نشریه شماره ۱۸۴

چاپ اول نشریه شماره ۱۸۴ در سال ۱۳۶۵ از سوی سازمان مدیریت و برنامه ریزی منتشر شده است. در این فاصله نهادهای قانونی مسئول، دانشگاه‌ها و کارشناسان محقق در داخل و خارج کشور مطالعات وسیع و گسترده‌ای را در ارتباط با ویژگی‌های بتن و مصالح متشکله آن انجام داده‌اند که نتایج مطالعات در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن گردآوری شده است. نشریه شماره ۱۸۴ در بردارنده اعداد و ارقامی به عنوان راهنماست و دستورالعمل‌های اجرایی معینی را مورد تاکید قرار داده است. با گذشت بیش از ۱۵ سال از تهیه مطالب آن همچنان جذابیت و کارایی خود را حفظ نموده است.

مطالب نشریه شماره ۱۸۴ در کنار بخش اول آیین نامه بتن ایران (نشریه شماره ۱۲۰ دفتر امور فنی و تدوین معیارهای سازمان برنامه و بودجه) مورد توجه قرار میگیرد تا کمبودهای احتمالی آن از این طریق جبران شود.

تاثیر عوامل بیرونی بر پایایی بتن

ساخت بتن پایا در کشورهای گرمسیر در قیاس با شرایط گرمایی کشورهای اروپایی معمولاً دارای مسایل بیشتری است.

درجه حرارت و رطوبت در نواحی گرمسیر

در نواحی گرم و خشک تغییرات درجه حرارت شبانه روز، ممکن است به ۲۵ تا ۳۵ درجه سانتی گراد برسد حال آنکه تغییرات درجه حرارت در شبانه روز در نواحی گرم و مرطوب به نسبت پایین است. در اقلیم‌های گرم و مرطوب، متوسط درصد رطوبت بسیار بالا بوده و در نواحی گرم و خشک درصد رطوبت متوسط خیل پایین است. در نواحی گرم و خشک اختلاف قابل ملاحظه‌ای بین رطوبت نسبی نواحی ساحلی و غیر ساحلی وجود دارد.

تاثیر آب وهوا بر ساخت بتن

هنگامی که درجه حرارت بتن تازه بالا رود آثار زیر بروز می‌نماید.

میزان آب مورد نیاز برای حصول قابلیت کاربرد مشخص افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر نسبت آب به سیمان یا سیمان بیشتری مورد نیاز خواهد بود. قابلیت کاربرد بتن تازه خیلی سریع کاهش می‌یابد. نتیجه این امر بروز اشکال در قابلیت کاربرد و تراکم بتن خواهد بود. در نتیجه افزایش آب که همانا افزایش نسبت آب به سیمان است ضرورت خواهد داشت.
هر دو عامل یعنی تراکم نامناسب یا نسبت آب به سیمان بالاتر بر پایایی بتن اثر نامطلوب دارد.

اوضاع جوی نیز بر عوامل زیر تاثیر دارد.

احتمال ترک در سطح بتن به لحاظ جمع شدن در اثر خشک شدن، در نواحی گرم و خشک افزایش می‌یابد.
درجه حرارت بتن و هوای اطراف، رطوبت نسبی و سرعت باد از عوامل اصلی موثر بر این پدیده هستند.

تاثیر حرارت بر روند خرابی بتن سخت شده

بالا بودن قابل توجه درجه حرارت در نواحی گرمسیر در قیاس با اروپا موجب تفاوت‌های بزرگی در شدت خوردگی بتن و فولاد است. نفوذ عوامل خورنده از قبیل کلر، گاز دی اکسید کربن، یون‌های منیزیم و یون‌های سولفات در مناطق گرمسیر با سرعت بیشتری صورت می‌پذیرد. سرعت خوردگی تا حدود زیادی بستگی به میزان رطوبت جسم بتن نیز دارد.

تاثیر رطوبت بر روند خرابی بتن سخت شده

رطوبت بتن از عوامل مهمی است که از جنبه‌های فیزیکی و مکانیکی بر پایایی بتن اثر می‌گذارد. تقریباً تمام عوامل مخرب به منظر ورود در فعل و انفعالات تخریبی به آب احتیاج دارند. بدون آب، بتنی وجود ندارد. اهمیت نسبت آب به سیمان و عمل آوری بتن از جمله مسائلی است که در شکل گیری فعل و انفعالات شیمیایی، سعی دارد به لحاظ میزان رطوبت با محیط اطراف خود به تعادل برسد. به دلیل اینکه رسیدن به تعادل به کندی صورت می‌گیرد از این رو تغییرات روزانه رطوبت بتن قابل ملاحظه نیست. رطوبت علاوه بر اینکه موجب خوردگی بتن می‌شود فولاد را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد. حتی اگر فولاد به علت تشکیل کربنات‌ها پتانسیل خوردگی را نیز داشته باشد در صورتی که درصد رطوبت کم باشد این عمل اتفاق نمی افتد، زیرا مقاوت الکتریکی بتن بسیار زیاد است. درصد رطوبت لازم برای توسعه خوردگی بین ۰/۷ تا ۰/۵ درصد است.

تاثیر نوع سیمان بر پایایی بتن

خرابی سازه‌های بتنی در مناطق با آب و هوای گرم رخداد متداولی است. این قبیل خرابی‌ها اساساً ناشی از عوامل درونی یا بیرونی هستند. در غالب ساختمان‌هایی که در مناطق گرمسیر ساخته می‌شوند تاثیر مشخصات سیمان بر پایایی بتن در قیاس با دیگر عوامل از اهمیت درجه دوم برخوردار است. سیمان سرباره با درصد بالایی از پس مانده کوره ها به عنوان بهترین نوع سیمان از نقطه نظر فن آوری ساخت و پایایی بتن، در کشورهای گرمسیر مورد بحث قرار گرفته است. در مناطق گرمسیر بخش قابل توجهی از سیمان مورد نیاز وارداتی است.

مسئله پایایی بتن در ارتباط با نوع سیمان

مسایل اساسی مرتبط با پایایی بتن که به نوع سیمان مربوط می‌شود به شرح زیر است.

خوردگی فولاد به واسطه نفوذ کلرور
حمله سولفات‌ها
اثر متقابل مواد قلیای موجود در سیمان و مصالح سنگی
تغییر شکل‌های حرارتی ضمن سخت شدن بتن

مسائلی که کمتر تحت تاثیر نوع سیمان هستند عبارتند از :

زمان گیرش
جمع شدن پلاستیکی و جمع شدن در اثر خشک شدن
ریختن و متراکم ساختن بتن تازه
تاثیر حرارت اعم از تغییرات فصلی و تغییرات شبانه روزی

مواد افزودنی عامل اساسی در ساخت بتن

نامتناجس بودن بتن و عوامل متشکله، متغیرهای متعددی را وارد عمل می‌سازد که بر خواص بتن تازه و بتن سخت شده اثر می‌گذارد. نسبت آب به سیمان به تاثیر این عامل بر کیفیت و مقاومت بتن و خمیر سیمان تاکید دارد. مهمترین عامل میزان سیمان است.

کیفیت بتن تحت تاثیر سه عامل عمده زیر قرار می‌گیرد.

کیفیت سیمان
نسبت آب به سیمان
تراکم یا وزن مخصوص بتن

کاربرد مواد افزودنی متعددی که امروزه ساخته می شوند به طور معمول می توانند ما را در نیل به کیفیت مناسب بتن یاری دهند. به منظور پایین نگاه داشتن نسبت آب به سیمان بدون اینکه از مقادیر زیادی سیمان استفاده شود، عموماً لازم است از نوعی مواد افزودنی که نقش آن تقلیل میزان آب مصرفی است، استفاده شود. در کارهای مهم ساختمانی از روان کننده‌های قوی بدین منظور استفاده می‌شود. استفاده از این مواد در مناطق گرمسیر قابلیت کاربرد بتن تازه را خیلی سریعتر از نقاط معتدل کاهش می‌دهد.

یکی از مسایل مهم در استفاده از مواد افزودنی این است که در شرایط محیط تا چه زمانی این ترکیبات پایداری و خاصیت خود را حفظ می‌نمایند. بنابراین مدت زمان پایداری این مواد باید دقیقاً معین و معلوم باشد. به طور کلی این زمان (فاصله زمانی بین تاریخ تولید و مصرف مواد یاد شده) باید حداقل شش ماه باشد که به طور متوسط چهار تا شش هفته آن، مصرف رسیدن محصول از کارخانه به محل کارگاه می‌شود.

ساخت یا تولید بتن

در کشورها و مناطق گرمسیر درجه حرارت اغلب به ۴۵ و در محل‌هایی که در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار دارند به ۷۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. این حرارت‌ها بر قابلیت کاربرد، روند سخت شدن، مقاوت نهایی و پایایی بتن تاثیر می‌گذارد. به این دلیل در بیشتر قراردادها درجه حرارت بتن هنگام ریختن در قالب محدود شده است. این محدودیت‌ها اغلب بین ۳۰ تا ۳۲ درجه سانتیگراد است. چنانچه درجه حرارت بتن تازه بالای ۳۰ درجه سانتیگراد باشد می‌تواند مشکلاتی در رابطه با با ریختن و کاربرد ایجاد نماید.

درجه حرارت زیاد سخت شدن سریع بتن را که نتیجه آن کسب مقاومت بیشتر در مدت کمتر و نیل به مقاومت نهایی، دچار مخاطره می‌سازد.

بعد از ریختن بتن در قالب در نتیجه جذب آب سیمان، درجه حرارت آن ممکن است ۳۰ تا ۴۰ درجه افزایش یابد. میزان این افزایش بستگی یه نوع سیمان، نسبت‌های اختلاط بتن و ابعاد سازه بتنی دارد. اختلاف درجه حرارت زیاد در یک سازه تازه بتن ریزی شده باعث بروز مشکلات زیادی می‌شود.

عمل آوردن بتن

بلافاصله پس از اینکه بتن در قالب ریخته شد آب سطوح بتن تازه شروع به تبخیر می‌نماید. اگر از این تبخیر جلوگیری نشود، جمع شدن در اثر خشک شدن (آبرفتگی های پلاستیک)، ترک و تخلخل در سطوح ایجاد می‌شود. بنابراین پس از اینکه عملیات بتن ریزی پایای پذیرفت از خشک شدن سطوح جلوگیری میشود. برای دستیابی به این منظور به یکی از این روش‌های زیر عمل می‌شود.

پوشاندن بتن با پارچه و خیس نگهداشتن آن، این عمل بیش از روش های دیگر متداول است.
پوشاندن بتن با پوشش‌های پلاستیکی به طوریکه هوا نتواند بین پوشش پلاستیکی و بتن جریان یابد.
جاری نمودن آب بر روی بتن یا پاشیدن مداوم آب بر روی آن به طوری که بتن همیشه خیس باشد. درجه حرارت آب باید تا حد امکان نزدیک به درجه حرارت بتن باشد تا از تبادلات حرارتی غیر ضروری جلوگیری شود. عدم رعایت این موضوع ممکن است صدمات جدی به بتن وارد سازد.

فهرست مطالب نشریه شماره ۱۸۴

در فصل ۱ عواملی مورد بحث قرار گرفته‌اند که به نظر نگارنده خاص مناطق گرمسیر بوده است. در این فصل سعی شده تاثیر شرایط اقلیمی، خاک و آب بر پایایی بتن مورد بررسی قرار گیرد. در فصل ۲ یکی از عوامل درونی یعنی سیمان در ارتباط با آب و هوا و اقلیم مورد بررسی قرار گرفته است.

در فصل ۳ یکی دیگر از عوامل درونی موثر بر پایایی بتن یعنی مصالح سنگی مورد بحث قرار می گیرد. همچنین به روش‌های آزمایش برای مشخص ساختن وضعیت مصالح اشاره شده است.

در فصل ۵ کاربرد فن آوری بتن در کشورهای گرمسیر را بررسی کرده است.