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.

 

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