Contents
فصل اول:
ساختار بتن و تاثیر سولفات بر بتن
ساختار بتن:
انواع سیمان:
سیمان پرتلند ضد سولفات:
اعضا و قطعات سازه ای:
تاثیر گاز ها بر بتن:
تاثیر آب بر بتن:
چکیده:
یکی ازمهم ترین مسایل به بتن خرابی های مربوط به آن بوده، که تشخیص علل به وجود آمدن این خرابی ها مهم تری مساله در راه رسیدن به راه یافتن مناسب برای حل آن می باشد.
در این مقاله سعی شده حمله ی سولفات ها به بتن مورد بررسی قرار گیرد.و راه حل های مناسب برای تعمیر آن بیان گردد.
ساختار بتن:
مواد تشکیل دهنده ی بتن عبارتند از:سیمان،سنگدانه،آب و مواد افزودنی.
برای تهیه ی بتن مرغوب،استفاده از مواد اولیه ی استاندارد و مرغوب ضروری است.بنابراین مطالعه ی خواص مواد تشکیل دهنده ی بتن اهمیت زیادی دارد.
به دلیل این که ما در این مقاله نگهداری بتن در برابر سولفات ها را مورد مطالعه قرار می دهیم.بر روی تک تک مواد سازنده ی بتن که سولفات ها بر روی آن ها اثر مخرب می گذارند ، بررسی کوتاهی انجام میدهیم.
سیمان:
سیمان ماده ی اصلی چسباننده ی بتن است.تقریبا صد در صد سیمان مصرفی در ایران،سیمان پرتلند می باشد.خواص سیمان از دو جنبه ی شیمیایی و فیزیکی مورد استفاده قرار می گیرد..
وظایف مصرف کننده ی سیمان عبارتند از:
سیمان در کارخانه از نظر شیمیایی آزمایش می شود و لازم است مصرف کننده ی سیمان،نتایج آزمایش را از کارخانه دریافت کند.معمولا این کار در پروژه های بزرگ انجام می گیرد.
طبق استاندارد بتن ایران آبا از هر پنجاه تن سیمانی که به کارگاه می آید باید نمونه ای به آزمایشگاه شیمی فرستاده شود.
استاندارد های تعیین شده برای خواص و ویژگی های سیمان همواره باید به صورت جدول در اختیار مصرف کننده باشد تا نتایج حاصله از آزمایش ها با الزامات استاندارد مقایسه گردد.تا نتایج حاصل از آزمایش ها،تفسیر و اشکالات احتمالی سیمان شناخته شود.
انواع سیمان:
1. سیمان پرتلند
تیپ (Iسیمان پرتلند معمولی(ordinary portland cement)
تیپ (II سیمان پرتلند اصلاح شده (Modified portland cement)
تیپ (III سیمان پرتلن زود سخت شونده (Rapid Hardining Portland cement)
تیپ (IVسیمان پرتلند با حرارت کم(Low heat Portland Cement)
تیپ (V سیمان پرتلند ضد سولفات(Sulfate Resistance Portland Cement)
روش تولید این پنج نوع سیمان تفاوتی ندارد و تاسیسات کارخانه برای تولید انواع سیمان پرتلند فرقی نمی کند.تفاوت سیمان های پرتلند در نسبت مواد اولیه و درجه حرارت کوره ی پخت سیمان است و با تنظیم این دو فاکتور ،سیمان های مختلف تولید می شود.
ü سولفات ها اثر مخربی بر بتن دارند و در مجاورت آب با C3A واکنش می دهند و ماده ای به نام اترنژیت تولید می کنند که در اثر جذب آب متورم می شود.و باعث ترک خوردن و تخریب بتن می شود.در مواقعی که مقدار سولفات موجود در خاک مجاور بتن کم تر از 1/. درصد باشد می توان از سیمان تیپ Iاستفاده کرد.ولی در مناطقی که مقدار سولفاتش زیاد است باید از سیمان تیپII یا V استفاده کرد.در مواقعی که سولفات بین1/. تا 2/. درصد باشد می توان از سیمان تیپII و مواقعی که سولفات بین 2/. تا 2 درصد است باید از سیمان تیپ V استفاده کرد.
سیمان پرتلند ضد سولفات:
شلدن(SHELDEN) اثر سولفات ها را برC3A کشف کرد و فهمید تأثیر سولفات ها بر بتن یک مسئله فیزیکی است و از تغییر حجم اترنژیت حاصل می شود که از ترکیب سولفات ها و C3A به وجود می آید.
برای ساخت سیمان ضد سولفات باید مقدار C3A را در سیمان کاهش داد. برای این منظور خاک رس را در فرآیند تولید سیمان کم و به جای آن از آهن و سیلیس استفاده می کنند در نتیجه هزینه تولید سیمان بالا می رود. در مواقعی که درصد سولفات ها بین 2/0 تا 2 درصد است و خطر کنش کلریدها وجود ندارد می توان از این تیپ سیمان استفاده کرد. در صورت وجود بیش از 2 درصد سولفات باید از روش های دیگری مانند استفاده از سیمان ضد سولفات به همراه مواد پزالانی استفاده کرد.
در مورد کنش سولفات ها باید به نکات زیر توجه داشت:
1) سولفات ها تنها وقتی توانایی کنش در بتن را دارند که محلول در آب باشند در نتیجه یک راه مقابله با سولفات ها کاهش مقدار آب محیط است. برای این منظور در اطراف فونداسیون ها قلوه سنگ می ریزند و اطرا ساختمان را شیب می دهند و با قیرگونی ایزوله می کنند تا آب به پی نفوذ نکند.
سولفات در آزمایشگاه به دو صورت اندازه گیری می شوند:
1-کل سولفات های موجود
2-سولفات های موجود در آب
در مورد کنش سولفات ها در بتن، سولفات های محلول در آب مد نظر است و در محدوده کاربرد انواع سیمان ها با توجه به درصد سولفات های موجود، که قبلاً گفته شد، درصد سولفات محلول در آب مورد نظر است.
2) خشک و تر شدن متناوب باعث تشدید کنش سولفات ها می شود. به طور مثال در کنار دریا بیش ترین نقطه ای که آسیب می بیند بتن بین خطوط جذر و مد می باشد.
برای هیدراته کردن تمام سیمان موجود در بتن، نسبت آب به سیمان 2/0 تا 25/0 کافی است. از طرفی اگر بتن با این نسبت آب به سیمان ساخته شود کارایی کمی خواهد داشت و قابلیت انتقال، پمپ و ویبره شدن ندارد. به این دلیل ناگزیریم نسبت آب به سیمان را به 45/0 تا 5/0 افزایش دهیم. حال اگر بتوان به منظور کاراکردن بتن به جای استفاده از آب، از مواد شیمیایی روان کننده(Plasticizer) یا فوق روان کننده(Super Plasticizer) استفاده کرد، می توان نسبت آب به سیمان را به میزان زیادی کاهش داد. به طور کلی کاهش مقدار آب، تأثیرات مطلوبی بر خواص بتن دارد که می توان به افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری بتن، نفوذ سولفات های محلول در آب و کلریدها کاهش می یابد. در نتیجه یکی از روش های کاهش خطر کنش سولفات ها و کلریدها کاهش نسبت آب به سیمان می باشد.
پارامتر دیگری (غیر از C3A) که سولفات ها به آن کنش نشان
می دهند Ca(OH)2 است.Ca(OH)2 از محصولات هیدراتسیون سیمان است:
Ca(OH)2+ ژل سیمان (حاصل از C3S , C2S )→ آب + سیمان
معایب Ca(OH)2 عبارت است از:
1)آب باران به داخل بتن نفوذ می کند و هنگام خروج از لوله های مویین، Ca(OH)2 ایجاد شده در بتن را در خود حل می کند و به بیرون از بتن می آورد. در مجاورت هوا Ca(OH)2 با دی اکسید کربن ترکیب می شود و CaCO3 تشکیل می شود:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
پس از تبخیر آب،CaCO3 به صورت سفیدک در سطح بتن ظاهر می شودو همچنین با خارج شدن CaCO3 از بتن، جای آن خالی می ماند و بتن آماده ی کنش سولفات ها و کلریدها می شود.
2)سولفات های محیط با Ca(OH)2 واکنش داده، سنگ گچ تولید می کنند و موجب افزایش حجم مواد جامد می گردد که نوع دیگری از کنش سولفات ها است.
راه حل کاهش Ca(OH)2 استفاده از مواد پزالانی است. پزالان با Ca(OH)2 موجود در سیمان واکنش می دهد و سیلیکات کلسیم تولید می کند که خاصیت چسبندگی دارد.
سنگدانه ها:
سنگ دانه ها باید عاری از هرگونه گچ و سولفات ها باشند.وجود این مواد در سنگ دانه ها را می توان با روش توصیه شده در بخش 118 آیین نامه
BS 812:1988 شناخت.وجود این مواد در بسیاری از سنگ دانه ها ی موجود در خاور میانه باعث بروز مشکلاتی می شود،ولیکن میزانSO3 تا حد5 درصد جرم سیمان (شامل مقدار SO3 موجود در سیمان)قابل تحمل است.سولفات های قابل حل در آب به ویژه سولفات های منیزیم و سدیم،مضر می باشند.مقدار SO3 در سنگ دانه ها (درشت دانه یا ریز دانه)باید کم تر از4/. درصد باشد.
ماسه ی به دست آمده از دریا و هم چنین ماسه های کویری دارای مقدار زیادی نمک هستند.ساده ترین روش از بین بردن نمک،شستن ماسه با آب تازه و تمیز است.
اعضا و قطعات سازه ای:
در برابر اثرات شیمیایی-گازها،آبگون ها و زمین ها را باید آزمایش کرد که آیا در بتن اثر دارند یا آن که کم و بیش در بتن اثر دارند.پایداری بتن در برابر مواد شیمیایی(گازی یا آبکی یا جامد)بستگی زیاد به توپر بودن بتن دارد.کم ترین توپری بتن باید به اندازه ای باشد که در برابر اثرات شیمیایی کم،بیش از MM50 و در برابر اثرات شیمیایی زیاد بیش از MM30، آب در بتن نشست نکند.
اگر بتن با سیمان تراس یا سیمان پزالانی یا سیمان آهن گداذی ساخته شود،توپر و آب بندی می شود.
در آب هایی که در هر لیتر بیش از 4/. گرمSO4—2 ودر زمین های نمناک که در هر کیلو گرم،بیش از 3 گرم SO4-2 دارند،باید بتن با سیمان پزالانی یا سیمان آهنگدازی یا سیمان تراس یا سیمان ضد سولفات ساخته شود.
با آن که SO4-2 در آب دریا زیاد است،نیاز نیست که در ساختن بتن در آب دریا،سیمان ضد سولفات و یا سیمان تراس مصرف شود.بتن های با پایداری زیاد در برابر تاثیر عناصر شیمیایی،در آب دریا هم پایدارند.برای آن کهآرماتور های درون بتن زنگ نزند باید روی آن با بتن پوشانده شود.کم ترین اندازه ی پوشش بتن روی میله های فولادی،بستگی به قطر میله ها دارد.
ü تولید حباب هوا،مقاومت بتن را به میزان قابل ملاحظه ای در برابر کنش سولفات ها بیش تر می کند.
تاثیر گاز ها بر بتن:
گاز هایی که از سوت های فسیلی و پس مانده ی کارخانه ها متصاعد می شوند،ممکن است دارای اسید های آلی اکسید گوگردSO2 و H2S باشند.این نوع گاز ها به بتن تازه ساخته شده و نمناک آسیب می رسانند.اگر گاز کارخانه ها،پیوسته در بتن اثر کنند،در هوای نمناک با گذشت زمان به بتن آسیب می رسانند.تونل های بتنی اگر نمناک باشند،گازهای ایجاد شده از سوخت خودروها در مرور زمان در پوشش بتنی تئنل ها اثر نامطلوب می گذارند.(کربناسیون ناشی از رسوب گاز کربنیک در داخل بتن)
با افزودن ماده ی آب بندی به ملات هم ی توان از نشست کردن آب مضر در ملات جلوگیری کرد.
اندود سیاه(هیدروکربوری)در برابر گرما و روغن های معدنی پایدار نیست،از این رو انبارهای فرآورده ها نفتی را نمی توان با قیر یا قطران اندود کرد.اندود روغن های گیاهی(رنگ روغنی)و دامی،به سطح بتن های کهنه که آهکشان سنگ شده،به بتن آسیب نمی رساند.
اگر خطر نشت کردن آب مضر در بتن زیاد باشد،باید پس از آماده کردن سطح بتن،رویه ی آن را با ماده ی چسباننده ی سیاه(قیر یا قطران)اندوئد کرد تا از نشت کردن آب در بتن جلوگیری شود.
هرگاه زمین جای ساختمان،گچی باشد یا اثر آب مضر به اندازه ای باشد که برای بتن پی خطرناک باشد،باید کف گود و پی با آجرهایی که با قیر و قطران اندود شده اندو ملات ماسه آسفالت دیواری به ضخامت cm10 (تا جایی که آب نشت می کند)آجر چینی سپس درون گود و پی،بتن ریزی شود.در جایی که زمین نمناک گود و پی دارای سولفات باشد،کف دیوارهای گود و پی را با ورقه ی پلاستیک می پوشانند و درون گود و پی پوشیده از ورقه ی پلاستیک بتن می ریزند.
جلوگیری از اثر نامطلوب سولفات های پخش شده در بتن پی:
اگر زمین گود و پی،در هر کیلو گرم خاک»،بیش از 3 گرم C4O+2 (برابر 37/5 گرم گوگرد سنگ گچCaSO4.2H2O یا 25/4 گرم انیدریت CaSO4 ) داشته باشد،تنها زمانی به بتن آسیب می رساند که زمین گود و پی آب دار یا نمناک باشد.
برای جلوگیری از اثر مخرب گرد سنگ گچ یا گرد انیدریت و سولفات های دیگر که در زمین آب دار یا نمناک پخش شده باید در آن جا از بتن با سیمان تراس یا سیمان پزالانی یا سیمان آهن گدازی یا سیمان ضد سولفات استفاده شود.
در مناطق خشک ایران و در زمین خشک سولفات دار لازم نیست همواره از بتن با سیمان ضد سولفات یا هم اثر آن استفاده شود.می توان از اثر نامطلوب سولفات ها به بتن،در زمین گود و پی با یکی از دو روش مذکور در زیر جلوگیری کرد:
پس از آماده شدن گود و پی برای بتن ریزی،کف گود و پی دیواره ی آن ها را با چند دست امولسیون قیر(دوغاب قیر)اندود کنند.پس از آن که آب امولسیون قیر تبخیر شد و فیلمی از قیر روی زمین کف و دیواره ی گود و پی را پوشانید،در پی و گود بتن می ریزند.فیلم قیری از تماس بتن با زمین کف و دیواره ی پی و گود جلوگیری می کند.اگر کف گود یا پی با شفته ی قیری ساخته شده،نیازی نیست که روی آن ها امولسیون پاشیده شود..
پس از به پایان رسیدن گود برداری و پی کنی،کف را (اگر با شفته ی آهکی یا شفته ی قیری ساخته نشده باشد)به ضخامتcm5 با ملبات فرش می کنند.روی دیواره ی گود و پی را بسته به گودی آن ها،با آجر و ملات گل به ضخامت 5 یا cm10 تیغه می سازند،تا بتن با زمین کف گود و پی و دیواره ی آن ها تماس نداشته باشد.پس از آن در پی یا گود بتن می ریزند.
برای جلوگیری از آسیب به اندود قیری یا تیغه ی آجری در حین عمل آوری بتن ریخته شده در گود و پی،می توان به بتن خمیری ماده"فوق روان ساز یا روان ساز"افزود که در این صورت نیازی به کوبیدن،میل زدن و یا لرزاندن نمی باشد.
تاثیر آب بر بتن:
زمین تا خشک است در بتن اثر نامطلوب نمی گذارد،اما هنگامی که مواد مضر به بتن موجود در آب (نشت آب،آزاد درون زمین،آب نم و جز این ها )محلول یا شناور باشند،در بتن اثر نامطلوبی می گذارند.به ویژه اگر آب روان باشد.آب باتلاق ها و مرداب ها و گند آب ها،آب هایی که رنگشان تیره باشد یا بوی گند بدهند،آب های گاز دار(گاز باتلاق یا گاز CO2 جز این ها)آب هایی که رنگشان تیره باشد یا بوی گند بدهند،آب های گاز دار (گاز باتلاق یا گاز CO2 جز این ها) آب هایی که دارای گچ یا سولفات یا کلر مضر به بتن می باشند،آب هایی که نمک ها و قلیایی های زمین لجنی را در خود حل کرده باشند،در بتن اثر نامطلوب می گذارند.از این رو باید زمین جای ساختمان و آب درون آن،همچنین سنگ و آبی که در ساختن بتن به مصرف می رسند،بررسی شود.پساب کارخانه های شیمیایی مانند رنگرزی،فرآورده های شیری و جز این ها که در مدت شبانه روز کم و زیاد می شود،باید پی در پی آزمایش شود تا بیش ترین یون "ion" آن ها که به بتن آسیب می رساند،مشخص شود.
در بررسی آب درون زمین،باید فصل بارندگی و بالا و پایین رفتن سطح آب درون زمین روشن گردد.نگام بالا آمدن سطح آب درون زمین،نمک زمین هم بالا می آید و اگر آب بخار شود،نمک حل شده در آب روی زمین باقی می ماند و سفیدک می زند.
آب نامطلوب درون زمین هنگامی به بتن آسیب می رساند که سطح آب به کف پی و بالا تر از آن برسد.آب مضر در بتن پوک بیش از بتن توپر اثر نامطلوب می گذارد.
اسید های آزاد،سولفورها،سولفات ها پاره ای از نمک های منیزیم،نمک های آمونیوم،روغن های دامی و گیاهی،به بتن سخت شده آسیب می رسانند.گذشته از این ها ،آب های خالص مانند آب باران و آب هایی با سختی کم هم به بتن سخت شده آسیب می رسانند
فصل دومتعمیر نگهداری بتن در برابر حمله سولفات ها
کنش سولفات ها:
روش های کاهش یا حذف تاثیر مواد شیمیایی مضر
آسیب خوردگی بتنتعویض عضوهای معیوب درزگیری ترکها در بتن جاسازی بتنعمل روکش سازیحملۀ سولفاتهاتمیز سازی میلگردهاترکیبات مصالح تعمیر کاری
کنش سولفات ها:
متداول ترین کنش سولفات ها در منطقه ی خلیج فارس،از نوع کنش سولفات کلسیم از آب های زیر زمینی یا خاک به خمیر سیمان سخت شده در بتن است که منجر به تسشکیل اترینگایت می گردد.وضعیت ظاهری بتن آسیب دیده بر اثر حمله ی سولفات ها متفاوت است:
ü کنش سولفات ها ممکن است منجر به ترک خوردگی در شالوده ها و طبقات اول سازه ها که در تماس با زمین آلوده به سولفات هستند،گردد.
ü در مراحل اولیه کنش سولفات سدیم و سولفات کلسیم به بتن،اثر فیزیکی ناشی از خرابی در لایه های خارجی بتن صورت می گیرد.این فرآیند با خوردگی میلگرد همراه می گردد و تغییر در خمیر سخت شده در اطراف سنگ دانه ها به حالت نرم نیز ایجاد می گردد.
ü بتنی که مورد کنش سولفات ها خصوصا سولفات کلسیم قرار گرفته باشد،نهایتا به توده ای نرم و بی شکل تبدیل می شود،ولی زمانی که کنش سولفات منیزیم صورت بگیرد،بتن به شکل سخت باقی مانده و در عین حال
دچار انبساط خوردگی می شود.
یکی از بهترین روش ها عبارت است از آن که بتن را تو پر می سازند تا آب در بتن نشست نکند و جسم های محلول در آب که به بتن آسیب می رسانند،در بتن رخنه نکنند و به بتن آسیب نرسانند.از این رو باید سنگ بتن با کم ترین جای خالی دانه بندی شود(پیوسته و نا پیوسته)بتن پر مایه و کم آب ساخته شود.بتن کوبیده یا مکیده و یا لرزانده شود و یا با افزودنی ها به آن،بتن توپر ساخته شود.
پرمایه ساختن بتن (بتن با سیمان زیاد)این عیب را دارد که ملات آن هنگام گرفتن،بیشتر جمع می گرددو رویه ی ملات و بتن پر مایه ترک های مویی بر می دارد و همچنین هزینه ی بتن زیاد می شود.در ساختن ملات و بتن سیمانی،باید سیمان کم آهک CaO و کم رس AL2O3 مصرف شود.سیمان های کم آهک مانند سیمان آهن گدازی و سیمان برقی،موادی ندارند که آب بمکند و پف کنند تا ملات و بتن را بترکانندملات و بتن سیمان های کم آهک یا کم رس که در آن ها اکسید آهن جانشین آهک و رس شده باشد،سولفات کلسیم-آلومینیوم(میکروب سیمان)درست نمی شود که ورم کندو ملات و بتن را بترکاند.
با سیمان،گرد تراس یا گرد پزالان و مانند این ها مخلوط می شود،تا پس از ساختن ملات و بتن،سیلیس پوکشان با آهک شکفته ی دوغاب سیمان ترکیب سیلیکات کلسیم بدهد و تاب بتن را بالا ببرد،همچنین جاهای خالی بتن را پر کند تا آب مخرب،در بتن نشت نکند(بتن آب بندیشود).دور دانه های بتن را لعاب وار بپوشاند تا از اثر کردن آب مخرب به آن ها جلوگیری شود و از گرما زایی دوغاب سیمان هنگام گرفتنش بکاهد.
روی بتن را با اندود کردن آب بندی می کنند،تا آب مضر در بتن نشست نکند.روی بتن را با H2SiF6 اندود می کنند تا آهک دوغاب سیمان با آن ترکیب شده CaF2 بسازد.این جسم چون در آب حل نمی شود،شسته نمی شود و روی بتن را می پوشاند.برای اندود کردن روی بتن از فلوئور منیزیم-سیلسیم،هم استفاده می کنند.این ماده با آهک شکفته یا گرده سنگ آهک دوغاب سیمان ترکیب می گردد و روی بتن را می پوشاند.
MgSiF6+2Ca(OH)2=2CaF2+MgF2+SiO2+2H2O
MgSiF6+2CaCP3=2CaF2+MgF2+SiO2+2CO2
مواد ترکیب شده چون در آب حل نمی شوند و آب آن ها را نمی شوید،روی بتن را می پوشانند.
اگر بتن رومالی شود،تا آب مضر به بتن نرسد و به آن آسیب نرساند،برای آن که این کونه آب آسیب رسان ها در بتن پوک یا کرمو نشست نکند و به آن آسیب نرساند،سطح بتن را با ملات پر مایه ی سیمان و ماسه،رومالی و ÷رداخت می کنند.بهتر است رومالی در دو لایه اجرا شود،لایه ی آستر به ضخامتcm2 با ملات سیمان و ماسه ی 1 به 1 تا 1 به 3 و لایه ی رویه با ملات سیمان و ماسه ی 1 به 4 تا 1 به 6 پس از آنلایه ی رومالی پرداخت می شود.چون ملات پرمایه بیش تر جمع می شود،رویه ی آن ترک های مویی بر می دارد.از این رو باید سطح لایه ی رومالی شده با قیر یا قطران اندود شود،تا آب مضر در بتن یا ملات نشست نکند.
آسیب خوردگی بتن
1- آب دریا بر سطوح قطعات اثر میکند . پس از تبخیر آب ، نمک درحفره های ریز و درشت اثرمیگذارد و سبب پیدایش بلورهای نمک می شود . این بلورها در اثر گرما و حرارت درروز و اختلاف درجۀ محیط به واسطۀ سایه و یا درشب سبب تنشهایی میشود که بتن را ترک می دهد .
نمکها نفوذ کلریدها و سولفاتها را به داخل قطعات بتنی شدت می دهند . در مجموع ، گاز کربنیک که در واقع یک اسید انیدریدی است ، با آهک آزاد در بتن ترکیب می شود . این حالت باعث کاهش قلیایی آهک می شود . این فعل و انفعالات «کربونیزاسیون»نام دارد .پیشرفت کربونیزاسیون دربتن ، به کیفیت آن بستگی کامل دارد که درمراحل اول ، سریع اما بعدها کند است ؛ یعنی هرسال حدود5 میلیمتر، پس از گذشت 4 سال حدود 10 میلیمتر و بعد از 25 سال تا 25 میلیمتر در عمق بتون پیشروی میکند و در نتیجه ، در سطوح و حجم بتون ترکهایی به وجود می آورد .
2- علت دیگر ترکهای عمیق در بتون، وجود اکسیژن در کلریدها و همچنین آب در اطراف میلگردهاست که پس ازنفوذ بر فولاد ، زنگ آهن را به وجود می آورد که بسیار خطرناک است. زنگ حاصله تا قطر تقریبی 10 برابر میلگرد اطراف خود را پر میکند
و سبب پیدایش تنشهای درونی بتون و درنتیجه، ترکهای سریع طولی در مسیر میلگردها میشود که این امرخطرناپایداری ستون را در پی خواهد داشت .
توجه : نقیصۀ مذکور در سطوح و حجم قطعات بالای سطح آب بمراتب بیشتر از سطح زیر آب است .تعویض عضوهای معیوب در بعضی موارد ، خوردگی تا عمق بتن پیش می رود که از یک عضو فقط مقداری ناچیز سالم باقی میماند. در این حالت اطراف محل شمع بندی شده با دژبر بتن را تخریب می کنیم . میلگرد خورده شده نیز بریده میشود. جهت نشست میلگرد در بتن کهنه، به قطرلازم سوراخ میکنیم. پس ازاستقرارمیلگردهای قدیمی جهت اتصال به میلگردهای جدید نگهداری شده ، از جوش کاری استفاده میکنیم . پس از خاموت بستن و ماسه پاشی به ترتیبی که قبلاً ذکر شد ، قالب ها را مستقر می کنیم و با توجه به نوع دانه بندی و نداشتن مواد زائد درمواد ترکیبی ، مقدار سیمان و نوع آن ، مقدار آب آشامیدنی و تهیۀ اصولی بتن ، کار را شروع می کنیم .توجه 1 : نوع مصالح ، مواد ترکیبی و مقدارسیمان دربتن تازه و بتن کهنه باید مساوی باشد تا واکنشهایی پدید نیاید و دوعضو به طور اصولی پیوند بخورند .
توجه 2 : بعد ازباز کردن قالب ، اگر روکش صیقلی با خمیر اپوکسی به طور لیسه ای انجام شود، در مقابل اثر بخار آب ومکش عایق مقاومی به وجود خواهد آمد .
توجه 3 : در بعضی موارد ، حفره های ریزدر سطوح به وجود می آید که اثرآنها کم است و به میلگردها نمیرسد. دراین صورت می توان حفرۀ سطوح ، حفره های ریز بالای سر ، زیر کنسولها و پوترها را با خمیر سفت اپوکسی پر کرد .
توجه 4 : چنانچه حفره های مذکور فراوان و سنگپایی باشد ، پس از تمیز کردن و عاری ساختن سطوح از گرد و غبار با دستگاه بتون پاش ، ملات ریز دانه با عیار سیمان کافی را کاملاً در حفره ها پر می کنیم . پس از صاف کردن محل می توانیم آن را با محلولهای شیمیایی « بوتادین و یا رزین استیرن » در مقابل مکش رطوبت عایق کنیم .
درزگیری ترک ها در بتن
پس از برداشتن یک عضو معیوب ، امکان دارد در جوانب و امتداد عضو عوض شده ، ترک و یا ترک های متفرقی باقی بماند .معمولاً در اطراف این ترکها ، زنگ آهن میلگردها وجود دارد که باید خارج شود .در آغاز ، روی سطوح خارجی ترک را یک ترکیب خمیری مانند مخلوط « اپوکسی » و « ویسکوزیته » می کشیم و درزگیری می کنیم . پس از سخت شدن خمیر ، درزبندی با دستگاه مخصوص هوای فشرده را درون ترک می رانیم تا زنگ آهن اطراف میلگردها و بخار و رطوبت خارج شود . معمولاً این استخراج از نواحی سوراخهای باز انجام می شود. این عمل را آنقدر ادامه می دهیم تا دیگر از زنگ و رطوبت اثری دیده نشود .سوراخهای به وجود آمده را با خمیر سفت اپوکسی پر می کنیم و سپس از پستانک هایی به قطر 5/9 میلیمتمر که به همین منظور ساخته شده است ویک شیر یکطرفه از جنس « پلی اتیلن » روی آن وصل است ، استفاده می کنیم . پستانکها به فاصلۀ 20 تا 25 سانتیمتر روی ترک قرار می گیرند .
با دستگاه تزریق وشلنگ شفاف، موادی راکه به نسبت 1 واحد اپوکسی و 7 واحد گرد سنگ آماده کرده ایم، بلافاصله با فشاری مناسب به درون ترکها می رانیم .
توجه : پس از پرشدن قسمت پایین ترک ، مواد مذکور درپستانک اولی مشخص می شود ؛ یعنی ترک تا آن حد پر شده است. به همین ترتیب کار را دنبال می کنیم تا آخرین پستانک پر شدن ترک را از محلول رقیق نشان دهد . مواد اپوکسی و گرد سنگ به صورت مخلوط در درون ترکها فوراً سخت و مقاوم می شوند .
جاسازی بتن
بتنی را که تازه ساخته میشود، در شرایط دانه بندی مناسب ، به روشهای معمولی و با تزریق و بتن پاشی، به درون شکافهای بزرگ وحفره ها وارد میکنیم. باید توجه داشت که خصوصیات دو بتن کهنه وتازه باید یکسان باشد تا عملکردحرارتی وسرایت بخار از دو بتون ، سبب نزدیکی آنها به یکدیگر شود .
توجه : چنانچه سطوح بتن کهنۀ قبلی به مواد چسبنده آغشته شود وسپس تزریق بتون صورت گیرد، بین بتن تازه و کهنه پیوند اصولی برقرار می شود ؛ در ضمن فولاد در مقابل خوردگی تا حدی عایق خواهد بود .
در بعضی موارد ، برای پر کردن شکافهای زیر آب و یا تقویت سازه ها از روش بتن پیش آکنده استفاده می کنیم . به این ترتیب که دانه های سنگی را در محل تزریق بتن و لا به لای دانه های سنگی می چینیم .
عمل روکش سازی
1- از ریز دانه ها ، ماسه ای به نسبت یک به یک با سیمان به شکل خشک مخلوط می کنیم . سپس ، محلول لاتکس را به مخلوط اضافه می کنیم تا به حالت رقیق خمیری درآید و به صورت یک لایه آستر بر سطح بتن که قبلاً تمیز و غبار گیری شده است ،می کشیم .
2- یک واحد حجمی سیمان و دو واحد ماسه را با محلول لاتکس مخلوط و رقیق میکنیم و به ضخامت 20 تا 25 میلیمتر برسطح آستر می کشیم . سپس ، آن را کاملاً صاف می کنیم و صیقل می دهیم .
توجه 1 : صیقلی بودن هر چه بیشتر روکش ، باعث می شود که « کربونیزاسیون » در اندود و در نتیجه ، در قطعات بتونی به وجود نیاید . همچنین نفوذ بخار آب را به درون مصالح بتونی خنثی می کند .
توجه 2 : ازمحلول « لاتکس و اکریلیک » و همچنین « اپوکسی » همراه با مخلوط « کوارتیز و سیلیس » میتوان قشری نازک سخت و صیقلی ، اما عایقی مقاوم برای سطوح روکشها به وجود آورد .
حملۀ سولفاتها
در مواردی ، ترکیبات سولفاته دردانه بندی که ناشی از نوع سیمان ، وجود نمکها و یا آب دریاست ، باعث متخلخل شدن سطح بتن می شوند . به طور مسلم ، اگر سولفات ها به شکل ترکیب در بتن به کار رفته باشند ، آن قسمت از بتن را اگر فاقد نیروی فشاری باشد ، به شکلی مطمئن خالی و مجدداً جهت قطعۀ سازه قالب بندی و بتن ریزی می کنیم .توجه : چنانچه حملۀ سولفات ها سطحی باشد ، جدارۀ بتن متخلخل و یا ورقه ورقه می شود که در هر دو صورت ، سطوح سوراخ ها را بازتر ، قسمت های ورقه شده را نیز از سطح جمع و سپس محل را ترمیم می کنیم .
تمیز سازی میلگردها
چنانچه اثر سولفاته شدن تا سطح میلگردها پیشروی کند ، آنها را نیز اکسیده و دچارخوردگی می کند . در این حالت ، باید سطوح میلگردها را بتراشیم و با برس سیمی ، گرد حاصله را نیز بگیریم تا محل برای تعمیر بتن آماده شود . لازم به ذکر است که باز کردن حفره ها و خارج کردن اثر سولفات ها از سطوح بتن ، غباری تولید می کند که با جارو کردن و حتی دم زدن گرفته می شود . پس از اطمینان کامل از تمیزی محل ، سطح را مرطوب می کنیم و عمل تعمیر را انجام می دهیم .
ترکیبات مصالح تعمیر کاری
معمولاً درلکه گیری که به وسیلۀ ریزدانه ها انجام میشود ، از دانه های ماسۀ زیر 36/2 میلیمتر استفاده میشود. مقدار سیمان باید با سیمان مصرف شده در اسکلت بتنی مناسب باشد . مقدار آب بتن هم باید به اندازۀ 3/0 مقدار سیمان مصرفی باشد . ملاتی که جهت وصله کاری استفاده می شود ، نباید رقیق باشد ؛ بلکه باید لزدار و با خاصیت چسبندگی بیشتری باشد .
بتن ساخته شده با فشار و با رعایت اصول فنی به کار می رود ؛ طوری که دقیقاً درلا به لای حفره های کوچک و بزرگ و یا در لای میلگردها نشست کند . این عمل را با دست و دستکش و با رعایت فشرده کردن ملات در شیارها ، حفره ها و سوراخ ها انجام می دهیم . سپس با تخته ماله می کوبیم و صاف می کنیم .
توجه 1 : برای همسطح کردن بتن هرگزاز مالۀ فلزی استفاده نمی کنیم؛ زیرا صیقلی بودن سطح ترمیم شده ،دوگانگی مشخصی در اسکلت بتنی به وجود می آورد . برای شکل دادن سطح ترمیم شده ، به جای ماله از ورق یونولیت استفاده می کنیم .
دراین روش ، چشمه های ریزی که در سطح بتن به وجود می آید ، مانند چشمه های ریز سطوح بتن اکسپوزۀ قدیمی خواهد شد.اگر ورق یونولیت در دسترس نبود ، می توان از کنف استفاده کرد و سطح را مالش دورانی داد تا سوراخ های کوچک سوزنی به وجود آید .
توجه 2 : چنانچه سطوح بتنی دارای نمایش الیاف چوبی باشد، برای اکسپوزساختن سطوح ترمیمی،بعد ازراندن بتن درحفره ها تخته ای را که دارای اثر الیاف باشد ، درمحل ترمیم شده قرارمیدهیم . با کوبیدن چکش لاستیکی برسطح آن، اثر الیاف چوب را بر سطح اندود تعمیری و تازه نقش می دهیم .معمولاً تختۀ مذکور با سیم کشی و یا کلاف کردن نگهداری می شود . چنانچه محل ترمیم شده در زیر سقف باشد ، بر سطح اندود وبتون تعمیر شده تخته می گذاریم وزیر آن را با شمع تا یک هفته نگه می داریم ؛ زیرا برداشتن سریع تخته باعث می شود که لایۀ تعمیر شده جدا و یا ورقه شود .
توجه 3 : در وصله کردن ، چون که زمان بتن ریزی قبلی و ترمیم متفاوت است ، به طور مسلم در تعمیر ، دو رنگی وجود دارد که دوری از آن اجتناب ناپذیر است .
ازاین رو باید ازمخلوط ماسه با سیمان سفید که به نسبت 10 تا 15 درصد با سیمان سیاه قبلاً مخلوط می شود استفاده کر د. مقداری از مخلوط مذکور را به شکل نمونه تهیه و درشرایط خودگیری و آب دادن تا مدت 7 روز نگهداری می کنیم تا با سطح قبلی همرنگ شود . اگر یک رنگ نشود ، با کم و زیاد کردن سیمان سفید می توان رنگ دلخواه را به دست آورد .
روش دیگر برای تعمیر:
یکی از عمده مشکلاتی که در تعمیرات سازه های بتنی به وجود می آید،ایجاد دو محیط مختلف می باشد،که این دو گانگی جنس بتن عاملی برای تشکیل سلول های خوردگی در آرماتور محسوب می شود.و متا سفانه این مورد تا حدی اجتناب نا پذیر خواهد بود.
ü روش پیشنهادی جهت باز سازی سازه های بتنی آبی در مجاورت آب های شور:
برای تعمیر این ردیف می بایست سطوح بتن تا جایی که ظاهری آبله گون دارند ،تراشیده شوند و تا سطحی از نظر کیفیت بتن ادامه یابند.معمولا خرابی این ردیف تا عمق آرماتور های درون بتن نمی روند.
ü لکه های قهوه ای رنگ روی بتن نشان دهنده ی شروع زنگ زدگی آرما تور ها می باشند:
در اکثر موارد لکه های قهوه ای رنگ روی بتن مربوط به زنگ زدگی آرماتورهایی است که به نحوی به سطح بتن نزدیک می شود.و سپس باید طبق دستورالعمل شماره 1 بازسازی و ترمیم شوند.
ü ترک های عمیق که باعث زنگ زدگی آرماتور درون بتن گشته و سطوح اطراف ترک در معرض ریزش و جدا شدن از بدنه می باشد:
برای بازسازی این گونه می بایست توسط قلم چکش و یا هر وسیله ی مناسب مکانیکی دیگر بتن های اطراف ترک ها را جدا نموده تا سطح آرماتور هخای زنگ زده قابل دسترس باشند.جهت بازسازی در این قسمت حداقل 1 اینچ پشت آرماتورها می بایست خالی گردد.در صورت نیاز به تعویض یا تقویت آرماتورها
مطابق با دستورالعمل تعمیرآرماتور(دستورالعمل2)ب ید اقدام گردد.
ü قسمت هایی از بتن که از نظر ظاهر در وضعیت خوبی است،و یا به حالت های ردیف های 1و2 می رسد،ولی بتن از درون تهی و خالی گشته و به آسانی می توان به وسیله ی وسایل مکانیکی از سطح بقیه ی بتن جدا گردد:
در مورد بازسازی این سطوح می بایست این سطوح مورد بازرسی قرار گیرند،و تا جایی که بتن معیوب شده،مشخص گردد،سپس توسط وسایل مناسب مکانیکی از بقیه ی سطوح جدا گردد.در بعضی نقاط ممکن است این سطوح تا عمق اولین ردیف آرماتور ها ادامه یابد و یا ممکن است قبل از رسیدن به آرماتورها وضعیت بتن خوب باشد.پس از انجام این مرحله بازسازی طبق دستورالعمل 1 انجام می شود.
ü ریختگی بتن که تا سطح اولین ردیف آرماتورها پیش روی کرده و آرماتور های به درجات مختلف دچار زنگ زدگی شده است.در قسمت هایی از این نمونه تخریب در اثر زنگ زدگی آرماتورها به حدی رسیده که نیاز به تعمیرات آرماتورها را ضروری می سازد.
برای تعمیر این ردیف ابتدا در صورت وجود ترک یا خرابی های اطراف ریختگی بتن، باید قطعات معیوب توسط وسایل مکانیکی برداشته شود و تمام سطح تا حداقل 1 اینچ پشت آرماتور خالی گردد.
در صورت نیاز به تعمیر آرماتورها مطابق با دستور العمل شماره 2 انجام و سپس با روش دستورالعمل شماره یک بتن تعمیر گردد.
ü بتن هایی که اطراف تأسیسات دچار تخریب و یا ترک های عمیق می باشد.
بتن های اطراف این تأسیسات که دارای ارتفاع 15 سانتیمتر می باشد کاملا باید تخریب و برداشته شود و پس از قالب بندی مجدداً بتن ریزی گردد.
دستور شماره ی یک
مراحل تعمیر سازه های بتنی
همانطور که قبلاً به طور خلاصه گفته شد عیوب ملاحظه شد در سطوح سازه های بتنی به هفت گروه تقسیم می شوند که با توجه به شرح مختصر روش بازسازی در هر قسمت و با استفاده از موارد زیر می توان نسبت به تعمیر سازه ها اقدام نمود.
پس از جدا نمودن و برداشتن قسمت های بتن معیوب مطابق آن چه در مراحل مختلف روش بازسازی سازه های بتنی ذکر گردید مراحل زیر باید صورت گیرد:
1. سطوح مورد تعمیر باید ماسه پاشی شود در حالت هایی که آرماتورها نمایان شده نیز سطوح آرماتورها باید ماسه پاشی شود به طوری که از هرگونه زنگ زدگی پاک گردد.
2. آرماتورهای زنگ زده درون بتن مطابق با روش بازسازی آرماتورها تعمیر شود(مطابق با دستورالعمل شماره 2)
3. سطوحی که در معرض آب های شور زیرزمینی قرار می گیرند و یا سطوحی که احتمال آلودگی دارند قبل از اقدام به مرحله ی بعد می بایست با آب شیرین کاملاً شسته شود، سپس توسط هوا خشک گردد.
4. جهت ایجاد چسبندگی بتن جدید و قدیم علاوه بر اینکه سطوح تا حدودی توسط روش ماسه پاشی آماده گردید می بایست اقدام به اجرای یک لایه چسب بتن گردد. اجرای این لایه معمولاً توسط برس انجام می گیرد تا در کلیه خلل و فرج نفوذ نماید مگر دستورالعمل سازنده ی چسب روش دیگری را پیشنهاد نماید که در این صورت می بایست مطابق با دستورالعمل سازنده عمل گردد.
5. سطوح مورد نظر با روش استاندارد تعمیر و پر گردد.در تهیه، ساخت و اجرای بتن و اضافه نمودن افزودنی ها کلیه موارد استاندارد می بایست رعایت گردد.
6. پس از خشک شدن نقاط تعمیر، کلیه سطوح ماسه پاشی گردد و توسط رنگ مخصوص بتن پوشش داده شود. ضخامت این پوشش حدود 20 میکرون می باشد که بستگی به نوع و جنس پوشش دارد.
دستورالعمل شماره ی 2
روش پیشنهادی تقویت آرماتور های درون بتن
موارد زیر برای تقویت آرماتورها پیشنهاد می گردد:
1. کلیه سطوح آرماتورهای زنگ زده تمیزکاری و ماسه پاشی گردد.
2. کلیه آرماتورها مورد بازرسی قرار گیرد. در صورتی که آرماتورها بیش از 50% دچار زنگ زدگی گردیده است باید تعویض گردند. آرماتورهایی که بین 10 تا 50% دچار زنگ زدگی شده است باید تقویت گردد.
3. جهت تعمیر و یا تعویض آرماتورها، بتن های اطراف آن ها از طرفین باید برداشته شود به طوری که به قسمت سالم آرماتور بتوان دسترسی پیدا کرد.
4. برای تعویض آرماتورها مراحل زیر باید انجام گیرد:
1-4- طولی از آرماتور که دچار زنگ زدگی شده باشد بریده شود.
2-4- آرماتورهای جدیدی با همان نمونه و قطر و اندازه ی طولی از 2 بلند تر از آرماتور قدیم بریده شود.
3-4- آرماتور جدید و طرفین آرماتور قدیم تمیز شود.
4-4- آرماتور جدید در محل آرماتور قدیم قرار داده شود به طوری که از طرفین به اندازه ی 36 روی هم قرار گیرد.
5-4- انتهای آرماتور جدید و قدیم با استفاده از الکترود نمونه 6010AWS یا 6013AWS جوشکاری شود.
6-4- روی آرماتور تا سطح بتن و به ضخامت حداقل 10 سانتی متر پوشانده شود(دستورالعمل شماره ی یک)
قابل ذکر است که در شرایط ویژه رعایت استانداردهای تعمیرات بتن مربوط به آئین نامه های خاص ضروری می باشد.
منابع:
تعمیر و نگهداری ساختمان تألیف : حسین زمرشیدی
آزمایش های بتن تالیف:دکتر یوسف زندی
سایت:www.civilmaster.ir
برگرفته از پژوهش آقای یوسف فروزان فر/کارشناس بخش سازمان و روش اجرا ی امور آبیاری و زهکشی
[taajob][taajob][taajob][taajob][nishkhand][nishkhand][tafakor][tafakor][nishkhand][nishkhand]
