مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و قطعات جانبی بتن _ ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن

Produce & Repconsultant, producer of concrete products providing engineering and technical services
علل و مکانیزم خرابی سازه­های بتنی در محیط دریایی بنادر

تاریخچه بتن در محیط دریایی حاکی از آن است که در مقابل آب دریا به عنوان یکی از خورنده­ترین محیط­های طبیعی، بتن از نظر دوام در معرض مشکلات جدی قرار دارد. از سوی دیگر بتن با سیمان پرتلند در حال حاضر گسترده­ترین کاربرد را در بین مصالح ساخته شده توسط بشر دارد. اگر بخواهیم از روی تمایلات و علائق جهانی قضاوت کنیم به نظر می­رسد که آینده بتن از این هم روشن­تر باشد. دلیل این امر آن است که بتن بیشترین خواص مطلوب مهندسی را با هزینه کم برآورده می­سازد و در عین حال از نظر صرفه­جویی در مصرف انرژی و ملاحظات زیست محیطی سودمندی­هایی را دارد. گستردگی استفاده از بتن به عنوان مصالح سازه­ای اصلی در سازه­های واقع در محیط دریایی نیز مؤید واقعیت فوق است. البته علیرغم خورندگی شدید آب دریا، در مقایسه با سایر مصالح سازه­ای، بتن با کیفیت مطلوب مجموعاً عملکرد رضایت بخشی را در آب دریا از خود نشان می­دهد. با این حال گزارشات انتشار یافته در این زمینه شامل نمونه­های بیشتری از بتن­های مسلح و غیرمسلح که آسیب دیدگی جدی در محیط دریایی از خود نشان داده­اند، می­باشد.

 

فصل اول

 

تاریخچه بتن در محیط دریایی

 

عموماً تصور بر این است که بتن یکی از مصالح بسیار بادوام است. ولی تاریخچه بتن در محیط دریایی حاکی از آن است که در مقابل آب دریا به عنوان یکی از خورنده­ترین محیط­های طبیعی در جهان، بتن از نقطه­نظر دوام در معرض مشکلات جدی قرار دارد. بسیاری از سازه­های بدور از دریا در اروپا که توسط رومی­ها با استفاده از سیمان پوزولان- آهک ساخته شده­اند، طی دو هزار سال گذشته در مقابل عوامل محیطی مقاوم بوده­اند. از طرف دیگر تعداد اندکی از سازه­های تاریخی در کنار ساحل دریا واقع شده­اند لذا در مورد سازه­های قدیمی متعدد که در اثر نیروهای مخرب در اقیانوس­ها کاملاً ویران شده­اند، اطلاعات کاملی در دست نداریم. در مکتوبات مربوط به بتن، درخصوص دوام بتن در محیط دریایی حداکثر گزارشاتی دویست ساله وجود دارد. در سال 1756 جان اسمیتون یک مهندس انگلیسی که بر اساس گزارشات، اولین شخصی است که خود را مهندس سیویل نامیده، مأموریت ساخت یک فانوس دریایی بر روی ادیتسون راک واقع در دهانه غربی کانال انگلیس را به عهده گرفت. به لحاظ شدت عمل موج و حمله شیمیایی توسط آب دریا، نیاز به سیمانی مقاومتر و بادوام­تر از مخلوط­های سنتی شامل آهک مرده و پوزولان که زمان رومی­ها تا آن تاریخ در اروپا رایج بود، احساس گردید. سیمان سنتی برای تهیه ملات مقاوم در مقابل آب از دو قسمت آهک مرده مخلوط شده با یک قسمت پوزولان زئولیتی تشکیل می­شد که پس از کوبیده شدن با هم، طی ترکیب با آب ملات ساخته می­شد. از آنجا که اسمیتون به سیمان مورد نظر با مقاومت مناسب در مقابل آب دریا دست نیافت، با چندین نمونه آهک از منابع مختلف آزمایشاتی انجام داد. وی نتیجه گرفت که آهک مناسب برای ساخت بهترین ملات، از تکلیس سنگ آهک هیدرولیکی به عنوان پیش زمینه شکل گیری سیمان پرتلند به همین زمان برمی­گردد. به همین خاط فانوس دریایی ادیتسون نقطه تحول مهمی در تاریخ توسعه سیمان پرتلند به علاوه حمل و نقل دریایی است. این فانوس دریایی تا زمان بروز گسیختگی در پی آن حدود 120 سال عمر داشته است. در سال 1818 مطالعات ال جی ویکات در فرانسه بر روی آهک هیدرولیکی منجر به تولید آهک هیدرولیکی ترکیبی با استفاده تکیس مخلوطی مصنوعی از سنگ آهک با درجه خلوص بالا و رس گردید. این تفکیک مقدمه تکنولوژی جدید سیمان پرتلند گردید که در سال 1824 توسط جوزف آسپدین بنّای انگلیسی به ثبت رسیده. در نتیجه در سازه­های بندری و ساحلی، مصالح ساختمانی سنتی مانند چوب و سنگ طبیعی به تدریج جاری خود را به بتن سیمان پرتلند داد که به عنوان مصالحی با فرم پذیری بیشتر و کارپذیری سهل­تر شناخته می­شد.

ظهور بتن مسلح در پایان قرن نوزدهم محرک واقعی برای گسترش سریع سازه­های دریایی در سراسر جهان را فراهم آورد و این امر باعث رشد بیشتر صنعت سیمان و بتن نیز گردید. البته در توسعه صنعت سیمان و بتن و صنعت دریایی در قرن نوزدهم ملت­های اروپایی بویژه انگلیسی­ها و فرانسوی­ها نقش هدایت کننده داشتند، زیرا برای گسترش انقلاب صنعتی در داخل و خارج، اقیانوس نوردی یکی از ضروریات اساسی بود.

با توجه به اطلاعات بیشتر و دقیق­تر در خصوص دوام بتن که بویژه طی دو دهه اخیر در استانداردهای مختلف وارد شده است، می­توان انتظار داشت که سازه­های بتنی مسلح ساخته شده از دهه 1980 به بعد عملکرد رضایت­بخشی از نقطه نظر دوام بتن داشته باشند.

 

فصل دوم

 

سازه­های دریایی و شرایط خاص محیطی بنادر

 

- طبقه­بندی سازه­های دریایی

اصطلاح «سازه­های دریایی» معمولاً به لنگرگاه­های ساحلی، موج شکن­ها و سدهای آبگیری، حوضچه­های تعمیراتی خشک و باراندازها (اسکله­ها)، پایانه­های باربری، سرسره­های شناور ساحلی و سکوهای حفاری اطلاق می­شود. چنین توصیفی از سازه­های دریایی با توجه به عملکرد آنها شکل گرفته است. بر این اساس انواع وسیع سازه­های دریایی را می­توان به پنج گروه عمومی دسته­بندی کرد :

  1. سکوهای متکی به شمع
  2. تیغه­های انعطاف پذیر
  3. سازه­های وزنی
  4. سدهای توده­ای یا قلوه سنگی
  5. سازه­های شناور

هر یک از گروه­های مذکور شامل چندین نوع سازه با تفاوت­های اساسی در نحوه تحمل بارهای اصلی می­شوند. از طرف دیگر برای هر کدام از این انواع سازه­ها روش­های مختلف اجرایی وجود دارند، مانند بتن درجا، پیش ساخته، جعبه­ای (سلولی) و پیش تنیده که دسته­بندی دیگری را ایجاب می­کند.

طبقه­بندی پیشنهادی فوق فقط انواع سازه­های اساسی را شامل می­شود. سازه­های ترکیبی مختلف نیز وجود دارند، مانند دیوارهای مهار شده صلب، سازه­های ساندویچی بتن- فولادی و غیره.

 

بتن در محیط دریایی

از میان سه نوع مصالح اصلی سازه­ای یعنی فولاد، بتن و چوب، بتن مسلح رایج­ترین مصالح مورد استفاده در سازه­های دریایی است. بتن با سیمان پرتلند حدود یکصدسال پیش ابداع شده و یکی از وسیع­ترین مصالح صنعتی مورد استفاده در جهان گردیده است. دلایل متعددی برای این امر وجود دارد، از جمله مقاومت عالی بتن در مقابل آب، سهولت فرم­پذیری بتن در اشکال و اندازه­گیری مختلف، ارزان­تر بودن و سهولت دسترسی به مصالح تشکیل دهنده آن تقریباً در هر نقطه از جهان. همچنین در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی، بتن در مقابل نفوذ آب شور بهترین مقاومت را از خود نشان داده است. تعداد وسیعی از اسکله­ها، حوضچه­های تعمیراتی، تیرها و پایه­های پل، موج­شکن­ها و تونل­های زیردریایی، گواه روشنی از پذیرش عمومی بتن به عنوان مصالح ساخت مناسب برای سازه­هایی است که در معرض محیط دریایی قرار دارند. به ویژه در چند دهه گذشته، کاربرد بتن به عنوان مصالح سازه­ای اصلی در بسیاری از پروژه­های دریایی به صورت قابل ملاحظه گسترش یافته است به گونه­ای که برخی بر این عقیده هستند که قرن بیست و یکم قرن بتن در اقیانوس­ها خواهد بود.

 

 

 

محیط دریایی

آب دریاهای سراسر جهان شباهت­ها و تفاوت­هایی با هم دارند که باید تا قبل از ساخت سازه­های بتنی طراحی شده برای صدها سال، به وضوح مطالعه و بررسی شده باشد. در این قسمت بخشی از ویژگی­های عمومی فیزیکی- شیمیایی محیط دریایی که از نقطه نظر دوام بتن دارای اهمیت هستند را مورد بحث قرار می­دهیم.

 

مواد آلی دریایی

جانوران دریایی شامل نرم­تنان غالباً روی سطح بتن متخلل که قلیاییت آن توسط شسته شدن کاهش قابل توجهی یافته، پیدا می­شوند. از آنجا که رشد این جانوران از عواملی چون حرارت، اکسیژن، میزان PH ، جریان دریایی و شرایط نور تأثیر می­پذیرند، عموماً به عمق حدود 20 متر از سطح دریا محدود می­شوند و در آب و هوای سرد مسئله­ساز نیستند.

 

درجه حرارت

دمای سطح آب دریا از کمترین مقدار C2- (نقطه یخ زدگی آب دریا) در مناطق سرد تا بالاترین مقدار حدود C30 در مناطق گرمسیر تغییر می­کند. وقتی دمای سطح زیاد باشد، افت سریع دما در عمق مشاهده می­شود تا آنجا که دما به یک حالت یکنواخت حدود C2 تا 5 در اعماق 100 تا 1000 متری می­رسد.

درجه حرارت آب دریا علاوه بر تأثیر بر روی رشد مواد آلی دریایی تعیین کننده میزان و سرعت واکنش­های شیمیایی و الکتروشیمیایی در بتن می­باشد. برای سازه­های بتنی واقع در آب و هوای گرم، حرارت ممکن است به عنوان یک عامل تشدید کننده عمل کند، زیرا گرما یک منبع محرک انرژی است که هم آغاز حمله و هم پیشرفت آن را در جریان مکانیزم خرابی­ها شتاب می­بخشد. قانون عمومی حاکم بر رابطه متقابل گرما و میزان واکنش­های شیمیایی بیان می­دارد که به ازاء افزایش حرارت به مقدار ده درجه سانتیگراد میزان واکنش­های شیمیایی دو برابر می­گردد. در آب و هوای گرمسیری درجه حرارت روزانه هوا غالباً C40 می­رسد و در نواحی نیمه محدود، مانند خلیج فارس، دمای هوا ممکن است به C50 هم برسد. تحت چنین شرایطی، میزان تبخیر بالا بوده و منجر به رطوبت زیاد می­گردد.

 

فشار هیدرواستاتیکی

فشار هیدرواستاتیکی به عنوان یک نیروی مؤثر برای راندن آب دریا از میان ماده نفوذپذیر عمل می­نماید. در بتن­های خیلی متخلخل عمل مویینگی در اثر فشار هیدرواستاتیکی افزایش یافته، می­تواند باعث انتقال آب شور به بخش­های خارج از آب غیرغوطه­ور شود، که در آن­ها سرعت تبخیر سطحی باعث ایجاد فشارهای نمک کریستاله شده می­گردد. فشار هیدرواستاتیکی کامل می­تواند حتی در یک سوراخ نسبتاً کوچک مانند یک مجرای باز پیش تنیدگی یا حفره بجا مانده از برداشتن یک میله بالا رونده قالب لغزان اعمال گردد.

قابل ذکر است اثر جزر و مد، اثر امواج طوفان، اثر مه و رطوبت هوا و اثر ضربه و سایش یخ نیز از عوامل تأثیرگذار بروی سازه­های دریایی می­باشند.

 

 

 

 

 

نتیجه­گیری و نکات قابل توجه

محیط­های دریایی عموماً محیط­های خشن برای مصالح معمولی منجمله بتن مسلح
می­باشند. آب دریا عموماً دارای یونها و گازهای خورنده و جایگاه موجوداتی دریایی است که برای مطالح ساختمانی مضر می­باشند. فشارهای هیدرواستاتیکی و تغییرات بالای دما که اغلب در نواحی ساحلی و محلی سازه­های دریایی وجود دارند، قادر به سرعت بخشیدن به تخریب مصالح ساختمانی می­باشند. طوفان­ها و بادهای شدید که موج­های بزرگ را ایجاد کرده­اند، گاه سازه­های بسیار محکم را دچار شکست کرده­اند. در قطب شمال و جنوب نیز قطعات یخ و یخچال­ها مشکلات زیادی برای سازه­های بتنی ایجاد نموده­اند. بنابراین محیط خشن و بسیار پیچیده اقیانوس­ها، موقعیت ویژه­ای را برای تلاش جدی مهندسین به منظور غلبه بر این مشکلات به وجود آورده است.

 

 

 

 

فصل سوم

 

علل و مکانیزم خرابی سازه­های بتنی در محیط دریایی بنادر

 

در شرایط واقعی کارگاه، مشاهده شده که سازه­های بتنی بیشتر در اثر ترکیب تنش­های ناشی از سیکل­های گرم و سرد شدن، تر و خشک شدن، یخ زدن و آب شدن و خوردگی میلگردهای فولادی تخریب می­شوند. در سازه­های بتن مسلح، پدیده الکتروشیمیایی خوردگی میلگردها تقریباً همیشه با ترک خوردگی و فرو ریختن پوش بتنی همراه
می­باشد.

علت­های اساسی برخی از پدیده­های مضر که فوقاً اشاره شد، به ترتیب اهمیت در ارتباط با دوام بتن در سازه­های دریایی بطور مختصر در این فصل مورد بررسی قرار می­گیرد. درک علت­های خرابی زمینه منطقی برای کنترل آنها را فراهم آورده، مبنای توصیه­های رایج برای بتن با دوام در محیط دریایی می­شود.

 

خوردگی میلگردهای فولادی

خوردگی فولاد در بتن یک روند الکتروشیمیایی است که در آن پیل­های خوردگی عموماً به علت اختلاف بین غلظت یون­ها و گازهای موجود در مجاورت فلز تشکیل می­گردد. معمولاً میلگرد فولادی دارای یک فیلم نازک Feo.OH روی سطح خود می­باشد، که فولاد را در مقابل خوردگی مقاوم می­سازد. این محافظ در محیط قلیایی سیمان پرتلند هیدراته شده پایدار است، ولی هم با افت میزان قلیاییت محیط پیرامونی به PH کمتر از 11 و هم با حضور یون­های کلرید آسیب می­بیند. در بتن نفوذپذیر پدیده کربناتاسیون نیز غالباً عاملی جهت کاهش PH می­باشد. بتن در سازه­های دریایی جدید اساساً نفوذپذیر است و بنابراین کربناتاسیون خمیر سیمان به ندرت در این امر دخالت می­کند. از آنجا که آب دریا دارای غلظت بالایی از یون­های کلرید است، بنابراین یک علت عمومی از بین رفتن محافظ موضعی میلگردهای فولادی نفوذ یون­های کلرید به سطح فولاد است. وقتی محافظ فولاد در بخش­های از آن یا به طور کامل شکسته شد، پتانسیل الکتروشیمیایی بطور موضعی بیشترین بار منفی را می­یابد.

علاوه بر انهدام لایه محافظ دو شرط دیگر نیز باید به طور همزمان تحقق یابند تا خوردگی به میزان قابل ملاحظه­ای اتفاق بیفتاد. شرط اول دسترسی مداوم به اکسیژن و آب و شرط دوم هدایت الکتریکی بتن می­باشد. به دنبال عمل اکسیداسیون آهن، تبدیل آهن فلزی به زنگ ممکن است با افزایش قابل توجه در حجم (به برزگی 600 درصد) همراه شود و این افزایش حجم می­تواند عامل اساسی انبساط و ترک خوردگی بتن باشد.

 

کنترل عوامل مؤثر برخوردگی میلگردهای فولادی

با ملاحظه مکانیزم ایجاد انبساط و ترک خوردگی بتن ناشی از خوردگی میلگردهای فولادی همچنانکه تشریح شد، آشکار می­شود که میزان کلرید موجود در بتن، حضور اکسیژن و رطوبت در سطح فولاد و مقاومت الکتریکی بتن عوامل مهم کنترل پدیده خوردگی هستند. در شرایط واقعی، به نظر می­رسد که نفوذ کلریدها به درون بتن سخت شده در اثر نفوذپذیری آسانتر از روند بسیار کند انتشار در خمیر سیمان اشباع صورت می­گیرد. براساس تجربیات آزمایشگاهی یا کوتاه مدت کارگاهی، اختلاف در انواع سیمان به عنوان یک راه­حل ممکن در مقابل مسئله خوردگی نیز مطرح شده است.

نتیجه­ای که از وجود غلظت­های بالای یون­های کلرید و سدیم در آب دریا گرفته می­شود این است که این یون­ها در طبیعت به سختی تشکیل کمپلکس (ترکیب) می­دهند و نمی­توان آنها را به مدت زیادی در محیط آبی به صورت ترکیبات غیرمحلول نگه داشت.

در نتیجه مخلوط بتن با کیفیت بالا (نفوذ پذیری کم) و بتن ریزی خوب (تراکم و عمل آوری صحیح، ضخامت پوشش بتنی کافی) بهترین محافظ در مقابل نفوذ کلرید به درون بتن در محیط دریایی می­باشد. اما اگر به هر علت غلظت کلرید در سطح میلگرد فولادی از یک مقدار معین تجاوز نماید لایه محافظ فولاد آسیب می­بیند، سپس حضور اکسیژن محلول در سطح فولاد و مقاومت الکتریکی بتن عوامل کنترل کننده وضعیتی است که در ان خوردگی اتفاق خواهد افتاد.

 

عمل یخبندان

در مناطق سردسیر، یخبندان عامل مهمی در ترک خوردن و تخریب بتن محافظت نشده می­باشد (به عنوان مثال بتن بدون مواد حباب هوازا). در بسیاری از نواحی ساحلی درجه حرارت هوا به میزان قابل ملاحظه­ای پایین­تر از درجه حرارت یخ زدن آب می­باشد. اما، وجود جریان­های هوای گرم از یخ زدن آب دریا در زیر لایه سطحی جلوگیری می­کند. فرآیند جزر و مد که دوبار در روز صورت می­گیرد بتن ناحیه پاشیده شده آب دریا را در معرض دو سیکل یخ زدن و آب شدن قرار می­دهد، که در بسیاری از مناطق این پدیده بیش از دویست سیکل در سال می­گردد. بنابراین بدیهی است که بخش عمده تخریب سازه در اثر عمل یخبندان، در ناحیه فوقانی پاشیده شدن آب دریا که در معرض بیشترین تعداد سیکل­های یخ زدن و آب شدن قرار دارد، صورت می­گیرد.

زمانی که آب در منافذ مویینه یخ می­زند، افزایش حجم در اثر یخ زدن آب باعث باز شدن منافذ می­باشد که این افزایش باید معادل 9% حجم آب منجمد باشد و یا اینکه آب مازاد تحت فشار از محدوده­های اطراف نمونه خارج خواهد شد. در حین این فرآیند، فشار هیدرولیکی تولید گردیده و مقدار این فشار بستگی به فاصله تا «محدوده خروج» نفوذپذیری مواد حد واسط، و سرعت تشکیل شدن یخ دارد. تجربه نشان می­دهد که فشارهای مخرب در نمونه اشباع خمیر تشکیل خواهد شد، مگر آنکه فاصله منافذ موئینه در خمیر سیمان حداکثر 3 یا 4 هزارم اینچ از محدوده خروج بیشتر نباشد. با بکارگیری مواد افزودنی مناسب جهت ایجاد حباب هوا، چنین محدوده­های مناسب از نظر فواصل منافذ، حاصل می­گردد.

نتایج تحقیقات اخیر برروی بتن در معرض آب سرد در ناحیه جزر و مد نشان می­دهد که شوک­های حرارتی ناشی از سیکل­های تر و خشک شدن و یخ زدن و آب شدن ایجاد ترک­های میکروسکوپی در بتن کرده و با افزایش درجه اشباع آن، سطح بتن از بین می­رود و بدین ترتیب نفوذپذیری بتن افزایش یافته، همچنین در مقابل حملات مختلف فیزیکی- شیمیایی آسیب پذیرتر می­گردد.

 

حملات مواد شیمیایی

سطح بتن اولین خط دفاعی در برابر آب دریا می­باشد. با دستیابی به پیوسته بتنی با کیفیت بالا و یا غیرقابل نفوذ، می­توان حمله شیمیایی آب دریا را به سطح محدود نمود. بنا به دلایل ذکر شده در مباحث قبلی، اگر بتونی نفوذپذیر باشد و نفوذ آب دریا در آن انجام شود، زمینه لازم برای انجام گرفتن واکنش­های آسیب رسان بین آب دریا و مواد تشکیل دهنده خمیر سیمان پرتلند هیدراته شده آماده می­گردد. یادآوری می­گردد که مقدمات تجزیه مواد سیمانی تشکیل دهنده بتن فراهم می­باشد، زیرا خمیر سیمان پرتلند هیدراته شده قلیایی است در حالی که آب دریا حاوی یون­های اسیدی بوده، دارای PH نزدیک به خنثی می­باشد.

 

فشار حاصل از تبلور نمک­ها

در مواد متخلخل، فشار حاصل از تبلور نمک­ها در محلول­های اشباع ایجاد تنش­هایی می­نماید که ممکن است باعث ترک خوردگی و پوک شدگی گردند. چنین حالتی در پوشش دیواره تونل­ها و قطعات یا دیواره­های بتنی نفوذپدیر رخ می­دهد، خصوصاً زمانی که یک وجه عنصر سازه­ای در معرض آب حاوی نمک (آب دریا) و وجوه دیگر در معرض هوای گرم (به عنوان مثال پدیده تبخیر) قرار می­گیرد. به طور کلی هر چه درجه فوق اشباع بالاتر باشد، فشار کریستاله شدن نیز بیشتر خواهد بود. حتی برای درجه فوق اشباع پایین مانند 2، بلوری شدن کلرید سدیم می­تواند فشاری معادل 600 اتمسفر اعمال نماید. در این حالت تنش حاصل به حدی خواهد بود که اغلب سنگ­ها را می­شکند.

آب حاوی نمک قادر است از طریق خاصیت موئینه داخل بتن نفوذ نماید و بدین ترتیب در محدوده تبخیر کریستاله شدن نمک باعث تخریب بتن می­گردد، که این تخریب مشابه خرابی ناشی از عمل یخبندان است. در نتیجه محدوده پاشیده شدن آب دریا تخریب بتن تا حدی در اثر فشار حاصل از تبلور نمک است. در بخش­هایی از قطعات افقی بتنی که آب به صورت چاله راکد بماند، امکان بروز آسیب دیدگی ناشی از تبلور نمک وجود دارد. در مواردی که سیکل­های متعدد تبلور نمک رخ دهد، تخریب و کنده شدن بتن از نوع «سوته پیاز» صورت می­گیرد که این پدیده به نام حلقه­های لیزگنگ نیز معروف است.

کیفیت سطحی بتن نقش مهمی در تعیین سرعت رسوب گذاری نمک بر سطح سازه بتنی واقع در محیط دریایی ایفا می­نماید. بنابراین، در بتن ریزی مناسب، دستیابی به سطح صاف و غیرقابل نفوذ در درجه­ی اول اهمیت می­باشد. این مسئله خصوصاً در مورد مخلوط­های بتن حاوی میکروسیلیس حائز اهمیت است، زیرا این مخلوط­ها چسبیده­اند و پرداخت سطح آنها مشکل می­باشد.

 

نتیجه کلی :

با توجه به بررسی علل متداول تخریب بتن در آب دریا، به نظر می­رسد که مکانیسم یکسانی در بسیاری از پدیده­های مخرب دخیل می­باشد. به عنوان مثال، در عمل یخبندان حمله سولفات، واکنش قلیایی- سنگدانه­ها، و یا خوردگی میلگردهای فولادی، برخی محققان بر این باورند که انبساط­ها مربوط به ایجاد فشارهای هیدرولیکی است. در حقیقت، در تمامی این موارد «درجه اشباع آب ریختن» که به نفوذپذیری وابسته است. نقش مهمی را ایفا می­نماید. تحقیقات انجام شده نشان می­دهد که تنش­های حرارتی ایجاد شده در اثر سرد شدن نامناسب محصولات عمل آوری شده در بخار، یکی از عوامل ایجاد ترک­های میکروسکوپی است و این پدیده عامل اصلی تشدید نفوذپذیری بتن در سازه می­باشد. لازم است انتخاب مصالح تشکیل دهنده، نسبت­های اختلاط و عملیات اجرایی بتن با دقت فراوانی انجام شود تا زمانی که سازه در معرض درجه حرارت­های شدید قرار می­گیرد ترک­های میکروسکوپی کاهش یابند.

 

 

فصل چهارم

 

مواد و مصالح مناسب و طرح اختلاط بتن با دوام در محیط دریایی

 

با توجه به عملکرد بتن در محیط­های دریایی و مرور دلایل اصلی خرابی­های بتن طی فصول گذشته واضح است که نفوذپذیری بتن مهمترین عامل تعیین کننده دوام طولانی مدت می­باشد. بنابراین، برای احداث هر سازه جدید نه تنها انتخاب مصالح و نسبت­های آنها برای مخلوط بتن که باعث تولید محصولی با نفوذپذیری کم شود حائز اهمیت است، بلکه می­بایستی آبندی سازه در طول عمر مفید در حد لازم رعایت گردد. به طور خلاصه، دقت کافی برای سه مورد ذیل در احداث سازه­های بتنی باید در نظر گرفته شوند:

  • انتخاب مصالح تشکیل دهنده بتن و نسبت­های اختلاط
  • عملیات اجرای صحیح بتن
  • جلوگیری از عریض شدن ترک­های ریز موجود در بتن به هنگام بهره­برداری

تکنولوژی ساخت بتن با مقاومت زیاد و نفوذپذیری بسیار کم مدتهاست که بوجود آمده است و در روش­های اجرایی و آیین­نامه­های فنی بیان شده است. با این حال هنوز خیلی زود است که قضاوت قاطعی در مورد این روش­ها صورت گیرد، اگر چه نتایج حاصل رضایت بخشی می­باشند. برای مثال هیچگونه گزارشی از خرابی در مورد دوام بتن­های با مقاومت زیاد و نفوذپذیری کم که در سازه سکوهای بتنی دریای شمال استفاده شده­اند، گزارش نشده است، این در حالی است که عمر بعضی از آنها به 20 سال هم می­رسد. از سوی دیگر، علائم خرابی در بتن پل راه بین عربستان و بحرین، در بحرین پس از 15 سال از زمان ساخت، گزارش شده است.

 

طرح اختلاط بتن با دوام (توانمند)

در روش­های مختلف طرح اختلاط بتن، هدف تعیین نسبت­های اختلاط مناسب و ضمناً اقتصادی مصالح تشکیل دهنده بتن می­باشد تا بتوان با ساخت اولین مخلوط به خواسته­های طرح و نیز براساس حداقل هزینه نزدیک گردد. با توجه به تغییرات قابل ملاحظه در کیفیت سنگدانه­ها، سیمان، مواد پوزولانی یا مکمل سیمان و مواد افزودنی، ارائه طرح اختلاط براساس توسعه تئوریک بسیار مشکل بوده و اغلب این روش­ها براساس تجربه و کارهای آزمایشی استوار شده­اند. استانداردهای متفاوت مصالح و ضوابط مختلف پذیرش نیز به این مشکلات می­افزاید. البته مزیت این امر، دسترسی به بتن­هایی با خواص تقریباً یکسان ولیکن با روش­های مختلف می­باشد. به هر حال با توجه به آزمون و خطا بودن اکثر روش­های طرح اختلاط، باید پذیرفت که انجام یک طرح و طراحی نسبت­های مصالح می­تواند به عنوان شروع کار تلقی گردد و با آزمون­های مختلف این نسبت­ها را اصلاح نمود.

روش­ها مختلف طرح اختلاط موجود برای بتن­های معمولی و متداول که تنها با سیمان و سنگدانه و آب، ساخته می­شوند کاربرد داشته و نتایج قابل قبولی نیز بدست داده است. اما امروز با توجه به ساخت بتن­ها با خواص مختلف و در نظرگیری دوام و شرایط محیطی که بتن در آن قرار می­گیرد و به دلایل دیگری که اشاره می­گردد، این روش­ها قابل قبول نبوده و می­بایست اصلاح گردند. از تغییرات عمده در مخلوط­های بتنی، کاربرد نسبت­های کم آب به سیمان در مخلوط­هاست که با کمک مواد فوق روان کننده کارایی بتن تأمین گشته و مقاومت بالایی حاصل می­گردد. مصرف مواد پوزولانی و مکمل سیمان نظیر خاکستر بادی، دوده سیلیس، پوزولان­های طبیعی و مواد سیمانی نظیر سرباره­ها در بتن­های جدید از دیگر تغییرات در طراحی مخلوط­های بتنی است. امروزه می­توان با انجام آزمایش­های مخلوط­های مختلف و با استفاده از برنامه­های کامپیوتری تا حدودی از کارهای تکراری و طولانی مدت کاست.

 

 

 

انتخاب مصالح تشکیل دهنده بتن

تا اواسط قرن حاضر، مخلوط­های بتنی عموماً از 4 جزء تشکیل می­شدند : سیمان، آب، سنگدانه­های ریز و سنگدانه­های درشت. ولی اغلب بتن­های تولید شده امروزی محصولی چند جزئی شامل یک یا چند ماده افزودنی علاوه بر جزء اصلی می­باشند. از سوی دیگر برای هر جزء معمولاً تولید کنند. انتخاب­های متعددی دارد که بروی هزینه محصول نهایی و رفتار آن در حالت بهره­برداری مؤثر می­باشد. بنابراین، قبل از بحث در مورد نسبت­های اختلاط، آگاهی از انتخاب­های قابل دسترس در مورد سیمان­ها، مصالح سنگی و مواد افزودنی سودمند خواهد بود. معمولاً انتخاب مصالح یک هنر است. ارزیابی آیین­نامه­های فنی و روش­های پیشنهادی فعلی گام نخست به سوی شناخت و آگاهی از این هنر می­باشد. در یک مخلوط چند جزئی، اثرات اندر کنش مواد به سهولت قابل پیش بینی نیست. استفاده از نتایج مخلوط­های آزمایشی در آزمایشگاه و محیط کارگاه برای دستیابی به راه­حل­های بهینه ضروری به نظر می­رسد. «با توجه به اینکه بحث طرح اختلاط، بحثی تخصصی و بسیار طولانی همراه با جدول­های متعدد می­باشد از پرداختن بیشتر به این موضوع خودداری می­کنم.»

 

                                               

 

 

 

 

                                                فصل پنجم

 

روش­های اجرای مناسب جهت ساختن بتن با دوام

در محیط دریایی

 

کلیات

برای احداث سازه­های بتنی با دوام، انتخاب مناسب مصالح و نسبت­های اختلاط تنها گام اول است. توجه کافی نیز باید به تولید بتن و روش­های اجرایی نمود. آگاهی رو به رشد در صنعت ساختمان سازی با بتن، چنین نشان می­دهد که سنین جوانی بتن (سنین اولیه بعد از تولد) نقش مهمی در تعیین عمر مفید دارد. در حرفه پزشکی کاملاً مشخص است که برای دستیابی به هدف سلامتی یک انسان، کودک تازه متولد شده در حین گذراندن سنین اولیه خود به مراقبت­های بخصوصی دارد. چیزی شبیه همین موضوع باید در مورد بتن اعمال گردد، اگر چه تعریف دقیق و واضحی از اینکه سنین اولیه چقدر باشد، درست نیست. بتن شناسان بر این باورند که نقایص اکتسابی بتن تازه ناشی از افت کارایی قبل و بعد از بتن­ریزی، جدایی دانه­ها و آب انداختگی در حین گیرش و سخت شدن اولیه، و نرخ غیرمعمول و آهسته سخت شوندگی (دستیابی به مقاومت) باعث خرابی و آسیب همیشگی بتن شده و عمر مفید آن را کاهش می­دهد. در مورد بتن، معمولاً سنین اولیه به 24 ساعت اول پس از تولید و ساخت بتن اطلاق می­گردد.

 

 

ساخت و حمل بتن

آب و مواد افزودنی مایع را می­توان به صورت حجمی و یا وزنی به مخلوط اضافه کرد ولی برای اجزاء جامد مخلوط بتن، سنجش وزنی دقیق­تر است. امروزه اغلب بتن­های تولیدی، با دستگاه­های ساخت بتن آماده که بصورت اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک هستند، کنترل و عرضه می­شوند. در برخی از کشورها اغلب از تراک مسیر به جای مخلوط کننده­های مرکزی استفاده می­شود، زیرا در حالت اول سه مرحله عملیاتی ساخت، مخلوط کردن و حمل بتن به محل کارگاه، به یک مرحله عملیاتی تبدیل شده و با یک دستگاه انجام می­پذیرد.

مراحل مخلوط کردن و ترتیب تغذیه مخلوط بر خواص محصول نهایی تأثیر قابل ملاحظه­ای دارد. مخلوط­های همگن با مشخصه­های مقاومتی بهتر، هنگامی حاصل می­شوند که سیمان و میکروسیلیس یا مواد پوزولانی دیگر، در ابتدا بواسطه مخلوط کردن با سرعت بالا و یکنواخت توزیع گردند و آب و فوق روان کننده مخلوط اضافه شوند. سپس سنگدانه­ها در مرحله بعدی اضافه شوند. همچنین از آنجایی که بتن با اسلامپ بالا تمایل به آفت اسلامپ نسبتاً بیشتری به هنگام حمل دارد، توصیه می­شود که قسمتی از آب مخلوط و حدود یک سوم میزان لازم ماده فوق روان کننده، نگهداشته شده و در محل کارگاه و قبل از بتن­ریزی اضافه شوند.

حمل بتن به کارگاه باید تا حد امکان با سرعت بیشتری انجام شود تا آفت روانی که باعث دشواری عملیات بعدی مانند ریختن، تراکم و پرداختن بتن است، حداقل گردد.

بسته به نوع و محدوده کار، انواع مختلف وسایل برای حمل بتن به کارگاه در دسترس می­باشد. برای انتخاب دستگاه، علاوه بر هزینه، هدف اولیه اطمینان از این امر است که در مخلوط بتن به هنگام حمل، جدا شدن دانه­ها روی نمی­دهد. برای مثال، در مورد کامیون­های حمل بتن آماده، مخلوط شدن پیوسته جهت ساخت کامل بتن باید تضمین گردد. این بدان معنی است که تیغه­های تراک میکسر به طور منظم باید مورد بازبینی از لحاظ پارگی و خرابی فزاینده قرار گیرد تا از ساخت بتن با دانه­های جداشدنی شدید در داخل مخلوط کن جلوگیری شود.

 

ریختن بتن

در کارگاه برای جلوگیری از دانه­ها، بتن باید در نزدیکی موقعیت نهایی قرارگیری خود ریخته شود. عموماً بتن تازه در لایه­های افقی با ضخامت یکنواخت ته­نشین می­شود و هر لایه به وسیله ویبراتورهایی قبل از ریخته شدن لایه بعد متراکم می­گردد. سرعت ریختن باید با دقت کنترل شود تا زمانی که لایه جدید ته­نشین می­شود لایه قبلی هنوز در حالت خمیری می­باشد. این امر از تشکیل درزهای سرد یا صفحات با امکان ورقه شدن مانند وقتی که بتن تازه روی بتن سخت شده قبلی ریخته می­شود ممانعت می­کند.

 

 

عمل آوری و باز کردن قالب­ها

عمل آوری مناسب به منظور حصول مقاومت مطلوب، نفوذناپذیری و دوام طولانی و کافی به منظور رسیدن به بلوغ (مقاومت مطلوب) در دماهای بالاتر از یخ­زدگی، قسمت­های مسطح به وسیله غوطه­ور کردن، و ستون­ها، تیرها و اعضای دیگر معمولاً با بخار و یا پوشش دادن به وسیله پارچه­های کرباس عمل آوری می­شوند. این روش­ها موجب سرد شدن از طریق تبخیر می­شود که برای سازه­های حجیم به ویژه در هوای گرم سودمند است.

زمانی که دمای محیط اطراف از دمای یخ زدن کمتر باشد، بتن را باید به وسیله پتوهای عایق کننده محافظت کرده و با بخار یا قالب­های گرم شونده با حرارت و یا لامپ­های مخصوصی عمل آورد. به عنوان گزینه­ای دیگر، در هوای سرد، دمای بتن تازه را می­توان با گرم کردن آب مخلوط و یا سنگدانه­ها بالا برد.

عمل آوری و باز کردن قالب­ها آخرین مراحل عملیات در احداث سازه­های بتنی هستند که تأثیر جدی بر روی مقاومت، نفوذپذیری و دیگر خواص محصول بدون توجه به کیفیت مصالح تشکیل دهنده بتن و نسبت­های اختلاط بکار رفته دارند. زمان برداشتن قالب­ها اهمیت اقتصادی قابل توجهی دارد، زیرا برداشتن زودهنگام قالب­ها باعث اجرای سریعتر قطعات دیگر و پایین نگهداشتن هزینه اجرا می­شود. از سوی دیگر قبل از اینکه بتن به مقاومت کافی برسد، حذف قالب­ها را نباید تا زمانی که بتن به قدر کافی برای تحمل بار مرده و سایر بارهای احتمالی در حین اجرا مقاوم باشد، باز کرد. همچنین از آنجا که بتن سطحی به عنوان اولین خط دفاع در برابر مایعات خورنده نقش اساسی دارد، بتن باید به قدر کافی و به منظور جلوگیری از هر گونه خرابی سطحی در زمان باز کردن قالب­ها سخت شده باشد. این امر به ویژه در باز کردن قالب­ها در طی زمانی که ترک­های حرارتی امکان تشکیل بر روی سطوح نمایان نسبتاً گرم بتن در مجاورت نسیم سرد یا آب عمل آوری خیلی سرد داشته باشد، حائز اهمیت است. تحت چنین شرایطی، عایق کردن سطح بتن بلافاصله پس از برداشتن قالب­ها مناسب خواهد بود.

 

 

 

 

عوامل خاص برای رسیدن به دوام بهتر

از موارد دیگری که باید برای رسیدن به دوام مورد نظر مورد توجه قرار گیرد در نظر گرفتن و رفع کردن، ترک­های ریز بوجود آمده پس از گرفتن بتن، درزهای اجرایی، ترک­های حرارتی است که می­تواند با نفوذ به داخل بتن به میلگردها آسیب برساند و مشکلاتی که در فصول گذشته اشاره شد را بوجود آورد. یکی از روش­های رفع نقص این موارد درزگیری این ترک­ها با روش­های مربوط است و روش دیگر که جنبه پیش­گیری را دارد پوشش دادن آرماتورها با روش­های زیر است:

الف) پوشش روی (گالوانیزه)

ب) پوشش­های اپوکسی

و همچنین استفاده از آرماتورهای آلیاژی، ممانعت کننده­های خوردگی، و حفاظت کاتدی است.

در محافظت کاتدی با القاء جریان به کمک یک منبع جریان الکتریکی و یک فداشونده (که از یک فلز مانند روی، آلومینیوم یا منیزیم تشکیل شده) فلز را در شرایط مصونیت قرار می­دهند.

حفاظت کاتدی می­تواند به عنوان یک روش کارآمد برای بسیاری از سازه­های بتنی مسلح از جمله سازه­های ساحلی بکار برده شود. در آمریکا ثابت شده که برای دال یلها که آلوده به نمک هستند، به منظور جلوگیری و توقف خوردگی بهترین روش حفاظت کاتدی است.

 

فصل ششم

 

تعمیرات سازه­های بتنی

 

کلیات

در دو دهه گذشته خرابی­های وسیعی در سازه­های بتنی در اثر مسائل دوام، شیوع پیدا کرده است. برآورد خسارات اقتصادی در اثر چنین خرابی­هایی بسیار قابل ملاحظه است. ارزیابی­های متعددی حاکی از آن است که اندازه و شکل تعمیر و نیاز به گسترش کارهای تعمیراتی زیاد بوده و بنابراین روند رو به افزایش در تعمیر بتن و نوسازی ساختمان­های آسیب دیده و جدید ایجاد شده است. تعمیر و نگهداری در طول دو دهه گذشته رشد صعودی داشته و از 25% تا 50% فعالیت­های ساختمانی را شامل شده است.

در این فصل سعی شده است که اطلاعات مربوط به تکنولوژی تعمیر سازه­های دریایی و زیرآبی ارائه گردد.

 

 

 

مسائل ویژه سازه­های دریایی و زیرآبی

تعمیر سازه­های دریایی و سازه­های هیدرولیکی غالباً در زیر سطح آب صورت می­پذیرد. شیوه­های سودمند در کار تعمیر زیرآب، بتن­ریزی با قیف و لوله، بتن با مصالح پیش آکنده با پمپ کردن، استفاده از ملات­های زودگیر و لفاف بندی (درزبندی) هستند. معمولاً غواص­ها در تمیزکاری، بتن برداری، نصب قالب­ها و میلگردها و نیز هدایت بتن ریزی کمک می­کنند.

 

آماده سازی بستر کار

هنگامی که وسعت تخریب ارزیابی گردید و برنامه تفصیلی تعمیر مشخص شد، آماده سازی سطوح تعمیر شروع می­شود. همه خرده سنگ­های قسمت­های لق و جدا شده بتن­های خرد شده یا به شدت ترک خورده و در مواردی میلگردهای بسیار آسیب دیده برداشته می­شوند.

بتن­برداری و فولادبری در زیر آب دارای مشکلات جدی می­باشد که رفع آن نیازمند تجهیزات خاصی است. انتخاب روش برش با توجه به طبیعت کار انجام می­شود، برای مثال برش حرارتی می­تواند همزمان فولاد و بتن را ببرد در حالی که از فواره آب پرفشار می­توان فقط برای بتن­برداری و آماده کردن آرماتورها برای تعمیر استفاده کرد. معمولاً بیش از یک روش برای برداشتن بتن صدمه دیده و تمیز کردن سطح آن به کار می­رود.

مرحله بعد از برداشتن بتن و آرماتور آسیب دیده، آماده­سازی آرماتور است. ضروری است که بلافاصله بعد از پاکسازی سطح تعمیر انجام شود زیرا قشر میکروبی نازکی به سرعت سطح بتن را فرا می­گیرد. چنین قشری برچسبندگی بتنِ جایگزین شده و مصالح رینی اثر نامطلوب دارد. رشد میکروبی را می­توان با استفاده از مواد زیست کش و مواد فعالساز سطحی تا حدی به تأخیر انداخت.

 

وصله کاری

وصله کاری عموماً برای جلوگیری از تخریب بیشتر انجام می­شود. دو نوع مصالح جهت تعمیر وجود دارد، مصالح سیمانی اختصاصاً ترکیب­بندی شده تجاری و مصالح رزینی.

برای مرمت در زیر آب از رزین­های پلی استری و ایوکسی­ها با ترکیب­بندی خاص همراه با شیوه­های مناسب برای کار با ملات­های رزینی در آب استفاده می­کنند. مواد مورد استفاده باید دارای مقاومت فشاری زیاد، نفوذپذیری کم، چسبندگی خوب و گرمازایی کم با گرادیان حرارتی یکنواخت باشند. چنین مصالحی می­توانند بر برخی از مشکلات کار با رزین­ها غلبه کنند؛ مشکلاتی مثل : 1) اختلاف مدول الا شیشه بین رزین عمل آمده و بتن در مواردی که ویژگی­های طراحی سازه­ای بتن مهم باشد. 2) چسبندگی ضعیف به بستر کار در مواردی که نسبت سطح تعمیر به حجم آن آنقدر نباشد که حرارت تولید شده در اثر عمل آمدن را به خوبی دفع کند.

انواع بتن­های اپوکسی مخصوص کار در سطوح قائم زیرآب تولید شده­اند. بتن را در حالت خشک با هم مخلوط می­کنند که توسط غواص یا وسایلی با طراحی خاص در محل قرار می­گیرد.

 

تزریق به ترک

پس از مخشص کردن وسعت ترک خوردگی، کار تعمیر با تزریق در آن انجام می­پذیرد. بسته به عرض ترک از دوغاب­های سیمان یا رزین­های اپوکسی خالص می­توان استفاده کرد. دوغاب­های سیمان معمولاً برای ترک­هایی به عرض بیشتر از 3 میلی­متر مناسبند. هر چند که معمولاً به علت امکان شسته شدن سیمان در دوغاب­های سیمان، استفاده از رزین­هالی اپوکسی ترجیح داده می­شود.

اولین گام در تعمیر ترک­ها، حفر سوراخ­های تزریق به عمق 50 میلی­متر در امتداد خط (مسیر) ترک و یا فاصله­های متناسب با عرض ترک (از 100 تا 300 میلی­متر) است. بعد از آن باید خط ترک را با فواره آب کاملاً پاک کنند تا آغشتگی­های آن رفع شود. ترک را با بتن اپوکسی یا تعبیه لوله­هاس کوچکی در کف ترک و سطح­بندی آن درزگیری می­کنند. لوله­های تزریق را در سوراخ­های تزریق وارد می­کنند تا از آب بند شدن درز اطمینان حاصل شود. سپس رزین را از ظرف تحت فشاری که حاوی رزین از پیش مخلوط شده است، به نقاط تزریق می­رسانند. یا اینکه رزین و سخت کننده­ها را می­توان به طرف نقاط تزریق راند تا در آنجا پیش از تزریق با هم مخلوط شوند. از بهبودها در این روش، به کارگیری مدول تزریق رزین است که طی آن رزین و سخت کننده تا لحظه تزریق جداگانه نگهداری می­شوند. با این روش می­توان رزین اپوکسی را تا عمق 150 متری هم به کار برد.

تزریق از پایین­ترین سوراخ آغاز می­شود و تا زمانی که رزین از سوراخ بعدی واقع در سطح بالاتر بیرون بیاید، ادامه می­یابد. سپس سوراخ پایینی بسته می­شود و لوله تزریق به سوراخ بعدی انتقال می­یابد.

 

تعمیر در مقیاس بزرگ

در تعمیرهای بزرگ مقیاس که کاربرد رزین­های اپوکسی مناسب نیست، می­توان از دوغاب­های سیمانی استفاده کرد. در مواردی که حجم زیادی از دوغاب سیمانی لازم است، بتن ریزی حجیم در زیر آب مورد توجه قرار می­گیرد. وسایل کار باید چنان طراحی شوند که از هر گونه نشتی ممانعت به عمل آید. برای کاهش عملیات درون آبی، باید از لوله­های ورودی و لرزاننده­های بیرونی استفاده کرد. پس از آماده سازی قالبندی بازبینی نهایی جهت گیاهان دریایی و سایر آغشتگی­ها، پیش از ریختن بتن تعمیری لازم است.

بتن­ریزی در زیر آب را باید به گونه­ای انجام داد که تماس بین بتن و آب به حداقل برسد. در مواردی که از مخلوط­ها با چسبندگی زیاد و همراه با مواد افزودنی ضد شستگی برای تعمیر استفاده می­شود، می­توان از روش­های معمول بتن­ریزی بهره برد. روش­های اصلی بتن ریزی در زیر آب عبارتند از : کاربرد صندوق از ته بازشو، پمپ، قیف و لوله و بتن کیسه­ای.

صندوق ته باز شو را در مورد بتن توده­ای به کار می­برند. عیب­های اساسی این روش طولانی بودن زمان بین نوبت­های بتن­ریزی، و همگنی اندک به علت آب شستگی­های حین نوبت­های بتن­ریزی، و همگنی اندک به علت آب شستگی­های حین نوبت­های بتن ریزی هستند اگر چه در روش قیف و لوله، از مخلوط­های با چسبندگی کمتر استفاده می­شود، چرا که به علت کمتر کردن اثر شستگی مناسب­تر است. پمپ وسیله مناسبی برای بتن ریزی در قالب است. بتن چسبنده به کف قالب پمپ شده، در نتیجه آب از طریق مجاری به بالای قالب رانده و خارج می­شود. در این حالت می­توان لایه بالایی بتن را که به علت تداخل با آب ضعیف شده است، با ادامه پمپ کردن بتن خارج کرد. از بتن کیسه­ای که اغلب شامل کیسه­های گونی تا نیمه پرشده از بتن است در اتصال بین اجزاء استفاده می­شود.

 

فصل هفتم

 

مطالعات موردی سازه­های خلیج فارس

 

مقدمه

خرابی­های گسترده و گاه زودرس سازه­های بتنی در سواحل و بنادر خلیج فارس به ویژه استان هرمزگان نظر اکثر کارشناسان و دست اندرکاران کارهای عمرانی را به خود معطوف کرده است. این خرابی­ها به ویژه در سازه­های کنار دریا و بنادر از شدت بیشتری برخوردار است.

طی چند سال گذشته بررسی و مطالعات گسترده­ای توسط کارشناسان در منطقه بررسی این سازه­ها انجام شده است. خرابی­ها در اکثر این سازه­ها چه در منطقه هرمزگان و چه در استان­های بوشهر و سیستان و بلوچستان و خوزستان و جزایر کیش و ابوموسی به دلیل ضعف بتن ساخته شده و خورندگی بالای محیط اتفاق افتاده است. در این بررسی­ها عمده خرابی­ها بر روی سازه­های بتنی مسلح بوده و علت اصلی خرابی نفوذ یون کلرید و زنگ زدگی آرماتور و ترک و ریختن بتن روی آن تشخیص داده شده است.

در هرمزگان علاوه بر سازه­های واقع در بنادر شهید رجایی و شهید باهنر و اسکله شهر، پل­های بتنی و چند ساختمان مسکونی و اداری نیز مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته­اند. در قسمت ساختمان­های کنار ساحل در مجتمع بندری شهید رجایی خرابی­های قابل ملاحظه­ای بروز نموده است که حتی بعد از تعمیر نیز مجدداً دچار خوردگی و خرابی شده­اند.

بررسی علل خرابی­ها

برای شناسایی وسعت و عمق عیوب و علت فنی آنها لاجرم از روش­های متفاوت استفاده شد. روش مشاهده عینی به عنوان اولین گام و اولین مرحله انتخاب شد و نتایج مشاهدات به وسیله سه گروه مختلف در فرم­های مخصوص ثبت گردید. سپس با نمونه­برداری دستی در نقاط از پیش تعیین شده و روی سازه­های مشخص شدت تخریب در عمق بتن و بخصوص روی میلگردها مشاهده شد. با توجه به وسعت قابل توجه بندر، حدود 500 متر اسلکه، 5510 متر دیوار انبارها و انبارهای ترانزیت، 4000 متر دیوار سکوی بارانداز، بیش از 420 متر ستون سازه­ای امکان تأثیر بیشتر عوامل خورنده محیط دریایی بر محل نمونه­ها وجود داشت لذا برای جلوگیری از وقوع این مسئله و در عین حال تسریع در عملیات شناخت، وسعت و عمق خرابی­ها تصمیم گرفته شد از سیستم آزمایشات غیرمخرب استفاده شود. امکانات آزمایشات غیرمخرب در کشور بسیار محدود است و معدود واحدهای مجهز نیز به دلیل عدم شناخت جزئیات امر و لزوم تطبیق ابزار با شرایط محل و تحلیل صحیح ارقام مکانیکی و تبدیل آنها به عوامل شناخت وضعیت و تعیین وضعیت خرابی و زوال با عدم موفقیت رو به رو شده­اند. از میان کلیه آزمایشات غیرمخرب با توجه به نیاز پروژه و امکانات زمانی و مکانی آزمایشات و شرح ذیل انتخاب شد :

  1. آزمایش تعیین پوشش بتن روی آرماتور
  2. آزمایش تعیین وضعیت خوردگی آرماتور در بتن از طریق نیم پیل
  3. آزمایش چکش اشمیت برای تعیین مقاومت
  4. آزمایش تعیین کربناتاسیون
  5. آزمایش مغره­گیری به منظور تعیین میزان پیشرفت یون کلرید در نمونه­ها
  6. تعیین میزان یون سولفات در نمونه­های مغذه.

به علت حجم زیاد کار و زمان کار و با توجه به نتایج بازدیدهای نظری، اجبراً تعدادی نمونه برای آزمایش انتخاب گردید تا بتوان از نتایج حاصله حدود خرابی را به دست آورد.

نتایج این آزمایشات در کتاب بتن در محیط­های دریایی از صفحه 219 الی 228 به چاپ رسیده است که برای آگاهی از آن می­توانید به مراجع فوق الذکر مراجعه کنید.

 

مراجع

 

  1. کتاب بتن در محیط دریایی، نوشته علی اکیر رمضانیان پور، منصور پیرایش
  2. آیین نامه بتن ایران، سازمان مدیریت و برنامه­ریزی
  3. دوام بتن و نقش سیمان­های پوزولای، نوشته علی اکبر رمضانیان پور، منصور پیرایش، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1376)
  4. تعمیر و حفاظت سازه­های بتنی، ترجمه : علی اکبر رمضانیان پور، رضا پاشایی، انتشارات نوپردازان (1381)
  5. دستنامه اجرایی بتن، ترجمه : علی اکبر رمضانیان پور، شاپور ملاحونی، منصور پیرایش، انتشارات علم و ادب (1380)

 

 

 

 

تاریخ: 1397/10/12      بازدید:190

شرکت کلینیک بتن ایران

شرکت کلینیک بتن ایران

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، اولین و تنها مجموعه فنی و مهندسی با محوریت بتن در سطح کشور می باشد که توانسته با ارائه خدمات متنوع و تخصصی گامی نو و البته کارآمد در عرصه صنعت بتن کشور بردارد. این امر باعث گردیده تا کارفرمایان ، کارشناسان و مهندسین فعال در عرصه بتن کشور با در اختیار داشتن تیم کارآمد و تخصصی ، در کنار خود ، راه سخت اجرای پروژه عمرانی را با اطمینانی بیشتر و با کیفیت تر بردارند. کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، با به کارگیری تیم های کارشناسی ، اجرایی ، تخصصی ، بازرگانی و آموزشی از میان فعالان و متخصصین بتن برجسته کشور و همکاری اساتید برجسته ، همواره سعی دارد تا با اولویت قراردهی کیفیت و تخصص باعث ارتقاء سطح کیفی ، مهندسی و اجرایی پروژه ها و با رفتن سطح عملی دست اندرکاران گردد. در این راستا ، کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران فعالیت خود را در سه شاخه کارشناسی - فنی و مهندسی ، آموزش و بازرگانی هدف دهی و پیگیری نموده و خواهد نمود و در این راستا موفق به اخذ ایزو 9001 ، ایزو 14001 ، ایزو 28001 و ایزو 29001 گردید است. هيات مديره اين شركت با اعتقاد و انديشه هميشگي به حضوري كارآمد و مثمر ثمر در جريان خروشان آباداني ايران عزيز و با بهره گيري از تجارب چندين ساله كارشناسان خود در پروژه های بزرگ عمراني در سطح كشور از يك سو و نيز تلفيق توامان آن با علوم روز مهندسي و اجرايي از سوي ديگر همواره سعي مي نمايد با حضور موثر خود در گستره پهناور عمران ايران ، گامي هر چند كوچك در راستاي ارتقا سطح كيفي پروژه هاي عمراني بردارد. از اين رو اميد است بتوانيم در اين راه حركتي درخور انجام نمايم.

با احترام-مدير عامل ايمان غلامي نيگچه


افراد آنلاین : 164   نفر    بازدید امروز : 13164   نفر    بازدید دیروز : 12694   نفر    بازدید  این ماه :  329930   نفر    بازدید ماه گذشته : 385730   نفر    بازدید کل : 7324296   نفر   
.کليه حقوق اين وب سایت متعلق به کلینیک بتن ایران است © توسعه دهنده:پرشیاداده