راه های افزایش دوام و کاهش آسیب دیدگی سازه های بتنی

راه های افزایش دوام  و کاهش آسیب دیدگی سازه های بتنی
1695 1397/3/13

کنترل کيفيت در ساخت سازه ها برای کاهش آسيب ديدگی

 

مواد مصرفی

    شرايط مصالح از نظر نوع ، کيفيت و آلودگی به عناصر زيان آور در ساخت بتن با دوام بسيار مؤثرند . برای مثال بر اساس آئين نامه بتن ايران ، مواد رد شده از الک نمره 200 که شامل رس و شيل است بايد به 3 و 5 درصد به ترتيب برای بتن های معمولی و تحت سايش محدود گردد . وجود رس و شيل در افزايش جمع شدگی و کاهش مقاومت مؤثرند . همچنين اين مواد در کارآيی بتن اثر گذاشته و سبب افزايش آب مخلوط برای رسيدن به اسلامپ مورد نظر می گردد . در نتيجه نسبت آب به سيمان افزايش يافته و دوام بتن کاهش می يابد .

    دپوهای سنگدانه ها از نظر آلودگی به عناصر مخرب مانند کلريدها و سولفاتها بايد مورد آزمايش قرار بگيرند و مقدار اين مواد مخرب بايد در حد مجاز و صبق آئين نامه بتن ايران باشد .

    مقدار رطوبت سنگدانه ها بايد بطور پيوسته مورد آزمايش قرار بگيرد . در اکثر مواقع ، تغييرات در کارآيی و مقاومت در پيمانه های مختلف به دليل منظور نکردن تغييرات رطوبت سنگدانه ها  رخ می دهد .

     وضعيت آرماتور نيز نقش عمده ای در دوام سازه دارد . اگر بر روی سطح ميلگردها قشر بسيار نازک زنگ به صورت يکنواخت مشاهده شود ، استفاده از آنها در سازه بدون اشکال است ، زيرا اين زنگ سبب افزايش پيوستگی بتن به آرماتور می شود ، از طرف ديگر ، خمير سيمان به دليل قليايی بودن قادر است که اين لايه را به قشر محافظ تبديل کند . اما در صورتی که قشر زنگ بر روی ميلگردها با ضخامت زياد باشد ، نه تنها از قطر ميلگردها کاسته می شود ، بلکه پيوستگی کاهش می يابد . از طرف ديگر بتن قادر نيست که قشر ضخيم زنگ را به لايه محافظ تبديل کند . بخصوص اگر خوردگی از نوع حفره ای باشد ، تحمل تنش در محل حفره ها کاهش يافته و پايداری سازه بطور جدی در معرض خطر خواهد بود .

     انتخاب نوع سيمان نيز در دوام سازه اثر دارد . سيمان مصرفی بايد قادر باشد تا در شرايط مختلف سازگار باشد و مقاومت و دوام مورد نظر را تأمين کند . اگر شرايط محيطی معمولی باشد ، می توان با انتخاب نوع سيمان به خواص مورد نظر دست يافت ، اما در شرايط سخت ، نياز به     اهرم های ديگر مانند کاهش نسبت آب به سيمان و استفاده از مواد افزومدنی معدنی ( پوزولان ها ) و شيميايی مناسب است .

    ترکيب C3A در سيمان نقش مهمی در تهاجم سولفاتها ، ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خميری و خوردگی آرماتور دارد . اما اين ترکيب به تنهايی نمی تواند با تمام عوامل تهديد کننده دوام مقابله کند ، بخصوص آنکه شرايط محيطی بسيار سخت باشد ، به همين دليل استفاده از يک سيستم دفاعی مانند پوزولان ها غير قابل اجتناب است .

    اما برای بهبود خواص و دوام بتن نبايد بدون در نظر گرفتن نوع ، کيفيت و مقدار مناسب جايگزينی از پوزولان استفاده کرد . اگر ترکيبات و خواص پوزولان مورد نظر مورد بررسی          قرار نگيرد ، نتيجه حاصل ممکن است عکس نتيجه مورد چرخش جام تراک ميکسر با سرعت مخلوط کن بايد به 100 دور محدود شود و چنانچه تعداد دور انتظار باشد .

 

ملاحظات اجرايی در هوای گرم و مرطوب

    انتقال بتن آماده توسط تراک ميکسر در هوای گرم مشکلات خاصی را بهمراه دارد . بر اساس ASTM C 94 ، در دمای معمولی ( C 020 ) ، حداکثر تعداد چرخش جام تراک ميکسر با سرعت مخلوط کن بايد به 100 دور محدود شود و چنانچه تعداد دور بيشتر لازم باشد ، بايد سرعت را به سرعت بهم زن کاهش داد . سرعت مخلوط کردن و بهم زدن متفاوت است . سرعت سرعت بهم زن معمولا" 2 تا 6 دور در دقيقه و سرعت مخلوط کن بين 6 تا 18 دور در دقيقه است .               طبق ASTM C 94 بايد قبل از 5/1 ساعت يا قبل از 300 دور چرخش جام ، بتن جاگذاری کرد.

    در ASTM 305 توصيه شد ، که در هوای گرم تعداد چرخش جام و مدت چرخش محدود گردد ، در غير اين صورت افت اسلامپ افزايش قابل توجهی می يابد . در صورت افت شديد   اسلامپ ، افزودن آب به مخلوط اجتناب ناپذير می گردد و در نتيجه افزايش نسبت آب به سيمان ، دوام بتن کاهش می يابد .

    يکی از مهمترين عوامل آسيب رسان بتن در هوای گرم ، ترک خوردگی در اثر جمع شدگی خميری است . سطوح بتن تازه در معرض تبخير و افت آب مخلوط قرار می گيرند . ميزان تبخير تابع شرايط محيطی مانند دما ، سرعت باد و رطوبت نسبی است . معمولا" کاهش آب ناشی از تبخير با آب حاصل از آب انداختن جايگزين می گردد . اگر سرعت تبخير بيشتر از سرعت آب انداختن باشد ، در لايه سطحی بتن کاهش حجم ايجاد می شود . لايه زيرين بتن در مقابل کرنش حاصل از کاهش حجم ، مقاومت می کند . قيد ايجاد شده از لايه زيرين سبب ايجاد تنش های کششی در لايه سطحی شده و از آنجائی که مقاومت کششی بتن در سنين اوليه کم است ، بتن               ترک می خورد.

    بر اساس ASTM 305 چنانچه سرعت تبخير بيشتر از 1 کيلوگرم بر متر مربع بر ساعت باشد ، احتمال ترک خوردگی افزايش می يابد . برای کاهش جمع شدگی خميری موارد زير توصيه       می شود :

  • مرطوب کردن سنگدانه
  • نصب موقت باد شکن و سايه بان
  • کاهش دمای بتن تازه با سرد کردن سنگدانه ها و آب مخلوط
  • محافظت از سطح بتن با پوشش های موقت مانند ورق پلی اتيلن پس از جاگذاری بتن و عمليات پرداخت
  • تراکم مجدد بتن

در هنگام استفاده از دوده سيليسی در بتن بايد توجه داشت که چسبندگی اين نوع بتن زياد و در نتيجه عارضه آب انداختن در آن کمتر از بتن معمولی است . بنابراين احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خميری بيشتر است ، بويژه اگر سرعت تبخير آب زياد باشد . در هنگام استفاده از دوده سيليسی بايد عمل آوری بلافاصله پس از بتن ريزی آغاز گردد .

     اجرای صحيح مراحل مختلف پرداخت ، در افزايش مقاومت سايشی و دوام لايه سطحی بتن نقش قابل توجهی دارد . از نظر دوام ، ماله کشی با ماله بايد قبل از مشاهده آب انداختن به اتمام برسد . بطور کلی ، اگر هر مرحله از پرداخت در زمان آب انداختن اجرا شود ، سبب پوسته شدن لايه سطحی بتن شده و مقاومت سايشی و دوام بتن کاهش می يابد . بنابراين ادامه عمليات پرداخت بايد پس از تبخير آب از سطح بتن صورت پذيرد .

    برای آنکه بتن مقاومت و دوام مورد نظر را کسب کند ، عمل آوری بايد به نحو مطلوب        صورت پذيرد . روشهای مختلفی برای عمل آوری بتن مورد استفاده قرار می گيرند که می توان آنها را به دو گروه تقسيم کرد . در روش عمل آوری با آب ، رطوبت اضافه به بتن اعمال و از افت رطوبت نيز جلوگيری می شود. برای اعمال آب بر سطح بتن از ايجاد حوضچه يا افشاندن و يا از        پوشش های اشباع مانند چتايی خيس استفاده می شود . در روش عمل آوری عايقی ، از افت بتن جلوگيری می شود . از ورق های پلاستيک و مواد شيميايی غشايی می توان برای جلوگيری از کاهش رطوبت بتن استفاده کرد . قالبها نيز به صورت عايق عمل می کنند و مانع تبخير آب بتن می شوند . بر اساس توصيه ASTM 305 ، د هوای گرم و خشک ، قالب های چوبی نمی توانند از تبخير آب جلوگيری کنند و در صورت استفاده از اين نوع قالبها ، بايد آنها را با پوشش مناسب و مرطوب محافظت کرد .

    به طور کلی در مواردی که بتن دارای نسبت کم آب به سيمان است و بخصوص از ميکروسيليس استفاده می شود ، روش عمل آوری با آب به عمل آوری عايقی ترجيح داده می شود زيرا در اين نوع بتن ها امکان خود جمع شدگی وجود دارد و در نتيجه امکان ترک خوردگی افزايش می يابد . اين عارضه بخصوص در هوای گرم بيشتر مشاهده می شو د.

    به طور کلی در شرايط محيطی و اقليمی گرم و مهاجم ( از نظر مجود عناصر مخرب ) ، برای افزايش دوام سازه های بتن آرمه ، توصيه می شود موارد زير در هنگام ساخت رعايت گردد :

  1. شستشوی مصالح سنگی برای کاهش مقدار رس و شيل
  2. وجود عناصر مخرب مانند کلريدها و سولفاتها در مصالح در حد مجاز طبق  آئين نامه ها
  3. انتخاب نوع مناسب سيمان و مواد افزودنی معدنی و شيميايی
  4. استفاده از ميلگردهای بدون زنگ يا با زنگ بسيار کم
  5. سرد کردن مصالح مصرفی بتن بخصوص آب مخلوط
  6. کاهش زمان انتقال بتن برای جلوگيری از افت اسلامپ
  7. محافظت و عمل آوری مطلوب