نوشته ها در دسته بندی: مقالات

یکی از مصالح پرکاربرد در حوزه‌های مختلف ساخت و ساز، سیمان پرتلند پوزولانی (PORTLAND POZZOLANA CEMENT) است که می‌توانند نقش خود را به شکل‌های مختلفی نشان دهد. ما اگر بخواهیم یک پروژه ساختمانی را به دو حوزه تقسیم کنیم، بخش استحکام و بخش ظریف کاری در دو حوزه جداگانه قرار می‌گیرند که لازم است از مصالح مختلفی در آنها استفاده شود. با این تفاسیر، فاکتورهای مختلفی مانند استحکام مکانیکی و پایداری در برابر شرایط جغرافیایی مختلف، اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند و پیمانکاری یا مهندس سازه باید آنالیزهای لازم را بر روی آنها انجام دهد. تأثیر سیمان پرتلند پوزولانی در قالب‌های زیر دیده می‌شود:

• تأثیر بر استحکام و پایداری سازه؛
• تأثیر بر زیبایی و استفاده در حوزه ظریف کاری؛
• استفاده به عنوان مصالح ثانویه در نگهداری مصالح اصلی؛
• استفاده به عنوان پوشش زیرین و پوشش روی در دیوارهای داخلی و خارجی؛
• استفاده به عنوان بخشی از دیوارها و مصالح پیش ساخته مانند بلوک و تیرچه؛
• استفاده به عنوان لوازم جانبی ساختمانی مانند چسب و گروت ساختمانی.

اگرچه در مطالب قبلی خود سیمان پرتلند پوزولانی در قالب همه چیز در مورد سیمان پوزولان معرفی کردیم، اما توصیه می‌کنیم که حتماً این مطلب را نیز مطالعه کنید.

مزایای سیمان پرتلند پوزولانی در بتن تازه

سیمان پرتلند پوزولانی (PPC) به دو شکل مختلف در بتن تازه و در بتن سخت شده نقش خود را ایفا می‌کند. در هر دو صورت، استفاده از این سیمان، باعث بالا رفتن استحکام و همچنین چسبندگی در مواد اولیه استفاده شده در بتن می‌شود. برخی از مزایای که این سیمان بر روی بتن تازه می‌گذارد عبارتند از:

کارپذیری بالا

سیمان پرتلند پوزولانی دارای ذرات کروی شکلی است که دارای مقدار زیادی سطح و حالت دورانی هستند. با توجه به شکل کروی دانه‌های این سیمان، حرکت بتن آزادانه‌تر و کار پذیری آن بسیار بیشتر می‌شود و در نتیجه پوشش بهتری برای منافذ داخلی آنها به وجود می‌آید. این نوع سیمان همچنین باعث تسریع در تولید و ساخت بتن می‌شود. سیمان‌های PPC همچنین نرخ تولید اسلامپ کمتری نسبت به بتن‌های تولید شده با سیمان‌های معمولی دارند و این در شرایط آب و هوایی گرم برای تولید کنندگان و سازندگان بسیار ایده آل است.

روان شدن آب سیمان کمتر

روان شدن آب سیمان یک نوع تفکیک است که در جریان آن آب موجود در مخلوط بتن به مرور زمان به سطح بتن رسیده و باعث نوعی جدا شدگی در ساختار آن می‌شود. در نتیجه این فرآیند، سطح بالایی سازه بسیار مرطوب و بتن متخلخل می‌شود که نتیجه آن ضعیف شدن سازه و توانایی کم در تحمل بار است. سیمان پرتلند پوزولانی با افزایش میزان گیرندگی و میزان آب کمتر، باعث می‌شود که محتویات آب در بتن کمتر شده و در نتیجه روان شدن آب سیمان کمتر باشد. این موضوع همچنین به جلوگیری از ایجاد کانال و ترک در دیوارهای بتنی کمک می‌کند. تأثیر افزایش آب بدن را در مطلب مزایا و معایب اضافه کردن آب بتن بررسی کرده‌ایم که می‌توانید آن را مطالعه کنید.

پمپاژ کردن ساده‌تر

سیمان پرتلند پوزولانی به تولید بتن منسجم‌تر و چسبنده‌تر کمک می‌کند و باعث می‌شود که این بتن کمتر مستعد جدا سازی و روان شدن آب سیمان باشد. شکل کروی ذرات استفاده شده در این سیمان‌ها، علاوه بر افزایش کارپذیری بتن، باعث کاهش اصطکاک بین مصالح اولیه آن شده و در نتیجه به راحتی می‌توان بتن را به نقاط مختلف پمپاژ کرد. این وضعیت برای کسانی که بر روی پروژه‌های پیچیده کار می‌کنند حیاتی است.

تنظیم زمان و افزایش زمان برای تنظیم بتن استفاده شده

یکی از مشکلاتی که معماران و سازندگان و پروژه‌های مختلف با آن دست و پنجه نرم می‌کنند، مسئله زمان برای استفاده سریع از سیمان است. این زمان خود را به شکل زمان ماند سیمان نشان می‌دهد و هر چه یک سیمان بتواند طول عمر مفید بیشتری داشته باشد، دست معماران و سازندگان برای ایجاد تغییر بازتر است. سیمان‌های PPC به دلیل خصوصیات منحصر به فرد خود، باعث افزایش انعطاف پذیری مخلوط بتن شده و زمان کافی برای تغییر سطح و ویژگی بخش‌های مختلف سازه فراهم می‌کند. معمار به راحتی می‌تواند تغییرات دلخواه خود را در پروژه به وجود بیاورد.

مزایای سیمان پرتلند پوزولانی در مورد بتن خشک شده

مزایای سیمان پرتلند پوزولانی فقط به آماده سازی اولیه و بتن تازه مربوط نیست و می‌توان مزایای آن را بر روی بتن خشک شده و سخت شده مورد بررسی قرار داد. این مزایا ممکن است خود را در قالب استحکام بالا نشان دهند یا شرایط دیگری به وجود بیاورند که در بندهای زیر آنها را بیشتر مورد بررسی قرار می‌دهیم:

استحکام و نرخ افزایش مقاومت بالا

استحکام و نرخ افزایش قدرت بتن ساخته شده با سیمان پرتلند پوزولانی تقریباً همانند بتن معمولی و در ۲۸ روز خواهد بود. شکل گیری و تشکیل سیلیکات PPC حتی پس از کاهش میزان هیدراتاسیون سیمان معمولی ادامه دارد. این وضعیت باعث می‌شود که افزایش استحکام بتن در دوره‌های بعدی نیز ادامه داشته باشد. بنابراین، این افزایش به مرور زمان خود را به صورت افزایش قدرت و افزایش مقاومت نشان می‌دهد و با بالا رفتن سن سازه بتنی، انتظار می‌رود که استحکام بتن نیز افزایش یابد.

مدول های الاستیسیته

مدولهای الاستیسیته بتن ساخته شده با سیمان پرتلند پوزولانی در سال‌های اولیه تا حدودی پایین است و با افزایش سن و در سال‌های بعد، این مدول‌ها بسیار بالاتر از بتن معمولی است. پس باید انتظار داشته باشیم که با گذشت زمان، علاوه بر استحکام و پایداری سازه، مدول های الاستیسیته نیز افزایش یابند.

پیوند بین بتن و فولاد

پیوند یا چسبندگی بتن به فولاد تا حدود زیادی به مساحت سطح تماس فولاد با بتن، میزان تقویت سازه و تراکم بتن بستگی دارد. سیمان PPC که در طبیعت خود یک ماده ظریف محسوب می‌شود، به مرور زمان حالت چسبندگی و غلیظ به خود گرفته و روان شدن آب به سیمان در آنها کاهش می‌یابد. این موضوع باعث می‌شود که تراکم بتن در سطح بالایی باقی بماند و تماس بین بتن و فولاد افزایش یافته و موجب بهبود پیوند با فولاد خواهد شد.

گرمای هیدراتاسیون

هیدراتاسیون PPC یک فرایند کندتر از هیدراتاسیون سیمان معمولی است که منجر به کاهش تولید گرما و کاهش تنش‌های داخلی در بتن است. بنابراین، سیمان پرتلند پوزولانی به عنوان یک سیمان ایده آل برای بتن سازی با حجم بالا، مانند پروژه‌های سدسازی، دیوارهای بزرگ و فونداسیون‌های بزرگ، است. به همین دلیل، سعی می‌شود که از این سیمان در اکثر پروژه‌های بزرگ و بلند مدت استفاده شود تا بهترین کیفیت ممکن را به نمایش بگذارد.

کاهش خستگی و انقباض

سیمان پرتلند پوزولانی در بتن کمک می‌کند که انقباض خشک و همچنین انقباض پلاستیکی به مقدار بسیار زیادی کمتر شود. میزان انقباض خشک در این سیمان به دلیل آرام‌تر بودن استحکام بتن داخلی و کاهش تولید گرما در جریان واکنش هیدراتاسیون است. کاهش انقباض پلاستیکی نیز به این دلیل است که روان شدن آب سیمان در بتن به دلیل کارپذیری و تشکیل اسلامپ کمتر شده و در نتیجه میزان انقباض نیز افت می‌کند.

نفوذناپذیری و اطمینان بالا

یکی از ایراداتی که به سازه‌های بتنی وارد می‌شود این است که در برابر رطوبت نفوذ پذیر است. در بتن‌های حاوی سیمان پرتلند پوزولانی ، آهک آزاد شده در طول واکنش هیدراتاسیون اولیه، با سیلیس موجود در آن واکنش آزاد شده و به جای اشباع شدن روی سطح بتن، یک ساختار سیمانی نامحلول تشکیل می‌شود که به کاهش فضاهای خالی و همچنین پر شدن کانال‌های مویرگی کمک می‌کند.

کارخانه بتن آماده پاسارگاد مفتخر است که همه محصولات خود را می‌تواند با سیمان پرتلند پوزولانی تولید کند و در اختیار مشتریان خود قرار دهد. برای سفارش بتن آماده و خرید بلوک سیمانی، تیرچه و بلوک و گروت با ما در تماس باشید.

از زمانی که حادثه مربوط به ساختمان پلاسکو در تهران یا برج گرانفل در لندن رخ داد، بحث مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش به شدت رواج یافته است و اغلب افراد جامعه تمایل دارند که این مورد اطلاعات بیشتری داشته باشد. وقتی که یک ساختمان مدرن ساخته شده از مصالح مختلف را می‌بینیم، طبیعتاً انتظار داریم که سطح مقاومت بالایی در برابر حوادث طبیعی و غیر طبیعی از خود نشان دهد.

اما وقتی که به صورت جزئی به بررسی مصالح استفاده شده در آن‌ها می‌پردازیم، موضوع به شکل دیگری تغییر می‌کند و بحث مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش وارد جزئیات آن‌ها می‌شود. طبیعتاً در یک ساختمان تجاری یا مسکونی، مصالح مختلفی مانند سنگ، فولاد، بتن، شیشه غیره استفاده می‌شود که هر کدام از آنها خصوصیات و ویژگی‌های منحصر به خود را دارند.

بنابراین در این مطلب، سعی می‌کنیم که مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش را به صورت تک به تک بررسی کنیم. البته متن تکمیلی مربوط به هر کدام از این مساله را می‌توانید در وبلاگ بتن آماده پاسارگاد پیدا کنید.

چرا مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش اهمیت دارد؟

قبل از اینکه بخواهیم تک تک مصالح ساختمانی استفاده شده در یک پروژه را اسم ببریم و مقاومت آنها را در برابر آتش سوزی یا حرارت مورد بررسی قرار دهیم، لازم است که اهمیت این موضوع بیشتر مشخص است. زمانی که یک ساختمان دچار آتش سوزی می‌شود، اگر مصالح آن مقاومت بالایی در برابر حرارت از خود نشان دهند، احتمال سقوط ساختمان بسیار پایین می‌آید و تنها ممکن است بخش‌های بسیار جزئی از آنها دچار حریق شود.

اما در این میان، مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش برای هر کدام از آنها متفاوت است و نباید انتظار داشته باشیم که همه آنها در یک سطح باشند. خوشبختانه، بتن یکی از مقاوم‌ترین مصالح ساختمانی در برابر شعله مستقیم است و به همین دلیل گروه‌های واکنش سریع مانند گروه‌های آتش نشانی همین موضوع اتکا کرده و فرایند نجات افراد را انجام می‌دهد.

البته برخی دیگر از این مساله، ذوب می‌شوند و برخی دیگر نیز احتمال انفجار دارند. مصالح ساختمانی را به هفت گروه تقسیم کرده‌ایم سعی می‌کنیم که عکس العمل آن‌ها را به صورت مجزا مورد بررسی قرار دهیم.

سنگ

سنگ‌ها از لحاظ هدایت حرارتی بسیار بد هستند، اما به شدت تحت تأثیر آتش سوزی قرار می‌گیرند. این به این دلیل است که سنگ ها در صورت گرم شدن، به طور ناگهانی خنک می‌شود. به عنوان مثال، گرانیت در صورت مواجهه با آتش سوزی، به شدت منفجر شده و به راحتی به تکه‌های زیادی تبدیل می‌شود. سنگ آهک توسط آتش‌های معمولی نیز فرو ریخته می‌شود. ماسه سنگ های استفاده شده در بتن با دانه‌های خوب می‌تواند به طور کلی مقاومت بالایی در برابر شعله مستقیم آتش داشته باشد، اما در برخی موارد ممکن است در بدنه آن‌ها ترک‌هایی به وجود می‌آید که احتمال تبدیل آنها به شکاف جدی نیز وجود دارد.

آجر

دومین موردی که از لحاظ مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش مورد بررسی قرار می‌دهیم، این آجرها هستند که مشخص شده است که به طور جدی تحت تأثیر حرارت قرار نمی‌گیرند و حتی می‌تواند دماهای بسیار بالا در حدود ۱۲ هزار تا ۱۳ هزار درجه سانتی گراد را تحمل کنند. این به این دلیل است که آجرها از یک هدایت حرارتی بسیار ضعیف برخوردار هستند.

بنابراین اگر در یک سازه، نوع ملات و کیفیت کار اجرایی خوب باشد، ذات آجر می‌تواند مقاومت خوبی به آتش نشان دهد. به همین دلیل است که اکثر مهندسین سازه ترجیح می‌دهند که از آجر در سازه‌های خود استفاده کنند. با این حال، آجرها محدودیت‌های ساختاری خاص خود را دارند که سعی می‌کنیم در مطالب بعدی بیشتر به این محدودیت‌ها بپردازیم.

الوار و تخته‌های چوبی

به عنوان یک قاعده کلی، عناصر ساختاری ساخته شده از چوب و الوارهای چوبی مقاومت چندانی در برابر آتش‌سوزی از خود نشان نمی‌دهند و به سرعت تخریب می‌شود. علاوه بر این، این گروه از مصالح ساختمانی می‌توانند به شدت آتش را شعله ور کنند. البته چوب استفاده شده در بخش‌های سنگین یک سازه ممکن است درجه بالایی از مقاومت در برابر آتش را از خود نشان دهد، زیرا چوب استفاده شده در آنها بسیار گران و با قابلیت‌های ویژه است.

به منظور ایجاد مقاومت در برابر آتش در مصالح چوبی، سطوح چوب معمولاً با برخی از مواد شیمیایی خاص مانند فسفات آمونیوم و سولفات آمونیوم، بوراکس و اسید بوریک، کلرید روی و غیره پوشش داده می‌شود. چنین پوشش‌هایی بر روی سطح چوب باعث کاهش تأثیر دما بر روی بدنه چوب می‌شود. با استفاده از این پوشش‌ها و برخی رنگ‌های خاص، می‌توان چوب‌های کامپوزیتی را به وجود آورد که در برابر آتش مقاوم هستند. در هر صورت، در بررسی مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش می‌توان ضعیف‌ترین نمره را به چوب داد.

آهن و چدن

این مواد به ندرت به عنوان مصالح ساختمانی در حال حاضر استفاده می‌شود. آهن و چدن به هنگام گرم شدن، به سرعت گرمای خود را از دست می‌دهند و احتمالاً تبعات زیادی مانند ذوب شدن را خواهند داشت. از این رو، معمولاً زمانی که از این مصالح در یک پروژه ساختمانی استفاده می‌شوند، سطح آنها را با یک دیوار آجری یا یک لایه ضخیم از بتن پوشش می‌دهند تا هم انتقال حرارت آنها مختل شود و هم استحکام آنها افزایش یابد.

شیشه

شیشه به عنوان یک هادی ضعیف گرمائی شناخته می‌شود و معمولاً انبساط آن به دلیل حرارت بسیار کم است. این مواد زمانی که حرارت داده می‌شوند، به سرعت و به طور ناگهانی گرمای خود را از دست داده و احتمال خرد شدن آنها وجود دارد. به همین دلیل، قرار گرفتن شیشه در معرض شعله مستقیم، می‌تواند تبعات شدیدی داشته باشد.

شیشه تقویت شده با سیم‌های فولادی، مقاومت بیشتری در برابر حرارت نسبت به سنگ و شیشه معمولی دارد می‌تواند بدون تغییر شکل ناگهانی و یا بدون ایجاد ترک، مقاومت کند. شیشه‌های سیمی، حتی اگر شکسته شوند، تبدیل به ذرات شیشه‌ای می‌شوند که در موقعیت اصلی و قبلی خود باقی می‌مانند و خطر آنها بسیار کمتر است. البته باید بپذیریم که از لحاظ مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش ، شیشه یک گزینه ضعیف محسوب می‌شود.

فولاد

 فولاد هدایت گرمایی خوبی دارد و از این رو، درصورت آتش سوزی سریعاً گرم میشود. یافته‌های تحقیقاتی نشان می‌دهند که فولاد در برابر آتش سوزی، مقاومت کششی خود را از دست می‌دهد و استحکام عملکرد فولاد در دمای ۶00۰ درجه سانتیگراد، حدود یک سوم استحکام آن در دمای طبیعی است. بنابراین، در آتش سوزی‌های شدید، فولاد ممکن است رفتارهایی از خود نشان دهد که استحکام آن را کاهش دهد. فولاد به طور کامل در دمای ۱۴۰۰۰ درجه سانتی گراد ذوب می‌شود. همچنین مشخص شده است که اگر از نگاه‌های سطحی برای پوشش دادن فولاد استفاده شود و این پوشش‌ها در برابر آتش سوزی مقاوم نباشند، ممکن است به گسترش شعله در سطح ساختمان کمک کنند و در نتیجه شدت آتش افزوده شود.

بتن

آخرین موردی که می‌خواهیم از لحاظ مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش مورد بررسی قرار دهیم، بتن است که دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش است. رفتار واقعی بتن در مورد آتش سوزی به کیفیت سیمان و مصالح استفاده شده در آن بستگی دارد. در مورد بتن‌های مسلح شده مانند بتن آرمه و بتن پیش ساخته، مسئله وجود فولاد در ساختار آنها بسیار تاثیرگذار است. توجه داشته باشید که پوشش‌های بتنی بزرگ، مقاومت بالاتری نسبت به لایه‌های بتنی کوچکتر دارند.

بر طبق استاندارد، استحکام بتن تا زمانی که دمای محیط به بالاتر از ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد برسد، تغییر محسوسی ندارد. کاهش در استحکام این مصالح ساختمانی زمانی شروع می‌شود که دمای محیط به بالاتر از ۲۵۰ درجه سانتیگراد برسد. معمولاً، سازه‌های بتنی مسلح شده با فولاد می‌توانند در حدود یک ساعت در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد مقاومت کنند. با این وجود، بتن سیمانی را می‌توان یکی از مصالح ساختمانی مقاوم در برابر آتش سوزی معرفی کرد.

تلاش ما در گروه کارخانه بتن آماده پاسارگاد به صورتی است که اطلاعات کافی و دقیق را در مورد مصالح ساختمانی و عکس العمل آن‌ها در شرایط مختلف را ارائه دهیم. اگر می‌خواهید به شکل فنی با کارخانه بتن آماده آشنا شوید، یا اگر به دنبال سفارش خرید بتن آماده، تیرچه و بلوک، بلوکهای سیمانی، و گروت ساختمانی هستید، با ما در تماس باشید.

همه ما می دانیم که استحکام یک سازه تا چه اندازه‌ای به اجرای اسکلت بتنی و توجه به الزامات و قوانین آن وابسته است. این برآورد به عنوان یک شخص عادی صورت می‌گیرد، در حالی که انتظار ما از یک مهندس سازه بسیار بیشتر از یک انسان عادی است و آنها نیاز دارند که این بحث را به صورت تخصصی و دقیق مورد بررسی قرار دهند. در انتخاب مواد برای اجرای اسکلت بتنی لازم است که سه اصل کلی کیفیت، ایمنی و اقتصاد در اولویت باشد.

طبیعتاً وقتی که به این سه فاکتور نگاه می‌کنیم، کیفیت مواد می‌تواند ایمنی را تأمین کند و به طور قابل توجهی در بحث اقتصادی تاثیرگذار باشد. اما زمانی مسئله تبدیل به یک فاجعه می‌شود که شکست یک پروژه باعث از دست دادن آن و همچنین ضرر مالی فاجعه‌ بار می‌شود. در گروه کارخانه بتن آماده پاسارگاد برای روشن شدن این موضوع و اهمیت اجرای اسکلت بتنی در یک پروژه، سعی می‌کنیم فاکتورهای زیر را به عنوان اصول اصلی در نظر بگیریم:

• استحکام به سازه به چه صورت است؟
• آیا سختی و عدم جابجایی در بخش‌های مختلف آن رعایت شده است؟
• آیا سازه مورد نظر در برابر ضربه مقاوم است؟
• طول عمر و ماندگاری پروژه به چه فاکتورهایی بستگی دارد؟
• به کمک چه قسمت‌هایی می‌توانیم وزن سازه رو تنظیم کنیم؟
• آیا روند انجام کار به شکل صحیح اجرا می‌شود؟
• آیا بحث سازگاری با فاکتورهای مختلف لحاظ شده است؟
• آیا در اجرای اسکلت بتنی به بحث عایق گرما و صوت پرداخته شده است؟

مطالب متعددی در زمینه اجرای اسکلت بتنی و سایر بخش‌های ساختمان را در وبلاگ بتن آماده پاسارگاد خود کار کرده‌ایم که می‌توانید نحوه استاندارد آنها را در قسمت وبلاگ مطالعه کنید.

توجه به استحکام در اجرای اسکلت بتنی

به عنوان اولین بحث در اجرای اسکلت بتنی لازم است که قدرت و استحکام مواد برای مقاومت در برابر نیروهای پیش بینی شده در نظر گرفته شود. این موضوع نه تنها به بحث طراحی و اجرای ساختمان برمی‌گردد، بلکه از جنبه ایمنی نیز ضروری است و در نهایت از لحاظ اقتصادی نیز روند اجرای پروژه را بهبود می‌بخشد.

سختی و عدم جابجایی

حرکت سازه تحت بار باید بسیار کم و قابل پیش‌بینی باشد. در حقیقت انتظار ما از یک پروژه این است که جابجایی آن به اندازه‌ی یک انبساط و انقباض معمولی یا حرکت بسیار سطحی باشد که تأثیر منفی بر استحکام سازه نداشته باشد. هرگونه تغییرات و انحراف می‌تواند بخش قابل توجهی از سه مبحث ایمنی، اقتصاد و کیفیت را تحت تأثیر قرار دهند. هنگامی که به دنبال اجرای اسکلت بتنی هستید، باید این مورد را در نظر داشته باشید که میزان حرکت و جابه جایی سازه تا چه اندازه‌ای قابل قبول است و تا چه اندازه‌ای می‌توانیم با تغییر شکل ساختاری آن کنار بیایید. لازم است که برای اطمینان از کیفیت پروژه، میزان جابجایی‌ها و انحرافات از سطح تحمل سازه فراتر نرود و باید با استحکام مواد و دقت نهایی کار سازگار باشد.

مقاومت ضربه‌ای

اجرای اسکلت بتنی باید به صورتی باشد که صاحب پروژه مطمئن شود که شکل آسیب دیده آن، اگرچه قابلیت استفاده مجدد را نداشته باشند، باعث ایجاد آوارهای سنگین و سقوط سازه نشود. اگر در بررسی خود ابتدا به مبحث ایمنی توجه کنیم، یک سازه بتنی ممکن است در معرض ضربه‌های مختلف، از جمله زلزله، قرار گیرد. پس در مراحل ابتدایی اجرای سازه باید این موضوع تعیین شود که به هنگام حوادث مختلف، امکان تخریب کامل ساختمان وجود نداشته باشد. برای پیروی از این جنبه‌های ایمنی مهم، لازم است که مهندس سازه به بحث نارسائی و کوتاهی در اجرای پروژه تسلط کامل داشته باشد و شرایطی را فراهم کند که امکان شکستگی و سقوط سازه به صفر برسد.

طول عمر و ماندگاری

در راستای منافع اقتصادی و همچنین دستیابی به محصولات بتنی با کیفیت در هر مرحله استفاده از قالب‌های ساختمانی، لازم است که مواد اولیه استفاده شده طول عمر و دوام بالایی داشته باشد. در اجرای اسکلت بتنی ، این حق انتخاب برای شما وجود دارد که از محصولات مختلف، از برندها و شرکت‌های مختلف استفاده کنید، اما این بدین معنی نیست که شما از هر محصولی با هر کیفیتی استفاده کنید و به نتیجه نهایی کار توجه نداشته باشد.

پس انتظار می‌رود:

• مواد اولیه و مصالح استفاده شده در برابر محیط زیست و شرایط آب و هوایی مقاوم باشند؛
• در گذر زمان کیفیت خود را از دست ندهند؛
• باعث تأثیر منفی بر روی سایر قسمت‌های سازه بتنی نشود؛
• بار زیادی برای ستونهای سازه ایجاد نکند؛
• از لحاظ پایداری و کیفیت در بهترین سطح ممکن باشند؛
• در روند اجرای اسکلت بتنی منجر به یک ساختار ایمن و مطمئن شوند

وزن

بحث وزن و بار تحمیلی بر یک سازه در روند اجرای اسکلت بتنی باید از دو جنبه مورد بررسی قرار گیرد. در وهله اول، باید بپذیریم که اکثر مصالح ساختمانی به صورت دستی منتقل می‌شوند و خطا در اجرای بخش‌های بسیار سنگین نیز تنها ابزاری مانند جرثقیل به کار گرفته می‌شود. پس نباید این موضوع در نظر گرفته شود که وزن مصالح و قسمت‌های مختلف ساختمان با نیروی انسانی همخوانی داشته باشد. اما زمانی که مصالح به سازه بتنی منتقل می‌شوند، طبیعتاً باعث ایجاد بار بر روی سایر قسمت‌ها مانند فونداسیون و ستون‌ها می‌شود.

پس باید در بررسی وزن سازه:

• وزن مصالح و مواد اولیه استفاده شده، محاسبه شود؛
• نحوه قرار گیری مصالح مورد بررسی قرار گیرد؛
• نحوه توزیع بار بر روی بخش‌های مختلف مشخص شود؛
• به هنگام اجرای اسکلت بتنی از تمرکز بار بر روی یک قسمت جلوگیری شود؛
• حتی الامکان از مصالح و مواد اولیه سبک وزن استفاده شود؛
• بیشترین سازگاری بین وزن مصالح، توان نیروی انسانی و تحمل بار سازه بتنی ایجاد شود.

صحت انجام کار

از لحاظ اقتصادی، در اجرای اسکلت بتنی باید کمترین اتصال و برش مواد صورت گیرد. انطباق بین اندازه مواد و مصالح، استفاده از ورقه‌های آماده در بخش‌های مختلف ساختمان، و هماهنگی بین اندازه‌های مختلف به هنگام طراحی و اجرای سازه، مواردی هستند که به سرعت انجام کار و بالا رفتن دقت کمک می‌کند. حتی این نکته را نیز در نظر داشته باشید که قالب‌های فلزی و قالب‌های چوبی برای بتن ریزی، متناسب با اندازه فونداسیون، اندازه ستون‌ها و اندازه سقف انتخاب شود.

سازگاری

مبحث بعدی که در قالب گذاری و اجرای اسکلت بتنی باید به آن توجه داشته باشید، بحث سازگاری بین مصالح و قالب‌ها و همچنین بهتن آماده یا بتن سیال است. طبیعتاً برای اجرای بخش‌های مختلف سازه بتنی، ممکن است به سراغ قالبهای چوبی، فلزی یا حتی دیواری بروید.

پس بخاطر داشته باشید:

• بین قالب‌ها و بتن سازگاری وجود داشته باشد؛
• کمترین خروج آب سیمان از بتن انجام شود؛
• بهترین حالت ممکن برای انجام واکنش هیدراتاسیون فراهم شود؛
• از تأثیر فاکتورهای خارجی بر بتن و کیفیت سیمان جلوگیری شود؛
• در نهایت، از تأثیر عوامل محیطی مانند سرما و گرما بر روی بتن ممانعت شود.

عایق

شاید بسیاری از شما اعتقاد داشته باشید که بحث عایق کاری ساختمان، ارتباطی با اجرای اسکلت بتنی ندارد. اما اگر چنین عقیده‌ای دارید، سخت در اشتباهید! عایق کاری ساختمان فقط به چسباندن یک لایه عایق و قرار دادن سطوح مختلف بر روی آن ختم نمی‌شود.

• عایق کاری ساختمان می‌تواند شامل استفاده از مواد پرکننده باشد؛
• عایق کاری ساختمان می‌تواند شامل استفاده از آب بند کننده‌ها باشد؛
• عایق کاری ساختمان می‌تواند شامل استفاده از فوم یونولیت در سقف باشد؛
• عایق کاری ساختمان می‌تواند شامل استفاده از لایه چسب در فونداسیون باشد؛
• عایق کاری ساختمان می‌تواند شامل استفاده از قیر در کف حمام و سرویس بهداشتی باشد؛
• عایق کاری ساختمان می‌تواند شامل یک پوشش برای لایه سقف باشد.

پس می‌بینیم که در اجرای اسکلت بتنی نیز شرایط برای استفاده از مواد عایق فراهم است و این دلیل نمی‌شود که ما تمام تمرکز خود را بر روی مراحل پس از بتن ریزی و اجرای اسکلت قرار دهیم.

اگر از ابتدای متن را مرور کنیم، می‌بینید که در همه موارد به سه فاکتور اصلی کیفیت، ایمنی و بحث اقتصادی پرداخته شده است و تمرکز مهندسین سازه باید بر روی این مسئله قرار گیرد. البته، این شانس نیز به شما داده می‌شود که از شرکتهای مختلف در اجرای اسکلت بتنی مانند کارخانه بتن آماده پاسارگاد کمک بگیرید. پس اگر نیاز به مشاوره دارید یا به بتن آماده، تیرچه و بلوک، بلوک سبک و گروت ساختمانی نیاز دارید، با ما در تماس باشید.

همه ما به شکل‌های مختلفی با بتن و سیمان سر و کار داشته‌ایم و به صورت فیزیکی یا دیدن محض نمونه‌های مختلفی از کار با آنها را دیده‌ایم، در حالی که هیچ کدام از ما آشنایی چندانی با مواد اولیه سیمان پرتلند و نقش هر کدام از آنها نداریم. سیمان را یک پودر خشک معرفی می‌کنند که در آن مواد معدنی مختلفی استفاده شده است و پس از جذب رطوبت، به حالت خمیری تغییر وضعیت داده و در نهایت پس از انجام واکنش هیدراتاسیون، به ماده‌ای شبه سنگ و سخت تبدیل می‌شود. طبیعتاً در انجام این فرآیند مواد اولیه سیمان پرتلند نقش مهمی برعهده دارند و ممکن است در هر مرحله، یکی از آنها درگیر شود.

با توجه به اینکه در کارخانه بتن آماده پاسارگاد بخش اصلی کار ما با سیمان پرتلند و خواص آن گره خورده است، این مطلب را به معرفی مواد اولیه سیمان پرتلند اختصاص داده‌ایم و سعی می‌کنیم که نقش هر کدام از آنها را معرفی کنیم.

کلیاتی در مورد مواد اولیه سیمان پرتلند

در حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد از مواد اولیه سیمان پرتلند را چهار ماده اصلی و معدنی تشکیل می‌دهد که عبارتند از: C₃S، C₂S، C₃A و C₄AF. در کنار این موارد، می‌توان به سولفات کلسیم، سولفات‌های قلیایی، منیزیم اکسید، کلسیم اکسید آزاد و برخی مواد نگهدارنده دیگر اشاره کرد که ممکن است از مراحل کلینکر و سنگ زنی در تولید سیمان پرتلند به آن اضافه شده باشد. در هر صورت، این ۴ ماده معدنی به عنوان مواد اولیه سیمان پرتلند نقش‌های بسیار متفاوتی ایفا می‌کنند و در تبدیل سیمان خشک به سیمان خمیری و همچنین سیمان سفت شده مؤثر هستند.

تری کلسیم سیلیکات و دی کلسیم سیلیکات (C₃S و C₂S) تقریباً همه خواص سودمند و مفید را در ارتباط با واکنش هیدراتاسیون اصلی دارا هستند و در تشکیل ماده ژلاتینی اصلی بین C-S-H مؤثر هستند. با این حال، تری کلسیم سیلیکات به صورت هیدراته نقش بسیار سریعتری از دی کلسیم سیلیکات دارد و به همین دلیل به عنوان مسئول رشد اولیه سیمان و واکنش هیدراتاسیون شناخته می‌شود.

مواد معدنی C₃A و C₄AF نیز هیدراته می‌شوند، اما محصولاتی که تشکیل می‌دهند به خواص خمیر سیمان کمک نمی‌کند. این مواد معدنی به این دلیل وجود دارند که چون سیلیکات کلسیم تقریباً غیرممکن است که از لحاظ اقتصادی تولید شود. ساختارهای کریستالی از مواد معدنی سیمان کاملاً پیچیده هستند و از آنجا که این سازه‌ها نقش مهمی در خواص سیمان و بتن ندارند، تنها مهمترین ویژگی‌های آن را در اینجا ارائه خواهیم داد.

تری کلسیم سیلیکات (C₃S)

C₃S فراوان‌ترین ماده معدنی موجود در سیمان پرتلند است که حدود ۴۰ تا ۷۰ درصد از سیمان را به خود اختصاص می‌دهد و همچنین به عنوان مهمترین ماده اولیه سیمان پرتلند شناخته می‌شود. این ماده معدنی مهمترین نقش را در فرآیند هیدراتاسیون دارد و در اوایل استفاده از سیمان تأثیر مستقیمی بر استحکام بتن دارد.

تری کلسیم سیلیکات می‌تواند با سه ساختار کریستالی کاملاً متفاوت تشکیل شود. اولین ساختار آن که با عنوان ساختار تعادلی شناخته می‌شود، به صورت‌تری کلینیک (triclinic) و سه درجه است که در دمای ۹۸0 درجه سانتیگراد شکل می‌گیرد. زمانی که دمای انتخابی ما بین ۹۸۰ تا ۱۰۷۰ سانتیگراد باشد، ساختار C₃S به صورت مونوکلینیک (monoclinic) تغییر کرده و هنگامی که دمای ما به بالاتر از ۱۰۷۰ سانتی گراد برسد، ساختار آن به ساختار رمبو هدرال (rhombohedral) تغییر می‌کند.

علاوه بر این، تمامی این ساختارها دارای پلی مورف هستند و مجموعاً ۷ ساختار ممکن را به وجود می‌آورند. مهم‌ترین ویژگی‌های این ماده معدنی از مواد اولیه سیمان پرتلند این است که ساختار آنها نسبتاً مشابه هست و در واکنش پذیری آنها تفاوت معناداری وجود ندارد. بازی شیمیایی نیز یون‌های کلسیم و اکسیژن شبکه کریستالی حالت نامتقارن قرار می‌گیرند و اساساً یون‌های آن‌ها به خوبی با یکدیگر همخوانی ندارد. با این تفاسیر، ساختار کریستالی‌تری کلسیم سیلیکات از انرژی درونی بالایی برخوردار بوده و همین امر باعث می‌شود که بسیار واکنش پذیر باشد.

ماده معدنی C₃S در کلینکر سیمان شکل می‌گیرد و حاوی حدود ۳ تا ۴ درصد از اکسیدهای مختلف غیر از CaO و SiO₂ است. بدین ترتیب این ماده معدنی را می‌توان با لفظ آلیت نیز معرفی کرد. در یک کلینکر معمولی، C₃S حاوی حدود 1 درصد وزنی هر یک از MgO، Al₂O₃ و Fe₂O₃، همراه با مقدار بسیار کمی از Na₂O، K₂O، P₂O₅ و SO₃ است. این مقادیر می‌توانند با ترکیب مواد خام مورد استفاده برای ساخت سیمان بطور قابل توجهی متفاوت باشد.

یکی از اثرات ناخالصی‌ها این است که “ساختار monoclinic” را “تثبیت”می‌کند، به این معنی که تغییر ساختاری از monoclinic به trliclinic که به طور معمول در خنک کننده اتفاق می افتد، جلوگیری می‌شود. بنابراین بیشترین سیمان حاوی یکی از پلی مورفهای تک سلولی C₃S هستند.

دی کلسیم سیلیکات (C₂S)

درست همانند C₃S، C₂S می‌تواند با انواع ساختارهای مختلف شکل بگیرد. یک ساختار α با درجه حرارت بالا با سه پلی مورف وجود دارد، ساختار β در آن است که در تعادل در دمای متوسط و یک ساختار γکه در دمای پایین است.

یکی از جنبه‌های مهم C₂S این است که g- C₂S دارای ساختار بلوری بسیار پایدار است که در آب کاملاً غیر فعال است. خوشبختانه، ساختار b به راحتی توسط سایر اجزای اکسید کلینکر تثبیت شده و در نتیجه فرم g هرگز در سیمان پرتلند وجود ندارد. ساختار کریستال b- C₂S نامنظم است اما بطور قابل توجهی کمتر از C₃S است و این به دلیل واکنش پذیری پایین‌تر از C₂S است. C₂S در سیمان دارای سطوح کمی بالاتر از ناخالصی‌ها نسبت به C₃S است. طبق نظر تیلور، جایگزینی کلی اکسیدها 4-6٪ و مقدار قابل توجهی از آلومینیوم، آلومینیوم، آهن و اکسیژن است.

تری کلسیم آلومینات (C₃A)

تری کلسیم آلومینات (C₃A) در حدود ۰ تا ۱۴ درصد از مواد اولیه سیمان پرتلند را به خود اختصاص داده است. این ماده معدنی همانند تری کلسیم سیلیکات بسیار واکنش پذیر است و در جریان انجام هیدراتاسیون اولیه، میزان قابل توجهی حرارت اگزوترمیک آزاد می‌کند. متاسفانه، هیپ به دست آمده از تری کلسیم آلومینات از لحاظ استحکام یا سایر ویژگیها تأثیر کمتری بر خمیر سیمان دارند. در شرایط محیطی خاص (به عنوان مثال، حضور یون‌های سولفات)، C₃A و محصولات آن می‌توانند بخصوص با شرکت در واکنش‌های گسترده‌ای که منجر به استرس و ترک خوردگی می‌شوند، به بتن آسیب برسانند.

C₃A خالص تنها با ساختار کریستالی مکعب شکل می‌گیرد. این ساختار با اتم Ca⁺² و حلقه‌های شش تتراهید AlO4 مشخص می‌شود. همانند C₃S، پیوندهای این ترکیب از موقعیت‌های تعادلی خود تحریف شده و در نتیجه باعث بالا رفتن انرژی داخلی و در نتیجه واکنش پذیری آن‌ها می‌شود.

مقدار قابل توجهی از CaO و Al₂O₃ موجود در ساختار C₃A ممکن است توسط اکسیدهای دیگر جایگزین شود و در سطوح بالای جایگزینی این وضعیت می‌تواند منجر به ساختارهای کریستالی دیگر شود.

C₃A در کلینکر سیمان پرتلند، که معمولاً حاوی 13 درصد اکسید جایگزینی است، عمدتاً مکعبی است و مقادیر کمتری از C₃A اورتورمبیک است. مواد معدنی C₃A و C₄AF بوسیله بارش همزمان به عنوان فاز مایع تشکیل شده در طی فرایند کلینکر کردن، خنک می‌شوند، و از این رو از بین می‌رود. این باعث می‌شود که ترکیب دقیق دو فاز مشخص شود. شکل مکعبی معمولاً شامل جایگزینی SiO₂ 4٪، جایگزینی 5٪ Fe₂O₃ و حدود 1٪ Na₂O، K₂O و MgO می‌باشد. شکل اورتورومبیک (orthorhombic) دارای سطوح مشابه است.

تترا کلسیم آلومینوفرات (C₄AF)

ترکیبی پایدار که از ترکیب شدن دی کلسیم آلومینات و دی کلسیم فرات (C₂F) شکل بگیرد عنوان بخشی از مواد اولیه سیمان پرتلند شناخته شود، تترا کلسیم آلومینوفرات است که ساختار بسیار پیچیده‌ای دارد و یک ترکیب متوسط در ساختار سیمان محسوب می‌شود. ترکیب واقعی C₄AF در کلینکر سیمان پرتلند عموماً زمانی انجام می‌شود که محتوای آلومینیوم سیمان بیشتر از آهن باشد و جایگزینی قابل توجهی در دو مورد  SiO₂ و MgO رخ دهد. تیلور یک ترکیب معمولی (در نماد شیمیایی طبیعی) را Ca₂AlFe_0.6Mg_0.2Si_0.15Ti_0.5O₅ گزارش می‌کند. با این حال، این ترکیب تا حدودی بسته به ترکیب کلی کلینکر سیمان متفاوت خواهد بود.

می‌بینید که مواد اولیه سیمان پرتلند بسیار پیچیده‌تر و سخت‌تر از چیزی هستند که با یک نگاه معمولی و عادی آنها را درک کرد. پس توصیه ما این است که در انتخاب سیمان به کارخانه‌های تولید سیمان و کارخانه بتن آماده اعتماد کنید. اگر به اطلاعات بیشتری در این زمینه نیاز دارید یا برای پروژه خود به محصولاتی مانند بلوک سبک، تیرچه و بلوک، گروت ساختمانی و بتن آماده نیاز دارید، با ما در تماس باشید.

تقریباً ۷۵ درصد از حجم بتن به ماسه سنگ اختصاص می‌یابد و به همین دلیل کیفیت آنها در تعیین خواص و ویژگی‌های بتن نقش مهمی دارد. اغلب ماسه سنگ‌ها بی اثر هستند و تنها توسط سیمان در بدنه بتن نگهداری می‌شوند. این مواد اولیه ممکن است در اشکال، اندازه‌ها و مواد مختلفی اعم از ذرات ریز شن و یا سنگ‌های بزرگ و سنگین تشکیل شده باشند. سنگ‌های آهکی نمونه‌های طبیعی از این سنگ‌های خرد شده هستند که به وسیله فرایندهای فشاری و سایشی تشکیل می‌شوند و ممکن است از خرد شدن توده‌های سنگی بزرگ تشکیل شده باشند.

در هر صورت کیفیت و وضعیت ماسه سنگ به طور مستقیم بر کیفیت بتن تأثیر گذار است.

بتن و انتخاب ماسه سنگ

از آنجایی که سیمان به عنوان گرانترین ماده تشکیل دهنده بتن شناخته می‌شود، مطلوب است که مقدار سیمان استفاده شده در آن به حداقل برسد. مهندسین و پیمانکاران به منظور صرفه جویی در هزینه‌ها و پایین آوردن قیمت تمام شده پروژه، بین ۷۰ تا ۸۰ درصد حجم بتن را به ماسه سنگ اختصاص می‌دهند. البته نباید این نکته را فراموش کرد که نوع بتن نیز در انتخاب این درصد تأثیر گذار است.

به عنوان مثال؛

بحث تراکم بتن و جلوگیری از تخلخل آن،

• باعث می‌شود که سازندگان به سمت ماسه سنگ های با دانه‌های کوچکتر حرکت کنند.

برای پروژه‌های سنگین با فشار اعمالی بالا،

• ترجیحاً ماسه سنگ‌های با اندازه کوچکتر استفاده می‌شود.

به طور کلی در انتخاب ماسه سنگ برای بتن معیارهای زیر مطرح می‌شود:

• ماسه سنگ رودخانه‌ای با اندازه‌های ریز بدون نیاز به خشک شدن؛
• ماسه سنگ‌های خرد شده از سنگ‌های بزرگ و توده سنگ‌ها؛
• نفوذپذیری و استحکام بتن به اندازه ماسه سنگ بستگی دارد؛
• عناصر بکار رفته در ماسه سنگها ممکن است باعث تغییر کیفیت بهتر شود؛
• در برخی از نمونه‌های خاص، ممکن است واکنش کربناسیون انجام می‌شود؛
• اندازه ماسه سنگها کاملاً با کاربرد آنها در ارتباط است؛
• یک ماسه سنگ مناسب باید تمیز، محکم و سخت باشد؛
• از هرگونه گرد و غبار، نمک، خاک رس، مواد آلی و یا سایر ناخالصی‌ها عاری باشد؛

خواص نهایی بتن به ویژگی‌های سیمان، نوع و مقدار آهک، نسبت سیمان به آب، کامل بودن واکنش هیدراتاسیون، رطوبت و دما بستگی دارد.

انواع ماسه سنگ از لحاظ اندازه، و وزن و کاربرد

ماسه سنگ‌ها با توجه به ساختار و عناصر به کار رفته در آنها، ویژگی‌ها و مشخصات مختلفی دارند و اگر آنها را در اندازه‌های متفاوتی خرد کنند، شرایط و ویژگی‌های آنها تفاوت بیشتری پیدا می‌کند. به طور کلی،

ماسه سنگها از لحاظ وزن و اندازه به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• ماسه سنگ‌های فوق العاده سبک؛
• ماسه سنگهای سبک؛
• ماسه سنگهای با وزن طبیعی؛
• ماسه سنگ‌های سنگین؛

هرکدام از این چهار مدل برای اهداف خاصی به کار گرفته می‌شود. به عنوان مثال، دانه‌های فوق العاده سبک به دلیل دارا بودن عناصر سبک و همچنین تخلخل در ساختار خود، بیشتر به عنوان یک لایه عایق و همچنین برای شیب بندی به کار برده می‌شوند. این در حالی است که دانه‌های سبک برای ساخت انواع بتن‌های سبک، دانه‌های با وزن طبیعی برای تهیه بتن معمولی و دانه‌های سنگین برای تولید بتن با دانسیته و چگالی بالا استفاده می‌شوند. انتخاب بین این دانه‌ها و به کار بردن آنها در بتن‌ها نوعی هنر برای مهندسین سازه و پیمانکاران محسوب می‌شود و ضروری است که نسبت به انتخاب و آنها دانش و تجربه کافی داشته باشند.

برخی از ویژگی‌های مطلوب ماسه سنگ

با توجه به انتظاری که از ماسه سنگ می‌رود و تاثیری که بر روی سازه‌های بتنی می‌گذارد، طبیعی است که از آنها انتظاراتی داشته باشیم و متعاقب آن، وضعیت بتن نیز به شکل مناسبی تغییر کند. خب! اگر یک نوع ماسه سنگها از لحاظ اندازه استاندارد باشد، و عناصر به کار رفته در آنها قابلیت واکنش با سیمان را نداشته باشند، به شرایط ایده‌آل نزدیک است.

اما انتظار می‌رود که چند مورد زیر در مورد ماسه سنگ‌ها مشاهده شود:

ثبات در شرایط مختلف

بتن به عنوان اصلی‌ترین مصالح ساختمانی در معرض شرایط آب و هوایی و شرایط محیطی مختلفی قرار می‌گیرد که هر کدام از آنها می‌توانند کیفیت و کارایی آن را تحت تأثیر قرار دهد. از رطوبت و جذب آب به بدنه بتن گرفته، تا شرایط سرمایی و گرمایی در مناطق مختلف، ممکن است انبساط یا انقباضاتی در دانه‌های ماسه سنگ به وجود بیاید. پس هر چه این دانه‌ها مقاومت بیشتری در برابر این تغییرات از خود نشان دهند، گزینه مناسب‌تری برای ساخت و ساز به شمار می‌روند.

مقاومت و استحکام

یک ماسه سنگ خوب و استاندارد، به صورت سخت، متراکم، قوی و بدون مواد متخلخل خواهد بود. مقاومت آنها در برابر شرایط سایشی و همچنین فشارهای وارده، بدین معنی است که در شرایط فیزیکی و جغرافیایی مختلف و متنوع می‌توان از آنها استفاده کرد. این مورد و شناسائی آن در حیطه وظایف شما نیست و باید با مهندس سازه یا افراد با تجربه در این زمینه مشورت کنید.

جلوگیری از واکنش قلیایی ماسه سنگ

واکنش قلیایی ماسه سنگ به دلیل وجود دو ماده قلیایی حاوی سدیم اکسید و پتاسیم اکسید در بدن بتن یا در سایر ساختارهای اطراف آن ایجاد می‌شود. این مواد به مرور زمان باعث بالارفتن میزان قلیائیت در بدنه بتن شده و استحکام آن را از بین می‌برد. واکنش قلیایی ماسه سنگ را در مطلب 5 عامل شیمیایی موثر بر تخریب بتن معرفی کردیم که اطلاعات کاملتر در این مطلب آمده است.

جلوگیری از واکنش‌های قلیایی و سیلیکا

واکنش‌های قلیایی و سیلیکا در مورد ماسه سنگها همانند واکنش قلیایی دربند قبلی است که در این مورد عنصر سیلیسیم نیز درگیر است. بهترین راهکار برای جلوگیری از چنین واکنشی، غربال کردن ماسه‌ها و جدا کردن خاک رس است. خاک رس به دلیل دارا بودن درصد بالایی از عنصر سیلیسیم، به راحتی می‌تواند مشکلات متعددی برای استحکام و پایداری بتن به وجود بیاورد.

جلوگیری از واکنش‌های کربناته شدن یا کربناسیون

واکنش کربناته شدن یا کربناسیون درمورد سنگ هایی که کربنات خالص در بدنه آن‌ها وجود دارند یا در مواردی که امکان ترکیب شدن دی اکسید کربن جو با ترسیم هیدروکسید واکنش هیدراتاسیون وجود دارد، دیده می‌شود. بهترین راهکار برای جلوگیری از این مشکل استفاده از سیمان‌های با قدرت قلیائیت کمتر و یا استفاده از موادی که واکنش پذیری کمتری داشته باشد. بحث واکنش کربناته شدن را در مطلب 5 عامل شیمیایی موثر بر تخریب بتن به بحث گذاشتیم که برای جزئیات بیشتر به این مطلب مراجعه کنید.

عدم وجود ذرات مختلف یا شن در بین ماسه سنگها

این انتظار به هیچ وجه غیر معقول نیست که بخواهیم ماسه سنگ ها کاملاً تمیز و به دور از هرگونه ماده افزودنی باشد. اضافه شدن خاک رس یا هر ماده دیگری که حاوی سیلیس باشد، می‌تواند برای واکنش هیدراتاسیون سیمان مسئله ساز باشد و از رسیدن بتن به استحکام کافی جلوگیری کند.

پس اگر به دنبال تهیه ماسه سنگ هستید: سعی کنید

• از ماسه‌های شسته یا بادی استفاده کنید؛
• مطمئن شوید که هیچ گونه ذراتی در بین دانه‌ها وجود ندارد.

البته، استفاده از بتن آماده می‌تواند بسیاری از دردسرهای شما در رابطه با ماسه سنگ‌ها را کاهش دهد. پس اگر به دنبال اجرای پروژه خود با استفاده از بتن هستید، با ما در کارخانه بتن آماده پاسارگاد در تماس باشید و از مشاوره کارشناسان فنی ما بهره ببرید. سایر مصالح ساختمانی دیگر مانند تیرچه و بلوک، بلوک سبک، گروت ساختمانی و بتن آماده را نیز می‌توانید سفارش دهید.

اگر می‌خواهید اهمیت و میزان تأثیر ۵ عاملی که در این مطلب به عنوان عوامل شیمیایی تخریب بتن به آنها خواهیم پرداخت، درک کنید، باید وسایل خود را بردارید و به بررسی قسمت های مختلف منزل یا ساختمان‌های نزدیک خود بپردازیم. متاسفانه، به دلیل کوتاهی در برخی موارد حیاتی، درصد بسیار بالایی از سازه‌های بتنی با پدیده تخریب بتن مواجه می‌شوند که ممکن است عامل اصلی آن عوامل شیمیایی یا عوامل فیزیکی باشند. عوامل فیزیکی مواردی هستند که به دلیل کوتاهی مهندس سازه یا پیمانکار به وجود می‌آیند و معمولاً از یک فشار بیش از حد به یک قسمت ساختمان نشأت می‌گیرد. این در حالی است که عوامل شیمیایی مؤثر بر تخریب بتن با موارد و فاکتورهای مختلفی گره خورده است که در این مطلب به معرفی ۵ مورد از آنها خواهیم پرداخت.

در حقیقت سرفصل این مطلب از گروه کاخانه بتن آماده پاسارگاد بدین صورت است که:

• ابتدا تخریب بتن را به بحث می‌گذاریم؛
• حملات صرفاً تهران معرفی می‌کنیم؛
• تأثیر واکنش‌های قلیایی ماسه سنگها بر تخریب بتن را نشان می‌دهیم؛
• تعریف واضح و مشخص از کربناته شدن یا کربناسیون بتن ارائه خواهیم داد؛
• حمله کلرورها یا حمله کلرید ایران بحث می‌کنیم؛
• و در نهایت حمله اسیدی را تعریف خواهیم کرد.

البته مطالب متعددی در مورد بتن آماده و تأثیر عوامل مختلف بر سازه‌های بتنی در وبلاگ کارخانه بتن آماده پاسارگاد آورده شده است که شما را به مطالعه آن دعوت می‌کنیم.

تخریب بتن چیست و به چه شکلی بر سازه تأثیر گذار است؟

تخریب بتن را باید بدین صورت تعریف کنیم که سازه بتنی در اثر عوامل خارجی و داخلی استحکام اولیه خود را از دست داده و به مرور زمان از هم پاشیده می‌شود. این عوامل خارجی و داخلی ممکن است به صورت فاکتورهای فیزیکی یا فاکتورهای شیمیایی خود را نشان دهند. هر کدام از این فاکتورها در نهایت باعث می‌شود که حالت اولیه سازه بتنی تغییر کرده و بدنه سازه به نسبت آن تضعیف می‌شود. در نتیجه، تخریب بتن ابتدا خود را به صورت شکستگی‌ها و ترک خوردگی‌های کوچک نشان می‌دهد که در نهایت با جدا شدگی کامل بیشتر دیده می‌شود.

به طور کلی عوامل فیزیکی مؤثر بر تخریب بتن شامل موارد زیر هستند:

• تنظیم و توزیع نامناسب بار بر روی فونداسیون؛
• تنظیم و توزیع نامناسب بار بر روی ستونها؛
• وارد آمدن ضربات ناشی از پدیده‌هایی مانند رانش زمین و زلزله؛
• برخورد اجسام سنگین و شتابدار مانند ماشین یا هر وسیله دیگری به سازه بتنی؛
• تخریب عمدی یا سهوی بخشی از ساختمان و تأثیر و سایر قسمت‌های آن.

اما باید به خاطر داشته باشیم که تخریب بتن فقط به عوامل فیزیکی ختم نمی‌شود و عوامل شیمیایی نیز در آن دخیل هستند. با توجه به اینکه عوامل فیزیکی به راحتی دیده می‌شوند و در معرض دید قرار دارند، ما این مطلب را به عوامل شیمیایی اختصاص داده‌ایم و تأثیر هر کدام از این عوامل را به صورت علمی و مستند نشان خواهیم داد.

حملات سولفاته (SULPHATE ATTACK)

حملات سولفاتی یکی از رایج‌ترین و اصلی‌ترین عوامل شیمیایی تخریب بتن است که در جریان آن، سولفات به ساختار بتن و محتویات داخلی آن حمله کرده و باعث تخریب بخش‌های مختلف آن می‌شود. این تخریب می‌تواند به صورت یک واکنش شیمیایی و الکتروشیمیایی و خورده شدن فلزات باشد یا بر روی ساختار سیمان موجود در بتن تأثیر گذاشته و کیفیت آن را کاهش دهد. با توجه به اینکه سولفات موجود می‌تواند به صورت محلول باشد، تأثیر سه گونه از آن مطرح است:

• آب‌های زیرزمینی نزدیک به فونداسیون و بخش‌های زیرین سازه؛
• سولفات موجود در خاک و تأثیر آن بر روی بتن؛
• خاکستر مواد مختلف حاوی سولفات که از طریق نفوذ رطوبت به بدنه بتن کشیده می‌شود.

واکنش سولفات با بتن و سازه بتنی بدین صورت است که بر روی واکنش هیدراتاسیون آن تأثیر منفی گذاشته به مرور زمان باعث می‌شود که ساختار بتن استحکام اولیه خود را از دست بدهد. البته تأثیر سولفات در مورد سازه‌هایی که حجم بالایی از بتن دارند، در ابتدا خود را به صورت شوره و یا لایه‌های نازک بتنی نشان می‌دهند و در گام‌های بعدی به مانند یک ترک کوچک تغییر شکل می‌دهند. با گذشت زمان و در جریان یک واکنش آهسته دو تا سه ساله، این ترک‌ها بزرگتر شده و تخریب بتن حالت جدی‌تری به خود می‌گیرد. برای مقابله با حملات سولفاته به بتن راهکارهای مختلفی وجود دارد:

• استفاده از سیمان‌های ضد سولفات؛
• پاک کردن زمین از یونهای سولفات؛
• جلوگیری از نفوذ رطوبت به بخش‌های داخلی سازه بتنی؛
• عایق بندی بخش‌هایی که احتمالاً با خاک حاوی سولفات در ارتباط هستند.

واکنش قلیایی ماسه سنگ‌ها (ALKALI AGGREGATE REACTION)

واکنش قلیایی ماسه سنگها یکی دیگر از شیوه‌های شیمیایی تخریب بتن است که ساختار آن در اثر برخی مواد قلیایی کیفیت و استحکام خود را از دست می‌دهد. معروف‌ترین موادی که در این مورد شناخته می‌شوند اکسید سدیم (Na₂O) و اکسید پتاسیم (K₂O) است. ساختار و ترکیب شیمیایی این مواد قلیایی به شکلی است که با برخی مواد سیلیسی که در ساختار برخی از ماسه سنگ‌ها وجود دارد، واکنش می‌دهد و باعث از بین رفتن ساختار اولیه و ترک خوردگی و فروپاشی آن‌ها می‌شود. با توجه به تأثیر رطوبت بر روی میزان قلیائیت، در محیط‌های مرطوب این واکنش بیشتر دیده می‌شود.

البته واکنش قلیایی ماسه سنگ و ها همانند واکنش حمله سولفاتی بسیار کند است و چندین سال طول می‌کشد تا شکاف و آن به وجود بیاید. برای پیشگیری از تخریب بتن در اثر واکنش قلیایی ماسه سنگ‌ها می‌توان از روشهای زیر استفاده کرد:

• اجتناب از استفاده از موزه سنگ و های واکنش پذیر نسبت به مواد قلیایی؛
• استفاده از سیمان‌های با محتوای قلیایی کم؛
• استفاده از مواد پوزولانی که از واکنش قلیایی ماسه سنگ و ها جلوگیری می‌کند و آن‌ها را به صورت ترکیبی با مواد قلیایی موجود در سیمان نگه می‌دارند.

کربناته شدن یا کربناسیون بتن (CARBONATION)

هنگامی که بتن در جریان واکنش هیدراتاسیون سیمان سفت می‌شود، در جریان آن هیدروکسید کلسیم آزاد می‌شود که یک محیط قلیایی محافظت‌کننده به وجود می‌آورد و از خوردگی فولاد جلوگیری می‌کند. در برخی موارد، هیدروکسید کلسیم آزاد شده در این واکنش با دی اکسید کربن موجود در اتمسفر ترکیب می‌شود و کربنات کلسیم به وجود می‌آورد که منجر به ترک خوردگی و در نهایت تخریب بتن می‌شود. این واکنش با عنوان کربنات شدن یا کربناسیون بتن شناخته می‌شود و باعث کاهش قدرت حفاظتی و تقویتی بتن می‌شود.

معمولاً واکنش کربنات شدن قابل جلوگیری نیست، اما در مورد بتن‌های با کیفیت این واکنش تنها به لایه‌های سطحی بتن محدود شده و در ۵۰ سال تنها در حدود ۲۰ میلی متر رشد می‌کند. این می‌تواند یک خبر ناگوار و خطرناک برای بتن‌هایی باشد که نفوذ پذیر هستند و پوشش کافی برای آنها در نظر گرفته نشده است. زمانی که بتن مورد نظر نسبت به نفوذ رطوبت و دی اکسید کربن موجود در اتمسفر نفوذ پذیر باشد، یک عمل گالوانیکی رخ خواهد داد که خود را به صورت کربناته شدن بتن و در نهایت تخریب بتن نشان می‌دهند.

حمله کلرورها یا حمله کلریدی (CHLORIDE ATTACK)

حمله کلرورها یا حمله کلریدی یکی دیگر از شیوه‌های حمله به ساختمان بتن است که در نهایت باعث فروپاشی ساختار آن و تخریب بتن می‌شود. کلر از چند جهت می‌تواند بر روی سازه بتنی تأثیر گذار باشد. در وهله اول، در زمان سفت شدن بتن، ممکن است گاز کلر به صورت مولکول‌های گاز خارج شده و بتن متخلخل شود. اگر به صورت کلر محلول در آب به بدنه بتن وارد شود، می‌تواند ساختار سیمان را تحت تأثیر قرار داده و سیلیس موجود در ماسه سنگ را کاهش دهد که در نهایت باعث ترک خوردگی بتن می‌شود. همچنین اگر کلر در اثر نفوذ به بدنه بتن خود را به قسمت‌های فولادی و میلگردها برساند، باعث ایجاد یک واکنش الکتروشیمیایی شده که به تخریب آهن و فولاد می‌انجامد و در نهایت باعث تخریب بتن و تضعیف سازه بتنی می‌شود.

حمله اسیدی (ACID ATTACK)

سیمان‌های فاقد آهن معمولاً به سرعت توسط اسیدها مورد حمله قرار می‌گیرد. در این واکنش، سیمان پرتلند پوزولانی به دلیل نداشتن آهک یا محتویات آهک کمتر، بیشتر مورد حمله قرار می‌گیرند و مقاومت آنها در برابر اسید کمتر است. اگر در بند قبلی به تولید کلسیم هیدروکسید در واکنش هیدراتاسیون توجه کرده باشید، به عنوان یک باز با اسیدهای معدنی و آلی ترکیب می‌شود و باعث به وجود آمدن یک نمک اسیدی در ساختار بتن شده که به مرور زمان به تخریب بتن منجر می‌شود.

 واکنش کلسیم هیدروکسید با اسیدهای آلی و معدنی به صورت واکنش زیر است:

H₂SO₄ + Ca (OH) ₂ → CaSO₄ + 2H₂O

برخی از مواد اسیدی که می‌توانند به تخریب بتن منجر شوند:

• اسید معدنی: اسید سولفوریک، اسید هیدروکلریک، اسید نیتریک، اسید فسفریک
• اسید آلی: استیک، لاکتیک، تاننیک و فرمیک

هر کدام از این عوامل شیمیایی به یک شیوه خاص و منحصر به فرد بر روی ساختار بدن تأثیر گذاشته و در نهایت منجر به تخریب بتن می‌شود. در مطالب قبلی به 5 اشتباه بزرگ در کاربرد بتن آماده پرداختیم که در کنار این عوامل می‌تواند به اجرای هرچه بهتر سازه بتنی به شما کمک کند.