بتن ریزی در هوای گرم

مقدمه و کلیات :

بتن ریزی در شرایط هوای گرم می تواند به بروز مشکلاتی در بتن تازه و سخت شده کمک نماید و معمولا" به پائین آمدن کیفیت بتن سخت شده منجر می شود . معمولا" در چنین شرایطی باید

بتن ریزی متوقف گردد و در صورت نیاز به انجام عملیات بتن ریزی باید تدابیر خاصی اندیشیده شود تا خسارت های وارده به حداقل برسد و یا ایجاد گردد . تعریف و شناخت شرایط هوای گرم ، اثر خسارت بار این شرایط ، اثر عوامل تشدید کننده این خسارت ها ، راه حلهای فرار از حصول این شرایط ، توجه به نوع مصالح مصرفی از جمله مواردی است که در این نوشته از نظر می گذرد .

 

وجود شرایط هوای گرم در مناطقی از کشور ما بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان و وجود شرایط خاصی مانند ایجاد خوردگی در میلگردهای بتن این شرایط را برای ما پر اهمیت می نماید و باید بدان توجه خاصی مبذول داشت . سعی می شود نکات مد نظر آئین نامه بتن ایران به همراه توضیحات ضروری قید شود تا در عمل بتوان از آنها استفاده نمود .

 

•تعریف هوای گرم:

 

هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .

 

معمولا" وقتی دمای بتن از  0C 32   در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .

 

بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از   kg/m2  1در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا

می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از kg/m2  5/0در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .

 

 

•اثر خسارت بار شرایط هوای گرم :

 

این اثرات را می توان به دو بخش بتن تازه و سخت شده تقسیم نمود . مسلما" برای داشتن بتن سخت شده مناسب باید از مرحله بتن تازه به سلامت عبور کنیم لذا از این نظر کیفیت بتن تازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد .

 

اثرات نا مطلوب هوای گرم بر بتن تازه خمیری عبارتست از :

 

الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط

 

ب ) افزایش آهنگ افت اسلامپ و تمایل دست اندرکاران به افزودن آب به بتن در کارگاه بدلیل افزایش تبخیر و افزایش سرعت آبگیری سیمان و از دست دادن خواص خمیری در زمان کوتاه تر

 

ج ) افزایش زمان آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش به نحوی که بر عملیات ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح و نگهداری و عمل آوری بتن اثر منفی می گذارد و امکان ایجاد درز سرد را افزایش می دهد . این امر پیوستگی را در بتن ریزی مختل می کند که نیاز به آن جزو اصول بتن ریزی صحیح است .

 

د ) افزایش امکان ترک خوردگی خمیری بتن تازه بدلیل تبخیر زیاد و جمع شدگی بیش از حد در اثر تبخیر

هـ ) افزایش بروز مشکل در کنترل مقدار حباب هوای بتن حبابدار در بتن تازه به نحوی که عملا" حباب های هوا بزرگ شده و با می ترکند و تأثیر ثبت آنها در بتن سخت شده از بین می رود .

 

•اثرات نامطلوب شرایط هوای گرم بر بتن سخت شده عبارتند از :

 

الف ) کاهش مقاومت بتن بدلیل مصرف بیشتر آب در میان مدت و دراز مدت

 

ب ) کاهش مقاومت بتن بدلیل دمای بالای آن در هنگام بتن ریزی و پس از آن در میان مدت و دراز مدت علیرغم افزایش مقاومت زود هنگام بتن ( بویژه در روزهای اول –1 تا 7 روز )

 

ج ) افزایش تمایل به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترکهای حرارتی

 

د ) کاهش دوام بتن در برابر شرایط محیطی نامناسب در حین بهره برداری مانند یخ زدن و

 

آب شدگی مکرر ، سایش و فرسایش تری و خشکی مکرر بتن ، حمله سولفاتها و حمله یون کلر محیط بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن در اثر ایجاد کریستالهای درشت و کاهش مقاومت الکتریکی بتن که نقش مهمی در افزایش نفوذپذیری در برابر یون کلر و سایر عوامل مزاحم شیمیائی دارد . هم چنین کاهش دوام به دلیل ترک خوردگی

 

هـ ) ایجاد خوردگی سریعتر میلگردها بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن و یا ایجاد درزهای سرد

و ) کاهش یکنواختی سطح بتن و نا زیبائی سطح بتن نمایان بویژه در مجاورت قالب ، تغییر رنگ بتن بدلیل تفاوت در آهنگ آبگیری ، منظره بدلیل درز سرد .

 

 

 

•عوامل تشدید کننده خسارات در هوای گرم :

 

برخی عوامل می توانند در هوای گرم خسارتها را تشدید نمایند . هرچند این عوامل مستقیما" در ایجاد شرایط هوای گرم بی تأثیر است اما در این شرایط می تواند باعث بحرانی تر شدن اثرات زیانبار گردد . این عوامل عبارتند از :

 

الف ) مصرف سیمانهائی با ریزی زیاد که موجب افزایش سرعت آبگیری سیمان و ایجاد گرمازائی بیشتر در زمان کوتاه می گردد .

 

ب ) مصرف سیمانهای زودگیر ( مقاومت اولیه زیاد ) مانند نوع 3 و حتی استفاده از سیمانهای

 

نوع 1 بویژه با وجود افزودنیهای تسریع کننده ( زودگیر کننده ) که میتواند زمان گرایش را کوتاه نماید و سرعت آبگیری و گرمازائی را بیشتر کند .

 

ج ) مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم .

 

د ) استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .

 

هـ ) بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی

منجر شود .

 

و ) حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )

 

ز ) استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما

می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .

 

ح ) استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .

 

ط ) ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی

 

ی ) استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد  . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد .

مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تأثیری ندارد .

 

 

•عوامل ایجاد کننده شرایط نامناسب محیطی و هوای گرم :

 

همانگونه که گفته شد مصرف اجزاء بتن با دمای زیاد می تواند بتن با دمای بالاتر از حد مجاز را بوجود آورد .

 

همچنین بروز شرایط خاصی در محیط اطراف بتن ریزی می تواند به تبخیر شدید منجر گردد که خسارت زا می باشد .

 

در زیر به هر کدام از این موارد می پردازیم و نحوه پیش بینی چنین شرایطی را مطرح می نمائیم :

 

الف )شدت تبخیر از واحد سطح:

 

میزان تبخیر از سطح بتن تابع عوامل مختلفی است که از جمله می توان به دمای هوا ، دمای بتن ، رطوبت نسبی هوا ، سرعت وزش باد ، تابش آفتاب و حتی رنگ بتن و فشار هوا ( ارتفاع از سطح دریا ) اشاره نمود . در چارت ( شکل 1 ) فقط از چهار عامل اول بدلیل اهمیت و سهولت بکارگیری آنها بصورت کمی بهره برده شده است و میتوان شدت تبخیر از واحد سطح بتن را بدست آورد .

 

ب ) دمای تعادل بتن ساخته شده :

 

قبل از خسارت بتن میتوان دمای آنرا با محاسبه حدس زد . مسلما" در مراحل انتقال و ریختن بتن بعلت تبادل با محیط مجاور ، دمای بتن ممکن است تغییر نماید . بدین منظور باید برای ساخت بتن دمای کمتر از 0C 30  را در نظر گرفت تا در یک حمل معقول و منطقی با زمان کمتر از

 

 

نیم ساعت ، دمای بتن از  0C  32تجاوز ننماید . مسلما" اگر وسیله حمل پمپ و لوله یا تسمه نقاله و یا تراک میکسر در حال چرخش

 

باشد باید دمای ساخت را بمراتب کمتر از  0C 28و تا حدود کمتر از    در نظر گرفت . دمای تعادل ساخت بتن بلافاصله پس از اختلاط را می توان از رابطه زیر بدست آورد .

 

در رابطه  TC ، TG ، TS ، TP ، TWبه ترتیب دمای سیمان ، سنگدانه درشت ، سنگدانه ریز ، پوزولان و دمای آب مصرفی در اختلاط بتن می باشد . ( بر حسب درجه سیلیسوس )

 

هم چنین  WWT ,WWS,WWG,WW, WP , WS , WG , WC  به ترتیب جرم سیمان ، شن ، ماسه ، پوزولان ، آب مصرفی در ساخت بتن ، آب موجود در شن ، آب موجود در ماسه و آب کل موجود در بتن می باشد ( بر حسب کیلوگرم ) بدیهی است آب کل بتن برابر با مجموع آب مصرفی در ساخت بتن و آب موجود در سنگدانه می باشد و یخ احتمالی مصرفی را نیز شامل می شود . اگر از یخ نیز برای کاهش دما استفاده شود در صورت کسر رابطه فوق جمله W i (0.5ti-80)  اضافه خواهد شد .

 

لازم به ذکر است ضرائب  0.22  در رابطه فوق ظرفیت گرمائی سیمان ، سنگدانه و پوزولان بر حسب Kcal/kgمی باشد و یکسان در نظر گرفته شده است در حالیکه واقعا" این ظرفیت های گرمائی در سیمانهای مختلف و سنگدانه های موجود و پوزولانهای مصرفی یکسان و مساوی 0.22    نمی باشد . بویژه در سنگدانه ها و پوزولانها ممکنست ابن ظرفیت گرمائی از 0.19 تا 0.24 تغییر نماید و حتی از این محدوده نیز بیرون باشد . ظرفیت گرمائی آب و رطوبت موجود در سنگدانه Kcal/kg 1فرض شده است . i W  جرم یخ مصرفی ، i T  دمای یخ مصرفی ، 0.5 ظرفیت گرمائی یخ و 80 برابر گرمای نهان ذوب یخ بر حسب Kcal/kgمی باشد .

 

مثال 1 : طرح اختلاط زیر برای بتن سازی به میزان m3 1داده شده است . با توجه به اطلاعات موجود دمای تعادل ساخت بتن را محاسبه کنید . سیمان 400 کیلو ، شن خشک 1000 کیلو ،

 

آب کل 220 کیلو ، دمای سیمان 0C 35، دمای شن 0C 40و رطوبت آن 6/0 درصد ، دمای ماسه 0C 30و رطوبت آن 5/4 درصد ، دمای آب  0C 25می باشد .

 

مثال 2 : اگر بخواهیم دمای بتن به 28 برسد آب باید تا چند درجه خنک شود .

 

مثال 3 : اگر بخواهیم با آب 0C 25و یخ 0C 4- به این دما دست یابیم ، چند کیلو یخ لازم است ؟

 

مثال 4 : اگر بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ بخواهیم به این دما برسیم دمای شن باید به چند درجه سیلیوس برسد ؟

 

•اثرات هوای گرم بر خواص بتن :

 

همانطور که قبلا" اشاره شد هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را بر جای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از این اثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .

 

الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :

 

 بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا 25 کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) –تقریبا" هر افزایش 5 درجه سانتی گراد به حدود 3 لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگی را افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .

 

ب ) آهنگ افت اسلامپ :

 

مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء 0C 40افزایش دما ( 10 تا 0C 50) افت اسلامپ حدود 8 سانت را شاهد خواهیم بود ( هر 0C 10حدود 2 سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیار زیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله با آن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست.

 

ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :

 

در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط بین ؟  تا 3 ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از 0C 30و دمای محیط بیش از 0C 35این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلات اجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود

می آورد و در ریختن و تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرین بتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد و بتن زود سفت

می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرد در آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .

 

د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :

 

این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از 80 درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m2/hr 1تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد و یا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود . وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تأخیر در گیرش و سفت شدن بتن ، مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیر کننده ، خاکستر بادی بعنوان جایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کم می کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد

می توان از میکروسیلیس نام برد .

از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توأم با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد .

ـ ) اثرات نامطلوب بر مقاومت :

 

 مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن 28 روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم

 

خواهد داشت . در شکل 2 و 3 میتوانید تأثیر دمای ریختن را بر مقاومت های اولیه و دراز مدت ببینید . بویژه اگر بتن حاوی مواد پوزولانی و کندگیر نباشند ، آسیب بیشتری می بینند . اگر ترک بتن را نیز در نظر بگیریم از نظر سازه ای آسیب جدی خواهد بود .

 

گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت 28 روزه به 7 روزه به مقادیری کمتر از 3/1 و حتی تا 1/1 می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های 28 روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های 7 روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در

 

قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا w/cکم این مشکل بیشتر می گردد.

 

برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .

 

 

•راهکارهای بتن ریزی مطلوب در شرایط نامساعد گرم:

 

قاعدتا" این راهکارها را میتوان به چند دسته تقسیم کرد :

 

الف ) انتخاب مصالح مناسب برای هوای گرم خشک یا گرم مرطوب و نسبت های مطلوب

 

ب ) روشهای مناسب انبار کردن مصالح برای گرم و داغ شدن ( پیشگیری از گرم شدن )

 

ج ) خنک سازی مصالح و بتن و بتن خنک ساختن ( کاهش دمای بتن )

 

د ) تمهیدات حفظ خنکی بتن در طول عملیات حمل و ریختن و جلوگیری از افزایش دمای بتن

 

هـ ) نکات مربوط به ریختن ، تراکم و پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر

 

در ادامه به هرکدام از راه حلهای اجرائی به اختصار می پردازیم .

 

•انتخاب مصالح مناسب :

 

الف ) سنگدانه :

 

هر چند تأثیر سنگدانه چندان جدی نیست اما بویژه برای ایجاد دوام در بتن در مناطق گرم بویژه مرطوب ، لازم است سنگدانه ها از جذب آب کمی برخوردار باشند . ظرفیت جذب آب سنگدانه درشت در آبا به 5/2 و برای سنگدانه ریز به 3 درصد محدود شده است در حالیکه در بسیاری از آئین نامه ها چنین محدودیتی دیده نمی شود .

 

سنگدانه ها باید در برابر قلیائیها از واکنش زائی برخوردار نباشند لذا از این بابت باید مورد آزمایش قرار گیرند . همچنین در مناطق خورنده باید یون کلر آنها از حدود مجاز کمتر باشد .

 

ب ) سیمان :

 

بهتر است از سیمانهای ریز و زودگیر استفاده نشود و سیمانهای با گرمازائی کم و حاوی مواد پوزولانی ( بعنوان جایگزین ) بکار روند . سیمانهای آمیخته از این نظر مناسب اند . بهتر است مقدار سیمان زیاد نباشد . محدود کردن عیار سیمان به حدود 400 کیلوگرم می تواند یک توصیه تلقی گردد . عیار سیمان زیاد می تواند عامل ترک خوردگی بتن خمیری باشد .

 

ج ) افزودنی ها :

 

در شرایط هوای گرم اغلب افزودنیهای روان کننده و یا کندگیر کننده استفاده می شود . ممکن است افزودنی روان کننده کندگیر کننده نیز بکار بریم . افزودنیهائی که بتوانند اسلامپ را بمدتی قابل توجه حفظ نمایند ، در این شرایط طرفدار دارد .

 

معمولا" حبابزا ها بعلت مشکل کنترل مقدار حباب در شرایط هوای گرم توصیه نمی شود .

 

مگر اینکه شرایط مناسبی برای مصرف آنها فراهم گردد .

 

•روشهای پیشگیرانه برای جلوگیری از گرم شدن مصالح در انبار

 

هر چقدر بتوانیم جلوی گرم یا داغ شدن مصالح بتن را بگیریم ، کار خنک ساختن بتن

ساده تر می شود .

 

بهرحال بهتر است دمای سیمان از 0C 60تجاوز نکند ( آبا حد مجاز را 0C 75ذکر کرده است ) سنگدانه ها با توجه به وزن قابل توجهشان بهتر است دمائی کمتر از 0C 40را داشته باشند . آب نیز باید در حد امکان خنک نگهداشته شود . لذا توصیه می شود آب در محلی نگهداری شود که زود گرم نشود . مخازن فلزی هوائی بدون عایق بندی ابدا" توصیه نمیشود . از مصرف سیمانهای گرم که از کارخانه حمل و تخلیه می شود باید پرهیز کرد و آنرا در سیلو نگهداشت تا خنک گردد .

 

سیلوی سیمان دارای رنگ روشن باشد . در برخی مناطق دنیا از سیلوی دو جداره استفاده می شود که ممکن است آب خنک در آن در جریان باشد . عایق بندی سیلوی سیمان نیز یک راه حل

می باشد .

 

سنگدانه ها را نیز بهتر است از تابش آفتاب دور داشت . سر پوشیده کردن دپوی سنگدانه ها یک روش معمول است که ممکن است برای ایران راه حل گران قیمتی باشد . ایجاد پوشش مانند برزنت و غیره می تواند راه حل ساده تری تلقی گردد .

 

•خنک سازی مصالح و ساخت بتن خنک ( کاهش دمای بتن ) :

 

 

استفاده از بتن ها دمای کم یکی از راه حلهای اساسی برای بتن ریزی مطلوب است . رساندن دمای بتن به زیر 0C 30میتواند به تولید بتن سخت شده مقاوم و با دوام منجر گردد و ضمنا" میزان تبخیر از سطح بتن را کاهش دهد . باید گفت تبخیر عوامل متعددی دارد ولی دمای بتن در این رابطه بسیار مهم است . برای ایجاد بتن خنک ، غالبا" اجزاء بتن را خنک می کنیم و یا از یخ برای ایجاد خنکی مخلوط بتن استفاده می نمائیم . بکارگیری ازت مایع نیز ممکن می باشد . اما در مورد بتن ریزی در هوای گرم در کارهای عادی عملا" بکار نمی رود .

 

اجزاء بتن شامل : آب ، سیمان ، سنگدانه می تواند خنک شود . آب را با وسایل تبرید و یا یخ

 

می توان خنک نمود . سنگدانه ها را می توان با آب پاشی و ایجاد شرایط مساعد برای تبخیر

 

می توان به مقدار قابل توجهی خنک نمود ( بویژه در هوای خشک ) در خنک سازی سنگدانه

 

می توان از آب خنک و هوای خنک نیز استفاده نمود .

 

یخ عامل مهمی در کاهش دمای بتن می باشد زیرا گرمای نهان ذوب یخ میتواند دمای بتن را به مقدار قابل توجهی پائین آورد . بهر حال خرده یخ یا پرید یخ می تواند صرفا" بعنوان جایگزین بخشی از آب یا همه آن بکار رود تا تغییری در نسبت آب به سیمان حاصل نشود و در انهای اختلاط نباید یخ در بتن تازه مشاهده گردد .

 

خنک کردن سیمان راه حلی است که کمتر بکار گرفته می شود . اینکار به دلایل خاص نیاز دارد تا سیمان در معرض آب خنک یا هوای مرطوب قرار نگیرد . استفاده از دیگ اختلاطی که دارای رنگ روشن می باشد و یا آب خنک شده و یا در سایه است توصیه می گردد .

 

•تمهیدات مربوط به حفظ خنکی بتن در طول عملیات بتن ریزی :

 

در زمان حمل ، ریختن و تراکم بتن حفظ خنکی آن ضروری است . بدیهی است دمای بتن در اثر تبادل گرما با هوای گرم مجاور افزایش می یابد . هدف ما کاهش این افزایش دما می باشد .

 

استفاده از وسایل حمل مناسب و سر بسته که رنگ روشن دارد یا با آب خنک می شود یکی از

راه حلهای مناسب می باشد . بکارگیری وسایلی مانند پمپ و لوله می تواند باعث افزایش دما شود و برای کنترل این افزایش دما ، لازم است لوله پمپ خنک گردد . می توان دور لوله ها را گونی خیس قرار داد و گهگاه روی آن آب پاشید .

 

تسمه نقاله برای هوای گرم وسیله مناسبی نیست و در صورت لزوم می توان روی آن را پوشاند .

 

تراک میکسر در طول حمل نباید بی جهت بچرخد زیرا این امر موجب افزایش دما خواهد شد بویژه اگر حجم بتن در مقایسه با حجم دیگ کم باشد . استفاده از سایبان روی دیگ تراک و داشتن رنگ روشن توصیه می شود .

 

•نکات مربوط به ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر

برای جلوگیری از تبخیر زیاد از سطح بتن می توان توسط بادشکن ، سرعت باد را کم نمود . بویژه اگر بتوان از بادشکن های جاذب آب استفاده نمود و آنها را خیس کرد ، رطوبت محیط افزایش

 

می یابد و تبخیر کم می شود و همچنین محیط خنک می گردد . استفاده از سایبان در بالای محل بتن ریز ( در صورت امکان ) باعث کنترل تابش آفتاب و کاهش تبخیر می گردد و ضمنا" از افزایش دمای بتن جلوگیری می شود .

 

می توان از دستگاههای مه فشان و ایجاد کننده غبار آب در محل بتن ریزی استفاده کرد تا ضمن خنک شدن محیط رطوبت نسبی بالا رود و تابش آفتاب کم گردد . این کار در مواردی که باد

می وزد مؤثر نیست .

 

قالب و میلگردها باید قبلا" خنک شود و آبا حداکثر دمای 0C 50را برای آنها پیش بینی

کرده است . با آب پاشی بر روی قالب ( بویژه فلزی ) و میلگردها می توان آنها را خنک نمود ولی آب اضافی باید از سطح قالب و میلگرد زدوده شود ( با هوای تحت فشار یا اجازه دادن برای تبخیر )

 

برنامه ریزی کار بتن ریزی به نحوی که در زمان خنکی هوا انجام شود . مسلما" در این حالت اصولا" ممکن است شرایط هوای گرم موجود نباشد و بحث های مطروحه بی مورد تلقی گردد .

 

تأمین حجم لازم بتن و استفاده از وسایلی که بتواند این حجم بتن را ساخته یا حمل کند و بریزد و متراکم نماید امری ضروری است وگرنه بتن در اثر معطلی گرم شده و زمان گیرش آن فرا می رسد و یا لایه های زیرین خود را می گیرد و درز سرد ایجاد می شود .

برای حفظ خنکی بتن در لایه های بتن ریزی ، بهتر است از لایه های ضخیم تر استفاده شود که این امر حجم بتن سازی و بتن رسانی و بتن ریزی بیشتری را در واحد زمان طلب می کند .

 

استفاده از وسایل مناسب به نحوی که معطلی های بی جهت بوجود نیاید . مثلا" باکت خیلی کوچک بکار نرود تا تراک میکسر مدت زیادی معطل بماند و یا تراک میکسر کمتر بارگیری شود تا بتن بمدت قابل توجهی در آن بچرخد و نماند .

 

تراکم مجدد بتن در هوای گرم توصیه می شود ( قبل از گیرش ) . این امر ترکها را کم می کند . استفاده از ماله برای بهم آوردن ترکها توصیه می گردد . ( ماله کش با تأخیر و مجدد )

 

در هوای گرم و خشک اغلب سرعت تبخیر بیش از سرعت رو زدن آب است و سطح بتن خشک

می شود . لذا ضمن رعایت نکاتی که قبلا" مطرح شد لازمست در اسرع وقت سطح بتن محافظت شده و مرطوب گردد . استفاده از گونی خیس در این موارد توصیه می شود . در غیر این صورت استفاده از پوشش های خاص مانند نایلون یا ترکیبات عمل آوری بتن می تواند مصرف شود . بدیهی است در شرایط هوای گرم و خشک توجه ویژه ای باید به عمل آوری رطوبتی معطوف گردد .

 

پرداخت سطح بتن در هوای گرم با مشکل همراه است و معمولا" باید زودتر از سایر شرایط پرداخت را انجام داد اما نباید باعث جمع شدن آب در زیر لایه فوقانی گردد .

 

 

 

  مدیریت حفاظت بتن

 

 

 

 

 

علیرغم اینکه مدت نسبتا؛ زیادی از پیرایش بتن نمی گذرد ( حدود 125 سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ‏‏، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است . با توجه به گستردگی استفاده از بتن نتایج بهره وری از آن همواره رضایت بخش نبوده و در پاره ای از موارد مسائل و مشکلاتی بوجود آورده است . در سازه های بتونی ا«ن پرسش مطرح است که آیا بتن با ترکیبات اولیه ی خویش به تنهایی توانسته است در شرایط زمانی و مکانی مختلف عملکرد بهینه ای داشته باشد ؟ متأسفانه بررسی ها و تحقیقات انجام شده در این زمینه ، پاسخ منفی را بدست می دهد .

 

مقاله ی حاضر بر اساس تحقیقات میدانی انجام شده در زمینه ی شناخت علل فساد بتن در استان هرمزگان تهیه گردیده است .

 

فساد پذیری سازه های بتونی که کاهش دوام سازه یی رع به همراه دارد ، اسباب نگرانی سازه های مهمی چون مجتمع بندری شهید رجائی ، سد میناب ، خط انتقال آب میناب –بندر عباس و دهها پروژه ی دیگر را فراهم ساخته است .

 

شناخت علل فساد بتن در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن در قالب طرح مدیریت حفاظت بتن ، جمع بندی و ارائه گردیده است . لذا لازم است که قبل از ورود به بحث اصلی به تبیین اصطلاحات ویژه ای بپردازیم که کرارا؛ از آن استفاده خواهد شد .

 

امروزه با عاریه گرفتن اصطلاح خوردگی از بخش متالوژی عنوان ؛ خوردگی بتن ؛ ابداع شده است . در حالی که واژه خوردگی تعریف روشنی از چگونگی بروز فعل و انفعالاتی که تخریب زودرس بتن را بهمراه داردئ به دست نمی دهد .

ازدیاد حجم فولاد درون سازه بتونی بر اثر واکنش های شیمیایی / الکتروشیمیایی ، سبب افزایش فشار درون بتن گردیده که نهایتا“ فرایند تخریب بتن را بهمراه دارد . در این مقطع ترمیم بتن مطلقا“ امکان پذیر نبوده و یا انجحام آن با هزینه های گزافی همراه است .

 

شباهت این فرایند در بتن با بیماری مهلک سرطان عنوان سرطان بتن ( Concrete Cancer) را مطرح نموده است . اما از ؟آنجا که فرایند تخریب بتونهای غیر مسلح به ژگونه دیگری است ، واژه فساد بتن را برای تبیین امری که تخریب بتونهای مسلح و غیر مسلح را بهمراه دارد مناسب تر یافته ایم .

 

1- مدیریت حفاظت بتن

 

مدیریت حفاظت بتن در بر گیرنده تمامی موارد فنی و اجرائی در حد جزئیات است که طرح ، اجرا و بهره برداری از سازه های بتنی را در بر می گیرد .

 

کشاورزان با استفاده از واژگان کاشت ، داشت و برداشت تعریف جامعی رال در امر کشاورزی ارائه نموده اند . چنانچه ما نیز چنین تعریفی را برای امور عمرانی کشور داشته باشیم از به هدر رفتن میلیاردها ریال سرمایه های ملای جلوگیری کرده ایم .

 

1-1- اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن

 

می توان اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن را به طریق زیر فهرست بندی کرد :

الف –تأمین سرمایه

 

ب- تأمنین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص

 

پ- شناخت مصالح و مواد اولیه

 

ج- شناخت عوامل فساد بتن

 

چ –شناخت اقلیم و عوامل محیطی

 

ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد

 

د- تحقیقات:

 

( تحقیقات خود شامل دو جزء است که بهینه سازی و جایگزینی مواد جدید مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن را شامل می شود .

 

ر- طرح اختلاط بتن

 

ل- تولید، اجرا و عمل آوری

 

ن- نگهداری

 

مدیریت حفاظت بتن با هدف تقلیل ضایعات و جلوگیری از بروز واکنشهای منفی درون سازه های بتونی دستورالعمل هایی را در بر دارد که می توان نوعا“ آن را به سازه های دیگر اعم از فلزی ، خاکی و ........ تعمیم داد .

 

 

الف –تأمین سرمایه :

 

تأمین سرمایه کافی به منظور انجام دقیق امر طراحی و اجرا و بهره برداری از سازه در اولویت قرار دارد . عدم امکان تأمین بخشی از سرمایه یعنی عدمن تحقق بخشی از اهداف پروژه .

 

 

ب- تأمین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص

 

تأمین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص به عنوان دو بخشی که بطور متقابل یکدیگر را پوشش منی دهند مطرح است و عدم تأمین و یا حذف بخشی از آن سلامت سازه ای را زیر سؤال خواهد برد .

 

 

پ- شناخت مصالح و مواد اولیه

 

شناخت مصالح و مواد اولیه مصرفی در بتن تعاریف و استانداردهای خاص خود را دارند و با در نظر گرفتن این استانداردها بایستی نسبت به تهیه و بکارگیری آن در امر احداث سازه های بتونی اقدام نمود . نادیده گرفتن و قصور در اجرای استانداردها و دستورالعمل های فنی یعنی به خطر انداختن استحکام ، دوام و بقای سازه ای .

 

ج- شناخت عوامل فساد بتن

 

شناخت عوامل فساد بتن که تا کنون شناسائی و طبقه بندی گردیده اند عبارتند از :

 

1- نمکها ؛ 2- اسیدها ؛ 3- گازهایی نظیر گاز کربنیک ؛ 4- پوشش نا کافی بتن بر روی فولاد ؛ 5- کیفیت پایین عمل آوری بتن ؛ 6- بار اضافی ؛ 7- آب و رطوبت ؛ 8- فرآیند یخبندان ؛ 9- خوردگی میکروبی ( SRB) ؛ 10- باکتری های اکسید کننده گوگرد .

 

چ –شناخت اقلیم و عوامل محیطی

 

بحث کلرورها و سولفاتها در سطح کشور همراه سایر عوامل فساد بتن را تحت الشعاع قرار داده و عوامل دیگری که به فساد منجر می شود مورد غفلت قرار گرفته است ( نمونه حاضر آن سازه های بتونی گوناگون در سطح تهران بزرگ ) و اگر به بند “ ج “ که گاز کربنیک را به عنوان یکی از عوامل فساد بتن مطرح ساخته است نظری بیندازیم دیگر هیچگاه سازه بتونی اکسپوز را در سطح شهری که مالامال از گازهای مونو و دی اکسید کربن است احداث نخواهیم کرد .

 

بررسی های علمی نشان می دهد که گاز کربنیک موجود در هوا سبب کربناتیزه شدن بتن و کاهش مقاومت آن می گردد . به طوری که یک عامل نفوذی بعمق20 میلی متر می تواند تا میزان 35 نیوتن بر میلی متر مربع مقاومت بتن را طی 30 سال کاهش دهد .

نمک آب دریاهای آزاد آب خلیج فارس

<DIV dir=rtl align=center>که البته میزان این املاح در نواحلی ساحلی به علت تبخیر بیشتر دو چندان می گردد و این ارقام بیانگر آن است که حاشیه خلیج فارس سازه بتونی ما به طور همزمان مورد هجوم دو عامل مخرب سولفات و کلر قرار می گیرد .</DIV>

 

ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد

 

آئین نامه های مجاز بتن در کشورهای مخحتلف و از جمله آئین نامه بتن ایران تهیه مصالح مرغوب و انبار نمودنآن در شرایط مطلوب را توصیه نموده است . تحقیق در امر فساد بتن در مجتمع بندری شهید رجایی بندر عباس نشان داد که هیچ یک از مصالح مصرفی در بتن برابر توصیه های آئین نامه ای تهیه و مصرف  نگردیده است .

 

( تهیه و دپوی شن و ماسه در محیط باز و در مجاورت ماسه های روان آغشته به یون کلر و سولفات ، نشستن شبنم حاوی کلروسولفات و انبار نمودن پاکتهای سیمان تا 17 کیسه بر روی هم ، ( استاندارد 7 کیسه ) استفاده از آب حاصله از دستگاههای آب شیرین کن با خاصیت قلیلیی بسیار بالا ، استفاده از بتن خشک ، عدم اجرای بتن با چگالی مناسب از بارزترین علل فساد بتن در مچتمع بندری شهید رجائی بندر عباس بوده اند . تهیه مصالح مرغوب از مسافتهای دور را نباید به دلیل افزایش هزینه به تهیه مصالح نا مرغوب از مسافت نزدیک ترجیح داد .

 

د- تحقیقات :

 

چون عمدتا“ تحقیقات میدانی انجام شده در حاشیه خلیج فارس صورت گرفته است و مضافا“ این که این خلیج به علت عمق کم و گستردگی زیاد و عدم سیرکولاسیون کافی آب به علت عرض کم دهانه آن و همچنین تجربه زیاد ، بصورت اکوسیستم خاصی عمل می کند علاوه بر میزان بسیار زیاد املاح در میلی لیتر دمای 34-33 درجه شرایطی استثنایی را پدید آورده که طرح اختلاط بتن ویژه ای را طلب می نماید و تا کنون متأسفانه هیچ یک از آئین نامه های داخلی و خارجی بتن به آن نپرداخته اند . تحقیقات در شرایط آزمایشگاهی در بر گیرنده پاسخ های صحیح و دقیق نبوده است و ضرورت دارد کهخ این تحقیقات را به سمت و سوی تحقیقات محیطی بسط داد . بدیهی است که امر تحقیقات باید در دو زمینه بهسازی و جایگزینی مواد جدید و مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و ت=از سویی پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن از سوی دیگر انجام گیرد .

 

ر –طرح اختلاط بتن

 

 

طرح صحیح صورت مسأله بر اساس شناخت دقیق اقلیم ، مکان ، مکصالح و نوع سازه ، امکان تهیه طرح مطلوب بتن را بدست می دهد . طرح اختلاط بتن به مانند هر گونه طراحی دیگر بایستی به صورت موردی و منفرد انجام گیرد و از استفاده عمومی طرح اختلاط واحد بتن اکیدا“ اجتناب شود . اختلاط بتن بایستی با درصد و طیف مناسبی از عناصر ریزدانه و درشت دانه انجام گیرد و حذف بخشی از این موارد به مخاطره انداختن سازه بتونی ، محسوب می شود .

 

ل –تولید، اجرا و عمل آوری

 

 

اجرا و عمل آوری بتن از مهمترین مباحث مربوط به بتن می باشد که مکمل طرح اختلاط بتن بوده و اجرای صحیح و دقیق آن امکان اتصال بتن با چگالی زیاد را بدست می دهد که به علت فشردگی زیاد اجزای بتن راه نفوذ عوامل را به درون بتن سد نموده و استحکام و دوام سازه ای را تضمین می نماید .

 

 

ن- نگهداری

 

نگهداری سازه های بتونی از مهمترین بحثهای مدیریت حفاظت بتن می باشد که بکارگیری آن در تمامی دوران بهره برداری توصیه گشته و امروزه در تمامی کشورهای پیشرفته به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است .

 

نتیجه گیری :

 

با توجه به پهناوری کشور و شرایط مختلف اقلیمی و محیطی ، تهیه و تنظیم آئین نامه های منطقه ای بتن و فولاد امری ضروری است و بهره برداری بی دردسر از سازه ها ایجاب می کند که به امر طراحی ، اجرا و بهره برداری سازه ای توجه ویژه ای مبذول شود ، از این رو در جهت تکمیل طرح مدیریت حفاظت بتن طرحی را تحت عنوان شناسنامه سازه ای تهیه و ارائه نموده ایم که امیدواریم پس از کسب نظر اساتید ، دانشمندان و صاحبنظران به عنوان امری واجب و ضروری در راه حفظ و نگهداری سرمایه های ملی و کلیه سازه ها ( اعم تاز بتونی ، خاکی ، فلزی و ... ) مورد استفاده قرار گیرد .

 

 

 

  درآمدی بر بتن سبک مسلح و مرکب ارتجاعی

 

بتــن سبــک مسلــح و مرکــب ارتجاعی با تغییـــرات غیر خطـــی کرنش در ارتفـاع تیـــر در طی خمش، و مــدول فنریـت و قابلیت کرنش پذیری بـالا در خمـــش نوعــی بتـن سبک مسلــحِ فیبــروالاستیک با ساختــار شبکــه‏ای می‏باشد.

در این سیستم مرکب، بنا به بافت منسجم و نظام شبکه‏ای موجود و نوع و تناسب رفتار اجزاء به کار رفته در تعامل با یکدیگر، امکان توزیع گسترده و مناسب‏تر کرنش‏ها و تنش‏ها (همراه با جذب و مهار نسبی آنها) فراهم آمده، ظرفیت‏های ذخیره و جذب انرژی زیاد بوده، و کرنش پذیریِ بالا (به ویژه در محدوده ارتجاعی) هم به سهم خود امکان بهره‏گیری از توان‏ مجموعه‏ تسلیحات در کشش را بهتر میسر ساخته است. بدین ترتیب، ضمن تاُمین ذخیره مقاومت و شکل پذیری (Ductility) مورد نظر دست‏یابی به قابلیت‏های بالای باربری (به خصوص در خمش و از جمله در مورد بارهای دینامیک و ضربه‏ای) در عین دارا بودن ابعاد و وزن پائین و نیز نرم و منتشر بودن الگوی شکست به خوبی امکان‏پذیر گشته است.

چنان که گفته شد در این سیستم در جریان خمش، تغییرات کرنش در ارتفاع تیر خطی نیست. این ویژگی همچنین می‏تواند متضمن توزیع بهتر تنش‏های داخلی و کاهش تمرکز نسبی آنها (چون تنش‏های فشاری) در مناطقی خاص از مقطع و افزایش ظرفیت کلی جذب و مهار و تحمل تنش‏ها و قابلیت کرنش پذیری ... در طی خمش باشد.

از جمله خصوصیات بتن کرنش پذیر به کار رفته در این سیستم نیز می‏توان به نسبت‏های مناسب مدول‏های الاستیسیته, و مقاومت‏های کششی و برشی به مقاومت فشاری و نیز مقاومت در حد رفتار ارتجاعی ... به مقاومت نهائی- بالا بودن طاقت شکست و ضـرایب بلوک تنـش و ، کرنش متناظر با قله مقاومت و به ویژه، کرنش متناظــر با گسیختــگی و وقوع نوعــی الگوی له شدگی به جای خرد شدگی معمول و گسترش یابنده (در بارگذاری‏های فشاری بیش از حد آستانه اشاره نمود. مجموعه اینها با در نظر داشتن نقش چندگانه ساختار شبکه‏ای مزبور در بافت منسجم موجود، عامل نیل به ویژگی‏های پیش‏گفته محسوب می‏گردند. (گفتنی است که در این سیستم حتی شکست از نوع موسوم به فشاری اولیه در برخی بارگذاری‏های محوری هم باز الگویی نرم و تدریجی داشته است (

ضمنا چنان که می‏دانیم برخی از مشکلات رایج و بعضا، راه‏بردی فرا راه کاربرد بتن‏های سبک مسلحِ معمول عبارتند از: خطرِ ترد گشتن الگوی شکست، جمع شدگی زیاد و ناپایداری حجمی، درگیری نامناسب تسلیحات در بتن، پائین بودن مقاومت‏های مکانیکی از جمله، برش پانچ، کم بودن نسبت‏های مقاومت‏های برشی و کششی …و نیز مدول‏های الاستیسیته استاتیکی و دینامیکی به مقاومت فشاری، معضلات ناشی از افت و خزش و خستگی، مسائل مربوط به پایایی به خصوص در درازمدت و در برخی شرایط محیطی، موضوع انتقال نیروهای جانبی، برخی محدودیت‏های اجرای کارگاهی و ....

بدین سان در این فن‏آوری نو و با توجه به امکان کاربرد مقتضیِ برخی عناصر همراه سعی در حل توأمان بخش مهمی از مشکلات مزبور در چارچوب سیستمی واحد و یکپارچه با مدول فنریت و مقاومت ویژه شایان توجه در خمش قیمت مناسب تمام شده و دارای موارد کاربری متعدد گشته است.