فهرست مطالب

مقدمه:

تعمیر بتن در مناطق دریایی

سازه های اسکلت بتنی

چگونه یک ساختمان ایمن یسازیم

ویژگی های عمده فوم بتون

بتن ا لیافی

منابع

مقدمه

ضرورت تحقیق در خصوص مصالح ساختمانی خصوصا بتن به عنوان عنصر شاخص در ساخت و ساز، از چند دهه گذشته در مرکز توجه موسسات تحقیقاتی در کشورهای مختلف بوده است. در کشور ما با توجه به حجم انبوه ساخت و سازها در بخش عمومی و در بخش خصوصی و همچنین سرمایه گذاری های عظیم برای ساخت فرا سازه ها، که بخش اعظم آنها را سازه های بتنی تشکیل می دهند، پرداختن به موضوع تحقیقات در زمینه مصالح ساختمانی و خصوصا بتن از اهمیت زیادی برخوردار است. در کشورهای پیشرفته، امروزه بخشی قابل ملاحظه ای از بتن های مصرفی را بتن های خاص تشکیل می دهد و با توجه به قابلیت های شگرف این مصالح ساختمانی ، تحولهای اساسی در تکنیک ها و روشهای ساخت سازه ها ایجاد شده است.

آزمایشگاه مصالح ساختمانی دانشکده فنی دانشگاه تهران از بدو تاسیس به عنوان یکی از مراکز معتبر آزمایشگاهی مصالح ساختمانی در کشور محسوب می شده و هم اکنون به عنوان آزمایشگاه مرجع مورد قبول سازمانها و ارگانهای رسمی است . انستیتو مصالح ساختمانی دانشکده فنی دانشگاه تهران در همکاری با آزمایشگاه مصالح ساختمانی با هدف ارتباط با صنعت ساختمان و انجام پروژه های علمی، تحقیقاتی، مشاوره ای، مدیریتی و اجرایی به منظورارتقای کیفی و کمی دانش مربوط به مصالح و فراورده های ساختمانی و نیز کاربرد آنها شامل : مطالعات رفتاری، فن آوری تولید، کاربرد مصالح و فرآورده های بتنی، ترمیم و نگهداری سازه ها وطراحی سازه های بتنی محافظ شروع به کار کرده است. این مرکز تاکنون توانسته است بیش از20 نفر از نخبگان ( دانشجویان افتخار آفرین در مسابقات بین المللی انجمن بتن آمریکا در سه سال اخیر) و فارغ التحصیلان دانشکده فنی را جذب کند.

انستیتو مصالح ساختمانی با بهره گیری از تجهیزات کامل آزمایشگاه مصالح ساختمانی ، مسوولان مجرب، نخبگان و فارغ التحصیلان دانشکده فنی آماده ارائه خدمات وسیعی به صنعت ساختمان کشور می باشد و هم اکنون مورد توجه صاحبان صنایع ساختمانی در زمینه های مختلف قرار گرفته و قراردادهای پژوهشی و تحقیقاتی متعددی را منعقد نموده است.

انستیتو مصالح ساختمانی دانشکده فنی با همکاری آزمایشگاه مصالح ساختمانی با توجه به ظرفیت قابل ملاحظه خود توانایی ارائه خدمات مشاوره ای - پژوهشی و آزمایشگاهی وسیعی در زمینه های مختلف صنایع ساختمانی را دارد.

حفاظت کاتدیک فولاد در سازه‌های فولادی و نیز میلگردهای فولادی در سازه‌های بتنی

اگرچه حفاظت کاتدیک فولاد از دیرباز در دنیا مطرح بوده است؛ در ایران و به خصوص در سازه‌های دریایی و ساحلی خلیج‌فارس این مسئله کمتر مورد توجه قرار گرفته است. عمده‌ترین حفاظت به کار گرفته شده در ایران معمولاً‌ استفاده از رنگ‌های مخصوص بوده که این مسئله در مورد میلگردهای به کار رفته در سازه‌های بتن‌آرمه قابل استفاده نیست. به همین جهت در سازه‌های بتن‌آرمة ساحلی و دریایی خلیج‌فارس، بزرگترین مسأله، خوردگی میلگردها و مترادف با آن زوال و خردشدگی بتن بوده است؛ به طوری که گاه عمر سازة بتن‌آرمه را به کمتر از 5 سال نیز تقلیل داده است. تحقیقات مناسب در این ارتباط و تنظیم توصیه‌نامه و دستورالعمل مناسب در جهت حفاظت کاتدیک فولاد به خصوص در سازه‌های بتن‌آرمه، می‌تواند در این راستا بسیار راهگشا باشد. اجباری کردن رعایت چنین دستورالعمل‌هایی در سازه‌های بتن‌آرمة ساحلی و دریایی جنوب توسط مقامات ذیصلاح، به صرفه‌جویی کلانی در سرمایه‌های کشور منجر خواهد شد.

تعمیر بتن در مناطق دریایی

در مناطق گرمسیری و دریایی، به سبب وجود شرایط محیطی حاد و خورنده، سازه‌های بتن‌آرمه در معرض ابتلا به انواع خرابی‌ها قرار دارند. در حال حاضر سالانه برای ترمیم خرابی‌های آرماتور و خسارت ناشی از آن، میلیاردها دلار در سراسر دنیا هزینه می‌شود. تعمیر بتن در مناطق دریایی شامل تعمیر بتن در خارج از آب و تعمیر آن در داخل آب می‌گردد. در خارج از آب عمده‌ترین خرابی‌ها ناشی از خوردگی میلگرد در بتن، خرابی سولفاتی، واکنش قلیایی سنگدانه‌ها و کربناتی‌ شدن بتن می‌باشد که سبب خوردگی فولاد می‌گردد. تعمیر سازه‌های بتنی در زیر آب مسائل پیچیده و مشکلی را در بردارد. هر چند که روش‌های تعمیر و نوع مصالحی که به کار می‌رود شبیه به حالت‌های تعمیر بتن در خارج از آب است، ولی شرایط سخت محیطی و مشکلاتی که کار در زیر آب و یا در ناحیة پاشش آب به همراه دارد، تفاوت‌های عمده‌ای را ایجاد می‌کند. فرسایش و تخریب بتن در نواحی جزر و مد و یا در ناحیة پاشش آب نیز یک مسئلة جدی از نقطه‌نظر اقتصادی می‌باشد. موج آب که حاوی اکسیژن و املاح متعددی می‌باشد، اثر تخریبی مؤثری بر سنگدانه‌های بتن دارد.

ساختمانهای بتنی:

یک مد خرابی معمول در سازه های بتنی بهنگام زلزله، فروافتادن دال کف، تقریبا بدون شکست، بر روی کف زیرین خود میباشد. در این نوع خرابی که تحت عنوان "پن کیک" از آن یاد میشود، دالهای کف فروافتاده از دسترسی و رهایی مصدومان جلوگیری می کند و لذا مشکلات زیادی را بخصوص درصورتی که موقعیت و وضعیت قربانی نامعلوم باشد ایجاد می نماید. دال بتنی هر طبقه به ابعاد 30 متر در 30 متر و به ضخامت 10 سانتیمتر وزنی بالغ بر 250 تن دارد که از ظرفیت جرثقیلهای معمول فراتر است. لذا باید این دالهای بتنی به قطعات کوچکتر بریده شوند تا قابل حمل و جابجائی بوسیله جرثقیلهای عادی شوند.

پیش بینی تغییرات خصوصیات فیزیکی بتن

واضح است که جداسازی بخشهایی مانند کاهش میزان تخلخل و تضعیف قدرت در هنگامیکه بتن در تماس با آب قرار می گیرد به این دلیل اتفاق می افتند که مواد تحت این شرایط در اثر جدا شدن از هم و یا ترکیب شدن با هم مبادله می شوند. هر چند که تا کنون روش خاصی برای اندازه گیری مقدار تغییرات خواص یافت نشده است . نویسنده در این مقاله سعی دارد تا کارایی

آزمایشات سیمان در شرایط مایع ودقت سازه های بتنی 34 تا 104 ساله را مورد مطالعه قرار دهد و مدلی برای تضعیف خصوصیات فیزیکی به دلیل نشت مواد هیدراته و بر اساس نتایج این مطالعات طراحی کند.

سازه های بتنی مانند مخازن ، تانکرها ، سدها ، لوله های ذخیره آب در طولانی مدت در تماس با آب می باشند و به همین خاطر ممکن است بخشی از مواد آن جدا شده و شسته شود همانند مشکلات محیطی بنابراین نشت مواد هیدراته دلیل اصلی افزایش تحقیقات در این زمینه بوده است. بخشی از اطلاعاتی که اکنون درباره افزایش غلظت مایع به خاطر نشت موادی مانند کلسیم از هیدراتهای سیمانی بدست آمده نتیجه تحقیقات گذشته می باشد ، همچنین تحقیقات بسیاری برای مدل سازی و اندازه گیری تغییرات شیمیا یی حاصل از نشت مواد صورت گرفته است. هرچند که تاکنون روش و راه حل خاصی برای اندازه گیری کاهش غلظت مواد شیمیایی و تحلیل این تغییرات بدست نیامده است که این مسئله حاصل روند بسیار کند واکنشهای تجزیه حاصل از نشت مواد می باشد. به همین ترتیب نتایج بدست آمده از آزمایش خمیر در آب و رزین عایق و تغییرات خصوصیات فیزیکی حاصل از نشت مواد هیدراته سیمان مورد مطالعه قرار گرفتند و به طورهم زمان این نتایج با داده های سازه های حقیقی در بازه سنی 34 تا 104 سال مقایسه شدند. حاصل این تحقیقات شایان توجه می باشد زیرا کارآمدی و وسعت روشهای مطرح شده را در تخمین و اندازه گیری تغییرات خواص فیزیکی در اثر نشت مواد نشان می دهد ، افزون بر آنکه مدلی برای پیش بینی کمی این تغییرات وبر اساس نتایج این اکتشافات ابداع شد.

نمونه های خمیر مورد آزمایش در 4 نوع که از نظر میزان آب سیمان با یکدیگر متفاوتند آماده شده و همانطور که مشاهده می شود نتایج آزمایشات کیفیت سیمان به کار برده شده در نمونه آورده شده است.

سیمان معمولی پورتلند (Portland) که برای این تحقیق در نظر گرفته شده است دارای 100 % OPC می باشد و هیچ ماده زائدی مانند کربنات کلسیم همراه خود ندارد ، از این سیمان برای تهیه نمونه استفاده شده است وآب یونیزه شده برای مخلوط کردن آن به کار برده شده است. برای تهیه این مخلوط از مخلوط کن چرخشی استفاده شد و دمای حفره و رطوبت فضای مخلوط کن برابر با 30 ?C و 60 %RH می باشد. بعد از یک روز که خمیر مورد نظر در شرایط آزمایش قرار داده شد مدت 56 روز زیر آب و در دمای 40 ?C قرار می گیرد این کار به جهت افزایش میزان هیدراتاسیون آن در شروع آزمایش و در طول انجام ان می باشد و پس از این مدت آزمایشات انجام شده جهت تثبیت خواص نمونه تکمیل شده است. سرانجام شش نمونه یک اندازه ازقسمت هسته قطعه اصلی جدا شده و برای آزمایش کنار گزارده می شوند.

چگونه یک ساختمان ایمن بسازیم

هنگام بستن میلگردهای پی و شناژدو نکته را در نظر داشته باشید البته این دو نکته در کلیه آرماتوربندی های اجزای ساختمان نیزبکارمی رود.

اول اینکه انتهای میلگردهایی که آزاد هستند و دیگر ادامه پیدا نخواهند کرد بایستی به صورت 90 درجه خم شوند.حداقل اندازه این خم ها باید 12 برابر قطر آن میلگرد باشد و مورد دوم طول روی هم قرار گرفتن آرماتورها است. اگرآرماتور طولی در جایی قطع شد و مجبور شدید برای ادامه از آرماتور دیگر استفاده کنید باید حداقل به میزان 50برابر قطر آن آرماتور ، آن دو را روی هم قرار دهید .

اگر اسکلت ساختمان شما بتنی است ریشه ستون ها را مطابق نقشه و قبل از بتن ریزی اجرا کنید . هنگام بتن ریزی ، بتن این ناحیه باید حسابی متراکم شود. از آنجا که تراکم میلگردها در ناحیه ریشه ستمن ها زیاد است ،ممکن است کارگران وقت و دقت زیادی را صرف این کار نکنند. لذا مراقب باشید که تراکم بتن به خوبی انجام گیرد . اگر جهت قالب بندی فونداسیون خود از آجر استفاده کردید،حتما روی آجرها راکاملا با نایلون بپوشانید تا مانع جذب آب بتن توسط آجر شوید . اگر از قالب چوبی یا فلزی استفاده کردید حتما آن را با روغن مخصوص (ویا حتی المقدور با روغن سوخته)چرب کنید تا موقع جدا سازی قالبهااز سطح بتن،بدون آسیب رساندن به بتون کار خودرا انجام دهید . البته مراقب باشید آرماتورها روغنی و چرب نشوند.فاصله بین قالب و آرماتورها را مطابق نقشه انجام دهید.

حداقل بین5 تا 7 سانتی متر بین قالب و میلگرد باید فاصله باشد تا بتن کاملا پر شود.اگر تحت هر شرایطی پس از بتن ریزی ، آرماتور فونداسیون نمایان بود (البته این میزان نباید خیلی زیاد باشد،در غیر این صورت بتنریزی شما ایراد داشته و باید با مهندس ناظر مشورت نمایید) یک ملات ماسه سیمان با دانه بندی ریز درست کنید و آن قسمت را بپوشانید.

در غیر این صورت آن قسمت محل خوبی برای خوردگی آرماتور فونداسیون مشا خواهد بود . آب دادن و نگهداری از بتن را فراموش نکنید ، در واقع این شما هستید که مقومت اصلی بتن را تعیین می کنید.

بتن در مقابل نیروهای کششی ضعیف است بدین جهت برای رفع این این ضعف از میلگرد یا آرماتور استفاده می شود که بر حسب محاسبات ، قطر و تعداد آن مشخص می شود . نکات مهمی که در هنگام ساخت بتن باید در نظرداشته باشید:

سیمان مصرفی خود را برحسب محل مصرف تعیین کنید. به طور کلی سیمان پرتلند نوع 2 برای کارهای ساختمانی کفایت می کند. سیمان پرتلند نوع 5 سیمان ضد سولفات می باشد و برای قسمت هایی که با سولفات در تماس است به کار می رود. در بعضی از پی های ساختمان که ممکن است با خاک یا آب های سولفته در تماس باشد باید از این نوع سیمان استفاده شود .شن مصرفی باید تمیز و سخت باشد.

البته باید در تعیین شن مصرفی خود به فاصله میلگردهای بسته شده و به ضخامت دال ( قطعه بتنی با ضخامت کم ) توجه داشته باشید. از متسه های خاکدار در بتن به طور جدی پرهیز کنید در غیر این صورت ضرر آن بیش از اختلاف قیمت ماسه شسته با ماسه خاکدار خوتهد بود.

آب مصرفی در بتن بهتر است آب آشامیدنی باشد. در غیر این صورت باید از آبی استفاده شود که دارای بو و طعم خاصی نباشد و با مواد دیگر نیز آمیخته نشده باشد.

کاربرد فوم بتن در ساختمان

?- شیب بندی پشت بام : فوم بتن با صرفه ترین و محکم ترین مصالح سبکی است که می توان از آن برای پوشش شیب بندی استفاده نمود . نظر به اینکه با دستگاه مخصوص به صورت بتن یکپارچه در محل قابل تهیه و استفاده است می توان مستقیما روی آن را عایق بندی یا ایزولاسیون نمود .

?- کف بندی طبقات : به دلیل سبکی وزن فوم بتن و آسان بودن تهیه آن . می توان تمامی کف طبقات . محوطه و بالکن ساختمان را بعد از اتمام کارهای تاسیساتی با آن پوشانده و بلافاصله عملیات بعدی را مستقیما روی آن انجام داد .

?- بلوک های غیر بار بر سبک : با بلوک های تو پر به ابعاد دلخواه می توان تمامی کار تیغه بندی قسمت های جدا کننده ساختمان را با استفاده از ملات یا چسب بتن انجام داد . با این نوع بلوک ها علاوه بر اینکه از سنگین کردن ساختمان جلوگیری می شود عملیات حمل و نصب خیلی سریع انجام می گیرد و دست مزد کمتری هزینه می شود . پس از اجرای دیوار می توان مستقیما روی آن را گچ نمود . این بلوک ها دارای وزن فضایی بین 800 الی 1100 کیلو گرم می باشند .

4- پانل های جدا کننده یکپارچه و نرده های حصاری جهت محوطه و کاربری در موارد خاص : جهت ساخت دیوارهای سردخانه ها . گرم خانه ها و سالن های ضد صدا می توان در محل با قالب بندی . فوم بتن را به صورت یک پارچه عمودی ریخت . به دلیل ویژگی عمده عایق بودن این نوع بتن . جهت عیق بندی سردخانه ها . گرم خانه ها . پوشش لوله های حرارتی و برودتی و ...... کاربرد مهمی دارد . ضمنا به دلیل اینکه عایق صدا می باشد برای موتورخانه ها و اتاق های آکوستیک مورد استفاده وسیع قرار می گیرد .

بتن الیافی

بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویتکننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش مییابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک مادة شکلپذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم میآورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربهای به راحتی از هم پاشیده نمیشود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفتة این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند.

امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتنهای کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و به‌کارگیری آنها درکشورهای پیشرفتة دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.

بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا میباشد که متناسب با آنها میتوان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، میتوان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاهها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار میرود و بنای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوقالعادهای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاهها به خوبی میتوان از این نوع بتن کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانلهای سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنا‌دار همچون تونلها میباشد. به‌کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است.

اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی میباشد، از این بتن معمولاً نمیتوان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون‌ها بهره گرفت و در این نوع سازهها استفاده از روش سنتی و شبکهبندی فولادی به‌صرفهتر و مناسبتر میباشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد.