بخشی از مقاله
کارآفرینی تولید بتن آماده
خلاصه طرح :
موضوع طرح : تولید بتن آماده
نوع تولیدات : بتن آماده
تعداد شاغلین : 15
مشخصات سرمایه گذاری طرح ( ارغام به میلیون ریال )
سرمایه گذاری کل طرح : 8344
سرمایه گذاری ثابت : 7584
سرمایه در گردش : 516
درآمد سالیانه : 6600
سود ویژه : 2005
دوره بازگشت سرمایه : 8/3
نرخ بازدهی سرمایه : 5/26%
شرح فرآیند و اطلاعات فنی مورد نیاز :
مواد تشکيل دهنده بتن
سنگدانه :
سنگدانه ها به دو دسته تقسيم مي شوند:
ماسه:
تمامي ماسه هاي متداول در توليد بتن معمولي در اين صنعت نيز به کار مي رود . هر دونوع ماسه شکسته و يا گرد گوشه اعم از سليسي و يا آهکي مي تواند مورد استفاده قرار گيرد . ذرات ریزتر از
125 ميکرون که به عنوان " پودر" تلقي ميشوند، برخواص رواني بتن خود تراکم بسيار مؤثر بوده و به منظور توليد بتن يکنواخت ، رطوبت آن بايد دقيقاً کنترل شود. حداقل ميزان ريزدانه ها (از ماسه تا مواد چسباننده پودري ) به منظور جلوگيري از جداشدگي دانه‌بندي از مقدار شخصي نبايد کمتر باشد.
شن (درشت دانه ها ):
تمامي انواع درشت دانه در اينجا به کار مي رود، ولي حداکثر اندازه معمولي دانه ها 16 تا
20 ميلي‌متر مي باشد . به هر حال سنگدانه هاي تا حدود 40 ميلي متر نيز مي تواند در بتن خود تراکم به کار رود.استفاده از سنگدانه هاي شکسته سبب افزايش مقاومت بتن خود تراکم(بدليل افزايش قفل و بست بين ذرات) مي شود در حاليکه سنگدانه هاي گرد گوشه بدليل گوشه بدليل کاهش اصطکاک داخلي رواني آن را بهبود مي بخشد .
سيمان:
به طور کلي تمامي انواع سيمان هاي استاندارد مي تواند در بتن خود تراکم به کار رود . انتخاب نوع سيمان بستگي به پارامترهاي مورد انتظار بتن مثل مقاومت ، دوام و ... دارد .
دامنه عمومي ميزان مصرف سيمان در اينجا 350 تا 450 کيلوگرم در مترمکعب مي باشد . ميزان بيشتر از 500 مي تواند سبب افزايش خطر جمع شدگي شود . ميزان کمتر از 350 نيز فقط در صورتي قابل قبول مي باشد که به همراه مواد پوزولاني ، خاکسترهاي بادي ، دوده سيليسي و ... به کار رود .
حضور بيش از 10% ميزان در سيمان مي تواند سبب کاهش نگهداشت کارايي بتن گردد .
مواد مضاف :
مصالح بسيار ريز غير آلي هستند که به منظور بهبود و يا ايجاد خواص مشخص در بتن به آن افزوده مي شوند .اين مواد باعث بهبود کارايي ، کاهش حرارت هيدراتاسيون و عملکرد بهتر بتن در دراز مدت مي گردند .
مواد مضاف عمومي مورد استفاده عبارتند از:
پودر سنگ:
ذرات شکسته بسيار ريز (کوچکتر از 125 ميکرون) سنگ آهک، دولوميت و يا گرانيت است که به منظور افزايش مواد پودري به کار مي رود . استفاده از پودرهاي دولوميتي، بدليل واکنش هاي کربنات قليايي مي تواند دوام بتن را با مشکل مواجه نمايد .
خاکستر بادي:
ماده اي است که از سوختن زغال سنگ حاصل مي شود و داراي خصوصيات پوزولاني است که در بهبود خواص بتن خيلي مؤثر مي باشد .
ميکرو سيليس
ميکرو سيليس در بتن خود تراکم باعث سياليت بالاي بتن شده و دوام بتن را افزايش مي دهد و نقش مهمي در چسبندگي و پرکنندگي بتن با عملکرد بالا دارد. ميکروسيليس داراي حدود 90 درصد دي اکسيد سيليس مي باشد .
ذکر اين نکته ضروري مي نمايد که استفاده از پرکننده در هر کشوري با توجه به ذخائر همان کشور تعيين مي شود. براي مثال در کشورهاي اروپايي که هنوز از زغال سنگ به عنوان سوخت کربني استفاده مي شود به کاربردن خاکستر بادي امري بهينه و مفيد است، در کشورهايي که به لحاظ صنعت ذوب آهن در مرحله صنعتي قراردارند ، ميتوان از سرباره کارخانجات ذوب آهن استفاده نمود در کشور ما نيز با توجه به در دسترس بودن و همچنين کارآيي آن پرکننده، بايد به دنبال ماده اي مناسب و مقرون به صرفه براي جايگزيني فيلرهاي مرسوم در صنعت بتن خود تراکم اروپايي باشيم .
مواد افزودني :
موادي هستند که به منظور ايجاد و يا بهبود خواص مشخصي به بتن تازه و يا سخت شده در حين ساخت بتن به آن افزوده ميشوند. استفاده از فوق روان کننده ها براي توليد بتن خود تراکم به منظور ايجاد کارآيي مناسب، ضروري مي باشد. از انواع ديگر مواد افزودني ميتوان به عامل اصلاح لزجت (V.M.A) به منظور اصلاح لزجت، مواد افزودني حباب زا (A.E.A) به منظور بهبود مقاومت در برابر يخ زدگي و آب شدن، کندگير کننده ها به منظورکنترل گيرش و . . . اشاره نمود .
استفاده از V.M.A در حضور پودرها امکان جدا شدگي دانه بندي را کاهش داده و مخلوط را يکنواخت‌تر مي‌کند ولي در استفاده از آن بايد به اثرات آنها برروي عملکرد بلند مدت بتن توجه داشت.
استفاده از فوق روان کننده ها مي تواند تاحدود 20% مصرف آب را کاهش دهند .
آب مخلوط :
مطابق استاندارد بتن هاي معمولي به کار مي رود .
خاکستر پوسته برنج ( RHA)، یک مضاف مناسب
ساخت و سازها و کارهای ساختمانی که امروزه در سراسر دنیا انجام می شود، چند جنبه دارد: این فعالیت ها، یا برای احداث یک بنای جدید است که قبلاً وجود خارجی نداشته است و بنا به مقتضیات زمان و مکان و بنا بدلایلی مثل افزایش روز افزون جمعیت و نیاز این جمعیت تازه وارد به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و... ساخت آن اجتناب ناپذیر شده است( ساخت اولیه )و یا اینکه برای بازسازی و مرمت یک بنای قدیمی است که در سالها یا دهه های قبل ساخته شده و تحت تاثیر عوامل طبیعی(سیل، زلزله، سونامی و ...) و غیر طبیعی(تکانهای شدید ناشی از انفجارهای اتمی، جنگها، ساخت غیر استاندارد اولیه سازه مورد نظر و ... ) مختلف دچار تخریب شده است و به تشخیص متخصصان امر، بازسازی آن به صرفه تر و منطقی تر از به اصطلاح کوبیدن وساخت مجدد آن بوده است(مرمت). در بعضی موارد هم لازم است که سازه کاملاً تخریب شده و از اول ساخته شود( بازسازی کامل).
هرکدام از انواع ساخت و سازهای فوق، در عصر حاضر در بسیاری از کشورها خصوصاً در کشور ایران، روندی رو به رشد داشته و خواهد داشت و این یعنی افزایش مصرف مصالح ساختمانی در جهان و در راس آنها مصالحی پرمصرف مثل بتن و فولادو سیمان. بنابراین افزایش سرمایه گذاری و افزایش مصرف سوخت در کارخانه های تولیدی مصالح را پیش رو خواهیم داشت. که در این میان فراين توليد بتن بدلیل اینکه دارای بالاترین حجم تولید در بین تمام مصالح ساختمانی در
جهان است، اهمیت بسیار بالایی دارد. پس باید شرایط تولید، مواد اولیه، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرند، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود و هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد. یکی از بهترین راهکارهای موجود، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی و در راس آنها ضایعات ومواد اضافی کشاورزی می تواند ایده بسیار کارآمد و پرثمری باشد. در ایران و نیز در بعضی کشورها
عمده استفاده ای که از مواد زاید کشاورزی می شود، یکی بعنوان خوراک دام و دیگری بعنوان سوخت مصرفی در کارخانه هایی مثل کارخانه تولید آجر یا برنج کشی و... است و این بخاطر ارزانی و راحتی دسترسی به این مواد است. در بسیاری موارد حتی دیده می شود که کشاورزان اقدام به سوزاندن این مواد به ظاهر اضافی می کنند. که این امر هم آلودگی های زیست محیطی را در پی دارد وهم در مواقع بارندگی موجب اسیدی شدن آب و خاک کشاورزی و درنتيجه كاهش ميزان توليدات زراعي می گردد.
اما در سالهای اخیر با پیشرفت سریع بشر در حوزه مسایل فنی و اجرایی در بخش ساختمان سازی و با تحقیقات صورت گرفته در زمینه مصالح ساختمانی و بکار گیری مواد طبیعی و تقویت و بهسازی مصالح ساختمانی مصنوعی، نوآوری ها و ابتکارات تازه و بسیار سودمندی صورت گرفته است. یکی از بهترین رهیافتها، سوزاندن و خاکستر کردن مواد زاید محصولات کشاورزی مثل پوسته و ساقه برنج(تولید سالیانه 40000 تن در جهان)، پوسته و غلاف برگ ارزن
هندی(Sorghum ) یا همان نیشکر چینی، غلاف برگ گندم، تیغه برگ ذرت، برگ و ساقه گیاه شاه پسند، ساقه درخت نان (Breadfruit )که بیشتر در مناطق استوایی آسیا می روید، باگاس( تفاله ساقه نیشکر)، برگ و ساقه آفتابگردان، قسمت داخلی گیاه بامبو(Bamboo) که در مناطق با دسترسی آب بالا مثل حاشیه دریا ها و دریاچه ها و رودخانه ها و باتلاقها و ... رشد می کند، ودر نهایت جایگزینی خاکستر حاصل از سوزاندن مواد فوق، البته در حدود سی تا چهل
درصد، بجای سیمان مصرفی در تولید بتن و در نتیجه افزایش میزان سیمان تولیدی و کاهش قیمت آن است. همانطور که بسیاری از شما، خصوصاً عزیزان دست اندرکار امر ساخت و ساز مطلعند، نوسان قیمت سیمان که در اکثر موارد روند افزایشی داشته است، در مقطع های زمانی مختلف همواره مشکلات عدیده ای
را برای انجام صحیح و به موقع پروژه های خرد و کلان سازه ایِ کشور بوجود آورده است. از طرف دیگر تولید و عرضه کافی و بموقع سیمان به بازار، در حدی که پاسخگوی نیازهای ساخت و ساز کشور باشد، باعث می شود که مناطق شهری و روستایی دور افتاده کشور خصوصاً در مناطق با امکانات پایین(فاقد کارخانه های تولید سیمان) که در حال ساخت یا بازسازی هستند، براحتی و در اسرع وقت به مصالح مورد نظر خود از جمله سیمان دسترسی پیدا کنند.
از سوختن موادزاید کشاورزی که متشکل از فیبر، مواد معدنی مثل اکسید آهن(Fe2O3)، اکسید آلومینیوم(Al2O3) و مواد دیگری مثل سلولز، سیلیس، پروتئین و چربی و ... هستند، خاکستری تولید می شود که حاوی سیلیس است که بسته به درجه حرارت سوختن، به صورت کوارتز، کرسیتو بالیت(Crystobalite) و تردیمیت(Tridymite) تولید می شود. که در واکنش با آهک یک ترکیب چسبنده بنام سیلیکات کلسیم تولید می کند که این محصول در بهبود مشخصات و
مقاومت بتن ساخته شده تاثیر عمده ای دارد. در بین محصولات کشاورزی نامبرده بالا، پوسته برنج و باگاس یا همان تفاله ساقه نیشکر و ساقه برنج، با سوزاندن مقدار یکسان از آنهادر شرایط یکسان به ترتیب بیشترین مقدار خاکستر را تولید می کنند که برای پوسته برنج حدود 22 درصد، باگاس حدود 15درصد و ساقه آن5/14 درصد وزن اولیه خاکستر تولید می کنند. با سوزاندن هر تن پوسته برنج حدود 220 کیلو خاکستر تولید می شود که حدود 94 کیلو از این مقدار خاکستر، سیلیس است. البته ناگفته نماند که مقدار سیلیس تولید شده به دمای سوختن و طول مدت سوزاندن پوسته برنج بستگی دارد.
از طرف دیگر پوسته برنج بر خلاف ساقه برنج و باگاس برای خوراک دام آنچنان مناسب نيست. این در حالی است که ساقه و پوسته برنج و باگاس از نظر تولید حرارت بعنوان سوخت در کارخانه های تولید شکر، تولید آجر و حتی پوسته برنج در پخت وپز خانگی و در کارخانجات برنج کوبی کاربرد زیادی دارند. گرمای حاصل از سوختن هر تن پوسته برنج معادل گرمای آزاد شده از سوختن حدود 360 کیلو نفت سیاه یا 480 کیلو گرم زغال است.
عمده کاربرد علمی و مهندسی خاکستر پوسته برنج در صنعت ساخت وساز این است که، بصورت ماده پوزولانی در سیمان های ترکیبی و هیدرولیکی حداکثرتا حدود 40 درصد وزنی جایگزین سیمان می شود و با هیدراتاسیون آرام و حرارت هیدراته پایین، خصوصاً در بتن ریزی های حجیم که نیاز به کنترل درجه حرارت هیدراتاسیون می باشد، کاربرد داشته و از همه مهمترکارایی و مقاومت بتن یا ملات سیمانی را افزایش داده و هزینه تولید واجرای بتن ریزی را کاهش می دهد. از طرف دیگر وزن مخصوص کمتر پوزولانها، در نهایت موجب افزایش حجم ماتریس سیمانی می شود. در سیمانهای پوزولانی ابتدا سیمان و پوزولان را با هم ترکیب کرده و آسیاب می کنند ولی در مورد بتنهای حاوی RHA بهتر است ابتدا خاکستر آسیاب شده و بعد با سیمان ترکیب گرددو در بتن بکار رود.
رفتار پوزولانی خاکستر پوسته برنج و واکنش شیمیایی آن به ویژه در ترکیب باآهک بستگی به شکل سیلیس و کربن موجود در آن و نیز درجه حرارت سوختن و زمان نگهداری در آن دما دارد. با افزایش دمای سوزاندن و زمان نگهداری بیش از حد استاندارد ( حدود 700 درجه سانتی گراد) نتیجه افزایش دما بر عکس می شود. یعنی افزایش دما باعث تاثیرات منفی در عملکرد RHA می شود. نباید فراموش کرد که خاصیت پوزولانی ماده ذاتی است و در درجه اول بستگی به ترکیبات شیمیایی و ساختمان کریستالی آنها دارد و عوامل فوق در مراتب بعدی از نظر تاثیر گذاری در خواص پوزولانی مواد قرار دارند.
پیشینه استفاده از پوسته برنج در بتن به سال 1924 م در آلمان بر می گردد. در سالهای 1955 و 1956 آقایان MC DANIEL و Hough و Barr در زمینه کاربرد این مواد تحقیقات بیشتری انجام دادند و علی الخصوص عملکرد بلوکهای ساخته شده با ترکیب سیمان و RHA را مورد بررسی قرار دادند. که نتایج آزمایشات انجام شده حاکی از افزایش تاب فشاری نمونه نسبت به حالت بدون استفاده از RHA بود. البته مقاومت نمونه در برابر سایش و قدرت رسانایی حرارتی آنها نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بدست آمده بسیار مثبت و امیدوارکننده بود. شایان ذکر است که از آن زمان به بعد همواره در کشورهای مختلف جهان، در زمینه بکار گیری این گونه مواد در تولید ترکیبات سیمانی تحقیقات زیادی صورت گرفته و همایشها وگردهمايي هاي مختلفي در سراسر دنيا هم برگزار شده است. و نتیجه این گونه فعالیتها و تحقیقات، یعنی حرکت بسوی تولید بتن و ماتریس های سیمانی ارزان و در عین حال مقاوم.
تکنیک ساخت بتن
از نظر تکنیک ساخت سازه های بتنی سه دسته هستند:
1. پیش ساخته
2. در جا ریخته می شود
3. مرکب
پیش ساخته اعضائی هستند که در کارگاههای خاصی ساخته می شود و برای نصب به محل مورد نظر تحویل داده می شوند اعضاء با بتن ریزی در جا همانطور که از نامشان پیدا است در همان محل واقعی خود در سازه بتن ریزی می شوند و بالاخره اعضاء مرکب اعضا ئی هستند که ترکیبی از اجزاء پیش ساخته و بتن ریزی در جا هستند.
این اعضاء در اصول کلی طراحی یکسان هستند و مسائلی نظیر سرعت اجراء و دقت ساخت و اقتصادی بودن آنها است که سبب انتخاب می شود.
مواد تشکیل دهنده بتن
1. سیمان: هر ماده ای که دانه های مصالح سنگی را برای تشکیل یک توده توپر و یکپارچه بهم بچسباند سیمان نام دارد. سیمانهایی که در صفت بتن به کار می روند تقریبا غیر قابل حل در آب می باشند و به آنها سیمان هیدرولیکی می گویند از بین انواع سیمان پر کاربرد ترین در بتن سیمان پرتلند است.
2. مصالح سنگی: مصالح سنگی بین 60 تا 75 درصد حجم بتن را تشکیل می دهند و از اینرو نقش مهمی در رفتار بتن دارا می با شند بسیاری از خواص بتن نظیر مقاومت و خاصیت الاستیسیته و افت و خزش و دوام و ... . متاثر از مشخصه های مصالح سنگی می باشند. مصالح سنگی بتن به دو دسته ریز دانه و
درشت دانه تقسیم می شوند. البته استفاده از درشت دانه ها علاوه بر مسائل اقتصادی سبب کاهش افت بتن نیز میگردد. به بتنی که با استفاده از مصالح دانه سبک ساخته می شود بتن سبک سازه ای می گویند اگر علاوه بر ریز دانه ها از ماسه نیز استفاده شود بتن حاصله سبک با ماسه نام دارد.
3. آب: آبی که برای تهیه بتن به کار میرود باید عاری از مقدار مضر روغن ها و اسیدها و بازها و نمک ها و مواد آلی یا هر ماده دیگری که برای بتن مضر است باشد. اگر ناخالصی آب زیاد باشد بر زمان گیرش و مقاومت و دوام بتن اثر منفی می گذارد و سبب خوردگی ارماتور نیز می شود.
4. مواد مضاف: موادی هستند که در هنگام ساخت بتن به آن اضافه میشود تا برخی خواص فیزیکی یا مکانیکی مورد نظر را در بتن به وجود آوردند.
برخی موارد به کار بردن مواد مضاف عبارتند از: افزایش دوام، افزایش کارائی، تسریع در کسب مقاومت در زمان کوتاه، کند کردن گیرش بتن، افزایش مقاومت، و کاهش نفوذ پذیری آب در بتن.
عوامل موثر بر مقاومت بتن
از خواص فیزیکی مهم بتن می توان به غیر الاستیک بودن ان اشاره کرد. حال عوامل موثر بر مقاومت بتن را بررسی می کنیم:
1. نسبت آب به سیمان
2. نسبت مصالح سنگی به سیمان
3. دانه بندی و شکل و درجه بندی سطح و مقاومت و سختی دانه های سنگی
4. حداکثر اندازه مصالح سنگی
بتن مسلح به الياف
o بتن مسلح به الياف يک نوعي از بتن مسلح بوده که بر خلاف بتن مسلح معمولي که از آرماتور جهت مسلح کردن استفاده مي شود ، در اين نوع بتن از الياف استفاده مي گردد که از لحاظ توانايي تحمل نيروي کششي فوق العاده بوده و باعث افزايش بسيار زياد مقاومت کششي و مقاومت خمشي بتن مي گردد .
o توپ بتني مسلح به الياف ( توپ بولينگ ) يک مدل بسيار قوي از بتن مسلح به الياف است که با توجه به ويژگي هاي خاص آن و توانمندي بالاي آن طراحي و مدل سازي شده است .
کاربرد بتن مسلح به الياف :
o بتن اليافي در محل هايي که احتياج به بتن مسلح بوده ولي امکان آرماتور بندي به لحاظ نبودن دسترسي نمي باشد مي توان به راحتي از بتن اليافي استفاه نمود و بتن را با الياف مسلح کرده تا به کاربري لازم رسيد .
o از مزاياي بتن اليافي جلوگيري از گسيختگي و جدايي بتن در برابر نيروهاي لرزه اي و نيروهاي ضربه اي است ، بدين لحاظ مي توان از بتن اليافي در سازه هاي ضد انفجار و استراتژيک استفاده نمود .
کاربردهای بتن الیافی
بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازی فرودگاهها , پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است .
● دالها
بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازی فرودگاهها , پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است . در پل سازی مهمترین کاربرد ان در سطوحی بوده که در معرض خوردگی و فرسایش قرار دارند .
▪ دالهای روی بستر
در مورد دالهای روی بستر , نمونه هایی که خوب بررسی شده باشند اندک هستند. اما در جاهایی که دال بتنی مسلح به الیاف فولادی تحت تاشیر عبور و مرور اتوبوسهای سنگین قرار دارد , مشخص شده است که این نوع دال , با ضخامتی در محدود ۶۰ تا ۷۵ درصد دالهای غیرمسلح , عملکردی مشابه آنها دارند با استفاده از این نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را میتوان به نحو قابل ملامحظه ای ( ۲۰ تا ۶۰ درصد) نازکتر از پوششهای بتنی غیر مسلح مشابه اجرا کرد. خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد کفسازی اثر می گذارد , اطلاعات موجود نشان میدهد که الیاف , مقاومت بتن را در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می دهند .
● دالهای سازه ای سقفها
برای دالهای کوچک , براساس نظریه خط سیلان , یک روش طراحی ارایه شده است که بر نتایج حامل از ازمایش دالهای دو طرفه بتنی متکی است . ولی برون یابی نتایج کار و اعمال انها بر دالهای بزرگتر , به شدت نهی شده است .
● عرشه پلها
استفاده از نمکهای یخ زدا موجب انهدام عرشه پلها می شود. بتن الیافی گرچه نمی تواند مانع از نفوذ این نمکها شود ولی با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض ترکها میتوان از گسترش دامنه این انهدام جلوگیری کرد.
● تیرها
▪ خمش در تیرها
در این زمینه , هم برای تیرهایی که تنها به الیاف مسلح شده اند و هم در مورد تیرهایی که از ترکیب الیاف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتی ارائه گردیده است . در مورد تیرهای که فقط به الیاف مسلح باشند , معادلات مذکور ارزش عملی چندانی ندارند و تنها در مورد تیرهای کوچک (۱۰×۱۰×۳۵ سانتیمتری) و اعضای فرعی سازه ها کاربرد دارند . اما در زمینه تیرهای مسلح به ترکیب الیاف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت کششی افزایش یافته بتن که به کمک آرماتور کششی می آید , قادرند مدل مناسبی از تیر به دست دهند. از جمله این معادلات , روابط پشنهادی است که مشابه معادلات روش طراحی بر اساس مقاومت نهایی ACI است .
● اتصالات تیر- ستون
مطالعات اخیر روی اتصالات تیر- ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الیاف فولادی به جای بخشی از میلگردهای حلقوی , حاکی از بهبود قابل ملاحظه مقاومت , نرمی و جذب انرژی اتصال است .
● ملاحظات مربوط به خستگی خمشی
تحقیقات اخیر نشان می دهد که افزودن الیاف به تیرهای بتنی مسلح به میلگرد عمر خستگی را و تغییر مکانها و عرض ترکها را کاهش می دهد. بر اساس این تحقیقات نتیجه گرفته می شود که اثر مفید الیاف با افزایش میزان میلگردها کاهش می یابد.
بتن ریزی در هوای گرم
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 .
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 ۰C ۳۲ 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/m۲ ۱ در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از kg/m۲ ۵/۰ 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 – ۱ تا ۷ 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 ۳ و حتی استفاده از سیمانهای
نوع ۱ 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 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 ۰C ۳۰ را در نظر گرفت تا در یک حمل معقول و منطقی با زمان کمتر از
نیم ساعت ، دمای بتن از ۰C ۳۲ 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 ۰C ۲۸ و تا حدود کمتر از در نظر گرفت . دمای تعادل ساخت بتن بلافاصله پس از اختلاط را می توان از رابطه زیر بدست آورد .
در رابطه TC ، TG ، TS ، TP ، TW به ترتیب دمای سیمان ، سنگدانه درشت ، سنگدانه ریز ، پوزولان و دمای آب مصرفی در اختلاط بتن می باشد . ( بر حسب درجه سیلیسوس )
هم چنین WWT ,WWS,WWG,WW, WP , WS , WG , WC به ترتیب جرم سیمان ، شن ، ماسه ، پوزولان ، آب مصرفی در ساخت بتن ، آب موجود در شن ، آب موجود در ماسه و آب کل موجود در بتن می باشد ( بر حسب کیلوگرم ) بدیهی است آب کل بتن برابر با مجموع آب مصرفی در ساخت بتن و آب موجود در سنگدانه می باشد و یخ احتمالی مصرفی را نیز شامل می شود . اگر از یخ نیز برای کاهش دما استفاده شود در صورت کسر رابطه فوق جمله W i (۰.۵ti-۸۰) اضافه خواهد شد .
لازم به ذکر است ضرائب ۰.۲۲ در رابطه فوق ظرفیت گرمائی سیمان ، سنگدانه و پوزولان بر حسب Kcal/kg می باشد و یکسان در نظر گرفته شده است در حالیکه واقعا" این ظرفیت های گرمائی در سیمانهای مختلف و سنگدانه های موجود و پوزولانهای مصرفی یکسان و مساوی ۰.۲۲ نمی باشد . بویژه در سنگدانه ها و پوزولانها ممکنست ابن ظرفیت گرمائی از ۰.۱۹ تا ۰.۲۴ تغییر نماید و حتی از این محدوده نیز بیرون باشد . ظرفیت گرمائی آب و رطوبت موجود در سنگدانه Kcal/kg ۱ فرض شده است . i W جرم یخ مصرفی ، i T دمای یخ مصرفی ، ۰.۵ ظرفیت گرمائی یخ و ۸۰ برابر گرمای نهان ذوب یخ بر حسب Kcal/kg می باشد .
مثال ۱ : طرح اختلاط زیر برای بتن سازی به میزان m۳ ۱ داده شده است . با توجه به اطلاعات موجود دمای تعادل ساخت بتن را محاسبه کنید . سیمان ۴۰۰ کیلو ، شن خشک ۱۰۰۰ کیلو ،
آب کل ۲۲۰ کیلو ، دمای سیمان ۰C ۳۵ ، دمای شن ۰C ۴۰ و رطوبت آن ۶/۰ درصد ، دمای ماسه ۰C ۳۰ و رطوبت آن ۵/۴ درصد ، دمای آب ۰C ۲۵ می باشد .
مثال ۲ : اگر بخواهیم دمای بتن به ۲۸ برسد آب باید تا چند درجه خنک شود .
مثال ۳ : اگر بخواهیم با آب ۰C ۲۵ و یخ ۰C ۴- به این دما دست یابیم ، چند کیلو یخ لازم است ؟
مثال ۴ : اگر بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ بخواهیم به این دما برسیم دمای شن باید به چند درجه سیلیوس برسد ؟
● اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
همانطور که قبلا" اشاره شد 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 ۲۵ کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش ۵ درجه سانتی گراد به حدود ۳ 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 ۰C ۴۰ افزایش دما ( ۱۰ تا ۰C ۵۰ ) افت اسلامپ حدود ۸ سانت را شاهد خواهیم بود ( هر ۰C ۱۰ حدود ۲ 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 ۳ ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از ۰C ۳۰ و دمای محیط بیش از ۰C ۳۵ 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 ۸۰ درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m۲/hr ۱ 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 کندگیر کننده ، 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 .
