بتن مقاوم در برابر حمله آب دریا و بتن ریزی در مناطق گرمسیری

فهرست مطالب

پیشگفتار ۷

مسائل حرارتی بتن ۹

مسائل بتن در هوای گرم ۹

بتن ریزی در هوای گرم ۱۱

بتن های حجیم ۱۶

افزایش مقاومت بتن ۲۱

الف – روش های عمل آوری بتن ۲۱

ب – تاثیر دما ۲۸

+ بتن در برابر حمله ی آب دریا ۳۶

نفوذ پذیری بتن (permeability) در محیط دریا ۳۶

عوامل موثر در نفوذپذیری بتن ۳۸

حمله ی سولفات ها ۴۲

عملکرد روش های محافظت بتن مسلح در محیط دریا ۴۴

سیمان ضد سولفات (تیپ ۵) ۷۹

عوامل موثر در مقاومت بتن ۸۱

مقاله های اینترنتی   ۸۱

سیمان هیدرولیک ضد آب چیست؟ ۸۱

کلر آزاد (Free Chloride) و کلر پیوندی (Bound Chloride) 83

مقدمه ۸۳

روشهای تعیین و تشخیص ۸۴

تاثیر عوامل مختلف ۸۶

نتایج عمده ۹۰

منابع و مآخذ

+ بتن و حرارت

• مسائل بتن در هوای گرم

• بتن ریزی در هوای گرم

• بتن های حجیم

• افزایش مقاومت بتن در هوای گرم

• روش های عمل آوری بتن در هوای گرم

• تاثیر دما

+ بتن در برابر حمله ی آب دریا

• نفوذ پذیری بتن(permeability) در محیط دریا

• عوامل موثر در نفوذپذیری بتن

• حمله ی سولفات ها

• عملکرد روش های محافظت بتن مسلح در محیط دریا

• بررسی دوام بتن و خوردگی آرماتور در مناطق مختلف دریایی

+ بررسی علل خرابی سازه های بتنی مناطق گرم جنوب

- (نمونه سازه های بندر عباس و جزیره ی کیش)

• وضعیت اقلیم بندر عباس

• کیفیت آبهای زیر زمینی منطقه بوشهر

• کیفیت آبهای سطحی منطقه بوشهر

• بررسی ساختمانهای آسیب دیده پیش ساخته در بندر عباس

• برسی علل خرابی ساختمانهایی در جزیره ی کیش

• سیمان ضد سولفات

• عوامل موثر در مقاومت بتن

مقاله های اینترنتی

الف – سیمان هیدرولیک ضد آب

ب – کلر آزاد (Free Chloride) و کلر پیوندی (Bound Chloride)

سد کارون ۳ در مرحله ی بتن ریزی

پیشگفتار

با گسترش فعالیتای عمرانی در نوار ساحلی جنوب کشور، و سرمایه گذاری های بسیاری که در این زمینه صورت گرفته، ضرورت احداث سازه های بزرگ و مهم جهت استفاده های خاص احساس گردیده است و از آنجا که سازه های فولادی در شرایط محیطی جنوب، عمر و دوام بالایی ندارند، سازه های بتنی مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر سازه های مورد اشاره عمدتاً به همین دلایل ساختمانهای معمولی اعم از مسکونی، اداری ، آموزشی و تجاری نیز با استفاده از بتن ساخته شده اند. ولی متاسفانه شرایط خاص منطقه باعث تخریب نسبتا سریع بتن گردیده است،بطوریکه در بندر عباس ،بندر بوشهر ،کیش و سایر مناطق ساحلی ،آثار تخریب شدید به وضوح در سازه های بتنی مشاهده می گردد. از آنجا که شکل خرابی های حادث شده حکایت از تخرب ناشی از عوامل کلروری دارد ،لذا در این فصل، به عنوان نمونه مطالعه ی کلی بر روی وضعیت اقلیم در بندر عباس و آب های زیر زمینی و سطحی منطقه بوشهر از حیث وجود عوامل فوق صورت گرفته ،آنگاه نتایج آزمایش های غیر مخرب و شیمیایی بر روی چند مورد سازه های در معرض تخریب در مناطق بندر بوشهر،بندر عباس و کیش مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

نمونه ای از حمله ی سولفات ها و کلرور ها به بتن در بندر عباس

+ بتن و حرارت

مسائل حرارتی بتن

هنگام بتن ریزی در هوای گرم مسائل بخصوصی مطرح است. این مسائل اغلب ناشی از دمای بالای بتن است و در اکثر حالات از افزایش میزان تبخیر آب بتن در یک مخلوط تازه ناشی می شود. در بتن ریزی های حجیم به علت افزایش حرارت در نتیجه عمل هیدراتاسیون و افت آن ، اغلب ترک هایی در بتن مشاهده می گردد و این به علت قیودی است که در تغییرات حجم بتن وجود دارد. در این حالت باید قدم های مناسبی در جهت مخلوط کردن ، ریختن و عمل آوردن بتن برداشته شود.

مسائل بتن در هوای گرم

دمای بالای محیط ، در بتن تازه ، سبب هیدراتاسیون سریع بتن تازه و سرعت گیرش و مقاومت نهایی پایین تر بتن سخت شده، به علت عدم تشکیل یکنواخت ژل، می گردد(شکل۱). بعلاوه اگر حرارت بالای محیط همراه رطوبت نسبی پایین باشد، تبخیر شدید و سریع آب مخلوط صورت گرفته و کارایی کاهش یافته و درنتیجه جمع شدگی خمیری افزایش و ترک های سطحی پدید می آید. علاوه بر این حرارت بالای بتن تازه در بتن ریزی های حجیم سبب ایجاد تفاضل حرارتی بزرگتری بین قسمت های مختلف گشته و در سرد شدن بعدی به وجود آمدن تنش های کششی به ایجاد ترک های حرارتی در بتن منتهی می شود. مشکل دیگر مسئله ی مواد حباب هوازا است که در هوای گرم راندمان آن پایین می افتد و البته این مسئله با افزایش میزان مصرف آن تا حدی جبران می شود.

مسئله دیگر این است که اگر بتن نسبتا سرد تحت اثر دمای بالای محیط اجازه ی انبساط پیدا کند، حباب های هوا نیز منبسط شده و مقاومت بتن کاهش می یابد. این مسئله به عنوان مثال در قطعات افقی و نه در قطعات قائم، در قالب های فولادی که انبساط در آنها جلوگیری می شود، اتفاق می افتد.

عمل آوردن بتن در دمای بالا و در هوای خشک مسائل اضافی دیگری به همراه دارد زیرا آب طی عمل آوردن سریع تر تبخیر یافته و در نتیجه هیدراتاسیون را کندتر می کند. این عمل سبب عدم افزایش کافی مقاومت بتن شده و انقباض ناشی از خشک شدن را سرعت بخشیده و تنش های کششی در بتن ایجاد می کند که سبب ایجاد ترک در بتن سخت شده می شود. بنابراین در این موارد جلوگیری از تبخیر آب از سطح بتن امری لازم است.

شکل (۱)

بتن ریزی در هوای گرم

روش های متعددی جهت حل مسائل بتن در هوای گرم که در قسمت قبل بیان گردید وجود دارد. در اولین قدم دمای بتن در کارگاه یا به هنگام تحویل بایستی پایین و در حدود ۱۶ درجه سانتیگراد(۶۰ درجه فارنهایت) و حداکثر ۳۲ درجه سانتیگراد(۹۰ درجه فارنهایت) نگه داشته شود. دمای مخلوط بتن تازه با داشتن دمای اجزای تشکیل دهنده ی آن از فرمول زیر محاسبه می گردد:

در این فرمول T دما، W جرم اجزای تشکیل دهنده در واحد حجم بتن (kg/m³ یا lb/yd³) و ضریب های a و c و w و wa به سنگدانه ی خشک، سیمان، آب اضافه شده و آب جذب شده توسط سنگ دانه ها مربوط می باشند. مقدار ضریب ۲۲/۰ نسبت تقریبی حرارت ویژه ی مصالح خشک به آب است که در دو سیستم واحد SI و سیستم آمریکایی کاربرد دارد.

البته حرارت و دمای واقعی بتن کمی بیش از مقدار محاسبه شده از فرمول فوق می باشد و این به علت کار مکانیکی انجام شده هنگام مخلوط کردن بتن و افزایش حرارت هیدراتاسیون اولیه سیمان است. معهذا مقادیر محاسبه شده از فرمول به اندازه ی کافی دقیق می باشد. از آنجا که معمولا کنترل هایی روی دمای اجزای تشکیل دهنده ی بتن اعمال می شود، لذا لازم است اثر نسبی تغییرات درجه حرارت مصالح روی بتن بررسی شود. به عنوان مثال برای نسبت آب به سیمان ۵/۰ و نسبت سنگدانه به سیمان ۶/۵ کاهش دمای بتن تازه به میزان یک درجه سانتیگراد(یا یکی درجه فارنهایت) با پایین آوردن دمای سیمان به میزان ۹ درجه سانتیگراد(۹ درجه فارنهایت)، یا آب به میزان ۶/۳ درجه سانتیگراد یا سنگدانه ها به میزان ۶/۱ درجه سانتیگراد میسر می گردد. بنابراین می توان مشاهده کرد که به علت مقدار کم سیمان در مخلوط، افت دمای بیشتری برای آن نسبت به مصالح دیگر لازم است و در نتیجه خنک کردن آب ساده تر از سیمان و سنگدانه است.

همچنین برای خنک کردن می توان یخ را به عنوان قسمتی از آب اختلاط مصرف نمود. راندمان این کار به علت جذب حرارت مصالح دیگر جهت تامین گرمای نهان ذوب یخ، بیشتر است. در این حالت دمای بتن تازه از فرمول زیر بدست می آید:

عبارات فوق همان است که در فرمول قبل بیان شد به جز اینکه کل جرم آب اضافه شده به مخلوط مجموع آب   در دمای   به علاوه ی جرم یخ   و L نشان دهنده ی نسبت دمای نهان ذوب یخ به حرارت ویژه ی آب و برابر ۸۰ درجه ی سانتیگراد (۱۴۴ درجه ی فارنهایت) می باشد. بایستی به هنگام مصرف یخ دقت کافی نمود تا کل یخ قبل از کامل شدن مخلوط، آب شده باشد.

اگرچه سرد کردن سنگدانه ها در پایین آوردن دمای بتن تاثیر کمتری دارد، لیکن با دپو کردن سنگدانه ها در سایه و دور از تابش مستقیم آفتاب و آبپاشی با آن می توان حرارت بتن را پایین آورد. از روش های دیگر می توان پوشانیدن لوله های آب، رنگ کردن تمام لوله ها و مخزن های آب به رنگ سفید، آبپاشی کردن قالب ها قبل از بتن ریزی، و انجام بتن ریزی در شب را نام برد. در ارتباط با انتخاب مخلوط مناسب به منظور کاهش تاثیر هوای خیلی گرم، مقدار سیمان باید تا حد امکان جهت تقلیل حرارت هیداراتاسیون، کم انتخاب شود. در خصوص حل مشکل کارایی بتن، نوع و دانه بندی مصالح سنگی باید طوری باشد که جذب آب زیاد نداشته و مخلوط چسبنده بوده و موادی نظیر سولفات ها در سنگدانه ها که خطر گیرش کاذب و سریع را در بتن بالا می برد به حداقل برسد.

به منظور کاهش «خطر کم شدن کارایی بتن و افزایش زمان گیرش» می توان از مواد افزودنی دیرگیر کننده استفاده نمود. در بتن ریزی های متوالی این ماده از تشکیل اتصالات سرد بین قسمت ها جلوگیری می کند. در بعضی از کاربرد های خاص می توان درصد استفاده از ماده ی افزودنی را با نظر متخصص مربوطه بالا برد. پس از بتن ریزی باید از تبخیر آب بتن جلوگیری نمود. از میزان تبخیر بیش از ۵/۰ کیلو گرم بر متر مربع در ساعت از سطح بتن در معرض محیط باید اجتناب کرد، تا به عمل آوردن قابل قبول و جلوگیری از ترک های پلاستیک فراهم گردد. میزان تبخیر بستگی به دمای هوا، دمای بتن، رطوبت نسبی هوا و سرعت باد دارد. مقادیر مختلف تبخیر از شکل (۲) قابل تخمین می باشد.