در این مقاله به بررسی دوام بتن می پردازیم. سازه های مناطق جنوبی کشور ممکن است در معرض آسیب دیدگی شیمیایی یا الکتروشیمیایی قرار بگیرند. هر چند سازه ها نزدیکتر به سواحل جنوبی و در منطقه خلیج فارس باشند، احتمال تخریب بیشتر می شود. هر چند این نوع آسیب دیدگی ها در سواحل دریای خزر و دریاچه ارومیه نیز مشاهده می شود. دلایل عمده آسیب دیدگی سازه وجود یونهای کلرید در آبهای زیرزمینی و همچنین در اتمسفر محیط است. آلوده بودن خاک و آبهای زیرزمینی و دریا به سولفات نیز در تخریب سازه ها مؤثر است.
هر چند مهمترین نوع خرابی خوردگی آرماتور در بتن است. این نوع خرابی تا کنون خسارت هنگفتی را به بودجه کشورمان وارد کرده است. به طور مسلم هر گونه تصمیم گیری در خصوص سازه آسیب دیده منوط به ارزیابی و بررسی سازه به صورت علمی است. غیر این صورت ممکن است هزینه سنگینی برای سازه صرف گردد اما نتیجه مورد نظر حاصل نگردد. اما قبل از آن که ارزیابی سازه ها ارائه گردد نیاز است که ابتدا نوع آسیب دیدگی های سازه های بتن آرمه مورد بررسی قرار گیرد. بر همین اساس در بند ۶-۲ مکانیزم خرابی ها شرح گردیده.
انواع آسیب دیدگی های سازه ها
برای بررسی دوام بتن بهتر است عوامل متعددی سبب آسیب دیدگی و تخریب سازه های بتنی است را بشناسیم.
تقسیم بندی عوامل آسیب دیدگی بر مبنای گروه بندی به شرح زیر است:
- خطا در طراحی.
- استفاده از مصالح نامرغوب یا با مشخصات فنی نادرست.
- خطا در مرحله اجرایی.
- اثرات محیطی و اقلیمی.
- بارگذاری بیش از حد طراحی.
- حوادث مثل ضربه خوردن.
- عدم انجام اقدامات تعمیر و نگهداری لازم.
شاید آسیب دیدگی با یک یا چند دلایل یاد بالا و باعث مشکلات دوام بتن شود.
شرایط محیطی و اقلیمی در دوام سازه های بتنی نقش بسیار مهمی دارد. محیطی که سازه را در بر میگیرد به دو بخش ریز – اقلیم و کلان اقلیم تقسیم میشود. کلان اقلیم شرایط محیطی است که در کل منطقه حاکم است اما ریزاقلیم به شرایط محیطی مجاور سازه محدود میشود. برای مثال سازه ای در منطقه خلیج فارس ساخته میشود که در معرض هوای گرم و مرطوب کلان اقلیم میباشد.
اما همین سازه ممکن است در مجاور ساحل باشد که مقدار کلریدها در اتمسفر زیاد است. خاک نیز حاوی مقدار زیاد سولفات است ریز – اقلیم هر چه طراحی سازه دقیقتر و اجرای سازه به طور مطلوب انجام شده باشد اثرات محیطی بر روی سازه کمتر میشود.
آسیب دیدگی سازه ها را برای بررسی دوام بتن، می توان به صورتهای مختلف تقسیم بندی کرد. اما در این دستورالعمل برای شناسایی آسانتر نوع تخریب تقسیم بندی بر اساس سن زود و سن زیاد انجام شده است.
شاید این مطلب را نیز دوست داشته باشید: تخمین مقاومت بتن
الف – آسیب دیدگی در سن زود در بررسی دوام بتن
وقتی که مخلوط بتن در قالب ریخته میشود به حالت خمیری است. حالت خمیری یا پلاستیک تا زمانی که هیدراتاسیون خمیر سیمان سبب سفت و سخت شدن بتن شود، حفظ می گردد. مدت سفت و سخت شدن بتن تابع نوع سیمان مواد افزودنی معدنی (مانند پوزولان ها و مواد افزودنی شیمیایی مانند فوق روان کننده حاوی زودگیر کننده یا دیرگیر کننده است. دمای محیط نیز در مدت سخت شدن بتن اثر چشمگیری دارد، زیرا افزایش دمای محیط به مقدار ۱۰ سانتیگراد سبب میشود تا نرخ واکنش شیمیایی(هیدراتاسیون) حدود دو برابر شود. در طول مدتی که مخلوط بتن در حالت خمیری است حرکت آب مخلوط و یا ذرات سنگدانه در مخلوط ممکن است سبب ترک خوردگی در بتن شود.
ترکهای ناشی از نشست خمیری برای بررسی دوام بتن
یکی از مهمترین عوامل در بررسی دوام بتن ترک های نشست خمیری است. به محض ریختن مخلوط بتن در قالب، خمیر سیمان در مخلوط هنوز در حالت خمیری است و از مقاومت بسیار کمی برخوردار است و آب قادر است به آسانی در مخلوط به حرکت درآید. آب مخلوط تمایل دارد به طرف بالا و به سطح بتن حرکت کند و مواد سنگین تر مانند ذرات سنگدانه به دلیل نیروی ثقل به سمت پایین منتقل می شوند.
این حرکت آب به طرف بالا به آب انداختن موسوم است. در پدیده آب انداختن، بخشی از آب به سطح بتن راه می یابد و بخش دیگر در زیر سنگدانه های بزرگ و میلگردهای افقی جمع میشود. این فرایند در شکل ٦-١ است.
شکل 6-1 پدیده آب انداختن
عوامل متعدد در آب انداختن
عوامل متعددی در آب انداختن اثر میگذارند وجود سنگدانه های بزرگ به مقدار زیاد و ذرات ریز مقدار) سیمان و ماسه به مقدار کم بر شدت آب انداختن می افزاید. با افزایش ارتفاع قالب بر شدت آب انداختن نیز افزوده میشود. استفاده از مواد ریزدانه مخصوصاً پوزولانها مانند میکروسیلیس در مقدار آب انداختن اثر چشمگیری دارد. به دلیل ریزی بسیار زیاد میکروسیلیس آب انداختن به شدت کاهش می یابد.
در هنگام حرکت آب به طرف سطح بتن و جابه جایی ذرات سنگدانه به طرف پایین در پدیده آب انداختن به دلیل وجود موانع و قیود مانند شبکه آرماتور در بالای عضو بتنی، یا وجود خاموتها در ستونها ممکن است ترکها پدیدار شوند. ایجاد این ترکها به دلیل برخورد ذرات سنگدانه با موانع و ایجاد کشش در سطح بتن می باشد. همچنین تغییر مقطع عضو بتنی مانند سر ستونها و اختلاف در مقطع دال ها می توانند سبب ترک خوردگی شوند. نمونه ای از این پدیده ها در شکل ٦-٢ است. معمولاً ترک های نشست خمیری حدود ۱ میلیمتر عرض دارند و از سطح بتن تا سطح میلگرد ادامه می یابند.
به طور خلاصه احتمال وقوع ترک خوردگی ناشی از نشست خمیری تابع عوامل زیر است:
- ضخامت پوشش بتنی.
- اسلامپ مخلوط بتنی.
- اندازه میلگرد.
برای انجام آزمایش های حوزه بتن، به تجهیزات آزمایشگاه بتن نیاز دارید.
نشست خمیری به دلایل زیر رخ می دهد:
- مقدار کم ماسه و مقدار زیاد آب در مخلوط بتن.
- میلگردها با اندازه بزرگ.
- ایجاد قید نشست ناشی از شکل نامنظم عضو سازه ای.
- . رطوبت کم محيط..
- مدت ناکافی بین بتن ریزی ستون ها و دالها و تیرها.
- متراکم کردن ناکافی بتن.
- حرکت کردن قالب.
احتمال ترک خوردگی ناشی از نشست خمیری بتن در جدول ۶-۱ است.
ترک های ناشی از جمع شدگی خمیری
غیر از پدیده آب انداختن ممکن است فرآیند دیگری در بررسی دوام بتن رخ دهد که به تبخیر آب از سطح بتن موسوم است. نرخ تبخیر آب تابع دما و رطوبت محیط، سرعت وزش باد و دمای بتن است. اگر نرخ تبخیر آب بیشتر از نرخ آب اندختن باشد، آب ناشی از آب انداختن نمیتواند جایگزین آب تبخیر بشود. در نتیجه حجم لایه سطحی بتن کاهش می یابد. لایه سطحی بتن سعی میکند جمع شود اما لایه زیرین به صورت قید عمل می کند و تنشهای کششی در منطقه نزدیک سطح ایجاد می گردد. از آنجایی که بتن در حالت خمیری است و از مقاومت بسیار کم برخوردار میباشد تنش های کششی سبب ترک خوردگی در لایه سطحی بتن میشوند. شکل ٦-٣ پدیده ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری را نشان می دهد.
در بررسی دوام بتن بهتر است به این موضوع توجه بسیاری شود.
ترکهای جمع شدگی خمیری بین ۱ تا ۲ میلی متر عرض دارند و طول آنها ۳۰۰ تا ۵۰۰ میلی متر و عمق آنها ۲۰ تا ۵۰ میلی متر میباشد. هر چند در بعضی موارد، ترکها تا کل ارتفاع عضو بتنى نفوذ میکنند. آرایش ترکها معمولاً تصادفی است اما تحت تأثیر امتداد عمليات پرداخت قرار میگیرند. ترک های جمع شدگی خمیری در عضو بتنی و بتن مسلح تشکیل می گردد. نمونه ای از ترک های جمع شدگی خمیری را برای بررسی دوام بتن، در شکل 6_4 قرار دادیم.
ترک خوردگی انقباض حرارتی زودرس
واکنش هیدارتاسیون بین سیمان و آب در بتن تولید حرارت میکند. مقدار حرارت تولید شده و نرخ تولید تابع نوع و نرمی ،سیمان حداکثر دمای تولید شده تابع نوع و مقدار سیمان دمای اولیه شرایط رطوبت محیط شکل هندسی عضو بتن و نوع قالب است. دمای زیاد محیط سبب افزایش واکنش شیمیایی میشود و در نتیجه حرارت بیشتری در بتن ایجاد میگردد دال ها از سطح مساحت بزرگ برخوردارند و بنابراین خروج حرارت از بتن امکان پذیر است. اعضای بتن با سطح مقطع بزرگ دمای بیشتری تولید می کنند و این حرارت از بالا و طرفین عضو با سرعت بیشتری خارج می شود. خاصیت عایقی قالب چوبی بیشتر از قالبهای فلزی است بنابراین وقتی از قالب چوبی استفاده میشود ممکن است دمای بیشتری در عضو بتنی ایجاد گردد. همراه با تولید حرارت بتن منبسط میشود.
اگر هر گونه قید در مقابل این انبساط قرار بگیرد، تنشهای فشاری در بتن تازه بروز میکند. وقتی که دما به حداکثر می رسد، برای مثال در ۱۲ تا ۱۸ ساعت پس از بتن ریزی (مدت طولانی تر در اعضای ضخیم)، بتن شروع به سرد شدن می کند و از حجم آن کاسته میشود. وجود قید در مقابل این انقباض حرارتی سبب ایجاد تنشهای کششی میشود و چون بتن هنوز مقاومت کششی کافی کسب نکرده است، ترک خوردگی ناشی از انقباض حرارتی در بتن رخ می دهد. این نوع ترک خوردگی
معمولاً در دیوارهایی که بر روی دال یا پی ساخته می شوند، مشاهده می گردد. اختلاف حرارت در عضو نیز باعث ترک خوردگی میشود. وقتی که لایه سطحی سرد می شود، تغییر حجم لایه سطحی مغزه عضو مفید میشود زیرا وسط عضو هنوز
دمای بالایی دارد در نتیجه ترکها در سطح بتن تشکیل میشوند.
معمولاً ترکها در دیواره ها از پایین شروع میشود و به صورت عمودی ادامه می یابد. فاصله ترکها و عرض آنها تابع مقدار آرماتور میباشد.
_________________________________________________________________
شاید دوست داشته باشید بخوانید✔️
_________________________________________________________________
عواملی که باعث افزایش دما در بتن تازه میشوند به شرح زیر است:
- دمای اولیه مصالح.
مصالح گرم باعث افزایش دمای بتن میشوند دمای سنگدانه مهمترین عامل
می باشد.
- دمای محیط.
- عمل آوری.
دمای بیشتر محیط سبب افزایش دمای بتن میشود.
عمل آوری با آب از دمای بتن میکاهد اما نباید از آب سرد استفاده شود که شوک حرارتی ایجاد کند.
- نوع قالب.
قالب چوبی باعث افزایش دمای محیط میشود در حالی که اثر قالب فلزی کمتر است.
- مقدار سیمان.
سیمان بیشتر در مخلوط بتن باعث افزایش دمای بتن میشود.
- نوع سیمان
هر چه نرمی سیمان بیشتر باشد دمای بتن در حالت خمیری بیشتر می شود. به طور کلی هر نوع سیمان یا پوزولان که میزان هیدراتاسیون را افزایش دهد، دمای بتن را افزایش می دهد.
آسیب دیدگی در سن بالا
سازه ها در معرض شرایط محیطی متفاوتی قرار دارند و به دلیل ماهیت فیزیکی و شیمیایی بتن، ممکن است تخریب صورت پذیرد. در ساختار خمیر سیمان هیدرانه شده، منافذ وجود دارند که به صورت مسیر عبور رطوبت و نفوذ عناصر زبان آور عمل می کنند. در این بخش آسیب دیدگیهایی تشریح شده اند که پس از سخت شدن بتن و حداقل چندین هفته پس از بتن ریزی رخ میدهند.
ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خشک شدن
معمولاً آب در مخلوط بتن بیشتر از حد مورد نیاز برای هیدراتاسیون سیمان مصرف می شود تا کارآیی مخلوط در حد مطلوب باشد. آب اضافه بر واکنش هیدارتاسیون در محدوده منافذ مویینه خمیر سیمان باقی می ماند. وقتی که بتن در معرض محیط با شرایط دمای زیاد و مقدار کم رطوبت قرار میگیرد، رطوبت از درون بتن به خارج انتقال می یابد. این افت رطوبت در بتن باعث کاهش حجم و جمع شدگی بتن میشود. اگر جمع شدگی بتن توسط قیدهای خارجی با داخلی بتن مقابله گردد تنش ها در بتن ایجاد می شوند و
اگر این تنشها بیشتر از ظرفیت کششی بتن باشند ترک خوردگی بروز می کند. زمان رخداد ترک ها تابع آهنگ خشک شدن است اما معمولاً از چند ماه تا چند سال پس از بتن ریزی ترکها مشاهده میشوند آرایش ترکها مشخص نیست و ترک ها می توانند به صورت های مختلف در هر محل عضو یا سازه ایجاد شوند.هر محل که قید وجود داشته باشد، ترک ها احتمالا بروز می کنند.
آسفالت ایران
مقاله بررسی دوام بتن بصورت هفتگی بروز میشود.
آسفالت ایران منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد انواع آزمایشات خاک، بتن، قیر وآسفالت و سیمان است. همچنین مطالب قبلی وبسایت در مورد بتن میتواند به شما کمک کند. امیدواریم این مقاله به بررسی دوام بتن به شما کمک کند. لطفاً برای سوالات یا راهنمایی و خرید تجهیزات آزمایشگاه بتن و خرید تجهیزات آزمایشگاه خاک یا قیر و آسفالت و در برند و جنس های مختلف در مورد درخواست خود با کارشناسان مجموعه ما تماس بگیرید.
منابع
کتاب آزمایش های بتن