کلینیک فنی و تخصصی بتن ، تخصصی ترین مرکز تولید ، مشاوره و ارائه افزودنی ها ، مواد ترمیمی ، گروتها ، واتراستاپ و قطعات جانبی بتن................... تکنولوژی و افزودنی های نوین بتن را آگاهانه به کار بگیریم ........................با مردم چنان رفتار کنید که دیدارتان برای دیگران طلا با شند ، نه بلا (( هاکسلی )) .....................زیان تنبلی تنها متوجه خود تنبل نیست ، بلکه دامان جامعه را می گیرد (( اسحاق نیوتن ))........ اولین و تنها دارنده استاندارد های بین المللی iso 9001 ,14001 , 29001 , 28001 در تولید افزودنی های بتن و ارائه خدمات بازسازی و مهندسی بتن در کشور ......


ارزیابی و معیارهای دوام بتن

در این مقاله ابتدا به اهمیت دوام و سیر تدریجی بها دادن به مسئله دوام پرداخته شده است و ضمن اشاره به بررسی دوام از دیدگاه های مختلف، نیاز به انجام آزمایش های دوام مطرح گردیده است. همچنین سعی شده است این آزمایش ها از جهت بررسی مستقیم یا غیرمستقیم دوام بتن طبقه بندی گردد و مشکلات آزمایش های دوام و ارتباط آن با واقعیت طرح شود. در بخش دیگر به برخی آزمایش های رایج و معروف موجود پرداخته شده است. همچنین ک
ارزیابی و معیارهای دوام بتن

مقدمه

دوام یا پایایی بتن متناظر با سن یا عمر خدمت رسانی آن در شرایط محیطی مشخص به شمار می آید. بدیهی است با تغییر شرایط محیطی حاکم بر بتن، مفهوم دوام بتن تغییر می کند.

طبق تعریف ACI 201، دوام بتن حاوی سیمان پرتلند به توانایی آن برای مقابله با عوامل هوازدگی، تهاجم شیمیایی، سایش و یا هر فرآیندی که به آسیب دیدگی می انجامد، گفته می شود. بنابراین، بتن پایا بتنی است که تا حدود زیادی شکل اولیه و کیفیت و قابلیت خدمت رسانی خود را در شرایط محیطی حاکم حفظ نماید.

اکنون لزوم منظور نمودن مشخصات دوامی مصالح مصرفی در سازه ها همانند مشخصات مکانیکی پذیرفته شده است که همراه آن هزینه نیز منظور می گردد.

افزایش فزاینده هزینه های تعمیر و بازسازی سازه های آسیب دیده ناشی از تخریب مصالح مصرفی، بخش قابل توجهی از هزینه ساخت سازه ها را به خود اختصاص می دهد.

برآورد می گردد در کشورهای پیشرفته صنعتی بیش از 40 درصد کل منابع پولی صنعت ساختمان در بخش تعمیر و نگهداری سازه های موجود، و کمتر از 60 درصد آن برای ایجاد سازه های جدید خرج می گردد.

این موارد ما را بر آن می دارد که موضوع دوام مصالح مصرفی بویژه بتن را جدی بگیریم. علاوه بر هزینه، موضوع حفظ محیط زیست و آلودگی هوا و خاک و آب کره زمین و حفظ منابع خدادادی طبیعی این کره خاکی، ما را مجبور به با دوام تر ساختن بتن می نماید.

سازه هایی همچون رویه های بتنی راه، فرودگاه و پارکینگ ها، بتن های سیلوهای غلات و سیمان و سایر مصالح معدنی، پلهای راه و راه آهن، باراندازها و اسکله های بتنی و پلهای ارتباطی آن، مخازن آب یا نفت و گاز مایع و غیره، جداول بتنی و قطعات نیوجرسی، قطعات پیش ساخته ای همانند تراورس و لوله های بتنی آب و فاضلاب، سازه های بتنی فراساحلی، سدهای بتنی و سرریزها، پوشش بتنی پیش ساخته و درجا برای تونل های راه و راه آهن و انتقال آب، سازه های بتنی تصفیه خانه های آب و فاضلاب، سازه های بتنی راکتورهای اتمی و تاسیسات وابسته به آن، کانالهای انتقال آب و آبروهای بتنی، دودکش ها و برج های مخابراتی بتنی، ساختمانها و بناهای مسکونی، تجاری، اداری و آموزشی، فرهنگی و ورزشی، نیروگاه های آبی، گازی و حرارتی، برجهای خنک کن باز و بسته نیروگاه های حرارتی، سازه های مرتبط با صنایع مختلف مانند سیمان، نفت و گاز، فولاد، شیشه و صنایع مختلف کشاورزی و غذایی، ساخت قطعات پیش ساخته غیرمسلح یا مسلح برای حفاظت از موج شکن ها و تاسیسات بندری و غیره از جمله مواردی است که مصرف بتن با دوام و قطعات بتنی با عمر زیاد را می طلبد.

هرچند از دیرباز مسئله دوام مصالح ساختمانی اهمیت داشته است اما بعد از جنگ جهانی دوم و بویژه از دهه 70میلادی به موضوع دوام بتن بیش از پیش پرداخته شده است و مرتبا بر اهمیت آن افزوده می شود.

گستره دوام بتن به مراتب وسیع تر از موضوع مقاومت آن می باشد. تعیین مقاومت بتن به ویژه مقاومت فشاری آن امری است که طی سالیان گذشته به مدت بیش از 100سال به انجام رسیده است و به نظر می رسد حاوی نکات پیچیده ای نباشد، هرچند دارای جزئیات خاصی است و به هرحال در سن خاصی در کوتاه ترین زمان ممکن اندازه گیری می شود. اما در مورد دوام پیچیدگی بیشتری بدلیل ساز و کارهای متفاوت و آزمایش های گوناگون وجود دارد.

 

طبقه بندی ساز و کار دوام و آزمایش های آن

دوام بتن دوام بتن ابعاد مختلفی دارد.

- پایایی در برابر عوامل فیزیکی (آتش، یخبندان و آب شدگی پی در پی، تبلور نمک ها)

- پایایی در برابر تهاجم شیمیایی (سولفات ها، کربناسیون، تاثیر واکنش قلیایی ها با سنگدانه ها بر بتن)

- پایایی در برابر عوامل مکانیکی (سایش، خلازایی، ضربه)

- تخریب در اثر خوردگی میلگرد

پی بردن به دوام بتن در شرایط مختلف نیاز به قرار گرفتن در این شرایط و طی شدن زمان قابل توجه داردو معمولا امکان انجام تحقیق در شرایط واقعی وجود ندارد و یا از حوصله دست اندرکاران خارج است. برای اینکه مشخص شود یک بتن در چنین شرایطی بطور مناسب و مطلوب عمل می کند نیاز به آزمایش هایی کوتاه مدت دارد که در این آزمایش ها عوامل تهاجمی یا اعمالی تشدید می شود (تسریع شده) و یا آزمایش بصورت تسریع نشده و در شرایط معمولی انجام می گردد که در این حالت دوم معیار مقایسه تغییر می کند.

گاه برخی آزمایش های کوتاه مدت مرتبط با دوام و در معرض عاملی غیر از عامل موردنظر مورد استفاده قرار می گیرد و با توجه به تجربیات موجود در پروژه های واقعی و در کارهای تحقیقاتی آزمایشگاهی معیارهایی ارائه می شود.

نمونه ای از آزمایش های کوتاه مدت تسریع شده در برابر عامل تشدید شده موردنظر، سایش یا آزمایش ASTM C1293 می باشد.

نمونه ای از آزمایش تسریع نشده کوتاه مدت در شرایط تشدید نشده را می توان آزمایش یخبندان و آب شدگی دانست.

از میان آزمایش های کوتاه مدت مرتبط با دوام که در معرض عامل اصلی موردنظر قرار نگرفته است می توان آزمایش جذب آب یا جذب آب مویینه را نام برد. شاید بتوان آزمایش های جمع شدگی را نیز مرتبط با دوام دانست. آزمایش های تراوایی (نفوذپذیری) نیز مرتبط با دوام به حساب می آید.

 

ارزیابی کیفیت بتن از نظر دوام و معیارهای آن

ارزیابی دوام از طریق انجام آزمایش هایی بر روی بتن سخت شده در سنین کم و گاه در سن موجود صورت می گیرد. برای این کار نیاز به معیارها و ملاک هایی می باشد. در زیر به برخی از آزمایش های ارزیابی بتن و معیارهای آن اشاره می شود.

آزمایش های یخبندان و آب شدگی

این آزمایش ها به دو صورت در استانداردها وجود دارد:

                - یخبندان و آب شدگی پی در پی در حالت اشباع در آب یا هوا و کنترل کاهش وزن، کاهش مقاومت، افزایش حجم و کاهش مدول ارتجاعی دینامیکی مانند ASTM C666

                - یخبندان و آب شدگی پی در پی در مجاورت آب نمک یا نمک های یخ زدا و کنترل پوسته شدن سطح بتن و کاهش وزن آن مانند ASTM C1262، ASTM C672 و EN 1340

به هرحال این آزمایش ها عمدتا در سنین کم 28 تا 90 روزه بر روی بتن ها در آزمایشگاه انجام می شود و مدت زمان زیادی بطول می انجامد.

امروزه در آزمایش های یخبندان در حالت اشباع مانند ASTM C666 از پارامتر کاهش مدول ارتجاعی دینامیکی استفاده می شود. پس از تعداد معینی سیکل یخبندان، درصد مدول ارتجاعی دینامیکی اولیه بدست می آید.  حداقل درصد قابل قبول مدول ارتجاعی دینامیکی اولیه، یک ملاک یا ضابطه تلقی می شود. مثلا بتنی با دوام تلقی می گردد که پس از 300 سیکل یخبندان و آب شدگی مکرر، حداقل 60 و یا 80 درصد مدول ارتجاعی دینامیکی را دارا باشد.

در مواردی تعداد سیکل های یخبندانی را که مدول ارتجاعی دینامیکی را به 60 درصد مقدار اولیه می رساند مشخص می گردد. بدیهی است در این حالت باید حداقل تعداد سیکل های یخبندان مورد نظر به عنوان یک معیار اعلام گردد.

در آزمایش های یخبندان و آب شدگی پی در پی در معرض مواد یخ زدا معمولا درصد وزن بتن پوسته شده پس از تعداد معینی سیکل یخبندان بدست می آید. با محدود کردن میزان مواد پوسته شده، معیاری ارائه می گردد. به عنوان مثال در ASTM C1372 پس از 100سیکل خاص یخبندان در آزمایش ASTM C1262 نباید از 1درصد وزن اولیه بیشتر شود.

هرچند در این آزمایش نیز می توان تعداد سیکل یخبندان برای دستیابی به درصد خاصی از پوسته شدن را به عنوان یک معیار برگزید، اما این امر سابقه چندانی ندارد.

برای مثال در EN1340 برای جداول بتنی پیش ساخته مقدار مواد پوسته شده نباید از kg/m3 1 پس از 28 سیکل خاص یخبندان در حالی که محلول نمک طعام 3درصد بر روی آن ریخته شده است، بیشتر باشد.

در ASTM C672 معمولا پس از 50 سیکل یخبندان خاص در معرض مواد یخ زدا (محلول کلرید کلسیم 4 درصد) که روی قطعه ریخته می شود و درجه تخریب سطح پس از 5، 10، 15، 25 و 50 سیکل گزارش می شود که معیار درجه تخریب ارائه می شود.

به هر حال باید دانست که در همه انواع آزمایش یخبندان و آب شدگی مکرر در برابر آب یا نمک های یخ زدا، شرایط آزمایش با واقعیت موجود تطابق ندارد اما به ناچار از این آزمایش ها و معیارهای ارزیابی آن استفاده می شود.

در ASTM C1262 که برای قطعات پیش ساخته بتنی و برخی قطعات بنایی بکار می رود و آب یا آب نمک 3درصد (بسته به نیاز) در مجاورت قسمت تحتانی قطعه ریخته می شود و معمولا سیکل های خاص یخبندان اعمال می گردد و درصد کاهش وزن بدست می آید. با توجه به معیار خاص کاهش وزن در برابر تعداد خاصی سیکل یخبندان کیفیت دوامی قطعه کنترل می شود.

 

آزمایش تبلور نمک ها

برای بررسی تاثیر تبلور نمک ها بر دوام بتن، آزمایش خاصی پیش بینی نشده است، هرچند عامل مهمی در مناطق نیمه خشک و خشک در تخریب سطح بتن ها محسوب می شود بویژه اگر املاح در بتن و یا آب و خاک وجود داشته باشد.

 

آزمایش دوام در برابر سولفات ها

برای بررسی دوام بتن در برابر سولفات ها آزمایش استاندارد خاصی در ASTM و EN مشاهده نمی شود. همچنین به طریق اولی معیار خاصی نیز وجود ندارد. پس از سالهای طولانی که از تشخیص خرابی بتن در اثر حمله سولفات ها گذشته است هنوز آزمایش خاص و معیار دوام بتن در برابر حمله سولفات ها و یا سولفات خاصی ارائه نشده است.

سعی می شود با استفاده از سیمان مناسب، محدودیت نسبت آب به سیمان و یا عیار سیمان و یا استفاده از افزودنی های خاصی مانند پوزولان ها و سرباره ها و یا حباب زا و مواد آب بند کننده، دوام بتن را بالا برده اما نحوه تشخیص این افزایش دوام روشن نیست.

 

آزمایش کربناسیون

آزمایش ساده و معمول تعیین عمق کربناسیون تا چندی پیش صرفا بر اساس دستورالعمل RILEM CPC18 انجام می گردید که EN نیز به تازگی دستورالعمل استانداردی را مشابه RILEM ارائه کرده است. در این آزمایش عمق بتن کربناته شده با محلول فنل فتالئین به عنوان یک معرف اندازه گیری می شود. معمولا این آزمایش بر روی بتن سخت شده در شرایط محیطی واقعی اندازه گیری می شود که می توان تحت شرایطی نفوذ CO2 را تسریع نمود.

به هرحال هنوز معیار خاصی برای قدرت مقابله با کربناسیون و عمق نفوذ آن ارائه نشده است، هرچند می توان میزان نفوذپذیری گاز CO2 در بتن را اندازه گیری نمود.

 

آزمایش انبساط ناشی از واکنش قلیایی ها با سنگدانه های بتن

معمولا بیشتر آزمایش ها در این زمینه بر روی ملات می باشد و یا شرایط خاصی همچون تشدید شرایط حاکم و یا افزایش قلیایی ها در ملات و یا محیط نگهداری را دارا می باشد. طبق استاندارد ASTM C1293 و تعدادی از استانداردهای کانادایی، انبساط بتن در شرایطی نزدیک به واقع اما در دمای 38 یا 60 درجه با رطوبت 100درصد را در زمانی طولانی تر از 6ماه و یا یک سال و بیشتر بدست می آورند.

معیارهایی همچون انبساط 04/0 درصد پس از سه ماه در 60 درجه سانتیگراد و یا پس از یک سال در 38 درجه سانتیگراد ارائه شده است. به هرحال در این آزمایش انبساط بالقوه بتن بدست می آید.

برای سنگدانه کربناتی از ASTM C1105 استفاده می شود و معیارهایی برای آن ارائه شده است.

 

آزمایش های سایش

در استاندارد ASTM برای بتن چهار آزمایش سایش ارائه شده است و برای برخی قطعات بتنی نیز از این آزمایش ها و یا آزمایش های دیگری استفاده می شود.

                - ASTM C944 برای سایش بتن یا ملات (روش سمباده چرخان)

                - ASTM C418 برای سایش بتن (روش ماسه پاشی)

                - ASTM C779 برای سایش سطوح افقی بتنی (سه روش صفحه مدور سمباده ای چرخان، چرخ استوانه ای دندانه دار، بلبرینگ چرخان)

                - ASTM C1138 برای سایش بتن (روش زیر آب)

به نظر می رسد در آزمایش های سایش دقت زیادی شده است تا نزدیکی بیشتری با واقعیت موجود باشد که تنوع آزمایش ها را سبب گشته است.

در موارد مختلف برای هر نوع قطعه یا سطح در هر پروژه یا کاربرد خاص معیاری ارائه می شود که نشانه دوام بتن در برابر سایش است. در برخی استانداردهای دیگر آزمایش سایش چرخ عریض و آزمایش سایش Bohme پیش بینی شده است. برای مثال در استاندارد جداول بتنی این دو آزمایش پیش بینی شده است و معیار خاصی در هر مورد ارائه شده است.

 

آزمایش های نفوذپذیری

آزمایش های نفوذپذیری بتن در برابر آب و گازهای مختلف و حتی برخی سیال های خاص دیگر انجام می شود.

آزمایش های نفوذپذیری بتن در برابر آب از گذشته دور براساس رابطه دارسی انجام می شده است. ارتش آمریکا و USBR آزمایش هایی را برای تعیین ضریب نفوذپذیری بتن در برابر آب ارائه کرده اند که بسیار مشکل است. در روش ارتش آمریکا (CRC-C163) فشار 13 اتمسفر و در روش USBR 4913 فشار 5/28 بار بکار می رود. در این آزمایش ها مقدار k با بعد L/T بدست می آید. در هر پروژه مقدار حداکثر k مشخص می شود و لازم است بتن موردنظر این خواسته را برآورد کند.

بتن هایی که در حال حاضر برای پروژه های آبی ساخته می شود دارای نفوذپذیری پایینی است و عملا انجام این آزمایش و تعیین k بصورت مستقیم غیرممکن گشته است.

آزمایش های نفوذپذیری با گاز به ویژه اکسیژن روش های مختلفی دارد که معروف ترین آن مربوط به روش CemBureau (انجمن سیمان اروپا) می باشد که در RILEM و استاندارد ایتالیا (UNI) نیز آورده شده است.

در این روش، نمونه قرصی شکل بتنی در محفظه­ای با تیوب دورگیر تحت فشار قرار گرفته و در فشارهای مختلف اعمالی، دبی عبوری گاز بدست آمده و با رابطه اصلاح­شده دارسی برای سیال تراکم پذیر، ضریب نفوذپذیری محاسبه می­گردد. نتیجه این روش آزمایش به درصد رطوبت نمونه بتنی بسیار وابسته می باشد. به همین دلیل، در روش پیشنهادی این آزمایش، دو رژیم نمونه کاملا خشک و با درصد رطوبت مشخص، پیشنهاد شده است.

معیار میزان نفوذپذیری در برابر اکسیژن در مشخصات فنی داده می شود اما تلاش شده است بتن ها از این نظر تقسیم بندی شوند که در زیر دیده می شود.

جدول 1- تقسیم بندی کیفیت بتن بر اساس نفوذپذیری بتن در برابر اکسیژن به روش CemBureau

کیفیت

عالی

خیلی خوب

متوسط

ضعیف

خیلی ضعیف

ضریب نفوذپذیری (m2 16-10)

کمتر از 1/0

5/0 – 1/0

5/2 – 5/0

5/12 – 5/2

بیشتر از 5/12

 

 

آزمایش های نفوذپذیری در برابر یون کلرید (آزمایش های انتشار یون کلرید)

کامل ترین راه برای تعیین ضریب انتشار یون کلرید در بتن طبق روش جدید ASTM C1556 که مشابه روش NTBuild 443 است، می باشد. در این روش بتن سخت شده در محلول نمک طعام با غلظت معین قرار می گیرد و در سن موردنظر پس از خشک کردن آن، با تعیین یون کلرید و در اعماق مختلف، ضریب انتشار یون کلرید بدست می آید که بعد آن L2/T است.

برای بتن هر پروژه می توان ضریب انتشار خاصی را درنظر گرفت. بتن ها از این نظر به ویژه در شرایط رویارویی با یون کلرید تقسیم بندی می شوند که در زیر مشاهده می گردد.

جدول 2- تقسیم بندی نفوذپذیری بتن بر اساس ضریب انتشار یون کلرید

طبقه بندی نفوذپذیری

شدید

متوسط

کم

ناچیز

ضریب انتشار یون کلرید (cm2/s×8-10)

بیشتر از 5

1 تا 5

2/0 تا 1

کمتر از 2/0

 

 

یکی از پارامترهای منحصربفردی که می توان به کمک آن و بهره گیری از اطلاعات و فرضیات دیگر در هر سنی غلظت یون کلرید پیش بینی نمود در هر عمقی به چه میزان است، ضریب انتشار یون کلر می باشد و بر این اساس زمان رسیدن غلظت یون کلرید در مجاورت میلگرد به حد آستانه تعیین می گردد که زمان شروع خوردگی را مشخص می کند.

معمولا از آنجا که تعیین این پارامتر دشوار است، سعی می شود بجای آن، پارامترهای دیگری مشخص شود و جایگزین آن گردد در حالی که عملا نمی توانند جای آن را بگیرند.

یکی از آزمایش های رایج AASHTO T259 است که سطح بتن در معرض محلول کلرید قرار می گیرد و مقدار یون کلرید در سنین خاص و در عمق های خاص اندازه گیری می شود و عمق نفوذ یون کلرید بدست می آید که به کمک آن می توان کیفیت بتن ها را در مقایسه با یکدیگر ارزیابی نمود و می توان بتن ها را نیز از این نظر طبقه بندی کرد. به هرحال نتیجه این آزمایش از جنس نفوذپذیری نیست اما نفوذپذیری را نشان می دهد.

روش دیگر برای تعیین نفوذ سریع یون کلرید (مهاجرت) توسط دستور NTBuild 492 ارائه شده است که AASHTO T277 روش مشابه آن را ارائه کرده است.

استاندارد ASTM C1202 روش را برای تعیین سریع نفوذپذیری کلرید در بتن سخت شده ارائه می دهد که در این روش در دو سمت یک قرص بتنی به قطر 100میلیمتر و ضخامت 50 میلیمتر محلول های کلرید سدیم و سود سوزآور با غلظت معین قرار می گیرد و جریان الکتریکی با اختلاف پتانسیل 60ولت برقرار می شود و شدت جریان عبوری از بتن اشباع بدست می آید و طی 6ساعت، مقدار جریان عبوری از بتن برحسب کولمب محاسبه می گردد که نشانه مقاومت بتن در برابر این جریان است و به عبارتی به نوعی به مقاومت الکتریکی مربوط می باشد. هرچه این جریان عبوری بیشتر باشد نشانه نفوذپذیری بیشتر بتن به ویژه در برابر یون کلرید است. طبقه بندی بتن ها را می توان طبق ASTM C1202 بصورت زیر دانست.

جدول 3- نفوذپذیری در برابر یون کلرید براساس میزان جریان عبوری

نفوذپذیری در برابر یون کلر

زیاد

متوسط

کم

خیلی کم

ناچیز

میزان جریان عبوری (کولومب)

بیشتر از 4000

2000 تا 4000

1000 تا 2000

100 تا 1000

کمتر از 100

 

 

در آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در محیط خلیج فارس و دریای عمان (نشریه شماره ض428 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن) معیارهای زیر برای شرایط مختلف طبق روش ASTM C1202 ارائه شده است.

جدول 4- مقادیر مجاز میزان جریان عبوری در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی

A

B و C

D، E و F

میزان جریان عبوری (کولومب)

حداکثر 3000

حداکثر 3000

حداکثر 2000

 

 

به هرحال این آزمایش و نتایج آن محل تردید است. برخی معتقدند که بهتر است اختلاف پتانسیل را کم کرده و مدت را متناسبا زیاد نمود تا دمای بتن و محلول ها حین آزمایش بطور شدید بالا نرود و شرایط واقعی تری برقرار باشد. به هرحال این آزمایش طی یک روز منجر به اخذ نتیجه می شود و این امر بسیار مهم است.

 

آزمایش های عمق نفوذ آب

از آنجا که آزمایش های نفوذپذیری در برابر آب همراه با چالش های فراوانی است، در برخی کشورهای اروپایی مانند آلمان آزمایش دیگری انجام می شد که تحت فشار آب، در زمان معینی، عمق آب نفوذی در بتن بدست می آمد (DIN 1048-5). سپس در EN 12390-8 با تغییرات مختصر، این آزمایش با سهولت بیشتر ارائه شد که در آن نمونه بتنی سه روز از سطح زیرین تحت فشار MPa 5/0 قرار می گیرد و سپس حداکثر عمق نفوذ آب بدست می آید که پارامتری در جهت ارزیابی نفوذ آب در بتن می باشد. در منابع مختلف طبقه بندی بتن ها در آزمایش DIN 1048 آمده است اما هنوز این طبقه بندی برای آزمایش براساس روش EN ارائه نشده است. پراکندگی نتایج آزمونه های مختلف یک نوع بتن در این آزمایش زیاد است و چندان قابل اعتماد نمی باشد.

در آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در حاشیه خلیج فارس، معیارهای زیر برای شرایط مختلف محیطی حاکم ارائه شده است.

جدول 5- مقادیر مجاز عمق نفوذ آب در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی

A

B و C

D، E و F

عمق نفوذ آب در سن 28 روز (mm)

حداکثر 50

حداکثر 30

حداکثر 10

 

به هرحال الزاما در شرایط واقعی، فشار تا این حد وجود ندارد اما این آزمایش به نوعی تعیین کننده کیفیت بتن می باشد.

 

آزمایش های جذب آب

آزمایش های جذب آب به شکل های مختلفی وجود دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:

                - جذب آب کوتاه مدت نیم یا یک ساعته (Early Water Absorption)

                - جذب آب نهایی (بلند مدت) 2 روزه یا بیشتر در شرایط عادی یا جوشانده شده (Final Water Absorption)

                - جذب آب سطحی اولیه ISAT (Initial Surface Water Absorption Test)

                - جذب آب مویینه ( Capillary Water Absorption و Water Sorptivity)

هرکدام از این آزمایش ها یک ویژگی خاص از بتن را به نمایش می گذارد و لازم است از هر آزمایش زمانی استفاده نمود که به واقعیت موجود شباهتی داشته باشد.

 

آزمایش جذب آب کوتاه مدت

در BS 1881 در سال های گذشته آزمونه مکعبی خشک 100میلی لیتری در آب غرق می شد و پس از یک ساعت درصد وزنی آب جذب شده بدست می آید که گزارش می شد. در BS 1881 part122 این آزمایش عمدتا برای قطعات بتنی پیش ساخته پس از مغزه گیری به قطر 75 میلیمتر انجام می شود که باید دارای طول معینی باشد و نمونه کاملا خشک شده در آون غرقاب می شود و درصد جذب آب نیم ساعته بدست می آید. این آزمایش کیفیت سطحی بتن موردنظر را بدست می دهد.

در انگلیس کیفیت جداول بتنی و برخی قطعات پیش ساخته با این آزمایش کنترل می شود. برای مثال جذب آب نیم ساعته یک جدول نباید از 2درصد بیشتر باشد. در آزمایش های جذب آب کوتاه مدت حساسیتی به شکل و اندازه نمونه وجود دارد و نسبت سطح به حجم اهمیت دارد.

در توصیه های CIRIA برای مناطق عربی در حاشیه خلیج فارس و دریای سرخ و غیره، حداکثر جذب آب کوتاه مدت طبق BS 1881 را 2درصد طرح نموده است.

در آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در حاشیه خلیج فارس، معیارهای زیر برای شرایط مختلف محیطی حاکم به روش BS 1881 part122 ارائه شده است.

جدول 6- مقادیر مجاز درصد جذب آب کوتاه مدت در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی

A

B و C

D، E و F

درصد جذب آب (%)

حداکثر 4

حداکثر 3

حداکثر 2

 

 

آزمایش جذب آب نهایی

هرچند در آزمایش جذب آب کوتاه مدت قدیمی و جدید BS 1881 می توان با تداوم آزمایش تا رسیدن به وزن ثابت، جذب آب نهایی را بدست آورد و حتی با جوشاندن آن در آب به جذب آب نهایی بیشتری دست یافت، اما در این دستور چنین پیش بینی صورت نگرفته است.

در ASTM C642 مقدار جذب آب نهایی بدست می آید و می توان چگالی و تخلخل را نیز بدست آورد، حتی جوشاندن آب نیز پیش بینی شده است. در این استاندارد در مورد شکل و اندازه نمونه حساسیتی وجود ندارد اما حداقل جرم و حجم مشخص شده است زیرا به جذب نهایی پرداخته است و این آزمایش عمدتا برای قطعات پیش ساخته بکار می رود.

در استاندارد EN 1340 جذب آب نهایی قطعات پیش ساخته ای مانند جداول بتنی به چشم می خورد که حداقل حجم یا جرم نمونه مطرح شده است. در استانداردهایی همچون ASTM C497 جذب آب لوله های بتنی بدست می آید که دو روش A و B با توجه به نحوه خشک کردن و زمان جوشاندن نمونه در آب دارد.

برای مثال در برخی استانداردهای قطعات پیش ساخته در ASTM C76 مانند لوله های بتن مسلح آب و فاضلاب، حداکثر جذب آب نهایی طبق ASTM C497 به میزان 9درصد برای روش A و 5/8درصد برای روش B مطرح شده است و از این نظر می توان معیار و طبقه بندی برای کیفیت دوامی بتن ارائه نمود، بویژه اگر قطعه بتنی بصورت غرقاب باشد و آب همواره در مجاورت آن حضور داشته باشد. در استاندارد لوله های بتنی آب و فاضلاب ایران به شماره 8906 از چنین مشخصاتی استفاده شده است.

در استاندارد EN 1340 در مواردی که شرایط یخبندان - آب شدگی حادی در برابر نمک های یخ زدا وجود ندارد. حداکثر جذب آب نهایی 6درصد برای جداول بتنی پیش ساخته ارائه شده است.

در برخی مشخصات استاندارد قطعاتی مانند بلوک سیمانی و موزاییک و آجرهای سیمانی به جذب آب نهایی پرداخته شده است.

 

آزمایش جذب آب سطحی اولیه

این آزمایش عمدتا در BS 1881 part5 پیش بینی شده است. در این آزمایش سعی می شود مقدار جذب آب ریخته شده روی سطح افقی نمونه بتنی یا قسمتی از قطعات پیش ساخته در حالی که ارتفاع آب چندانی برای اعمال فشار وجود ندارد و به میزان 200میلیمتر محدود شده است. در این آزمایش در فواصل زمانی مختلف مقدار آب جذب شده برحسب گرم یا میلی لیتر بر وحد سطح (m2) گزارش می شود.

طبقه بندی کیفی بتن ها در این آزمایش را می توان بصورت زیر مطرح کرد. در انگلیس از نتایج این آزمایش استفاده می شود اما در آیین نامه پایایی بتن ایران در حاشیه خلیبج فارس و یا در استانداردهای قطعات پیش ساخته مانند جداول مورد اقبال قرار نگرفته است. به هرحال این آزمایش برای موادی که باعث آب بندی سطحی می شوند می تواند با موفقیت بکار رود و کیفیت سطحی را به نمایش گذارد.

جدول 7- تقسیم بندی جذب سطحی بتن با معیار جذب سطحی اولیه (mL/m2/s)

میزان جذب

زمان پس از شروع آزمایش

جذب تجمعی در ساعت (mL/m2)

10 دقیقه

30 دقیقه

1ساعت

2ساعت

زیاد

بیشتر از 50/0

بیشتر از 35/0

بیشتر از 20/0

بیشتر از 15/0

بیشتر از 2000

متوسط

50/0 – 25/0

35/0 – 17/0

20/0 – 10/0

15/0 – 07/0

2000 – 1000

کم

کمتر از 25/0

کمتر از 17/0

کمتر از 10/0

کمتر از 07/0

کمتر از 1000

 

 

جذب آب مویینه

یک ساز و کار جذب آب، حرکت آب به صورت نم مویینه رو به بالا می باشد که نیاز به انجام آزمایش خاص و هماهنگ با این ساز و کار احساس می شود.

در این آزمایش ها معمولا مقدار آب جذب شده در واحد سطح، ارتفاع نم مویینه و آهنگ جذب آب مویینه تعیین و گزارش می شود که در همه دستورها بصورت یکسان نیست و به برخی از این پارامترها پرداخته می شود.

دستور آزمایش RILEM CPC11.2 از جمله دستور آزمایش های قدیمی در این زمینه است که سالها مورد استفاده قرار گرفته است. اخیرا دستور استاندارد ASTM C1585 ارائه شده است که با دقت بیشتری شرایط آزمایش و شکل آزمونه را مشخص نموده است. در این آزمایش از یک قرص بتنی به قطر 100 میلیمتر و ارتفاع 50 میلیمتر استفاده می شود که بخش تحتانی آن 1 تا 3 میلیمتر در آب قرار گرفته است و رطوبت محیط اطراف نمونه نیز کنترل می گردد و درنهایت، آهنگ جذب آب مویینه در بازه های زمانی مختلف بدست می آید. هنوز طبقه بندی خاصی در مورد کیفیت بتن ها توسط این آزمایش مطرح نشده است و آنچه در زیر مشاهده می شود عمدتا مربوط به آزمایش های انجام شده بر اساس دستور RILEM می باشد.

جدول 8- محدوده پذیرش جذب آب مویینه بتن با دوام

کیفیت بتن

عالی

خیلی خوب

خوب

متوسط

ضعیف

جذب آب (mm/h-0.5)

کمتر از 1/0

1/0 تا 15/0

15/0 تا 2/0

2/0 تا 25/0

بیشتر از 25/0

 

 

هرچند ساز و کار برخی خرابی ها در ایران و حتی جنوب کشور مربوط به جذب آب مویینه است، اما در دستورهای استاندارد ایران این آزمایش برای بتن جایگاهی ندارد و طبعا مشخصات استاندارد و محدودیت خاصی نیز مطرح نگردیده است.

 

آزمایش مقاومت ویژه الکتریکی

سهولت یا سختی عبور جریان الکتریکی از بتن اشباع می تواند نشانه ای از نفوذپذیری آن در برابر آب و به ویژه انتشار و مهاجرت یونی (به ویژه یون کلرید) باشد مخصوصا اگر از آب نمک اشباع گردد.

این آزمایش بین پژوهش گران بسیار معروف و رایج است اما دستور استاندارد خاصی برای آن تدوین نشده است.

این آزمایش با استفاده از دو صفحه مسی یا برنجی که بر سطح آزمونه بتنی اشباع از آب به کمک خمیر سیمان تازه می چسبد و مقاومت الکتریکی به کمک اعمال یک جریان متناوب با فرکانس مشخص بدست می آید و می توان با داشتن سطح بتن و فاصله بین دو صفحه فلزی، مقاومت ویژه الکتریکی را بدست آورد. همچنین می توان با چهار الکترود (روش ونر) و تعبیه آن بر سطح بتن یا در سوراخ خاص و برقراری اتصال و تماس الکتریکی، مقاومت الکتریکی و مقاومت ویژه آن را بدست آورد.این روش برای قطعات بتنی موجود نیز قابل استفاده است، در حالی که روش قبلی فقط برای آزمونه های آزمایشگاهی مکعبی، استوانه ای یا منشوری و مکعب مستطیل کاربرد دارد.

در راه انجام این آزمایش مشکلات و مباحث خاصی مطرح می شود که عبارتند از:

                - میزان رطوبت و اطمینان از اشباع بودن بدلیل تاثیر شدید بر مقاومت الکتریکی بتن

                - نوع جریان و فرکانس مصرفی بدلیل تاثیر آن بر نتایج حاصله

                - نقش شکل و اندازه نمونه بر نتایج حاصله

                - نقش روش آزمایش (الکترود چهارگانه یا صفحات)

                - نقش افزودنی های شیمیایی بر نتایج

                - نقش مقاومت الکتریکی سنگدانه های بتن بر نتایج

به هرحال لازم است با محدود کردن تغییرات احتمالی دستور استاندارد واحدی را تدوین کرد و بتن ها را از این نظر مقایسه نمود و طبقه بندی کرد. طبقه بندی زیر که معیاری جهت ارزیابی بتن محسوب می شود، ارائه شده است.

جدول 9- تقسیم بندی احتمال خوردگی میلگرد براساس آزمایش مقاومت الکتریکی

احتمال خوردگی میلگرد

خیلی زیاد

زیاد

کم

ناچیز

مقاومت ویژه الکتریکی بتن (اهم-متر)

کمتر از 50

50 تا 100

100 تا 200

بیش از 200

 

 

 

نتیجه گیری

در پایان متذکر می شود که آزمایش هایی در مورد جمع شدگی و انبساط بتن وجود دارد که به دوام مربوط می شود اما برخی از اشکال دوام دارای آزمایش استاندارد معتبر نمی باشد. همچنین برخی آزمایبش ها مانند پتروگرافی بتن ASTM C865 به بررسی مشکلات موجود در بتن و دوام آن می پردازد که جنبه کمی خاصی ندارد.

به نظر می رسد هنوز آمادگی لازم برای انجام آزمایش های کنترلی دوام در ایران و دنیا بوجود نیامده است هرچند در یک بخشنامه سازمان مدیریت و برنامه ریزی برای حاشیه خلیج فارس چنین امری الزامی اعلام شده است اما واقعیت آن است که این آزمایش ها را صرفا در هنگام تهیه طرح مخلوط بتن می توان به انجام رسانید و فرصت کافی و امکانات وافی برای انجام آنها بصورت یک آزمایش کنترل مستمر همچون تعیین مقاومت فشاری بتن بر روی بتن های تولیدی در کارگاه وجود ندارد و نمی توان انتظار داشت چنین مواردی بزودی نهادینه شود مگر اینکه این آزمایش ها به شدت ساده و سریع شوند که مسلما دقت آنها در تعیین کیفیت بتن نیز تحت تاثیر این سرعت و سادگی قرار می گیرد.

به اعتقاد نویسنده، اگر بتوان مشکلات آزمایش تعیین مقاومت ویژه الکتریکی را برطرف و آن را استاندارد نمود، می توان از آن به عنوان یک آزمایش کنترلی سریع و ساده و غیر مخرب استفاده نمود. همچنین آزمایش جذب آب کوتاه مدت صرفنظر از مشکل خشک کردن و مغزه گیری، آزمایش سریع و ساده ای محسوب می شود.

در سال گذشته پروژه ای برای بررسی آزمایش های دوام که می تواند در مناطق جنوبی کشور بکار رود در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن کلید خورد و امید است تا سال آینده نتایج آنها بررسی و مقایسه بین آنها انجام شود. در این تحقیق که چند مرکز دانشگاهی و پژوهشی کشور در آن دخیل هستند طرح های اختلاط خاصی که معمولا در جنوب کشور کاربرد جدی تری دارند مورد بررسی قرار گرفته است و امید است بتوان در مورد معیارهای موجود نیز یازنگری کرد و آزمایش های مناسبی در آیین نامه پایایی مطرح نمود.


فایلهای پیوست

فایلی برای دانلود پیوست نشده است