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
آزمایش های یخ زدن و آب شدن بتن

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 [4] - 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 [5]، ASTM C672 [6] و EN 1340 [7] به هرحال این آزمایش ها عمدتا در سنین کم 28 تا

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 [4]

                - 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 [5]، ASTM C672 [6] و EN 1340 [7]

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 [4].

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 [4].

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 [8] پس از 100سیکل خاص یخبندان در آزمایش ASTM C1262 [5] 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 3 درصد بر روی آن ریخته شده است، بیشتر باشد [7].

در ASTM C672 معمولا پس از 50 سیکل یخبندان خاص در معرض مواد یخ زدا (محلول کلرید کلسیم 4 درصد) که روی قطعه ریخته می­شود و درجه تخریب سطح پس از 5، 10، 15، 25 و 50 سیکل گزارش می شود که معیار درجه تخریب ارائه می شود [6].

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 [5].


1- مقدمه :  کتابچه راهنمای بتن ، که  اولین نسخه آن  در جولای  1938 ، و پس از آن ، مشخصات استاندارد برای مرمت و بازسازی بتن، بخش پیوست ، که نسخه اول آن در نوامبر سال 1970، نیز تجدید نظرهای بعدی این دو سند ( از دفتر احیا و بازسازی ، 1975 و 1996 - ، به خصوص فصل  7  کتابچه راهنمای بتن ، که توسط کمیته احیا و بازسازی به چاپ رسیده اند ، برای سال های بسیاری ، تقریبا پایه و اساس تمام ترمیم های بتنی انجام شده در طول 25 سال گذشته در پروژه های بازسازی در ایالات متحد امریکا بوده اند.

عملیات بازسازی و حفظ زیرساخت های منابع آب، که عمدتا در مناطق سخت آب و هوایی غرب ایالات متحده واقع شده است ، دارای هزینه ای به ارزش بیش از 17 میلیارد دلار می باشد  . این امر نشان دهنده نیاز به نوسازی و گسترش اطلاعات در خصوص روش ها ، مواد و روش تعمیر بتن که دذج شده  در فصل 7  کتابچه راهنمای بتن ،  می باشد .  این راهنما کتاب یک راهنما برای بدست آوردن  اهداف ترمیمی بتن، براساس شناخت نیازها می باشد.  این راهنما به همراه ضمیمه های آن به عنوان یک مجموعه  برای "مشخصات استاندارد برای تعمیر بتن "   طراحی شده است.

این راهنما برای اولین بار در خصوص روشها احیا برای تعمیر بتن منتشر گردید. پس از آن به  علت شایع بودن آسیب دیدگی بتن های احیا شده ، شامل پیشنهاداتی برای انواع روش های تعمیر و مواد ، به منظور افزایش احتمال موفقیت در تعمیر بتن آسیب دیده ی ناشی عوامل مختلف ، گردید. در نهایت، این راهنما در بر گیرنده ی  شرح مفصلی از روش استفاده و محدودیت های مواد و مراحل کار در  هر یک از روش های استاندارد تعمیر و مواد موجود در "استاندارد مشخصات فنی برای مرمت و بازسازی بتن " گردید .

2.تعمیر و نگهداری از بتن : بتن مدرن با مواد بسیار با دوام ساخته می شوند  و اگر طرح اختلاط درست و متناسب باشد ، می تواند برای مدت زمانی بسیار طولانی و  تحت شرایط عادی به ما خدمت رسانی نمایند.
با این حال، بسیاری از سازه های بتنی احیا شده، با استفاده از تکنولوژی بتن اولیه ساخته شده اند و در حال حاضر نیز  بیش از 50 سال از بهره برداری از آنها در شرایط سخت می گذرد . برای حصول اطمینان  این بتن ها  باید به طور منظم بازرسی  و  تعمیر و نگهداری لازم برای حفظ سرویس انجام شود . مدیران و سرکارگران بهره بردار ،  باید درک کنند که، باید توجه داشته باشند که ، تعویق در تعمیر و نگهداری به هیچ و جه  مقرون به صرفه و اقتصادی نیست . عدم انجام سریع  تعمیر و نگهداری مناسب و لازم به راحتی باعث نیاز به انجام تعمیرات بسیار گران قیمت و یا خارج از سرویس شدن سازه ها  خواهد شد. شکل های 1 و 2 ، نشان دهنده نابخردی در نگهداری ناکافی و یا نامناسب می باشد . در حال حاضر می بایست این دو سازه با نیاز به هزینه چند ده برابری جایگزین گردند ، در حالی که با  تعمیر و نگهداری پیشگیرانه می توانست سرویس دهی سازه های را به طور نامحدود تمدید گردد.

تجربه نشان داده  بخش های خاصی از سازه های بتنی که در معرض هوازدگی در آب و هوای انجماد است آسیب پذیرتر از سایر بخشها می باشند. دیوارهای با سطح نمایان بالاتر از 2 متر ، اسکله ها ، ستونها ، نرده ها و دست انداز کنتر جاده ها ، همه جداول، کف درگاهها ، کتبه ها ، پیش آمدگی لبه بام ، و گوشه ها و همه سطوحی که در تماس با اسپری آب یا آب هستند  اغلب  سطح شان در طول انجماد آب دچار تغییر می شود .. در صورت تعمیر و نگهداری پیشگیرانه مانند استفاده از ترکیبات آب بند کننده بتن برای این شرایط آب و هوایی ، دوام این سطوح می تواند تا حد قابل ملاحظه ای بهبود و دوره بهره برداری از آنها  تا حدود زیادی افزایش یابد ( بخش 35 و 38 ).


شکل 1 :عدم انجام تعمیرات به موقع و سریع سازه های در تماس با آب


شکل شماره 2 : عدم انجام تعمیرات آسیب های ناشی از فرآیند ذوب و یخ در زمان مناسب و به موقع باعث افزایش شدید تخریب ها شده است.

انتخاب روش درمانی مناسب و موثر تا حدود زیادی به ارزیابی درست محیطی که سازه در آن قرار دارد بستگی دارد. ترکیبات آب بندی و پوشش محافظتی سازه های بتنی  مناسب برای شرایطی که اساسا خشک می باشد ، برای سازه های که در مناطق پر مرطوب و پرآب قراردارند ، مانند اسکله ها ، جداول و نرده پلها ، دیواره حوضچه های آرامش  ، عملگرد ضعیفی دارند. در آزمایشگاه احیا تستهای انجماد و ذوب بر روی نمونه های بتن آب بند شده بوسیله انواع مواد آب بند و پوششها مانند روغن تخم کتان ، fluosilicates ، رنگ اپوکسی و لاتکس ، لاستیک با ترکیبات کلر و آب بند کننده ، سیلر نفوذ کننده ، انجام گردیده است . این آزمایشات میزان مقاومت بتن با  ترکیبات خاص اپوکسی ، ترکیبات سیلوکسان و سیلانها ، ترکیبات متاکریلات با وزن مولکولی بالا ( بخش 35)، در برابر تخریب ناشی از انجماد و ذوب آب به وضوح نشان می دهد. با این حال هیچ یک از این ترکیبات ، بتن را  به طور کامل ضد آب نمی کند . کاری که آنها برای درمان بر روی نمونه بتن  انجام می دهند جلوگیری از جذب آب و اشباع شدن آن ، در شرایط کامل و بلند مدت  استغراق می باشد.

به جز ترمیم بتن های آسیب دیده که با استفاده از ملات ترمیمی به صورت دستی انجام می گردد ( بخش 25 ) ، استفاده از ترکیبات آب بند در هنگام ساخت بتنهای جدید نیز صورت می گیرد. این عملیاتهای ترمیمی معمولا زمانی که اولین آسیب ناشی از اثرات آب و هوا  قابل مشاهد می شود  بر روی سطوح قدیمی انجام می گیرند . این ترمیم بهتر است قبل از زمانی که  تخریب پیشرفت نموده و قابل توقف نمی باشد صورت پذیرد. چنین شواهد اولیه ای عمدتا شامل ایجاد ترک خوردگی ریز و موازی و نزدیک به گوشه و لبه ها در سطح  می باشند . روش و نوع حافظت مورد نیاز می بایست بر اساس الگوی ترک خوردگی ، پوسته پوسته شدن سطحی ، و یا خرد شدن و ترک خوردگی انقباضی مشخص گردد. با ترمیم این سطوح آسیب دیده در ابتدای امر ، می توان از تعمیرات اساسی جلوگیری کرد و یا برای یک مدت طولانی آن را به تعویق انداخت.

رنگ و پوشش بدست آمده از روغن دانه کتان و تربانتین ، در گذشته به صورت گسترده ای برای احیا و به تاخیر انداختن فرسایش  بتن ناشی از  هوازدگی مورد استفاده قرار می گرفته است. لازم به ذکر است که در صورت اعمال درست، این مواد موثر خواهند بود . به همین دلیل اصطلاح   " ترمیم با روغن تخم کتان ،" ، باعث شده است که بسیاری از کاربران بر این باور باشند که یک پوشش ساده از روغن کتان پخته بر روی بتن می تواند باعث حفاظت در برابر هوازدگی گردد . باید توجه داشت که هرگز این چنین نمی باشد. عملیات بازسازی توصیه شده شامل مراحل مختلفی ، از جمله آماده سازی سطح با استفاده از اسید شویی ، اعمال دو لایه یا بیشتر روغن بدست آمده از تخم کتان و ترکیب شده با تربانتین پس از گذشت مدت 48 ساعت برای خشک شدن سطح ، و سپس اجرای دو لایه یا بیشتر پوشش سفید رنگ هادی ، و یک لایه روغن رقیق شده  تخم کتان ترکیب شده با تربانتین ، می باشد. مواد آب بندی در بتن های مدرن از نظر اعمال و دست آوری  حفاظت از بتن ، نسبت به آنها بسیار ساده تر می باشند . امروزه دیگر استفاده از روغن تخم کتان ترکیبی با تربانتین توصیه نمی شود.

3- الزامات عمومی برای تامین کیفیت ترمیم : اصطلاح ترمیم بتن به معنی هر گونه جایگزینی ، بازگرداندن ، یا تجدید سطوح بتنی ، بعد از اجرای اولیه بتن می باشد. نیاز به ترمیم می تواند ناشی از عیوب جزئی مانند سوراخ محل بولتها ، سوراخهای ایجاد شده بر اثر ضربه های وارد شده و یا صدمات اصلی به عللی چون هوازدگی طبیعی به علت انرژی آب و یا شکستگی های مختلف اسکلت ، باشد .  اگر چه موارد مشروح در ابتدا ممکن از نظر جزئیات کم ارزش شمرده شوند، اما هیچ مرحله ای از ترمیم نمی تواند حذف و ساده انگاشته شود بدون اینکه به کاربری و کیفیت عملیات گزندی برساند. در صورت عدم مهارت و یا اتخاذ روشهای ناکافی و استفاده از مواد نامناسب و در نتیجه اعمال تعمیر بی کیفیت می تواند با وجود انجام هزینه های هنگفت ، کار صورت گرفته را با شکست رو برو کند. 

الف  - مهارت : بر عهده پیمانکار سازنده و یا بهره بردار می باشد که تعمیر آسیب ها و عیوب بتن را به نحوی انجام دهد که سرویس دهی ، کیفیت و دوام آن با بخشهای مجاور سازه قابل مقایسه و برابر باشد . مسئول عملیات ترمیم ، متعهد است به انجام ترمیم  به نحوی که از نظر رنگ قابل تشخیص نبوده ، با دوام و نیز با چسبندگی مناسب به بتن قدیمی باشد . از آنجا که بسیاری از روشهای تعمییر بر اساس قوائد موجود در راهنمای تعمیرات می باشد ، بنابراین لازم است سرکارگران ، کارگران و دست اندرکاران عملیات ، آموزش های لازم را در خصوص جزئیات مراحل کار ترمیم ، پیش نیازهای پروسسه دیده باشند . کارگران می بایست از نکات مهم و کلیدی ترمیم با خبر و مطلع باشند . پیمانکار و نیروهای بهره بردار می بایست از رعایت استانداردهای کار اطمینان خاطر لازم را  داشته باشند. به کار گیری نیروهای مطمئن و متخصص در این امر ضروری می باشد . آموزش کارگران و نیروهای دارای صلاحیت ، به خصوص در زمان استفاده از پوشش های اپوکسی ، پلی یورتان و سایر مواد رزینی در تعمییر بتن ، ضروری می باشد.

ب - روش : عملیات ترمیم بتن فقط هنگامی که روش و تکنیک به صورت صحیحی انتخاب و اجرا به دقت انجام پذیرد، نتیجه بخش خواهد بود . تعمیر و یا روش ساخت اشتباه و ناموثر و با مهارت کم ، باعث ایجاد تعمیر بی کیفیت می گردد. در این راهنما صرفا جزئیات بسیاری از روشهای تایید شده و با کیفیت تعمیر بتن آورده شده است، و همه روشهای موجود تعمیر و نگهداری مورد بحث قرار نگرفته است. بنابراین صنعت گران و مهندسان مرتبط با تعمیر از روشهایی که موفق بوده و دارای ضریب اطمینان بالایی می باشند ، استفاده خواهند کرد. 

تعمیر انجام گرفته بر روی بتن قدیم و جدید ، بلافاصله پس از اتمام می بایست مورد تحقیق و ارزیابی قرار گیرد. در یک کار جدید ، تعمیراتی که  با چسبندگی خوبی ایجاد شده باشند دارای دوام و عمر بالایی خواهد بود، در نتیجه می بایست بلافاصله پس از قالب برداری از بتن اصلی نسبت به رفع اشکال بتن تازه اقدام نمود. از این رو ضروری است در تعمیر بتن تازه اقدامات لازم ظرف 24 ساعت پس از بتن ریزی انجام گردد.

قبل شروع تعمیرات، مواد و روش پیشنهادی باید توسط ناظر وکارشناس مجاز تایید گردد. کیورینگ باید به صورت مداوم در قسمتی که عملیات ترمیمی اجرا شده ، صورت پذیرد.

در ترمیم و تعمیر بخشهای فرسوده بتن یک سازه زمانی می توان  از موثر بودن و کیفیت مناسب عملیات آسوده بود که بتن فرسوده به طور کامل حذف گردیده و به صورت دقیق و بر اساس روش و با متریال استاندارد و تایید شده ، جایگزین گردد، و اطمینان لازم از گیرداری محکم و نفوذپذیری موثر در صورت نیاز ، وجود داشته باشد. بنابراین این کار نباید صورت پذیرد تا زمانی که پرسنل و امکانات لازم در دسترس باشد. تا زمانی که کار به درستی صورت نپذیرد باید عملیات به تاخیر بیافتد ولی این تاخیر نباید در حدی باشد که باعث وخامت بیشتر در وضعیت بتن سازه گردد. تعمییرات باید در اولین زمان ممکن انجام شود.

ج- مواد : مواد مصرفی در تعمیر بتن می بایست دارای کیفیت لازم بوده و نسبتا تازه باشد. همچنین می بایست امکان دسترسی به مشخصات فنی مواد ، روش کار و موارد خاص مصرف وجود داشته باشد. نتایج آزمایش آسیاب گلوله ای و آزمایشات ارائه شده توسط تامین یا تولید کننده متریال می تواند به عنوان نشانه ای مناسب از کیفیت مواد باشد. یک راه سریعتر ، ارائه گواهینامه تایید کیفیت و مشخصات فنی از مراجع مورد نیاز می باشد. با توجه به هزینه های بالای جایگزنی مواد جدید و نامناسب اجرا شده در صورت اثبات عدم کیفیت پس از اجرا ، لذا این مواد هرگز نباید در تعمیر سازه های بتنی مورد استفاده قرار گیرد مگر اینکه : 1 - مشخص شود که مواد ترمیمی استاندارد برای این کار نا مناسب هستند ، 2 - همه دست اندرکاران و مسئولین از نیاز به استفاده از مواد با کیفیت  نامطلوب و خطرات آن  مطلع باشند.

مواد انتخاب شده برای تعمیر می بایست بر اساس توصیه های تولید کننده و یا دیگر روشهای مجاز اجرا گردد. مخلوط کردن ، اندازه گیری نسبتهای مواد تشکیل دهنده و دست کاری متریال می بایست براساس بالاترین استانداردهای کار انجام شود .












فصل دوم</