گیري سرعت پالس ماوراء صوت:
استفاده از پالس ماوراء صوت به منظور بررسی بتن در اواسط دهه 1940 در کانادا و انگلستان توسعه یافت.[9] این روش را عمدتا" براي مطالعه خرابی، ترك ها، موقعیت حفره هاي بزرگ و غیر عادي در بتن سخت شده و تعیین شرایط کلی سازه هاي بتنی به کار می برند. استفاده از این روش مخصوصا" براي تعیین وجود و وسعت ترك هاي درونی و نیز عمق ترك هاي سطحی قابل رویت سودمند است. کاربرد این روش براي تعیین مقاومت در جاي بتن توصیه نمی شود.
در این روش امواج صوتی با فرکانس زیاد یا ماوراء صوت را از میان بتن می گذارنند. هنگامی که امواج صوتی در میان فضاهاي خالی در یک جسم صلب منتقل می شوند، دامنه نوسانی آنها به طور قابل توجهی کاهش می یابد و بیشتر امواج صوتی در ناپیوستگی حاصل از فضاي خالی یا ترك ها منعکس می شوند. اما، پالس هاي صوتی می توانند در اطراف حفره ها یا ناپیوستگی موضعی در عضو بتنی عبور کنند و اندازه زمان عبور آنها امکانی براي تعیین وجود و محل تقریبی حفره ها و ناپیوستگی ها ایجاد می کند. بنابراین به منظور مطالعه شرایط داخلی توده بتن، اندازه گیري سرعت و دامنه نوسانی پالس از میان جسم بتنی ضروري است.
استفاده از بتن حباب دار
یکی از بزرگترین پیشرفتها در تکنولوژي بتن ابداع بتن حباب دار در اواسط دهه 1930 بود. امروزه براي بهبود مقاومت در برابر یخ زدگی – یخ گشایی در زمان تماس با آب و مواد شیمیایی یخ زدا توصیه می شود که تقریباً در تمامی بتنها از حباب سازي استفاده می شود. به هر حال استفاده از حباب سازي در هر دو مورد بتن تازه مخلوط شده و سخت مزایاي مهم دیگري نیز در بر دارد. بتن حباب دار با اضافه کردن افزودنی حباب زا در زمان پیمانه کردن مخلوط ساخته می شود( در ایالات متحده سیمانهاي هوازا نیز عرضه می شوند ). افزودنیهاي حباب زا حبابهاي ایجاد شده در زمان اختلاط را تثبیت کرده، با پایین آوردن کشش سطحی آب اختلاط یکسان شدن اندازه هاي مختلف حبابهاي هوا را بهبود بخشیده، از ادغام حبابهاي هوا جلوگیري کرده و حبابها را به ذرات سیمان و سنگدانه متصل می کنند. افزودنیهاي حباب زاي آنیونی آب گریز بوده و بار الکتریکی دارند(افزودنیهاي غیریونی یا بدون بار نیز وجود دارد ). بار الکتریکی منفی جذب دانه هاي سیمان با بار مثبت می شود که این به تثبیت حبابهاي هوا کمک می کند. افزودنیهاي حباب زا لایه نازك محکم دافع آبی مشابه با غشاء حباب صابون ایجاد می کنند که براي نگهداري و تثبیت حبابهاي هوا و جلوگیري از ادغام آنها از مقاومت و حالت ارتجاعی کافی برخوردار است. همچنین این لایه نازك آب گریز، آب را از حبابهاي هوا دور نگه می دارد. عمل هم زنی و ورزدهی اختلاط مکانیکی باعث پراکنده شدن حبابهاي هوا می شود. همچنین ذرات سنگدانه ریز به عنوان شبکه اي سه بعدي به نگهداري حبابهاي هوا در مخلوط کمک می کند. حبابهاي هوا با حفره هاي هواي محبوس متفاوتند که در نتیجه اختلاط، جابه جایی و بتن ریزي در تمامی بتن ها ایجاد می شوند و تا حد زیادي تابع خصوصیات سنگدانه اند . حبابهاي هوا مداًع ایجاد شده از اندازه بسیار کوچکی با قطر 10 تا 1000میکرومتر برخوردارند، در حالی که حفره
