بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تکنولوژی بتن در کشورهای مختلف و نیز ایران پیشرفت های شایانی داشته است و با توجه به مزیت های نسبی سازه های بتنی نسبت به فولادی، این سازه ها بیش از پیش مورد توجه پژوهشگران و مجریان قرار گرفته است. کنترل کیفی در پروژه های عمرانی از اهمیت زیادی برخوردار است. با این حال علیرغم میل باطنی مهندسین، کنترل کیفی بتن تازه و سخت شده به درستی انجام نمی شود. نکته ی مهمی که وجود دارد این است که برتری های سازه های بتنی در گرو درست اجرا شدن آن ها می باشد و مکررا در آزمایشگاه ها و پژوهش های موجود دیده شده است که عدم اجرای صحیح بتن و یا رعایت نکردن الزامات آیین نامه های موجود نتیجه ی عکس داشته و مقاومت این سازه ها به شدت کاهش یافته است.
در این پژوهش در ابتدا سعی شده است با استفاده از استانداردها و آئین نامه ها و مقررات موجود و رایج در کشور، الزامات مربوط به عمل آوری بتن آورده شود و سپس با ارایه یک سیستم خودکار و ساخت اپلیکیشن موبایل با زبان برنامه نویسی java سعی بر آن شده که کنترل کیفیت بتن به صورت کاملا مکانیزه و از راه دور انجام شود و مهندسین پروژه بدون نیاز به رویت قسمت های مختلف پروژه قادر خواهند بود عمل آوری بتن را از راه دور زیرنظر داشته باشند. در سیستم ساخت ماژول، از توپولوژی IEEE 802.11 - wi-fi - به کمک ماژول HLK-M35 برای ارتباط سیستم کنترلی با کامپیوتر و گوشی های هوشمند استفاده شده است.
نوع ارتباط با این ماژول از نوع TCP/IP بوده و پروتوکل ارتباطی ماژول با میکروکنترلر Uart می باشد. سنسورهای مورد استفاده شامل ds18b20، SHT21 و lm35 است. در انتهای پژوهش با آزمایشاتی که در آزمایشگاه صورت گرفت صحت سنجی دستگاه و اپلیکیشن موبایل مورد بررسی قرار گرفت. با اجرای این سیستم در پروژه های بتنی علی الخصوص در بتن ریزی های حجیم گام بزرگی در صنعت ساختمان برداشته خواهد شد چراکه با نظارت دقیق و ریزبینی در اجرا، شاهد افزایش کیفیت و مقاومت سازه ها خواهیم بود که ماحصل آن افزایش عمر مفید سازه ها خواهد بود و این امر به حفظ سرمایه های ملی کشور عزیزمان کمک های شایانی خواهد نمود.
مقدمه
در واقع عمل آوری بتن به معنای نگهداشتن رضایت بخش رطوبت در بتن و در مراحل اولیه ی آن به منظور توسعه ی مطلوب خواص بتن می باشد. اگرچه عمل آوری ایده آل در اکثر موارد صورت نمی گیرد. به همین دلیل محققان در پی روشی جهت عمل آوری خودکار بتن و بتن خودعمل آمده1 می گردند .[2 ,1] بنابراین، نیاز به توسعه عوامل خوددرمان، نظر چندین محقق را جلب نمود و تحقیقات زیادی در این زمینه انجام گشت
در واقع هدف خود عمل آوری، کاهش بخار آب از بتن و افزایش ظرفیت احتباس آب بتن نسبت به بتن معمولی می باشد [5 , 4] خواص مواد بتن با زمان تغییر می کند. این ویژگی های مواد تشکیل دهنده ی بتن - به عنوان مثال، مقاومت بتن، مدول الاستیک، خزش و انقباض - به طور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر گرمای هیدراتاسیون و رطوبت در بتن دراوایل سنین است. در نتیجه، بسیار مهم است که گرمای هیدراتاسیون و توزیع رطوبت در سازه های بتنی پیش بینی شود
در سازه های بتنی که در معرض هوای محیط قرار می گیرند، رطوبت بتن به دلیلانتشار رطوبت در طولِ خشک شدن، کاهش می یابد .[7] علاوه بر این، پدیده یخود خشک شدنِ بتن نیز به علت هیدراتاسیون سیمان باعث کاهش بیشتر رطوبت در بتن در سنین اولیه می شود
به خصوص برایبتنِبا مقاومتِ بالا که محتوی سیمان زیاد می باشند، توزیع رطوبت نسبی قابل توجهی توسط خود خشک شدن در سنین اولیه رخ می دهد. بنابراین تغییر رطوبت نسبی ممکن است با توجه به تاثیر خود خشک شدن و رطوبت در بتن اتفاق افتد . اما در بعضی از تحقیقات قبلی، تغییر رطوبت به علت خود خشک شدن نادیده گرفته شده یا در نظر گرفته نشده است اما در حال حاضر به این پدیده توجه خاص می شود
عمل آوری یا کیورینگ بتن بر خواص بتن سخت شده مانند دوام، مقاومت، آب بندی، مقاومت سایشی، ثبات حجمی، مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن و مقاومت در برابر نمک های یخ زدا تاثیر بسزایی دارد
یکی از مواردی که باید در اجرای سازه های بتنی دقت بالایی گردد بحث عمل آوری بتن می باشد که با توجه به داشتن چندین اقلیم آب و هوایی در کشور ایران، آیین نامه های موجود برای هر منطقه و هر اقلیم شرایط و محدودیت های خاصی قرار داده است که انجام دقیق این الزامات مستلزم نظارت دقیق ناظران می باشد.
بیشتر مواردی که در آئین نامه ها و استانداردهای مربوط به بتن و اجراء آن، رعایت آنها توصیه یا ضروری دانسته شده است، در مجموعه ی تضمین کیفیت قرار می گیرد و بخش کوچکی از آئین نامه ها به کنترل کیفی بتن می پردازد. با رعایت این موارد می توان تضمین کافی برای حصول به کیفیت مناسب و مطلوب را بوجود آورد. ایجاد تضمین کیفیت، مستلزم نظارت مستمر و جدی توسط دستگاه نظارت - مشاور - و عوامل سازنده - پیمانکار - خواهد بود که هیچ سطحی از کنترل کیفی نمی تواند جایگزین آن گردد.
امروزه نمی توان به سادگی بتن تازه یا سخت شده را تحت کنترل کیفی کامل قرار داد و هنوز راهکارهای مطمئنی برای آن ارائه نشده است. برای مثال نمی توان یک قطعه و یا سازه را از نظر باربری همه انواع بارها و یا از نقطه نظر دوام تحت آزمایشهای کنترلی قرار داد چه رسد به اینکه ضوابط و معیارهای مطمئنی برای قبول آنها ارائه نمود. هم چنین در مورد بتن مصرفی در این قطعات و سازه های بتنی با اطمینان نمی توان از کنترل کیفی سخن گفت بنابرایننظارت مستمر عملاً جایگزینی ندارد و تضمین کیفیتعمدتاً در گرو این امر است.
در ذیل به مواردی در آیین نامه ها که مستلزم اخذ دما و رطوبت در بحث عمل آوری می باشد و اهمیت این دو عامل را - دما و رطوبت - ذکر کرده، اشاره شده است که در پایان با ارایه سیستم مورد پژوهش، دست اندرکاران پروژه ها قادر به مانیتورینگ دما و رطوبت به صورت لحظه ای و از راه دور خواهند بود.
یکی از کاربردهای داشتن مقادیر دما و رطوبت بتن، آزمایش تعیین دمای بتن می باشد. برای مقایسه دمای بتن با حداکثر و حداقل مجاز در آئین نامه و مشخصات فنی پروژه لازم است دمای بتن تازه در هنگام ریختن آن در قطعه مشخص گردد . گاه محدودیتی را در پایان اختلاط ارائه می دهند و لازم است در این مرحله نیز دمای بتن را اندازه گیری نمود. در استاندارد ASTM C1064 روش تعیین دما ارائه شده است. دماسنج با حداکثر دمای50 درجه سانتیگراد و با دقت5/0 درجه لازم است. نوک میله دماسنج باید تا عمق حداقل 75 میلیمتر فرو برده شود و از هر طرف نیز حداقل 75 میلیمتر بتن باید وجود داشته باشد. حداقل فاصله مزبور سه برابر حداکثر اندازه سنگدانه می باشد . دماسنج باید 2دقیقه در بتن بماند تا به وضعیت ثابتی برسد. خاتمه اندازه گیری بیش از5دقیقه پس از نمونه گیری نباشد. دقت گزارش نتیجه5/0درجه است
عمل آوری بتن دارای مراحل بسیار دقیق و به شدت وابسته به شرایط اقلیمی است. بتن برای رشد نیازمند دما و رطوبت و زمان است. چنانچه یکی از این شرایط تامین نشود, کیفیت بتن به شدت لطمه خواهد خورد. که متاسفانه در کشور ما علارغم گوناگونی شرایط اقلیمی، توجه چندانی به این موضوع نشده است و در اغلب موارد به دلیل تامین نشدن شرایط اقلیمی مناسب پروژه ها یا برای مدتی تعطیل می شوند یا کیفیت نهایی بتن بشدت ضربه خواهد خورد
بتن برای رسیدن به مقاومت لازم، نیازمند دما و رطوبت مناسب است تا فرایند هیدراتاسیون سیمان به طور کامل در بتن انجام شود. عدم وجود هرکدام از عامل فوق سبب کاهش و با توقف این فرایند می شود که ممکن است موجب فروپاشی بتن شود با توجه به شرایط اب هوایی خاص ایران بررسی تمهیدات و روشهای جلوگیری از کاهش و افزایش هر یک از این دو مورد بشدت مورد اهمیت است چراکه بتن تازه مانند یک نوزاد تازه متولد شده است که تا رسیدن به سن بلوغ نیازمند مراقبت است. با توجه به پارامترهای گوناگون در سلامت عمل آوری بتن و بتن ریزی این موضوع به شدت پیچیده و حساس است
از دیگر موارد اهم می توان به موضوع عمل آوری بتن در هوای سرد اشاره نمود. بتن برای رشد نیازمند دما، رطوبت و زمان است .چنانچه یکی از شرایط فوق تامین نشود رشد بتن متوقف خواهد شد. درجه حرارت پایین، اولین اثر خود را در فرایند هیدراتاسیون سیمان خواهد گذاشت. در دمای کمتر از 5 درجه این چرخه بشدت کند خواهد شد ,که مقاومت فشاری بتن را به شکل جدی مورد تهدید قرار خواهد داد و اگر این دما به -4 درجه سانتی گراد سقوط کند بتن یخ می زند و مقاومت فشاری آن تا حدود 50% افت خواهد کرد. در زمان بتن ریزی درجه حرارت نباید از مقادیر مندرج در جدول شماره 1 کمتر باشد.
جدول شماره1 :دمای بتن برحسب سیلیسوس - سانتی گراد - در مراحل مختلف کار با توجه به دمای محیط و اندازه اعضا و قطعات
در همین راستا و از دیگر کاربردهای داشتن دما و رطوبت بتن، عمل آوری در هوای گرم می باشد. هنگام بتن ریزی در هوای گرم به دلیل بالا رفتن تبخیر آب و کاهش سطح هیدراتاسیون روند رسیدن به مقاومت اولیه بتن با مشکل مواجه خواهد شد دمای بتن در هنگام بتن ریزی و در ساعات اولیه نباید از 32 درجه سانتی گراد برای بتن معمولی بیشتر باشد.
از دیگر الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان می توان به مدت زمان عمل آوری بر حسب دمای بتن اشاره کرد که جزییات آن در جدول شماره 2 آورده شده است.
