خزش:
خزش ارتباط نزدیکی با جمع شدگی دارد و هر دو پدیده به خمیر سیمان هیدراته شده مربوط می شوند به
عنوان یک قانون کلی می توان گفت بتنی که در برابر جمع شدگی مقاومت می کند مقدار خزش کمی نیز در
آن ایجاد می شود پارامتر اصلی موثر در خزش شدت بار است البته پارامتر هایی نظیر ترکیبات بتن و
شرایط محیطی و ابعاد نمونه نیز موثر می باشد ابتدا باید فرق بین خزش اصلی که بدون تبادل رطوبتی
با محیط اطراف بوجود می آید و خزش ناشی از خشک شدن مصالح مشخص می گردد.مورد اول در اعضای
سازه ای واقعی و ضخیم بوجود می آید مورد دوم در نمونه های آزمایشگاهی کوچک (با ابعاد کمتر از 15
cm) مشاهده می شود و حداکثر خزش در المانهای سازه ای نازک را پیش بینی می کند خزش اصلی و خزش
کل حدودی هستند که مقدار خزش ایجاد شده در هر عضو که در رطوبت نسبی بین 50%و100%خشک شده
است بین آنها خواهد بود .
ارتباط بین خزش اصلی و ریز ساختار بتن :
بتن از سنگدانه و خمیر سیمان تشکیل شده است از هیدرات ذرات هیدراته نشده آب آزاد و حباب های هوا
می توان به عنوان اجزای تشکیل دهنده خمیر سیمان نام برد خزش اصلی به هیدراتها مربوط می شود (خزش
سنگدانه ها وذرات هیدراته نشده سیمان یا صفر است و یا قابل صرف نظر کردن می باشد )دلیل فیزیکی قاطع
و مشخصی در این رابطه وجود ندارد اما می توان این موضوع را به افزایش حجم هیدراتها در ریز ساختار
بتن مربوط دانست دامنه خزش اصلی بطور مستقیم در ارتباط با ذرات آب آزاد موجود در ریز ساختار بتن نیز
می باشد و در یک بتن کاملا" خشک هیچگونه خزشی بوجود نمآید در بتن های با مقاومت بالا به دلیل پایین
بودن نسبت آب به جزء سیمانی مقدار حجم هیدراتها و آب آزاد کاهش می یابد بعلاوه خشک شدگی خودبخودی
نیز اتفاق می افتد.عوامل فوق باعث کاهش خزش در این نوع بتن ها می شود
خزش تحت اثر تنشهای زیاد:
خزش ایجاد شده در بتن در دامنه ای بصورت تقریبا" خطی متناسب با تنش وارد بر آن است ین دامنه در بتن
های عادی تا 40/0 مقاومت بتن می باشد ولی در بتن های با مقاومت بالا کمی بیشتر است .در خارج از این
دامنه خزش سریعتر از تنش های وارده افزایش پیدا می کند در تنش های بیش از 75%مقاومت بتن ممکن
است سازه به دلیل پدیده خزش در دراز مدت دچار تخریب شود.
جمع شدگی و خزش ناشی از خشک شدن:
روند خشک شدن:
تحقیقاتی محدودی در رابطه با خشک شدن بتن های با مقاومت بالا انجام شده است بتن های با مقاومت بالا در
معرض جمع شدگی خودبخودی قرار دارند آب مصرف شده در عمل هیدراتاسیون نمی تواند از مصالح خارج
شود بنابراین کاهش آب در بتن با مقاومت بالای سخت شده عموما" کمتر از بتن های معولی است اما صفر
نمی باشد برای ادامه پدیده خشک شدن باید رطوبت محیط کمتر از رطوبت نمونه باشد در بتن های با مقاومت
بالای دارای میکروسیلیس رطوبت داخلی زیر 80% است بنابراین اگر چنین بتنی در معرض شرایط محیطی
با رطوبت نسبی بیش از 80% قرار گیرد هیچگونه جمع شدگی ناشی از خشک شدن در آن اتفاق نمی افتد در
بتن های با مقاومت بالا ساختار سوراخ بسیار ریز می باشد این موضوع بدلیل ریز بودن خلل وفرج موجود
در خمیر و حضور افزودنیهای سیمانی است این موضوع باعث نفوذ پذیری با گاز خیلی کم می گردد.
بنایراین انتظار می رود که جمع شدگی جنبشی خیلی آهسته انجام شود برای کنترل این فرضیات روند خشک
شدن بتن های معمولی و بتن های با مقاومت بالای دارای میکروسیلیس مورد مطالعه قرار گرفته اند دو روش
مختلف برای عمل آوری نمونه های استوانه ای به قطر mm 60 بکار رفته است در روش اول نمونه ها پس
از 24 ساعت در محیطی با رطوبت نسبی 50%و دمای 20درجه قرار گرفته اند و روش دوم آنها 28 روز
در شرایط آببند نگهداری شده اند و پس از آن در محیطی شبیه حالت قبلی خشک گردیده اند .
در عمل آوریبه روش دوم هیدراتاسیون پوشش کاملتر است بنابراین خشک شدگی جنبشی در آن آهسته تر اتفاق
می افتد در بتن های با مقاومت خیلی بالا بعد از 4 سال حدود cm3 از آن خشک می شود ولی در بتن های
معمولی پس از این مدت تعادل کامل با محیط اطراف برقرار می شود در برون یابی بلند مدت مثلا" برای 50
یا 100 سال تخمین مقدار آب موجود در بتن های با مقاومت خیلی بالا ساده نیست یک فرضیه محافظه کارانه
این است که در طی این مدت تمام نمونه مانند پوشش آن خشک می شود اما با توجه به این که واکنش های
هیدراتاسیون بعد از 28 روز نیز ادامه پیدا می کند و مقاومت بتن به مرور بالا می رود این نظریه می تواند
درست نباشد.
جمع شدگی ناشی از خشک شدن:
اطلاعات بسیار کمی در رابطه با جمع شدگی ناشی ا زخشک شدن در بتن های با مقاومت بالا وجود دارد .
اکثر آزمایشها بر روی نمونه های در حال خشک شدن انجام شده است و به موزات آنها نمونه های نگهداری
شده در شرایط آببند وجود نداشته اند پس نمیتوان بخش مربوط به خشک شدگی خودبخودی را از آن جدا نمود
از این گذشته پیشنهاد مدلهای ریاضی برای برون یابی نیز بسیار مشکل است چرا که سرعت پدیده خشک شدن
در این نمونه ها بسیار بسیارکند است .موارد ارائه شده در این قسمت مربوط به کرنش های اندازه گیری شده
در مدت زمان محدود بر نمونه های کوچک می باشد با اندازه گیری کرنش ناشی از جمع شدگی سطحی در یک
ستون ساخته شده از بتن با مقاومت بالا و مقایسه آن با نتایج بدست آمده از نمونه های نگه داری شده در
شرایط آزمایشگاهی می توان گفت که کرنشهای ناشی از جمع شدگی سطحی در شرایط کارگاهی به مقدار
قابل ملاحظه ای کمتر است .اطلاعات متفاوتی در رابطه با جمع شدگی ناشی از خشک شدن در بتن های دارای
فوق روان کننده ها وجود دارد بتن روان برای رسیدن به مقاومتی مشخص احتمالا" سیمان بیشتری نیاز دارند
و بنابراین مقدار بیشتری جمع شدگی از خود نشان می دهد استفاده از فوق روان کننده برای کاهش آب
مصرفی می تواند در اکثر حالات باعث کاهش جمع شدگی نیز گردد. نتایج یکسری از آزمایشها نشان داده اند
که فوق روان کننده نفتالین در نمونه های دارایmm /kg 600-500 سیمان باعث کاهش جمع شدگی میگردد.
اما پس از یک سال نگه داری در آب این مواد باعث افزایش تورم می گردد وجود فوق روان کننده ها باعث
میشود که مقدار تورم بتن تقریبا"به اندازه 50%افزایش یابد.بعلت اینکه تورم با افزایش مقدار سیمان زیاد
میشود میتوان افزایش تورم در بتن های دارای فوق روان کننده را به دلیل افزایش خمیر سیمان هیدراته شده
که باعث افزایش سریع مقاومت در سنین اولیه میشود دانست نظریه دیگر این است که مواد افزودنی ساختار
خمیر را اصلاح میکنند بطوریکه قابلیت تورم آن افزایش می یابد مقدار جمع شدگی ناشی از خشک شدن در
بتن های دارای میکروسیلیس کمتر یا مساوی مقدار فوق در بتن های دارای خاکستر بادی است .همچنین
تحقیقات نشان داده است که برای انجام واکنشهای پوزولانی کامل خاکستر بادی لازم است که عمل آوری
در آب انجام شود گزارش ها نشان می دهد که جمع شدگی در بتن هایی که دارای مقدار متناسبی خاکستر
بادی می باشد قابل مقایسه با بتن هایی است که از سیمان پرتلند ساخته شده اند.مقدار جمع شدگی دراز مدت
برای بتن های ضعیف در مقایسه با بتن های با مقاومت متوسط و بالا بیشتر است همچنین در بتن های با
مقاومت کم ومتوسط تاثیر سنگدانه ها در مقایسه با نسبت آب به سیمان دارای اهمیت کمتری است .
در 5 مخلوط دارای مقاومت فشاری 28 روزه بین 60تا64 مگاپاسکال تغییر شکل ناشی از جمع شدگی به
صورت معکوس با مدت زمان عمل آوری مرطوب متناسب است و با فازایش طول دوره عمل آوری
مقدار جمع شدگی کاهش می یابد.همچنین نتیجه شده است که در بتن های دارای خمیر سیمان کمتر و سنگدانه
بزرگتر مقدار جمع شدگی کمتر است هچنین استفاده از فوق روان کننده ها تاثیر زیادی رو ی تغییر شکل
ناشی از جمع شدگی نداشته است تغییر شکل های ناشی از جمع شدگی مشاهده شده در بتن های با مقاومت
بالاتر (83 تا 136 مگاپاسکال )با پیش بینی ارائه شده توسط آیین نامه CEB مقایسه شده اند نتایج حاصله
نشان می دهند که تغییر شکل ناشی از جمع شدگی در بتن های با مقاومت بالاتر خیلی سریعتر از آنچه که
CEB پیش بینی می کند اتفاق می افتد.تحقیقاتی بر روی 7 مخلوط بتن با مقاومت بالا انجام گرفته است و
خصوصیات مربوط به جمع شدگی ناشی از خشک شدن آنها مورد بررسی قرا ر گرفته است
خزش ناشی از خشک شدن :
در رابطه با اصول فیزیکی و شیمیایی پدیده خزش ناشی از خشک شدن هیچگونه توافقی وجود ندارد بر طبق
نظریه بازانت و چرن افزایش کرنش ذاتی در اثر خشک شدن در بتن هایی که به آنها بار وارد می شود بیشتر
است بنابراین خزش ناشی از خشک شدن بدون بار خارجی کمتری را می توان انتظار داشت نظریه دیگر
محققین این است که خزش ناشی از خشک شدن اصولا" به اثر سازه ای مربوط می شود خشک شدگی غیر
یکنواخت باعث ایجاد ترکهای سطحی می شود و در نتیجه مقداری از تنش های خودبخودی آزاد می شوند .
و بنابراین با کاهش تغییر شکل به دلیل خشک شدگی خودبخودی مواجه می شویم خواص بتن را میتوان با
توجه به نسبت آب به سیمان و نوع و مقدار سنگدانه ها و سیمان پیش بینی نمود بنابراین شبیه جمع شدگی
افزایش نسبت آب به سیمان و مقدار سیمان در حالت کلی باعث افزایش خزش می شود .همچنین سنگدانه ها
اثر مقید کننده دارند و افزایش آنها باعث کاهش خزش می گردد آزمایشهای مختلف نشان داده اند که تغییر
شکلهای ناشی از خزش متناسب با تنشهای اعمال شده در سطوح پایین تنش می باشد حد بالای این تناسب
بین 2/0تا5/0 مقاومت فشاری است وجود این حد می تواند بدلیل توسعه ترکهای ریز در تنشهای بین 40تا
45%مقاومت بتن باشد .
اطلاعات بسیار کمی در رابطه با خزش بت های دارای میکروسیلیس وجود دارد در یکی از مطالعات آزمایش
خزش روی بتنی که 25%از وزن سیمان آن توسط میکروسیلیس جایگزین شده بودانجام گرفته است فوق روان
کننده مصرفی از نوع نفتالین بود نتایج نشان داده اند که تغییر شکل کل در شرایط خشک کاهش می یابد ولی
کاهش زیادی در خزش اصلی ایجادنمی شود نتایج مطالعات بر روی بتن های داری خاکستر بادی نشان می
دهد که خزش در نمونه های آب بندی شده بین 30-0%کاهش می یابد البته در کلیه نمونه ها مقدار ثابتی از
خاکستر بادی جایگزین سیمان پرتلند می شود ولی در نمونه های آب بندی شده اساسا" مقدار آب کمتری
مصرف میگردد اما مخلوط های دارای خاکستر بادی در شرایط خشک نسبت به مخلوط های کنترل دارای
مقاومت 28 روزه یکسان خزش بیشتری از خود نشان می دهند این موضوع به دلیل سرعت افزایش مقاومت
اولیه کمتر این نمونه ها به همراه خشک شدن سریع آنها در مقایسه با روشهای آزمایش استاندارد است خزش
در بتن های دارای فوق روان کننده از نوع ملامین 10%بیشتر از بتن های کنترل گزارش شده است یکسری
آزمایشهای یکساله نشان داده اند که مخلوطهای دارای kg/mm 500 سیمان وفوق روان کننده از نوع نفتالین
دارای خزشی برابر با بتن های کنترل است اما مخلوط های دارای kg/mm 600 سیمان و همان فوق روان
کننده خزش بیشتری را نسبت به بتن مبنا از خود نشان می دهند بتن روان برای رسیدن به یک مقاومت داده
شده احتمالا" نیاز به سیمان بیشتری دارد و خزش کمتری از خود نشان می دهد این موضوع در حالی است
که خزش جبرانی و خزش جبرانی ثانویه در تغییر شکل های الاستیک قابل مقایسه با بتن کنترل است .
در یکی از مطالعات اخیر خزش ویژه در پنج نوع بتن با مقاومت بالا برای 400 روز مورد بررسی قرار
گرفته است نتایج نشان داده اند که اختلاف زیادی بین خزش در بتن های دارای میکروسیلیس و بتن های دارای
خاکستر بادی وجود ندارد تغییرشکل ناشی از خزش در بتن های با مقاومت بالا بسیار سریعتر از آنچه توسط
آیین نامه CEB پیش بینی می شود اتفاق می افتد تاثیر نسبتهای اختلاط در مقدار خزش در یکی از مطالعات
مورد بررسی قرار گرفته است در این تحقیق پنج مخلوط با مقاومت 28 روزه بین 60تا64 مگاپاسکال مورد
بررسی قرارگرفته اند نتایج نشان داده اند که در بتن های با خمیر سیمان کمتر و اندازه سنگدانه های بزرگتر
مقدار خزش کمتر است همچنین ثابت شد که استفاده از فوق روان کننده ها تاثیر زیادی روی مقدار خزش
ندارد آزمایشات خزش در قطعات کششی که تحت تاثیر 35% مقاومت نهایی کوتاه مدتشان قرار گرفته بودند
نشان داد که خزش ویژه با افزایش نسبت آب به سیمان و کاهش نسبت سنگدانه به سیمان افزایش می یابد این
موارد شبیه نتایج خزش در اعضای فشاری می باشد و سطوح خزش ویژه یکسانند .خزش در نمونه های آب
بندی شده کمتر از نمونه های عمل آمده در آب بود همچنین خزش کششی عموما" با جمع شدگی و تورم
همزمان افزایش می یابد این تاثیرات در اعضای فشاری نیز وجود دارد . در بتن های با مقاومت بالای دارای
میکروسیلیس خزش ناشی از خشک شدن در نمونه های استوانه ای به قطر mm 110 کم است و در نمونه
–ی به قطر mm160 بسیار ناچیز می باشد در بتن های با مقاومت بالای بدون میکروسیلیس اثرات ناشی از
خشک شدن وجود دارند اما نسبت به بتن های معمولی کمتر است همانند جمع شدگی ناشی از خشک شدن در
اینجا نیز اطلاعات بسیار اندک است و پدیده خزش بسیار کند پیش میرود به همین دلیل مدلهای ریاضی جامعی
در این زمینه ارئه نشده است که بتوانند برای نسبت های اختلاط و نمونه های با ابعاد متفاوت و شرایط
محیطی گوناگون کاربرد داشته است خزش اصلی و خزش کلی در چند مخلوط با مقاومت بالا را نشان می دهد
همانطور که انتظار میرود مشاهده می گردد که با افزایش مقاومت بتن خزش ناشی از خشک شدن کاهش می
یابد (با سخت تر شدن بتن پدیده خشک شدن کندتر می شود )لازم به ذکر است که مقاومت فشاری تنها مشخصه
کنترل کننده خزش در بتن های با مقاومت نیست اطلاعات چندانی در مورد ارتباط بین طرح اختلاط و خزش
در بتن های با مقاومت بالا وجود ندارد و در این زمینه نیاز به انجام تحقیقات بیشتری است.
خواص حرارتی :
مسائل حرارتی بتن در شازه هایی که محیط آنها تغییرات درجه حرارت ایجاد می کند اهمیت پیدا می کند .
خواص حرارتی در بتن نسبت به سایر مواد پیچیده تر است چراکه هم بتن ماده ای مختلط است و اجزای آن
خواص حرارتی متفاوتی دارد و هم این خواص به مقدار رطوبت و خلل وفرج بتن بستگی دارد.
اطلاعات موجود در زمینه مسائل حرارتی بتنن های توانمند محدود است اگرچه خواص حرارتی بتن های با
مقاومت بالا در همان محدوده بتن های معمولی قرار می گیرد از جمله این خواص می توان به حرارت ویژه
قابلیت انتشار قابلیت هدایتی و ضریب انبساط حرارتی اشاره کرد. در نمونه های تحت تاثیر فشار محوری
3 روش زیر را می توان برای مطالعه تاثیر درجه حرارت بالا و زود گذر روی تنش و کرنش بتن به کار برد
1-به نمونه هایی که در آنها هیچگونه تنش اولیه ای وجود ندارد گرما داده می شود تا به درجه حرارت مورد
نظر برسد سپس آنها را تا مرحله گسیختگی بار گذاری می کنند
2-نمونه هایی که در آنها به اندازه در صدی از مقاومت فشاریشان تنش ایجاد شده است را گرم می کنند پس از
رسیدن به درجه حرارت مورد نظر آنها را تا مرحله شکست بار گذاری می کنند.
3-ابتدا به نمونه هایی که تح اثر هیچگونه باری قرار نگرقته اند حرارت داده می شود سپس آنها را تا درجه
حرارت محیط سرد کرده و تا مرحله گسیختگی بار گذاری می کنند برای بتن های معمولی و تحت تاثیر درجه
حرارت بیش از 450 درجه سانتیگراد در روش سوم به دلیل از بین رفتن پیوستگی بین سنگدانه و خمیر
سیمان با کاهش شدید مقاومت موجه می شویم اگر به بتنی که تحت تاثیر تنش است حرارت داده شود وجود
تنشهای فشاری باعث به تاخیر افتادن گسترش ترکها می گردد و در نتیجه کاهش مقاومت کمتری داریم.
رطوبت موجود در نمونه ها در زمان آزمایش اثر بسیار زیادی روی مقاومت آنها در در جه حرارت
موردنظر دارد آزمایشهای انجام شده روی نمونه های آب بندی شده و آب بندی نشده نشان می دهند که در
صورتیکه رطوبت بتواند از نمونه خارج شودبه مقاومت های بالا تری می رسیم .
در یک درجه حرارت معین با افزایش تنش اولیه در بتن های معمولی مقادیر مقاومت نهایی و کرنش نهایی
نمونه ها کاهش می یابد.اخیرا" مطالعاتی دراین زمینه بر روی بتن هایی با مقاومت بین 31تا89مگاپاسکال
انجام شده است درجه حرارت نمونه ها بین 23و800درجه سانتیگراد بوده است وجود تنش در اعضای سازه
های واقعی توسط بارگذاری اولیه روی نمونه ها قبل از گرم کردن شبیه سازی می شوند. در دمای بین 100و
300 درجه سانتیگراد مقاومت فشاری بتن های با مقاو.مت بالابین 15%تا 20%کاهش می یابد.با افزایش
مقاومت از دست دادن مقاومت در درجه حرارت بالا نیز افزایش می یابد در درجه حرارت های بیش از 400
درجه سانتیگراد بتن های با مقاومت بالا بصورت افزایشی مقاومت خود را از دست داده اند و در 800 درجه
سانتیگراد به حدود 30% مقاومتشان در دمای آزمایشگاه می رسند این تحقیق همچنین نشان می دهد که هیچ
یک از نمونه هایی که بار گذاری اولیه شده اند قادر نبوده اند که بارهای وارده را در دمای بیش از 700 درجه
سانتیگراد تحمل کنند حودو یک سوم این نمونه ها در حالتیکه تحت اثر بار گذاری ثابت حرارت داده می شدند
در دمای بین320 تا360درجه سانتیگراد به صورت انفجاری شکستند تغییرات مدول الاستیسیته بین 5تا15% کاهش می یابد این موضوع هم در بتن های معمولی و هم در بتن های با مقاومت بالا
صادق است در دمای 800 درجه سانتیگراد مدول الاستیسیته برای هر دو نوع بتن بین 20%تا25%مقدار
فوق در درجه حرارت آزمایشگاه می باشد.مطالعات دیگری بر روی رفتار 3 نوع بتن با مقاومت بالا که
دارای مواد سیمانی مختلفی بودند انجام گرفته است مواد سیمانی مصرفی از نوع سیمان معمولی میکروسیلیس
و خاکستر بادی گروه F به همراه فوق روان کننده ها بوده اند در این تحقیق خواص مکانیکی بتن در دماهای
بالا مورد مطالعه قرار گرفته است البته به تغییرات فیزیکی و شیمیایی آنها نیز در اثر افزایش دما توجه شده
است خواص مکانیکی در درجه حرارت بالا با تعیین ارتباط تنش و کرنش در آن دما مشخص گردیده است .
احتمال خرد شدن بتن در درجه حرارت بالا توسط نمونه های کوچک اولیه بررسی شده است هر 3 نوع بتن
با مقاومت بالا رفتاری مشابه از خود نشان دادند.در دمای بین 100تا350 درجه سانتیگراد تمام نومنه ها
کاهش مقاومت شدیدی داشتند علت این موضوع ارتباط بین شکست خمیر سیمان و درجه حرارت است این
مسئله در بتن های با مقاومت بالا جدی تر از بتن های معمولی است چرا که خمیر سیمان بتن های با مقاومت
بالا باید بارهای بیشتری را تحمل کنند و در واقع تنش های بیشتری در محل اتصال سنگدانه و خمیر آنها
بوجود می آید بنابراین احتمال خرد شدن و شکست بتن در سازه هایی که در معرض آتش قرار دارند زیاد
است کلا" می توان گفت که بتن های ساخته شده و عمل آمده در درجه حرارت پایین دارای نرخ افزایش
مقاومت به مراتب کمتری نسبت به بتن های ساخته شده در شرایط متعارف می باشند مطالعاتی بر روی
خواص مکانیکی بتن های با مقاومت بالا در درجه حرارت بین 70-و20+ درجه سانتیگراد انجام شده است
نتایج آزمایشها نشان می دهند که به کاهش دما مقادیر مقاومت کششی و فشاری مدول الاستیسیته و ضریب
پواسن افزایش می یابد ضریب مقاومت چسبندگی در درجه حرارت پایین عموما"در بارگذاری دوره ای
برگشتی بیشتر از بارگذاری های یکنواخت و یا بارگذاری های دوره ای تکراری است نرخ افزایش مقاومت
کششی و فشاری مدول الاستیسیته مقاومت چسبندگی محلی و ضریب پواسن در بتن های با مقاومت بالایی که
در معرض درجه حرارت پایین قرار گرفته اند (10-و30-و50-و70- درجه سانتیگراد)نسبت به بتن های
معمولی کندتر است .
اثرات سازه ای :مطالعات موردی پل پیش تنیده فرانسوی:
برای بدست آوردن اطلاعات بیشتر در مورد بهره دهی بتن های با مقاومت بالا و کاربرد آنها در سازه های
پیش تنیده ساخت پل بتنی جیگنی فرانسه (1989-1988)با یکسری کارهای آزمایشگاهی و کنترلهای کارگاه
بویژه با اثرات حرارت هیدراتاسیون و جمع شدگی وخزش همراه بود.
مقدار زیاد سیمان مصرفی در بتن برای رسیدن به مقاومت بالای خواسته شده مورد نیاز
بوده است البته این موضوع باعث استفاده از مقدار زیادی فوق روان کننده نیز شده است برای جلوگیری از
گیرش بتن قبل از اینکه بتن ریزی عرشه کامل شود از کند گیر کننده استفاده گردیده است هدف این بوده است
که بتن بتواند با تغییر شکل های قالب در طی بتن ریزی سه دهانه سازه خود را وفق دهد حرارت هیدراتاسیون
توسط یک کالیمتر نیمه آدیاباتیک اندازه گیری شده است با انجام ازمیشات متوجه می شویم مقادیر نهایی
به دلیل زیاد بودن میزان سیمان بسیار بالاست جمع شدگی خودیخودی و جمع شدگی ناشی از خشک شدن بر
روی نمونه های استوانه ای محافظت شده و محافظت نشده به ابعاد mm 1000*160 در دمای 20 درجه
و رطوبت نسبی 50%اندازه گیری شده است. مقادیر نهایی به جواب های بتن های معممولی
نزدیک است همانطور که قبلا"نیز اشاره شد جمع شدگی خودبخودی زیاد در یک بتن با مقاومت بالای مشخص
اصولا"به دلیل وجود میکروسیلیس به همراه نسبت آب به سیمان کم می باشد .
نتایج آزمایشگاهی در مورد جمع شدگی و خزش باعث می شود که بتوان رفتار سازه را در آینده پیش بینی
کرد و با مقادیر اندازه گیری شده در کارگاه مقایسه نمود .
خلاصه و نتیجه گیری:
خصوصیات تغییر شکل های ناشی از جمع شدگی و خزش بتن را می توان در گام های زیر طبقه بندی کرد:
(این اطلاعات سیمای اصلی کرنش های ثانویه در بتن های با مقاومت بالا را نیز مشخص می کند )
1-پس از بتن ریزی بتن روان می باشد اما به دلیل وجود سیمان بهم فشرده و چسبناک جدا شدگی در اجزای
بتن اتفاق نمی افتد مدت زمان این دوره به دلیل اثر کند گیر کننده فوق روان کننده ها طولانی تر می شود
2-گیرش به دلیل نزدیکی ذرات سیمان به یکدیگر زودتر از هیدراتاسیون سیمان آغاز می شود و به طور
همزمان خشک شدگی خودبخودی خلل و فرج داخلی و افزایش سریع درجه حرارت اتفاق می افتد
3-هیدراتاسیون تا زمانی که مقدار رطوبت داخلی از میزان مشخصی کمتر گردد ادامه پیدا می کند(حدود 70
تا80 درصد)در طی عملیات هیدراتاسیون بتن سریعا"آببند می شود اگر بتن تازه شروع به خشک شدن نماید
برایش مضر خواهد بود (به دلیل عدم آب انداختن مناسب)اما بعد از آغاز هیدراتاسیون این تاثیر شدیدا" کاهش
می یابد در بتن های با مقاومت بالا به خصوص زمانی که از میکروسیلیس استفاده می شود مقدار جمع شدگی
خودبخودی افزایش می یابد افزایش درجه حرارت در بتن های با مقاومت بالا به دلیل دارا بودن سیمان بیشتر
زیادتر است اما توسط هیداتاسیون ناقص محدود می گردد خزش ویژه به دلیل کاهش حجم مواد هیدراته شده و
پدیده خشک شدگی خودبخودی کاهش می یابد
تغییر شکل های مرتبط با خشک شدگی در بتن های با مقاومت بالا بخصوص در کوتاه مدت و میان مدت کاهش
می یابد حتی خزش ناشی از خشک شدن بتن های با مقاومت بالا و دارای میکروسیلیس میتواند قابل توجه نباشد
اما جمع شدگی ناشی از خشک شدن دراز مدت بتن های با مقاومت بالا نیاز به تحقیقات بیشتری دارد .
مشاهدات آزمایشگاهی توسط کنترل تعدای از سازه های واقعی در طی چندین سال مورد تایید قرار گرفته اند
برای جمع شدگی خودبخودی و خزش ویژه مدلهای ریاضی پیشنهاد شده است مدلهای دقیق تر و مدل های
مربوط به تغییر شکل های ناشی از خشک شدن هنوز در حال بررسی و گسترش می باشند این موارد باعث
می شود که مهندسین بتوانند با دقت بیشتر عملکرد وابسته به زمان و دراز مدت سازه های بتن آرمه و پیش
تنیده رابرای طراحی و نگهداری تخمین بزنند.
دوام:
مقدمه:
پیشرفتهای انجام شده در زمینه تکنولوژی بتن ساختن بتن های با خواص مطلوب رد ممکن ساخته است یکی
از این خواص مقاومت می باشد که در طراحی سازه ها به آن توجه می شود در صورت استفاده از سنگدانه
معدنی با کیفیت عالی و در شرایط آزمایشگاهی می توان بتن های با مقاومت 230 مگاپاسکال را نیز ساخت
اگر به جای سنگدانه های معدنی از سنگدانه های سرامیکی با کیفیت بالا استفاده شود مقاومت فشاری نمونه ها
در شرایط آزمایشگاهی به 460 مگاپاسکال هم می رسد حتی در صورت استفاده از سنگدانه های سبک هم می
توان نمونه هایی با مقاومت فشاری بیش از 100 مگاپاسکال ساخت وزن مخصوص این بتن هاکمتراز1900
کیلوگرم بر متر مکعب است اما در خیلی از موارد افزایش مقاومت که هدف اولیه استمنظور نمی باشد بلکه
افزایش دوام بتن مد نظر است عبارت بتن توانمند مربوط به بتن های با مقاومت و دوام بالا می شود .
نفوذ پذیری:
یکی از برتریهای اصلی بتن هاب با مقاومت بالا در مقایسه با بتن های معمولی همگن تر بودن ریز ساختار
آنهاست وقتیکه سیمان پرتلند با ذرات بسیار ریز میکروسیلیس در نسبت آب به سیمان کم مخلوط می شود
بتنی را سوجود می آورد که ریز ساختار آن شامل هیدراتهای بلورین کمی می باشد وتشکیل خمیر متراکمتر
با خلل و فرج کمتری را می دهد با افزایش میزان میکروسیلیس مقدار بیشتری هیدروکسید کلسیم تبدیل به
هیدروسیلیکات کلسیم می شود و هیدروکسید کلسیم باقیمانده باعث ایجاد کریستال های کمتری در مقایسه با
خمیر های سیمان پرتلند خالص می گردند ه با افزایش درصد میکروسیلیس
نسبت کلسیم به سیلیکات در هیدرات ها کاهش می یابد این موضوع به هیدراتها اجازه می دهد که با یونهایی
از قبیل قلیایی ها و آلومینیوم ترکیب شوند در نتیجه با افزایش مقدار میکروسیلیس مقاومت در برابر یونهای
مهاجم و واکنشهای قلیایی سنگدانه ها اضافه می شوند .در بتن های با نسبت آب به سیمان بسیار کم ترکهای
میکروسکوپی ایجاد شده در اثر خشک شدگی خودبخودی ممکن است نفوذ پذیری را افزایش دهد
می توان گفت که اساسا" وجود میکروسیلیس در بتن های با مقاومت بالا باعث افزایش جمع شدگی
خودبخودی می گردد.در بتن های با مقاومت بالا و بدون میکروسیلیس مقدارجمع شدگی خودبخودی با آن
مقدار در بتن های معمولی تفاوت زیادی نمی کند اما وجود میکروسیلیس ممکن است باعث افزایش جمع شدگی
خودبخودی تاحدود دو برابر مقدار فوق در بتن های معمولی گردد یکی از تاثیرات اصلی میکروسیلیس در بتن
–های با مقاومت بالا بهتر کردن ریز ساختار ناحیه انتقال بین سنگدانه و خمیر سیمان می باشد در بتن های
معمولی و دارای سیمان پرتلند خالص ناحیه انتقال اطراف سنگدانه ها که بین 20تا100 میکرومتر می باشد
نسبت به سایر قسمت های خمیر دارای ریز ساختاری متفاوت است این ناحیه دارای کیفیتی نا مرغوب است
و ناحیه ضعیفی را بین سنگدانه ها وخمیر سیمان ایجاد می کند خصوصیات این ناحیه از قرار زیر می باشد:
1-ناحیه انتقال نسبت به سایر قسمتهای خمیر دارای مقاومت بیشتری هیدروکسید کلسیم و اترینگایت است در
اغلب موارد می توان در اطراف سنگدانه ها ناحیه ای را که دارای مقدار زیادی هیدروکسید کلسیم است
مشاهده نمود
2-خلل وفرج موجود در ناحیه انتقال نسبت به سایر قسمتهای خمیر بزرگتر می باشد و با دور شدن از سطح
سنگدانه ها میزان فضاهای خالی کاهش می یابد.
در بتن های معمولی ریز ساختار مخصوص ناحیه انتقال ظاهرا" به تشکیل فضاهای پر از آب در اطراف
سنگدانه های بتن تازه مربوط می شود این موضوع به دلیل آب انداختن داخلی و اثر جداره به همراه تجمع
ذرات بی اثر سیمان در اطراف سنگدانه ها می باشد هیدروکسیدکلسیم و اترینگایت ترجیحا"در فضاهای خالی
بزرگ رشد می کنند و به همین دلیل آنها در انتقال بیشتر می توان یافت .همچنین در این ناحیه نسبت آب به
سیمان بیشتر از سایر نواحی بتن است و بنابراین توسط خلل و فرج بزرگتر مشخص می شود با اضافه کردن
میکروسیلیس به سیستم بویژه در بتن های با مقاومت بالا تغییرات قابل ملاحظه ای در ریز ساختار ناحیه انتقال
بوجود می آید تحقیقات انجام شده نشان می دهد که بتن های با مقاومت بالا و میکروسیلیس به اندازه بتن های
معمولی متبلور و متخلخل نیستند و تمام فضاهای اطراف سنگدانه ها توسط هیدراتهای سیلیکات کلسیم بی
شکل اشغال شده اند همچنین پیوستگی مستقیمی بین سنگدانه ها و هیدراتهای سیلیکات کلسیم ایجاد می شود
این پیوستگی قویتر از ارتباط سنگدانه ها و هیدروکسید کلسیم در بتن های معمولی است در بتن های با مفاومت
بالا و دارای میکرو سیلیس فضاهای خالی ناحیه انتقال ناچیز می باشند و بر خلاف بتن های معمولی هیچگونه
تغییر در خلل وفرج آنها مشاهده نمی شود اضافه کردن میکروسییلیس تاثیر زیادی روی نفوذ پذیری بتن دارد
با اضافه کردن 20% میکروسیلیس به بتن دارای kg/mm 100 سیمان به همان نفوذ پذیری بتن دارای kg/mm 250 سیمان
می رسیم اضافه کردن 10%میکروسیلیس به بتن دارای kg/mm 250 سیمان باعث ایجاد نفوذپذیری به
14- 20-
اندازه 10*8/1 متر بر ثانیه میشود برای بالا بردن دوام سکوهای بتنی ساحلی دریای شمال به 10
متر بر ثانیه محدود شده است در خمیرهای سیمان دارای نسبت آب به سیمان بین 2/0تا3/0 آزمایشها نشان
داده اند که جایگزینی 10% میکروسیلیس به جای سیمان حجم کل فضاهای خالی را به مقدار کمی کاهش
میدهد اما در اندازه سوراخها بهبودی حاصل می شود و مقدار فضاهای خالی بزرگ کاهش می یابد با
افزایش نسبت آب به سیمان سرعت نفوذ یون کلر در داخل بتن افزایش می یابد .ولی با جایگزینی 10%
میکروسیلیس این سرعت به مقدار قابل ملاحظه ای کاسته می شود و اثر نسبت آب به سیمان شدیدا"کاهش
می یابد مشاهدات کمی وکیفی نشان می دهد که در بتن های با مقاومت بالا خمیر خیلی متراکم است و اصولا"
این خمیر فشرده تا سطح سنگدانه ها گسترش می یابد بطوریکه غیر یکنواختی ناحیه انتقال را به مقدار قابل
ملاحظه ای از بین می برد اثبات شده است که ایجاد این ریز ساختار اصلاح شده با کاهش نفوذ پذیری و
پیشرفت کیفیت اجرا در بتن های با مقاومت بالا ارتباط نزدیک دارد
مقاومت در برابر خوردگی:
از آنجا که بتن های با مقاومت بالا نسبت به بتن های معمولی دارای خللو فرج کمتر وریز ساختار یکنواخت
بیشتری می باشند در برابر نفوذ دی اکسید کربن ویون کلر مقاومند اما در هنگام ساخت بتن های با مقاومت
بالا ایجاد ترکهای ریز ناشی از جمع شدگی پلاستیک و خشک شدگی خودبخودی می تواند محافظت در برابر
خوردگی را کاهش دهد همچنین این موضوع تا حدی به مقدار مواد افزودنی معدنی بسنگی دارد که می تواند
در میزان خاصیت قلیایی خمیر سیمان و توانایی آن در جلوگیری از نفوذ یونهای کلر موثر باشد با جایگزینی
مواد افزودنی از قبیل خاکستر بادی به جای بخشی از سیمان پرتلند تاثیر کمی روی شیمی مواد محلول داخل
حفره ها مشاهده می شود البته این مسئله به نوع خاکستر بادی هم بستگی دارد بر خلاف خاکستر بادی اگر از
میکروسیلیس استفاده شود میزان تاثیر بر روی شیمی مواد محلول داخل حفره ها قابل ملاحظه خواهد بود با
+ –
افزایش مقدار میکر.وسیلیس تمرکز یونهای K و OHقطعا"کاهش می یابد اما با جایگزینی میکرو سیلیس
تا20 %وزن سیمان مقدار PH از آن مقدار در محلول هیدروکسیدکلسیم اشباع که حدودا" 5/12 می باشد کمتر
نمی گردد حتی با جایگزینی به اندازه 30%وزن سیمان مقدار
PH از 5/11 که آستانه ای برای عدم مقاومت میلگرد های موجود در بتن در برابر خوردگی است کمتر
نمی شود تحقیقات انجام شده نشانم می دهد که برطرف سازی قلیایی از مواد محلول داخل حفره ها به همراه
کاهش PHدر نسبت های پایین آب به سیمان به صورت ناقص تر اتفاق می افتد بنابراین مشخص می شود که
کربناتاسیون بتن ونفوذ کلریدها عوامل کنترل کندده میزان خوردگی میلگردها هستند کربناسیون در بتن های با
مقاومت بالای دارا و یا بدون مواد افزودنی معدنی شدیدا"مشکل آفرین است تحقیقاتی درباره مقاومت در برابر
نفوذ کلریدها در ملاتهای روباره ای انجام شده است نمونه های دارای نسبت آب به سیمان 4/0 به صورت
متناوب با پرید 24 ساعت در آب دریا فرو برده می شوند و بعد در کوره ای با دمای 60 درجه سانتیگراد
قرار می گرفتند سپس نمونه ها را برای تعیین میزان کلریدها در سه مرحله مورد تجزیه و تحلیل قرار میدادند
مقدار زیاد کلرید سطحی در نمونه های روباره ای به توانایی
بیشتر آنها در مقایسه با نمونه های دارای سیمان پرتلند معمولی برای جلوگیری از نفوذ کلریدها نسبت داده می
شوند میزان کم نفوذ به لایه میانی مشخص می کند که اثرات مفیدی در استفاده از روباره وجود دارد علت
اصلی آن به خاطر ریزی بسیار زیاد ذرات روباره و همراهی آنها با غیر هیدراتها ست .مقدار کلریدها در لایه
های داخلی این نمونه ها ونمونه های مرجعی که در معرض حمله کلریدها قرار نداشتند یکسان بود اما لازم به
ذکر است که در ابتدای ازمایش این نمونه ها 7روزه بودند و این ازمایشات صرفا" 14روز ادامه داشتند در
واقع می توان گفت که نمونه های فوق بسیار جوان بودند اثرات مهمتر روباره ها را باید در نمونه های مسن
–تر جستجو کرد .در مواردیکه از میکرو سیلیس به جای بخشی از سیمان استفاده می شود هنوز یک توافق
کلی در رابطه با میزان جلوگیری از نفوذ کلریدها وجد ندارد نتایج یکسری از تحقیقات
نشان می دهد که در صورت استفاده از میکروسیلیس ظرفیت جلوگیری از نفوذ کلریدها کاهش می یابد
مطالعات دیگرئ نشان می دهد که مقدار یونهای کلر در سیمان پرتلند معمولی به همراه 10% میکروسیلیس
اضافی بیشتر از سیمان پرتلند خالص است همچنین ثابت شده که اگر بتن کربناته شود ظرفیتش برای جلوگیری
از نفوذ کلریدها کاهش می یابد واضح است که چون کربناتاسیون برای بتن های با مقاومت بالا مسئله مهمی
نیست تاثیر آن روی میزان نفوذ کلریدها مشکلی بوجود نمی آورد .
تحقیقات اخیر یر روی سکوهای بتنب ساحلی دریای شمال نشان می دهد که نرخ نفوذ کلریدها در بتن های
ساخته شده از سیمان پرتلند تنها به مراتب بیشتر از آتچه است که قبلا" اشاره شد اما اطلاعات بیشتری در
رابطه با نفوذ کلریدها در بتن های با مقاومت بالا وجود ندارد از آنجا که با کاهش نفوذ پذیری عموما" نرخ
نفوذ کلریدها کاهش می یابد واضح است که بتن های با مقاومت بالا نسبت به بتن های معمولی در برابر نفوذ
کلریدها مقاومترند اضافه کردن افزودنیها معدنی از قبیل میکروسیلیس روباره ویا خاکستر بادی نیز مقاومت
در برابر نفوذ کلریدها را افزایش می دهند اگر مقادیر موثری از کلریدها با میلگردهای داخل بتن برسند
مقاومت الکتریکی و در دسترس بودن اکسیژن عوامل اضافه ای هستند که نرخ خوردگی را کنترل می کنند
از آنجا که جریان الکتریکی به صورت یونهای باردار از داخل بتن عبور می کنند منطقی است که فرض
کنیم ارتباطی نزدیک بین مقاومت الکتریکی تمرکز یونها و خلل وفرج بتن وجود دارد رطوبت بتن نیز یکی
از دیگر عوامل مهم می باشد اگر بتن به اندازه کافی خشک باشد مقاومت سیستم به مقدار قابل ملاحظه ای
بالا می رود و یونها نمی توانند فعالیت قابل ملاحظه ای داشته باشند در نتیجه خوردگی قابل توجهی به وجود
نمی آید .شکل 4-5 رطوبت بر مقاو.مت الکتریکی بتن های معمولی را نشان می دهد با کاهش متناوب رطوبت
از 100% به 20% می توان دید که تقریبا"مقاومت به توان 3 می رسد در بتن های با مقاومت بالا نسبت
آب به سیمان کمتر از آنچه است که از نظر تئوری برای هیدراتاسیون کامل لازم است چرا که احتمال
ایجاد خشک شدگی خودبخودی قابل ملاحظه است بنابراین آب مخلوط در بتن های با مقاومت بالا نسبتا"سریع
و قبل از هیدراتاسیون کامل مصرف می شود در صورت عدم ارتباط بتن و هوای خارج می توان گفت که
رطوبت نسبی داخلی بتن های با مقاومت بالا کمتر از بتن های معمولی است همچنین اگر از میکروسیلیس
استفاده شود هم کاهش نفوذ پذیری و هم شیمی مواد محلول داخل حفره ها باعث افزایش مقاومت الکتریکی
بتن به مقدار قابل ملاحظه ای می شود این مسئله با افزایش مقدار سیمان شدیدتر می شود مقاومت التریکی
بتن های با مقاومت بالا حتی در حالتیکه اشباع باشند به راحتی به 1000 اهم می رسد مطالعات بر روی
سازه های بتنی موجود نشان می دهد که خوردگی میلگردهای داخل بتن در اکثر حالات یک مسئله جدی
نمی باشد اطلاعات دیگری نشان می دهد که مقاومت الکتریکی به اندازه 200 اهم می تواند نرخ خوردگی
را به مقدار قابل توجهی کاهش میدهد بنابراین می توان نتیجه گرفت که عموما" مقاومت الکتریکی بتن های
با مقاومت بالا بیش از آن حدی است که خوردگی بتواند مشکلی ایجاد کند اگر میلگردها فعال شوند نیز نرخ
خوردگی توسط اکسیژن موجود کنترل می گردد.حتی در مورد بتن های معمولی هم تحقیقات محدودی در
رابطه با اکسیژن موجود انجام گرفته است از آنجا که نفوذ پذیری بتن های با مقاومت بالا خیلی کم است
سرعت انتقال اکسیژن از داخل آنها نیز باید پایین باشد برای اینکه واکنش کاتدی بوجود بیاید باید رطوبت کافی
برای تجزیه وتولید اکسیژن در دسترس باشد برای بتن با مقاومت بالای همگن و بدون ترک منطقی است که
فرض شود اکسیژن موجود خیلی کم است.اگر در بتن ترک ایجاد شود احتمال خوردگی میلگردهای موجود در
آن بالا می رود اکثر تحقیقات انجام شده در این رابطه مربوط به بتن های معمولی است پیدا کردن رابطه ای
ساده در مورد ارتباط بین عرض ترک و احتمال خوردگی بسیار مشکل است اثر ترک در بتن هایی که در
معرض محیط خرنده قرار می گیرند به این صورت است که در مراحل اولیه قرار گیری در این شرایط اثر
عرض ترک در میزان خورندگی بسیار زیاد است اما با گذشت زمان اثر عرض ترک به مرور کاهش می یابد
و در نهایت تقریبا" بی اثر می گردد .
با توجه به اطلاعات موجود می توان گفت که بتن های با مفاومت بالا توانایی زیادی در جلوگیری از خوردگی
میلگردها از خود نشان می دهند به عنوان نمونه می توان به سکوهای بتنی ساحلی دریای شمال اشاره کرد که
از بتن های با مقاومت فشاری بین 45تا70 مگاپاسکال ساخته شده اند در این سازه ها حتی بعد از 15 تا 20
سال که تحت شرایط محیطی شدید ساحلی قرار گرفته اند و بارگذاری های مکانیکی سنگین بر آنها اعمال
شده است هیچگونه مشکلی در ارتباط با خوردگی میلگردها گزارش نشده است .
مقاومت در برابر یخ زدن:
حتی ایجاد یک سیستم حباب هوای خوب و پایدار در بتن های معمولی نیز کار دشواری است در صورت وجود
فوق روان کننده ها به مقدار زیاد در بتن بوجود آوردن سیستم فوق به مراتب مشکل تر است در تولید بتن های
با مقاومت بالا ایجاد حباب هوا در سیستم مطلوب نمی باشد چرا که باعث کاهش مقاومت بتن می شود لذا پیدا
کردن روشی برای بالا بردن مقاومت در برابر یخ زدن بتن های با مقاومت بالا بدون وارد کردن حباب هوا
در سیستم توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است . مشکل اصلی در تخمین زدن مقاومت در برابر
یخ زدن بتن عدم همبستگی بین روشهای آزمایشگاهی موجود و مسائل کارگاهی است همچنین روش ها و
شرایط آزمایشگاهی مختلف باعث رسیدن به جوابهای متفاوتی می گردد.
در سال 1981 مقاومت در برابر یخ زدن بسیار خوبی برای بتن های با مقاومت بالای بدون حباب هوا و
دارای نسبت آب به سیمان بین 25/0 تا 35/0 گزارش شده است از آن پس نتایج مشابهی توسط سایر محققین
گزارش شده است .با استفاده از آیین نامه ASTM C666-A و آزمایش بر روی بتن های دارای سیمان های
مختلف که دارای نسبت های آب به سیمانی برابر 3/0 و 35/0 بودند این نتیجه حاصل آمد که داخل کردن
حباب هوا در این بتن ها برای مقاومت در برابر یخ زدن لازم است تحقیقات دیگری بر روی بتن های بدون
حباب هوا و دارای 0 و 10 %میکروسیلیس که دارای نسبت آب به سیمان بین 25/0 و 4/0 بودند انجام گرفته
است حتی در پایین ترین نسبت های آب به سیمان هم تعدادی از نمونه ها در هنگام آزمایش خسارت دیدند .
این مشاهدات با این مسئله که در سیستم مقدار آب قابل انجماد ناچیز بود در تناقض می باشد علت این موضوع
را محققین خستگی حرارتی عنوان کرده اند که به علت اختلاف بسیار زیاد ضریب انبساط حرارتی سنگدانه ها
و خمیر بوجود می آید. در رابطه با نمک زدگی نیز نتایج مختلفی گزارش شده است در سال 1984 نتایج یک
سری از تحقیقات نشان داده اند که خرابی بتن های با مقاومت بالا در اثر نمک زدگی و در 50 تا 100 دور
اول ناچیز می باشد ولی در 10 تا20 دور بعدی این موضوع باعث خرابی کامل بتن می شود آزمایشات
دیگری نشان داده اند که نمک زدگی در بتن های دارای نسبت آب به سیمان 25/0 حتی پس از 150 دور نیز
مشکلی ایجاد نکرده است گروه دیگری از محققین عنوان کرده اند که می توان بتن های با مقاومت بالا و بدون
حباب هوایی را ایجاد کرد که در برابر نمک زدگی مقاوم باشند این نتایج مربوط به بتن های با نسبت آب به
سیمان کمتر از 37/0 است.
مقاومت شیمیایی:
خراب های شیمیایی بتن را میتوان به سه دسته که به واکنش های شیمایی اصلی مربوط می شوند تقسیم بندی
کرد خوردگی بتن پدیده ای است که در آن قسمتی از خمیر سیمان سخت شده از بتن جدا می شود نوع اول این
مسئله به علت عملکرد آب کربناتهای با سختی کم ویا اسید کربنیک بوجود می آید پدیده بعدی خوردگی توسط
واکنش های تبادلی و جدا شدن اجزای قابل حل از خمیر سیمان سخت شده می باشد این پدیده در نتیجه واکنش
تبادلی بین اجزای قابل سیمان سخت شده و محلولهای مهاجم اتفاق می افتد پدیده سوم خوردگی تورمی است که
تا حد زیادی در نتیجه تشکیل اجزای جدید و پایدار در خمیر سیمان سخت شده بوجود می آید این مسئله اصولا"
در نتیجه حمله نمک های مشخصی ایجاد می شود همچنین واکنش قلیایی سنگدانه ها باعث انبساط می گردد
بطوریکه بتن سرانجام به خاطر فشار های ناشی از تورم تخریب می شود.در کلیه خرابی های فوق نفوذپذیری
بتن عامل کلیدی و مشخص کننده نرخ خرابی است. بعلاوه هیدروکسید کلسیم ماده ای است که
سریعا" حل می شود و در برابر حمله های شیمیایی بسیار آسیب پذیر است.در محلول های دارای سولفات
هیدروکسید کلسیم با سولفاتها واکنش انجام می دهد و سنگ گچ تولید می کندکه در مرحله بعد ممکن است با
آلومینات واکنش دهد و اترینگایت حاصل گردد هم سنگ گچ و هم اترینگایت می توانند انبساطهای تخریب
کننده بوجود آورند پوزولانهایی که عموما" در بتن های با مقاومت بالا مصرف می شوند در کاهش میزان
هیدروکسید کلسیم بسیار موثرند و بنابراین به مقدار قابل ملاحظه ای مقاومت در برابر حمله سولفاتها را بالا
می برند میکروسیلیس علاوه بر تاثیر فوق هیدراتهای سیلیکات کلسیم را بوجود می آورند که با یونهای
آلومینیوم ترکیب می شود و بنابراین مقدار آلومینیوم موجود برای تولید اترینگایت را کاهش می دهند اثرات
سود مند استفاده از میکروسیلیس در محیطهایی که مقدار سولفات در آنها زیاد است توسط تعدادی از محققین
تایید شده است در این گزارش آمده است که اثر میکروسیلیس مشابه ویا در برخی از موارد بهتر ار اثر
سیمانهای ضد سولفات بوده است در یکی از تحقیقات تعدادی از بتن های با مقاومت بالا به مدت 180 روز
در معرض محلولهای دارای 5%سولفات سدیم و 1% جوهر نمک و اسید سولفوریک قرار گرفته اند میزان
C3A در سیمان مصرفی برابر 7% بود نتایج نشان داد که در نسبت آب به به سیمان بین 33/0 و 35 /0
مقدار نفوذ پذیری خیلی کم است و هیچگونه انهدامی صورت نمی گیرد در محیطهای خورنده تر بتن های
دارای سیمان پرتلند خالص خرابی های بیشتری داشته اند ولی با اضافه کردن میکروسیلیس این مشکل حل
گردید حتی اگر در بتن های معمولی از میکروسیلیس استفاده شود عملکرد آنها در محیطهای بسیار خورنده
اصلاح می شود استفاده از پوزولانهایی مانند میکروسیلیس می تواند انبساط ناشی از واکنش های قلیایی
سنگدانه ها رانیز کنترل نماید مطالعه بر روی آب حفره ای در خمیر های سیمان دارای میکروسیلیس
توانایی این پوزولان را برای کاهش سریع تمرکز قلیایی ها در این منافذ اثبات کرده است .بنابراین سرعت
واکنش قلیایی سنگدانه ها در صورت وجود میکروسیلیس کاهش می یابد همچنین اثر خشک شدگی خودبخودی
در بتن های با مقاومت بالا می تواند رطوبت را به اندازه ای کاهش دهد که واکنش قلیایی سنگدانه ها اصلا"
اتفاق نیفتد. تعدادی از محققین میکروسیلیس را با سیمان شدیدا"قلیایی ایسلندی و ماسه های واکنش زا مخلوط
کردند وملاتی ساختند و توانایی میکروسیلیس را در جلوگیری از انبساط اثبات نمودند در ضمن مقداری
تجارب کارگاهی در مورد استفاده از سیمان ایسلندی به همراه میکروسیلیس وجود دارد که موضوع فوق را
تایید می کند .
مقاومت در برابر آتش:
بتن های با مقاومت بالا نسبت به بتن های معمولی در برابر
افزایش درجه حرارت حساسترند در بتنهای با مقاومت بالا و در دمای 150 درجه سانتیگراد کاهش مقاومتی
به اندازه 30% مشاهده گردید ولی در بتن های معمولی هیچگونه کاهش مقاومتی حتی در دمای 250 درجه
سانتیگراد دیده نشد.
تحقیقات انجام شده بر روی مقاومت در برابر آتش بتن های با مقاومت بالا بسیار محدود می باشد در سال
1981 تحقیقاتی بر روی بتن های با مقاومت بالای دارای نسبت آب به سیمان 16/0 و میکروسیلیس به میزان
20%انجام شده است هنگام افزایش درجه حرارت با نرخ یک درجه سانتیگراد در دقیقه تعدادی از نمونه ها در
درجه حرارت حدود 300 درجه سانتیگراد بصورت ناگهانی متلاشی شدند .افزایش رطوبت باعث افزایش
خسارت ها می شود همچنین در مورد بتن های دارای میکروسیلیس می توان گفت که به دلیل چگالتر بودن
آهسته تر خشک می شوند این موضوع باعث ایجاد فشار بخار داخلی بیشتر و جدا شدگی می شود.
در سازه های ساحلی ساخته شده برای استخراج نفت و گاز که بتن با مقاومت بالا ممکن است در معرض
محیط مربوط و آتش قرار گیرد بهتر است از یک محافظ فلزی استفاده شود تا از جدا شدگی بتن جلوگیری
نماید .آزاد سازی فشار بخار می تواند راه حل دیگری برای افزایش مقاومت بتن در برابر جداشدگی باشد .
به همین دلیل آزمایش های امید بخشی با استفاده از رشته های باریک پلیمری و ذرات پلیمری که در درجه
حرارت های پایین ذوب می شوند و کانالهایی برای آزاد کردن فشار بخار بوجود می آورند .
مقاومت در برابر سایش و فرسایش:
اگر چه تعدادی از آیین نامه های ساختمانی حداکثر مقاومت بتن هایی که در سازه می توانند مصرف شوند را
تا 100 مگاپاسکال افزایش داده اند اما سازه های خیلی کم با بتن های دارای مقاومت بیشاز 70 مگاپاسکال
ساخته شده اند لازم به یادآوری است که امروزه می توان با سنگ دانه های معدنی بتن هایی با مقاومت در
حدود 230 مگاپاسکال را نیز تولید نمود در ضمن واضح است که اگر بتن های با مقاومت زیاد در برابر
سایش مورد نیاز باشد می توان از بتن های با مقاومت بالا استفاده نمود سایش مکانیکیدر رو سازی و عرشه
پلهای در معرض عبور چرخ وسایل نقلیه از اهمیت ویژه ای برخوردار است.این اثر تحت شرایط آزمایشگاه
بررسی شده است . در کشور های اسکاندیناوی که استفاده از چرخ های گل میخ دار در وسایل نقلیه کاربرد
فراوان دارد حتی روسازی های آسفالتی با کیفیت مرغوب هم دارای عمر مفید دو تا سه سال و یا کمتر می
باشد لازم به ذکر است که با توجه به نتایج فوق تعدادی از روسازی ها را اخیرا"توسط بتن با مقاومت بالا
ساخته اند.
در سطوح بتنی جاهایی که کف های بتنی پیاده رو ها پلکانها و….. سایش توسط قدم زدن مردم حرکت
وسایل مکانیکی سبک و یا سر خوردن و کشیده شدن اشیا روی سطح اتفاق می افتد در تعدادی از کاخانه های
صنعتی استفاده از وسایل نقلیه دارای چرخ های فولادی چنگک ها و سنبه های لدر ها و کامیون های با لا بر
خسارت های شدیدی روی سطح بتن ایجاد می کنند حرکت اجسام دارای سطوح زبر در داخل و خارج انبار
–هایی نظیر سیلو ها نیز مشکلاتی در زمینه سایش بوجود می آورنددر کشورهای اسکاندیناوی استفاده از
بتن های با مقاومت بالا در چنین جاهایی نیز شروع شده است.سایش هیدرو لیکی و یا فرسایش ناشی از
ساییدگی از روی سطح نرم و فرسوده بتنی و فرسایش ناشی از خلا زایی از روی سطوح پر از حفره ها و
سوراخ های ریز قابل تشخیص می باشد کف مجاری ریزش آب اضافی سد حوضچه های آرامش دهانه های
تخلیه و پوشش تونلها نسبت به فرسایش ناشی از ساییدگی حساس می باشند.اکثر بتن های مصرفی در سازه
های هیدرولیکی ساخته شده در گذشته جزء بتن های با مقاومت بالا نمی باشند در این بتن های حجیم مقاومت
در درجه دوم اهمیت بوده است همچنین نگرانی از ایجاد ترکهای حرارتی در سنین اولیه مقاطع بتنی بزرگ
موجود در این سازه ها باعث شد که برای کاهش حرارت هیدراتاسیون مقدار سیمان مصرفی را تا حد امکان
کاهش دهند در واقع از بتن های با مقاومت پایین استفاده نمایند در جاهایی که از بتن های با مقاومت بهتر
استفاده شده است مقاومت در برابر سرعت زیاد آب در مدت زمانی طولانی رضایت بخش بوده است .اما
حتی این بتن ها هم در برابر سایش و خرد و یا ضربه های متوالی سنگریزه ها مقاومت خوبی از خود نشان
نداده اند عمق فرسایش ناشی از ساییدگی در حوضچه های آرامش چند سد بزرگ آمریکایی بین 50 تا 3000
میلیمتر بوده است به علت نیرو های ضربه ای تخته سنگ های بزرگ و در معرض جریانهای آشفته قرار
گرفتن مرزها این نوع فرسایش تسریع می شود در واقع نیرو های فوق سطح بتن را تضعیف کرده و احتمال
کنده شدن قسمت هایی از آن را افزایش می دهند .
در سازه های دریایی در معرض قطعات یخ مسئله سایش که باعث از بین رفتن سطح بتن می شود پیچیده تر
از عمل مالیده شدن یخ بر روی سطح بتن است کارهای تحقیقاتی و مشاهدات کارگاهی نشان می دهند که
تخریب بتن در نزدیکی سطح آب به خاطر ترکیبی از عوامل محیطی به همراه بارهای ضربه ای وارده از
طرف قطعات شناور یخ بر سطح بتن می باشد.قطعات یخ در حال حرکت توسط باد و جریان آب می تواند
انرژی جنبشی قابل توجهی داشته است مقدار زیادی از این انرژی هنگام برخورد یخ به سطح بتن مستهلک
می شود مقداری از این انرژی نیز با خرد شدن یخ از بین می رود .فرکانس بارگذاری به شرایط محیطی
سازه مورد نظر در زمان های مختلف بستگی دارد و می تواند از ضربه های با فاصله زمانی تا ضربه هایی
که هر چند ثانیه یکبار تکرار می شوند تغییر کند قطعات بزرگ یخ شناور در هنگام برخورد باسازه هم به
سازه نیرو وارد می کنند و هم قسمت هایی از خودشان در محل برخورد خرد و یا له می شوند هنگامی که
نیرو های حرکت دهنده قطعات یخ آنها را به طرف سازه می رانند ضربه های وارده را سازه تحمل می کند
این موضوع تا جاییادامه پیدا می کند که یک شکست موضعی که معمولا" به صورت خمشی است و در فاصله
ای از نقطه اصلی برخورد با سازه اتفاق می افتد در یخ ایجاد می شود در این مرحله قطعه یخ اصلی که
خسارت دیده است و در آن ترکها و خرد شدگی هایی مشاهده می شود توسط جریان آب بهکنار زده می شوند
و قطعه یخ شناور جدید و سالم با سازه برخورد می کند این بارگذاری متناوب به مرور زمان چسبندگی بین
سنگدانه ها و خمیر سیمان را در نزدیکی سطح بتن از بین می برند و باعث ایجاد و گسترش ترکهای ریز در
بتن می شوند تجربه های آزمایشگاهی و کارگاهی نشان می دهند که مقاومت فشاری مهمترین عامل در
تعیین مقاومت در برابر سایش بتن است .همچنین می توان مقاومت در برابر سایش را با استفاده از سنگدانه –
–های متراکم و سخت هم در قسمت بالا و هم در قسمت پایین منحنی دانه بندی افزایش داد.با جایگزینی
مقداری ماسه شکسته مرغوب به جای کسری از ماسه طبیعی دارای قطر 2تا 4 میلیمتر مقاومت فشاری
بتن روسازی یکی از بزرگرا های نروژ از 3/164 به 3/153 مگاپاسکال رسید اما مدت زمان بهره برداری
از این روسازی 50%افزایش یافت عموما" اگر بتن مرطوب باشد مقدار سایش در آن افزایش می یابد .
تجربه نشان داده است که این مسئله را نیز با افزایش مقاومت فشاری بتن می توان کاهش داد
می توان گفت که در 50 مگاپاسکال مقدار سایش در حالت مرطوب حدود دو برابر حالت خشک است
اما در 100 مگاپاسکال این مقدار فقط تقریبا" یک ونیم برابر می شود در 150 مگا پاسکال اختلاف بین مقدار
سایش در حالت خشک و مرطوب بسیار جزئی می باشد البته برای چنین بتن متراکمی واضح است که رطوبت
قابل صرف نظر کردن است .
نتیجه گیری:
در سالهای اخیر پیشرفتهای وسیعی در زمینه تکنولوژی بتن بوجود آمده است افزایش رقابت در ترکیب
نوآوری های مربوط به مصالح و تکنیک های ساخت بتن را تبدیل به اصلی ترین مصالح ساختمانی کرده است
دلایل مختلفی برای پیشرفتهای فوق وجود دارد بطور کلی پییشرفتهای سریعی در زمینه علم مواد ایجاد شده
است.مواد سیمانی جدید و افزودنی های گسترش یافته اند و در زمینه تولید سنگدانه ها نیز پیشرفتهایی حاصل
شده است سازه های بتن آرمه و پیش تنیده در موارد جدیدی نظیر سازه های دریایی ساخته شده برای استخراج
نفت و گاز نیز کاربرد کرده اند. از اولین سازه بتنی ساته شده در دریای شمال در سال 1973 تا آخرین
سازه های دریایی در مرحله طراحی مقاومت بتن دو برابر شده است و از 40 به 80 مگاپاسکال رسیده است
در ساختمانهای بلند آمریکای شمالی از بتن های با مقاومت بالا استفاده می شود در ستونهای این ساختمانها
از بتن با مقاومت تا 130 مگاپاسکال هم استفاده شده است در بزرگراه ها و عرشه پلهایی که در معرض عبور
چرخ های گل میخ دار هستند تجربه نشان داده است که استفاده از بتن با مقاومت بالا به جای آسفالت مرغوب
عمر مفید روسازی را حدودا" ده برابر می کند کف کارخانه های صنعتی سازه های هیدرولیکی و سازه های
در معرض سایش به وسیله قطعات یخی مواردی هستند که استفاده از بتن های با مقاومت بالا در آن توصیه
می شود در بسیاری از موارد هزینه های قابل توجهی صرف تعمیر و نگهداری و احیای مجدد سازه های
بتن آرمه ای که دوام کافی نداشته اند شده است به همین دلیل امروزه در جامعه مهندسی رقابت شدیدی به
منظور استفاده از بتن های توانمند و توسعه بیشتر تکنولوژی آنها ایجاد شده است.