روش مصرف و محاسبه میزان صحیح مواد تعمیراتی در ترمیم سازه بتنی

الف – ملات ترمیم کننده بتن پایه سیمانی و طریقه  مصرف
ملات های سیمانی آماده ی پودری، که با الیاف و ترکیبات پلیمری انعطاف پذیر بر پایه ی لاتکس مسلح و اصلاح شده است. به صورت نیمه خشک با آب ترکیب شده و به شکل خمیر ورز داده می شود . سپس در محل آماده شده با فشار اعمال می گردد. به دلیل تفاوت در دانه بندی سنگدانه ها به دو دسته ی ترمیم کننده ی بتن برای ضخامت های بالاتر از 5 میلیمتر ( دارای سنگدانه هایی با قطر متوسط 3 تا 5 میلیمتر ) ، مثلا MTOSIVE 1020 و ترمیم کننده ی کازماتیک یا آرایشی با سنگدانه هایی با قطر (تا 2 میلیمتر) مانند MTO SIVE 1010 و برای خلل و فرج کوچک تا 1 سانتیمتر بر روی بتن کارایی دارند ، تقسیم می شوند. 

روش محاسبه ی مقدار مورد نیاز از این مواد عبارت است از :

مقدار مورد نیاز محصول به کیلوگرم = (وزن مخصوص ترمیم کننده)2000×عمق تخریب به متر×مساحت سطح تخریب(مترمربع)
بنابراین می توان نتیجه گرفت برای هر متر مربع ترمیم به ضخامت متوسط 1 سانتیمتر 20 کیلو ترمیم کننده نیاز خواهد بود. 

ب- ملات ترمیم کننده پایه اپوکسی و طریقه مصرف

این مواد از 3 جزء  رزین بیسفنول ، هاردنر پلی آمین ( یا آمید ) و پودر سیلیس تشکیل شده است و بی شباهت به گروت اپوکسی MTO FLOW 650 نیست. ( فرق آنها در درصد خلوص سیلیس و مقدار آهن موجود در پودر است ). نسبت ترکیب مواد،  باید در هنگام اختلاط رعایت شده و سطح آماده برای تعمیر خشک باشد ( ترکیبات پلیمری بر پایه ی اپوکسی نسبت به رطوبت حساس بوده و به این دلیل آنکه اجازه تبخیر آب اشباع از درون بتن را نمی دهند ، پدیده ی تاول زدن و جدایش در اثر نیروی تبخیر آب به وجود می آید.) فرصت اجرای این مواد ( ژل تایم) آن حدود 20 دقیقه است و پس از آن غیر قابل استفاده می شود. بنابراین باید دقت کرد که پیش از اختلاط همه چیز برای اعمال ترمیم کننده اپوکسی آماده باشد. عموما نواحی اتصال تیر و ستون ، تعمیرات در ناحیه یک سوم اتصالات تکیه گاهی و حفرات و ناحیه هایی که بتن کنده شده و آرماتور در آنها نمایان است، و یا کف سازی رمپ ها و نواحیی که بتن کنار درزهای انبساطی شکسته شده و یا ضخامت کم ترمیم به دلیل ترافیک و نیروی بیش از حد امکان ترک خوردن مجدد داشته باشد، مواردیست که امکان استفاده از این مواد وجود دارد. محصول MTO FLOW 650R کلینیک بتن ایران در بسته های 20 کیلویی ، شامل 1 کیلوگرم هاردنر ، 3 کیلوگرم رزین اپوکسی و 16 کیلوگرم پودر به همین منظور طراحی و تولید شده است.

میزان استفاده بر اساس فرمول ترمیم کننده بتن پایه سیمانی و وزن مخصوص 2000 کیلوگرم در هر متر مکعب است و برای هر متر مربع به ضخامت 1 سانتیمتر یک پک محصول ( 20 کیلوگرم) مصرف می شود.
ج-چسب اپوکسی و طریقه مصرف

چسب 2 جزئی اپوکسی شامل رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین ( آمید) به دلیل خواص بی نظیر مقاومت کششی ( بین 14 تا 17 تن تحمل کشش) در انجام امور تعمیراتی بتن ، به عنوان چسب لایه اتصال یا پیوند بتن قدیم به ملات تعمیری ( یا بتن ) جدید کاربرد دارد . ترکیب چسب بتن اپوکسی و ترمیم کننده اپوکسی پایه سیمانی ، معمول ترین روش ترمیم بتن برای بسیاری از خرابی های سازه های بتنی است. به دلیل مدت زمان محدود سخت شدن، باید پیش از ترکیب کردن اجزاء چسب اپوکسی از آماده بودن نرمیم کننده بتن اطمینان حاصل کرد. چسب اپوکسی MTOBOND P1800 در بسته های 3 کیلویی توسط کلینیک بتن ایران طرحی و تولید شده است

میزان استفاده چسب اپوکسی بر حسب مساحت ترمیم برابر است با 1 کیلوگرم به ازای هر متر مربع ترمیم

د- چسب لاتکس یک افزودنی به ملات

یک چسب تک جزء بر پایه رزین های M.M.A و حلال در آب ، که از انعطاف خوب و چسبندگی مناسبی بهره می برد. به عنوان افزودنی به ملات و بتن خواص آب بندی داده و تا حدی سبب افزایش مقاومت کششی بتن می گردد. از طرفی در ترمیم های کوچک و سبک بتن ، می توان به عنوان چسب لایه پیوندی از آن استفاده کرد. به عنوان افزودنی 10 تا 25 درصد وزن سیمان مصرفی، مقدار استفاده MTOBOND 2200 بوده و اگر به عنوان لایه پیوندی مصرف شود، حداکثر یک کیلوگرم در هر متر مربع ترمیم استفاده می شود. محیط مرطوب یا خیس در هنگام ترمیم اثری بر کارکرد این ماده نخواهد داشت.

جدول اصول، قواعد، ابزار و رواداری ها در انجام عملیات ترمیم سازه بتنی

جدول اصول ، قواعد، ابزار و رواداری ها در انجام عملیات ترمیم سازه بتنی

چک لیست استاندارد اجرایی – تنظیف و ترمیم بتن در دامنه 85 درصد مقاومت فشاری طراحی
تجهیزات مورد نیاز	تجهیزات سند بلاستینگ وایر براش مکانیکی و دستی جک همر مکانیکی قلم برش بتن دستی کمپروسور باد و بلوور دستگاه فرز برقی ، برش و سایش بتن مته و دریل دستگاه و پمپ تزریق مواد 2 جزئی - اپوکسی ماله تخت و برس تجهیزات شات کریت پوشش های محافظ، عینک، دستکش و کلاه
مواد مورد نیاز	چسب بتن پایه لاتکس گروت پایه سیمانی ترمیم کننده پایه سیمانی الیاف دار چسب بتن 2 جزئی اپوکسی رزین 2 جزئی اپوکسی ترمیم کننده 3 جزئی اپوکسی
روش انجام عملیات	1-      در نقاطی که خوردگی بتن وجود دارد ، سطح شن نما و یا متورق گردیده شکل هندسی با زوایای مشخص محاط می شود. 2-      مانند لکه گیری آسفالت لبه ها به صورت قائم با کمی زاویه به داخل تا بتن بکر تراشیده می شود. سطحهای زیاد و دارای شیرابه با سند بلاست یا وایر براش تنظیف می گردد. 3-      در صورتی که شبکه آرماتور تا بیش از نیمی از قطر آرماتور نمایان شده تا 1 سانتیمتر پشت ترک آزاد می گردد. 4-      قسمتهایی از شبکه آرماتور که اکسید شده یا کاهش قطر پیدا کرده می باید تعویض گردد. 5-      ترکهایی با عرض بیش از6  میلیمتر بهتر است به صورت V cut – گوه ای- باز شده و تنظیف گردد. 6-      ترکهایی که رزین اپوکسی تزریق می گردد با زاویه حمله (18 تا 30) درجه به منظور پکر گذاری و همپنین کنترل خروج مواد ،  تا پس از آکس بتن دریلینگ می گردد. 7-      کل قسمت های تراشیده شده ، به جهت حذف آلودگی ها و تریس ها با آب و در موارد خاص کمپرسور هوا تنظیف می گردد. 8-      برای عمق کم ترمیم ملات ترمیمی پایه ی سیمانی با آب به صورت dry pack – ملات نیمه خشک – مخلوط شده و با فشار در محل اجرا می شود. در سطوح زیاد از شات استفاده شود. 9-      محلهایی با ضخامت بیشتر یا نیروها و تنش های زیاد از ملات اپوکسی و یا ترکیب چسب اپوکسی و ترمیم کننده پایه سیمانی پر می شوند. 10-  کیورینگ به وسیله اسپری آب – در ملاتهای پایه سیمانی- خواهد بود. 11-  برای انجام تزریق ، بسته به نوع پمپ ، اجزاء ترکیبی رزین و هادنر اپوکسی با نسبت مناسب مخلوط شده و به وسیله پمپ تزریق می شوند. این عملیات تا خروج رزین از سوراخهای کنترل ادامه می یابد.
رواداری ها	برای ضخامت های بالاتر از 5 سانتیمتر ، به جهت عدم ریزش مواد ترمیمی بهتر است ترمیم در چند لایه صورت بگیرد. در گوشه ها ، محلهای اتصال و مناطقی که مدت زمان اورهال ، زمان کیورینگ پایینتری را می طلبد ، بهتر است از مواد اپوکسی استفاده کرد. بخشهایی که در معرض خشک و تر شدن مداوم قرار دارند ، به جهت تغییر ضرایب هدایت الکتریکی و افزایش پتانسیل خوردگی ، نباید از مواد ترمیمی پایه اپوکسی استفاده نمود. برای اتصال چسب اپوکسی زمان ژل شدن بسیار مهم است بنابراین ، در صورت خشک شدن چسب اپوکسی، پیش از اعمال ملات ترمیمی باید سطوح مجددا تراشیده شود. از آنجا که پوشش های پلیمری – اپوکسی- اجازه تبخیر آب را نمی دهند ، تظیف در آن نقاط با هوا و بدون آب صورت می گیرد. در صورت مرطوب بودن جسم بتن ناگزیر از اپوکسی های آب دوست استفاده گردد.

 

جدول اصول ، قواعد، ابزار و رواداری ها در انجام عملیات آب بندی سازه های بتنی

جدول اصول ، قواعد، ابزار و رواداری ها در انجام عملیات آب بندی سازه های بتنی

چک لیست اجرایی – آب بندی بتن  و اجرای پوشش آب بند
تجهیزات مورد نیاز	ظرف مخلوط کردن مواد برس و رولر و کاردک تجهیزات ایرلس پمپ تزریق پلی یورتان گان تزریق ماستیک پلی یورتان تجهیزات محافظ ایمنی
مواد مورد نیاز	پوشش آببند 2 جزئی الاستومری برای سطوح فشار مثبت بتنی –تا ph 5 پوشش پایه سیمانی با ترکیبات سدیومیک برای سطوح فشار منفی آنی گیر –اکتیواتور سیمان-برای ایجاد منطقه موقت آببند ماستیک پلی یورتان رزین پلی یورتان تزریقی 2 جزئی پوشش 2 جزئی پلیمری- اپوکسی یا ونیل استر- برای محیط هایی با سیال شیمیایی
روش انجام عملیات	1- دو جزء اندود آببند ترکیب شده و تا رسیدن به ضخامت 2000 میکرون اعمال می گردد. 2- دور لوله ها و شیر آلات و درزهای انبساطی با ماستیک پلی یورتان پر می شود. 3- در بخشهایی که امکان تخلیه سیال وجود ندارد ، پس از زه کشی مناسب ، بوسیله آنی گیر ، نشت موقتا آب بند شده و پس از تعمیر و ترمیم سطح ، بوسیله پوشش آببند سودیمیک سطح اندود می گردد. 4- برای نشت هایی باحجم بالا و مناطقی که جسم بتن از آب اشباع شده است ، مشابه روش تزریق اپوکسی دریلینگ انجام شده و پس از پکر گذاری رزین پلی یورتان تزریق می شود. با توجه به لزجت مشابه رزین ترکیبی با آب ، مواد با فشار جایگزین آب موجود شده و سپس سخت می گردد. 5- در محیط با سیال اسیدی پوشش های پلیمری پس از ترکیب با برس و رولر و یا ایرلس اجرا می شوند.
روا داری ها	مناطق بحرانی ، مانند اتصال کف و دیواره بهتر است به جهت اجرای پیوسته متریال آببند ، با مواد ترمیمی ماهیچه کشی صورت گرفته و کنج های قائم حذف شود. در مناطقی که تمرکز تنش و جابجایی وجود دارد ، برای پوشش های پلیمری از مت های فایبرگلاس در لایه های متعدد استفاده شود. پس از اجرای مواد  آببند پایه سیمانی و قبل از اجرای پوشش محافظ پلیمری ، تا خشک شدن کامل سطح می باید صبر نمود. حتی الامکان در سازه هایی با بهره برداری طولانی مدت و جهت کاهش امکان خوردگی شبکه فولادی از آببند فشارمثبت و از جهت دسترسی سطح بتن با آب ، آببندی صورت پذیرد. زهکش ها در انتهای پروسه ی آببندی می بایست پلاگ گردند.

 

بتن شامل چه ویژگی ها و خواصی می باشد ؟

«بِتُن (به فرانسوی: Béton) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم‌کننده‌های مختلف استفاده شود. گاهی اوقات برای عوض کردن بعضی از خواص بتن، هنگام مخلوط کردن مواد، مقدار مواد افزودنی به آن اضافه می‌گردد. بتنی که تازه درست شده باشد شکل آن به صورت خمیری می‌باشد و بعد از این‌که در قالب ریخته شود، شکل قالب مشخص شده را به خود گرفته و بعد از مدت مشخصی، سفت شده و مقاومت مورد نیاز را کسب می‌کند.»

با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی‌های فراوان، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه‌ای داشته‌ است، در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها (مانند سرباره کوره ،دوده سیلیسی و میکروسیلیس MICROSILICA FUME و ژل میکروسیلیس حاوی الیاف و میکروسیلیس و روان کننده با کد محصول MTO MIX 4500 که در آیین نامه بتن ایران « آبا» به آنها اشاره شده)، سولفورها، پلیمرها به منظور افزایش کشسانی و انعطاف( مانند چسب بتن بر پایه ی لاتکس با کد محصول MTO BOND 2200 )، الیافهای مختلف ( فلزی، پلیمری مانند الیاف پلی پروپیلن یا به اختصار PP و کو پلیمر ها) و افزودنیهای متفاوتی ( مانند روانسازهای بتن رجوع کنید به مشخصات فنی MTO PLAST D130، کاهنده ی نسبت آب به سیمان مانند ابر روان کننده های پایه ی نفتالین مثل MTO CRETE N540 و پایه کربوکسیلات MTO BUILD D10، کندگیر و زودگیر کننده، ضد یخ با مشخصات فنی محصول MTO-ANTIFREEZE ) هستند، تولید می‌شوند.

بتن از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی های بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین می‌توان بتن به‌طورکلی محصولی است که از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگ‌دانه‌های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می‌شود و دارای ویژگی‌های خاص است. در دسترس بودن مصالح آن ( منابع طبیعی کافی شامل سنگدانه ، آب و ترکیبات تشکیل دهنده سیمان برای تولید این محصول در دسترس است )، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت‌وسازهای فراوان سازه‌های بتنی چون ساختمان‌ها، سازه‌ها، سدها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده‌است. اما این نقش باعث شده تا بسته به حجم استفاده ی بتن ، مسئله دوام بتن در محیط‌های مختلف مورد توجه قرار گیرد . مشاهده خرابی‌هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن‌ها ( مانند سیکل ذوب و انجماد، حمله های کلرایدی یا سولفاتی، واکنش قلیایی، خوردگی با اسید یا آب دریا، کربوناتاسیون و نفوذ پذیری در برابر آب ) در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار محققان را به سمت طراحی بتن‌هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده ‌است و در نتیجه بعضی کشورها دستورالعمل‌ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا، توانمند و پایا تهیه کرده اند و طراحان و مجریان ملزم به رعایت این دستورالعمل‌ها گشته‌اند.

 

خواص بتن

الف - خواص ظاهری بتن

بتن خاکستری رنگ بوده و دارای شکل خاصی نمی‌باشد و همچنین به سادگی به شکل قالب خود درمی آید. همچنین معمولاً دارای بافت نیست و بدون بو می‌باشد.

ب- خواص فیزیکی و مکانیکی بتن

۱)وزن مخصوص بتن

وزن بتن بیشتر به نوع دانه‌های آن و تراکم قطعه بستگی دارد، هر چه دانه‌های سنگی سبک‌تر باشند قطعه سبک‌تر و تاب مکانیکی کمتری را از خود بروز می‌دهد. برعکس بتنی که دارای دانه‌های سنگی سنگین تر و متراکم‌تری باشد، قطعه‌ای وزین‌تر با تحمل بیشتر ارائه می‌دهد. اما به‌طورکلی وزن مخصوص بتن دردامنه‌ای به وسعت ۳۰۰ –۵۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب در نوسان است. باید توجه داشت وزن مخصوص بتن سازه ای در ایران به طور متوسط 2400 کیلوگرم بر متر مکعب است.

۲)تخلخل در بتن

میزان تخلخل بین ۸ تا ۲۵ درصد در محاسبات در نظر گرفته می‌شود که با بالا رفتن آن، قطعه ی بتنی خواصی همچون مقاومت در برابر یخبندان ( به دلیل قرار گرفتن آب در حفره های موجود در بتن و یخ زدگی در اثر کاهش حرارت و انبساط آب در فضای بسته ی حفره و همچنین مقاومت کششی کم بتن، بتن ترک خورده و با افزایش دما و آب شدن مجدد یخ ، آب به نقاط ترک خورده سرایت کرده و این چرخه که « سیکل ذوب انجماد » نامیده می شود اثرات مخرب بر بتن بر جای خواهد گذارد ( شایان ذکر است به منظور کاهش تاثیر سیکل ذوب و انجماد می توان این محصولات را به بتن اضافه کرد : 1) پودر میکروسیلیس MICROSILICA FUME به عنوان فیلتر و پر کننده ی حفرات مویینه 2) استفاده از هوا زا MTOAIR 220 به منظور تولید حباب هوا در بتن که به عنوان پیاله ی نگهداری آب با عدم امکان ترک خوردگی در وقت یخ زدن و 3) الیاف PP به منظور کاهش ترک سطحی و کانال باز در سطح بتن و امکان نفوذ پذیری آب در جسم بتن استفاده نمود . او مقاومت فشاری  را به علت عدم پیوستگی مناسب از دست می‌دهد و در عوض ضریب هدایت حرارت و صدا  را کاهش می‌دهد.(عایق می شود).

3)مقاومت فشاری

مقاومت در مقابل فشار در حقیقت نشان‌دهندهی مرغوبیت بتن است. میزان آن به‌ وسیله ی آزمایش فشاری روی نمونه‌های استوانه‌ای ( نسبت قطر به ارتفاع 2:1 مثلا 10×20 ) و مکعبی ( 15×15×15 سانتیمتر ) پس از یک دوره زمانی مشخص می‌شود. نیروی فشاری قائم است و بر روی سطوح فوقانی و تحتانی که کاملاً مسطح و صاف‌شده‌اند، وارد می‌شود. حد مقاومت زمانی است که نمونه خرد و ازهم‌گسیخته شود. معمولاً مقاومت بتن پس از ۲۸ روز از ساخت ملاک محاسبات قرار می‌گیرد. در بعضی از کشورها مقاومت بتن زا پس از ۹۰ روز ملاک عمل قرار می‌دهند. آنچه مسلم است اینکه مقاومت فشاری نسبت به سن بتن افزایش می‌یابد.

در بتن هایی با قابلیت مقاومت فشاری بالا ، علاوه بر افزایش مقدار سیمان ، با استفاده از کاهش نسبت آب به سیمان یا همان نسبت W/C با استفاده از افزودنی های بتن توانندی مانند MTO BUILD D10  تا 5/0 درصد وزن سیمان مصرفی و ژل میکروسیلیس 5 درصد MTO MIX4500 انتظار افزایش تا 25 درصدی مقاومت طراحی را داشت.

نسبت عیار سیمان با مقاومت فشاری مکعبی و استوانه ای

تفاوت مقاومت فشاری 28 روزه مکعبی با نمونه ی استوانه ای تقریبا 40 واحد است یعنی اگر بتنی با عیار 350 داشته باشیم با کسر کردن 100 واحد به عدد 250 کیلوگرم بر سانتیمتر متر مربع برای مقاومت فشاری نمونه ی مکعبی می رسیم و با کم کردن 40 واحد دیگر می توان گفت این بتن بر اساس نمونه ی استوانه ای مقاومت فشاری 210  کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را داراست.

4)مقاومت کششی بتن

مقاومت کششی بتن بسیار کم و مقدار آن در حدود ۱۰ تا ۱۲ درصد  مقاومت فشاری آن است، ولی در بتن مسلح وجود فولاد مانع از تقلیل حجم بتن در اثر انقباض ناشی از خودگیری می‌شود. براثر انقباض دوران خودگیری ترک‌هایی ریز در بتن ایجاد می‌شود که خود باعث خواهد شد تا مقاومت کششی به صفر برسد.

5)مقاومت بتن در برابر نیروی برشی

تعیین این مقاومت از طریق آزمایش مستقیم معمول نیست، بلکه از طریق محاسبات به دست می‌آید. مقدار آن در حدود 5/1 تا 2 برابر مقاومت کششی مقطع بتنی است.

ج- مواجهه مواد شیمیایی با بتن

۱)اثر اسیدها بر روی بتن

به دلیل قلیایی بودن ( عدد PH بین 11 تا 13 ) بتن  در مواجه با اسید ها ضعیف عمل می کند . اثر اسیدها بر روی بتن سخت شده، تبدیل تمام یا قسمتی از بتن به ترکیبات کلسیم است و آن شامل تبدیل هیدروکسید کلسیم به سیلیکات کلسیم هیدراته و آلومینات کلسیم هیدراته به نمک‌های کلسیم اسید مربوطه است. در شرایط مرطوب SO2 و CO2 و دیگر بخارات اسیدی موجود در هوا نیز از طریق تحلیل قسمتی از سیمان سخت شده و انتقال آن به بیرون از سطح بتن و نهایتاً جا گذاشتن یک تو دهی نرم و خمیری شکل تأثیر می‌گذارند. این نوع حمله بیشتر در نواحی صنعتی ( جاهایی که نشت اسید وجود دارد مثل محل های انبار کردن اسید ، عبور لوله ها و تانک های اسید ، پمپ های تزریق اسید و مخازن ذخیره اسید یا پسماند ها و فاضلاب های اسیدی که پوشش و کتینگ محافظ شیمیایی مانند اپوکسی ها و پلی یورتان ها و پلی یورا ها با کد های شناسایی MTO FLLOR 802 و MTOFLOOR 804 بر روی بتن اعمال نشده است) رخ می‌دهد و خسارات چشمگیری به بتن وارد می‌سازد.

۲)اثر مواد قلیایی و بازها بر روی بتن

محلول‌های رقیق (۱۰ درصد) سودیا پتاس بر روی بتنی که از سیمان پرتلند با مصالح سنگی مقاوم در مقابل محلول‌های قلیایی تهیه گردیده‌است، اثر ندارند. در واحدهای تولید مواد شیمیایی که بتن مستقیماً در معرض سود قرار می‌گیرد صدمات جدی به آن وارد می‌شود.

انواع بتن

بتن‌ انواع مختلفی دارد. مانند بتن با مقاومت بالا ، بتن با اسلمپ صفر یا پرسی، بتن غلتکی یا اسلمپ پایین ، بتن های خود متراکم، بتن پیش آکنده ، بتن مناسب برای دریا یا ترمی، بتن های سبک ( اتوکلاو ACC و اسفنجی و فوم بتن )، بتن الیافی ( ویژه ی کف سازی انبار ها، پیوینگ یا پیاده روها و محیط های صنعتی )، بتن ضد سایش مخصوص کف سازی صنعتی ( با پودر سخت کننده بتن با مشخصات فنی MTO TOP900 یا سنگدانه ها و ملات های سخت ) بتن نظافتی یا بتن مگر .

مواد تشکیل دهنده بتن

۱)سیمان (Cement)

سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس با نسبت معین و گرما دهی آن به منظور جداسازی اکسید کربن و ترکیب کردن سیلیس و رس به نحوی که به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند تولید می گردد . پس از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آن‌ها با کمی سنگ گچ، سیمان به دست می آید.

اثر سیمان بر مقاومت بتن

با فرض ثابت بودن عوامل مؤثر دیگر، سیمان از طرق زیر بر روی  مقاومت بتن تاثیر گذار است:

 الف- مقدار سیمان (عیار سیمان)

به میزان مصرف سیمان بر حسب کیلوگرم در هر متر مکعب بتن یا ملات سیمانی ، عیار سیمان گفته می شود. به عنوان مثال اگر بتنی با عیار 350 ساخته شود ، یعنی در هر متر مکعب بتن 350 کیلو سیمان مصرف شده است.

کمترین سیمانی که در ساختن بتن مصرف می‌شود باید به اندازه‌ای باشد که دوغاب آن رویه ی دانه‌های سنگی را اندود کند . در ساخت بتن نظافتی ( بتن مگر ) مقدار سیمان 150 تا 200 کیلوگرم است . برای ملات معمولی که بین آجرها ، پشت سنگ و به منظور شاتکریت یا پلاستر و اندود دیوار استفاده می شود 200 تا 250 کیلوگرم سیمان در هر متر مکعب مصرف می شود و برای بتن باربر از 300 کیلوگرم به بالا استفاده می شود. عیار بتن معمول در ساخت و ساز در ایران 350 است.  

بیشترین سیمان در ساختن بتن باید به اندازه‌ای باشد که نه تنها حالت اول را حفظ کند بلکه فضاهای خالی استخوان بندی سنگی را هم پر کند. با مصرف کمتر از حالت اول باعث عدم چسبندگی میان دانه‌های سنگی و در نتیجه سقوط تاب مکانیکی قطعه می‌شود. مصرف بیشتر سیمان بدون آنکه مقاومت فشاری قطعه ی بتنی افزایش یابد، باعث می شود تا از صرفه ی اقتصادی کاسته می‌شود. با افزایش مقدار سیمان مقاومت فشاری و ضریب الاستیسیته ی آن نیز افزایش می‌یابد.

  ب- انواع سیمان مورد استفاده برای ساخت بتن

سیمان های موجود در 5 تیپ یا رده دسته بندی می شوند . سیمان تیپ 2 پرکاربرد ترین سیمان برای ساخت بتن است . برخی تیپ ها زودگیر و برخی انجام عمل هیدراتاسیون را به تاخیر می اندازند. تیپ 5 را سیمان آنتی سولفات نیز نام گذاری کرده اند و در ساخت بتن برای محیط های خورنده ( حاوی سولفور و شرایط اسیدی یا دارای یون کلر و در مجاورت دریا ) به کار می رود. باید توجه داشت استفاده از سیمان تیپ 5 در شرایطی که مقدار فسفات موجود در خاک از عدد معینی بیشتر باشد، خود عاملی بر افزایش خوردگی است. لذا به طور کلی استفاده از تیپ 2 سیمان و ترکیبات پوزولانی مانند میکروسیلیس یا ژل میکروسیلیس در محیط های خورنده به صورت عمومی موثرتر است.

۲)آب (Water)
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.(potable)  البته ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون‌های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن‌سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که PH (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند. 

مقدار آب مصرفی و نسبت آب به سیمان

مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجه آن کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است. در آیین نامه بتن ایران عدد اسلمپ ( روانی بتن بر حسب سانتیمتر بر اساس آزمایش اسلمپ ) را بدون افزودنی حداکثر 8 معرفی کرده و عدد بالاتر به معنای آب اضافی در بتن است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگ‌دانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگ‌دانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است. به این معنی که اگر سنگدانه ها بیش از حد ریز باشند سطح موثر جذب رطوبت آن بالاست و در نتیجه آب بیشتری مورد نیاز است . استفاده از الیاف و یا سوپر جاذب هایی مانند میکروسیلیس هم میزان آب مصرفی را افزایش می دهد. تیز گوشه بودن سنگدانه ها هم بر افزایش مقدار آب مصرفی بتن تاثیر مستقیم دارد.

عمل آوری بتن یا کیورینگ

با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت نسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد فرایند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایق کاری موقت ( استفاده از مواد کیورینگ از پیش تولید شده بر پایه ی سیلیکون – رجوع کنید به مشخصات فنی MTO CURE D550 )، پاشش آب یا تولید بخار ( معمولا در کارخانه ساخت قطعات بتنی پیش ساخته و پریکست های بتنی با ضخامت کم که در ساخت آنها از فوق روانکننده بر پایه ی پلی کربوکسیلیک مثل MTO BUILD D10 استفاده شده است ) صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

تاثیر آب بر مقاومت بتن

تغییر مقدار آب باعث تغییرات مقاومت در بتن می‌گردد. علاوه بر املاح همراه با آب و سختی آن که در بخش مربوط به سیمان در مورد آن بحث شد، عوامل زیر بر مقدار آب در بتن موثرند:

• ·          غلظت بتن مورد نیاز (نسبت آب به سیمان)
• ·          درشتی یا ریزی مصالح سنگی مورد مصرف ( سطح موثر جذب آب به این پارامتر بستگی دارد)
• ·           نمناکی مصالح سنگی مورد مصرف ( ضریب جذب و نفوذ آب یا تشنگی مصالح )
• ·           شکل مصالح سنگی مورد نیاز و زبری سطح آن‌ها ( نسبت تیز گوشه به گرد گوشه سنگدانه ها )
• ·          گرما و خشکی هوا در هنگام ساخت و بتن ریزی ( درجه حرارت استاندارد بتن ریزی بین 5 تا 40 درجه سانتیگراد است)
• ·          مقدارسیمان مورد مصرف ( عیار سیمان)
• ·          نوع و شکل قالب و مقطع بتن ریزی  (چوبی یا فلزی یا تراکم میلگرد تاثیر مستقیم بر زمان بتن ریزی دارد)

به صورت استاندارد نسبت آب در بتن بر اساس سیمان 40% در نظر گرفته می شود.

هیدراتاسیون سیمان و بتن

ترکیب شیمیایی سیمان با آب را هیدراتاسیون سیمان می نامند. بلافاصله پس از مخلوط شدن سیمان با آب، خمیری تشکیل می شود که در آن حفره های واقع بین ذرات سیمان مرتبط با یکدیگرند و بوسیله آب پرشده اند. این آب که دارای حالت نسبتا پخش شده ایست بنام آب موئین موسوم است.

حرارت هیدراتاسیون

میزان حرارت آزاد شده در اثر هیدراتاسیون سیمان (واکنش سیمان با آب) یکی از خصوصیات سیمان است که در انتخاب نوع سیمان برای کارهای گوناگون مؤثر است.

حرارت هیدراتاسیون پرتلند پوزولانی  ( سیمان تیپ 5 ) بسیار پایین تر از سیمانهای پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزیهای حجیم همچون سد سازی ها کاربرد دارند. اما در زمستان که خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده کرد. ( به دلیل وجود آب اشباع در بتن و کند شدن فرآیند گیرش اولیه )همچنین مقاومت آنها تا پیش از یک سال کمتر از مقاومت سیمانهای عادی می‌باشد لذا از سیمانهای پرتلند پوزولانی در قسمت هایی که نیاز به کسب مقاومت سریع است نمی‌توان استفاده کرد.

۳)سنگدانه‌ها (Aggregates)

سنگدانه‌ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن‌ها در عملکرد بتن تأثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً به وسیله هوازدگی و فرسایش یا به‌طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند. ( کریشن کارخانه ی تامین مصالح برای هر واحد بچینگ ( کارخانه تولید بتن ) است ).  البته این مطلب نباید در مورد سنگدانه‌ها فراموش شود. سطح سنگدانه‌های اگر آغشته به گل و لای باشد باید سطح آن تمیز شود حتی الامکان باید شسته شود .« ارزش ماسه ای SE » یک ضریب تعیین میزان خاک آلودگی مصالح ، به خصوص ماسه ( ابعاد زیر 8/3 اینچ ) می باشد .

اندازه دانه‌های سنگی

بتن عموماً از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطر آن بین ۱۰ میلی‌متر و۵۰ میلی‌متر ( در بتن معمول در ایران متوسط سایز مصالح سنگی 4/3 اینچ یا 19 میلیمتر ) می‌باشد ساخته می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به‌طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی‌متر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک ۴٫۷۵ میلی‌متری یا نمره چهار مشخص می‌گردد.

طبقه‌بندی براساس شکل ظاهری

در استاندارد ASTM سنگ‌ها از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شده‌اند: کاملاً گرد گوشه، گرد گوشه، نسبتاً گرد گوشه، نسبتاً تیز گوشه و تیز گوشه.

تأثیر سنگدانه‌ها بر مقاومت بتن

سنگدانه‌های بتن باید جوری دانه بندی شوند که استخوان‌بندی آن تو پر و دارای کمترین جای خالی و بیشترین وزن فضایی شود (وزن فضایی بیش از 1500 کیلوگرم در مترمکعب داشته باشد). این دانه‌ها باید طوری مخلوط گردند که همواره فضای خالی به مقدار حداقل کاهش یابد، به‌طوری‌که کمترین مقدار سیمان مورد مصرف قرار گیرد. برای این منظور دانه بندی باید خوب و پیوسته باشد. نباید لای و ذرات رسی همراه با ماسه ی طبیعی بیش از ۳ درصد حجم آن باشد. نمک‌های گوناگون نیز به بتن آسیب می‌رسانند و از دوام و مقاومت آن می‌کاهند. برای جلوگیری از این مسئله قبل از مصرف دانه‌های سنگی آن‌ها را با آب تمیز به خوبی شستشو می‌دهند. ( واژه ی ماسه ی 2 بار شسته از اینجا می آید) این عمل نبایستی باعث جداشدن دانه‌های ریز از دانه‌های درشت تر و در نتیجه به هم خوردن پیوستگی دانه‌های سنگی شود. از جمله اضافات همراه بادانه‌های سنگی که باعث اختلال در خودگیری بتن می‌شوند، علاوه بر خاک رس می‌توان از قلیایی‌ها، سنگ‌های گوگردی و اجسام نباتی و آلی نام برد. دانه‌های سنگی یخ زده را بایستی پیش از مصرف گرم نمود تا قابل مصرف شوند.

 

آموزش نحوه گروت ریزی و معرفی گروت پایه سیمانی و گروت اپوکسی

گروت ها به عنوان یک ماده مستقل و نیز به عنوان یک ماده ی تعمیر بتن کارآمد هستند. از گروت به دلیل مقاومت بالا تر از بتن معمول و همچنین خواصی نظیر توانایی کنترل بارهای دینامیکی ، قابلیت انبساط در نوع پایه سیمانی ، به عنوان پر کننده زیر صفحات و بیس پلیت های ستونهای فلزی ، پمپ ها و جک ها و دستگاههای پرس و فن ها و روترهای سانتریفیوژ استفاده می شود. ترکیب گروت و ترمیم کننده الیاف دار برای سطوح ترمیم با مساحت ها یا عمق زیاد اقتصادی بوده و صدمه ای به عملیات ترمیم وارد نمی کند. به عنوان پر کننده ی حفرات میان بولت ها ترکیب گروت و چسب بتن ایده آل است. 

الف-گروت پایه سیمانی

استاندارد گروت پایه سیمانی ASTM C1107 است. بر این اساس انتظار می رود مقاومت فشاری گروت در بازه ی 5 تا 7 روز به 450 تا 550 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع رسیده و این عدد در 28 روز به 800 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نزدیک شود( در استاندارد BS تا 1000 نیز گفته می شود). به این گروت ، گروت تیپ G2 نیز گفته می شود. نمونه گیری از گروت در قالب های 3تایی و در ابعاد 5×5×5 سانتیمتر (برای نمونه های سیمانی که به صورت ریزدانه یا پودر هستند – مشابه ترمیم کننده های بتن-از این ابعاد استفاده می شود) و به صورت روان ، نیمه خشک و کم آب نمونه گیری می شود. وزن مخصوص بسته به مصرف آب برای محاسبه در زیر بیس پلیت ها بین 1800 تا 2200 کیلوگرم در متر مکعب است. در مبحث نهم مقررات ملی اشاره ای به عدد مشخص برای مقاومت فشاری بتن نشده و تنها به این جمله بسنده شده که کمی بالاتر از مقاومت بتن فونداسیون باشد. به دلیل وجود افزودنی منبسط کننده که در فصل اول به آن اشاره شد، گروت تا 3/0 درصد ازدیاد حجم دارد و این کمک می کند در زمان عمل آوری زیر صفحه و استراکچر یا شاسی فلزی کاملا پر شده و اصطلاحا لق نمی زند.

طریقه مصرف گروت (گروت ریزی) :

گروتی مناسب است که دارای خاصیت غیر انقباضی(non-shrink ) و مقاومت بسیار بالا می باشد. MTO FLOW 2500 فضای خالی زیر بیس پلیت و فونداسیون را تراز می کند. بنابراین قبل از نصب اسکلت، تراز بودن بیس پلیت باید توسط دوربین و نقشه بردار تایید گردد.همچنین بهتر است که قالب از دو طرف روبروی هم فاصله بیشتری با لبه صفحه فلزی داشته باشد تا در هنگام گروت ریزی هوا از سمت دیگر خارج شود . ضربه های کوچک به قالب و پلیت برای خارج شدن هوا بی تاثیر نیست.  در صفحاتی با ابعاد بزرگ باید از زنجیر کشی استفاده کرد ، یعنی یک زنجیر کوچک از فضای گروت ریزی ( مثلا در طول بیس پلیت) وارد شده و از طرف دیگر خارج می شود و به وسیله دو نفر به حالت طناب کشی به طرفین کشیده شده و نقش ویبره را بازی می کند.

 مقدار مصرف گروت در زمان گروت ریزی :

از 3 ساعت قبل از گروت ریزی باید سطوح بتنی را کاملا غرقاب کرد ( تا تشنگی بتن ، شیره گروت را جذب نکند)و در زمان گروت ریزی بهتر است آب اضافی را از روی سطح، خشک نمود. صفحات و شاسی فلزی تجهیزی که قرار است زیر آنها گروت ریزی انجام شود ، باید از هر گونه آلودگی پاک شده و بر روی آنها سوراخ هایی برای خروج هوا قرار داده شود . محل گروت ریزی باید به نحوی قالب بندی شده باشد که نشت رطوبت در آن اتفاق نیفتد . MTOFLOW 2500 گروت پایه سیمانی تیپ 2 شرکت کلینیک بتن ایران در بسته بندی 25 کیلویی و آماده مصرف عرضه شده و از 4 لیتر در حالت خمیری تا 6 لیتر در حالت روان به ازای هر کیسه آب مصرف می نماید.ابتدا باید آب را داخل ظرف مناسب ریخته و پودر را کم کم اضافه کرده و با یک میکسر مکانیکی، اختلاط را به مدت 5 دقیقه انجام داد. گروت ریزی تا  15 دقیقه پس از اختلاط انجام می گیرد. زمانی که ضخامت مقطع گروت ریزی کمتر از 15 سانتی متر باشد می توان در یک مرحله گروت ریزی کرد ولی برای ضخامت های بیشتر باید از سنگدان های با قطر 15 میلیمتر استفاده نمود تا ترک خوردگی ناشی از هیدراتاسیون کنترل گردد .

گروت ریزی باید بدون قطع و پیوسته انجام پذیرد ، لذا  قبل از انجام عملیات گروت ریزی می بایست حجم لازم و میزان مصرف محاسبه و تامین گردد. برای عمل آوری گروت 3 روز اسپری آب و همچنین محافظت با گونی خیس و مرطوب لازم است . در هوای گرم، گروت قبل از آماده سازی در هوای خنک قرار گیرد و بعد استفاده شود. خنک کردن ابزار گروت ریزی بسیار مهم است . گروت ریزی در ساعات گرم توصیه نمی شود. همینطور بهتر است بار گذاری بعد از 72 از عملیات گروت ریزی باشد.

میزان مصرف گروت بر اساس تعداد صفحه ستون :

گروت ( کیلوگرم)=2000(وزن مخصوص)×تعداد صفحه ها× مساحت یک صفحه( متر مربع)× ضخامت گروت ریزی ( متر )

ب- گروت اپوکسی

محصول سه جزئی شامل رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین و پودر سیلیسی است . مقاومت فشاری و کششی بالا ( تا 1100 کیلوگرم بر سانتیمتر تحمل فشار و 120 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تحمل کشش) باعث شده تا تاب خوبی در برابر فشارهای دینامیکی و نیروهای خمشی – برشی داشته باشد. این ترکیب به سهولت اجرا شده و در محل نصب به سرعت سخت می شود. بنابراین در اورهال و تعمیرات با مدت زمان کوتاه و فشرده قابل استفاده است. گروت اپوکسی MTOFLOW 650 علاوه بر این ، برای انکراژ و کاشت بولت تجهیزات صنعتی مانند کمپرسورها ، پمپ ها ، سوپر فن ها و استراکچرهایی که متحمل بار دینامیکی می شوند مناسب است. این محصول تیپ G3 ( G3 type ) بوده و البته در صورت سفارش کارفرما می تواند از سنگدانه هایی با قطر کوچکتر نیز تولید گردد. بسته بندی محصول شامل 16 کیلوگرم پودر، 3 کیلوگرم رزین اپوکسی و 1 کیلوگرم هادنر بوده ، که این ترکیب برای گروت ریزی مساحت 1 متر مربع به ضخامت 1 سانتیمتر مناسب است.

باید توجه داشت پیش از ترکیب این مواد محل گروت ریزی آماده شده و به دلیل چسبندگی زیاد گروت ، قالب ها با روغن آزاد کننده قالب مثل MTOOIL 450 آغشته شود. اشتعال زا بودن رزین و هادنر اپوکسی اهمیت عدم انجام عملیات برش گرم یا جوشکاری و همینطور کشیدن سیگار را در محل گروت ریزی را دو چندان می کند. هنگام ترکیب ، واکنش رزین و هاردنر حرارت زاست و این طبیعی است ، اما چون این حرارت در احجام ترکیب بزرگ به اشتعال منجر می گردد ، بهتر است ترکیب رزین و هادنر در حجم خیلی بزرگ صورت نگیرد.

طریقه ترکیب گروت اپوکسی به این صورت است که ابتدا رزین با هادنر مخلوط شده و میکس می گردد، سپس پودر به نحوی که حبس هوا صورت نگیرد ترکیب شده و مجددا ترکیب مذکور به هم خورده تا ژل و ملات روان یک دستی حاصل گردد.