ساختار حفره در بتن و پیدایش حفرات مویینه

در زمان گیرش بتن، محلول اختلاط به صورت یکپارچه و آب بند جابجا می شود تا به محلول حفره ای موجود در خمیر سخت شده سیمان در بتن، تبدیل شود. شکل گیری و مشخصات حفرات که محلول حفره ای به داخل آنها انتقال می یابد، یک مشخصه مهم و پیچیده ساختار داخلی چسباننده های بتن می باشد. با وجود سال ها تحقیق فعال و هزاران مجموعه تحقیقاتی به چاپ رسیده، هنوز یک درک کاملا واقعی از چگونگی ایجاد ساختار حفره در بتن، موجود نمی باشد. دسته بندی معمول حفرات در چسباننده سیمان پرتلند ارائه شده در کتاب ها و حتی بسیاری از مقالات تحقیقاتی، بسیار ساده می باشد. پس از ارائه طرح کلاسیک پیشنهادی توسط پاورز و برون یارد، حفرات، به طور کلی به صورت «حفرات مویینه» یا «حفرات ژلی» در نظر گرفته می شوند. چنانکه بعدا ملاحظه خواهد شد، چنین دسته بندی چندان کافی به نظر نمی رسد. تصویری واقعی تر و دقیق تر از انواع مختلف حفرات موجود در بتن های شبه اصلی همراه با بینشی محدود درباره چگونگی تکامل ساختارهای حفره ای با زمان، در این بخش ارائه می گردد.
در این بررسی، ساختار حفره ای سنگدانه ها در بتن به طور کلی نادیده گرفته می شود، چنانکه معمولا نیز اینگونه می باشد. با این وجود، اغلب سنگدانه ها دارای مقداری حفرات بوده و برخی سنگدانه ها دارای حفرات بسیاری می باشند و به ویژه سنگدانه های سبک، ساختارهای حفره ای بسیار زیادی را شامل می شوند. بنابراین، حداقل در برخی موارد، حفرات سنگدانه ها می توانند نقش قابل ملاحظه ای را در انتقال سیمان یا یون ها ایفا نمایند و در چنین مواردی، این اثرات باید مورد بررسی قرار گیرند.

تاثیر میکروسیلیس بر بتن

همچنین بررسی مشارکت احتمالی حفرات هوا در ظرفیت نفوذ، خصوصا در بتن های حاوی مواد هوازا ضروری می باشد. حفرات هوا دارای وضعیت مبهمی در مراجع می باشند یعنی گاهی به عنوان حفرات مربوط به خمیرها در بتن ها شناخته می شوند و گاهی تنها به عنوان عامل ثانویه مورد بررسی قرار می گیرند و نیز در بسیاری از بررسی ها در زمینه ساختارهای حفره ای در بتن، وجود آنها کاملا نادیده گرفته می شود. حفرات هوا همواره در بتن های شبه اصلی وجود دارند (و نیز در خمیرهای سیمانی مخلوط شده در آزمایشگاه) و این مطلب در صورت وجود و یا عدم وجود مواد هوازا صحیح می باشد. تنها استثنای ممکن، برای بتن ها یا خمیر سیمان هایی است که معمولا در شرایط خلا مخلوط می شوند.

مطالب مرتبط با این مقاله را در این بخش از کلینیک بتن ایران دنبال نمایید

چگونگی شکل گیری و ساختار شیمیایی محلول های حفره ای در بتن

انواع درزها و درزبندهای بتن

پیدایش «حفرات مویینه» در بتن ها

الگوی معلول هیدراسیون سیمان شامل واکنش های سریع اجزاء سیمان قرار گرفته در معرض سطوح شکسته دانه های مجزای کلینکر می باشد. این مطلب به طور عام پذیرفته شده است که این واکنش های سریع، محصولات هیدراسیون سطحی تولید می کنند (عمدتا اترینگایت یا مشابه اترینگایت) و نیز اینکه این محصولات موجب جداسازی موقت دانه های زیرین سیمان از تماس موثر با محلول اختلاط می شوند که به اصطلاح دوره آرام از هیدراسیون محدود شده ایجاد ی شود. چند ساعت پس از رفع مانع موجود برای هیدراسیون بیشتر، فرایند هیدراسیون سریع خودکاتالیزوری ادامه می یابد. توضیحات دیگر مربوط به دوره آرام شامل مباحث پیشرفته می باشد.
در هر صورت، چند ساعت پس از آغاز هیدراسیون سریع، محصولات کافی هیدراسیون جهت ایجاد گیرش تولید می شود که نشانگر تبدیل بتن تازه (یک مخلوط غلیظ) به بتن تازه سخت شده (یک جامد متخلخل ویسکوالاستیک) می باشد. به غیر از حفرات هوا، حفرات موجود در بتن تازه سخت شده عموما پر یا تقریبا پر از محلول هستند، بجز در مورد بتن های با w:c پایین که دارای ویژگی خود خشک شدگی می باشند. از شکل 2-2 که توسط ک.اُ.کیلسن تهیه شده است، می توان نگرشی راجع به آرایش مکانی ذرات سیمان در بتن تازه به دست آورد.
شکل 2-2 یک تصویر میکروسکوپ الکترونی SEM با حالت پس پراکنش است که از سطح نازکی از یک مخلوط تازه ملات با w:c برابر 4/0 و حاوی خاکستر بادی تهیه شده است که اندکی پس از اختلاط، در هیدروژن مایع به سرعت منجمد شده است. پس از حذف آب منجمد از نمونه سریع منجمد شده، نمونه با رزین اپوکسی اشباع گردید تا فضاهای مربوط به آب حذف شده پر شوند. سپس محصول به دست آمده از تثبیت با رزین اپوکسی به دقت صیقل داده شد  با کربن پوشش داده شد تا برای آزمایش در SEM پس پراکنش آماده گردد.

شکل 2-2- تصویر میکروسکوپ الکترونی رویشی (SEM) پس پراکنش از یک ملات تازه مخلوط شده، تهیه شده از طریق انجماد سریع در نیتروژن مایع، تصعید آب منجمد، و اشباع سازی با رزین اپوکسی. نواحی خاکتری ماسه، نواحی سفید دانه های سیمان، و نواحی سیاه فضاهای پر شده با اپوکسی هستند که قبلا در ملات تازه توسط آب پر شده بودند.

نواحی خاکستری رنگ صاف در شکل 2-2، دانه های ماسه می باشند. فضاهای میان آنها شامل دانه های سیمان هیدراته نشده به رنگ سفید روشن، برخی ذرات خاکستر بادی به رنگ های خاکستری مختلف و رزین اپوکسی به رنگ سیاه می باشد که این رزین اپوکسی اشغال کننده فضاهایی است که ابتدا توسط آب پر شده است. تا جایی که آرایش و ساختار قبلی دانه ها به هم نخورده باشد، نواحی سیاه رنگ «اجداد» اولیه اغلب حفرات بزرگی محسوب می شوند که در زمان گیرش ملات در آن وجود نخواهند داشت. چنانکه بعدا بحث خواهد شد، واژه «اغلب» از قصد به کار برده شده است. چنانکه برای پاورز و براون یارد نیز شناخته شده نبود، بخش عمده ای از حفرات بزرگ در بسیاری از بتن ها بجای آنکه ناشی از فضای اولیه پر شده توسط آب باشد، از فضای اولیه موجود در میان برخی دانه های سیمان ناشی می شود.
سیمان معمولا به صورت ذراتی با اندازه حدود mµ80 و کمتر تا حدود 1 تا mµ2 آسیاب می شود. اندزه ذرات برای دانه های سفید سیمان که در شکل 2-2 مشاهده می شوند، با این محدوده مورد انتظار تطبیق می نماید. ضخامت فضاهای سیاه رنگ جداکننده آنها -که ممکن است در بررسی پاورز- براون یارد به صورت «حفرات مویینه» مورد توجه قرار گرفته باشد حدود mµ30-20 و کمتر می باشد. در داخل بتن، هنگامی که گیرش موجب ثابت شدن ذرات سیمان در جای خودشان می شود، حفرات جدید ایجاد شده و دارای پیوستگی بالا نیز در جای خود ثابت می شوند. ادامه هیدراسیون و ته نشینی محصولات هیدراسیون به تدریج اندازه حفرات را کاهش داده و ارتباط موجود میان حفرات بزرگ را تغییر می دهد. این فرایندها از نظر هندسی و نیز شیمیایی پیچیده به نظر می رسند و برخلاف فرض قدیمی، مستقیما منجر به تقسیمات کوچکتر فضاهای حفره ای نمی شوند.

نویسنده : کلینیک بتن ایران

چگونگی شکل گیری و ساختار شیمیایی محلول های حفره ای در بتن

ساختار شیمیایی محلول حفره ای موجود در حفرات یک بتن، ممکن است دوام بالقوه آن را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. پتانسیل ایجاد واکنش قلیایی سیلیسی ASR، خوردگی فولاد، حمله سولفات، «حمله آب دریایی» و تورق بتن همگی مستقیما تاثیر ساختار شیمیایی محلول حفره ای و تغییراتی که ممکن است در آن اتفاق بیفتد را منعکس می نمایند. متاسفانه، محلول های حفره ای بتن و تغییرات احتمالی آنها در شرایط محیطی مختلف موجود در محل، به خوبی توسط افرادی که به بحث دوام بتن اشتغال دارند شناخته نشده است.
در این بخش، امید آنمی رود که راهکاری واقع بینانه در ارتباط با منشا پیدایش و گسترش محلول های حفره ای در بتن ها و برخی تغییراتی که ممکن است بر اثر قرار گیری در معرض محیط های خارجی متفاوت ایجاد گردند، ارائه می شود.

منشا پیدایش و گسترش اولیه ی محلول های حفره ای

هنگامی که بتن مخلوط می شود، واکنش های شیمیایی بلافاصله پس از اضافه نمودن آب به مخلوط، آغاز می شوند.
آب مورد استفاده معمولا آب «آشامیدنی» می باشد. این واکنش ها به سرعت منجر به تغییر شدید ساختار شیمیایی آب می گردد. تنها در مدت چند دقیقه، این آب آشامیدنی تبدیل به یک محلول یونی قوی با خواص شیمیایی بسیار تغییر یافته می گردد. ساختار شیمیایی این محلول تا حد زیادی به ساختار شیمیایی سیمان بخصوص مورد استفاده، بستگی دارد.
پیش از آنکه گیرش اتفاق بیفتد، این «محلول اختلاط» غلیظ، فاز پیوسته ای را که ذرات سیمان و سنگدانه ها در آن معلق هستند، تشکیل می دهد. در طی گیرش، محلول اختلاط به صورت یکپارچه انتقال می یابد تا تبدیل به «محلول حفره ای» موجود در حفرات بتن گردد.
ترکیب این محلول اختلاط/محلول حفره ای همراه با وقوع تغییرات اساسی خصوصا در روز اول، به مرور زمان کامل می شود. این روند تکامل را می توان به طور همزمان در آزمایشگاه دنبال نمود. می توان محلول اختلاط را برای تحلیل شیمیایی، از خمیر مخلوط تازه سیمان (یا بتن) از طریق فیلتراسیون به کمک فشار، جداسازی نمود. نمونه گیری مکرر را می توان در فواصل زمانی انجام داد تا اینکه روند گیرش انجام نمونه گیری را ناممکن سازد.
پس از گیرش و ایجاد مقداری مقاومت، محلول های حفره ای را می توان مجددا برای تحلیل جدا نمود، مثلا توسط تجهیزات حداسازی محلول حفره ای که توسط بارنی بک و دیاموند، توصیف شده اند.
جدول 2-1 مجموعه ای گویا از نتایج تحلیل های مربوط به یک سری از چنین محلول های اختلاط/حفره ای را که در خمیر سیمان پرتلند ایجاد شده اند و ممکن است در یک بتن شبه اصلی نیز یافت شوند، ارائه می نماید. این خمیر از یک سیمان پرتلند با خاصیت قلیایی نسبتا پایین تهیه گردید (45% Na2Oequiv) و با یک نسبت w:c برابر 5/0 مخلوط شده است. این داده ها از پایان نامه پنکو گرفته شده است. انواع یون های فهرست شده در جدول 2-1 عموما با غلظت های بالا در محلول های اختلاط/ حفره ای تشکیل شده در مدت زمان هیدراسیون اولیه سیمان های پرتلند، یافت می شوند. این یون ها عبارتند از k+، Na+، Ca2+، 〖SO〗_4^(2-) و OH-. یون های آلومینیم، آهن و سیلیکات تنها در غلظت هایی با مرتبه بزرگی کمتر از غلظت های پنج یون فهرست شده، موجود می باشند.

جدول 2-1- تغییرات غلظت محلول حفره ای اندازه گیری شده در طول اولین روز هیدراسیون برای خمیر سیمان پرتلند با نسبت آب به سیمان 5/0

 

غلظت یون برحسب میلی اکیوالان بر لیتر
زمان (ساعت)	K+	NA+	Ca2+	SO42-	OH-
1 2 3 4 6 12 15 18	0/27 0/27 0/27 0/27 0/28 0/30 0/31 0/31	0/03 0/03 0/03 0/03 0/04 0/04 0/04 0/04	0/07 0/072 0/06 0/06 0/06 0/06 0/006 0/006	0/17 0/17 0/17 0/18 0/20 0/15 0/09 0/05	0/15 0/15 0/16 0/15 0/14 0/24 0/29 0/32

غلظت های بالای یون های فلز قلیایی و یون های سولفات که در جدول 2-1 مشاهده می شوند، از «ناخالصی های» سولفات قلیایی حمل شده توسط سیمان، به وجود می آیند. حتی با میزان قلیایی نسبتا پایین یک سیمان بخصوص، غلظت اولیه یون سولفات در محلول به میزان قابل ملاحظه ای نسبت به یک محلول اشباع سنگ گچ بیشتر می باشد. مهم تر آنکه این مقدار نسبت به مقدار موجود برای اترینگایت نیز بیشتر می باشد، و اترینگایت به محض ایجاد یون های آلومینات پس از دوره آرام، به سرعت عمل می کند.
برای خمیر مربوط به جدول 2-1، دوره آرام در یک مدت کمتر از سه ساعت پس از اختلاط، پایان یافته است. گیرش اولیه پس از حدود 5/3 ساعت و گیرش نهایی در کمی بیشتر از 5 ساعت اتفاق افتاده است. دمای حداکثر نشانگر حداکثر سرعت هیدراسیون پس از مدت 5/8 ساعت به دست آمد.
ملاحظه می شودکه غلظت های تقریبا مشابهی از یون های هیدروکسید از زمان اولین تحلیل، مشخص می سازد که اولین واکنش به انحلال سولفات های قلیایی محدود نشده، بلکه واکنش با C3S نیز وجود داشته است. در مورد کاتیون های فلز قلیایی، مشاهده می شود که غلظت K+ در کلیه مراحل تا حد زیادی از غلظت Na+ بیشتر می باشد. این یک ویژگی مشترک در سیمان های جدید می باشد که البته کلیت ندارد.

حفره در بتن

در جدول 2-1 مشاهده می شود که برخلاف آنکه در مدت حداقل شش ساعت اول، دوره آرام پایان یافته و هر دو گیرش اولیه و نهایی روی داده است، تغییر غلظت های هر یک از یون ها در طول این مدت اندک می باشد. این یک الگوی مشترک است یعنی آغاز هیدراسیون فعال پس از دوره آرام و وقوع گیرش، هیچکدام تغییرات عمده ای را در غلظت یونی محلول اختلاط/ حفره ای به وجود نمی آورند.
چند سال پیش مشخص شد که تشکیل سریع اترینگایت پس از پایان دوره آرام، موجب حذف سریع سولفات از محلول حفره ای می شود اما سولفات حذف شده از محلول به طور پیوسته توسط حل شدن پیوسته سنگ گچ، جایگزین می گردد. بنابراین، غلظت یون سولفات حل شده، لااقل تا زمانی که مقداری سنگ گچ جامد باقی مانده باشد، تقریبا ثابت می ماند و این پاسخ به تعادلی است که شامل حضور همزمان سینگانایت، سنگ گچ و اترینگایت می باشد. حل آخرین ذرات سنگ گچ جامد، نقطه عطفی محسوب می شود که درآن ته نشینی اترینگایت به صورت پیوسته منجر به کاهش غلظت سولفات محلول حفره ای می گردد که البته این روند برای سیمان های پرتلند ب فرمول بندی مناسب به صورت کاهش غلظت تا سطوح بسیار پایین تا انتهای روز اول می باشد. برای خمیر بخصوص مربوط به جدول 2-1، نقطه عطف مشخص شده توسط تقلیل سنگ گچ جامد، مشخصا اندکی پس از 6 ساعت اتفاق افتاده است.

مطالب مرتبط با این مقاله را در این بخش از کلینیک بتن ایران دنبال نمایید

دلایل ترک خوردگی بتن بعد از بتن ریزی

یک مشخصه بسیار مهم از تغییرات پس از نقطه عطف در ترکیب محلول حفره ای آن است که به موازات کاهش غلظت سولفات، خنثی بودن الکتریکی با افزایش تدریجی یون OH- به جای کاهش غلظت کاتیون های قلیایی، ایجاد می شود. بنابراین، با تقلیل سولفات در محلول، pH به شدت بالا می رود. با بالا رفتن pH، غلظت یون کلسیم که قبلا نسبتا در حد متوسط بوده است (متوسط به مفهوم مطلق و نه برحسب درجه فوق اشباع)، به میزان بسیار اندکی کاهش می یابد. نتیجه این تغییرات آن است که محلول اختلاط/ حفره ای موجود اولیه به تدریج به یک محلول غلیظ هیدروکسید سدیم پتاسیم تبدیل می شود. این تبدیل از نظر ایجاد احتمالی  ASR و حفظ و نگهداری و منفعل ساختن فولاد در انواع بتن، اثرات قابل ملاحظه ای دارد.
به نظر می رسد که این افزایش pH که در سیمان های پرتلند با فرمول بندی مناسب کلیت دارد، اجتناب ناپذیر می باشد. نشان داده شده است که در صورت اضافه نمودن سنگ گچ اضافی به میزان کافی در سیمان، خروج آلومینات موجود می تواند به ته نشینی اترینگایت پیش از تمام شدن کامل سنگ گچ جامد، پایان دهد. تحت این شرایط، تغییر معمول pH می تواند به طور نامحدودی به تاخیر اافتاده و یا از آن جلوگیری شود. برعکس در غیاب سنگ گچ، مثلا در آزمایش های آزمایشگاهی، هنگامی که کلینکر آسیاب شده بدون هرچونه سنگ گچ آسیاب شده میانی هدراته شود، کاهش غلظت یون سولفات و افزایش pH به همراه آن تقریبا بلافاصله پس از اختلاط آغاز شده و به سرعت کامل می شود.

نویسنده : کلینیک بتن ایران

تغییرات میان بتن ها و بتن شبه اصلی

 

بتن های پیشرفته از نظر مشخصات مربوط به جنبه های مورد نظر در این مقاله وب سایت کلینیک بتن ایران، بسیار متنوع می باشند. در آغاز می توان گفت که بتن های طراحی شده برای کاربردهای مختلف، در حال حاضر با نسبت های w:c بسیار مختلفی تولید می شوند. نویسنده دارای تجربه شخصی بسیاری در بررسی و آزمودن بتن هایی می باشد که با نسبت های w:c برابر 8/0، 9/0 یا حتی بالاتر ریخته شده اند. از سوی دیگر، بتن های با عملکرد بالای جدید با نسبت های موثر آب به مواد سیمانی پایین تا حد 25/0 با موفقیت تولید می شوند. تغییرات خواص داخلی بتن از این تغییرات گسترده در نسبت w:c ناشی می شود.

ساختار شیمیایی سیمان پرتلند مورد استفاده در بتن، یک عامل وابسته دیگر می باشد؛ زیرا سیمان ها از نظر مشخصات شیمیایی دارای تغییرات قابل ملاحظه ای می باشند که این امر بر ساختار شیمیایی محلول حفره ای در حال ایجاد و تا حد کمتر بر ساختار خمیر تاثیرگذار می باشد. مقدار مشخصی از ترکیبات فرعی قلیایی (اغلب سولفات های پتاسیم یا سولفات های کلسیم پتاسیم) در یک سیمان مشخص، بر ساختار شیمیایی محلول حفره ای بتن به شدت اثر می گذارد.

یک ویزگی عجیب ساختار شیمیایی سیمان آن است که تفاوت های بسیار اندک در مقادیر تحلیل CaO، تفاوت های عمده ای را در نسبت های اجزاء سیلیکات کلسیم C3S و –C2Sβ ایجاد می نماید. 

سهم نسبی دو سیلیکات کلسیم اثر قابل ملاحظه ای بر ریزساختار خمیر اعمال می نماید. به طور مشابه، نسبت های فازهای شامل آلومینیم C3A و فریت (به شکل اسمی 'C4AF') در سیمان، بر سرعت و میزان تولید اترینگایت اثر می گذارند.

در اغلب کشورها، اضافه نمودن نسبت های کم اما بعضا قابل ملاحظه ای از اجزاء سیمانی غیر پرتلند (مانند سنگ آهک یا خاکستر بادی) در مشخصات سیمان پرتلند، مجاز می باشد. به علاوه، ضوابطی نیز معمولا برای سیمان های حاوی نسبت های بزرگ اجزاء سیمانی غیر پرتلند، در نظر گرفته می شود. این مواد افزودنی یقینا بر مشخصات داخلی چسباننده های تولید شده اثر می گذارند، چنانکه تولید کنندگان بتن وجود چنین موادی مانند میکروسیلیس، خاکستر بادی، سرباره، متاکائولین و مواد مشابه را مورد توجه قرار می دهند.

مطالب مرتبط با این مقاله را در این بخش از کلینیک بتن ایران دنبال نمایید

سیمان چیست

تغییرات بین بتن ها و بتن شبه اصلی

 

مواد افزودنی شیمیایی، منشا ایجاد تغییرات بیشتری در بتن هستند. در عین حال که اغلب مواد افزودنی شیمیایی به منظور انجام کار خاص در بتن طراحی می شوند، گاهی اثرات مستقیم یا غیر مستقیم آنها بر ساختار شیمیایی محلول حفره ای و ریز ساختارها ممکن است قابل ملاحظه باشد.

اهمیت روزافزون بتن های پیش ساخته عمل آوری شده با بخار نیز تغییرات بیشتری را موجب می شود عمل آوری با بخار در دماهای متوسط، ایجاد هر دو مورد محلول های حفره ای و ریزساختارها را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد.

گروه نسبتا جدیدی از بتن خود تراکم (SCC) نیز در حال توسعه می باشد. ترکیبی از اصلاح کننده های لزجت، پخش کننده ها و پرکننده های معدنی که در این بتن ها وجود دارد، اثرات عمده ای بر محلول های حفره ای و ساختارهای خمیری دارند که بسیاری از این اثرات در حال بررسی و شناخت می باشند.

شمار زیاد اثرات مختلفی که ممکن است از این تغییرات پدید آیند، چه به صورت جداگانه و چه به صورت ترکیبی، امکان بحث پیرامون تمامی آنها را حتی در صورت وجود اطلاعات و داده ها، ناممکن می سازد. با این وجود، در بسیاری موارد، با انحراف و تغییر از الگوی معمولی که برای بتن «معمولی» وجود دارد، این اثرات قابل مشاهده می باشد. بنابراین، کلینیک بتن ایران در مقالات حاضر تنها با اشاره موردی به برخی از اثرات ایجاد شده توسط برخی از شمار زیاد تغییرات ممکن، به طور کلی بحث را به بتن های از نوع معمولی یا مرسوم، محدود ساخته است. برای اختصار، چنین بتن هایی با عنوان «بتن های شبه اصلی» نامیده می شوند که تعریف واژه «archetype» در واژه نامه عبارت است از «الگو یا مدل اصلی که چیزی از روی آن ساخته می شود».

معنی بتن های شبه اصلی عبارت است از بتن های مرسوم با سیمان پرتلند که به طور مناسب در محل یا در آزمایشگاه مخلوط و متراکم شده اند و دارای نسبت آب به سیمان 4/0 تا 6/0 بوده و از سیمان پرتلند «معمولی» با مصالح سنگی مرسوم ساخته شده اند. این بتن ها هیچگونه عمل آوری با بخار جهت هیدراته شدن را نداشته و دارای هیچگونه اجزاء تکمیلی دیگر نبوده و تنها شامل مقادیر کمینه اجزاء تکمیلی یا مقادیر متوسط مواد شیمیایی افزودنی مرسوم می باشند.

نویسنده : کلینیک بتن ایران

بررسی استفاده از ترکیب بتن در تاریخ جهان

هدف از این پژوهش در وب سایت کلینیک بتن ایران، گردآوری مجموعه ای از اطلاعات و بررسی ها در ارتباط با عناوین جاری مربوط به دوام بتن و ترکیبات سیمانی می باشد. ممکن است این پرسش منطقی مطرح گردد که امروزه که بتن و مصالح مرتبط با آن با موفقیت چشمگیری در پروژه های ساخت و ساز مهم مورد استفاده قرار گرفته است. در حقیقت، چندین سازه باستانی بتنی مانند پانتئون در روم، و سازه های بنایی با درزهای ملاتی مانند پل دره ای پونت دوگارد در نزدیکی نیم در جنوب فرانسه (شکل 1-1)، با کیفیت بسیار خوب تا به امروز باقی مانده اند. این مثال ها و نمونه های دیگری از کار ساخت و ساز رومی ها حاوی سیمان های هیدرولیکی ساخته شده از آهک و خاک آتشفشانی (یا آلومینوسیلیکات های شیشه ای مشابه که در مجموع تحت عنوان پوزولان ها نامیده می شوند، زیرا پوزولی در نزدیکی ناپلز، منبع طبیعی این مصالح بوده است)، حتی در موارد قرارگیری در معرض محیط های خورنده مرطوب، دوام قابل توجهی را از خود نشان داده اند. یک تصویر فوق العاده تهیه شده توسط دیوی که نشان دهنده بخشی از یک موج شکن رومی می باشد که در نزدیکی ناپلز به مدت دو هزاره (شکل 1-2) در معرض آب دریا بوده است، نشان می دهد که ملات درزهای متصل کننده بلوک های سنگی تا به امروز، بسیار بهتر از خود بلوک های سنگی که شدیدا خورده شده اند، دوام آورده و مقاومت نموده اند.

شکل 1-1- پونت دوگارد، بخشی از پل دره ای 50 کیلومتری ساخته شده توسط رومیان در قرن اول میلادی در نزدیکی «نایم» در جنوب فرانسه با درزهای ملاتی حاوی سیمان پوزولانی

شکل 1-2- یک موج شکن رومی ساخته شده در زمان «اپوس رتیکولاتوم»، با درزهای ملاتی حاوی یک سیمان پوزولانی

در عین حال که احتمالا رومی ها تا اواخر قرن سوم پیش از میلاد، راهکار تولید سیمان های هیدرولیکی پوزولانی بادوام را کشف کرده بودند، اما به نظر می رسد که خواص و ویژگی های ترکیبی این مصالح تا حدود 250 سال پیش تا حد زیادی ناشناخته بود تا اینکه جان اسمیتون (شکل 1-3)، اولین شخص انگلیسی که خود را مهندس عمران نامید، بررسی های سیستماتیکی را درباره رفتار ملات های حاوی آهک و پوزولان های حاصل از منابع مختلف، انجام داد. این کار، با هدف کاربردی انتخاب یک ترکیب بادوام از سیمان پوزولانی برای استفاده در ساخت ادیستون لایتهوس (59-1356) صورت گرفت و منجر به یافته های مهمی گردید که سرانجام منتشر گشت (اسمیتون، 1971) و مسیر را برای برخی پیشرفت ها در توسعه چسباننده های سیمان هیدرولیکی در طول نیم قرن بعدی و پس از آن، هموار نمود. برجسته ترین این پیشرفت ها، اختراع «سیمان پرتلند» بود که از طریق حرارت دادن مخلوط های مواد حاوی کلسیم (آهکی) و خاک رس (رسی) در دماهای بالای مناسب، تولید می شد. یک سیمان ترکیبی از این نوع در سال 1824، درست یک قرن پس از تولد اسمیتون، توسط یکی دیگر از ساکنان قبلی لیدز یعنی ژوزف اسپدین به ثبت رسید که نقش او (مانند اسمیتون) توسط لوحی آبی بر روی یکی ساختمان های شهر به یادگار گذاشته شده است (شکل 1-4).

شکل 1-3- یک لوح منقوش بر روی ساختمانی در لیدز به یادبود جان اسمیتون (1792-1724)

شکل 1-4- یک لوح منقوش بر روی ساختمانی در لیدز به یادبود جوزف اسپیدن (1855-1778)

مدرک مناسبی از دوام محصول تولید شده توسط اسپیدن در شکل 1-5 ارائه شده است که مجسمه ای ساخته شده از ملات مربوط به «کودکی ساموئل نبی» را نشان می دهد که تصور می شود در حدود سال 1850 توسط فرزند بزرگتر ژوزف یعنی جیمز اسپیدن ساخته شده باشد. این مجسمه در سال 1974 در فضای آزاد در باغ یورک شایر برادرزاده بزرگ ژوزف اسپیدن قرار داده شد. این مجسمه بدون تردید برای مدت بیش از یک قرن در معرض تغییرات آب و هوایی قرار داشته و بر روی آن پوششی از خزه و گلسنگ مشاهده شده است. جزئیات بیشتری از منشا این مجسمه در نوشته ای از بارفوت (1975) ارائه شده است که توسط مقاله ای طولانی از همین نویسنده کامل شده و درآن به داستان مربوط به ژوزف اسپیدن و دو پسرش، جیمز و ویلیام، که هر دو در توسه اولیه صنعت سیمان نقض داشته اند، پرداخته شده است (بارفوت، 1974).

شکل 1-5- «کودکی پیامبر ساموئل»، تندیسی ملاتی که گفته می شود توسط جیمز اسپیدن در حدود سال 1850 ساخته شده است.

امروزه تصور می شود که نسخهاولیه «سیمان پرتلند» اسپیدن مربوط به سال 1824 در دماهای بسیار پایین تر از حدی آتش می گرفته که بتواند امکان ایجاد شیشه ای شدن موثر میان اجزاء تشکیل دهنده را فراهم نماید و به این ترتیب، تولید سیمان های با حجم بالا و کیفیت مناسب نیازمند پیشرفت های بیشتر فناوری بوده است (یلزارد، 1998). با این وجود تا اواخر قرن نوزدهم، سیمان های پرتلند با مشخصات ترکیبات مواد مشابه انواع مواد امروزی، به میزان گسترده ای موجود بوده است و این امر موجب استفاده گسترده بتن برای توسعه بسیاری از پروژه های زیرساختی مهم دوران ویکتوریا در انگلستان شده است. دوباره این نکته آشکارا قابل ذکر است که از روی تعداد سازه های این دوران که تا امروز باقی مانده اند می توان دریافت کهدوام بتن سیمان پرتلند تا حد قابل توجهی خوب می باشد که به عنوان نمونه ای با شرایط بسیار خوب می توان از پل راه آهن گلنفینا نام برد که در سال 1897 توسط رابرت مک آلپین به عنوان بخشی از مسیر ویلیم به مالانیگ از بزرگراه وست هایلند در اسکاتلند ساخته شده است (شکل 1-6).

شکل 1-6- پل دره ای گلنفینا، یک پل راه آهن بتنی با 21 طاق که در سال 1897 در وست هایلند اسکاتلند ساخته شده است

در مقایسه با مثال نشان داده شده در شکل 1-6 باید تصدیق نمود که براساس گزارشات نشریات معاصر، برخی از سازه های جدید ما به طرز نسبتا نامطلوب تری دچار سالخوردگی شده اند که ممکن است اینگونه نتیجه گیری شود که صنعت ساخت و ساز در دوره های اخیر نتوانسته است با مهارت کاملی از هنر تولید محصولات بادوام و ماندگار از مواد سیمانی بهره جوید. اما در مجموع، چنین نتیجه گیری تا حدی غیرمنصفانه است، چرا که اغلب چنین محصولاتی در قرن بیشتم در واقع نشانه هایی از تخریب زودهنگام را از خود نشان نداده اند با وجود آنکه در هیچ یک از زمان های گذشته در تاریخ، صنعت مجبور نبوده است با چنین سرعتی خود را با فشارهای تغییرات ناشی از انواع مختلف عوامل، سازگار نماید. یک رویداد دیگر در دوره های اخیر آن است که فعالیت با تکیه بر موجود بودن نیروی کار و مصالح محلی مناسب، با بکارگیری روش های اصولی بر پایه صنعت، تنها ی چند دهه اخیر در بسیاری از نقاط جهان بسرعت دچار تغییر شده است. این موضوع نه تنها منجر به تغییرات عمده ای در خواص و مشخصات ترکیبی بسیاری از اجزاء خانواده ای از مصالح که بتن و ترکیبات سیمانی نامیده می شود شده است، بلکه محدوده روش های تولید آنها را نیز دگرگون ساخته و در نتیجه دامنه کاربرد آنها را به میزان وسیعی گسترش داده است. سرعت تولید سیمان در جهان با سرعت قابل توجهی در حال رشد است به گونه ای که تا سال 2003 در حدود 9/1 میلیون تن بوده است که نشان دهنده متوسط تقریبی استفاده سالانه بتن به میزان m3 1 برای هر نفر می باشد. به این ترتیب تعجبی ندارد که وقتی کار اشتباهی صورت گیرد، مقیاس این اشتباه می تواند به اندازه ای بزرگ باشد که منجر به ایجاد عناوین برجسته ای در رسانه ها و نشریات گردد. از آنجا که فشارهایی که منجر به ایجاد نوآوری هایی در طول قرن گذشته شده اند اکنون بسیار بحرانی تر می باشند، انتظار می رود در قرن 21 چالش های به مراتب بیشتری پیش روی افرادی که در فعالیت های مربوط به بتن و ترکیبات سیمانی درگیر هستند، قرار گیرد. نیاز به محصولات بادوام و پایدار در ساخت و ساز که عملکرد مورد انتظار را برآورده نموده و برای دوره های بسیار طولانی و با کمترین میزان تعمیر و نگهداری پیش از نیاز به ترمیم اساسی در شرایط بهره برداری باقی بمانند، منجر به ایجاد تغییرات متعددی در قعالیت های جاری خواهد شد. این امر ناگزیر پرسش هایی در رابطه با موضوعات دوام را مطرح خواهد نمود، چرا که بدون تجربه قبلی کافی درباره عملکرد بلند مدت، ادامه توجیه روش تجویز شده «تاییدی فرضی» به منظور تعیین دوام که یک مشخصه آیین نامه ها و استانداردهای مرسوم می باشد، بسیار دشوار خواهد بود.

استفاده از ترکیب بتن در تاریج دنیا

بنابراین، هدف ارزشمند اکثر پژوهش های صورت گرفته در رابطه با دوام طی 20 سال گذشته یا بیشتر، فراهم نمودن تئوری های زیرساختی لازم برای ایجاد مدل های کمی پدیده های تخریب (فروپاشی) بوده که ممکن است به نوبه خود به روش های جدید طراحی دوام برای سازه ها و اجزای قرار گرفته در معرض عوامل محیطی بسیان شده برای دوره های بهره برداری هدف مشخصی، منجر گردد. برای آنکه این روش های طراحی جدید مورد پذیرش عام واقع شوند، باید توسط اصول علمی تایید گردند که امکان انجام انتخاب مصالح را به جای تجویز، براساس آزمون عملکرد در اختیار قرار می دهند، و البته آزمون های عملکرد مورد نظر باید بتوانند معیارهای مناسب سهولت، قابلیت اطمینان و دقت را برآورده نمایند. واضح است که این راهکار به عنوان ابزاری برای ایجاد امکان مقایسه منصفانه بین مصالح رقابتی، مزایای بسیاری را در بر داشته و می تواند نوآوری فنی با نیاز روزافزون را تسریع نماید.

مطالب مرتبط با این مقاله را در این بخش از کلینیک بتن ایران دنبال نمایید

 

مبانی طرح اختلاط بتن

 

در عین حال که پیشرفت های قابل ملاحظه ای در زمینه های بیان شده در بالا با کمک سازمان های جهانی همچون RILEM که دارای نقشی تاثیرگذار می باشند صورت گرفته است، باید خاطرنشان گردد که مسیر پیش رو چندان آسان و هموار نیست که دلایل متعدد آن در سایر مقالات کلینیک بتن ایران به آنها اشاره خواهد شد. بدون تردید یکی از مشکلات اصلی که همچنان باقی است، عدم قطعیت مربوط مشخصات کلیدی مواد (مصالح) بر پایه سیمان می باشد که شکل گیری و پیوستگی حفرات با محدوده های اندازه های مختلف در این مواد را تحت تاثیر قرار می دهد. این مشخصات نیز به نوبه خود بر مقاومت مصالح در برابر فرآیندهای انتقال جرم که به صورت های مختلف در انواع مختلف پدیده های تخریب وجود دارند، تاثیرگذار خواهند بود. این موضوع از زمان انتشار تحقیقات کلاسیک انجام شده در آزمایشگاه های «انجمن سیمان پرتلند» در بیش از نیم قرن پیش، یکی از زمینه های بسیار بحث برانگیز در میان پژوهشگران بوده است (پاورز و برون یارد، 1948). به همین ترتیب و علیرغم توسعه قابل توجه یک روش مناسب و ماندگار برای استخراج نمونه هایی از فاز مایع مربوط به سیمان ها و مصالح مشابه سخت شده در اوایل دهه 1970 (لانگوئت و همکاران، 1973)، دشواری جداسازی کامل مشخصات ترکیباتی فاز محلول آبی که در حفرات زیرسطحی انواع گوناگون بتن در معرض شرایط محیطی مختلف باقی مانده اند، به اثبات رسیده است. این امر همچنین مانع عمده ای را در برابر درک بسیاری از مهم ترین پدیده های تخریب که این مصالح را تحت تاثیر قرار می دهند، به وجود آورده است.

سعی می شود در سایر مقالات وب سایت رسمی کلینیک بتن ایران، تاریخچه ای از ساختار حفره ای و شیمی محلول حفره ای مصالح برپایه سیمان ارائه می گردد تا زمینه ای برای فصل های بعدی فراهم گردد که در آنها به حالت های خاص اصلی تخریب که بتن و ترکیبات سیمانی ممکن است در معرض آنها قرار گیرند، پرداخته می شود.

نویسنده : کلینیک بتن ایران

آشنایی با بتن ریزی در هوای گرم و سرد

بتن ریزی در هوای گرم و سرد

در این مقاله سعی داریم شما را با بتن ریزی در هوای گرم و سرد آشنا کنیم. با ما همراه باشید.

بتن ریزی در هوای گرما

هوای گرم موجب بروز مشکلاتی در ساخت، انتقال، پخش و عمل آوری بتن می شود و اثر نامطلوبی بر خواص و بهره برداری بتن خواهد داشت. هوای گرم از چهار عامل دمای زیاد هوا، رطوبت نسبی کم، سرعت باد و دمای بتن تشکیل می شود که در کیفیت بتن تازه یا ساخت شده موثر بوده و مشکلاتی را در خواص بتن بوجود می آورد. عواملی نظیر هوای گرم، وزش باد و رطوبت، روی ساختن، ریختن و عمل آوردن بتن اثر می گذارند. هر گاه دمای بتن از ۳۲ درجه سانتیگراد بیشتر باشد هوای گرم محسوب شده و باید برای اجرای کار تمهیدات خاصی اندیشیده شود. برای بتن ریزی در هوای گرم باید دمای محیط، دمای مصالح و بتن، اوضاع جوی، سرعت و جهش وزش باد، رطوبت نسبی محیط و سایر اطلاعات به طور روزانه، ثبت و در کارگاه جمع آوری گردد. بطور کلی بهتر است حتی الامکان از بتن ریزی در شرایط گرم، خودداری گردد. در چنین مواردی بهتر است به جای ساخت بتن و بتن ریزی در اواسط روز، در اوایل صبح و یا شب هنگام، بتن ریزی صورت پذیرد. هوای گرم آثار نامطلوبی را هم در بتن تازه و هم در بتن سخت شده ایجاد می نماید.

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه 

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه (خمیری) عبارتست از:

1. افزایش سرعت افت اسلامپ

2. تمایل به افزودن آب به مخلوط در کارگاه

3. افزایش سرعت گیرش بتن

4. احتمال افزایش ترک خوردگی پلاستیک

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن در حالت سخت شده
 

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن در حالت سخت شده عبارتست از:

 

1. در اثر افزایش مقدار آب مخلوط بتن مقاومت بتن کاهش می یابد.

2. احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی (از نوع خشک شدگی) افزایش می یابد.

3. به دلیل افزایش نسبت آب به سیمان دوام بتن کاهش می یابد.

4. نفوذپذیری بتن افزایش می یابد.

5. افزایش دمای بتن باعث کاهش مقاومت دراز مدت بتن می شود.

6. کاهش پیوستگی بین بتن و میلگرد به وجود می آید.

7. احتمال خوردگی میلگردها بتن در شرایط خورنده (به ویژه در سواحل جنوب کشور) افزایش می یابد.

8. نمای بتن دچار تغییر رنگ شده و ظاهر آن به دلایل مختلف از جمله ایجاد درز سرد، نامطلوب می گردد.

عوامل مهم در تسریع خسارات ناشی از هوای گرم

چه عواملی باعث تسریع خسارات ناشی از هوای گرم می گردند:

1. استفاده از سیمان های زودگیر یا با سرعت هیدراسیون زیاد

2. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی زودگیر کننده و یا مواد افزودنی معدنی که در افزایش سرعت هیدراسیون موثر است (نظیر دوده سیلیسی)

3. به کارگیری نسبت های آب به سیمان کم و بتن های پر مقاومت با عیار سیمان زود

4. ساخت قطعات بتن مسلح نازک و پر میلگرد

5. استفاده از سیمان ها و یا مواد افزودنی انبساط زا

 

 
آشنایی با بتن ریزی در هوای سرد 

جمع شدگی خمیری

یکی از مهمترین آثار نامطلوب هوای گرم، احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری است. این نوع ترک ها به علت تبخیر سریع آب بتن رخ می دهد. به عبارت دیگر، چنانچه مقدار تبخیر بیشتر از مقدار آب آوری باشد، سبب ترک خوردگی می شود.

عواملی نظیر دمای هوا، رطوبت محیط، سرعت باد و دمای بتن، در مقدار تبخیر آب از سطح بتن اثر گذار هستند. چنانچه مقدار تبخیر آب از سطح بتن بیشتر از ۱ کیلوگرم بر مار مربع در ساعت باشد، احتمال ترک خوردگی بسیار زیاد خواهد بود به هر حال، وقتی مقدار تبخیر از حد ۰/۵ کیلوگرم بر متر مربع بیشتر می شود امکان پدیدار شدن ترک وجود دارد.

برای تخمین مقدار تبخیر زیاد به دانستن رطوبت نسبی محیط، دمای هوا، سرعت باد و دمای بتن است. با استفاده از رطوبت سنج ساده و دماسنج می توان رطوبت و دمای محیط و هم چنین دمای بتن را اندازه گیری کرد. برای تعیین سرعت وزش باد می توان از بروز پدیده های ساده ای همچون حرکت برگها، شاخه ها آن و سایر پدیده هایی که در اطراف مشاهده می شود کمک گرفت و سرعت باد را تختخمین زد.

برای تقسیم بندی براساس مشاهدات ظاهری محیط می توان موارد زیر را ذکر کرد:

سرعت باد تا ۱۰ کیلومتر در ساعت باعث حرکت برگها می شود.

سرعت باد تا ۲۰ کیلومتر در ساعت درختان کوچک را حرکت می دهد.

سرعت باد تا ۳۰ کیلومتر در ساعت سبب حرکت شاخه های بزرگ می شود.

مصالح تشکیل دهنده

1- سنگدانه

باید از گرم شدن سنگدانه ها جلوگیری گردد. بنابراین با انباشتن سنگدانه ها در زیر سایبان یا پوشاندن آنها با برزنت در برابر تابش مستقیم آفتاب، از گرم شدن سنگدانه جلوگیری شود. به هر حال در صورتی که سطح توده سنگدانه گرم شده باشد، می توان با کنار زدن لایه سطحی سنگدانه ها از قسمت های زیرین استفاده نمود.

2- سیمان

یکی از نکات بسیار مهم در هوای گرم، دمای سیمان به هنگام اختلاط است. بالا بودن دمای سیمان، دمای بتن را افزایش می دهد که این امر موجب تسریع عمل آبگیری، سخت شدن فوری، بالا رفتن نیاز به آب و نهایتاً آثار نامطلوب بر روی مقاومت و جمع شدگی خمیری بتن خواهد شد.

بنابراین تحت هیچ شرایطی نباید درجه حرارت سیمان هنگام اختلاط از ۷۷ درجه سانتیگراد تجاوز نماید. در هوای گرم باید از مصرف سیمان های گرم، نوع ۳ و مشابه آن خودداری شود.

سیمان نوع ۲ یا سیمان اصلاح شده در برابر حمله سولفات ها در بتن ریزی های حجیم (جسیم) و بتن ریزی در هوای گرم نیز به مصرف می رسد. توصیه می شود از مصرف سیمان با خاصیت زودگیری خودداری شود. برای مثال، سیمان های بسیار ریز (با سطح ویژه زیاد) خاصیت زودگیری دارند.

نباید از سیمان داغ استفاده شود، زیرا سیمان داغ در هنگام ساخت مخلوط سبب گیرش سریع و کلوخه شدن می گردد. بهتر است دمای سیمان به ۶۰ درجه محدود گردد. به کارگیری رنگ روشن و منعکس کننده نور خورشید برای سیلوها توصیه می شود. استفاده از سیلوهای فلزی دو جدار و یا عایق بندی سیلوها راه حل مناسبی برای پیشگیری از داغ شدن سیمان ها می باشد. نگهداری پاکت های سیمان در انبارهای سرپوشیده نیز توصیه می شود.

3- آب

آب مصرفی بتن نباید گرم باشد. گرم بودن آب علاوه بر بالا بردن درجه حرارت مخلوط بتن، باعث بالا رفتن مصرف آب می شود که این امر نهایتاً موجب کاهش مقاومت خواهد شد. با اضافه شدن هر ۱۰ درجه به حرارت آب، میزان اسلامپ ۲۰ تا ۲۵ میلیمتر کاهش می یابد و از این رو آب مصرفی باید کاملاً خنک بوده و در صورت لزوم توسط یخ خنک شود.

آب اختلاط باید در مخزن هایی واقع در زیرزمین نگهداری شود، اگر امکانات اجازه استفاده از منابع زیرزمینی را نمی دهد، باید منابع با رنگ سفید در مقابل نور خورشید محافظت شوند که برای کاهش دمای آب در منابع زمینی و یا هوایی، توصیه می شود از عایق بندی استفاده گردد.

 

4- مواد افزودنی

 

مواد افزودنی کندگیر کننده برای کاهش تاثیر هوای گرم بر گیرش بتن، گاهی اوقات برای طولانی کردن زمان گیرش در کارهای حجیم مانند سدهای بزرگ بتنی یا پمپ کردن بتن در فواصل زیاد یا حمل بتن آماده در مسافت های دور به کار می روند. چنانچه از فوق روان کننده استفاده می شود، بهتر است این ماده خاصیت زودگیر کننده نداشته باشد.

رعایت نکات زیر هنگام بتن ریزی در هوای گرم 

رعایت نکات زیر هنگام بتن ریزی در هوای گرم الزامیست:

 

1. هنگام بتن ریزی دمای هیچ قسمت از بتن نباید از ۳۰ درجه سلسیوس تجاوز نماید.

2. دمای محیط هنگام بتن ریزی نباید از ۳۸ درجه سلسیوس بیشتر باشد.

برای دست یافتن به بتنی خوب و پایا، عملیات بتن ریزی در دمای بتن بین ۲۴ تا ۳۸ درجه سیلسیوس انجام شود.

3. مصالح بتن خصوصاً مصالح سنگی نباید زیر تابش مستقیم آفتاب قرار گیرد.

4. وسایل، لوازم و تجهیزات تهیه، حمل و ساختن بتن نظیر مخلوط کنها، پمپها، تراک میکسرها، باید حتی الامکان سفید رنگ بوده و در جای خنک، نگهداری و نصب شوند و در صورت امکان با پوشش مناسب از تابش مستقیم آفتاب مصون باشند.

5. فاصله زمانی بین ساختن و ریختن بتن در قالب به حداقل ممکن کاهش یابد.

6. آبپاشی قالبها، آرماتورهای و بستر محل بتن ریزی، با آب خنک، همزمان و قبل از بتن ریزی صورت پذیرد.

7. محل بتن ریزی در حین اجرا از تابش مستقیم آفتاب مصون نگه داشته شود.

8. در فصل تابستان و روزهای گرم خصوصاً در مناطق جنوبی ایران توصیه می شود بتن ریزی در اواسط روز قطع و برنامه ریزی برای اوایل صبح و عصر، تنظیم و اجرا شود.

ساخت بتن

در ساخت بتن باید تمهیدات خاص به کار گرفته شود، تا دمای بتن کاهش یابد. موارد زیر به ساخت بتن با دمای کم موثر هستند:

در هوای گرم و خشک و یا نیمه مرطوب، آب پاشی متناوب بر روی توده سنگدانه ها موثر است، زیرا تبخیر آب از سطح ذرات به خنک شدن سنگدانه ها کمک می کند. به طور مسلم استفاده از آب خنک اثر بیشتری دارد. اما در هنگام استفاده از این سنگدانه ها باید دقت لازم را اعمال نمود چون تغییرات رطوبت سنگدانه ها در مقدار آب مخلوط اثر مهمی دارد و باید رطوبت سنگدانه ها در طرح مخلوط در نظر گرفته شود. مسلماً در شرایطی که هوا مرطوب باشد، آب پاشی بر روی سنگدانه منجر به تبخیر زود هنگام و کاهش دمای سنگدانه نمی گردد و کنترل نسبت آب به سیمان، بتن را دچار مشکلات جدی می کند. همچنین دستیابی به دمای مورد نظر، بتن را با استفاده از آب خنک و یا یخ به دلیل کم شدن آب مصرفی دشوارتر می سازد. قرار دادن سنگدانه های مرطوب در مسیر وزش باد برای افزایش تبخیر و کاهش دمای آن بویژه بر روی تسمه نقاله در مناطق خشک یا نیمه خشک کاملاً موثر است. ریختن آب خنک یا دمیدن هوای خنک بر سطح سنگدانه ها بویژه بر روی تسمه نقاله می تواند در کاهش دمای سنگدانه موثر باشد.

آسانترین روش کاهش دمای بتن، استفاده از آب سرد در ساخت بتن است. از طرف دیگر، دمای ویژه آب ۴/۵ تا ۵ برابر سیمان و سنگدانه است. برای مثال، در هنگام ساخت مخلوط بتن با ۳۳۶ کیلو سیمان، ۱۸۵۰ کیلو مصالح سنگی و ۱۷۰ کیلو آب در متر مکعب، با تغییر دادن ۲ درجه سیلسیوس در دمای آب، سبب تغییر دمای بتن به مقدار ۰/۵ درجه سیلسیوس می شود. به طور کلی برای کاهش دمای بتن، به مقدار C°1 باید از دمای مصالح سنگی در حدود C°2 و آب در حدود C°4 کاسته شود.

استفاده از یخ به عنوان جایگزین قسمتی از آب اختلاط (یا تمام آب اختلاط) در کاهش دمای بتن بسیار موثر است، زیرا وقتی یخ صفر درجه تبدیل به آب می شود، نیاز آن به انرژی حرارتی ۸۰ برابر حرارت مورد نیاز برای تغییر دمای آب به میزان C°1 می باشد. به عبارت دیگر، در هنگام ذوب شدن یخ، مقدار دمایی که جذب یخ می شود بسیار قابل توجه است. برای مثال، اگر نصف آب مخلوط با یخ صفر درجه جایگزین گردد، دمای بتن در هنگام ذوب شدن یخ به مقدار C°11 کاهش می یابد و از طرف دیگر، به کمک آب صفر درجه از دمای بتن در حدود C°4 کاسته می شود. بنابراین مجموع کاهش دمای بتن به طور تقریبی C°15 

می باشد. گاه در زمانی که تقاضای مصرف سیمان بیش از تولید آن می باشد سیمان های داغ به خریدار تحویل می گردد به نحوی که پس از حمل سیمان در هنگام تخلیه در سیلو، بدنه بونکر آنقدر داغ است که دست را می سوزاند. تقارن این ایام با فصول گرم سبب می شود که ساخت بتن با دمای مطلوب با مشکل بیشتری همراه گردد. لازم است از مصرف سیمان داغ تحویلی خودداری شود و با نگهداری سیمان در سیلو و افت دمای آن، ساخت بتن تداوم یابد.

تخمین دمای بتن

رابطه ارائه شده در زیر برای هر دو منظور، یعنی بتن ریزی در هوای گرم و بتن ریزی در هوای سرد کاربرد دارد.

 

 

 

 

نمادهای بکار رفته در این فرمول عبارتند از:

عدد ۰/۲۲ مقدار ظرفیت گرمایی سیمان و سنگدانه ها بر حسب Kcal/kg است و ظرفیت گرمایی آب معادل Kcal/kg1 منظور شده است.

T: دمای نهایی مخلوط بتن تازه بر حسب درجه سیلسیوس 

Tw , Ta , Ts , Tc : به ترتیب، دمای سیمان، ماسه، شن و آب

Ww , Wa , Ws , Wc: به ترتیب وزن سیمان، ماسه، شن خشک و آب برحسب کیلوگرم و Wws و Wwa وزن ماسه و شن مرطوب بر حسب کیلوگرم است.

چنانچه دمای سن یا ماسخ، زیر صفر باشد، رطوبت مصالح به صورت یخ ظاهر می شود. بنابراین گرمای نهان ذوب یخ برای آب کردن یخ باید به میزان فوق اضافه شود، در این صورت پارامترهای TaWwa و TsWws به ترتیب به فاکتورهای مصالح (80-Ts5/0) Wws ، (80-Ta5/0) Wwa بدل می شوند.

حمل و نقل (انتقال) بتن

در هنگام حمل و نقل بتن باید موارد زیر رعایت شود:

1- در هوای گرم، حمل و انتقال بتن باید سریعاً انجام پذیرد، زیرا تاخیر باعث کاهش اسلامپ و افزایش دمای بتن می گردد.

2- در هوای معمولی حداکثر زمان تخلیه برای کامیون حمل مخلوط (تراک میکسر) ۱/۵ ساعت یا حداکثر تعداد چرخش دیگ آن ۳۰۰ دور می باشد. اما در هنگام حمل بتن در هوای گرم این زمان باید کاهش یابد و حداکثر ۴۵ دقیقه تا ۱ ساعت باشد. به هر حال، چرخش زیاد تراک میکسر موجب تبادل زیاد حرارتی با محیط خواهد شد و به هیچ وجه توصیه نمی شود.

3- تمام ابزار و وسایل حمل بتن، مانند فرغون، قالبها و حتی میلگردها باید خنک شوند.

4- ماله کشی و پرداخت بتن باید بلافاصله پس از بتن ریزی انجام پذیرد.

کنترل دمای بتن پس از بتن ریزی

کنترل دمای بتن پس از بتن ریزی از دو جنبه حائز اهمیت است. همان طور که در بخش جمع شدگی خمیری ذکر گردید، کاهش دمای بتن در کاهش مقدار تبخیر و جلوگیری از ترک خوردگی، بسیار نقش مهمی دارد. از طرف دیگر، کنترل دمای بتن در کسب مقاومت مورد نظر اثر قابل توجهی دارد. در مواردی که بتن با نسبت کم آب به سیمان (کمتر از ۰/۴۵) مصرف می شود و یا از میکروسیلیس مخلوط استفاده می شود، به کار بردن تمهیدات زیر اهمیت بیشتری دارد، زیرا این نوع مخلوط ها مستعد ترک خوردگی بیشتری است.

1- روی سطح میلگرد، قالبها و سطح زمین باید آب پاشی شود (شکل ۲) تا دمای سطوح کاهش یابد، اما نباید بر روی سطوح مذکور، آب اضافی باقی بماند. مسلماً در هوای مرطوب به جهت کاهش تبخیر این عمل اثر مثبت چندانی نخواهد داشت مگر برای آب پاشی از آب خنک استفاده نماییم.

2- در حدود نیم ساعت پس از پرداخت سطح بتن، باید سطح بتن با پوشش نایلون پوشش داده شود. قرار دادن پوشش تا مدت ۴ تا ۵ ساعت ضروری است، اما باید اطمینان حاصل گردد که جریان هوا در زیر پوشش وجود دارد، در غیر این صورت، دمای بتن افزایش می یابد.

3- استفاده از سایبان در بالای سطح بتن در کاهش دمای بتن بسیار موثر است. زیرا از تابش مستقیم آفتاب بر سطح بتن جلوگیری می کند.

4- با ایجاد بادشکن به کمک چتایی یا حصیر می توان سرعت باد را کاهش داد. در هوای گرم و خشک چنانچه این بادشکن مرطوب گردد، دمای محیط را کاهش و رطوبت نسبی را افزایش می دهد، بنابراین پارامترهای مهم تبخیر شامل دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد همزمان موجب کاهش تبخیر شده، ضمن آنکه دمای بتن موجود افزایش نمی یابد.

5- بلافاصله پس از سخت شدن باید عمل آوری بتن آغاز گردد. در صورت امکان نباید از روش های عمل آوری عایقی استفاده شود (بویژه در مناطق خشک)، بلکه باید با استفاده از آب، عمل آوری را انجام داد. استفاده از گونی خیس نیز روشی مناسب برای عمل آوری محسوب می سود، اما گونی به طور مداوم باید خیس شود.

6- قال ها (بویژه قالب چوبی) به صورت عایق عمل می کنند و باعث عمل آوری بتن می شوند. در هوای گرم توصیه می شود، قالب ها سریع باز شوند و عمل آوری با آب انجام گیرد. در صورتی که امکان باز کردن کامل قالب ها وجود نداشته باشد، می توان آن را شل کرد و آب را به سطح بتن رساند. همچنین در صورت استفاده از قالب چوبی، می توان با آب پاشی بر روی قالب ها از تبخیر آب بتن جلوگیری نمود.

7- در صورتی که، بر سطح بتن پس از عملیات پرداخت، ترک ناشی از جمع شدگی خمیری بروز کند، 

می توان با تراکم مجدد سطح بتن، ترک ها را حذف کرد. اجرای عملیات تراکم پس از مشاهده ترکها نه تنها باعث حذف ترکها می شود، بلکه سبب افزایش سایشی لایه سطحی بتن می گردد. عملیات تراکم باید قبل از گیرش بتن انجام شود. در غیر این صورت، ساختار بتن تغییر می کند و کیفیت آن کاهش می یابد.

اختلاط مجدد بتن

در هوای گرم، بتن تازه ضمن حمل و قبل از آبگیری و گیرش اولیه، تمایل به سفت شدن دارد. بدین لحاظ تحت کنترل شدید می توان آب مورد نیاز بتن برای افزایش اسلامپ حداکثر به میزان ۲۵ میلیمتر را پس از رسیدن تراک میکسر به محل تخلیه، اضافه نمود. انجام این کار در صورتی مجاز است که نکات زیر مورد توجه قرار گیرند:

1- مقدار نسبت آب به سیمان از حداکثر مجاز تجاوز ننماید.

2- میزان اسلامپ از میزان تعیین شده به هیچ وجه تجاوز ننماید.

3- میزان گردش جام با سرعت هم زدن از مقادیر مجاز تعیین شده، تجاوز ننماید.

4- عمل اختلاط مجدد، حداقل به مدت نصف زمان یا نصف میزان دوره ای با سرعت اختلاط ادامه یابد.

بتن ریزی در هوای سرد

در کارهای بتنی، هوای سرد به شرایطی اطلاق می شود که بیش از سه روز متوالی، متوسط درجه حرارت روزانه از ۵ درجه سیلسیوس کمتر باشد. چنانچه بیش از نیمی از روز دمای محیط بالای ۱۰ درجه سیلسیوس باشد، هوا سرد تلقی نمی شود.

رعایت نکات زیر برای بتن ریزی در هوای سرد الزامی است.

به طور کی، در دمای کم، آهنگ کسب مقاومت بتن کاهش می یابد و در نتیجه بتن تازه باید در مقابل آثار مخرب یخبندان محافظت گردد. در مواردی که بتن در چند ساعت اول، بعد از بتن ریزی و یا قبل از آنکه مقاومت نمونه استوانه ای بتن به ۳/۵ MPaبرسد، در معرض یخبندان قرار گیرد، مقاومت نهایی بتن ممکن است تا ۵۰ درصد کاهش یابد و بتن دچار آسیب دیدگی جدی گردد. اگر بتن در دمپایی کمتر از C°5+ قرار گیرد، فرآیند هیدراتاسیون بسیار کند شده و روند کسب مقاومت بتن عملاً متوقف می گردد.

آب خالص در صفر درجه یخ میزند، اما آب در داخل بتن به علت وجود املاح مختلف، دارای نقطه انجماد کمتری است و زمانی که آب در بتن یخ می زند، حجم آن حدود ۹ درصد بیشتر می گردد. از آنجا که انجماد بتن فرآیند تدریجی است، مقداری آب در منافذ کویین باقی می ماند که به علت افزایش حجم یخ، تحت فشار هیدرولیک قرار می گیرد. این فشار اگر آزاد نگردد، سبب تنش کشش داخلی شده و در نتیجه سبب ترک خوردگی و خرابی بتن می شود. با افزایش تعداد چرخه های یخ زدن و آب شدن، بر شدت خرابی بتن نیز اضافه می گردد.

بتن در اوایل سن خود، نه تنها باید در مقابل یخبندان محافظت گردد، بلکه باید قادر باشد تا در طول عمر مفید خود در مقابل چرخه های یخ زدن و آب شدگی، مقاومت نماید. برای آنکه از یخ زدگی بتن تازه جلوگیری شود، دمای بتن در هنگام ریختن آن باید در حد مناسب و توصیه شده باشد. جدول (۱)، حداقل دمای بتن در هنگام ریختن، عمل آوری و نگهداری آن را نشان می دهد. همان طور که در جدول مشاهده می شود، دمای مناسب بتن با افزایش ضخامت، کاهش می یابد. زیرا با افزایش سطح مقطع بتن، افت حرارت حاصل از هیدراتاسیون کمتر خواهد بود.

 

جدول (۱) دمای توصیه شده بتن در مراحل مختلف ساخت، بتن ریزی و نگهداری

مصالح تشکیل دهنده

 

شرایط اجزای مخلوط بتن، نقش مهمی در دمای آن دارد که این شرایط در این بخش شرح داده است:

1- سنگدانه ها

وقتی که دمای هوا بیشتر از صفر درجه است و در سنگدانه ها، یخ زدگی مشاهده نمی گردد می توان با حرارت دادن آب مخلوط، دمای مورد نظر بتن را به دست آورد. برای دمای هوای کمتر از صفر درجه وقتی که در سنگدانه ها، یخ زدگی مشاهده می شود، ممکن است حرارت دادن به سنگدانه ها لازم باشد.

انتخاب روش مناسب برای حرارت دادن مصالح سنگی، بستگی به امکانات و شرایط اقتصادی دارد. معمولاً از هوای گرم، آب گرم و بخار استفاده می شود. به هر حال، توصیه می گردد که در شرایط هوای سرد به خصوص در طول شب، سنگدانه ها با پوشش مناسب پوشانده شوند، تا ضمن عدم جذب رطوبت، یخ نزنند.

2- سیمان

مقدار و نوع سیمان در سرعت کسب مقاومت بتن اثر دارد. بنابراین، افزایش مقدار سیمان و یا استفاده از سیمان پرتلند نوع ۳ (با مقاومت اولیه زیاد)، مناسب است، اما الزامی نمی باشد، و در صورت امکان لازم است از سرد شدن سیمان در حد مقدور جلوگیری شود.

3- آب مخلوط

به طور کلی، آسانترین و ارزانترین روش افزایش دمای مخلوط بتن، افزایش دمای آب است. دمای آب باید کمتر از C°۶۰ باشد، زیرا سبب گیرش ناگهانی و کلوخه شدن سیمان می گردد و کارایی، مقاومت و دوام بتن را کاهش می دهد. اگر لازم گردد می توان از آب با دمای بیشتر از C°۶۰ استفاده کرد. توصیه می شود که ابتدا با مصالح سنگی مخلوط گردد و سپس سیمان به مخلوط افزوده شود.

4- مواد افزودنی

الف: ماده افزودنی حباب ساز

یکی دیگر از روش های جلوگیری از صدمه خوردن بتن، ناشی از یخ زدن و آب شدگی، استفاده از ماده افزودنی حباب ساز است. این ماده محافظت از بتن را در سن اولیه و همچنین در دوران بهره برداری انجام می دهد. حباب هوا که بر اثر استفاده از ماده افزودنی در بتن ایجاد می گردد با حباب هوای ناخواسته که در نتیجه تراکم نامطلوب بتن به وجود می آید، تفاوت دارد. خصوصیت حبابهای حاصل از ماده افزودنی از دو جنبه با خصوصیات حبابهای ناخواسته، متفاوت است:

حبابهای حاصل از ماده افزودنی بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ میکرومتر و قطر حبابهای ناخواسته بیش از ۱۰۰۰ میکرومتر است.

حبابهای ماده افزودنی با یکدیگر ارتباط دارند، در صورتی که حبابهای ناخواسته ممکن است با یکدیگر مربوط باشند.

وجود حبابهای هوا در بتن سبب می گردد تا فضای کافی برای انبساط یخ در بتن ایجاد گردد و در نتیجه از ترک خوردگی و خرابی بتن جلوگیری می شود. ماده افزودنی حباب ساز باعث افزایش کارایی بتن نیز می شود. در نتیجه می توان با ثابت نگه داشتن اسلامپ، مقدار آب مخلوط را کاهش داد.

ب: ماده افزودنی زودگیر کننده

مواد افزودنی زودگیر کننده که به غلط در بازار به مواد ضد یخ بتن یا سیمان نامیده می شود، می تواند سرعت هیدراتاسیون در بتن را افزایش داده و در طول مدت کمتر، مقاومت بیشتری را کسب نماید، به شرط آنکه دمای مناسب (بالاتر از C°5+) فراهم شده باشد. با مصرف این مواد به میزان توصیه شده عملاً تغییر چشمگیری در نقطه انجماد آب حاصل نمی گردد و بتن مصون از یخ زدن نمی باشد. بنابراین نباید تصور کد که مصرف این مواد جایگزین روش توصیه شده برای ساخت بتن و ریختن و عمل آوری آن می گردد.

مخلوط کردن و انتقال بتن

مخلوط کردن بتن، نباید دمای آن کمتر از اعداد جدول ۱ باشد. مسلماً در هنگام اختلاط بتن باتوجه به نوع وسیله حمل، مدت حمل و میزان محموله، اتلاف دما خواهیم داشت. بنابراین در جدول (۱) توصیه شده است که دمای پس از اختلاط تا حدودی بیش از حداقل دمای بتن ریزی باشد. بدیهی است که باید سعی کرد حمل و ریختن بتن تا حد امکان به سرعت انجام گیرد. همچنین در طول حمل بتن با تراک میکسر از چرخشهای بی مورد و زیاد از حد خودداری گردد.

ریختن بتن

مخلوط بتن باید در مدت کوتاه جای دهی گردد، در غیر این صورت، افت دما زیاد خواهد بود. دمای مورد نیاز بتن پس از جای دهی بستگی به حجم آن دارد. توصیه می گردد که در صورت امکان و هنگام بتن ریزی در هوای سرد از لایه های ضخیم تر استفاده شود. تمام وسایل کار، مانند جام ها و فرغونها باید در هنگام عملیات بتن ریزی، در مقابل یخ زدگی محافظت شوند.

حفاظت پس از بتن ریزی

خطر جدی در زمانی رخ می دهد که آب بتن تازه جای دهی شده یخ بزند. در چنین حالتی ممکن است بتن یخ زده با بتنی که گیرش معمولی دارد، اشتباه شده و عمل قالب برداری انجام گردد و در هنگام فرآیند آب شدن، امکان فروپاشی وجود دارد. برای اجتناب از آن، در هیچ مورد نباید دمای بتن در قالب کمتر از C°۵ باشد و تا زمانی که بتن سخت گردد، این دما باید حفظ شود. به طور کلی اگر برای ۴۸ ساعت دمای بتن بیشتر از C°۵ حفظ شود، مقاومت مذکور را کسب می کند. روشهای مختلف محافظت بتن، پس از جای دهی شامل پوشش مناسب یا حرارت دادن در فضای مسدود است. 

اعضای نازک بتن، نیاز به محافظت طولانی تری دارند، اما بتن های حجیم به خصوص در سن اولیه نیاز به محافظت ندارند (به شرطی که دمای هیدراتاسیون جبران کننده دمای بتن باشد). در هنگام هوای سرد باید از عمل آوری با آب اجتناب و به روش عایقی (استفاده از پوشش برای جلوگیری از تبخیر آب) اکتفا کرد. در عمل آوری حرارتی (پروراندن) نباید خشک شدگی موضعی حاصل شود و گازهای حاصل از سوزاندن مواد مختلف در تماس با بتن جوان و نارس قرار گیرد. استفاده از بخار آب در عمل آوری حرارتی امکان رطوبت رسانی را فراهم می آورد.

دمای بتن
کلینیک

1- توصیه می شود هنگام بتن ریزی، دمای هیچ قسمت از بتن تازه از ۱۰ درجه سیلسیوس کمتر نباشد، ولی به هر حال این دما نباید از ۵ درجه سیلسیوس به عنوان حداقل مجاز، کمتر شود.

2- در هوای سرد باید با گرم کردن مواد متشکله بتن، دمای مخلوط را به حد قابل قبول رسانید.

3- برای تهیه بتن در درجه حرارت زیر صفر، ابتدا باید قطعات یخ و مصالح یخ زده را از مصالح سنگی جدا و مصالح سنگی را تا بالای درجه و در صورت لزوم آب را تا ۶۰ درجه سیلسیوس گرم نمود.

4- در صورتی که مصالح سنگی خشک باشد، می توان ماسه را تا ۴۰ درجه سانتیگراد گرم کرد، در این حالت نیز آب نباید از ۶۰ درجه بیشتر گرم شود.

5- هنگامی که گرم کردن مصالح سنگی مشکل بوده و یا عملی نباشد، می توان با استفاده از آب گرم دمای مخلوط بتن را بالا برد.

6- تغییر سریع دمای سطح بتن پس از اتمام دوران حفاظت، باعث ایجاد ترک در سطوح خارجی خواهد شد. لذا باید در طول حداقل ۲۴ ساعت اولیه پس از اتمام دوران نگهداری بتن، تدابیر لازم را اتخاذ گردد.

7- دمای آب مصرفی باید یکنواخت و ثابت باشد تا تغییری در اسلامپ ساخت های مختلف بتن حادث نشود.

8- دمای نهایی مخلوط بتن از رابطه زیر محاسبه می شود: 

نمادهای بکار رفته در این فرمول عبارتند از:

T: دمای نهایی مخلوط بتن تازه بر حسب درجه سیلسیوس

Tw , Ta , Ts , Tc: به ترتیب، دمای سیمان، ماسه، شن و آب

Ww , Wa , Ws , Wc: به ترتیب، وزن سیمان، ماسه، شن خشک و آب بر حسب کیلوگرم و Wws و Wwa وزن ماسه و شن مرطوب بر حسب کیلوگرم است.

چنانچه دمای شن یا ماسه، زیر صفر باشد، رطوبت مصالح به صورت یخ ظاهر می شود. بنابراین گرمای نهان ذوب یخ برای آب کردن یخ باید به میزان فوق اضافه شود، در این صورت پارامترهای TaWwو TsWwsبه ترتیب به فاکتورهای مصالح (80-Ts5/0) Wws ، (80-Ta5/0) Wwa بدل می شوند.

9- پیش بینی های لازم، قبل و حین اجرای بتن ریزی، در هوای سرد به شرح زیر است:

شن، ماسه و آب مصرفی باید عاری از برف، یخ و مصالح یخ زده باشند.

قبل از اجرای بتن ریزی تمامی سطوح در تماس با بتن نظیر سطح قالب، آرماتورهای و کابلهای پیش تنیدگی باید عاری از برف و یخ زدگی بوده و حتی الامکان دارای دمای مخلوط بتن مورد نظر باشند.

از سیمانهای مخصوص زودگیر نظیر سیمان تیپ ۳ استفاده شود.

از پوشینه و قایقهای مناسب استفاده شود.

از طریق بالا بردن دمای محیط بتن ریزی و ایجاد بادشکن، مراقبت های لازم به عمل آید.

فاصله حمل بتن حتی الامکان کوتاه اختیار شود.

 

 
آشنایی با بتن ریزی در هوای گرم

 

برای دریافت اطلاعات بیشتر از مقالات زیر بازدید نمایید:

 

مراحل طرح اختلاط

شناخت افزودنی های شیمیایی بتن

کاهنده های آب و روان کننده های بتن

نحوه ی اجرای کفپوش اپوکسی و پلی یورتان و آنتی استاتیک و مشخصات محصول

 

در این بخش از مصاحبه سعی شده تا با متریال ها و کفپوش های نوین صنعت ساختمان آشنایی بهتری پیدا کنیم ،این مصاحبه با جناب آقای دکتر علیرضا مهتدی پژوهشگر دکتری معماری مدیر تحقیق و توسعه مهندسین مشاور اثر مهرازان پایدار(کلینیک بتن ایران) صورت پذیرفته است و امید است توانسته باشیم توضیحات اساسی را در این گفتمان پاسخ .

باتوجه به تکنیک های نوین ساختمانی و کفپوش های نوین صنعت ساختمان مانند کفپوش های اپوکسی ها و پلی یورتان ها به چه صورتی انجام می گردند و جزئیات بیشتری را برای مخاطبین ما توضیح بفرمایید.

ترکیبات آلیفاتیک ، پیوند های آروماتیک ، خواص مکانیکی بالا ( ضربه پذیری ، مقاومت کششی و فشاری ، مقاومت در برابر سایش) مقاومت شیمیایی خوب در برابر گستره ای از اسید ها و باز های صنعتی و پسماند های نفتی ، انعطاف بالا و خود تراز شوندگی و رنگ پذیری همینطور پایداری و دوام باعث شده تا کفپوش ها و پوشش های پلیمری یک از پر کاربرد ترین مصالح شیمیایی ساختمان باشند.

به عنوان پوشش مواد شیمیایی در تصفیه خانه های صنعتی ، کفپوش دکوراتیو در مجتمع های تجاری و مسکونی و اداری ، پوشش ضد اسید در حوضچه های خنثی سازی تا محوطه های تولید و تزریق اسید ، کفپوش بدون درز سالن های تولیدی بهداشتی و قطعه سازی و آشیانه های هواپیما ، کفپوش ورزشی سالن ها و باشگاه ها طیف وسیعی از این مواد در محیط های صنعتی و همگانی حضور دارند.

این مواد غالبا 2 جزئی و از ترکیب یک رزین و یک هاردنر ( در برخی خانواده های پلیمر مانند ونیل استر ها وجود اسید ، شتابگر و مواد واسطه در هنگام ترکیب اولیه لازم است ) و به صورت درجا ریز بوده و در کسری از ساعت یا دقیقه به استحکام اولیه می رسند.

نسبت ترکیب رزین به هاردنر بتن در کیفیت پیوند های آروماتیک موثر است. افزایش نسبت ترکیب به معنی استفاده از فیلر بیشتر و کاهش خواص مکانیکی و شیمیایی پوشش پلیمری است. برای مطالعه بیشتر به صفحات 10 و 18 کاتالوگ محصولات مراجعه کنید.

برای ترکیب رنگی پوشش های پلیمری ، رنگدانه های سرامیکی به همراه رزین اپوکسی در دستگاه همونایژر مخلوط شده و طیف های گستره ای از رنگ را به وجود می آورند . کد مخصوص هر رنگ «رال رنگ» نامیده شده و در کاتالوگ مخصوصی اراده می شوند. رال رنگ و کد استاندارد رنگ ها را می توانید از سایت WWW.CLINICBETON.IR بیابید.

 

کفپوش و پوشش اپوکسی چیست؟

ترکیب رزین بیسفنول اپوکسی و هاردنر پلی آمید با نسبت ترکیب معین در رنگهای متنوع ، یک کفپوش مناسب برای پارکینگ های عمومی ، سالن های تولید و انبار هاست. این ماده solvent free  ( بدون حلال) و کم فیلر است . کفپوش اپوکسی نسبت به اشعه UV حساس بوده و بهتر است در محیط باز اجرا نگردد.

به عنوان پوشش ، رنگ اپوکسی در برابر اسید های متوسط تا  PH 3 ، مقاوم بوده و نسبت به اسید های قوی تر به تدریج دکلروه و رنگ پریده و ضعیف می گردد.

MTOFLOOR802 یک کفپوش و پوشش اپوکسی با نسبت ترکیب حجمی 1:4 رزین به هاردنر ( وزنی 5 به 1) است که قابلیت اجرا برروی سطوح بتنی و فلزی را داراست. رزین این محصول می تواند از مواد اولیه پتروشیمی های داخلی و فرآوری در راکتور مخصوص تولید گردد اما به دلیل عدم وجود مواد اولیه داخلی و راکتورها و همونایژر های فرآوری محصول در ایران و خاور میانه هاردنر پیشنهادی بود و در این نوع کفپوش مربوط به شرکت شل است.برای پوشش دهی این محصول در هر متر مربع به ضخامت 1 میلیمتر ، 5/1 کیلوگرم از ترکیب رزین به هاردنر لازم است. باید دقت داشت رزین و هاردنر در هنگام ترکیب ، احجام ( یا اوزان ) با ابزار مناسبی( پیاله حجمی یا ترازو) سنجیده شود و بوسیله میکسر برقی بخوبی مخلوط گردد ، در غیر این صورت با مصرف بیش از حد هاردنر ، پوشش اپوکسی خشک و ترد و شکننده شده یا با درصد کمتر آن ، کفپوش اپوکسی فرم آدامسی و ژله ای به خود می گیرد و هرگز خشک نمی شود.

کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 در مجاورت آب یا روغن لغزنده و سرنده است و بهتر است در چنین محیط هایی به خاطر احتمال صدمه دیدن افراد استفاده نشود.

 

پرایمر اپوکسی و زینچ

MTOFLOOR 800ترکیب رزین اپوکسی و هادنر به همراه حلال که برای نظافت سطوح قبل از اجرای اپوکسی و برای بستن کاپیلارهای آزاد بتن (کاهش درصد جذب مایعات توسط بتن) و افزایش سطح تماس موثر بتن با پوشش پلیمری استفاده می شود. معمولا بین 150 تا 250 گرم در سطح بتنی استفاده می شود.

برای سطوح فلزی پرایمر مناسب قبل از اعمال پوشش اپوکسی زینچ یا موادی بر پایه الکل مورد نیاز است. ضخامت اجرای زینچ بر روی فلز 70 میکرون است .بسته به شرایط پروژه کولتار اپوکسی یا رنگ اپوکسی بر روی فلز ( سطوح اسکلت فلزی سوله ها یا سطح ورق مخازن ) در دو یا چند لایه ، با ضخامتی تا 150 میکرون اجرا می گردد. ابزار اعمال پوشش اپوکسی بر روی فلزات ایرلس و پاششی است.

دستور العمل اجرای کفپوش اپوکسی چگونه است.

برای اجرای کفپوش اپوکسی ( یا هر پوشش پلیمری دیگری مانند کفپوش آنتی استاتیک ، کفپوش پلی یورتان ، پوشش پلی یوریا) بر روی سطوح بتنی باید الزامات زیر مراعات گردد:

• از بتن ریزی سطوح بتنی ، مطابق استاندارد ASTM D4263 باید حداقل 28 روز گذشته باشد. هدف از اعمال این استاندارد خروج آب اشباع در بتن است. کفپوش و رنگ های پلیمری اجازه تبخیر آب موجود در بتن ( این رطوبت می تواند در اثر نشت یا ارتباط با سیال در مخازن نیز باشد ) را نداده و نیروی دراگ حرکت بخار آب ، به مرور روکش اپوکسی را جدا می کند (delamination) . به این رفتار تاول زدن اپوکسی نیز می گویند. برای بررسی رطوبت بتن از ابزار رطوبت سنج یا «تست شبنم» استفاده می شود.
• به دلیل خاصیت خود ترازی کفپوش اپوکسی self-leveling  ، سطح بتن باید تراز باشد ( حداقل اختلاف و نوسان سطح زیر 3 میلیمتر) ، در غیر این صورت امکان پانچ شدن و برش خوردن پوشش یکپارچه و بدون درز به دلیل عدم ضخامت یکنواخت کفپوش اپوکسی وجود دارد.
• ترکیب های آروماتیک بوسیله روغن و مشتقات آن شکسته می شوند. بنابراین پیش از اجرای عملیات کفپوش اپوکسی باید سطح از لکه های روغن ( که معمولا در عمق بتن نفوذ کرده اند) عاری شود.
• اگر سطح سنگ و موزاییک یا سرامیک فرش است ، باید از استقرار و استحکام آنها در جای خود مطمئن بود و موزاییک یا سنگ های لق پیشتر محکم شده باشند.
• محیط کارگاه باید به منظور عدم ورود گرد و غبار به خوبی پوشیده شود.

 

مراحل اجرای کفپوش اپوکسی ( پوشش های پلیمری ) به چه شکل است؟

1-      سطح خشک بتن ( یا موزائیک و سنگ )  با استفاده از دستگاه اسکرابر و ساب بتن حتی امکان صاف شده و ناترازی های جزئی مرتفع می گردد. این کار همچنین به ناخن گیر شدن سطح به وسیله ی خراشهای اعمال شده و در نتیجه افزایش درگیری اپوکسی با سطح موجود کمک می کند. با توجه به الزامات ذکر شده استفاده از دستگاه ساب تر ( سیستم خنک کن صفحه ساب به وسیله آب) مجاز نیست. اگر تجهیزات حساس مانند تابلوهای برق ، دستگاههای تولید ، دستگاه پرس و ... در سالن وجود دارند باید قبل از اجرای عملیات اسکراب و اسکراچ به خوبی پوشیده شوند.

2-      تنظیف محیط و رفع غبار با استفاده از کمپرسورهای باد ، وکیوم به صورت خشک.

3-      اجرای پرایمر اپوکسی MTO FLOOR 800 به میزان 150 تا 250 گرم در هر متر مربع

4-      اجرای لایه ی گروت ریزی زیر سازی( ترکیب کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 به همراه سیلیس به نحوی که مخلوط با کاردک و در مدت زمان ژل تایم اپوکسی قابل اعمال باشد.) در دولایه. این پوشش وظیفه مقاومت در برابر تنش های مکانیکی ، ضربه و سایش را بر عهده دارد. ضخامت این لایه تا 5/2 میلیمتر است.

5-      تنفس به پوشش اعمال شده تا حداکثر 18 ساعت.

6-      اجرای لایه top coat ، یا لایه نهایی از کفپوش اپوکسی به ضخامت 500 میکرون . این لایه smooth بوده و بیشتر دکوراتیو و به منظور حذف اعوجاحات احتمالی است.

7-      ابزار ها ، رولر ها ، کفش عاج دار و کاردک ها بوسیله تینر شستشو می شوند.

ضخامت متوسط اجرای کفپوش اپوکسی 3 میلیمتر است. و به معنی آن است که تقریبا 5/4 تا 4 کیلوگرم برای هر متر مربع MTOFLOOR 802 مورد نیاز خواهد بود. اما برای پارکینگ های عمومی که خودروی سنگین در آن تردد نمی کند یا انبار هایی که لیفتراک در آن وجود ندارد ، می توان ضخامت کفپوش اپوکسی را برای کاهش هزینه ها به 2 میلیمتر ( 2000 میکرون) تقلیل داد.

لاک اپوکسی

ترکیب pure و خالص رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین با نسبت ترکیب 2:1 را لاک اپوکسی می نامند. به دلیل خالص بودن ، حتی سرامیک های رنگی ( به عنوان فیلر حذف شده است) و ترکیب بی رنگ می باشد. افزایش خواص مکانیکی و شیمیایی باعث می شود تا به عنوان یک مکمل در کفپوش های اپوکسی و بعد از اعمال لایه نهایی اپوکسی به ضخامت های متفاوت ( مثلا 1000 میکرون) اجرا شده و لغزندگی سطح را کاهش دهد . مقاومت در برابر خش و سایش را افزایش داده و نسبت به اسید ها ی صنعتی مقاومت کفپوش را بالا ببرد.

استفاده از این پوشش بر روی بتن نیازمند پرایمر اپوکسی نیست و در برخی پارکینگ ها و انبار ها به عنوان پوشش نتی داست و ضد غبار anti-dust با ضخامت 350 میکرون ( تقریبا 500 گرم در متر مربع ) اجرا می شود.

 

آیا این کفپوش ها در بیمارستان ها یا صنایع دیگر قابل استفاده است؟

کفپوش آنتی استاتیک ( کفپوش کونداکتیو )

اتاق عمل ، سالن های GIS و اتاق های برق ، کنترل روم ها و اتاق های سرور ، انبار ها و سالن تولید قطعات الکتریکی محیط هایی هستند که وجود بار ساکن در آنها ، احتمال جرقه و آتش سوزی و خسارت به همراه دارد . تخلیه بار ساکن و اتصال و grand کف سازه های مذکور با استفاده از کفپوش های آنتی استاتیک ( به صورت پیش ساخته و تایل ، یا پوشش های در جا ریز بدون درز) صورت می گیرد. مجموعه ای از شبکه های رسانا و نوارهای مسی به چاه ارت متصل شده و در ترکیبات رزین کونداکتیو اپوکسی  (یا پلی یورتان ) الیاف فیبر کربن وظیفه ی انتقال بار ساکن را به این شبکه بر عهده دارند.

پرایمر اپوکسی آنتی استاتیک نیز حاوی فیبر کربن است. دستور العمل اجرای کفپوش های در جا ریز اپوکسی مطابق اپوکسی معمولی پیش می رود ، پس از اجرای کفپوش اپوکسی معمولی به ضخامت نهایی 1000 میکرون که با هدف حذف ناصافی صورت می گیرد.، شبکه نوارهای مسی با ضخامت ناچیز به صورت عمومی با ابعاد 1×1 متر اجرا شده و به ارتینگ ساختمان متصل می شوند. پس از آن اجرای پرایمر و کوتینگ نهایی آنتی استاتیک انجام خواهد شد.

تست انتقال بار توسط اهم سنجی که «میگر» نام دارد و پراب هایی با صفحات رسانای مسی به وزن 5 کیلوگرم ( برای فشار بر روی سطح) است انجام می شود. دامنه مقاومت سطح باید عددی مابین 10 به توان 5 تا 10 به توان 11 اهم باشد.

بطور کلی استاندارد ها و الزامات کفپوش های اپوکسی ( پلیمری ) در جدول زیر خلاصه می شود:

ردیف	شماره استاندارد	شرح
1	ASTM F 150-98	مقاومت الکتریکی کفپوش های آنتی استاتیک
2	SSPC.SP13	آماده سازی سطوح بتونی
3	ISO2878	اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطح
4	DIN 28052	اجرای کفپوش اپوکسی
5	ASTM D4263	تست رطوبت سطح

این کفپوش ها در باشگاه های ورزشی هم اجرا می شوند ؟

کفپوش پلی یورتان در سالن های ورزشی قابل اجرا هستند به دلیل اینکه نوعی نرم از کفپوش های رزینی به حساب می آیند

مهمترین ویژگی ها و برتری کفپوش های پلی یورتان MTOFLOOR 802-PU نسبت به هم خانواده اپوکسی آن در سه چیز خلاصه می شود:

الف- مقاومت در برابر اشعه UV که باعث می شود در محیط های سر باز و نور مرئی قابل استفاده باشد.

ب- کفپوش پلی یورتان anti-slip  است. و لغزنده نیست ، در نتیجه در محیط هایی که آب و رطوبت وجود دارد مانند سالن های تولید مواد خوراکی ، دارویی و لبنیاتی و بهداشتی و سالن های ورزشی کاربرد دارد.

ج-به دلیل انعطاف بالا به نسبت کفپوش اپوکسی ، و همینطور رده مقاومت در برابر اسید هایی با 2PH ، در محیط های پر تنش صنعتی ، آبگیر ها و حوضچه های خنثی سازی و مخصوصا کارخانجات تولید لبنیات که دو نوبت شستشوی محیط به روش CIP (اسید شویی) دارند ، استفاده می شود.

ترکیب این کفپوش درجا ریز بر پایه رزین های ایزو استات سیانات و هاردنر است. رنگ بندی و نحوه ی اجرای آن نزدیک به اپوکسی است با این تفاوت که در هنگام اجرای کفپوش سالن های ورزشی و پیش از لایه ی گروت ریزی ( ترکیب پلی یورتان و سیلیس ) یک لایه خورده لاستیک ، تقریبا به اندازه ی 1 کیلوگرم در متر مربع ، به عنوان ضربه گیر اجرا می شود. این لایه ضخامت نهایی کفپوش را در حدود 1500 میکرون به نسبت کفپوش های اپوکسی یا کفپوش های پلی یورتان صنعتی افزایش می دهد.

پلی یورتان هم به صورت آنتی استاتیک و کنداکتیو قابل تولید است. لاک پلی یورتان نیز مشابه لاک اپوکسی قابل عرضه می باشد.

پلی یوریا

این پوشش یک پلی یورتان گرم اجراست. خواص تقویت شده در برابر عوامل خورنده ، مواد نفتی و اسید ها و بازها و نیز سرعت عمل کیورینگ این ماده ( در چند ثانیه و کسری از دقیق ) باعث شده تا این پوشش پلی یورتان ، در اورهال ها و تعمیرات کوتاه مدت مورد استفاده قرار گیرد.

اجرای این پوشش پلیمری به صورت پاششی و با استفاده از تجهیزات پیشرفته ای شامل یک راکتور گرم کن و یک پمپ 2 جزئی که مواد اولیه ( رزین و هاردنر ) را در محل نازل ترکیب می کند ، صورت می گیرد. ضخامت بهینه ی اجرای پلی یوریا ( پلی اوره) 2000 میکرون است. به دلیل استفاده از تجهیزات گران قیمت، اجرای این مواد در متراژ پایینتر از 10 هزار متر مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.جهت اطلاعات بیشتر در این موضوع می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

 

عیار بتن چیست و بهترین روش برای اخذ آن کدام است؟

در توضیح و معرفی عیار بتن و بهترین روش اخذ آن، باید ابتدا به معرفی بتن بپردازیم. بتن ترکیبی است از ماسه، شن و سیمان که پس از مخلوط شدن با آب در طول چند ساعت شروع به سفت شدن می کند. با تغییر نسبت سنگدانه های ریز (ماسه)، درشت (شن)، سیمان و آب، مقاومت و کارایی بتن تغییر می کند. مقدار آبی که برای مخلوط کردن یک حجم معین بتن به کار می رود با نسبت آب به سیمان w/c تعیین می شود که بر این پایه هر چند نسبت کوچکتر باشد، بتن مقاومت بیشتری خواهد داشت (با فرض اینکه بتن به خوبی متراکم شده باشد.)

 

تقسیم بندی بتن براساس مقاومت مشخصه آن پس از گذشت 28 روز از به عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) صورت می گیرد، به عنوان نمونه، بتن مخلوط کلاسC7.5 بتن نسبتاً ضعیفی است که به عنوان بتن پرکننده یا بتن روی بستر خاکی به کار می رود و بتن کلاس C40 مخلوط نسبتاً قوی است که برای کارهای بتن درجا و بتن باربر مناسب می باشد.

منظور از عیار بتن مقدار سیمان مصرفی بر حسب کیلوگرم در واحد حجم بتن می باشد (که واحد حجم بتن در ایران متر مکعب می باشد.) عیار بتن با مقاومت نهایی آن رابطه ی مستقیم دارد. ولی با توجه به فرایند ساخت بتن و واکنش هیدراتاسیون در آن با افزایش بی نهایت سیمان به مقاومت بتن در بی نهایت دست نخواهیم یافت.با توجه به روابط تجربی می توان مقدار سیمان مصرفی برای رسیدن به مقاومت مشخص را تعیین کرد علاوه بر این رایج است که بتن را بر حسب عیار سیمان مصرفی نامگذاری می کنند.

 

بر اساس نوع کار و مقاومت فشاری مورد نیاز جدول عیار بتن انتخاب میشود. به عنوان مثال برای بتن مگر که یک بتن نظافتی به منظور آماده سازی بستر خاکبرداری شده برای آرماتوربندی و صفحه گذاری اجرا می گردد عیار بتن کم و برابر 150Kg/m3 میباشد و برای ملات آجر کاری و بنایی عدد آن 250 و برای بتن معمولی این عدد 350 میباشد. این عدد برای بلوک های بتن سبک (گازی) بسیار کمتر از بلوک های سیمانی است، و ۲۵ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بنایی با آن به کار می رود. برای دوغاب پشت کار نمای سنگی و کاشی کاری ۴۳۰ کیلوگرم سیمان استفاده می شود.

تاثیر مخرب نوسانات ارز بر کیفیت سازه های بتنی

صنعت ساختمان به شکل کلی و ساخت و ساز ابنیه ی بتنی و به طور مشخص سازه های بتنی صنعتی که به لحاظ حجم و ابعاد، پیچیدگی های طراحی، اجرا و عملکرد و همچنین هزینه ساخت در صنایع مادر و میان دستی بسیار مهم و پر کاربردند، به هنگام ساخت چه به لحاظ تکنیکی و فنی و چه اعتبارات مالی و چه مواد شیمیایی ساختمانی بکار رفته در ترکیبات بتن یا پوشش های محافظ مورد نیاز برای شرایط بهره برداری اعم از ترکیبات و مواد اولیه افزودنی های بتن مانند روان کننده های بتن، آببند کننده های بتن با پوشش های ضد اسید و روکش های پلیمری، نیازمند استفاده از ارزهای خارجی هستند.

در شرایطی که کشور با انواع تحریم های یک جانبه آمریکا دست به گریبان است و دلار و یورو به عنوان ارز مرجع معاملات جهانی شناخته می شود، بی شک تاثیرات نوسان قیمت ارز در بازار داخلی ، یکی از نکات مهم درباره بتن است که اثر مستقیمی بر تامین مواد اولیه، ساخت و عرضه مواد شیمیایی ساختمان و به دنبال آن کیفیت و دوام سازه های بتنی خاص خواهد داشت.

این مقاله که توسط گروه فنی کلینیک بتن ایران (دکتر وحیدرضا مهتدی، دکتر علیرضا مهتدی و مهندس سیامک صالحی پور) تهیه گردیده است، با نگاه به پیشامدهای عدم تصمیم گیری به هنگام در خصوص حل مشکلات پیش آمده، بر اساس انتخاب های موجود، پیشنهاداتی را برای عبور از بحران کاهش کیفیت سازه های بتنی صنعتی ارائه می دهد.

 

یکم- به طور معمول و مشابه هر کسب و کار دیگری, نوسان در بازار ارز چه ناشی از تحریم های اقتصادی باشد چه در اثر رکود و مسائل این چنینی پیشامدهای قابل انتظاری را بر صنعت عمران کشور علی رغم بومی بودن دانش تولید محصولات وابسته به این صنعت، در داخل کشور خواهد گذاشت. لذا ضرورت بررسی این تاثیرات و تلاش برای کاهش آن حیاتی خواهد بود.

دوم- صنعت عمران مصرف کننده حجم زیادی آهن آلات و سیمان به شکل های گوناگون است که بخش زیادی از آن در داخل کشور تولید می شود. تفاوت عرضه ریالی و ارزی این محصولات, بسیاری از تولید کنندگان را وسوسه می کند تا در صورت امکان – و در شرایط فعلی با نگاه به کشورهای همسایه ای که به ندرت با تحریم ها همکاری می کنند یا در شمار کشورهای معاف از تحریم قرار دارند- بازار هدف را تغییر داده و به فکر صادرات باشند. تغییر راهبرد حکومت در شرایط اقتصاد مقاومتی و جنگ اقتصادی در کاهش بودجه های عمرانی و رشد قیمت ها در اثر نگاه سرمایه ای به ساختمان و فقدان مواد اولیه در بازار داخلی, حجم سرمایه گذاری در بخش تولید را کاهش داده و به رکود فراگیر دامن می زند. در ابعاد صنعتی نیز با نبود سرمایه گذار یا ریسک عدم بازگشت سرمایه، واحدهای صنعتی نیز طرح های توسعه میدانی و فرایندی را به کناری می گذارند و این شامل بخشهای مختلف دولتی و خصوصی خواهد بود. اما به هر حال علیرغم کوچک تر شدن صنعت عمران در بخش تعریف پروژه های جدید، خصوصا سازه ها و فازها و سایت های صنعتی مثل کارخانه ها, پتروشیمی ها و پالایشگاه ها, تصفیه خانه ها و سدها و نیروگاه ها, پروژه های نیمه تمام و طرح های استراتژیک در صنایع مادر همچنان فعال خواهند بود.

سوم- پر کاربردترین محصول در سازه های عمرانی بتن است. در دهه های اخیر و در دوران رونق تولید سازه های عمرانی و ساخت سازه های پیچیده در بخش های ساختمانی و صنعتی با تکیه بر دانش روز استفاده از « افزودنی های بتن » و « مواد شیمیایی ساختمان» به نحو موثری بر عملکرد و دوام بتن سازه ها -خصوصا در مناطقی که به دلیل شرایط جغرافیایی و فشار بهره برداری پایایی بتن اهمیت داشته- افزایش یافته است. کارخانجات و کارگاه های تولید و عرضه افزودنی های بتن نیز متناسب با تقاضای بازار بیشتر شده و یا حجم تولیدات خود را افزایش داده اند. بسیاری از این تولیدات نیازمند مواد اولیه وارداتی و همچنین محصولات وابسته به بخش پتروشیمی می باشند. در شرایط تغییرات ناگهانی ارز اما چند رخداد وضعیت معمول را دستخوش تغییر می کند:

 

الف- با کم شدن بودجه های عمرانی و به تبع آن حجم سرمایه گذاری در این بخش و کاهش فراگیر تولید محصول کارخانجات مواد شیمیایی ساختمان که در دوران رونق تولید, سرمایه گذاری کرده و خطوط جدیدی را ایجاد کرده اند می بایست نسبت به این تغییرات با کاهش نیروی انسانی و بالا بردن قیمت ها برای جبران عدم امکان خرید اعتباری مواد اولیه یا بطور کلی نبود آن و پرداخت دیون و تسهیلات بانکی اقدام نمایند. این را هم اضافه کنیم که دولت به صورت دستوری در سال 1398 حداقل دستمزدها را تا 35 درصد افزایش داد که این خود فشار مضاعفی بر کارآفرینان این صنعت وارد نمود.

از طرفی کاهش گردش مالی در این صنعت، اطمینان و اعتبار که میوه ثبات و سود آوری در هر بازاری ست را کاهش داد. به نحوی که تامین مواد اولیه برای محصول نهایی در حال حاضر بیشتر به صورت نقدی امکان پذیر است. ضمنا با توجه به معافیت طولانی مدت محصولات پتروشیمی از تحریم ها ، تا مدت ها تامین مواد اولیه از پتروشیمی های داخل کشور جز با قواعد لابی گری یا خرید به قیمت صادرات امکان نداشت.

ب- با افزایش بهای واحد محصولات شیمیایی ساختمان، آن دسته پیمانکارانی که باید از این مواد مطابق شرایط قراردادشان استفاده می نمودند، ناگزیر به سراغ کمترین قیمت ممکن در بازار خواهند بود. طبیعی است تولیدکنندگان مواد شیمیای ساختمان که طیف وسیعی از افزودنی های پرکاربرد بتن همانند ضدیخ بتن, کیورینگ ها و روغن قالب, پوشش های آببند و مواد ضد اسید, کف سازی صنعتی که شامل کفپوش های پلیمری و سخت کننده های بتن , اسپیسرها , میان بولت ها و واتراستاپ های سازه های بتنی را در شمار محصولاتشان دارند نسبت به طبقه بندی تولیدات از نظر کیفیت و بعضا خارج از استانداردهای ملی و بین المللی برای به دست آوردن شرایط رقابتی در بازار اقدام نمایند.

 

ج- عمومیت یافتن این نگاه شرط لازم استفاده از مواد شیمیایی ساختمان در پروژه های مهم و سایت های صنعتی را که «رسیدن به دوام و پایایی بتن در شرایط خاص کاری و جغرافیایی است» بطور کلی منقضی می کند. نمونه نتایج خسارت بار چنین راهبری در واردات سیمان چینی در پروژه های عمرانی ملی، حد فاصل سال های 84 تا 92 قابل ملاحظه است.

چهارم- با توجه به مواردی که در بالا ذکر گردید سوال اساسی این است که در چنین شرایطی چه می توان کرد؟

راه حل های موجود البته گسترده و متنوع نیستند اما نگارندگان معتقد اند با اصرار به اجرای این سیاست ها میتوان تا حدود زیادی بحران را کنترل کرد و از خسارت بیشتر جلوگیری نمود.

الف- الزام پیمانکاران و البته ایجاد اطمینان از سوی کارفرمایان جهت تامین هزینه مواد شیمیایی ساختمان استاندارد. کارفرمایان باید به هنگام تنظیم پیمان در نظر داشته باشند سازه هایی که قرار است ساخته شود تنها برای مدت تضمین شده توسط پیمانکار احداث نمی شوند و با توجه به مبالغ هنگفت سرمایه گذاری شده و پیش بینی های بازگشت سرمایه, ردیف هزینه ای در نظر گرفته شده برای این دسته از محصولات در هنگام تولید به مراتب کمتر از میزان هزینه در زمان تعمیرات خواهد بود.

ب- قرار دادن شرکت های تولید کننده مواد شیمیایی ساختمان در زمره ی شرکت های دانش بنیان.

با توجه به نیاز واردات مواد اولیه تولیدات شیمیایی ساختمان و ارز بری آن, کاهش هزینه در صورت سرمایه گذاری در بخش تحقیق و توسعه و روزآمد شدن تجهیزات و مطالعات مستمر و مهندسی معکوس و فرمولاسیون و بومی سازی آن امکان پذیر است. در بودجه سال 1399 دولت اهتمام ویژه ای به نقش شرکت های دانش بنیان داشته و ردیف مخصوصی را جهت بهره گیری از تسهیلات این نهاد وابسته به ریاست جمهوری قرار داده است که در صورت تصویب نهایی در مجلس امکان به کارگیری از این ظرفیت برای تولیدکنندگان مواد شیمیایی ساختمان که توسط معاونت علمی و فناوری رئیس جمهور ممیزی گردیده اند، وجود خواهد داشت.

در انتها باید در نظر داشت عبور از شرایط بحرانی جز با همدلی و همکاری در میان ارکان ذینفع امکانپذیر نیست و با توجه به سهم بزرگ عمران در صنایع بالادستی و میان دستی اهتمام و تلاش مجدانه در این عرصه ضرورت عقلی دارد.

 

جهت اطلاعات بیشتر در زمینه تولید و فروش بتن و محصولات مرتبط و همچنین اطلاع از قیمت روز بتن و همچنین تاثیرات مخرب نواسانات ارز بر کیفیت سازه های بتنی به صورت دقیق تر می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش دوم)

6- الزامات بتن برای مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

6-1- الزامات برای ترکیب بتن

6-1-1- کلیات

ترکیب بتن و مواد تشکیل دهنده باید به گونه ای انتخاب شود که الزامات مشخص شده برای بتن تازه و بتن سخت شده شامل قوام (روانی)، چگالی، مقاومت، دوام، حفاظت از میلگرد جای گذاری در برابر خوردگی، در نظر داشتن فرآیند تولید و روش مورد نظر برای اجرای کارهای بتنی را برآورده کند؛
در صورتی که ویژگی های با جزئیات بیان نشده باشند، تولید کننده باید از میان مواد تشکیل دهنده انواع و گونه هایی را انتخاب کند که برای شرایط محیطی مشخص شده به طور مناسب تعیین شده اند. طرح اختلاط بتن باید به نحوی باشد که جداشدگی و آب انداختگی بتن تازه به حداقل برسد.

6-1-2- واکنش قلیایی – سنگدانه

با استفاده از روش های مشخص شده در مقررات ملی یا مشخصات فنی پروژه، باید از واکنش زیان آور قلیایی سنگدانه اجتناب شود. واکنش قلیایی – سنگدانه مطابق با استاندارد بند 2-8 اندازه گیری می شود.

6-1-3- استفاده از مکمل ها

مقادیر مکمل های نوع یک و نوع دو به کار برده شده در بتن باید با آزمون های اولیه برآورده شود.
اثر استفاده از مقادیر زیاد مکمل ها بر روی سایر خصوصیات بتن علاوه بر مقاومت، باید در نظر گرفته شود.
برای مخلوط بتن طراحی شده، استفاده از مکمل ها باید با الزامات مشخص شده مشخصات فنی پروژه انطباق داشته باشد.
مکمل های نوع دو طبق بند 5-3 ممکن است هنگام محاسبه ی مقدار سیمان و نسبت آن به سیمان مطابق مفهوم مقدار K محاسبه شود.
یادآوری- راهنمای اطلاعاتی در مورد مفهوم مقدار k در پیوست ج ارائه گردیده است. 

6-1-4- مقدار کلرید

مقدار کلرید قابل حل در آب در بتن سخت شده نباید بیش از مقدار مشخص شده در مشخصات فنی پروژه یا جدول 2 باشد.
جدول 2- حداکثر مجاز یون کلرید بتن سخت شده از نظر خوردگی

کلسیم کلرید و افزودنی های بر پایه کلرید نباید به بتن حاوی میلگرد فولادی، میلگرد فولادی پیش تنیده یا فلزهای دیگر جاسازی شده اضافه شود.
روش تعیین مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده در جدول 3 مشخص شده است.

جدول 3- روش تعیین مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده بتن

 

برای تعیین مقدار کلرید به یکی از دو صورت زیر می توان عمل کرد:
الف- یون کلرید قابل حل در آب و قابل حل در اسید موجود در بتن سخت شده طبق استانداردهای بندهای 2- 34 و 2- 32 اندازه گیری شود.
ب- تعیین یون کلرید از طریق جمع کلرید موجود در مواد تشکیل دهنده با استفاده از یک روش زیر یا هر دوی آنها انجام شود که در این حالت معیار پذیرش ستون آخر جدول 2 خواهد بود.
پ- محاسبه بر مبنای بیشترین مقدار مجاز کلرید ماده تشکیل دهنده که در استاندارد آن ماده درج شده و یا توسط تولید کننده ی آن ماده تصریح شده است.
ت- محاسبه ی ماهانه بر مبنای مجموع مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده که از طریق محاسبه ی میانگین مجموع 225 بار اندازه گیری مقدار کلرید به علاوه ی 64/1 برابر انحراف معیار محاسبه شده برای هر ماده ی تشکیل دهنده به دست می آید.
یادآوری- روش اخیر به طور خاص در مورد سنگدانه های حاصل از لایروبی دریا و برای حالت هایی که در آنها مقدار حداکثر در استاندارد اعلام نشده و یا در مجمع دیگری نیز مشخص نشده است قابلیت کاربرد دارد.

6-2- الزامات بتن تازه

6-2-1- قوام (روانی)

وقتی که اندازه گیری طبق جدول 4 انجام می شود، قوام (روانی) بتن در مورد بتن آماده در هنگام تحویل یا در مورد سایر بتن ها قبل از استفاده باید مطابق با بازه ی داده شده در بند 9-3 باشد.

جدول 4- روش اندازه گیری قوام (روانی)

 

اگر بتن توسط یک کامیون مخلوط کن یا تجهیزات همزن تحویل می شود، قوام (روانی) بتن می تواند از نمونه ی خارج شده از مخلوط کن یا بلافاصله قبل از جای دهی با استفاده از یک نمونه گیری موضعی اندازه گیری شود. نمونه ی موضعی باید بعد از تخلیه ی حدود 1/0 مترمکعب و طبق استاندارد بند 2-13 برداشته شود.
اگر طبق استاندارد ملی یا مقررات یا آیین نامه های ملی یا مشخصات پروژه، اضافه کردن آب یا افزودنی های در کارگاه، به منظور رساندن قوام (روانی) به مقدار مشخص شده مجاز باشد، باید مطابق با یک روش مستند انجام شود و نیز مقادیر مجاز قوام (روانی) مطابق با مشخصات فنی پروژه بوده باشد و نیز اضافه کردن افزودنی در ترکیب بتن در مشخصات فنی پروژه منظور شده باشد.
افزایش هر مقدار افزودنی یا آب به دیگ کامیون مخلوط کن، باید در کارت اطلاعات پیمانه یا بارنامه ثبت شود. در مورد اختلاط مجدد به بند الف-5 مراجعه کنید.
مسئولیت افزودن آب یا افزودنی به بتن در کارگاه متوجه شخصی است که جواز این عمل را صادر کرده است، شرایط سازمان یا فرد مسئول در آیین نامه ها یا مقررات ملی مشخص می شود.

6-2-2- مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان در تولید بتن

وقتی که مقدار سیمان، آب یا مکمل تعیین شده است، مقدار مکمل یا آب اضافه شده باید به صورت ثبت شده توسط ثبت کننده پیمانه در حین خروج ثبت شود یا زمانی که ابزاری برای ثبت کردن وجود ندارد، نسبت های اختلاط به کار رفته ثبت می شود.
نسبت آب به سیمان بتن باید بر مبنای مقدار سیمان تعیین شده و مقدار آب موثر محاسبه شود؛ به بند 5-6 برای افزودنی های مایع مراجعه کنید. ظرفیت جذب آب سنگدانه های معمولی و سنگدانه های سنگین باید مطابق با استانداردهای ملی بندهای 2-14 و 2-15 محاسبه شود.
جذب آب سبک دانه های درشت در بتن تازه باید مطابق با روش ارائه شده در استاندارد ملی مربوط یا استاندارد معتبر محاسبه شود. برای تعیین ظرفیت جذب آب سبکدانه ی ریز، روش آزمون و معیارها باید مشخص و توسط تولید کننده اعلام شود.
وقتی که تعیین مقدار سیمان، مقدار مکمل یا نسبت آب به سیمان بتن تازه از طریق تجزیه ضرورت دارد، روش آزمون طبق استانداردهای ملی بندهای 2-16 و 2-17 بوده و رواداری ها باید با توافق بین نویسنده ی مشخصات و تولید کننده تعیین شود.
مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان باید در محدوده ی داده شد در بند 9-3 باشد.

6-2-3- مقدار هوا

مقدار هوای بتن باید مطابق با استاندارد بند 2-18 برای بتن معمولی و بتن سنگین اندازه گیری شود. برای بتن سبک، مقدار هوای بتن باید مطابق با استاندارد بند 2-19 اندازه گیری شود. مقدار هوا باید در محدوده ی داده شده در بند 9-3 باشد.

6-2-4- دمای بتن

اندازه گیری دمای بتن تازه باید مطابق با استاندارد بند 2-20 انجام شود.
وقتی که اندازه گیری مطابق با روش بالا انجام می شود، دمای بتن تازه در زمان تحویل نباید کمتر از  5 درجه سلسیوس یا هر مقدار تعیین شده ی بیشتر از 5 درجه سلسیوس باشد. همچنین دمای بتن نباید از 32 درجه سلسیوس یا پیشینه ی مشخص شده ی کمتر از 32 درجه سلسیوس بیشتر باشد.

6-2-5- وزن مخصوص

اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه باید مطابق با استاندارد بند 2-21 انجام شود. وزن مخصوص اندازه گیری شده هنگام تحویل نباید بیش از 25 کیلوگرم بر مترمکعب با وزن مخصوص تعیین شده در برگه تحویل یا قرارداد تفاوت داشت باشد.

6-3- الزامات بتن سخت شده 

6-3-1- مقاومت فشاری 

وقتی که آزمون مقاومت فشاری بر روی آزمونه های استوانه ای با ارتفاع دو برابر قطر انجام شود، باید به صورت fc,cyl وقتی که آزمونه های مکعبی مورد استفاده قرار گیرد، باید به صورت fc ,cube بیان شود. آزمون مقاومت فشاری مطابق با استاندارد بند 2-22 باید انجام شود. قطر استوانه یا طول ضلع مکعب باید حداقل سه برابر بزرگترین اندازه سنگدانه باشد.
قبل از تحویل بتن، تولید کننده باید شکل آزمونه و نیز ابعاد آزمونه ی مورد استفاده را اعلام کند.
مقاومت فشاری 28 روزه باید تعیین شود، مگر آنکه ترتیب دیگری مشخص شده باشد.
یادآوری- در موارد خاص، مشخص کردن مقاومت فشاری در سنین بیشتر یا کمتر از 28 روز (مانند قطعات سازه ای حجیم) یا بعد از نگهداری تحت شرایط خاص نظیر عملیات حرارتی، ممکن است ضروری باشد.
مقاومت مشخصه ی بتن باید برابر یا بزرگتر از حداقل مقاومت فشاری مشخصه برای رده ی مقاومت فشاری داده شده در جدول 5 یا جدول 6 باشد. برای رده های مقاومت میانی که در این جداول مشخص نشده است، حداقل مقاومت مشخصه باید برمبنای درون یابی به دست آید.
اگر بتن مطابق با معیارهای انطباق مقاومت فشاری درج شده در بند 9 باشد، فرض برآورده کردن حداقل مقاومت مشخصه امکان پذیر است. برای دریافت اطلاعات بیشتر از این مقاله می توانید به ادامه مطلب از مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن مراجعه کنید.

مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش اول)

1- هدف و دامنه کاربرد مواد تشکیل دهنده بتن

هدف از تدوین این استاندارد ارائه ی مشخصات مواد تشکیل دهنده بتن، تولید بتن و انطباق آن با سامانه ی بتن است. این استاندارد برای بتن مورد مصرف در سازه های درجا ریختنی، سازه های پیش ساخته و فرآورده های پیش ساخته ساختمانی و سازه های عمرانی کاربرد دارد. بتن می تواند مخلوط شده در کارگاه یا بتن آماده یا بتن مخلوط شده در کارخانه برای تولید فرآورده های بتنی پیش ساخته باشد. این استاندارد برای بتن متراکم شده با درصد هوای غیرعمدی قابل قبول به جز حباب هوای عمدی و نیز بتن با وزن معمولی، سنگین و سبک کاربرد دارد. 

 

موارد منع کاربرد استاندارد الزامات بهداشتی

- بتن با اندازه سنگدانه حداکثر تا 75/4 میلی متر؛
- بتن هوادار (گازی)؛
- بتن اسفنجی (کفی)؛
- بتن با ساختار باز (بتن بدون سنگدانه ریز، بتن متخلخل)؛
- بتن با چگالی کمتر از 800 کیلومتر بر مترمکعب؛
- بتن دیرگداز.
این استاندارد الزامات بهداشتی و ایمنی برای حفاظت کارگران در حین تولید و انتقال بتن را در برنمی گیرد.

2- مراجع الزامی در مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

مدارک الزامی زیر حاوی مقرراتی است که در متن این استاندارد ملی ایران به آنها ارجاع داده شده است.
در صورتی که به مدرکی با ذکر تاریخ انتشار ارجاع داده شده باشد اصلاحیه ها و تجدید نظرهای بعدی آن مورد نظر نیست. در مورد مدارکی که بدون ذکر تاریخ انتشار به آنها ارجاع داده شده است، همواره آخرین تجدیدنظر و اصلاحیه های بعدی آنها مورد نظر است.
استفاده از مرجع زیر برای این استاندارد اجباری است:
2-1- استاندارد ملی ایران شماره 302: سنگدانه های بتنی- ویژگی ها
2-2- استاندارد ملی ایران شماره 4977: روش آزمون دانه بندی سنگدانه های ریز و درشت توسط الک
2-3- استاندارد ملی ایران شماره 4985: ویژگی های سنگدانه سبک برای بتن سازه ای 
2-4- استاندارد ملی ایران شماره 5904: آب – تعیین میزان مواد جامد
2-5- استاندارد ملی ایران شماره 2350: آب و فاضلاب – روش اندازه گیری یون کلرور
2-6- استاندارد ملی ایران شماره 2353: آب و فاضلاب – روش اندازه گیری یون سولفات
2-7- استاندارد ملی ایران شماره 2930: بتن – مواد افزودنی شیمیایی – ویژگی ها
2-8- استاندارد ملی ایران شماره 8753: سنگدانه – قابلیت واکنش سنگدانه ها با قلیایی ها به روش ملات منشوری تسریع شده – روش آزمون
2-9- استاندارد ملی ایران شماره 7147: سنگدانه – تعیین نمکهای کلریدی محلول در آب روش آزمون
2-10- استاندارد ملی ایران شماره 10- 8117: افزودنی های بتن، ملات و دوغاب – قسمت دهم: تعیین مقدار کلرید – روش آزمون
2-11- استاندارد ملی ایران شماره 2-3203: بتن تازه – قسمت دوم – تعیین روانی به روش اسلامپ – روش آزمون
2-12- استاندارد ملی ایران شماره 11270: بتن – اندازه گیری جریان اسلامپ بتن خود تراکم 

روش آزمون مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

2-13- استاندارد ملی ایران شماره 3201: بتن – روش نمونه برداری از بتن تازه
2-14- استاندارد ملی ایران شماره 4980: روش آزمون تعیین وزن مخصوص انبوهی و جذب آب 
سنگدانه های ریز 
2-15- استاندارد ملی ایران شماره 4982: روش آزمون تعیین وزن مخصوص انبوهی و جذب آب 
سنگدانه های درشت
2-16- استاندارد ملی ایران شماره 6041: بتن آماده – روش آزمون برای تعیین مقدار آب
2-17- استاندارد ملی ایران شماره 6042: بتن آماده – روش آزمون برای تعیین مقدار سیمان مخلوط
2-18- استاندارد ملی ایران شماره 3520: بتن تازه – تعیین مقدار هوای موجود
2-19- استاندارد ملی ایران شماره 3823: روش آزمون تعیین اندازه گیری مقدار هوای موجود در بتن تازه (روش حجمی)
2-20- استاندارد ملی ایران شماره 11268: بتن – تعیین دمای بتن حاوی سیمان هیدرولیکی تازه مخلوط شده – روش آزمون
2-21- استاندارد ملی ایران شماره 6- 3203: بتن تازه – قسمت ششم – اندازه گیری وزن مخصوص
2-22- استاندارد ملی ایران شماره 3206: تعیین مقاومت فشاری آزمونه های بتن 
2-23- استاندارد ملی ایران شماره 6047: بتن – تعیین مقاومت کششی دو نیم نمودن آزمونه های 
استوانه ای – روش آزمون
2-24- استاندارد ملی ایران شماره 7516: بتن سخت شده – تعیین چگالی – روش آزمون
2-25- استاندارد ملی ایران ایزو شماره 9001: سیستم مدیریت کیفیت – الزامات
2-26- استاندارد ملی ایران شماره 9602: بتن آماده – فهرست بازرسی و کنترل ماشین آلات تحویل 
بتن آماده
2-27- استاندارد ملی ایران شماره 9601: بتن آماده – فهرست بازرسی و کنترل کیفیت تجهیزات تولید بتن آماده 
2-28- استاندارد ملی ایران شماره 4983: روش تعیین رطوبت کل سنگدانه ها
2-29- استاندارد ملی ایران شماره 8-8117: افزودنی های بتن، ملات و دوغاب – قسمت هشتم: تعیین مقدار مواد خشک – روش آزمون
2-30- استاندارد ملی ایران شماره 898: تعیین وزن مخصوص (دانسیته مایعات) در 20 درجه سلسیوس
2-31- استاندارد ملی ایران شماره: بتن – قسمت اول: راهنمای نگارش مشخصات فنی
2-32- نشریه شماره 467 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور: دستورالعمل تجزیه های آزمایشگاهی نمونه
2-33- استاندارد ملی ایران شماره 8946: بتن – اندازه گیری کلرید محلول در اسید در ملات و بتن 
سخت شده – روش آزمون
2-34- استاندارد ملی ایران شماره 8947: بتن – اندازه گیری کلرید محلول در اسید در ملات و بتن 
سخت شده – روش آزمون
35-2- ISO 1920-2, Testing of concrete – Part 2: Properties of fresh concrete
36-2- ISO 1920-5, Properties of hardned concrete other than strength

3- اصطلاحات و تعاریف مشخصات مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

در این استاندارد، علاوه بر اصطلاحات و تعاریف تعیین شده در استاندارد بند 2-31، اصطلاحات و تعاریف زیر نیز به کار می رود:
3-1- تجهیزات درن
وسایلی که معمولاً بر روی یک وسیله ی نقلیه (کامیون) که قابلیت نگهداری بتن تازه را به صورت همگن در حین حمل و نقل دارد نصب می شود.
3-2- سنگدانه های مخلوط (در هم)
سنگدانه ای که از بدو تولید در برگیرنده ی مخلوطی از سنگدانه های درشت و ریز است.
3-3- گروه بتنی
گروهی از ترکیبات بتنی که از نظر مشخصات مناسب معین و مستند، دارای ارتباطی قابل اطمینان هستند.
3-4- واحد حجم بتن
مقداری از بتن تازه که پس از قالب گیری و تراکم، حجم یک مترمکعب را اشغال می کند.
3-5- بتن پر مقاومت
بتن با رده مقاومت فشاری مشخصه بالاتر از  40C برای بتن معمولی و بتن سنگین سنگین و بالاتر از 35LC برای بتن سبک
3-6- آزمون اولیه 
آزمون یا آزمون هایی که باید قبل از شروع تولید نهایی به منظور بررسی چگونگی یک بتن یا گروه بتنی جدید برای برآورده کردن تمامی الزامات مشخص ده در بتن تازه و سخت شده انجام شود.
3-7- تجهیزات غیر هم زن (بدون هم زن)
تجهیزات به کار رفته برای نقل و انتقال بتن بدون هم زن ذکر شده در بند 3-1، مثل کامیون 3 یا جام بتن.
3-8- روز تولید (برای آزمون مقاومت)
روزی که 20 متر مکعب بتن یا بیشتر تولید می شود یا، مجموع روزهایی که به میزان 20 متر مکعب بتن تولید شده است.
یادآوری- زمانی که یک روز تولید شمرده می شود، در یک روز جدید و برای هر موقعیتی، به صورت متوالی، شمارش جدید شروع می شود.
3-9- هفته تولید
هفت روز تقویمی متوالی در برگیرنده ی حداقل 5 روز تولید یا ملات لازم برای تکمیل 5 روز تولید، هر کدام بیشتر باشد.
3-10- کامیون مخلوط کن
مخلوط کن بتن نصب شده بر روی یک کامیون، که قادر به مخلوط کردن و تحویل بتن همگن باشد.
3-11- مشخصات پروژه 
مدارکی که برای هر پروژه شامل الزامات قابل کاربرد در آن پروژه و تمام اطلاعات و الزامات ضروری جهت انجام کارها و اسناد، نقشه ها و غیره می باشد.
یادآوری- مشخصات بتن که توسط نویسنده ی مشخصات تدوین می شود (استاندارد بند 2-31 را ببینید)، شامل همه ی الزامات مرتبط با بتن که در مدرک مشخصات پروژه داده شده اند می باشد.

4- نشانه ها و واژه های اختصاری در تولید و انطباق بتن

در این استاندارد علاوه بر نشانه ها و واژه های اختصاری تعیین شده در قسمت اول این استاندارد، نشانه ها و واژه های اختصاری زیر نیز به کار می رود:
Fck,cyl مقاومت فشاری مشخصه ی استوانه ای بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fc,cyl مقاومت فشاری استوانه ای بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fck,cube مقاومت فشاری مشخصه ی مکعبی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fc,cube مقاومت فشاری مکعبی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fcm مقاومت فشاری متوسط بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ftsm میانگین کششی شکافتی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ftsk مقاومت مشخصه ی شکافتی بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ϭ برآورد انحراف معیار یک مجموعه؛
Sn انحراف معیار n نتیجه ی آزمون متوالی؛
Rw/c نسبت وزنی آب به سیمان؛
(c, ka) مواد سیمانی موثر یا معادل که برابر با مجموع سیمان به علاوه ی ضرایبی از هر نوع مواد مکمل است؛
(RW/c,ka) نسبت وزنی آب به مواد سیمانی موثر.

 

5- الزامات برای مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

5-1- استاندارد های کلی در استفاده از مواد تشکیل دهنده بتن
برای استفاده از مواد تشکیل دهنده و انطباق بتن که مطابق با استانداردهای ملی هستند، الزامات مندرج در استانداردهای ملی مربوط اعمال می شود. برای موادی که هنوز استاندارد ملی ندارند، استانداردهای معتبر جهانی، منطقه ای به کار می روند.
اجزای بتن نباید آنقدر مواد زیان آور داشته باشند که بر مقاومت، قوام (روانی)، زمان گیرش و دوام بتن اثر داشته باشد، یا باعث خوردگی میلگردها و اقلام فلزی مدفون در بتن شود.
مواد تشکیل دهنده ای که با استانداردهای جهانی بیان شده در این استاندارد منطبق هستند باید فاقد عناصر مضر به حدی باشد که برای دوام بتن زیان آور یا سبب خوردگی میلگردها شود، به شرط آنکه بتن ساخته شده با این مواد با سایر محدودیت های مشخص شده (برای مثال رعایت بیشترین مقدار کلرید یا سولفات) منطبق باشد.
فقط از مواد تشکیل دهنده مناسب برای کاربرد مشخص شده باید برای ساخت بتن منطبق با این استاندارد استفاده شود.
یادآوری- وقتی که یک ماده ی تشکیل دهنده ای به طور کلی مناسب تشخیص داده شود، این امر مناسب بودن آن ماده را در هر شرایط و برای هر مخلوط بتن نشان نمی دهد.
وقتی که در مشخصات فنی انواع و رده های مواد تشکیل دهنده با جزئیات لازم قید نشده باشد، تولید کننده باید فقط مواد تشکیل دهنده ای را به کار برد که الزامات مشخص شده را برآورده کند.
5-2- سیمان مورد نیاز در تولید بتن
سیمان ها باید منطبق با استانداردهای ملی مربوط باشد.
سیمان ها می توانند بر مبنای مقاومت فشاری 28 روزه ی ملات استاندارد (برای مثال MPa5/52,MPa5/42, MPa5/32) یا برمبنای زمان سخت شدن یا برمبنای عملکرد مشخص شوند.
5-3- مکمل های مورد نیاز در تولید بتن
مکمل ها به دو دسته ی کلی زیر تقسیم بندی می شوند:
5-3-1- مکمل های نوع یک
- پر کنند ها- مطابق با استانداردهای مربوط؛
- رنگدانه ها- مطابق با استانداردهای مربوط.
5-3-2- مکمل های نوع دو
شامل انواع زیر می باشند:
- خاکستر بادی – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- دوده ی سیلیسی – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- سرباره ی کوره بلند آهن گدازی ریز آسیاب شده (GGBS) – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- انواع پوزولان ها و سرباره ها – مطابق با استانداردهای مربوط.
5-4- سنگدانه مورد نیاز برای مواد تشکیل دهنده و انطباق بتن
سنگدانه ها باید با استاندارد ملی بند 2-1 مطابق باشند.
بزرگترین اندازه ی سنگدانه نباید از مقدار مشخص شده بیشتر باشد.
یادآوری- برای روش دانه بندی سنگدانه به استاندارد ملی بند 2-2 مراجعه کنید. در اغلب استانداردها اجازه داده شده است درصد کمی باقی مانده بر روی بالاترین الک دانه بندی وجود داشته باشد.
سبکدانه ها باید با استاندارد ملی ایران به شماره 2-3 و الزامات زیر انطباق داشته باشند:
الف) مقدار سولفات محلول در اسید نباید بیش از 1/0 درصد وزنی باشد.
ب) برای سبکدانه ی خاکستر کف کوره یا کلینکر، افت جرم در اثر حرارت نباید بیش از 10 درصد جرمی باشد.
هنگامی که مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن سبکدانه مشخص شده باشد، تولید کننده باید اطلاعاتی را در مورد مناسب بودن سبکدانه ی مصرفی در برابر یخ زدن و آب شدن را تهیه کرده و در اختیار داشته باشد.
یادآوری- اگر سنگدانه در بتنی مشابه بتن مورد نظر یا ضعیفتر به کار رفته باشد و در محیطی مشابه محیط موردنظر یا شدیدتر از آن حداقل به مدت ده سال عملکردی موفقیت آمیز داشته باشد از نظر مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن قابل قبول تلقی می شود. روش جایگزین برای تعیین مقاومت در برابر یخ شدن و آب شدن، آزمون یخ زدن و آب شدن بتن در برابر آب یا محلول آب نمک است، در صورت استفاده از این روش باید روش آزمون و معیار انطباق مشخص شود.
5-4-1- سنگدانه مخلوط در تولید بتن
باید سنگدانه مخلوط فقط در بتن با رده های مقاومتی 12 C یا کمتر به کار برده شود.
5-4-2- سنگدانه بازیابی در تولید بتن
سنگدانه ای که از آب شستشو و یا بتن تازه بازیابی می شود و می تواند به عنوان سنگدانه بتن به کار رود.
سنگدانه ی بازیابی تفکیک نشده نباید بیش از 5% کل سنگدانه ها باشد، مگر آنکه در مقررات یا آیین نامه های ملی مقدار دیگری مشخص شده باشد. وقتی که مقادیر سنگدانه ی بازیابی شده بیش از 5% کل سنگدانه ها باشد، این سنگدانه ها باید از جنسی مشابه با سنگدانه اصلی باشد و باید به صورت سنگدانه های ریز و درشت تفکیک شود و یا ویژگی های سنگدانه (استاندارد ملی بند 2-1) انطباق داشته باشد.
5-5- میزان آب مورد نیاز برای ساخت و عمل آوری بتن
5-5-1- آب مصرفی برای ساخت و عمل آوری بتن باید تمیز و صاف باشد. باید از مصرف آب حاوی مقادیر زیاد از هر نوع ماده از قبیل روغن ها، اسیدها، قلیایی ها، املاح، مواد قندی، و مواد آلی که قادر به صدمه زدن به بتن یا میلگرد باشد، خودداری کرد. مواد زیان آور در آب مصرفی در بتن نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول 1 تجاوز کند و روش آزمایشگاه بتن برای هر نوع ماده زیان آور باید مطابق همین جدول باشد.

 

5-6- افزودنی های مجاز در مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن

ویژگی های کلی افزودنی ها باید با استانداردهای مربوط مطابق باشد. مواد افزودنی شیمیایی مورد مصرف در بتن باید با استاندارد بند 2-7 مطابقت داشته باشد.
مقدار کل هر یک از افزودنی های مصرفی، نباید از مقدار سفارش شده توسط تولید کننده ی افزودنی بیشتر شود.
توصیه می شود در صورت مصرف افزودنی به میزان کمتر از 2/0 درصد جرم سیمان، افزودنی مورد نظر در بخشی از آب اختلاط اضافه و مخلوط شود.
در صورت مصرف افزودنی به میزان کمتر از 2/0 درصد جرم سیمان، تولید کننده بتن ممکن است روش پخش افزودنی های بتن را انتخاب کند.
اگر مقدار کل افزودنی مایع مصرفی بیش از 3 لیتر در هر مترمکعب بتن باشد، مقدار آب موجود در افزودنی مایع باید هنگام محاسبه ی نسبت آب به سیمان در نظر گرفته شود.
وقتی که بیش از یک نوع افزودنی به کار می رود، سازگاری افزودنی ها باید در آزمون های اولیه بررسی شود.

مبانی طرح اختلاط بتن

مقدمه

طرح مخلوط بتن، روند تعیین نسبت اجزاء بتن است به نحوی که بتن تا حد امکان مقرون به صرفه شود و الزامات مورد نیاز شامل خواص فیزیکی، مکانیکی و دوام را برآورده نماید. روش طرح مخلوط بتن باعث ایجاد یک زبان مشترک برای دست اندر کاران این صنعت خواهد شد. طرح مخلوط به مفهوم فرآیندی است که طی آن ترکیب مناسب اجزای بتن، طبق مشخصات فنی داده شده، تعیین می گردد. سازوکار طرح مخلوط پیچیده است، زیرا با تغییر دادن یک متغیر ممکن است خواص بتن به صورت متضاد تحت تاثیر قرار گیرد. بنابراین، طرح مخلوط، هنر متعادل کردن این اثرهای متضاد است. البته، در طرح مخلوط ممکن است معیارای دیگری مانند کاهش جکع شدگی، خزش و غیره در نظر گرفته شود. در ادامه، روش های طرح مخلوط ملی ایران، انگلیسی (BS)، آلمانی و نیز آمریکایی (ACI) به صورت راهنمای گام به گام معرفی شده اند. مبانی روش طرح مخلوط ایران برگرفته از روش آلمانی است. در روش ارائه شده به عنوان روش ملی طرح مخلوط بتن، تطابق با استاندارد سنگدانه های بتن (استاندارد ملی ایران به شماره 302) و همچنین آیین نامه بتن ایران و ویژگی های سیمان پرتلند (استاندارد ملی ایران به شماره 389) در نظر گرفته شده است. این روش برای طرح مخلوط بتن های ویژه مانند بتن های حجیم، بتن های سبک، بتن های سنگین و غیره مستقیماً قابل کاربرد نمی باشد بلکه نیاز به اعمال تمهیدات خاص و ایجاد تغییرات می باشد.

در هر کدام از روش ها، جهت طرح مخلوط بتن می توان از نرم افزارهای ارائه شده نیز استفاده نمود. به عنوان مثال، نرم افزار طرح مخلوط بتن طبق روش ملی ایران، نسبت های مخلوط بتن را براساس روش ملی طرح مخلوط بتن ارائه می دهد.

مبانی تعیین نسبت های اختلاط بتن

طرح مخلوط بتن عبارتست از: فرایند انتخاب اجزای مناسب بتن، تعیین مقادیر نسبی، به گونه ای که طرح اقتصادی باشد، الزامات مورد نیاز از جمله مقاومت، دوام، روانی و غیره را برآورد نماید. شایان ذکر است که نسبت های حاصل از تمامی روش ها تنها جنبه راهنمایی دارند. به منظور تعیین نسبت های اختلاط در هر پروژه، باید در کارگاه، مخلوط های آزمایشی ساخته و مورد بررسی قرار گیرند تا اینکه طرح نهایی حاصل شود.

پارامترهای موثر در طرح مخلوط:

• کارائی و روانی مناسب (1- کارائی، 2- روانی)
• دوام (1- نوع سیمان، 2- نوع سنگدانه، 3- حداقل و حداکثر سیمان، 4- حداکثر نسبت آب به سیمان، 5- استفاده از مواد افزودنی)
• مقاومت (1- مقاومت مشخصه، 2- انحراف معیار، 3- کنترل کیفیت)
• سنگدانه ها (1- ایجاد ساختار بتن، 2- کاهش فضای خالی)
• نسبت آب به مواد سیمانی
• سیمان (1- نوع سیمان، 2- ترکیب شیمیایی، 3- نرمی) 

تعیین نسبت های اختلاط مواد تشکیل دهنده بتن باید با شرایط زیر مطابقت داشته باشد:

الف- کارایی و روانی بتن به اندازه کافی باشد تا بتن بتواند به سهولت در قالب ها ریخته شود و به خوبی میلگردها را در برگیرد بدون اینکه جدایی دانه ها یا آب انداختن زیاد روی دهد. جدول 2-1 حدود روانی بتن را برای مصارف مختلف نشان می دهد. در مواردی که از فوق روان کننده های بتن استفاده می شود می توان بتن های سفت و یا با حالت خمیری را به بتن روان تبدیل کرد. لازم به ذکر است که، نسبت های اختلاط مواد تشکیل دهنده بتن براساس تجارب کارگاهی و استفاده از مخلوط های آزمایشی با مصالح مصرفی کارگاه تعیین می شوند.

جدول 1 حدود روانی بتن در مصارف مختلف

 

طبقه بندی روانی	اسلامپ میلیمتر	کاربرد مناسب بتن
خیلی کم (سفت)	25-0	رویه بتنی که به وسیله غلتک لرزنده می شود. بتن های در حد کارایی زیادتر این گروه را در بعضی موارد می توان با ماشین های دستی نیز متراکم نمود.
کم (خمیری)	50-25	رویه بتنی که با غلتکهای دستی و یا شمشه های فلزی دارای یبراتور لرزاننده می شود. بتن های در حد کارایی زیادتر این گروه را در مواردی که مواد سنگی گردگوشه و یا نامنظم مصرف شوند می توان برای ساختن رویه بتنی با دست نیز متراکم نمود. پی های با بتن انبوهی بدون لرزاندن و یا قطعات بتن مسلح با فولاد کم و یا لرزاندن خفیف.
متوسط (شل)	100-50	در حد کارایی کمتر این گروه دالهای مسلحی که با بتن حاوی سنگ شکسته ساته می شوند و با دست متراکم می گردند. بتن مسلح معمولی که با دست متراکم می شود و یا قطعاتی که فولاد زیاد دارند و لرزنده می شود.
زیاد (روان)	175-100	برای قطعاتی که آرماتور زیاد نزدیک به هم دارند و معمولاً برای لرزاندن مناسب نمی باشد.

 

مقاومت فشاری مشخصه بتن، مقاومتی است که حداکثر 5 درصد کلیه مقاومت های اندازه گیری شده برای رده بتن مورد نظر ممکن است کمتر از آن باشد. رده بندی بتن براساس مقاومت مشخصه آن به این ترتیب است:

C6, C8, C10, C16, C20, C25, C30, C40, C50 …… C120 

اعداد بعد از C بیانگر مقاومت فشاری مشخصه بتن برحسب نیوتن بر میلیمتر مربع می باشند. بتن های  رده C16 و بالاتر در بتن آرمه به کار می روند و استفاده از بتن رده C12 در بتن آرمه تنها با داشتن توجیه کافی و با رعایت شرایط لازم مجاز است.

روش های تعیین نسبت های اختلاط

الف- برای بتن های رده C20 و پایین تر می توان نسبت های اختلاط را براساس تجارب قبلی و بدون مطالعه آزمایشگاهی تعیین کرد.

ب- برای بتن های رده C30 و بالاتر، تعیین نسبت های بهینه اختلاط باید از طریق مطالعات آزمایشگاهی و با در نظر گرفتن ضوابط طراحی براساس دوام صورت گیرد. این مطالعات ممکن است قبل از شروع عملیات اجرایی به وسیله طراحی انجام پذیرد و نتیجه به دست آمده به عنوان نسبت های اختلاط مقرر در دفترچه مشخصات فنی خصوصی درج شود، یا به وسیله مجری به انجام رسد و نتیجه به دست آمده به عنوان “نسبت های اختلاط تعیین شده” به کار رود.

جدول 2 مقادیر تقریبی اختلاط بتن در رده های مقاومتی

ردیف	طبقه یا نوع بتن	اختلاط تقریبی بتن	مقدار مصالح برای مترمکعب بتن			اسلامپ بتن cm	مقدار آب برای مترمکعب بتن (لیتر)
سیمان Kg	ماسه Kg	شن Kg
1	400	5/2- 5/1	450	47/0	78/0	10- 5	170- 150
2	350	3-2	400	53/0	78/0	10- 5	160- 140
3	300	5/3- 5/2	350	53/0	83/0	10- 5	150- 130
4	250	5-2	300	53/0	88/0	5- 5/2	145- 130
5	200	7-4	250	53/0	93/0	5- 5/2	145- 125
6	150	6-4	200	53/0	97/0	5- 5/2	140- 125
7	100	13- 5/6	150	53/0	05/1	5- 5/2	140- 120

تدوین مدارک مربوط به مقاومت فشاری متوسط

مجموعه مدارکی که نشان می دهند نسبت های پیشنهادی اختلاط، مقاومت فشاری متوسطی، حداقل معادل مقاومت فشاری متوسط لازم را تامین می کند، می تواند مشتمل بر پرونده ای از آزمایش های مقاومت در شرایط کارگاهی یا چند پرونده از آزمایش های مقاومت یا مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی باشد.

الف: پرونده آزمایش های مقاومت باید معرف مصالح و شرایط مورد استفاده در عمل باشد. تییرات در مصالح و نسبت های اختلاط نباید محدودیتی بیشتر از حدود تعیین شده در طرح مورد نظر داشته باشد. به منظور تدوین مدارکی که نشان دهد مخلوط بتن مقاومت متوسط لازم را خواهد داشت، می توان پرونده ای مشتمل بر حداقل 10 آزمایش متوالی یا 30 آزمایش متفرق را به کار برد مشروط بر آنکه این پرونده آزمایش های انجام شده در مدت حداقل 45 روز را در برگیرد. نسبت های لازم برای اختلاط بتن را می توان براساس درونیابی خطی بین مقاومت ها و نسبت های اختلاط ذکر شده در حداقل 2 پرونده آزمایش، مطابق سایر ضوابط این بند به دست آورد.

ب: در صورتی که در کارگاه پرونده های قابل قبول از نتایج آزمایش ها موجود نباشد می توان نسبت های اختلاط را براساس مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی و با مراعات شرایط زیر تعیین کرد:

• اختلاط مصالح باید همان باشد که در طرح مورد نظر به کار خواهد رفت.
• مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی با نسبت های اختلاط و روانی لازم برای کار مورد نظر باید حداقل به سه نسبت مختلف آب به سیمان یا سه مقدار سیمان ساخته شوند، طوری که محدوده ای از مقاومت های فشاری متوسط لازم را در برگیرند.
• مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی باید طوری طراحی شوند که اختلاف اسلامپ آنها با مقدار حداکثر مجاز اسلامپ در محدوده 2 آنها با مقدار حداکثر مجاز اسلامپ در محدوده 2± میلیمتر باشد و برای بتن حباب دار، اختلاف مقدار هوا با هوای حداکثر مجاز در محدوده 5/0± درصد باشد.
• برای هر نسبت آب به سیمان یا هر مقدار سیمان باید حداقل سه آزمونه، ساخته و عمل آورده شوند. آزمونه ها باید در سن 28 روز یا هر سن دیگری که در طرح برای تعیین مقاومت مشخصه بتن مقرر شده آزمایش شوند.
• بعد از حصول نتایج آزمایش های فشاری آزمونه ها باید نموداری رسم کرد که رابطه بین نسبت آب به سیمان با مقاومت فشاری در زمان آزایش را نشان دهد.
• حداکثر نسبت آب به سیمان یا حداقل مقدار سیمان برای بتن مورد استفاده در طرح، باید نظیر قسمتی از نمودار باشد که براساس آن مقاومت فشاری متوسط تامین شود.

انواع روش های متداول طرح اختلاط

با بکارگیری نسبت های صحیح آب، سیمان، شن و ماسه در ساخت بتن، اهداف زیر را دنبال می کنیم:

• رسیدن به مقاومت کافی
• تامین دوام کافی
• رسیدن به اسلامپ مورد نظر

در کارگاه هایی که حجم بتن ریزی بالاست، طرح اختلاط براساس آزمایشگاه بتن تعیین می گردد. البته به شرطی که در مدت استفاده از طرح اختلاط محل تهیه مصالح از بیل شن و ماسه تغییر نکند. علاوه بر روش ملی طرح مخلوط، روش وزنی حجمی (ACI-211-89)، طرح اختلاط به روش آیین نامه BS و نیز روش آلمانی از رایج ترین روش های طرح اختلاط می باشند.

مسائل حرارتی در بتن ریزی

موضوع بتن ریزی در دماهای متفاوت

در بتن ریزی در آب و هوای گرم مسائل خاصی وجود دارند. این مسائل ناشی از دمای بالاتر بتن و در بیشتر موارد، ناشی از نرخ بالاتر تبخیر آب از سطح مخلوط تازه هستند. این مشکلات در بتن ریزی حجیم یا با جرم زیاد با ترک خوردگی های احتمالی ناشی از افزایش دما و افت بعدی ناشی از حرارت هیدراسیون سیمان و تغییر حجم های ناشی از مهارشدگی همراه خواهند بود. از طرف دیگر، در زمان بتن ریزی در هوای سرد نیز احتیاط هایی برای اجتناب از تاثیرات مخرب خرابی یخ بندان در بتن تازه یا در سنین اولیه ضروری است. در این شرایط باید گام های مناسبی در اختلاط، ریختن و عمل آوری بتن برداشته شود.

1- مسائل بتن در آب و هوای گرم

دمای بالاتر بتن تازه نسبت به حالت معمول منجر به هیدراسیون سریعتر سیمان و همچنین تسریع گیرش و مقاومت کوتاه مدت کمتر بتن سخت شده می شود (شکل 1). دلیل این امر، تشکیل ساختار غیریکنواخت ژل می باشد. علاوه بر این، در صورتی که دمای بالا همراه با رطوبت نسبی پایین هوا باشد، مقداری از آب اختلاط سریعاً تبخیر شده و موجب افت بیشتر کارایی، جمع شدگی پلاستیک بیشتر و ترک های سطحی می شود. همچنین دمای بالای بتن تازه در بتن ریزی های حجیم تعیین کننده می باشد، زیرا افزایش سریع دمای هیدراسیون سیمان می تواند سبب گسترش اختلاف های دمایی بیشتری بین بخش های مختلف بتن شود. همچنین سرد شدن متعاقب بتن سبب ایجاد تنش های کششی می شود که ممکن است، موجب ترک خوردگی بتنشوند.

یک مشکل دیگر، ایجاد حباب هوا در بتن است که در دماهای بالا سخت تر ایجاد می شوند، البته این مشکل را می توان به راحتی با مصرف بیشتر ماده افزودنی حباب هوازا حل کرد. مسئله دیگر این است که در صورتی که بتن نسبتاً سرد در اثر دمای بالاتر محیط منبسط شود، آنگاه فضاهای خالی بتن منبسط شده و مقاومت بتن کاهش می یابد. به طور مثال این مورد در قطعات افقی موجود در قالب های فولادی که امکان انبساط در آنها وجود ندارد، اتفاق می افتد. این مسئله در قطعات قائم وجود ندارد.

عمل آوری در دماهای بالا و در هوای خشک، مشکلات بیشتری را به بار می آورد، زیرا آب عمل آوری سریعاً تبخیر شده و در نتیجه هیدراسیون با سرعت کمتری انجام می شود. یکی از نتایج این عمل، افزایش ناکافی مقاومت و وقوع سریع جمع شدگی ناشی از خشک شدن است. مورد دوم احتمالاً سبب ایجاد تنش های کششی بزرگی می شود که برای ترک خوردگی بتن سخت شده کافی خواهند بود. چنین نتیجه می شود که جلوگیری از تبخیر از سطح بتن حیاتی است.

شکل 1 تاثیر دما طی 28 روز اول برمقاومت بتن (نسبت آب به سیمان برابر با 41/0، مقدار حباب هوا برابر با 5/4 درصد و سیمان مصرفی سیمان پرتلند معمولی (نوع I) می باشد.)

 

2- بتن ریزی در آب و هوای گرم

در اولین قدم، دمای بتن در کارگاه یا در لحظه تحویل باید پایین نگه داشته شود. ترجیحاً دمای بتن نباید بیشتر از 16 درجه سلسیوس (60 درجه فارنهایت) و حداکثر باید 32 درجه سلسیوس (90 درجه فارنهایت) باشد.دمای واقعی بتن تا حدی بیشتر از دمای به دست آمده از عبارت بالاست که دلیل آن کار مکانیکی انجام شده در هنگام اختلاط و افزایش اولیه حرارت هیدراسیون سیمان می باشد. معمولاً، عبارت فوق، به استثنای این مورد، به اندازه کافی دقیق است.از آنجا که اغلب کنترل های معینی بر دمای برخی از اجزای تشکیل دهنده بتن وجود دارد، بررسی تاثیر نسبی تغییر دمای آنها مفید است.

به عنوان مثال، در یک نسبت آب به سیمان 5/0 و نسبت مصالح سنگی به سیمان 6/5، می توان با کاهش دمای سیمان تا 9 درجه سلسیوس (9 درجه فارنهایت)، یا دمای آب تا 6/3 درجه سلسیوس (6/3 درجه فارنهایت) یا دمای مصالح سنگی تا 6/1 درجه سلسیوس (6/1 درجه فارنهایت)، دمای بتن تازه را تا 1 درجه سلسیوس (یا 1 درجه فارنهایت) کاهش داد. بنابراین، می توان مشاهده کرد که به دلیل مقدار کمتر سیمان در مخلوط، دمای سیمان نسبت به سایر اجزای تشکیل دهنده بتن به اندازه بیشتری کاهش پیدا کند. علاوه بر این خنک کردن آب به مراتب راحت تر از خنک کردن سیمان و مصالح سنگی است.

علاوه بر این، این امکان وجود دارد که از یخ به عنوان بخشی از آب اختلاط استفاده کنیم. حتی این کار موثرتر است، زیرا برای تامین گرمای یخ حرارت بیشتری را از سایر اجزای تشکیل دهنده بتن جذب می کند. هنگام استفاده از یخ به دقت ویژه ای نیاز می باشد، زیرا الزامی است که تمام یخ پیش از تکمیل اختلاط به طور کامل ذوب شود.

 

اگر چه تاثیر سرد کردن مصالح سنگی کمتر از سرد کردن آب است، اما می توان با دپو کردن مصالح سنگی در سایه و به دور از پرتو مستقیم خورشید و با آب پاشی کنترل شده دپو به نحوی که گرما با تبخیر آب از بین رود، به سادگی و با هزینه پایین دمای بتن را به طور قابل قبولی کاهش داد. از روش های دیگر مورد استفاده می توان به پوشاندن لوله های آب، رنگ کردن تمامی لوله ها و مخازن روباز با رنگ سفید، آب پاشی قالب ها پیش از اقدام به بتن ریزی، و اقدام به بتن ریزی در عصر را نام برد.

درخصوص انتخاب نسبت های اختلاط مناسب برای کاهش تاثیر دمای بالای هوا، مقدار سیمان باید تا حد امکان کم باشد، به طوری که کل حرارت هیدراسیون پایین باشد. برای اجتناب از مشکلات کارایی، نوع و دانه بندی مصالح سنگی باید به گونه ای انتخاب شود که از نرخ های بالا جذب آب اجتناب شده و مخلوط به اندازه کافی چسبنده باشد. همچنین وجود ناخالصی هایی از قبیل سولفات ها نه تنها همواره نامطلوب است، بلکه در این مورد خاص نیز می تواند سبب گیرش آنی یا کاذب شوند.

برای کاهش افت کارایی و همچنین افزایش زمان گیرش می توان از یک ماده افزودنی کندگیرکننده استفاده کرد. مزیت این ماده افزودنی جلوگیری از تشکیل درزهای سرد در لایه های بتن ریزی متوالی می باشد. ممکن است، برای برخی کاربردهای ویژه مقدار مصرف بالای این ماده افزودنی الزامی باشد و از سوی متخصصان مواد افزودنی توصیه شود.

 

 

تبخیر آب از مخلوط پس از بتن ریزی اجتناب ناپذیر است. اجتناب نرخ های تبخیر از kg/m2 25/0 (lb/ft2 05/0) برساعت از سطوح روباز بتنی برای حصول اطمینان از عمل آوری مناسب و جلوگیری از جمع شدگی پلاستیک الزامی است. نرخ تبخیر به دماهای هوا، دمای بتن، رطوبت نسبی هوا و سرعت باد بستگی داشته و مقدار آن را می توان از شکل 2 تخمین زد. بتن باید از نور خورشید محافظت شود، در غیر این صورت، اگر شب سردی فرا رسد، احتمال ترک خوردگی حرارتی در اثر مهار انقباض ناشی از سرد شدن و نه الزاماً از گرمای هوا وجود خواهد داشت. وسعت ترک خوردگی با اختلاف دمای بین بتن و هوای اطراف آن رابطه مستقیم دارد.

در آب و هوای خشک، خیس کردن بتن و فراهم آوردن شرایط تبخیر به خنک شدن و همین طور عمل آوری موثر بتن منجر می شود. سایر روش های عمل آوری تاثیر کمتری خواهند داشت. در صورت استفاده از غشاها یا ورقه های پلاستیکی باید رنگ آنها سفید باشد به طوری که پرتو خورشید را بازتاب دهند. سطوح بتنی بزرگ روباز از قبیل بزرگراه ها یا باندهای پرواز در برابر این نوع مشکلات حرارتی آسیب پذیری بیشتری دارند و بتن ریزی و عمل آوری چنین بتن هایی باید با دقت برنامه ریزی و اجرا شود.

 

 

 

شکل 2 تاثیر دمای هوا و بتن، رطوبت نسبی و سرعت باد بر نرخ تبخیر رطوبت سحطی از بتن

(براساس آیین نامه ACI 305.R-99).

 

3- بتن های حجیم

هنگام بتن ریزی حجم های زیاد بتن ساده (غیر مسلح) به عنوان مثال در سدهای وزنی، احتمال ترک خوردگی حرارتی به دلیل مهار انقباض هنگام کاهش دما از دمای نقطه اوج که ناشی از حرارت هیدراسیون سیمان است، وجود دارد. چنین ترک خوردگی ممکن است، چندین هفته گسترش یابد. جدا از این موضوع، خطر ترک خوردگی حرارتی در سنین اولیه بتن در مقاطع نازکتر نیز وجود دارد، مگر اینکه این مقاطع به طور مناسب آرماتورگذاری شوند.

 

ترک خوردگی حرارتی باید به وضوح از ترک خوردگی پلاستیک که در سطح یا در نزدیکی سطح بتن و در هنگامی که بتن هنوز حالت پلاستیک دارد و تبخیر سریع آب از آن اتفاق می افتد، تشخیص داده شود. همچنین این نکته را می توان اضافه کرد که خشک شدن می تواند سبب ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی شود که معمولاً کمی دیرتر از ترک خوردگی حرارتی به وجود می آیند.

زمانی که یک جرم بتنی در تماس با جو قرار دارد، به این دلیل که داخل آن داغ و سطح خارجی آن در حال انتقال حرارت به محیط است، دچار گرادیان حرارتی می شود. بنابراین در قسمت داخلی بتن که در برابر انبساط حرارتی کاملاً مقید شده است، تنش فشاری ایجاد می شود که باتنش کششی خارجی موازنه می شود.

 

اگر چه هر دو نوع تنش در اثر خزش جزئی آزاد می شوند، اما تنش کششی ممکن است به اندازه کافی برای ایجاد ترک خوردگی سطحی بزرگ باشد. مادامی که بتن شروع به سرد شدن و انقباض می کند، تنش کششی در قسمت خارجی بتن آزاد شده و هر نوع ترک سطحی بسته می شود و علاوه بر این، اینگونه ترک ها معمولاً بی ضرر هستند. از آنجا که انقباض قسمت های داخلی بیشتر از انقباض قسمت های خارجی است، کرنش در قسمت های داخلی مهار شده و برای موازنه با تنش فشاری موجود در قسمت های خارجی، در قسمت داخلی بتن تنش کششی ایجاد می شود. به دلیل بلوغ بیشتر بتن در فاز سرد شدن، کرنش آزاد شده توسط خزش در این فاز کمتر از فاز گرم شدن است. بنابراین، ممکن است، تنش کششی ایجاد شده در اثر مهار داخلی در فاز سرد شدن برای ایجاد ترک خوردگی در داخل بتن به اندازه کافی بزرگ باشد. از این رو، به منظور اجتناب از ترک خوردگی الزامی است که اختلاف یا گرادیان دما در بتن محدود شود.

از طرف دیگر، زمانی که کل حجم بتن در برابر هوای خازج یا زمین عایق می شود، به گونه ای که دما در کل جرم بتن یکنواخت باشد، ترک خوردگی تنها در صورتی اتفاق خواهد افتاد که انقباض کل یا بخش خارجی بتن طی دوره سرد شدن مهار شود. به نوع مهارشدگی، مهار خارجی می گویند و برای اجتناب از ترک خوردگی ناشی از آن الزامی است که اختلاف بین دمای نقطه اوج بتن و دمای محیط و یا مهارشدگی به حداقل ممکن برسد. اختلاف قابل قبول بین دمای نقطه اوج بتن و دمای نهایی محیط باید در هنگام استفاده از مصالح سنگی شن فلینت به حدود 20 درجه سلسیوس (36 درجه فارنهایت)، هنگام استفاده از مصالح سنگی سنگ آهکی خاص به حدود 40 درجه سلسیوس (72 درجه فارنهایت) محدود گردد. اما هنگام استفاده از برخی از مصالح سنگی سبک دانه می تواند تا 130 درجه سلسیوس (234 درجه فارنهایت) نیز برسد.

برای به حداقل رساندن اختلاف یا گرادیان دما می توان از چندین روش به شرح زیر استفاده کرد:

 

الف) اجزای تشکیل دهنده مخلوط را با استفاده از هر یک از روش های ذکر شده سرد کرد، به طوری که دمای بتن تازه تا حدود 7 درجه سلسیوس (45 درجه فارنهایت) کاهش یابد. با این روش اختلاف بین دمای نقطه اوج و دمای محیط در فاز سرد شدن کاهش خواهد یافت.

ب) سطح بتن را تنها در مقاطع نازکتر از حدود 500 میلیمتر (یا 20 اینچ) با استفاده از قالب هایی که عایق بندی کمی دارند، مانند قالب های فولادی سرد کرد. در این مورد، سرد کردن سطح بتن، افزایش دمای قسمت مرکزی بتن را بدون اینکه موجب گرادیان های دمایی مضر و در نتیجه ایجاد مهار داخلی شود، کاهش می دهد.

ج) کل سطح بتن (شامل سطح فوقانی) در مقاطع بزگ تر از 500 میلیمتر (یا 20 اینچ) را با استفاده از یک ماده مناسب برای قالب بندی بتن از محیط اطراف مجزا ساخت، به طوری که گرادیان های حرارتی به حداقل مقدار خود برسد. در این حالت بتن به شرط عدم وجود مهار خارجی آزادانه منبسط و منقبض می شود.

د) اجزای تشکیل دهنده بتن به دقت انتخاب شود.

انتخاب اجزای تشکیل دهنده بتن علاوه بر دما به عوامل موثر بر ترک خوردگی نیز بستگی دارد. انتخاب مصالح سنگی مناسب می تواند به کاهش ضریب انبساط حرارتی بتن و افزایش ظرفیت کرنش کششی آن کمک کند. به عنوان مثال، بتن ساخته شده از مصالح سنگی تیزگوشه دارای ظرفیت کرنش کششی بیشتری نسبت به بتن ساخته شده از مصالح سنگی گردگوشه است. به طور مشابه، مصالح سنگی سبک ظرفیت کرنش کششی بیشتری را نسبت به مصالح سنگی با وزن معمولی نتیجه می دهند. البته این مزیت تا حدی با لزوم مقدار سیمان بیشتر در بتن ساخته شده با مصالح سنگی سبک با مقاومت و کارایی مشابه جبران می شود.

 

به طور کلی، استفاده از سیمان با حرارت زایی پایین، جایگزین کردن پوزولان، مصرف مقدار سیمان کمتر و استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب در کاهش دمای نقطه اوج مفید هستند. انتخاب نوع سیمان براساس مشخصات تولید حرارت که برافزایش دما تاثیر می گذارد، یعنی نرخی که در آن حرارت تولید می شود و همچنین حرارت کل، صورت می گیرد. البته هرچه مقدار سیمان در واحد حجم بتن بیشتر باشد، میزان حرارت کل بیشتر خواهد بود. در مقاطع کوچک، نرخ افزایش حرارت باتوجه به میزان حرارت تولید شده اهمیت قابل توجهی پیدا می کند، زیرا حرارت به آهستگی پخش می شود، درحالی که در مقاطع حجیم افزایش حرارت به دلیل خود عایق بندی، بیشتر به حرارت کل تولید شده بستگی دارد.

 

بنابراین می توان مشاهده نمود که افزایش حرارت به یک سری از عوامل از قبیل نوع و مقدار سیمان (یا به بیان دقیقتر به نوع و مقدار تمامی مواد سیمانی)، اندازه مقطع، مشخصات عایق بندی قالب و دمای بتن ریزی بستگی دارد. باتوجه به مورد آخر می توان به این نکته اشاره کرد که دمای بالاتر در زمان بتن ریزی موجب هیدراسیون سریعتر سیمان و افزایش دمای بیشتر می شود.

در عمل، مخلوطی از سیمان پرتلند ضدسولفات (نوع V) و سرباره آسیاب شده کوره آهن گدازی کمترین افزایش دما را ایجاد می کنند. بهترین ترکیب بعدی، مخلوط سیمان پرتلند معمولی (نوع I) و سرباره و پس از آن جایگزین کردن سیمان پرتلند با خاکستر بادی (PFA) است. در مقاطع بتنی حجیم، مقدار مواد سیمانی یعنی سیمان به اضافه سرباره یا خاکستر بادی، بیش از آنکه براساس مقاومت فشاری مشخصه 28 روزه، که نیازی نیست بیش از MPa 14 (psi 2000) باشد، انتخاب شود؛ تحت تاثیر ملزومات نفوذناپذیری و دوام (حداکثر نسبت آب به سیمان) قرار دارد. به هر حال، در بتن سازه ای مسلح ممکن است، مقاومت اولیه بالاتر یک معیار بحرانی به حساب آید، به طوری که ممکن است، از سیمان پرتلند معمولی (نوع I) تنها و در مقادیر بالا استفاده شود. بنابراین پذیرفتن روش های جایگزین دیگر برای به حداقل رساندن اثرات موثر افزایش دما الزامی است.

 

قبلاً به اختلاف دماهای قابل قبول اشاره کردیم. اگر چه اختلاف دما در یک حالت معین با علم به مشخصات دمایی بتن و عایق گرمایی آن قابل محاسبه است، اما در عمل، دما باید در نقطه های مختلف با یک ترموکوپل اندازه گیری شود. آنگاه این امکان وجود خواهد داشت که عایق بندی بتن به نحوی اصلاح شود که اختلاف های دمایی محدود شوند. عایق بندی باید با افت حرارت به وسیله تبخیر و همین طور انتقال و تابش کنترل شود. در ابتدای کار باید از یک غشای پلاستیکی یا ترکیبات عمل آوری استفاده کرد، درحالی که یک تخته صاف، بتن را در مقابل سایر حالت های افت حرارت عایق خواهد کرد. لحاف های با روکش پلاستیکی در تمامی موارد مفید هستند.

زمان باز کردن قالب از نقطه نظر به حداقل رساندن اختلاف های دمایی حائز اهمیت می باشد. باز کردن زودهنگام قالب در مقاطع نازک، کمتر از 500 میلیمتر (200)، امکان سرد شدن سریعتر را به سطح بتن می دهد. به هرحال، عایق بندی در مقاطع حجیم منفرد باید تا هنگامی که کل مقطع به اندازه کافی خنک شد، در جای خود باقی بماند، به طوری که هنگام باز شدن قالب به طور کامل، افت دمای سطحی بیش از مقدار ارائه شده به عنوان مثال 10 درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) برای بتن ساخته شده با مصالح سنگی شن فلینت نباشد. دلیل مقدار کمتر برای اختلاف دماهای قابل قبول این است که هنگامی که عایق بندی برداشته می شود، خنک شدن سریعتر اتفاق می افتد، طوری که خزش نمی تواند به افزایش ظرفیت کرنش کششی بتن کمک کند. به این دلیل ممکن است، قالب بندی و عایق بندی مقاطع بزرگ تا دو هفته پیش از اینکه بتن تا حد دمای مطمئن سرد شود، در جای خود باقی بماند. به هر حال، این روش در صورتی که مقطع در معرض مهار خارجی قرار بگیرد، از ترک خوردگی جلوگیری نمی کند و باید سایر روش های چاره ساز دیگر نیز مورد بررسی قرار گیرند. این روش ها شامل توالی ساخت و فراهم نمودن درزهای حرکتی هستند.

4- بتن ریزی در آب و هوای سرد

مشکلات بتن ریزی در آب و هوای سرد برخاسته از عمل یخ بندان بر بتن تازه است. اگر بتنی که هنوز گیرش نیافته است، یخ بزند، آب اختلاط به یخ تبدیل شده و حجم کلی بتن افزایش می یابد. ازآنجا که در شرایط موجود آبی برای واکنش های شیمیایی وجود ندارد، گیرش و سخت شدن بتن به تاخیر می افتد و در نتیجه مقداری از خمیر سیمان در اثر تشکیل یخ گسیخته می شود. زمانی که این یخ در سنین بعدی ذوب می شود، بتن در شرایط منبسط شده، گیرش یافته و سخت خواهد شد، به طوری که بتن حاوی حجم بالایی از منافذ خواهد بود و در نتیجه مقاومت آن کاهش خواهد یافت.

 

امکان ویبره کردن مجدد بتن در لحظه ذوب شدن یخ و در نتیجه تراکم مجدد آن وجود دارد، اما به طور کلی، چنین روشی به دلیل اینکه تعیین دقیق زمان شروع گیرش در بتن مشکل است، توصیه نمی شود.

در صورتی که ذوب شدن یخ بعد از گیرش بتن و پیش از اینکه مقاومت بتن به حد قابل قبولی برسد، اتفاق بیفتد، انبساط همراه با تشکیل یخ سبب گسیختگی و افت غیرقابل بازگشت مقاومت می شود. به هر حال، در صورتی که بتن بتواند پیش از یخ زدن به یک مقاومت کافی برسد، می تواند در برابر فشارهای داخلی تولید شده به وسیله تشکیل یخ حاصل از آب اختلاط باقی مانده، مقاومت کند. در این مرحله مقدار یخ تشکیل شده، کم است، زیرا مقداری از آب اختلاط بتن در فرآیند هیدراسیون سیمان ترکیب شده و مقداری نیز در حفره های ژلی کوچک قرار گرفته که قادر به یخ زدن نیستند. متاسفانه تعیین سنی که درآن بتن به اندازه کافی برای پایداری در برابر یخ زدن مقاوم است، ساده نیست. البته تعدادی داده های سرانگشتی موجود هستند. به طور کلی، هیدراسیون پیشرفته سیمان و مقاومت های بیشتر بتن آسیب پذیری در برابر عمل یخ بندان را کاهش می دهند.

 

علاوه براینکه بتن باید در سنین اولیه در برابر عمل یخ بندان محافظت شود، همچنین باید در زمان خدمت دهی در برابر چرخه های بعدی یخ زدن و ذوب شدن، در صورت وقوع، پایدار است. در اینجا، تنها به جلوگیری از یخ زدن بتن تازه و محافظت آن طی هیدراسیون اولیه می پردازیم. برای حصول این امر باید اطمینان حاصل کرد که دمای بتن ریزی به اندازه کافی برای جلوگیری از یخ زدن آب اختلاط بالا بوده و بتن از نظر دمایی برای مدت زمان کافی تا رسیدن به مقاومت مناسب محافظت شده است. جدول 1.9 دماهای حداقل توصیه شده برای بتن ریزی را به ازای دماهای مختلف هوا و اندازه های متفاوت مقطع در زمان بتن ریزی در آب و هوای سرد ارائه می دهد. می توان مشاهده کرد که دماهای قابل قبول حداقل برای بتن به عنوان دماهای بتن ریزی و نگهداری برای مقاطع بزرگ تر به دلیل افت حرارتی کمتر، پایین تر خواهد بود. از همان جدول می توان متوجه شد، هنگامی که دمای هوا زیر 5 درجه سلسیوس (40 درجه فارنهایت) است، بتن باید به دلیل افت های حرارتی که طی حمل و بتن ریزی اتفاق می افتد، در دماهای بالاتر مخلوط شود. علاوه بر این، باید اطمینان حاصل کرد که بتن تازه در برابر سطح یخ زده ریخته نشده باشد. علاوه بر این برای اجتناب از احتمال ترک خوردگی حرارتی در 24 ساعت اول پس از اتمام دوره محافظت و هنگامی که بتن تا دمای محیط اطراف سرد می شود نباید حداکثر افت مجاز دما طی این 24 ساعت از مقادیر ارائه شده در جدول 1 بیشتر باشد.

جدول 1.9 دماهای توصیه شده بتن برای بتن ریزی در آب و هوای سرد.

دمای هوا	حداقل ابعاد مقطع
	کوچکتر از mm 300 (in 12)	300 تا mm 900 (12 تا in 36)	900 تا mm 1800 (36 تا in 72)	بالاتر از mm 1800 (in 72)
	حداقل دمای بتن هنگام ریختن و نگهداری
	(°F 55) °C 10	(°F 50) °C 10	(°F 45) °C 7	(°F 55) °C 13
	حداقل دمای بتن هنگام اختلاط برای دمای هوا
بالای (°F 30) °C 1- 18- تا (0 تا °F30) °C 1- زیر (°F 0) °C 18-	(°F 60) °C 16 (°F 65) °C 18 (°F 70) °C 21	(°F 55) °C 13 (°F 60) °C 16 (°F 65) °C 18	(°F 50) °C 10 (°F 55) °C 13 (°F 60) °C 16	(°F 45) °C 7 (°F 50) °C 10 (°F 55) °C 13
	حداکثر افت دمای مجاز در 24 ساعت اول پس از پایان محافظت
	°C 28 (°F 50)	°C 22 (°F 40)	°C 17 (°F 30)	°C 11 (°F 20)

 

جدول 2 زمان های محافظت توصیه شده برای بتن ریزی در آب و هوای سرد (با استفاده از بتن هوازایی شده).

نوع سیمان، ماده افزودنی، مقدار سیمان	زمان نگهداری متناسب با سطح اطمینان مقاومت (روز) برای گروه خدمت دهی
	بدون بار، در معرض شرایط محیطی	بدون بار، در معرض شرایط محیطی	با بار جزئی، در معرض شرایط محیطی	با بار کامل، در معرض شرایط محیطی
سیمان معمولی (نوع I)، اصلاح شده (نوع II)   سیمان تندگیر (نوع III) یا تسریع کننده یا kg/m360 (lb/yd3 100) سیمان اضافی	2     1	3     2	6     4	جدول 3.9 را ببینید     جدول 3.9 را ببینید

 

 

ممکن است به این نکته توجه شود که بتن ساخته شده از مصالح سنگی سبک حرارت بیشتری را نگه می دارند، به طوری که می توان از دماهای حداقل کمتری در زمان بتن ریزی یا نگهداری بتن بهره برد.

مدت زمان محافظت پیوسته برای بتن حباب هوازایی شده ساخته شده با مصالح سنگی سبک که در دماهای توصیه شده در جدول 1 بتن ریزی و نگهداری شده اند، در جدول 2 نشان داده شده است. البته باید در جاهایی که احتمال وقوع یخ زدن و ذوب شدن در دوره خدمت دهی بتن وجود دارد، از بتن هوازایی شده استفاده شود، اما در صورتی که الزاماً باید در ساخت از بتن بدون حباب هوا استفاده کرد، زمان های محافظت نشان داده شده در جدول 2 باید حداقل دو برابر شوند، زیرا چنین بتنی، به خصوص در وضعیت اشباع، بیشتر در برابر صدمه یخ بندان آسیب پذیر است. دوره های زمانی محافظت نشان داده شده در جدول 2 به نوع و مقدار سیمان، استفاده یا عدم استفاده از تسریع کننده و شرایط خدمت دهی بستگی دارد. زمان های محافظت باید این اطمینان را ایجاد کنند که از صدمه یخ بندان در سنین اولیه و مسائل دوامی در سنین بعدی اجتناب خواهد شد.

 

 

دوره های زمانی برای مواردی که نسبت بالایی از مقاومت طراحی بتن سازه ای باید پیش از قالب برداری و شمع گذاری ایمن کسب شود، در جدول 3 ارائه شده است. این مقادیر به طور متداول برای مقاومت 28 روزه 21 تا MPa 34 (3000 تا psi 5000) ارائه شده اند. مقادیر متناظر برای دوره های محافظت در سایر شرایط خدمت دهی و انواع دیگر باید از رابطه مقاومت از پیش تعیین شده – بلوغ بتن استنباط شود.

از جدول های 2 و 3 چنین به نظر می رسد که برای حصول نرخ های بالای گسترش حرارت (و در نتیجه افزایش دمای اولیه) باید از سیمان پرتلند زودگیرکننده بتن (نوع III) یا ماده افزودنی تندگیرکننده و ترجیحاً از یک مخلوط پرعیار دارای نسبت آب به سیمان کم استفاده شود.

قبلاً به حداقل دمای لازم بتن در زمان بتن ریزی اساره شد. هدف رسیدن به دمایی بین 7 تا 21 درجه سلسیوس (45 تا 70 درجه فارنهایت) می باشد. تجاوز از دمای بالا می تواند منجر به تاثیر نامطلوب برمقاومت بلند مدت گردد. دمای بتن در زمان بتن ریزی تابعی از دمای اجزای تشکیل دهنده مخلوط است و می توان آن را با معادله 1 محاسبه کرد. در صورت لزوم می توان اجزای تشکیل دهنده بتن را گرم کرد.

 

جدول 3 زمان های محافظت توصیه شده برای بتن بارگذاری شده امل در آب و هوای سرد.

نوع سیمان	دوره نگهداری (روز)
	درصد مقاومت 28 روزه
	50	65	85	95
سیمان پرتلند معمولی (نوع I) سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II) سیمان پرتلند تندگیر (نوع III)	برای دمای بتن (°F 50) °C 10
	6 9 3	11 14 5	21 28 16	29 35 26
	برای دمای بتن (°F 70) °C 21
سیمان پرتلند معمولی (نوع I) سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II) سیمان پرتلند تندگیر (نوع III)	4 6 3	8 10 4	16 18 12	23 24 20

 

از مطالب ذکر شده در بخش بتن ریزی در آب و هوای گرم چنین برداشت می شود که گرم کردن آب ساده تر و موثرتر می باشد، اما تجاوز از دمای 60 تا 80 درجه سلسیوس (140 تا 180 درجه فارنهایت) از آنجا که ممکن است، منجر به گیرش آنی سیمان شود، نامطلوب خواهد بود. این موضوع ناشی از اختلاف دمای بین آب و سیمان است. همچنین جلوگیری از تماس مستقیم سیمان با آب داغ از آنجا که می تواند منجر به انباشتگی سیمان (گلوله های سیمان) شود، حائز اهمیت است و به این دلیل ترتیب ریختن مواد به درون مخلوط کن باید دارای نظم مناسبی باشد.

در صورتی که گرم کردن آب، دمای بتن را به اندازه کافی بالا نبرد، می توان مصالح سنگی را به طور غیرمستقیم یعنی با جریان بخار درون لوله های مارپیچ تا حدود 52 درجه سلسیوس (125 درجه فارنهایت) گرم کرد. گرم کردن مستقیم با بخار می تواند منجر به افزایش قابل توجه مقدار رطوبت مصالح سنگی شود. زمانی که دمای مصالح سنگی کمتر از صفر درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) است، رطوبت جذب شده در حالت منجمد قرار دارد. بنابراین، نه تنها فرآیند گرم کردن مستلزم افزایش دمای یخ از دمای مصالح سنگی Ta به صفر درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) می باشد، بلکه مستلزم تغییر حالت یخ به آب (گرمای نهان ذوب) نیز می باشد.

 

پس از بتن ریزی می توان دمای کافی برای بتن را از طریق عایق بندی بتن از جو و در صورت لزوم، با ساخت یک فضای بسته در اطراف سازه به شرط اینکه منبع حرارت درون فضای بسته باشد، تامین کرد. نحوه گرمادهی باید به گونه ای باشد که بتن سریعاً خشک نشده و دمای بخشی از آن، بیش از حد بالا نرود. همچنین منجر به غلظت بالای گاز CO2 (که می تواند سبب کربناسیون شود) در جو نشود. به دلایل ذکر شده، احتمالاً جریان بخار بهترین منبع گرما می باشد. در برخی مواقع از قالب های فولادی پوشش دار با آب داغ استفاده می شود.

دمای بتن در سازه های مهم باید به طور منظم تحت نظر باشد. در تصمیم گیری در مورد محل قرارگیری ئماسنج ها یا ترموکوپل ها باید یادآوری شود که گوشه ها و ضلع های مقاطع بتنی نسبت به عمل یخ بندان آسیب پذیر هستند. نظارت بر دمای بتن این امکان رافراهم می سازد که بتوان عایق بندی یا گرمادهی به بتن را باتوجه به شرایط محیطی از قبیل وزش بادی که دمای هوا را به طور ناگهانی کاهش می دهد و یکی از شرایط پیشروی عمل یخ بندان است، تنظیم نمود. از طرف دیگر، برف به عنوان یک عایق عمل کرده و در نتیجه یک محافظت طبیعی را به وجود می آورد.