مواد افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن

استفاده از تندگیر کننده ها عموما در بتن ریزی در شرایط هوای سرد صورت می گیرد . تندگیر کننده ها نقطه انجماد آب را کاهش نمی دهند از این رو اطلاق نام ضد یخ به این افزودنی ها درست نمی باشد . افزودنی های تندگیر کننده برای کاهش زمان گیرش و افزایش مقاومت اولیه به دست آمده به خصوص در بتن ریزی در هوای سرد به منظور تسریع در زمان شروع عملیات عمل آوری بتن و کاهش زمان عمل آوری استفاده می شوند . همچنین افزایش سرعت کسب مقاومت بتن به خصوص در سنین اولیه منجر به کاهش زمان مورد نیاز برای قالب بندی بتن و به دنبال آن کاهش هزینه های کلی ساخت و ساز می گردد . از مزایای استفاده از این افزودنی ها می توان باز کردن سریعتر قالب ها ، تسریع ساخت ، جبران تاثیر دیر گیری بتن در هوای سرد را برشمرد . استفاده از این افزودنی ها می تواند منجر به کاهش جزیی مقاومت درازمدت بتن گردد.افزودنی های تندگیر کننده به 4 گروه طبقه بندی می شوند . افزودنی های شامل 1 – نمک های غیر آلی محلول ، 2 – افزودنی های دارای ترکیبات آلی محلول ، 3 – افزودنی های با گیرش سریع ( مورد استفاده در بتن پاششی) ، 4 – افزودنی های جامد متفرقه . از بین افزودنی های تندگیر کننده که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد ، استفاده از کلسیم کلرید به دلیل تسریع فرایند خوردگی آرماتورهای موجود در بتن در بسیار از آیین نامه ها محدود شده است . هرچند این نوع از افزودنی از قدیمی ترین و پرکاربردترین نوع افزودنی برا سازه های بتنی بدون آرماتور استفاده می شود . ترکیبات غیر کلریدی مورد استفاده در ساخت این افزودنی ها شامل نمک های فرمات ها ، نیترات ها و تیوسیانات و بروماید است. برای بتن ریزی در شرایط هوای سرد راه حل های دیگری همچون استفاده از سیمان تیپ سه، افزایش مقدار سیمان و یا گرم کردن اجزای بتن و گرم کردن محیط کارگاه برای تندگیر در کسب مقاومت و جلوگیری از یخ زدگی نیز وجود دارد. در میان این روشها در مواردی استفاده از سیمان تیپ یک به همراه مواد افزودنی تندگیر کننده اقتصادی تر میباشد. استفاده دیگری از این افزودنیها در مخلوطهای بتن استفاده شده برای بتن پاششی میباشد. علاوه بر آن استفاده از این مواد در مواقعی که دستیابی به مقاومت کوتاه مدت زیاد یا کاهش زمان گیرش نیاز میباشد نیز رایج است.

مزایا و معایب افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن

مزایای ضد یخ بتن
- مقاومت در برابر یخ زدگی - کاهش پس زدن در بتن‌های پاششی (شاتکریت) - افزایش سرعت اجرای کار (بازکردن سریع‌تر قالب‌ها) - افزایش مقاومت اولیه و نهایی بتن - کاهش میزان گرد و خاک در پاشش بتن به روش خشک

معایب ضد یخ بتن
در صورت عدم رعایت زمان مصرف، سبب کاهش کارایی می‌شود. به همین دلیل این مواد را باید در آخرین لحظه به بتن اضافه نمود. همچنین معمولا برای حل این مشکل، مواد زودگیر و روان کننده را با هم مصرف می‌نمایند. به عبارت دیگر در صورت نیاز به استفاده از مواد زودگیر، از مواد روان کننده زودگیر استفاده می‌نمایند.

اجزاء تشکیل دهنده افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن

مشخصات فنی افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن
چند نمونه از تسریع‌کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرور آلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورید سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم. ﻧﺴﻞ ﻗﺪﻳﻢ ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﻲ زودﮔﻴﺮﻛﻨﻨﺪه ﺑﺘﻦ از ﻧﻮع ﻗﻠﻴﺎﻳﻲ ﺑﻮدﻧﺪ و ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺑﺎ ﺑﻨﻴﺎن آﻟﻮﻣﻴﻨﺎﺗﻲ، ﻛﺮﺑﻨﺎﺗﻲ و ﺳﻴﻠﻴﻜﺎﺗﻲ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲ ﺷﺪﻧﺪ. زودﮔﻴﺮﻛﻨﻨﺪهﻫﺎی ﻣﺪرن ﺷﺎﻣﻞ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎﺗﻲ از ﻧﻤﻚﻫﺎی ﻣﻌﺪﻧﻲ ﺑﺎ ﺑﻨﻴﺎن ﺳﻮﻟﻔﺎﺗﻲ ﻛﻪ ﻓﺎﻗﺪ ﻗﻠﻴﺎ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﺑﺎ ﺣﺎﻟﺖﻫﺎی ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ ﭘﻮدری و ﻣﺎﻳﻊ در دﺳﺘﺮس ﻣﻲ‌ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻛﻴﻔﻲ ﺣﺎﺻﻞ از ﻣﺼﺮف زودﮔﻴﺮ ﻛﻨﻨﺪه‌ﻫﺎی ﻏﻴﺮ ﻗﻠﻴﺎ ﺑﻪ ﻣﺎﻫﻴﺖ ﺷﻴﻤﻴﺎﺋﻲ ﻣﺎده، ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت ﺷﻴﻤﻴﺎﺋﻲ ﺳﺎزﻧﺪه ﺳﻴﻤﺎن و ﺳﺎﻳﺮ ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﻲ ﻣﺠﺎز ﺑﺘﻦ ﺑﺴﺘﮕﻲ دارد. چنانچه هوا سرد و دمای بتن کم شود، سرعت واکنش سیمان با آب کند می‌گردد و زمان گیرش طولانی می‌شود و در نتیجه مقاومت چندانی در ساعات و روزهای اولیه حاصل نمی‌گردد. زمان قالب برداری طولانی خواهد شد و ممکن است در طول این مدت به واسطه لرزش و ضربه آسیبی به بتن وارد گردد. چنانچه در هنگام گیرش و یا پس از آن، زمانی که مقاومت بتن چندان زیاد نیست یخبندان در بتن حاصل شود، بتن به واسطه انبساط ناشی از یخ زدن آب در حفرات، در اثر تنش‌های کششی حاصله، ترک می خورد و از بین می‌رود در این دستور العمل سعی می‌شود تا از بروز این خسارت‌ها جلوگیری بعمل آید. ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﻲ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ از ﺟﻤﻠﻪ زودﮔﻴﺮﻛﻨﻨﺪه‌ﻫﺎ ﻛﻪ در ﺑﺘﻦ ﭘﺎﺷﺸﻲ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﺷﻮد ﺑﺎﻳﺪ از اﺳﺘﺎﻧﺪاردﻫﺎی ﭘﻴﺮوی ﻛﺮده و ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻓﻨﻲ آنﻫﺎ از ﺟﻤﻠﻪ ﻣﻴﺰان ﻛﻠﺮﻳﺪ، ﻗﻠﻴﺎﺋﻴﺖ و زﻣﺎن ﮔﻴﺮش ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ و آزﻣﻮن ﻗﺮار ﮔﻴﺮد.

افزودنی زودگیر کننده مخصوص بتن پاشی به روش خشک را می‌توان در مواقعی که کسب مقاومت اولیه زودرس و یا پاشش بتن در ضخامت زیاد مورد نظر است، همچون لایه نگه‌دارنده موقت یا دائم و یا اجرای دیواره بتنی نهایی در تونل‌ها و معادن، با موفقیت به کار برد. این مواد پودری را توزین کرده و از پیش با مصالح سنگی مخلوط نمایید. رطوبت اندک موجود در مصالح سنگی باعث عدم پخش پودر سبک زودگیر در فضا خواهد شد . افزودنی زودگیر کننده مخصوص بتن پاشی به روش مرطوب، کاهش دهنده زمان گیرش سیمان است که غیر سوزاننده و غیر سمی بوده و می‌تواند اتلاف مصالح در بتن پاشی به روش مرطوب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. مقادیر مصرف می‌تواند تعیین کننده زمان گیرش و سخت شدن بتن پاششی باشد. همچنین می‌توان از آن برای بازکردن سریعتر قالب‌های بتنی استفاده نمود. این مواد را که به صورت مایع است می‌توان در مواقعی که کسب مقاومت اولیه زودرس یا گیرش لحظه‌ای سیمان و بتن مورد نیاز است، مورد استفاده قرار داد. بیشترین کاربرد در عملیات پاشش بتن با استفاده از روش مرطوب می‌باشد. در مواردی چون لایه نگه‌ دارنده موقت یا دائم بتنی، اجرای دیواره بتنی نهایی در تونل‌ها و معادن یا سایر مواردی که بتن پاشی با ضخامت زیاد مورد نظر است می‌توان از خواص این مواد جهت کاهش هدررفت بتن و افزایش راندمان بتن‌پاشی بهره برد.ضد یخ بتن کلینیک بتن ایران یک افزودنی ضد یخ بتن برای بتن مسلح و تـرکیبى از مـواد معدنی و آلی بر پایه نیتروژنی می باشد. در ساخت این ضد یخ بتن مسلح بدون کلراید به هیچ عنوان از مواد کلرایدی استفاده نشده است. مواد نیتروژنی و کلسیم نیتروژنی در ضد یخ بتن بعنوان موادی که بازدارنده خوردگی می باشند مطرح شده است. بتن ریزی در هوای سرد با استفاده از این ضد یخ بتن امکان پذیر است. قابل ذکر می باشد با وجود استفاده از این ضد یخ بتن و یا هرگونه ضد یخ بتن در هنگام بتن ریزی در هوای سرد، رعایت الزامات بتن ریزی در هوای سرد و آیین نامه ای نباید فراموش شود.

در حقیقت استفاده از ضد یخ بتن یک اقدام تکمیلی است و باید تمهیدات بتن ریزی در هوای سرد همانند کیورینگ و دیگر عوامل رعایت شود برای استفاده صحیح و مشاوره برای نوع و چگونکی استفاده از ضد یخ بتن می توانید با کارشناسان کلینیک بتن ایران در این رابطه مشاوره نمایید.

عملکرد پوشش های بتنی تا حد زیادی به عملکرد رضایت بخش درزهای آنها بستگی دارد. طراحی محل درزها که در واقع همراه با پیش بینی محل ترک خوردگی می باشد، نه تنها یک دانش کاربردی بلکه هنر ظریفی می باشد. دال های بتنی در معرض تغییر مکان های دائمی مختلف، از جمله تغییر مکان‌های ناشی از خشک شدن، انقباض و خزش می باشند. چنانچه در دال‌ها درزها به درستی تعبیه و طراحی نشوند نیروهای کششی ناشی از انقباض بتن باعث ترک خوردگی خواهد شد. مبحث ترک خوردگی در دال‌ها آنچنان مهم است که بعضی از معماران و مشتریان ترک های انقباضی را نشانه گسیختگی دال می پندارند. بتن نیز مانند سایر مصالح با تغییر حرارت و رطوبت انبساط و انقباض می یابد. این تغییرات حجمی می توانند باعث ایجاد ترک خوردگی شوند. پیش بینی محل ترک و تعبیه درز در آن نقطه، از تمرکز تنش و ترک خوردگی جلوگیری خواهد نمود. این درزها در واقع نیروهای به وجود آمده ناشی از تغییرات حرارتی و رطوبتی را باز توزیع و محو می نمایند. عدم وجود و یا کم تعداد بودن درزهای کنترلی باعث ایجاد ترک های نامرئی و البته مخرب می گردد .اگر قرار باشد این درزها کارکرد ویژه خود را حفظ نمایند باید به درستی محل یابی و اجرا شوند. چنانچه اجزای یک مخلوط بتنی به درستی و به نحو یکنواختی با هم مخلوط شوند، حجم آن پس از اختلاط دارای بیشترین مقدار است. پس از این مرحله و همراه با تبخیر آب به علت حرارت محیط و نیز به سطح آمدن آب شرکت نکرده در واکنش، به علت پدیده مویینگی، کاهش حجم بتن آغاز می شود. این کاهش حجم برای رسیدن بتن از حالت اشباع به حالت خشک تقریباً معادل 66/0 به ازای هر 100 فوت می باشد. باید توجه داشت اغلب خود پدیده انقباض علت اصلی ترک خوردگی نمی باشد بلکه علت اصلی آن، قیود انقباضی و شرایط مقید بودن بتن می باشد. وجود اختلاف ارتفاع در سطح بتن ریزی، جنس سطح بتن ریزی و وجود دیوار و یا دیگر موانع سازه‌ای همگی از عواملی هستند که در تعریف میزان مقید سازی سطح دخالت دارند. به طور کلی هر قیدی که باعث ایجاد تمرکز تنش در حین انقباض بتن شود، محرکی برای ایجاد ترک می باشد مگر آنکه با تعبیه درزهای مناسب از وقوع ترک خوردگی جلوگیری نمود.

 انواع درزها و درزبندهای بتن

1-درزهای انبساطی یا جداسازی

 در واقع این درزها در یک محل مشخص تعبیه می شوند تا دال حین انبساط و یا حرکت، به سازه های مجاورش صدمه نزند. هدف از کاربرد درزهای انبساطی یا جداسازی آن است که امکان حرکت آزادانه و مستقل قائم و افقی بین دال و سازه های مجاور بوجود آید. این سازه های مجاور می توانند دیوارها، ستون ها و پی ها و یا محل های بارگذاری باشند. حرکت و درجه آزادی این المان های سازه ای نسبت به المان های مجاور بر روی دال به علت متفاوت بودن شرایط تکیه گاهی متفاوت می باشد. لذا اگر دال به صورت صلب به ستون ها یا دیوارها متصل شود، ترک خوردگی محتمل خواهد بود. درزهای جداسازی ممکن است از نوع درزهای انبساطی باشند. به طور کلی این نوع درز ها می توانند مربعی شکل یا دایروی نیز باشند. (مثلاً در اطراف ستون) مزیت شکل دایروی آن است که در آن گوشه هایی که محل تمرکز تنش است، وجود ندارد. باید اذعان نمود که امروزه طراحی های خوب و نگهداری مناسب درزهای ساخت و ساز (اجرایی)، نیاز به طراحی درزهای انبساطی را مگر در اطراف اجزاء ثابت ساختمان از بین برده است. حرکت کف در طی زمان به تدریج درزهای انبساطی را می بندد و در نتیجه امر، ممکن است درزهای انقباضی مجاور باز شوند و درزگیرها و قفل و بست آنها دچار آسیب گردد.

 2-درزهای ساخت و ساز (اجرایی)

 این نوع درزها که از انواع درزها و درزبندهای بتن است و به درزهای سرد نیز معروفند بر خلاف 2 نوع درز دیگر به منظور تسهیل حرکت بتن و اجازة تغییر مکان آن ساخته نمی شوند بلکه معمولاً در پایان شیفت کاری یا روز کاری بالاجبار ساخته می شوند. البته نوع این درزها ممکن است بعدها به درزهای انقباضی یا درزهای طولی تبدیل شود

 3-درزهای کنترلی (انقباضی)

  این درز ها محل ترک خوردگی ناشی از تغییر طول ابعاد دال بتنی را تنظیم می نماید به نحوی که ترک ها به محل درزها منتقل می‌شوند. این درز ها برای کنترل ترک هایی است که از تنش های کششی ـ خمشی به وجود آمده در بتن ناشی می‌شوند. این تنش ها خود ممکن است از عوامل مختلفی چون هیدراتاسیون سیمان، شرایط محیطی و بارهای عبوری استاتیکی و دینامیکی سرچشمه بگیرند. با توجه به آنکه تعداد این درزها زیاد است لذا اجرای آنها عملکرد بتن و کفپوش را به شدت تحت تأثیر قرار می دهد.

 شکل درز و خواص درزگیر 

 1-هدف از کاربرد درزگیرهای بتن جلوگیری از نفوذ آب و مصالح غیر قابل تراکم به داخل درز می باشد. نفوذ آب باعث تخریب درز می گردد. مصالح غیر قابل تراکم نیز از نزدیک شدن لبه درزها در حین انبساط دال جلوگیری کرده و به تخریب درز می انجامد.

 2- سطح روی درز بعد از اجرا باید مقداری نسبت به سطح کف سازی عمق داشته باشد تا در معرض سایش بیرون قرار نگیرد. پر کردن درز انبساط بدین شکل است که لایه زیری درز را از سیلیس یا یونولیت یا پلاستوفوم و یا ماسه و شن پرمیکنند و لایه رویی با پوشش ماستیک اجرا میشود.

انواع درزها و درزبند های بتن

ماستیک های درزبندی یا از جنس قیری میباشد یا از جنس پلی یورتان.

ماستیک از نوع قیری :

به دو صورت گرم و سرد اجرا میشود. انعطاف آنها تا دو برابر سطح مقطع میباشد. روش گرم به یک راکتور جهت حرارت دهی و یک تیم مجرب نیاز دارد. هزینه آن گران قیمت میباشد. ماستیک قیری از نوع سرد به صورت ماله کشی انجام میشود.

ماستیک پلی یورتان:

 یک ماستیک بر پایه رزین ایزو استات سیانات تک جز بوده و در برابر مواد شیمیایی و خورنده و اشعه UV مقاوم و انعطاف آن تا 4 برابر سطح مقطع میباشد. برای تزریق آن به گان تزریقی نیاز است.

بتن پودری واکنشی (RPC)                                                                                                                                    

بتن پودری واکنشی ( Reactive Powder Concrete ) که یک بتن توانمند با کارایی بسیار بالاست (و به نام U-HPC هم شناخته میشود )، مواد کامپوزیتی در حال توسعه ای است که به صنعت بتن اجازه می دهد تا با بهینه سازی مصرف مواد و تولیدی با مزایای اقتصادی قادر به ایجاد ساختارهایی قوی، با دوام و حساس نسبت به محیط زیست باشیم. مقایسه خواص فیزیکی، مکانیکی و دوام RPC و HPC(بتن توانمند با کارایی بالا) نشان می دهد که RPC دارای مقاومت بیشتر (فشاری و خمشی) و نفوذپذیری پایین تری نسبت به HPC میباشد.

بتن با کارایی بالا فقط مخلوطی ساده از سیمان، آب و سنگدانه ها نیست. بلکه شامل مواد معدنی و مواد شیمیایی دارای ویژگی های بسیار خاص است که خواص خاصی را برای بتن می دهد. توسعه HPC حاصل از تحقق یک علم جدید بتن، یک علم جدید از مواد افزودنی و استفاده از تجهیزات پیشرفته علمی برای نظارت بر ریزساختار بتن است.

HPC حداکثر مقاومت فشرده سازی را در شکل موجود ریز ساختارهایش به دست آورده است. با این وجود، در چنین سطحی از مقاومت ، سنگ دانه درشت باعث ضعف بتن می شود. به منظور افزایش مقاومت فشاری خیلی بالای بتن، تنها راه حذف سنگدانه درشت است این فلسفه در بتن پودری واکنشی استفاده شده است

بتن پودری واکنشی در اوایل دهه 1990 در فرانسه توسعه یافت و نخستین بتن ساختمانی واکنش پذیر در جهان، پل شیر بروک در کانادا، در جولای 1997 نصب شد. بتن پودری واکنشی یک کامپوزیت سیمانی با خواص مکانیکی و فیزیکی پیشرفته و دارای مقاومت و شکل پذیری بالاست. این شامل یک بتن خاص است که در آن میکروساختار با درجه بندی دقیق تمام ذرات در مخلوط برای تولید حداکثر تراکم بهینه شده است. در این ترکیبات به طور گسترده ای از خواص پوزولانیک سیلیس بسیار تصفیه شده و بهینه سازی شیمی سیمان پورت لند برای تولید بالاترین هیدرات های قدرت استفاده می کنند.

مفهوم بتن پودی واکنشی ابتدا توسط چیریزی و ریچارد مطرح شد و برای اولین بار RFC  در اوایل دهه 1990 توسط محققان فرانسوی در آزمایشگاه تولید شد. اجرای آن نخستین بار بر روی پل عابر پیاده در شیربروک کانادا انجام شد. در سال 1999 از طرف انجمن نوآوری ساختمانی نامزد جایزه نووا شد. به دلیل عدم نفوذپذیری عالی آن, برای جداسازی و انهدام زباله های هسته ای در اروپا با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است.

ترکیب بتن پودری واکنش پذیر:

بتن پودری واکنشی از پودرهای بسیار خوب (سیمان، شن و ماسه، پودر کوارتز و سیلیس دی اکسید)، الیاف های فولادی (اختیاری) و فوق روان کننده ها تشکیل شده است. فوق روان کننده ها اگر در دوز مناسب آن استفاده شود، نسبت آب به سیمان را کاهش داده و باعث بهبود کارایی بتن میشود. ماتریس توپر و همگن یک بتن پودری واکنشی با مقاومت و دوام بالا را به دست میدهد.  پودر واکنش پذیر بتن دارای مقاومت فشاری بین 200 تا 800 مگاپاسکال می باشد

.

ریچارد و چیریزی  اصول زیر را برای توسعه بتن پودری واکنشی تعریف کردند :

توسعه بتن پودری واکنشی

1- حذف دانه های درشت برای افزایش همگن بودن (حداکثر اندازه شن و ماسه ریز 600 میکرون است)

2-استفاده از خواص پوزولانیک دوده سیلیسی

3-بهینه سازی مخلوط با دانه بندی ریز برای افزایش چگالی فشردگی

4-استفاده بهینه از فوق روان کننده برای کاهش نسبت آب به سیمان و بهبود کارایی

5-استفاده از فشار (قبل و در در طول تنظیم مخلوط) برای بهبود تراکم و فشردگی

6-اضافه کردن الیاف فولادی کوچک به منظور بهبود انعطاف پذیری

بتن پودری واکنشی یک تکنولوژی در حال ظهور است که ابعاد جدیدی را با اصطلاح "بتن با عملکرد بالا" ارائه می دهد. این پتانسیل در ساخت و ساز با توجه به خواص برتر مکانیکی و دوام آن نسبت به بتن معمولی با کارایی بالاتری برخوردار است و حتی می تواند در بعضی از کاربردها جایگزین فولاد شود.
توسعه بتن پودری واکنشی بر اساس استفاده از برخی از اصول اساسی برای دستیابی به همگنی بیشتر، کارایی بسیار خوب، تراکم بالا, ریز ساختار بهبود یافته و انعطاف پذیری بالاست . 
بتن پودری واکنشی دارای یک میکروارگانیسم فوق تراکم است که ویژگی های ضد آب آن خواص سودمندی را به ارمغان می آورد ، بنابراین می تواند انتخاب مناسب برای تاسیسات ذخیره سازی صنعتی و هسته ای باشد.

روش های مقاوم سازی و تقویت سازه بتنی

همانطور که قبلا اشاره شد ، هنگامی که مقاومت سازه ی بتنی زیر مقدار تعیین شده در طراحی باشد ( دقیق تر اینکه با حذف ضریب های اطمینان، رده ی مقاومتی بتن باربر از عدد طراحی شده 15 درصد – یا بیشتر- پایینتر باشد) و این اعداد از طریق آزمون های مخرب یا غیر مخرب از بتن سخت به دست آمده و مورد اطمینان باشند. همینطور به دلایلی چون تغییر کاربری یک سازه ی بتنی و افزایش بارهای لرزه ای و دینامیکی یا قرار گرفتن در طرح توسعه بخشی از کارخانه، نیروگاه یا پالایشگاه، یا پایین آمدن مقاومت بتن به دلیل اجرای نامناسب بتن ریزی، یخ زدگی، فرسایش و خوردگی و هزینه بر بودن ساخت مجدد باعث می شود سازه نیازمند تعمیراتی پیشرفته تر و دقیق تر از ترمیم بتن باشد.

هرچند عدد مقاومت بتن موجود و صعوبت کار ، هزینه و زمان اجرا در تعیین روش مقاوم سازی سازه های بتنی موثر است ، اما به طور کلی بازگرداندن مقاومت سازه به نحوی که منظور و خواسته کارفرما را تامین نماید ، به روشهای زیر صورت می گیرد:

الف – انجام عملیات مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP (fiber reinforced polymer)

ب- انجام عملیات مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی ( غلاف بتنی)

ج- انجام عملیات مقاوم سازی به روش تسمه یا ژاکت فلزی ( غلاف فلزی)

بدیهی است هر کدام از این روش های مذکور دارای خواص و ویژگی هایی هستند که به تناسب موقعیت ، برتری و مزیت نسبی بر دیگر متد ها خواهند داشت و چه بسا در بعضی از پروژه ها، نیاز به اجرای ترکیبی از 2 یا 3 روش کلی ذکر شده وجود داشته باشد.

هر کدام از این روشها، مستلزم آگاهی و شناخت از طیف وسیعی از استانداردها و مواد و ابزار و مهارت فنی در اجرای تکنیک های ویژه عمرانی از قبیل کاشت آرماتور و بولت، انکراژ، اجرای اوپنینگ و کرگیری و برش بتن، ساب و اسکرابینگ سطوح بتنی ، تقویت شبکه فولادی و آرماتور بندی ، زهکشی و شاتکریت خواهد بود که در ادامه به اختصار به آنها خواهیم پرداخت .

الف- تقویت بتن با الیاف FRP

بهترین و سریعترین روش برای تقویت سازه ای با کاهش مقاومتی در بازه 65 تا 85 درصد طراحی روبروست، استفاده از الیاف و لمینت FRP است. الیاف پلیمر ( یا پلاستیکی) FRP، هنگامی که با رزین ( ژل) چسباننده اپوکسی ترکیب می شود، به عنوان یک ماده کامپوزیت ( ماده مرکب که از ترکیب فیبر یا الیاف و ماتریس – ژل- تشکیل شده است) می تواند با افزایش لختی سازه، انتقال نیرو در راستای موثر، جلوگیری از واپاشی بتن و عضو ضعیف سازه بتنی عمل کند. برخی از این الیاف توانایی تحمل 8 تن کشش در هر سانتیمتر مربع را دارند. این خواص در کنار اقتصادی بودن این روش با سرعت یافتن روشهای ارزانتر تولید، سبکی، انعطاف و سرعت عمل اجرا ، توانایی مکانیکی و شیمیایی بالا در برابر خوردگی باعث شده تا بسیاری از کارفرمایان و دستگاههای نظارت پروژه های عمرانی به عنوان اولین راه حل در فرآیند مقاوم سازی به آن توجه نمایند.

از لحاظ شکل و ساختار FRP به دو گروه G-FRP ( الیاف پلیمری تقویت شده از نوع شیشه ) و C-FRP ( الیاف تقویت شده از نوع کربن) تقسیم شوند. همچنین بر اساس عملکرد نیز 1) یک محوره ( تحمل کشش را در یک جهت دارند) و 2) دو محوره ( در 2 جهت کشش را تحمل می کنند) هستند. وزن و مشخصات FRP بر حسب گرم بر متر مربع محاسبه شده و در رول های 50 متر مربعی ( عرض 50 سانتیمتر در طول 100 متر ) عرضه می شوند . این محصول وارداتی است و کشورهای آلمان ، سویس و انگلستان برندهای مطرح تولید کننده ی آن هستند. برای مطالعه ی بیشتر به صفحه 7 و 15 کاتالوگ محصولات کلینیک بتن ایران رجوع کنید.

الیاف شیشه یا GFRP رنگ روشنی دارند و برای استفاده در محیط های سرپوشیده مناسب ترند. ( نسبت به اشعه UV نور خورشید مقاوم نیستند) . معمولا از 400 تا 800 گرم در متر مربع عرضه می شوند و بنابراین از مقاومت و انعطاف کمتری در هنگام دورپیچ عضو برخوردارند و البته نسبت به الیاف کربن ارزانتر هستند.

الیاف CFRP پرکاربرد ترند .ضخامت پایینتر – یعنی عرضه محصول از 100 تا 300 گرم در هر متر مربع – باعث می شود چسبندگی بیشتری به عضو سازه بتنی داشته و شکل هندسی مقطع بتنی را حفظ می کنند. نسبت به اشعه ی UV مقاومند و مشکی رنگند. بنابراین برای اکثر سازه های بتنی که در محیط باز قرار دارند ، مانند پایپ راک ها ، فونداسون ها و عرشه های پل و سقف های باربر قابل استفاده هستند.

ژل FRP یک چسب اپوکسی است که خواص آن برای چسبندگی بیشتر ( تحمل کشش بین 11 تا 15 تن) و با ترکیب 5/2 هادنر به 5/7 رزین در کلینیک بتن ایران طراحی و تولید شده است. هنگام اجرا لمینت FRP که به صورت حصیری بافته شده از ژل آغشته می شود. بنابراین در حین اجرا سطح بتنی با مقداری از چسب به و طرف اتصال لمینت FRP با بتن نیز مقداری دیگر آغشته می گردد. میزان مصرف چسب یا رزین FRP ، بین 800 تا 1000 گرم در هر متر مربع و بسته به سطح بتن ( فیلم و ضخامتی در حدود 700 میکرون ایجاد می کند ) است. روش اجرا و مدت زمان مصرف مطابق توضیحات چسب اپوکسی MTOBOND P1800 است.

روش طراحی مقاومتی با الیاف FRP  

الف –فرضیات طراحی

1– فرض بر این است که مقاومت های بدست آمده از سازه بتنی در محدوده 85 تا 65 درصد رده مقاومتی طراحی شده باشند .

2- الزامات و رواداری های استاندارد ACI2800 و آیین نامه بهسازی لرزه ای سازه ها، نشریه 345، در نظر گرفته شده است.

3- تعیین تعداد لایه FRP  بر اساس عدد مقاومت فشاری موجود و نزدیکی و دوری آن به ابتدا و انتهای بیشینه و کمینه ی مقاومت استاندارد ( فرض شماره 1 ) صورت پذیرد.

4- شاخص ضریب کاهش عملکرد ،بر طبق شرایط محیطی تعریف شده ( مبحث نهم مقررات ملی ساختمان) در نظر گرفته شود.

ب- انتخاب مصالح و متد اجرای FRP

بنا بر نوع کاربری سازه ، توان مکانیکی الیاف FRP و نیز محیط و جغرافیای طبیعی ، تاثیر عوامل محیطی اسیدی و قلیایی و اشعه UV و درصد رطوبت زیاد و دمای کاری در انتخاب نوع و وزن در متر مربع FRP موثر است.

در انتخاب روش پیشنهادی فرضیات زیر موثرند:

1-      مقطع بتن تغییری نمی کند.

2-      لغزش نسبی بین الیاف FRP و سطح بتنی – بر اساس تمهیدات اجرایی- وجود نخواهد داشت.

3-      تغییر شکل پلاستیک رزین محاسبه نمی شود.

4-      به دلیل نوع سازه از مقاومت کششی بتن صرفنظر می شود.

5-      رابطه تنش و کرنش الیاف خطی فرض می شود.

ج- روش اجرای مقاوم سازی و تقویت سازه بتنی (سیستم چسباندن تر):

لازم است قبل از آن سطح زیر کار از چند منظر آماده گردد، ابتدا سطح بتن اسکراب می شود و یا به وسیله وایر براش شیرآبه های اضافی بتن ، عناصر سست برداشته شده و در نقاط شن نما با ملات های ترمیمی الیاف دار که در ضخامت های پایین دچار شکستگی نشده و چسبندگی مناسبی به بتن دارند تعمیر می گردد.با توجه به سهم بزرگ اتصال الیاف به بتن در سیستم مقاوم سازی تقویت سازه بتنی مذکور می بایست تراز زیر کار دارای تلورانسی کمتر از 1 میلیمتر مطابق استاندارد ASTM D4541  باشد. در صورت ضرورت شستشو به جهت زدودن داست و غبار موجود از روی سطح لازم است مطابق دستورالعمل ACI 503-4 پس از شستشو جسم بتن کاملا خشک شده و آزمایش تست رطوبت اعمال شده تا خظر جدایش رزین و به تبع الیاف FRP در اثر دراگ بخار آب و نتیجتا تاول زدن و دیلمینیت شدن رزین کاهش یابد.
در این روش لمینت FRP به رزین اپوکسی آغشته شده و  پس از آغشته سازی سطح توسط رزین اپوکسی چسبانده می شوند.استاندارد های اجرا مطابق با ICR 03730  و ACI 546R خواهد بود.
تبصره:از آنجایی که گسترش ترک هایی با عرض 3/0 میلیمتر می تواند بر عملکرد سیستم پوشش خارجی FRP  اثر بگذارد به نحوی که منجر به جدایش لایه ای یا گسیختگی الیاف گردد. لازم است مطابق با الزامات ACI 224IRاین ترک ها با تزریق رزین اپوکسی پر گردند. 
پس از اجرا نیز ناحیه تقویت شده به جهت عمل آوری رزین می بایست به مدت 72 ساعت بوسیله پوشش محافظتی چادر کشی گردد.

د- ضریب ور آمدگی (طول گیرایی و عدم دیلمینیت شدن FRP) :

در حالت دور پیج و اجرای فلسی –قائم- الیاف FRP و برای سطوح ساده باید به اندازه طول موثر مقطع پس از نقطه ای در طول سازه که میزان لنگر معادل لنگر ترک خوردگی در آن نقطه تحت بار نهایی باشد یعنی بر اساس وضعیت سازه مورد بحث تا یک سوم فاصله از تکیه گاه یا هر گوشه ادامه یابد. 

ب- مقاوم سازی و تقویت سازه بتنی با ژاکت بتنی
به این روش افزایش مقطع بتن یا extend نیز می گویند. هنگامی که مقاومت موثر بتن کاهش می یابد به این معنی است که مقطع بتن مسلح عضو سازه ای تاب مقاومت در برابر مجموعه نیروهای استاتیکی و دینامیکی را ندارد . بنابراین می توان با افزایش مقطع توان از دست رفته را جبران کرد. افزایش مقطع به معنی کاشت آرماتور دوخت ، ریشه یا شبکه های فولادی به منظور افزایش کشش و قالب بندی و اجرای بتن مجدد است. این روش به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است اما معایبی چون افزایش حجم فضای اشغال شده توسط اسکلت سازه و نیازمند بودن به دانستن و اجرای بسیاری از استاندارد ها و الزامات مهندسی است. به صورت ساده تقویت شبکه ی فولادی عضو یا سازه با استفاده از کلاف میلگرد و اجرای بتن ریزی پس از قالب بندی بوسیله پمپ یا شاتکریت را تقویت سازه با ژاکت یا غلاف بتنی گویند.

کاشت میلگرد

کاشت میلگرد در بتن سخت به چند منظور صورت می گیرد:

• میلگرد ریشه ستون و دیوار برشی بر روی فونداسیون (ضعف طراحی یا عدم اجرای میلگرد های انتظار )
• میلگرد دوخت برای اتصال بتن قدیم و جدید در کفسازی ها و سقف های باربر یا اتصال شبکه فولادی به عضو
• میلگرد کششی شناژ در فونداسیون
• میلگرد برای جوش و اتصال براکت یا قطعه فلزی به جسم بتن

در تمامی موارد بالا الزاماتی چون طول مهاری برای اورلب دو میلگرد ، عمق کاشت و قطر سوراخکاری که در فصل 2 نشریه بهسازی لرزه ای ساختمان – نشریه 345- به آن اشاره شده است الزامیست. حفره ها پیش از کاشت آرماتور باید از گرد و غبار با کمپرسور باد ، بلوور یا کهنه خشک پاک شوند.

انکراژ شیمیایی یا چسب تزریقی کاشت آرماتور و خمیر کاشت آرماتور بر اساس قطر و نوع کاشت ( عمودی یا افقی) اثر تعیین کننده ای بر دوام کاشت میلگرد دارد.  MTO FIX 10 خمیر 3 جزئی کاشت میلگرد بر پایه اپوکسی و دارای ترکیباتی مشابه گروت اپوکسی است. تقریبا برای میلگرد هایی با سایز متوسط (12 تا22) 250 گرم در هر حفره کافیست. البته باید توجه داشت از خمیر کاشت بیشتر در کاشت میلگرد های عمودی ( ریشه ستون و دیوار برشی و در هنگام افزایش ارتفاع دیوارها و مخازن یا آرماتور دوخت در کفسازی ها ) به دلیل ثقلی بودن و حرکت چسب به انتهای حفره استفاده کرد. MTO FIX ME چسب تزریق 2 جزئی آماده در کارتریج های 345 میلی لیتری است که در بالای خود نازل و میکسری پلاستیکی جهت ترکیب کپسولهای رزین و هادنر اپوکسی دارد . برای ترکیب و تزریق چسب کاشت در داخل حفره «گان تزریق» ( injection gun ) لازم است تا با فشار مخلوط چسب را به درون حفره هدایت کند. این چسب برای کاشت افقی مفید است. و برای میلگرد های سایز متوسط در هر حفره 85 میلی لیتر کافی خواهد بود

تفاوت کاشت میلگرد با کاشت بولت

معمولا در تمامی موارد استفاده کاشت آرماتور که در بالا ذکر شد ، محل دقیق قرار گیری میلگرد ( اینکه به نحوی کاشته شود که در راستای میلگرد های اصلی سازه باشد یا کاور و پوشش مناسب بتن و قالب بندی متناسب آن آسیب نبیند مورد بحث نیست) اهمیت چندانی ندارد ، یعنی اگر در هنگام سوراخکاری بوسیله مته برقی ، برخوردی با شبکه آرماتور موجود در بتن صورت گیرد ، می توان محل کاشت را تغییر داد و از کنار میلگرد ها عبور کرد تا عمق مناسب کاشت حاصل شود.

برای کاشت بولت که معمولا برای صفحه ی ستون فلزی ، شاسی تجهیزات و تاسیسات مکانیکی و برقی است ، امکان تغییر محل سوراخ وجود ندارد و یا با دشواری قابل انجام است( شابلون گذاری بر اساس سوراخکاری سورت گرفته و پانچ صفحات و ورق ها و فلنج ها مطابق سوراخ های شابلون ). لذا در این گونه موارد چاره ای جز برش میلگرد توسط مته های دستگاه کر گیری وجود ندارد.

استفاده از انکر شیمیایی و انتخاب چسب و خمیر کاشت مناسب، مشابه عملیات کاشت میلگرد خواهد بود.

کرگیری و انجام اوپنینگ یا بازشو بر روی بتن

کرگیری یا مغزه گیری از بتن سخت ، به منظور اخذ نمونه بتن برای آزمایشگاه ( کاربرد در آزمایش تعیین مقاومت فشاری و کششی و سه محوره ، آزمایش نفوذ پذیری آب و تعیین عمق کربوناتاسیون و پتروگرافی) یا کاشت بولت ، یا اجرای باز شو برش بتن در ابعاد خاص برای کانال یا محل قرار یری آسانسور ، اجرای کسینگ عبوری لوله و تاسیسات در دیوار ها و دیواره های مخازن و همچنین لوله پمپ بتن برای دسترسی به محل قالب بندی در مقاوم سازی ستون ها کاربرد دارد.

دستگاه کرگیر دارای یک شاسی است که به کمک بولت در محل انجام عملیات کرگیری فیکس شده و قسمت متحرک آن با جلو رفتن سر مته ی توخالی الماسه ای را در سایزهای گوناگون در بتن پیش می راند. طول مته های استاندارد 45 سانتیمتر است اما اگر نیاز باشد عمق بیشتری در ضخامت بتن پیش رفت ، رابط هایی برای انجام این عملیات وجود دارد.

باید توجه داشت اعضایی مانند تیر بتنی دارای میلگرد های کششی هستند که بریده شدن آن به عملکرد سازه لطمه می زند ، بنابر این بهتر است حتی الامکان در اعضای دارای کابل یا میلگرد کششی، عملیات کر گیری صورت نپذیرد.

ج- مقاوم سازی با ژاکت فلزی

هنگامی که روش ژاکت بتنی به دلیل نبود فضای مناسب برای تقویت اعضا غیر ممکن باشد ، یا زمان مناسب برای خشک شدن و کیورینگ و بارگذاری بتن در برنامه تعمیراتی دیده نشده باشد، و یا اعضای کششی مانند تیر و پوتر بتنی نیاز به تقویت داشته باشد ، می توان از غلاف ، تسمه یا ژاکت فلزی استفاده کرد.

وجود ترک های خمشی یا برشی خالص و خمشی - برشی، تعیین انرژی شکست سازه توسط محاسب، مقاومت پایین بتن در سازه و کاهش موثر لختی سازه از دیگر عوامل استفاده از مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی است.

در واقع افزایش مقطع فولاد در بتن مسلح و تکیه بر خواص مکانیکی فلز، می تواند ارتقا سازه را در ضخامت محدود، تا حد قابل قبولی بالا ببرد.

فیکس شدن و پایداری فلز در اتصال با بتن بوسیله کاشت بولت صورت گرفته و باد خور ها و فضاهای خالی میان فلز و بتن پس از جک گذاری و جوشکاری ، توسط گروت اپوکسی MTOFLOW 650 پر می شود.

جزئیات اجرایی بر اساس هر پروژه متنوع و متفاوت است لذا پیش از انجام عملیات اجرایی بهتر است با کارشناسان فن مشورت گردد.

Scope of work
الف) هدف از مقاومت در برابر فشارهای مکانیکی: 
به منظور مقاومت در برابر فشارهای مکانیکی ناشی از تردد ماشین آلات سنگین (ضربه و سایش)، ممانعت از ایجاد هر گونه گرد و خاک صنعتی و غیر صنعتی، مقاومت در برابر نفوذ آب ، عدم لغزندگی سطح روکش در صورت ریزش روغن از دستگاه های لیفتراک، قابلیت شستشوی آسان سطوح کف با آب و مواد شوینده، عدم جرم پذیری که باعث جلوگیری از کپک و باکتری میشود، ترمیم آسان، تنوع رنگ، صد در صد عایق رطوبت، یکدست و یکنواختی سطوح کف جهت جلوگیری از استهلاک ماشین آلات بارگیری و از همه مهمتر محافظت از تخریب سطوح بتنی به منظور عدم نفوذ عوامل خورنده به سطح میلگردهای داخل بتن و محافظت از خوردگی آنها و در نتیجه عدم تخریب بتن و بهره وری مفید و طولانی مدت از بتن کف رمپ های بارگیری واحدهای پلی اتیلن سبک و سنگین ، مقصود تعمیر کف و اعمال روکش مناسبی بر روی آنها  مطابق با استاندارد های روز صنعت می باشد .  

ب) حجم و موقعیت کار پروسیجر روکش پلی یورتان جامد:

تعداد 4 عدد رمپ بارگیری، 2 عدد  مربوط به بسته بندی پلی اتیلن سنگین واقع در ضلع شرقی و 2 عدد نیز  مربوط به پلی اتیلن سبک واقع در ضلع غربی انبار محصول پتروشیمی آریاساسول که سکو مانند بوده و هر کدام از سطح زمین حدودا"  1 متر ارتفاع دارند، رمپ ها  دارای دو نوع  سطح یا کف هستند یکی سطح افقی که به موازات سطح زمین و به ارتفاع  1 متر که دارای مساحت کف( 95 درصد سطح کلی ) را داراست و دیگری شیبدار در حدود 5 درصد مساحت که ورودی های سکو جهت تردد لیفتراک محسوب میشود.

مساحت کف افقی و شیبدار کلیه رمپها  جمعا" به مساحت کلی 1540 به ازای 4 رمپ بارگیری میباشد.   

پ) موضوع قرارداد پروسیجر روکش پلی یورتان جامد برای رمپهای بارگیری :

برداشتن پوشش تخریب شده موجود، ترمیم نقاط آسیب دیده ، آماده سازی سطح و روکش یک مرحله ای از نوع پلی یورتان سالونت فری صد در صد جامد بر روی کف بتنی رمپ های بارگیری انبار محصول به همراه و تهیه، خرید، اعمال و حمل تا محل کار تمامی متریالهای لازم و تامین ابزار آلات و دستگاههای مورد نیاز

ت) شرح کار و پروسیجر روکش پلی یورتان جامد برای رمپهای بارگیری :

 تشریح جزییات کار و دستورالعمل اجرایی موضوع قرارداد پروسیجر روکش پلی یورتان جامد برای رمپهای بارگیری را در ادامه به شرح ذیل آورده می شود:

* توجه:

قبل از تشریح اجرای روکش، باید توجه داشته باشیم که کف این رمپها که افقی به ارتفاع 1 متر از سطح زمین و در موازات آن قرار گرفته، به ضخامت تقریبی 15- 20 سانتیمتر بتن ریزی شده است، که قالبهای دور بتن اجرا شده و پایه های نگهدارنده این سازه سکویی مانند، استراکچر های فلزی می باشد و همچنین تارهای موجود در بین کف رمپ ها نیز استراکچر فلزی می باشد که داخل این قاب بتن ریزی شده است. روی تمام سطوح  بتنی کف این رمپ ها، قبلا با کفپوش اپوکسی سلیس پاش شده به ضخامت 3 میلیمتر پوشش داده شده است که کفپوش اپوکسی اجرا شده در بعضی نقاط چسبندگی خوبی با بتن کف نداشته و از هم جداشده و یا شکسته و یا حفره تو خالی بین آنها بوجود آمده است ، همچنین استراکچرهای موجود در بتن کف نیز به علت چسبندگی بسیار ضعیفی که با بتن دارند موجب ترک هایی در سطح کف شده اند و بطور کلی در بعضی نقاط علاوه بر از بین رفتن کفپوش، بستر اصلی بتنی کف رمپها نیز تخریب شده و ایجاد گودی و یا ترک نموده است. که قبل از اجرای کفپوش جدید چنین محل هایی را با ابزار مناسب بایستی شکافت و دوباره با گروت اپوکسی بازسازی نمود

دستورالعمل اجرایی آماده سازی سطح

1-ابتدا قسمت های سست و لق بتن و یا محل هایی که آسیب دیده اند را با  قلم چکش، دریل و ابزار پنوماتیکی لازم تخریب میکنیم تا به بستر سفت و محکم برسیم زیرا در صورتی که زیر کار کفپوش کاملا" محکم و مقاوم نباشد دوباره ترک خورده و تخریب خواهد شد. .

2-نقطه اتصال بتن به فلز را حدودا" به عرض 3 و عمق 5 سانتیمتر شکافته و تخلیه می کنیم . این امر صرفا جهت اینکه بعد از اعمال رنگ پلی اورتان، بتن با فلز اتصال نداشته و از ترک خوردگی در هنگام تردد لیفتراک جلوگیری شود ، میباشد. (گروت بسیار شل یا پلی اورتان  منعطف مابین فلز و بتن تزریق میگردد)

3-شکافتن ترکهای بزرگ (ترکهای عمیق بیشتر از 2 میلیمتر) به صورت شکل وی لاتین (V ) و تخلیه آنها ، (این ترکها بعد از اعمال پرایمر اپوکسی با گروت شل اپوکسی پر میشوند)

4-برداشتن کامل پوشش گچی شده و تخریب شده قبلی  از روی سطح بتن با دستگاههای ساب الماسه و فرز و همچنین مضرس کردن و ایجاد زبری مناسب روی سطح بتن با دستگاه اسکراچ و ساب الماسه ( جهت ایجاد چسبندگی بهتر پوشش به بتن )

5-وکیوم کل سطح با دستگاه جارو برقی و تمیزی و پاکی سطح از هر نوع آلاینده مزاحم و مضر برای رنگ

6-اعمال یک لایه پرایمر مخصوص بتن بر پایه اپوکسی دو جزیی سالونت فری با ویسکوزیته بسیار کم و بصورت خالص و کاملا" بدون پودر ( powder-free ) و بر روی سطوح فلزی هم چسبندگی داشته باشد . بایستی با آن همه سطوح و خلل و فرجها اشباع گردد. ( میزان متوسط مصرف پرایمر به ازای هر مترمربع در حدود 200 تا 250 گرم باید باشد )

7-گروت ریزی جهت ترمیم محل های  تخلیه شده (گروت بایستی از رزین خالص اپوکسی به همراه اروزیل و میکروسیلیس ساخته شود زیرا به دلیل سختی بالای گروت اپوکسی پس از خشک شدن، سیلیس موجود در آن هم به سختی بیشتر کمک کرده و هم باعث زبری برای لایه بعد میشود)

8-جنس رزین اپوکسی باید از نوع رزین خالص باشد تا سختی بالایی بر روی بتن ایجاد کرده و از نفوذپذیری بالایی برخوردار باشد .

9-بعد از خشک شدن گروت اپوکسی تست سختی و چسبندگی حتما باید انجام گردد.(این تست با دستگاه پول آف قابل اجرا است)

10-زبر کردن سطوح فلزی با ابزار مناسب جهت چسبندگی بیشتر رنگ انجام گردد.

11-کناره های رمپ باید با گروت دانه بندی ریز ،  شیب  مناسبی به سمت خارج داده شود ( جهت خروج آب زمان بارندگی از سطح رمپ )

12-اعمال لایه تقویت شده میانی از نوع  ماستیک اپوکسی بدون حلال مسلح به الیاف پلیمری فایبر گلاس  FRP   ( fiber glass wrap-plain )  یا الیاف پلیمری شیشه ای(chapped strand mat )  از نوع حصیری با تراکم 6.4 اینچ و 600 گرم در مترمربع

13-اعمال ساب نرم روی لایه میانی جهت زبری مناسب برای چسبندگی لایه روکش

14نکته مهم اینکه سطوح شیب دار همان ورودی یا راه رو لیفتراک بر روی رمپها به دلیل سر نخوردن و تردد راحت لیفتراک همراه بار ، باید در زمان پاشش رنگ پلی اورتان سیلیس پاشی شود و این عملیات جهت زبر کردن سطوح شیب دار با سیلیس دانه بندی درشت انجام می گردد. البته در صورتیکه پیمانکار پیشنهاد راه حل بهتری داشته باشد پس از  بررسی پذیرش میشود.

15-اعمال رنگ پلی اورتان 100% جامد به ضخامت 3 میلیمتر  با ایرلس مناسب در یک مرحله  بر روی کل سطح . در هنگام پاشش باید دقت شود تمامی درزهای سطح و نقطه اتصال مابین بتن و فلز پر شده و خلا در زیر درزها باقی نمانده باشد.

16-اعمال رنگ پلی اورتان آنتی یووی به ضخامت 200 میکرون بر روی کل سطح پلی اورتان 100 % جامد . این امر به دلیل اینکه رنگ پلی اورتان 100% جامد در مقابل نور مستقیم خورشید تغییر رنگ میدهد اجراء شده تا از تابش مستقیم نور خورشید به سطح پلی اورتان جلوگیری شود

17-تامین آب و برق و تسهیلات دیگر به عهده و هزینه پیمانکار میباشد.

18-خرید، تهیه، اعمال و حمل کلیه متریال های پروژه در محل اجرای کار به عهده پیمانکار بوده و در قیمت پیشنهادی لحاظ شده است.

19-هزینه تجهیز و برچیدن کارگاه در قیمت پیشنهادی منظور لحاظ شده و هزینه جداگانه ای از این بابت پرداخت نخواهد شد.

20-تهیه کلیه مصالح مصرفی و لوازم ابزار و ماشین آلات مورد نیاز جهت اجرای کار به عهده و هزینه پیمانکار بوده و در نرخهای واحد منظور شده است.

21-رال رنگ نهائی پیش از شروع کار به پیمانکار اعلام خواهد گردید.

22-رعایت نکات ایمنی (HSE) اعم از تجهیزات مورد نیاز فردی ، کارگاهی و مسائل رفاهی و بهداشتی اعم از اسکان، غذا، حمل و نقل و حقوق پرسنل و با توجه به الزامات مندرج در قرارداد به عهده و هزینه پیمانکار میباشد.

23-بازدید از محل کار توسط پیمانکار پیش از ارائه پیشنهاد قیمت الزامی بوده و هیچ گونه هزینه اضافی بابت دیده نشدن بخشی از کار به پیمانکار تعلق نخواهد گرفت.

جدول قیمت متریال های مورد نیاز برای روکش و زیر سازی و اجرای کفپوش پلی یورتان :

قیمت پیشنهادی پیمانکار جهت خرید، تهیه، حمل تا محل کار و اجرای متریالهای لازم جهت زیرسازی و روکش و اجرای کفپوش پلی یورتان صد در صد جامد به همراه زیر سازی روی کف 4 رمپ بارگیری انبار محصول

سایر ملاحظات

به منظور ارایه قیمت منطقی از سوی پیمانکار، بایستی پیمانکار قبل اعلام قیمت پیشنهادی به کارفرما حتما از محل کار بازدید حضوری به عمل آورد.

الف – ملات ترمیم کننده بتن پایه سیمانی و طریقه  مصرف
ملات های سیمانی آماده ی پودری، که با الیاف و ترکیبات پلیمری انعطاف پذیر بر پایه ی لاتکس مسلح و اصلاح شده است. به صورت نیمه خشک با آب ترکیب شده و به شکل خمیر ورز داده می شود . سپس در محل آماده شده با فشار اعمال می گردد. به دلیل تفاوت در دانه بندی سنگدانه ها به دو دسته ی ترمیم کننده ی بتن برای ضخامت های بالاتر از 5 میلیمتر ( دارای سنگدانه هایی با قطر متوسط 3 تا 5 میلیمتر ) ، مثلا MTOSIVE 1020 و ترمیم کننده ی کازماتیک یا آرایشی با سنگدانه هایی با قطر (تا 2 میلیمتر) مانند MTO SIVE 1010 و برای خلل و فرج کوچک تا 1 سانتیمتر بر روی بتن کارایی دارند ، تقسیم می شوند. 

روش محاسبه ی مقدار مورد نیاز از این مواد عبارت است از :

مقدار مورد نیاز محصول به کیلوگرم = (وزن مخصوص ترمیم کننده)2000×عمق تخریب به متر×مساحت سطح تخریب(مترمربع)
بنابراین می توان نتیجه گرفت برای هر متر مربع ترمیم به ضخامت متوسط 1 سانتیمتر 20 کیلو ترمیم کننده نیاز خواهد بود. 

ب- ملات ترمیم کننده پایه اپوکسی و طریقه مصرف

این مواد از 3 جزء  رزین بیسفنول ، هاردنر پلی آمین ( یا آمید ) و پودر سیلیس تشکیل شده است و بی شباهت به گروت اپوکسی MTO FLOW 650 نیست. ( فرق آنها در درصد خلوص سیلیس و مقدار آهن موجود در پودر است ). نسبت ترکیب مواد،  باید در هنگام اختلاط رعایت شده و سطح آماده برای تعمیر خشک باشد ( ترکیبات پلیمری بر پایه ی اپوکسی نسبت به رطوبت حساس بوده و به این دلیل آنکه اجازه تبخیر آب اشباع از درون بتن را نمی دهند ، پدیده ی تاول زدن و جدایش در اثر نیروی تبخیر آب به وجود می آید.) فرصت اجرای این مواد ( ژل تایم) آن حدود 20 دقیقه است و پس از آن غیر قابل استفاده می شود. بنابراین باید دقت کرد که پیش از اختلاط همه چیز برای اعمال ترمیم کننده اپوکسی آماده باشد. عموما نواحی اتصال تیر و ستون ، تعمیرات در ناحیه یک سوم اتصالات تکیه گاهی و حفرات و ناحیه هایی که بتن کنده شده و آرماتور در آنها نمایان است، و یا کف سازی رمپ ها و نواحیی که بتن کنار درزهای انبساطی شکسته شده و یا ضخامت کم ترمیم به دلیل ترافیک و نیروی بیش از حد امکان ترک خوردن مجدد داشته باشد، مواردیست که امکان استفاده از این مواد وجود دارد. محصول MTO FLOW 650R کلینیک بتن ایران در بسته های 20 کیلویی ، شامل 1 کیلوگرم هاردنر ، 3 کیلوگرم رزین اپوکسی و 16 کیلوگرم پودر به همین منظور طراحی و تولید شده است.

میزان استفاده بر اساس فرمول ترمیم کننده بتن پایه سیمانی و وزن مخصوص 2000 کیلوگرم در هر متر مکعب است و برای هر متر مربع به ضخامت 1 سانتیمتر یک پک محصول ( 20 کیلوگرم) مصرف می شود.
ج-چسب اپوکسی و طریقه مصرف

چسب 2 جزئی اپوکسی شامل رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین ( آمید) به دلیل خواص بی نظیر مقاومت کششی ( بین 14 تا 17 تن تحمل کشش) در انجام امور تعمیراتی بتن ، به عنوان چسب لایه اتصال یا پیوند بتن قدیم به ملات تعمیری ( یا بتن ) جدید کاربرد دارد . ترکیب چسب بتن اپوکسی و ترمیم کننده اپوکسی پایه سیمانی ، معمول ترین روش ترمیم بتن برای بسیاری از خرابی های سازه های بتنی است. به دلیل مدت زمان محدود سخت شدن، باید پیش از ترکیب کردن اجزاء چسب اپوکسی از آماده بودن نرمیم کننده بتن اطمینان حاصل کرد. چسب اپوکسی MTOBOND P1800 در بسته های 3 کیلویی توسط کلینیک بتن ایران طرحی و تولید شده است

میزان استفاده چسب اپوکسی بر حسب مساحت ترمیم برابر است با 1 کیلوگرم به ازای هر متر مربع ترمیم

د- چسب لاتکس یک افزودنی به ملات

یک چسب تک جزء بر پایه رزین های M.M.A و حلال در آب ، که از انعطاف خوب و چسبندگی مناسبی بهره می برد. به عنوان افزودنی به ملات و بتن خواص آب بندی داده و تا حدی سبب افزایش مقاومت کششی بتن می گردد. از طرفی در ترمیم های کوچک و سبک بتن ، می توان به عنوان چسب لایه پیوندی از آن استفاده کرد. به عنوان افزودنی 10 تا 25 درصد وزن سیمان مصرفی، مقدار استفاده MTOBOND 2200 بوده و اگر به عنوان لایه پیوندی مصرف شود، حداکثر یک کیلوگرم در هر متر مربع ترمیم استفاده می شود. محیط مرطوب یا خیس در هنگام ترمیم اثری بر کارکرد این ماده نخواهد داشت.

جدول اصول ، قواعد، ابزار و رواداری ها در انجام عملیات ترمیم سازه بتنی

جدول اصول ، قواعد، ابزار و رواداری ها در انجام عملیات آب بندی سازه های بتنی

«بِتُن (به فرانسوی: Béton) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم‌کننده‌های مختلف استفاده شود. گاهی اوقات برای عوض کردن بعضی از خواص بتن، هنگام مخلوط کردن مواد، مقدار مواد افزودنی به آن اضافه می‌گردد. بتنی که تازه درست شده باشد شکل آن به صورت خمیری می‌باشد و بعد از این‌که در قالب ریخته شود، شکل قالب مشخص شده را به خود گرفته و بعد از مدت مشخصی، سفت شده و مقاومت مورد نیاز را کسب می‌کند.»

با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی‌های فراوان، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه‌ای داشته‌ است، در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها (مانند سرباره کوره ،دوده سیلیسی و میکروسیلیس MICROSILICA FUME و ژل میکروسیلیس حاوی الیاف و میکروسیلیس و روان کننده با کد محصول MTO MIX 4500 که در آیین نامه بتن ایران « آبا» به آنها اشاره شده)، سولفورها، پلیمرها به منظور افزایش کشسانی و انعطاف( مانند چسب بتن بر پایه ی لاتکس با کد محصول MTO BOND 2200 )، الیافهای مختلف ( فلزی، پلیمری مانند الیاف پلی پروپیلن یا به اختصار PP و کو پلیمر ها) و افزودنیهای متفاوتی ( مانند روانسازهای بتن رجوع کنید به مشخصات فنی MTO PLAST D130، کاهنده ی نسبت آب به سیمان مانند ابر روان کننده های پایه ی نفتالین مثل MTO CRETE N540 و پایه کربوکسیلات MTO BUILD D10، کندگیر و زودگیر کننده، ضد یخ با مشخصات فنی محصول MTO-ANTIFREEZE ) هستند، تولید می‌شوند.

بتن از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی های بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین می‌توان بتن به‌طورکلی محصولی است که از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگ‌دانه‌های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می‌شود و دارای ویژگی‌های خاص است. در دسترس بودن مصالح آن ( منابع طبیعی کافی شامل سنگدانه ، آب و ترکیبات تشکیل دهنده سیمان برای تولید این محصول در دسترس است )، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت‌وسازهای فراوان سازه‌های بتنی چون ساختمان‌ها، سازه‌ها، سدها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده‌است. اما این نقش باعث شده تا بسته به حجم استفاده ی بتن ، مسئله دوام بتن در محیط‌های مختلف مورد توجه قرار گیرد . مشاهده خرابی‌هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن‌ها ( مانند سیکل ذوب و انجماد، حمله های کلرایدی یا سولفاتی، واکنش قلیایی، خوردگی با اسید یا آب دریا، کربوناتاسیون و نفوذ پذیری در برابر آب ) در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار محققان را به سمت طراحی بتن‌هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده ‌است و در نتیجه بعضی کشورها دستورالعمل‌ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا، توانمند و پایا تهیه کرده اند و طراحان و مجریان ملزم به رعایت این دستورالعمل‌ها گشته‌اند.

خواص بتن

الف - خواص ظاهری بتن

بتن خاکستری رنگ بوده و دارای شکل خاصی نمی‌باشد و همچنین به سادگی به شکل قالب خود درمی آید. همچنین معمولاً دارای بافت نیست و بدون بو می‌باشد.

ب- خواص فیزیکی و مکانیکی بتن

۱)وزن مخصوص بتن

وزن بتن بیشتر به نوع دانه‌های آن و تراکم قطعه بستگی دارد، هر چه دانه‌های سنگی سبک‌تر باشند قطعه سبک‌تر و تاب مکانیکی کمتری را از خود بروز می‌دهد. برعکس بتنی که دارای دانه‌های سنگی سنگین تر و متراکم‌تری باشد، قطعه‌ای وزین‌تر با تحمل بیشتر ارائه می‌دهد. اما به‌طورکلی وزن مخصوص بتن دردامنه‌ای به وسعت ۳۰۰ –۵۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب در نوسان است. باید توجه داشت وزن مخصوص بتن سازه ای در ایران به طور متوسط 2400 کیلوگرم بر متر مکعب است.

۲)تخلخل در بتن

میزان تخلخل بین ۸ تا ۲۵ درصد در محاسبات در نظر گرفته می‌شود که با بالا رفتن آن، قطعه ی بتنی خواصی همچون مقاومت در برابر یخبندان ( به دلیل قرار گرفتن آب در حفره های موجود در بتن و یخ زدگی در اثر کاهش حرارت و انبساط آب در فضای بسته ی حفره و همچنین مقاومت کششی کم بتن، بتن ترک خورده و با افزایش دما و آب شدن مجدد یخ ، آب به نقاط ترک خورده سرایت کرده و این چرخه که « سیکل ذوب انجماد » نامیده می شود اثرات مخرب بر بتن بر جای خواهد گذارد ( شایان ذکر است به منظور کاهش تاثیر سیکل ذوب و انجماد می توان این محصولات را به بتن اضافه کرد : 1) پودر میکروسیلیس MICROSILICA FUME به عنوان فیلتر و پر کننده ی حفرات مویینه 2) استفاده از هوا زا MTOAIR 220 به منظور تولید حباب هوا در بتن که به عنوان پیاله ی نگهداری آب با عدم امکان ترک خوردگی در وقت یخ زدن و 3) الیاف PP به منظور کاهش ترک سطحی و کانال باز در سطح بتن و امکان نفوذ پذیری آب در جسم بتن استفاده نمود . او مقاومت فشاری  را به علت عدم پیوستگی مناسب از دست می‌دهد و در عوض ضریب هدایت حرارت و صدا  را کاهش می‌دهد.(عایق می شود).

3)مقاومت فشاری

مقاومت در مقابل فشار در حقیقت نشان‌دهندهی مرغوبیت بتن است. میزان آن به‌ وسیله ی آزمایش فشاری روی نمونه‌های استوانه‌ای ( نسبت قطر به ارتفاع 2:1 مثلا 10×20 ) و مکعبی ( 15×15×15 سانتیمتر ) پس از یک دوره زمانی مشخص می‌شود. نیروی فشاری قائم است و بر روی سطوح فوقانی و تحتانی که کاملاً مسطح و صاف‌شده‌اند، وارد می‌شود. حد مقاومت زمانی است که نمونه خرد و ازهم‌گسیخته شود. معمولاً مقاومت بتن پس از ۲۸ روز از ساخت ملاک محاسبات قرار می‌گیرد. در بعضی از کشورها مقاومت بتن زا پس از ۹۰ روز ملاک عمل قرار می‌دهند. آنچه مسلم است اینکه مقاومت فشاری نسبت به سن بتن افزایش می‌یابد.

در بتن هایی با قابلیت مقاومت فشاری بالا ، علاوه بر افزایش مقدار سیمان ، با استفاده از کاهش نسبت آب به سیمان یا همان نسبت W/C با استفاده از افزودنی های بتن توانندی مانند MTO BUILD D10  تا 5/0 درصد وزن سیمان مصرفی و ژل میکروسیلیس 5 درصد MTO MIX4500 انتظار افزایش تا 25 درصدی مقاومت طراحی را داشت.

نسبت عیار سیمان با مقاومت فشاری مکعبی و استوانه ای

تفاوت مقاومت فشاری 28 روزه مکعبی با نمونه ی استوانه ای تقریبا 40 واحد است یعنی اگر بتنی با عیار 350 داشته باشیم با کسر کردن 100 واحد به عدد 250 کیلوگرم بر سانتیمتر متر مربع برای مقاومت فشاری نمونه ی مکعبی می رسیم و با کم کردن 40 واحد دیگر می توان گفت این بتن بر اساس نمونه ی استوانه ای مقاومت فشاری 210  کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را داراست.

4)مقاومت کششی بتن

مقاومت کششی بتن بسیار کم و مقدار آن در حدود ۱۰ تا ۱۲ درصد  مقاومت فشاری آن است، ولی در بتن مسلح وجود فولاد مانع از تقلیل حجم بتن در اثر انقباض ناشی از خودگیری می‌شود. براثر انقباض دوران خودگیری ترک‌هایی ریز در بتن ایجاد می‌شود که خود باعث خواهد شد تا مقاومت کششی به صفر برسد.

5)مقاومت بتن در برابر نیروی برشی

تعیین این مقاومت از طریق آزمایش مستقیم معمول نیست، بلکه از طریق محاسبات به دست می‌آید. مقدار آن در حدود 5/1 تا 2 برابر مقاومت کششی مقطع بتنی است.

ج- مواجهه مواد شیمیایی با بتن

۱)اثر اسیدها بر روی بتن

به دلیل قلیایی بودن ( عدد PH بین 11 تا 13 ) بتن  در مواجه با اسید ها ضعیف عمل می کند . اثر اسیدها بر روی بتن سخت شده، تبدیل تمام یا قسمتی از بتن به ترکیبات کلسیم است و آن شامل تبدیل هیدروکسید کلسیم به سیلیکات کلسیم هیدراته و آلومینات کلسیم هیدراته به نمک‌های کلسیم اسید مربوطه است. در شرایط مرطوب SO2 و CO2 و دیگر بخارات اسیدی موجود در هوا نیز از طریق تحلیل قسمتی از سیمان سخت شده و انتقال آن به بیرون از سطح بتن و نهایتاً جا گذاشتن یک تو دهی نرم و خمیری شکل تأثیر می‌گذارند. این نوع حمله بیشتر در نواحی صنعتی ( جاهایی که نشت اسید وجود دارد مثل محل های انبار کردن اسید ، عبور لوله ها و تانک های اسید ، پمپ های تزریق اسید و مخازن ذخیره اسید یا پسماند ها و فاضلاب های اسیدی که پوشش و کتینگ محافظ شیمیایی مانند اپوکسی ها و پلی یورتان ها و پلی یورا ها با کد های شناسایی MTO FLLOR 802 و MTOFLOOR 804 بر روی بتن اعمال نشده است) رخ می‌دهد و خسارات چشمگیری به بتن وارد می‌سازد.

۲)اثر مواد قلیایی و بازها بر روی بتن

محلول‌های رقیق (۱۰ درصد) سودیا پتاس بر روی بتنی که از سیمان پرتلند با مصالح سنگی مقاوم در مقابل محلول‌های قلیایی تهیه گردیده‌است، اثر ندارند. در واحدهای تولید مواد شیمیایی که بتن مستقیماً در معرض سود قرار می‌گیرد صدمات جدی به آن وارد می‌شود.

انواع بتن

بتن‌ انواع مختلفی دارد. مانند بتن با مقاومت بالا ، بتن با اسلمپ صفر یا پرسی، بتن غلتکی یا اسلمپ پایین ، بتن های خود متراکم، بتن پیش آکنده ، بتن مناسب برای دریا یا ترمی، بتن های سبک ( اتوکلاو ACC و اسفنجی و فوم بتن )، بتن الیافی ( ویژه ی کف سازی انبار ها، پیوینگ یا پیاده روها و محیط های صنعتی )، بتن ضد سایش مخصوص کف سازی صنعتی ( با پودر سخت کننده بتن با مشخصات فنی MTO TOP900 یا سنگدانه ها و ملات های سخت ) بتن نظافتی یا بتن مگر .

مواد تشکیل دهنده بتن

۱)سیمان (Cement)

سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس با نسبت معین و گرما دهی آن به منظور جداسازی اکسید کربن و ترکیب کردن سیلیس و رس به نحوی که به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند تولید می گردد . پس از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آن‌ها با کمی سنگ گچ، سیمان به دست می آید.

اثر سیمان بر مقاومت بتن

با فرض ثابت بودن عوامل مؤثر دیگر، سیمان از طرق زیر بر روی  مقاومت بتن تاثیر گذار است:

 الف- مقدار سیمان (عیار سیمان)

به میزان مصرف سیمان بر حسب کیلوگرم در هر متر مکعب بتن یا ملات سیمانی ، عیار سیمان گفته می شود. به عنوان مثال اگر بتنی با عیار 350 ساخته شود ، یعنی در هر متر مکعب بتن 350 کیلو سیمان مصرف شده است.

کمترین سیمانی که در ساختن بتن مصرف می‌شود باید به اندازه‌ای باشد که دوغاب آن رویه ی دانه‌های سنگی را اندود کند . در ساخت بتن نظافتی ( بتن مگر ) مقدار سیمان 150 تا 200 کیلوگرم است . برای ملات معمولی که بین آجرها ، پشت سنگ و به منظور شاتکریت یا پلاستر و اندود دیوار استفاده می شود 200 تا 250 کیلوگرم سیمان در هر متر مکعب مصرف می شود و برای بتن باربر از 300 کیلوگرم به بالا استفاده می شود. عیار بتن معمول در ساخت و ساز در ایران 350 است.  

بیشترین سیمان در ساختن بتن باید به اندازه‌ای باشد که نه تنها حالت اول را حفظ کند بلکه فضاهای خالی استخوان بندی سنگی را هم پر کند. با مصرف کمتر از حالت اول باعث عدم چسبندگی میان دانه‌های سنگی و در نتیجه سقوط تاب مکانیکی قطعه می‌شود. مصرف بیشتر سیمان بدون آنکه مقاومت فشاری قطعه ی بتنی افزایش یابد، باعث می شود تا از صرفه ی اقتصادی کاسته می‌شود. با افزایش مقدار سیمان مقاومت فشاری و ضریب الاستیسیته ی آن نیز افزایش می‌یابد.

  ب- انواع سیمان مورد استفاده برای ساخت بتن

سیمان های موجود در 5 تیپ یا رده دسته بندی می شوند . سیمان تیپ 2 پرکاربرد ترین سیمان برای ساخت بتن است . برخی تیپ ها زودگیر و برخی انجام عمل هیدراتاسیون را به تاخیر می اندازند. تیپ 5 را سیمان آنتی سولفات نیز نام گذاری کرده اند و در ساخت بتن برای محیط های خورنده ( حاوی سولفور و شرایط اسیدی یا دارای یون کلر و در مجاورت دریا ) به کار می رود. باید توجه داشت استفاده از سیمان تیپ 5 در شرایطی که مقدار فسفات موجود در خاک از عدد معینی بیشتر باشد، خود عاملی بر افزایش خوردگی است. لذا به طور کلی استفاده از تیپ 2 سیمان و ترکیبات پوزولانی مانند میکروسیلیس یا ژل میکروسیلیس در محیط های خورنده به صورت عمومی موثرتر است.

۲)آب (Water)
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.(potable)  البته ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون‌های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن‌سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که PH (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند. 

مقدار آب مصرفی و نسبت آب به سیمان

مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجه آن کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است. در آیین نامه بتن ایران عدد اسلمپ ( روانی بتن بر حسب سانتیمتر بر اساس آزمایش اسلمپ ) را بدون افزودنی حداکثر 8 معرفی کرده و عدد بالاتر به معنای آب اضافی در بتن است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگ‌دانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگ‌دانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است. به این معنی که اگر سنگدانه ها بیش از حد ریز باشند سطح موثر جذب رطوبت آن بالاست و در نتیجه آب بیشتری مورد نیاز است . استفاده از الیاف و یا سوپر جاذب هایی مانند میکروسیلیس هم میزان آب مصرفی را افزایش می دهد. تیز گوشه بودن سنگدانه ها هم بر افزایش مقدار آب مصرفی بتن تاثیر مستقیم دارد.

عمل آوری بتن یا کیورینگ

با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت نسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد فرایند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایق کاری موقت ( استفاده از مواد کیورینگ از پیش تولید شده بر پایه ی سیلیکون – رجوع کنید به مشخصات فنی MTO CURE D550 )، پاشش آب یا تولید بخار ( معمولا در کارخانه ساخت قطعات بتنی پیش ساخته و پریکست های بتنی با ضخامت کم که در ساخت آنها از فوق روانکننده بر پایه ی پلی کربوکسیلیک مثل MTO BUILD D10 استفاده شده است ) صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

تاثیر آب بر مقاومت بتن

تغییر مقدار آب باعث تغییرات مقاومت در بتن می‌گردد. علاوه بر املاح همراه با آب و سختی آن که در بخش مربوط به سیمان در مورد آن بحث شد، عوامل زیر بر مقدار آب در بتن موثرند:

• ·          غلظت بتن مورد نیاز (نسبت آب به سیمان)
• ·          درشتی یا ریزی مصالح سنگی مورد مصرف ( سطح موثر جذب آب به این پارامتر بستگی دارد)
• ·           نمناکی مصالح سنگی مورد مصرف ( ضریب جذب و نفوذ آب یا تشنگی مصالح )
• ·           شکل مصالح سنگی مورد نیاز و زبری سطح آن‌ها ( نسبت تیز گوشه به گرد گوشه سنگدانه ها )
• ·          گرما و خشکی هوا در هنگام ساخت و بتن ریزی ( درجه حرارت استاندارد بتن ریزی بین 5 تا 40 درجه سانتیگراد است)
• ·          مقدارسیمان مورد مصرف ( عیار سیمان)
• ·          نوع و شکل قالب و مقطع بتن ریزی  (چوبی یا فلزی یا تراکم میلگرد تاثیر مستقیم بر زمان بتن ریزی دارد)

به صورت استاندارد نسبت آب در بتن بر اساس سیمان 40% در نظر گرفته می شود.

هیدراتاسیون سیمان و بتن

ترکیب شیمیایی سیمان با آب را هیدراتاسیون سیمان می نامند. بلافاصله پس از مخلوط شدن سیمان با آب، خمیری تشکیل می شود که در آن حفره های واقع بین ذرات سیمان مرتبط با یکدیگرند و بوسیله آب پرشده اند. این آب که دارای حالت نسبتا پخش شده ایست بنام آب موئین موسوم است.

حرارت هیدراتاسیون

میزان حرارت آزاد شده در اثر هیدراتاسیون سیمان (واکنش سیمان با آب) یکی از خصوصیات سیمان است که در انتخاب نوع سیمان برای کارهای گوناگون مؤثر است.

حرارت هیدراتاسیون پرتلند پوزولانی  ( سیمان تیپ 5 ) بسیار پایین تر از سیمانهای پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزیهای حجیم همچون سد سازی ها کاربرد دارند. اما در زمستان که خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده کرد. ( به دلیل وجود آب اشباع در بتن و کند شدن فرآیند گیرش اولیه )همچنین مقاومت آنها تا پیش از یک سال کمتر از مقاومت سیمانهای عادی می‌باشد لذا از سیمانهای پرتلند پوزولانی در قسمت هایی که نیاز به کسب مقاومت سریع است نمی‌توان استفاده کرد.

۳)سنگدانه‌ها (Aggregates)

سنگدانه‌ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن‌ها در عملکرد بتن تأثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً به وسیله هوازدگی و فرسایش یا به‌طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند. ( کریشن کارخانه ی تامین مصالح برای هر واحد بچینگ ( کارخانه تولید بتن ) است ).  البته این مطلب نباید در مورد سنگدانه‌ها فراموش شود. سطح سنگدانه‌های اگر آغشته به گل و لای باشد باید سطح آن تمیز شود حتی الامکان باید شسته شود .« ارزش ماسه ای SE » یک ضریب تعیین میزان خاک آلودگی مصالح ، به خصوص ماسه ( ابعاد زیر 8/3 اینچ ) می باشد .

اندازه دانه‌های سنگی

بتن عموماً از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطر آن بین ۱۰ میلی‌متر و۵۰ میلی‌متر ( در بتن معمول در ایران متوسط سایز مصالح سنگی 4/3 اینچ یا 19 میلیمتر ) می‌باشد ساخته می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به‌طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی‌متر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک ۴٫۷۵ میلی‌متری یا نمره چهار مشخص می‌گردد.

طبقه‌بندی براساس شکل ظاهری

در استاندارد ASTM سنگ‌ها از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شده‌اند: کاملاً گرد گوشه، گرد گوشه، نسبتاً گرد گوشه، نسبتاً تیز گوشه و تیز گوشه.

تأثیر سنگدانه‌ها بر مقاومت بتن

سنگدانه‌های بتن باید جوری دانه بندی شوند که استخوان‌بندی آن تو پر و دارای کمترین جای خالی و بیشترین وزن فضایی شود (وزن فضایی بیش از 1500 کیلوگرم در مترمکعب داشته باشد). این دانه‌ها باید طوری مخلوط گردند که همواره فضای خالی به مقدار حداقل کاهش یابد، به‌طوری‌که کمترین مقدار سیمان مورد مصرف قرار گیرد. برای این منظور دانه بندی باید خوب و پیوسته باشد. نباید لای و ذرات رسی همراه با ماسه ی طبیعی بیش از ۳ درصد حجم آن باشد. نمک‌های گوناگون نیز به بتن آسیب می‌رسانند و از دوام و مقاومت آن می‌کاهند. برای جلوگیری از این مسئله قبل از مصرف دانه‌های سنگی آن‌ها را با آب تمیز به خوبی شستشو می‌دهند. ( واژه ی ماسه ی 2 بار شسته از اینجا می آید) این عمل نبایستی باعث جداشدن دانه‌های ریز از دانه‌های درشت تر و در نتیجه به هم خوردن پیوستگی دانه‌های سنگی شود. از جمله اضافات همراه بادانه‌های سنگی که باعث اختلال در خودگیری بتن می‌شوند، علاوه بر خاک رس می‌توان از قلیایی‌ها، سنگ‌های گوگردی و اجسام نباتی و آلی نام برد. دانه‌های سنگی یخ زده را بایستی پیش از مصرف گرم نمود تا قابل مصرف شوند.

گروت ها به عنوان یک ماده مستقل و نیز به عنوان یک ماده ی تعمیر بتن کارآمد هستند. از گروت به دلیل مقاومت بالا تر از بتن معمول و همچنین خواصی نظیر توانایی کنترل بارهای دینامیکی ، قابلیت انبساط در نوع پایه سیمانی ، به عنوان پر کننده زیر صفحات و بیس پلیت های ستونهای فلزی ، پمپ ها و جک ها و دستگاههای پرس و فن ها و روترهای سانتریفیوژ استفاده می شود. ترکیب گروت و ترمیم کننده الیاف دار برای سطوح ترمیم با مساحت ها یا عمق زیاد اقتصادی بوده و صدمه ای به عملیات ترمیم وارد نمی کند. به عنوان پر کننده ی حفرات میان بولت ها ترکیب گروت و چسب بتن ایده آل است. 

الف-گروت پایه سیمانی

استاندارد گروت پایه سیمانی ASTM C1107 است. بر این اساس انتظار می رود مقاومت فشاری گروت در بازه ی 5 تا 7 روز به 450 تا 550 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع رسیده و این عدد در 28 روز به 800 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نزدیک شود( در استاندارد BS تا 1000 نیز گفته می شود). به این گروت ، گروت تیپ G2 نیز گفته می شود. نمونه گیری از گروت در قالب های 3تایی و در ابعاد 5×5×5 سانتیمتر (برای نمونه های سیمانی که به صورت ریزدانه یا پودر هستند – مشابه ترمیم کننده های بتن-از این ابعاد استفاده می شود) و به صورت روان ، نیمه خشک و کم آب نمونه گیری می شود. وزن مخصوص بسته به مصرف آب برای محاسبه در زیر بیس پلیت ها بین 1800 تا 2200 کیلوگرم در متر مکعب است. در مبحث نهم مقررات ملی اشاره ای به عدد مشخص برای مقاومت فشاری بتن نشده و تنها به این جمله بسنده شده که کمی بالاتر از مقاومت بتن فونداسیون باشد. به دلیل وجود افزودنی منبسط کننده که در فصل اول به آن اشاره شد، گروت تا 3/0 درصد ازدیاد حجم دارد و این کمک می کند در زمان عمل آوری زیر صفحه و استراکچر یا شاسی فلزی کاملا پر شده و اصطلاحا لق نمی زند.

طریقه مصرف گروت (گروت ریزی) :

گروتی مناسب است که دارای خاصیت غیر انقباضی(non-shrink ) و مقاومت بسیار بالا می باشد. MTO FLOW 2500 فضای خالی زیر بیس پلیت و فونداسیون را تراز می کند. بنابراین قبل از نصب اسکلت، تراز بودن بیس پلیت باید توسط دوربین و نقشه بردار تایید گردد.همچنین بهتر است که قالب از دو طرف روبروی هم فاصله بیشتری با لبه صفحه فلزی داشته باشد تا در هنگام گروت ریزی هوا از سمت دیگر خارج شود . ضربه های کوچک به قالب و پلیت برای خارج شدن هوا بی تاثیر نیست.  در صفحاتی با ابعاد بزرگ باید از زنجیر کشی استفاده کرد ، یعنی یک زنجیر کوچک از فضای گروت ریزی ( مثلا در طول بیس پلیت) وارد شده و از طرف دیگر خارج می شود و به وسیله دو نفر به حالت طناب کشی به طرفین کشیده شده و نقش ویبره را بازی می کند.

 مقدار مصرف گروت در زمان گروت ریزی :

از 3 ساعت قبل از گروت ریزی باید سطوح بتنی را کاملا غرقاب کرد ( تا تشنگی بتن ، شیره گروت را جذب نکند)و در زمان گروت ریزی بهتر است آب اضافی را از روی سطح، خشک نمود. صفحات و شاسی فلزی تجهیزی که قرار است زیر آنها گروت ریزی انجام شود ، باید از هر گونه آلودگی پاک شده و بر روی آنها سوراخ هایی برای خروج هوا قرار داده شود . محل گروت ریزی باید به نحوی قالب بندی شده باشد که نشت رطوبت در آن اتفاق نیفتد . MTOFLOW 2500 گروت پایه سیمانی تیپ 2 شرکت کلینیک بتن ایران در بسته بندی 25 کیلویی و آماده مصرف عرضه شده و از 4 لیتر در حالت خمیری تا 6 لیتر در حالت روان به ازای هر کیسه آب مصرف می نماید.ابتدا باید آب را داخل ظرف مناسب ریخته و پودر را کم کم اضافه کرده و با یک میکسر مکانیکی، اختلاط را به مدت 5 دقیقه انجام داد. گروت ریزی تا  15 دقیقه پس از اختلاط انجام می گیرد. زمانی که ضخامت مقطع گروت ریزی کمتر از 15 سانتی متر باشد می توان در یک مرحله گروت ریزی کرد ولی برای ضخامت های بیشتر باید از سنگدان های با قطر 15 میلیمتر استفاده نمود تا ترک خوردگی ناشی از هیدراتاسیون کنترل گردد .

گروت ریزی باید بدون قطع و پیوسته انجام پذیرد ، لذا  قبل از انجام عملیات گروت ریزی می بایست حجم لازم و میزان مصرف محاسبه و تامین گردد. برای عمل آوری گروت 3 روز اسپری آب و همچنین محافظت با گونی خیس و مرطوب لازم است . در هوای گرم، گروت قبل از آماده سازی در هوای خنک قرار گیرد و بعد استفاده شود. خنک کردن ابزار گروت ریزی بسیار مهم است . گروت ریزی در ساعات گرم توصیه نمی شود. همینطور بهتر است بار گذاری بعد از 72 از عملیات گروت ریزی باشد.

میزان مصرف گروت بر اساس تعداد صفحه ستون :

گروت ( کیلوگرم)=2000(وزن مخصوص)×تعداد صفحه ها× مساحت یک صفحه( متر مربع)× ضخامت گروت ریزی ( متر )

ب- گروت اپوکسی

محصول سه جزئی شامل رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین و پودر سیلیسی است . مقاومت فشاری و کششی بالا ( تا 1100 کیلوگرم بر سانتیمتر تحمل فشار و 120 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تحمل کشش) باعث شده تا تاب خوبی در برابر فشارهای دینامیکی و نیروهای خمشی – برشی داشته باشد. این ترکیب به سهولت اجرا شده و در محل نصب به سرعت سخت می شود. بنابراین در اورهال و تعمیرات با مدت زمان کوتاه و فشرده قابل استفاده است. گروت اپوکسی MTOFLOW 650 علاوه بر این ، برای انکراژ و کاشت بولت تجهیزات صنعتی مانند کمپرسورها ، پمپ ها ، سوپر فن ها و استراکچرهایی که متحمل بار دینامیکی می شوند مناسب است. این محصول تیپ G3 ( G3 type ) بوده و البته در صورت سفارش کارفرما می تواند از سنگدانه هایی با قطر کوچکتر نیز تولید گردد. بسته بندی محصول شامل 16 کیلوگرم پودر، 3 کیلوگرم رزین اپوکسی و 1 کیلوگرم هادنر بوده ، که این ترکیب برای گروت ریزی مساحت 1 متر مربع به ضخامت 1 سانتیمتر مناسب است.

باید توجه داشت پیش از ترکیب این مواد محل گروت ریزی آماده شده و به دلیل چسبندگی زیاد گروت ، قالب ها با روغن آزاد کننده قالب مثل MTOOIL 450 آغشته شود. اشتعال زا بودن رزین و هادنر اپوکسی اهمیت عدم انجام عملیات برش گرم یا جوشکاری و همینطور کشیدن سیگار را در محل گروت ریزی را دو چندان می کند. هنگام ترکیب ، واکنش رزین و هاردنر حرارت زاست و این طبیعی است ، اما چون این حرارت در احجام ترکیب بزرگ به اشتعال منجر می گردد ، بهتر است ترکیب رزین و هادنر در حجم خیلی بزرگ صورت نگیرد.

طریقه ترکیب گروت اپوکسی به این صورت است که ابتدا رزین با هادنر مخلوط شده و میکس می گردد، سپس پودر به نحوی که حبس هوا صورت نگیرد ترکیب شده و مجددا ترکیب مذکور به هم خورده تا ژل و ملات روان یک دستی حاصل گردد.

بتن متخلخل چیست

بتن متخلخل یک واژه است و طبق تعریف، ماده ای است با اسلامپ صفر که اجازه می دهد آب از آن عبور کند منابع آب زیرزمینی را تغذیه کند و مواد تشکیل دهنده آن سیمان پرتلند، سنگدانه درشت، مقدار کم یا فاقد ریزدانه،آب و مواد افزودنی می باشد. این عناصر در نهایت بتن سخت شده با حفرات مرتبط را تولید می کنند. طول عمر خدمت دهی روسازی متخلخل حاوی سنگدانه های درشت، حدودا 50-30 % بیش تر از روسازی معمولی است . دانه بندی و اندازه سنگدانه های درشت، نسبت آب به مواد سیمانی و میزان تراکم، بر اندازه حفرات اثر میگذارند و معمولا 8-2 میلیمتر هستند. معمولا برای ساخت بتن متخلخل از درشت دانه های با اندازه یکسان استفاده می شود که میتوان به راحتی به درصد حفرات بیش از 15 %رسید. این طرح های اختلاط عمدتا دارای نفوذپذیری بالا و مقاومت ناکافی می باشند. اندازه سنگدانه، دانه بندی و مقدار سنگدانه مصرفی در مخلوط بتن متخلخل، همگی از عوامل تاثیر گذار بر مقاومت فشاری بدست آمده می باشند. افزایش مقدار خمیر سیمان به معنای افزایش مقاومت کلی مخلوط بتن متخلخل می باشد. افزایش در سطح خمیر سیمان، می تواند به راحتی از طریق استفاده از سنگدانه ریز بدست آید. با استفاده از سنگدانه ریز، سطح مخصوص سنگدانه ها بیش تر شده و خمیر سیمان سطح گسترده تری از سنگدانه ها را پوشش می دهد. نتایج نشان داد که نسبت آب به سیمان بهینه 0.32 تا 0.34 می باشد. مشخصات خمیر سیمان در بتن متخلخل تنوع گسترده ای نسبت به بتن معمولی دارد. خمیر سیمان استفاده شده در بتن متخلخل باید چسبندگی و عدم روانی بالایی داشته باشد.

کاربرد بتن متخلخل

روسازی بتن متخلخل . نقش اساسی در کنترل کیفیت آب و مدیریت رواناب حاصل از بارندگی ایفا می کند. محققان دریافته اند که رواناب اثرات بالقوه ای بر منابع آبهای سطحی و زیرزمینی دارد. همراه با توسعه شهرنشینی، سطوح نفوذناپذیر افزایش پیدا می کند و در نتیجه ی آن حجم رواناب افزایش پیدا می کند و منجر به تشکیل سیلاب و فرسایش لبه ی معابر می گردد. روسازی بتن متخلخل علاوه بر کاهش اثرات ناشی از گسترش سطوح نفوذ ناپذیر از طریق کاهش میزان رواناب، به حفظ منابع آبی موجود کمک می کند مهمتر از همه، از دیدگاه مهندسان راه و حمل و نقل، کاهش میزان رواناب می تواند سطح ایمنی معابر را افزایش دهد علاوه بر این، روسازی بتن متخلخل دارای چندی ویژگی سودمند دیگر نظیر کاهش آلودگی صوتی، کاهش گرما، حفظ اکوسیستم محلی، تقویت ذخایر آب زیرزمینی و حفظ رشد درختان می باشد. همچنین نفوذپذیری مناسب روسازی متخلخل می تواند نیاز به سیستم های پر هزینه مدیریت رواناب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. از سویی روسازی بتن متخلخل می تواند پتانسیل بروز برخی مشکلات قانونی برای یک مالک یا سازنده، را با کاهش نیاز به حوضچه رواناب و ایمنی متعاقب آن، نظیر غرق شدن و غیره، کاهش دهد. امروزه، بسیاری از مکان های سرتاسر دنیا، بارندگی و در نتیجه شکل گیری حوض های آب را تجربه کرده اند. این ناشی از اثر توامان افزایش نرخ بارندگی و کاهش نفوذپذیری سطوح نواحی شهری می باشد. برای حل این مشکل،باید مشکلات مهم زیست محیطی رخ داده پیرامون مناطق مسکونی کاهش پیدا کند. با بکارگیری رویکردهای متفاوت، می توان به استانداردهای جدیدی از آژانس حمایت از محیط زیست دست پیدا کرد. پدیده شهری سازی، به دلیل افزایش نفوذ ناپذیری، میزان رواناب را افزایش می دهد و به طور خاص، تغذیه ی ذخایر آب زیرزمینی را تحت تاثیر قرار می دهد. به منظور حفظ اندازه و کیفیت تغذیه ی ذخایر آب، سطوح نفوذ ناپذیر باید کنترل شوند. روسازی متخلخل می تواند نرخ طبیعی نفوذپذیری هیدرولوژیکی را در زمین های توسعه یافته حفظ کند. این یک تکنولوژی پایدار و دوستدار محیط زیست می باشد و برای معابر با حجم ترافیک کم قابل استفاده است (نظیر پارکینگ بدون سقف، خیابان با ترافیک سبک و پیاده رو ها). 

افزودنی های هوازا (حباب ساز) 

هدف اصلی استفاده از افزودنی های حباب ساز، پایدارسازی حباب های هوای ایجاد شده در بتن در طی فرآیند ساخت بتن بوده تا بدین وسیله مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ افزایش یابد . حباب ها باید به صورت یکنواخت در خمیر سیمان پخش شده و دارای اندازه ( در حدود 10 تا 1000 میکرومتر ) و فاصله مناسب از یکدیگر باشند تا مقاومت در برابر چرخه های پی در پی ذوب و یخ تامین گردد . همه فضای اشغال شده توسط آب در بتن به وسیله محصولات فرآیند هیدراتاسیون پر نشده و روزنه هایی مویین در بتن باقی می ماند که در شرایط اشباع این روزنه ها پر از آب هستند . در صورتی که آب موجود در این روزنه ها یخ بزند حجم آن افزایش پیدا کرده و تنشی را در بتن ایجاد می کند که بیش از مقاومت کششی بتن می باشد . در نتیجه بتن های بدون افزودنی های حباب ساز در چنین شرایطی ترک خورده و پوسته شدگی در آن اتفاق می افتد. حباب های هوای موجود در بتن ارتباط بین روزنه های مویین را قطع کرده و به صورت مخازنی عمل می کنند که آب در آن ها جمع شده و بدین ترتیب مانع از وارد شدن تنش به بتن می شود . با این وجود افزایش مقدار هوا در بتن کاهش مقاومت را در پی خواهد داشت . مقدار هوای مورد نیاز برای تامین مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ بر اساس حداکثر اندازه سنگدانه تعیین شده است . به طوری که با افزایش اندازه سنگدانه و به تبع آن کاهش مقدار خمیر مورد نیاز برای تامین یک کارایی ثابت ، مقدار هوای مورد نیاز نیز کاهش می یابد . به طور کلی مقدار هوای مورد نیاز در بتن برای مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ در حدود 3 تا 9 درصد حجمی بتن می باشد . قرار دهی ، تراکم و پرداخت نامناسب بتن می تواند منجر به از دست رفتن حباب های هوا گردد . انتخاب مناسب مصالح در ساخت بتن های مقاوم در برابر چرخه ذوب و یخ بسیار مهم بوده چرا که عدم سازگاری بین عوامل حباب ساز با سایر اجزای بتن می تواند میزان اثر گذاری این ترکیبات را به مقدار زیادی کاهش دهد . به کارگیری این افزودنی ها موجب افزایش کارایی و چسبندگی بتن در حالت تازه شده ، از این رو استفاده از این افزودنی ها امکان کاهش مقدار آب اختلاط را فراهم کرده و از این طریق تا حدودی کاهش مقاومت ایجاد شده در اثر حفظ حباب های هوا جبران می شود.هوای ایجاد شده در بتن به طور کلی با هوای محبوس شده در بتن متفاوت است. هوای محبوس شده در بتن به صورت اتفاقی در بتن پایدار شده و اندازه آن حدود 1 تا 3 میلیمتر میباشد. اما حباب های موجود در بتن که توسط افزودنی های حباب ساز ایجاد میشوند, به صورت عمدی در بتن پایدار شده اند و اندازه آنها در حدود 0.05 تا 0.2 میلیمتر است.نکته ی مهم این است که افزودنی های حباب ساز در بتن حباب تولید نمی کنند بلکه حباب هایی که در طول فرایند اختلاط وارد بتن میشود را پایدار میکند.

موارد کاربرد افزودنی های هوازا
 وارد کردن هوای کنترل شده در گستره وسیع در انواع بتن های:
1- طرح اختلاط معمولی
2-فاقد روانی
3- محتوی خاکستر بادی با کربن زیاد
4- محتوی مقادیر زیادی از مواد ریزدانه
5- محتوی سیمان یا قلیایی زیاد
6-بتن ریزی در هوای گرم
7- زمان اختلاط طولانی

امتیازات افزودنی های هوازا
وارد نمودن حد بهینه حباب هوا در بتن منجر به اصلاحات کیفی زیر می شود:
1- افزایش مقاومت در برابر چرخه های یخ و ذوب
2- کاهش نفوذ پذیری و در نتیجه افزایش خاصیت آب بند کنندگی
3- کاهش جداشدگی و آب انداختگی
4- بهبود روانی و کارپذیری
5- آماده بودن محلول باعث پخش بهتر آن می شود.

بتن چیست و شامل خصوصیاتی است ؟

بتن یکی از مهمترین مصالح ساختمانی است که استفاده از آن در همه کشور های دنیا رو به افزایش است. دلایل این امر در دسترس بودن مصالح، ارزانی نسبی آنها، تولید نسبتا آسان و گستره وسیع استفاده در ساختمان ها و سازه ها می باشد علاوه بر آن، از حدود 30 سال قبل مفهومی تحت عنوان بتن توانمند نیز مطرح شده است.این مصالح نوین، بتنی است که خصوصیاتی از آن برای کاربردها و محیط های خاصی توسعه یافته است. این خصوصیات شامل مقاومت، دوام، مقاومت در برابر عوامل مهاجم خارجی، سخت شوندگی، کرنش بالا, نمای ظاهری مناسب و ... می باشد. بطور کلی بتن های مدرن شکننده تر از بتنهای نیمه اول قرن بیستم هستند و دارای مقاومت بالاتر،حرارت بیشتر هیدراسیون و معمولا دوام کمتری هستند مگر اینکه بطور ویژه ای طرح گردند. در نتیجه بتنهای توانمند مطرح شدند که عمدتا توسط الیاف پخش شده در شکلهای مختلف مسلح میشوند.

انواع بتن های الیافی توانمند

کامپوزیتهای سیمانی مهندسی (ECC) یا بتن پودری دوباره فعال شده (RPC) اسامی عمومی بتن های با مقاومت بسیار بالا هستند که در اوایل دهه 1990 در فرانسه توسعه یافت و مقاومت های فشاری بیش از 800 مگا پاسکال و مقاومت کششی بیش از 100 مگا پاسکال بدست آمد . در این بتن سنگدانه های درشت وجود ندارد و ماکزیمم اندازه سنگدانه در آنها 0.3 میلی متر است . برای بهبود شکل پذیری، الیاف فولادی در حدود 5 درصد وزنی به این ترکیب اضافه می شوند(با طول کمتر از 3 میلی متر) . سایر مواد تشکیل دهنده، دوده سیلیسی، ریزدانه های کوارتزی، فوق روان کننده ها و مقادیر زیاد سیمان پرتلند(بیش از 1000 کیلو گرم بر متر مکعب ) می باشند. این مصالح تحت نام تجاری دوکتال ( ductal ) و با مقاومت فشاری 100 تا 200 مگا پاسکال برای سازه های پل بتنی و تولید المانهای پیش ساخته نازک، تولید شده است. یک نوع دیگر از این بتن ها بتن BSI  است. یک بتن مسلح با الیاف خود متراکم که در آن کلیه اجزا به صورت خشک با یکدیگر مخلوط می شوند.این نوع بتن به مراقبت حرارتی و ویبره نیاز ندارد و مستقیما در قالب جای می گیرد. بعد از 28 روز دارای مقاومت کششی مستقیم 8 تا 10 مگا پاسکال و مقاومت فشاری 150 مگا پاسکال می شود.بتن خود تراکم (SCC) یا بتن خود تسطیح (SLC) می توانند بدون هیچ گونه لرزش اضافی بر روی خود جریان یابند و بدون اینکه جداشدگی یا آب انداختگی اتفاق بیفتد، در قالب جای گیرند . مقادیر زیاد سنگدانه های ریز (زیر 0.125 میلی متر )، مقادیر زیاد سیمان پرتلند، ترکیب آب مناسب و فوق روان کننده ها اسلامپ بیش از 270 میلیمتر را برای این نوع بتن، ایجاد می کند.  بتن خود متراکم به آسانی از میان آرماتورهای فولادی متراکم عبور می کند. با اضافه کردن الیاف به این ترکیب، شکل پذیری آن افزایش می یابد. بتن خود تسطیح برای اجرای سقفهای صنعتی بدون هیچ گونه کف سازی اضافی به کار می رود. در بتنهای توانمند، ترکیبی از اندازه ها و مقادیر مختلف الیاف فولادی به شکل گیری خصوصیات ویژه ای در بتن کمک میکند که شامل کنترل میکرو ترکها، افزایش مقاومت کششی و بهبود شکل پذیری است. اضافه کردن میکرو الیاف ها تاثیر زیادی بر روی مقاومت فشاری بتن دارد اما تاثیر آن بر روی مقاومت کششی اندک است . الیاف فولادی بلندتر به افزایش مقاومت و طاقت کمک می کند. دوده سیلیسی یک ماده پوزولانی است که به افزایش مقاومت کمک می کند و معمولا جایگزین 5 تا 10 درصد سیمان پرتلند می شود تا کامپوزیتهای توانمند شکل گیرد . افزایش تراکم و کاهش نفوذپذیری در برابر آب و سایر عوامل مخرب،زمانی که دوام بلند مدت سازه های بتنی مد نظر باشد اهمیت بیشتری می یابد . دوده سیلیسی به عنوان عامل پیشگیری کننده در برابر واکنش قلیایی سنگدانه ها,نفوذ یونهای کلر و کربناسیون را کاهش می دهد. بجای دوده سیلیسی می توان از سایر ریزپرکننده ها مثل متاکائولین استفاده نمود.

ملات مسلح با الیاف کربن (GFRM) و بتن مسلح با الیاف کربن (CFRC) بخاطر مقاومت خمشی و طاقت زیاد، جمع شدگی کم و خصوصیات الکتریکی نظیر حساسیت به ولتاژ مورد توجه قرار گرفته اند. کاربرد الیاف کربنی نسبتا ارزان برای پلها و سایر سازه های مهندسی و نیز به عنوان نمای ساختمانها مناسب است. در مناطقی که تاثیرات تهاجمی آب دریا و بادهای قوی وجود دارد (ژاپن) CFRC در المانهای سازه ای پلها بکار می رود زیرا دوام آن از الیاف فولادی بیشتر است.

بتن الیافی نفوذ ناپذیر با ملات (SIFCON) یک کامپوزیت قوی است که در آن مقادیر زیاد الیاف فولادی با فناوری خاصی بکار برده شده است . ابتدا الیاف ها در قالب قرار می گیرند و سپس مجموعه این الیاف با ملات سیمانی که بین آنها نفوذ می کند گرفته می شود.حجم الیاف مصرفی بین 8 تا 12 درصد و حتی گاهی بالاتر است و طول آنها نیز می تواند بین 100 تا 200 میلیمتر باشد.  ملات سیمانی از ماسه ریز دانه، سنگدانه های بسیار کوچک و سایر مواد افزودنی مثل خاکستر بادی و سیلیکا فوم تشکیل می شود روانی زیاد این ملا ت برای نفوذ مناسب در مجموعه متراکم الیاف در قالب ضروری است. مقاومت زیاد در برابر بارهای ضربه ای از ویژگی های ممتاز این مصالح است. هنگامی که الیاف ساده با شبکه های بافته شده جایگزین گردد، از نام SIMCON برای این مصالح استفاده می شود ( بتن گسترده نفوذپذیر با ملات).کاربرد عمده این مصالح در روسازیهای تحت بارگذاری سنگین، محفظه های ضد تروریستی و دیوار خزانه بانکها است . البته هزینه در این موارد سنگین است.

خواص الیاف های بتن 

یکی از معایب بتن، شکنندگی آن(مقاومت کششی پایین و مقاومت کم در برابر بازشدگی و گسترش ترکها) است. در گسترش و توسعه مصالح شبیه بتن، الیاف های مسلح کننده نقش مهمی داشته اند. بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش می یابد . این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک مادة شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد . بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی از هم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند از حدود 3500 سال قبل، مصالح ساختمانی شکننده مثل آجرهای رسی خشک شده با آفتاب با الیاف هایی مثل موی اسب و کاه و... مسلح می شده اند.

مفهوم الیاف مسلح کننده نوین در سالیان اخیر مطرح شده است و در ابتدا خمیرهای سیمانی شکننده با الیاف پشم شیشه مسلح گشتند. هنگامی که در سال 1990 تکنولوژی تولید صفحات سقفی و لوله ها ایجاد شد، الیاف شیشه ای دیگری نیز تهیه گردید و به کار رفت.

الیافهای شیشه ای معمولی در محیط قلیایی سیمان مقاوم نیستند و لذا با افزودن دی اکسید زیرکونیوم الیافهای مقاوم در برابر این محیط شکل گرفتند تاثیر مهم الیاف فولادی بر گسترش سیمانهای مسلح در سالهای 1963 و 1964 مطرح گردید.

انواع الیاف بتن

نقش اصلی الیاف با طول کوتاه پخش شده ,کنتـرل بازشـدگی و انتشـار ترک هاسـت. انواع الیاف های بتن مورد استفاده در بتن های سازه ای به شرح زیر میباشد. 

1-الیاف های فولادی در شکلها و ابعاد مختلف و نیز ریز الیاف ها

2-الیاف شیشه ای که در ملاتهای سیمانی فقط به عنوان الیاف مقاوم در برابر محیط قلیایی به کار میرود.

3-الیاف مصنوعی شامل پلی پرو پیلن , پلی اتیلن , پلی الفین , پلی وینیل الکل و ...

4-الیاف کربنی , قیری و پلی اکریلونیتریل

خواص الیاف های بتن

چگونگی تاثیر الیاف بر ترک خوردگی ملات سیمانی بدین صورت است که به علت وجود الیاف ترکهای جداگانه بزرگ توسط مجموعه ای متراکم از میکرو ترک ها جایگزین می شود که از دیدگاه ایمنی و دوام قابل قبول است.

الیاف های طبیعی گیاهی برای بتنهای توانمند مناسب نیستند.

الیافهای پشم شیشه به علت اثرات مخرب بر سلامت انسان و محیط زیست به طور کلی ممنوع شده و با الیاف های پلیمری جایگزین شده اند

الیاف های فولادی در بتن های سازه ای و قدرتمند مهم هستند و قلابهای انتهایی و تغییرات مختلف انجام شده بر روی شکل این الیاف سبب افزایش پیوستگی بین الیاف و ملات و افزایش تاثیر ملات میگردد  .

 الیافهای  با سختی زیاد و الیافهای پلی پروپیلن رشته ای با طولهای متغیر از 10 تا 80 میلی متر و قطرهای از 0.5 تا 1.5میلی متر در احجام بالا(0.5 تا 2 درصد) به منظور افزایش مقاومت، طاقت و نیز مقاومت در برابر ضربه و خستگی در المانهای بتنی بکار می روند.

الیاف پلی پروپیلن با مدول الاستیسیته پایین دارای دو کاربرد هستند. این الیاف در مقادیر کم(1 کیلو گرم بر متر مکعب) برای کنترل ترکهای جمع شدگی بتن تازه در ساعات اولیه گیرش استفاده می شود. در زمانهای اولیه، مدول یانگ بتن تازه مشابه مدول یانگ این الیاف است.

الیافهای پلی پـروپیلن در دیوارهـای بتنـی سـاختمانهای آپارتمـانی نیز استفاده می شوند زیرا در مجاورت آتش و حرارتهای بالا ذوب شده و کانالهایی را برای تخلیه فشار داخلی ایجاد شده، فراهم می کنند و تخریب سازه را به تعویق می اندازند.

اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله به معنی اصلاح سازه موجود جهت افزایش توان باربری آن در برابر انواع بارهای وارده می باشد. مقاوم سازی لرزه ای به معنی افزایش مقاوم سازی ساختمان نسبت به حرکت زمین، شتاب و نیروی وارده به سازه و گسیختگی خاک به علت زلزله می باشد. پیش از دهه ۴۰ شمسی (۱۹۶۰ میلادی) به علت عدم وجود آیین نامه های مناسب، سازه های ساخته شده در ایالات متحده دارای جزییات لرزه ای و لذا کفایت کافی جهت باربری بار جانبی زلزله نبوده اند. پس از سالیان متمادی تلاش، تحقیق و آزمایش، آیین نامه های مختلفی جهت مقاوم سازی سازه های موجود ارائه شده اند که می توان یکی از معتبرترین و مهم ترین آنها را ASCE-SEI 41 دانست.

اهمیت و لزوم مقاوم سازی لرزه ای سازه ها

با شناخت بهتر عملکرد سازه ها و اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله و بررسی ضعف و کاستی آنها بر اساس زلزله های اخیر در نزدیکی مناطق شهری، نیاز به مقاوم سازی بیش از پیش ملموس شده است. به عنوان مثال زلزله سال ۱۳۷۳ شمسی در نورتریج ( ۱۹۹۴ Northridge earthquake ) ناکارآمدی ) تردی یا brittleness ( برخی از انواع اتصالات فولادی را روشن ساخت.

لذا از آن پس استفاده از چنان اتصال هایی دارای محدودیت شده است. بنابراین با توجه به اصلاح و ارتقای استانداردهای لرزه ای، تطبیق شرایط ساخت ساختمانهای موجود با آیین نامه های جدید امری ضروری بوده و نیاز به مقاوم سازی لرزه ای را مبرم می سازد.

به علاوه، عواملی همچون کیفیت ساخت پایین، مشکلات و نواقص اجرایی، ضعف طراحی اولیه، آسیب های وارده به سازه، تغییر کاربری سازه، افزایش طبقات، تغییر معماری و… می توانند تهدیدی برای باربری لرزه ای سازه محسوب شده و لزوم مقاوم سازی را بر حسب شرایط ایجاب نمایند.

اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

پس از بررسی سازه و تعیین میزان و نوع آسیب پذیری، انتخاب شیوه ی مقاوم سازی از فنی ترین و تخصصی ترین فرآیند های مقاوم سازی لرزه ای سازه های موجود میباشد.

ازبین روش ها و متدهای مختلف، می توان موارد زیر را نام برد:

۱ـ  اضافه نمودن عضو جدید به سازه های بتنی :

اضافه نمودن ستون یا تیر، دیوار برشی، قاب خمشی جدید (new moment frame) و یا قاب مهاربندی (Braced frame) جدید، می تواند تأثیر بسزایی در کاهش آسیب پذیری سازه موجود در بحث مقاومت و سختی داشته باشد.

همچنین اعضای جدید می توانند به کاهش دهانه دیافراگم ها (Diaphragms) کمک نمایند. در صورت عملکرد این اعضا به عنوان Collector، امکان مرتفع شدن مشکلات مربوط به Load Path در سازه نیز میسر خواهد شد.

۲ـ  تقویت اعضای موجود :

علاوه بر دید کلی نسبت سازه و روش های مختلف بهینه سازی کلی، می توان با نگرشی جزئی تر و با استفاده از مقاوم سازی اعضا، بر نواقص و آسیب پذیری لرزه ای سازه های موجود فائق آمد.

البته توجه به این نکته که برخی انواع تسلیم (Yield) نسبت به یکدیگر مقدم هستند ( به عنوان مثال تسلیم تیرها پیش از ستون ها، تسلیم مهاربندها پیش از اتصالات و یا تسلیم خمشی نسبت به تسلیم برشی ترجیح داده می شوند)، درنظرگیری عملکرد کلی سازه پس از ایجاد تغییر در یک عضو امری ضروری بوده و نیاز به تخصص و تجربه کافی در این زمینه دارد.

تقویت اعضای موجود می تواند با استفاده از ورق های تقویتی، افزایش سطح مقطع ( با استفاده از کاشت میلگرد در سازه های بتنی ) و یا با استفاده از کامپوزیت رزین – الیاف صورت پذیرد.
کامپوزیت رزین الیاف یا همان Fiber Reinforced Polymer ) Frp یا اف آر پی ) از شیوه های نوین مقاوم سازی محسوب می شود. ( اطلاعات بیشتر در مقاوم سازی با استفاده از اف آر پی )

۳ـ  تقویت اتصالات اعضا :

عمدتاً نواقص مربوط به Load Path بیش از آنکه به اعضای Collector مرتبط باشند به اتصالات ضعیف بر می گردند.

۴ـ  کاهش نیاز سازه (Reduce Demand) :

برای ساختمانهایی که دارای سیستم باربر جانبی کامل ولی ضعیف جهت باربری در شرایط زلزله مورد نظر هستند، اصلاح عملکرد دینامیکی سازه می تواند راه حلی مناسب جهت مقاوم سازی باشد. رایج ترین شیوه اجرایی در این مقوله Seismic Isolation (جداگرهای لرزه ای) و یا استفاده از Damper (یا میراگر) می باشد.

۵ـ حذف برخی المان های سازه ای بتنی:

در برخی موارد عدم وجود برخی المانهای باربر بهتر از وجود آنهاست. به عنوان مثال ممکن است وجود دیوار برشی بدون تقارن در پلان باعث ایجاد نامنظمی شدید شده و عملاً حذف باربری جانبی این دیوارها نوعی مقاوم سازی محسوب خواهد شد.

همچنین دیوارهای تیغه نیز می توانند در باربری لرزه ای همانند یک Strut عمل کرده و باعث بوجود آمدن پدیده ستون کوتاه شوند. بنابراین چون در طراحی از سختی جانبی این دیوارها صرف نظر می شود، برای عدم بوجود آمدن مشکل مذکور ایجاد فاصله مابین دیوار مصالح بنایی و قاب اصلی امری ضروری است.

6-استفاده از مواد های شیمیایی ساختمان در سازه های بتنی:

شاید نکته ای که بعد از سالها محققان به آن رسیدن در حین ساخت است که استفاده از مواد شیمیایی ساختمان جهت مقاومت دیوارها و سقف ها و سازه های بتنی استفاده از افزودنی های بتن که شامل روان کننده ها و الیاف های پروپیلن و یا در کنار خط ساحلی استفاده از ژل میکروسیلیس (پودر میکروسیلیس،ژل سیلیکافیوم) و سایر مواد افزودنی به مانند :روان ساز ها و ابر روان کننده های بتن کربوکسیلاتی و نفتالینی می تواند جهت تراکم در بتن نسبت به سازه طراحی شده مناسب باشند و در کنار مشکلات سازه ای بتوانند همپوشان خوبی برای سازه بتنی باشند.

زلزله موجب گردیده است تا مشکلات سازه بتنی و بهسازی آن در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالحی جدید بهره گیرد که در پیشینه طولانی ساخت و ساز سابقه نداشته است در میان این نوآوری ها FRP (مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه برخوردار میباشد تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان FRP را باید مصالح ساختمانی هزاره سوم نامید. که در مقاوم سازی سازه های بتنی مؤثر میباشد.

مشکلات سازه بتنی و بهسازی آن : 

کامپوزیت FRP که ابتدا در صنایع هوا و فضا بکار برده شد با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت به وزن، به وزن، دوام در برابر خوردگی، سرعت و سهولت در حمل و نصب، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است به گونه ای که امروز سازه های متعددی در سرتاسر دنیا با استفاده از این مواد تقویت شدند استفاده از مصالح کامپوزیت به طور قابل توجهی در صنعت ساختمان یک بازار تکان دهنده و با سرعت در حال توسعه می باشد. اولین تحقیقات انجام شده در این زمینه از اوایل دهه ۱۹۸۰ آغاز شده است، زلزله ۱۹۹۰ کالیفرنیا و ۱۹۹۵ کوبه ژاپن نیز از جمله عوامل مؤثرتری برای بررسی کاربرد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف FRP جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی در مناطق زلزله خیز گردید.

کاربرد کامپوزیت FRP در مقاوم سازی سازه های بتن مسلح : 

امروزه نگهداری از سازه ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حائز اهمیت می باشد با مطالعه رفتار و مشکلات سازه بتنی و بهسازی آن مشخص می شود عوامل متعددی مانند: اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب تغییر کاربری سازه ها، آسیب دیدگی ناشی از وارد شدن بارهای تصادفی، خوردگی بتن و فولاد و شرایط محیطی از دوام آنها می کاهد ضمناً تغییر آیین نامه های ساختمانی (باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می گردد تا در صورت لزوم ترمیم سازه های بتنی و تقویت شود. سیستمهای الیاف مسلح شده پلیمری FRP برای تقویت سازه های بتنی پدیدار شده و به عنوان یک جانشین برای روش های سنتی از قبیل چسباندن صفحات فولادی، افزایش سطح مقطع با بتن ریزی مجدد و پیش تنیدگی خارجی می باشد.

معایب و مشکلات سازه بتنی و ترمیم آن: 

با توجه به معایب این روشها مانند بازدهی کم و یا نیاز به امکانات و فن آوری خاص امروزه روش های مقاوم سازی با استفاده از کامپوزیت توسعه روز افزون دارد. محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آنها برمی گردد البته هزینه و قیمت آنها به تدریج رو به کاهش میباشد به این ترتیب استفاده از آنها بیشتر و بیشتر خواهد شد. استفاده از FRP در زمینه مقاوم سازی، هر چند که هزینه بالایی در بردارد، اما با توجه به هزینه اجرای کم و نیز سایر مزایای FRP ، در کل به صرفه ترین و مؤثرترین راه مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به شمار می رود.
در این حین، جهت استفاده صحیح و مناسب از این ماده و طراحی مقاوم سازی سازه های بتنی، آیین نامه ها، راهنماها و گزارشهایی در سراسر جهان منتشر گردید با توجه به شروع رشد و استفاده از مواد FRP ، در ایران تدوین راهنمایی برای طراحی مقاوم سازی به کمک این مواد، بسیار ضروری است.می توانید به عنوان مثال فصل چهارم نشریه 345 (بهسازی لرزه ای سازه ها) و ACI  2800 را مطالعه کنید .می توان جهت کلیت ترمیم این سازه ها(بتنی) موادی که مورد استفاده هستند عبارتند از: ترمیم کننده های بتن به عنوان مثال MTOSIVE1020 و به عنوان مثالی دیگر جهت ترمیم مشکلات سازه ای از ترمیم کننده اپوکسی یاگروت های اپوکسی MTOFLOW650  جهت زیر سازی کار استفاده نمود و سپس از لمینت های اف آرپی نسبت به طراحی به صورت یکطرفه یا 2 طرفه در جهت تیر یا ستون استفاده کرد.شایان ذکر است جهت آزمایش و تست پول آف اف آرپی باید مدت زمان 6 روز از استفاده رزین و لمینت گذشته باشد.

عملیات مقاوم سازی

اشتباهات و مشکلات طراحی
مشکلات و اشتباهات اجرایی
تغییر در استانداردها و آیین نامه ها
افزایش عمر مفید بهره برداری
تغییر کاربری سازه
افزایش طبقات و بار وارده

انواع پل های بتنی و مقاوم سازی آنها 

استفاده از الیاف FRP

ژاکت بتنی
ژاکت فلزی
افزایش ابعاد عضو باربر
افزایش ظرفیت برابر بستر ( مقاوم سازی فونداسیون )
افزایش دیوارهای برشی
افزایش اعضا باربر و کاهش بار وارده به عضو باربر
پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها:  
پلها سازه های حساسی هستند زیرا هر گونه صدمه به آنها باعث خسارات مالی و جانی در هنگام زلزله و بعد آن می شود . با توجه به وقوع زمین لرزه های متعدد و آسیب دیدگی سازه ها به ویژه شریان های حیاتی، به کارگیری انواع روش های مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای در چند دهه اخیر توسعه ای روز افزون یافته است. قبل از انجام مراحل مقاوم سازی، مطالعه بر روی سازه، اهمیت بالایی دارد که در این بین پل ها به عنوان سازه هایی استراتژیک و مهم، اهمیتی دو چندان دارند.

این مقاله به بحث و بررسی پیرامون انواع پلهای بتنی و روش های مقاوم سازی پل بتنی، ساختارشان و همچنین روشهای جدید مقاوم سازی آنها پرداخته است.

۱ – تعریف پل : پل یک سازه است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود. پل های متحرک نیز جهت عبور کشتی ها و قایق های بلند از زیر آنها ساخته شده است.

۲ – تاریخچه پل : ایجاد گذرگاه ها و پلها برای عبور از دره ها و رودخانه ها از قدیمی ترین فعالیت های بشر است. پلهای قدیمی معمولاً از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ و الیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته شده اند.

جنس پل های معلق

پلهای معلق از کابل هایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تخته سنگها و درختها بسته شده و پلهای با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آنها با مصالح سنگی پوشیده می شد، ساخته شده اند.

ساخت پل های سنگی به دوران قبل از رومی ها برمیگردد که در خاورمیانه و چین پل های زیادی بدین شکل برپا شده است. در اروپا نیز اولین پلهای طاقی را ۸۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، برای عبور از رودخانه ها از جنس مصالح سنگی ساخته اند.

۳–  پل ها و انواع آن :

۳-۱ – پلهای چوبی : این پلها معمولاً به شکل قوسی، با تیرهای مشبک و یا تیرهای حمال ساخته شده و در حال حاضر استفاده از آنها به صورت موقتی می باشد.
۳-۲ – پلهای سنگی : با توجه به مقاومت مناسب فشاری مصالح سنگی، بسیاری از پلهای طاقی از این مصالح ساخته شده اند. نظر به کمبود افراد سنگ کار و زمان نسبتاً طولانی لازم برای تهیه مصالح و اجرای سازه، امروزه استفاده از این پلها محدود می باشد.
۳-۳ – پلهای بتنی : در بسیاری از پلهای طاقی شکل، در حال حاضر از بتن، با توجه به مقاومت فشاری مطلوب آن به جای سنگ استفاده می شود.

پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها 

۳-۳-۱ – پلهای بتن مسلح :  با توجه به روش اجرا و نحوه بتن ریزی، پلهای بتن مسلح را می توان از مقاطع مختلف و با اشکال دلخواه ساخت. با وجود این استفاده از مقاطع ساده در جهت کاهش بهای قالب بندی همواره مورد نظر است. در بعضی از حالات استفاده از سیستم پیش ساختگی باعث حذف اجزاء نگهدارنده قالبها و در نتیجه صرفه جوئی قابل ملاحظه می شود.

۳-۳-۲ – پلهای بتن پیش تنیده : با پیشرفت این تکنیک، به تدریج در دامنه وسیعی از ابنیه فنی، پلهای بتن پیش تنیده جایگزین پلهای فلزی و پلهای بتن مسلح شده اند. بدین ترتیب با صرف هزینه کمتر، پلهای با دهانه بزرگ ساخته می شوند. از طرف دیگر استفاده از این مصالح امکان به کارگیری تکنیک های جدید پل سازی را می دهد.

چند نوع از پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها نیز وجود دارند :

۳-۴ – پلهای فلزی : این پل ها به اشکال مختلف، با تیرهای حمال معمولی یا تیرهای مشبک فولادی، با قوس یا قالبهای فلزی، نورد شده از ورق و المانهای اتصالی ساخته شده اند. در ساخت این پلها گاهی نیز از آلیاژهای سبک یا مقطع مرکب استفاده می گردد.

۳-۴-۱ – پل با تیرهای حمال : این پلها از متداول ترین انواع مورد استفاده برای دهانه های متوسط ( تا۲۵۰ متر ) می باشند. تیرهای حمال معمولاً به صورت شبکه های فلزی مقاطع جعبه ای یا تیرهای مرکب تو پر ساخته شده و تغییر شکل بسیار محدودی خواهند داشت. شبکه های فلزی معمولاً سبک بوده اما با توجه به خصوصیات ظاهری آنها، کمتر در مناطق شهری مورد استفاده قرار می گیرند.

در حالت کلی پا با تیرهای حمال را نیز می توان به شرح زیر تفکیک نمود :

۳-۴-۲ – پل با تیرهای حمال جانبی : در این حالت تیرهای حمال جانبی معمولاً از شبکه های فلزی تشکیل شده و اجزاء اصلی باربر تابلیه می باشند. در شرایطی که عرض پل محدود باشد ( کمتر از ۱۴ متر ) می توان از این سیستم استفاده نمود.

۳-۴-۳ – پل با تیرهای حمال تحتانی :  در این حالت تیرهای حمال عموماً از نوع تیرهای مرکب با جان تو پر ( که از چند ورق فلز با اتصال پیج پرچ یا جوش تشکیل شده اند ) می باشند. تیرهای حمال با ارتفاع ثابت یا متغیر ساخته شده و در نتیجه ضمن حصول منظره مناسب صرفه جوئی مهمی نیز در مصرف مصالح خواهد شد. همچنین در بعضی شرایط می توان سیستم متشکل از تیرها یا حمال تحتانی را با یک مقطع جعبه‌ای جایگزین نمود.

پل قوسی چیست ؟

۳-۵ – پل قوسی :  پلی است با تکیه گاه های انتهائی در هر طرف، که شکلی نیم دایره مانند دارد. پلی که از رشته ای از قوسها تشکیل شده باشد، پل دره ای نامیده می شود. پل قوسی ابتدا توسط یونانی ها و از سنگ ساخته شد. بعدها، رومیان باستان از ملات در پل های قوسی خود استفاده کردند. با توجه به اصول مقاومت مصالح، شعاع قوس و ابعاد این پل ها را طوری انتخاب می کنند که بارهای قائم وارده تبدیل به یک نیروی فشاری در امتداد قوس شود. بنابراین در مناطقی با کیفیت خاک مناسب،می توان دهانه های بزرگ ( تا حدود۵۰۰متر ) را با پلهای قوسی طی نمود.

پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها : 
۳-۶ – پل ترکه ای :  در این پل ها، تابلیه به صورت یک صفحه صلب از یک طرف روی پایه های کناری ( کوله ها ) و دو پایه بلند میانی و از طرف دیگر به طور الاستیک روی کابل های مورب تکیه نموده است. این کابلها در تمام طول پل گسترش می یابند بار وارده را به پایه های بلند میانی منتقل می نمایند.
۳-۷ – پل معلق : در این پل ها نیز تابلیه به صورت یک صفحه صلب روی پایه های کناری و میانی تکیه نموده است .

شرایط نگهداری پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها چگونه است ؟
۴ – نگهداری پل:  
با توجه به مخارج سنگین انجام شده برای اجرای ابنیه بتنی، مسئله نگهداری دقیق این سازه ها در برابر آب و باد و یخبندان از اهمیت خاصی برخوردار است. در مناطقی که بستر رودخانه سست بوده و در اثر طغیان آب امکان شسته شدن داشته باشد
باید وضعیت آن را در اطراف پل بعد از طغیانهای مختلف مورد برسی قرار داد تا با تدابیر مختلف از خالی شدن خاک اطراف پی ها و در نتیجه تخریب پایه ها جلوگیری شود. لایه عایق کاری و آسفالت کف جاده باید طوری انجام شود که از نفوذ و باقی ماندن آب در جسم پل جلوگیری شود.
ادامه نگهداری پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها : 
بعد از پایان ساختمان پل و قبل از تحت سرویس قرار گرفتن، المانهای مختلف آن را باید به دقت مورد بازدید قرار داد تا مشخص شود تحت بارهای دائمی و دستگاههای ساخت، تغییر شکلها و ترکهای پیش بینی نشده در آن ایجاد نشده باشد، همچنین بعد از آزمون بارگذاری که تحت شدیدترین بارگذاری ممکنه در طول دوره سرویس قرار می گیرد، باید کلیه تغییر شکلهای ایجاد شده و فلش مقاطع بحرانی، ترکهای احتمالی، نشست پایه ها، تغییر فرم دستگاههای تکیه گاهی و اتصالات مختلف به دقت مورد بررسی قرار گیرند.

به دلیل ملاحظات اقتصادی و سازه ای تا حد ممکن طول پلها را کوتاه در نظر می گیرند اما باید دانست که شکل هندسی شرایط جریان در رودخانه پیوسته در حال تغییر است و کوتاه شده طول پل باعث تمرکز تنش جریان در محدوده احداث پل گردیده وموجب آبشستگی کف و کناره ها می گردد این موضوع در هنگام وقوع سیلاب به حالت بحرانی می رسد و ممکن است باعث تخریب پل گردد بنابراین طول پل باید طوری انتخاب شود که پایداری رودخانه در محدوده احداث پل حفظ گردد.
۶ – تعیین ارتفاع پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها : 
محدودیت های سازه ای و اقتصادی خاکریزها و جاده های طرفین مسائل کشتیرانی و قایقهای تفریحی و ظرفیت آب گذری مهمترین عوامل تعیین کننده ارتفاع پل میباشند ظرفیت آب گذری پل به حداکثر دبی جریان گفته میشود که پل با اطمینان از خود عبور میدهد این مقدار جریان به هندسه مقطع پل و تکیه گاه ها شکل پایه های پل عرض تنگ شده رودخانه و ارتفاع پل بستگی دارد.

پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها :

اغلب دبی طراحی عبور سیلاب برای پلها را با دوره برگشت ۵۰ساله بطور خلاصه می توان گفت برای شرایطی که سطح شالوده بالای بستر باشد، سرعت و اندازه گردابها بستگی به ابعاد و ارتفاع و عرض نسبی پایه نسبت به شالوده دارد یعنی اینکه در این حالت شالوده به عنوان یک عامل بازدارنده، خود باعث تشکیل گرداب های قوی تری می گردد که با گرداب حاصل از پایه ترکیب شده و آبشستگی را تشدید می نماید.

در حالت دوم :

در حالت دوم ( سطح قانونی شالوده داخل حفره آبشستگی است ) سیستم گرداب های ایجاد شده ضعیفتر از حالت اول میباشد و حتی در زمانی که سطح فوقانی شالوده به اندازه کافی به سمت بالا دست گسترش می یابد، گرداب ایجاد شده توسط پایه بر روی سطح شالوده هیچ گونه تاثیری در سیستم ایجاد شده توسط پایه ندارد. انتخاب عمق شالوده پایه ها و به همین ترتیب برای تکیه گاهها با در نظر گرفتن حداکثر آبشستگی و موارد فوق الذکر در مورد پایه های مستطیلی صورت می گیرد.جهت هرگونه سوالات فنی در زمینه های مقاوم سازی سازه های بتنی می تواندی با تماس با واحد فنی کلینیک بتن ایران (مهندسین مشاور مهرازان پایدار)آنها را مطرح فرمایید

بتن مسلح به الیاف علف فیل

علف فیل عموماً در نزدیکی آبها یافت می شود و معمولاً در شرایط خاک ماسه ای رشد می کند. علف فیل ممکن است تا ارتفاع 3 متر ( 10  فوت) هم رشد کند هر چند بیشترین ارتفاع علف فیل در حدود 7 فوت ( 2.1 متر ) می باشد. ساقه های علف فیل با الیافی موازی هم که با لیگنین به هم چسبیده اند، دورگیری شده است. به دلیل سختی و نوک تیز بودن الیاف، استخراج دستی آنها تقریباً غیر ممکن است.

الیاف علف فیل معمولاً پر دوام تر از اغلب الیاف طبیعی است. الیاف علف فیل مقاومت پوسیدگی خوبی دارد و در مقابل قلیاها هم مقاوم است و به هنگام قرار گرفتن در شرایط تغییر رطوبت، پایداری ابعاد قابل قبولی دارد.

ساخت بتن مسلح به الیاف علف فیل

گزارش شده است که الیاف علف فیل به خوبی با ماتریس سیمان مخلوط می شوند. هنگامی که الیاف به ماتریس خشک سیمان افزوده می شوند، نبود چسبندگی مانع از اختلاط یکنواخت آنها می شود. البته بعد از افزودن آب الیاف کاملاً مخلوط می شوند به هم زدن مخلوط به توزیع الیاف درون ماتریس سیمانی کمک می کند.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف علف فیل

نتایج آزمایش های انجام شده بر روی ترکیبات با پایه سیمانی بتن مسلح به الیاف علف فیل نشان داده است که مقاومت خمشی و مقاومت ضربه ای ترکیب به دلیل افزودن الیاف، افزایش یافته است بیرون کشیدگی الیاف مد غالب گسیختگی در تمام آزمایش ها بود. البته پیوستگی میان الیاف و ماتریس سیمان آنقدر مقاوم بوده است که ماتریس در مقابل تنش هایی بیش از تنش ترک خوردگی، مقاومت می کند.

بتن مسلح به الیاف آکورا

آکورا (الیافpiassava ) الیاف ساقه طبیعی است که به وفور در نیجریه و احتمالاً سایر کشورهای با آب و هوای مشابه یافت می شود. الیاف آکوارای بالغ به رنگ قهوه ای تیره است و غلاف سخت و صیقلی ای پیرامون هسته سلول ها دارد. آکورا ممکن است دارای مقاطع عرضی دایره، مستطیل یا بیضی باشد.

برخلاف بیشتر انواع الیاف طبیعی، آکورا پایداری ابعادی خود را در آب حفظ می کند و در محیط قلیایی ماتریس سیمان با دوام می باشد. آکورا آب را جذب می کند، اما آب جذب شده درون حفره های هسته سلولی الیاف باقی می ماند و بنابراین تغییرات ابعادی ای اتفاق نمی افتد. با وجود این حقیقت که آکورا به لحاظ ابعادی تغییر ناپذیر است و در برابر قلیاها نیز مقاوم می باشد، قابلیت این الیاف به عنوان تقویت کننده بتن به دلیل شکنندگی و مدول الاستیسیته پایین آن تا اندازه ای محدود می باشد.

ساخت بتن مسلح به الیاف آکورا

جزئیات خاصی راجع به چگونگی اضافه کردن الیاف آکورا به بتن یافت نشده است. البته خصوصیات بتن تازه که در گذشته با الیاف آکوارا مخلوط شده، ذکر گردیده است. گزارش شده است که آکورا در مقادیر حجمی تا 5 درصد به طور موفقیت آمیزی در داخل بتن مخلوط شده است. کارایی و تراکم پذیری بتن با افزایش مقدار الیاف به طور فزاینده ای دشوار می شود.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف آکوارا

تحقیق انجام شده توسط یوزما که، نشان داده است که وجود بتن مسلح به الیاف آکورا در ترکیبات با پایه سیمانی بر روی مقاومت خمشی یا مقاومت فشاری ترکیب بی تاثیر بوده و یا تاثیر کمی داشته است. با این حال مقاومت ضربه ای ترکیبات مسلح به الیاف آکوارا 5 تا 16 برابر بزرگتر از مقاومت ضربه ای ماتریس های سیمانی غیر مسلح بوده است.

بتن مسلح به الیاف کنف هندی jute

گیاهان کنف هندی اساساً در هند، بنگلادش، چین و تایلند رشد می کنند. این گیاهان تا ارتفاع 8 فوت ( 214 میلیمتر ) با قطر ساقه ای در پایه در حدود0.75  اینچ( 19 میلیمتر ) رشد می کنند. الیاف کندی هندی از پوست رشته ای شده گیاه jute به دست می آید. این الیاف به طور سنتی برای ساختن طناب و کیسه برای جابجاکردن غلات و سایر مصالح به کار می رود.

استخراج الیاف کنف هندی با قطع کردن گیاه بالغ و غوطه ور کردن یک ماهه آنها در آب انجام می شود. پس از این مدت می توان الیاف کنف هندی را از ساقه بریده، شست و سپس در مقابل آفتاب خشک کرد. در ابتدا باریکه های این الیاف به صورت دستی جدا می شد که کاری پر زحمت و خسته کننده بود. البته تاکنون ابزارهای مخصوصی برای سهولت کار گسترش یافته است. همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، الیاف حاصل در مقایسه با سایر الیاف طبیعی نسبتاً مقاوم هستند.

ساخت بتن مسلح به الیاف کنف هندی

الیاف کنف هندی معمولاً پیش از اختلاط در بتن، در طول هایی حدود 0.5 تا 1.5 اینچ(13 تا 38 میلیمتر) بریده می شوند. طول بهینه الیاف بستگی به درصد حجمی الیاف مخلوط شده در بتن دارد. یکی از محققین نشان داد که با توزیع یکنواخت و تدریجی الیاف کنف هندی در داخل اجزاء خشک ماتریس و سپس اضافه کردن آب میتوان مخلوط یکنواختی را به دست آورد. به کارگیری الیاف با طولی در محدود یاد شده و روش اختلاط توصیف شده، می توان به مقادیر حجمی تا %4 دست یافت. البته کارایی مخلوط با اضافه شدن طول الیاف و مقدار حجمی آن کاهش می یابد.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف کنف هندی

به منظور تعیین خصوصیات مکانیکی ترکیبات با پایه سیمانی بتن مسلح به الیاف کنف هندی تحقیقاتی انجام دادند. مقادیر درصد حجمی، طول الیاف و ترکیب ماتریس سیمان، سه متغیری بودند که در طی بررسی های آنها مطالعه شدند. معمولاً مقاومت کششی، مقاومت خمشی، طاقت خمشی و مقاومت ضربه ای ترکیبات مسلح به الیاف کنف هندی بسیار بیشتر از ماتریس معمولی غیر مسلح است. ترکیباتی که ماتریس آنها تماماً از خمیر سیمان بود، بسیار بهتر از ترکیبات مخلوط شده خمیر سیمان و ماسه عمل کردند. طول بهینه الیاف و مقادیر حجمی آن به ترتیب 1 اینچ( 25 میلیمتر)  و 2 درصد تعیین شده اند.

هیچ اطلاعاتی درباره دوام ترکیبات مسلح به الیاف کنف هندی در دسترس نیست. الیاف کنف هندی همانند بسیاری دیگر از الیاف طبیعی در اثر تغییرات رطوبت دستخوش تغییرات ابعادی خواهند شد. هنوز به درستی معلوم نیست که مقاومت ترکیبات مسلح به الیاف کنف هندی چگونه تحت تاثیر تغییرات رطوبتی قرار می گیرد.

سرعت پالس اولتراسونیک (UPV) یک روش غیر مخرب مؤثر (NDT) برای کنترل کیفیت مواد بتنی و شناسایی آسیب در اجزای سازنده است. روش های UPV به طور سنتی برای کنترل کیفیت مواد، بیشتر مواد همگن مانند فلزات و اتصالات جوش استفاده شده است. با پیشرفت اخیر در تکنولوژی مبدل، این آزمایش در آزمایش مواد بتنی به طور گسترده پذیرفته شده است. آزمایش اولتراسونیک بتن یک راه موثر برای ارزیابی کیفیت و یکنواختی و برآورد عمق کرک است. روش آزمون استاندارد برای سرعت پالس از طریق بتن ASTM C 597

آزمایش سونوگرافی بتن - چگونه کار می کند؟

مفهوم فناوری اندازه گیری امواج صوتی در یک محیط است و آنها را با خواص کششی و تراکم مواد مرتبط می کند. زمان سفر امواج التراسونیک. به طور کلی، برای یک مسیر مشخص، به بتن با کیفیت پایین با ناهنجاری ها و کمبودها مرتبط است، در حالیکه ارتباط با بتن با کیفیت بالا با انحرافات کمتری دارد. وقتی موج اولتراسونیک در ناحیه تست گسترش می یابد، موج در مرز منعکس می شود این باعث افزایش زمان انتقال (سرعت موج پایین) در کیفیت پایین و سرعت انتقال بالاتر در بتن با کیفیت خوب می شود.

تست اولتراسونیک بتن - پیکربندی آزمایش تست بتن - مفهوم پیکربندی های مختلف مبدل ها می تواند برای انجام آزمایش UPV استفاده شود. این شامل انتقال مستقیم، انتقال نیمه مستقیم و انتقال غیر مستقیم (سطح) است. شکل بالا نشان می دهد پیکربندی های مختلف مبدل بر اساس سطح منطقه تست. سرعت اولتراسونیک توسط تنظیمات مبدل پیش بینی شده است. شکل زیر نشان دهنده اثر ناهنجاری های بتن و نقص در سرعت مربوطه در طول یک مسیر مشخص است.

Couplant  تماس بتن-مبدل

مبدلهای UPV باید با سطح بتن کاملا تماس داشته باشند؛ در غیر این صورت (به عنوان مثال اندازه گیری بی رویه از زمان حمل و نقل). یکی از دلایل این است که تنها مقدار ناچیز موج در یک تماس ضعیف منتقل خواهد شد. می توان از متصل کننده های مختلف (به عنوان مثال ژله، روغن، صابون مایع و کائولین گلیسرول خمیر) استفاده کرد. توصیه می شود که لایه لینک را تا حد ممکن نازک کند.

استفاده از آزمایش UPV برای بتن

روشهای ترکیبی NDT SonReb

چندین محقق و مهندس استفاده از آزمایش اولتراسونیک را مورد مطالعه قرار داده اند

1- تعیین سرعت پالس

2- ارزیابی کیفیت بتن

3-ایجاد یکنواختی و یکنواختی بتن

4- اندازه گیری سطح عمق کراک

5- پیش بینی مقاومت فشاری بتن

 UPV - پارامترهای تحت تاثیر قرار

برای انجام یک آزمایش اولتراسونیک قابل اعتماد بتن، سطح بتن باید تمیز و بدون گرد و غبار باشد. اتصال مناسب برای ایجاد یک اتصال ایده آل بین مبدل های بتونی و UPV مورد نیاز است. توجه ویژه باید به میلگرد در بتن، از آن است که بسیار بالاتر از بتن است. تفسیر نتایج آزمایش در زمینه دشوار است. پیکربندی مستقیم ایده آل برای گرفتن قرائت قابل اعتماد است. با این حال، استفاده از این پیکربندی عمدتا به آزمایشگاه محدود می شود. به طور خلاصه، مسائل زیر باید قبل، در طی و بعد از انجام آزمایش مورد توجه قرار گیرد:

1- ویژگی های بتن (اندازه، نوع و محتوای جمع)

2- اتصال دهنده / گیرنده مبدل

3- حضور آرام

4-پیکربندی سنسور

جهت هرگونه سوال یا پرسش و نحوه ی آزمایش التراسونیک بتن و تست های غیر مخرب بتن می توانید با واحد آزمایشگاهی کلینیک بتن ایران(مهندسین مشاور مهرازان پایدار) تماس حاصل فرمایید.

دیوار غیر باربر یکی از اصلی ترین ارکان ساختمان محسوب می شود، به دلیل این اهمیت استفاده از دیواری مناسب در ساختمان سازی ضروری می باشد. برای ساخت دیوار از مصالحی مانند آجر، سفال و... می توان استفاده کرد که یکی از این مصالح نیز بلوک سبک و صفحات پیش ساخته می باشد. سبک سازی و کاستن از وزن ساختمان در عین حال تسریع در ساخت و ساز و همچنین کاهش قیمت، از مهمترین مولفه های روز صنعت ساختمان است که در این راستا شرکتهای بسیاری می کوشند تا بهترین محصول را برای استفاده عرضه کنند استفاده از دیوار غیر باربر ساخته شده از بتن سبک AAC و بتن سبک CLC و صفحات پیش ساخته LFC در کشورهای توسعه یافته و پیشرفته مورد قرار گرفته توجه است که این امر در ایران نیاز به توجه بیشتری دارد.

بتن سبک AAC

بتن هوادار اتوکلاو (بتن گازی) که در دنیا به اختصار AAC نامیده می شود یک نوع خاص بتن سبک متخلخل است که عمدتا از مواد با پایه سیلیس، سیمان و آهک ساخته می شود. محصولی که امروزه بنام AAC موسوم است در 70 سال اخیر در کشور سوئد به توسعه رسیده است. این محصول شامل دو فرآیند اصلی ایجاد تخلخل در دوغاب مخلوط سیمان، آهک و پودر سیلیس و عمل آوری بتن حاصله توسط اتوکلاو می باشد. رعایت مباحث 3 و 18 و 19 آیین نامه مقررات ملی ساختمان کشور و سرعت بالا در اجرا به دلیل ابعاد مناسب، سبک سازی ساختمان بر اساس آیین نامه 2800 ایران، چسبندگی بسیار خوب بین بلوک و ملات سیمانی به دلیل همجنس بودن، عدم نیاز به اندود بیش از یک سانتیمتر به علت سطح صاف بلوک، کاهش هزینه های مربوط به نازک کاری به دلیل سطوح صاف زیر کار با اجرای این بلوک، سرعت زیاد دیوار چینی و از همه مهمتر صرفه جویی قابل ملاحظه فولاد مصرفی در سازه های فلزی و بتنی که کاهش بارهای مرده ساختمان را به دنبال دارد، از جمله مزایای این نوع بلوک هاست .

از نظر نصب تاسیسات و سیم کشی و لوله آب به راحتی توسط اره کردن می توان مسیر آنها را در داخل بلوک تعبیه نمود. به دلیل قابلیت برش محصول هیچگونه ضایعات و نخاله وجود ندارد و در صورت وجود ضایعات بسیار ناچیز می توان آنها را به عنوان پوکه شیب بندی بام استفاده نمود. قابلیت بالای سوراخ کاری، برش کاری و اره کاری، قابلیت چسبندگی بسیار بالا با انواع ملات های پایه گچی از دیگر قابلیتهای این بلوک است. اتصال دیوارهای غیرباربر به اسکلت سازه ای باید به نحوی باشد که ضمن تحمل تمامی بارهای وارده، مشارکتی در سختی جانبی سازه نداشته باشند دیوارهای ساخته شده با این بلوک، باید طبق ضوابط استاندارد ملی ایران به شماره 11272 مقاومت لازم در برابر آزمونهای ضربه را دارا باشند و رعایت ضوابط مربوط به محافظت دیوارها از تماس مستقیم با آب و یا چرخه های تر و خشک شدن الزامی می باشد. کلیه مصالح و اجزاء در این سیستم از حیث دوام، بهداشتی و زیست محیطی باید بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران و یا آیین نام های ملی یا معتبر بین المللی به کار گرفته شوند.

بتن سبک LFC

سیستم سازه ای فولادی سبک، یک سیستم سازه ای پیشرفته است که در انواع ساخت و ساز ، کاربرد دارد و یکی از مناسب ترین سیستم های ساختمانی است که امروزه در جهان مورد استفاده قرار میگیرد. صفحات دیواری سبک که از سیستم ساختمانی قابهای سبک سرد نورد شده منشعب می شوند قابل کاربرد در اکثر سیستم های ساختمانی می باشند. این صفحات دیواری بر اساس کاربرد اجزایی به نام تیرچه(Track) و وادار (Stud) شکل گرفته است و ساختار اصلی دیوارها از ترکیب نیمرخ های فولادی گالوانیزه سرد نورد شده برپا میشود. مقطع مورد استفاده در این دیوارها C شکل می باشد که معمولا با اتصالات مکانیکی به یکدیگر متصل میشوند. هر دیوار از تعدادی اجزای عمومی وادار (Stud) به به فواصل 40 تا 70 سانتی متر که در بالا و پایین به اجزای افقی ناودانی شکل U یا C شکل  تیرچه  متصل شده اند، تشکیل می شونددر صورتی که از مقاطع C  شکل به عنوان تیرچه استفاده شود، لازم است برشکاری در محل نصب وادار انجام شود.

بتن سبک CLC

بتن سبک CLC را که بتن سلولی یا زنبوری نیز مینامند. یکی از انواع بتن سبک بوده که به وسیله حباب های هوا با اندازه های مختلف در درون بتن ایجاد میشود. روش تولید این نوع بتن یک روش بدون اتوکلاو است. ایجاد حباب های هوا در این نوع بتن با یکی از دو روش مختلف فیزیکی یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی صورت می گیرد. از مزایای این بلوک ها می توان به عایق حرارتی و کاهش مصرف انرژی در ساختمان، مقاومت در مقابل رطوبت و صدا به جهت مصرف فوم، مقاوم در مقابل زلزله، کاهش چشمگیر وزن سازه، سازگاری با محیط زیست، مقاومت فشاری بالا، عدم استفاده از سوختهای فصیلی در فرآیند تولید و ایجاد مزیت نسبی برای ساختمانهای ساخته شده با این محصول اشاره کرد. این بلوک ها می توانند به شکل مکعب مستطیل، یا اشکال ویژه هندسی تولید شوند. سطح نمای بلوک ها می تواند صاف یا نقش دار باشد. برای ایجاد اتصالات بهتر , سطوح جانبی این بلوک  (سطوح غیر نما) می تواند دارای گام یا زبانه باشد.

• مقاومت در برابر آتش:
• مقاومت در برابر آتش بر مبنای تعداد ساعتی که عضو می تواند آتش استاندارد را تحمل کند، بیان می گردد و به آن درجه آتشپادی عضو گفته می شود.
• در مورد بلوک AAC بر اساس آزمایش های انجام شده در کشور انگلستان، دیوار غیر باربر به ضخامت 17 سانتیمتر دارای درجه آتشپادی 4 ساعت می باشد.
• در مورد بلوک CLC با ضخامت 17 سانتیمتر درجه آتشپادی نزدیک به 1 ساعت 17 دقیقه می باشد
• طبق گزارش ارائه شده توسط مرکز تحقیقات مسکن درباره دیوارهای غیر باربر LFC مقاومت در برابر آتش دارای مقاومت 1 ساعت در مقابل آتش می باشد.

انواع بتن های سبک ساختمانی و سازگاری با محیط زیست:

بررسی های انجام شده نشان می دهد بتن AAC سازگاری کامل با محیط زیست دارد، به گونه ای که برای طبیعت مضر نیست و هیچ گونه زباله یا مواد آلاینده تولید نمی کند. با استفاده از این بتن دیگر نیازی به استفاده از خاک ارزشمند رس یا ایجاد آلودگی شدید توسط کوره های تولید مصالح مشابه نمی باشد. در کل می توان گفت فرایند تولید بدون آلایندگی و صرف انرژی بالا میباشد. به دلیل استفاده و مصرف آلاینده های شایع صنعتی در فرایند تولید بلوک های CLC در کنار مصرف پایین انرژی این فرایند قابلیت استفاده از انرژی های پاک در طی آن و عدم تولید ضایعات در روال استفاده از آن ها، بلوک های CLC از مصالح صنعتی سازگار با محیط زیست به شمار آمده و تولید و استفاده ی از آن ها کمک شایانی به حفاظت از محیط زیست می نماید. در کل می توان گفت فرآیند تولید بدون آلایندگی و با صرف کمترین انرژی و قابل بازیافت می باشد از نظر زیست محیطی، سیستم LFC در زمره سیستم هایی است که انرژی اندکی برای ساخت اجزای آن مصرف می شود. سیستم اLFC از مصالح صنعتی سازگار با محیط زیست به شمار آمده و تولید و استفاده از آن کمک شایانی به حفاظت از محیط زیست میکند.همچنین در این صفحات از موادی که برای سلامتی انسان مضر هستند استفاده نمی شود. همچنین اغلب اجزای سازه ای و غیر سازه ای در این سیستم به صورت پیچی اجرا می شوند و بازیافت آنها به سهولت امکان پذیر است نزدیک به 70 درصد مصالح قابلیت تعویض شدن دارند.

صرفه اقتصادی انواع بتن های سبک ساختمانی :

با توجه به ابعاد سیلکس و کارکرد ساده با آن، سرعت و بازده کار به شدت بالا می رود (بیش از دو برابر مصالح مشابه) و ضایعات ساختمانی به صورت کاملا محسوس کاهش می یابد. علاوه بر آن خواب سرمایه سازنده با توجه به کاهش زمان ساخت کمتر می گردد. این ها همه به خودی خود در سیاست های اقتصادی این صنعت جایگاه والایی دارند. قیمت تمام شده ارزان تر از سایر مصالح ساختمانی نوین و حتی سنتی متداول است.

عملکرد بتن ساخته شده با سیمان پرتلند در مقابل حمله عوامل شیمیایی مانند حمله اسیدی و حمله سولفاتی نگران کننده است. خمیر سیمان پرتلند در تماس با اسید دچار تجزیه می شود و علت اصلی در بسیاری از موارد حمله اسیدی به بتن، اسید مهاجم ترکیبی از چند نوع اسید است . برای مثال در بتنهای تحت تاثیر باران اسیدی، حمله اسید به بتن ترکیبی از سولفوریک اسید، نیتریک اسید و هیدروکلریک اسید میباشد.

بتن قلیا فعال سرباره ای:

واکنش یک ماده قلیایی با یک ماده جامد آلومینا-سیلیکاتی  برای تهیه یک ماده جامد قابل مقایسه با سیمان پرتلند سخت شده اولین بار توسط یک مهندس آلمانی به نام کهل در سال 1908 صورت پذیرفت.
پایه های علمی اساسی این ماده توسط  پوردن در سال 1940 بنا شد. پوردن بیش از 30 نوع سرباره کوره آهنگدازی را با محلول هیدروکسید سدیم ترکیب کرد و در نهایت به ترکیبی قابل مقایسه با سیمان پرتلند دست یافت و بدین گونه زمینه شکل گیری نوع تازهای از سیمان و بتن با نام قلیا فعال به دنیا معرفی گردید. در نمودار زیر  مصالح مصرفی مورد نیاز برای تولید بتن قلیا فعال سرباره ای بصورت شماتیک ذکر شده است.

یکی از منابع آلومینا-سیلیکاتی که در کشور ما به دلیل وجود کارخانه های متعدد فولادسازی به وفور به عنوان یک محصول جانبی یافت میشود سرباره است. در فرآیند تولید آهن و فولاد، علاوه بر محصول اصلی، محصولات دیگری نیز تولید میگردند که محصولات جانبی  نامیده میشوند. با توجه به حجم تولید بالای آنها، این محصولات مشکلات زیادی را از نظر آلایندگی و فضای مورد نیاز برای انباشتن ایجاد مینمایند بنابراین میتوان از سرباره که به راحتی در ایران قابل تهیه است به عنوان ماده آلومینا- سیلیکاتی جهت تولید بتن قلیا فعال بهره برد، ضمن اینکه این کار سبب برطرف شدن مشکلات انباشتگی سرباره نیز میگردد.

هنگامی که سرباره به تنهایی با آب ترکیب می شود، به صورت ذرات ریز تجزیه می شود؛ اما تشکیل یک لایه محافظ ناکارامد مانع از ادامه واکنشهای بعدی میشود. پوشش ایجاد شده بر روی سطح ذرات سرباره که پس از ترکیب با آب تشکیل میشود، مانع انجام هیدراتاسون در مراحل بعدی میشود. در نتیجه یک محیط قلیایی برای شکستن این پوشش لازم است. ژل CSH  عمده ترین محصول تولید شده در قلیا فعال سرباره سخت شده میباشدکه منشا مقاومت و سختی بتن میشود.محصول نهایی واکنش مشابه هیدراتاسیون سیمان پرتلند میباشد.  تفاوت اصلی در سرعت و شدت واکنش است.

بتن قلیا فعال سرباره ای در محیط اسیدی:

از زمان به وجود آمدن و توسعه بتن قلیا فعال همواره یکی از ویژگیهای بارز آن مقاومت بالا در برابر محلولهای اسیدی بوده است .در سال 2012 ماچیه تحقیقی را بر روی تاثیر در صد محلول فعال کننده قلیایی و عمل آوری بر روی مشخصات مکانیکی و دوام بتن قلیا فعال سرباره ای انجام داد. نتایج این بررسی نشان داد که بتن قلیا فعال سرباره ای مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر حمله سولفاتی بهتری از بتن با سیمان پرتلند معمولی از خود نشان می دهد.

همچنین در اینجا بحث دوام بتن قلیا فعال سرباره ای به درصد مصرفی محلول قلیا فعال وابستگی نزدیکی دارد و عمل آوری بتن قلیا فعال سرباره ای در رطوبت نسبی 80 درصد و دمای 60 درجه سانتیگراد بهترین عملکرد در خواص مکانیکی و دوام این بتن ها را نتیجه میدهد.

 بتن قلیا فعال سرباره ای از جنبه زیست محیطی

سیمان به عنوان دومین محصول پر مصرف جهان، سهمی حدود 7 درصد در تولید کربن دی اکسید را دارا میباشد. 94 درصد سهم انرژی مورد نیاز برای تولید بتن از سیمان پرتلند صرف سیمان پرتلند میشود جایگزینی سرباره با سیمان می تواند راهکاری جهت کاهش آلودگی ها ناشی از سیمان باشد.
همچنین میزان انرژی مورد نیاز برای تولید سرباره کوره آهن گدازی حدود 7 درصد تولید سیمان پرتلند می باشد.

نتیجه گیری در مورد بتن قلیا فعال سرباره ای

1-مهمترین علت آسیب بتن در محیطهای خورنده اسیدی انحلال کلسیم هیدورکسید و ژل CSH میباشد که در بتن قلیا فعال سرباره ای با حذف سیمان و عدم وجود هیدورکسید سدیم عملکرد در مقابل عوامل شیمیایی خورنده بهبود مییابد.
2-مهمترین فاکتورهایی که در سرعت حمله اسیدی تاثیر گذارند؛ نوع اسید، غلظت اسید و شرایط کنش محلول اسیدی میباشند.مهمترین فاکتورهای مقاومت مصالح سیمانی در برابر حمله اسیدی نوع سیمان، عیار مواد سیمانی، نسبت آب به مواد سیمانی، نحوه عمل آوری و ساختار خلل و فرج میباشد و در بتن قلیا فعال سرباره ای نوع محلول قلیایی فعال کننده و نسبت محلول قلیایی به سرباره مهمترین فاکتورهای مقاومت در برابر عوامل شیمیایی خورند هستند.
 3-تجزیه ترکیبات بتن در اثر حمله اسید مهاجم، بستگی به میزان تخلخل خمیر سیمان، غلظت اسید، قابلیت انحلال نمک کلسیم تشکیل شده در واکنش فوق در آب دارد.
4- ژل CSH عمده ترین محصول ایجاد شده در سرباره قلیا فعال سخت شده میباشد، اما نسبت کلسیم به سیلیس در این حالت خیلی کمتر از ژل تولید شده در هیدراتاسیون سیمان پرتلند میباشد. 

خیزران به خانواده علف ها تعلق دارد و به طور طبیعی در مناطق گرمسیر و نواحی نیمه گرمسیری رشد می کند. خیزران با قطری حدود 1 تا 4 اینچ( 25 تا 100 میلیمتر ) تا ارتفاعی نزدیک به 50 فوت(15 متر)  رشد می کند. بررسی ها نشان داده اند که استفاده از خیزران به شکل میله های پیوسته و یا به شکل الیاف کوتاه مجزا، در تقویت بتن موفقیت آمیز بوده است.

الیاف خیزران از رشته های بزرگ خیزران به دست می آید. الیاف معمولاً در امتداد محور طولی رشته بریده می شوند. به طوری که گزارش شده حفظ کردن یک مقطع عرضی یکنواخت در طی فرایند استخراج، اگر غیر ممکن نباشد بسیار مشکل است.

الیاف خیزران به نحو قابل قبولی در کشش مقاوم هستند. مدول الاستیسیته الیاف تقریباً مانند بتن است. همچنین این الیاف به تغییرات حجم که ناشی از تغییر میزان رطوبت درون الیاف است، بسیار حساسند. تغییرات حجمی الیاف توام با تغییرات میزان رطوبت آنها به شدت بر مقاومت پیوستگی بین الیاف و ماتریس سیمانی تاثیر می گذارد.

ساخت بتن مسلح به الیاف خیزران

اطلاعات مربوط به روش های ساخت بتن مسلح به الیاف خیزران محدود می باشد. یکی از محققان خاطر نشان می کند که الیاف خیزران باید حداقل به مدت یک ساعت پیش از قرارگیری در بتن در داخل آب خیسانده شوند. این کار به این دلیل توصیه شده که مقدار آب اختلاط جذب شده توسط الیاف کاهش یافته و آبرفتگی خشک الیاف به حداقل برسد.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف خیزران

ناگاراجا، خصوصیات مکانیکی ترکیبات با پایه سیمانی مسلح به درصدهای حجمی متفاوت از الیاف خیزران را بررسی کرده است. نتایج ین بررسی ها نشان داده است که با تقویت بتن با خیزران، افزایش های عمده ای در مقاومت کششی نهایی UTS و مدول گسیختگی MOR نسبت به بتن معمولی حاصل می شود. با این حال معلوم شده است که استفاده از الیاف خیزران در درصدهای حجمی بیش از 2 درصد منجر به کاهش مقاومت ترکیب می شود.

استفاده از FRP ها به علت وزن سبک و کاربرد آسان و همچنین مقاومت و سختی مناسب، بسیار مورد توجه و استفاده مهندسان قرار گرفته و پروژه‌های متعددی در دنیا و کشورمان انجام گرفته است. کاربرد FRP در تیرهای بتنی در جریان انتقال نیروهای ثقلی و جانبی دیافراگم به ستون نقش دارند، از این‌ رو جزئی از سیستم سازه می‌باشند.

از روش‌های تقویت المان‌های سازه‌ای می‌توان به ژاکت فولادی و بتنی، استفاده از کامپوزیت‌های FRP جهت افزایش مقاوم سازی ساختمان با FRP ظرفیت باربری عضو و اضافه کردن المان‌های مقاوم لرزه‌ای مانند بادبند و میراگر اشاره کرد.به یاد داشته باشید جهت مقاوم سازی تیرها و یا سطوح بتنی حتما زیر سازی باید انجام گردد یا از ترمیم کننده های لاتکسی بتن برپایه سیمانی به مانند ترمیم کننده بتن MTOSIVE1020یا از ترمیم کننده های اپوکسی و گروت اپوکسی به مانند MTOFLOW650 در شرایط خاص استفاده می گردد.

تقویت خمشی با استفاده از پلیمرهای مسلح شده با الیاف ( FRP ) :

یکی از کاربرد پلیمرهای مسلح شده با الیاف (FRP) تقویت خمشی تیرها و یا دال‌های بتنی در دهانه‌های بلند میباشد. البته این به این معنی نیست که نمی‌توان از FRP  در تیرها و دال‌های با دهانه‌های کوچک استفاده کرد.

درصورتی ‌که طراحی اولیه عضو نامناسب باشد می‌توان  با استفاده از الیاف FRP  سختی و مقاومت خمشی  راه افزایش داد. اگر نسبت ضخامت و ارتفاع عضو به دهانه آن کم باشد، سختی آن کم و در نتیجه خیز وسط دهانه عضو ( تیر یا دال )  افزایش می‌یابد. همچنین اگر مقدار آرماتور خمشی در تیر یا دال از حد نیاز کمتر باشد، ترک‌های خمشی در زیر تیر یا دال  ایجاد می‌شود. این  ترک‌ها به‌صورت قائم بوده و در راستای خمش ( عمود بر راستای آرماتورهای طولی ) در محل لنگر خمشی بیشینه ایجاد می‌شوند.

برای افزایش سختی و مقاومت خمشی می‌توان ورق‌های پلیمری کربنی (CFRP) را توسط چسب اپوکسی به وجه کششی عضو خمشی چسباند. درنتیجه وسط تیر ورق‌های پلیمری باید به وجه تحتانی و تکیه‌ گاه این ورق‌ها باید به وجه فوقانی چسبانده شوند. جهت الیاف باید در راستای آرماتورهای فولادی باشند زیرا سختی و مقاومت کششی الیاف در راستای آن بیشترین مقدار را دارند. با وجود ضخامت کم الیاف پلیمری، مدول الاستیسیته بالایی دارند که  سختی تیر یا دال افزایش پیدا می‌کند و درنتیجه خیز آن کاهش می‌یابد.

تقویت برشی با استفاده از الیاف پلیمری و کاربرد FRP در تیرهای بتنی:

در تیرهای بتنی خاموت‌ها که در جهت عمود بر راستای تیر قرار می‌گیرند، نقش تأمین مقاومت برشی آن را ایفا می‌کند. همانطور که می‌دانیم به علت مقاومت برشی کم بتن، از خاموت برای تأمین مقاومت برشی کافی در تیرها استفاده می‌شود. چنانچه تیری فاقد مقاومت برشی کافی باشد، ترک‌های برشی در محل برش بیشینه، برای تکیه‌گاه، به‌ صورت مایل با زاویه حدوداً ۴۵ درجه تشکیل می‌شوند. برای تقویت برشی تیرها معمولاً الیاف پلیمری(FRP) را به‌ صورت مایل یا قائم ( عمود بر راستای ترک‌های برشی)  به طرفین تیر می‌چسبانند. هرچه زاویه بین الیاف با راستای عمود بر ترک‌های برشی کمتر باشد اثر آنها در افزایش مقاومت برشی تیر بیشتر است. نوارهایFRP که برای  تقویت برشی تیر به کار می‌روند می‌توانند  به صورت U  شکل باشند و یا کاملاً پیرامون تیر را بپوشاند.

کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

تیر بتنی مسلح

تیر بتنی پیش تنیده

تیرهای بتنی پیش ساخته

مزایای روش مقاوم‌ سازی تیر بتنی با FRP

افزایش مقاومت خمشی تیر

افزایش مقاومت برشی تیر

افزایش شکل پذیری تیر

افزایش مقاومت در برابر خوردگی

افزایش دوام و عمر

کنترل عرض ترک

ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر

سهولت در اجرا

هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر

ترمیم ناشی از خوردگی

 چسب FRP و کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

در حال حاضر چسبهای FRP بسیار قدرتمندی در دسترس می‌باشند که می‌توانند در چسباندن و استفاده از نوارها، لمینیت ها و الیاف FRP مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به اینکه مقاومت رزینها و چسبها از مقاومت بتن بیشتر است، به همین دلیل در اغلب حالات مکانیزم شکست در بتن رخ می‌دهد و شکست در لایه چسب به ندرت رخ می‌دهد. تنها در صورت استفاده از چسب نامناسب و یا اجرای غلط و نامطلوب در سیستم FRP، امکان بروز مشکل در لایه چسب وجود دارد. این مشکل در سطح مشترک چسب و الیاف FRP و یا در سطح مشترک بتن و چسب رخ می‌دهد.

تقویت خمشی تیر و کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

یکی از موارد کاربرد الیاف پلیمری FRP تقویت خمشی تیرها و یا دال های بتنی در دهانه های بلند می باشد.در این موارد، اگر طراحی اولیه عضو نامناسب باشد می توان با استفاده از الیاف FRP سختی و مقاومت خمشی آنرا افزایش داد. اگر نسبت ضخامت ( یا ارتفاع ) عضو به دهانه آن کم باشد، سختی آن کم و در نتیجه خیز وسط دهانه عضو ( تیر یا دال ) افزایش می یابد.

همچنین اگر مقدار آرماتور خمشی در تیر یا دال از حد نیاز کمتر باشد، ترک های خمشی در زیر تیر یا دال ایجاد می شود. این ترک ها بصورت قائم بوده و در راستای خمش (عمود بر راستای آرماتورهای طولی) در محل لنگر خمشی بیشینه ایجاد می شوند. به بیان دیگر، در وسط تیر ترک های خمشی در وجه زیرین آن و در محل تکیه گاهها ترک های خمشی در وجه فوقانی تیر ایجاد می شوند.

برای افزایش سختی و یا مقاومت خمشی عضو می توان ورقهای پلیمری کربنی (CFRP) را توسط چسب اپوکسی به وجه کششی عضو خمشی چسباند. در نتیجه در وسط تیر ورق های پلیمری باید به وجه تحتانی و در بر تکیه گاه ها این ورق ها باید به وجه فوقانی چسبانده شوند. جهت الیاف باید در راستای آرماتور های فولادی باشند، زیرا سختی و مقاومت کششی الیاف در راستای آن بیشترین مقدار را دارند. با وجود ضخامت کم الیاف پلیمری (کمتر۱ میلیمتر) مدول الاستیسیته بالای آنها (۱۰ برابر فولاد) باعث افزایش سختی تیر و در نتیجه کاهش خیز آن می شود.

تقویت برشی و کاربرد FRP در تیرهای بتنی:

در تیرهای بتنی، خاموت ها، که در جهت عمود بر راستای تیر قرار می گیرند، نقش تامین مقاومت برشی آن را ایفا می کنند. چنانچه تیری فاقد مقاومت برشی کافی باشد، ترکهای برشی در محل برش بیشینه، بر تکیه گاه، به صورت مایل با زاویه حدود ۴۵ درجه تشکیل می شوند.

برای تقویت برشی تیرها معمولا الیاف پلیمری را بصورت قائم و یا مایل (عمود بر راستای ترک های برشی) به طرفین تیر می چسبانند. هرچه زاویه بین الیاف با راستای عمود بر ترک های برشی کمتر باشد اثر آن ها در افزایش مقاومت برشی تیر بیشتر است. نوارهای پلیمری که برای تقویت برشی تیر به کار می روند می توانند بصورت U شکل باشند و یا کاملاً پیرامون تیر را بپوشانند. برای افزایش کارآیی تقویتهای برشی، تامین مهار انتهایی لازم است.

با توجه به اینکه طول موجود برای نصب رکابیهای FRP  به ارتفاع تیر محدود می‌شود، بتن موجود باید از کیفیت مناسبی برخوردار باشد. سطح بتن باید متناسب با نیازمندیهای مصالح FRP  مورد استفاده و در صورت لزوم ترمیم شود. به منظور پرهیز از گسیختگی رکابی‌های FRP در اثر تمرکز تنش در گوشه‌های مقطع تیر، این گوشه‌ها باید به شعاع حداقل ۳۰ میلی‌متر گرد شوند.جهت انجام و مشاوره این نوع طراحی مقاوم سازی می توانید با واحد فنی کلینیک بتن ایران(مهندسین مشاور مهرازان پایدار)تماس حاصل فرمایید.

تقویت خمشی و برشی المان و کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

کاهش عرض ترک های موجود در پوشش بتنی به کمک کشش اولیه ایجاد شده در صفحات FRP

محافظت آتی از آرماتورها در برابر شرایط مخرب محیطی

مقاوم سازی پوتر بتنی با FRP برای افزایش مقاومت در برابر حرارت

محافظت از تیر بتنی به علت ایجاد پوشش نارسانای حرارتی

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP برای تامین آب بندی کامل المان

افزایش عمر مفید

کاهش سرعت خوردگی

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP برای تامین فضای نارسانای الکتریکی

محافظت از تیر بتنی به علت ایجاد پوشش نارسانای الکتریکی

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP برای تامین فضای نارسانای مغناطیسی

محافظت از تیر بتنی به علت ایجاد پوشش نارسانای مغناطیسی

ایده آل برای سایت های با دسترسی محدود به علت حجم و وزن اندک

دارای نسبت بالای مقاومت به وزن

دارای چگالی در حدود ۲۰ درصد فولاد

زلزله موجب گردیده است تا مشکلات سازه بتنی و بهسازی آن در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالحی جدید بهره گیرد که در پیشینه طولانی ساخت و ساز سابقه نداشته است در میان این نوآوری ها FRP (مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه برخوردار میباشد تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان FRP را باید مصالح ساختمانی هزاره سوم نامید. که در مقاوم سازی سازه های بتنی مؤثر میباشد.

مشکلات سازه بتنی و بهسازی آن : 

کامپوزیت FRP که ابتدا در صنایع هوا و فضا بکار برده شد با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت به وزن، به وزن، دوام در برابر خوردگی، سرعت و سهولت در حمل و نصب، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است به گونه ای که امروز سازه های متعددی در سرتاسر دنیا با استفاده از این مواد تقویت شدند استفاده از مصالح کامپوزیت به طور قابل توجهی در صنعت ساختمان یک بازار تکان دهنده و با سرعت در حال توسعه می باشد. اولین تحقیقات انجام شده در این زمینه از اوایل دهه ۱۹۸۰ آغاز شده است، زلزله ۱۹۹۰ کالیفرنیا و ۱۹۹۵ کوبه ژاپن نیز از جمله عوامل مؤثرتری برای بررسی کاربرد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف FRP جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی در مناطق زلزله خیز گردید.

کاربرد کامپوزیت FRP در مقاوم سازی سازه های بتن مسلح : 

امروزه نگهداری از سازه ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حائز اهمیت می باشد با مطالعه رفتار و مشکلات سازه بتنی و بهسازی آن مشخص می شود عوامل متعددی مانند: اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب تغییر کاربری سازه ها، آسیب دیدگی ناشی از وارد شدن بارهای تصادفی، خوردگی بتن و فولاد و شرایط محیطی از دوام آنها می کاهد ضمناً تغییر آیین نامه های ساختمانی (باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می گردد تا در صورت لزوم ترمیم سازه های بتنی و تقویت شود. سیستمهای الیاف مسلح شده پلیمری FRP برای تقویت سازه های بتنی پدیدار شده و به عنوان یک جانشین برای روش های سنتی از قبیل چسباندن صفحات فولادی، افزایش سطح مقطع با بتن ریزی مجدد و پیش تنیدگی خارجی می باشد.

معایب و مشکلات سازه بتنی و ترمیم آن: 

با توجه به معایب این روشها مانند بازدهی کم و یا نیاز به امکانات و فن آوری خاص امروزه روش های مقاوم سازی با استفاده از کامپوزیت توسعه روز افزون دارد. محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آنها برمی گردد البته هزینه و قیمت آنها به تدریج رو به کاهش میباشد به این ترتیب استفاده از آنها بیشتر و بیشتر خواهد شد. استفاده از FRP در زمینه مقاوم سازی، هر چند که هزینه بالایی در بردارد، اما با توجه به هزینه اجرای کم و نیز سایر مزایای FRP ، در کل به صرفه ترین و مؤثرترین راه مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به شمار می رود.
در این حین، جهت استفاده صحیح و مناسب از این ماده و طراحی مقاوم سازی سازه های بتنی، آیین نامه ها، راهنماها و گزارشهایی در سراسر جهان منتشر گردید با توجه به شروع رشد و استفاده از مواد FRP ، در ایران تدوین راهنمایی برای طراحی مقاوم سازی به کمک این مواد، بسیار ضروری است.می توانید به عنوان مثال فصل چهارم نشریه 345 (بهسازی لرزه ای سازه ها) و ACI  2800 را مطالعه کنید .می توان جهت کلیت ترمیم این سازه ها(بتنی) موادی که مورد استفاده هستند عبارتند از: ترمیم کننده های بتن به عنوان مثال MTOSIVE1020 و به عنوان مثالی دیگر جهت ترمیم مشکلات سازه ای از ترمیم کننده اپوکسی یاگروت های اپوکسی MTOFLOW650  جهت زیر سازی کار استفاده نمود و سپس از لمینت های اف آرپی نسبت به طراحی به صورت یکطرفه یا 2 طرفه در جهت تیر یا ستون استفاده کرد.شایان ذکر است جهت آزمایش و تست پول آف اف آرپی باید مدت زمان 6 روز از استفاده رزین و لمینت گذشته باشد.

اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله به معنی اصلاح سازه موجود جهت افزایش توان باربری آن در برابر انواع بارهای وارده می باشد. مقاوم سازی لرزه ای به معنی افزایش مقاوم سازی ساختمان نسبت به حرکت زمین، شتاب و نیروی وارده به سازه و گسیختگی خاک به علت زلزله می باشد. پیش از دهه ۴۰ شمسی (۱۹۶۰ میلادی) به علت عدم وجود آیین نامه های مناسب، سازه های ساخته شده در ایالات متحده دارای جزییات لرزه ای و لذا کفایت کافی جهت باربری بار جانبی زلزله نبوده اند. پس از سالیان متمادی تلاش، تحقیق و آزمایش، آیین نامه های مختلفی جهت مقاوم سازی سازه های موجود ارائه شده اند که می توان یکی از معتبرترین و مهم ترین آنها را ASCE-SEI 41 دانست.

اهمیت و لزوم مقاوم سازی لرزه ای سازه ها

با شناخت بهتر عملکرد سازه ها و اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله و بررسی ضعف و کاستی آنها بر اساس زلزله های اخیر در نزدیکی مناطق شهری، نیاز به مقاوم سازی بیش از پیش ملموس شده است. به عنوان مثال زلزله سال ۱۳۷۳ شمسی در نورتریج ( ۱۹۹۴ Northridge earthquake ) ناکارآمدی ) تردی یا brittleness ( برخی از انواع اتصالات فولادی را روشن ساخت.

لذا از آن پس استفاده از چنان اتصال هایی دارای محدودیت شده است. بنابراین با توجه به اصلاح و ارتقای استانداردهای لرزه ای، تطبیق شرایط ساخت ساختمانهای موجود با آیین نامه های جدید امری ضروری بوده و نیاز به مقاوم سازی لرزه ای را مبرم می سازد.

به علاوه، عواملی همچون کیفیت ساخت پایین، مشکلات و نواقص اجرایی، ضعف طراحی اولیه، آسیب های وارده به سازه، تغییر کاربری سازه، افزایش طبقات، تغییر معماری و… می توانند تهدیدی برای باربری لرزه ای سازه محسوب شده و لزوم مقاوم سازی را بر حسب شرایط ایجاب نمایند.

اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

پس از بررسی سازه و تعیین میزان و نوع آسیب پذیری، انتخاب شیوه ی مقاوم سازی از فنی ترین و تخصصی ترین فرآیند های مقاوم سازی لرزه ای سازه های موجود میباشد.

ازبین روش ها و متدهای مختلف، می توان موارد زیر را نام برد:

۱ـ  اضافه نمودن عضو جدید به سازه های بتنی :

اضافه نمودن ستون یا تیر، دیوار برشی، قاب خمشی جدید (new moment frame) و یا قاب مهاربندی (Braced frame) جدید، می تواند تأثیر بسزایی در کاهش آسیب پذیری سازه موجود در بحث مقاومت و سختی داشته باشد.

همچنین اعضای جدید می توانند به کاهش دهانه دیافراگم ها (Diaphragms) کمک نمایند. در صورت عملکرد این اعضا به عنوان Collector، امکان مرتفع شدن مشکلات مربوط به Load Path در سازه نیز میسر خواهد شد.

۲ـ  تقویت اعضای موجود :

علاوه بر دید کلی نسبت سازه و روش های مختلف بهینه سازی کلی، می توان با نگرشی جزئی تر و با استفاده از مقاوم سازی اعضا، بر نواقص و آسیب پذیری لرزه ای سازه های موجود فائق آمد.

البته توجه به این نکته که برخی انواع تسلیم (Yield) نسبت به یکدیگر مقدم هستند ( به عنوان مثال تسلیم تیرها پیش از ستون ها، تسلیم مهاربندها پیش از اتصالات و یا تسلیم خمشی نسبت به تسلیم برشی ترجیح داده می شوند)، درنظرگیری عملکرد کلی سازه پس از ایجاد تغییر در یک عضو امری ضروری بوده و نیاز به تخصص و تجربه کافی در این زمینه دارد.

تقویت اعضای موجود می تواند با استفاده از ورق های تقویتی، افزایش سطح مقطع ( با استفاده از کاشت میلگرد در سازه های بتنی ) و یا با استفاده از کامپوزیت رزین – الیاف صورت پذیرد.
کامپوزیت رزین الیاف یا همان Fiber Reinforced Polymer ) Frp یا اف آر پی ) از شیوه های نوین مقاوم سازی محسوب می شود. ( اطلاعات بیشتر در مقاوم سازی با استفاده از اف آر پی )

۳ـ  تقویت اتصالات اعضا :

عمدتاً نواقص مربوط به Load Path بیش از آنکه به اعضای Collector مرتبط باشند به اتصالات ضعیف بر می گردند.

۴ـ  کاهش نیاز سازه (Reduce Demand) :

برای ساختمانهایی که دارای سیستم باربر جانبی کامل ولی ضعیف جهت باربری در شرایط زلزله مورد نظر هستند، اصلاح عملکرد دینامیکی سازه می تواند راه حلی مناسب جهت مقاوم سازی باشد. رایج ترین شیوه اجرایی در این مقوله Seismic Isolation (جداگرهای لرزه ای) و یا استفاده از Damper (یا میراگر) می باشد.

۵ـ حذف برخی المان های سازه ای بتنی:

در برخی موارد عدم وجود برخی المانهای باربر بهتر از وجود آنهاست. به عنوان مثال ممکن است وجود دیوار برشی بدون تقارن در پلان باعث ایجاد نامنظمی شدید شده و عملاً حذف باربری جانبی این دیوارها نوعی مقاوم سازی محسوب خواهد شد.

همچنین دیوارهای تیغه نیز می توانند در باربری لرزه ای همانند یک Strut عمل کرده و باعث بوجود آمدن پدیده ستون کوتاه شوند. بنابراین چون در طراحی از سختی جانبی این دیوارها صرف نظر می شود، برای عدم بوجود آمدن مشکل مذکور ایجاد فاصله مابین دیوار مصالح بنایی و قاب اصلی امری ضروری است.

6-استفاده از مواد های شیمیایی ساختمان در سازه های بتنی:

شاید نکته ای که بعد از سالها محققان به آن رسیدن در حین ساخت است که استفاده از مواد شیمیایی ساختمان جهت مقاومت دیوارها و سقف ها و سازه های بتنی استفاده از افزودنی های بتن که شامل روان کننده ها و الیاف های پروپیلن و یا در کنار خط ساحلی استفاده از ژل میکروسیلیس (پودر میکروسیلیس،ژل سیلیکافیوم) و سایر مواد افزودنی به مانند :روان ساز ها و ابر روان کننده های بتن کربوکسیلاتی و نفتالینی می تواند جهت تراکم در بتن نسبت به سازه طراحی شده مناسب باشند و در کنار مشکلات سازه ای بتوانند همپوشان خوبی برای سازه بتنی باشند.

خواص الیاف های بتن 

یکی از معايب بتن، شكنندگي آن(مقاومت كششي پايين و مقاومت كم در برابر بازشدگي و گسترش تركها) است. در گسترش و توسعه مصالح شبيه بتن، الياف هاي مسلح كننده نقش مهمي داشته اند. بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش می یابد . این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک مادة شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد . بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی از هم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند از حدود 3500 سال قبل، مصالح ساختماني شكننده مثل آجرهاي رسي خشك شده با آفتاب با الياف هايي مثل موي اسب و كاه و... مسلح مي شده اند.

مفهوم الياف مسلح كننده نوين در ساليان اخير مطرح شده است و در ابتدا خميرهاي سيماني شكننده با الياف پشم شيشه مسلح گشتند. هنگامی كه در سال 1990 تكنولوژي توليد صفحات سقفي و لوله ها ايجاد شد، الياف شيشه اي ديگري نيز تهيه گرديد و به كار رفت.

اليافهاي شيشه اي معمولي در محيط قليايي سيمان مقاوم نيستند و لذا با افزودن دي اكسيد زيركونیوم اليافهاي مقاوم در برابر اين محيط شكل گرفتند تاثير مهم الياف فولادي بر گسترش سيمانهاي مسلح در سالهای 1963 و 1964 مطرح گردید.

انواع الیاف بتن

نقش اصلي الياف با طول كوتاه پخش شده ,كنتـرل بازشـدگی و انتشـار ترك هاسـت. انواع الیاف های بتن مورد استفاده در بتن هاي سازه اي به شرح زیر میباشد. 

1-الیاف های فولادی در شکلها و ابعاد مختلف و نیز ریز الیاف ها

2-الیاف شیشه ای که در ملاتهای سیمانی فقط به عنوان الیاف مقاوم در برابر محیط قلیایی به کار میرود.

3-الیاف مصنوعی شامل پلی پرو پیلن , پلی اتیلن , پلی الفین , پلی وینیل الکل و ...

4-الیاف کربنی , قیری و پلی اکریلونیتریل

خواص الیاف های بتن

چگونگی تاثیر الیاف بر ترک خوردگی ملات سیمانی بدین صورت است که به علت وجود الیاف ترکهای جداگانه بزرگ توسط مجموعه ای متراکم از میکرو ترک ها جایگزین می شود که از دیدگاه ایمنی و دوام قابل قبول است.

الیاف های طبیعی گیاهی برای بتنهای توانمند مناسب نیستند.

الیافهای پشم شیشه به علت اثرات مخرب بر سلامت انسان و محیط زیست به طور کلی ممنوع شده و با الیاف های پلیمری جایگزین شده اند

الیاف های فولادی در بتن های سازه ای و قدرتمند مهم هستند و قلابهای انتهایی و تغییرات مختلف انجام شده بر روی شکل این الیاف سبب افزایش پیوستگی بین الیاف و ملات و افزایش تاثیر ملات میگردد  .

 اليافهاي  با سختي زياد و اليافهاي پلي پروپيلن رشته اي با طولهاي متغير از 10 تا 80 ميلي متر و قطرهاي از 0.5 تا 1.5ميلي متر در احجام بالا(0.5 تا 2 درصد) به منظور افزايش مقاومت، طاقت و نيز مقاومت در برابر ضربه و خستگي در المانهاي بتني بكار مي روند.

الياف پلي پروپيلن با مدول الاستيسيته پايين داراي دو كاربرد هستند. اين الياف در مقادير كم(1 كيلو گرم بر متر مكعب) براي كنترل تركهاي جمع شدگي بتن تازه در ساعات اوليه گيرش استفاده مي شود. در زمانهاي اوليه، مدول يانگ بتن تازه مشابه مدول يانگ اين الياف است.

اليافهاي پلي پـروپيلن در ديوارهـاي بتنـي سـاختمانهاي آپارتمـاني نيز استفاده مي شوند زيرا در مجاورت آتش و حرارتهاي بالا ذوب شده و كانالهايي را براي تخليه فشار داخلي ايجاد شده، فراهم مي كنند و تخريب سازه را به تعويق مي اندازند..

بتن چیست و شامل خصوصیاتی است ؟

بتن يكي از مهمترين مصالح ساختماني است كه استفاده از آن در همه كشور هاي دنيا رو به افزايش است. دلايل اين امر در دسترس بودن مصالح، ارزاني نسبي آنها، توليد نسبتا آسان و گستره وسيع استفاده در ساختمان ها و سازه ها مي باشد علاوه بر آن، از حدود 30 سال قبل مفهومي تحت عنوان بتن توانمند نيز مطرح شده است.اين مصالح نوين، بتني است كه خصوصياتي از آن براي كاربردها و محيط هاي خاصي توسعه يافته است. اين خصوصيات شامل مقاومت، دوام، مقاومت در برابر عوامل مهاجم خارجي، سخت شوندگي، كرنش بالا, نماي ظاهري مناسب و ... مي باشد. بطور كلي بتن هاي مدرن شكننده تر از بتنهاي نيمه اول قرن بيستم هستند و داراي مقاومت بالاتر،حرارت بيشتر هيدراسيون و معمولا دوام كمتري هستند مگر اينكه بطور ويژه اي طرح گردند. در نتيجه بتنهاي توانمند مطرح شدند كه عمدتا توسط الياف پخش شده در شكلهاي مختلف مسلح میشوند.

انواع بتن هاي اليافي توانمند

کامپوزیتهای سیمانی مهندسی (ECC) یا بتن پودری دوباره فعال شده (RPC) اسامی عمومی بتن های با مقاومت بسيار بالا هستند که در اوايل دهه 1990 در فرانسه توسعه یافت و مقاومت هاي فشاري بيش از 800 مگا پاسكال و مقاومت كششي بيش از 100 مگا پاسكال بدست آمد . در اين بتن سنگدانه هاي درشت وجود ندارد و ماكزيمم اندازه سنگدانه در آنها 0.3 ميلي متر است . براي بهبود شكل پذيري، الياف فولادي در حدود 5 درصد وزني به اين تركيب اضافه مي شوند(با طول کمتر از 3 ميلي متر) . ساير مواد تشكيل دهنده، دوده سيليسي، ريزدانه هاي كوارتزي، فوق روان كننده ها و مقادير زياد سيمان پرتلند(بيش از 1000 كيلو گرم بر متر مكعب ) مي باشند. اين مصالح تحت نام تجاري دوکتال ( ductal ) و با مقاومت فشاري 100 تا 200 مگا پاسكال براي سازه هاي پل بتني و توليد المانهاي پيش ساخته نازك، توليد شده است. يك نوع ديگر از اين بتن ها بتن BSI  است. یک بتن مسلح با الياف خود متراكم كه در آن كليه اجزا به صورت خشك با يكديگر مخلوط مي شوند.اين نوع بتن به مراقبت حرارتي و ويبره نياز ندارد و مستقيما در قالب جاي مي گيرد. بعد از 28 روز داراي مقاومت كششي مستقيم 8 تا 10 مگا پاسكال و مقاومت فشاري 150 مگا پاسكال مي شود.بتن خود تراکم (SCC) یا بتن خود تسطیح (SLC) مي توانند بدون هيچ گونه لرزش اضافي بر روي خود جريان يابند و بدون اينكه جداشدگي يا آب انداختگي اتفاق بيفتد، در قالب جاي گيرند . مقادير زياد سنگدانه هاي ريز (زير 0.125 ميلی متر )، مقادير زياد سيمان پرتلند، تركيب آب مناسب و فوق روان كننده ها اسلامپ بيش از 270 ميليمتر را براي اين نوع بتن، ايجاد مي كند.  بتن خود متراكم به آساني از ميان آرماتورهاي فولادي متراكم عبور مي كند. با اضافه كردن الياف به اين تركيب، شكل پذيري آن افزايش مي يابد. بتن خود تسطيح براي اجراي سقفهاي صنعتي بدون هيچ گونه كف سازي اضافي به كار مي رود. در بتنهاي توانمند، تركيبي از اندازه ها و مقادير مختلف الياف فولادي به شكل گيري خصوصيات ویژه ای در بتن کمک میکند که شامل کنترل ميكرو تركها، افزايش مقاومت كششي و بهبود شكل پذيري است. اضافه كردن ميكرو الياف ها تاثير زيادي بر روي مقاومت فشاري بتن دارد اما تاثير آن بر روي مقاومت كششي اندك است . الياف فولادي بلندتر به افزايش مقاومت و طاقت كمك مي كند. دوده سيليسي يك ماده پوزولاني است كه به افزايش مقاومت كمك مي كند و معمولا جايگزين 5 تا 10 درصد سيمان پرتلند مي شود تا كامپوزيتهاي توانمند شكل گيرد . افزايش تراكم و كاهش نفوذپذيري در برابر آب و ساير عوامل مخرب،زمانی که دوام بلند مدت سازه های بتنی مد نظر باشد اهميت بيشتري مي يابد . دوده سيليسي به عنوان عامل پيشگيري كننده در برابر واكنش قليايي سنگدانه ها,نفوذ يونهاي كلر و كربناسيون را كاهش مي دهد. بجاي دوده سيليسي مي توان از ساير ريزپركننده ها مثل متاكائولين استفاده نمود.

ملات مسلح با الیاف کربن (GFRM) و بتن مسلح با الياف كربن (CFRC) بخاطر مقاومت خمشي و طاقت زياد، جمع شدگي كم و خصوصيات الكتريكي نظير حساسيت به ولتاژ مورد توجه قرار گرفته اند. كاربرد الياف كربني نسبتا ارزان براي پلها و ساير سازه هاي مهندسي و نيز به عنوان نماي ساختمانها مناسب است. در مناطقي كه تاثيرات تهاجمي آب دريا و بادهاي قوي وجود دارد (ژاپن) CFRC در المانهاي سازه اي پلها بكار مي رود زيرا دوام آن از الياف فولادي بيشتر است.

بتن الیافی نفوذ ناپذیر با ملات (SIFCON) يك كامپوزيت قوي است كه در آن مقادير زياد الياف فولادي با فناوري خاصي بكار برده شده است . ابتدا الياف ها در قالب قرار مي گيرند و سپس مجموعه اين الياف با ملات سيماني كه بين آنها نفوذ مي كند گرفته مي شود.حجم الياف مصرفي بين 8 تا 12 درصد و حتي گاهي بالاتر است و طول آنها نيز مي تواند بين 100 تا 200 ميليمتر باشد.  ملات سيماني از ماسه ریز دانه، سنگدانه هاي بسيار كوچك و ساير مواد افزودني مثل خاكستر بادي و سيليكا فوم تشكيل مي شود رواني زياد اين ملا ت براي نفوذ مناسب در مجموعه متراكم الياف در قالب ضروري است. مقاومت زياد در برابر بارهاي ضربه اي از ويژگي هاي ممتاز اين مصالح است. هنگامي كه الياف ساده با شبكه هاي بافته شده جايگزين گردد، از نام SIMCON براي اين مصالح استفاده مي شود ( بتن گسترده نفوذپذير با ملات).كاربرد عمده اين مصالح در روسازيهاي تحت بارگذاري سنگين، محفظه هاي ضد تروريستي و ديوار خزانه بانكها است . البته هزينه در اين موارد سنگين است.

بتن متخلخل چیست

بتن متخلخل یک واژه است و طبق تعریف، ماده ای است با اسلامپ صفر که اجازه می دهد آب از آن عبور کند منابع آب زیرزمینی را تغذیه کند و مواد تشکیل دهنده آن سیمان پرتلند، سنگدانه درشت، مقدار کم یا فاقد ریزدانه،آب و مواد افزودنی می باشد. این عناصر در نهایت بتن سخت شده با حفرات مرتبط را تولید می کنند. طول عمر خدمت دهی روسازی متخلخل حاوی سنگدانه های درشت، حدودا 50-30 % بیش تر از روسازی معمولی است . دانه بندی و اندازه سنگدانه های درشت، نسبت آب به مواد سیمانی و میزان تراکم، بر اندازه حفرات اثر میگذارند و معمولا 8-2 میلیمتر هستند. معمولا برای ساخت بتن متخلخل از درشت دانه های با اندازه یکسان استفاده می شود که میتوان به راحتی به درصد حفرات بیش از 15 %رسید. این طرح های اختلاط عمدتا دارای نفوذپذیری بالا و مقاومت ناکافی می باشند. اندازه سنگدانه، دانه بندی و مقدار سنگدانه مصرفی در مخلوط بتن متخلخل، همگی از عوامل تاثیر گذار بر مقاومت فشاری بدست آمده می باشند. افزایش مقدار خمیر سیمان به معنای افزایش مقاومت کلی مخلوط بتن متخلخل می باشد. افزایش در سطح خمیر سیمان، می تواند به راحتی از طریق استفاده از سنگدانه ریز بدست آید. با استفاده از سنگدانه ریز، سطح مخصوص سنگدانه ها بیش تر شده و خمیر سیمان سطح گسترده تری از سنگدانه ها را پوشش می دهد. نتایج نشان داد که نسبت آب به سیمان بهینه 0.32 تا 0.34 می باشد. مشخصات خمیر سیمان در بتن متخلخل تنوع گسترده ای نسبت به بتن معمولی دارد. خمیر سیمان استفاده شده در بتن متخلخل باید چسبندگی و عدم روانی بالایی داشته باشد.

کاربرد بتن متخلخل

روسازی بتن متخلخل . نقش اساسی در کنترل کیفیت آب و مدیریت رواناب حاصل از بارندگی ایفا می کند. محققان دریافته اند که رواناب اثرات بالقوه ای بر منابع آبهای سطحی و زیرزمینی دارد. همراه با توسعه شهرنشینی، سطوح نفوذناپذیر افزایش پیدا می کند و در نتیجه ی آن حجم رواناب افزایش پیدا می کند و منجر به تشکیل سیلاب و فرسایش لبه ی معابر می گردد. روسازی بتن متخلخل علاوه بر کاهش اثرات ناشی از گسترش سطوح نفوذ ناپذیر از طریق کاهش میزان رواناب، به حفظ منابع آبی موجود کمک می کند مهمتر از همه، از دیدگاه مهندسان راه و حمل و نقل، کاهش میزان رواناب می تواند سطح ایمنی معابر را افزایش دهد علاوه بر این، روسازی بتن متخلخل دارای چندی ویژگی سودمند دیگر نظیر کاهش آلودگی صوتی، کاهش گرما، حفظ اکوسیستم محلی، تقویت ذخایر آب زیرزمینی و حفظ رشد درختان می باشد. همچنین نفوذپذیری مناسب روسازی متخلخل می تواند نیاز به سیستم های پر هزینه مدیریت رواناب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. از سویی روسازی بتن متخلخل می تواند پتانسیل بروز برخی مشکلات قانونی برای یک مالک یا سازنده، را با کاهش نیاز به حوضچه رواناب و ایمنی متعاقب آن، نظیر غرق شدن و غیره، کاهش دهد. امروزه، بسیاری از مکان های سرتاسر دنیا، بارندگی و در نتیجه شکل گیری حوض های آب را تجربه کرده اند. این ناشی از اثر توامان افزایش نرخ بارندگی و کاهش نفوذپذیری سطوح نواحی شهری می باشد. برای حل این مشکل،باید مشکلات مهم زیست محیطی رخ داده پیرامون مناطق مسکونی کاهش پیدا کند. با بکارگیری رویکردهای متفاوت، می توان به استانداردهای جدیدی از آژانس حمایت از محیط زیست دست پیدا کرد. پدیده شهری سازی، به دلیل افزایش نفوذ ناپذیری، میزان رواناب را افزایش می دهد و به طور خاص، تغذیه ی ذخایر آب زیرزمینی را تحت تاثیر قرار می دهد. به منظور حفظ اندازه و کیفیت تغذیه ی ذخایر آب، سطوح نفوذ ناپذیر باید کنترل شوند. روسازی متخلخل می تواند نرخ طبیعی نفوذپذیری هیدرولوژیکی را در زمین های توسعه یافته حفظ کند. این یک تکنولوژی پایدار و دوستدار محیط زیست می باشد و برای معابر با حجم ترافیک کم قابل استفاده است (نظیر پارکینگ بدون سقف، خیابان با ترافیک سبک و پیاده رو ها). 

گروت ها به عنوان یک ماده مستقل و نیز به عنوان یک ماده ی تعمیر بتن کارآمد هستند. از گروت به دلیل مقاومت بالا تر از بتن معمول و همچنین خواصی نظیر توانایی کنترل بارهای دینامیکی ، قابلیت انبساط در نوع پایه سیمانی ، به عنوان پر کننده زیر صفحات و بیس پلیت های ستونهای فلزی ، پمپ ها و جک ها و دستگاههای پرس و فن ها و روترهای سانتریفیوژ استفاده می شود. ترکیب گروت و ترمیم کننده الیاف دار برای سطوح ترمیم با مساحت ها یا عمق زیاد اقتصادی بوده و صدمه ای به عملیات ترمیم وارد نمی کند. به عنوان پر کننده ی حفرات میان بولت ها ترکیب گروت و چسب بتن ایده آل است. 

الف-گروت پایه سیمانی

استاندارد گروت پایه سیمانی ASTM C1107 است. بر این اساس انتظار می رود مقاومت فشاری گروت در بازه ی 5 تا 7 روز به 450 تا 550 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع رسیده و این عدد در 28 روز به 800 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نزدیک شود( در استاندارد BS تا 1000 نیز گفته می شود). به این گروت ، گروت تیپ G2 نیز گفته می شود. نمونه گیری از گروت در قالب های 3تایی و در ابعاد 5×5×5 سانتیمتر (برای نمونه های سیمانی که به صورت ریزدانه یا پودر هستند – مشابه ترمیم کننده های بتن-از این ابعاد استفاده می شود) و به صورت روان ، نیمه خشک و کم آب نمونه گیری می شود. وزن مخصوص بسته به مصرف آب برای محاسبه در زیر بیس پلیت ها بین 1800 تا 2200 کیلوگرم در متر مکعب است. در مبحث نهم مقررات ملی اشاره ای به عدد مشخص برای مقاومت فشاری بتن نشده و تنها به این جمله بسنده شده که کمی بالاتر از مقاومت بتن فونداسیون باشد. به دلیل وجود افزودنی منبسط کننده که در فصل اول به آن اشاره شد، گروت تا 3/0 درصد ازدیاد حجم دارد و این کمک می کند در زمان عمل آوری زیر صفحه و استراکچر یا شاسی فلزی کاملا پر شده و اصطلاحا لق نمی زند.

طریقه مصرف گروت (گروت ریزی) :

گروتی مناسب است که دارای خاصیت غیر انقباضی(non-shrink ) و مقاومت بسیار بالا می باشد. MTO FLOW 2500 فضای خالی زیر بیس پلیت و فونداسیون را تراز می کند. بنابراین قبل از نصب اسکلت، تراز بودن بیس پلیت باید توسط دوربین و نقشه بردار تایید گردد.همچنین بهتر است که قالب از دو طرف روبروی هم فاصله بیشتری با لبه صفحه فلزی داشته باشد تا در هنگام گروت ریزی هوا از سمت دیگر خارج شود . ضربه های کوچک به قالب و پلیت برای خارج شدن هوا بی تاثیر نیست.  در صفحاتی با ابعاد بزرگ باید از زنجیر کشی استفاده کرد ، یعنی یک زنجیر کوچک از فضای گروت ریزی ( مثلا در طول بیس پلیت) وارد شده و از طرف دیگر خارج می شود و به وسیله دو نفر به حالت طناب کشی به طرفین کشیده شده و نقش ویبره را بازی می کند.

 مقدار مصرف گروت در زمان گروت ریزی :

از 3 ساعت قبل از گروت ریزی باید سطوح بتنی را کاملا غرقاب کرد ( تا تشنگی بتن ، شیره گروت را جذب نکند)و در زمان گروت ریزی بهتر است آب اضافی را از روی سطح، خشک نمود. صفحات و شاسی فلزی تجهیزی که قرار است زیر آنها گروت ریزی انجام شود ، باید از هر گونه آلودگی پاک شده و بر روی آنها سوراخ هایی برای خروج هوا قرار داده شود . محل گروت ریزی باید به نحوی قالب بندی شده باشد که نشت رطوبت در آن اتفاق نیفتد . MTOFLOW 2500 گروت پایه سیمانی تیپ 2 شرکت کلینیک بتن ایران در بسته بندی 25 کیلویی و آماده مصرف عرضه شده و از 4 لیتر در حالت خمیری تا 6 لیتر در حالت روان به ازای هر کیسه آب مصرف می نماید.ابتدا باید آب را داخل ظرف مناسب ریخته و پودر را کم کم اضافه کرده و با یک میکسر مکانیکی، اختلاط را به مدت 5 دقیقه انجام داد. گروت ریزی تا  15 دقیقه پس از اختلاط انجام می گیرد. زمانی که ضخامت مقطع گروت ریزی کمتر از 15 سانتی متر باشد می توان در یک مرحله گروت ریزی کرد ولی برای ضخامت های بیشتر باید از سنگدان های با قطر 15 میلیمتر استفاده نمود تا ترک خوردگی ناشی از هیدراتاسیون کنترل گردد .

گروت ریزی باید بدون قطع و پیوسته انجام پذیرد ، لذا  قبل از انجام عملیات گروت ریزی می بایست حجم لازم و میزان مصرف محاسبه و تامین گردد. برای عمل آوری گروت 3 روز اسپری آب و همچنین محافظت با گونی خیس و مرطوب لازم است . در هوای گرم، گروت قبل از آماده سازی در هوای خنک قرار گیرد و بعد استفاده شود. خنک کردن ابزار گروت ریزی بسیار مهم است . گروت ریزی در ساعات گرم توصیه نمی شود. همینطور بهتر است بار گذاری بعد از 72 از عملیات گروت ریزی باشد.

میزان مصرف گروت بر اساس تعداد صفحه ستون :

گروت ( کیلوگرم)=2000(وزن مخصوص)×تعداد صفحه ها× مساحت یک صفحه( متر مربع)× ضخامت گروت ریزی ( متر )

ب- گروت اپوکسی

محصول سه جزئی شامل رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین و پودر سیلیسی است . مقاومت فشاری و کششی بالا ( تا 1100 کیلوگرم بر سانتیمتر تحمل فشار و 120 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تحمل کشش) باعث شده تا تاب خوبی در برابر فشارهای دینامیکی و نیروهای خمشی – برشی داشته باشد. این ترکیب به سهولت اجرا شده و در محل نصب به سرعت سخت می شود. بنابراین در اورهال و تعمیرات با مدت زمان کوتاه و فشرده قابل استفاده است. گروت اپوکسی MTOFLOW 650 علاوه بر این ، برای انکراژ و کاشت بولت تجهیزات صنعتی مانند کمپرسورها ، پمپ ها ، سوپر فن ها و استراکچرهایی که متحمل بار دینامیکی می شوند مناسب است. این محصول تیپ G3 ( G3 type ) بوده و البته در صورت سفارش کارفرما می تواند از سنگدانه هایی با قطر کوچکتر نیز تولید گردد. بسته بندی محصول شامل 16 کیلوگرم پودر، 3 کیلوگرم رزین اپوکسی و 1 کیلوگرم هادنر بوده ، که این ترکیب برای گروت ریزی مساحت 1 متر مربع به ضخامت 1 سانتیمتر مناسب است.

باید توجه داشت پیش از ترکیب این مواد محل گروت ریزی آماده شده و به دلیل چسبندگی زیاد گروت ، قالب ها با روغن آزاد کننده قالب مثل MTOOIL 450 آغشته شود. اشتعال زا بودن رزین و هادنر اپوکسی اهمیت عدم انجام عملیات برش گرم یا جوشکاری و همینطور کشیدن سیگار را در محل گروت ریزی را دو چندان می کند. هنگام ترکیب ، واکنش رزین و هاردنر حرارت زاست و این طبیعی است ، اما چون این حرارت در احجام ترکیب بزرگ به اشتعال منجر می گردد ، بهتر است ترکیب رزین و هادنر در حجم خیلی بزرگ صورت نگیرد.

طریقه ترکیب گروت اپوکسی به این صورت است که ابتدا رزین با هادنر مخلوط شده و میکس می گردد، سپس پودر به نحوی که حبس هوا صورت نگیرد ترکیب شده و مجددا ترکیب مذکور به هم خورده تا ژل و ملات روان یک دستی حاصل گردد.

در ویکی پدیا و زیر تعریف بتن آمده است :

«بِتُن (به فرانسوی: Béton) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم‌کننده‌های مختلف استفاده شود. گاهی اوقات برای عوض کردن بعضی از خواص بتن، هنگام مخلوط کردن مواد، مقدار مواد افزودنی به آن اضافه می‌گردد. بتنی که تازه درست شده باشد شکل آن به صورت خمیری می‌باشد و بعد از این‌که در قالب ریخته شود، شکل قالب مشخص شده را به خود گرفته و بعد از مدت مشخصی، سفت شده و مقاومت مورد نیاز را کسب می‌کند.»

با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی‌های فراوان، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه‌ای داشته‌ است، در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها (مانند سرباره کوره ،دوده سیلیسی و میکروسیلیس MICROSILICA FUME و ژل میکروسیلیس حاوی الیاف و میکروسیلیس و روان کننده با کد محصول MTO MIX 4500 که در آیین نامه بتن ایران « آبا» به آنها اشاره شده)، سولفورها، پلیمرها به منظور افزایش کشسانی و انعطاف( مانند چسب بتن بر پایه ی لاتکس با کد محصول MTO BOND 2200 )، الیافهای مختلف ( فلزی، پلیمری مانند الیاف پلی پروپیلن یا به اختصار PP و کو پلیمر ها) و افزودنیهای متفاوتی ( مانند روانسازهای بتن رجوع کنید به مشخصات فنی MTO PLAST D130، کاهنده ی نسبت آب به سیمان مانند ابر روان کننده های پایه ی نفتالین مثل MTO CRETE N540 و پایه کربوکسیلات MTO BUILD D10، کندگیر و زودگیر کننده، ضد یخ با مشخصات فنی محصول MTO-ANTIFREEZE ) هستند، تولید می‌شوند.

بتن از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی های بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین می‌توان بتن به‌طورکلی محصولی است که از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگ‌دانه‌های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می‌شود و دارای ویژگی‌های خاص است. در دسترس بودن مصالح آن ( منابع طبیعی کافی شامل سنگدانه ، آب و ترکیبات تشکیل دهنده سیمان برای تولید این محصول در دسترس است )، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت‌وسازهای فراوان سازه‌های بتنی چون ساختمان‌ها، سازه‌ها، سدها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده‌است. اما این نقش باعث شده تا بسته به حجم استفاده ی بتن ، مسئله دوام بتن در محیط‌های مختلف مورد توجه قرار گیرد . مشاهده خرابی‌هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن‌ها ( مانند سیکل ذوب و انجماد، حمله های کلرایدی یا سولفاتی، واکنش قلیایی، خوردگی با اسید یا آب دریا، کربوناتاسیون و نفوذ پذیری در برابر آب ) در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار محققان را به سمت طراحی بتن‌هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده ‌است و در نتیجه بعضی کشورها دستورالعمل‌ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا، توانمند و پایا تهیه کرده اند و طراحان و مجریان ملزم به رعایت این دستورالعمل‌ها گشته‌اند.

خواص بتن

الف - خواص ظاهری بتن

بتن خاکستری رنگ بوده و دارای شکل خاصی نمی‌باشد و همچنین به سادگی به شکل قالب خود درمی آید. همچنین معمولاً دارای بافت نیست و بدون بو می‌باشد.

ب- خواص فیزیکی و مکانیکی بتن

۱)وزن مخصوص بتن

وزن بتن بیشتر به نوع دانه‌های آن و تراکم قطعه بستگی دارد، هر چه دانه‌های سنگی سبک‌تر باشند قطعه سبک‌تر و تاب مکانیکی کمتری را از خود بروز می‌دهد. برعکس بتنی که دارای دانه‌های سنگی سنگین تر و متراکم‌تری باشد، قطعه‌ای وزین‌تر با تحمل بیشتر ارائه می‌دهد. اما به‌طورکلی وزن مخصوص بتن دردامنه‌ای به وسعت ۳۰۰ –۵۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب در نوسان است. باید توجه داشت وزن مخصوص بتن سازه ای در ایران به طور متوسط 2400 کیلوگرم بر متر مکعب است.

۲)تخلخل در بتن

میزان تخلخل بین ۸ تا ۲۵ درصد در محاسبات در نظر گرفته می‌شود که با بالا رفتن آن، قطعه ی بتنی خواصی همچون مقاومت در برابر یخبندان ( به دلیل قرار گرفتن آب در حفره های موجود در بتن و یخ زدگی در اثر کاهش حرارت و انبساط آب در فضای بسته ی حفره و همچنین مقاومت کششی کم بتن، بتن ترک خورده و با افزایش دما و آب شدن مجدد یخ ، آب به نقاط ترک خورده سرایت کرده و این چرخه که « سیکل ذوب انجماد » نامیده می شود اثرات مخرب بر بتن بر جای خواهد گذارد ( شایان ذکر است به منظور کاهش تاثیر سیکل ذوب و انجماد می توان این محصولات را به بتن اضافه کرد : 1) پودر میکروسیلیس MICROSILICA FUME به عنوان فیلتر و پر کننده ی حفرات مویینه 2) استفاده از هوا زا MTOAIR 220 به منظور تولید حباب هوا در بتن که به عنوان پیاله ی نگهداری آب با عدم امکان ترک خوردگی در وقت یخ زدن و 3) الیاف PP به منظور کاهش ترک سطحی و کانال باز در سطح بتن و امکان نفوذ پذیری آب در جسم بتن استفاده نمود . او مقاومت فشاری  را به علت عدم پیوستگی مناسب از دست می‌دهد و در عوض ضریب هدایت حرارت و صدا  را کاهش می‌دهد.(عایق می شود).

3)مقاومت فشاری

مقاومت در مقابل فشار در حقیقت نشان‌دهندهی مرغوبیت بتن است. میزان آن به‌ وسیله ی آزمایش فشاری روی نمونه‌های استوانه‌ای ( نسبت قطر به ارتفاع 2:1 مثلا 10×20 ) و مکعبی ( 15×15×15 سانتیمتر ) پس از یک دوره زمانی مشخص می‌شود. نیروی فشاری قائم است و بر روی سطوح فوقانی و تحتانی که کاملاً مسطح و صاف‌شده‌اند، وارد می‌شود. حد مقاومت زمانی است که نمونه خرد و ازهم‌گسیخته شود. معمولاً مقاومت بتن پس از ۲۸ روز از ساخت ملاک محاسبات قرار می‌گیرد. در بعضی از کشورها مقاومت بتن زا پس از ۹۰ روز ملاک عمل قرار می‌دهند. آنچه مسلم است اینکه مقاومت فشاری نسبت به سن بتن افزایش می‌یابد.

در بتن هایی با قابلیت مقاومت فشاری بالا ، علاوه بر افزایش مقدار سیمان ، با استفاده از کاهش نسبت آب به سیمان یا همان نسبت W/C با استفاده از افزودنی های بتن توانندی مانند MTO BUILD D10  تا 5/0 درصد وزن سیمان مصرفی و ژل میکروسیلیس 5 درصد MTO MIX4500 انتظار افزایش تا 25 درصدی مقاومت طراحی را داشت.

نسبت عیار سیمان با مقاومت فشاری مکعبی و استوانه ای

تفاوت مقاومت فشاری 28 روزه مکعبی با نمونه ی استوانه ای تقریبا 40 واحد است یعنی اگر بتنی با عیار 350 داشته باشیم با کسر کردن 100 واحد به عدد 250 کیلوگرم بر سانتیمتر متر مربع برای مقاومت فشاری نمونه ی مکعبی می رسیم و با کم کردن 40 واحد دیگر می توان گفت این بتن بر اساس نمونه ی استوانه ای مقاومت فشاری 210  کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را داراست.

4)مقاومت کششی بتن

مقاومت کششی بتن بسیار کم و مقدار آن در حدود ۱۰ تا ۱۲ درصد  مقاومت فشاری آن است، ولی در بتن مسلح وجود فولاد مانع از تقلیل حجم بتن در اثر انقباض ناشی از خودگیری می‌شود. براثر انقباض دوران خودگیری ترک‌هایی ریز در بتن ایجاد می‌شود که خود باعث خواهد شد تا مقاومت کششی به صفر برسد.

5)مقاومت بتن در برابر نیروی برشی

تعیین این مقاومت از طریق آزمایش مستقیم معمول نیست، بلکه از طریق محاسبات به دست می‌آید. مقدار آن در حدود 5/1 تا 2 برابر مقاومت کششی مقطع بتنی است.

ج- مواجهه مواد شیمیایی با بتن

۱)اثر اسیدها بر روی بتن

به دلیل قلیایی بودن ( عدد PH بین 11 تا 13 ) بتن  در مواجه با اسید ها ضعیف عمل می کند . اثر اسیدها بر روی بتن سخت شده، تبدیل تمام یا قسمتی از بتن به ترکیبات کلسیم است و آن شامل تبدیل هیدروکسید کلسیم به سیلیکات کلسیم هیدراته و آلومینات کلسیم هیدراته به نمک‌های کلسیم اسید مربوطه است. در شرایط مرطوب SO2 و CO2 و دیگر بخارات اسیدی موجود در هوا نیز از طریق تحلیل قسمتی از سیمان سخت شده و انتقال آن به بیرون از سطح بتن و نهایتاً جا گذاشتن یک تو دهی نرم و خمیری شکل تأثیر می‌گذارند. این نوع حمله بیشتر در نواحی صنعتی ( جاهایی که نشت اسید وجود دارد مثل محل های انبار کردن اسید ، عبور لوله ها و تانک های اسید ، پمپ های تزریق اسید و مخازن ذخیره اسید یا پسماند ها و فاضلاب های اسیدی که پوشش و کتینگ محافظ شیمیایی مانند اپوکسی ها و پلی یورتان ها و پلی یورا ها با کد های شناسایی MTO FLLOR 802 و MTOFLOOR 804 بر روی بتن اعمال نشده است) رخ می‌دهد و خسارات چشمگیری به بتن وارد می‌سازد.

۲)اثر مواد قلیایی و بازها بر روی بتن

محلول‌های رقیق (۱۰ درصد) سودیا پتاس بر روی بتنی که از سیمان پرتلند با مصالح سنگی مقاوم در مقابل محلول‌های قلیایی تهیه گردیده‌است، اثر ندارند. در واحدهای تولید مواد شیمیایی که بتن مستقیماً در معرض سود قرار می‌گیرد صدمات جدی به آن وارد می‌شود.

انواع بتن

بتن‌ انواع مختلفی دارد. مانند بتن با مقاومت بالا ، بتن با اسلمپ صفر یا پرسی، بتن غلتکی یا اسلمپ پایین ، بتن های خود متراکم، بتن پیش آکنده ، بتن مناسب برای دریا یا ترمی، بتن های سبک ( اتوکلاو ACC و اسفنجی و فوم بتن )، بتن الیافی ( ویژه ی کف سازی انبار ها، پیوینگ یا پیاده روها و محیط های صنعتی )، بتن ضد سایش مخصوص کف سازی صنعتی ( با پودر سخت کننده بتن با مشخصات فنی MTO TOP900 یا سنگدانه ها و ملات های سخت ) بتن نظافتی یا بتن مگر .

مواد تشکیل دهنده بتن

۱)سیمان (Cement)

سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس با نسبت معین و گرما دهی آن به منظور جداسازی اکسید کربن و ترکیب کردن سیلیس و رس به نحوی که به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند تولید می گردد . پس از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آن‌ها با کمی سنگ گچ، سیمان به دست می آید.

اثر سیمان بر مقاومت بتن

با فرض ثابت بودن عوامل مؤثر دیگر، سیمان از طرق زیر بر روی  مقاومت بتن تاثیر گذار است:

 الف- مقدار سیمان (عیار سیمان)

به میزان مصرف سیمان بر حسب کیلوگرم در هر متر مکعب بتن یا ملات سیمانی ، عیار سیمان گفته می شود. به عنوان مثال اگر بتنی با عیار 350 ساخته شود ، یعنی در هر متر مکعب بتن 350 کیلو سیمان مصرف شده است.

کمترین سیمانی که در ساختن بتن مصرف می‌شود باید به اندازه‌ای باشد که دوغاب آن رویه ی دانه‌های سنگی را اندود کند . در ساخت بتن نظافتی ( بتن مگر ) مقدار سیمان 150 تا 200 کیلوگرم است . برای ملات معمولی که بین آجرها ، پشت سنگ و به منظور شاتکریت یا پلاستر و اندود دیوار استفاده می شود 200 تا 250 کیلوگرم سیمان در هر متر مکعب مصرف می شود و برای بتن باربر از 300 کیلوگرم به بالا استفاده می شود. عیار بتن معمول در ساخت و ساز در ایران 350 است.  

بیشترین سیمان در ساختن بتن باید به اندازه‌ای باشد که نه تنها حالت اول را حفظ کند بلکه فضاهای خالی استخوان بندی سنگی را هم پر کند. با مصرف کمتر از حالت اول باعث عدم چسبندگی میان دانه‌های سنگی و در نتیجه سقوط تاب مکانیکی قطعه می‌شود. مصرف بیشتر سیمان بدون آنکه مقاومت فشاری قطعه ی بتنی افزایش یابد، باعث می شود تا از صرفه ی اقتصادی کاسته می‌شود. با افزایش مقدار سیمان مقاومت فشاری و ضریب الاستیسیته ی آن نیز افزایش می‌یابد.

  ب- انواع سیمان مورد استفاده برای ساخت بتن

سیمان های موجود در 5 تیپ یا رده دسته بندی می شوند . سیمان تیپ 2 پرکاربرد ترین سیمان برای ساخت بتن است . برخی تیپ ها زودگیر و برخی انجام عمل هیدراتاسیون را به تاخیر می اندازند. تیپ 5 را سیمان آنتی سولفات نیز نام گذاری کرده اند و در ساخت بتن برای محیط های خورنده ( حاوی سولفور و شرایط اسیدی یا دارای یون کلر و در مجاورت دریا ) به کار می رود. باید توجه داشت استفاده از سیمان تیپ 5 در شرایطی که مقدار فسفات موجود در خاک از عدد معینی بیشتر باشد، خود عاملی بر افزایش خوردگی است. لذا به طور کلی استفاده از تیپ 2 سیمان و ترکیبات پوزولانی مانند میکروسیلیس یا ژل میکروسیلیس در محیط های خورنده به صورت عمومی موثرتر است.

۲)آب (Water)
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.(potable)  البته ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون‌های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن‌سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که PH (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند. 

مقدار آب مصرفی و نسبت آب به سیمان

مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجه آن کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است. در آیین نامه بتن ایران عدد اسلمپ ( روانی بتن بر حسب سانتیمتر بر اساس آزمایش اسلمپ ) را بدون افزودنی حداکثر 8 معرفی کرده و عدد بالاتر به معنای آب اضافی در بتن است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگ‌دانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگ‌دانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است. به این معنی که اگر سنگدانه ها بیش از حد ریز باشند سطح موثر جذب رطوبت آن بالاست و در نتیجه آب بیشتری مورد نیاز است . استفاده از الیاف و یا سوپر جاذب هایی مانند میکروسیلیس هم میزان آب مصرفی را افزایش می دهد. تیز گوشه بودن سنگدانه ها هم بر افزایش مقدار آب مصرفی بتن تاثیر مستقیم دارد.

عمل آوری بتن یا کیورینگ

با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت نسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد فرایند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایق کاری موقت ( استفاده از مواد کیورینگ از پیش تولید شده بر پایه ی سیلیکون – رجوع کنید به مشخصات فنی MTO CURE D550 )، پاشش آب یا تولید بخار ( معمولا در کارخانه ساخت قطعات بتنی پیش ساخته و پریکست های بتنی با ضخامت کم که در ساخت آنها از فوق روانکننده بر پایه ی پلی کربوکسیلیک مثل MTO BUILD D10 استفاده شده است ) صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

تاثیر آب بر مقاومت بتن

تغییر مقدار آب باعث تغییرات مقاومت در بتن می‌گردد. علاوه بر املاح همراه با آب و سختی آن که در بخش مربوط به سیمان در مورد آن بحث شد، عوامل زیر بر مقدار آب در بتن موثرند:

• ·          غلظت بتن مورد نیاز (نسبت آب به سیمان)
• ·          درشتی یا ریزی مصالح سنگی مورد مصرف ( سطح موثر جذب آب به این پارامتر بستگی دارد)
• ·           نمناکی مصالح سنگی مورد مصرف ( ضریب جذب و نفوذ آب یا تشنگی مصالح )
• ·           شکل مصالح سنگی مورد نیاز و زبری سطح آن‌ها ( نسبت تیز گوشه به گرد گوشه سنگدانه ها )
• ·          گرما و خشکی هوا در هنگام ساخت و بتن ریزی ( درجه حرارت استاندارد بتن ریزی بین 5 تا 40 درجه سانتیگراد است)
• ·          مقدارسیمان مورد مصرف ( عیار سیمان)
• ·          نوع و شکل قالب و مقطع بتن ریزی  (چوبی یا فلزی یا تراکم میلگرد تاثیر مستقیم بر زمان بتن ریزی دارد)

به صورت استاندارد نسبت آب در بتن بر اساس سیمان 40% در نظر گرفته می شود.

هیدراتاسیون سیمان و بتن

تركيب شيميایي سيمان با آب را هيدراتاسيون سيمان مي نامند. بلافاصله پس از مخلوط شدن سيمان با آب، خميري تشكيل مي شود كه در آن حفره هاي واقع بين ذرات سيمان مرتبط با يكديگرند و بوسيله آب پرشده اند. اين آب كه داراي حالت نسبتا پخش شده ايست بنام آب موئين موسوم است.

حرارت هيدراتاسيون

ميزان حرارت آزاد شده در اثر هيدراتاسيون سيمان (واكنش سيمان با آب) يكي از خصوصيات سيمان است كه در انتخاب نوع سيمان براي كارهاي گوناگون مؤثر است.

حرارت هيدراتاسيون پرتلند پوزولاني  ( سیمان تیپ 5 ) بسيار پايين تر از سيمانهاي پرتلند معمولي است و لذا در بتن ريزيهاي حجيم همچون سد سازي ها كاربرد دارند. اما در زمستان كه خطر يخ زدگي وجود دارد نبايد از آنها استفاده كرد. ( به دلیل وجود آب اشباع در بتن و کند شدن فرآیند گیرش اولیه )همچنين مقاومت آنها تا پيش از يك سال كمتر از مقاومت سيمانهاي عادي مي‌باشد لذا از سيمانهاي پرتلند پوزولاني در قسمت هايي كه نياز به كسب مقاومت سريع است نمي‌توان استفاده كرد.

۳)سنگدانه‌ها (Aggregates)

سنگدانه‌ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن‌ها در عملکرد بتن تأثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً به وسیله هوازدگی و فرسایش یا به‌طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند. ( کریشن کارخانه ی تامین مصالح برای هر واحد بچینگ ( کارخانه تولید بتن ) است ).  البته این مطلب نباید در مورد سنگدانه‌ها فراموش شود. سطح سنگدانه‌های اگر آغشته به گل و لای باشد باید سطح آن تمیز شود حتی الامکان باید شسته شود .« ارزش ماسه ای SE » یک ضریب تعیین میزان خاک آلودگی مصالح ، به خصوص ماسه ( ابعاد زیر 8/3 اینچ ) می باشد .

اندازه دانه‌های سنگی

بتن عموماً از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطر آن بین ۱۰ میلی‌متر و۵۰ میلی‌متر ( در بتن معمول در ایران متوسط سایز مصالح سنگی 4/3 اینچ یا 19 میلیمتر ) می‌باشد ساخته می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به‌طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی‌متر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک ۴٫۷۵ میلی‌متری یا نمره چهار مشخص می‌گردد.

طبقه‌بندی براساس شکل ظاهری

در استاندارد ASTM سنگ‌ها از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شده‌اند: کاملاً گرد گوشه، گرد گوشه، نسبتاً گرد گوشه، نسبتاً تیز گوشه و تیز گوشه.

تأثیر سنگدانه‌ها بر مقاومت بتن

سنگدانه‌های بتن باید جوری دانه بندی شوند که استخوان‌بندی آن تو پر و دارای کمترین جای خالی و بیشترین وزن فضایی شود (وزن فضایی بیش از 1500 کیلوگرم در مترمکعب داشته باشد). این دانه‌ها باید طوری مخلوط گردند که همواره فضای خالی به مقدار حداقل کاهش یابد، به‌طوری‌که کمترین مقدار سیمان مورد مصرف قرار گیرد. برای این منظور دانه بندی باید خوب و پیوسته باشد. نباید لای و ذرات رسی همراه با ماسه ی طبیعی بیش از ۳ درصد حجم آن باشد. نمک‌های گوناگون نیز به بتن آسیب می‌رسانند و از دوام و مقاومت آن می‌کاهند. برای جلوگیری از این مسئله قبل از مصرف دانه‌های سنگی آن‌ها را با آب تمیز به خوبی شستشو می‌دهند. ( واژه ی ماسه ی 2 بار شسته از اینجا می آید) این عمل نبایستی باعث جداشدن دانه‌های ریز از دانه‌های درشت تر و در نتیجه به هم خوردن پیوستگی دانه‌های سنگی شود. از جمله اضافات همراه بادانه‌های سنگی که باعث اختلال در خودگیری بتن می‌شوند، علاوه بر خاک رس می‌توان از قلیایی‌ها، سنگ‌های گوگردی و اجسام نباتی و آلی نام برد. دانه‌های سنگی یخ زده را بایستی پیش از مصرف گرم نمود تا قابل مصرف شوند.

روش های مقاوم سازی و تقویت سازه بتنی

همانطور که قبلا اشاره شد ، هنگامی که مقاومت سازه ی بتنی زیر مقدار تعیین شده در طراحی باشد ( دقیق تر اینکه با حذف ضریب های اطمینان، رده ی مقاومتی بتن باربر از عدد طراحی شده 15 درصد – یا بیشتر- پایینتر باشد) و این اعداد از طریق آزمون های مخرب یا غیر مخرب از بتن سخت به دست آمده و مورد اطمینان باشند. همینطور به دلایلی چون تغییر کاربری یک سازه ی بتنی و افزایش بارهای لرزه ای و دینامیکی یا قرار گرفتن در طرح توسعه بخشی از کارخانه، نیروگاه یا پالایشگاه، یا پایین آمدن مقاومت بتن به دلیل اجرای نامناسب بتن ریزی، یخ زدگی، فرسایش و خوردگی و هزینه بر بودن ساخت مجدد باعث می شود سازه نیازمند تعمیراتی پیشرفته تر و دقیق تر از ترمیم بتن باشد.

هرچند عدد مقاومت بتن موجود و صعوبت کار ، هزینه و زمان اجرا در تعیین روش مقاوم سازی سازه های بتنی موثر است ، اما به طور کلی بازگرداندن مقاومت سازه به نحوی که منظور و خواسته کارفرما را تامین نماید ، به روشهای زیر صورت می گیرد:

الف – انجام عملیات مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP (fiber reinforced polymer)

ب- انجام عملیات مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی ( غلاف بتنی)

ج- انجام عملیات مقاوم سازی به روش تسمه یا ژاکت فلزی ( غلاف فلزی)

بدیهی است هر کدام از این روش های مذکور دارای خواص و ویژگی هایی هستند که به تناسب موقعیت ، برتری و مزیت نسبی بر دیگر متد ها خواهند داشت و چه بسا در بعضی از پروژه ها، نیاز به اجرای ترکیبی از 2 یا 3 روش کلی ذکر شده وجود داشته باشد.

هر کدام از این روشها، مستلزم آگاهی و شناخت از طیف وسیعی از استانداردها و مواد و ابزار و مهارت فنی در اجرای تکنیک های ویژه عمرانی از قبیل کاشت آرماتور و بولت، انکراژ، اجرای اوپنینگ و کرگیری و برش بتن، ساب و اسکرابینگ سطوح بتنی ، تقویت شبکه فولادی و آرماتور بندی ، زهکشی و شاتکریت خواهد بود که در ادامه به اختصار به آنها خواهیم پرداخت .

الف- تقویت بتن با الیاف FRP

بهترین و سریعترین روش برای تقویت سازه ای با کاهش مقاومتی در بازه 65 تا 85 درصد طراحی روبروست، استفاده از الیاف و لمینت FRP است. الیاف پلیمر ( یا پلاستیکی) FRP، هنگامی که با رزین ( ژل) چسباننده اپوکسی ترکیب می شود، به عنوان یک ماده کامپوزیت ( ماده مرکب که از ترکیب فیبر یا الیاف و ماتریس – ژل- تشکیل شده است) می تواند با افزایش لختی سازه، انتقال نیرو در راستای موثر، جلوگیری از واپاشی بتن و عضو ضعیف سازه بتنی عمل کند. برخی از این الیاف توانایی تحمل 8 تن کشش در هر سانتیمتر مربع را دارند. این خواص در کنار اقتصادی بودن این روش با سرعت یافتن روشهای ارزانتر تولید، سبکی، انعطاف و سرعت عمل اجرا ، توانایی مکانیکی و شیمیایی بالا در برابر خوردگی باعث شده تا بسیاری از کارفرمایان و دستگاههای نظارت پروژه های عمرانی به عنوان اولین راه حل در فرآیند مقاوم سازی به آن توجه نمایند.

از لحاظ شکل و ساختار FRP به دو گروه G-FRP ( الیاف پلیمری تقویت شده از نوع شیشه ) و C-FRP ( الیاف تقویت شده از نوع کربن) تقسیم شوند. همچنین بر اساس عملکرد نیز 1) یک محوره ( تحمل کشش را در یک جهت دارند) و 2) دو محوره ( در 2 جهت کشش را تحمل می کنند) هستند. وزن و مشخصات FRP بر حسب گرم بر متر مربع محاسبه شده و در رول های 50 متر مربعی ( عرض 50 سانتیمتر در طول 100 متر ) عرضه می شوند . این محصول وارداتی است و کشورهای آلمان ، سویس و انگلستان برندهای مطرح تولید کننده ی آن هستند. برای مطالعه ی بیشتر به صفحه 7 و 15 کاتالوگ محصولات کلینیک بتن ایران رجوع کنید.

الیاف شیشه یا GFRP رنگ روشنی دارند و برای استفاده در محیط های سرپوشیده مناسب ترند. ( نسبت به اشعه UV نور خورشید مقاوم نیستند) . معمولا از 400 تا 800 گرم در متر مربع عرضه می شوند و بنابراین از مقاومت و انعطاف کمتری در هنگام دورپیچ عضو برخوردارند و البته نسبت به الیاف کربن ارزانتر هستند.

الیاف CFRP پرکاربرد ترند .ضخامت پایینتر – یعنی عرضه محصول از 100 تا 300 گرم در هر متر مربع – باعث می شود چسبندگی بیشتری به عضو سازه بتنی داشته و شکل هندسی مقطع بتنی را حفظ می کنند. نسبت به اشعه ی UV مقاومند و مشکی رنگند. بنابراین برای اکثر سازه های بتنی که در محیط باز قرار دارند ، مانند پایپ راک ها ، فونداسون ها و عرشه های پل و سقف های باربر قابل استفاده هستند.

ژل FRP یک چسب اپوکسی است که خواص آن برای چسبندگی بیشتر ( تحمل کشش بین 11 تا 15 تن) و با ترکیب 5/2 هادنر به 5/7 رزین در کلینیک بتن ایران طراحی و تولید شده است. هنگام اجرا لمینت FRP که به صورت حصیری بافته شده از ژل آغشته می شود. بنابراین در حین اجرا سطح بتنی با مقداری از چسب به و طرف اتصال لمینت FRP با بتن نیز مقداری دیگر آغشته می گردد. میزان مصرف چسب یا رزین FRP ، بین 800 تا 1000 گرم در هر متر مربع و بسته به سطح بتن ( فیلم و ضخامتی در حدود 700 میکرون ایجاد می کند ) است. روش اجرا و مدت زمان مصرف مطابق توضیحات چسب اپوکسی MTOBOND P1800 است.

روش طراحی مقاومتی با الیاف FRP  

الف –فرضیات طراحی

1– فرض بر این است که مقاومت های بدست آمده از سازه بتنی در محدوده 85 تا 65 درصد رده مقاومتی طراحی شده باشند .

2- الزامات و رواداری های استاندارد ACI2800 و آیین نامه بهسازی لرزه ای سازه ها، نشریه 345، در نظر گرفته شده است.

3- تعیین تعداد لایه FRP  بر اساس عدد مقاومت فشاری موجود و نزدیکی و دوری آن به ابتدا و انتهای بیشینه و کمینه ی مقاومت استاندارد ( فرض شماره 1 ) صورت پذیرد.

4- شاخص ضریب کاهش عملکرد ،بر طبق شرایط محیطی تعریف شده ( مبحث نهم مقررات ملی ساختمان) در نظر گرفته شود.

ب- انتخاب مصالح و متد اجرای FRP

بنا بر نوع کاربری سازه ، توان مکانیکی الیاف FRP و نیز محیط و جغرافیای طبیعی ، تاثیر عوامل محیطی اسیدی و قلیایی و اشعه UV و درصد رطوبت زیاد و دمای کاری در انتخاب نوع و وزن در متر مربع FRP موثر است.

در انتخاب روش پیشنهادی فرضیات زیر موثرند:

1-      مقطع بتن تغییری نمی کند.

2-      لغزش نسبی بین الیاف FRP و سطح بتنی – بر اساس تمهیدات اجرایی- وجود نخواهد داشت.

3-      تغییر شکل پلاستیک رزین محاسبه نمی شود.

4-      به دلیل نوع سازه از مقاومت کششی بتن صرفنظر می شود.

5-      رابطه تنش و کرنش الیاف خطی فرض می شود.

ج- روش اجرای مقاوم سازی و تقویت سازه بتنی (سیستم چسباندن تر):

لازم است قبل از آن سطح زیر کار از چند منظر آماده گردد، ابتدا سطح بتن اسکراب می شود و یا به وسیله وایر براش شیرآبه های اضافی بتن ، عناصر سست برداشته شده و در نقاط شن نما با ملات های ترمیمی الیاف دار که در ضخامت های پایین دچار شکستگی نشده و چسبندگی مناسبی به بتن دارند تعمیر می گردد.با توجه به سهم بزرگ اتصال الیاف به بتن در سیستم مقاوم سازی تقویت سازه بتنی مذکور می بایست تراز زیر کار دارای تلورانسی کمتر از 1 میلیمتر مطابق استاندارد ASTM D4541  باشد. در صورت ضرورت شستشو به جهت زدودن داست و غبار موجود از روی سطح لازم است مطابق دستورالعمل ACI 503-4 پس از شستشو جسم بتن کاملا خشک شده و آزمایش تست رطوبت اعمال شده تا خظر جدایش رزین و به تبع الیاف FRP در اثر دراگ بخار آب و نتیجتا تاول زدن و دیلمینیت شدن رزین کاهش یابد.
در این روش لمینت FRP به رزین اپوکسی آغشته شده و  پس از آغشته سازی سطح توسط رزین اپوکسی چسبانده می شوند.استاندارد های اجرا مطابق با ICR 03730  و ACI 546R خواهد بود.
تبصره:از آنجایی که گسترش ترک هایی با عرض 3/0 میلیمتر می تواند بر عملکرد سیستم پوشش خارجی FRP  اثر بگذارد به نحوی که منجر به جدایش لایه ای یا گسیختگی الیاف گردد. لازم است مطابق با الزامات ACI 224IRاین ترک ها با تزریق رزین اپوکسی پر گردند. 
پس از اجرا نیز ناحیه تقویت شده به جهت عمل آوری رزین می بایست به مدت 72 ساعت بوسیله پوشش محافظتی چادر کشی گردد.

د- ضریب ور آمدگی (طول گیرایی و عدم دیلمینیت شدن FRP) :

در حالت دور پیج و اجرای فلسی –قائم- الیاف FRP و برای سطوح ساده باید به اندازه طول موثر مقطع پس از نقطه ای در طول سازه که میزان لنگر معادل لنگر ترک خوردگی در آن نقطه تحت بار نهایی باشد یعنی بر اساس وضعیت سازه مورد بحث تا یک سوم فاصله از تکیه گاه یا هر گوشه ادامه یابد. 

ب- مقاوم سازی و تقویت سازه بتنی با ژاکت بتنی
به این روش افزایش مقطع بتن یا extend نیز می گویند. هنگامی که مقاومت موثر بتن کاهش می یابد به این معنی است که مقطع بتن مسلح عضو سازه ای تاب مقاومت در برابر مجموعه نیروهای استاتیکی و دینامیکی را ندارد . بنابراین می توان با افزایش مقطع توان از دست رفته را جبران کرد. افزایش مقطع به معنی کاشت آرماتور دوخت ، ریشه یا شبکه های فولادی به منظور افزایش کشش و قالب بندی و اجرای بتن مجدد است. این روش به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است اما معایبی چون افزایش حجم فضای اشغال شده توسط اسکلت سازه و نیازمند بودن به دانستن و اجرای بسیاری از استاندارد ها و الزامات مهندسی است. به صورت ساده تقویت شبکه ی فولادی عضو یا سازه با استفاده از کلاف میلگرد و اجرای بتن ریزی پس از قالب بندی بوسیله پمپ یا شاتکریت را تقویت سازه با ژاکت یا غلاف بتنی گویند.

کاشت میلگرد

کاشت میلگرد در بتن سخت به چند منظور صورت می گیرد:

• میلگرد ریشه ستون و دیوار برشی بر روی فونداسیون (ضعف طراحی یا عدم اجرای میلگرد های انتظار )
• میلگرد دوخت برای اتصال بتن قدیم و جدید در کفسازی ها و سقف های باربر یا اتصال شبکه فولادی به عضو
• میلگرد کششی شناژ در فونداسیون
• میلگرد برای جوش و اتصال براکت یا قطعه فلزی به جسم بتن

در تمامی موارد بالا الزاماتی چون طول مهاری برای اورلب دو میلگرد ، عمق کاشت و قطر سوراخکاری که در فصل 2 نشریه بهسازی لرزه ای ساختمان – نشریه 345- به آن اشاره شده است الزامیست. حفره ها پیش از کاشت آرماتور باید از گرد و غبار با کمپرسور باد ، بلوور یا کهنه خشک پاک شوند.

انکراژ شیمیایی یا چسب تزریقی کاشت آرماتور و خمیر کاشت آرماتور بر اساس قطر و نوع کاشت ( عمودی یا افقی) اثر تعیین کننده ای بر دوام کاشت میلگرد دارد.  MTO FIX 10 خمیر 3 جزئی کاشت میلگرد بر پایه اپوکسی و دارای ترکیباتی مشابه گروت اپوکسی است. تقریبا برای میلگرد هایی با سایز متوسط (12 تا22) 250 گرم در هر حفره کافیست. البته باید توجه داشت از خمیر کاشت بیشتر در کاشت میلگرد های عمودی ( ریشه ستون و دیوار برشی و در هنگام افزایش ارتفاع دیوارها و مخازن یا آرماتور دوخت در کفسازی ها ) به دلیل ثقلی بودن و حرکت چسب به انتهای حفره استفاده کرد. MTO FIX ME چسب تزریق 2 جزئی آماده در کارتریج های 345 میلی لیتری است که در بالای خود نازل و میکسری پلاستیکی جهت ترکیب کپسولهای رزین و هادنر اپوکسی دارد . برای ترکیب و تزریق چسب کاشت در داخل حفره «گان تزریق» ( injection gun ) لازم است تا با فشار مخلوط چسب را به درون حفره هدایت کند. این چسب برای کاشت افقی مفید است. و برای میلگرد های سایز متوسط در هر حفره 85 میلی لیتر کافی خواهد بود

تفاوت کاشت میلگرد با کاشت بولت

معمولا در تمامی موارد استفاده کاشت آرماتور که در بالا ذکر شد ، محل دقیق قرار گیری میلگرد ( اینکه به نحوی کاشته شود که در راستای میلگرد های اصلی سازه باشد یا کاور و پوشش مناسب بتن و قالب بندی متناسب آن آسیب نبیند مورد بحث نیست) اهمیت چندانی ندارد ، یعنی اگر در هنگام سوراخکاری بوسیله مته برقی ، برخوردی با شبکه آرماتور موجود در بتن صورت گیرد ، می توان محل کاشت را تغییر داد و از کنار میلگرد ها عبور کرد تا عمق مناسب کاشت حاصل شود.

برای کاشت بولت که معمولا برای صفحه ی ستون فلزی ، شاسی تجهیزات و تاسیسات مکانیکی و برقی است ، امکان تغییر محل سوراخ وجود ندارد و یا با دشواری قابل انجام است( شابلون گذاری بر اساس سوراخکاری سورت گرفته و پانچ صفحات و ورق ها و فلنج ها مطابق سوراخ های شابلون ). لذا در این گونه موارد چاره ای جز برش میلگرد توسط مته های دستگاه کر گیری وجود ندارد.

استفاده از انکر شیمیایی و انتخاب چسب و خمیر کاشت مناسب، مشابه عملیات کاشت میلگرد خواهد بود.

کرگیری و انجام اوپنینگ یا بازشو بر روی بتن

کرگیری یا مغزه گیری از بتن سخت ، به منظور اخذ نمونه بتن برای آزمایشگاه ( کاربرد در آزمایش تعیین مقاومت فشاری و کششی و سه محوره ، آزمایش نفوذ پذیری آب و تعیین عمق کربوناتاسیون و پتروگرافی) یا کاشت بولت ، یا اجرای باز شو برش بتن در ابعاد خاص برای کانال یا محل قرار یری آسانسور ، اجرای کسینگ عبوری لوله و تاسیسات در دیوار ها و دیواره های مخازن و همچنین لوله پمپ بتن برای دسترسی به محل قالب بندی در مقاوم سازی ستون ها کاربرد دارد.

دستگاه کرگیر دارای یک شاسی است که به کمک بولت در محل انجام عملیات کرگیری فیکس شده و قسمت متحرک آن با جلو رفتن سر مته ی توخالی الماسه ای را در سایزهای گوناگون در بتن پیش می راند. طول مته های استاندارد 45 سانتیمتر است اما اگر نیاز باشد عمق بیشتری در ضخامت بتن پیش رفت ، رابط هایی برای انجام این عملیات وجود دارد.

باید توجه داشت اعضایی مانند تیر بتنی دارای میلگرد های کششی هستند که بریده شدن آن به عملکرد سازه لطمه می زند ، بنابر این بهتر است حتی الامکان در اعضای دارای کابل یا میلگرد کششی، عملیات کر گیری صورت نپذیرد.

ج- مقاوم سازی با ژاکت فلزی

هنگامی که روش ژاکت بتنی به دلیل نبود فضای مناسب برای تقویت اعضا غیر ممکن باشد ، یا زمان مناسب برای خشک شدن و کیورینگ و بارگذاری بتن در برنامه تعمیراتی دیده نشده باشد، و یا اعضای کششی مانند تیر و پوتر بتنی نیاز به تقویت داشته باشد ، می توان از غلاف ، تسمه یا ژاکت فلزی استفاده کرد.

وجود ترک های خمشی یا برشی خالص و خمشی - برشی، تعیین انرژی شکست سازه توسط محاسب، مقاومت پایین بتن در سازه و کاهش موثر لختی سازه از دیگر عوامل استفاده از مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی است.

در واقع افزایش مقطع فولاد در بتن مسلح و تکیه بر خواص مکانیکی فلز، می تواند ارتقا سازه را در ضخامت محدود، تا حد قابل قبولی بالا ببرد.

فیکس شدن و پایداری فلز در اتصال با بتن بوسیله کاشت بولت صورت گرفته و باد خور ها و فضاهای خالی میان فلز و بتن پس از جک گذاری و جوشکاری ، توسط گروت اپوکسی MTOFLOW 650 پر می شود.

جزئیات اجرایی بر اساس هر پروژه متنوع و متفاوت است لذا پیش از انجام عملیات اجرایی بهتر است با کارشناسان فن مشورت گردد.

بتن پودری واکنشی (RPC)                                                                                                                                    

بتن پودری واکنشی ( Reactive Powder Concrete ) که یک بتن توانمند با کارایی بسیار بالاست (و به نام U-HPC هم شناخته میشود )، مواد کامپوزیتی در حال توسعه ای است که به صنعت بتن اجازه می دهد تا با بهینه سازی مصرف مواد و تولیدی با مزایای اقتصادی قادر به ایجاد ساختارهایی قوی، با دوام و حساس نسبت به محیط زیست باشیم. مقایسه خواص فیزیکی، مکانیکی و دوام RPC و HPC(بتن توانمند با کارایی بالا) نشان می دهد که RPC دارای مقاومت بیشتر (فشاری و خمشی) و نفوذپذیری پایین تری نسبت به HPC میباشد.

بتن با کارایی بالا فقط مخلوطی ساده از سیمان، آب و سنگدانه ها نیست. بلکه شامل مواد معدنی و مواد شیمیایی دارای ویژگی های بسیار خاص است که خواص خاصی را برای بتن می دهد. توسعه HPC حاصل از تحقق یک علم جدید بتن، یک علم جدید از مواد افزودنی و استفاده از تجهیزات پیشرفته علمی برای نظارت بر ریزساختار بتن است.

HPC حداکثر مقاومت فشرده سازی را در شکل موجود ریز ساختارهایش به دست آورده است. با این وجود، در چنین سطحی از مقاومت ، سنگ دانه درشت باعث ضعف بتن می شود. به منظور افزایش مقاومت فشاری خیلی بالای بتن، تنها راه حذف سنگدانه درشت است این فلسفه در بتن پودری واکنشی استفاده شده است

بتن پودری واکنشی در اوایل دهه 1990 در فرانسه توسعه یافت و نخستین بتن ساختمانی واکنش پذیر در جهان، پل شیر بروک در کانادا، در جولای 1997 نصب شد. بتن پودری واکنشی یک کامپوزیت سیمانی با خواص مکانیکی و فیزیکی پیشرفته و دارای مقاومت و شکل پذیری بالاست. این شامل یک بتن خاص است که در آن میکروساختار با درجه بندی دقیق تمام ذرات در مخلوط برای تولید حداکثر تراکم بهینه شده است. در این ترکیبات به طور گسترده ای از خواص پوزولانیک سیلیس بسیار تصفیه شده و بهینه سازی شیمی سیمان پورت لند برای تولید بالاترین هیدرات های قدرت استفاده می کنند.

مفهوم بتن پودی واکنشی ابتدا توسط چیریزی و ریچارد مطرح شد و برای اولین بار RFC  در اوایل دهه 1990 توسط محققان فرانسوی در آزمایشگاه تولید شد. اجرای آن نخستین بار بر روی پل عابر پیاده در شیربروک کانادا انجام شد. در سال 1999 از طرف انجمن نوآوری ساختمانی نامزد جایزه نووا شد. به دلیل عدم نفوذپذیری عالی آن, برای جداسازی و انهدام زباله های هسته ای در اروپا با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است.

ترکیب بتن پودری واکنش پذیر:

بتن پودری واکنشی از پودرهای بسیار خوب (سیمان، شن و ماسه، پودر کوارتز و سیلیس دی اکسید)، الیاف های فولادی (اختیاری) و فوق روان کننده ها تشکیل شده است. فوق روان کننده ها اگر در دوز مناسب آن استفاده شود، نسبت آب به سیمان را کاهش داده و باعث بهبود کارایی بتن میشود. ماتریس توپر و همگن یک بتن پودری واکنشی با مقاومت و دوام بالا را به دست میدهد.  پودر واکنش پذیر بتن دارای مقاومت فشاری بین 200 تا 800 مگاپاسکال می باشد

ریچارد و چیریزی  اصول زیر را برای توسعه بتن پودری واکنشی تعریف کردند :

توسعه بتن پودری واکنشی

1- حذف دانه های درشت برای افزایش همگن بودن (حداکثر اندازه شن و ماسه ریز 600 میکرون است)

2-استفاده از خواص پوزولانيک دوده سیلیسی

3-بهینه سازی مخلوط با دانه بندی ریز برای افزایش چگالی فشردگی

4-استفاده بهینه از فوق روان کننده برای کاهش نسبت آب به سیمان و بهبود کارایی

5-استفاده از فشار (قبل و در در طول تنظیم مخلوط) برای بهبود تراکم و فشردگی

6-اضافه کردن الیاف فولادی کوچک به منظور بهبود انعطاف پذیری

بتن پودری واکنشی یک تکنولوژی در حال ظهور است که ابعاد جدیدی را با اصطلاح "بتن با عملکرد بالا" ارائه می دهد. این پتانسیل در ساخت و ساز با توجه به خواص برتر مکانیکی و دوام آن نسبت به بتن معمولی با کارایی بالاتری برخوردار است و حتی می تواند در بعضی از کاربردها جایگزین فولاد شود.
توسعه بتن پودری واکنشی بر اساس استفاده از برخی از اصول اساسی برای دستیابی به همگنی بیشتر، کارایی بسیار خوب، تراکم بالا, ریز ساختار بهبود یافته و انعطاف پذیری بالاست . 
بتن پودری واکنشی دارای یک میکروارگانیسم فوق تراکم است که ویژگی های ضد آب آن خواص سودمندی را به ارمغان می آورد ، بنابراین می تواند انتخاب مناسب برای تاسیسات ذخیره سازی صنعتی و هسته ای باشد

عملكرد پوشش های بتنی تا حد زیادی به عملكرد رضایت بخش درزهای آنها بستگی دارد. طراحی محل درزها كه در واقع همراه با پیش بینی محل ترك خوردگی می باشد، نه تنها یک دانش كاربردی بلكه هنر ظریفی می باشد. دال های بتنی در معرض تغییر مکان های دائمی مختلف، از جمله تغییر مكان‌های ناشی از خشك شدن، انقباض و خزش می باشند. چنانچه در دال‌ها درزها به درستی تعبیه و طراحی نشوند نیروهای کششی ناشی از انقباض بتن باعث ترک خوردگی خواهد شد. مبحث ترك خوردگی در دال‌ها آنچنان مهم است كه بعضی از معماران و مشتریان ترک های انقباضی را نشانه گسیختگی دال می پندارند. بتن نیز مانند سایر مصالح با تغییر حرارت و رطوبت انبساط و انقباض می یابد. این تغییرات حجمی می توانند باعث ایجاد ترک خوردگی شوند. پیش بینی محل ترك و تعبیه درز در آن نقطه، از تمركز تنش و ترک خوردگی جلوگیری خواهد نمود. این درزها در واقع نیروهای به وجود آمده ناشی از تغییرات حرارتی و رطوبتی را باز توزیع و محو می نمایند. عدم وجود و یا کم تعداد بودن درزهای کنترلی باعث ایجاد ترک های نامرئی و البته مخرب می گردد .اگر قرار باشد این درزها كاركرد ویژه خود را حفظ نمایند باید به درستی محل یابی و اجرا شوند. چنانچه اجزای یک مخلوط بتنی به درستی و به نحو یکنواختی با هم مخلوط شوند، حجم آن پس از اختلاط دارای بیشترین مقدار است. پس از این مرحله و همراه با تبخیر آب به علت حرارت محیط و نیز به سطح آمدن آب شركت نكرده در واكنش، به علت پدیده مویینگی، كاهش حجم بتن آغاز می شود. این كاهش حجم برای رسیدن بتن از حالت اشباع به حالت خشك تقریباً معادل 66/0 به ازای هر 100 فوت می باشد. باید توجه داشت اغلب خود پدیده انقباض علت اصلی ترک خوردگی نمی باشد بلكه علت اصلی آن، قیود انقباضی و شرایط مقید بودن بتن می باشد. وجود اختلاف ارتفاع در سطح بتن ریزی، جنس سطح بتن ریزی و وجود دیوار و یا دیگر موانع سازه‌ای همگی از عواملی هستند كه در تعریف میزان مقید سازی سطح دخالت دارند. به طور کلی هر قیدی كه باعث ایجاد تمرکز تنش در حین انقباض بتن شود، محرکی برای ایجاد ترک می باشد مگر آنكه با تعبیه درزهای مناسب از وقوع ترک خوردگی جلوگیری نمود.

 انواع درزها و درزبندهای بتن

1-درزهای انبساطی یا جداسازی

 در واقع این درزها در یک محل مشخص تعبیه می شوند تا دال حین انبساط و یا حركت، به سازه های مجاورش صدمه نزند. هدف از كاربرد درزهای انبساطی یا جداسازی آن است كه امكان حرکت آزادانه و مستقل قائم و افقی بین دال و سازه های مجاور بوجود آید. این سازه های مجاور می توانند دیوارها، ستون ها و پی ها و یا محل های بارگذاری باشند. حركت و درجه آزادی این المان های سازه ای نسبت به المان های مجاور بر روی دال به علت متفاوت بودن شرایط تکیه گاهی متفاوت می باشد. لذا اگر دال به صورت صلب به ستون ها یا دیوارها متصل شود، ترک خوردگی محتمل خواهد بود. درزهای جداسازی ممكن است از نوع درزهای انبساطی باشند. به طور کلی این نوع درز ها می توانند مربعی شكل یا دایروی نیز باشند. (مثلاً در اطراف ستون) مزیت شكل دایروی آن است كه در آن گوشه هایی كه محل تمركز تنش است، وجود ندارد. باید اذعان نمود كه امروزه طراحی های خوب و نگهداری مناسب درزهای ساخت و ساز (اجرایی)، نیاز به طراحی درزهای انبساطی را مگر در اطراف اجزاء ثابت ساختمان از بین برده است. حركت كف در طی زمان به تدریج درزهای انبساطی را می بندد و در نتیجه امر، ممكن است درزهای انقباضی مجاور باز شوند و درزگیرها و قفل و بست آنها دچار آسیب گردد.

 2-درزهای ساخت و ساز (اجرایی)

 این نوع درزها که از انواع درزها و درزبندهای بتن است و به درزهای سرد نیز معروفند بر خلاف 2 نوع درز دیگر به منظور تسهیل حركت بتن و اجازة تغییر مكان آن ساخته نمی شوند بلكه معمولاً در پایان شیفت كاری یا روز كاری بالاجبار ساخته می شوند. البته نوع این درزها ممكن است بعدها به درزهای انقباضی یا درزهای طولی تبدیل شود

 3-درزهای کنترلی (انقباضی)

  این درز ها محل ترک خوردگی ناشی از تغییر طول ابعاد دال بتنی را تنظیم می نماید به نحوی که ترک ها به محل درزها منتقل می‌شوند. این درز ها برای کنترل ترک هایی است كه از تنش های کششی ـ خمشی به وجود آمده در بتن ناشی می‌شوند. این تنش ها خود ممكن است از عوامل مختلفی چون هیدراتاسیون سیمان، شرایط محیطی و بارهای عبوری استاتیکی و دینامیکی سرچشمه بگیرند. با توجه به آنكه تعداد این درزها زیاد است لذا اجرای آنها عملکرد بتن و کفپوش را به شدت تحت تأثیر قرار می دهد.

  شكل درز و خواص درزگیر 

 1-هدف از كاربرد درزگیرهای بتن جلوگیری از نفوذ آب و مصالح غیر قابل تراکم به داخل درز می باشد. نفوذ آب باعث تخریب درز می گردد. مصالح غیر قابل تراکم نیز از نزدیک شدن لبه درزها در حین انبساط دال جلوگیری كرده و به تخریب درز می انجامد.

 2- سطح روی درز بعد از اجرا باید مقداری نسبت به سطح کف سازی عمق داشته باشد تا در معرض سایش بیرون قرار نگیرد. پر کردن درز انبساط بدین شکل است که لایه زیری درز را از سیلیس یا یونولیت یا پلاستوفوم و یا ماسه و شن پرمیکنند و لایه رویی با پوشش ماستیک اجرا میشود.

انواع درزها و درزبند های بتن

ماستیک های درزبندی یا از جنس قیری میباشد یا از جنس پلی یورتان.

ماستیک از نوع قیری :

به دو صورت گرم و سرد اجرا میشود. انعطاف آنها تا دو برابر سطح مقطع میباشد. روش گرم به یک راکتور جهت حرارت دهی و یک تیم مجرب نیاز دارد. هزینه آن گران قیمت میباشد. ماستیک قیری از نوع سرد به صورت ماله کشی انجام میشود.

ماستیک پلی یورتان:

 یک ماستیک بر پایه رزین ایزو استات سیانات تک جز بوده و در برابر مواد شیمیایی و خورنده و اشعه UV مقاوم و انعطاف آن تا 4 برابر سطح مقطع میباشد. برای تزریق آن به گان تزریقی نیاز است.

مواد افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن

استفاده از تندگیر کننده ها عموما در بتن ریزی در شرایط هوای سرد صورت می گیرد . تندگیر کننده ها نقطه انجماد آب را کاهش نمی دهند از این رو اطلاق نام ضد یخ به این افزودنی ها درست نمی باشد . افزودنی های تندگیر کننده برای کاهش زمان گیرش و افزایش مقاومت اولیه به دست آمده به خصوص در بتن ریزی در هوای سرد به منظور تسریع در زمان شروع عملیات عمل آوری بتن و کاهش زمان عمل آوری استفاده می شوند . همچنین افزایش سرعت کسب مقاومت بتن به خصوص در سنین اولیه منجر به کاهش زمان مورد نیاز برای قالب بندی بتن و به دنبال آن کاهش هزینه های کلی ساخت و ساز می گردد . از مزایای استفاده از این افزودنی ها می توان باز کردن سریعتر قالب ها ، تسریع ساخت ، جبران تاثیر دیر گیری بتن در هوای سرد را برشمرد . استفاده از این افزودنی ها می تواند منجر به کاهش جزیی مقاومت درازمدت بتن گردد.افزودنی های تندگیر کننده به 4 گروه طبقه بندی می شوند . افزودنی های شامل 1 – نمک های غیر آلی محلول ، 2 – افزودنی های دارای ترکیبات آلی محلول ، 3 – افزودنی های با گیرش سریع ( مورد استفاده در بتن پاششی) ، 4 – افزودنی های جامد متفرقه . از بین افزودنی های تندگیر کننده که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد ، استفاده از کلسیم کلرید به دلیل تسریع فرایند خوردگی آرماتورهای موجود در بتن در بسیار از آیین نامه ها محدود شده است . هرچند این نوع از افزودنی از قدیمی ترین و پرکاربردترین نوع افزودنی برا سازه های بتنی بدون آرماتور استفاده می شود . ترکیبات غیر کلریدی مورد استفاده در ساخت این افزودنی ها شامل نمک های فرمات ها ، نیترات ها و تیوسیانات و بروماید است. برای بتن ریزی در شرایط هوای سرد راه حل های دیگری همچون استفاده از سیمان تیپ سه، افزایش مقدار سیمان و یا گرم کردن اجزای بتن و گرم کردن محیط کارگاه برای تندگیر در کسب مقاومت و جلوگیری از یخ زدگی نیز وجود دارد. در میان این روشها در مواردی استفاده از سیمان تیپ یک به همراه مواد افزودنی تندگیر کننده اقتصادی تر میباشد. استفاده دیگری از این افزودنیها در مخلوطهای بتن استفاده شده برای بتن پاششی میباشد. علاوه بر آن استفاده از این مواد در مواقعی که دستیابی به مقاومت کوتاه مدت زیاد یا کاهش زمان گیرش نیاز میباشد نیز رایج است.

مزایا و معایب افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن

مزایای ضد یخ بتن
- مقاومت در برابر یخ زدگی - کاهش پس زدن در بتن‌های پاششی (شاتکریت) - افزایش سرعت اجرای کار (بازکردن سریع‌تر قالب‌ها) - افزایش مقاومت اولیه و نهایی بتن - کاهش میزان گرد و خاک در پاشش بتن به روش خشک

معایب ضد یخ بتن
در صورت عدم رعایت زمان مصرف، سبب کاهش کارایی می‌شود. به همین دلیل این مواد را باید در آخرین لحظه به بتن اضافه نمود. همچنین معمولا برای حل این مشکل، مواد زودگیر و روان کننده را با هم مصرف می‌نمایند. به عبارت دیگر در صورت نیاز به استفاده از مواد زودگیر، از مواد روان کننده زودگیر استفاده می‌نمایند.

اجزاء تشکیل دهنده افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن

مشخصات فنی افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن
چند نمونه از تسریع‌کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرور آلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورید سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم. ﻧﺴﻞ ﻗﺪﻳﻢ ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﻲ زودﮔﻴﺮﻛﻨﻨﺪه ﺑﺘﻦ از ﻧﻮع ﻗﻠﻴﺎﻳﻲ ﺑﻮدﻧﺪ و ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺑﺎ ﺑﻨﻴﺎن آﻟﻮﻣﻴﻨﺎﺗﻲ، ﻛﺮﺑﻨﺎﺗﻲ و ﺳﻴﻠﻴﻜﺎﺗﻲ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲ ﺷﺪﻧﺪ. زودﮔﻴﺮﻛﻨﻨﺪهﻫﺎي ﻣﺪرن ﺷﺎﻣﻞ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎﺗﻲ از ﻧﻤﻚﻫﺎي ﻣﻌﺪﻧﻲ ﺑﺎ ﺑﻨﻴﺎن ﺳﻮﻟﻔﺎﺗﻲ ﻛﻪ ﻓﺎﻗﺪ ﻗﻠﻴﺎ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﺑﺎ ﺣﺎﻟﺖﻫﺎي ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ ﭘﻮدري و ﻣﺎﻳﻊ در دﺳﺘﺮس ﻣﻲ‌ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻛﻴﻔﻲ ﺣﺎﺻﻞ از ﻣﺼﺮف زودﮔﻴﺮ ﻛﻨﻨﺪه‌ﻫﺎي ﻏﻴﺮ ﻗﻠﻴﺎ ﺑﻪ ﻣﺎﻫﻴﺖ ﺷﻴﻤﻴﺎﺋﻲ ﻣﺎده، ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت ﺷﻴﻤﻴﺎﺋﻲ ﺳﺎزﻧﺪه ﺳﻴﻤﺎن و ﺳﺎﻳﺮ ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﻲ ﻣﺠﺎز ﺑﺘﻦ ﺑﺴﺘﮕﻲ دارد. چنانچه هوا سرد و دمای بتن کم شود، سرعت واکنش سيمان با آب کند می‌گردد و زمان گيرش طولانی می‌شود و در نتيجه مقاومت چندانی در ساعات و روزهای اوليه حاصل نمی‌گردد. زمان قالب برداری طولانی خواهد شد و ممکن است در طول اين مدت به واسطه لرزش و ضربه آسيبی به بتن وارد گردد. چنانچه در هنگام گيرش و يا پس از آن، زمانی که مقاومت بتن چندان زياد نيست يخبندان در بتن حاصل شود، بتن به واسطه انبساط ناشی از يخ زدن آب در حفرات، در اثر تنش‌های کششی حاصله، ترک می خورد و از بين می‌رود در اين دستور العمل سعی می‌شود تا از بروز اين خسارت‌ها جلوگيری بعمل آيد. ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﻲ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ از ﺟﻤﻠﻪ زودﮔﻴﺮﻛﻨﻨﺪه‌ﻫﺎ ﻛﻪ در ﺑﺘﻦ ﭘﺎﺷﺸﻲ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﺷﻮد ﺑﺎﻳﺪ از اﺳﺘﺎﻧﺪاردﻫﺎي ﭘﻴﺮوي ﻛﺮده و ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻓﻨﻲ آنﻫﺎ از ﺟﻤﻠﻪ ﻣﻴﺰان ﻛﻠﺮﻳﺪ، ﻗﻠﻴﺎﺋﻴﺖ و زﻣﺎن ﮔﻴﺮش ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ و آزﻣﻮن ﻗﺮار ﮔﻴﺮد.

افزودنی زودگیر کننده مخصوص بتن پاشی به روش خشک را می‌توان در مواقعی که کسب مقاومت اولیه زودرس و یا پاشش بتن در ضخامت زیاد مورد نظر است، همچون لایه نگه‌دارنده موقت یا دائم و یا اجرای دیواره بتنی نهایی در تونل‌ها و معادن، با موفقیت به کار برد. این مواد پودری را توزین کرده و از پیش با مصالح سنگی مخلوط نمایید. رطوبت اندک موجود در مصالح سنگی باعث عدم پخش پودر سبک زودگیر در فضا خواهد شد . افزودنی زودگیر کننده مخصوص بتن پاشی به روش مرطوب، کاهش دهنده زمان گیرش سیمان است که غیر سوزاننده و غیر سمی بوده و می‌تواند اتلاف مصالح در بتن پاشی به روش مرطوب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. مقادیر مصرف می‌تواند تعیین کننده زمان گیرش و سخت شدن بتن پاششی باشد. همچنین می‌توان از آن برای بازکردن سریعتر قالب‌های بتنی استفاده نمود. این مواد را که به صورت مایع است می‌توان در مواقعی که کسب مقاومت اولیه زودرس یا گیرش لحظه‌ای سیمان و بتن مورد نیاز است، مورد استفاده قرار داد. بیشترین کاربرد در عملیات پاشش بتن با استفاده از روش مرطوب می‌باشد. در مواردی چون لایه نگه‌ دارنده موقت یا دائم بتنی، اجرای دیواره بتنی نهایی در تونل‌ها و معادن یا سایر مواردی که بتن پاشی با ضخامت زیاد مورد نظر است می‌توان از خواص این مواد جهت کاهش هدررفت بتن و افزایش راندمان بتن‌پاشی بهره برد.ضد یخ بتن کلینیک بتن ایران یک افزودنی ضد یخ بتن برای بتن مسلح و تـرکیبى از مـواد معدنی و آلی بر پایه نیتروژنی می باشد. در ساخت این ضد یخ بتن مسلح بدون کلراید به هیچ عنوان از مواد کلرایدی استفاده نشده است. مواد نیتروژنی و کلسیم نیتروژنی در ضد یخ بتن بعنوان موادی که بازدارنده خوردگی می باشند مطرح شده است. بتن ریزی در هوای سرد با استفاده از این ضد یخ بتن امکان پذیر است. قابل ذکر می باشد با وجود استفاده از این ضد یخ بتن و یا هرگونه ضد یخ بتن در هنگام بتن ریزی در هوای سرد، رعایت الزامات بتن ریزی در هوای سرد و آیین نامه ای نباید فراموش شود.

در حقیقت استفاده از ضد یخ بتن یک اقدام تکمیلی است و باید تمهیدات بتن ریزی در هوای سرد همانند کیورینگ و دیگر عوامل رعایت شود برای استفاده صحیح و مشاوره برای نوع و چگونکی استفاده از ضد یخ بتن می توانید با کارشناسان کلینیک بتن ایران در این رابطه مشاوره نمایید.