نوشته های برچسب خورده: بتن آرمه

در مطالب قبلی (چگونه از خوردگی فولاد بتن جلوگیری کنیم؟)، به برخی از راهکارهای مختلف برای جلوگیری از خوردگی میلگردها و آهن آلات به کار رفته در بتن اشاره کردیم و نشان دادیم که چگونه می‌توان از این خوردگی‌ها جلوگیری کرد. در همین مطلب، به برخی از عوامل خورنده نیز اشاره کردیم و مشخص شد که برخی از آنها به صورت شیمیایی و برخی نیز به صورت فیزیکی بر ساختار بتن و فولاد بکار رفته در آن تأثیر می‌گذارد.

اما، در این مطلب به طور ویژه قصد داریم که عوامل مؤثر در خوردگی فولاد بتن را معرفی کنیم و نشان دهیم که هر کدام از آنها به چه صورتی باعث تأثیر منفی بر کیفیت بتن می‌شود. پس با ما در کارخانه بتن آماده پاسارگاد همراه باشید تا جزئیات بیشتری از این بحث را به شما نشان دهیم.

کیفیت بتن و نقش آن در خوردگی فولاد بتن

بتن از دانه‌های ماسه سنگ، دانه‌های ریز، افزودنی‌های شیمیایی، سیمان و آب تشکیل شده است. کیفیت مناسب بتن با توجه به وضعیت مواد اولیه آن، نسبت آب به سیمان، نحوه مخلوط شدن صحیح، تراکم کافی بتن با استفاده از روش ویبره زدن و در نهایت انجام کارهای نهایی برای تحویل آن بستگی دارد. اگر هر کدام از مراحل فوق به شکلی مشخص و تعریف شده انجام نشود، در نهایت کیفیت بتن مصرف شده پایین آمده و همین موضوع باعث بالارفتن نفوذ به داخل بتن می‌شود.

هرچه مقاومت بتن بالاتر باشد، امکان نفوذ رطوبت و اکسیژن به بخش‌های داخلی آن کمتر شده و شانس واکنش پذیری آنها با فولاد کمتر می‌شود. این موضوع به طور مستقیم با فرایند خوردگی فولاد بتن در ارتباط است و هرچه کیفیت بتن بالاتر باشد، شانس خوردگی فولاد کاهش می‌یابد.

ضخامت بتن استفاده شده در اطراف فولاد و میلگردها

وقتی که در مورد ساخت و ساز صحبت می‌شود و مسئله استفاده از بتن مطرح هست، قرار گرفتن فولاد در کنار بتن یک موضوع همیشگی و دائمی است. نکته‌ای که در مورد سازه‌های بتنی وجود دارد این است که فولاد و میلگرد استفاده شده در آن باید به طور کامل با استفاده از بتن مناسب پوشش داده شود تا بتواند نقش محافظتی برای آن داشته باشد. هرچه محافظت بتن از فولاد استفاده شده در سازه بیشتر باشد، مقاومت آن در برابر شرایط محیطی مختلف بیشتر بوده و شانس خوردگی فولاد بتن کاهش می‌یابد.

در بند قبلی به کیفیت بتن اشاره کردیم، جالب است بدانید که ضخامت بتن نیز به طور مستقیم بر میزان نفوذ پذیری و واکنش پذیری فولاد بستگی دارد. همه ما می دانیم که ضخامت بتن استفاده شده در یک سازه بتنی به محل استفاده از بتن بستگی دارد؛ به طوری که، ضخامت بتن در برخی جاها کمتر و در برخی جاها بیشتر است. بنابر این ضخامت مناسب بتن برای محافظت از خوردگی فولاد بتن باید با توجه به محل استفاده از آن در نظر گرفته شود.

 شرایط محیطی فولاد استفاده شده

مهم‌ترین شرایط به وجود آورنده خوردگی فولاد بتن شامل رسیدن اکسیژن و رطوبت به ساختار فولادی است که در برابر این دو مورد مقاومت چندانی ندارد. از طرف دیگر، آب دریا و شرایط سولفاتی برای میلگردها بسیار خطرناک است و به شدت خورنده هستند. به هر اندازه که میلگرد و فولاد در معرض این شرایط قرار گیرد، شانس واکنش شیمیایی آن به شدت بالاتر رفته عملاً فرآیند خوردگی آن شروع می‌شود.

در اینجا، باید شرایط فولاد استفاده شده در پروژه در نظر گرفته شود. به طوری که اگر احتمال رسیدن رطوبت یا اکسیژن به آن زیاد باشد، باید بپذیریم که شانس خوردگی فولاد به بتن افزایش می‌یابد و باید راهکارهای جلوگیری از آن به کار گرفته شود. به عنوان مثال، استفاده از سیمان‌های مخصوص، استفاده از پوشش‌های روغنی و رنگهای مخصوص یا حتی استفاده از ترکیبات خنثی کننده در کاهش تلفات این پدیده نقش موثری دارند.

شرایط محیطی و سایر مواد شیمیایی

مواد شیمیایی خورنده از محیط زیست و محل اطراف بتن یا از داخل مواد اولیه به کار رفته در داخل سیمان نشئت می‌گیرند و در نهایت باعث خوردگی فولاد بتن می‌شود. به علت حمله شیمیایی، به مرور زمان بتن دچار ترک و شکستگی شده و شکاف ایجاد شده در بدنه آن به محلی برای نفوذ اکسیژن و رطوبت تبدیل می‌شود. این مرحله را می‌توان اولین نشانه خوردگی در نظر گرفت. اثر مواد شیمیایی عمدتاً به دلیل وجود ترکیبات نمکی، ترکیبات کربناته، حمله کلراید و واکنش سولفات‌ها با آلومینات تری کلسیم موجود در سیمان هستند. مواد اولیه سیمان را در مطلب مواد اولیه سیمان پرتلند و نقش هر کدام از آنها می‌توانید بیابید.

بتن به صورت ترکیبی از سیمان، دانه‌های ماسه سنگ آب در نظر گرفته می‌شود که واکنش آن یک سطح سبز رنگ قلیایی ایجاد می‌کند. انجام واکنش هیدراتاسیون سیمان باعث افزایش تولید هیدروکسید کلسیم شده که pH محیط را تا 12.5 افزایش می‌دهد. در چنین شرایط قلیایی، یک لایه فیلم اکسیدی نازک بر سطح فولاد تشکیل می‌شود و از خوردگی فولاد بتن جلوگیری می‌کند. اضافه شدن هر کدام از این مواد شیمیایی باعث می‌شود که این روند طبیعی مختل شده و فرایند خوردگی شروع شود.

نفوذپذیری بتن

نفوذ مواد شیمیایی مضر و خورنده به علت نفوذ پذیری یا تخلخل بتن امکان پذیر است و همین موضوع به عنوان اصلی‌ترین منشأ خوردگی فولاد بتن معرفی می‌شود. تخلخل بتن به اندازه، توزیع دانه‌های موجود در بتن همچنین شرایط اختلاط بتن بستگی دارد که باعث ایجاد منافذ مویرگی می‌شود. این میزان تخلخل بین نسبت آب به سیمان نیز بستگی دارد که فرایند هیدراتاسیون را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد.

میزان تخلخل و نفوذپذیری بتن به عوامل دیگری نیز بستگی دارد که عبارتند از:

• سن بتن؛
• درجه فشردگی و تراکم بتن؛
• اندازه و درجه بندی مخلوط استفاده شده در ساخت بتن؛
• نوع سیمان استفاده شده.

این چهار مورد به نوبه خود هر میزان تخلخل بتن تأثیر مستقیم دارد و تغییر در هر کدام از آن‌ها باعث بهبود یا بدتر شدن شرایط خوردگی می‌شود. بنابراین، مهندسین سازه می‌توانند بررسی‌های خود را بر روی این چهار فاکتور انجام داده و با توجه به نتایج آن تغییراتی در ساختار بتن و مواد اولیه آن ایجاد کنند تا از این طریق سرعت خوردگی فولاد بتن را کاهش دهند.

اثر تنش شدید حرارتی

در بررسی‌های علمی و مهندسی مشخص شده است که بتن معمولی می‌تواند دمای محیط را تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد تحمل کند. در دماهای بالاتر از این درجه حرارت، فرایند تخریب و از بین رفتن بتن شروع می‌شود. زمانی که از بتن معمولی در پروژه‌های صنعتی و در نیروگاه‌های بزرگ استفاده می‌شود، مهندسین آنها تلاش می‌کنند تا اقدامات حفاظتی ویژه برای آنها در نظر بگیرند تا از این طریق خوردگی فولاد بتن و انتقال حرارت به بخش‌های داخلی آن جلوگیری کنند. با توجه به اینکه تنش شدید حرارتی باعث ترک و شکستگی در ساختار بتن می‌شود، دسترسی مواد خورنده و اکسیژن به فولاد و میلگردهای داخل بتن راحت‌تر شده و روند خوردگی شروع می‌شود.

درجه حرارت پایین و انجماد بتن

در یک مطلب به بحث بتن ریزی هوای سرد پرداختیم و نشان دادیم که باید از چه اصولی در این فرآیند پیروی شود. در مناطق سردسیر، رطوبت قبل از اینکه وارد واکنش هیدراتاسیون شود، یخ می زند. این انجماد و یخ زدگی باعث افزایش حجمی بتن شده که منجر به ایجاد فشار بیش از حد در بخش داخلی توده بدن می‌شود. این فشار بیش از حد و این یخ زدگی در نهایت خود را به صورت ایجاد ترک در بدنه بتن نشان می‌دهد که می‌تواند به خوردگی فولاد بتن منجر شود.

مسئله خوردگی فولاد بتن تأثیر بسیار مهمی بر استحکام سازه و جلوگیری از تخریب آن دارد. بنابراین باید راهکارهای مختلفی برای جلوگیری از آن اتخاذ شود و در صورت به وجود آمدن خوردگی، روش‌هایی برای کنترل و تعمیر آنها انجام گیرد. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه همچنین سفارش بتن اماده، تیرچه و بلوک گروت ساختمانی با ما در تماس باشید.

حمل بتن و پمپاژ بتن ؛ هرچند که برای ریختن و پرداخت بتن به جز در محدوده مقتضیات حاکم در محل کار بهترین ، صحیح ترین ، یا ارزان ترین راهی وجود ندارد ، با این حال یک برنامه ریزی اولیه خوب می تواند پیش از آنکه مساله ای بحرانی پدید آید در انتخاب روش مناسب یاری کند . برنامه ریزی اولیه نکته را که در کیفیت کار انجام شده ضروری است و میتواند در حین حمل بتن رخ دهد ، باید مد نظر داشت:

• تاخیرات درحمل بتن

هدف در برنامه ریزی هرکاری عبارت است از انجام سریع ترین کار با بهترین نیروی کارگر و وسایل مناسب کار مورد نظر است . دستگاه های بتن ریزی و حمل بتن همواره در حال پیشرفت است . بهترین نتایج هنگامی عاید میشود که کار به گونه ای برنامه ریزی شود که هم به خوبی بتوان از کارکنان و وسایل طوری انتخاب شوند که تاخیرات در حین بتن ریزی و حمل بتن کاهش یابد .

• سخت شدن بتن و خشک شدن سریع بتن در هنگام حمل بتن

بتن بلافاصله پس از اختلاط سیمان و آب شروع به سفت شدن می کند ، اما شدت سفت شدگی که در 30 دقیقه اول رخ میدهد معمولا مساله ای را ایجاد نمیکند و بتنی که در حال به هم طدن نگه داشته شده می تواند در عرض 1.5 ساعت اول ریخته و متراکم شود . برنامه ریزی دقیق باید هرگونه تغییراتی که باعث سفت شدگی بتن به مقداری شود که تراکم کامل حاصل نشده و پرداخت مشکل شود را بر طرف سازد . مدت زمان قابل استفاده برای شرایطی که فرآیند سفت شدن را جلو می اندازد ، مانند هوای گرم و خشک استفاده از تسریع کننده ها و گرما دادن بتن خیلی کم است .

• جدایی بتن در حمل بتن

جدایی عبارت است از تمایل به مجزا شدن درشت دانه از ملات ماسه سیمان . این پدیده سبب میشود تا قسمتی از پیمانه دارای درشت دانه خیلی کم بوده و مابقی دارای درشت دانه خیلی زیاد باشد . اولی احتمالا آبرفتگی داشته و ترک بر میدارد و نیز مقاومت سایشی را از خود نشان میدهد . دومی آنقدر خشن میشود که پرداخت و تراکم کامل میسر نمیشود و نیز غالبا موجب کرومو شدن میشود . روش و وسایلی که برای ریختن و تراکم بتن مورد استفاده قرار میگیرند نباید باعث جدایی مصالح بتن شوند .

تجهیزات بتن ریزی و حمل بتن

در طی 40 سال گذشته به ندرت تغییرات اساسی در اصول حمل بتن به وقوع پیوسته است. چیزی که تغییر یافته در واقع پیشرفت و تکنولوژی بوده که منجر به توسعه ماشین آلات بهتر برای انجام کار با کارآمد بهتر شده است .

در خلال چندین سال ، بتن ریزی در ساختمان های بتن آرمه به وسیله یک برج بتن و شوت بتن بلند انجام می پذیرفت . این روش عبارت است از یک برج مهار شده بود که در قسمت مرکزی محل پروژه کار گذاشته میشد و دارای یک مخزن قیف مانند در بالا بود که بتن از طریق جرثقیل کابلی به درون آن هدایت میشد . مجموعه ای از شوت هایی که از برج آویزان بودند ، ممکن میساخت که بتن تحت تاثیر جریان ثقلی خود مستقیما به نقطه لازم راه یابد . با مرتفع شدن ساختمانهای اسکلت بتنی نیاز به بردن آرماتور ها و قالب ها به ارتفاعات بالاتر منجر به توسعه جرثقیل برجی ، سریع و قابل تغییر و دارای کاربر همه جانبه است اما چون فقط یک قلاب دارد این مساله باید در مرحله برنامه ریزی پروژه مورد نظر قرار گیرد .

تسمه نقاله از نظر مفهوم قدیمی بوده و تغییرات کمی یافته است و روش بادی برای بتن پاشی با سرعت زیاد در سال 1991 به ثبت رسید و اساس تغییری نیافته است .

نخستین پمپ مکانیکی بتن در دهه 1930 توسعه و مورد استفاده قرار گرفت و پمپ هیدرولیکی در دهه 1950 گسترش یافت. اکنون پمپ بتن متحرک پیشرفته با بازوی بتن ریزی  شاید تنها اختراع در پیشبرد  صنعت بتن ریزی است که بسته به شرایط محل کار استفاده از آن چه در ریختن بتن در مقادیر زیاد و چه در مقادیر کم اقتصادی به شمار می آید .

انتخاب روش صحیح حمل بتن

اولین نکته که باید در مدنظر قرار گیرد نوع کار است که از جنبه های ابعاد فیزیکی مقدار کل بتن ریزی و برنامه زمان بندی می تواند بررسی شود . مطالعه جزئیات کار روشن تر میسازد که چه مقدار از کار مربوط به عملیات در زیر سطح زمین در روی سطح زمین یا در بالای سطح زمین است .  این خود کمک میکند که ترتیبات لازم در حمل بتن و بتن ریزی در سطوح مورد نیاز انتخاب شوند .

بتن باید از مخلوط کن به نقطه مورد لزوم تا آنجایی که ممکن است سریعا حمل شود بدون اینکه جدایی دانه ها صورت گیرد یا اینکه اجزای متشکله از بین بروند . دستگاههای حمل بتن باید دارای ظرفیت کافی باشند تا از بروز اتصالات سرد جلوگیری به عمل آید .

میلگرد ؛ به طورکلی میلگرد در آرماتوربندی به روشهای مختلفی طبقه بندی میشود .

• از نظر مصالح : فولادی ، رشته های پلاستیک فولاد ، کابل های فولادی
• از نظر روش ساخت : گرم نورد شده ، سرد اصلاح شده ، گرم عمل آمده
• شکل مقطع : ساده ، آجدار ، آجدار پیچیده (TOR)
• نوع عملکرد در بتن

معمولا روش ساخت و شکل مقطع مهمترین تاثیر ها را در خصوصیات و موارد استفاده از میلگرد دارد .

مشخصات میلگرد

مهمترین مشخصه های میلگرد عبارت است از : شکل پذیری ، سطح مقطع ، مقاومت حد جاری شدن و گسیختگی ، شکل پذیری ، و جوش پذیری.

میلگرد با سطح مقطع صاف و دایره ای معمولا از جنس نرمه هستند . هرچند که میلگردهای صاف به عنوان میل مهار با حد جاری شدن گاه تا 10000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع نیز موجود هستند.  میلگرد های صاف به عنوان تنگ تیر و ستون ، میلگردهای حرارتی دال ها و میلگردهای اصلی و خمشی منابع آب و سازه هایی که ترک خوردگی در آنها بسیار مهم است به کار می روند .

میلگردهای آجدار دارای برجستگی هایی در سطح میلگرد‌به نام آج هستند . وظیفه آج ها افزایش پیوستگی بتن و‌میلگرد است . این میلگردها ممکن است سخت یا نیم سخت باشند . با پیچاندن میلگردهای آج دار میلگرد تور به دست می آید که ححد جاری شدن آن بیشتر و تنجش نهایی آن کمتر است .

جوش پذیری عبارت است از قابلیت میلگرد‌جهت جوش شدن به طوری که ترک خوردگی یا سایر نواقص در اثر جوش شدن در آن به وجود نیاید . این ویژگی به خصوص د رمورد شبکه های پیش ساخته یا وصله های جوشی یا میله های مهاری بسیار مهم است . میلگرد گرم نورد شده و نیز فولاد با آلیاژ یا کربن کم جوش پذیری بسیار خوبی دارد .

آزمایش کنترل کیفیت میلگرد

طبق آیین نامه ملی 18-4 ایران انجام آزمایشهای کنترل پس از تحویل فولاد به کارگاه اجباری است . و فقط وقتی وزن کل میلگرد مصرفی در یک کارگاه آرماتوربندی از 50 تن بیشتر باشد می توان به تشخیص دستگاه نظارت از انجام این آزمایش صرف نظر کرد

آزمایشهای کنترل برای تعیین حد جاری شدن ، تاب کششی ، تنجش های نهایی روی نمونه هایی صورت میگیرد که به دلخواه و به طور پراکنده برداشته شده باشند .

کنترل کیفیت میلگردها با انجام این آزمایش ها تعیین میشود :

آزمایش کشش میلگرد

در این آزمایش میلگرد‌به طول مشخص در فک های دستگاه کشش قرار گرفته و کشیده میشود . در روی یک صفحه مدرج نیروی وارد به میلگرد‌مشخص شده و در روی یک استوانه متصل به دستگاه منحنی نیرو – تغییر شکل رسم میشود .  از این آزمایش می توان حد جاری شدن ، تاب کششی  تنجش نهایی را به دست آورد . حد جاری شدن ، مهمترین مشخصه میلگرداز نظر طراح سازه های بتن آرمه است . در صورتی که تنجش نهایی میلگرداز 8 درصد کمتر باشد نه تنها  شکل پذیری قطعه بتن آرمه کم بوده و احتمال گسیختگی ترد سازه وجود دارد بلکه کار کردن بر روی میلگرددر کارگاه نیز مشکل میشود .

آزمایش تا شدگی میلگرد

در این آزمایش با توجه به قطر میلگردآن را توسط دستگاه مکانیکی خم نموده و ترک ها و یا پوسته شدن احتمالی آن را میبینند .  طبق آیین نامه ملی 18-4 میلگردتا زاویه 45 درجه خم شده سپس نیم ساعت در آب جوشانده میشود و سپس خم آن به مقدار 22.5 درجه باز میشود . در صورت مشهود نبودن نقص در میلگرد استفاده از آن بلامانع است . در صورت مشاهده نقص باید سه میلگرددیگر تحت آزمایش قرار گیرند. میلگرد وقتی قابل قبول است که نایج آزمایش هر سه میلگرداخیر قابل قبول باشند .

آزمایش جوش پذیری میلگرد

در صورتی که جوش پذیری میلگردها مورد تردید باشد باید قبل از شروع کار تعدادی نمونه جوش شده تهیه شوند و تحت آزمایش کشش و تا شدگی قرار گیرند . نتیجه آزمایش کشش وقتی رضایت بخش است که مقطع گسیخته شده در محل جوش یا مجاورت آن نباشد . نتیجه آزمایش تاشدگی وقتی رضایتبخش است که در اثر خم کردن در منطقه جوش شده ترک به وجود نیاید .

در حین انجام کار نیز برای حصول اطمینان باید سه سری نمونه برای هر 300 اتصال در مورد فولاد نرم و سه سری نمونه برای هر 150 اتصال در مورد فولاد سخت تحت آزمایش قرار گیرد .  هر سری شامل دو نمونه یکی برای آزمایش کشش و دیگری برای آزمایش تاشدگی است . برای فولادهای اصلاح شده در صورت تغییر جوشکار و یا وسیله و شرایط کار باید سه سری نمونه تهیه و بعد از حصول اطمینان از قابل قبول بودن نتیجه آزمایش ها کار را ادامه داد .