هدف از این پژوهش در وب سایت کلینیک بتن ایران، گردآوری مجموعه ای از اطلاعات و بررسی ها در ارتباط با عناوین جاری مربوط به دوام بتن و ترکیبات سیمانی می باشد. ممکن است این پرسش منطقی مطرح گردد که امروزه که بتن و مصالح مرتبط با آن با موفقیت چشمگیری در پروژه های ساخت و ساز مهم مورد استفاده قرار گرفته است. در حقیقت، چندین سازه باستانی بتنی مانند پانتئون در روم، و سازه های بنایی با درزهای ملاتی مانند پل دره ای پونت دوگارد در نزدیکی نیم در جنوب فرانسه (شکل 1-1)، با کیفیت بسیار خوب تا به امروز باقی مانده اند. این مثال ها و نمونه های دیگری از کار ساخت و ساز رومی ها حاوی سیمان های هیدرولیکی ساخته شده از آهک و خاک آتشفشانی (یا آلومینوسیلیکات های شیشه ای مشابه که در مجموع تحت عنوان پوزولان ها نامیده می شوند، زیرا پوزولی در نزدیکی ناپلز، منبع طبیعی این مصالح بوده است)، حتی در موارد قرارگیری در معرض محیط های خورنده مرطوب، دوام قابل توجهی را از خود نشان داده اند. یک تصویر فوق العاده تهیه شده توسط دیوی که نشان دهنده بخشی از یک موج شکن رومی می باشد که در نزدیکی ناپلز به مدت دو هزاره (شکل 1-2) در معرض آب دریا بوده است، نشان می دهد که ملات درزهای متصل کننده بلوک های سنگی تا به امروز، بسیار بهتر از خود بلوک های سنگی که شدیدا خورده شده اند، دوام آورده و مقاومت نموده اند.

شکل 1-1- پونت دوگارد، بخشی از پل دره ای 50 کیلومتری ساخته شده توسط رومیان در قرن اول میلادی در نزدیکی «نایم» در جنوب فرانسه با درزهای ملاتی حاوی سیمان پوزولانی

شکل 1-2- یک موج شکن رومی ساخته شده در زمان «اپوس رتیکولاتوم»، با درزهای ملاتی حاوی یک سیمان پوزولانی

در عین حال که احتمالا رومی ها تا اواخر قرن سوم پیش از میلاد، راهکار تولید سیمان های هیدرولیکی پوزولانی بادوام را کشف کرده بودند، اما به نظر می رسد که خواص و ویژگی های ترکیبی این مصالح تا حدود 250 سال پیش تا حد زیادی ناشناخته بود تا اینکه جان اسمیتون (شکل 1-3)، اولین شخص انگلیسی که خود را مهندس عمران نامید، بررسی های سیستماتیکی را درباره رفتار ملات های حاوی آهک و پوزولان های حاصل از منابع مختلف، انجام داد. این کار، با هدف کاربردی انتخاب یک ترکیب بادوام از سیمان پوزولانی برای استفاده در ساخت ادیستون لایتهوس (59-1356) صورت گرفت و منجر به یافته های مهمی گردید که سرانجام منتشر گشت (اسمیتون، 1971) و مسیر را برای برخی پیشرفت ها در توسعه چسباننده های سیمان هیدرولیکی در طول نیم قرن بعدی و پس از آن، هموار نمود. برجسته ترین این پیشرفت ها، اختراع «سیمان پرتلند» بود که از طریق حرارت دادن مخلوط های مواد حاوی کلسیم (آهکی) و خاک رس (رسی) در دماهای بالای مناسب، تولید می شد. یک سیمان ترکیبی از این نوع در سال 1824، درست یک قرن پس از تولد اسمیتون، توسط یکی دیگر از ساکنان قبلی لیدز یعنی ژوزف اسپدین به ثبت رسید که نقش او (مانند اسمیتون) توسط لوحی آبی بر روی یکی ساختمان های شهر به یادگار گذاشته شده است (شکل 1-4).

شکل 1-3- یک لوح منقوش بر روی ساختمانی در لیدز به یادبود جان اسمیتون (1792-1724)

شکل 1-4- یک لوح منقوش بر روی ساختمانی در لیدز به یادبود جوزف اسپیدن (1855-1778)

مدرک مناسبی از دوام محصول تولید شده توسط اسپیدن در شکل 1-5 ارائه شده است که مجسمه ای ساخته شده از ملات مربوط به «کودکی ساموئل نبی» را نشان می دهد که تصور می شود در حدود سال 1850 توسط فرزند بزرگتر ژوزف یعنی جیمز اسپیدن ساخته شده باشد. این مجسمه در سال 1974 در فضای آزاد در باغ یورک شایر برادرزاده بزرگ ژوزف اسپیدن قرار داده شد. این مجسمه بدون تردید برای مدت بیش از یک قرن در معرض تغییرات آب و هوایی قرار داشته و بر روی آن پوششی از خزه و گلسنگ مشاهده شده است. جزئیات بیشتری از منشا این مجسمه در نوشته ای از بارفوت (1975) ارائه شده است که توسط مقاله ای طولانی از همین نویسنده کامل شده و درآن به داستان مربوط به ژوزف اسپیدن و دو پسرش، جیمز و ویلیام، که هر دو در توسه اولیه صنعت سیمان نقض داشته اند، پرداخته شده است (بارفوت، 1974).

شکل 1-5- «کودکی پیامبر ساموئل»، تندیسی ملاتی که گفته می شود توسط جیمز اسپیدن در حدود سال 1850 ساخته شده است.

امروزه تصور می شود که نسخهاولیه «سیمان پرتلند» اسپیدن مربوط به سال 1824 در دماهای بسیار پایین تر از حدی آتش می گرفته که بتواند امکان ایجاد شیشه ای شدن موثر میان اجزاء تشکیل دهنده را فراهم نماید و به این ترتیب، تولید سیمان های با حجم بالا و کیفیت مناسب نیازمند پیشرفت های بیشتر فناوری بوده است (یلزارد، 1998). با این وجود تا اواخر قرن نوزدهم، سیمان های پرتلند با مشخصات ترکیبات مواد مشابه انواع مواد امروزی، به میزان گسترده ای موجود بوده است و این امر موجب استفاده گسترده بتن برای توسعه بسیاری از پروژه های زیرساختی مهم دوران ویکتوریا در انگلستان شده است. دوباره این نکته آشکارا قابل ذکر است که از روی تعداد سازه های این دوران که تا امروز باقی مانده اند می توان دریافت کهدوام بتن سیمان پرتلند تا حد قابل توجهی خوب می باشد که به عنوان نمونه ای با شرایط بسیار خوب می توان از پل راه آهن گلنفینا نام برد که در سال 1897 توسط رابرت مک آلپین به عنوان بخشی از مسیر ویلیم به مالانیگ از بزرگراه وست هایلند در اسکاتلند ساخته شده است (شکل 1-6).

شکل 1-6- پل دره ای گلنفینا، یک پل راه آهن بتنی با 21 طاق که در سال 1897 در وست هایلند اسکاتلند ساخته شده است

در مقایسه با مثال نشان داده شده در شکل 1-6 باید تصدیق نمود که براساس گزارشات نشریات معاصر، برخی از سازه های جدید ما به طرز نسبتا نامطلوب تری دچار سالخوردگی شده اند که ممکن است اینگونه نتیجه گیری شود که صنعت ساخت و ساز در دوره های اخیر نتوانسته است با مهارت کاملی از هنر تولید محصولات بادوام و ماندگار از مواد سیمانی بهره جوید. اما در مجموع، چنین نتیجه گیری تا حدی غیرمنصفانه است، چرا که اغلب چنین محصولاتی در قرن بیشتم در واقع نشانه هایی از تخریب زودهنگام را از خود نشان نداده اند با وجود آنکه در هیچ یک از زمان های گذشته در تاریخ، صنعت مجبور نبوده است با چنین سرعتی خود را با فشارهای تغییرات ناشی از انواع مختلف عوامل، سازگار نماید. یک رویداد دیگر در دوره های اخیر آن است که فعالیت با تکیه بر موجود بودن نیروی کار و مصالح محلی مناسب، با بکارگیری روش های اصولی بر پایه صنعت، تنها ی چند دهه اخیر در بسیاری از نقاط جهان بسرعت دچار تغییر شده است. این موضوع نه تنها منجر به تغییرات عمده ای در خواص و مشخصات ترکیبی بسیاری از اجزاء خانواده ای از مصالح که بتن و ترکیبات سیمانی نامیده می شود شده است، بلکه محدوده روش های تولید آنها را نیز دگرگون ساخته و در نتیجه دامنه کاربرد آنها را به میزان وسیعی گسترش داده است. سرعت تولید سیمان در جهان با سرعت قابل توجهی در حال رشد است به گونه ای که تا سال 2003 در حدود 9/1 میلیون تن بوده است که نشان دهنده متوسط تقریبی استفاده سالانه بتن به میزان m3 1 برای هر نفر می باشد. به این ترتیب تعجبی ندارد که وقتی کار اشتباهی صورت گیرد، مقیاس این اشتباه می تواند به اندازه ای بزرگ باشد که منجر به ایجاد عناوین برجسته ای در رسانه ها و نشریات گردد. از آنجا که فشارهایی که منجر به ایجاد نوآوری هایی در طول قرن گذشته شده اند اکنون بسیار بحرانی تر می باشند، انتظار می رود در قرن 21 چالش های به مراتب بیشتری پیش روی افرادی که در فعالیت های مربوط به بتن و ترکیبات سیمانی درگیر هستند، قرار گیرد. نیاز به محصولات بادوام و پایدار در ساخت و ساز که عملکرد مورد انتظار را برآورده نموده و برای دوره های بسیار طولانی و با کمترین میزان تعمیر و نگهداری پیش از نیاز به ترمیم اساسی در شرایط بهره برداری باقی بمانند، منجر به ایجاد تغییرات متعددی در قعالیت های جاری خواهد شد. این امر ناگزیر پرسش هایی در رابطه با موضوعات دوام را مطرح خواهد نمود، چرا که بدون تجربه قبلی کافی درباره عملکرد بلند مدت، ادامه توجیه روش تجویز شده «تاییدی فرضی» به منظور تعیین دوام که یک مشخصه آیین نامه ها و استانداردهای مرسوم می باشد، بسیار دشوار خواهد بود.

استفاده از ترکیب بتن در تاریج دنیا

بنابراین، هدف ارزشمند اکثر پژوهش های صورت گرفته در رابطه با دوام طی 20 سال گذشته یا بیشتر، فراهم نمودن تئوری های زیرساختی لازم برای ایجاد مدل های کمی پدیده های تخریب (فروپاشی) بوده که ممکن است به نوبه خود به روش های جدید طراحی دوام برای سازه ها و اجزای قرار گرفته در معرض عوامل محیطی بسیان شده برای دوره های بهره برداری هدف مشخصی، منجر گردد. برای آنکه این روش های طراحی جدید مورد پذیرش عام واقع شوند، باید توسط اصول علمی تایید گردند که امکان انجام انتخاب مصالح را به جای تجویز، براساس آزمون عملکرد در اختیار قرار می دهند، و البته آزمون های عملکرد مورد نظر باید بتوانند معیارهای مناسب سهولت، قابلیت اطمینان و دقت را برآورده نمایند. واضح است که این راهکار به عنوان ابزاری برای ایجاد امکان مقایسه منصفانه بین مصالح رقابتی، مزایای بسیاری را در بر داشته و می تواند نوآوری فنی با نیاز روزافزون را تسریع نماید.

مطالب مرتبط با این مقاله را در این بخش از کلینیک بتن ایران دنبال نمایید