بیماری مهلک سرطان بتن چیست؟ (Concrete Cancer)

بیماری مهلک سرطان بتن چیست؟ (Concrete Cancer)
    پیوند به این مطلب

کد مطلب : 28


علی رغم اینکه مدت نسبتا؛ زیادی از پیدایش بتن نمی گذرد ( حدود 125 سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ‏‏، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است .

علی رغم اینکه مدت نسبتا؛ زیادی از پیدایش بتن نمی گذرد ( حدود 125 سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ‏‏، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است . با توجه به گستردگی استفاده از بتن نتایج بهره وری از آن همواره رضایت بخش نبوده و در پاره ای از موارد مسائل و مشکلاتی بوجود آورده است . در سازه های بتونی این پرسش مطرح است که آیا بتن با ترکیبات اولیه ی خویش به تنهایی توانسته است در شرایط زمانی و مکانی مختلف عملکرد بهینه ای داشته باشد ؟ متأسفانه بررسی ها و تحقیقات انجام شده در این زمینه ، پاسخ منفی را بدست می دهد . مقاله ی حاضر بر اساس تحقیقات میدانی انجام شده در زمینه ی شناخت علل فساد بتن در استان هرمزگان تهیه گردیده است . فساد پذیری سازه های بتونی که کاهش دوام سازه یی را به همراه دارد ، اسباب نگرانی سازه های مهمی چون مجتمع بندری شهید رجائی ، سد میناب ، خط انتقال آب میناب – بندر عباس و دهها پروژه ی دیگر را فراهم ساخته است . شناخت علل فساد بتن در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن در قالب طرح مدیریت حفاظت بتن ، جمع بندی و ارائه گردیده است . لذا لازم است که قبل از ورود به بحث اصلی به تبیین اصطلاحات ویژه ای بپردازیم که کرارا؛ از آن استفاده خواهد شد . امروزه با عاریه گرفتن اصطلاح خوردگی از بخش متالوژی عنوان ؛ خوردگی بتن ؛ ابداع شده است . در حالی که واژه خوردگی تعریف روشنی از چگونگی بروز فعل و انفعالاتی که تخریب زودرس بتن را بهمراه داردئ به دست نمی دهد . ازدیاد حجم فولاد درون سازه بتونی بر اثر واکنش های شیمیایی / الکتروشیمیایی ، سبب افزایش فشار درون بتن گردیده که نهایتا“ فرایند تخریب بتن را بهمراه دارد . در این مقطع ترمیم بتن مطلقا“ امکان پذیر نبوده و یا انجام آن با هزینه های گزافی همراه است . شباهت این فرایند در بتون با بیماری مهلک سرطان عنوان سرطان بتن ( Concrete Cancer ) را مطرح نموده است . اما از ؟آنجا که فرایند تخریب بتونهای غیر مسلح به گونه دیگری است ، واژه فساد بتن را برای تبیین امری که تخریب بتونهای مسلح و غیر مسلح را بهمراه دارد مناسب تر یافته ایم .

1- مدیریت حفاظت بتن

مدیریت حفاظت بتن در بر گیرنده تمامی موارد فنی و اجرائی در حد جزئیات است که طرح ، اجرا و بهره برداری از سازه های بتنی را در بر می گیرد . کشاورزان با استفاده از واژگان کاشت ، داشت و برداشت تعریف جامعی رال در امر کشاورزی ارائه نموده اند . چنانچه ما نیز چنین تعریفی را برای امور عمرانی کشور داشته باشیم از به هدر رفتن میلیاردها ریال سرمایه های ملای جلوگیری کرده ایم .

1-1-اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن

می توان اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن را به طریق زیر فهرست بندی کرد :

الف – تأمین سرمایه

ب- تأمنین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص

پ- شناخت مصالح و مواد اولیه

ج- شناخت عوامل فساد بتن

چ – شناخت اقلیم و عوامل محیطی

ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد

د- تحقیقات:

تحقیقات خود شامل دو جزء است که بهینه سازی و جایگزینی مواد جدید مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن را شامل می شود .

ر- طرح اختلاط بتن

ل- تولید، اجرا و عمل آوری بتن
ن- نگهداری بتن
مدیریت حفاظت بتن با هدف تقلیل ضایعات و جلوگیری از بروز واکنشهای منفی درون سازه های بتونی دستورالعمل هایی را در بر دارد که می توان نوعا“ آن را به سازه های دیگر اعم از فلزی ، خاکی و ........ تعمیم داد .

الف – تأمین سرمایه :

تأمین سرمایه کافی به منظور انجام دقیق امر طراحی و اجرا و بهره برداری از سازه در اولویت قرار دارد . عدم امکان تأمین بخشی از سرمایه یعنی عدمن تحقق بخشی از اهداف پروژه .

ب- تأمین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص

تأمین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص به عنوان دو بخشی که بطور متقابل یکدیگر را پوشش منی دهند مطرح است و عدم تأمین و یا حذف بخشی از آن سلامت سازه ای را زیر سؤال خواهد برد .

پ- شناخت مصالح و مواد اولیه

شناخت مصالح و مواد اولیه مصرفی در بتن تعاریف و استانداردهای خاص خود را دارند و با در نظر گرفتن این استانداردها بایستی نسبت به تهیه و بکارگیری آن در امر احداث سازه های بتونی اقدام نمود . نادیده گرفتن و قصور در اجرای استانداردها و دستورالعمل های فنی یعنی به خطر انداختن استحکام ، دوام و بقای سازه ای .

ج- شناخت عوامل فساد بتن

شناخت عوامل فساد بتن که تا کنون شناسائی و طبقه بندی گردیده اند عبارتند از :

1- نمکها ؛ 2- اسیدها ؛ 3- گازهایی نظیر گاز کربنیک ؛ 4- پوشش نا کافی بتن بر روی فولاد ؛ 5- کیفیت پایین عمل آوری بتن ؛ 6- بار اضافی ؛ 7- آب و رطوبت ؛ 8- فرآیند یخبندان ؛ 9- خوردگی میکروبی ( SRB ) ؛ 10- باکتری های اکسید کننده گوگرد .

چ – شناخت اقلیم و عوامل محیطی

بحث کلرورها و سولفاتها در سطح کشور همراه سایر عوامل فساد بتن را تحت الشعاع قرار داده و عوامل دیگری که به فساد منجر می شود مورد غفلت قرار گرفته است ( نمونه حاضر آن سازه های بتونی گوناگون در سطح تهران بزرگ ) و اگر به بند “ ج “ که گاز کربنیک را به عنوان یکی از عوامل فساد بتن مطرح ساخته است نظری بیندازیم دیگر هیچگاه سازه بتونی اکسپوز را در سطح شهری که مالامال از گازهای مونو و دی اکسید کربن است احداث نخواهیم کرد .

بررسی های علمی نشان می دهد که گاز کربنیک موجود در هوا سبب کربناتیزه شدن بتن و کاهش مقاومت آن می گردد . به طوری که یک عامل نفوذی بعمق20 میلی متر می تواند تا میزان 35 نیوتن بر میلی متر مربع مقاومت بتن را طی 30 سال کاهش دهد .

نمک آب دریاهای آزاد آب خلیج فارس که البته میزان این املاح در نواحلی ساحلی به علت تبخیر بیشتر دو چندان می گردد و این ارقام بیانگر آن است که حاشیه خلیج فارس سازه بتونی ما به طور همزمان مورد هجوم دو عامل مخرب سولفات و کلر قرار می گیرد .

ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد

آئین نامه های مجاز بتن در کشورهای مخحتلف و از جمله آئین نامه بتن ایران تهیه مصالح مرغوب و انبار نمودنآن در شرایط مطلوب را توصیه نموده است . تحقیق در امر فساد بتن در مجتمع بندری شهید رجایی بندر عباس نشان داد که هیچ یک از مصالح مصرفی در بتن برابر توصیه های آئین نامه ای تهیه و مصرف نگردیده است . تهیه و دپوی شن و ماسه در محیط باز و در مجاورت ماسه های روان آغشته به یون کلر و سولفات ، نشستن شبنم حاوی کلروسولفات و انبار نمودن پاکتهای سیمان تا 17 کیسه بر روی هم ، ( استاندارد 7 کیسه ) استفاده از آب حاصله از دستگاههای آب شیرین کن با خاصیت قلیلیی بسیار بالا ، استفاده از بتن خشک ، عدم اجرای بتن با چگالی مناسب از بارزترین علل فساد بتن در مچتمع بندری شهید رجائی بندر عباس بوده اند . تهیه مصالح مرغوب از مسافتهای دور را نباید به دلیل افزایش هزینه به تهیه مصالح نا مرغوب از مسافت نزدیک ترجیح داد .

د- تحقیقات :

چون عمدتا“ تحقیقات میدانی انجام شده در حاشیه خلیج فارس صورت گرفته است و مضافا“ این که این خلیج به علت عمق کم و گستردگی زیاد و عدم سیرکولاسیون کافی آب به علت عرض کم دهانه آن و همچنین تجربه زیاد ، بصورت اکوسیستم خاصی عمل می کند علاوه بر میزان بسیار زیاد املاح در میلی لیتر دمای 34-33 درجه شرایطی استثنایی را پدید آورده که طرح اختلاط بتن ویژه ای را طلب می نماید و تا کنون متأسفانه هیچ یک از آئین نامه های داخلی و خارجی بتن به آن نپرداخته اند . تحقیقات در شرایط آزمایشگاهی در بر گیرنده پاسخ های صحیح و دقیق نبوده است و ضرورت دارد کهخ این تحقیقات را به سمت و سوی تحقیقات محیطی بسط داد . بدیهی است که امر تحقیقات باید در دو زمینه بهسازی و جایگزینی مواد جدید و مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و ت=از سویی پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن از سوی دیگر انجام گیرد .

ر – طرح اختلاط بتن

طرح صحیح صورت مسأله بر اساس شناخت دقیق اقلیم ، مکان ، مکصالح و نوع سازه ، امکان تهیه طرح مطلوب بتن را بدست می دهد . طرح اختلاط بتن به مانند هر گونه طراحی دیگر بایستی به صورت موردی و منفرد انجام گیرد و از استفاده عمومی طرح اختلاط واحد بتن اکیدا“ اجتناب شود . اختلاط بتن بایستی با درصد و طیف مناسبی از عناصر ریزدانه و درشت دانه انجام گیرد و حذف بخشی از این موارد به مخاطره انداختن سازه بتونی ، محسوب می شود .

ل – تولید، اجرا و عمل آوری بتن

اجرا و عمل آوری بتن از مهمترین مباحث مربوط به بتن می باشد که مکمل طرح اختلاط بتن بوده و اجرای صحیح و دقیق آن امکان اتصال بتن با چگالی زیاد را بدست می دهد که به علت فشردگی زیاد اجزای بتن راه نفوذ عوامل را به درون بتن سد نموده و استحکام و دوام سازه ای را تضمین می نماید .

ن- نگهداری

نگهداری سازه های بتونی از مهمترین بحثهای مدیریت حفاظت بتن می باشد که بکارگیری آن در تمامی دوران بهره برداری توصیه گشته و امروزه در تمامی کشورهای پیشرفته به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است .

نتیجه گیری :

با توجه به پهناوری کشور و شرایط مختلف اقلیمی و محیطی ، تهیه و تنظیم آئین نامه های منطقه ای بتن و فولاد امری ضروری است و بهره برداری بی دردسر از سازه ها ایجاب می کند که به امر طراحی ، اجرا و بهره برداری سازه ای توجه ویژه ای مبذول شود ، از این رو در جهت تکمیل طرح مدیریت حفاظت بتن طرحی را تحت عنوان شناسنامه سازه ای تهیه و ارائه نموده ایم که امیدواریم پس از کسب نظر اساتید ، دانشمندان و صاحبنظران به عنوان امری واجب و ضروری در راه حفظ و نگهداری سرمایه های ملی و کلیه سازه ها ( اعم تاز بتونی ، خاکی ، فلزی و ... ) مورد استفاده قرار گیرد .

واکنش قلیایی – سیلیسی در بتن (ASR )

پدیده واکنش قلیایی – سیلیسی براثر واکنش بین هیدروکسید قلیا در سیمان و مواد معدنی سیلیسی موجود در سنگدانه ها رخ می دهد که در نتیجه ژل سیلیکاتی قلیایی حاصل می گردد واکنش قلیایی – سیلیسی اغلب بعد از 5 الی 15 سال ظاهر می شود؛ این واکنش یکی از عوامل مخرب بتن می باشد که از داخل بتن شروع می گردد و بدین لحاظ کنترل و یا جلوگیری از وقوع آن مشکل و حتی در بسیاری از موارد غیر ممکن است .در اکثر موارد ، این پدیده پس از شروع تا تخریب کامل سازه ، به طور مستمر ادامه پیدا می کند .بررسی خسارات ناشی از واکنش قلیایی – سیلیسی بر روی سازه های بتنی ، دلیل اطلاق واژه « سرطان بتن » به این پدیده را روشن می سازد.

به منظور کاهش واکنش قلیایی – سیلیسی آئین نامه ها و سازمان های متعددی از جمله،AASHTO ، ASTM ، انجمن سیمان پرتلند ، انجمن بتن امریکا(ACI) ، مرکز تحقیقات بین المللی سنگدانه و ... روش هایی را شناسایی و ارایه نموده اند . به طور کلی برای کاهش واکنش قلیایی – سیلیسی ، استفاده از سیمان با قلیای پایین برای کاهش واکنش به تنهایی کافی نمی باشد بلکه می بایست بخشی از سیمان را با خاکستر بادی یا سرباره کوره آهنگدازی و یا ترکیبی از هر دو جایگزین نمود . علاوه برآن استفاده از دوده سیلیس ( میکرو سیلیس ) موجب کاهش واکنش قلیایی – سیلیسی می گردد. همچنین به منظور مقابله با سنگدانه های واکنش زا ، می توان نمک های لیتیوم را به مخلوط بتن اضافه نمود. در هر حال استفاده از خاکستر بادی و یا سرباره کوره آهن گدازی به دلایل اقتصادی و فنی ، مناسب تر می باشند.استفاده از خاکستر بادی و یا سرباره کوره آهن گدازی در کاهش بتن ، علاوه بر کاهش واکنش قلیایی – سیلیسی مزایایی نظیرکاهش هزینه ساخت بتن ،کاهش دمای هیدراسیون ،نفوذپذیری ، افزایش دوام ، کاهش تولید گاز CO 2 و ... را به دنبال خواهد داشت.

خلاصة پروژه‌های مرکز تحقیقات تکنولوژی و دوام بتن
بررسی اثر پوزولانها در کنترل واکنش قلیایی سنگدانه‌ها (AAR) در سد استور

سنگدانه‌های بکار رفته در بتن سدها می‌توانند در اثر واکنش با قلیایی‌های سیمان تولید ژل انبساط‌پذیری نموده و نهایتاً با ایجاد ترک در بتن خرابی غیرقابل ترمیمی را ایجاد نمایند. برای جلوگیری از این پدیده لازم است سنگدانه‌های مصرفی در بتن سدها تحت آزمایشهای مختلف قرار گرفته و با تجزیه و تحلیل نتایج امکان واکنش‌پذیری آنها را مشخص نمود. در پروژه اخیر سنگدانه‌های انتخابی برای ساخت بتن در سد استور مورد بررسی قرار می‌گیرند. آزمایشهای تسریع‌شده نشان می‌دهد که این سنگدانه‌ها فعال بوده و می‌توانند خرابی در بتن به وجود آورند. برای بررسی و کنترل این واکنش از 3 پوزولان مختلف کشور استفاده شده و آزمایشهای درازمدت تا یکسال بر روی بتن‌های ساخته‌شده با این سنگدانه‌ها و پوزولانها صورت می‌پذیرد. نتایج درازمدت می‌تواند پاسخگوی نقش پوزولانها در کنترل این پدیده در بتن سد فوق باشد.

بررسی دوام سدهای بتنی کشور از نظر واکنش قلیایی

واکنش قلیایی سنگدانه‌ها (AAR) یا سرطان بتن پدیده‌ایست که در برخی از سدهای بتنی در جهان رخ داده است. در این پدیده سنگدانه‌های واکنش‌زای سیلیسی و کربناتی با قلیاییهای سیمان واکنش داده و ژل با انبساط زیادی تولید می‌کنند که منجر به ترک و خرابی بتن سدها می‌شود. این پدیده در رطوبت زیاد که در سدها و سازه‌های هیدرولیکی موجود است تشدید می‌گردد.

در پروژه اخیر سه سد نسبتاً قدیمی مورد ارزیابی قرار می‌گیرند تا روشن شود آیا پدیده فوق احتمال وقوع دارد یا خیر. روش تحقیق با ارزیابی نظری از بتن بدنه سدها آغاز می‌گردد و سپس با برداشت نمونه‌های بتن آزمایشهای مختلف پتروگرافی و تعیین انبساط بر روی آنها صورت می‌پذیرد. با این تحقیق روشن خواهد شد که اگر سنگدانه‌ها درحدی فعال بوده‌اند تا چه حد امکان پیشرفت فعل و انفعال و بروز ترکها اتفاق خواهد افتاد.

شناسایی، ارزیابی و خواص پوزولانهای ایران

پوزولانها مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی هستند که به صورت طبیعی و مصنوعی موجود و با آهک و یا سیمان پرتلند واکنش داده و خاصیت سیمانی پیدا می‌کنند. جایگزینی پوزولانها با سیمان سالهاست که مورد توجه دست‌اندرکاران کارهای بتنی قرار گرفته است و از ابعاد اقتصادی و نیز خواص جدیدی که بتن با کاربرد سیمان پوزولانی پیدا می‌کند، مصرف آن گسترش می‌یابد.

در این پروژه به شناسایی دو پوزولان طبیعی کشور در منطقه استان تهران و از توفهای سبز ناحیه البرز و منطقه آذربایجان از پومیس می‌پردازیم. با انجام آزمایشهای تشخیص فعالیتهای پوزولانی این دو پوزولان طبقه‌بندی می‌شوند. سپس با کاربرد آنها در بتن با نسبتهای مختلف خواص بتن‌های حاصله از نقطه‌نظر خواص مکانیکی نظیر مقاومتهای فشاری و کششی و مدول‌الاستیسیته و دوام بتن‌ها از نقطه‌نظرهای خوردگی سولفاتی، کلریدی، کربناتی و واکنش قلیایی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. با تعیین شناسنامه دقیق پوزولانها مصرف آنها را در کشور و به ویژه در بتن‌های حجیم سدها می‌توان گسترش داده و از جهات اقتصادی و نیز دوام بتن قدمهایی به جلو برداشت.

یکی از مهمترین فعالیتهای مرکز تحقیقات تکنولوژی و دوام بتن، انجام آزمایشهای دوام و مقاومت بتن می‌باشد.

دراین زمینه آزمایشهایی نظیر :

تعیین نفوذپذیری بتن و میزان نفوذ یون کلراید

تعیین اثر سولفات‌ها بر بتن

تعیین ضخامت پوشش محل آرماتورها و مقدار رطوبت دربتن

تعیین پتانسیل خوردگی آرماتورها و پدیده کربناتاسیون، به خصوص

برای شرایط آب و هوایی کشور و جهت تعیین تأثیر عوامل محیطی

بر بتن انجام می پذیرد

کنترل‌کیفی‌مصالح‌بتن‌جهت‌استفاده‌درپروژه‌هایبزرگ،مثل‌سدها،

مخازن،پل‌هاواسکله‌ها،ساختمان‌ها،برج‌هاو...ازدیگرفعالیت‌های مهم این مرکزمی‌باشد.دراین‌زمیـنه‌علاوه ‌بر آزمایشـات‌ معمـول‌ مصـالح آزمایش‌های ‌واکنش ‌قلیایی ‌سنگدانه‌ها (سرطان بتن) به ‌روشهای ‌تسریع شده و بلند مدت انجام می پذیرد.

از دیگر فعالیتهای ‌این مرکز،‌ آسیب شناسی و ارزیابی ‌سازه‌های ‌بتنی‌ به ‌منظور ‌تعمیرات ‌و جهت بـررسی مقاومت و مقاوم سازی آنها می‌باشد

بـرای‌ این‌ منـظور، آزمایشهای ‌نیـمه ‌مخرب ‌و غـیرمخـرب‌‌(NDT) شامل ‌مغزه‌گیری، چکش اشمیت، اولتراسونیک، پیوستگی بتن و... انجام می شود.

شناسایی‌ و ارزیابی ‌پوزولانهای ‌کشور و تحقیقات‌ در زمینه ‌سیمانهای‌جدید از جمله دیگر فعالینهای این مرکز می‌باشد، نظر به اینکه کاربرد پوزولانها در بهبود خواص بتن، تأثیر بسزایی دارد و همچنین این مصالح در بسیاری از نقاط کشور به وفور یافت می شود، می تواند جایگزین مناسبی برای بخشی از سیمان باشد و علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی و مصرف سیمان، باعث کنترل و رفع برخی مشکلات و نواقص کار با بتن سیمان پرتلندی ‌شود.

تبخیر بیش از نیمی از آب بتن ، سبب ایجاد لوله های موئین گشته و نفوذ مواد شیمیایی به داخل لوله های موئین باعث خوردگی آرماتورها و انبساط آنها تا 6 برابر حجم اولیه گشته و نهایتاً با ترک خوردن بتن نفوذپذیری بتن تشدی خواهد شد و عمر سازه به شدت افت خواهد نمود .

تنها راه نفوذناپذیر سازی بتن استفاده از مواد آب بند که قابلیت تشکیل کریستال در لوله هایموئین را داشته باشند ، می باشد .در این راستا شرکت های تولید کننده افزودنی بتن تحقیقات گسترده ای را ارئه داده اند و موادی با عنوان واترپروف یا مکمل بتن تولید گشته است .پیشنهاد می کنم شما از طریق این شرکت ها اقدام به کسب اطلاعات کنید و یا از شماره های قدیم مجله انجمن بتن کمک بگیرید در خصوص راه های پیشگیری نیز با توجه به سوابق کاری ام در شرکت تولید مواد افزودنی بتن می توانم مقاله مکمل بتن را که واکنش های شیکمیایی بتن با یون سولفات و کلر و ... را نشان می دهد برایتان پیوست کنم که توجیهات اقتصادی استفاده از این مواد هم در آن ذکر شده است اگر نیاز به اطلاعات دیگری هم داشتید برایم میل کنید.

ایران کشور پهناوریست با شرایط اقلیمی ویژه که در حال حاضر با روند رو به رشد طرح های عمرانی در بخشهای نفت و گاز، نیروگاهی ، سدسازی ، پتروشیمی و .... اهمیت افزایش طول عمر سازه ها و حفظ کیفیت آنها بسیار حائز اهمیت می باشد .

لذا در طی سال های گذشته فعالیتهای گسترده ای در سطح کشور در ارتباط با ارتقاءکیفیت سازه ها و مخصوصا بتن در برابر خوردگی و نفوذ یونهای مخرب شیمیایی صورت پذیرفته است . از جمله عوامل اصلی بروز خوردگی و نفوذپذیری بتن می توان به تبخیر حدود نیمی از آب اختلاط اشاره نمود که عامل ایجاد لوله های موئین زیادی در بتن خواهد شد و نهایتا آب و یونهای شیمیایی مخرب با مکانیزم اسمزی و طبق قانون لوله های موئین به داخل بتن نفوذ نموده و خوردگی و تخریب را آغاز می نمایند . ضمنا" از دیگر عوامل نفوذپذیری بتن می توان به کسری فیلر سنگدانه ها و استفاده از مصالح شکسته اشاره نمود . از مهمترین و تاثیر گذارترین مواردی که کارشناسان و متخصصین این رشته در بخش بتن روی آن سرمایه گذاری کرده اند ، مواد افزودنی بتن می باشد که بر اساس خواص و موارد کاربردشان در گروه های بزرگی با عناوین آب بند کننده ها ، ماستیک ها ، پوشش ها،رنگ ها و ........دسته بندی شده اند . با توجه به اقلیم خورنده ای که در مناطق جنوبی کشور ( سواحل خلیج فارس و دریای عمان ) و شرایط مشابه آن در مناطق شمالی کشور ( حاشیه دریای خزر ) و همچنین در مناطق کویری وجود دارد . استفاده ازمکمل بتن به منظور پیشگیری از خرابیهای زودرس و افزایش دوام سازه های بتن آرمه ، می تواند کمک شایانی در ارتقاء کیفیت بتن باشد . اکنون با توجه به آئین نامه استانداردهای اجرایی طرح های عمرانی ، موضوع ماده 32 قانون برنامه وبودجه و در چهارچوب نظام فنی و اجرایی طرح های عمرانی کشور ( مصوبه شماره 34525/ت 13898 ه ، مورخ 4/4/1375 هیات محترم وزیران ) که رعایت استانداردهای BS 1881و DIN1048 و 1202 ASTM C را الزامی نموده است و استفاده از مکمل بتن می تواند راهگشا باشد .

یکی از پرکاربردترین افزودنی های بتن که مطابق با تکنولوژی روز دنیا و نسل جدید افزودنی های بتن تولید و ارائه می گردد و بر اساس استانداردهای معتبر جهانی مورد تست و آزمایش قرار گرفته است ، محصول مکمل بتن یا A.C.P می باشد که بهبود نتایج کیفی و سوابق درخشان استفاده از این افزودنی بتن در پروژه های مختلف عمرانی تاکیدی برموفقیت آمیز بودن آزمایشات انجام شده می باشد .

لذا برای آشنایی بیشتر با این محصول به شرح مختصری از عملکرد شیمیایی و موارد کاربرد آن می پردازیم .

این گونه افزودنی بتن ترکیبی از مواد شیمیایی ذیل می باشد:

1- میکروسیلیس

2- نسل جدید فوق روانساز بتن ( فوق روان کننده بتن )

3-کریستال ساز بتن و پلیمرهای آب بند

4- کاتالیزور و سایر مواد فیلر

مکمل بتن به جهت سطح مقطع بسیار ریز اجزاء سازنده اش که عمده آن را sio2 تشکیل می دهد ، میل زیادی به انجام واکنش با هیدرواکسید کلسیم نا پایدار دارد (عامل نفوذ پذیری و تشدید قلیایی شدن بتن) که نهایتا"سیلیکات کلسیم بسیار سخت وغیرقابل انحلال تولید می نماید .

از خصوصیات بارز سیلیکات کلسیم می توان به مقاومت در برابر سولفات ها ، نیتراتها ، یون کلر و واکنش قلیایی مصالح سنگی اشاره نمود . از این رو در صورت عدم دسترسی به سیمان تیپ 5 می توان با استفاده از مکمل بتن وسیمان تیپ 2 خواص کیفی بتن و پایائی آن را ارتقاء بخشیم .

مکمل بتن به واسطه پلیمرهای اصلاح شده با طول زنجیره بلند و داشتن کاتالیزورهای لازم ، در هنگام ساخت طرح اختلاط با کاهش 10% از نسبت آب به سیمان علاوه بر بالا بردن اسلامپ و ساخت بتن خود تراز ، میل ترکیب Ca(oH)2 و sio2 را افزوده و سرعت می بخشد و پس از انجام هیدراتاسیون ، شاهد ترکیب بهتر مولکولهای نام برده می باشیم.

وجود کاتالیزور در مکمل بتن باعث تسریع و تکمیل واکنش این افزودنی با بتن خواهد شد و در مقایسه با طرح های اختلاطی که با میکرو سیلیس و مواد روانساز ساخته می شوند به دلیل برطرف شدن واکنش گر محدود ، حدود 15% بهبود می یابد. ضمنا این کاتالیزور باعث جلوگیری از به هدر رفتن و تکمیل واکنش sio2 افزوده شده به بتن می گردد لذا میزان مصرف مکمل بتن حدود 5/1% الی 2% کمتر از میزان مصرف میکروسیلیس در طرح های اختلاط قدیمی که با استفاده از میکروسیلیس و مواد روانساز ساخته می شدند ، خواهد بود .

ضمنا" از دیگر نواقص بتن می توان به انقباض ناشی از تبخیر آب و به وجود آمدن لوله های موئین پس از انجام واکنش هیدراتاسیون اشاره نمود که این مورد هم به واسطه وجود مواد شیمیائی پلیمری کریستال ساز در مکمل بتن رفع خواهد شد. این گونه مواد کریستال ساز با ساختار آزاد و بسیار ریز مولکولی در زمان ساخت بتن در کل مخلوط پراکنده شده و تمام خلل و فرج و لوله های موئین را مسدود می سازند . اما در طرح های اختلاطی که میکروسیلیس و مواد روانساز به صورت جداگانه به بتن اضافه می گردند به جهت نقصان پلیمرهای یاد شده انجام چنین واکنشی به هیچ وجه میسر نخواهد بود .

می دانیم نفوذپذیری رابطه مستقیمی با شدت کربناسیون دارد ، افزودنی مکمل بتن با توجه به توانایی بالایی که در ساخت کریستال و به واکنش رسانیدن sio2 موجود در میکروسیلیس دارد ، نقش بسزائی در کاهش نفوذپذیری داشته و با تشکیل دادن سیلیکات کلسیم و کاهش نسبتCa(oH)2 در بتن ، خطر سرطان بتن (A-A-R) را می کاهد .

جایگزینی مکمل بتن در طرح های اختلاط به جای میکروسیلیس و مواد روانساز علاوه بر بهبود کیفی بتن ساخته و تاثیرگزاری بسیار در پایائی آن باعث کاهش 5 الی 7درصد از قیمت تمام شده بتن خواهد شد. و با استفاده از یک افزودنی بتن در زمان ساخت طرح اختلاط خطر عدم کنترل دقیق کارگاهی و رعایت نسبت ها کاهش خواهد یافت.

شایان ذکر است مکمل بتن توسط انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران به سرپرستی جناب آقای دکتر شکرچی زاده و سایر مراکز پژوهشی و آزمایشگاههای مکانیک خاک کشور مکرارا" مورد آزمایش قرار گرفته است که نتایج آن در مقایسه با استانداردهای تدوین شده توسط سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور به منظور پذیرش بتن به شرح ذیل می باشد

براساس استاندارد اروپایی RILEM درصد خوردگی فولاد در بتن با توجه به مقاومت در برابر یون های مخرب نظیر کلر، سولفات و ...با روش الکتریکی به شرح ذیل می باشد:

درصد خوردگی فولاد مقاومت در برابر یون کلر با روش الکتریکی(اهم سانتیمتر)

خیلی زیاد 5 >

زیاد 10 - 5

نسبتا"کم 20 - 10

کم 20<
 

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

www.clinicbeton.ir

برچسب‌ها: افزودنی بتن, بیماری مهلک سرطان بتن, سازه های بتنی, کاهش خطر سرطان بتن, کلینیک فنی و تخصصی بتن