طراحی و ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی با استفاده از بتن پلیمری

محمود مهرداد شکریه[1](مولف رابط)، محمد حیـدری رارانی[2]

1- استاد، آزمایشگاه تحقیقاتی مواد مرکب، قطب علمی مکانیک جامدات تجربی و دینامیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

 2- دانشجوی دکتری، آزمایشگاه تحقیقاتی مواد مرکب، قطب علمی مکانیک جامدات تجربی و دینامیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

چكيده

در این تحقیق به یکی از جنبه‌های کاربردی بتن پلیمری جهت ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی و به عنوان جایگزینی برای بتن‌های اليافي موجود اشاره شده است. بتن پلیمری طراحی شده در این تحقیق، ترکیبی از شن و ماسه‌های سیلیسی، رزین اپوکسی و الیاف شیشه خرد شده می‌باشد. لذا در ابتدا درصد ترکیب بهینه اجزای تشکیل دهنده یک بتن پلیمری با استفاده از روش تاگوچی به گونه‌ای که هر سه استحکام فشاری، خمشی و برشی آن بیشترین مقدار را داشته باشند، به دست آمده است. سپس نمونه‌های آزمایشگاهی برای فشار، خمش و برش ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفتند. نتایج تجربی همخوانی خوبی را با نتایج پیش‌بینی شده توسط روش تاگوچی نشان می‌دادند. پس از به دست آوردن خواص بهینه بتن طراحی شده، صفحه تصفیه آب آشامیدنی از جنس این بتن با توجه به شرایط بارگذاری خاص آن، در نرم‌افزار المان محدود ANSYS مدل‌سازی شده است. نتایج المان محدود نشان می‌دهد که بتن پلیمری جایگزین مناسبی برای بتن‌های الیافی مورد استفاده در صنعت آب و فاضلاب می‌باشد. تعداد سي و دو صفحه تصفیه آب آشامیدنی از جنس این بتن ساخته شده و پس از انجام آزمايشات مختلف در دو استخر تصفيه آب نصب گرديده و با موفقيت مورد بهره‌برداري قرار گرفتند.

سوالات تحقيق:

در اين تحقيق، درصد ترکیب بهینه اجزای تشکیل دهندة بتن پلیمری برای دستیابی به بیشترین استحکام فشاری، خمشی و برشی بین بتن و فلز بررسی شده است. از این بتن در ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی استفاده شده است.

روش تحقیق:

در این مقاله ابتدا با استفاده از روش طراحی آزمایشات (روش تاگوچی)، تعداد آزمایشات لازم برای تشخیص درصد ترکیب بهینه سه جزء بتن پلیمری یعنی شن و ماسه سیلیسی، رزین و الیاف خرد شده کاهش یافته است و سپس نمونه‌های فشاری، خمشی و برشی با درصد ترکیبات ارائه شده توسط روش تاگوچی ساخته شده و آزمایش شدند. نتایج پیش‌بینی شده با نتایج آزمایش از همخوانی خوبی برخوردار بودند.

كلمات كليدي: بتن پلیمری، صفحه تصفیه آب آشامیدنی، آزمایش‌های مکانیکی، روش تاگوچی

 

  1. مقدمه

بتن پلیمری ترکیبی از شن و ماسه سیلیسی، رزین اپوکسی یا پلی‌استر و الیاف شیشه خرد شده می‌باشد. این بتن به دلیل کارایی بالا در دهه 50 میلادی مطرح گردید و بیشتر به عنوان روسازی پل‌ها به کار گرفته شد. تحقیقات انجام شده در سال‌های اخیر حاکی از آن است که بتن پلیمری هنوز از جنبه‌های مختلف مورد توجه محققان می‌باشد. یکی از کاربردهای اصلی بتن پلیمری در روسازی پل‌هاست. زیرا استحكام فشاري، خمشی و برشي در رزين‌ها عامل بسيار مهمي در ميزان تحمل بارهاي مرده و ديناميكي بر روي پل‌ها مي‌باشد ]1[. موريوشي ]2[ بر روي خواص دمايي بتن پليمري با رزين متيل متااكريلات فعاليت نمود. عبدالفتاح و همکارش ]3[ استحکام خمشي بتن پليمري را با استفاده از مقادير مختلف درصد رزين و همچنين انواع رزين‌ها بررسي نمودند. بارنز و ميز ]4[ و همچنين ري و همکارانش ]5[ بر روي خواص برشي بين بتن پليمري و فولاد و بتن معمولي تحقيق کردند. ريز و فريرا ]6 و 7[ خواص شکست و خمشی بتن پلیمری تقویت شده با الياف کربن و شيشه خرد شده بررسی نمودند. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد که افزودن الياف خرد شده تا 2 درصد وزنی باعث افزايش 13 درصدي مقاومت در برابر شکست در بتن مي‌شود. ریرس ]8[ بر روی خواص مکانیکی بتن پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه و کربن خرد شده با طول mm6 و 1 تا 2 درصد وزنی تحقیقاتی را نیز انجام داد. او نتیجه گرفت که با افزودن الیاف خرد شده، استحکام فشاری افزایش می‌یابد. همچنین ریرس ]9[ به بررسی خواص خمشی و شکست بتن پلیمری تقویت شده با الیاف طبیعی پرداخت. او افزایش خواص مکانیکی بتن پلیمری با استفاده از الیافی که در طبیعت به وفور یافت می‌شوند، را مقرون به صرفه توجیه کرد. در تحقیقات فوق‌الذکر فقط یک خاصیت مکانیکی مثلاً استحکام فشاری یا خمشی بتن پلیمری بررسی شده است. در این تحقیق ابتدا با در نظر گرفتن پارامترهای موثر در استحکام‌های فشاری، خمشی و برشی بتن پلیمری و فولاد، درصد بهینه اجزای تشکیل دهندة بتن به گونه‌ای که هر سه خاصیت فوق حداکثر گردد به دست آمده و سپس به عنوان یک کاربرد صنعتی جهت ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی استفاده گردیده است.

  1. تعریف مسئله

همان‌گونه که در تحقيقات گذشته نشان داده شده است درصد رزين، درصد الياف و اندازه دانه‌ها در ميزان استحکام‌های خمشی، برشی و فشاری بتن پلیمری نقش بسزایی دارند. در تحقيقات گذشته تاثير هر یک از پارامترها بر روي استحکام‌های خمشی و فشاری به طور جداگانه بررسي شده است و مقادير بهينه آنها به دست آمده است. در اين تحقيق ابتدا به بررسي سه خاصیت مهم مكانيكي بتن پليمري و همچنين به دست آوردن مقدار بهینه هر خاصیت به تنهایی با توجه به تغيير درصد مواد تشكيل دهنده یعنی درصد رزین، درصد الیاف خرد شده، اندازه دانه‌ها پرداخته می‌شود. سپس با توجه به نتايج بهینه به دست آمده برای هر خاصیت مکانیکی، با استفاده از روش تاگوچي درصد بهینه هر یک از متغيرهای فوق براي دستيابي به بالاترين ميزان استحكام‌های خمشی، فشاری و برشی بتن پلیمری به طور همزمان پرداخته می‌شود. سپس بتن پلیمری بهینه شده از لحاظ خواص مکانیکی، برای ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی در تصفیه خانه‌ها استفاده گردیده است.

  1. مواد استفاده شده در بتن پلیمری

بتن پلیمری ساخته شده در این تحقیق متشکل از رزین اپوکسی ML506، شن و ماسه سیلیسی و الیاف شیشه خرد شده[3] می‌باشد. خواص رزین اپوکسی و درصد ترکیبات شن و ماسه سیلیسی به ترتیب در جدول 1 و 2 آورده شده است.

مواد استفاده شده در بتن پلیمری

 

 

  1.  طراحی آزمایشات

 آزمایش خمش -  بتن پلاستآزمایش فشار

 

آزمایش فشار

الف) آزمایش خمش

آزمایش برش بین بتن و فولاد - بتن پلاست

 

از بین آزمایشات گوناگونی که می‌توان بر روی بتن پلیمری انجام داد، سه آزمایش فشار، خمش و برش بین بتن و فلز در این تحقیق انتخاب شده است. از آنجا که در بتن‌های معمولی و همچنین آسفالت مقاومت فشاری، از پارامترهای مهم به شمار می‌رود، لذا باید آزمايش فشاري برای تعیین استحکام فشاری انجام شود. از طرفی با توجه به اینکه بارهای ارتعاشی معمولاً به صورت بارهای خمشی به سازه وارد می‌شوند و مقدار بارهای ديناميكي روي پل‌ها (به خصوص پل‌هاي فلزي) مقدار قابل توجهي است، باید آزمايش خمش برای بررسی ميزان مقاومت روسازي در مقابل ارتعاش پل‌ها انجام مي‌شود. درمواردی که روسازی انعطاف لازم را نداشته باشد، بارهای دینامیکی باعث تخريب آن مي‌شوند. به منظور بررسی ميزان چسبندگي بين فولاد و روسازي بتن، آزمايش برشي بين فولاد و بتن انجام شده است. با عبور وسايل نقليه از روي پل به علت اصطكاك بين سطح روسازي و لاستيك نيروي برشي زيادي به سطح بين فولاد و بتن وارد مي‌شود. در صورتي كه چسبندگي بين فولاد و بتن كافي نباشد برش بین دو ماده مي‌تواند منجر به کنده شدن روسازي شود. آزمایش فشاری بر اساس استاندارد ASTM C39-49 ]10[، آزمایش خمش سه نقطه‌ای بر اساس استاندارد ASTM C293-54T ]11[ انجام شده است. از آنجا که استاندارد مشخصی برای آزمایش برش بین بتن پلیمری و فلز وجود ندارد از طرحی ابتکاری برای این آزمایش استفاده گردیده است. بتن پلیمری داخل حلقه‌ای فولادی که سطح داخلی آن کاملاً تمیز شده و به پرایمر آغشته گشته است قالب‌گیری شده به گونه‌ای که 10 میلیمتر از سطح پایین خالی است. از این‌رو با فشار بر سطح بالایی بتن، برش بین بتن و فلز اتفاق می‌افتد. شکل 1 ابعاد نمونه‌های فشار، خمش و برش را نشان می‌دهد.

شکل 1 ابعاد نمونه‌های ساخته شده از بتن پلیمری

پس از تعیین درصد اجزاء تشکیل دهنده که در بخش بعد به آن پرداخته می‌شود، این مواد با یکدیگر مخلوط شده و درون قالب‌ ریخته می‌شوند. پس از کامل شدن فرایند پخت اولیه به مدت 7 روز، فرایند پخت تکمیلی به مدت 2 ساعت در دمای 80 درجه سانتگراد انجام شد تا پلیمریزاسیون رزین تکمیل گردد.

 

  1. کاهش تعداد آزمایشات به روش تاگوچی[4]

روش تاگوچی يکي از روش‌هاي پرکاربرد در طراحي آزمايشات است ]12[. این روش باعث کاهش قابل ملاحظه در تعداد آزمايش‌هاي مورد نياز براي تعيين اثرات کلي متغییرها مي‌گردد. در اين روش با مشخص نمودن پارامترهاي مؤثر بر سيستم و سطوح تغييرات آنها بهترين شرايط هر پارامتر براي رسيدن به بيشترين کارايي سيستم تعيين مي‌شود و شرايط بهينه از بين شرايط کاري موجود انتخاب مي‌گردد. مزيت اين مرحله در اين است که به جاي از بين بردن متغییرهای غير قابل کنترل که کاري هزينه‌بر است شرايط عملياتي را طوري انتخاب مي‌کنيم که متغییرهای غير قابل کنترل کمترين تاثير را در آن داشته باشند. براي بررسي تاثير هر يک از پارامترها بر روي استحکام فشاري، خمشي و برشي بتن پلیمری هر متغير را در چند سطح تقسيم‌بندي مي‌کنيم. ابتدا سه سطح دانه‌بندی برای مصالح درشت و ریزدانه تعریف گردیده است. اين سطوح که از اندازه دانه حدود mm 1 تا mm 6 را پوشش مي‌دهند در سه سطح mm 2-1، mm 4-2 و mm 6-4 مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از آنجا که با استفاده از اين دانه‌بندي فضاي خالي بين دانه‌ها زیاد است، درصدي از دانه‌بندي به پرکننده که ریزتر از سطوح فوق است اختصاص داده شده است. از آنجا که ميزان پرکننده و تعيين ميزان تاثير آن در اين تحقيق مورد بررسي نبوده است در هر سه سطح از ميزان ثابتي از پرکننده استفاده شده است.در مجموع 40% از پرکننده‌هاي سيليسي ریز و 60% از مصالح درشت با سه سطح دانه‌بندی فوق استفاده شده است. رزین به عنوان یکی از پارامترهای موثر در خواص بتن پلیمری در سه سطح 10، 15 و 20 درصد وزنی در نظر گرفته شدند. در تحقيقات گذشته ميزان رزين مورد استفاده از 5/7 تا 20 درصد وزني گزارش شده است. اما آزمايش‌هاي انجام شده در این تحقیق نشان می‌دهند که در مقادير کمتر از 10% مصالح به ميزان مناسب با رزين مخلوط نمي‌شوند و در مقادير بالاتر از 20 درصد نيز ميزان رزين بيش از حد لازم براي مخلوط نمودن با مصالح مي‌باشد. رزين اپوکسي به علت ماهيت ترموست بودن خود از ميران استحکام مطلوبي برخوردار نيست. با افزودن ميزان کمي از الياف شيشه مي‌توان خواص استحکامی مطلوبي براي بتن ايجاد نمود. اين کار در تحقيقات گذشته نيز مورد توجه بوده است و از مقادير حدود 7/0 تا 6 درصد وزنی استفاده شده است. لذا برای مشاهده ميزان تاثير الياف همچنين مشاهده تاثير وجود و عدم وجود الياف سطوح تغيير متغيرها صفر، 2 و 4 درصد وزني لحاظ گردیده است. جدول 3 به طور خلاصه سطوح تغییر متغییرها را در بتن پلیمری نشان می‌دهد.

بتن پلاست

با توجه به جدول 3، به دلیل اینکه سه متغير با سه سطح تغییرات داریم، بهترین شکل پيشنهادي در روش تاگوچي آرايه متعامد 9L است كه در جدول 4 نشان داده شده است. آرايه 9L بيان مي‌دارد كه با انجام دادن 9 گروه آزمایش و قرار دادن هر كدام از سطوح متغیرها مطابق جدول 4 در هر گروه، می‌توان به خواص بهینه با کمترین تعداد آزمایش رسید. اعداد 1 تا 3 در جدول 4 نشان‌دهنده سطح تغییر متغیرها و TG[5] مخفف گروه‌های آزمایش می‌باشند. بنابراین برای ساخت بتن پلیمری پس از ترکیب مواد تشکیل‌دهنده بتن پلیمری، قالب‌گیری برای ساخت نمونه‌های فشاری، خمشی و فشاری انجام گرفت. تعداد 18 نمونه برای قطعات فشاری به شکل استوانه با قطر   75 میلی متر و ارتفاع 15  میلی متر آزمایش شدند. تعداد 9 نمونه مکعبی به ابعاد  آزمایش خمش سه نقطه شدند. آزمایش برش بین فلز و بتن روی 27 نمونه نیز انجام شد.

جدول 4 آرايه 9L در روش تاگوچي

گروه آزمایش

متغير اول

متغير دوم

متغير سوم

TG1

1

1

1

TG2

1

2

2

TG3

1

3

3

TG4

2

1

2

TG5

2

2

3

TG6

2

3

1

TG7

3

1

3

TG8

3

2

1

TG9

3

3

2

  1. نتایج

1.6 نتايج آزمايش‌هاي فشاري

مقادیر استحکام فشاری و چگالی میانگین نمونه‌های فشاری در جدول 5 نشان داده شده است. با توجه به نتايج به دست آمده در جدول 5 درمی‌یابیم که اين نوع بتن در رديف بتن‌هاي استحکام بالا به شمار می‌آید. مقدار استحکام فشاري معمول براي بتن‌هاي تجاري حدود MPa 35-30 مي‌باشد. مطابق آیین‌نامه انجمن بتن آمريکا، بتنی استحکام بالا به شمار می‌آید که داراي استحکام فشاري بيشتر از MPa41 باشد. همچنین چگالی اين نوع بتن بسيار پايين‌تر از بتن معمولي مي‌باشد. نمونة TG9 که بيشترين استحکام فشاري را داراست، حدود 23 درصد از بتن معمولي سبک‌تر مي‌باشد (با فرض چگالی بتن معمولي حدود  کیلوگرم بر متر مکعب 2400 ).

جدول 5 نتایج آزمايش فشاري برای گروه‌های آزمایشی مختلف

گروه آزمایش

استحکام فشاری، MPa

چگالی، g/cm3

TG1

2/23

59/1

TG2

5/40

76/1

TG3

5/45

64/1

TG4

3/20

59/1

TG5

2/33

7/1

TG6

5/54

82/1

TG7

3/21

66/1

TG8

1/52

97/1

TG9

66

85/1

 

جدول 6 تاثیر متغییرهای مختلف بر استحکام فشاری را مطابق روش تاگوچي نشان مي‌دهد. همچنین روند تغییر استحکام فشاری با سطوح تغییر گوناگون متغیرها در شکل 2 نشان داده شده است.
بتن پلاست تولید کننده محصولات شیمیایی بتن - اخبار و مقالات

شکل 2 تاثیر کلی هریک از متغيرها بر روي استحکام فشاري طبق روش تاگوچی

با بررسي نتايج جدول 6 و شکل 2 درمي‌يابيم افزايش اندازه دانه‌ها در ابتدا باعث کاهش استحکام فشاري مي‌شود. ولي بعد از گذر از اندازه سطح دوم مقدار استحکام بسيار بالا مي‌رود. همچنين افزايش درصد رزين باعث افزايش استحکام در نمونه‌ها مي‌شود. با افزايش درصد الياف نيز استحکام فشاري کاهش مي‌یابد. دليل اين موضوع اين است که در اين حالت الياف نقش نقاط مستعد براي آغاز ميکروترک‌ها را بازي مي‌کنند و باعث شروع ترک در نمونه مي‌شوند. با توجه به شکل 9، نمونة بهينه نيز داراي بزرگترين اندازه دانه‌بندی (mm 6-4)، بيشترين درصد رزين و کمترين درصد الياف است.

5-2- نتایج آزمایش‌های خمش

شکل 3 تجهیزات انجام آزمایش خمش و نمودار بار-جابه‌جایی یکی از نمونه‌های خمشی را نشان می‌دهد. مطابق شکل 3 بتن پلیمری دارای رفتار تقریباً خطي است و شکست آن به صورت ترد و ناگهانی است. همچنین در جدول 7 استحکام و سفتی خمشی برای هر گروه آزمایش گزارش شده است.

98

 

الف) آزمایش خمش سه نقطه‌ای

ب) نمودار بار-جابه‌جایی نمونه خمشی

 

شکل 3 نتایج آزمایش خمش روی نمونة بتن پلیمری TG5

جدول 6 نتايج آزمايش خمش برای گروه‌های آزمایشی مختلف

شيب نمودار بار-جابه‌جایی،

N/m

استحکام خمشي،

MPa

بيشينه بار،

 kN

گروه آزمایش

75/7

82/7

8/8

TG1

2/13

5/15

44/17

TG2

8/11

8/16

9/18

TG3

5/5

86/10

22/12

TG4

8/12

44/13

12/15

TG5

4/16

9/16

02/19

TG6

2/5

37/10

67/11

TG7

4/17

17/19

54/21

TG8

8/14

42/18

72/20

TG9

 

از بررسي نتايج جدول 7 درمي‌یابیم که اين نوع بتن داراي استحکام بالاتری از بتن معمولي دارد. ميزان استحکام خمشي در بتن معمولي بين 10 تا 20 درصد استحکام فشاري بتن مي‌باشد. لذا مقدار استحکام خمشي در بتن معمولاً حدود MPa 5/6 است ]13[. با توجه به اين مقدار از استحکام مي‌توان تاثير افزايش الياف بر ميزان مقاومت خمشي را نشان داد. شيب تغييرات نيرو بر حسب جابجايي نيز نشان‌دهنده ميزان انعطاف‌پذيري نمونه‌ها مي‌باشد. گروه‌های آزمایش 1، 4 و 7 که هر سه داراي کمترين مقدار رزين مي‌باشند، داراي انعطاف‌پذيري بيشتري هستند. شکل 4 شکست نمونه خمش را نشان مي‌دهد. شکل 5 نيز نتايج به دست آمده از روش تاگوچي براي نمونه‌هاي خمشی را نشان مي‌دهد.

  بتن پلاست تولید کننده محصولات شیمیایی بتن  -  شکست بتن پلیمری تحت بارگذاری خمشی

شکل 4 شکست بتن پلیمری تحت بارگذاری خمشی

شکل 5 تاثیر کلی هریک از متغيرها بر روي استحکام خمشی طبق روش تاگوچی

بتن پلاست تولیدکننده چسب بتن ، انواع آب بند کننده  و ...

همانطور که از شکل 5 ملاحظه مي‌شود افزايش اندازه دانه‌ها و درصد رزين باعث افزايش استحکام خمشي در نمونه‌ها مي‌شود. ليکن افزايش ميزان الياف در ابتدا باعث افزايش استحکام خمشي و در آخر باعث کاهش آن مي‌شود. اين امر نشان مي‌دهد که تنها مقادير کم الياف باعث افزايش در استحکام خمشي در نمونه‌ها خواهد شد. همچنین تغييرات درصد رزين بيشترين تاثير را بر روي استحکام خمشي دارد. پس از آن اندازه دانه‌ها و در آخر نيز درصد الياف نقش تعيين‌کننده‌اي دارند. اين موضوع بيان مي‌دارد که براي تغيير در ميزان استحکام خمشي بهتر است درصد رزين را تغيير دهيم. زيرا با تغيير کمي در درصد رزين مقدار استحکام تغيير زيادي مي‌کند. همچنين تغيير در اندازه دانه‌ها و همچنين درصد الياف تاثير بسيار کمي بر استحکام دارند. .نمونة بهينه داراي بزرگترين اندازه دانه‌ها (mm 6-4)، بيشترين درصد رزين (20 درصد) و 2 درصد الياف خرد شده است. اين موضوع در مراجع ]13 و 14[ نيز بررسي شده و ميزان الياف خرد شده 2 درصد وزنی به دست آمده است.

5-3 نتايج آزمايش برشي

آزمايش برش بر روي 27 نمونه (3 نمونه برای هر گروه آزمايش) انجام شده است. شکل 6 نتايج بارگذاري را براي يکي از نمونه‌های برشی نشان مي‌دهد. لازم به ذکر است که نيروي فشاری اعمال شده به بتن پلیمری باعث ايجاد برش در مرز بين فلز و بتن مي‌شود. در اکثر نمونه‌ها بعد از اعمال بارگذاري بتن از پرايمر جدا شده است و پرايمر همچنان به فلز چسبيده است. اين موضوع بيان مي‌کند که ميزان چسبندگي پرايمر به فلز بسيار بيشتر از پرايمر به بتن است و جدايش از مرز پرايمر و بتن اتفاق مي‌افتد.در جدول 7 مقادير بيشينه نيروي اعمالي و تنش برشي گزارش شده است.

 - آزمایش برش بین بتن پلیمری و فلز

شکل 6 آزمایش برش بین بتن پلیمری و فلز

جدول 7 نتايج آزمايش برشي

تنش برشي، MPa

بيشينه بار، kN

گروه آزمایش

184/1

5/14

TG1

694/0

5/8

124/1

76/13

401/1

15/17

TG2

436/1

59/17

485/1

18/18

146/2

28/26

TG3

774/1

73/21

904/2

56/35

031/1

63/12

TG4

954/0

68/18

197/1

65/14

684/2

86/32

TG5

802/1

07/22

627/2

17/32

797/4

75/58

TG6

735/4

58

345/5

45/65

261/1

44/15

TG7

028/1

59/12

079/1

22/13

081/2

48/25

TG8

383/3

43/41

298/5

88/64

203/3

22/39

TG9

549/3

47/43

600/3

08/44

 

تاثیر کلی هریک از متغيرها بر روي استحکام برشی طبق روش تاگوچی

شکل 7 تاثیر کلی هریک از متغيرها بر روي استحکام برشی طبق روش تاگوچی

همانطور که از شکل 7 مشاهده مي‌شود افزايش اندازه دانه‌ها در ابتدا باعث افزايش استحکام برشي در نمونه مي‌شود.اما بين سطح دوم و سوم تغيير زيادي نمي‌کند. همچنين افزايش درصد رزين باعث افزايش استحکام در نمونه مي‌شود. افزايش درصد الياف خرد شده نيز در ابتدا باعث کاهش استحکام برشي مي‌شود ولي بين سطوح دوم و سوم تغيير چنداني نمي‌کند. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که تغييرات درصد رزين بيشترين تاثير را بر روي استحکام برشي دارد. پس از آن اندازه دانه‌ها و در آخر نيز درصد الياف نقش تعيين کننده‌اي دارند. اين موضوع بيان مي‌دارد که براي تغيير در ميزان استحکام برشي بهتر است درصد رزين را تغيير دهيم. زيرا با تغيير کمي درصد رزين مقدار استحکام تغيير زيادي مي‌کند. نمونه بهينه داراي اندازه دانه هاي متوسط (mm 4-2)، بيشترين درصد رزين (20 درصد) و کمترين درصد الياف (صفر درصد) است.

به این ترتیب با توجه به نتايج به‌دست آمده از آزمايش‌ها و روش تاگوچي، مي‌توان ترکیب بهينه را براي به دست آوردن بهترين نتايج از لحاظ استحکام فشاري، خمشي و برشي مشخص نمود. ترکیب بهينه اجزاء برای هر آزمایش در جدول 8 خلاصه شده است.

 

جدول 8 آميزه بهينه در هر آزمايش

آزمايش

اندازه دانه

درصد رزين

درصد الياف

آزمايش فشاري

mm  6-4

20

صفر

آزمايش خمشي

mm  6-4

20

2

آزمايش برشي

mm  4-2

20

صفر

همانطور که از جدول 8 ملاحظه مي‌شود مقادير بهينه متغییرها در يک آزمايش لزوماً باعث نتیجه بهینه در ديگر آزمايشات نمی‌شود. اما مي‌توان با استفاده از نتايج مجموعه آزمايش‌ها به بهترين آميزه براي دستيابي به بالاترين استحکام در هر سه آزمايش دست يافت. در هر آزمايش‌ رابطه‌اي با برازش نموداری بر نتایج آزمایش به دست آورده شده است. بنابراین با استفاده از نرم‌افزار Mathematica می‌توان روابط حاصل شده بر حسب سطوح متغیرها بهینه کرد. نتیجه بهینه‌سازی مطابق روابط به دست آمده از روش تاگوچی برای اینکه هر سه استحکام فشاری، خمشی و برشی بیشینه شوند، عبارت است از: اندازة دانه‌بندیmm  6-4، 19 درصد وزنی رزین، 5/0 درصد وزنی الیاف شیشه خرد شده. برای اطمینان از نتایج به دست آمده از روش تاگوچی 15 نمونة آزمایش با درصدهای بهینه فوق ساخته شدند و آزمایش گردیدند. نتایج تجربی بتن پلیمری بهینه شده در جدول 9 آمده است. نتایج تجربی جدول 9 با مقادیر استحکام‌های پیش‌بینی شده در روش تاگوچی نیز مقایسه شدند که از هم‌خوانی خوبی برخوردار بودند.

جدول 9 مقادير استحکام بهینه به دست آمده از آزمايش با درصدهای ارائه شده توسط روش تاگوچی

استحکام فشاري، MPa

32/63

استحکام خمشي، MPa

51/19

استحکام برشي، MPa

36/4

  1. طراحی و ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی با بتن پلیمری

 

ابعاد صفحات تسویه آبپس از طراحی بهینه درصد ترکیب مواد تشکیل دهنده بتن پلیمری، از این ماده برای ساخت صفحات آب آشامیدنی استفاده گردید. با توجه به هندسه خاص این صفحات، که یک صفحه مستطیلی به ابعاد  دارای 240 عدد سوراخ به قطر mm 16 می‌باشد، ابتدا این صفحه در نرم افزار المان محدود ANSYS مدل‌سازی گردید و شرایط مرزی واقعی صفحات به آن اعمال شد. شکل 8-الف مدل المان محدود و شرایط مرزی را نشان می‌دهد. سپس بار گستردة معادل، به ازای 1 متر شن و 5/1 متر آب که در شرایط واقعی به صفحات وارد می‌شود، به مدل اعمال گردید. با داشتن استحکام‌های فشاری و خمشی صفحه که در بخش قبل به دست آمد آنالیز تخریب انجام شد. شکل 8-ب توزیع تنش خمشی در صفحه تصفیه آب را نشان می‌دهد. پس طراحی صفحات تصفیه آب، تعداد 32 عدد در تصفیه‌خانه جلالیه تهران نصب گردید که هم اکنون در حال استفاده می‌باشد. شکل 9 صفحات تصفیه آب آشامیدنی نصب شده در حوضچه های تصفیه خانه جلالیه تهران را نشان می‌دهد.

مدل المان محدود و شرایط مرزی - بتن پلاست  تولید کننده محصولات شیمیایی بتن

توزیع تنش خمشی

الف) مدل المان محدود و شرایط مرزی

ب) توزیع تنش خمشی

شکل 8 تحلیل المان محدود صفحه تصفیه آب آشامیدنی

صفحات تصفیه آب از جنس بتن پلیمری نصب شده در حوضچه آب - بتن پلاست

صفحات تصفیه آب از جنس بتن پلیمری نصب شده در حوضچه آب

شکل 9 صفحات تصفیه آب از جنس بتن پلیمری نصب شده در حوضچه آب

  1. نتيجه‌گيري

در اين تحقيق تاثير سه عامل که بيشترين اثرگذاري را بر خواص مکانيکي بتن پليمري یعنی استحکام فشاری، خمشی و برش بین بتن و فولاد دارند مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از روش طراحي آزمايشات، روش تاگوچي، تعداد آزمايش‌هاي لازم براي بررسي تاثير اين عوامل کاهش يافته و ترکیب بهينه براي هر آزمايش مشخص گرديد. همچنين درصد ترکیبات برای آميزه‌اي که هر سه آزمايش فشار، خمش و برش را بهينه کند به دست آمد و مقادير استحکام نمونه بهينه توسط روش تاگوچي پيش‌بيني شد.آزمايش‌هاي فشار و خمش طبق استاندارد ASTM انجام شده و از آنجا که روش استانداردي براي آزمايش برش بین بتن و فولاد وجود نداشت، یک طرح ابتکاری برای انجام این آزمایش نیز ارائه گردید. در نهایت، به عنوان یک کاربرد صنعتی، از بتن پلیمری بهینه شده برای ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی استفاده گردید و تعداد 32 عدد از این صفحات در حوضچه‌های تصفیه آب در تصفیه‌خانه آب جلالیه تهران نصب گردیدند.

 

  1. مراجع

[1] Gama, N., (1999), “Durability of epoxy polymer concrete overlays for bridge decks”, MSc Thesis, Department of Civil Engineering and Applied mechanics, McGill University.

[2] Moriyoshi, A., Hirano, T., Ogasawara, A., Tokumitsu, K., Nagata, S., (1996), “Thermal properties of polymer concrete using glycerol methacrylate/styrene system at low temperature”, Advanced Composite Materials: The Official Journal of the Japan Society of Composite Materials, 5, 161-168.

[3] Abdelfattah, H., El-awary M.M., (1999), “Flexural behavior of Polymer Concrete”, Construction and Building Materials, 13, 253-262.

[4] Barnes, R.A., Mays G.C., (2006), “Strengthening of reinforced concrete beams in shear by the use of externally bonded steel plates. Part 2 – Design guidelines”, Construction and Building Materials, 20, 403–411.

[5] Ray, I., Davalos J.F., Luo S., (2005), “Interface evaluations of overlay-concrete bi-layer composite by a direct shear test method” , Cement & Concrete Composites , 27, 339–347.

[6] Reis, J.M.L., Ferreira A.J.M., (2004), “Assessment of fracture properties of epoxy polymer concrete reinforced with short carbon and glass fibers”, Construction and Building Materials, 18, 523–528.

[7] Reis, J.M.L., (2006), “Fracture and flexural characterization of natural fiber-reinforced polymer concrete”, Construction and Building Materials, 20, 67-72.

[8] Reis, J.M.L., (2005), “Mechanical Characterization of Fiber Reinforced Polymer Concrete”, Materials Research, 8, 357-360.

[9] Reis, J.M.L., (2006), “Fracture and flexural characterization of natural”, Construction and Building Materials, 20, 673–678.

[10] ASTM C 39-49, “Compressive Strength of Molded Concrete Cylinders”, 2002.

[11] ASTM C 293-54, “Flexural Strength of Concrete Using Simple Beam with Center-Point Loading”, 2002.

[12] Antony, J., “Design of Experiments for Engineers and Scientists”, Elsevier Science & Technology Books, 2003.

[13] Valore, R.C., Naus Jr. and D.J, (1975), “Resin bound aggregate materials systems”, Proceedings, First International Congress on Polymer Concretes London, The Construction Press, Lancaster (May 1975), 216–222.

[14] Ribeiro, M.C.S., Tavares, C.M.L., Figueiredo, M., Fernandes, A.A., Ferreira, A.J.M., (2003), “Bending characteristics of resin concrete”, Material Research, 6, 247-254.

 

DESIGHN AND MANUFACTURIG OF WATER FILTRATION PLATES BY POLYMER CONCRETE

M.M. Shokrieh¹, M. Heidari-Rarani²

  1. Professor, Composites Research Laboratory, Department of mechanical Engineering, Iran University of science and Technology, Tehran, Iran. E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
  2. PhD student, Composites Research Laboratory, Department of mechanical Engineering, Iran University of science and Technology, Tehran, Iran. E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

ABSTRACT

Polymer concretes (PC) because of low weight and high strength in comparison to common concretes are widely used in various industries. In this study, the effect of three variables, i.e., aggregate size, resin percentage, and chopped glass fiber; on compressive, bending, and interfacial shear strengths of PC are investigated. The optimum percent of ingredients in PC to maximize three aforementioned strengths are obtained using Taguchi method as a most applicable design of experiment approach. Some PC specimens are manufactured by obtained optimum percentage of ingredients and tested according to standards procedures. Experimental results are in good agreements with predicted results by Taguchi methods. Finally, 32 water filtration plates are manufactured optimized PC and installed Jalalieh water refinery.

RESEARCH INQUERIES

A comprehensive research is performed on obtaining optimum percentage of ingredients in polymer concretes to reach maximum compressive, bending, and interfacial shear simultaneously.

RESEARCH METHOD

Mechanical properties of polymer concrete i.e., compressive, bending, interfacial shear strengths were studied and the effect of aggregate size, resin percentage, and chopped glass fiber is investigated using Taguchi method. Predicted theoretical results were validated by experimental results.

CONCLUSION

In this study, the effect of each ingredient in polymer concrete (PC), aggregate size, resin percentage, and chopped glass fiber is studied on mechanical strength of PC. The optimum percentage of ingredients is obtained using Taguchi method. The predicted results by Taguchi method for compressive, bending, and shear strength are assessed by manufacturing of some specimens. Finally, the optimum PC is used for manufacturing of water filtration plates in the Jalalieh water refinery.

Key Words

Polymer Concrete, Water filtration plate, Taguchi method.

 

1  پست الکترونیکی: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید، تلفن:2914-77240540-021

2 پست الکترونیکی: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید، تلفن: 2948-77240540-021

[3] Chopped glass fiber

[4] Taguchi technique

[5] Test group

 

 

مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي

بهزاد نيكو [1] ،مهدی یعقوبی کلورزی[2]

  • 1- كارشناس زمين شناسي ونماينده مجري طرح جامع آبرساني به روستاهاي گيلان و سرپرست اداره

 طراحي و مطالعات شركت آب و فاضلاب روستايي استان گيلان

 2- دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي عمران   سازه هاي دريايي  دانشگاه علم و صنعت ايران

وكارشناس طراحي و مطالعات شركت آب و فاضلاب روستايي استان گيلان

 

 

چكيده

با توجه به نقش واهمیت تامین آب شرب و بهداشتی مورد مصرف اقشار مختلف مردم در شهرها و روستاهای کشور و بالا بردن میزان بهره برداری از منابع و کاهش مشکلات فراروی تاسیسات و ابنیه ،ذخیره سازی آب شرب از جایگاه ویژه ای برخوردار است . امروزه يكي از دغدغه هاي صنعتگران و كارفرمايان ، ساخت مخازني با ظرفيت بالا و هزينه نگهداري كم و در عين حال با معماري خاص و زيبا و هماهنگ با محيط اطراف بوده است.

سوالات تحقيق:

در این تحقیق در خصوص استفاده از  از مخازن ذخيره كامپوزيتي كه شامل يك بخش فولادي مانع نفوذ آب جهت ذخيره و بخش بتني با كاربردي چند گانه به صورت تك ستون كه نقش سازه اي را ايفا مي كند مورد بررسی قرار گرفته است.

روش تحقیق:

دراين تحقيق بعد از مروري بر  تاريخچه استفاده از مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي در نقاط مختلف دنيا به نحوه ساخت و اجراي بخش هاي مختلف بر اساس استاندارد هاي (AWWA D170  - ACI  )  مي پردازد.سپس انواع مخازن كامپوزيتي متداول مورد مقايسه قرار مي گيرد و همچنين تفاوت اين نوع از مخازن به لحاظ هزينه و تجهيزات نگهداري با ديگر مخازن مورد مطالعه قرار گرفته ودر نهايت به جنبه هاي معماري و زيبايي و هماهنگي اين نوع مخازن با محيط اطراف پرداخته است .

نتیجه گیری:

مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي در مقايسه با مخازن  بتني و فولادي  داراي ويژگي هاي منحصربفردي مانند  مقرون به صرفه بودن در ظرفیت های بالا و کاربرد چندگانه فضای داخلی بخش بتني و معماری خاص و زیبا و هماهنگ با محیط اطراف و هزینه پایین نگه داری و . . .  مي باشند كه سبب شده امروزه ساخت  اينگونه مخازن در بسياري از كشور ها رایج شده ودر کشورمابا توجه به نیاز  به ساخت مخازن با حجم بالا در بعضی مناطق ، می تواند  جایگزینی مناسب برای سایر مخازن اعم از بتنی و فولادی گردد. 

لغات كليدي : مخازن آب ، مخازن كامپوزيتي ، معماری مخازن ، نگهداري مخازن، ظرفیت مخازن

  1. مقدمه

امروزه  ساخت مخازن تامین آب شرب بهداشتی و سالم برای مردم شهرهاو روستاها از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است بر این اساس مخازن زمینی و هوایی متعددی در نقاط مختلف بر حسب نیاز با مصالح و ترکیب هاو ظرفيت هاي مختلف در حال ساخت می باشد و همواره در ساخت مخازن به مسائل طراحی ، ملاحظات اجرایی بر اساس آیین نامه های مربوطه ، ظرفیت بالا و هزینه های نگهداری کم توجه ویژه ای  می شود .

 مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي
شكل 1- مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي

از طرفی استفاده ازمصالح نوین و تنوع در ساخت مخازن بسیاری از کارفرمایان و صنعتگران را برآن داشت تا به فکر ساخت مخازن کامپوزیتی بیفتندکه استفاده از این نوع مخازن که شامل یک بخش فولادي مانع نفوذ آب جهت  ذخيره و بخش بتني با كاربردي چند گانه به صورت تك ستون كه نقش سازه اي را ايفا مي كند گسترش پيدا كرده است.

            از جمله ویژگی های مهم این مخازن مقرون به صرفه بودن در ظرفیت های بالا و کاربرد چندگانه فضای داخلی بخش بتني و معماری خاص و زیبا و هماهنگ با محیط اطراف و هزینه پایین نگه داری اشاره کرد .

2.تاريخچه

ساخت مخازن ذخیره آب به فرم های مختلف در سال 1800 میلادی شروع شد و ایده بکارگیری از مخازن کامپوزیتی برای اولین بار در اواخر دهه 1970 در کانادا ودر نیمه آخر دهه 1980 در آمریکا  شكل گرفت ، بطوریکه در سال 1978 شرکت لند مارک مخزن کامپوزیتی مدرنی در کانادا بنانهاد و در سال 1985 اولین مخزن کامپوزیتی در تگزاس آمریکا ساخته شد .

       اگر چه تکنولوژی ساخت مخازن زمینی و هوایی پیش ساخته گسترش پیدا کرده است اما در سال های اخیرتعداد زیادی از این نوع مخازن نيز در نقاط مختلف مخصوصا در آمریکا ساخته شده است .در شکل های زیر روند ساخت مخازن کامپوزیتی در بین سال های 1978 تا 2001 در آمریکا به وضوح دیده میشود.

مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1985

شكل 2-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1985

 مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1993

 

 

شكل 3-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1993

-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001.

شكل 4-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001

 

      این مخازن بطور معمول و متداول در ظرفیت های 500000 تا 3000000 گالن ( معادل  1900 تا 11000 متر مکعب ) و با ارتفاع پایه ستون بتنی 8 تا 60 متری ساخته می شوند که امروزه در آمریکا مخزنی با حجم 11000 متر مکعب و ارتفاع پایه بتني 70 متری نیز ساخته شده است . در شکل زیرتعداد  مخازن ساخته شده  بین سال های 1978 تا 2001 در آمریکا را نشان می دهد .

تعداد مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001

شكل 5-  تعداد مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001

3.استانداردها

 

 

همانطوریکه می دانیم ساخت اينگونه سازه ها  نیاز به محاسبات و طراحی بر اساس استاندارد های رایج و همچنین تجربه مهندسین و پیمانکاران دارد.در ابتدا نبود استاندارد مناسب و دانش كافي جهت طراحي و ساخت، سبب بروز مشكلات زيادي براي طراحان ومهندسين شده بود . انجمن فعاليت هاي آبي آمريكا(AWWA)   در سال 1992 شروع به تدوين و جمع آوري اطلاعات درخصوص طراحي و ساخت و نگهداري اين مخازن كرد . بطوريكه كميته AWWA D170 (استاندارد مخازن ذخيره آب كامپوزيتي آمريكا ) منحصرا به اين كار پرداخت و در سال 2003 اكثرموارد آن به تصويب رسيد.همچنين در سال 1992 انجمن بتن آمريكا (ACI) در كميته 371 با عنوان (ACIR371 ) نيز شروع به انتشار آيين نامه اي با عنوان آناليز و طراحي و ساخت مخازن بتني كامپوزيتي كرد،كه در اين آيين نامه به نحوه تعيين و تخمين بارها روي سازه و طراحي ستون بتني و فونداسيون و نگهداري اين سازه پرداخته است . در بخش هايي از آن به مقايسه اين مخازن با مخازن بتني نيز اشاره دارد .

4.مشخصات وویژگی های مخازن کامپوزیتی

 

این مخازن نسبت به مخازن دیگر ویژگی های خاص و منحصر به فردي  دارد که در زیر به معرفي بخش هايي از آن می پردازیم .

4-1.مشخصات

 

اين مخازن مي تواند به فرم هاي گوناگوني ساخته شوند كه در شكل زير برخي از قسمت هاي آن را مي توانيم مشاهده كنيم.

معرفي قسمت هاي مختلف  بك  مخزن كامپوزيتي خاص

شكل 6-  معرفي قسمت هاي مختلف  بك  مخزن كامپوزيتي خاص  

در جدول زير مشخصات برخي از مخازن ساخته شده در نقاط مختلف و ظرفيت آن ها قابل مشاهده است

 

 

جدول شماره 1- مشخصات مخازن كامپوزيتي ساخته شده 

جدول شماره 1- مشخصات مخازن كامپوزيتي ساخته شده

 

4-2. نگهداری

 

  • ü سازه بتنی مخزن نیاز به حد اقل نگهداری  دارد.
  • ü دسترسی به تمام سطوح بیرونی مخزن براحتی صورت میگیرد .

4-3. کاربرد دوگانه بخش بتنی

 

  • ü استفاده دوگانه از بخش های داخلی ستون بتنی به عنوان دفتر ادارات ، اتاق جلسات ، ایستگاه پمپاژ و دپارتمان های تعمیر و نگهداری و . . . .
  • ü بتن بکار رفته بصورت مسلح می باشد که به راحتی با مخزن فولادی اتصال برقرار میکند.
  • ü لوله هاي داخلی با حد اکثر خم شدگی در داخل ستون قابل دسترس هستند .

كاربرد چند گا نه بخش داخلي ستون  لوله و شيرآلات واقع در بخش  داخلي ستون

شكل 8- كاربرد چند گا نه بخش داخلي ستون                  شكل 7- لوله و شيرآلات واقع در بخش  داخلي ستون              

4-4. اقتصادی

  • ü دراحجام بزرگ استفاده از این نوع مخازن بسیار به صرفه است
  • ü با توجه به اینکه از قسمت  ستون بتنی کاربردی چند گانه دارد به لحاظ هزینه ساخت و نگهداری بسیار مقرون به صرفه میباشد

4-5. ملاحظات زیبایی شناسی و معماری

  • ü ظاهری زیبا و تمیز و مدرن دارد
  • ü سطوح عمودی و افقی ( شیارها ) با معماری اطراف همگون و هماهنگ است و ظاهری خوش منظره ایجاد میکند .
  • ü استفاده های تبلیغاتی برای شرکت های سازنده و کارفرمایان به جهت بلند بودن که از این طریق بخشی از سرمایه قابل بازگشت می باشد

 

معماري ويژه و زيباي مخازن                                 معماري ويژه و زيباي مخازن

 شكل 9- معماري ويژه و زيباي مخازن

4-6. ايمني

  • ü ورودی با دربهای فولادی قفل و بست میشود تا از ورود افراد غیر مجاز به داخل جلوگیری به عمل آید.
  • ü راه پله در داخل قسمت بتنی ساخته می شود که اولا نمای ظاهری را بهم نمي زند و ثانيا بالا و پايين رفتن داخل مخزن را آسان ميكند.

4-7. سيستم پمپا‍‍‍‍ژ

  • ü پمپاژ به گونه اي انجام ميشود كه همواره هد پمپاژ مقدار بهينه شده، كه سبب به حداقل رساندن هزينه پمپاژ و اختلاف فشار مي شود.
  • ü در پمپاژ از سيستم گردشي استفاده ميشود تا آب درون مخزن همواره جريان داشته باشد .

 سيستم گردشي آب درون مخزن

 شكل 10-سيستم گردشي آب درون مخزن

5.مراحل ساخت مخزن

 

5-1. فونداسيون

 

فونداسيون اين سازه ها بايد بصورت گسترده اجرا شود تا بتواند قابليت تحمل خاك هاي در حد نسبتا ضعيف را داشته باشد . عمق فونداسيون معمولا بزرگ بوده كه البته بستگي به موقعيت مكاني اجراي مخزن دارد .آرماتور هاي ديواره ستون در فونداسيون بايد به  جهت داشتن هندسه مناسب بطور دقيق اجرا گردد.

اجراي فونداسيون مخازن

اجراي فونداسيون مخازن

5-2. ساخت ديوارهسته  بتني

 

پس از قرار گيري آرماتورهاي ديواره ستون در فونداسيون و اطمينان از صحت اجراي آن نوبت به آرماتورهاي ديواره مي رسد همچنين در بازشوها و دهانه ها كه نياز به تقويت بيشتري  دارد از آرماتورهاي تقويتي استفاده مي كنند .سپس عمليات قالب بندي نوبت به آماده سازي بتن مي رسد كه تمامي مراحل از قبيل ايجاد مخلوط بتن ، ويبره و بتن ريزي بايد به طور دقيق توسط مهندسين ناظر كنترل شده تا ظاهري با كمترين نقص داشته باشيم .

 قالب بندي و ساخت ديواره ستون بتني                            قالب بندي و ساخت ديواره ستون بتني

5-2-1.نماي ظاهري ستون بتني

نما شامل بخش هاي مستطيل شكل كه در درون شيارهاي موازي افقي و عمودي كه درمجموع سطحي صاف بوجود مي آورند . بايد توجه كرد براي ايجاد ظاهري صاف و زيبا از مصالح مرغوب استفاده نمود.

نماي ظاهري ستون بتني

 

شكل 13- نماي ظاهري ستون بتني

 

 

5-2-1پوشش

 

در مناطق ساحلي و يا در مكان هايي كه امكان زنگ زدگي آرماتورهاي بتن وجود دارد از پوشش ها و درزگيرها استفاده مي كنند و حتي المقدور از تركيب هاي رنگي در پوشش ها بدليل بهم خوردن نما در سطوح بزرگ  استفاده نميشود . بطوريكه حتي با تغييير اندك سبب لكه لكه شدن رويه بتن مي شود .

5-2-2محدوديت هاي ساخت

 

در آب و هواي سرد و يا گرم بر حسب نياز مي توان از مواد افزودني در بتن همانند مواد مضاف هوا زا استفاده نمود

 

5-2-3بازشوها

 

آيين نامه ها محدوديت هايي براي تعداد و اندازه بازشوها بويژه هنگامي كه ارتفاع ستون بتني بلند باشد كه در اين صورت تاثير بارهاي جانبي زياد خواهد بود مشخص كرده است .مطابق آيين نامه درب تجهيزات بتن بين 3 تا 4 متر و درب پرسنل حدود 0.9 متر توصيه ميشود.

5-3. ساخت مخزن فولادي

 

جهت ساخت مخزن فوادي در پروژه هاي مختلف از دو روش استفاده مي كنند .

  • ساخت مخزن درمحل – در اين حالت پس از ساخت ديواره ستون بتني و اجراي بخش گنبدي شكل ، بخش ها و قطعات به بالا انتقال داده مي شوند ودر آنجا مونتاژ شده و به هم جوش داده ميشوند . دراين مرحله لازم است كليه

آزمايشات مخصوص جوش انجام گرفته و در مرحله آخر شروع به اندود كاري مخزن مي نماييم

 شكل 14- ساخت تا نك فولادي در محلساخت تا نك فولادي در محل

.شكل 14-ساخت تا نك فولادي در محل

 

  • ساخت مخزن در پايين قسمت بتني- تفاوت اين روش نسبت به روش قبل اين است كه تانك در پايين قسمت بتني ساخته مي شود و سپس به بالا منتقل مي شود ،بطوريكه بخش هاي مختلف تانك فولادي در پايين ستون به هم متصل شده و جوش داده مي شوندو سپس تمامي كارهاي از قبيل آزمايش جوش و اندودكاري در همان مكان انجام ميشود .در مرحله بعد لازم است تانك ساخته شده به بالا منتقل شده و در آنجا با ستون بتني متصل شود . اين كار توسط جك هاي هيدروليكي كه در قسمت گنبدي شكل  ستون بتني نصب شده اند صورت ميگيرد.در بيشتر مخازن از اين روش جهت ساخت تانك استفاده مي نمايند .   

ساخت تا نك فولادي در قسمت پاييني ستون بتني    ساخت تا نك فولادي در قسمت پاييني ستون بتني

 

شكل 15- ساخت تا نك فولادي در قسمت پاييني ستون بتني 

 

 

5-4. كامل كردن تانك فولادي

پس از اينكه اتصال دربالاي ستون به طور كامل برقرار شد سقف تانك فولادي توسط پوشش هاي مخصوصي جايگزين شده و همچنين اگر لازم باشد فاصله بين كف تانك و سقف گنبدي شكل ستون را توسط گرويت پر مي كنند .سپس لوازم باقي مانده وآنتن هاي مخابراتي نصب شده و درنهايت كارهاي اندودكاري سقف را انجام مي دهند.

 

كامل كردن سقف تانك فولادي

 

شكل 16-كامل كردن سقف تانك فولادي

 

5-5.كامل نمودن بخش هاي دروني ستون بتني

همانطوريكه قبلا اشاره شد از جمله ويژگي هاي اين نوع مخازن كاربرد چند گانه علاوه بر ذخيره آب مي باشند بطوريكه قسمت دروني مي تواند به عنوان دفاتر كار و اتاق ملاقات و . . . بكار رود كه در مرحله آخر اين بخش را نيز تكميل مي كنيم .

  1. 6. مقايسه مخازن كامپوزيتي متداول

مخازن كامپوزيتي بر حسب نوع شكل ستون بتني به طور متداول به سه فرم ساخته ميشود .فرم گنبدي ، فرم معلق و فرم صاف.كه در جدول زير معايب و مزايا هر كدام مورد بررسي قرار گرفته است ستون بتني معمولا به شكل گنبدي ساخته مي شود.

فرم صاففرم معلق فرم گنبدي           

 

شكل 17- فرم صاف                         شكل 18- فرم معلق                               شكل19-فرم گنبدي

 

 

 جدول 2- معايب و مزاياي هر كدام از فرم هاي ستون بتني

 

شكل

مزايا

معايب

 

 

گنبدي

تعادل نيروها در محل اتصال تانك به ستون بتني

قابليت مقياس بندي در مخازن با ظرفيت هاي بزرگ

شكل ستون بتني به فرمي است كه تمام آب مخزن مصرف ميشود مقدار آبي تحت عنوان ذخيره مرده باقي نمي ماند

قالب بندي قسمت گنبدي شكا بسيار مشكل مي باشد

در اجراي اتصال تانك فولادي با ستون بتني نياز به پيمانكاران ماهرومجرب دارد

غير قابل دسترس بودن پوشش كف همانند مخازن زميني

 

 

 

 

معلق

كف مخزن جهت هرگونه افزايش و اصلاح و ايجاد پوشش هميشه در دسترس ميباشد.

هرگونه تغيير در بالاي ستون سبب بحراني شدن مقاومت مخزن ميشود

با توجه به ميعان در كف مخزن به به سقف مجزا در قسمت داخلي ستون بتني نياز داريم

شكل ستون بتني به فرمي است كه تمام آب مخزن مصرف نميشود مقدار آبي تحت عنوان ذخيره مرده باقي مي ماند

 

صاف

شكل ستون بتني به فرمي است كه تمام آب مخزن مصرف ميشود مقدار آبي تحت عنوان ذخيره مرده باقي نمي ماند

 

براي كوچك كردن حجم مخزن محدوديت وجود دارد

تنش خمشي ايجاد شده  سبب ترك خوردن دال ميشود .

7.نتيجه گيري

       مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي در مقايسه با مخازن  بتني و فولادي  داراي ويژگي هاي منحصربفردي مانند  مقرون به صرفه بودن در ظرفیت های بالا و کاربرد چندگانه فضای داخلی بخش بتني و معماری خاص و زیبا و هماهنگ با محیط اطراف و هزینه پایین نگه داری و . . .  مي باشند كه سبب شده امروزه ساخت  اينگونه مخازن در بسياري از كشور ها رایج شود  ودر کشورما  با توجه به نیاز  به ساخت مخازن با حجم بالا در بعضی مناطق ، می تواند  جایگزینی مناسب برای سایر مخازن اعم از بتنی و فولادی گردد  .

 

8.مراجع

  1. Stephen W. Meier, P.E., S.E., (2002), “Today’s Composite Elevated Storage Tanks”, Vice President of Engineering and Technology Tank Industry Consultants Indianapolis, USA.
  1. AWWA, “American water works association. Committee D170, “Standard for Composite Tanks for Water Storage” ( AWWA D170-2002)
  1. ACI, “American Concrete Institute”. Committee R371, “Guide for the Analysis, Design, and Construction of Elevated Concrete and Composite Steel-Concrete Water Storage Tanks” (ACI 371R-08 -Reapproved 2003)
  1. By John E. Kraft. (2006), “Tips for Specifying Composite Elevated Water Storage Tanks­”, water world journal.



Composite water storage tanks

  1. Niko ¹, M. Yaghoobi kalurazi ²
  2. BS ,Executive Representative of the comprehensive plan and water to villages in Guilan and Head Office design and studies for Guilan rural water & waste water company. E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
  3. MS, Department of Civil Engineering, Iran University of science &Technology and Expert of design & Studies for Guilan rural water & waste water company. E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

ABSTRACT

Given their importance to the role of drinking water supply and sanitary used different classes of people in towns and villages in the country and raising the utilization rate of resources and reduce the problems facing utilities and buildings, storage of drinking water has a special place. Today, a major concern of industrialists and employers, making tanks and high capacity and low maintenance costs while the specific architecture and beautiful and harmonious with the environment has been.

 RESEARCH INQUERIES

In this study the use of thecomposite storage tanks that contain a section for storage and impermeable steel sections with concrete to form a single column of multiple applications with a structural role has been studied.

RESEARCH METHOD

 In this study, after reviewing the history of water storage tanks composite drinking around the world how to build and implement different parts based on standards (AWWA D170 - ACI) examines the performance of each section will evaluate. the common types of composite tanks shall be compared and the differences This type of vessels and equipment maintenance costs in terms of other vessels have been studied. Finally, aspects of architecture and beauty and harmony with the environment these reservoirs is discussed.

CONCLUSION

Composite water storage tanks in comparison with concrete and steel tanks with unique features such as cost-effectiveness in high capacity and uses multiple interior sections of concrete and specific architecture and beautiful and harmonious surroundings and keep costs down, that has caused the construction of such tanks in many countries common and  in our country according to the need to build high-volume reservoirs in some areas, it can replace other tank suitable for both concrete and steel

Key words: water tanks, composite tanks, reservoir architecture, tank Maintenance, and tank Capacity

 

 

  بررسی  مشخصات عمومی و ساز و کار عمل فوق روان کننده ها

محمد واقفی[1] ، سینا سعادت[2] ،سید شاکر هاشمی[3]

  • 1- استاديار گروه مهندسي عمران، دانشکده فني و مهندسي، دانشگاه خليج فارس
  • 2- دانشجوي کارشناس ارشد  مهندسی زلزله، دانشگاه آزاد اسلامي واحد بوشهر 

3- استاديار گروه مهندسي عمران، دانشکده فني و مهندسي، دانشگاه خليج فارس

    

چكيده


فوق روان کننده ها یا فوق کاهنده های آب موادی هستند که امکان افزایش کارایی یک مخلوط بتنی را در نسبت آب به سیمان ثابت و یا امکان کاهش مقدار آب را برای رسیدن به یک مقدار روانی مشابه با مخلوط شاهد را با تأثیر بیشتر در مقایسه با روان کننده ها فراهم میکنند. مدت اثر این مواد موقتی است و طول مدت اثر آن بسته به نوع و ترکیب شیمیایی این مواد متغیر میباشد

فوق روان کننده ها (فوق کاهنده های آب) جهت حصول روانی بیشتر یک مخلوط بتنی بدون افزایش مقدار آب و با حفظ نسبت آب به سیمان در عملیات بتن ریزی و تسهیل مراحل اجرای بتن استفاده میشوند. در این صورت دستیابی به خواص مطلوب مقاومتی و دوام بتن با کاهش مقدار آب در یک مخلوط بتنی و با حفظ مقدار روانی امکانپذیر است. این مواد به دلیل خواص ممتاز در ایجاد روانی بیشتر و امکان کاهش بیشتر آب مخلوط از افزودنیهای روان کننده متمایز گردیده اند. در این مقاله ابتدا به بررسی ساختار مولکولی انواع پر مصرف فوق روان کننده ها پرداخته سپس به ساز و کار عمل و نیز مشخصات آنها پرداخته می شود .    

سوالات تحقيق:

ساز و کار افزایش کارایی بتن توسط فوق روان کننده ها چگونه است؟

روش تحقیق:

 جستجو در نشریات تخصصی و نیز مدارک فنی مدون

نتیجه گیری:

           به علت به دست آمدن خواص بسیار مطلوب در بتن تازه و سخت شده تولید و افزایش دانش اجرایی  کاربرد فوق روان کننده هادر بتن باید در جامعه عمرانی کشور رواج بیشتری بگیرد.    

كلمات كليدي: فوق روان کننده، ملامین سولفونات ، نفتالین سولفونات ،پلی کربوکسیلاتها

 

1.مقدمه

فوق روان کننده ها روان کننده هایی هستند که توانایی زیادی در  کاهش نسبت آب به  سیمان با روانی ثابت یا حتی روانی های بالاتر دارند. در سال 1932 یک شرکت آمریکایی اولین نوع فوق روان کننده ها را که بر پایه نفتالین‌ فرمالدئیدسولفونات  بود را اختراع و ثبت  وتولید نمود. در  اواسط دهه30  میلادی به بعد نیز نوع دیگری از فوق روان کننده ها  که بر پایه لیگنوسولفونات‌ها بود روانه بازار شد] 2[.تا کنون ترکیبات مختلف  شیمیایی  دیگری نیزساخته شده که باعث  حاصل شدن روانی ها ی بالاتر و کارایی های بهتر در در بتن می گردد که در ادامه به معرفی آنها می پردازیم.

2.طبق بندی فوق روان کننده ها به لحاظ ترکیب شیمیایی  

فوق روان کننده های موجود در بازار  و مورد مصرف در مخلوط های بتنی رامی توان بر اساس ترکیبات شیمیایی موجود در آنها در گروههای اصلی زیر طبقه بندی کرد:

بتانفتالین سولفونات فرمالدئید تغلیظ شده -

ملامین سولفونات فرمالدئید تغلیظ شده -

لیگنوسولفوناتهای اصلاح شده(شکل 1)-

ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه لیگنو سولفونات

شکل 1-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه لیگنو سولفونات

استرهای اسیدهای سولفونیک-

نمک اسیدهای کربوکسیلیک یا هیدروکربوکسیلیک-

اسیدهای پلی کربوکسیلیک-

بسیاری از مواد با ترکیبات شیمیایی متفاوت نیز وجود داشته که قابلیت ایجاد روانی را در مخلوطهای بتنی دارند اما هنوز به نتوانسته اند سهمی از بازار فروش فوق روان کننده ها را به خود اختصاص دهند لذا در دسته بندی فوق جایی برای آنها در نظر گرفته نشده ]1[. اصولاٌ در ایران از فوق روان کننده های بر پایه نفتالین استفاده بیشتری می شود. می توان از فوق روان کننده های بر پایه ملامین نیز به عنوان رقیبی برای فوق روان کننده های بر پایه نفتالین نام برد. از فوق روان کننده های بر پایه پلی کربوکسیلیک نیز به علت کاهندگی  بسیارشدید آب و نیز روانی های بسیار بالا می توان برای تولید بتن های خود تراکم استفاده نمود]4[. به علت خواص بسیار مطلوب استفاده از این نوع فوق روان کننده در بازار ایران در حال افزایش است.

3.ساز و کار عملکرد انواع فوق روان کننده بر پایه ملامین و نفتالین

مکانیزم کار افزودنیهای فوق کاهنده آب با اساس ملامین (شکل 2) و نفتالین(شکل 3) بر پایه جذب سطحی قسمت آنیونی افزودنی و سطح تماس آن با آب خالص است و به سطح مشترک آنها بستگی دارد. سر غیرقطبی پلیمر قسمتی است که باعث جذب سطح سیمان میشود و آبدوست بودن این قسمت سبب میل مخلوط به سوی انحلال میشود. تأثیر اساسی را افزایش بار منفی روی دانه های سیمان میگذارد بدین ترتیب که ذرات سیمان یکدیگر را دفع میکنند (دافعه الکترواستاتیکی) و پراکندگی بوجود می آید. بنابراین نیاز به آب کمتر شده که برای تهیه بتن با کارایی مناسب یک عامل ایده آل محسوب میشود. بدون استفاده از افزودنیهای فوق کاهنده آب، این ذرات ریز گرایش به لخته شدن دارند که این پدیده به خاطر جاذبه نیروهای مخالف سطح ذرات مجاور است]1[و]5[ .

 

 ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه ملامین

شکل 2-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه ملامین

ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه ملامین

شکل 3-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه نفتالین

 4.ساز و کار عملکرد انواع فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلیک

افزودنیهای فوق کاهنده آب با اساس کربوکسیلیک (شکل4)بیش از افزودنیهای فوق کاهنده آب با اساس نفتالین یا ملامین، مکانیزم دوگانه الکترواستاتیک و دافعه را تقویت مینمایند و پراکندگی سیمان را کنترل میکنند و نقش بهتری را در روان کنندگی بتن بازی می کنند. . مکانیزم عملکرد مواد فوق روانکننده (فوق کاهنده آب) اساساً به قابلیت آنها در جذب سطحی ذرات سیمان و اصلاح خواص و رفتار رئولوژی ماتریس سیمان مربوط است]1[و]5[ مقدار و قدرت جذب سطحی این مواد بستگی به ترکیب شیمیایی و معدنی سیمان، ریزی آن و همچنین مقدار فاز C3A دارد.

ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه ملامین

شکل 4-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات

افزایش روانی و کارایی بتن که با استفاده از این مواد بدست می آید را میتوان به علل زیر مربوط دانست.

- به مقدار پتانسیل زتا (zeta) در لایه دوگانه الکتریکی که در سطح ذرات سیمان توسط گروههای قطبی زنجیرههای فوقروانکننده جذب شده شکل گرفته است.

- به وزن مولکولی ماده افزودنی فوق روانکننده (فوق کاهنده آب)

 کاهش روندافت کارایی در مخلوط بتنی به روند کند کردن هیدراسیون سیمان بوسیله این مواد مربوط میشود. با کند شدن هیدراسیون افت کارایی کمتری در بتن تازه رخ میدهد]1[ .

  1. حالتهای استفاده انواع فوق روان کننده ها

مواد فوق روان کننده (فوق کاهنده آب) میتوانند در دو حالت مورد استفاده قرار بگیرند. در یک حالت میتوانند روانی بیشتری را در یک نسبت آب به سیمان ثابت در مقایسه با بتن شاهد ایجاد کند (فوق روان کننده) و در حال دیگر باید قادر باشند تا یک روانی ثابت را در مقایسه با یک بتن شاهد با کاهش آب مخلوط فراهم کنند (فوق کاهنده آب) كه در هر یک از این حالات مورد استفاده قرار گیرند دارای اثراتی بر خواص بتن تازه و سخت شده هستندکه شامل افزایش وزن مخصوص بتن تازه،افزایش کارایی و چسبندگی و افزایش پمپاژ پذیری و...افزایش مقاومت و تراکم در حالت کاهش آب اختلاط می باشد]1[.

6.مشخصات کاربردی فوق روان کننده ها

 انواع فوق روان کننده ها دارای مشخصات خاصی از قبیل رنگ،بو،دزاج مصرف  به قرار زیر هستند که می توان آنها را بدین وسیله تشخیص داد.

1.6 رنگ فوق روان کننده ها

می توان به وسیله رنگ فوق روان کننده ها آن ها را از هم تشخیص داد.فوق روان کننده های بر پایه ملامین دارای رنگ زرد شفاف هستند. فوق روان کننده های بر پایه نفتالین به رنگ قهوهای سوخته و کدر می باشند و فوق روان کننده های بر پایه کربوکسیلیک دارای رنگ قهوه ای روشن و شفاف می باشند]3[.

2.6 بوی فوق روان کننده ها

معمولاٌ به علت استفاده از ترکیبات فرمالدهید در ساختار فوق روان کننده های بر پایه ملامین و نفتالین این دو محصول دارای بوی تند هستند.

3.6دزاج مصرف فوق روان کننده ها

 غا لباٌ دزاج مصرف فوق روان های بر پایه نفتالین و ملامین  توسط کارخانه سازنده حدود 1 تا 5/2درصد وزنی سیمان توصیه می شود]3[. میزان دزاج مصرف  شدیداً تابع نسبت آب به ماده خشک فوق روان کننده است .دزاج مصرف فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلیک بین 2/0 تا7/0 بنا به توصیه کارخانه سازنده متغیر]3[ و این نوع مواد روانی های بسیار بالاتری در بتن حاصل می کنند.استفاده از دزاج های بالای مصرف باعث جداشدگی ریز دانه، درشت دانه و دوغاب سیمان از یکدیگر می شود.

4.6اثرات فوق روان کننده ها بر بتن تازه و سخت شده

   در حالت کاهش نسبت  آب به سیمان با روانی ثابت معمولاً روند کسب مقاومت سریعتر بوده و مقاومت های بالاتری نسبت به نمونه شاهد حاصل می شود.اصولاً در این حالت بتن متراکم تر بوده و دارای وزن مخصوص بیشتری است. به دلیل تقویت ریز ساختار به خاطرکاهش نسبت آب به سیمان نفوذ پذیری کمتر است]5[.

  1.  جمع بندی و نتیجه گیری

با توجه به این که در کشور های پیشرفته هیچ بتنی بدون افزودن فوق روان کننده یا روان کننده ساخته نمی شود. به علت به دست آمدن خواص بسیار مطلوب در بتن تازه و سخت شده تولید و افزایش دانش اجرایی  کاربرد فوق روان کننده هادر بتن باید در جامعه عمرانی کشور رواج بیشتری بگیرد. 

  1. قدرداني

با تشکر فراوان از مدیریت  محترم شرکت فاتح نام آسیا جناب آقای مهندس یوسفی و نیز مدیریت محترم شرکت رزین سازان فارس جناب آقای مهندس شاه علی  به پاس رهنمود هایشان

  1. 12. مراجع
  2. مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن" افزودنی های بتن"جزوه تدوین شده
  3. تدین،محسن،" مطالب ارائه شده در کارگاه آموزشی افزودنی های بتن "، سازمان مسکن و شهرسازی فارس 1388
  4. شرکت رزین سازان فارس، "  برشور راهنمای مصرف و مشخصات فنی"، 1388
  5. شکرچی زاده،محمد،" بتن خود تراکم"مجموعه مقالات1386
  6. یوسفی،محمد،" بررسی مکانیزم عمل و ساختار مولکولی فوق روان کننده های بتن با ساختار شیمیایی مختلف"، نشریه داخلی انجمن بتن ایران تابستان1389

Evaluation of Super plasticizer's General Properties and Mechanism

M.Vaghefi¹, S.Saadat², Sh.hashemi³

  1. Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, I.R. Iran.

E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

  1. MSc, Department of Civil Engineering, Islamic Azad University of Bushehr, Bushehr, I.R. Iran.

 E-mail: sina_saadat@ yahoo.com

  1. Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, I.R. Iran.

E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید 

ABSTRACT               

The Super plasticizers the type of material wich can cause more workability with the fixed w/c or reduction of water with the fixed workability.The main duty of super plasticizers is making more workalbe concrete without adding more water in the fresh concrete,it will be  specially usefull to concrete pumping. In this paper in the beginning introduce some kind of more used super plasticizers in Iran and evaluate their chemical formola and mechanism.

         

RESEARCH INQUERIES

What's the super plasticizers mechanism?

RESEARCH METHOD

This study shaped by searching in the published technical ducuments.

CONCLUSION

According to  add superplasticizers in fresh concrete and get fit results in fresh and hardend concrete, to know the application knowlege of using super plasticizers is very nesassary for civil engineers.

KEY WORDS:

Super plasticizers,melamine formaldehyde sulfonute ,Naphtalene formaldehyde sulfonute,Polycarboxylate

 

1  پست الکترونیکی این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید شماره تماس 09173137609

2 پست الکترونیکی این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید  شماره تماس 09177114255

3 پست الکترونیکی این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید  شماره تماس 09127100544

 

  بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن

مهدي نژادنادري

1-      دانشجوي دكتري مهندسي عمران سازه هاي هيدروليكي، دانشگاه شهيد باهنر كرمان

چكيده

یکی از موارد مهم در مورد سازه های بتنی به ويژه زماني که در مجاورت دائم یا غیر دائم با آب و مواد شیمیایی است عملکرد مسدود کنندگی در برابرتراوش، نفوذ فشار یا تهاجم آب حاوی مواد شیمیایی علاوه بر تحمل خوب باربری آن می باشد. در این راستا باید بتنی ساخته شود که اصطلاحاً آب بند یا  ناتراوا گفته می شود.

سوالات تحقيق:

عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن كدامند؟

روش تحقیق:

برای آب بندی یک سازه بتنی در حین ساخت دو کاراساسی را بایستی انجام داد: آب بند نمودن ساختار جسم بتن و آب بند نمودن درزه ها (اجرایی و انبساطی) در سازه بتنی. روش آب بند نمودن ساختار جسم بتن با استفاده از مواد افزودنی مناسب و اصلاح طرح اختلاط بتن مصرفی و رعایت نکات مهم اجرایی انجام می گردد.

نتیجه گیری:

نسبت آب به سيمان  بالا، باعث آب افتادگي، جدايي مخلوط و افزايش تخلخل در سراسر بتن مي شود. در نتيجه بتن، نسبت به نفوذ رطوبت و تهاجم مواد شيميايي آسيب پذيرتر خواهد شد. ضريب فاصلة سيستم حفره هاي هوا را بايد مطابق با استاندارد ASTM C457 با اطلاعات حاصل از آزمايشهاي انجام شده بر روي استوانه هاي بتني ساخته شده با همان مصالح، نسبتهاي مخلوط و روش اختلاطي تعيين كرد كه در پروژه مورد استفاده قرار مي گيرند.

كلمات كليدي: هيدراتاسيون، مواد حباب ساز، مواد افزودني، بتن گوگردي، نفوذپذيري.

مقدمه

دوام را به قابليت حفظ توان خدمت رساني يك محصول توليدي، جزء سازنده، يا مجموعه اجزايي سرهم(مونتاژ) شده يا كار ساختماني در مدت زماني معين تعريف مي كنند[1]. توانايي خدمت رساني، قابليت سازه براي اجراي كاركردهايي است كه به منظور تحقق آن ها، در شرايط رخنمايي( در معرض محيطي خاص بودن) طراحي و ساخته شده است. بنابراين، سازه بايد توانايي ايستادگي و مقاومت در مقابل كل بارهاي منظورشده در عمر خدمت رساني خود و نيز شرايط محيطي را داشته باشد، بدون آنكه به زوال(فروسايي) سايش يا ريزش پيش از موعد دچار شود. بنابراين، دوام به مفهوم وسيع خود به ماهيت بتن و به تهاجم در محيط خدمتگيري بستگي دارد. لزوم بتن با كيفيت خوب و تامين پوشش كافي آرماتور براي آن در تعيين مشخصات فني بتن بادوام اهميت اساسي دارد. نفوذپذيري كم را عامل كليدي بتن بادوام تشخيص داده اند كه عوامل موثر در نفوذپذيري عبارتنداز نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  ، مقدار سيمان، عمل آوري و درجه ي تراكم. پوشش آرماتور غالبا" در ارتباط با شرايط رخنمايي تعيين مي شود. اگرچه پوشش اسمي مشخص شده در اكثر آئين نامه ها منطقي به نظر مي رسد، مشكل اصلي رسيدن به آن در شرايط عملي است. به عنوان مثال تغييري كه مي تواند از عملكرد تركيب mm5 رواداري منفي در پوشش، خطا در نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  و تثبيت موقعيت آرماتورها نتيجه شود، مي تواند ضخامت و كيفيت پوشش را به پايين تر از حداقل لازم برساند و در نتيجه زمان خوردگي را كاهش دهد. بنابراين طراحان نبايستي فقط پوشش صحيح را تعيين كنند بلكه بايد به اقدامات عملي براي اطمينان از تحقق طرح خود نيز دست بزنند. ممكن است توجه ويژه اي به جزئيات مجموعه اي از كنترل ها را در محل كار بطلبد. اهميت شرايط در معرض محيط بودن در طراحي بتن با دوام و سازه بادوام، در نحوه بيان خواسته هاي مندرج در مقررات اجرايي منعكس مي شود. شدت شرايط در معرض محيط بودن، معمولا" با نوعي رده بندي از وضعيت پايه يا كلي تا وضعيت دقيق تر در مقررات يا استانداردهايي مورد توجه قرار مي گيرد، نظير آنچه در استاندارد8110 بريتانيا و بولتنCEB ديده مي شود.

در اين چنين رده بندي ها به طور كلي، تمايل به تعيين هرگونه عامل مهاجم به صورت كيفي و كمي وجود دارد. استاندارد پايه اي بريتانيا، كيفيت مطلوب بتن را برحسب دانه بندي، نسبتبررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  ، درصد سيمان و پوشش بتن تعيين مي كند. اسناد تفضيلي تر استانداردهاي استراليايي و CEB شرايط خاص بتن مطلوب را برحسب دما، رطوبت نسبي، بارش و عوامل شيميايي( به عنوان مثال يخ زدن و آب شدن يا مايعات خورنده) تعيين كرده است. در شرايط بهره برداري خاصي، ممكن است پيش بيني هاي اضافي با ملاحظات خاصي براي ايجاد مقاومت در برابر انواع عوامل مهاجم لازم باشد. جزئيات اين گونه موارد در جدول آمده است.

جدول1-  شرايط در معرض محيط بودن بنا به تعريف 8110BS

محيط

شرايط در معرض محيط بودن

ملايم

سطوح بتن در برابر آب و هوا يا شرايط مهاجم محافظت شده است

متوسط

سطوح بتن در برابر باران شديد يا يخ زدن پوشيده است

بتن در معرض انقباض

سطوح بتن دائما" در زير آب قرار دارد

سطوح بتن در تماس با خاك هاي غير مهاجم است

شديد

سطوح بتن در معرض باران شديد، مرطوب شدن و خشك شدن متناوب يا گاهي در شرايط يخ زدن يا تراكم شديد قرار دارد.

جمع شدگي شديد

بسيارشديد

سطوح بتن در معرض آب دريا، نمك هاي يخ زا ( مستقيم يا غيرمستقيم)، گازهاي خورنده يا شرايط زدگي شديد در هنگام مرطوب بودن سطح بتن قرار دارند.

فوق العاده شديد

سطوح بتن در معرض عمل سايش، به عنوان مثال، مواد جامد حمل شده با آب دريا، جريان آب با PH<4.5 يا ماشين آلات و يا وسايل نقليه قرار دارند.

هيچ پارامتري به تنهايي دوام بتن را تعيين نمي كند، بلكه عوامل متعددي در دوام بتن موثرند. اين عوامل به 4 دسته تقسيم مي شوند: عمليات ساختماني، طراحي، خصوصيات مصالح و شرايط در معرض محيط بودن تقسيم مي شوند. نقص ها و عيوب ناشي از تاثير اين عوامل اغلب نقطه شروع زوال هستند.

عمليات ساختماني

روش هاي نامناسب يا بي دقتي طي هر مرحله از عمليات ساختماني منجر به توليد بتن نامرغوب مي شود. حمل و نقل، جايدهي و روش هاي پرداخت نامناسب، و نيز عمل آوري ناكافي از جمله عوامل توليد بتن نامرغوب هستند. نشست بستر در اثر تراكم غير كافي لايه اساس، حركت قالب هاي بد ساخته شده و ارتعاش ضعيف بتن جايگذاري شده، سبب ترك خوردن بتن سخت شده مي شود. ترك هاي ناشي از نشست موضعي بستر هنگامي رخ مي دهد كه حفره هاي نرم در بستر، در محل جايدهي بتن يا حفره هاي هوا در زير كاغذ عايق ساختماني وجود داشته باشند. نشست غالبا" پس از پرداخت سطح بتن در اثر وزن بتن در حالت خميري رخ مي دهد. تراكم مناسب بستر، حذف حباب هاي هوا در كاغذهاي عايق ساختماني و تاخير در پرداخت نهايي، اقدامات پيشگيري كننده اي هستند كه سبب كاهش امكان وقوع اين مشكل مي شوند.

ترك برداري از حركت قالب بندي طي دوره اي كه بتن شروع به سخت شدن مي كند تا زماني كه كاملا" بگيرد رخ مي دهد. اين ترك ها غالبا" دروني هستند و با مشاهده ي سطحي غيرقابل روئيتند. در نتيجه، همين ترك ها كانون هاي بالقوه براي منشاگيري خرابي بتن مي شوند. حفره هاي آب كه مي تواند در ترك تشكيل شود، باعث افزايش خوردگي فولاد و قلوه كن شدن سطح در اثر يخ زدن و آب شدن مي شود. اقدامات پيشگيري كننده شامل به كارگيري قالب هاي مستحكم با كاهش بيشتر امكان جذب و ظرفيت آماس، و نيز نظارت بر ميزان مجاز افزايش سطح بتن در اين قالب هاست. ارتعاش ضعيف در بتن ريزي لايه هاي پي درپي عضوهاي عمودي سازه، غالبا" درزهاي سرد و بتن كرمو را ايجاد مي كند كه نتيجه ي عدم تحكيم و ادغام دو لايه پي درپي بتن است. در كاربرد بتن در سطوح كه از شبكه تقويتي استفاده مي شود، مخلوط غالبا" دچار جدايي شده و لايه هاي بالايي و پاييني شبكه ناهمگون مي شوند. اين وضع منجر به توسعه تنش هاي پيچشي در دال مي شود. ترك خوردن بتن در اثر ارتعاشات كه طي مرحله ي گيرش رخ مي دهد، يك پديده شايع است. منشاء اين ارتعاشات ممكن است ارتعاش تاخيري، انتقال ارتعاش در طول آرماتور يا ضربه ي تصادفي ماشين ابزار باشد. پس از جا دادن، ارتعاش و پرداخت اوليه، بتن تمايل به ادامه ي تحكيم يا نشست دارد. از آنجا كه نخست سطح بتن سخت مي شود، اگر چنين نشستي با فولاد با قالب بندي بطور موضعي محدود شود، حفره ها يا ترك هايي در مجاورت عضو محدود شده رخ خواهد داد. هنگامي كه فولاد، شبكه سنگيني از ميله هاي فشرده و نزديك به هم باشد، به جاي ترك هاي سطحي ممكن است سطح جدايي ايجاد شود، كه بالقوه خطرناك است، چون اين سطح مي تواند در اثر دوره هاي يخ زدن و آب شدن يا خوردگي فولاد منجر به خرابي شود. كاربرد مخلوطي در حد منطقي پلاستيك، تراكم ارتعاشي مناسب، پرداخت تاخيري و آغاز عمليات عمل آوري به محض تكميل اتمام بتن ريزي از جمله اقدامات سودمند است. كاربرد مخلوط هاي بيش از حد مرطوب بتن با افت بالا يا افزودن مجدد آب روي كار، منجر  به ضعف سطح (رويه) بتن مي شود كه مستعد پودرشدگي است. نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  بالا، باعث آب افتادگي، جدايي مخلوط و افزايش تخلخل در سراسر بتن مي شود. در نتيجه بتن، نسبت به نفوذ رطوبت و تهاجم مواد شيميايي آسيب پذيرتر خواهد شد. غالبا" دال ها و روكش هاي بتني اغلب به ماله كشي بيش از اندازه و زمان بندي ضعيف در عمليات ماله كشي حساس هستند. پرداخت ضعيف در گرددهي، ترك برداري و آبله زدن موثر است. به علاوه سطوح تخت بتني مخصوصا" مستعد تاثيرهاي ناشي از عمل آوري ناكافي هستند. افزايش ترك در نتيجه انقباض ناشي از خشك شدن و خصوصيات سايشي ضعيف سطح را مي توان به فقدان عمل آوري مناسب نسبت داد.گرددهي به پديده اي اطلاق مي شود كه سطح بتني نرم و پودري شده، به آساني آسيب مي بيند و بصورت گرد پراكنده مي شود. اين پديده در شرايط نامطلوب رخ مي دهد. علت ايجاد گرددهي، آب اندازي بيش از اندازه ي مخلوط، خيلي زود ماله كشيدن، خشك شدن سريع سطح بدون عمل آوري و واكنش شيميايي دي اكسيد كربن با بتن تازه ريخته شده است. كار ساختماني انجام شده در فضاي بسته، در زمستان كه محيط كار با بخاري گرم شود، امكان گرددهي سطحي و ايجاد بتن شكننده در لايه هاي سطحي را افزايش مي دهد. دي اكسيد كربن زياد ناشي از عدم تهويه با هيدروكسيد كلسيم تشكيل شده در واكنش هاي نخستين هيدراتاسيون سيمان تركيب مي شود. اين واكنش منجر به قطع فرايند معمول هيدراتاسيون و تشكيل سطحي پودري مي شود كه بيشتر حاوي كربنات كلسيم و ساير هيدرات هاي سيمان كربناته است. نتيجه ي وقوع اين پديده گرددهي يكنواخت شديد است. چنين سطحي حتي در اثر تردد كم نيز به سرعت فرسوده مي شود.

طراحي

جزئيات طراحي غالبا" با خواسته هاي طراحي مطابقت كامل دارد اما در عمل خوب از كار در نمي آيد. بررسي سازه ها نشان مي دهد كه خرابي، بيشتر در ارتباط با نكات خاصي رخ مي دهد يا به خاطر تاثيرهاي معين پيش بيني نشده اي در طراحي پيش مي آيد. طراحي ناكافي، يعني بي توجهي به خزش اجزاي سازه اي ساختمان( مثلا" خيز يا خمش دال ها) مي تواند منجر به انتقال بار به اجزاي غيرسازه اي ( مانند ديوارهاي جداكننده(تيغه ها) يا پوشش هاي نما) شود و در نهايت به ترك خوردگي و خرابي بيانجامد. در طراحي نياز به رديابي مسيرهاي قابل انتظار جريان آب در كل سطح اعضا عمودي و افقي داريم. اگر روال تعيين جزئيات مرسوم در بتن معماري بكار برده شود، آب در مسيري طولاني جريان خواهد يافت و باعث بروز لكه زني ناهموار بتن مي شود. زهكشي خوب در عرشه ها و دال هاي تخت، نتيجه ايجاد شيب مثبت، قرار دادن زهكش ها در نقاط پست و انتخاب طراحي مناسب تجهيزات سازه است. فقدان شيبدهي يا نامناسب بودن آن، سبب جمع شدن آب مي شود كه در طول زمستان، طي دوره هاي يخ زدن و آب شدن باعث پوسته شدن شديد بتن اشباع مي شود. بنابراين به منظور جلوگيري از نفوذ رطوبت و اطمينان از دوام بتن در شرايط خدمتگيري، طراحي براي هدايت آب و زهكشي مناسب اهميت بسيار دارد. از جمله خطاهاي طراحي و تعيين جزئيات كه باعث بروز ترك مي شود عبارتند از كاربرد گوشه هاي تورفته غير دقيق در ديوارها، اعضاي پيش ساخته و دال ها، انتخاب نامناسب يا تعيين جزئيات نامناسب فولادها؛ و مقيد كردن عضوهايي كه در معرض تغيير حجم هستند. كافي نبودن تعداد درزهاي انبساطي و جانمايي ضعيف درزها سبب ايجاد ترك در وسط قالب بتني، در تقاطع سه سويي(T) موجود در درزها مي شود. درزهاي كنترل بايستي به تعداد كافي ايجاد شوند تا انقباض ناشي از خشك شدن و جابجايي حرارتي را كنترل كنند، و در عين حال سبب محدود كردن ترك برداري اصلي در مواضع پيش بيني شده شوند. در طراحي بايد توليد بتن با چنان كيفيت مطلوبي مورد نظر باشد كه در مقابل اثرات نامطلوب حاصل از شرايط در معرض محيط بودن در زمان خدمتگيري پايداري كند. بدين گونه لازم است، تعيين كننده مشخصات يا طراح هرچه بيشتر از خصوصيات ويژه محيط مورد نظر مطلع باشد تا بتواند به انتخاب بتن منطبق با مشخصات محيطي اقدام كند.

مشخصات مصالح

كيفيت بتن از نظر دوام برحسب نفوذپذيري اندازه گيري مي شود. عامل كنترل كننده اين ويژگي در بتن سخت شده سيستم فضاهاي خالي است. همين عامل در مقاومت در مقابل حمله شيميايي از منابع خارجي ( مثلا" اسيدها، دي اكسيدكربن و سولفات ها) يا از درون بتن ( مثلا" واكنش قليايي سنگدانه و سيمان نامناسب) و نيز در برابر ساير تنش هاي محيطي ناشي از نفوذ رطوبت( مثل دوره يخ زدن و آب شدن و تراوش) از اهميت اساسي برخوردار است. نفوذپذيري تحت تاثير عوامل ذيل است: 1) كيفيت سيمان و سنگدانه؛ 2)  نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  و درجه هيدراتاسيون 3) تاثير تراكم 4) ميزان عمل آوري 5) حضور يا عدم حضور ترك ها. واكنش هايي را كه در دوام بتن موثرند، به طور كلي مي توان به دو نوع تقسيم كرد: واكنش هاي سطحي و واكنش هاي رخ دهنده در جسم بتن. حمله سطحي كه ريزساختار بيروني بتن و ملات را خراب مي كند، غالبا" ناشي از تاثير مضر محلول هاي مهاجم است. حمله دروني نتيجه دوره هاي يخ زدن و آب شدن و واكنش انبساطي شديد سنگدانه ها با سيمان است. بنابراين حمله داخلي در صورتي رخ مي دهد كه كيفيت سيمان پايين بوده يا آنكه سيمان حاوي اكسيد كلسيم يا اكسيد منيزيم بيش از اندازه باشد. اگر مخلوط بتن طوري طراحي شود كه بتن سخت شده سيستم حفره هاي هواي كافي در برداشته باشد، مي توان از خرابي ناشي از دوره هاي يخ زدن و آب شدن اجتناب كرد. ايجاد اين خاصيت در بتن به خصوص زماني كه بهره برداري از بتن در شرايط اشباع باشد، ضروري است[2].

فضاهاي خالي و حفرات

خمير سيمان علاوه بر بخش جامد، حفره ها و خلل و فرج هاي گوناگوني دارد كه تاثير بسيار در خواص بتن دارند. كوچك ترين حفرات در فضاهاي لايه داخلي، در درون ساختار C-S-H قرار دارند. گفته مي شود كه اين حفرات 28% كل حجم خمير هيدراته را اشغال مي كند[3,4]. ميزان حفرات در عمل بستگي به نوع سيمان دارد، اما تا حد زيادي مستقل از نسبت آب به سيمان(بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن ) مخلوط است[5,6]. حجم كلي حفرات خمير با پيشرفت هيدراتاسيون افزايش مي يابد. اما حجم فضاهاي موئينه با پيشرفت هيدراتاسيون كم مي شود. اندازه حفره ها در فضاهاي بين لايه اي كوچكتر از آن است، كه اثر نا مطلوبي در مقاومت و نفوذپذيري خمير سيمان داشته باشند. اما، آب موجود در اين روزنه ها مي تواند با پيوند هيدروژني نگهداري شود و خروج آن تحت شرايط خاص، احتمالا" در انقباض ناشي از خشك شدن و خزش تاثير دارد[5]. وجود حفرات موئينه معرف فضايي است كه در ابتدا با آب اشغال مي شد؛ اما بعدا" تا حدي با محصولات جامد هيدراتاسيون پرشده است. در خمير با نسبت كم بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  كه به خوبي هيدراته شده باشد، اندازه حفرات ممكن است از 1 تا mm 50 باشد؛ اما در خمير با نسبت بالاي بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  ، و با عمر عمل آوري كمتر از 28 روزه اندازه حفرات موئينه مي تواند به بزرگي 3 تاmm5 برسد[5,4]. اگرچه شكل حفرات با هم متفاوت است، اندازه گيري هاي نفوذپذيري نشان مي دهد كه حفرات، سيستم به هم پيوسته اي با توزيع تصادفي در خمير سيمان را تشكيل مي دهند [7,6]. اين حفرات به هم پيوسته عاملي اصلي موثر در نفوذپذيري در خمير سيمان سخت شده و آسيب پذيري آن در برابر يخ زدگي هستند اما، در موارد افزايش مقدار جامد خمير، و در خمير متراكم و عمل آمده، لوله هاي موئينه ممكن است با هيدرات ها مسدود شوند و ارتباط آنها از بين برود. بنابراين حجم لوله هاي موئينه با پيشرفت هيدراتاسيون كم مي شود. مخلوط هاي با نسبت كم بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن   و عمل آوري مرطوب در زمان نسبتا" زياد باعث كاهش فضاهاي موئينه به هم پيوسته مي گردد. زمان لازم براي منقطع شدن روزنه هاي موئينه به نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  و خصوصيات سيمان مصرفي بستگي دارد. حجم كلي حفرات موئينه كه به تخلخل معروف است، غالبا" معيار سنجش كيفيت بتن بشمار مي رود. به هر حال بيشتر پژوهش هاي اخير[8,7] نشان مي دهد كه توزيع اندازه حفرات، معياري بهتر از تخلخل موئينگي كلي براي ارزيابي خواص بتن است. فرض بر اين است كه حفرات موئينه بزرگتر ازmm50 اثر نامطلوب در مقاومت و دوام بتن دارند؛ در حالي كه حفرات كوچكتر از mm50 در انقباض ناشي از خشك شدن و خزش تاثير دارند[8]. حباب هاي هوا به دو نوع محبوس و ايجاد شده تقسيم مي شوند. حباب هواي ايجاد شده هنگامي تشكيل مي شود كه يك افزودني شيميايي به بتن اضافه مي شود تا عمدا" حباب هاي كوچك هوا در خمير سيمان پديد بيايد. حباب هاي ايجادشده عموما" كروي شكل اند و اندازه غالب آنها mm 200-50 است. اما حباب هاي محبوس مي توانند شكلي نامنظم داشته باشند و ممكن است به بزرگي mm3 نيز برسند. از آنجا كه حفره هاي حاوي هواي محبوس و ايجاد شده در خمير بسيار بزرگتر از حفرات موئينه هستند، اثر نامطلوبي در مقاومت و نفوذپذيري بتن دارند.

تاثير جنبه هاي ريز ساختاري در مقاومت و دوام

صورت ريز ساختاري مانند نوع، مقدار و توزيع قسمت هاي جامد هيدراته و حفرات بر خواص اصلي مكانيكي و فيزيكي بتن سخت شده ( مثل مقاومت، دوام و پايداري ابعادي) تاثير مي گذارد. در جدول (2) دامنه تغييرات نمونه وار خواص مكانيكي بتن معمولي آمده است. عامل تعيين كننده مقاومت بتن حفرات موجود در آن است. تاثير سنگدانه با همه اهميت خود كمتر از خمير سيمان است. نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  مبين اين اثر است؛ به طوري كه هرچه نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  بيشتر باشد، فضاي موئينه خمير بيشتر، و بنابراين مقاومت آن كمتر است. اين نظر توسط پاورز در قانون نسبي فضا – ژل بيان كميّ يافته است: هرچه نسبت ژل (خمير سيمان هيدراته) به فضاي موجود براي آن بيشتر باشد، مقاومت بيشتر خواهد بود. نفوذپذيري عامل اصلي تعيين كننده دوام بتن است. نفوذ مواد شيميايي مضر و دي اكسيد كربن، و نيز خرابي ناشي از يخ زدن و آب شدن در هنگامي كه رطوبت در حد اشباع است همه با نفوذپذيري بتن ارتباط مستقيم دارند. نفوذپذيري بتن نسبت به آب تحت فشار هيدرواستاتيك (همه جانبه) عمدتا" به نفوذپذيري اجزاي خمير سيمان بتن بستگي دارد. كل آب تراوشي بايد از ميان اجزاي خمير بتن( بخش پيوسته) عبور كند و اگر نفوذپذيري خمير كم باشد، بتن نيز خواص مشابه را نشان خواهد داد.

جدول 2- خواص فيزيكي و مكانيكي بتن[5]

بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن

نفوذپذيري يك خمير خوب عمل آمده، با كاهش نسبتبررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  از 8/0 به 4/0 تقريبا" 1000 برابر كم مي شود. اين كاهش زياد نفوذپذيري، نتيجه كاهش شديد اندازه موئينگي، حجم و ناپيوستگي سيستم موئينگي است، كه با كاهش نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  رخ مي دهد. نفوذپذيري با پيشرفت هيدراتاسيون به سرعت كاهش مي يابد، به طوري كه مثلا" نفوذپذيري خميري با نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  معادل 8/0 بين زمان هاي عمل آوري هفت روزه و يك ساله كاهش مي يابد. بنابراين بين نفوذپذيري خمير با نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  در زمان كم و نفوذپذيري خمير خوب عمل آورده شده با نسبت كم بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  يك ميليون برابر تفاوت وجود دارد. تجديد توزيع رطوبت و فشار حفره اي حاصل از آن كه در اثر دوره هاي يخ زدن و آب شدن ايجاد مي شود، به ميزان آب قابل انجماد، سرعت انجماد، نفوذپذيري خمير و مسافتي كه آب تا رسيدن به تعادل طي مي كند، بستگي دارد. اگر خمير آنقدر متراكم باشد كه فقط كوچكترين حفرات در بتن امكان حضور داشته باشند، احتمالا"  وقتي در معرض انجماد معمولي قرار بگيرد، دوام خواهد داشت. اگرچه به خاطر ملاحظات عملي كارايي، نسبت هاي بالاي بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  به كار برده مي شود و اكثر بتن هاي فاقد حباب هوا، ذاتا" مستعد خرابي ناشي از يخ زدن هستند. تنها راه براي اينكه مطمئن شويم بتن در معرض رطوبت و در حالت انجماد با دوام خواهد بود، اين است كه با به كارگيري مواد حباب ساز مناسب، يك سيستم حباب هواي مناسب را در آن ايجاد كنيم. هنگامي كه خمير سيمان هيدراته در معرض محيطي با رطوبت كم قرار مي گيرد، مصالح شروع به از دست دادن آب مي كنند، و منقبض مي شوند. در ابتدا آب آزاد موجود در روزنه هاي موئينه اي بزرگ ( >50μm) از سيستم خارج مي شود؛ زيرا، اين آب هيچ گونه پيوند فيزيكي يا شيميايي با ساختار هيدرات ها ندارد وخروج آن با انقباض همراه نيست. هنگامي كه بيشتر آب آزاد از دست رفته است و خشك شدن مداوم رخ مي دهد، از دست رفتن باز هم بيشتر آب به انقباض قابل توجهي منجر مي شود. مكانيسم هاي سبب ساز انقباض در اثر خشك شدن، سبب ساز خزش خمير سيمان نيز هستند. در موارد وقوع خزش، تداوم اعمال تنش بيروني، نيروي محرك حركت آب فيزيكي مي شود كه با جذب سطحي در لوله هاي موئينه كوچك نگهداري مي شود. كرنش خزشي حتي در 100% رطوبت نسبي(RH) هم مي تواند رخ بدهد. حجم و اندازه روزنه ها در ناحيه انتقال بيش از قسمت هاي توده ملات است. علاوه بر حجم زياد روزنه هاي موئينه، عامل اصلي ديگر در كاهش مقاومت ناحيه انتقال، وجود ريز ترك ها در آن است. كميت ترك ها به اندازه و دانه بندي سنگدانه، درصد سيمان، شرايط عمل آوري، رطوبت محيطي و سابقه حرارتي بتن بستگي دارد. ناحيه انتقال، از آنجا كه حتي پيش از بارگذاري بتن داراي ريز ترك هاست، ضعيف ترين بخش در تركيب بتن است، و بنابراين آن را ناحيه محدود كننده مقاومت بتن در نظر مي گيرند. به خاطر وجود همين ناحيه انتقال واقع در فصل مشترك دو سطح است كه ميزان تنش منجر به شكست مقاومت بتن بسيار كمتر از مقاومت سنگدانه يا ملات است. ترك هاي ريز و حفره هاي ناحيه انتقال تاثير بسياري روي سختي يا مدول الاستيسيته بتن دارند. خصوصيات اين منطقه همچنين بر دوام بتن، خصوصا" بتن مسلح پيش تنيده موثر است. افزايش نفوذپذيري در وجه مشترك فولاد و سنگدانه درشت، باعث نفوذ هوا و آب لازم براي خوردگي فولاد مي شود[6].

آزمايش هاي تعيين تخلخل بتن

تخلخل سنجي با جيوه:

 تخلخل و توزيع اندازه روزنه هاي ملات تشكيل دهنده بتن غالبا" با روش پيكنومتري و تخلخل سنجي با جيوه تعيين مي شود. تخلخل سنجي با جيوه عبارت است از وارد كردن جيوه به داخل حفره هاي خالي يك جسم با اعمال فشار. با اين روش، اندازه گيري دامنه تغييرات وسيعي از توزيع اندازه روزنه ها امكان پذير است. توزيع اندازه روزنه ها عامل مهمي براي تعيين آسيب پذيري بتن است. در برابر نفوذ نمك هاي مضر نظير كلريدها و سولفات ها به درون بتن است؛ به عنوان مثال دو نوع بتن با تخلخل كل يكسان ممكن است مقادير متفاوتي از ميزان نفوذ كلريد را نشان بدهند. اين امر با تفاوت در توزيع اندازه روزنه در دو بتن توجيه مي شود، به طوري كه كاهش نفوذ كلريد در بتن با تعداد روزنه كوچك بيشتر است.

اندازه گيري سرعت پالس ماوراء صوت:

استفاده از پالس ماوراء صوت به منظور بررسي بتن در اواسط دهه 1940 در كانادا و انگلستان توسعه يافت[9]. اين روش را عمدتا" براي مطالعه خرابي، ترك ها، موقعيت حفره هاي بزرگ و غير عادي در بتن سخت شده و تعيين شرايط كلي سازه هاي بتني به كار مي برند. استفاده از اين روش مخصوصا" براي تعيين وجود و وسعت ترك هاي دروني و نيز عمق ترك هاي سطحي قابل رويت سودمند است. كاربرد اين روش براي تعيين مقاومت در جاي بتن توصيه نمي شود.

در اين روش امواج صوتي با فركانس زياد يا ماوراء صوت را از ميان بتن مي گذارنند. هنگامي كه امواج صوتي در ميان فضاهاي خالي در يك جسم صلب منتقل مي شوند، دامنه نوساني آنها به طور قابل توجهي كاهش مي يابد و بيشتر امواج صوتي در ناپيوستگي حاصل از فضاي خالي يا ترك ها منعكس مي شوند. اما، پالس هاي صوتي مي توانند در اطراف حفره ها يا ناپيوستگي موضعي در عضو بتني عبور كنند و اندازه زمان عبور آنها امكاني براي تعيين وجود و محل تقريبي حفره ها و ناپيوستگي ها ايجاد مي كند. بنابراين به منظور مطالعه شرايط داخلي توده بتن، اندازه گيري سرعت و دامنه نوساني پالس از ميان جسم بتني ضروري است.

استفاده از بتن حباب دار

 
يكي از بزرگترين پيشرفتها در تكنولوژي بتن ابداع بتن حباب دار در اواسط دهة 1930 بود. امروزه براي بهبود مقاومت در برابر يخ زدگي – يخ گشايي در زمان تماس با آب و مواد شيميايي يخ زدا توصيه مي شود كه تقريباً در تمامي بتنها از حباب سازي استفاده مي شود. به هر حال استفاده از حباب سازي در هر دو مورد بتن تازه مخلوط شده و سخت مزاياي مهم ديگري نيز در بر دارد .بتن حباب دار با اضافه كردن افزودني حباب زا در زمان پيمانه كردن مخلوط ساخته مي شود( در ايالات متحده سيمانهاي هوازا نيز عرضه مي شوند ). افزودنيهاي حباب زا حبابهاي ايجاد شده در زمان اختلاط را تثبيت كرده، با پايين آوردن كشش سطحي آب اختلاط يكسان شدن اندازه هاي مختلف حبابهاي هوا را بهبود بخشيده، از ادغام حبابهاي هوا جلوگيري كرده و حبابها را به ذرات سيمان و سنگدانه متصل مي كنند. افزودنيهاي حباب زاي آنيوني آب گريز بوده و بار الكتريكي دارند)افزودنيهاي غيريوني يا بدون بار نيز وجود دارد ). بار الكتريكي منفي جذب دانه هاي سيمان با بار مثبت مي شود كه اين به تثبيت حبابهاي هوا كمك مي كند. افزودنيهاي حباب زا لاية نازك محكم دافع آبي مشابه با غشاء حباب صابون ايجاد مي كنند كه براي نگهداري و تثبيت حبابهاي هوا و جلوگيري از ادغام آنها از مقاومت و حالت ارتجاعي كافي برخوردار است. همچنين اين لاية نازك آب گريز، آب را از حبابهاي هوا دور نگه مي دارد. عمل هم زني و ورزدهي اختلاط مكانيكي باعث پراكنده شدن حبابهاي هوا مي شود. همچنين ذرات سنگدانه ريز به عنوان شبكه اي سه بعدي به نگهداري حبابهاي هوا در مخلوط كمك مي كند. حبابهاي هوا با حفره هاي هواي محبوس متفاوتند كه در نتيجة اختلاط، جابه جايي و بتن ريزي در تمامي بتن ها ايجاد مي شوند و تا حد زيادي تابع خصوصيات سنگدانه اند . حبابهاي هوا عمداً ايجاد شده از اندازه بسيار كوچكي با قطر 10 تا 1000ميكرومتر برخوردارند، در حالي كه حفره هاي هواي محبوس معمولاً(1mm) 1000  بار بزرگتراند. قطر اكثر حبابهاي هواي موجود در بتن طبيعي بين 10 تا 100 ميلي متراست. حبابها به هم متصل نيستند، بلكه به شكل پراكنده و به شكل اتفاقي پخش شده اند. بتن غير حباب دار با سنگدانه هاي حداكثر 25mm از مقدار هوايي در حدود 5/1% برخوردار است. همين مخلوط براي استفاده در شرايط يخبندان شديد به صورت حباب دار به مقدار هوايي در حدود 6% نياز دارد كه از هر دومورد حفره هاي هواي «محبوس» و حبابهاي هواي ريزتر تشكيل مي شود.

مواد حباب زا


حباب سازي در بتن با افزودن افزودني حباب زا به مخلوط كن انجام مي شود . براي اطمينان از مقدار هواي مناسب پيوسته بايد كنترل و مراقبت كافي انجام داد . افزودنيهاي حبابزاي متعدد تجاري از انواع مواد موجود ساخته مي شوند . اكثر افزودنيهاي حباب زا از يك يا چند مادة زير تشكيل شده اند : رزين چوب (رزين Vinsol )، هيدروكربنهاي سولفوناته، اسيدهاي چرب و رزين و مواد مصنوعي . افزودنيهاي حباب زا معمولاً مايع اند و نبايد منجمد شوند . افزودنيهاي اضافه شده به مخلوط كن بايد با ASTM C260 مطابقت داشته باشند . به دليل تفاوتهاي موجود در نسبت سنگدانه ها و دانه بندي، زمان اختلاط، دما و اسلامپ، مي توان تغييراتي را در مقدار هوا انتظار داشت . ترتيب پيمانه و مخلوط كردن اجزاي بتن در زمان استفاده از افزودني حباب زا تاثير مشخصي بر مقدار حبابهاي هوا دارد . بنابراين براي حفظ كنترل كافي ، يكنواختي در عمليات پيمانه كردن امري ضروري است. زماني كه مقدار حبابهاي هوا بيش از حد زياد است ، به كمك يكي از مواد كف زداي زير (افزودني هوازدا) مي توان آن را كاهش داد . تري بوتيل فسفات ، دي بوتيل فتالات ، اوكتيل الكل ، استرهاي نامحلول اسيد كربنيك و اسيد بوريك و سيليكونها . براي كاهش هوا تا حد مشخص شده تنها بايد از كمترين مقدار مادة كف زداي ممكن استفاده كرد . مادة كف زداي اضافي ممكن است بر روي خصوصيات بتن تاثير منفي داشته باشد.


مقاومت در برابر يخ زدگي يخ گشايي:

مقاومت بتن سخت شده در برابر يخ زدگي – يخ گشايي در شرايط مرطوب حتي در صورت استفاده از مواد يخ زدايي مختلف با استفاده از حبابهاي هواي عمداً ايجاد شده بهبود پيدا مي كند .با منجمد شدن آب موجود در بتن مرطوب، در لوله هاي مويينه و منافذ موجود در خمير سيمان و سنگدانه ها فشارهاي اسمزي (تراوندگي) و هيدروليكي ايجاد مي شود. چنانچه فشار از مقاومت كششي خمير سيمان يا سنگدانه تجاوز كند، فضاهاي خالي گشاد و گسيخته مي شوند. تاثير تجمعي چرخه هاي متوالي يخ زدگي، يخ گشايي و گسيختگي خمير سيمان و سنگدانه ها در نهايت باعث انبساط چشم گير و تخريب بتن مي شود. اين تخريب به شكل ترك خوردگي، پوسته شدگي و خردشدگي ظاهر مي شود. در  [10] (Powers, 1965)و(Pigeon and Pleau ,1995)  [11]به وسعت به بررسي مكانيزمهاي عملكرد انجماد پرداخته شده است  .فشارهاي هيدروليكي در اثر انبساط 9 درصدي آب در زمان انجماد ايجاد مي شوند. در اين فرآيند بلورهاي يخ رشد كننده جاي آب منجمد نشده را مي گيرند . چنانچه اشباع شدگي لولة مويينه بيش از حد بحراني باشد (7/91% آن پر از آب باشد )، با پيشرفت انجماد فشارهاي هيدروليكي ايجاد مي شود . در مقدار آب پايين تر، هيچ فشار هيدروليكي وجود ندارد. فشارهاي اسمزي (تراوندگي) در اثر غلظت نسبي محلولهاي قليايي در خمير سيمان ايجاد مي شوند. (Powers, 1965)  با منجمد شدن آب خالص، مقدار قليايي موجود در آب غير منجمد مجاور افزايش پيدا مي كند. محلول پرقليايي حاصل از طريق مكانيزم اسمزي، آب محلولهاي كم قلياتر موجود در منافذ را مي كشد. اين انتقال اسمزي آب تا ايجاد تعادل در مقدار قلياي محلولها ادامه پيدا مي كند. فشار اسمزي (در صورت وجود) در عملكرد انجمادي سنگدانه ها عامل جزيي تلقي مي شود، در حالي كه در برخي از خميرهاي معين سيمان ممكن است حالت غالب داشته باشد. فشار اسمزي در «پوسته شدگي نمكي » عامل اصلي تلقي مي شود. يخ مويينه ( يا يخ موجود در حفره هاي بزرگ يا تركها ) براي رشد كردن، آب موجود در منافذ اطراف را مي كشد. همچنين از آن جا كه اكثر منافذ موجود در خمير سيمان و برخي سنگدانه ها براي تشكيل بلورهاي يخ بيش از حد كوچك اند، آب تلاش مي كند تا به مكانهايي حركت كند كه امكان انجماد آن وجود دارد. حبابهاي هوا، محفظه هاي خالي موجود در خمير سيمان اند كه با فراهم ساختن امكان ورود آب انجمادي و مهاجر، فشارهاي پيش گفته را تخفيف داده و از آسيب ديدگي بتن جلوگيري مي كنند. با ذوب شدن يخ بخش اعظم آب به دليل پديدة مويينگي و فشار ناشي از هواي فشردة موجود در حبابهاي هوا به لوله هاي مويينه باز مي گردد. بدين ترتيب حبابها براي حفاظت از بتن در مقابل چرخة بعدي يخ زدگي – يخ گشايي آماده اند.

 (Lerch, 1960)و (Powers ,1955) و( (Powers 1965فشار ايجاد شده توسط آب در اثر انبساط آن در زمان انجماد به مقدار زيادي به فاصلة حركت آب تا نزديكترين حفرة هوا جهت تخفيف فشار بستگي دارد. بنابراين حفره ها بايد به اندازة كافي به هم نزديك باشند تا فشار به كمتر از حد مقاومت كششي بتن كاهش پيدا كند. همچنين مقدار فشار هيدروليكي به سرعت انجماد و نفوذ پذيري خمير سيمان بستگي دارد. فاصله و اندازه حفره هاي هوا در موثر بودن حبابهاي هواي موجود در بتن عوامل مهمي محسوب مي شوند.

براساس استاندارد  [12] CSA A23.1 زماني كه بتن در حضور رطوبت يا مواد شيميايي يخ زدا (شرايط در معرض گروه C-2, C-1 يا F-1 جدول ) در معرض چرخه هاي متعدد يخ زدگي – يخ گشايي قرار مي گيرد، ضريب فاصلة سيستم حفره هاي هوا را بايد مطابق با استاندارد [13]ASTM C457 و با استفاده از ضريب بزرگنمايي 100 تا 125 تعيين كرد. چنانچه ميانگين تمامي آزمايشهاي ضريب فاصله اي كمتر از 230 را نشان دهد و در هيچ آزمايش منفردي ضريب فاصله از 260 بيشتر نباشد و مقدار هواي موجود در بتن سخت شده 3% يا بيشتر باشد ، بتن از سيستم حفره هاي هواي رضايت بخشي برخوردار است. مقدار هواي 3% مرز پاييني مشخص شده در CSA A23.1 براي بتني با سنگدانه هاي 20mm كه در معرض شرايط گروه C-1 يا C-2  قرار دارد بايد از حداقل مقدار هواي 5% برخوردار باشد تا رضايت بخش در نظر گرفته شود. براي بتن با كارايي بالا با نسبت آب – مواد سيماني 36/0 يا كمتر ، ضريب فاصلة متوسط نبايد از 250 و هيچ مقدار منفردي نبايد از 300 بيشتر باشد .الزام ديگر استاندارد CSA A23.1 آن است كه رضايت بخش بودن سيستم حفره هاي هواي بتن در معرض شرايط گروههاي C-1 ، C-2 يا F-1 را بايد پيش از شروع ساخت به اثبات رساند . ضريب فاصله را بايد با اطلاعات حاصل از آزمايشهاي انجام شده بر روي استوانه هاي بتني ساخته شده با همان مصالح، نسبتهاي مخلوط و روشن اختلاطي تعيين كرد كه در پروژه مورد استفاده قرار مي گيرند . چنانچه كارفرما كنترل سيستم حفره هاي هوا را در ضمن ساخت ضروري بداند ، آزمايشها را بايد بر روي استوانه هايي انجام داد كه از همان بتن تحويلي محل پروژه ساخته شده اند . در حالت دوم اين الزام را بايد به روشني در مشخصات فني پروژه ذكر كرد. روش كنترل كارگاهي تنها در برگيرندة اندازه گيري حجم هواي موجود در بتن تازه مخلوط شده است . در شكل رابطه ميان ضريب فاصله و كل مقدار هوا به تصوير كشيده شده است. اندازه گيري حجم هوا به تنهايي امكان ارزيابي خصوصيات مهم سيستم حفره هاي هوا را فراهم نمي سازد . با اين حال زماني كه حجم هواي موجود در بخش ملات بتن (مصالح عبوري از الك5 (حدود  (1mm ) 9%[14] (Klieger ,1952) يا حدود 18% حجم خمير سيمان است، حباب سازي معمولاً براي مقاومت در برابر يخ زدگي – يخ گشايي موثر تلقي مي شود. با ميزان مصرف يكساني از افزودني به ازاي هر واحد از سيمان، مقدار هواي ملات ASTM C185 به دليل خصوصيات سنگدانه هاي استاندارد در حدود 19% خواهد بود. مقدار هواي بتني كه با سنگدانه هايي با حداكثر اندازة20 mm ساخته شده، از نظر مقاومت موثر در برابر يخ زدگي – يخ گشايي در حدود 6% خواهد بود. در Taylor (1948) رابطة ميان مقدار هواي ملات و بتن استاندارد نشان داده شده است.

در  (Pinto and Hover, 2001) به موضوع مقدار هواي خمير سيمان در رابطه با مقاومت يخ زدگي پرداخته شده است.

كل مقدار هواي لازم بتن از نظر دوام با كاهش حداكثر اندازه سنگدانه ها (به دليل حجم خمير سيمان بيشتر) و شديدتر شدن شرايط، درمعرض افزايش قرار مي گيرد.

عوامل موثر در مقدار هوا

سيمان : با افزايش مقدار سيمان، مقدار هواي حاصل از مصرف مقدار معيني از افزودني حباب زا به ازاي هر واحد سيمان در محدودة معمول مقدار سيمان كاهش پيدا مي كند . با افزايش مقدار سيمان از 240 به 530 كيلوگرم در هر متر مكعب، براي حفظ مقدار هواي ثابت بايد ميزان مصرف افزودني حباب زا را دو برابر كرد. به هر حال بررسيها نشان مي دهد كه در صورت انجام اين كار ضريب فاصلة حفره هاي هوا معمولاً با افزايش مقدار سيمان كاهش پيدا مي كند و با مقدار هواي معين، سطح مخصوص افزايش يافته و بنابراين دوام بهبود پيدا مي كند. سيمانهاي پرقليا با مقدار مادة حباب زاي يكسان نسبت به سيمانهاي كم قليا مقدار هواي بيشتري را در خود نگه مي دارند .

سنگدانه درشت: اندازة سنگدانه هاي درشت تاثير مشخصي بر مقدار هواي هر دو بتن حباب دار و غير حباب دار دارد . زماني كه اندازه سنگدانه ها به بيش از mm40 افزايش پيدا مي كند، تغيير مقدار هوا ناچيز است.

سنگدانه ريز : مقدار سنگدانه هاي ريز مخلوط بر روي درصد حبابهاي هوا تاثير گذار است . افزايش مقدار سنگدانه هاي ريز باعث مي شود تا با مقدار مشخصي از افزودني حباب زا،  مقدار هواي بيشتري ايجاد شود ( در بتن غير حباب دار نيز هواي بيشتري توليد مي شود . ) ذرات سنگدانه هاي ريز عبوري از الكهاي 160 تا 630 نسبت به ذرات بسيار ريز يا درشت تر هواي بيشتري محبوس مي كنند. مقادير قابل توجه مصالح عبوري از الك 160 باعث كاهش مشخص حبابهاي هوا مي شوند .

آب اختلاط و اسلامپ : افزايش آب اختلاط ، آب بيشتري براي توليد حبابهاي هوا در اختيار مي گذارد و بدين ترتيب با افزايش اسلامپ به حدود 150 يا mm175 ، مقدار هوا افزايش پيدا مي كند . افزايش نسبت آب – مواد سيماني از 4/0 به 1 مي تواند به افزايش 4 درصدي مقدار هوا منجر گردد . بخشي از افزايش هوا به دليل رابطة ميان اسلامپ و مقدار هوا است . حتي زماني كه نسبت آب – مواد سيماني ثابت نگه داشته مي شود ، مقدار هوا با اسلامپ افزايش پيدا مي كند . ضريب فاصلة سيستم حفره هاي هوا نيز افزايش پيدا مي كند . بدين مفهوم كه حفره ها با نسبت آب – مواد سيماني بالا بزرگتر شده و بدين ترتيب دوام بتن در برابر يخ زدگي – يخ گشايي كاهش پيدا مي كند (Startk, 1986) .

اسلامپ و لرزش: براي مقدار ثابتي از افزودني حباب زا ، مقدار هوا با افزايش اسلامپ تا حدود 150 يا mm175 افزايش پيدا مي كند و سپس با افزايش بيشتر اسلامپ كاهش مي يابد. اما به هر حال با هر مقدار اسلامپ ، حتي لرزش 15 ثانيه اي نيز باعث كاهش قابل توجه مقدار هوا مي شود . بايد از لرزاندن طولاني بتن خودداري كرد.

دماي بتن: دماي بتن بر روي مقدار هوا تاثير گذار است. با افزايش دماي بتن به ويژه زماني كه اسلامپ افزايش مي يابد، مقدار هواي ايجاد شده كاهش پيدا مي كند. اين موضوع به ويژه در زمان بتن ريزي در هواي گرم كه بتن كاملاً گرم است اهميت دارد ، در صور ضرورت براي جبران كاهش مقدار هوا مي توان مقدار افزودني حباب زا را افزايش داد. در بتن ريزي در هواي سرد چنانچه براي بتن سازي از آب اختلاط گرم استفاده شود ؛ افزودني حباب زا ممكن است بخشي از تاثير خود را از دست بدهد . براي جبران اين افت ، چنين افزودني هايي را بايد پس از يكسان شدن دماي اجزاي بتن به آن اضافه كرد. اگر چه دماي افزايش يافتة بتن در زمان اختلاط معمولاً از حجم هوا كم مي كند، اما تاثير آن بر ضريب فاصله و سطح مخصوص جزيي است.


افزودنيها و مواد رنگي : مواد رنگي مانند دودة كربن معمولاً مقدار هواي ايجاد به ازاي مقدار معيني از افزودني را كاهش مي دهند . اين موضوع به ويژه در مورد مواد رنگي با درصد زيادي از كربن صادق است.

استفاده از بتن گوگردي به عنوان بتن غير قابل نفوذ: گوگرد زرد از مشتقات نفت و گاز علاوه بر مصارف صنعتی میتواند در ساخت سازه های ساختمانی از قبیل  پل، سازه های دریائی، قطعات پیش ساخته،جدول خیابان وسازه های انتقال آب و تصفیه فاضلاب بیش از بتن مورد استفاده  قرارگیرد. در کشور های صنعتی مانند کانادا که گوگرد بحد وفور یافت میشود، عملاً بجای سیمان و قیر مصرف میشود. هر جا که عوامل طبیعی و شرایط صنعتی موجبات عدم پایداری سازه های بتنی را فراهم میآورند، بتن گوگردی استفاده می گردد.  برای ساخت  بتن و آسفالت گوگردی، لازم است گوگرد را ذوب کرده، سپس با ماسه و شن مخلوط کرد، درست مانند تهیه بتن و آسفالت. در سال 1365 در آزمایشگاه مکانیک خاک شرکت نفت مناطق نفت خیزجنوب در اهواز مراحل تهیه بتن گوگردی آغاز و در سال 1367 در سطح آزمایشگاهی به پایان رسید. برای تکمیل آن در سال 1990 تحت عنوان    "SULFUCRETE " بنام دکتر منوچهر امامقلی بابادی در انجمن سوخت انگلستان به ثبت رسیده است. مقاومت نمونه های گوگردی بدست آمده معادل حداقل 500 و حداکثر 900 کیلوگرم برسانتیمتر مربع بوده است و از طرفی دوام در محیط های اسیدی، قلیائی واشباع از آب نمک وشرایط فاضلاب بی پایان است. جسم بدست آمده میل ترکیبی با هیچ عنصری ندارد و  غیر قابل نفوذ است. بتن گوگردی با هیچیک از عناصر شیمیائی واکنش نداشته و در برابر تمام شرایط سخت اقلیمی کاملاً پایدار است. و دمای قابل تحمل آن از منفی40 تا113+ درجه سانتی گراد میباشد. اقتصادی بودن بتن گوگردی نسبت به بتن متداول ارزانتر است و عیار آن در سازه کمتر از سیمان است. استفاده از بتن گوگردی را در پروژه های  دریائی، سیستمهای  زهکشی در پالایشگاه پتروشیمی، کارخانه های صنعتی و مخازن نگهداری مواد شیمیائی و لوله های انتقال  مواد شیمیائی و فاضلاب وکانالهای آبیاری که در معرض خورندگی شدید هستند مي باشد.

نتيجه گيري

نفوذپذيري كم را عامل كليدي بتن بادوام تشخيص داده اند كه عوامل موثر در نفوذپذيري عبارتنداز نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  ، مقدار سيمان، عمل آوري و درجه ي تراكم. نسبت بررسي عوامل موثر برآب بند نمودن ساختار جسم بتن  بالا، باعث آب افتادگي، جدايي مخلوط و افزايش تخلخل در سراسر بتن مي شود. در نتيجه بتن، نسبت به نفوذ رطوبت و تهاجم مواد شيميايي آسيب پذيرتر خواهد شد. اگر مخلوط بتن طوري طراحي شود كه بتن سخت شده سيستم حفره هاي هواي كافي در برداشته باشد، مي توان از خرابي ناشي از دوره هاي يخ زدن و آب شدن اجتناب كرد. ايجاد اين خاصيت در بتن به خصوص زماني كه بهره برداري از بتن در شرايط اشباع باشد، ضروري است. امروزه براي بهبود مقاومت در برابر يخ زدگي – يخ گشايي در زمان تماس با آب و مواد شيميايي يخ زدا توصيه مي شود كه تقريباً در تمامي بتنها از حباب سازي استفاده مي شود. حبابهاي هوا، محفظه هاي خالي موجود در خمير سيمان اند كه با فراهم ساختن امكان ورود آب انجمادي و مهاجر، فشارها را تخفيف داده و از آسيب ديدگي بتن جلوگيري مي كنند. با ذوب شدن يخ بخش اعظم آب به دليل پديدة مويينگي و فشار ناشي از هواي فشردة موجود در حبابهاي هوا به لوله هاي مويينه باز مي گردد. بدين ترتيب حبابها براي حفاظت از بتن در مقابل چرخة بعدي يخ زدگي – يخ گشايي آماده اند ضريب فاصلة سيستم حفره هاي هوا را بايد مطابق با استاندارد ASTM C457 با اطلاعات حاصل از آزمايشهاي انجام شده بر روي استوانه هاي بتني ساخته شده با همان مصالح، نسبتهاي مخلوط و روش اختلاطي تعيين كرد كه در پروژه مورد استفاده قرار مي گيرند. بتن گوگردی میل ترکیبی با هیچ عنصری ندارد و  غیر قابل نفوذ است. بتن گوگردی با هیچیک از عناصر شیمیائی واکنش نداشته و در برابر تمام شرایط سخت اقلیمی کاملاً پایدار است بنابراين بسته به شرايط محيطي،  مي تواند گزينه مورد قبولي باشد.

منابع

1-       Masters,L. W. and Brandt, E., prediction of Service Life of Building Materials and Components,CIBW80/RILEM 71-PSL Final Report, 1987,20.

2-       Mather, B., Concrete need not deteriorate, Concr. Int., 12, 32, 1979.

3-       Neville, A. M., Properties of Concrete, Pitman publishing, Marshfield, MA, 1973, 30.

4-       Ramachandran, V. S., Feldman, R. F., and Beaudoin, J. J., Concrete Science, Heyden, London, 1981, 25.

5-       Mehta, P. K., Concrete Structure, Properties and materials, Prentice- Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1986, 23.

6-       Verbeck, G. J., Hardened Concrete- Pore structure, A.S.T.M. Space. Publ. No. 169, 1955, 136.

7-       Mehta, P. K. and Manmahon, D., pore size distribution in hydrated cement paste, in Proc. 7 th Int. Cong. Chemistry of Cement, Paris, 1980.

8-       Feldman, R. F. and Sereda, P., A Model for Hydrated Cement Paste as Deduced from Sorption, Length Change and Mechanical Properties, Mater. Struct., Paris, 1, 509, 1986

9-       Smith, P., Investigation and repair of damage to concrete caused by framework and falsework fire, ACI Journal, Proceedings, 60(11), 1535, 1963.

10-   Powers, T.C. (1975). “Freezing Effects in Concrete,” Proceedings SP-47, American Concrete Institute, Detroit, Michigan, pp. 1-11.

  • 11- Pigeon, M. and Pleau, R. (1995). Durability of Concrete in Cold Climates, 1st Edition, Chapman and Hall, New York, New York, pp. 34-147.

12-   CSA A23.1-04 – Concrete Materials and Methods of Construction

13-   ASTM C457 / C457M (Cement Standards and Concrete Standards)

14-   Klieger, P. and Lamond, J.F. (1994). Significance of Tests and Properties of Concrete and Concrete Making Materials, 4th Edition, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Pennsylvania, pp. 5-507.

 


Evaluating of Effective Causes on Waterproofing of Structure of Body of Concrete

  1. Nezhad Naderi¹
  2. Student of Ph.D., Department of Civil Engineering, The University of Shahid Bahonar, Kerman, I.R. Iran. E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

 

 

ABSTRACT

The effect of Air entraning and porosity was studied on concrete properties and durability...

RESEARCH INQUERIES

To evaluate  suitable  methods of waterproofing of  structure of body of concrete ...

RESEARCH METHOD

Method of waterproofing of structure of body of concrete was done  with using of suitable  additional matherials and correction of the design of consumed concrete mix and applied  important points.

CONCLUSION

The investigations show that using of Air entraning in normal concrete and Sulfur concrete instead of normal concrete reduce penetration.

Key Words

Hydratation, penetration, Sulfur concrete, Air entraning matherials, Additional matherials.

 

 

كاربرد تركيب ژئوممبران و ژئو تكستيايل در ايزولاسيون مخازن بتني

مرتضی فرامرز

کارشناسی رشته معماري دانشگاه سوره تهران(عضو باشگاه پژوهشگران جوان)

آدرس:کرج-مشکین دشت-بلوارامام حسین-جنب مسجد سیدالشهدا درب 6-پ 141

تلفن:09366676981

چكيده

با عدم رعايت ملاحظات اجرايي در آببندي مخازن بتني گاهي اوقات براثر نشستهاي نامنتقارن و عوامل محيطي امكان ايجاد ترك خوردگي و نشت وجود دارد, يكي از روشهاي آببند نمودن مخازن , كانالها و لاگونهاي تصفيه فاضلاب , تونلها و استخرهاي كشاورزي بدون لاينينگ بتنيو . . . استفاده از ورقهاي پليمري ژئوسنتيتك يا كامپوزيت است , در اين نوشتار به بررسي كاربرد و نحوه اجراي اين ورقها درايزولاسيون مخازن نفوذ پذيرمي پردازيم.

كليد واژه : ژئوسنتيتك, ايزولاسيون , نفوذپذيري بتن

مقدمه

در كنار استفاده ساير روشها چون استفاده ازپوششهاي صنعتي در آببندي بتن مخازن روبازبه دليل تأثير اشعه ماوراي بنفش و عوامل ديگردر تخريب سطح به مرور زمان كارايي خود را ازدست مي دهند, عدم توجه به انقباض بتن و كرنشهاي حرارتي در طراحي مخازني كه در گذشته ساخته مي شده اند و عدم توجه به درزهاي حركتي مناسب  انقباضي , انبساطي و لغزشي و نشستهاي نامتقارن امكان ايجاد تركهاي سطحي و مويين وجود دارد كه در يك محيط خورنده مثل لاگونهاي فاضلاب امكان نفوذ و گسترش اين تركها وجود دارد يكي از راههاي آببندي استفاده از تركيب ژئوتكستيال براي درگيري و ايجاد سطح زبرو ژئوممبران مي باشد.

معرفي برخي ازژئوسنتتيك هاي مهم

ژئوتكستايل:ژئوتكستايلها داراي 2 نوع كلي منسوج بافته و غير منسوج نبافته مي باشند كه  بر پايه پلي استر و پلي پروپيلن و تركيبي از ساير مواد پليمري با ضخامتها و ابعاد گوناگون توليد مي شود و با توجه به مقاومت مكانيكي داراي كاربردهاي متنوعي شامل تقويت بستر, كاهش ضخامت لايه هاي گوناگون خاك  اساس و زير اساس , جلوگيري از ايجاد ترك در روكشهاي آسفالت , جداكننده بين لايه هاي گوناگون خاك جهت جلوگيري از تداخل دانه بندي ها به يكديگر, فيلتراسيون و سيستمهاي زهكشي , لايه هاي محافظتي ورقهاي ژئو ممبران در تقابل نيروهاي پانچ , يك المان سازه اي در طراحي و ساخت خاكريزها , شيبها و شيروانيهاي خاكي ,

ديوارهاي حائل

كاربرد تركيب ژئوممبران و ژئو تكستيايل در ايزولاسيون مخازن بتني

ژئوممبران

غشاءآببند و غيرقابل نفوذ برپايه پلي اتيلن هردو نوع با پلي اتيلن با چگاي بالا و مي باشد كه ضخامتهاي متفاوت ( PVC) وپلي وينيل كلرايد (PP) پلي پروپيلن ، LDPE,HDPE پايين 1,5 و 2 ميليمتربا مقاومتهاي مكانيكي ,كششي و ضريب انعطاف پذيري متغير بوده و به صورت ، ،0,75 صاف و زبر مضرس توليد مي گردد. عرض هر رول ثابت بوده حدود 7 متر و با افزايش ضخامت, طول رول كاهش مي يابد تا وزن هر رول تقريباً 1,5 تن بوده وقابل بارگيري براي جراثقيل باشد.  رولهاي ژئو تكستايل باعرض 5 متر و طول 4 متر توليد مي شود ووزن آن در حدود 60 كيلوگرم  به دليل دانسيته پايين است و كارگر به تنهايي مي تواند آن را حمل كند پوشش ژئو ممبران جهت ايجاد سطوح آببند و ايزوله ازقبيل لاگونهاي تصفيه خانه فاضلاب , كانالهاي آبرساني , مخازن ذخيره آب آشاميدني, مواد نفتي و شيميايي, ساخت سايتهاي دفن بهداشتي زباله , درياچه هاي مصنوعي, استخرهاي آبزيان , ايزولاسيون و عايق بندي سازه هاي زير زميني استفاده مي گردد در قياس با روشهاي مشابه داراي سهولت و سرعت اجرا با توجه به انعطاف پذيري مي توان در مناطق لرزه خيز با توجه به نشستهاي غير متقارن از آنها استفاده كرد.ورقهاي ژئوممبران مقاوم در برابر نور خورشيد, مقاوم در برابر زلزله ورانش زمين هستند و جلبم وخزه به آن نمي چسبد مشكل اكثر پوششهاي صنعتي راندارد مقاوم در برابر - تغيرات درجه حرارت  بين 40 oc تا 70 درجه سانتيگراد و بسيار با دوام ومقاوم در برابر رويش گياهان, علفهاي هرز و حمله جوندگان است از يانرو امروزه از اين ورقها براي احداث استخرهاي كشاورزي در محل گود برداري بجاي جداره بتني استفاده مي شود

كاربرد تركيب ژئوممبران و ژئو تكستيايل در ايزولاسيون مخازن بتني

استخرهاي خاكبرداري شده و درياچه هاي مصنوعي كوچك كه با ژئو ممبران ساخته مي شوند داراي مزايايي چون بستري بهداشتي وعاري از عوامل بيماري زا براي آبزيان , حفظ كيفيت و زلالي آب , كاهش هزينه هاي هوادهي وتغذيه , شستشوي راحت و آسان , عدم چسبندگي جلبك و خزه به جداره مي باشد ازاينرو مي توان در جوضچه هاي پرورش ماهي استفاده كرد و براي احداث كانال انتقال آب با توجه به عدم جايگزيني خاكهاي گچي ,آهكي و نمكي محل, جلوگيري از هدر رفتن و نشتي آب , سرعت در نصب و پايين بودن هزينه هاي احداث , ممانعت از رويش ني و علفهاي هرز استفاده مي شود.

ژئوگريدها: بر پايه پلي اتيلن و پلي استر بوده ودر ضخامت , سايزو ابعاد مختلف به صورت شبكه هاي 3 بعدي توليد و ارائه مي گردند از كاربرد مهم آن در تحكيم بسترهاي خاكي بويژه در ديوارهاي حائل و كوله پلها مي باشد. داراي قابليت هاي 1- اجرا (Geosynthetic Soil Wall) ديوارهاي حائل كه با ژئوگريد ساخته مي شود با انواع خاكهاي موجود 2-رنگ پذيري درساختارديوار 3- اجرا درزاوايا و قوسهاي لازم 4- اجرا در شراي

جوي نامساعد 5-نصب سيستم زهكشي در ساختار ديوار حائل 6- انعطاف پذيري جهت مقاومت در برابر تنشهاي محيطي مي باشد و امروزه اين ديوارها جايگزيني مناسب براي گابيون , ديوار بتني وزني , خاك مسلح تسمه اي مي باشد

كاربرد تركيب ژئوممبران و ژئو تكستيايل در ايزولاسيون مخازن بتني

 نحوه اجرای ژئوگرید ها كاربرد تركيب ژئوممبران و ژئو تكستيايل در ايزولاسيون مخازن بتني

نحوه اجرای ژئو گرید ها 

 

ژئو نت ها : لايه هاي شبكه اي بر پايه پلي اتيلن مي باشند كه به منظور كنترل ميزان نفوذ  آب وسيالات در لاگون ها و سطوحي كه از عشا ژئوممبران استفاده شده وهدايت آنها به سوي انباركهاي طراحي شده مورد استفاده قرار مي گيرد.

ژئو نت

ورقهاي : Anchor Knob Sheet (AKS)    بالاترين  Hexane برپايه مواد پليمري ازجنس رده پلي اتيلن به صورت ورقهاي تقويت شونده با زوائد درگيرشونده از يك طرف به ارتفاع 1 تا 1,5 1,5  و ابعاد مختلف توليد مي شوند در هر مترمربع ورق حدود to 5 mm سانتيمتر و با ضخامت 1240 زائده وجود دارد به شكلي كاملاً با بتن درگير شوند و كاربردهاي مهم اين ورقها در ايزولاسيون كانالهاي انتقال مواد شيميايي , آببندي مخازن نگهداري آب و ساير سيالات شيميايي ,ايزولاسيون خارجي مخازن شيميايي به منظورمحافظت از نفوذ آب و رطوبت به داخل مخزن و با توجه به استحكام مكانيكي , مقاومت شيميايي و عمر طولاني منجر به كاربرد اين ورقها در محيطهاي شيميايي خورنده گرديده است.

 ورقهاي   Anchor Knob Sheet  - بتن  پلاست

موارد كاربرد ورقهاي   Anchor Knob Sheet

-1 ايزولاسيون سطوح داخلي لوله هاي بتني فاضلاب و تونلهاي انتقال آب

-2 ايزولاسيون مخازن بتني ذخيره آب و مواد نفتي و شيميايي و پسابها

-3 ايزولاسيون منهولها و سپتيك تانكها در ابعاد گوناگون

-4 پوشش سطوح بتني اجرا شده بوسيله چسباتدن ورق با گروت مخصوص به آنها

مزاياي استفاده   Anchor Knob Sheet

-1 امكان ساخت و قرار گيري در قالب بتن ريزي شده

-2 در گيري كامل ورق با بتن با توجه به شكل و تعداد زائده ها

-3 كاهش زمان ساخت با توجه به همزماني قرارگيري ورق در بتن و عمليات بتن ريزي

-4 عدم نياز به انكراژ ورق به بتن و حذف هزينه هاي مربوطه

. غشا آببند بنتونيتي  (GCL)   از تركيب چند لايه ژئوتكستايل با بنتونيت بدست مي آيد كاربرد براي ايجاد سطوح آببند و ايزولاسيون ديواره مسيرهاي زيرزميني چون مترو استفاده مي شود.

 ژئو كامپوزيتها  - بتن پلاست

 

 

ساير ژئو كامپوزيتها

كاربرد ژئوتكستايلها

  • كاربرد ژئوتكستايل در جدا سازي لايه هاي خاك
  • كاربرد ژئوتكستايل درتسليح خاك
  • تسليح ديوارهاي حايل بوسيله ژئوتكستايلها
  • پايداري شيروانيهاي خاكي توسط ژئوتكستايل
  • تسليح جاده ها بوسيله ژئوتكستايل
  • افزايش شيب مجاز شيروانيها
  • پايداري سواحل خاكي بوسيله ژئوتكستايل
  • كاربرد ژئوتكستايل به عنوان فيلتر
  • كاربرد به عنوان قالب انعطاف پذير
  • كاربرد ژئوتكستايلها به عنوان زهكش

مزاياي استفاده از ژئو تكستايل :

  • دوام فراوان در خاك عدم تجزيه پذيري
  • افزايش عمر سيستمهاي طراحي شده
  • كاهش هزينه هاي مصالح مصرفي در زمان ساخت
  • كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداري

كاربرد ژئوممبرانها

  • كاربرد ژئوممبران درسيستم آبرساني و مخازن آب آشاميدني ، صنعتي و پرورش آبزيان
  • كاربرد ژئوممبران در چالهايو سايتهاي دفن زباله شهري و صنعتي براي حفظ محيط زيست
  • كاربرد ژئوممبران درسيستم جمع آوري و تصفيه فاضلاب و پساب
  • پوشش براي مخازن شيميايي و پسابهاي راديواكتيو
  • پوشش ثانويه مخزنهاي زير زميني و مدفون نفتي
  • پوشش درياچه هاي مصنوعي , صنعتي و آبنماهاي تزئيني
  • پوشش براي درياچه هاو بستر استحصال نمك و مواد معدني
  • ايزولاسيون ديوارهاي قائم
  • پوشش براي كانالهاي انتقال آب و پساب
  • ايزولاسيون ولاينينگ تونلها
  • كاربرد ژئوممبران دركنترل خاكهاي تورم پذير
  • كاربرد ژئوممبران درجلوگيري ازنفوذ گازها
  • كاربرد ژئوممبران درپوشش سطح مخازن آب
  • سدهاي غشايي شناور ساخت تيوب سدهاي لاستيكي
  • پوشش سرريز اضطراري سدها
  • استفاده جهت پره آببند سدهاي خاكي جهت كنترل نشت
  • ايزولاسيون سدهاي خاكي و سنگ ريزه اي و مصالح بنايي
  • ايزولاسيون سدهاي بتني يا بتن غلتكي
  • ايزولاسيون سدهاي موقت جهت كنترل نشت
  • سرپوش شناور جهت كنترل نشت در مخازن و همچنين جلوگيري از آلودگي آنها
  • مانع انتشار گازهايي چون رادون و هيدروكربناتها در زير ساختمانها
  • كنترل خاكهاي تورم پذير و مستعد يخ زدگي
  • جلوگيري ازآبهاي جاري با فاضلاب و عدم فيلتراسيون آب در مناطق حساس
  • در زير بزرگراهها جهت جلوگيري از آلودگي بوسيله نمكها و مهار ريزش مواد
  • سازه نگهاري موقت مايعات
  • لايه آببند در زير لايه آسفالت
  • اصلاح نشتي مخازن موجود روي زمين
  • قالبهاي انعطاف پذير در جايي كه اتلاف مصالح مجاز نمي باشد.

به عنوان مثال در يك سد مي توان براي جلوگيري از تراوش و نشت آب از بالا دست به پايين دست از يكي از روشهاي زير استفاده كرد كه امروزه به دليل سرعت و سهولت اجرا از ورقه هاي ژئوممبران استفاده مي شود.

-1 استفاده از پرده آببند گروت ريزي شده

-2 استفاده از پرده رسي آببند بالادست جريان

-3 استفاده از پرده آببند بتني

-4 استفاده ازژئوممبران

مزاياي استفاده از ژئو ممبران

-1 مقاومت مطلوب در برابر عوامل جوي و محيطي و خصوصاً اشعه ماورابنفش

-2 مقاومت مطلوب در برابر انواع مواد شيميايي ازقبيل اسيدها , بازها و نمكها

-3 مقاومت كششي مناسب در برابر نيروهاي وارده

-4 انعطاف پذيري مطلوب در برابر تنشهاي وارده خصوصاً در برابر نيروهاي ديناميك و نشستهاي نامتقارن

-5 سهولت اجرا و سرعت نصب بالا

-6 كاهش هزينه هاي ساخت  با بكار بردن ژئوممبران در استخرها , كانالها مخازن بدون لاينينگ بتني

  افزايش ضريب ايمني طرح و عمر مفيد پروژه امروزه براي حفظ محيط زيست بجاي سوزاندن زباله هاي حاوي كاغذ , منسوجات , پلاستيكها , خرده هاي شيشه , فلز , چوب و چرم آنها را در محلي دفن كرده و پس از مسطح كردن و كوبيدن با خاك محل مي توان آنها رابا ژئو ممبران پوشاند و باغچه هاي مصنوعي براي پرورش گياهان در محل زباله ها ايجاد كرد.

نحوه اجراي پوشش ژئوممبران و ژئوتكستايل در ساخت استخر كشاورزي

کاربرد ژئوممبران در ایزولاسیون بتن

نحوه اجراي پوشش ژئوممبران و ژئوتكستايل در ساخت استخر كشاورزي

پس از گودبرداري و تسطيح و تراكم خاك طبق اشكال اقدام به خفر ترانشه مهار ورق مي نماييم.

آماده سازي سطح براي بهره برداري

 پس از آماده سازي سطح براي بهره برداري 3 تست فشار ,كشش وبرش براي بررسي نحوه اتصال ورقه ژئو ممبران الزامي است

 

كشش وبرش براي بررسي نحوه اتصال ورقه ژئو ممبران

كشش وبرش براي بررسي نحوه اتصال ورقه ژئو ممبران

اتصال و جوش ورق با دستگاه ديجيتالي و اتوماتيك ربوت

امروزه براي حفظ محيط زيست در محل جمع آوري زباله هاي متشكل از پلاستيك, موادآلي , كاغذ, خرده شيشه , فلزات,منسوجات, چوب و چرم و . . . پس از كوبيدن با خاك محل اقدام به ژئوممبران نموده ودر محل آن با خاك نباتي مي توان اقدام به ساخت باغچه مصنوعي نمود.

اتصال و جوش ورق با دستگاه ديجيتالي و اتوماتيك ربوت

دتايلها اجرايي و مراحل نصب ژئو ممبران و ژئو تكستايل

همانطور كه در شكل مي بينيد براي ايزولاسيون بستر خاكي از ژئو ممبران از جنس پلي اتيلن با كه در زير آن ژئو تكستايل قرار دارداستفاده شده و براي مهار ورق در انتها (HDPE) دانسيته بالا 60 حفر مي كنيم و پس از قرار گيري ورق آن را با خاك cm 50 و عمق cm ترانشه و گودالي به عرض متراكم يا ماسه پر مي كنند از اين روش براس شاخت حوضچه پرورش ماهي و استخرهاي كشاورزي استفاده مي شود

.دتايلها اجرايي و مراحل نصب ژئو ممبران و ژئو تكستايل

دتايلها اجرايي و مراحل نصب ژئو ممبران و ژئو تكستايل

 

 

 

 در زير لايه ژئو ممبران ماسه نرم  ماسه بادي يا ژئوتكستايل قرار دارد و در مواردي كه به ناچار بايستي همپوشاني كنيم دست كم 2,5 اينچ باشدو اگر در جايي لازم شد از وصله استفاده كنيم وصله دست كم با ورق اصلي 12 اينچ هم پوشاني داشته باشد.

 

 

براي اتصال ورقه ژئو ممبران به بدنه مخزن از تسمه هاي فولادي , پلي اتيلن و يا نئوپرني استفاده مي شود در ابتدا ژئوتكستايل را با ميخ  1,5 اينچي و چاشني به بدنه به كمك گان  اسلحه تفنگي در فواصل 15 تا 20 سانتيمتر شليك كرده , سپس ژئو ممبران دو لا كه دور تسمه پلي اتيلن تابيده شده و روي ژئوتكستايل قرار دارد رابا گان و ميخ  2 اينچي و چاشني به صورت ضربدري به آن شليك مي كنيم و در صورتي كه از تسمه فولادي استفاده كنيم احتمال ارتعاش و تابيدگي و جود دارد و لازم است آن را پس از سوراخ كردن تسمه و بدنه مخزن در لبه با هيلتي آن را در فواصل 1 تا 1,5 متري انكر بلت نماييم.

دتايلها اجرايي و مراحل نصب ژئو ممبران و ژئو تكستايل

 

 

 

 

دتايلها اجرايي و مراحل نصب ژئو ممبران و ژئو تكستايل

لازم است كيستهايي در كنج مخازن و تقاطع اتصال بدنه به كف مخزن در ژئو ممبران ايجاد كنيم تا كشش ورق در انتها ولبه مخزن محل اتصال آن با بدنه مخزن كمتر گردد و يا اتصال مثل دتايل بعدي صورت گيرد..

كنج مخازن و تقاطع اتصال بدنه به كف مخزن در ژئو ممبران

 

براي عبور لوله زهكش و درين لازم است اسليو يا لوله را با فلز پايه درين جوش داده و آن را از درون لوله پلي استر كه از بتن پر مي شود عبور دهيم استفاده از لوله پلي استر محافظ براي كاهش فشار جانبي بتن در هنگام بتن ريزي به لوله اصلي مي باشد

 

 لوله زهكش

اتصال ورقهاي ژئو تكستايل از طريق جريان هواي گرم به كمك اتو يا سشوار خاصي كه حرارت زايي آن از طريق جريان برق حاصل مي شود و براي اتصال ژئو ممبران 3 روش وجود دارد يكي همان روش اول و استفاده از هواي گرم وفيوژن وتست هواي محبوس بين دو لايه , استفاده از اكسترودر و روش سوم استفاده از ربوت و غلتك فشاري براي خروج هواي گرم مي باشد.

اتصال ورقهاي ژئو تكستايل

 

اتصال ورقهاي ژئو تكستايل

به ط ور كلي 3 تست مهم براي ورقهاي ژئوممبران وجو دارد تست كششي ، برشي و فشار هوا كه تست فشار به 2 روش تست سوزن و مغزه انجام مي شود.

تست سوزن و مغزه  ورقه های ژئو ممبر

تست فشارهوا  در ورقه های ژئو ممبر

 

 

نتيجه گيري

با توجه به كاربرد و استفاده مواد نوين در مهندسي عمران, توجه به نكات اجرايي و مراحل نصب و تدوين آيين نامه براي كنترل و نظارت برآنها ضروري به نظر مي رسد و توجه به تكنيكهاي جديد و مزاياي آن در كنار روشهاي سنتي اجرايي با ارزيابي اقتصادي و امكانپذيري با قضاوتهاي مهندسي مي توان با هزينه كمتر بازدهي بيشتري داشت.

منابع

1-“Installation Guideline Geomembranes” Technical argu Austrian Company information

2- Technical Report 2003/08/04 “Long-Term Management of Final Municipal disposal Sites”

-3 اطلاعات فني شركت مهندسي ژئوسنتيتك مكرر ونظارت كارگاهي از مراحل نصب نگارنده

-4 نشريه 123 سازمان مديريت وبرنامه ريزي, ضوابط و معيارهاي طرح و محاسبه مخازن آب زميني

 

Application of Geomembrane composition and geo Tkstyayl concrete tanks in isolation

 

MORTEZA FARAMAZ

                          Bsc Architecture,Soureh university(Young Researchers Club)

Abstract
Non-compliance with operational considerations in concrete tanks Bbndy meetings sometimes Namntqarn accumulation and environmental factors create the possibility of cracking and leaking there, a method of making Bbnd reservoirs, canals and wastewater treatment Lagvnhay, tunnels and pools without lining Btnyv agriculture. . . Use sheets or composite polymer is Zhyvsntytk, this paper investigates the application and how to implement this sheet outlines accept Drayzvlasyvn penetrate tanks.

 

معرفی بتن پلاست

تولید کننده انبوه اسپیسر و صلیب های کاشی ، نوارهای آب بندی واتراستاپ ، مواد شیمیایی بتن مانند روانسازهای بتن ، مواد آب بند کننده بتن ، انواع عایق های ساختمانی ، گروت ها و مواد ترمیمی بتن ، انواع چسب های ساختمانی

نماینده فروش تهران

 آدرس: جلال آل احمد  غرب به شرق ، خیابان آرش مهر  ( شهرآرا ) ، بلوار غربی ، پلاک 61 ، واحد 2

تلفکس :  

 021-88580774-5

کارشناس فروش : خانم کریمان

09120347806

کارشناس فروش : آقای مبینی

09124856268

 

کارخانه و دفتر مرکزی فروش

آدرس: تهران . ملارد . صفادشت . بعد از میدان نبی اکرم . قبل از آتش نشانی . پلاک ۱۱۲ . شرکت شیمیایی بتن پلاست


آدرس ایمیل: info@betonplast.com
تلفکس : 65423400-65423500-65423600  - 65423700 - 65423800 - 65423900 

مدیر فروش ‌؛ خانم دهقان
09127659115 - 09127659116

کارشناس فروش؛ خانم عمادی
09124201549 - 09120347805 - 09120347806