کارآفرینی تولید بتن آماده
خلاصه طرح :
موضوع طرح : تولید بتن آماده
نوع تولیدات : بتن آماده
تعداد شاغلین : 15
مشخصات سرمایه گذاری طرح ( ارغام به میلیون ریال )
سرمایه گذاری کل طرح : 8344
سرمایه گذاری ثابت : 7584
سرمایه در گردش : 516
درآمد سالیانه : 6600
سود ویژه : 2005
دوره بازگشت سرمایه : 8/3
نرخ بازدهی سرمایه : 5/26%
شرح فرآیند و اطلاعات فنی مورد نیاز :
مواد تشکیل دهنده بتن
سنگدانه :
سنگدانه ها به دو دسته تقسیم می شوند:
ماسه:
تمامی ماسه های متداول در تولید بتن معمولی در این صنعت نیز به کار می رود . هر دونوع ماسه شکسته و یا گرد گوشه اعم از سلیسی و یا آهکی می تواند مورد استفاده قرار گیرد . ذرات ریزتر از
125 میکرون که به عنوان " پودر" تلقی میشوند، برخواص روانی بتن خود تراکم بسیار موثر بوده و به منظور تولید بتن یکنواخت ، رطوبت آن باید دقیقاً کنترل شود. حداقل میزان ریزدانه ها (از ماسه تا مواد چسباننده پودری ) به منظور جلوگیری از جداشدگی دانه بندی از مقدار شخصی نباید کمتر باشد.
شن (درشت دانه ها ):
تمامی انواع درشت دانه در اینجا به کار می رود، ولی حداکثر اندازه معمولی دانه ها 16 تا
20 میلی متر می باشد . به هر حال سنگدانه های تا حدود 40 میلی متر نیز می تواند در بتن خود تراکم به کار رود.استفاده از سنگدانه های شکسته سبب افزایش مقاومت بتن خود تراکم(بدلیل افزایش قفل و بست بین ذرات) می شود در حالیکه سنگدانه های گرد گوشه بدلیل گوشه بدلیل کاهش اصطکاک داخلی روانی آن را بهبود می بخشد .
سیمان:
به طور کلی تمامی انواع سیمان های استاندارد می تواند در بتن خود تراکم به کار رود . انتخاب نوع سیمان بستگی به پارامترهای مورد انتظار بتن مثل مقاومت ، دوام و … دارد .
دامنه عمومی میزان مصرف سیمان در اینجا 350 تا 450 کیلوگرم در مترمکعب می باشد . میزان بیشتر از 500 می تواند سبب افزایش خطر جمع شدگی شود . میزان کمتر از 350 نیز فقط در صورتی قابل قبول می باشد که به همراه مواد پوزولانی ، خاکسترهای بادی ، دوده سیلیسی و … به کار رود .
حضور بیش از 10% میزان در سیمان می تواند سبب کاهش نگهداشت کارایی بتن گردد .
مواد مضاف :
مصالح بسیار ریز غیر آلی هستند که به منظور بهبود و یا ایجاد خواص مشخص در بتن به آن افزوده می شوند .این مواد باعث بهبود کارایی ، کاهش حرارت هیدراتاسیون و عملکرد بهتر بتن در دراز مدت می گردند .
مواد مضاف عمومی مورد استفاده عبارتند از:
پودر سنگ:
ذرات شکسته بسیار ریز (کوچکتر از 125 میکرون) سنگ آهک، دولومیت و یا گرانیت است که به منظور افزایش مواد پودری به کار می رود . استفاده از پودرهای دولومیتی، بدلیل واکنش های کربنات قلیایی می تواند دوام بتن را با مشکل مواجه نماید .
خاکستر بادی:
ماده ای است که از سوختن زغال سنگ حاصل می شود و دارای خصوصیات پوزولانی است که در بهبود خواص بتن خیلی موثر می باشد .
میکرو سیلیس
میکرو سیلیس در بتن خود تراکم باعث سیالیت بالای بتن شده و دوام بتن را افزایش می دهد و نقش مهمی در چسبندگی و پرکنندگی بتن با عملکرد بالا دارد. میکروسیلیس دارای حدود 90 درصد دی اکسید سیلیس می باشد .
ذکر این نکته ضروری می نماید که استفاده از پرکننده در هر کشوری با توجه به ذخائر همان کشور تعیین می شود. برای مثال در کشورهای اروپایی که هنوز از زغال سنگ به عنوان سوخت کربنی استفاده می شود به کاربردن خاکستر بادی امری بهینه و مفید است، در کشورهایی که به لحاظ صنعت ذوب آهن در مرحله صنعتی قراردارند ، میتوان از سرباره کارخانجات ذوب آهن استفاده نمود در کشور ما نیز با توجه به در دسترس بودن و همچنین کارآیی آن پرکننده، باید به دنبال ماده ای مناسب و مقرون به صرفه برای جایگزینی فیلرهای مرسوم در صنعت بتن خود تراکم اروپایی باشیم .
مواد افزودنی :
موادی هستند که به منظور ایجاد و یا بهبود خواص مشخصی به بتن تازه و یا سخت شده در حین ساخت بتن به آن افزوده میشوند. استفاده از فوق روان کننده ها برای تولید بتن خود تراکم به منظور ایجاد کارآیی مناسب، ضروری می باشد. از انواع دیگر مواد افزودنی میتوان به عامل اصلاح لزجت (V.M.A) به منظور اصلاح لزجت، مواد افزودنی حباب زا (A.E.A) به منظور بهبود مقاومت در برابر یخ زدگی و آب شدن، کندگیر کننده ها به منظورکنترل گیرش و . . . اشاره نمود .
استفاده از V.M.A در حضور پودرها امکان جدا شدگی دانه بندی را کاهش داده و مخلوط را یکنواخت تر می کند ولی در استفاده از آن باید به اثرات آنها برروی عملکرد بلند مدت بتن توجه داشت .
استفاده از فوق روان کننده ها می تواند تاحدود 20% مصرف آب را کاهش دهند .
آب مخلوط :
مطابق استاندارد بتن های معمولی به کار می رود .
خاکستر پوسته برنج ( RHA)، یک مضاف مناسب
ساخت و سازها و کارهای ساختمانی که امروزه در سراسر دنیا انجام می شود، چند جنبه دارد: این فعالیت ها، یا برای احداث یک بنای جدید است که قبلاً وجود خارجی نداشته است و بنا به مقتضیات زمان و مکان و بنا بدلایلی مثل افزایش روز افزون جمعیت و نیاز این جمعیت تازه وارد به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و… ساخت آن اجتناب ناپذیر شده است( ساخت اولیه )و یا اینکه برای بازسازی و مرمت یک بنای قدیمی است که در سالها یا دهه های قبل ساخته شده و تحت تاثیر عوامل طبیعی(سیل، زلزله، سونامی و …) و غیر طبیعی(تکانهای شدید ناشی از انفجارهای اتمی، جنگها، ساخت غیر استاندارد اولیه سازه مورد نظر و … ) مختلف دچار تخریب شده است و به تشخیص متخصصان امر، بازسازی آن به صرفه تر و منطقی تر از به اصطلاح کوبیدن وساخت مجدد آن بوده است(مرمت). در بعضی موارد هم لازم است که سازه کاملاً تخریب شده و از اول ساخته شود( بازسازی کامل).
هرکدام از انواع ساخت و سازهای فوق، در عصر حاضر در بسیاری از کشورها خصوصاً در کشور ایران، روندی رو به رشد داشته و خواهد داشت و این یعنی افزایش مصرف مصالح ساختمانی در جهان و در راس آنها مصالحی پرمصرف مثل بتن و فولادو سیمان. بنابراین افزایش سرمایه گذاری و افزایش مصرف سوخت در کارخانه های تولیدی مصالح را پیش رو خواهیم داشت. که در این میان فراین تولید بتن بدلیل اینکه دارای بالاترین حجم تولید در بین تمام مصالح ساختمانی در جهان است، اهمیت بسیار بالایی دارد. پس باید شرایط تولید، مواد اولیه، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرند، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود و هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد. یکی از بهترین راهکارهای موجود، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی و در راس آنها ضایعات ومواد اضافی کشاورزی می تواند ایده بسیار کارآمد و پرثمری باشد. در ایران و نیز در بعضی کشورها عمده استفاده ای که از مواد زاید کشاورزی می شود، یکی بعنوان خوراک دام و دیگری بعنوان سوخت مصرفی در کارخانه هایی مثل کارخانه تولید آجر یا برنج کشی و… است و این بخاطر ارزانی و راحتی دسترسی به این مواد است. در بسیاری موارد حتی دیده می شود که کشاورزان اقدام به سوزاندن این مواد به ظاهر اضافی می کنند. که این امر هم آلودگی های زیست محیطی را در پی دارد وهم در مواقع بارندگی موجب اسیدی شدن آب و خاک کشاورزی و درنتیجه کاهش میزان تولیدات زراعی می گردد.
اما در سالهای اخیر با پیشرفت سریع بشر در حوزه مسایل فنی و اجرایی در بخش ساختمان سازی و با تحقیقات صورت گرفته در زمینه مصالح ساختمانی و بکار گیری مواد طبیعی و تقویت و بهسازی مصالح ساختمانی مصنوعی، نوآوری ها و ابتکارات تازه و بسیار سودمندی صورت گرفته است. یکی از بهترین رهیافتها، سوزاندن و خاکستر کردن مواد زاید محصولات کشاورزی مثل پوسته و ساقه برنج(تولید سالیانه 40000 تن در جهان)، پوسته و غلاف برگ ارزن هندی(Sorghum ) یا همان نیشکر چینی، غلاف برگ گندم، تیغه برگ ذرت، برگ و ساقه گیاه شاه پسند، ساقه درخت نان (Breadfruit )که بیشتر در مناطق استوایی آسیا می روید، باگاس( تفاله ساقه نیشکر)، برگ و ساقه آفتابگردان، قسمت داخلی گیاه بامبو(Bamboo) که در مناطق با دسترسی آب بالا مثل حاشیه دریا ها و دریاچه ها و رودخانه ها و باتلاقها و … رشد می کند، ودر نهایت جایگزینی خاکستر حاصل از سوزاندن مواد فوق، البته در حدود سی تا چهل درصد، بجای سیمان مصرفی در تولید بتن و در نتیجه افزایش میزان سیمان تولیدی و کاهش قیمت آن است. همانطور که بسیاری از شما، خصوصاً عزیزان دست اندرکار امر ساخت و ساز مطلعند، نوسان قیمت سیمان که در اکثر موارد روند افزایشی داشته است، در مقطع های زمانی مختلف همواره مشکلات عدیده ای را برای انجام صحیح و به موقع پروژه های خرد و کلان سازه ایِ کشور بوجود آورده است. از طرف دیگر تولید و عرضه کافی و بموقع سیمان به بازار، در حدی که پاسخگوی نیازهای ساخت و ساز کشور باشد، باعث می شود که مناطق شهری و روستایی دور افتاده کشور خصوصاً در مناطق با امکانات پایین(فاقد کارخانه های تولید سیمان) که در حال ساخت یا بازسازی هستند، براحتی و در اسرع وقت به مصالح مورد نظر خود از جمله سیمان دسترسی پیدا کنند.
از سوختن موادزاید کشاورزی که متشکل از فیبر، مواد معدنی مثل اکسید آهن(Fe2O3)، اکسید آلومینیوم(Al2O3) و مواد دیگری مثل سلولز، سیلیس، پروتئین و چربی و … هستند، خاکستری تولید می شود که حاوی سیلیس است که بسته به درجه حرارت سوختن، به صورت کوارتز، کرسیتو بالیت(Crystobalite) و تردیمیت(Tridymite) تولید می شود. که در واکنش با آهک یک ترکیب چسبنده بنام سیلیکات کلسیم تولید می کند که این محصول در بهبود مشخصات و مقاومت بتن ساخته شده تاثیر عمده ای دارد. در بین محصولات کشاورزی نامبرده بالا، پوسته برنج و باگاس یا همان تفاله ساقه نیشکر و ساقه برنج، با سوزاندن مقدار یکسان از آنهادر شرایط یکسان به ترتیب بیشترین مقدار خاکستر را تولید می کنند که برای پوسته برنج حدود 22 درصد، باگاس حدود 15درصد و ساقه آن5/14 درصد وزن اولیه خاکستر تولید می کنند. با سوزاندن هر تن پوسته برنج حدود 220 کیلو خاکستر تولید می شود که حدود 94 کیلو از این مقدار خاکستر، سیلیس است. البته ناگفته نماند که مقدار سیلیس تولید شده به دمای سوختن و طول مدت سوزاندن پوسته برنج بستگی دارد.
از طرف دیگر پوسته برنج بر خلاف ساقه برنج و باگاس برای خوراک دام آنچنان مناسب نیست. این در حالی است که ساقه و پوسته برنج و باگاس از نظر تولید حرارت بعنوان سوخت در کارخانه های تولید شکر، تولید آجر و حتی پوسته برنج در پخت وپز خانگی و در کارخانجات برنج کوبی کاربرد زیادی دارند. گرمای حاصل از سوختن هر تن پوسته برنج معادل گرمای آزاد شده از سوختن حدود 360 کیلو نفت سیاه یا 480 کیلو گرم زغال است.
عمده کاربرد علمی و مهندسی خاکستر پوسته برنج در صنعت ساخت وساز این است که، بصورت ماده پوزولانی در سیمان های ترکیبی و هیدرولیکی حداکثرتا حدود 40 درصد وزنی جایگزین سیمان می شود و با هیدراتاسیون آرام و حرارت هیدراته پایین، خصوصاً در بتن ریزی های حجیم که نیاز به کنترل درجه حرارت هیدراتاسیون می باشد، کاربرد داشته و از همه مهمترکارایی و مقاومت بتن یا ملات سیمانی را افزایش داده و هزینه تولید واجرای بتن ریزی را کاهش می دهد. از طرف دیگر وزن مخصوص کمتر پوزولانها، در نهایت موجب افزایش حجم ماتریس سیمانی می شود. در سیمانهای پوزولانی ابتدا سیمان و پوزولان را با هم ترکیب کرده و آسیاب می کنند ولی در مورد بتنهای حاوی RHA بهتر است ابتدا خاکستر آسیاب شده و بعد با سیمان ترکیب گرددو در بتن بکار رود.
رفتار پوزولانی خاکستر پوسته برنج و واکنش شیمیایی آن به ویژه در ترکیب باآهک بستگی به شکل سیلیس و کربن موجود در آن و نیز درجه حرارت سوختن و زمان نگهداری در آن دما دارد. با افزایش دمای سوزاندن و زمان نگهداری بیش از حد استاندارد ( حدود 700 درجه سانتی گراد) نتیجه افزایش دما بر عکس می شود. یعنی افزایش دما باعث تاثیرات منفی در عملکرد RHA می شود. نباید فراموش کرد که خاصیت پوزولانی ماده ذاتی است و در درجه اول بستگی به ترکیبات شیمیایی و ساختمان کریستالی آنها دارد و عوامل فوق در مراتب بعدی از نظر تاثیر گذاری در خواص پوزولانی مواد قرار دارند.
پیشینه استفاده از پوسته برنج در بتن به سال 1924 م در آلمان بر می گردد. در سالهای 1955 و 1956 آقایان MC DANIEL و Hough و Barr در زمینه کاربرد این مواد تحقیقات بیشتری انجام دادند و علی الخصوص عملکرد بلوکهای ساخته شده با ترکیب سیمان و RHA را مورد بررسی قرار دادند. که نتایج آزمایشات انجام شده حاکی از افزایش تاب فشاری نمونه نسبت به حالت بدون استفاده از RHA بود. البته مقاومت نمونه در برابر سایش و قدرت رسانایی حرارتی آنها نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بدست آمده بسیار مثبت و امیدوارکننده بود. شایان ذکر است که از آن زمان به بعد همواره در کشورهای مختلف جهان، در زمینه بکار گیری این گونه مواد در تولید ترکیبات سیمانی تحقیقات زیادی صورت گرفته و همایشها وگردهمایی های مختلفی در سراسر دنیا هم برگزار شده است. و نتیجه این گونه فعالیتها و تحقیقات، یعنی حرکت بسوی تولید بتن و ماتریس های سیمانی ارزان و در عین حال مقاوم.
تکنیک ساخت بتن
از نظر تکنیک ساخت سازه های بتنی سه دسته هستند:
1. پیش ساخته
2. در جا ریخته می شود
3. مرکب
پیش ساخته اعضائی هستند که در کارگاههای خاصی ساخته می شود و برای نصب به محل مورد نظر تحویل داده می شوند اعضاء با بتن ریزی در جا همانطور که از نامشان پیدا است در همان محل واقعی خود در سازه بتن ریزی می شوند و بالاخره اعضاء مرکب اعضا ئی هستند که ترکیبی از اجزاء پیش ساخته و بتن ریزی در جا هستند.
این اعضاء در اصول کلی طراحی یکسان هستند و مسائلی نظیر سرعت اجراء و دقت ساخت و اقتصادی بودن آنها است که سبب انتخاب می شود.
مواد تشکیل دهنده بتن
1. سیمان: هر ماده ای که دانه های مصالح سنگی را برای تشکیل یک توده توپر و یکپارچه بهم بچسباند سیمان نام دارد. سیمانهایی که در صفت بتن به کار می روند تقریبا غیر قابل حل در آب می باشند و به آنها سیمان هیدرولیکی می گویند از بین انواع سیمان پر کاربرد ترین در بتن سیمان پرتلند است.
2. مصالح سنگی: مصالح سنگی بین 60 تا 75 درصد حجم بتن را تشکیل می دهند و از اینرو نقش مهمی در رفتار بتن دارا می با شند بسیاری از خواص بتن نظیر مقاومت و خاصیت الاستیسیته و افت و خزش و دوام و … . متاثر از مشخصه های مصالح سنگی می باشند. مصالح سنگی بتن به دو دسته ریز دانه و درشت دانه تقسیم می شوند. البته استفاده از درشت دانه ها علاوه بر مسائل اقتصادی سبب کاهش افت بتن نیز میگردد. به بتنی که با استفاده از مصالح دانه سبک ساخته می شود بتن سبک سازه ای می گویند اگر علاوه بر ریز دانه ها از ماسه نیز استفاده شود بتن حاصله سبک با ماسه نام دارد.
3. آب: آبی که برای تهیه بتن به کار میرود باید عاری از مقدار مضر روغن ها و اسیدها و بازها و نمک ها و مواد آلی یا هر ماده دیگری که برای بتن مضر است باشد. اگر ناخالصی آب زیاد باشد بر زمان گیرش و مقاومت و دوام بتن اثر منفی می گذارد و سبب خوردگی ارماتور نیز می شود.
4. مواد مضاف: موادی هستند که در هنگام ساخت بتن به آن اضافه میشود تا برخی خواص فیزیکی یا مکانیکی مورد نظر را در بتن به وجود آوردند.
برخی موارد به کار بردن مواد مضاف عبارتند از: افزایش دوام، افزایش کارائی، تسریع در کسب مقاومت در زمان کوتاه، کند کردن گیرش بتن، افزایش مقاومت، و کاهش نفوذ پذیری آب در بتن.
عوامل موثر بر مقاومت بتن
از خواص فیزیکی مهم بتن می توان به غیر الاستیک بودن ان اشاره کرد. حال عوامل موثر بر مقاومت بتن را بررسی می کنیم:
1. نسبت آب به سیمان
2. نسبت مصالح سنگی به سیمان
3. دانه بندی و شکل و درجه بندی سطح و مقاومت و سختی دانه های سنگی
4. حداکثر اندازه مصالح سنگی
بتن مسلح به الیاف
o بتن مسلح به الیاف یک نوعی از بتن مسلح بوده که بر خلاف بتن مسلح معمولی که از آرماتور جهت مسلح کردن استفاده می شود ، در این نوع بتن از الیاف استفاده می گردد که از لحاظ توانایی تحمل نیروی کششی فوق العاده بوده و باعث افزایش بسیار زیاد مقاومت کششی و مقاومت خمشی بتن می گردد .
o توپ بتنی مسلح به الیاف ( توپ بولینگ ) یک مدل بسیار قوی از بتن مسلح به الیاف است که با توجه به ویژگی های خاص آن و توانمندی بالای آن طراحی و مدل سازی شده است .
کاربرد بتن مسلح به الیاف :
o بتن الیافی در محل هایی که احتیاج به بتن مسلح بوده ولی امکان آرماتور بندی به لحاظ نبودن دسترسی نمی باشد می توان به راحتی از بتن الیافی استفاه نمود و بتن را با الیاف مسلح کرده تا به کاربری لازم رسید .
o از مزایای بتن الیافی جلوگیری از گسیختگی و جدایی بتن در برابر نیروهای لرزه ای و نیروهای ضربه ای است ، بدین لحاظ می توان از بتن الیافی در سازه های ضد انفجار و استراتژیک استفاده نمود .
کاربردهای بتن الیافی
بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازی فرودگاهها , پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است .
● دالها
بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازی فرودگاهها , پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است . در پل سازی مهمترین کاربرد ان در سطوحی بوده که در معرض خوردگی و فرسایش قرار دارند .
▪ دالهای روی بستر
در مورد دالهای روی بستر , نمونه هایی که خوب بررسی شده باشند اندک هستند. اما در جاهایی که دال بتنی مسلح به الیاف فولادی تحت تاشیر عبور و مرور اتوبوسهای سنگین قرار دارد , مشخص شده است که این نوع دال , با ضخامتی در محدود ۶۰ تا ۷۵ درصد دالهای غیرمسلح , عملکردی مشابه آنها دارند با استفاده از این نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را میتوان به نحو قابل ملامحظه ای ( ۲۰ تا ۶۰ درصد) نازکتر از پوششهای بتنی غیر مسلح مشابه اجرا کرد. خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد کفسازی اثر می گذارد , اطلاعات موجود نشان میدهد که الیاف , مقاومت بتن را در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می دهند .
● دالهای سازه ای سقفها
برای دالهای کوچک , براساس نظریه خط سیلان , یک روش طراحی ارایه شده است که بر نتایج حامل از ازمایش دالهای دو طرفه بتنی متکی است . ولی برون یابی نتایج کار و اعمال انها بر دالهای بزرگتر , به شدت نهی شده است .
● عرشه پلها
استفاده از نمکهای یخ زدا موجب انهدام عرشه پلها می شود. بتن الیافی گرچه نمی تواند مانع از نفوذ این نمکها شود ولی با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض ترکها میتوان از گسترش دامنه این انهدام جلوگیری کرد.
● تیرها
▪ خمش در تیرها
در این زمینه , هم برای تیرهایی که تنها به الیاف مسلح شده اند و هم در مورد تیرهایی که از ترکیب الیاف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتی ارائه گردیده است . در مورد تیرهای که فقط به الیاف مسلح باشند , معادلات مذکور ارزش عملی چندانی ندارند و تنها در مورد تیرهای کوچک (۱۰×۱۰×۳۵ سانتیمتری) و اعضای فرعی سازه ها کاربرد دارند . اما در زمینه تیرهای مسلح به ترکیب الیاف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت کششی افزایش یافته بتن که به کمک آرماتور کششی می آید , قادرند مدل مناسبی از تیر به دست دهند. از جمله این معادلات , روابط پشنهادی است که مشابه معادلات روش طراحی بر اساس مقاومت نهایی ACI است .
● اتصالات تیر- ستون
مطالعات اخیر روی اتصالات تیر- ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الیاف فولادی به جای بخشی از میلگردهای حلقوی , حاکی از بهبود قابل ملاحظه مقاومت , نرمی و جذب انرژی اتصال است .
● ملاحظات مربوط به خستگی خمشی
تحقیقات اخیر نشان می دهد که افزودن الیاف به تیرهای بتنی مسلح به میلگرد عمر خستگی را و تغییر مکانها و عرض ترکها را کاهش می دهد. بر اساس این تحقیقات نتیجه گرفته می شود که اثر مفید الیاف با افزایش میزان میلگردها کاهش می یابد.
بتن ریزی در هوای گرم
بتن ریزی در شرایط هوای گرم می تواند به بروز مشکلاتی در بتن تازه و سخت شده کمک نماید و معمولا" به پائین آمدن کیفیت بتن سخت شده منجر می شود . معمولا" در چنین شرایطی باید
بتن ریزی متوقف گردد و در صورت نیاز به انجام عملیات بتن ریزی باید تدابیر خاصی اندیشیده شود تا خسارت های وارده به حداقل برسد و یا ایجاد گردد .
بتن ریزی در شرایط هوای گرم می تواند به بروز مشکلاتی در بتن تازه و سخت شده کمک نماید و معمولا" به پائین آمدن کیفیت بتن سخت شده منجر می شود . معمولا" در چنین شرایطی باید
بتن ریزی متوقف گردد و در صورت نیاز به انجام عملیات بتن ریزی باید تدابیر خاصی اندیشیده شود تا خسارت های وارده به حداقل برسد و یا ایجاد گردد . تعریف و شناخت شرایط هوای گرم ، اثر خسارت بار این شرایط ، اثر عوامل تشدید کننده این خسارت ها ، راه حلهای فرار از حصول این شرایط ، توجه به نوع مصالح مصرفی از جمله مواردی است که در این نوشته از نظر می گذرد .
وجود شرایط هوای گرم در مناطقی از کشور ما بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان و وجود شرایط خاصی مانند ایجاد خوردگی در میلگردهای بتن این شرایط را برای ما پر اهمیت می نماید و باید بدان توجه خاصی مبذول داشت . سعی می شود نکات مد نظر آئین نامه بتن ایران به همراه توضیحات ضروری قید شود تا در عمل بتوان از آنها استفاده نمود .
● تعریف هوای گرم :
هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .
معمولا" وقتی دمای بتن از ۰C ۳۲ در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .
بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از kg/m۲ ۱ در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از kg/m۲ ۵/۰ در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .
● اثر خسارت بار شرایط هوای گرم :
این اثرات را می توان به دو بخش بتن تازه و سخت شده تقسیم نمود . مسلما" برای داشتن بتن سخت شده مناسب باید از مرحله بتن تازه به سلامت عبور کنیم لذا از این نظر کیفیت بتن تازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد .
اثرات نا مطلوب هوای گرم بر بتن تازه خمیری عبارتست از :
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط
ب ) افزایش آهنگ افت اسلامپ و تمایل دست اندرکاران به افزودن آب به بتن در کارگاه بدلیل افزایش تبخیر و افزایش سرعت آبگیری سیمان و از دست دادن خواص خمیری در زمان کوتاه تر
ج ) افزایش زمان آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش به نحوی که بر عملیات ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح و نگهداری و عمل آوری بتن اثر منفی می گذارد و امکان ایجاد درز سرد را افزایش می دهد . این امر پیوستگی را در بتن ریزی مختل می کند که نیاز به آن جزو اصول بتن ریزی صحیح است .
د ) افزایش امکان ترک خوردگی خمیری بتن تازه بدلیل تبخیر زیاد و جمع شدگی بیش از حد در اثر تبخیر
هـ ) افزایش بروز مشکل در کنترل مقدار حباب هوای بتن حبابدار در بتن تازه به نحوی که عملا" حباب های هوا بزرگ شده و با می ترکند و تاثیر ثبت آنها در بتن سخت شده از بین می رود .
● اثرات نامطلوب شرایط هوای گرم بر بتن سخت شده عبارتند از :
الف ) کاهش مقاومت بتن بدلیل مصرف بیشتر آب در میان مدت و دراز مدت
ب ) کاهش مقاومت بتن بدلیل دمای بالای آن در هنگام بتن ریزی و پس از آن در میان مدت و دراز مدت علیرغم افزایش مقاومت زود هنگام بتن ( بویژه در روزهای اول – ۱ تا ۷ روز )
ج ) افزایش تمایل به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترکهای حرارتی
د ) کاهش دوام بتن در برابر شرایط محیطی نامناسب در حین بهره برداری مانند یخ زدن و آب شدگی مکرر ، سایش و فرسایش تری و خشکی مکرر بتن ، حمله سولفاتها و حمله یون کلر محیط بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن در اثر ایجاد کریستالهای درشت و کاهش مقاومت الکتریکی بتن که نقش مهمی در افزایش نفوذپذیری در برابر یون کلر و سایر عوامل مزاحم شیمیائی دارد . هم چنین کاهش دوام به دلیل ترک خوردگی
هـ ) ایجاد خوردگی سریعتر میلگردها بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن و یا ایجاد درزهای سرد
و ) کاهش یکنواختی سطح بتن و نا زیبائی سطح بتن نمایان بویژه در مجاورت قالب ، تغییر رنگ بتن بدلیل تفاوت در آهنگ آبگیری ، منظره بدلیل درز سرد .
●عوامل تشدید کننده خسارات در هوای گرم :
برخی عوامل می توانند در هوای گرم خسارتها را تشدید نمایند . هرچند این عوامل مستقیما" در ایجاد شرایط هوای گرم بی تاثیر است اما در این شرایط می تواند باعث بحرانی تر شدن اثرات زیانبار گردد . این عوامل عبارتند از :
الف ) مصرف سیمانهائی با ریزی زیاد که موجب افزایش سرعت آبگیری سیمان و ایجاد گرمازائی بیشتر در زمان کوتاه می گردد .
ب ) مصرف سیمانهای زودگیر ( مقاومت اولیه زیاد ) مانند نوع ۳ و حتی استفاده از سیمانهای
نوع ۱ بویژه با وجود افزودنیهای تسریع کننده ( زودگیر کننده ) که میتواند زمان گرایش را کوتاه نماید و سرعت آبگیری و گرمازائی را بیشتر کند .
ج ) مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم .
د ) استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .
هـ ) بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی
منجر شود .
و ) حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )
ز ) استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما
می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .
ح ) استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .
ط ) ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی
ی ) استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد .
مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تاثیری ندارد .
● عوامل ایجاد کننده شرایط نامناسب محیطی و هوای گرم :
همانگونه که گفته شد مصرف اجزاء بتن با دمای زیاد می تواند بتن با دمای بالاتر از حد مجاز را بوجود آورد .
همچنین بروز شرایط خاصی در محیط اطراف بتن ریزی می تواند به تبخیر شدید منجر گردد که خسارت زا می باشد .
در زیر به هر کدام از این موارد می پردازیم و نحوه پیش بینی چنین شرایطی را مطرح می نمائیم
الف )شدت تبخیر از واحد سطح :
میزان تبخیر از سطح بتن تابع عوامل مختلفی است که از جمله می توان به دمای هوا ، دمای بتن ، رطوبت نسبی هوا ، سرعت وزش باد ، تابش آفتاب و حتی رنگ بتن و فشار هوا ( ارتفاع از سطح دریا ) اشاره نمود . در چارت فقط از چهار عامل اول بدلیل اهمیت و سهولت بکارگیری آنها بصورت کمی بهره برده شده است و میتوان شدت تبخیر از واحد سطح بتن را بدست آورد .
ب ) دمای تعادل بتن ساخته شده :
قبل از خسارت بتن میتوان دمای آنرا با محاسبه حدس زد . مسلما" در مراحل انتقال و ریختن بتن بعلت تبادل با محیط مجاور ، دمای بتن ممکن است تغییر نماید . بدین منظور باید برای ساخت بتن دمای کمتر از ۰C ۳۰ را در نظر گرفت تا در یک حمل معقول و منطقی با زمان کمتر از
نیم ساعت ، دمای بتن از ۰C ۳۲ تجاوز ننماید . مسلما" اگر وسیله حمل پمپ و لوله یا تسمه نقاله و یا تراک میکسر در حال چرخش
باشد باید دمای ساخت را بمراتب کمتر از ۰C ۲۸ و تا حدود کمتر از در نظر گرفت . دمای تعادل ساخت بتن بلافاصله پس از اختلاط را می توان از رابطه زیر بدست آورد .
در رابطه TC ، TG ، TS ، TP ، TW به ترتیب دمای سیمان ، سنگدانه درشت ، سنگدانه ریز ، پوزولان و دمای آب مصرفی در اختلاط بتن می باشد . ( بر حسب درجه سیلیسوس )
هم چنین WWT ,WWS,WWG,WW, WP , WS , WG , WC به ترتیب جرم سیمان ، شن ، ماسه ، پوزولان ، آب مصرفی در ساخت بتن ، آب موجود در شن ، آب موجود در ماسه و آب کل موجود در بتن می باشد ( بر حسب کیلوگرم ) بدیهی است آب کل بتن برابر با مجموع آب مصرفی در ساخت بتن و آب موجود در سنگدانه می باشد و یخ احتمالی مصرفی را نیز شامل می شود . اگر از یخ نیز برای کاهش دما استفاده شود در صورت کسر رابطه فوق جمله W i (۰.۵ti-۸۰) اضافه خواهد شد .
لازم به ذکر است ضرائب ۰.۲۲ در رابطه فوق ظرفیت گرمائی سیمان ، سنگدانه و پوزولان بر حسب Kcal/kg می باشد و یکسان در نظر گرفته شده است در حالیکه واقعا" این ظرفیت های گرمائی در سیمانهای مختلف و سنگدانه های موجود و پوزولانهای مصرفی یکسان و مساوی ۰.۲۲ نمی باشد . بویژه در سنگدانه ها و پوزولانها ممکنست ابن ظرفیت گرمائی از ۰.۱۹ تا ۰.۲۴ تغییر نماید و حتی از این محدوده نیز بیرون باشد . ظرفیت گرمائی آب و رطوبت موجود در سنگدانه Kcal/kg ۱ فرض شده است . i W جرم یخ مصرفی ، i T دمای یخ مصرفی ، ۰.۵ ظرفیت گرمائی یخ و ۸۰ برابر گرمای نهان ذوب یخ بر حسب Kcal/kg می باشد .
مثال ۱ : طرح اختلاط زیر برای بتن سازی به میزان m۳ ۱ داده شده است . با توجه به اطلاعات موجود دمای تعادل ساخت بتن را محاسبه کنید . سیمان ۴۰۰ کیلو ، شن خشک ۱۰۰۰ کیلو ،
آب کل ۲۲۰ کیلو ، دمای سیمان ۰C ۳۵ ، دمای شن ۰C ۴۰ و رطوبت آن ۶/۰ درصد ، دمای ماسه ۰C ۳۰ و رطوبت آن ۵/۴ درصد ، دمای آب ۰C ۲۵ می باشد .
مثال ۲ : اگر بخواهیم دمای بتن به ۲۸ برسد آب باید تا چند درجه خنک شود .
مثال ۳ : اگر بخواهیم با آب ۰C ۲۵ و یخ ۰C ۴- به این دما دست یابیم ، چند کیلو یخ لازم است ؟
مثال ۴ : اگر بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ بخواهیم به این دما برسیم دمای شن باید به چند درجه سیلیوس برسد ؟
● اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
همانطور که قبلا" اشاره شد هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را بر جای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از این اثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :
بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا ۲۵ کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش ۵ درجه سانتی گراد به حدود ۳ لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگی را افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .
ب ) آهنگ افت اسلامپ :
مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تاثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء ۰C ۴۰ افزایش دما ( ۱۰ تا ۰C ۵۰ ) افت اسلامپ حدود ۸ سانت را شاهد خواهیم بود ( هر ۰C ۱۰ حدود ۲ سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیار زیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله با آن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست.
ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :
در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط بین ؟ تا ۳ ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از ۰C ۳۰ و دمای محیط بیش از ۰C ۳۵ این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلات اجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود
می آورد و در ریختن و تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرین بتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد و بتن زود سفت
می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرد در آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .
د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :
این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از ۸۰ درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m۲/hr ۱ تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد و یا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود . وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تاخیر در گیرش و سفت شدن بتن ، مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیر کننده ، خاکستر بادی بعنوان جایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کم می کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد می توان از میکروسیلیس نام برد .
از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توام با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد .
ـ ) اثرات نامطلوب بر مقاومت :
مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن ۲۸ روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم خواهد داشت .
گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت ۲۸ روزه به ۷ روزه به مقادیری کمتر از ۳/۱ و حتی تا ۱/۱ می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های ۲۸ روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های ۷ روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .
● راهکارهای بتن ریزی مطلوب در شرایط نامساعد گرم :
قاعدتا" این راهکارها را میتوان به چند دسته تقسیم کرد :
الف ) انتخاب مصالح مناسب برای هوای گرم خشک یا گرم مرطوب و نسبت های مطلوب
ب ) روشهای مناسب انبار کردن مصالح برای گرم و داغ شدن ( پیشگیری از گرم شدن )
ج ) خنک سازی مصالح و بتن و بتن خنک ساختن ( کاهش دمای بتن )
د ) تمهیدات حفظ خنکی بتن در طول عملیات حمل و ریختن و جلوگیری از افزایش دمای بتن
هـ ) نکات مربوط به ریختن ، تراکم و پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
در ادامه به هرکدام از راه حلهای اجرائی به اختصار می پردازیم .
●انتخاب مصالح مناسب :
الف ) سنگدانه :
هر چند تاثیر سنگدانه چندان جدی نیست اما بویژه برای ایجاد دوام در بتن در مناطق گرم بویژه مرطوب ، لازم است سنگدانه ها از جذب آب کمی برخوردار باشند . ظرفیت جذب آب سنگدانه درشت در آبا به ۵/۲ و برای سنگدانه ریز به ۳ درصد محدود شده است در حالیکه در بسیاری از آئین نامه ها چنین محدودیتی دیده نمی شود .
سنگدانه ها باید در برابر قلیائیها از واکنش زائی برخوردار نباشند لذا از این بابت باید مورد آزمایش قرار گیرند . همچنین در مناطق خورنده باید یون کلر آنها از حدود مجاز کمتر باشد .
ب ) سیمان :
بهتر است از سیمانهای ریز و زودگیر استفاده نشود و سیمانهای با گرمازائی کم و حاوی مواد پوزولانی ( بعنوان جایگزین ) بکار روند . سیمانهای آمیخته از این نظر مناسب اند . بهتر است مقدار سیمان زیاد نباشد . محدود کردن عیار سیمان به حدود ۴۰۰ کیلوگرم می تواند یک توصیه تلقی گردد . عیار سیمان زیاد می تواند عامل ترک خوردگی بتن خمیری باشد .
ج ) افزودنی ها :
در شرایط هوای گرم اغلب افزودنیهای روان کننده و یا کندگیر کننده استفاده می شود . ممکن است افزودنی روان کننده کندگیر کننده نیز بکار بریم . افزودنیهائی که بتوانند اسلامپ را بمدتی قابل توجه حفظ نمایند ، در این شرایط طرفدار دارد .
معمولا" حبابزا ها بعلت مشکل کنترل مقدار حباب در شرایط هوای گرم توصیه نمی شود .
مگر اینکه شرایط مناسبی برای مصرف آنها فراهم گردد .
● روشهای پیشگیرانه برای جلوگیری از گرم شدن مصالح در انبار
هر چقدر بتوانیم جلوی گرم یا داغ شدن مصالح بتن را بگیریم ، کار خنک ساختن بتن
ساده تر می شود .
بهرحال بهتر است دمای سیمان از ۰C ۶۰ تجاوز نکند ( آبا حد مجاز را ۰C ۷۵ ذکر کرده است ) سنگدانه ها با توجه به وزن قابل توجهشان بهتر است دمائی کمتر از ۰C ۴۰ را داشته باشند . آب نیز باید در حد امکان خنک نگهداشته شود . لذا توصیه می شود آب در محلی نگهداری شود که زود گرم نشود . مخازن فلزی هوائی بدون عایق بندی ابدا" توصیه نمیشود . از مصرف سیمانهای گرم که از کارخانه حمل و تخلیه می شود باید پرهیز کرد و آنرا در سیلو نگهداشت تا خنک گردد .
سیلوی سیمان دارای رنگ روشن باشد . در برخی مناطق دنیا از سیلوی دو جداره استفاده می شود که ممکن است آب خنک در آن در جریان باشد . عایق بندی سیلوی سیمان نیز یک راه حل
می باشد .
سنگدانه ها را نیز بهتر است از تابش آفتاب دور داشت . سر پوشیده کردن دپوی سنگدانه ها یک روش معمول است که ممکن است برای ایران راه حل گران قیمتی باشد . ایجاد پوشش مانند برزنت و غیره می تواند راه حل ساده تری تلقی گردد .
● خنک سازی مصالح و ساخت بتن خنک ( کاهش دمای بتن ) :
استفاده از بتن ها دمای کم یکی از راه حلهای اساسی برای بتن ریزی مطلوب است . رساندن دمای بتن به زیر ۰C ۳۰ میتواند به تولید بتن سخت شده مقاوم و با دوام منجر گردد و ضمنا" میزان تبخیر از سطح بتن را کاهش دهد . باید گفت تبخیر عوامل متعددی دارد ولی دمای بتن در این رابطه بسیار مهم است . برای ایجاد بتن خنک ، غالبا" اجزاء بتن را خنک می کنیم و یا از یخ برای ایجاد خنکی مخلوط بتن استفاده می نمائیم . بکارگیری ازت مایع نیز ممکن می باشد . اما در مورد بتن ریزی در هوای گرم در کارهای عادی عملا" بکار نمی رود .
اجزاء بتن شامل : آب ، سیمان ، سنگدانه می تواند خنک شود . آب را با وسایل تبرید و یا یخ می توان خنک نمود . سنگدانه ها را می توان با آب پاشی و ایجاد شرایط مساعد برای تبخیر می توان به مقدار قابل توجهی خنک نمود ( بویژه در هوای خشک ) در خنک سازی سنگدانه می توان از آب خنک و هوای خنک نیز استفاده نمود .
یخ عامل مهمی در کاهش دمای بتن می باشد زیرا گرمای نهان ذوب یخ میتواند دمای بتن را به مقدار قابل توجهی پائین آورد . بهر حال خرده یخ یا پرید یخ می تواند صرفا" بعنوان جایگزین بخشی از آب یا همه آن بکار رود تا تغییری در نسبت آب به سیمان حاصل نشود و در انهای اختلاط نباید یخ در بتن تازه مشاهده گردد .
خنک کردن سیمان راه حلی است که کمتر بکار گرفته می شود . اینکار به دلایل خاص نیاز دارد تا سیمان در معرض آب خنک یا هوای مرطوب قرار نگیرد . استفاده از دیگ اختلاطی که دارای رنگ روشن می باشد و یا آب خنک شده و یا در سایه است توصیه می گردد .
● تمهیدات مربوط به حفظ خنکی بتن در طول عملیات بتن ریزی :
در زمان حمل ، ریختن و تراکم بتن حفظ خنکی آن ضروری است . بدیهی است دمای بتن در اثر تبادل گرما با هوای گرم مجاور افزایش می یابد . هدف ما کاهش این افزایش دما می باشد .
استفاده از وسایل حمل مناسب و سر بسته که رنگ روشن دارد یا با آب خنک می شود یکی از
راه حلهای مناسب می باشد . بکارگیری وسایلی مانند پمپ و لوله می تواند باعث افزایش دما شود و برای کنترل این افزایش دما ، لازم است لوله پمپ خنک گردد . می توان دور لوله ها را گونی خیس قرار داد و گهگاه روی آن آب پاشید .
تسمه نقاله برای هوای گرم وسیله مناسبی نیست و در صورت لزوم می توان روی آن را پوشاند .
تراک میکسر در طول حمل نباید بی جهت بچرخد زیرا این امر موجب افزایش دما خواهد شد بویژه اگر حجم بتن در مقایسه با حجم دیگ کم باشد . استفاده از سایبان روی دیگ تراک و داشتن رنگ روشن توصیه می شود .
● نکات مربوط به ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
برای جلوگیری از تبخیر زیاد از سطح بتن می توان توسط بادشکن ، سرعت باد را کم نمود . بویژه اگر بتوان از بادشکن های جاذب آب استفاده نمود و آنها را خیس کرد ، رطوبت محیط افزایش می یابد و تبخیر کم می شود و همچنین محیط خنک می گردد . استفاده از سایبان در بالای محل بتن ریز ( در صورت امکان ) باعث کنترل تابش آفتاب و کاهش تبخیر می گردد و ضمنا" از افزایش دمای بتن جلوگیری می شود .
می توان از دستگاههای مه فشان و ایجاد کننده غبار آب در محل بتن ریزی استفاده کرد تا ضمن خنک شدن محیط رطوبت نسبی بالا رود و تابش آفتاب کم گردد . این کار در مواردی که باد می وزد موثر نیست .
قالب و میلگردها باید قبلا" خنک شود و آبا حداکثر دمای ۰C ۵۰ را برای آنها پیش بینی
کرده است . با آب پاشی بر روی قالب ( بویژه فلزی ) و میلگردها می توان آنها را خنک نمود ولی آب اضافی باید از سطح قالب و میلگرد زدوده شود ( با هوای تحت فشار یا اجازه دادن برای تبخیر ) برنامه ریزی کار بتن ریزی به نحوی که در زمان خنکی هوا انجام شود . مسلما" در این حالت اصولا" ممکن است شرایط هوای گرم موجود نباشد و بحث های مطروحه بی مورد تلقی گردد .
تامین حجم لازم بتن و استفاده از وسایلی که بتواند این حجم بتن را ساخته یا حمل کند و بریزد و متراکم نماید امری ضروری است وگرنه بتن در اثر معطلی گرم شده و زمان گیرش آن فرا می رسد و یا لایه های زیرین خود را می گیرد و درز سرد ایجاد می شود .
برای حفظ خنکی بتن در لایه های بتن ریزی ، بهتر است از لایه های ضخیم تر استفاده شود که این امر حجم بتن سازی و بتن رسانی و بتن ریزی بیشتری را در واحد زمان طلب می کند .
استفاده از وسایل مناسب به نحوی که معطلی های بی جهت بوجود نیاید . مثلا" باکت خیلی کوچک بکار نرود تا تراک میکسر مدت زیادی معطل بماند و یا تراک میکسر کمتر بارگیری شود تا بتن بمدت قابل توجهی در آن بچرخد و نماند .
تراکم مجدد بتن در هوای گرم توصیه می شود ( قبل از گیرش ) . این امر ترکها را کم می کند . استفاده از ماله برای بهم آوردن ترکها توصیه می گردد . ( ماله کش با تاخیر و مجدد )
در هوای گرم و خشک اغلب سرعت تبخیر بیش از سرعت رو زدن آب است و سطح بتن خشک
می شود . لذا ضمن رعایت نکاتی که قبلا" مطرح شد لازمست در اسرع وقت سطح بتن محافظت شده و مرطوب گردد . استفاده از گونی خیس در این موارد توصیه می شود . در غیر این صورت استفاده از پوشش های خاص مانند نایلون یا ترکیبات عمل آوری بتن می تواند مصرف شود . بدیهی است در شرایط هوای گرم و خشک توجه ویژه ای باید به عمل آوری رطوبتی معطوف گردد .
پرداخت سطح بتن در هوای گرم با مشکل همراه است و معمولا" باید زودتر از سایر شرایط پرداخت را انجام داد اما نباید باعث جمع شدن آب در زیر لایه فوقانی گردد .
مدیریت حفاظت بتن
علیرغم اینکه مدت نسبتا؛ زیادی از پیرایش بتن نمی گذرد ( حدود ۱۲۵ سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است .
علیرغم اینکه مدت نسبتا؛ زیادی از پیرایش بتن نمی گذرد ( حدود ۱۲۵ سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است . با توجه به گستردگی استفاده از بتن نتایج بهره وری از آن همواره رضایت بخش نبوده و در پاره ای از موارد مسائل و مشکلاتی بوجود آورده است . در سازه های بتونی ا"ن پرسش مطرح است که آیا بتن با ترکیبات اولیه ی خویش به تنهایی توانسته است در شرایط زمانی و مکانی مختلف عملکرد بهینه ای داشته باشد ؟ متاسفانه بررسی ها و تحقیقات انجام شده در این زمینه ، پاسخ منفی را بدست می دهد .
مقاله ی حاضر بر اساس تحقیقات میدانی انجام شده در زمینه ی شناخت علل فساد بتن در استان هرمزگان تهیه گردیده است .
فساد پذیری سازه های بتونی که کاهش دوام سازه یی رع به همراه دارد ، اسباب نگرانی سازه های مهمی چون مجتمع بندری شهید رجائی ، سد میناب ، خط انتقال آب میناب – بندر عباس و دهها پروژه ی دیگر را فراهم ساخته است .
شناخت علل فساد بتن در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن در قالب طرح مدیریت حفاظت بتن ، جمع بندی و ارائه گردیده است . لذا لازم است که قبل از ورود به بحث اصلی به تبیین اصطلاحات ویژه ای بپردازیم که کرارا؛ از آن استفاده خواهد شد .
امروزه با عاریه گرفتن اصطلاح خوردگی از بخش متالوژی عنوان ؛ خوردگی بتن ؛ ابداع شده است . در حالی که واژه خوردگی تعریف روشنی از چگونگی بروز فعل و انفعالاتی که تخریب زودرس بتن را بهمراه داردئ به دست نمی دهد .
ازدیاد حجم فولاد درون سازه بتونی بر اثر واکنش های شیمیایی / الکتروشیمیایی ، سبب افزایش فشار درون بتن گردیده که نهایتا" فرایند تخریب بتن را بهمراه دارد . در این مقطع ترمیم بتن مطلقا" امکان پذیر نبوده و یا انجحام آن با هزینه های گزافی همراه است .
شباهت این فرایند در بتن با بیماری مهلک سرطان عنوان سرطان بتن ( Concrete Cancer ) را مطرح نموده است . اما از آنجا که فرایند تخریب بتونهای غیر مسلح به ژگونه دیگری است ، واژه فساد بتن را برای تبیین امری که تخریب بتونهای مسلح و غیر مسلح را بهمراه دارد مناسب تر یافته ایم .
۱- مدیریت حفاظت بتن
مدیریت حفاظت بتن در بر گیرنده تمامی موارد فنی و اجرائی در حد جزئیات است که طرح ، اجرا و بهره برداری از سازه های بتنی را در بر می گیرد .
کشاورزان با استفاده از واژگان کاشت ، داشت و برداشت تعریف جامعی رال در امر کشاورزی ارائه نموده اند . چنانچه ما نیز چنین تعریفی را برای امور عمرانی کشور داشته باشیم از به هدر رفتن میلیاردها ریال سرمایه های ملای جلوگیری کرده ایم .
۱-۱- اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن
می توان اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن را به طریق زیر فهرست بندی کرد :
الف – تامین سرمایه
ب- تامنین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص
پ- شناخت مصالح و مواد اولیه
ج- شناخت عوامل فساد بتن
چ – شناخت اقلیم و عوامل محیطی
ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد
د- تحقیقات:
( تحقیقات خود شامل دو جزء است که بهینه سازی و جایگزینی مواد جدید مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن را شامل می شود .
ر- طرح اختلاط بتن
ل- تولید، اجرا و عمل آوری
ن- نگهداری
مدیریت حفاظت بتن با هدف تقلیل ضایعات و جلوگیری از بروز واکنشهای منفی درون سازه های بتونی دستورالعمل هایی را در بر دارد که می توان نوعا" آن را به سازه های دیگر اعم از فلزی ، خاکی و …….. تعمیم داد .
الف – تامین سرمایه :
تامین سرمایه کافی به منظور انجام دقیق امر طراحی و اجرا و بهره برداری از سازه در اولویت قرار دارد . عدم امکان تامین بخشی از سرمایه یعنی عدمن تحقق بخشی از اهداف پروژه .
ب- تامین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص
تامین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص به عنوان دو بخشی که بطور متقابل یکدیگر را پوشش منی دهند مطرح است و عدم تامین و یا حذف بخشی از آن سلامت سازه ای را زیر سوال خواهد برد .
پ- شناخت مصالح و مواد اولیه
شناخت مصالح و مواد اولیه مصرفی در بتن تعاریف و استانداردهای خاص خود را دارند و با در نظر گرفتن این استانداردها بایستی نسبت به تهیه و بکارگیری آن در امر احداث سازه های بتونی اقدام نمود . نادیده گرفتن و قصور در اجرای استانداردها و دستورالعمل های فنی یعنی به خطر انداختن استحکام ، دوام و بقای سازه ای .
ج- شناخت عوامل فساد بتن
شناخت عوامل فساد بتن که تا کنون شناسائی و طبقه بندی گردیده اند عبارتند از :
۱- نمکها ؛ ۲- اسیدها ؛ ۳- گازهایی نظیر گاز کربنیک ؛ ۴- پوشش نا کافی بتن بر روی فولاد ؛ ۵- کیفیت پایین عمل آوری بتن ؛ ۶- بار اضافی ؛ ۷- آب و رطوبت ؛ ۸- فرآیند یخبندان ؛ ۹- خوردگی میکروبی ( SRB ) ؛ ۱۰- باکتری های اکسید کننده گوگرد .
چ – شناخت اقلیم و عوامل محیطی
بحث کلرورها و سولفاتها در سطح کشور همراه سایر عوامل فساد بتن را تحت الشعاع قرار داده و عوامل دیگری که به فساد منجر می شود مورد غفلت قرار گرفته است ( نمونه حاضر آن سازه های بتونی گوناگون در سطح تهران بزرگ ) و اگر به بند " ج " که گاز کربنیک را به عنوان یکی از عوامل فساد بتن مطرح ساخته است نظری بیندازیم دیگر هیچگاه سازه بتونی اکسپوز را در سطح شهری که مالامال از گازهای مونو و دی اکسید کربن است احداث نخواهیم کرد .
بررسی های علمی نشان می دهد که گاز کربنیک موجود در هوا سبب کربناتیزه شدن بتن و کاهش مقاومت آن می گردد . به طوری که یک عامل نفوذی بعمق۲۰ میلی متر می تواند تا میزان ۳۵ نیوتن بر میلی متر مربع مقاومت بتن را طی ۳۰ سال کاهش دهد .
نمک آب دریاهای آزاد آب خلیج فارس که البته میزان این املاح در نواحلی ساحلی به علت تبخیر بیشتر دو چندان می گردد و این ارقام بیانگر آن است که حاشیه خلیج فارس سازه بتونی ما به طور همزمان مورد هجوم دو عامل مخرب سولفات و کلر قرار می گیرد
ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد
آئین نامه های مجاز بتن در کشورهای مخحتلف و از جمله آئین نامه بتن ایران تهیه مصالح مرغوب و انبار نمودنآن در شرایط مطلوب را توصیه نموده است . تحقیق در امر فساد بتن در مجتمع بندری شهید رجایی بندر عباس نشان داد که هیچ یک از مصالح مصرفی در بتن برابر توصیه های آئین نامه ای تهیه و مصرف نگردیده است .
( تهیه و دپوی شن و ماسه در محیط باز و در مجاورت ماسه های روان آغشته به یون کلر و سولفات ، نشستن شبنم حاوی کلروسولفات و انبار نمودن پاکتهای سیمان تا ۱۷ کیسه بر روی هم ، ( استاندارد ۷ کیسه ) استفاده از آب حاصله از دستگاههای آب شیرین کن با خاصیت قلیلیی بسیار بالا ، استفاده از بتن خشک ، عدم اجرای بتن با چگالی مناسب از بارزترین علل فساد بتن در مچتمع بندری شهید رجائی بندر عباس بوده اند . تهیه مصالح مرغوب از مسافتهای دور را نباید به دلیل افزایش هزینه به تهیه مصالح نا مرغوب از مسافت نزدیک ترجیح داد .
د- تحقیقات :
چون عمدتا" تحقیقات میدانی انجام شده در حاشیه خلیج فارس صورت گرفته است و مضافا" این که این خلیج به علت عمق کم و گستردگی زیاد و عدم سیرکولاسیون کافی آب به علت عرض کم دهانه آن و همچنین تجربه زیاد ، بصورت اکوسیستم خاصی عمل می کند علاوه بر میزان بسیار زیاد املاح در میلی لیتر دمای ۳۴-۳۳ درجه شرایطی استثنایی را پدید آورده که طرح اختلاط بتن ویژه ای را طلب می نماید و تا کنون متاسفانه هیچ یک از آئین نامه های داخلی و خارجی بتن به آن نپرداخته اند . تحقیقات در شرایط آزمایشگاهی در بر گیرنده پاسخ های صحیح و دقیق نبوده است و ضرورت دارد کهخ این تحقیقات را به سمت و سوی تحقیقات محیطی بسط داد . بدیهی است که امر تحقیقات باید در دو زمینه بهسازی و جایگزینی مواد جدید و مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و از سویی پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن از سوی دیگر انجام گیرد .
ر – طرح اختلاط بتن
طرح صحیح صورت مساله بر اساس شناخت دقیق اقلیم ، مکان ، مکصالح و نوع سازه ، امکان تهیه طرح مطلوب بتن را بدست می دهد . طرح اختلاط بتن به مانند هر گونه طراحی دیگر بایستی به صورت موردی و منفرد انجام گیرد و از استفاده عمومی طرح اختلاط واحد بتن اکیدا" اجتناب شود . اختلاط بتن بایستی با درصد و طیف مناسبی از عناصر ریزدانه و درشت دانه انجام گیرد و حذف بخشی از این موارد به مخاطره انداختن سازه بتونی ، محسوب می شود .
ل – تولید، اجرا و عمل آوری
اجرا و عمل آوری بتن از مهمترین مباحث مربوط به بتن می باشد که مکمل طرح اختلاط بتن بوده و اجرای صحیح و دقیق آن امکان اتصال بتن با چگالی زیاد را بدست می دهد که به علت فشردگی زیاد اجزای بتن راه نفوذ عوامل را به درون بتن سد نموده و استحکام و دوام سازه ای را تضمین می نماید .
ن- نگهداری
نگهداری سازه های بتونی از مهمترین بحثهای مدیریت حفاظت بتن می باشد که بکارگیری آن در تمامی دوران بهره برداری توصیه گشته و امروزه در تمامی کشورهای پیشرفته به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است .
با توجه به پهناوری کشور و شرایط مختلف اقلیمی و محیطی ، تهیه و تنظیم آئین نامه های منطقه ای بتن و فولاد امری ضروری است و بهره برداری بی دردسر از سازه ها ایجاب می کند که به امر طراحی ، اجرا و بهره برداری سازه ای توجه ویژه ای مبذول شود ، از این رو در جهت تکمیل طرح مدیریت حفاظت بتن طرحی را تحت عنوان شناسنامه سازه ای تهیه و ارائه نموده ایم که امیدواریم پس از کسب نظر اساتید ، دانشمندان و صاحبنظران به عنوان امری واجب و ضروری در راه حفظ و نگهداری سرمایه های ملی و کلیه سازه ها ( اعم تاز بتونی ، خاکی ، فلزی و … ) مورد استفاده قرار گیرد .
درآمدی بر بتن سبک مسلح و مرکب ارتجاعی
بتن سبک مسلح و مرکب ارتجاعی با تغییرات غیر خطی کرنش در ارتفاع تیر در طی خمش، و مدول فنریـت و قابلیت کرنش پذیری بـالا در خمش نوعی بتـن سبک مسلحِ فیبروالاستیک با ساختار شبکهای میباشد.
بتن سبک مسلح و مرکب ارتجاعی با تغییرات غیر خطی کرنش در ارتفاع تیر در طی خمش، و مدول فنریـت و قابلیت کرنش پذیری بـالا در خمش نوعــی بتـن سبک مسلحِ فیبروالاستیک با ساختار شبکــهای میباشد.
در این سیستم مرکب، بنا به بافت منسجم و نظام شبکهای موجود و نوع و تناسب رفتار اجزاء به کار رفته در تعامل با یکدیگر، امکان توزیع گسترده و مناسبتر کرنشها و تنشها (همراه با جذب و مهار نسبی آنها) فراهم آمده، ظرفیتهای ذخیره و جذب انرژی زیاد بوده، و کرنش پذیریِ بالا (به ویژه در محدوده ارتجاعی) هم به سهم خود امکان بهرهگیری از توان مجموعه تسلیحات در کشش را بهتر میسر ساخته است. بدین ترتیب، ضمن تاُمین ذخیره مقاومت و شکل پذیری (Ductility) مورد نظر دستیابی به قابلیتهای بالای باربری (به خصوص در خمش و از جمله در مورد بارهای دینامیک و ضربهای) در عین دارا بودن ابعاد و وزن پائین و نیز نرم و منتشر بودن الگوی شکست به خوبی امکانپذیر گشته است.
چنان که گفته شد در این سیستم در جریان خمش، تغییرات کرنش در ارتفاع تیر خطی نیست. این ویژگی همچنین میتواند متضمن توزیع بهتر تنشهای داخلی و کاهش تمرکز نسبی آنها (چون تنشهای فشاری) در مناطقی خاص از مقطع و افزایش ظرفیت کلی جذب و مهار و تحمل تنشها و قابلیت کرنش پذیری … در طی خمش باشد.
از جمله خصوصیات بتن کرنش پذیر به کار رفته در این سیستم نیز میتوان به نسبتهای مناسب مدولهای الاستیسیته, و مقاومتهای کششی و برشی به مقاومت فشاری و نیز مقاومت در حد رفتار ارتجاعی … به مقاومت نهائی- بالا بودن طاقت شکست و ضـرایب بلوک تنـش و ، کرنش متناظر با قله مقاومت و به ویژه، کرنش متناظــر با گسیختــگی و وقوع نوعــی الگوی له شدگی به جای خرد شدگی معمول و گسترش یابنده (در بارگذاریهای فشاری بیش از حد آستانه اشاره نمود. مجموعه اینها با در نظر داشتن نقش چندگانه ساختار شبکهای مزبور در بافت منسجم موجود، عامل نیل به ویژگیهای پیشگفته محسوب میگردند. (گفتنی است که در این سیستم حتی شکست از نوع موسوم به فشاری اولیه در برخی بارگذاریهای محوری هم باز الگویی نرم و تدریجی داشته است (
ضمنا چنان که میدانیم برخی از مشکلات رایج و بعضا، راهبردی فرا راه کاربرد بتنهای سبک مسلحِ معمول عبارتند از: خطرِ ترد گشتن الگوی شکست، جمع شدگی زیاد و ناپایداری حجمی، درگیری نامناسب تسلیحات در بتن، پائین بودن مقاومتهای مکانیکی از جمله، برش پانچ، کم بودن نسبتهای مقاومتهای برشی و کششی … و نیز مدولهای الاستیسیته استاتیکی و دینامیکی به مقاومت فشاری، معضلات ناشی از افت و خزش و خستگی، مسائل مربوط به پایایی به خصوص در درازمدت و در برخی شرایط محیطی، موضوع انتقال نیروهای جانبی، برخی محدودیتهای اجرای کارگاهی و ….
بدین سان در این فنآوری نو و با توجه به امکان کاربرد مقتضیِ برخی عناصر همراه سعی در حل توامان بخش مهمی از مشکلات مزبور در چارچوب سیستمی واحد و یکپارچه با مدول فنریت و مقاومت ویژه شایان توجه در خمش قیمت مناسب تمام شده و دارای موارد کاربری متعدد گشته است.
نتیجه گیری :
بر اساس مطالعات انجام شده بر روی شرکت های مشابه تولید کننده بتن آماده و با توجه به نیاز بازار و همچنین کاربرد های بتن در سازه های گوناگون و استحکام و دوام و ویژگی های منحصر به فرد این ماده و همچنین با توجه به بررسی های صورت گرفته می توان نتیجه گرفت که کارآفرینی و راه اندازی این طرح می تواند از سوددهی مورد نظر برخوردار باشد و همچنین از میزان اشتغال زایی مناسبی نیز برخوردار باشد .
به امید موفقیت
49