بکارگیری بتن های سبکدانه با لیکا برای مناطق بندری و سواحل کشور بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان نیاز به مطالعه جدی دارد. پارامترهای مختلفی در این رابطه باید مورد توجه قرار گیرد. از جمله می توان به بررسی جذب آب این نوع بتن ها پرداخت. جذب آب حجمی اولیه 10 تا 60 دقیقه ، جذب آب حجمی نهائی 7 روزه ، جذب آب موئینه ، تعیین پارامترهای ثابت بتن ، ضریب جذب آب موئینه در حالت خشک شده در هوا.

- مقدمه

بکارگیری بتن های سبکدانه با لیکابرای مناطق بندری و سواحل کشور بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان نیاز به مطالعه جدی دارد. پارامترهای مختلفی در این رابطه باید مورد توجه قرار گیرد. از جمله می توان به بررسی جذب آب این نوع بتن ها پرداخت. جذب آب حجمی اولیه 10 تا 60 دقیقه ، جذب آب حجمی نهائی 7 روزه ، جذب آب موئینه ، تعیین پارامترهای ثابت بتن ، ضریب جذب آب موئینه در حالت خشک شده در هوا و خشک شده در آون و ارتفاع موئینه برای بتن های سبکدانه سازه ای با لیکای ایران و با نسبت آب به سیمان کم در حالت های میکرو سیلیس دار و بدون میکرو سیلیس بدست آمده و با بتن سبکدانه غیر سازه ای و بتن معمولی مشابه مقایسه می گردد. همچنین ضریب همبستگی تعیین پارامترهای جذب آب موئینه مشخص شده است. برای بتن ها ، جذب آب مفهوم نفوذ پذیری را نشان می دهد و بویژه در مواردی که بتن دائما در معرض آب نمی باشد ، جذب آب موئینه می تواند از اهمیت برخوردار باشد.

2-روش تهیه نمونه ها

2-1- تعداد و نوع نمونه ها

برای بررسی بتن های سبکدانه سازه ای با لیکای از نظر جذب آب ، نمونه های مکعبی 10 سانتیمتری با نسبت های مورد نظر ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت.

برای تعیین درصد جذب آب حجمی اولیه در زمانهای 10 و 20 و 60 دقیقه و درصد جذب آب حجمی 1 تا 7 روزه در دو حالت خشک شده در آون برای هر نوع مخلوط بتن ، 4 آزمونه مکعبی 10 سانتیمتری تهیه شد که دو آزمونه برای حالت خشک شده در هوا و دو آزمونه برای حالت خشک شده در آون بکار رفت. همچنین برای تعیین جذب آب موئینه و مشخص کردن حجم آب جذب شده در واحد سطح ( i ) در مدت 3 ، 6 ، 24 و 72 ساعت و در کنار آن پارامتر ثابت جذب C و پارامتر S ضریب جذب موئینه بتن با توجه به روند جذب آب موئینه در طول زمان ، 2 آزمونه مکعبی 10 سانتیمتری برای حالت خشک شده در هوا و دو آزمونه برای حالت خشک شده در آون بکار گرفته شد که جمعا 4 آزمونه را تشکیل می دهد.

2-2-شرایط نگهداری نمونه ها

آزمونه های بتنی پس از قالب گیری ، یک روز در قالب در زیر گونی چتائی مرطوب قرار گرفتند و پس از یک روز در تانک آب در دمای °c 22 به مدت 6 روز نگهداری گردید. آزمونه های 7 روزه به دو دسته تقسیم شدند و به مدت 14 روز در محیط آون با دمای °c 50 و محیط آزمایشگاهی با دمای °c20 تا °c 27 و رطوبت نسبی 40 تا 50 درصد قرار داده شدند. پس از این مدت هر دسته از آزمونه ها مورد آزمایش قرار گرفت.

2-3-شرایط آزمایش

نمونه های مربوط به آزمایش جذب حجمی در تانک آب قرار گرفت و در زمانهای 10 ، 20 و 60 دقیقه جذب آب اولیه حجمی ( سطحی ) تعیین گردید. سپس این کار ادامه یافت و در سنین 1 ، 2 ، 3 و 7 روزه و حتی در سنین 4 ، 5 و 6 روزه نمونه ها وزن شد و جذب آب حجمی نهائی تا ثابت شدن وزن نمونه بدست آمد ( طبق BS ) .

نمونه های مربوط به آزمایش جذب آب موئینه به نحوی روی ظرف محتوی آب حاوی لاجورد قرار گرفت که 10 میلیمتر آن همواره در آب بود و بقیه در هوا واقع شد. در سنین 3 ، 6 ، 24 و 72 ساعت نمونه ها توزین گردید ( طبق Rilem Cpc112 ) .

2-4مصالح مصرفی

برای ساخت نمونه ها از سیمان نوع 1 ، میکرو سیلیس تولید داخل ، شن لیکای تولید ایران با حداکثر اندازه 13 میلیمتر و ماسه لیکا با حداکثر اندازه 3 میلیمتر ، شن و ماسه معمولی معروف به خلیج و افزودنی فوق روان کتتده MS 432 استفاده شده است که در جدول مربوطه نوع مصالح مصرفی و مقادیر آنها در یک متر مکعب بتن متراکم تازه ، نسبت آب به سیمان و اسلامپ آنها ملاحظه می شود.

3-نتایج آزمایشها

نتایج آزمایشها در جدول زیر به صورت خلاصه ارائه می گردد.

همچنین نمودارها و منحنی هائی در رابطه با نتایج ارائه می شود.

4- نتیجه گیری

در مورد وجود یا عدم وجود میکروسیلیس نتیجه گیری می شود. میکروسیلیس مقدار جذب حجمی را کاهش می دهد ( هم برای نمونه های خشک شده در آون و هم برای نمونه های خشک شده در هوا )

در مورد نسبت آب به سیمان بتن سبکدانه سازه ای و اثر آن بر جذب آب نتیجه گیری می گردد. افزایش نسبت آب به سیمان موجب افزایش جذب آب حجمی می شود.

مقایسه بین نتایج بتن سبکدانه سازه ای و غیر سازه ای با بتن معمولی انجام می شود و مصرف بتن سبکدانه سازه ای و غیر سازه ای در محیط خورنده توصیه می گردد. ضریب جذب موئینه با وجود میکروسیلیس در بتون های خشک شده در آون و هوا کاهش می یابد و در بتن های سبکدانه ، ضریب جذب موئینه تفاوت چندانی با بتن های معمولی تدارد ؛ اما با افزایش نسبت آب به سیمان افزایش چشمگیری را نشان می دهد.

5-مراجع

[1] Emerson, M., "Mechanisms of Water Absorption by Concrete." , Transport and Road Research Laboratory; U.K; 1990.

[2] Potter, R., Ho, D., "Quality of Cover Concrete and Its Influence on Durability"; SP 100-25; International Conference on Concrete Durability, Vol.1; American Concrete Institute.

[3] McCarter, W.J., Emerson, M., and Ezirim. H; "Properties of Concrete in the Cover Zone: Developments in Monitoring Techniques", Magazine of Concrete Research, Vol.47; No. 172, Sept.1995; pp.243-251.

[4] RILEM Technical Recommendation for the Testing and Use of Construction Materials; CP 11.2; TC14-CPC; "Absorption of water by Concrete by Capillarity"; E & FN Spon; Chapman and Hall, 1994.

نویسنده : کلینیک  بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

چسب بتن به منظور افزایش چسبندگی بتن تولید شد و اکنون در پروژه های ساختمانی کاربرد زیادی یافته ، چسب بتن ترکیب پلیمری است که مقاومت ها و دوام و مهمتر از همه چسبندگی بتن را افزایش می دهد.

کاربرد چسب بتن

مهمترین کاربرد چسب بتن برای افزایش میزان چسبندگی بتن تازه برای چسبیدن به بتن قدیمی در پروژه های تعمیراتی است که میزان چسبندگی بتن را با سطح قدیمی بسیار افزایش میدهد.همچنین این خاصیت هنگام نما سازی بر روی بتن قدیمی کاربرد دارد . چسب بتون از تراوش آب جلوگیری کرده و مانع تفکیک دانه های ریز و درشت می شود و برای آب بندی بتن بکار می رود. اگر سازه های بتنی دچار آسیب دیدگی سطحی و عمقی شده باشند با چسب بتون میتوان آنها را ترمیم نمود و به عنوانترمیم کننده بتن استفاده کرد. از دیگر موارد کاربرد چسب بتن جهت آب بندی بتن مخازن ، استخر های بتنی ، ترمیم آسیب دیدگی بتن یا اغلب سازه های بتنی مانند کانالهای آب ، کف سالنهای صنعتی ، باند فرودگاهها ، سدها ، پایه پلها و ستونها

ویژگی های چسب بتن

از ویژگی های بارز چسب بتن افزایش چسبندگی بسیار زیاد در بتن است که این خاصیت چسب بتن باعث بالا بردن چسبندگی بتن جدید یا مصالح جدید بر روی بتن یا مصالح قدیمی است( رابط اتصال بتن قدیم به جدید) . از ویژگی های دیگر چسب بتن بالا بردن مقاومت های کششی و خمشی بتن ، جلوگیری از ایجاد ترک در بتن و تبله کردن و افزایش عمر سازه های بتنی میباشد.

روش مصرف چسب بتن

چسب بتن را با آب مخلوط و رقیق شده آن به قسمت های خشک بتن اضافه میشود. هرچه ضخامت کمتر و یا فشار وارده بر آن بیشتر باشد مصرف چسب بتن بالا میرود و لازم است قبل از کار یک لایه از محلول چسب بتن به سطح زیرین مالیده شود در ضخامت های بالا استفاده از چسب بتن بصورت لایه لایه مناسب تر می باشد. 

نویسنده : کلینیک  بتن ایران|دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

روان کننده های بتن اولین نسل تولید شده افزودنی بتن می باشند که بر پایه لیگنوسولفونات بوده و معمولا" برای بتن های معمولی با نسبت آب به سیمان بیشتر از 0/45 کاربرد دارند.

فوق روان کننده ها دومین نسل تولید شده در خصوص روان کننده های بتن می باشند که بر پایه نفتالین سولفونات بوده و برای بتن های با نسبت آب به سیمان 0/4 الی 0/45 به کار می روند.

ابر روان کننده ها آخرین و جدیدترین نسل روان کننده هستند که بر پایه پلی کربکسیلات بوده و برای تولید بتن های ویژه از جمله بتن خود تراکم کاربرد دارند. این نوع روان کننده ها گران هستند و معمولا" برای بتن با نسبت آب به سیمان کمتر از 0/4 کاربرد دارند.

نحوه اثر روان کننده بتن چگونه است ؟

این مواد بر روی ذرات سیمان می نشینند و با باردار کردن ذرات سیمان، ایجاد نیروی دافعه بین ذرات می کنند بنابراین ذرات همدیگر را دفع کرده و بتن روان می شود.

روان کننده های بتن به چه منظور در بتن به کار می روند ؟

روان کننده ها ی بتون برای سه منظور در بتن به کار می روند:

1-در بتن با نسبت آب به سیمان برابر با بتن شاهد، باعث افزایش روانی بتن شده و بتن را بدون کاهش مقاومت، کار پذیر می کنند.

2-در بتن با نسبت آب به سیمان کمتر نسبت به بتن شاهد، روانی کافی را به بتن می دهند و باعث افزایش مقاومت بتن می شوند.

3-در بتن با عیار سیمان کمتر، می توانند به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان و تامین روانی باعث صرفه جویی در مصرف سیمان شوند.

دوغاب میکروسیلیس چیست و چه مزیتی نسبت به ژل میکروسیلیس دارد ؟

از اختلاط آب با پودر میکروسیلیس، مخلوط های %60-42 میکروسیلیس در آب تهیه می شود که نسبت به ژل میکروسیلیس حاوی مقدار بیشتر پودر میکروسیلیس می باشد. دوغاب %50 میکروسیلیس در آب دارای دانسیته 1400kg/m3 بوده که دارای میکروسیلیس خشک به مقدار 700kg/m3 است. این دانسیته نسبت به شکل پودری میکروسیلیس که دانسیته حدود 300kg/m3 دارد تقریبا" 2 برابر بوده و لذا هزینه های حمل و نقل را تا 2 برابر کاهش می دهد.

بتن حاوی روان کننده بعد از 48 ساعت به گیرش نهایی نرسیده و در هنگام باز کردن قالب فرو ریخته است. علت چیست؟

پس از بازدید کارشناسان فنی از پروژه و بررسی مشکل، مشخص گردید پس از افزودن روان کننده متاسفانه هیچ اصلاحی در طرح اختلاط بتن صورت نگرفته است و روانی بیش از حد باعث جدا شدن سنگدانه (Segregation) گردیده و خروج شیرابه بتن از درزهای قالب باعث تهی شدن بتن از خمیر سیمان گردیده و نهایتاٌ چیزی که در قالب باقی مانده شن و ماسه بوده است. پس از کاهش آب اختلاط به میزان 15 درصد بتن همگنی خود را بدست آورده و در ادامه عملیات به کار گرفته شد.

آیا استفاده از افزودنی های بتن باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می گردد؟

برخی افزودنی های شیمیایی بتن در استاندارد 2930 ایران دارای مشخصات فنی استاندارد است. در این استانداد اجازه داده شده است بصورت محدود برای برخی از افزودنی های شیمیایی با کاهش مقاومت در مقایسه با مخلوط شاهد ( کنترل ) رو برو باشیم . در این رابطه نظر شما را به جدول زیر جلب می کنم .اما باید در نظر داشت اجازه برای کاهش مقاومت در مشخصات استاندارد، الزاما" به معنای پائین آمدن مقاومت بتن با محصولات موجود نخواهد بود.

حداقل مقاومت در مقایسه با مخلوط شاهد (درصد)بنابراین در 8 مورد از 13 مورد اجازه کاهش مقاومت وجود دارد.

بدیهی است در استفاده از روان کننده ای که برای کاهش نسبت آب به سیمان یا کاهش مصرف سیمان بکار می رود با افزایش مقاومت روبرو می شویم بویژه در طرحهای اختلاط آزمایشگاهی و کارگاهی، تاثیر این مواد چشمگیر است.

هم چنین می توان گفت که با مصرف دوده سلیسی یا برخی مواد معدنی پودری به شرط اینکه با کاهش نسبت آب به سیمان روبرو نشویم می توان مقاومت های دراز مدت وبی را بدست آورد و در مورد دوده سیلیسی مقاومت های کوتاه مدت 7 و میان مدت 28 روزه نیز با افزایش همراه است. ضمنا" باید اذعان کرد که هدف از مصرف افزودنی ها همواره افزایش مقاومت نیست بلکه خواص دیگری مانند دوام و نفوذ ناپذیری و یا امکان پذیری یک سازه مطرح است که بدون این مواد، دستیابی به این خواسته ها میسر نمی گردد.

در استاندارد EN934، مشخصات افزودنی ها همان مشخصات استاندارد 2930 ایران است. استاندارد ASTM C494 هفت نوع افزودنی شیمیایی را مطرح کرده است که برای یک نوع آن کاهش مقاومت تا 90 درصد را منظور نموده است (کندگیر کننده). هم چنین برای زود سخت کننده ها مقاومت 6 ماهه و 1 ساله تا 90 درصد مجاز دانسته است. در ASTM C1017 برای فوق روان کننده ( با نسبت آب به سیمان برابر) از نوع خنثی و دیرگیر، کاهش مقاومت 3 روزه تا یکساله را تا 90 درصد مجاز دانسته است. هم چنین در ASTM C260 برای مواد حباب زا مقاومت 3، 7 و 28 روزه می تواند 90 درصد مخلوط شاهد باشد.

آیا می توان از حباب زائی بتن برای نفوذ ناپذیر نمودن بتن استفاده نمود ؟

استفاده از مواد حبابزا بویژه اگر با حفظ روانی و کاهش مصرف آب همراه باشد به کاهش نسبت آب به سیمان نیز منجر می شود و همراه با کاهش نفوذ پذیری ناشی از وجود حبابهای پراکنده ریز می تواند بسیار مفید باشد اما نفوذ ناپذیری کامل حاصل نمی گردد. با مصرف حباب زا جذب آب و جذب آب موئینه معمولا" کمتر می شود استفاده از نسبت آب به سیمان کم، با مصرف فوق روان کننده در کنار مصرف مواد بند کننده از نوع دافع آب یا انواع دیگر می تواند مفید واقع شود. بکارگیری حداکثر اندازه کوچکتر و با دانه بندی ریزتر و مواد پرکننده خنثی (پودرسنگ) یا مواد ریز معدنی فعال (پزولانها و سرباره ها) می تواند به کاهش نفوذ پذیری منجر گردد. اما در صورتیکه هدف از کاهش نفوذ پذیری و جذب آب، بهبود دوام تری و خشکی یا یخبندان و آبشدگی پی در پی هیچ ماده ای جایگزین ماده حبابزا نخواهد شد.

آیا استفاده از ضدیخ بتن باعث افت مقاومت فشاری می گردد؟

در ابتدا باید گفت در استانداردهای موجود، ماده ای بنام یخ بتن وجود ندارد و اصطلاحی است که در ایران به مواد زود سخت کننده و یا زوددیرکننده (شتاب دهنده Accelerator) به غلط اطلاق شده است و متاسفانه تا کنون مبارزه با برگزیدن این واژه غلط و نابجا بجائی نرسیده است علت این مقابله، ایجاد گمراهی در هنگام مصرف این مواد بویژه در هوای سرد است.

طبق استاندارد ملی 2930 کاهش مقاومت 28 روزه تا 90 درصد مخلوط شاهد مجاز است. در استاندارد ASTM C494 مقاومت 6 ماهه و ا ساله می تواند حداقل 90 درصد مقاومت فشاری مخلوط شاهد باشد. در ساخت برخی زودسخت کننده (ضدیخ ها) از موادی می توان بهره گرفت که حداقل تا سن 28 روز شاهد کاهش مقاومت نباشیم. گاه مصرف کننده این مواد، بدون در نظر گرفتن آب موجود در آن باعث افزایش نسبت آب به سیمان می شود و این امر، یعنی کاهش مقاومت فشاری بتن، بویزه در سن 28 روز و پس از آن، بطور جدی مشاهده می شود. بدیهی است با مصرف این مواد و منظور نمودن آب موجود در آن در هنگام ساخت بتن، شاهد افزایش مقاوم در سنین 1 تا 7 باشیم . امروزه در برخی از کشورها ظاهرا" مواد ضد یخ بتن نیز تولید و مصرف می شود که این مواد هنوز در ایران بکار نرفته است و موجود نیست.

در زمان استفاده از ضد یخ بتن (شتاب دهنده واکنش هیدراسیون) آیا نیاز است تا تمهیدات دیگری مد نظر قرار گیرد ؟

یکی از زیانهای استفاده از نام ضد یخ بجای زودگیر کننده یا شتاب دهنده و یا زود سخت کننده آنست که مصرف کننده به غلط تصور می کند که با مصرف این ماده، جلوییخ زدن بتن گرفته می شود . با مصرف اینگونه مواد ممکن است مانند هر ماده دیگر حداکثر 2 درجه سانتیگراد نقطه انجماد را پایین آورد اما معنای آن جلوگیری از یخ زدن و ضدیخ بودن نیست .این مواد باعث تسریع در هیدراسیون سیمان می شودو در دمای پایین، افزایش مقاومت بیشتری را شاهد خواهیم بود. افزایش سرعت هیدراسیون به افزایش سرعت گرمازائی نیز منجر می شود و می تواند کمک بهتری را به ما بنماید. بهرحال انجام هیدراسیون در حدی که از نظر مهندسی به ما کمک شایانی بنماید مستلزم داشتن دمای بتن یا دمای محیط بیش از 5 درجه سانتیگراد است و گرنه تسریع هیدراسیون در دمای نزدیک به صفر معنایی ندارد. بنابراین لازم است دستورالعمل های بتن ریزی در هوای سرد شامل ساخت بتن با دمای مناسب و ریختن و عمل آوری در دمای مناسب حتما" رعایت گردد.

آیا ضدیخ بتن در فریزر یخ می زند ؟

نقطه انجماد محلول ها به نوع ماده (جرم ملکولی) و غلظت آن بستگی دارد. مواد ضدیخ ممکنست در دمای تا c° 10- یخ نزنند اما اگر غلظت آنها به حدی برسد که در بتن شاهد آن هستیم این ماده و بتن در دمای 2- تا c° 3- یخ خواهند زد. اصولا" مواد زود سخت کننده (به غلط ضدیخ ) را نمی توان با گذاشتن در فریزر و کنترل دمای یخ زدن مورد آزمون قرار داد.

آیا می توان به جای ضدیخ بتن از فوق روان کننده زودگیر استفاده نمود؟

از مواد فوق روان کننده می توان بعنوان فوق کاهنده آب استفاده کرد. برخی از آنها می توانند تا 35 درصد کاهش آب و در نتیجه 35 درصد کاهش نسبت آب به سیمان را در پی داشته باشند. با کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت های اولیه ا زرشد خوبی برخوردار می شوند و در این مسیر واضح است که سرعت هیدراسیون و گرمازائی نیز بیشتر می شود. بدیهی است در این را نباید بدنبال افزایش کارائی بتن با مواد فوق روان کننده بود وگرنه نتیجه چندان مطلوبی را در پی نخواهد داشت. این امر موجب افزایش مقاومت و دوام بتن در دراز مدت نیز می شود در حالی که با مصرف مواد زود سخت کننده (به غلظت ضدیخ) نمی توان چنین انتظاراتی را دنبال نمود. یخ زدن بتن پس از مدت حفاظت و عمل آوری ابدا" مشکلی را برای بتن هایی که بدین طریقه ساخته می شوند بوجود نمی آورد.

آیا می توان از میکروسیلیس به عنوان فیلر استفاده نمود ؟

میکروسیلیس Microsilica یا دوده سیلیسی Silica Fume از جمع آوری غبار فرآیند تولید مواد فروسیلیسی که از دودکش کوره این کارخانه ها خارج می شود بدست می آید که به صورت محصول دوغاب میکروسیلیس 50% در دسترس است. ذرات کروی بسیار ریز این غبار دارای قطر معمولا" 05/0 تا 25/0 میکرون (بطور متوسط 15/0 میکرون یا 150 نانومتر) می باشند. سیلیس آمورف موجود در این ذرات بیش از 85 درصد وزن آنها را تشکیل می دهد که می تواند به راحتی با آهک هیدراته یعنی هیدروکسید کلسیم یا 2 (COH)Ca در محیط مرطوب واکنش دهد و مواد چسباننده ای از نوع سیلیکات کلسیم هیدراته و شبیه C-S-H تولید کند. این ماده چسباننده به افزایش مقاومت و دوام بتن منجر می شود. میکروسیلیس یا دوده سیلیسی یک پوزولان مصنوعی با فعالیت پوزولانی چشمگیر محسوب می شود و نباید با پودر یا آرد سیلیس میکرونیزه اشتباه گردد. پودر یا گرد سیلیس یک پوزولان نیست، حتی اگر به شدت ریز و میکرونیزه شود. بنابراین واکنشی اتفاق نمی افتد و نقش یک فیلر یا پر کننده یا ماده پودری خنثی را بازی می کند. . البته میکروسیلیس یا دوده سیلیسی در بتن تازه می تواند نقش مواد پر کننده را ایفاء کند ولی نقش بعدی آن با پودر سیلیس به شدت متفاوت است . چنانچه دوده سیلیسی یا میکروسیلیس مصرفی در بتن بیش از 15 و در مواردی بیش از 20 درصد وزن سیمان باشد ممکن است همه آن در بتن هرگز وارد واکنش و تولید ماده چسباننده نشود و نقش فیلر یا پر کننده را باز می کند. نیاز به آب دوده سیلیسی یا میکروسیلیس در بتن برای ایجاد کارائی لازم چند برابر پودر سیلیس است و به دلیل ریزی و سطح ویژه فوق العاده آن و کلوخه یا گلوله شدن، نیاز به مقدار قابل توجهی فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب دارد. در صورت استفاده از محصول دوغاب میکروسیلیس مشکل کلوخه شدن از بین رفته و میکروسیلیس به طور مناسب در بتن پخش می گردد.

چرا باید دوده سیلیسی را همراه با مواد افزودنی کاهنده آب بتن مصرف نمود؟

دوده سیلیس دارای سطح ویژه 000/150 تا 000/300 سانتی متر مربع در هر گرم می باشد که دلیل آن اندازه ذرات از حدود 05/0 تا 25/0 میکرون بنظر می رسد. با این سطح ویژه فوق العاده زیاد، نیاز به آب آن در مقایسه با سطح ویژه سیمان یعنی 2800 تا 4000 سانتی مترمربع یا با پودر و گرد سیلیس میکرونیزه یعنی 3000 تا 5000 سانتی متر مربع در هر گرم افزایش چشمگیری خواهد داشت. بنابراین بدون مصرف مواد کاهنده آب یا روان کننده راه بجائی نمی بریم و کارائی بتن با کاهش شدیدی روبرو می شود. اما چنین پودر ریزی در هنگام اختلاط با آب به شدت کلوخه می شود و لازم است به شدت هم زده شود و در حالت معمول برای اختلاط در بتن، لازم است از فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب استفاده شود تا ذرات آن بتوانند بهتر از یکدیگر جدا و پراکنده شوند و بهتر واکنش دهند. تجربه ها نشان می دهد که روان کننده ها یا کاهنده های معمولی آب نمی توانند چندان مثمر ثمر واقع شوند و نیاز به فوق روان کننده وجود دارد.

کلوخه میکروسیلیس علاوه بر کاهش مقاومت فشاری و دوام و افزایش نفوذ پذیری می تواند به واکنش با قلیائی های سیمان و بتن منجر گردد و به تدریج ترک خوردگی ناشی از انبساط حاصل از این واکنش ها بوجود آید در حالیکه میکروسیلیس را می توان برای کاهش این نوع خرابی مصرف کرد به شرطی که بصورت کلوخه در نیاید. در صورت مصرف محصول دوغاب میکروسیلیس به جای پودر میکروسیلیس، میکروسیلیس به خوبی در بتن پخش شده و خطر کلوخه شدن وجود نخواهد داشت.

آیا می توان از دوده سیلیسی به عنوان ماده واترپروف استفاده نمود؟

دوده سیلیسی یا میکروسیلیس (محصول دوغاب میکروسیلیس) که در مجموعه ذرات بتن حضور پیدا می کند با ایجاد ماده چسبانده در اثر واکنش با هیدروکسید کلسیم، پرکننده نیز می باشد و تا حدودی از نفوذپذیری بتن به دلیل کاهش اندازه منافذ موئینه می کاهد. هم چنین کاهش نسبت آب به سیمان می تواند به نفوذ ناپذیری بتن کمک می کند. بکارگیری دوده سیلیسی به کاهش نفوذ و انتشار یون کلرید در بتن یاری می رساند اما نقش ماده آب بند کننده با ماده واترپروف بویژه از نوع دافع آب متفاوت است. نقش مواد پودری میکرونیزه یا مواد پرکننده غیر محلول در آب از این نظر شبیه به دوده سیلیسی با میکروسیلیس می باشد.

استفاده بیش از حد از مواد افزودنی کاهنده آب بتن چه عواقبی دارد؟

مصرف بیش از حد مواد افزودنی کاهنده آب یا روان کننده و هم چنین مواد فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب برای ایجاد روانی یا کاهش نسبت آب به سیمان یا کاهش مصرف سیما می تواند به جداشدگی شدید، آب انداختن فوق العاده زیاد و هم چنین تاخیر زیاد در زمان گیرش اولیه و نهائی بتن منجر گردد، به نحوی که گاه 48 ساعت پس از ساخت، بتن به مرحله گیرش نهائی نمی رسد و بدیهی است کسب مقاومت فشاری به شدت به عقب می افتد. بهرحال در صورت وجود تبخیر زیاد از سطح بتنممکنست ترک خوردگی در سطح بتن تشدید شود. گاه تغییر رنگ قابل ملاحظه ای در بتن مشاهده می گردد اما دیده می شود که گهگاه پس از گذشت مدت قابل ملاحظه ای از ساخت بتن، مقاومت های بالنسبه خوبی حاصل می گردد اما معمولا" مشکلات اجرائی به کاهش کیفیت بتن و نشست خمیری کمک می کند که به نوع خود به ایجاد ترکهای ناشی از نشست خمیری در بتن منجر می شود.

آیا استفاده از ابر روان کننده می تواند هزینه های طرح اختلاط را کاهش دهد؟

ابر روان کننده واژه ای است که برای فوق روان کننده ای قوی و یا کاهنده های بسیار قوی بکار می رود و معمولا" پلی کربوکسیلاتها را در بر می گیرد. این مواد از جمله می تواند به کاهش 35 درصدی آب مورد نیاز بتن برای دستیابی به روانی معین منجر گردد و بدین ترتیب با چنین کاهش آبی، مقاومت بتن را بیش از 50 درصد افزایش می دهد.

کاهش قیمت بتن ( مواد اولیه) معمولا" وقتی می تواند اتفاق بیفتد که عیار سیمان مصرفی در بتن کاهش یابد بنابراین چنین امری با بکرگیری مواد روان کننده ، فوق روان کننده یا ابرروان کننده بعنوان کاهنده آب و در نتیجه آن کاهش عیار سیمان بتن می تواند محقق شود اما همواره کاهش عیار به کاهش قیمت یا هزینه تولید بتنمنجر نمی گردد. قیمت سیمان مصرفی، قیمت روان کننده مصرفی و قدرت کاهندگی آب و سیمان با توجه به میزان روان کننده بکار رفته برای این مهم در این رابطه می باشد. بنابراین همواره نمی توان چنین حکمی را صادر کرد.

بنظر می رسد در کشور ما با افزایش قیمت سیمان و کاهش تدریجی قیمت روان کننده ها از جمله ابر روان کننده ها، در طول سالهای گذشته گاه همه انواع روان کننده و گاه برخی از آنها امکان کاهش قیمت بتن با روانی ثابت و کاهش مصرف سیمان را فراهم آورده اند. به هر حال در برخی از برهه های زمانی ممکن است با افزایش قیمت روان کننده ها مواجه شویم و در این موضع تغییراتی ایجاد شود.

چنانچه قیمت حامل های انرژی در ایران به سطح موجود جهانی برسد و قیمت سوخت و برق و قیمتهای وابسته به آن بدون هرگونه یارانه ای باشد، قطعا" همه انواع روان کننده از جمله ابر روان کننده ها، کاهش قیمت بتن از طریق کاهش عیار سیمان را به بار می آورند. اگر روانی بتن ثابت در نظر گرفته نشود و نسبت آب به سیمان ثابت فرض شود، قطعا" قیمت بتن با مصرف انواع روان کننده افزایش خواهد یافت اما مشخص نیست که آیا قیمت اجرای بتن و سازه بتنی بالا می رود یا کاهش می یابد و این امر به نوع سازه و دستمزد افراد و هزینه بکارگیری وسایل تراکمی مربوط می شود.در کشورهای اروپایی و بسیاری از کشورهای پیشرفته مشخص شده است که افزایش شدید روانی و بکارگیری بتن خود تراکم به کاهش هزینه تمام شده سازه بتنی و بالا رفتن کیفیت آن منجر می شود. بنابراین در راه مصرف بر روان کننده ها تردیدی را بخود راه نمی دهند. امروزه با نسبت آب به سیمان کمتر و حتی با روانی برابر نیز ممکن است بدون کاهش مصرف سیمان با امکان پذیری دستیابی سریع به مقاومت های اولیه مورد نیاز، کاهش هزینه عمل آوری بویزه در هوای سرد و باز کردن سریع تر قالب ها، هزینه های اجرای سازه بتنی را کاهش داد. لازم است در این رابطه تحقیقات بیشتری در ایران انجام شود و جایگاه این مواد در پروژه های مختلف از نظر کاهش قیمت بتن یا کاهش قیمت سازه بتنی بررسی گردد.

تفاوت انواع مواد کاهنده آب در چیست؟

انواع مواد کاهنده آب یا روان کننده میتواند مربوط به قدرت کاهندگی یا روان کنندگی آن با توجه به میزان مصرف آن باشد. هم چنین با توجه به خنثی بودن، زودگیر یا کندگیر بودن این مواد، تقسیم بندی های خاصی بوجود می آید. امروزه قدرت حفظ روانی یکی از ویژگیهای این نوع افزودنی ها به حساب می آید. تفاوت در میزان مصرف و قیمت نیز موضوعیت دارد و تعیین کننده است.

برخی اوقات، قدرت حفظ انسجام و جلوگیری از جداشدگی اجزاء بتن می تواند به تفاوت گذاری در این مواد منجر گردد. روان کننده های معمولی بویژه از نوع لیگنوسولفوناتها حداکثر می تواند به کاهش 12 درصدی آب در بتن (با ثابت بودن روانی) منجر گردد. میزان مصرف این واحد در بتن بسته به میزان کاهش آب 5 تا 12 درصد، بین 2/0 تا 8/0 درصد وزن سیمان خواهد بود در حالیکه میزان مواد جامد آن بین 38 تا 42 درصد مایع آن باشد.

مسلما" تغییر در غلظت افزودنیهای روان کننده یا کاهنده آب به تغییر خواص و میزان مصرف آن منجر می گردد. فوق روان کننده هایی از نوع فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده با غلظت 33 تا 37 درصد ماده جامد با صرف 5/0 تا 2/1 درصد وزن سیمان، کاهش آب 12 تا 22 درصد را بدنبال دارد. بدیهی است مصرف کمتر، کاهندگی آب کمتری را خواهد داشت. فوق روان کننده هایی از نوع فرم آلدئید ملامین سولفوناته با غلظت حدود 30 تا 32 درصد ماده جامد و با مصرف 5/0 تا 5/2 درصد، کاهش آب حدود 12 تا 25 درصد را در پی دارد. مصرف کمتر مسلما" کاهندگی آب کمتری دارد.ابر روان کننده هایی از نوع پلی کربوکسیلاتها با میزان ماده جامد 40 تا 42 درصد و مصرف 3/0 تا 5/1 درصد وزن سیمان کاهش آب حدود 12 تا 35 درصد را به بار می آورد . بدیهی است در این مورد نیز با مصرف کمتر این مواد قدرت کاهندگی آن کاهش می یابد.

لیگنوسولفوناتها ذاتا" کندگیر هستند و می توان انواعی از آن با حالت خنثی تا خیلی دیرگیر را داشته و حفظ روانی آن نیز خوبست. مواد نفتالینی چندان کندگیر نیستند و انواعی از آن با حالت خنثی و دیرگیر تولید می شود اما حفظ روانی جالبی ندارد.

مواد ملامینی نسبتا" زودگیر هستند و انواعی از آن با حالت خنثی یا زودگیر ساخته می شود اما حفظ روانی متفاوت تولید می شود، کاهنده آب (روان کننده) معمولی خنثی (نوع A) حداقل قدرت کاهندگی آب 5 درصد، کاهنده آب دیرگیر (نوع D) با حداقل کاهندگی آب 5 درصد، کاهنده آب زودگیر (نوعE) با حداقل کاهندگی آب 5 درصد، فوق کاهندی آب (نوع F) با حداقل قدرت کاهندگی آب12 درصد، فوق کاهنده آب دیرگیر ( نوعG) با حداقل کاهندگی آب 12 درصد وجود دارد. اما در این استاندارد و سایر استانداردها، فوق کاهنده آب یا فوق روان کننده زودگیر فعلا" جایگاهی ندارد.

در استاندارد ASTM C1017، این مواد از نظر قدرت روان کنندگی بررسی می شود و دو نوع روان کننده یا فوق روان کننده یا بابر روان کننده از نظر خنثی بودن یا دیرگیری با شماره های I و ∏ مطرح می شود. در این استاندارد فرض شده است نسبت آب به سیمان مخلوط بتن ثابت می باشد و روان کنندگی آنها بررسی می گردد. در این استانداردها به قدرت حفظ روانی، هوازائی و موارد مشابه پرداخته نشده است. در استاندارد 2930 ایران و EN934، 7 نوع روان کننده یا کاهنده آب یا فوق روان کننده و فوق کاهنده آب از نوع خنثی، دیرگیر مطرح شده است که در آن روان کننده (با نسبت آب به سیمان برابر دیرگیر و زودگیر، فوق روان کننده (با نسبت اب به سیمان ثابت) جایگاهی ندارد. در این استاندارد به میزان هوازائی و گاه حفظ اسلامپ پرداخته شده است و در همه موارد میزان کاهش آب یا افزایش روانی مطرح گردیده است.

در چه مواردی از زودگیر بتن پودری و در چه مواردی از رودگیر بتن مایع استفاده می شود؟

بطور کلی استفاده ار افزودنی های مایع بهتر از بکارگیری نوع پودری آن (از یک جنس) می باشد زیرا عمل اختلاط به خوبی انجام می شود و همگنی حاصل می گردد. بنابراین استفاده از زودگیر مایع نیز ارجح است. اگر قرار باشد ماده زودگیر در پاشیدن بتن بکار رود، و بکارگیری روش تر مطرح باشد. مواد زودگیر اعم از پودری یا مایع در ساخت بتن می تواند بکار رود. در روش خشک، می توان مواد پودری را با مواد اولیه بتن ( سیمان و سنگدانه) مخلوط کرد. هم چنین می توان مواد زودگیر مایع را از طریق لوله آب به سر شیلنگی (افشانک) رسانید یا مواد پودری را در آب اختلاط حل نمود و بکار برد در صورتی حل مواد زودگیر امکان پذیر است که این مواد قابل حل باشد وگرنه تهیه زودگیر محلول میسر نیست. همه موارد فوق وقتی مطرح است که جنس مواد زودگیر پودری و مایع یکی باشد. در صورتیکه جنس آنها متفاوت باشد ممکن است تفاوتهای دیگری مطرح گردد

نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

بر طبق گزارش اداره فدرال بزرگراه های آمریکا هنگام بررسی پلها از نظر سازه ای به دلیل پوشش کم بتن، طراحی ضعیف، عدم مهارت کافی هنگام اجرا و سایر عوامل همانند شرایط آب و هوایی سبب ایجاد ترک در بتن و خوردگی آرماتور های فولادی شده است. 

پس از سالها مطالعه بر روی خوردگی،  اف آر پیFRP به عنوان یک جایگزین خوب آرماتور های فولادی در بتون پیشنهاد شده اند. 

سه نوع میلگرد ( AFRP) , ( CFRP ) , ( GFRP ) از انواع تجاری آن هستند که در صنعت ساختمان کاربرد دارند. 

از این مواد به جای آرماتور های فولادی یا کابلهای پیش تنیده در سازه های بتنی پیش تنیده و یا غیر پیش تنیده استفاده می شود.  مواد FRP موادی غیر فلزی و مقاوم دربرابر خوردگی است که در کنار خواص مهم دیگری همانند مقاومت کششی زیاد آنها را برای استفاده بعنوان آرماتور مناسب می کند.

از آنجایی که FRP ها مصالحی ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فیبر و رزین مورد استفاده، سازگاری فیبر و کنترل کیفیت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلی را در بهبود خواص مکانیکی آن دارد.  

به طور کلی مزایای آن به صورت زیر دسته بندی می شود:

1- مقاومت کششی بیشتر از فولاد

2-یک چهارم وزن آرماتور فولادی

3-عدم تأثیر در میدانهای مغناطیسی و فرکانس های رادیویی، برای مثال تأثیر روط دستگاه های بیمارستانی 

4-عدم هدایت الکتریکی و حرارتی
 

لذا به دلیل مزایای بالا به عنوان یک جایگزین مناسب برای آرماتورهای فولادی در سازه های دریایی، سازه پارکینگ ها، عرشه های پل ها، ساخت بزرگراه هایی که بطور زیادی تحت تأثیر عوامل محیطی هستند و در نهایت سازه هایی که در برابر خوردگی و میدانهای مغناطیسی حساسیت زیادی دارند پیشنهاد می کند.

نویسنده : کلینیک  بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

آزمایش بر اساس این اصل است که بازتاب یک جرم ارتجائی به سختی سطح در مقابل جرمی که به آن برخورد می کند وابسته است. در چکش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تا نقطه مشخصی ، مقدار انرژی ثابتی به آن داده می شود. این کار با فشار دادن چکش به سطح صاف بتن انجام می شود . بعد از آزاد کردن ، جرم تحت اثر بازتاب میله چکش ( که هنوز در تماس با سطح بتن است ) قرار می گیرد و مسافتی که توسط جرم طی می شود و برحسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می شود، عدد بازتاب نامیده می شود. این مقدار توسط یک نشانه که در طول یک مقیاس مدرج است حرکت می کند ، نشان داده می شود . عدد بازتاب یک اندازه مطلق است ، چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته می باشد.

مطالعات نشان داده است که سختی سنگ ها با مقاومت فشاری تک محوری و مدول کشسانی سنگ ها در ارتباط است در واقع سختی یکی از مفاهیم رایج است که برایتوصیف رفتاری سنگ‌ها بکار می رود. سختی تابعی از عوامل ذاتی چون نوع کانی ها، ابعاد دانه ها، چسبندگی مرزی کانی ها، مقاومت و رفتار الاستیک و پلاستیک سنگ می باشد. ترکیب و اندرکنش این عوامل، تعیین کننده سختی یک سنگ است. روش های متعددی برای تعیین سختی سنگ پیشنهاد شده است که یکی از این روش‌ها بکارگیری وسیله ای به نام چکش اشمیت است. که معروف به آزمایشهای واجهشی یا دینامیکی است. در این دسته از آزمایش ها از یک چکش یا وزنه برای ضربه زدن به سطح سنگ استفاده می شود و ارتفاع واجهش وزنه مقیاسی برای سنجش سختی است. هرگونه رفتار پلاستیک یا تغییر شکل بر اثر ضربه، انرژی الاستیک واجهش چکش را کاهش می دهد. این آزمایش برای تعیین سختی سنگ و بتون با استفاده از چکش اشمیت در صحرا و یا آزمایشگاه بکار می رود. با استفاده از این سختی می توان خصوصیات دیگر سنگ و بتن را مانند مقاومت فشاری آن، تخمین کرد. این روش که توسط انجمن بین المللی مکانیک سنگ ISRM به صورت استاندارد در آمده است. در مورد سنگ های خیلی نرم یا خیلی سخت دارای محدودیت هایی بوده است و نتایج قابل اطمینانی ارائه نمی دهد.چکش های اشمیتی که جهت تخمین مقاومت فشاری بتنبکار می رودانرژی ضربه فنر در حدود 2.207ژول دارند که برای سازه های بتنی که مقاومتی بین 10 تا 70 مگاپاسکال دارند مناسب است.

نکاتی که در انجام این آزمایش می بایست مد نظر قرار داد. عبارتند از:

1- این آزمایش تخمینی از عدد بازگشتی بتن سخت شده توسط چکش فولادی با نیروی محرکه فنر می‌باشد.

2- از این تست می توان در تعیین یکنواختی بتن درجا استفاده کرد برای تشخیص مناطقی از سازه که بتن ضعیف یا خراب دارد. همچنین برای روند افزایش مقاومت بتن کاربرد دارد.

3- برای تخمین مقاومت بتن لازم است بین مقاومت بتن و عدد بازتاب رابطه ای بدست آورد. این رابطه برای هر طرح اختلاط بتن متفاوت خواهد بود. برای تخمین مقاومت در حین ساخت باید مقاومت نمونه های مکعبی در آزمایشگاه تعیین گردد و با استفاده از آن رابطه مذکور بدست آید. برای تخمین در بتن های ساخته شده باید رابطه فوق براساس تعیین مقاومت نمونه های کر بدست آمده از سازه تعیین شود. (ACI-228 R روشهای تعیین مقاومت درجا بتن )

4- برای یک طرح اختلاط مشخص عدد بازتاب تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله رطوبت سطحی بتن ، روش بدست آوردن سطح نمونه و عمق کربناتاسیون بتن تاثیر می گذارد . این عوامل بایستی در رابطه ای که برای تخمین مقاومت بدست می آید و تفسیر نتایج تاثیر خودش را نشان دهد.

5- با توجه به تخمینی بودن این آزمایش نمی تواند تعیین کننده در رد یا قبول بتن باشد.

6- براساس موارد مندرج در استاندارد ASTM-C805 و نشریه 72 و همچنین 283-ک مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، نتایج حاصل از این روش تنها محدود به کیفیت لایه سطحی بتن (عمق حدود 30 میلیمتر ) بوده و تعیین مقاومت فشاری واقعی بتن با آزمایش شکستن (جک مقاومت فشاری) بتن امکانذیر می باشد. علاوه بر ان از این وسیله بیشتر به منظور مقایسه بتن های با نسبت اختلاط و میزان رطوبت یکسان استفاده می شود.

وسایل آزمایش :

- چکش بازتاب (اشمیت)

- سنگ سنباده جهت سائیدن سطح بتن هوازده و همچنین مسطح کردن سطح بتن

- سندان یا صفحه فولادی از جنس فولاد بسیار سخت با قطر 15 سانتیمتر جهت کالیبراسیون

انتخاب سطح آزمایش :

- حداقل ضخامت عضو مورد آزمایش 100 میلیمتر می باشد.

- مناطق متخلخل و دارای ترک و پوسته شده و هوازده نباشد.

- در مناطق ماله کشیده شده و زبر اعداد بزرگتری نسبت به مناطق قالب بندی شده می دهد.

آماده کردن سطح :

- سطح انتخابی حداقل 150 میلیمتر

- سائیدن محل مذکور درصورتی که زبر یا ناصاف یا پوسته شده است و مسطح کردن آن

- سطح خیس عدد کمتری می دهد. و سطح زبر عدد بیشتر . سطوح کربناته باید قبل از آزمایش به مدت 24 ساعت خیسانده شود. یا سطح کربناته برداشته شود.

- بتن های روی سطح زمین با سایر بتن های قسمت های سازه ای نبایستی با هم مقایسه شوند.

مواردی که در جوابها تاثیر می گذارد.

- بتن یخ زده عدد بسیار بیشتر می دهد

- دمای چکش اشمیت تاثیر دارد ( دمای کمتر از 18- سانتی گراد)

- جهت ضربه ( عمودی ، افقی )

- چکش های مختلف حتی از یک کارخانه از یک تا سه واحد اختلاف دارند.

- عدم کالیبراسیون و سرویس کردن دستگاه

- جوابهای یکسان در روی صفحه کالیبره تائید کننده جوابهای صحیح برای نمونه های دیگر نمی باشد.

روش آزمایش :

1) چکش اشمیت : پلانژر(میله چکش) روی نمونه قرار گرفته و با فشار دادن چکش به سنگ، به داخل بدنه فرو می رود. این عمل باعث فشرده شدن فنر داخل چکش می گردد. ضامن فنر در سطح انرژی تراکمی مشخصی آزاد شده و به وزنه ای که بالای پلانژر قرار دارد ضربه وارد می کند. ارتفاع واجهش وزنه از روی خط کش قرائت می شود و به عنوان مقیاسی برای تعیین سختی استفاده می شود. این وسیله قابل حمل بوده و در همه جا قابل استفاده است. مدلهای گوناگونی از چکش اشمیت با سطوح انرژی متفاوتی ساخته شده است. برای مثال چکش نوع L انرژی ضربه ای معادل 74/0 نیوتن متر تولید می کند.

2) قاعده فولادی : قاعده فولادی به وزن حدودی 20 کیلوگرم که نمونه را محکم در داخل خود نگه می دارد. نمونه های استوانه ای شکل داخل یک غلاف V شکل یا استوانه ای شکل با شعاعی برابر شعاع مغزه قرار می گیرند.

3) آنویل(سندان) فولادی استاندارد برای کالیبره کردن چکش : نمونه مورد آزمایش باید معرف سنگ مورد مطالعه باشد. در صورت امکان بهتر است که از قطعات بزرگتر برای آزمایش استفاده شود. چکش اشمیت نوع باید روی مغزه های (54 میلی متر) یا بزرگتر و یا نمونه های بلوکی شکل که هر ضلع آنها حداقل 6 سانتی متر باشد مورد استفاده قرار گیرد.

مراحل انجام آزمایش:

الف) چکش اشمیت قبل از هر آزمایش توسط یک آنویل (سندان) استاندارد، کالیبره می شود. میانگین ده قرائت روی آنویل استاندارد محاسبه شده و از آن برای تعیین ضریب تصحیح استفاده می شود.

ب) سطحی از نمونه که زیر پلانژر قرار می گیرد باید کاملا صاف و پرداخته شده باشد (چه در صحرا و چه در آزمایشگاه). این سطح و همچنین ماده سنگی زیر آن از هر گونه ناپیوستگی موضعی مربوط به توده سنگ باشد.

پ) قطعات مجزا و سنگ را باید محکم به یک پایه صلب بست تا نمونه در طی آزمایش از هرگونه تکان یا لرزش محفوظ باشد.

ت) مقدار سختی بدست آمده بستگی به راستای قرار گیری چکش دارد. طبق پیشنهاد ISRM بهتر است که چکش در یکی از سه وضعیت قائم به سمت بالا، افقی و یا قائم به سمت پایینقرار بگیرد.

- در هر سطح آزمایش 10 بار انجام شود و فاصله هرکدام از هم 2.5 سانتیمتر کمتر نباشد و چنانچه سطح بتن خرد و شکسته شود آن نتیجه قابل قبول نیست.

- اعدادی که بیش از 6 واحد با میانگین فاصله دارند حذف گردد.

- اگر بیش از 2 نمونه حذف شود کل آزمایش باطل است.

در هر حالت مقدار انحراف چکش نباید بیشتر از مثبت و منفی 5 درجه باشد. در صورتی که امکان انجام آزمایش در هیچ یک از جهات ذکر شده نباشد می توان آزمایش را با زاویه ای دلخواه انجام داد و سپس نتایج را برای حالات قائم و یا افقی تصحیح نمود. منحنی تصحیح معمولا توسط کارخانه سازنده چکش ارائه می شود. زاویه قرارگیری چکش و هرگونه تصحیح انجام شده روی نتایج باید یادداشت و گزارش گردد.

ث)دست کم 20 آزمایش مجزا باید روی هر نمونه سنگ انجام گیرد. نقاط مورد آزمایش باید حداقل به اندازه قطر پلانژر از هم فاصله داشته باشند. درصورت ایجاد هرگونه درزه و ترک بر اثر ضربه وارده، نتایج آزمایش باطل و نمونه مربوطه برای آزمایش های بعدی غیر قابل استفاده خواهد بود. وجود هرگونه خطا در آماده سازی نمونه و روش آزمایش باعث ایجاد مقادیر پایین تر سختی می شود.

◄ محاسبات:

ضریب تصحیح قرائت ها با توجه به کالیبراسیون چکش از رابطه زیر بدست می آید:

مقدار سختی استاندارد ویژه سندان

-------------------------------------------------- = ضریب تصحیح

میانگین 10 قرائت انجام شده روی سندان کالیبراسیون

برای تعیین سختی اشمیت با توجه به اینکه احتمال وجود خطا در مقادیر پایین بیشتر است، ابتدا نیمی از داده ها که کمترین مقدار را دارند حذف شده و از بقیه داده ها میانگین گرفته می شود. این میانگین در ضریب تصحیح ضرب شده و عدد حاصل به عنوان سختی واجهشی اشمیت در نظر گرفته می شود . با استفاده از سختی واجهشی اشمیت ، می توان بر اساس جداول ارائه شده توسط کارخانه سازنده و زاویه برخورد چکش به نمونه ، مقاومت فشاری سنگ را تخمین زد.

دقت و خطا :

فاصله بزرگترین و کوچکترین اعداد قرائت شده نباید بیش از 12 واحد اختلاف داشته باشند . تخمین میزان خطا ممکن نیست.

گزارش نتایج :

- تاریخ و زمان آزمایش

- توضیح دقیق مکانهای انجام آزمایش و ابعاد عضو مورد بررسی

- توصیف اختلاط بتن و ابعاد درشت دانه

- مقاومت مشخصه بتن

- مشخصات سطح : سطح پودر شده یا ترک دار، پشت بند بودن سطح آزمایش ، نحوه قالب گیری ، نحوه آماده کردن سطح ، نحوه تماس با هوا و محیط اطراف

- مشخصات چکش : شماره سریال و ...

- دمای هوا

- زاویه چکش حین آزمایش

- میانگین اعداد قرائت شده

- نکات مهم از جمله اعداد حذف شده و شرایط غیر عادی

◄ منابع:

1-اورت هوک ؛ ترجمه‌ی طاهریان؛ "مهندسی سنگ کاربردی" ، انتشارات دهخدا، چاپ اول

2-وتوکوری؛ ترجمه ی محمد فاروق حسینی؛ "در آمدی بر مکانیک سنگ" ، نشر کتاب دانشگاهی، چاپ چهارم.

3-سید رحمان ترابی؛ "مقدمه‌‌ای بر مکانیک سنگ" ، انتشارات دانشگاه شاهرود، چاپ اول.

نویسنده : کلینیک  بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

به‌خاطر ایفای نقش‌های متنوع، دارای زمینه‌های کاربردی فراوانی می‌باشد که در زیر چند کاربرد عمده آن آمده است:

1) نقش جداسازی در جاده

عامل عمده شکست جاده تزریق مواد لایه‌های مجاور به درون پی سنگریزه‌ای و پیامد نزول استحکام در لایه سنگریزه‌ای می‌باشد وقتی لایه سنگریزه‌ای روی لایه Subgrade قرار می‌گیرد. لایه زیرین آلوده به خاک گشته و به مرور و ارتعاش، (Aggregate) را به درون خاک تزریق می‌کند و موجب حرکت لایه به طرف بالا می‌گردد. در محل‌های موجب پمپ خاک‌‌های Subgrade ضعیف به درون سنگریزه گردیده و تمامی این شرایط باعث کاهش ضخامت مؤثر لایه سنگریزه‌ای می‌گردند در نتیجه لایه حمایتی شده و عمر مفید جاده کاهش می‌یابد. استفاده از بافته و نبافته برای بهبود عملکرد بزرگراه‌ها، جاده‌های غیر فرشی، محل‌های پارکینگ، فرودگاه‌ها، باراندازها و مناطق نگهداری اجناس استفاده می‌گردد.

2) زیرسازی جاده

در این کاربرد با توجه به شرایط محل در یک یا چند نقش اصلی به کار می‌رود در جداسازی Subgrade و مواد سنگی و دانه‌ای واقع می‌گردد، در فیلتراسیون، ژئوتکستایل آب، چه جریان تحت فشار در اثر نیروهای دینامیکی و چه جریان ثابت را با فیلتر از خود عبور داده و از ورود خاک نرم به درون لایه سنگی پی (Aggregate) و جلوگیری می‌کند؛ در نقش مستحکم سازی، موجب استحکام مواد نرم Subgrade (خصوص CBR3<) می‌شود و میزان CBR را تا حد مطلوبی افزایش می‌دهد و با توزیع فشار منطقه‌ای و موضعی از فرو رفتن مواد سنگی و دانه‌ای پی به درون Subgrade نرم و مرطوب جلوگیری می‌کند؛ و نیز نقش زهکشی در جاده را بهبود می‌بخشد.

3) روکش جاده

منبع اصلی تخریب در فرش جاده تزریق آب ناخواسته به درون ساختار از طریق ترک موجود در سطح فرش است. هنگام ساخت یا تجدید فرش بزرگراه، جاده، باند فرودگاه محل‌های پارکنیگ الحاق پارچه بین اندود اتصال (tack coat) و لایه جدید آسفالت یک سد را ایجاد کرده و زیر پی را در مقابل نفوذ آب سطحی حمایت می‌کند.

در این کاربرد، دارای دو مکانیزم برای بهبود عملکرد روکش می‌باشد. اول این‌که، به‌عنوان لایه میانی با جذب تنش و فشار، از انتشار بازتابی (Reflective) از روکش قدیمی به روکش جدید جلوگیری کرده و یا به تعویق می‌اندازد و دوم، به‌عنوان لایه ضد رطوبت از ورود نزولات آسمانی و مایعات سطحی از طریق ترک‌های آسفالت به درون لایه زیرین و مرطوب‌سازی Subgrade و متعاقب آن، از گسیختگی و ضعف Subgrade جلوگیری می‌کند.

روشی که اغلب برای بازسازی (مرمت) و به کار می‌رود، روکش AC می‌باشد این عمل موقتاً ترک‌ها را می‌پوشاند و بعد از این‌که روکش جایگزین شد، هر حرکت جانبی یا طولی جاده موجب انتشار قبلی به روکش جدید می‌گردد و رخ می‌دهد. این حرکت موجب ورقه و ریش شدن و بریدگی در طول ترک‌های بازتابی گشته و راهی برای نفوذ آب‌های سطحی به لایه پی و Subgrade می‌گردد.

در زیر ، می‌تواند برای دفع فشارهای وارده ناشی از حرکت روکش قبلی، استحکام کششی ایجاد کند. ژئوتکستایل به‌عنوان لایه میانی در دفع فشار ناشی از ترک‌های افقی و عمودی عمل می‌کند.

آغشته‌سازی ژئوتکستایل با قیر و آسفالت، یک لایه غیر قابل نفوذ را نسبت به آب‌های سطحی به وجود می‌آورد. به‌خاطر سنخیت و قرابت با مواد نفتی، جذب قیر و مواد اتصال Tack coat به لایه ژئوتکستایل به خوبی صورت می‌گیرد.

4) زیرسازی خط آهن

در این کاربرد موجب تثبیت خط آهن می‌گردد و با توجه به شرایط محل، یک یا چند نقش اصلی را ایفا می‌کند: حفظ هندسه بستر خط آهن برای عملکرد مؤثر ریل، حیاتی می‌باشد. ژئوتکستایل در، بین مواد پی (Ballast) و زیر پی (Subballast) ریل واقع می‌گردد. وقتی مواد در اثر حرکت قطار و نیروی کوبش آن به درون لایه پی و زیرین پمپاژ می‌شود، می‌تواند بستر غیر سطحی را براین خط آهن به وجود آورد و باعث کاهش سرعت و یا حتی خارج شدن قطار از ریل گردد، یک ژئوتکستایل جداساز می‌تواند این مشکل را رفع نمائید؛ در نقش مستحکم‌سازی در خطوط جدید و یا خطوط تعمیری، با توزیع فشار وارده به Subgrade، موجب افزایش تحمل آن می‌گردد؛ به مهارسازی مواد پی و زیر پی در مقابل حرکات جانبی کمک می‌کند و از این طریق خواص انسجامی و تحمل فشار را حفظ می‌کند؛ ژئوتکستایل هم‌چنین مکانیزمی را برای زهکشی جانبی (حاشیه‌ها) ایجاد می‌کند و عملکرد زهکشی را بهبود می‌بخشد.

5) سدسازی

کاربرد ژئوتکستایل در زمینه سدسازی برای ضد آب‌سازی و جلوگیری از نشت آب از بدنه سد شده و از تخریب تدریجی آن جلوگیری می‌نماید. در این کاربرد، از ژئوتکستایل سنگین (معمولاً 16OZ/yd) به‌عنوان لایه محافظ غشا ژئوممبرین (که نقش لایه غیرقابل نفوذ را نسبت به آن بازی می‌کند) استفاده می‌شود. ژئوتکستایل هم‌چنین به‌عنوان زهکشی سطحی دیواره سد و انتقال رطوبت به زهکش‌های پائین سد عمل می‌کند.

6) کنترل فرسایش

ژئوتکستایل‌ها جایگزین فیلترهای دانه‌ای و تفکیک شده سنگریزه‌ای در زیر سنگ چینی‌ها (Rip Rap) یا بلوک‌های بتن آرمه می‌گردند و در مواردی از جمله کانال‌های زهکشی، سواحل، سیستم‌های حفاظتی و اسکله و سدهای خاکی به کار می‌روند. بدون یک فیلتر ژئوتکستایل، عمل موج و حرکات آب، خاک‌های Subgrade را در زیر مجموعه سنگریزه‌ای یا لایه آرمه فرسایش می‌دهد تحلیل لایه Subgrade مزیت آرمه یا مجموعه قلوه سنگ‌ها (Rip Rap) را تنزل می‌بخشد و موجب لزوم تعمیرات اساسی می‌گردد. انتخاب ژئوتکستایل برای کنترل دائمی فرسایش شبیه زهکشی زیرزمینی می‌باشد. با این همه کاربردهای کنترل فرسایش معمولاً نیاز به ژئوتکستایل‌هائی با خواص استحکامی بالا هست. کانال‌های زهکش، سواحل، پل و سیستم‌های حفاظت از خوردگی سازه‌ها در اثر آب (آب‌ خوردگی) از مواد کاربردی این نقش از ژئوتکستایل می‌باشد.

بدون حضور ژئوتکستایل فیلتری، ضربات موج آب، مواد Subgrade را از زیر پوشش سنگی (Rip Rap) یا بتن آرمه فرسایش می‌دهد. تخریب و فرسایش Subgrade، مزایا و عمکرد حفاظ سنگی یا آرمه را خنثی می‌سازد و موجب نیاز به تعمیر اساسی و جایگزین پر هزینه می‌گردد.

7) دیوارهای محافظ

دیوارهای محافظ به مالکان خود این اجازه را می‌دهند تا کاربرد زمین خود را به حداکثر برسانند با این وجود ساخت یک دیوار سیمانی ثقلی، اغلب به‌خاطر سنگینی و گرانی غیر عملی می‌باشد. ژئوتکستایل‌ها به‌طور وسیع جهت استحکام بخشیدن به خاکریزها روی خاک‌های نرم، سیل‌بند و دیوارهای نگهدارنده به کار می‌روند ژئوتکستایل‌ها از نظر بودجه‌ای، ساخت دیوارهای نگهدارنده را عملی می‌سازند در حقیقت یک ژئوتکستایل به کار رفته جهت دیوار نگهدارنده می‌تواند تقریباً با کمتر از نیمی از هزینه یک دیوار نگهدارنده سنتی ساخته شود. ژئوتکستایل‌های بافته مزایای چشم‌گیری نسبت به روش سنتی مانند نصب آسان، ساخت راحت و توانائی استفاده از موادخاکبرداری شده محل پروژه را دارا می‌باشند و هم‌چنین ژئوتکستایل‌های پلی پروپیلنی تقریباً نصف ژئوگریدها هزینه دارند و به‌طور قابل ملاحظه‌ای نیروی کمتری را برای نصب نیازمند هستند.

8) زهکشی زیرزمینی

ژئوتکستایل، جایگزین فیلترهای خاکی متداول برای زهکشی تقریباً تمام ساختارها از جمله سیستم‌های کنترل آب زیرزمینی، فرش جاده‌ها، زیرساخت‌های ساختمان، سدها و دیوارها می‌باشند. در مقایسه با فیلترهای خاکی سنتی، ژئوتکستایل‌ها علاوه بر ایجاد یک زهکش پیوسته و مناسب، خاکبرداری و تأثیرات زیست محیطی را کاهش داده و موجب کاهش عمده هزینه‌ها می‌گردد.

ژئوتکستایل‌های بی‌بافت سبک وزن تا وزن متوسط مناسب کاربرد فیلتر زهکش بوده و اجازه می‌دهند که آب زیرزمینی از هسته‌های زهکشی بگذرند و در عین حال از بسته شدن و گیر کردن سیستم زهکشی، با خاک مجاور جلوگیری می‌کند. ژئوتکستایل‌های نیمه سنگین بی‌بافت وقتی در تماس نزدیک با یک ژئونت یا سنگ زهکش قرار می‌گیرد می‌تواند ضایعات و خاک را فیلتر نماید و در عین حال به آب و مایعات شیمیائی اجازه عبور دهد.

9) کنترل نگهداری ضایعات

کنترل ضایعات و طرح‌های پاکیزه‌سازی زمین نیاز به ژئوتکستایل‌هائی با خواص فیزیکی پایدار و کیفیت تولید مناسب دارد در کاربردهای زیست محیطی، ژئوتکستایل باید خواص مهم و حیاتی را در حالی‌که در معرض محیط‌های شدیداً شیمیائی هستند، حفظ نماید. کاربرد ژئوتکستایل در فیلتراسیون مایعات و سیستم‌های جمع‌آوری گاز و نیز محافظت از لایه ژئوممبرین، پوشش‌های ضایعات می‌باشد. ژئوتکستایل‌ها برای ضایعات شهری و محل دفن زباله‌ها و ضایعاتی مضر و خطرناک، تالاب‌های تصفیه پساب، هم‌چنین مخازن نگهداری و کنترل ضایعات و دیگر سیستم‌های نگهداری سطحی توصیه شده‌اند.

10) سیستم جمع‌آوری مایعات و گاز

ژئوتکستایل‌های نبافته و بافته شده برای مایعات محلول و سیستم‌های جمع‌آوری گاز استفاده می‌شوند این محصولات کارائی سیستم را برای دفن زباله‌ها و هم برای طرح پاکیزه‌سازی آب زیرزمین افزایش می‌دهند. انتخاب ژئوتکستایل‌های فیلتری برای پاکیزه‌سازی محیط و کنترل ضایعات همانند انتخاب برای سیستم‌های زهکشی زیرزمینی است. لایه‌های نبافته سنگین وزن عموماً جهت این امر مناسب می‌باشند.

11) حفاظت ژئوممبرین

ژئوتکستایل‌ها به‌طور مؤثر به‌عنوان بالشتک حفاظتی از لایه‌های کنترل ضایعات در مقابل سوراخ شدگی و صدمات دیگر حفاظت می‌کند. لایه‌های ژئوممبرین، سازه‌های پوشش‌دار و بی‌پوشش نبافته بسیار محکم برای تقویت سیستم‌های لایه‌ای و حفاظت از لایه‌های ژئوممبرین در مقابل فشارهای شدید ناشی از اختلافات سطح به کار می‌روند. بدون لایه‌های محافظ، لبه‌های تیز مواد زیرزمین و مواد زائد موجب آسیب‌دیدگی ممبرین شده و نهایتاً از کیفیت و کارائی لایه‌ها می‌کاهد. لایه‌های نبافته و لایه‌های ترکیبی به‌عنوان حفاظ در مقابل صدمات مکانیکی به کار می‌روند. لایه‌های نبافته سنگین وزن با وزن حدود 600 ژئوممبرین‌ها را محافظت می‌کند.

12) ثبات و تحکیم خط‌های آهن

با استفاده از ژئوتکستایل‌های نبافته روی لایه زیرین نرم و مرطوب طول عمر جاده و خط آهن افزایش می‌یابد این عمل با جلوگیری از ورود مخلوظ یگ و سنگ و شن و ماسه به درون لایه زیرین ایجاد می‌شود. بی‌بافت‌های سنگین وزن برای ثبات خط آهن مناسب می‌باشند.

استفاده از ژئوتکستایل و زیر بستر خط آهن این اطمینان را می‌دهد که خاکریز خط آهن، بارهائی را که برای آن پیش‌بینی شده را تحمل کند

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

ژئوسنتیک ها موادی هستند که همگام با پیشرفت صنعت پتروشیمی با استفاده ا انواع مختلف پلیمرها ساخته شده و استفاده از آنها به عنوان مصالحی جدید در رابطه با طرحهای آب و خاک مورد استقبال مهندسین و کارشناسان در بسیاری از کشورهای جهان قرار گرفته است. بطور کلی ژئوسنتیک عنوانی فراگیر برای توصیف صفحات نازک و انعطاف پذیری است که در داخل توده خاک و یا در ارتباط با مصالح خاکی با اهداف مختلفی همچون مسلح سازی، جداسازی ،عایق بندی رطوبتی، مهار فرسایش، ایفای نقش صافی( فیلتر)، زه کشی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.

دربسیاری از موارد، این ورقه ها ممکن است ترکیبی از وظایف مذکور را به عهده داشته باشند. در این تحقیق امکان استفاده از این ماده با هدف ایفای نقش فیلتر وزهکش در زیر پوشش کانالها به عنوان جایگزینی برای مصالح معدنی( شن و ماسه) مورد بررسی قرار می گیرد.

به طور کلی مواد ژئوسنتیک را می توان به دو گروه عمده نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم نمود که در مجموع در چندزیرگروه

شامل: ژئوتکستایل ها،ژئوگریدها، ژئوممبران ها،ژئونت ها، ژئوفوم ها، ژئوسل ها، ژئوکمپزیت ها، ژئواستریپ ها، رس-ژئوسنتیک ها و لوله های ژئوسنتیک( ژئوپایپ) قابل تقسیم می باشند.

مواد ژئوسنتیک مورد استفاده در زه کشی، و از جمله زه کش زیر پوشش کانالها باید دارای نفوذناپذیری قابل توجه بوده و به سهولت بتواند حجم آب ورودی به سیستم را تخلیه نماید و در عین حال بتواند از مهاجرت ذرات خاک مجاور وفرسایش آن جلوگیری نماید. با توجه به مطالبی که فوقا به آنها اشاره شد، سیستم های فیلتر- زه کش باید متشکل از یک سیستم ژئوکمپوزیت مرکب از یک یا دو لایه ژئوتکستایل ( به عنوان فیلتر ) و یک لایه ضخیم ژئوتکستایل درشت بافت یا ژئومت اصولا طرح و بررسی مساله زمین لغزه ها در پاره ای از کشورها حائز اهمیت است. چرا که خرابیها و
تلفات ناشی از آن در بساری از موارد قابل توجه می باشد. در کشورهایی چون ایران، ژاپن، مکزیک،یوگسلاوی، نروژ،سوئیس، ایتالیا، چک و اسلواکی و شیلی خسارت ناشی از زمین لغزه ها تقریبا به طور دائمی و هرساله می باشد.

مثلا در ژاپن سالیانه حدود 2000 گسیختگی ناشی از زمین لغزه ها فقط در خاکریزه های مسیر خطوط راه آهن این کشور اتفاق می افتد. همچنین در فاصله سالهای 1961 تا 1962 بیش از 9000 زمین لغزه در چک و اسلواکی اتفاق افتاده است. در ایران نیز این مسئله به طور دائمی و هرساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف در پایین دست خود و جان ساکنین آن را به خطر می اندازد.

نمونه بارز این زمین لغزه ها در زلزله منجیل و رودبار می باشد که در اثر فعال شدن آنها دهکده ای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید. در کشورهای پیشرفته، خطر زمین لغزه ها پهنه بندی شده اند و در بعضی از کشورها به محض فعال شدن یکی از آنها، سیستم های الکترونیکی وقوع و محل آن را دقیقا نشان می دهد. به وسیله پهنه بندی خطر زمین لغزه ها به راحتی می توان دریافت که هر شیب چه وضعیتی است و در صورت نیاز می توان آن را توسط یکی یا ترکیبی از روشهای پایدار کننده، پایدار کرد.

یکی از روشهای پایدارسازی شیبهای طبیعی استفاده از ژئوتکستایل در سطح شیب است این روش یکی از روشهایی است که تا به حال کمتر به وسیله محققین مورد پژوهش قرار گرفته است و جا دارد که در زمینه تحقیقات وسیعتری به عمل آید. ژئوتکستایل نیز که از الیاف مصنوعی ساخته می شود برای اولین بار در کشور هلند توسعه یافته است. به طور کلی این کار از سال 1953 پس از وقوع سیل مخربی که در فوریه 1953، 150000 هکتار از اراضی قسمت جنوب غربی هلند را فرا گرفت، شروع گردید. در اثر وقوع این سیل حدود 2000 نفر کشته شدند و 72000 نفرخسارت دیدند. این موضوع موجب شد تا مهندسین عمران به کاربردن مصالح جدید را مورد بررسی قرار دهند که در بین این مصالح جدید، فابریکهای مصنوعی ساخته شده از الیاف مصنوعی وجود داشت. این نوع بافته ها علاوه بر اینکه مقاومت اصطکاکی سازه خاکی را افزایش می دهد نفوذ پذیری رضایت بخشی داشته و هیچ گونه ممانعتی در برابرحرکت آب در درون خاک ندارد. همچنین در محلهایی که نمی توان از مصالح مناسب ساختمانی محکم، جامد و وزین استفاده نمود، بکاربردن تولیداتی از الیاف مصنوعی سبک وزن می تواند راه حل بیشتری از مسائل گردد. از طرفی سهولت اجرای این فابریکها و قیمت مناسب آنها نسبت به سایر روشها و کاربرد در کمترین زمان باعث شده که تمامی توجه ها به این سمت معطوف شده و تحقیقاتی در این زمینه به وسیله افراد مختلف انجام شود. با توجه به خصوصیات مختلفی که این فابریکهای مصنوعی دارن، از قبیل : قابلیت زه کشی، مقاومت کششی زیاد، لایه جداکننده، عدم قابلیت تجزیه شیمیایی، انعطاف پذیری، اقتصادی بودن، وزن کم و... کاربرد وسیعی را در مهندسی عمران پیدا کرده است. کرنر(Koerner ) در سال 1984 روشی ارائه کرد که در این روش از ژئوتکستایل به عنوان یک شبکه مسلح مقاوم
در برابر کشش استفاده می کرد. او توسط این لایه، شیب را به طور کامل پوشش می داد و در نقاطی از شیب، به وسیله مهارهای فولادی قطعه لغزنده را به سطح زیرین محکم می نمود و به این طریق مقاومت برشی خاک را افزایش می داد. در سالهای بعد از او افراد دیگری از ژئوتکستایل به عنوان یک لایه فیلتر و زهکش کننده استفاده کردند. در این طریقه با ایجاد کانالهایی در روی شیب و قرار دادن ژئوتکستایل، دور مصالح دانه ای، خروج آب سطحی از شیب راسریعتر می کردند.

کلمه ژئوسنتتیک از دو بخش «ژئو» (Geo) و «سنتتیک» (Synthetic) ساخته شده‌است. از کلمه «ژئو» در مواردی استفاده می‌شود که مربوط به زمین باشد و قسمت دوم، «سنتتیک»، در مورد موادی استفاده می‌شود که ساخته دست بشر باشند یا به عبارت دیگر موادی که مصنوعی اند و به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند.

ویژگیهای مواد ژئوسنتتیک :

ژئو ممبران ها :

ورقه های انعطاف پذیری بسیار کم( در حدود صفر) هستند که عموما" جهت آب بندی مخازن، کانالها، حوضچه ها و سایر سازه های مشابه" مورد استفاده قرار می گیرند. در ابتدا برای ساخت این ماده از رزین ها استفاده می شد اما امروزه پی وی سی و پلی اتیلن بیشترین کاربرد را برای تولید آن دارند.

ژئوگریدها:

از رشته های به هم پیوسته یکپارچه قابل انبساط با شبکه روزنه های منظم تشکیل و معمولا از" پلی اتیلن، پلی پروپلین یا پلی استر" ساخته می شوند. این ماده عموما" برای مسلح سازی خاکهای ناپایدار" مورد استفاده قرار می گیرد.

ژئوتکستایل ها:

صفحات نفوذ پذیری هستند که از الیاف پلی پروپلین و یا پلی استر و به دو صورت کلی بافته شده( تک رشته ای و چند رشته ای ) و بافته نشده ساخته می شوند. در ژئوتکستایل های بافته شده رشته های الیاف با تکنولوژی بافت منسوجات به شکل های مختلف بافته می شوند در حالی که در نوع بافته نشده توده ای از الیاف با استفاده از حرارت، چسب های شیمیایی یا فشار مکانیکی به هم اتصال یافته و بدین ترتیب انواع مختلف ژئوتکستایل ها تولید می گردند. این مواد به علت نفوذناپذیری مناسب و بافت ری قابل کنترل، عموما" به عنوان فیلتر" مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربردهای ژئوتکستایل :

الف- تسلیح خاک

زمین لغزه: در ایران و دیگر کشورها این مسئله به طور دائمی و هر ساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف و ساکنین آنها در قسمت پایین دست خود را به خطر می اندازد نمونه آن در زلزله منجیل و رودبار می باشد که در اثر فعال شدن آنها دهکده ای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید که بایستی از روشهای پایدارکننده آن را پایدار کرد.

1ـ استفاده از بست های فولادی

روش بست های فولادی

به طور کلی یک ورق فولادی گالوانیزه به ضخامت 5 میلی متر برای پایداری دیواری به ارتفاع 14 تا 15 متر کافی است در بعضی اوقات از قطعات پیش ساخته بتنی استفاده می شود این قطعات پیش ساخته با اتصالات کام در زبانه با یکدیگر قفل و بست می شوند به طوری که از جریان خاک از بین درزها به سمت پایین جلوگیری می شود در صورت استفاده از پوسته های فولادی، قطعات مختلف به یکدیگر پیچ شده و بسته های فولادی بین دو لبه قطعات قرار داده می شوند.

2ـ استفاده از ژئوتکستایل ها

در این روش با به کار بردن لایه های ژئوتکستایل در خاکریز می توان حجم مصرفی مصالح خاکی را کاهش داده و خاکریز را در برابر تمامی بارهای اعمالی مسلح کرد همچنین می توان با شیب دلخواه تا 90 درجه ایجاد کرد این دیوارها انعطاف پذیر بوده و در مقابل لغزش دورانی ضریب اطمینان بالایی خواهند داشت از خاکریزهای مسلح می توان در جلوگیری از رانش زمین- دیوارهای حائل وزنی که به نحوی محدودیت بعد دارند در ریزش گیرها و در بستر جاده ها به کار رود.

ب- زه کشی

آب زیرزمینی در روی ژئوتکستایل به خوبی جریان پیدا کرده و می تواند به سمت نقاط خروجی هدایت شود. یعنی با افزایش نفوذپذیری خاک باعث شود آب درون آنها زه کشی شود.

ج- جداسازی

با استفاده از ژئوتکستایل می توان لایه های مختلف خاک را از هم جدا کرد به عنوان مثال در احداث شاه راه ها- بستر رسی را می توان به کمک ژئوتکستایل از زیراساس شنی جدا کرد ( در لایه های روسازی راه )

د- فیلتر در سدها

در صورتی که یک لایه ژئوتکستایل بین دو لایه خاک دانه ای درشت دانه و ریز دانه قرار داده شود زه کشی به راحتی از لایه های ریز به لایه درشت انجام شده و از نفوذ دانه های ریز به لایه دانه های درشت جلوگیری می شود. به طور کلی در طراحی فیلتر های ژئوتکستایل از دو معیار زیر استفاده می شود:

1ـ محدوده نگهداری: ژئوتکستایل باید در برابر ذرات خاک مقاومت کند.

2ـ محدوده نفوذپذیری: ژئوتکستایل باید توان گذردهی آب اضافی و آزاد از خود را داشته باشد.

مزیت و عیب ژئوتکستایل ها

مزیت: کاربرد آنها سریع و راحت است و مهارت خاصی لازم ندارد، دوام آنها در مقابل عوامل طبیعی زیاد است، توانایی آنها در نگهداری ذرات خاک در محل خود، مقاومت الکتریکی بالا.

عیب: تغییر شکل در دراز مدت ایجاد می کنند.

ژئونت ها:

از ردیف شبکه های موازی تشکیل می شوند که برای افزایش توان زه کشی مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد عموما" از پلی اتیلن با دانسیته بالا" ساخته می شوند.

ژئوسل ها:

این مواد به صورت شبکه سه بعدی با ابعاد مختلف و برای تثبیت خاک یا کنترل فرسایش سواحل مورد استفاده قرار می گیرند.

رس- ژئوسنتیک ها:

متشکل از ورقه های ژئوسنتیک با میان لایه های رسی( بنتونیتی ) بوده و برای جلوگیری از نشت آب و آب بندی مخازن مورد استفاده قرار می گیرند. نوع متداول آن متشکل از یک لایه بنتونیت در میان دو ورقه ژئوتکستایل یا ژئوممبران می باشد.

ژئوکمپزیت ها:

ترکیبی از ورقه های مختلف ژئوسنتیک مانند ژئوتکستایل- ژئونت، ژئوتکستایل- ژئوگرید، ژئوتکستایل- ژئوسل و غیره ساخته شده و در بسیاری از موارد به عنوان فیلتر- زه کش مورد استفاده قرا می گیرند که این ویژگی موضوع اصلی بحث دراین مقاله می باشد.

ژئوفوم ها:

عموما با استفاده از پلی استر و به صورت قطعات یا بلوک هایی به شکل هندسی معین ساخته می شوند. این مواد بسیار نرم و سبک بوده و با هدف کنترل فشار خاک در پشت دیوارهای حائل، جذب تورم، عایق بندی و غیره مود استفاده قرار می گیرند.

ژئوپایپ ها:

لوله های مشبک یا متخلخل ساخته شده از پلی وینیل کلاید یا پلی اتیلن با دانستیه بالا می باشند که به عنوان زه کش مورد استفاده قرار می گیرند. جدار این لوله ها ممکن است صاف یا موجدار باشد. در حال حاضر استفاده از ژئوپایپ های موجدار ساخته شده از پلی اتیلن دانسیته بالا بسیار متداول شده است.

مواد ژئوسنتیک مورد استفاده در زه کشی، و از جمله زه کش زیر پوشش کانالها باید دارای نفوذناپذیری قابل توجه بوده و به سهولت بتواند حجم آب ورودی به سیستم را تخلیه نماید و در عین حال بتواند از مهاجرت ذرات خاک مجاور و فرسایش آن جلوگیری نماید. با توجه به مطالبی که فوقا به آنها اشاره شد، سیستم های فیلتر- زه کش باید متشکل از یک سیستم ژئوکمپوزیت مرکب از یک یا دو لایه ژئوتکستایل ( به عنوان فیلتر ) و یک لایه ضخیم ژئوتکستایل درشت بافت یا ژئومت اصولا طرح و بررسی مساله زمین لغزه ها در پاره ای از کشورها حائز اهمیت است. چرا که خرابیها و تلفات ناشی از آن در بساری از موارد قابل توجه می باشد. در کشورهایی چون ایران، ژاپن، مکزیک،یوگسلاوی، نروژ، سوئیس، ایتالیا، چک و اسلواکی و شیلی خسارت ناشی از زمین لغزه ها تقریبا به طور دائمی و هرساله می باشد. مثلا در ژاپن سالیانه حدود 2000 گسیختگی ناشی از زمین لغزه ها فقط در خاکریزه های مسیر خطوط راه آهن این کشور اتفاق می افتد. همچنین در فاصله سالهای 1961 تا 1962 بیش از 9000 زمین لغزه در چک و اسلواکی اتفاق افتاده است. در ایران نیز این مسئله به طور دائمی و هرساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف در پایین دست خود و جان ساکنین آن را به خطر می اندازد. نمونه بارز این زمین لغزه ها در زلزله منجیل و رودبار می باشد که در اثر فعال شدن آنها دهکده ای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید. در کشورهای پیشرفته، خطر زمین لغزه ها پهنه بندی شده اند و در بعضی از کشورها به محض فعال شدن یکی از آنها، سیستم های الکترونیکی وقوع و محل آن را دقیقا نشان می دهد. به وسیله پهنه بندی خطر زمین لغزه ها به راحتی می توان دریافت که هر شیب چه وضعیتی است و در صورت نیاز می توان آن را توسط یکی یا ترکیبی از روشهای پایدار کننده، پایدار کرد. یکی از روشهای پایدارسازی شیبهای طبیعی استفاده از ژئوتکستایل در سطح شیب است این روش یکی از روشهایی است که تا به حال کمتر به وسیله محققین مورد پژوهش قرار گرفته است و جا دارد که در زمینه تحقیقات وسیعتری به عمل آید. ژئوتکستایل نیز که از الیاف مصنوعی ساخته می شود برای اولین بار در کشور هلند توسعه یافته است. به طور کلی این کار از سال 1953 پس از وقوع سیل مخربی که در فوریه 1953، 150000 هکتار از اراضی قسمت جنوب غربی هلند را فرا گرفت، شروع گردید. در اثر وقوع این سیل حدود 2000 نفر کشته شدند و 72000 نفر خسارت دیدند. این موضوع موجب شد تا مهندسین عمران به کاربردن مصالح جدید را مورد بررسی قرار دهند که در بین این مصالح جدید، فابریکهای مصنوعی ساخته شده از الیاف مصنوعی وجود داشت. این نوع بافته ها علاوه بر اینکه مقاومت اصطکاکی سازه خاکی را افزایش می دهد نفوذ پذیری رضایت بخشی داشته و هیچ گونه ممانعتی در برابر حرکت آب در درون خاک ندارد. همچنین در محلهایی که نمی توان از مصالح مناسب ساختمانی محکم، جامد و وزین استفاده نمود، بکاربردن تولیداتی از الیاف مصنوعی سبک وزن می تواند راه حل بیشتری از مسائل گردد. از طرفی سهولت اجرای این فابریکها و قیمت مناسب آنها نسبت به سایر روشها و کاربرد در کمترین زمان باعث شده که تمامی توجه ها به این سمت معطوف شده و تحقیقاتی در این زمینه به وسیله افراد مختلف انجام شود. با توجه به خصوصیات مختلفی که این فابریکهای مصنوعی دارن، از قبیل : قابلیت زه کشی، مقاومت کششی زیاد، لایه جداکننده، عدم قابلیت تجزیه شیمیایی، انعطاف پذیری، اقتصادی بودن، وزن کم و... کاربرد وسیعی را در مهندسی عمران پیدا کرده است. کرنر(Koerner ) در سال 1984 روشی ارائه کرد که در این روش از ژئوتکستایل به عنوان یک شبکه مسلح مقاوم در برابر کشش استفاده می کرد. او توسط این لایه، شیب را به طور کامل پوشش می داد و در نقاطی از شیب، به وسیله مهارهای فولادی قطعه لغزنده را به سطح زیرین محکم می نمود و به این طریق مقاومت برشی خاک را افزایش می داد. در سالهای بعد از او افراد دیگری از ژئوتکستایل به عنوان یک لایه فیلتر و زهکش کننده استفاده کردند. در این طریقه با ایجاد کانالهایی در روی شیب و قرار دادن ژئوتکستایل، دور مصالح دانه ای، خروج آب سطحی از شیب را سریعتر می کردند.

یکی دیگر از موارد استفاده از ژئوتکستایل ها، مسلح نمودن خاکریزهاست. با بکار بردن لایه های ژئوتکستایل در خاکریز می توان حجم مصرفی مصالح خاکی را کاهش داده و خاکریز را در مقابل تمامی بارهای اعمالی مسلح کرد. همچنین می توان دیواری با شیب دلخواه تا 90 درجه ایجاد کرد. این دیوارها انعطاف پذیر بوده و در مقابل لغزش دورانی ضریب اطمینان بالایی خواهند داشت. از خاکریزه های مسلح می توان در جلوگیری از رانش زمین، دیوارهای حایل وزنی که به نحوی محدودیت بعد دارند، در ریزش گیرها، در بستر جاده و ... استفاده کرد.

نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

بتن خود متراکم از آخرین دستاوردهای تکنولوژی بتن است . مهم ترین ویژگی این بتن آن است که نیاز به تراکم نداشته و تحت وزن خود و در قالب قرار می گیرد .واضح است که این ویژگی مهم کاربرد های فراوانی را برای این بتن ممکن می سازدکه تاکنون برای بسیاری ازمهندسان ناشناخته ودست نیافتنی می باشد . یکی از مهم ترین مشکلاتی که در استفاده عملی از بتن خود تراکم وجود دارد، آن است که به دلیل جدید بودن این تکنولوژی، هنوز شناخت دقیقی ازآن وجود ندارد و استانداردهای آن در حال تکوین می باشند .از بتن خودتراکم می توان در صنعت سبک سازی ساختمان که به نوبه خود جزو صنایع جدید ساخت و ساز در کشور ما محسوب می شود استفاده نمود . کلیه آزمایشات بتن خود متراکم جمع آوری ومورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه بتون به عنوان یک مصالح ساختمانی شناخته شده در سطح جهان کاربرد بسیاری در پروژه های عمرانی دارد .بتن دارای تنوع و دامنه خواص وسیعی است . امروزه ابداع مواد افزودنی بتن جدید و اصلاح مواد افزودنی بتن قدیمی باعث شده است که این تنوع درخواص روزبه روز افزایش یابد ، نقاط قوت بتن افزایش ونقاط ضعف آن کاهش یابند .یکی از نقاط ضعف بتن های عادی (در مقابلبتن خود تراکم) آن است که این بتن ها دارای سیالیت زیاد نیستند .کمبود سیالیت باعث می شود که بتن درمناطق محدود و مناطقی که دارای تراکم آرماتور باشند به خوبی نفوذ نکرده و بتن پوک یا کرمو اجرا شود . در حدود سال 1988 در ژاپن برای اولین بار بتنی بوجود آمد (بتن خود تراکم) که این نقیصه به طور کلی درآن از بین رفته است .این بتن که دارای سیالیت فوق العاده بالا است را بتن نامیدند .نسل اول این بتن دارای طرح اختلاطی مشابه بتن های Self Compacting Concrete یا (SCC) خود متراکم شونده عادی است با این تفاوت که در آن مواد افزودنی بتن مخصوص برای روان کردن بتن استفاده می شود . بنابراین طرح اختلاط این بتن شامل سیمان،سنگدانه،آب،موادافزودنی وموادمضاف است .از این بتن (بتن خود تراکم) در ابتدا برای مرمت سازه های بتنی و بتن ریزی در مناطق محدود استفاده شد.از آنجایی که هزینه زیاد استفاده از مواد افزودنی بتن باعث گران شدن این بتن می شود در نسل دوم بتن خود تراکم سعی شده است که با اعمال اصلاحات و جایگزین نمودن برخی مصالح هزینه ساخت بتن خود تراکم شونده درحدامکان کاهش یابد تا استفاده از آن برای این طیف وسیع تری از سازه ها امکان پذیر گردد . در سال 1997 بتن خودتراکم شونده تنها 1 درصد تولید کشور ژاپن را تشکیل می داد .تا کنون در صنعت پیش ساخته ، کاربردهای تجاری وبرخی سازه های خاص SCC رقم با سرعت زیاد در حال افزایش است . از استفاده شده است،ولی هزینه بالا هنوز روند استفاده وسیع ازآن را بخصوص در سازه های مسکونی کند می کند . قیمت زیاد این بتن بدلیل ) ( Admixture Viscosity - Enhancing )VEA ، ( High Range Water Reducing) HRWR یا نیازآن به مواد افزودنی در کارهای مربوط به مرمت ، که انتظار می رود بتن نواحی به SCC است .از Viscosity – Modifying Admixture) VMA شدت محدود را پر کند نیز استفاده می شود . در این حالت برای تسهیل در عبور بتن از فضاهای بسته بدون آنکه این فضاها مسدود شوند و اطمینان از پر شدن قالب بدون به وجود آمدن تحکیم ،از مواد چسباننده استفاده میشود . مقدار مواد چسباننده لازم برای مرمت حدود 525 تا 450 است .چنین بتنی نیاز به سنگدانه زیاد ندارد علاوه بر این استفاده از مقادیر زیاد مصالح پودری بسیار ریز در بهبود kg/m3 که مخصوص مرمت تولید می شود لازم است . SCC چسبندگی و افزایش حجم خمیر در ساخت موفق (SCC) روش های آزمایش بتن خود متراکم آزمایشات بتن خود تراکم شونده با آزمایش های بتن عادی متفاوت می باشند . تفاوت عمده این آزمایش ها مربوط به حالت تر بتن است . برای تعیین ویژگی های بتن خود متراکم آزمایش های زیر ارائه شده اند .

آزمایش جریان اسلامپ (Slump Flow Test ) برای سنجش تراکم بتن خود تراکم

توسط آیین نامه( ASTM C143- 90 (JSCE مورد تأیید قرار گرفته است. این آزمایش توسط انجمن مهندسان عمران ژاپن است .این آزمایش برای سنجش میزان تغییر شکل پذیری بتن تحت اثر وزن خود و میزان غلبه بر اصطکاک داخلی بکار می رود .این آزمایش نیز شناخته میشود .برای انجام این آزمایش از همان مخروط " Deformability تحت عنوان آزمایش تغییر شکل پذیری یا اسلامپ که برای بتن معمولی کاربرد دارد ،استفاده می شود . با این تفاوت که بعد از برداشتن مخروط،مقداراسلامپ برابر است بامتوسط قطربتن پخش شده درطی دوبار تکرار آزمایش شکل 1و 2 جمعی از محققان معتقدند که برای سنجش بهتر اسلامپ در بتن خود تراکم باید از تعدادی میله در اطراف مخروط اسلامپ استفاده شود. (Self Compactability) اگر ارتفاع بتن در طرف دوم لوله بیش از 300 میلی مترباشد ، بتن خود تراکم محسوب می گردد . از این آزمایش برای سنجش میزان خود متراکم شوندگی استفاده می شود

آزمایش لزجت ( Viscosity )

در بتن خود تراکم از این آزمایش برای تعیین لزجت بتن ،سنجش توانایی تغییرمسیردرذرات سنگدانه وملات وهمچنین توانایی پخش شدن آنها در مناطق محدود بدون جداشدگی سنگدانه ها،استفاده می شود .

آزمایش ظرفیت پرکنندگی (Filling Capacity)

در بتن خو تراکم بتن از طریق قیف در جعبه ریخته می شود تا ارتفاع بتن به 220 میلی متر برسد.هنگامی که جریان بتن ازورودی قطع شود،مساحت ناحیه ای که بتن درداخل میله ها عبورنموده است ( Filling Abiity ) بااستفاده ازرابطه مقدارظرفیت پرکنندگی محاسبه می گردد .این آزمایش به نام آزمایش قابلیت پرکنندگی نیزخوانده می شود .

آزمایش نشست سطحی ( Surface Settlement )

بتن خود تراکم : از یک لوله به قطر 200 میلی متروارتفاع 800 میلی متراستفاده می شود و لوله تاارتفاع 700 میلی متربدون هرگونه تراکم پرمی شود .سپس یک صفحه پلکسی گلاس به ضخامت 3 وقطر 150 میلی متر که سه پیچ به طول 75 میلی متردر قسمت زیر آن قراردارد،روی بتن قرار می گیرد.سپس یک ابزارسنجش تغییر مکان روی صفحه قرارمی گیرد و نشست بتن را تا زمان سخت شدن به طور خود کار ثبت می کند .برای آنکه دقت آزمایش به حداکثر برسد باید ازنشت آب ازطریق اتصالات لوله جلوگیری گردد.این آزمایش برای تعیین مقدار نشست بتن ترتازمان خشک شدن استفاده می شود.

آزمایش جدایش سنگدانه و ملات ( Segregation Test)

برای تعیین میزان جدایش سنگدانه و ملات در بتن خود متراکم توسط فوجیوارا میلی متری قرار می گیرد .بعداز 5 دقیقه بدون هیچگونه لرزشی،جرم ملاتی که از l 5* آزمایش 2 لیتر بتن تازه به آرامی بر روی یک شبکه 5 به صورت درصد ملاتی که از شبکه عبور Segregation Index ) SI ) روزنه های شبکه می گذرد اندازه گیری می شود .اندیس جدایش کرده به کل ملات تعریف می شود .اگرمقداراین پارامتر کمتر از 5درصد باشد،بتن درمقابل جدایش مقاوم است و درغیر این صورت، بتن در برابر جدایش مقاوم نخواهد بود .

آزمایش مقاومت فشاری( Compressive Strength )

توصیه می شودکه ازهر نمونه بتن 12 قالب استوانه ای تهیه و بر اساس - 192 SCC برای تعیین مقاومت فشاری بتن 90 دررطوبت عمل آورده شود (a(Standard Practice for Making and curing Concrete Test Specimens in the Laboratory) .برای پرکردن قالب ها هیچگونه ویبراسیون یا کوبیدن توسط میله برروی آن انجام نمی پذیرد . براساس این توصیه ابعاد این نمونه 28 و 90 روز از متوسط مقاومت سه , 100 مییلمتر می باشد . برای بدست آوردن مقاومت فشاری در هر یک از عمرهای 7،1 * ها 200 ASTMC39-86(Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical ) نمونه متشابه که بر اساس استاندارد گردد. Concrete Specimens ( L- Box Test ) شکل L آزمایش جعبه 700 میلی متر و دیگری عمودی به ابعاد ×200× شکل شامل دو قطعه یکی افقی به ابعاد 150 L ابزاراین آزمایش، یک جعبه 600 میلی متر است که به وسیله یک دریچه و چهار میله فلزی به قطر 12 میلیمتر از هم جدا می شوند.فاصله بین مرکز تا مرکز 12×200×100 لیتر بتن تازه بدون متراکم یا ویبره کردن در جعبه عمودی ریخته می شود . بعد از 1 دقیقه میله های فلزی 40 میلیمتر است . ابتدا 7 بتن از T و 200 میلی متر 20 T استراحت دریچه بین قسمت افقی و عمودی باز می شود و زمان های لازم برای عبور 400 میلی متر40قسمت قائم به افقی از میان میل ه های فلزی اندازه گیری می شود.بعدازآنکه بتن به حالت متعادل برسدوهیچ حرکتی درآن مشاهده نشود ارتفاع 0/ بیش از 8 h2/h اندازه گیری می شود . اگر نسبت 1 h و متوسط ارتفاع بتن در قطعه عمودی 1 h بتن در انتهای قطعه افقی 2 بتن از میان دریچه در پایان 1 bleeding باشد بتن خود تراکم محسوب می شود . اگر ا حتمال جدایش وجودداشته باشد،معمولا شاهد دقیقه استراحت خواهد بود .

آزمایش کارایی دو نقطه ای (Two - Point Workability)

پارامترهای رئولوژیک بتن خود تراکم می توان به کمک رئومت کارایی دو نقطه ای که توسط تاترسال (Tattersall ) فرانسه ارائه شده است،مقایسه گردیده است .این دستگاه Nante ساخته شده و بارئومتر دانشگاه UCL تعیین نمود.این دستگاه در دانشگاه انجام شده است .ازاین دستگا ه هم برای ملات و هم برای بتن SCC نیست ولی تلاشهایی در جهت اصلاح آن برای SCC مختص استفاده می شود با این تفاوت که اندازه های آن برای ملات و بتن متفاوت است شکل . بتن یا ملات در ظرف مخصوص ریخته می شود و سپس یک میله حلزونی شکل داخل ظرف می شود سپس میله توسط دستگاه مخصوص حول محور خود می چرخد و سرعت آن به تدریج 0/7 برسد در همین حال سرعت و گشتاور لازم برای چرخش میله ثبت می گردد . سپس سرعت rps زیاد می گردد تا به سرعت حداکثر میله کاهش می یابد .مراحل افزایش و کاهش سرعت به صورت پله ای انجام می شود .درهرمرحله 15 ثانیه پس از تثبیت سرعت،گشتاور قرائت است .شیب خط و گشتاور Bingham می گردد.اگر رابطه بین سرعت و گشتاور یک رابطه خطی باشد بتن دارای خواص سیال بینگهام خواهد بود. (g) و تنش تسلیم ظاهری (h) لازم در برش صفر به ترتیب لزجت گشتاور پلاستیک

آزمایش تعیین ثبات سیستم حفره های هوا ( Stability Of the Air – Void System )

برای ارزیابی ثبات سیستم حفره های هوا نسبت به حرکت، لرزش و مخروط کردن K.H.Khayat – J. Assad این آزمایش توسط بتن ارائه گردید.در این آزمایش نمونه ها 95 و 50 دقیقه بعد از تماس سیمان و آب برداشته شدند .برای مدل کردن حرکت ولرزشها بتن پس از 3 دقیقه مخلوط شدن 7 دقیقه استراحت می کند برای جلوگیری از تبخیر در طی استراحت سطح بتن با یک پارچه مرطوب پوشیده برای ارزیابی هوای از دست رفته در حین مخروط کردن Pigeon – Saucier – Plante می شود این روش مشابه روشی است که تعیین می گردد.برای تعیین سیستم حفره های هوای آزاد ASTMC و یا حمل و نقل استفاده کردند .مقدار هوای آزاد در بتن براساس 231 100 میلی متر از بتن برداشته می شود و پس از آنکه 24 ساعت در آب آهک ×200× در بتن سخت نمونه های استوانه ای به ابعاد 25 اشباع و در دمای 20 درجه سانتی گراد نگهداری شدند . توسط اره در امتداد طول بریده می شوند. سطح نمونه ها پولیش شده و به صورت میکروسکوپیک مورد بررسی قرار می گیرند 4 ASTMC 457 Modified Point – Count Method براساس استاندارد آزمایش خود متراکم شوندگی در سایت ضعف در خود متراکم شوندگی اصلاح پذیر نیست در هنگام اجرا روشهای نمونه برداری کاربرد زیادی نداردو SCC از آنجایی که در بتن پیشنهاد می کند که دستگاه شامل قیف و مفتولهای فلزی به Ouchi باید تمام حجم بتن مورد آزمایش قرار گیرد با چنین استدلالی عنوان مانع بین کامیون میکسر و پمپ در سایت قرار گیرد . اگر بتن به سهولت از داخل این ابزار عبور کند مناسب است و در غیر این صورت باید قبل از ریخته شدن در قالب یا مردود شمرده شود . بحث و تجزیه و تحلیل از بتن خود متراکم در پروژه های حساس مانند آبندی سدها ی بتنی و بتن غلتکی، اجرای سکوهای دریائی و یا بطور خلاصه در هر محلی که امکان متراکم نمودن و ویبرة بتن وجود نداشته باشد، استفاده می گردد . مزایای ذیل در صورت استفاده از حاصل می گردد. نیاز به وسایل لرزاننده ندارد . SCC با توجه به روانی زیاد این بتن قابلیت پرکنندگی آن بسیار بالا است و بنابراین حذف ویبراسیون در اجرای بتن باعث کم شدن سر و صدا و فشارهای اضافی وارد بر قالب می گردد .این مسئله به خصوص در کارخانجات تولید قطعات بتنی حائز اهمیت است . علاوه براین حذف ویبراسیون باعث کم شدن هزینه های مربوط به وسایل و کارگر متخصص نیز می گردد . تراکم پذیری بالای این بتن باعث کارایی بهتر در بتن مرطوب و بهبود خواص بتن سخت شده از جمله افزایش مقاومت در برابر سایش و فرسایش ، کاهش جذب آب و .... می باشد . از آنجایی که سرعت اجرای قطعات بتنی با استفاده از بتن خود متر اکم شونده بیشتر است ، زمان ساخت سازه های بتنی کاهش می یابد وجود ندارد . همچنین سطح فینیش در این finishing نیاز به صرف زمان، ابزار و کارگر برای SCC با استفاده از بتن بسیار صاف ترو هموارتر از بتن عادی است . اطمینان از تراکم بتن ، بخصوص در مناطقی که محدودیت فضای وجود دارد و یا تراکم آرماتور SCC با استفاده از زیاد است ، به شدت افزایش می یابد . نسبت به بتن های عادی بیشتر است . از این رو استفاده از آن فقط در پروژه های با ارزش SCC هزینه تولید بتن افزوده بالا توجیه اقتصادی دارد ولی گاهی صرفه جویی در مسائلی مثل زمان ، هزینه وسایل و دستگاهها ، دستمزد در برخی پروژها دارای توجیه اقتصادی باشد . علاوه بر این SCC کارگران و غیره می تواند باعث شود که استفاده از ممکن است این نقیصه بزودی ، SCC با توجه به تلاشهای روز افزون در جهت ارائه راهکارهای تولید اقتصادی مطلق نیست و گاهی SCC برطرف شود . در هر حال آنچه مهم است این است که اقتصادی یا غیر اقتصادی بودن اوقات سرعت اجرا ، صرفه جویی ها و تهسیلاتی که با استفاده از این بتن امکان پذیر می گردد ، باعث می شود که استفاده از آن در برخی پروژها دارای توجیه اقتصادی گردد . باعث کم شدن سر و صدا در کارگاهها شده و باعث می گردد که کارگران بهتر بتوانند SCC حذف ویبراسی ون در صدای یکدیگر را بشنوند . از طرف دیگر حذف ویبراسیون باعث می شود که کارگران مجبور به جابجایی و حرکت از روی قالبها و شبکه آرماتورها نباشد . این مطلب باعث ایمنی بیشتر کارگاه است . در صنعت ساختمان هنوز استانداردهای مدرن و جامعی برای این بتن تدوین نشده است SCC با توجه به جوان بودن وجود داشته است عبارتند از : ابداع روشهای نوین آزمایش بتن – SCC . مشکلاتی که بر سر راه استاندارد سازی را اندازه گیری کنند و تغییر روشهای اجرای سازه ها و تایید SCC بخصوص در حالت تر – که بتوانند ویژگی های استفاده کرد، می بایست روشهای SCC این نوع بتن در سایت . علاوه بر این برای آنکه بتوان از مشخصات خاص اجرا نیز تغییر کنند . نتیجه گیری دریچه جدیدی به سوی صنعت ساختمان گشوده شده است، که از طریق آن می توان به SCC میتوان ابراز نظر نمود که با ابداع روشهای اجرای نوین سازه های بتنی دست یافت وسازه هایی را به کمک بتن اجرا کرد که تاکنون امکان آن وجود نداشته است . تحقق این امر به استانداردهای جدید، به خصوص در زمینه شکل و ابعاد قالب و فواصل آرماتور و محدودی تهای فضا نیاز مند است . استفاده از صنعت نوپای بتن و به طور خاص بتن های خود متراکم در صنعت نوین سبک سازی می تواند تحول عطیمی در ساخت و ساز کشور به وجود آورد به همین دلیل معرفی بتن خودمتراکم که جزو آخرین دستاوردهای صنعت بتن در جهان است به متخصصان سبک سازی و ه مچنین معرفی دانش سبک سازی به پیشگامان صنعت بتن یک ضرورت جدی خواهد بود.

نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

شاتکریت را می توان به عنوان بتون یا ملاتی که از طریق شیلنگهای لاستیکی حمل شده و با استفاده از هوای فشرده با سرعت زیاد به سطح مورد نظر پاشیده می شود، تعریف کرد.

اولین کاربرد شاتکریت به سال 1909 میلادی بر می گردد که در آن زمان تحت عنوان گونیت نامیده می شد و به کمک دستگاهی موسوم به تفنگ سیمان به کار می رفت.

در سال 1914 برای اولین بار شاتکریت در یک معدن آزمایشی در ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار گرفت . پس از آن این سیستم برای پوشش سطوح سنگها و حفاظت آنها در برابر هوازدگی و گاه نیز به عنوان سیستم نگهداری موقتی به کار رفت . از آنجا که شاتکریت به صورت ورقه هایی از سنگ زیرین جدا می شد ، لذا به عنوان یک سیستم نگهداری اصلی چندان مورد توجه واقع نشد. از جمله امتیازات شاتکریت آن است که سطوح ناهموار حفریات زیرزمینی را می پو شانند و به شکل یک سطح نسبتا صاف در می آورد. البته شاتکریت همراه با پیچ سنگ ، به عنوان سیستم نگهداری بسیاری از تونلها به کار رفته است.

در سالهای اخیر کاربرد شاتکریت در معادن زیرزمینی ، نگهداری حفره های دائمی از قبیل جاده های مورب ، راهروهای اصلی حمل و نقل ، ایستگاههای چاه و حجره های زیرزمینی سنگ شکن است . بازسازی پیچ سنگها و توری های متداول در سیستم نگهداری ممکن است مشکل ساز و گران باشد. تعداد حفریات زیرزمینی که بلافاصله بعد از حفاری شاتکریت می شوند روبه فزونی است. مسلح ساختن شاتکریت با الیاف فولادی یکی از مهمترین عوامل در گسترش کاربرد شاتکریت است زیرا کار طاقت فرسای نصب توری را کاهش می دهد.

آزمایشات و تجربیات اخیر نشان داده است که شاتکریت در شرایط ترکش سنگ ملایم بسیار موثر است . اگر چه نتایج این مطالعات برای نتیجه گیری قطعی در این زمینه هنوز زود است ولی علائم موجود بیانگر آن است که در آینده در مورد کاربرد شاتکریت توجه جدی تری خواهد شد.

به طور کلی شاتکریت نوعی بتن مرکب از سیمان ، ماسه و خرده سنگ است و به نام پودر شاتکریت عرضه می شود که به کمک هوای فشرده اجرا خواهد شد و در اثر سرعت زیاد به صورت دینامیکی فشرده می شود .

نویسنده : کلینیک  بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

برای کسانی که در صنعت بتون فعالیت می کنند حوادث ناگوار سال های اخیر باعث ایجاد توجه زیادی روی تاثیر آتش روی سازه های بتنی گردیده است. پژوهشگران صنعت ساختمان و مهندسان عمران عموما اطلاعات نسبتا خوبی در رابطه با تاثیر آتش بر بتن های با مقاومت متوسط در دست دارند (منظور بتن های با مقاومت تا 50Mpa می باشد). ولی در مورد بتن های مقاومت بالا و بتن های با کارایی بالا HPC و تاثیر آتش بر این بتن ها اطلاعات بسیار کمی موجود می باشد. به عنوان یک قانون، بتن های با کارایی بالا در حرارت شدید و شوک های حرارتی به علت ضریب تخلخل پایین و وجود منافذ کمتر و فشار نیروی بخار حساسیت بیشتری نسبت به بتن های با مقاومت معمولی NSC دارند. وقتی فشار درون منافذ زیاد می شود تنش کششی در بتن تولید می شود و زمانی که این تنش از حد مجاز تجاوز می کند ترکیدن و ورقه ورقه شدن بتن explosive spalling شروع می شود. قسمتی از سطح داغ بتن که شدیدا به بیرون رانده می شود، باعث می گردد سطح بیشتری از بتن در معرض آتش قرار گیرد. این روند ادامه دارد تا نهایتا باعث آشکار شدن سیستم آرماتورها و تاثیر مستقیم آتش روی آنها می شود. انبساط سریع بعضی از سنگدانه ها با وزن متوسط و کمتر شدن فضا باعث تشدید این پدیده و کمک به از هم پاشیدن و ترکیدن لایه ای بتن می گردد. بی شک به علت نوع بتن ریزی و خواص شاتکریت این سیستم در رده بتن های پر مقاوت با کارایی بالا قرار می گیرد و در نتیجه در معرض خطر تاثیر آتش می باشد. در این مقاله استفاده از تکنولوژی پیشرفته آلومینات کلسیم همراه با الیاف فولادی ضد زنگ و الیاف مصنوعی میکرو پلی پروپیلن در جهت مقاوم سازی و اصلاح خواص شاتکریت در جهت استفاده در شوک های حرارتی و صنایع سنگین با درجه حرارت بالا بحث می شود.

شاتکریت و انواع آن

شاتکریت عبارت است از ملات و یا بتنی که با فشار و سرعت بالا به سطح مورد نظر پاشیده می شود که به دو نوع شاتکریت مخلوط تر (Wet Mix shotcrete) و مخلوط خشک (Dry Mix shotcrete) شناخته شده است. در شاتکرت با مخلوط خشک DMS مصالح شامل : ماسه و سیمان توسط پمپ شاتکریت بداخل لوله انتقال هدایت شده و به قسمت پاشنده ملات (Nozzel) منتقل می گردد که در بازار مصالح به عنوان پودر شاتکریت عرضه می گردد. آب مورد نیاز در این حالت در حین خروج مصالح از سر نازل به آنها اضافه می گردد که با توجه به سرعت بسیار زیاد خروج مصالح از سر نازل این عمل در کسری از ثانیه صورت می پذیرد که در این حالت ممکن است آب به بعضی از دانه های سیمان نرسیده و در نتیجه این دانه ها هیدراته نشوند بهمین دلیل از روش DMS تنها در عملیات تثبیت قبل از اجرای لاینینگ تونل ها و کارهای روکش و تعمیراتی با صخامت کمتر از 10cm استفاده می گردد. اما در روش WMS (مخلوط تر) شاتکریت با مخلوط تر بتن آماده به داخل پمپ شاتکریت ریخته شده و پس از عبور از لوله انتقال به سر نازل رسیده و از آنجا به کمک فشار باد کمپرسور به سطح زیر کار پاشیده می شود از این روش در جاهایی می توان استفاده کرد که مقاومت فشاری مورد نظر است. از طرفی دیگر در این روش امکان اجرای بتنی با ضخامت 50cm برای دیوار و 20cm برای سقف در یک مرحله به راحتی امکان پذیر است.

مزیت اجرایی شاتکریت تر به خشک

در روش شاتکریت تر در اغلب موارد برای احداث سازه های بتنی نیازی به قالب بندی نیست و در موارد خاص نیز استفاده از یک سپر چوبی برای عملیات استقرار بتن کافی می باشد. شاتکریت مخلوط تر همچنین این امکان را فراهم می آورد تا دیگر اجرای سازه های بتنی با اشکال منحنی ، مدور و غیر منظم مانعی بر سر راه طراحان و مجریان نباشد.

شاتکریت مخلوط تر با حداقل هزینه و سرعتی بسیار بالا که از خصوصیات این روش است در عین . بالا بودن کیفیت مشکل را حل می نماید.

تثبیت کوهها ، و صخره ها با استفاده از پوشاندن آنها با یک شبکه مش و پاشیدن بتن بر روی آن ، محافظت از لوله های فولادی و افزایش ضخامت لوله های بتنی یا پیچیدن یک شبکه مش به اطراف لوله و پاشیدن بتن و صیقلی کردن آن در محیط های خورنده و خطرناک در مقابل آتش سوزی ، روکش کردن دیوارها ، پایه پلها ، بدنه سدها و لاینینگ تونلها ، تثبیت جداره رود خانه ها و … از جمله دیگر توانایی های روکش WMS است.

لزوم مطالعه

اخیرا تحقیقات کمی بر تاثیر آتش روی شاتکریت انجام شده است. به هر حال وسعت استفاده از این سیستم به ویژه به عنوان ماده نسوز و آتش سوزی های فاجعه آمیز در تونل ها در سراسر امریکا و اروپا جذابیت های جدیدی را برای تحقیق روی شاتکریت در مواجهه با حرارت بالا و شوک های حرارتی ایجاد کرده است. با بررسی بیش از 23 آتش سوزی ایجاد شده توسط سوخت های هیدروکربن ، دیزلی و چربی های حیوانی در تونل ها برای شبیه سازی اثر آتش روی شاتکریت نمودار تغییرات درجه حرارت با زمان سپری شده (RWS) تولید شد (شکل 1). با توجه به نمودار درجه حرارت آتش در هر دقیقه 200 درجه سانتیگراد افزایش یافته تا به 1100 درجه سانتیگراد برسد. یعنی در 5 دقیقه دما از 200C به 1100C می رسد .درجه حرارت نهایی در می رسد .درجه حرارت نهایی در 1350C است که 2 ساعت تا رسیدن به این دما طول می کشد. یعنی در مدت کوتاهی افزایش دمای شدیدی را داریم که این نشانگر وجود یک شوک حرارتی است.

عوامل موثر در آسیب رساندن آتش به شاتکریت

عمدتا خسارات و آسیب ها به شاتکریت با توجه به 2 عامل مجزا، کاملا مشخص است.

1-در حالت اول رطوبت در خلل و فرج بتن (کپیلاری ها) از سطح داغ بتن به خارج رانده می شود و خمیر شاتکریت دی هیدراته می شود. وقتی این اتفاق رخ می دهد اتصال بین خمیر سیمان و سنگدانه ها به علت تفاوت ضریب حرارتی از بین می رود و شاتکریت به طور کامل توانایی سازه ای خود را از دست داده و لایه های نازک تر از بتن جدا می شوند. این نوع زوال به طور معمول برای آتش هایی که به آهستگی افزایش دما می دهند همچون حالتی که در ASTM E119 توضیح داده شده اتفاق می افتد. همانگونه که رطوبت در حفره های شاتکریت به بخار تبدیل می شود، فرصت برای خروج آن از سطح داغ بتن وجود دارد و در حقیقت انرژی که صرف تبدیل رطوبت به بخار می شود به کاهش ترکیدن و زوال لایه ها در آتش کمک می کند.

2- در حالت دوم افزایش دما به سرعت صورت می گیرد و رطوبت زمان لازم را برای خروج از سطح داغ بتن ندارد. زمانی که تنش کششی درون حفره ها به حد نهایی خود برسد فشار ایجاد می شود و در نتیجه لایه های بتن به صورت انفجاری شدیدا کنده شده (explosibe spalling) و سطح جدیدی در مقابل آتش قرار می گیرد. ترکیدن و جدا شدن لایه ها اثر تخریبی بسیار شدید و عمیقی روی سازه شاتکریت می گذارد. این مطالعه راه حل های عملی را برای رفع این مشکل و رسیدن به یک شاتکریت نسوز ارائه می دهد

نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))