خواص الیاف های بتن

خواص الیاف های بتن 

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

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

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

انواع الیاف بتن

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

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

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

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

4-الیاف کربنی , قیری و پلی اکریلونیتریل

خواص الیاف های بتن

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

الیاف های طبیعی گیاهی برای بتنهای توانمند مناسب نیستند.

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

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

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

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

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

اهمیت و لزوم مقاوم سازی لرزه ای سازه ها

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

اهمیت و لزوم مقاوم سازی لرزه ای سازه ها

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

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

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

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

اصول مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله

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

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

۱ـ  اضافه نمودن عضو جدید به سازه های بتنی :

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

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

۲ـ  تقویت اعضای موجود :

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

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

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

۳ـ  تقویت اتصالات اعضا :

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

۴ـ  کاهش نیاز سازه (Reduce Demand) :

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

۵ـ حذف برخی المان های سازه ای بتنی:

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

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

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

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

مشکلات ترمیم سازه بتنی و بهسازی

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

مشکلات سازه بتنی و بهسازی آن : 

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

کاربرد کامپوزیت FRP در مقاوم سازی سازه های بتن مسلح : 

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

معایب و مشکلات سازه بتنی و ترمیم آن: 

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

روش های مقاوم سازی پل بتنی

عملیات مقاوم سازی

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

انواع پل های بتنی و مقاوم سازی آنها 

استفاده از الیاف FRP

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

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

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

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

 

جنس پل های معلق

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

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

۳–  پل ها و انواع آن :

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

پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها 

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

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

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

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

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

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

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

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

پل قوسی چیست ؟

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

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

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

۵ – تعیین طول پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها : 

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

پلهای بتنی و مقاوم سازی آنها :

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

 

در حالت دوم :

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

بتن مسلح به الیاف آکورا

بتن مسلح به الیاف آکورا

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

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

ساخت بتن مسلح به الیاف آکورا

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

خصوصیات بتن مسلح به الیاف آکوارا

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

بتن مسلح به الیاف کنف هندی jute

بتن مسلح به الیاف کنف هندی jute

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

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

ساخت بتن مسلح به الیاف کنف هندی

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

خصوصیات بتن مسلح به الیاف کنف هندی

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

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

پیرامون آزمایش التراسونیک بتن

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

 

آزمایش سونوگرافی بتن - چگونه کار می کند؟

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

 

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

 

Couplant  تماس بتن-مبدل

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

 

استفاده از آزمایش UPV برای بتن

روشهای ترکیبی NDT SonReb

 

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

 

1- تعیین سرعت پالس

2- ارزیابی کیفیت بتن

3-ایجاد یکنواختی و یکنواختی بتن

4- اندازه گیری سطح عمق کراک

5- پیش بینی مقاومت فشاری بتن

 

 UPV - پارامترهای تحت تاثیر قرار

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

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

2- اتصال دهنده / گیرنده مبدل

3- حضور آرام

4-پیکربندی سنسور

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

انواع بتن های سبک ساختمانی

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

بتن سبک AAC

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

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

بتن سبک LFC

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

بتن سبک CLC

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

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

انواع بتن های سبک ساختمانی و سازگاری با محیط زیست:

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

صرفه اقتصادی انواع بتن های سبک ساختمانی :

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

بتن قلیا فعال سرباره ای

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

بتن قلیا فعال سرباره ای:

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

 

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

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

بتن قلیا فعال سرباره ای در محیط اسیدی:

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

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

 بتن قلیا فعال سرباره ای از جنبه زیست محیطی

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

نتیجه گیری در مورد بتن قلیا فعال سرباره ای

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

بتن مسلح به الیاف خیزران

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

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

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

ساخت بتن مسلح به الیاف خیزران

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

خصوصیات بتن مسلح به الیاف خیزران

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