انبار کردن مصالح در کارگاه

 انبار کردن مصالح در کارگاه

روش انبار کردن مصالح، در بهبود کیفیت عملکرد سازه بتن مسلح  تأثیر بسزایی می‌گذارد. حتی اگر تمام مراحل اجرا در حد مطلوب انجام گیرد، در صورت انبار کردن مصالح،  ‌در شرایط نامناسب، مقاومت و دوام بتن مورد نظر حاصل نمی‌گردد. در این بخش، نحوه صحیح انبار کردن مصالح برای ساخت بتن ارائه شده است.

انبار کردن سیمان

معمولاً  سیمان به دو صورت فله‌ای و پاکتی از طرف کارخانه سازنده به کارگاه تحویل داده می‌شود.

 

سیمان فله‌ای : در این حالت، سیمان بدون بسته‌بندی توسط کامیون‌های مخصوص حمل سیمان که به بونکر موسوم است از کارخانه سیمان به کارگاه منتقل می‌گردد. برای تخلیه سیمان از بونکر، از یک پمپ باد که بر روی بونکر نصب است، استفاده می‌شود. پس از توقف بونکر در نزدیک سیلو، لوله مخصوص تخلیه به لوله بارگیری سیلو متصل می‌گردد و سپس سیمان با فشار از طریق لوله بالای سیلو به درون آن می‌ریزد. سیلو، مخزن فلزی است که مقطع آن دایره است و قسمت پایین مخزن به شکل مخروط است. شکل 1، نحوه انتقال سیمان فله را نشان می‌دهد.

شکل 1 - نحوه انتقال سیمان، (سمت راست) از سیلو به بونکر، (سمت چپ)

تخلیه سیمان به داخل سیلو

 

برای انبار کردن سیمان فله‌ای موارد زیر توصیه می‌شوند :

 

 1- سطح داخلی سیلو باید کاملاً صاف باشد تا تخلیه ذرات سیمان به راحتی انجام گردد. شیب قسمت مخروطی سیلو باید حداقل 50 درجه باشد. به مرور زمان ذرات سیمان به دیواره اطراف سیلو می‌چسبد که بهتر است هر چند وقت یکبار با فشار ملایم باد، سیلو را پاک و تمیز کرد. شکل 2، شکل هندسی سیلو را به صورت غلط و صحیح نشان می‌دهد. 

صحیح

شیب سیلو در قسمت پایین 50 درجه است تا خروج سیمان به راحتی انجام شود.

 

غلط

چنانچه قسمت پایین سیلو مسطح و یا چهار طرف آن صاف باشد، سیمان بصورت مخلوط و یکنواخت خارج نمی شود.

2- سیمان فله را باید در سیلوهای فلزی استاندارد انبار کرد. لازم است از انبار کردن سیمان فله‌ای در انبارهای غیر استاندارد و ساخته شده با مصالح بنایی خودداری نمود.

 

3-انتهای قیف باید حدود  5/1  متر از زمین فاصله داشته باشد و قطر آن حدود 20 سانتیمتر باشد.

 

4- ارتفاع کل سیلو از سطح زمین باید به 15 متر محدود شود تا بتوان با وسایل موجود آن را پر نمود و فشار وارده بر سیمان‌های زیرین افزایش نیابد.

 

5- در بالای سیلو باید یک هواکش کلاهک دار تعبیه شود تا هوای سیلو در هنگام بارگیری تخلیه گردد.

 

6- حداقل ضخامت ورق فولادی سیلو در پایین 5 میلیمتر بوده و می‌توان بتدریج آن را در بالا به 3 میلیمتر  کاهش داد.

 

7- برای کنترل ارتفاع سیمان و هواکش، سیلو باید دارای نردبان فلزی باشد.

 

8- توصیه می‌شود سیستم هوادهی برای ایجاد تلاطم در توده تحتانی سیمان جهت جلوگیری از کلوخه شدن زود هنگام آن به کار گرفته شود.

 

9- سیمان‌های مختلف و حتی سیمان‌هایی که از یک نوع هستند و از دو کارخانه مختلف تهیه شده‌اند، نباید در یک سیلو نگهداری شوند و برای هر نوع سیمان باید سیلوی مجزا درنظر گرفته شود.

10- توصیه می‌شود از انباشتن سیمان‌های داغ در سیلو خودداری شود، زیرا باعث کاهش کیفیت آن می‌گردد.

11- در کارگاه‌هایی که امکان استفاده از سیلوهای فلزی وجود ندارد، در صورت رعایت کلیه موارد فنی و اجرایی می‌توان از سیلوهای دیگر استفاده نمود. در این گونه موارد توجه به نکات زیر الزامی است :

·        ارتفاع کف سیلو باید از تراز زمین‌های مجاور خود بیشتر باشد، تا آب به داخل سیلو وارد نشود.

·        کلیه سطوح داخلی سیلو باید در مقابل نفوذ رطوبت عایق گردد.

·        سیلو باید به گونه‌ای ساخته شود که امکان باقی مانده سیمان در گوشه و یا زوایای آن وجود نداشته باشد.

·    دریچه‌های ورودی و خروجی سیمان باید به گونه‌ای طراحی شوند، که هنگام برداشت سیمان، همیشه ابتدا سیمان‌های قدیمی‌تر خارج گردند.  

·        در قسمت فوقانی سیلو باید یک دریچه کوچک محافظت شده برای خروج رطوبت و عدم تعریق تعبیه گردد.

 

سیمان پاکتی (کیسه‌ای) : سیمان پاکتی همان طور که از نامش پیداست، توسط کارخانه  د‌ر پاکت با وزن معین بسته‌بندی و عرضه می‌شود. سیمان پرتلند نباید در تماس با رطوبت انبار گردد، بلکه باید به صورت خشک نگهداری شود تا از خرابی آن جلوگیری به عمل آید. سیمان پرتلند به رطوبت حساس است، اما اگر به صورت خشک نگهداری شود، برا ی مدت طولانی‌تر کیفیت خود را حفظ می‌کند. زمان گیرش سیمان پرتلند که در تماس با رطوبت انبار شود، نسبت به سیمانی که خشک نگهداری شود، طولانی‌تر بوده و مقاومت کمتری  رانشان می‌دهد.

 

در هنگام استفاده از سیمان‌های پاکتی موارد زیر باید رعایت شود :

1-در صورت امکان، پاکت‌ها باید در انبار سرپوشیده و یا زیر سایبان نگهداری شوند و در صورت خشک نبودن کف سایبان، باید پاکت‌ها را بر روی تخته چوبی قرار داد. در کارگاه‌های کوچک که ساخت انبار یا سایبان مقدور نیست، پاکتها را باید همیشه بر روی سکوهای چوبی قرار دادو روکشهای ضد آب باید تا روی لبه سکوها ادامه یابند تا از نفوذ باران به سیمان و سکو جلوگیری شود. در شکل 3، نحوه صحیح نگهداری پاکت‌های سیمان نشان داده شده است.

 

2- کف انبار باید بین 80 تا 120 سانتیمتر از سطح زمین بالاتر باشد تا از ورود آب، نشت برف انبار شده در پشت دیوارها و حرکت نم رو به بالا، حتی‌الامکان محفاظت گردد، همچنین تخلیه آن از تریلی حامل پاکت سیمان ساده‌تر است.

 

3- سقف و دیوارها باید حتی‌الامکان آب‌بندی و نم‌بندی باشد. کف انبار باید با بلوکاژ یا عایق مناسب نم‌بندی گردد.

 

4- انبار دارای حداقل تعداد درب و پنجره باشد و ارتفاع انبار حتی‌الامکان کم و به 40/2  متر محدود شود.

5- پاکت‌های سیمان باید با فاصله از دیوار چیده‌  ‌شوند تا رطوبت دیوار را جذب نکنند. فاصله حدود 20 سانتیمتر مناسب است.

 

6- فاصله بین پاکت‌ها بستگی به رطوبت هوا دارد. اگر سیمان در نواحی خشک  انبار می‌شود می‌توان بین پاکت‌ها چند سانتیمتر فاصله گذاشت تا جریان هوا بین پاکت‌ها باعث خشک شدن شود. در مناطق مرطوب، باید پاکت‌ها را بهم چسباند  تا رطوبت کمتری به آنها برسد.

 

7- ارتفاع و تعداد پاکت‌هایی  که رویهم چیده می‌شود، عملاً تابع شرایط محیطی، نوع سیمان و مدت انبار کردن می‌باشد. فشار وارده به پاکت‌های سیمان یکی از عواملی است که در کلوخه شدن سیمان موثر است. توصیه می‌شود که در مناطق خشک، حداکثر 12 پاکت رویهم چیده شود و در مناطق مرطوب تعداد پاکت‌های رویهم حداکثر به 8 ردیف محدود گردد.

 

شرایط سیمان قبل از مصرف : سیمانی که به مدت طولانی انبار شود ممکن است به صورت کلوخه‌های فشرده  درآید. این گونه کلوخه‌های سیمان را می‌توان با غلتاندن پاکتها روی کف خرد کرد. به هر حال سیمان باید در  زمان مصرف به صورت پودر فاقد کلوخه باشد. در صورتی که کلوخه‌ها به سهولت خرد نشوند، باید سیمان را قبل از مصرف مورد آزمایشهای استاندارد قرار داد. قابل ذکر است، خرد کردن کلوخه‌ها باعث رفع فساد سیمان نمی‌گردد و تنها موجب بهبود نسبی کیفیت بتن ساخته شده می‌شود. به هر صورت، هر گاه کیفیت سیمان مشکوک باشد باید نسبت به آزمایش  مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد یا آزمایش افت وزنی ناشی از سرخ شدن مبادرت نمود. به طور کلی انبار کردن سیمان به مدت طولانی در کاهش مقاومت و دوام بتن نقش بسزایی دارد.

کنترل سنگدانه‌ها قبل از انبار کردن

بدلیل اینکه احتمال دارد کیفیت سنگدانه‌های خریداری شده در مدت زمان اجرای یک پروژه تغییراتی داشته باشد، باید قبل از انبار کردن سنگدانه به نکات زیر توجه شود:

 

1- مواد ریزدانه  در بسیاری از معادن شن و ماسه مشاهده می‌شود. آلودگی سنگدانه‌ها به این عناصر سبب کاهش کارایی، افزایش جمع شدگی و کاهش مقاومت بتن می‌گردد. در بعضی از موارد که مقدار رس زیاد است، امکان تخریب بتن وجود دارد، زیرا براثر تر و خشک شدن بتن، رس دچار تورم و جمع‌شدگی می‌شود. چنانچه رس و شیل به سنگدانه‌ها چسبیده باشد، خطر بیشتری برای بتن دارند، زیرا از چسبندگی سنگدانه‌ها به  خمیر سیمان جلوگیری می‌کند.

اگر مصالح سنگی از نوع شکسته باشد، مقداری پودر سنگ در مصالح وجود خواهندداشت که در صورت کم بودن مقدار آن، چندان مشکل ساز نخواهد بود. حداکثر وزن مجاز مواد ریزدانه  در ماسه  3 درصد برای بتن تحت سایش و  5  درصد برای سایر بتن‌هاست. در مورد ماسه شکسته اگر سنگدانه فقط حاوی پودر سنگ است می‌توان مقادیر مجاز را به ترتیب برای بتن تحت سایش و سایر بتن‌ها، 5 و 7 درصد در نظر گرفت. برای تعین مقدار مواد ریزدانه می‌توان از دو روش آزمایشگاهی و کارگاهی استفاده نمود.

تعیین مقدار مواد ریزدانه

الف- روش آزمایشگاهی : در روش آزمایشگاهی که به ذرات ریز الک نمره 200 (75 میکرومتر) موسوم است، سنگدانه بر روی الک نمر ه 200 شستشوی می‌شود و مقدار ذرات عبور کرده از الک اندازه‌گیری می‌شود، این ذرات که از الک عبور کرده‌اند نشان دهنده مقدار مواد ریزدانه است ، بنابراین :

که در آن :

A = درصد مواد عبور کرده از الک نمره 200

B = وزن اولیه نمونه خشک شده به گرم

C = وزن خشک نمونه، پس از شستشو به گرم

ب- روش کارگاهی : این روش کاملاً تقریبی است، اما آن را می‌توان به آسانی  درکارگاه انجام داد. برای انجام  دادن آزمایش، ابتدا محلول آب نمک 1 درصد  (2 قاشق چایخوری نمک در یک لیتر آب)   به مقدار 50 میلی لیتر در ظرف استوانه‌ای شیشه‌ای به ظرفیت 250‌ میلی لیتر ریخته می‌شود. بتدریج مقداری ماسه در داخل ظرف ریخته شود تا حجم ماسه به 100  میلی لیتر برسد. سپس مقدار بیشتری از محلول نمک به داخل ظرف ریخته شود تا حجم کل مواد به 150 میلی لیتر برسد. ظرف راباید تکان داد تا ذرات رس چسبیده به سنگدانه‌ها جدا شوند. سپس ظرف را بر روی یک سطح صاف قرار داده و به طور ملایم، بر روی سطح ضربه زده شود تا سطح تراز گردد. بعد از مدت 3 ساعت ، ارتفاع مواد ریزدانه بر روی سطح ماسه اندازه‌گیری می‌شود و مقدار مواد ریزدانه بر حسب درصد ارتفاع مواد ریزدانه بر روی  سطح ماسه  به ارتفاع  کل ماسه محاسبه  می‌گردد. اگر مقدار  مواد ریزدانه کمتر از 10 درصد حجمی باشد، استفاده از آن بلامانع است ، اما در غیر این صورت باید آزمایش به روش آزمایشگاهی انجام شود. باید توجه کرد که روش کارگاهی، مقدار مواد ریزدانه  را بر حسب حجم تعیین می‌کند و تبدیل آن به وزن مشکل است. اما به عنوان راهنمای کلی و تقریبی، برای تبدیل حجم به مقدار وزنی ،  باید نسبت حجمی  را  در مورد ماسه  گردگوشه  به چهار و  در مورد ماسه شکسته، به دو تقسیم نمود.  شکل 6 ، آزمایش تعیین  مواد ریزدانه  کارگاهی را نشان می‌دهد.

 

 

 

 

 

 

 

شکل 6-  آزمایش مقدار مواد ریزدانه

2- آلودگی سنگدانه‌ها به کلرید سبب خوردگی میلگرد و آلودگی به سولفات سبب ترک خوردگی و انبساط بتن می‌گردد. بنابراین باید قبل از مصرف سنگدانه‌ها، آزمایشهای مربوط بر روی آنها انجام شود و با مقادیر مجاز ذکر شده در آیین نامه بتن ایران (آبا) مقایسه گردند.

 

3- بعضی از انواع سنگدانه‌ها با قلیایی موجود در سیمان واکنش شیمیایی انجام می دهند و درنتیجه بتن، منبسط شده و تخریب می‌گردد. تشخیص فعال بودن سنگدانه‌ها فقط با تعیین نوع سنگدانه و یا با مشاهده ظاهری سنگدانه امکان پذیر نیست، بلکه باید آزمایش‌هایی بر روی سنگدانه‌ها انجام گردد. در صورت عدم وسایل انجام دادن آزمایش، بهترین روش استفاده از سنگدانه‌هایی است که قبلاُ مورد استفاده ویا آزمایش قرار گرفته‌اند. این روش نتایج نشان می‌دهد که سنگدانه‌های معدن مذکور واکنش زا نیست، اما به هر حال باید از سیمان با قلیائی کم استفاده نمود.

انبار کردن سنگدانه‌ها

از آنجاکه سه  چهارم حجم بتن را مصالح سنگی تشکیل می‌دهد، روش انبار کردن و نگهداری مصالح سنگی اهمیت زیادی دارد، یکی از مشکلاتی که در هنگام  انباشتن سنگدانه‌ها در کارگاه مشاهده می‌شود، جدا شدن ذرات دانه های سنگی است. مصالح سنگی دانه‌بندی شده ممکن است در هنگام عملیات انباشتن دچار عارضه جداشدگی دانه‌ها شوند. برای کنترل جداشدگی ذرات مصالح سنگی و به طور کلی انبار کردن صحیح سنگدانه‌ها موارد زیر باید رعایت گردد، همچنین شکل  4 ، روشهای صحیح و نادرست انبار کردن را نشان می‌دهد.

در هنگام انبار کردن سنگدانه‌ها موارد زیر باید رعایت گردد : 

 

1- برای اجتناب از جدا شدن ذرات نباید انباشته سنگدانه‌ها دارای ارتفاع زیاد باشد، زیرا دانه‌های بزرگتر جدا شده و به پایین  انتقال می‌یابند. بهترین روش برای انباشتن سنگدانه استفاده از کامیون است، به نحوی که تخلیه مصالح در کنار یکدیگر انجام پذیرد، تا بدین وسیله، انباشته‌های کوچک در مجاور هم ایجاد گردد. روش دیگر انباشتن سنگدانه، استفاده از کلامشل (چنگک) است که سنگدانه‌ها را در طبقات با لایه‌های مختلف انبار می‌کند.

 

2- عبور کامیون از بالای انباشته و تخلیه سنگدانه‌ها در انتهای آن مجاز نیست، زیرا سبب جدا شدن دانه‌ها می‌گردد. بهتر است لودر از کنار انباشته سنگدانه‌ها و از قسمت بالا به پایین، سنگدانه‌ها را برداشت نماید و تمام لایه‌های افقی به طور همزمان مورد استفاده قرار گیرند. به طور کلی کامیونها و لودرها نباید بر روی انباشته  رفت و آمد نمایند، زیرا نه تنها باعث شکستن سنگدانه‌ها می‌شوند، بلکه مواد مضر و آلوده را نیز به آن  منتقل می‌کنند.

 

3- سنگدانه‌ها باید  روی سطح زمین سخت و خشک انبار شوند. اگر چنین مکانی در کارگاه وجود ندارد، بهتر است که سنگدانه‌ها را بر روی سکوی بتنی به ضخامت 10 سانتیمتر ریخت.

 

4- بهترین روش برای اجتناب از تغییرات دانه‌بندی و جدا شدن دانه‌ها، انبار کردن سنگدانه‌ها در اندازه‌های مختلف به طور جداگانه می‌باشد. برای آنکه از مخلوط شدن اندازه‌های متفاوت سنگدانه‌ها جلوگیری شود، بهتراست در بین آنها دیوار جدا کننده ساخت.  شکل 5 ، نحوه صحیح نگهداری سنگدانه‌ها با دانه‌بندی مختلف را نشان می‌دهد. 

 

5- در کارگاه‌ها باید از انباشتن  سنگدانه‌ها به طور مستمر نمونه‌برداری شود و آزمایش دانه‌بندی انجام پذیرد تا از انطباق آنها با دانه‌بندی مورد نظر اطمینان حاصل گردد. در صورتی که دانه‌بندی سنگدانه‌ها با دانه‌بندی مورد نظر منطبق نباشد باید نسبت به اصلاح آن اقدام شود.

 

 

6- تغییر در مقدار رطوبت سنگدانه‌ها سبب تغییر مقدار کارایی در پیمانه‌های مختلف بتن می‌گردد. مقدار رطوبت سنگدانه‌ها باید به طور مستمر مورد آزمایش و اندازه‌گیری قرار بگیرد و در صورت لزوم نسبت به تغییر مقدار آب مخلوط و همچنین طرح اختلاط اقدام گردد.

انبار کردن میلگردها

در هنگام انبار کردن میلگردها باید موارد زیر رعایت گردد :

 

 
1- میلگردها را باید بر حسب نوع و قطر آنها تفکیک و در کارگاه انبار کرد. در صورت وجود میلگردهای هم قطر، اما با مقاومت و مشخصات متفاوت باید آنها را در محل‌های جداگانه انبار کرد و سطح مقطع آنها با رنگ علامتگذاری شوند (شکل 7).

شکل 7- نحوه صحیح نگهداری میلگردها

2- در صورت تردید در نوع ومقاومت میلگردها باید آزمایش کششی بر روی آنها انجام گردد. محل انبار میلگردها باید تمیز باشد و میلگردها نباید با خاک یا سایر مصالح در تماس باشند، زیرا وجود رطوبت در خاک سبب زنگ زدگی میلگردها می‌شود و یا میلگردها آلوده به خاک شده و از پیوستگی آنها با بتن کاسته می‌شود.

 

3- از میلگردهایی که شدیدا“ خوردگی دارند و یا خوردگی آنها از نوع حفره‌ای است نباید استفاده گردد. خوردگی یکنواخت به مقدار بسیار کم بدون مانع است، زیرا مقدار کم زنگ سبب افزایش مقاومت چسبندگی شده و امکان تبدیل لایه نازک به لایه محافظ یا انفعالی وجود دارد. برای توضیحات بیشتر به فصل کنترل و آماده سازی قبل از بتن‌ریزی (فصل ششم) مراجعه شود.

 

روان کننده های بتن

افزودنی های شیمیایی بتن

سیمان برای آبگیری[1] کامل خود به 23 تا 27 درصد وزنی آب نیاز دارد[1]. آب مصرفی اضافی در مخلوط بتن صرف ایجاد روانی و کارآیی می‌شود. محبوس شدن آب اضافی در بتن منجر به پیدایش حفره‌ها و حباب‌های بزرگ در بتن سخت شده می‌شود و کاهش مقاومت‌های مکانیکی و پایایی (دوام) بتن را به همراه دارد. از سوی دیگر، تولید و به کارگیری بتن با حداقل آب، باعث افزایش مشکلات و هزینه‌های اجرایی می گردد.

 راهکار رایج‌‌، اقتصادی‌ و آسان برای حل این معضلات، استفاده از افزودنی‌های کاهنده آب است که از دهه 1930 میلادی به کار گرفته شده‌اند.

واژه های کلیدی : افزودنی ، روان کننده، فراوان کننده، فوق روان کننده، کاهنده آب

2-1 – تعریف

افزودنی‌های کاهنده آب[2] مواد آلی و یا ترکیبی از مواد آلی و معدنی هستند که برای افزایش روانی بتن در مقدار آب معین، یا کاهش مقدار آب مصرفی با حفظ روانی، و یا هر دو به کار می‌روند.

برخی از این افزودنی‌ها ممکن است دارای تاثیرات جانبی کُندگیری، زودگیری، زود سخت‌کنندگی یا هوازایی در بتن باشند که در هنگام مصرف بایستی در نظر گرفته شوند. ترکیبات و فرآیندهای مختلفی برای تولید کاهنده‌های آب به کار می‌روند که می‌توانند منجر به خواص جانبی گوناگون ‌شوند. با اصلاح ساختار برخی از افزودنی‌های کاهنده آب که دارای اثر کندگیری هستند، می‌توان آنها را به کاهنده‌های آب خنثی یا حتی زودگیر تبدیل کرد یا اثر هوازایی آنها را به غیر هوازایی و در مواردی حتی هوازدایی (کاهش مقدار هوا) تغییر داد.

2-2 – دسته‌بندی

افزودنی‌های کاهنده آب به سه گروه اصلی و هر گروه نیز بسته به خواص جانبی خود به دسته‌های دیگری تقسیم می‌شوند.

2-2-1 – روان‌کننده‌ها

روان‌کننده‌ها[3] که نخستین گروه کاهنده‌های آب هستند و کاربرد آنها از دهه 1930 میلادی آغاز شده است[2]، بسته به خواص جانبی خود و بر اساس استاندارد ASTM C494 به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

·         روان‌کننده (کاهنده آب) معمولی (Type A)

·         روان‌کننده (کاهنده آب) کندگیر (Type D)

·         روان‌کننده (کاهنده آب) زودگیر (Type E)

روان‌کننده‌ها در بسیاری از پروژه‌های کوچک و بزرگ و به ویژه در بتن‌های حجیم مانند بدنه سدها و تولید قطعات بزرگ بتنی به کار می‌روند و می‌توان آنها را پرمصرف‌ترین کاهنده‌های آب به شمار آورد. این افزودنی‌ها در مقادیر مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 5 تا 12 درصد کاهش می‌دهند و در مقادیر زیاد مصرف ممکن است تاثیرات جانبی همچون کندگیری بیش از اندازه یا هوازایی داشته باشند. به همین دلیل دامنه مقدار مصرف آنها محدود است. این افزودنی‌ها با نام‌های پلاستی‌سایزر، کاهنده آب یا روان‌کننده بتن عرضه و مصرف می‌شوند.

 2-2-2 – فوق ‌روان‌کننده‌ها

فوق‌روان‌کننده‌‌ها[4] که دومین گروه کاهنده‌های آب هستند و از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته‌اند با عنوان بساکاهنده‌های آب[5] شناخته می‌شوند. فوق‌روان‌کننده‌ها بر اساس استانداردهای ASTM C494 & C1017  به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:  

·         فوق روان‌کننده معمولی (ASTM C494: Type F)[6]

·         فوق روان‌کننده کندگیر (ASTM C494: Type G)[7]     

این افزودنی‌ها در مقادیر مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 12 تا 25 درصد کاهش می‌دهند و نسبت به روان‌کننده‌ها تاثیرات جانبی کمتری دارند ولی برخی از آنها در مقادیر مصرف بیش از اندازه[8] موجب کندگیری یا هوازایی می‌شوند. عموما فوق روان‌کننده‌ها در مقادیر مصرف خیلی کم، روانی کمتری نسبت به روان‌کننده‌ها (در مقدار مصرف یکسان) ایجاد می‌کنند.

نکته 2-1 – به دلیل اثرات نامطلوب مصرف بیش از اندازه روان‌کننده‌ها، نمی‌توان آنها را در مقادیر زیاد به جای فوق روان‌کننده‌ها به کار برد.

نکته 2-2 – در مقادیر مصرف بیش از اندازه فوق روان‌کننده‌ها در مخلوط‌های بتن با دانه‌بندی نامناسب، ممکن است جداشدگی و آب‌انداختگی افزایش یابد.

2-2-3 – فراروان‌کننده‌ها (Ultra high range water reducers)

این افزودنی‌ها که سومین گروه کاهنده‌های آب هستند از دهه‌ی 1990 میلادی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و با نام‌های فوق روان‌کننده توانمند[9] یا ابرروان‌کننده نیز شناخته می‌شوند. هرچند این افزودنی‌ها ویژگی‌های منحصر به فردی نسبت به فوق روان‌کننده‌ها دارند ولی در حال حاضر در همان دسته‌بندی فوق ‌روان‌کننده‌ها یعنی ASTM C494: Type F & G و ASTM C1017: Type I & II جای می‌گیرند.

این افزودنی‌ها مقدار آب اختلاط بتن را بیش از 25 درصد کاهش می‌دهند. این دسته از افزودنی‌ها نسبت به روان‌کننده‌ها و فوق روان‌کننده‌ها تاثیرات جانبی کمتری دارند. عموما فراروان‌کننده‌ها در مقادیر مصرف کم، تاثیر روان‌کنندگی بیشتری نسبت به فوق روان‌کننده‌ها (در مقدار مصرف یکسان) دارند. ویژگی‌های منحصر به فرد این افزودنی‌ها از جمله تولید بتن‌های توانمند، خودتراز، خودمتراکم و با مقاومت‌های خیلی زودرس و خیلی زیاد از یک سو و صرفه‌جویی در انرژی مصرفی، کاهش هزینه‌های اجرایی و سازگاری زیست‌محیطی از سوی دیگر، باعث گسترش روز افزون کاربرد آنها در کشورهای مختلف جهان شده است.

نکته 2-3 – فرآیند تولید این افزودنی‌ها این امکان را فراهم می‌آورد که بر اساس نیاز هر صنعت یا مشخصات فنی و شرایط اجرایی هر پروژه، فراروان‌کننده‌ایی سازگار و مناسب تولید کرد.

نکته 2-4 – مراکز تحقیقاتی جهان، شرکت‌های تولیدکننده افزودنی‌های بتن و سازمان‌های مرتبط با صنعت ساخت و ساز همواره در جستجوی یافتن مواد شیمیایی جدید با کارآیی و تاثیر بهتر بر عملکرد مخلوط‌های بتنی هستند و احتمال پیدایش و عرضه محصولات جدید همچنان وجود دارد.

نکته 2-5 – با توجه به خاصیت پخش‌کنندگی بسیار زیاد فراروان‌کننده، تاثیر آن بر احتمال جداشدگی و آب‌انداختگی در مخلوط‌های بتن با دانه‌بندی نامناسب به مراتب بیشتر از سایر کاهنده‌های آب است.

2-3 – مکانیزم عملکرد کاهنده‌های آب

کاهنده‌های آب از نوع افزودنی‌های با عملکرد فیزیکی هستند و تاثیری مستقیمی بر فرآیند آبگیری سیمان ندارند. بخش اصلی افزودنی‌های کاهنده‌ی آب، عوامل اثرکننده بر سطح هستند. عوامل اثرکننده بر سطح[10] موادی هستند که در سطح مشترک بین دو فاز آمیخته نشدنی متمرکز می‌شوند و نیروهای فیزیکی شیمیایی موثر بر این سطح را تغییر می‌دهند. در مخلوطی که از مواد کاهنده آب استفاده نشود، ذرات سیمان به یکدیگر می‌چسبند و لخته می‌شوند. مکانیزم کلی عملکرد این افزودنی‌ها، کاهش نیروهای جاذبه بین ذرات و کمک به جدایش و بهبود پخش‌شوندگی دانه‌های سیمان از یکدیگر است. این مکانیزم علاوه بر فراهم کردن حرکت آزادانه ذرات سیمان به دلیل جدایش آنها از یکدیگر، آب محبوس در لخته‌های سیمانی را نیز آزاد و صرف بهبود روانی مخلوط بتن می‌کند.

روان‌کننده‌ها به یکی از شیوه‌‌های زیر نیروی جاذبه بین ذرات سیمان را کاهش می‌دهند و به پراکنده‌شدن آنها کمک می‌کنند[7]:

·         کاهش کشش بین سطحی

·         جذب چندلایه‌ای مولکول‌های آلی

·         افزایش پتانسیل الکتروسینماتیکی

·         ایجاد لایه‌ای از مولکول‌های آب احاطه‌کننده ذرات

·         تغییر در ساختار ترکیبات هیدراته شده سیمان

مکانیزم کلی عملکرد فوق‌روان‌کننده‌ها، جدایش و پراکندن دانه‌های سیمان از یکدیگر به کمک نیروهای دافعه[11] ناشی از بارهای الکتروستاتیکی است[3]. در بتن و ملات، دانه‌های سیمان و سنگدانه در اثر ترکیب با آب دارای بار سطحی الکتروستاتیکی می‌شوند، ذرات سیمان در این حالت تمایل دارند که به یکدیگر بچسبند[2]. فوق‌روان کننده‌ها در زمان اختلاط، جذب سطح دانه‌های سیمان می‌شوند و به آنها بار منفی می‌دهند که منجر به ایجاد نیروی دافعه بین ذرات سیمان و پراکندن آنها می‌شوند. این اثر به نام "پخش‌کنندگی"[12] شناخته می‌شود. مکانیزم پخش‌کنندگی الکتروستاتیکی علاوه بر پخش کردن دانه‌های سیمان، آب محبوس در لخته‌های سیمانی را نیز آزاد و صرف بهبود روانی مخلوط بتن می‌کند (شکل 2-1)[4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 2-1 – مکانیزم عملکرد کاهنده‌های آب بر اساس نیروی دافعه الکتروستاتیکی و آزاد کردن آب محبوس در لخته‌های سیمانی

فراروان‌کننده‌ها با توجه به ساختار مولکولی و با استفاده از همان اصل بارهای الکتروستاتیکی نه تنها ذرات سیمان را بهتر از روان‌کننده‌ها و فوق‌روان‌کننده‌ها پخش می‌کنند (تاثیر اولیه) بلکه به دلیل داشتن شاخه‌های جانبی در زنجیره مولکولی، از جذب شدن ذرات سیمان پخش شده نیز ممانعت به عمل می‌آورند (تاثیر ثانویه). تاثیر ثانویه فراروان‌کننده‌ها در اصطلاح شیمیایی "ممانعت فضایی"[13] نامیده می‌شود[3] که به دلیل ساختار و آرایش مولکول‌ها یا اتم‌های مجاور یکدیگر ایجاد می‌شود[5].

2-4 – ترکیبات شیمیایی و مواد تشکیل‌دهنده

ترکیبات موادی که بعنوان کاهنده آب به‌کار می‌روند، معمولاً شامل مواد شیمیایی زیر هستند که ممکن است به تنهایی و یا در ترکیب با سایر مواد آلی و غیرآلی، فعال و یا خنثی مورد استفاده قرارگیرند.

2-4-1 – روان‌کننده‌ها

گستره‌ی وسیعی از مواد روان‌کننده با ویژگی‌ها و خواص جانبی گوناگون تولید و ارایه می‌شوند که بخش اصلی مواد تشکیل‌دهنده آنها عبارتند از[2], [6], [7]:

·         مشتقات و ترکیبات اسید لیگنوسولفونیک و نمک‌های آنها (لیگنوسولفونات‌ها[14]).

·         مشتقات و ترکیبات اسید هیدروکسی کربوکسیلیک[15] و نمک‌های آنها.

·         پلیمرهای هیدروکسیل‌دار[16]

·         مواد غیر یونی اثرکننده بر سطح

2-4-2 – فوق‌روان‌کننده‌ها

بخش اصلی مواد تشکیل دهنده فوق روان‌کننده عبارتند از [2], [6], [7]:

·         لیگنوسولفونات‌های اصلاح‌شده[17]

·         نمک‌های تغلیظ شده  ملامین سولفونات (ملامین فرم‌آلدهید سولفوناته[18]).

·         نمک‌های اسید نفتالین سولفونیک تغلیظ شده با وزن ملکولی بالا (نفتالین فرم‌آلدهید سولفوناته[19]).

• سایر پلیمرهای مصنوعی مانند پلی‌استایرن سولفوناته[20]، پلیمرهای هیدروکسیل‌دار، و برخی از کوپلیمرهای محلول در آب[21]، یا ترکیبی از آنها.

2-4-3 – فراروان‌کننده‌ها

فراروان‌کننده‌ها عمدتا بر پایه پلیمرهای مصنوعی زیر هستند:

·         پلی‌کربکسیلیک اتر، اسید اکریلیک، متوکسی پلی اتیلن، و انیدرید مالییک.

·         کوپلیمرهای کربوکسیلیک آکریلیک استر.

2-5 – کاربرد

افزودنی‌های کاهنده آب پاسخگوی نیازهای متعـددی در کارگاه هستند که از آن جمله می‌توان به کاهش آب بتن، تولید بتن با مقاومت زیاد، صرفه‌جویی در مصرف سیمان بدون کاهش مقاومت بتن، افزایش کارآیی بتن بدون افزودن آب، بهبود خواص بتن‌هایی که دارای سنگدانه‌های خشن و یا دانه‌بندی نامناسب هستند، سهولت در پمپاژ، بتن‌ریزی در مکانهایی که دسترسی کمتری دارند، و یا ترکیبی از مـوارد فوق اشاره کرد[6].

روانی بتن که با اسلامپ سنجیده می‌شود، برای بتنی با نسبت‌ها و اجزای معین، به مقدار آب اختلاط بستگی دارد[1]. عملکرد اصلی افزودنی‌های کاهنده‌ی آب، توانایی آنها در کاهش مقدار آب اختلاط است. بر اساس این عملکرد می‌توان کاربرد آنها را به سه شیوه در بتن مورد بررسی و ارزیابی قرار داد.

• با مصرف کاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن مقدار سیمان و روانی بتن، می‌توان مقدار آب اختلاط و در نتیجه نسبت آب به سیمان را کاهش داد (اثر کاهندگی آب اختلاط) و به بتنی با روانی یکسان و مقاومت مکانیکی بیشتر از بتن شاهد (بدون افزودنی) دست یافت.

• با مصرف کاهنده آب، ضمن ثابت نگهداشتن مقدار آب و سیمان بتن، روانی و کارآیی بتن افزایش می‌یابد (اثر روان‌کنندگی).

·     در برخی بتن‌ها با مصرف کاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن روانی و نسبت آب به سیمان، می‌توان آب اختلاط و مقدار سیمان اضافی را کاهش داد.

دستیابی به برخی بتن‌های ویژه مانند بتن خودتراز، بتن خودتراکم، بتن‌های با مقاومت خیلی زودرس و بی‌نیاز از بخاردهی، بتن خیلی روان و بتن توانمند بدون استفاده از افزودنی‌های کاهنده آب به ویژه روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها در حال حاضر بسیار پرهزینه و در مواردی غیر ممکن است. اگرچه به نظر می‌رسد با افزایش مقدار سیمان مصرفی می‌توان به برخی از این ویژگی‌ها دست یافت ولی افزایش بیش از اندازه سیمان به دلیل تمایل ذرات سیمان به لخته‌شدن و افزایش چسبندگی بیش از اندازه مخلوط و افزایش مشکلات اجرایی از یک سو و افزایش تغییر شکل‌های درازمدت بتن سخت‌شده (جمع‌شدگی و خزش) از سوی دیگر، نه تنها از نظر فنی راهکار مناسب و کارآمدی نیست بلکه بسیار غیراقتصادی هم هست. برای دستیابی به این ویژگی‌ها، فراروان‌کننده‌ها به دلیل تاثیرات جانبی کمتری که نسبت به روان‌کننده‌ها و فوق روان‌کننده‌ها دارند، کاربرد گسترده‌تری دارند.

2-6 – تاثیر کاهنده‌های آب بر ویژگی‌های بتن تازه

افزودنی‌های کاهنده آب علاوه بر کاهش مقدار آب مخلوط بتن تازه، بر برخی دیگر از خواص آن نیز تاثیر می‌گذارند.

2-6-1 - زمان گیرش

زمان گیرش بتن به ترکیبات شیمیایی و اندازه ذرات سیمان، دما و نسبت آب به سیمان بستگی دارد. در بتنی با دما و نسبت آب به سیمان معین، کاهنده‌های آب به دلیل پخش‌کردن ذرات سیمان و به تاخیر انداختن به هم چسبیدن و لخته‌شدن ذرات و محصولات آبگیری سیمان به یکدیگر (کندگیری فیزیکی)، گیرش اولیه و نهایی بتن را به تاخیر می‌اندازند. از سوی دیگر، پخش‌شدن ذرات سیمان امکان آبگیری بهتر و همه جانبه‌ی آنها را فراهم می‌کند که می‌تواند تسریع واکنش و تولید محصولات آبگیری را به دنبال داشته باشد. بنابراین هر چقدر که قدرت پخش‌کنندگی افزودنی‌های کاهنده آب بیشتر باشد (از روان‌کننده به فراروان‌کننده)  تاثیر کندگیری آنها کاهش می‌یابد.

برخی از روان‌کننده‌ها مانند لیگنوسولفونات‌ها و اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک در مقادیر مصرف متعارف و در دما‌های 18 تا 38 درجه سانتیگراد معمولاً 1 تا 3 ساعت تاخیر در گیرش بتن بوجود می‌آورند[2]. با افزایش مقدار مصرف روان‌کننده‌ها، تاخیر در زمان گیرش بتن نیز افزایش می‌یابد. اغلب فوق روان‌کننده‌ها در مقادیر مصرف متعارف، کندگیری قابل توجهی ندارند و یا کندگیری آنها کاملاً کنترل شده است. در بتن‌هایی که با سیمان نوع 5 ساخته می‌شوند و دارای فوق‌روان‌کننده هستند، صرفنظر از نسبت آب به سیمان و نوع فوق‌روان‌کننده مصرفی، زمان گیرش اولیه و نهایی حدود یک ساعت افزایش می‌یابد[8]. بعضی از فراروان‌کننده‌ها زمان گیرش نهایی بتن را کاهش می‌دهند [3].

2-6-2 - هوازایی

برخی از روان‌کننده‌ها کشش سطحی آب را کاهش می‌دهند و مقداری حباب هوا در بتن ایجاد می‌کنند. لیگنوسولفونات‌ها شناخته شده‌ترین کاهنده‌های آب هستند که خاصیت هوازایی دارند. مقدار هوای وارده توسط این مواد معمولاً بین 2 تا 6 درصد متغیر است، اگرچه مقادیر بیشتر نیز تا کنون گزارش شده است[6]. هوازایی روان‌کننده‌ها را می‌توان با اصلاح فرمول شیمیایی کنترل کرد[6] ، معمولاً لیگنوسولفونات‌های اصلاح‌شده کمتر از یک درصد حباب هوا ایجاد می‌کنند. فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها اصولاً خاصیت هوازایی ندارند ولی ممکن است روی توان هوازایی برخی از سیمان‌ها و مواد هوازا  تاثیرگذار باشند و باعث تغییر در میزان هوای بتن شوند[6]. افزایش روانی مخلوط بتن به ازدیاد تشکیل حباب‌های هوا در حین اختلاط کمک می‌کند ولی بتن‌های دارای فوق‌روان‌کننده در مقایسه با بتن شاهد (با روانی یکسان)، فرصت خروج آسان‌تر حباب‌های هوای محبوس را در حین عملیات انتقال و بتن‌ریزی فراهم می‌کنند. فوق‌روان‌کننده‌های بر پایه ملامین در مقایسه با نوع نفتالینی نه تنها هوای محبوس کمتری ایجاد می‌کنند بلکه افت مقدار هوای سریع‌تری نیز دارند[2]. فراروان‌کننده‌ها عموما خاصیت هوازایی ندارند و پس از اتمام اختلاط بتن به دلیل سهولت حرکت اجزای بتن، موجب جابجایی و جای‌گیری ذرات در درون فضای خالی بین یکدیگر  می‌شوند و  حباب‌های هوای محبوس را به سطح بتن می‌رانند.

افزودنی‌های کاهنده آب در بتن‌های هوازایی شده، پایداری حباب‌های هوا را بهبود می‌بخشند و میزان تاثیر و راندمان افزودنی‌های هوازا را افزایش می‌دهند[2].

2-6-3 - کارآیی

کارآیی[22] خصوصیتی از بتن یا ملات تازه است که آسانی یا دشواری اختلاط، ریختن، تراکم و پرداخت کردن آن را بیان می‌کند[11]. موضوع کارآیی همواره در بتن‌ریزی‌ها مطرح می‌شود ولی در حال حاضر ابزار مناسبی برای سنجش کارآیی در کارگاه‌ها وجود ندارد. معمولاً روانی بتن که به وسیله آزمایش اسلامپ اندازه‌گیری می‌شود ملاکی برای توصیف کارآیی بتن به شمار می‌آید در حالی که ممکن است دو نمونه با روانی یکسان، دارای کارایی متفاوتی باشند. بتن‌های محتوی افزودنی‌های کاهنده آب معمولاً کارآیی بهتری از خود نشان می‌دهند و میل به قالب پذیری و پرداخت سطح آنهـا بهتر از بتن‌های با روانی مشابه ولی بدون افزودنی است. این موضوع به ویژه در مورد بتن‌های سفت (با اسلامپ خیلی کم) نمایان‌تر است.

بتن محتوی این افزودنی‌ها تمایل کمتری به جداشدگی نشان می‌دهد[9] و در هنگام لرزاندن می‌توان روانی و تحرک بهتر اجزا را مشاهده نمود ضمن این که کارآیی بهتر این نوع بتن، نیاز به لرزاندن را کاهش می‌دهد و صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی و نیروی انسانی پدید می‌آورد.

هوازایی برخی از کاهنده‌های آب که به عنوان یک اثر جانبی مطرح می‌شود، در مخلوط‌های بتن با ریزدانه ناکافی می‌تواند چسبندگی داخلی بین دانه‌های سنگی را تا حدودی افزایش دهد (به فصل هوازاها مراجعه شود) و حالت خمیری و کارآیی بتن را بهبود بخشد.

 2-6-4 - آب انداختگی

تاثیر همه افزودنی‌های کاهنده آب بر آب‌انداختگی یکسان نیست، به عنوان مثال نمک‌های اسید هیدروکسی کربوکسلیک موجب افزایش آب انداختگی می‌شوند در حالی که مشتقات و ترکیبات اصلاح شده  آنها تاثیری بر پدیده آب انداختگی ندارند. لیگنوسولفونات‌ها و مشتقات آنها آب انداختگی بتن تازه را کاهش می‌دهند که بخشی از این خاصیت آنها به دلیل ایجاد حباب هوا در بتن است. فوق روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها معمولا آب انداختگی و جداشدگی را کاهش می‌دهند به جز در مواردی که مقدار مصرف افزودنی بیش از اندازه باشد[9]. گاهی آب‌انداختگی و جداشدگی بتن تازه پس از اضافـه کردن فوق روان‌کننده و فراروان‌کننده‌ها به دلیل اشکال در دانه‌بندی سنگدانه‌ها است و نه تاثیر منفی افزودنی، در چنین شرایطی با اصلاح دانه‌بندی به خصوص افزایش ریزدانه‌ها می‌توان جداشدگی را کاهش داد.

2-6-5 - روند افت روانی (اسلامپ)

روند افت روانی[23] که بیانگر مقدار کاهش روانی در واحد زمان است، در بتن دارای کاهنده آب بیشتر از بتن شاهد (با اسلامپ اولیه یکسان) است. بتن‌های حاوی فوق‌روان‌کننده در مقایسه با بتن‌های حاوی روان‌کننده که اسلامپ اولیه یکسانی داشته باشند از روند افت روانی بیشتری برخوردارند. فراروان‌کننده‌ها اگرچه نسبت به بتن شاهد روند افت روانی بیشتری دارند ولی نسبت به فوق‌روان‌کننده‌ها از توان حفظ روانی (اسلامپ) بیشتری برخوردارند.

یکی از مزایای اصلی استفاده از فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها در بتن افزایش قابل توجه اسلامپ و روانی آن است ولـی زمان قابل کارکردن به دلیل افت اسلامپ به شدت کاهش می‌یابد که می‌تواند سبب بروز مشکلات اجرایی شود. برای حل این مشکل در مورد فوق‌روان‌کننده‌ها می‌توان بخشی از  فوق روان‌کننده را در محل ساخت بتن و بخش دیگر را در محل بتن‌ریزی به مخلوط اضافه کرد تـا زمـان قابل کار کردن افزایش یابد یا از فوق‌روان‌کننده‌های کندگیر استفاده کرد. در مورد فراروان‌کننده‌ها می‌توان روانی بتن را در هنگام ساخت به گونه‌ایی تنظیم کرد (با اسلامپ بالاتر) که روانی مورد نظر را در پای کار تامین کند یا در هنگام ساخت بتن، در صورت نیاز جهت سهولت در اختلاط و حمل، از یک روان‌کننده سازگار در مقادیر کم استفاده کرد و فراروان‌کننده را در پای کار به بتن افزود.

 فرصت کار با یک بتن به عوامل متعددی بستگی دارد که از آن جمله می‌توان به: نوع و مقدار کاهنده آب، فاصله زمانی بین ساختن و ریختن بتن، زمان اضافه کردن کاهنده آب، مصرف سایر افزودنی‌های شیمیایی، ویژگی‌ها و درجه حرارت سیمان و بتن، روانی اولیه بتن و دمای محیط اشاره کرد.

 2-6-6 - پرداخت پذیری

 روان‌کننده‌ها معمولاً در پرداخت سطح بتن بسیار مؤثرند درحالیکه سطح بتن‌های محتوی فوق روان‌کننده به دلیل کاهش آب‌انداختگی و افت سریع روانی به سختی پرداخت می‌شوند، مضافاً اینکه تمایل به پوسته شدن و یا ترکهای ناشی از جمع شدگی خمیری در این نوع بتن‌ها بیشتر است، به همین دلیل در اینگونه مواقع بایستی سطح بتن را با روش‌هایی چون مرطوب کردن، استفاده از مواد تاخیر دهنده تبخیر، یا هر روش مناسب دیگری از خشک شدن حفظ نماییم. این روش‌ها بایستی با دقت انجام پذیرد تا تاثیر نامناسبی بر دوام سطح بتن بوجود نیاورند.

2-6-7 – تراکم‌پذیری

کاهنده‌های آب امکان حرکت و لغزش ذرات بر روی یکدیگر را در داخل مخلوط بتن فراهم می‌کنند و خواص ریولوژیک بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراکم‌شدن بهبود می‌بخشند. برای متراکم‌کردن بتن‌های دارای کاهنده آب در مقایسه با بتن شاهد به انرژی کمتری نیاز است. این اثر در بتن‌های با روانی (اسلامپ) کم و به ویژه در بتن‌های بدون اسلامپ نمایان‌تر است. در بتن‌های دارای مقادیر کافی فراروان‌کننده به دلیل سهولت حرکت و لغزش ذرات بر روی یکدیگر بدون نیاز به لرزاندن، اجزای بتن در اثر وزن خود فضاهای خالی را پر می‌کنند و متراکم می‌شوند (بتن خود متراکم) در حالی که در بتن‌های بدون فراروان‌کننده به دلیل پدیده لخته‌شدگی ذرات سیمان و ریزدانه‌ها، هر چقدر هم که روانی افزایش یابد نمی‌توان به بتن خود متراکم دست‌یافت.

2-7 - تاثیر بر ویژگی‌های بتن سخت شده

2-7-1 - مقاومت

استفاده از کاهنده آب اگر با کاهش نسبت آب به سیمان همراه باشد افزایش مقاومت را به دنبال دارد ضمن این که در صورت ثابت بودن نسبت آب به سیمان نیز به دلیل پخش کردن بهتر ذرات سیمان سبب بهبود فرآیند آبگیری و افزایش مقاومت می‌شود.

نکته 2-6- تاثیر کاهنده‌های آب بر مقاومت بتن صرفاً به دلیل تاثیرات آنها بر بتن تازه در زمان‌های اولیه است و نه فعال بودن آنها در بتن سخت شده.

کاهنده‌های آب کندگیر، مقاومت 24 ساعته را به خصوص در مناطق گرمسیر افزایش می‌دهند، البته ممکن است مقاومت در ساعات اولیه بتن تحت تاثیر کندگیـری کاهش یابد. کاهنده‌های آب در مقدار سیمان و روانی ثابت مقاومت بتن را  افزایش می‌دهند و یا برای رسیدن به مقاومتی مشخص باعث صرفه جویی قابل ملاحظه در مصرف سیمان می‌شوند.

اگر افزودن فوق روان‌کننده همراه با کاهش آب بتن باشد مقاومت فشاری را تا 25 درصد و یا حتی بیشتر افزایش می‌دهد. این افزایش مقاومت با استفاده از فراروان‌کننده‌ها به مراتب محسوس‌تر است و تولید بتن‌هایی با مقاومت فشاری 70 مگاپاسکال و بیشتر در شرایط کارگاهی به آسانی قابل طراحی و تولید می‌باشد. مقاومت خمشی بتن‌های دارای این افزودنی‌ها بهبود می‌یابد ولی نسبت افزایش آن در مقایسه با مقاومت فشاری کمتر است.

2-7-2 – جمع‌شدگی (تکیدگی) و خزش

گزارش‌ها و اطلاعات متناقضی در مورد تاثیر کاهنده‌های آب بر پدیده جمع‌شدگی و خزش وجود دارد. گرچه متناسب با کاهش مقدار آب بتن، جمع شدگی دراز مدت کمتر می‌شود و به همین منوال افزایش مقاومت فشاری بتن باعث کاهش خزش می‌گردد ولی بطور کلی می‌توان گفت حتی مصرف مقادیر ثابتی از افزودنی‌ها زمانی که همراه با سیمان‌های مختلف مصرف می‌شوند، تاثیر متفاوتی بر جمع‌شدگی و خزش بتن سخت شده دارند.

2-7-3 – دوام (پایایی)

به طور کلی کاهنده‌های آب به دلیل پخش‌کردن ذرات سیمان و بهبود فرآیند آبگیری و نیز بهبود تراکم‌پذیری، سبب کاهش تخلخل و جذب مویینگی می‌شوند و در نتیجه نفوذپذیری بتن کاهش و دوام آن در برابر عوامل مهاجم افزایش می‌یابد.

در بتن‌های هوازایی‌شده، استفاده از کاهنده‌های آب سبب افزایش مقاومت جداره حباب‌های هوا و بهبود پایایی بتن در برابر چرخه‌های یخ‌زدن و آب‌شدن می‌شود.

2-8 - تاثیر مواد متشکله بتن بر عملکرد کاهنده‌های آب

همانگونه که وجود یک افزودنی بر روی نسبت اجزا و ویژگی‌های بتن تاثیر می‌گذارد، خواص و مقدار اجزای تشکیل‌دهنده بتن نیز تاثیرات متقابلی بر عملکرد افزودنی دارد.

مقدار، نوع، و ترکیبات شیمیایی سیمان بر عملکرد کاهنده‌های آب تاثیر می‌گذارد. با افزایش مقدار سیمان، نسبت مصرف فوق‌روان‌کننده به سیمان کاهش می‌یابد. سیمان‌های نوع 2 و 5 در مقایسه با سیمان‌های نوع 1 و 3 به کاهنده آب کمتری نیاز دارند. ترکیبات شیمیایی سیمان به ویژه نسبت C₃A/C₃S و مقدار C₃A و نیز مقدار قلیایی‌ها بر عملکرد افزودنی‌های کاهنده آب تاثیر می‌گذارند^[7]. با افزایش مقدار C₃A در سیمان از راندمان روان‌کننده‌های لیگنوسولفوناتی کاسته می‌شود^[1]. با افزایش مقدار قلیایی‌های سیمان میزان تاثیر و حفظ روانی روان‌کننده‌ها در بتن کاهش می‌یابد^[1].

 شکل و بافت سطحی سنگدانه‌ها بر عملکرد کاهنده‌های آب تاثیرگذار است. سنگدانه‌های گرد گوشه در مقایسه با سنگدانه‌های تیزگوشه مقدار روان کننده کمتری را برای رسیدن به یک روانی مشخص لازم دارند. برای دستیابی به یک روانی مشخص هر چقدر بافت سطحی سنگدانه‌ها زبرتر باشد مقدار مورد نیاز افزودنی کاهنده آب افزایش می‌یابد.

پوزولان‌ها به جز خاکستر بادی، عموما به دلیل افزایش چشمگیر سطح جانبی دانه‌ها و تمایل به لخته‌شدن، کارآیی و روانی بتن را به شدت کاهش می‌دهند و به همین دلیل توصیه می‌شود که در بتن‌های دارای پوزولان و به ویژه دوده سیلیسی از فوق‌روان‌کننده  یا فراروان‌کننده استفاده شود.

در مجموع مطالعه، بررسی و انجام آزمایش‌های کارگاهی برای مشخص کردن تاثیر مواد متشکله بتن بر افزودنیهای کاهنده آب به شدت توصیه می‌شود.

2-9 - تاثیر عوامل محیطی و اجرایی

بدون شک عواملی مانند: دما، رطوبت، سرعت وزش باد، ماشین آلات و تجهیزات تولید و انتقال بتن، زمان بین تولید و ریختن بتن، زمان حمل، و مهارت نیروهای اجرایی از جمله عوامل مهم و تاثیر گذار در عملکرد افزودنی‌های کاهنده آب می‌باشند.

به دلیل آن که دما در زمان گیرش، کارآیی و روند کسب مقاومت اولیه بتن بسیار مؤثر است، برای دستیابی به نتایج مؤثر معمولا افزودنی‌های کاهنده آب در سه گروه با تاثیرهای زودگیری، خنثی، و دیرگیری عرضه می‌شوند.

رطوبت موجود در هوا و سرعت وزش باد بر زمان کارآیی بتن تاثیر می‌گذارند در نتیجه برای حفظ کارآیی در چنین شرایطی ممکن است مقدار مصرف و یا حتی نوع کاهنده آب تغییر ‌نماید.

با توجه به اینکه مقدار مصرف افزودنی‌های کاهنده آب به نسبت سیمان موجود در طرح اختلاط تعریف می‌شود، لازم است ماشین آلات تولید بتن از حساسیت کافی برای پیمانه کردن آب، سیمان، سنگدانه، و مواد افزودنی برخوردار باشند. در غیر این صورت مقادیر متفاوتی در هر نوبت وارد مخلوط‌کن می‌شود و نتایج متفاوتی نیز در بر خواهد داشت.

2-10 - رهنمودهای اجرایی در کارگاه

افزودنی‌های کاهنده آب در حالت مایع اندازه‌گیری و مصرف می‌شوند و چنانچه این افزودنی‌ها به شکل جامد (پودر) تحویل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پیشنهاد تولیدکننده محلولی با درصد جامد مناسب از  آن تهیه و سپس مصرف شوند.

چگالی افزودنی‌های ارسالی مایع و یا آنهایی که در کارگاه به مایع تبدیل شده‌اند بایستی براساس معیار و استانداردی که تولید کننده معرفی می‌کند سنجیده و با آن مقایسه گردد. برای این منظور می‌توان به سهولت و با استفاده از وسایلی چون مایع‌سنج یا چگالی‌سنج، درصد جامد و  غلظت مناسب آنرا بررسی نمود. این عمل بایستی در دمای استاندارد انجام و نتایج آن بعنوان بخشی از عمل کنترل کیفیت برای آینده ثبت و نگهداری گردد.

تمامی افزودنی‌های کاهنده آب در محدوده زمانی معینی بر مخلوط بتن تاثیر می‌گذارند و به محض اتمام این محدوده زمانی، بتن به حالت قبل از مصرف افزودنی برمی‌گردد، بنابراین زمان افزودن آنها بایستی بگونه‌ای تنظیم شود که حداکثر کارآیی حاصل گردد، بنابراین در حمل‌های طولانی بتن که احتمال اتمام خاصیت افزودنی وجود دارد، بهتر است که افزودنی در محل بتن ریزی به مخلوط اضافه تا فرصت کافی برای ریختن، لرزاندن، پرداخت، و کارهای تکمیلی فراهم شود.

افزودنی‌های کاهنده آب را نباید به سیمان خشک اضافه کرد، بهتر است آنها را بعد از افزودن بخشی از آب اختلاط (به همراه آب تنظیم[24]) به بتن اضافه کرد.

در طرح اختلاط‌های دارای این افزودنی‌ها، به خصوص در بتن‌های با اسلامپ بیشتر از 70 میلیمتر از لرزاندن (ویبره کردن) بیش از اندازه پرهیز شود زیرا باعث جداشدگی و آب انداختگی می‌شود. البته آب انداختگی مختصر در سطح بتن در انجام پرداخت سطحی مفید است. 

2-11 - رهنمودهای کاربردی

چنانچه اطلاعات کافی و معتبر از کاربرد یک افزودنی در دسترس نباشد، بهترین روش برای بررسی تاثیر افزودنی بر خواص بتن انجام آزمایش‌های کارگاهی است. لازم است این آزمایش‌ها با توجه به اوضاع جوی پیش بینی شده، روش و امکانات عملی ساخت بتن، و با استفاده از مصالح مصرفی کارگاه انجام پذیرد. پارامترهایی که انتظار می‌رود در اثر به کار بردن کاهنده آب در طرح اختلاط بتن تغییر‌کنند عبارتند از: مقدار هوا، روانی، آب انداختگی، جداشدگی، زمان و روند گیرش، و مقاومت‌های مکانیکی.

قبل از شروع کار اصلی بهتر است تعداد کافی طرح اختلاط در آزمایشگاه کارگاه، تهیه و آزمایش گردد و با ثبت و مقایسه آنها طرح‌های بهینه برای اجرا برگزیده شوند. اگرچه راهنمایی‌های بسیار مفیدی در آیین نامه‌های معتبر بین‌المللی و استاندارد‌های ساختمانی ایران برای کاربرد افزودنی‌های شیمیایی وجود دارد ولی اغلب آنها در شرایط استاندارد و آزمایشگاهی کنترل شده  نتیجه گیری شده‌اند. بنابراین بهتر است ضمن پیروی از آنها اقدام به انجام آزمایش‌های کارگاهی نزدیک به شرایط واقعی کاربردی در کارگاه کرد.

همواره لازم است طرح اختلاط این گونه بتن‌ها مجدداً بررسی شود چنانچه یک طرح بتن دارای کارآیی و قابلیت پرداخت مناسب باشد و بخواهیم به آن افزودنی کاهنده آب بیافزاییم، مقادیر آب، سیمان و یا مقدار هوا تغییر می‌کند و باعث تغییر در حجم  کل بتن می‌شود. در اینگونه موارد برای جبران کاهش حجم کل، بایستی به اندازه مقادیر کاهش یافته آب و سیمان، مقادیر متناسبی از سنگدانه‌ها به بتن اضافه گردد تا نسبت سنگدانه‌های درشت به حجم کل بتن ثابت بماند. روش طراحی و تنظیم مخلوط‌ها  در ACI  211.1 شرح داده شده است.

با توجه به اینکه اغلب افزودنی‌های کاهنده آب، مواد محلول در آب هستند لازم است در هنگام محاسبه آب اختلاط و نسبت آب به سیمان، مقدار آب موجود در این افزودنی‌ها محاسبه و معادل آن از آب اختلاط کاسته شود ولی بخش جامد آنها که نسبت به حجم کل بتن بسیار ناچیز هستند معمولا نادیده گرفته می‌شوند.

مخازن نگهداری افزودنی‌ها باید به آسانی قابل شناسایی بوده و محلول‌ها در برابر آلودگی، تبخیر، رقیق شدن، دمای بسیار بالا و یخ‌زدگی، محافظت شوند. توجه به زمان انبارداری هر افزودنی براساس توصیه تولیدکننده آن ضروری است. اختلاط دو یا چند افزودنی با هم مجاز نمی‌باشد مگر اینکه سازگاری آنها با یکدیگر قبلاً توسط تولیدکننده بلامانع اعلام شود، در غیر این صورت بایستی افزودنی‌ها به طور جداگانه پیمانه و به مخلوط اضافه گردند. مثلاً ممکن است یک روان‌کننده با یک هوازا با هم سازگاری نداشته باشند و هرکدام در مخازن جداگانه نگهداری و با فاصله زمانی مناسب وارد مخلوط کن بتن شوند.

با توجه به اینکه این افزودنی‌ها معمولا در مقادیر بسیار کم و بر اساس نسبتهای کوچک سیمان مصرف می‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گیری دقیقی برای پیمانه کردن آنها در کارگاه فراهم شده و در ضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسیت و تاثیرات منفی احتمالی ناشی از مصارف نادرست به کاربران داده شود.

2-12 - ارزیابی و انتخاب کاهنده آب

عملکرد افزودنی‌ها از هر نوع و طبقه با یکی از شیوه‌های زیر بررسی می‌شوند. این شیوه‌ها ممکن است به تنهایی و یا تواماً  در تشخیص و انتخاب یک افزودنی مورد توجه قرار گیرند.

1)  نتایج حاصل  از کاربرد موفقیت آمیز یک افزودنی در کارهای مشابه قبلی که تحت شرایط کنترل شده کارگاهی انجام شده باشد. در این روش بایستی تا حد امکان شرایط کار و مصالح مرجع انتخابی شبیه به شرایط کارگاه باشد.

2 ) انجام آزمایش‌های کارگاهی با مصالح و شرایط موجود در محل کارگاه.

3) کتب و نشریات فنی و اطلاعات ارایه شده از سوی تولیدکننده‌ها.

با استفاده از روشهای فوق محدوده مقادیر مصرفی و حد بهینه آن تعیین می‌شود و اثرات احتمالی ناشی از مصرف بیش از حد مورد بررسی قرار می‌گیرد ولی لازم است اطلاعات کاملی از عملکردهای قبلی یک افزودنی و نتایج آن که بیانگر محدوده مقادیر مصرف باشد در اختیار مصرف کننده قرار گیرد. بدیهی است که نتایج تاثیر یک افزودنی معین بر روی انواع سیمان، مقدار سیمان، نوع سنگدانه‌ها، شرایط آب و هوا و شرایط ساخت بتن متفاوت است ولی محدوده تعیین شده از سوی تولیدکننده می‌تواند ملاک سنجش در هر کارگاهی قرارگیرد.

از آنجایی که این افزودنی‌ها عموماً مقاومت‌های بتن را افزایش می‌دهند و این فرصت را فراهم می‌آورند که مقدار سیمان کمتری مصرف شود، علاوه بر ایجاد صرفه جویی اقتصادی در طرح می‌توانند حرارت آبگیری را کاهش دهند که بخصوص در بتن ریزی‌های حجیم بسیار مؤثر است.  توجه شود که استفاده از کاهنده‌های آب به خودی خود باعث کاهش حرارت آبگیری نمی‌شود بلکه کاهش مقدار سیمان این امر را میسر می‌سازد. با استفاده از روان‌کننده کندگیر می‌توان با اصلاح زمان گیرش حرارت‌زایی بتن را در سنین اولیه کاهش داد.

برای تولید بتن‌هایی با مقاومت زیاد ( بیشتر از PSI 6000  یا MPa 41 ) می‌توان از فوق روان‌کننده و یا فراروان‌کننده با خاصیت کندگیری در مقادیر زیادتر استفاده نمود که هم باعث کاهش بیشتر آب می‌گردد و هم تاخیری که درگیرش بتن بوجود می‌آید، موجب آرامش در روند کسب مقاومت  اولیه می‌شود، بتن‌هایی که به آرامی‌کسب مقاومت اولیه می‌کنند عموماً دارای مقاومت‌های دراز مدت بیشتری هستند. استفاده از روان‌کننده  کندگیر در مقادیر زیاد ممکن است گیرش بتن را دچار مشکل نماید بتن‌های حاوی افزودنی زودگیر کننده، سریعتر به مقاومت‌های  اولیه دست پیدا می‌‌کنند ولی مقاومت‌های دراز مدت آنها از رشد کمتری برخوردار است.

در طراحی بتن‌های توانمند استفاده از فوق‌روان‌کننده‌ها و فرا روان‌کننده‌ها پیشنهاد می‌گردد که می‌توان آنها را  در مقادیر زیادتر و بدون تاثیرات جانبی نامطلوب مصرف نمود ولی بدلیل افت سریع کارآیی در این گونه بتن‌ها همواره توصیه می‌شود که این افزودنی‌ها در محل مصرف  به بتن اضافه گردند.

آیین نامه‌های معتبر و استاندارد‌های ساختمانی ایران، مشخصات افزودنی‌های کاهنده آب و روش ارزیابی آنها در شرایط استاندارد و کنترل شده از قبیل دما، مقدار سیمان، کارآیی، مقدار هوای موجود و سنگدانه‌های دانه‌بندی شده را تعیین نموده‌اند. این آیین نامه‌ها همچنین حداقل تغییراتی که این افزودنی‌ها در کاهش مقدار آب، کسب مقاومت، محدوده زمان گیرش، جمع شدگی، و پایداری در برابر یخ زدگی و ذوب به وجود می‌آورند را معین می‌کنند ولی اکثر کاهنده‌های آب قادرند بهتر از حداقل‌های خواسته شده در آیین‌نامـه‌ها کیفیت بتن را بهبود بخشند. به عنوان مثال برخی از روان‌کننده‌ها توانایی کاهش آب بتن به میزان بیش از 12 درصد را دارند و فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها در برخی موارد تا بیش از 30 درصد آب مصرفی را کم می‌کنند.

 

 2-13 - کنترل کیفیت

یکنواختی و ثابت بودن یک افزودنی در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌های متعدد به کارگاه بایستی کنترل شده و برابری آن با آزمایش‌های اولیه به اثبات برسد. آزمونهای لازم برای شناسایی و تایید افزودنی‌ها شامل: تعیین درصد جامد، غلظت ظاهری، طیف سنجی برای مواد آلی، مقدار کلراید، درجه قلیایی ( pH )، و برخی موارد دیگر می‌باشند. آیین نامه‌های معتبر بین‌المللی و استاندارد‌های ساختمانی ایران راهنمایی‌های لازم برای تعیین یکنواختی افزودنی‌های شیمیایی را به تفصیل بیان نموده‌اند. اگرچه با کنترل رنگ، بو، شکل ظاهری و اندازه‌گیری غلظت و مقدار pH می‌توان یکنواختی محموله‌های مختلف افزودنی‌های وارده به کارگاه را تایید یا رد کرد.

2-14 - مراجع

1- فامیلی هرمز، "خواص بتن"، مترجم، 1378.

2- Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rd Ed., 1999, E & EN SPON.

3- " Guideline for Self-Compacting concrete", Japan Society of Civil Engineer 1998.

4 – ایراجیان محمود، "کاربرد مواد افزودنی در پروژه‌های سدسازی"، چهارمین کنفرانس بین‌المللی سدسازی، ایران، تهران، 1380.

5 – یاوری عیسی، "فرهنگ شیمی"، انتشارات فاطمی، 1375.

6- ACI 212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2006.

7- REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

8- Ramezanianpour, A.A., Sivasundaram, V., and Malhotra, V.M., "Superplasticizers: Their Effect on the strength Properties of Concrete"; ACI Concrete International, Vol. 17, No. 4, 1995.

9- Ramachandran V.S., Malhotra V.M., Jolicoeur C., and Spiratos N., "SUPERPLASTICIZERS; Properties and applications in concrete", CANMENT, 1998.

10- Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4th Ed., 1998, Arnold.

11- Kosmatka S. H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control of Concrete Mixtures", 14th ed., PCA – 2002.

---

1  Hydration

2  Water reducer admixtures

1  Plasticizers

2  Super plasticizers

3  High range water reducers

4) مطابق با ASTM C1017: Type I

5) مطابق با ASTM C1017: Type II

1 Over dosage

2 High performance super plasticizer

1  Surfactants (Surface active agents)

1  Repulsion forces

2  Dispersion

1  Steric hindrance

2  Lignosulfonate

3  Hydroxycarboxilic acid

4  Hydoxilated polymers

5  Modified lignosulfonates

6  Sulfonated melamine - formaldehyde

1  Sulfonated naphthalene - formaldehyde

2  Sulfonated polystyrene

3  Copolymer dispersions

1  Workability

1  Rate of consistency (slump) loss

1  Gauging water

افزودنی بتن چیست

 

فصل اول

تعریف افزودنی‌های شیمیایی بتن، اهداف استفاده و معرفی انواع آن

 

1-1- تاریخچه

پیشرفت‌هایی که طی چند دهه اخیر در فناوری بتن بوجود آمده است، بی‌تردید با پیدایش افزودنی‌ها، کاربرد آنها و نوآوری‌های بسیار در این گستره ارتباط دارد. ریشه این پیوند را می‌توان در دستیابی به برتری‌های فنی در خواص و مشخصات بتن، تسهیل در اجرای آن و صرفه‌جویی در انرژی، نیروی کار و ... شناسایی کرد.

کشف، تولید و مصرف مواد افزودنی در بتن، محصول نیازهای فنی و اجرایی است. زیرا کاربرد این مواد به دلیل ساختارهای شیمیایی متفاوت و متنوعی که دارند، علاوه بر تأمین تسهیلات اجرایی در کارهای بتنی موجب دستیابی به برتری‌ها و امتیازات فنی جدیدی در خواص اصلی بتن تازه و سخت شده می‌شوند که حصول آنها از طریق روشهای معمول و متداول طرح و اجرای بتن امکان‌پذیر نبوده و اگر باشد، از نظر اقتصادی به صرفه نیست.

اندیشه تحقیق و مطالعه درباره افزودنی‌ها، بعد از کشف و تولید صنعتی سیمان در نیمه دوم قرن نوزدهم و شناخت ترکیبات و فرایند هیدراسیون سیمان، ابتدا در مراکز علمی، پژوهشی مورد بررسی قرار گرفت و بتدریج کاربرد آنها در عملیات اجرایی رواج یافت.

افزودنی‌های شیمیایی متداول مصرفی در بتن، شامل روان‌کننده‌ها، زودگیرکننده‌ها، دیرگیرکننده‌ها و حباب‌هواسازها در نخستین سالهای دهه سوم قرن بیستم اختراع شدند. قدیمی‌ترین مأخذ علمی و فنی معتبر نشان می‌دهد که روان‌کننده‌ها بر پایه نفتالین‌فرمالدئیدسولفونات، اولین ترکیب آلی است که در سال 1932 توسط یک شرکت آمریکایی اختراع و ثبت شد و در طول سالهای 40-1930، مصرف روان‌کننده‌های دیگر که اساس آنها لیگنوسولفونات‌ها بودند رواج یافت و در حدود سالهای 1950 به بعد مشتقات آلی دیگری نظیر هیدروکسی‌کربوکسیلیک‌ها، اسیدهای چرب و ترکیبات پلیمری نیز رواج یافتند. بعضی از مواد افزودنی نیز مانند حباب هواسازها، بصورت اتفاقی با مشاهده و بررسی دوام بعضی رویه‌های بتنی در شمال آمریکا کشف شد. برخی از این سطوح بتنی دوام بهتری داشتند و آزمایش‌ها نشان داد که در تهیه سیمان آنها، از چربی‌های حیوانی به منظور کمک به عملیات سایش و آسیاب کردن کلینکر استفاده شده است. بررسی‌های بیشتر نشان داد که این سیمان‌ها به دلیل تولید حباب‌های هوا موجب افزایش دوام بتن شده‌اند.

انتشار گزارش‌های علمی و تحقیقاتی و آزمایشگاهی و مقالات فنی ویژه افزودنی‌های شیمیایی و بررسی اثرات آنها روی خواص بتن، توسط مجامع و مراکز تخصصی بتن در سالهای دهه 40 میلادی آغاز شد که می‌توان به نخستین گزارش تفصیلی کمیته فنی شماره 212 مؤسسه ACI در سال 1944 و اولین گردهمایی بین‌المللی ASTM، با عنوان اثر افزودنی‌های کاهنده آب و کنترل گیرش روی خواص بتن در سال 1959 اشاره کرد و در واقع متعاقب این گردهمایی، مؤسسه ASTM، استاندارد افزودنی‌های شیمیایی بتن را با شماره C494 در سال 1962 تدوین نمود، اگر چه این مؤسسه در سال 1948 آیین‌نامه افزودنی‌های حباب‌هوا‌ساز بتن را نیز تدوین کرده بود.

با بررسی مقالات ارائه شده در کنفرانس‌های بین‌المللی و مجلات معتبر، به راحتی می‌توان گفت که امروزه در کشورهای صنعتی مانند ژاپن، آلمان و ...، بیش از 90 درصد بتن‌ها با استفاده از این مواد ساخته می‌شوند.

با توجه به اینکه تولید سیمان در سال 2008 در جهان حدود 5/2 میلیارد تن برآورد شده است، با فرض این که در حدود 50 درصد بتن‌های تولیدی در جهان از مواد افزودنی استفاده شده باشد و با تخمین مقدار مصرف این مواد حدود 1 درصد وزنی سیمان، تولید و مصرف افزودنی‌ها بیش از 10 میلیون تن برآورده می‌شود.

با توجه به مزایای مطلوبی که این مواد در ساخت بتن‌های بادوام ایفا می‌کنند، شناخت اثرات آنها و نحوه مصرف صحیح آنها مورد لزوم می‌نماید. همچنین با توجه به مقدار مصرف آن و پتانسیل تولید آن در کشور می‌تواند بعنوان یک کالای صادراتی با ارزش افزوده مناسب مطرح گردد.

لازم به ذکر است در این راهنما، لفظ افزودنی به عنوان افزودنی شیمیایی اطلاق می‌شود.

 

1-2- هدف و دامنه کاربرد

هدف از تدوین این دستورالعمل، آشنایی با اصلی‌ترین مواد افزودنی مورد مصرف در بتن و نحوه مصرف صحیح آن‌ها و ارائه ویژگی‌ها و الزامات این افزودنی‌ها طبق استانداردهای معتبر است. در این خصوص سعی شده است که استانداردهای معتبر مربوطه نیز تا حد امکان با یکدیگر مقایسه گردند. همچنین در این دستورالعمل نحوه کنترل کیفی تولید و نمونه‌برداری از محصول جهت انجام آزمایش‌های تطابق ارائه شده است.

 

1-3- تعریف

افزودنی‌ها علاوه بر این‌که از نظر تغییراتی که در خواص و کیفیت بتن ایجاد می‌کنند، مورد توجه آیین‌نامه‌ها و دستورالعمل‌ها و استاندارد‌های ملی و بین‌المللی می‌باشند، بلکه از دیدگاه فرهنگ واژه‌های فنی و تخصصی رایج در فناوری بتن نیز، با مفاهیم مشخص و استاندارد شده تعریف و طبقه‌بندی می‌شوند.

کمیته 116 مؤسسه ACI، افزودنی‌ها را شامل مواد و ترکیباتی که افزون بر سیمان، آب، مصالح سنگی و الیاف به بتن، ملات یا دوغاب برای تأمین خواص معین و مشخص جهت مصارف مختلف در هنگام اختلاط اضافه می‌شود، تعریف کرده است.

نمونه دیگر تعریف استانداردشده افزودنی‌های بتن را می‌توان در آیین‌نامه 2787 استاندارد BS جستجو کرد که ضمن تعریف مشابهی به شرح بالا، هدف از کاربرد این مواد را اصلاح مورد نظر در یک یا چند خاصیت بتن ارائه کرده است.

همچنین طبق استاندارد ASTM C125، افزودنی‌ها، به موادی غیر از آب، سنگدانه، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می‌شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن اضافه می‌شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد.

به نظر می‌رسد ساده‌ترین و جامع‌ترین تعریف افزودنی‌های بتن را استاندارد EN934-2 و استاندارد 2930 ملی ایران (ISIRI 2930)[1]، اینگونه بیان کرده که: افزودنی‌ها، مواد شیمیایی محلول در آب هستند (به ندرت به صورت پودر هستند) که به بتن در حین ترکیب، به مقدار کمتر از 5% وزنی ماده سیمانی، برای اصلاح خواص بتن در حالت تازه و سخت شده، اضافه می‌گردند.

با این تعاریف معلوم است که در صورتی‌که این مواد در کارخانه سیمان یا در تولید سنگدانه و یا در هنگام تامین آب در مواد اولیه یا محصول نهایی وجود داشته باشد و یا با آنها مخلوط شود، در دسته افزودنی‌ها جای نمی‌گیرند و معمولاً به نام مواد مضاف (افزونه) شناخته می‌شوند. همچنین در صورت استفاده از موادی برای ایجاد پوشش سطحی بتن یا چسباندن دو بتن سخت شده به یکدیگر یا درزگیری و یا بکارگیری مواد نفوذگر در بتن نمی توان آنها را افزودنی نامید. الیاف مختلف مصرفی در بتن نیز از دایره تعریف افزودنی خارج است.

 

 

1-4- اهداف تشریحی و تفصیلی کاربرد افزودنی‌ها

برای درک بهتر نیاز به مصرف افزودنی‌ها در بتن و ملات، لازم است اصلی‌ترین اهداف کاربرد آنها در بتن را ذکر نماییم.

 

1-4-1- تغییر خواص بتن و ملات تازه (خمیری)

این موارد شامل خواص زیر می‌باشد:

- تغییر در زمان گیرش اعم از گیرش سریعتر، گیرش کندتر و یا گیرش‌های آنی و یا کنترل زمان گیرش شامل گیرش اولیه و نهایی

- تغییر در رئولوژی[2] بتن و ملات مانند افزایش کارایی (روانی، تراکم‌پذیری و قابلیت جایدهی و پرداخت) و افزایش و یا کاهش لزجت بتن

- تغییر وزن مخصوص بتن تازه، عمدتاً ‌در جهت کاهش آن

- تغییر در خواص جمع‌شدگی خمیری، عمدتاً‌ در جهت کاهش آن

- افزایش یا کاهش چسبناکی بتن و ملات

- حفظ کارایی در طول زمان در بتن و ملات، همچنین جلوگیری از کاهش شدید اسلامپ در طول زمان

- حفظ و نگهداری آب برای پس ندادن آن به آجر، سنگ و یا بتن و ملات سخت شده و کاهش آب ناشی از تبخیر از سطح بتن و ملات

 

1-4-2- تغییر خواص بتن و ملات سخت شده

این موارد شامل خواص زیر است:

- افزایش سرعت هیدراسیون و کسب سریعتر مقاومت

- کاهش سرعت هیدراسیون و کاهش سرعت گرمازایی ناشی از آن

- کاهش نفوذپذیری بتن و ملات در برابر هوا، آب و یون کلرید یا سایر مواد مهاجم محلول در آب

- افزایش دوام بتن یا ملات در شرایط محیطی مختلف مانند چرخه‌های متوالی یخ‌زدن و آب شدن، حمله سولفات‌ها، واکنش‌زایی سنگدانه‌ها با قلیایی‌ها، سایش، ضربه و غیره

- ایجاد خلل و فرج در بتن و ملات سیمان با استفاده از مواد حباب‌زا و کف‌زا و سبک کردن بتن

- ایجاد انبساط جزئی یا کاهش جمع‌شدگی بتن یا ملات سخت شده

- افزایش کیفیت اتصال خمیر سیمان به سنگدانه در بتن یا ملات

- کاهش نفوذ و جذب آب مویینه در بتن یا ملات

- کاهش شدت خوردگی میلگردهای بتن و یا ایجاد تاخیر در شروع خوردگی آنها

 

 

1-5- انواع افزودنی‌های بتن و تعریف اجمالی آنها

1-5-1- روان‌کننده‌ها/ کاهنده‌های معمولی آب

ماده افزودنی که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می‌دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را افزایش می‌دهد یا هر دو اثر را بطور همزمان ایجاد می‌کند.

 

1-5-2- فوق‌روان‌کننده‌ها/ فوق‌کاهنده‌ها‌ی آب

ماده افزودنی که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد، یا هر دو اثر را بطور همزمان ایجاد می‌کند.

بعضی از انواع این مواد حتی می‌توانند به میزان 20 تا 30 درصد کاهش آب را در مخلوط ممکن کنند. کاربرد این افزودنی‌ها گاه می‌تواند منجر به کاهش سریع کارایی گردد.

 

1-5-3- دیرگیرکننده‌ها (کندگیرکننده‌ها)

ماده افزودنی دیرگیرکننده، زمان گیرش بتن و تغییر حالت مخلوط از خمیری به سخت را افزایش می‌دهد. افزودنی‌های دیرگیرکننده، سرعت واکنش بین سیمان و آب را کاهش می‌دهند و مدت زمانی را که مخلوط از حالت پلاستیکی به حالت سخت تبدیل می‌شود به تأخیر می‌اندازند.

 

 

1-5-4- تسریع‌کننده‌ها (زودگیر‌کننده‌ها)

تسریع‌کننده‌ها، سرعت واکنش بین سیمان و آب را افزایش می‌دهند و بنابراین زمان تغییر حالت مخلوط از حالت پلاستیک به حالت سخت (زمان بین گیرش اولیه بتن و سخت‌شدن آن) یا زمان کسب مقاومت سنین اولیه را کاهش می‌دهند.

همچنین بعضی از تسریع‌کننده‌ها، بدون تأثیر روی زمان گیرش، روند کسب مقاومت بتن را تسریع می‌کند که به عنوان تسریع‌کننده‌سخت‌شدگی شناخته می‌شوند.

 

1-5-5- حباب‌زاها (حباب‌سازها)

این مواد افزودنی باعث ایجاد حباب‌های ریز و یکنواخت هوا در داخل بتن می‌شود که بعد از سخت شدن نیز باقی می‌مانند. افزودنی‌های حباب‌زا (حباب‌ساز) اجازه می‌دهند تا مقدار کمی حباب هوا بصورت کنترل شده و یکنواخت در حین فرآیند اختلاط در بتن پخش شود. حباب‌سازها معمولاً برای افزایش مقاومت بتن در برابر یخ‌زدن و ذوب‌شدن متوالی استفاده می‌شوند. این مواد می‌توانند اثراتی مانند کاهش آب‌انداختگی و افزایش چسبندگی و کمک به کاهش تهاجم فیزیکی نمک (تبلور نمک) داشته باشد. هم‌چنین این مواد نفوذپذیری بتن را کاهش می‌دهند و حرکت نم موئینه را مهار می‌نمایند.

 

1-5-6- افزودنی‌های آب‌بندکننده (ضد آب) (کاهنده میزان جذب آب)

افزودنی‌های ضدآب، جذب موئینه بتن یا ملات سخت شده را کاهش می‌دهند.

 

این نوع افزودنی‌ها به 2 دسته تقسیم می‌شوند:

1) ضد آب‌های کاهنده‌ نفوذ که اندازه سوراخ موئین و پیوستگی آنها را داخل خمیر سیمان کاهش می‌دهند. این امر معمولاً با کاهش مقداری از آب آزاد مخلوط همراه با بستن بعضی لوله‌های موئین اتفاق می‌افتد. این افزودنی‌ها حتی در فشار آب زیاد هم مؤثرند و انتشار گازها و یون‌های مهاجم را در بتن کاهش می‌دهند. همچنین این افزودنی‌ها به کاهش تهاجم فیزیکی نمک (تبلور) کمک می‌نمایند.

2) ضد آب‌های آب‌گریز، سوراخ‌های موئین در بتن را با مواد دافع آب می‌پوشانند. این امر مکش سوراخ‌های موئین در بتن را کاهش داده و به طور قابل توجهی، جذب آب بتن یا ملات را کاهش می‌دهد. این افزودنی‌ها، فقط در فشار آب کم مؤثرند و مقاومت کمی در برابر انتشار گاز یا یون‌های مهاجم دارند (معمولاً به همراه ضد آب‌های کاهنده نفوذ یا با فوق‌کاهنده آب استفاده می‌شوند تا اثرات کاهش جذب آب را بهینه کنند).

لازم به یادآوری است که اگرچه کاهنده‌های جذب آب عملکرد بتن را بهبود می‌بخشند ولی از نفوذ آب در ترک‌ها یا درزهای آب‌بندی‌نشده که راههای معمول نفوذ آب در سازه‌ها هستند جلوگیری نمی‌کنند.

 

1-5-7- افزودنی‌های نگهدارنده آب

ماده افزودنی که با کاهش آب انداختگی میزان از دست دادن آب داخل بتن را کاهش می‌دهد.

 

1-5-8- افزودنی‌های چند کاره (چند منظوره)

افزودنی‌های چندکاره یا چندمنظوره روی تعدادی از خواص مخلوط در حالت تازه یا سخت شده، از طریق ترکیب دو یا تعداد بیشتری از موارد ذکر شده در بندهای قبلی تأثیر می‌گذارند. دو نوع معمول و متداول این افزودنی‌ها عبارتند از:

 

1-5-8-1-افزودنی‌های روان‌کننده (کاهنده آب) و دیرگیرکننده

این نوع افزودنی‌ها مصرف قابل توجهی بخصوص در شرایط محیطی گرم دارند. با استفاده از این نوع افزودنی می‌توان ضمن کاهش مقدار آب و یا افزایش روانی، در زمان گیرش نیز تأخیر ایجاد کرد تا پس از انتقال و در حین ریختن، باز هم بتوان اسلامپ مناسبی برای بتن‌ریزی در محل را داشت. این مدت معمولاً حدود 1 ساعت بعد از اختلاط بتن است. خاصیت دیرگیر‌کنندگی از سفت شدن زودرس بتن در حین انتقال و همچنین از درز بین بتن‌ریزی‌های متوالی جلوگیری می‌کند. این مواد به عنوان کاهنده آب نیز استفاده می‌شوند و معمولاً سبب 12-5 درصد کاهش آب در کارایی یکسان با مخلوط شاهد می‌گردند.

 

1-5-8-2-افزودنی‌های فوق‌روان‌کننده / فوق‌کاهنده‌های آب و دیرگیرکننده

این افزودنی‌ها نقش مشابهی با روان‌کننده‌های دیرگیرکننده دارند، ولی کارایی اولیه آنها بیشتر است و سبب نگهداری کارایی به مدت بیشتر با وجود آب کمتر می‌شود. همچنین می‌توانند زمان حفظ کارایی را افزایش داده و کاهش آب را بدون دیرگیرکنندگی زیاد افزایش دهند.

 

1-5-9- افزودنی‌های خاص

1-5-9-1- افزودنی‌های بازدارنده خورندگی

بازدارنده‌های خورندگی بیشتر شامل بازدارنده‌های آندی که معمولاً بر پایه کلسیم نیتریت هستند و انواع کاتیونی و کاتیونی/ آندی که معمولاً بر پایه مشتقات آمینی هستند، می‌باشند. این افزودنی‌ها مقاومت میلگردها در برابر حمله خوردگی ناشی از تهاجم کلرید را افزایش داده و باعث افزایش عمر مفید سازه می‌شوند.

 

1-5-9-2- افزودنی‌های کف‌‌زا

این نوع افزودنی‌ها جهت ایجاد کف تشکیل شده‌ از حباب‌های کوچک پایدار به کار می‌روند. این افزودنی‌ها برای ساخت بتن‌ها و یا ملات‌های سبک با دانسیته کم و یا ساخت قطعات بنایی سبک غیرباربر کاربرد دارند. مقاومت فشاری این نوع قطعات کم است و از آن‌ها به عنوان جداکننده‌ها، سطوح عایق و پرکننده استفاده می‌شود.

 

 

1-5-9-3- افزودنی‌های پلیمری

این افزودنی‌ها بر پایه امولسیون‌های پلیمری مانند پلی‌وینیل‌استات، استایرن‌بوتادین یا استایرن‌اکریلیک هستند. افزودنی‌های پلیمری، معمولاً در مخلوط‌های ملاتی برای کف‌ها، پلاسترها یا تعمیرات استفاده می‌شوند. این افزودنی‌ها می‌توانند مقاومت کششی و خمشی را بهبود بخشیده و امکان خودعمل‌آوری بتن یا ملات و با چسبندگی زیاد را فراهم نمایند. آنها همچنین کاهنده‌های قوی آب هستند که این به پلیمر کمک می‌کند تا خواصی مانند ضد آب بودن را به بتن دهد. اگرچه باید اشاره شود که بعضی از انواع پلیمر در شرایط مرطوب نرم یا هیدرولیز می‌شوند و بنابراین انواع مناسبی برای کاربرد مورد نظر باید انتخاب شوند.

 

1-5-9-4- افزودنی‌های کمک‌پمپاژی

افزودنی‌های کمک‌‌پمپاژی برای بهبود چسبندگی بتن و کاهش جدایی و مسدود شدن لوله‌های پمپاژ طراحی می‌شوند و فشار پمپ کردن را کاهش می‌دهند.

 

1-5-9-5- افزودنی‌های دیرگیرکننده جهت ملات‌های آماده مصرف

عمدتاً در کارهای بنایی به منظور چیدن آجر استفاده می‌شوند. ملات‌های آماده مصرف دارای افزودنی دیرگیرکننده، در مدت زمان طولانی‌تر قابل استفاده هستند. پایه ترکیب شیمیایی افزودنی‌های مورد مصرف در این ملات‌ها معمولاً از دیرگیرکننده‌های ذکر شده در بند 1-5-3 است.

 

1-5-9-6- افزودنی‌های بتن بدون اسلامپ

افزودنی‌هایی هستند که مصرف آن‌ها در ساخت بتن‌های بدون اسلامپ (که در قطعات پیش‌ساخته استفاده می‌شوند)، باعث می‌شود تا بدون ایجاد روانی، تراکم به راحتی صورت گیرد.

 

1-5-9-7- افزودنی‌های مورد مصرف در بتن‌ریزی زیر آب (مواد ضد آب‌شستگی)

این نوع افزودنی‌ها، برای افزایش چسبندگی و کاهش شسته شدن در بتن‌های با کارایی زیاد که برای بتن‌ریزی در زیر آب (توسط پمپ یا سطح شیب دار) استفاده می‌شوند، بکار می‌روند. این افزودنی‌ها به جلوگیری از جدایی در حین جایدهی بتن کمک می‌کنند و اثرات جذر و مد و فعالیت‌های موج را در حین سخت‌شدن بتن کاهش می‌دهند.

 

1-6- اصطلاحات رایج در فرهنگ افزودنی‌ها

1-6-1- مواد افزودنی بتن

مواد افزودنی بتن موادی هستند که علاوه بر آب، سیمان و سنگدانه به مقدار جزئی، حداکثر پنج درصد وزنی سیمان، در زمان اختلاط به بتن اضافه می‌شوند و موجب اصلاح برخی از خواص بتن تازه یا سخت شده می‌شوند.

 

1-6-2- عملکرد

قابلیت یک ماده افزودنی برای ایجاد خواص لازم بدون اثرات زیان‌آور

 

1-6-3- عملکرد اصلی افزودنی‌های چند منظوره

یکی از عملکردهای ماده افزودنی چند منظوره که توسط تولید کننده به عنوان عملکرد اصلی مشخص شده است.

 

1-6-4- عملکرد ثانویه افزودنی‌های چند منظوره

عملکردهای دیگر ماده افزودنی چند منظوره که علاوه بر عملکرد اصلی آن مشخص شده است.

1-6-5- مقدار مصرف

میزان مصرف افزودنی‌های ملات و بتن به صورت درصد وزنی نسبت به وزن سیمان مورد مصرف در طرح مخلوط بیان می‌شود. شرکتهای تولیدکننده افزودنی‌ها، گاه در مورد افزودنی‌های مایع،‌ میزان مصرف را به صورت حجم افزودنی بر حسب لیتر یا میلی لیتر به ازای هر 100 کیلوگرم سیمان ارائه می‌دهند.

 

1-6-6- شکل تولید

افزودنی‌های بتن و ملات به شکل پودر جامد، سوسپانسیون یا محلول عرضه می‌گردد.

 

1-6-7- شکل مصرف

در مورد افزودنی‌ها، شکل مصرف آنها در بتن و ملات معمولاً بصورت پودری یا محلول است. افزودنی‌هایی که به شکل محلول یا سوسپانسیون مصرف می‌شود، توزیع مناسب‌تری در مخلوط دارند بویژه اینکه غلظت آنها کم و مقدار مصرف محلول یا سوسپانسیون بیشتر باشد.

 

1-6-8- میزان مصرف مجاز

میزان مصرف ماده افزودنی، برحسب وزن سیمان که توسط تولید کننده مشخص می‌شود.

 

1-6-9- حداکثر میزان مصرف توصیه شده

حداکثر میزان مصرف توصیه شده توسط تولید کننده می‌باشد.

 

 

 

1-6-10- شرایط و نحوه مصرف

در بسیاری از افزودنی‌ها، زمان ریختن آن در مخلوط‌کن (قبل یا بعد از ریختن آب یا سایر اجزا) ‌می‌تواند تاثیرگذار باشد.

 

1-6-11- اثر متقابل (تداخل یا اندرکنش)

برخی افزودنی‌ها در صورت مصرف توأم، ممکن است تاثیر یکدیگر را خنثی و یا خاصیت منفی جدیدی را بوجود آورند. لذا انجام آزمایش آنها در صورت مصرف توأم و کنترل اندرکنش احتمالی آنها ضروری است. برخی اوقات تولیدکنندگان در این موارد تذکراتی را به مصرف‌کننده ارائه می‌دهند.

 

1-6-12- رنگ

افزودنی‌ها ممکن است دارای رنگ خاصی باشند و یا بدلیل سهولت تشخیص از یکدیگر با رنگدانه خاص به رنگ معینی در آیند. رنگ مواد در بروشور مشخص می گردد و گاه تغییر رنگ آن نشانه‌ای بر فساد و غیرقابل مصرف‌بودن آن می باشد. افزایش رنگدانه یا مواد رنگی، گاه برای مشکل کردن تشخیص جنس و ترکیب افزودنی است.

 

1-6-13- غلظت

در مورد افزودنی‌ها، تنوع غلظت می‌تواند عاملی برای تفاوت تأثیر آن‌ها باشد. هر چند مصرف مواد رقیق‌تر بدلیل توزیع و اختلاط بهتر ترجیح دارد، اما مسلماً هزینه‌های بسته‌بندی و حمل را افزایش می‌دهد و طبیعتاً مقدار مصرف آن باید بیشتر باشد.

 

 

1-6-14- نحوه نگهداری و انبار کردن

کارخانه‌های سازنده افزودنی، شرایط و نحوه نگهداری و انبارکردن را مشخص می‌کنند. دما، رطوبت و همچنین تابش مستقیم آفتاب از جمله این موارد هستند.

 

1-6-15- تاریخ انقضای مصرف

در مورد افزودنی‌ها، زمانی را پس از تولید، به عنوان تاریخ انقضاء مصرف مشخص می‌کنند. مسلماً اگر شرایط مناسب نگهداری یا انبار کردن فراهم نشود، این مدت کوتاه‌تر خواهد شد.

 

1-6-16- اسیدی یا بازی بودن

در مورد افزودنی‌ها، مقدار pH آنها در بروشور مربوطه قید می شود و گاه تغییر کیفیت آنها با این پارامتر مشخص می گردد.

 

1-6-17- بتن و ملات شاهد و آزمایش

به بتن و ملات ساخته شده بدون ماده افزودنی که برای مقایسه با بتن یا ملات حاوی ماده افزودنی (بتن و ملات آزمایشی)، به منظور تعیین اثرات ایجاد شده توسط ماده افزودنی و انطباق با ویژگی‌های استاندارد ساخته می‌شود، اطلاق می‌گردد..

 

1-6-18- خواص جنبی

گرچه برخی افزودنی‌ها ممکن است اثر مناسبی روی یک ویژگی بتن داشته باشند، اما ممکن است خواص جنبی مفید یا مضری را نیز دارا باشند. لذا در انتخاب و مصرف افزودنی‌ها باید به این خواص جنبی کاملاً آگاه بود.

لزوم بکارگیری افزودنی ها در سواحل خلیج فارس

لزوم بکارگیری افزودنی ها در حاشیه خلیج فارس

عناوین مطالب مطروحه

- مقدمه

- ویژگی های بتن مطلوب در حاشیه خلیج فارس

- نیاز مبرم به تغییر کیفیت بتن آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد افزودنی در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد روان کننده و آشنایی گسترده تر با آن ها در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد دیرگیرکننده در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد پودری معدنی (پوزولان ها و روباره ها) در بتن حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد بازدارنده خوردگی در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد آب بندکننده و یا دافع آب در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد حفاظت کننده سطحی در سازه های بتنی حاشیه خلیج فارس

مقدمه

- لزوم مصرف افزودنی برای بهبود کیفیت بتن و بالا بردن مقاومت، دوام و نفوذپذیری

- نیاز به بتن با دوام و نفوذناپذیر در حاشیه خلیج فارس بویژه در مورد بتن مسلح

- وجود مشکل خوردگی میلگردهای بتن در حاشیه خلیج فارس

- عدم امکان ساخت بتن مطلوب بدون مصرف افزودنی های مختلف و ضروری

- وجود مشکلات اجرایی منجمله گرمی هوا

- عدم امکان رفع مشکلات اجرایی بدون مصرف افزودنی های لازم

- امکان افزایش عمر مفید سازه های بتنی با افزودنی ها

- گستردگی استفاده از بتن آماده و مشکلات آن

ویژگی های بتن مطلوب در حاشیه خلیج فارس

ویژگی های بتن مطلوب می تواند مربوط به موارد زیر باشد:

الف: ویژگی های ضابطه ای بتن مسلح (قسمت روی میلگرد)

- کیفیت مصالح سنگی از نظر مکانیکی و وجود مواد زیان آور بویژه یون کلرید

- ویژگی های هندسی و شکلی مصالح سنگی مانند محدودیت حداکثر اندازه اسمی 20 میلیمتر و شکستگی درشت دانه ها

- دانه بندی مصالح سنگی: بافت دانه بندی متوسط تا نسبتا ریز

- کیفیت سیمان:  مصرف سیمان هایی با C₃A بیشتر از 5 و کمتر از 8 درصد

- کیفیت آب: محدودیت مواد زیان آور بویژه یون کلرید

- نسبت های اختلاط: محدودیت حداکثر نسبت آب به سیمان (45/0 و 4/0)، محدودیت حداقل و حداکثر عیار سیمان (حداقل 350 طبق آبا و 325 تا 375 طبق آیین نامه پایایی)

- کارآیی: نیاز به روانی 75 تا 150 میلیمتر در غالب موارد بجز بتن ترمی یا برخی قطعات پیش ساخته

- نوع و نحوه ریختن و تراکم: بتن ریزی بدون جداشدگی و تراکم مناسب

- نحوه عمل آوری: عمل آوری مناسب و ترجیحا با رطوبت رسانی به مدت کافی

- دما در هنگام ریختن: حداکثر 30 یا 32 درجه

ب: ویژگی های عملکردی بتن مسلح (قسمت روی میلگرد)

- مقاومت فشاری 28 روزه بتن: حداقل رده C35 طبق آبا یا حداقل رده C30 تا C40 در آیین نامه پایایی

- جذب آب نیم ساعته بتن 28 روزه (BS 1881:Part 122): حداکثر 2 تا 3 درصد

- عمق نفوذ آب تحت فشار بتن 28 روزه (EN 12390: Part 8): حداکثر 10 تا 30 میلیمتر

- شاخص عبور جریان الکتریکی در بتن 28 روزه (ASTM C1202): حداکثر 2000 تا 3000 کولمب

- مقاومت ویژه الکتریکی 28 روزه: حداقل 50 تا 100 اهم متر

- ضریب جذب آب مویینه (روش Rilem): حداکثر 7/0 تا 9/0 میلیمتر بر جذر زمان برحسب ساعت

- جذب آب سطحی اولیه (ISAT) (BS 1881:Part 208):

حداکثر 25/0 تا 5/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 10 دقیقه اول)

حداکثر 15/0 تا 3/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 30 دقیقه)

حداکثر 1/0 تا 2/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در یک ساعت)

حداکثر 075/0 تا 15/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 2 ساعت)

- ضریب نفوذ گاز اکسیژن (روش Cembureau): حداکثر ^17-10 تا ^17-10×5 مترمربع

- ضریب انتشار یون کلرید در بتن: حداکثر 30 تا 150 میلیمتر مربع در سال

- جذب آب نهایی (ASTM C642): حداکثر 4 تا 6 درصد

نیاز مبرم به تغییر کیفیت بتن های آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس

با توجه به ویژگی های بتن مطلوب نمی توان از بتن های آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس استفاده کرد.

وضعیت فعلی و مطلوب را می توان بصورت زیر مقایسه کرد:

وضعیت فعلی بتن های آماده

- فروش بتن براساس عیار سیمان

- فروش بتن براساس مقاومت های 28 روزه استوانه ای در حد 20 و 25 مگاپاسکال (25 و 30 مکعبی)

- استفاده از سنگدانه با حداکثر اندازه اسمی 25 میلیمتر و دانه بندی متوسط تا درشت

- عدم محدویت نسبت آب به سیمان و نامشخص بودن آن

- عدم توجه به روانی مطلوب و افزودن آب در پای کار به علت کارآیی کم

- حمل در فواصل طولانی در هوای گرم بدون توجه به زمان گیرش اولیه

- عدم وجود محدودیت برای دمای بتن در هنگام ریختن

- عدم کنترل جدی میزان یون کلرید بتن

- عدم توجه به نوع سیمان مصرفی

- عدم توجه به محدودیت های عیار سیمان

- عدم بکارگیری افزودنی های فوق روان کننده، کندگیرکننده و میکروسیلیس و غیره

وضعیت مطلوب بتن های آماده

- فروش بتن براساس رده های مقاومتی 28 روزه استوانه ای 30 تا 40 مگاپاسکال (35 تا 45 مکعبی)

- رعایت حداکثر اندازه اسمی 20 میلیمتر و دانه بندی متوسط تا نسبتا ریز

- استفاده از شن نیمه شکسته یا شکسته و ترجیحا ماسه گردگوشه

- رعایت نسبت آب به سیمان 4/0 یا 45/0

- درنظر گرفتن روانی مطلوب با توجه به نوع قطعه و وسیله بتن ریزی

- رعایت محدودیت های عیار سیمان بویژه حداکثر عیار سیمان

- توجه به فاصله زمانی حمل و استفاده از کندگیرکننده بویژه در هوای گرم

- توجه به حداکثر دمای مجاز در هنگام ریختن بتن و مسلما ساخت بتن خنک در کارخانه

- کنترل مقدار یون کلرید موجود در بتن مسلح

- استفاده از سیمان های مناسب و مجاز برای بتن مسلح

- بکارگیری روان کننده یا فوق روان کننده

- استفاده از دوده سیلیسی و فوق روان کننده

نقش مواد افزودنی در بتن های حاشیه خلیج فارس

- برای دستیابی به بتن مطلوب و اجرای مناسب نیاز به افزودنی های مختلفی احساس می شود.

- برای تامین روانی با وجود کاهش نسبت آب به سیمان نیاز به روان کننده یا فوق روان کننده وجود دارد.

- امروزه مواد روان کننده یا فوق روان کننده معمولا به افزایش مقاومت و دوام بتن منجر می شود.

- برای اجرای بهتر و دیرگرفتن بتن نیاز به مواد کندگیرکننده وجود دارد.

- گاه برای کاهش نفوذ یون کلرید و رطوبت در بتن نیاز به مصرف پوزولان های طبیعی و مصنوعی مناسب یا سرباره ها وجود دارد.

- دوده سیلیسی می تواند به شدت از نفوذ یون کلرید و خوردگی میلگردها بکاهد.

- بکارگیری دوده سیلیسی نیازمند بکارگیری فوق روان کننده بیشتری می باشد.

- امروزه در برخی پروژه ها از مواد بازدارنده خورندگی در بتن استفاده می شود.

- نقش برخی مواد آب بندکننده و یا دافع آب در بتن در کاهش خوردگی میلگردها روشن نیست اما بنظر می رسد کاهش نفوذ رطوبت و یون کلرید در بتن در اکثر موارد مثبت باشد.

- برخی مواد هرچند افزودنی محسوب نمی شود اما کمک مهمی را به انجام می رسانند مانند موادی که برای پوشش روی میلگردها و یا پوشش سطحی بتن بکار می روند.

نقش مواد روان کننده در بتن های حاشیه خلیج فارس و آشنایی گسترده تر با آنها

- مواد روان کننده معمولا پیوند اجزای بتن با یکدیگر و سایر اجزا را در بتن تازه کاهش می دهند.

- مواد روان کننده به توزیع سیمان و مواد پودری ریز در بتن کمک می کنند.

- مواد روان کننده موجب روان تر شدن بتن می گردند.

- مواد روان کننده می تواند به کاهش آب بتن منجر شود بدون اینکه روانی افزایش یابد.

- مواد روان کننده می تواند به کاهش نسبت آب به سیمان بتن منجر شود بدون اینکه روانی و عیار سیمان افزایش یابد.

- مواد روان کننده می تواند به افزایش مقاومت و دوام و نفوذناپذیری بتن منجر شود حتی اگر نسبت آب به سیمان کاهش نیابد.

- مواد روان کننده می تواند موجب کاهش مصرف سیمان با حفظ روانی بتن گردد.

- مواد روان کننده می تواند به کاهش جمع شدگی و افزایش مقاومت و دوام و نفوذناپذیری بتن بدلیل کاهش مصرف سیمان با وجود ثابت بودن نسبت آب به سیمان منجر شود.

- مواد روان کننده می تواند در یک زمان به کاهش نسبت آب به سیمان، کاهش عیار سیمان و افزایش روانی منجر گردد و موجب افزایش مقاومت، دوام، نفوذناپذیری و کاهش جمع شدگی شود.

مثال هایی از طرح مخلوط بتن در حاشیه خلیج فارس

مثال1: بکارگیری بتن در یک سازه بسیار نزدیک به ساحل یا در منطقه جزر و مد و یا بالای سطح آب بدون میکروسیلیس

مثال2: بکارگیری بتن در یک سازه بسیار نزدیک به ساحل یا در منطقه جزر و مد و یا بالای سطح آب با میکروسیلیس

مثال3: بکارگیری بتن در یک سازه با فاصله متوسط از ساحل بیرون خاک و یا درون خاک در نزدیکی ساحل و یا درون آب دریا

- در این مثال ها که نسبتا واقعی هستند نشان داده می شود که چگونه نیاز به مصرف مواد افزودنی روان کننده یا فوق روان کننده وجود دارد.

- در این مثال ها سعی شده از آنچه در آیین نامه پایایی بتن ایران آمده است کاملا تبعیت شود.

آشنایی گسترده تر با روان کننده ها

روان کننده های معمولی                               Placticizers (P) or Water Reducing Agents (WRA)

- روان­کننده­های معمولی بیش از نیم قرن سابقه دارند. این مواد معمولاً به صورت لیگنوسولفونات ها در بازار ایران وجود دارد.

- روان­کننده­های معمولی باید حداقل 5­ درصد از آب بتن را با حداقل میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.

- روان­کننده­های معمولی حداکثر می توانند 12درصد از آب بتن را با حداکثر میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.

- روان­کننده­های معمولی غالبا نقش کندگیرکننده  را نیز دارا می باشند.

- روان­کننده­های معمولی ممکن است تا حدودی حبابزایی داشته باشند.

- میزان مصرف پیشنهادی روان­کننده­های لیگنوسولفوناتی بین 2/0 تا 1درصد وزنی سیمان است.

- غلظت مواد پودری روان­کننده­های معمولی باید در حدود 38 تا 42 درصد وزن مایع باشد و در این حالت چگالی آن 17/1 تا 20/1 کیلوگرم بر لیتر است.

- ماده لیگنوسولفوناتی دارای رنگ قهوه ای تیره با بوی تند زننده الکلی می باشد.

- مواد روان­کننده معمولی غالبا دارای افت اسلامپ کمی هستند و برای مدت بیشتری می توانند حفظ روانی نمایند.

- قیمت روان­کننده معمولی مایع با غلظت معمول امروزه در محدوده 550 تا 650 تومان به ازای هر کیلو می باشد.

- با افزودن برخی افزونه ها به مواد روان­کننده معمولی می توان بر حبابزایی، گیرش و حفظ روانی آن تاثیر گذارد.

روان­کننده­های قوی یا فوق­روان­کننده­ها

Super Placticizers (SP), High Range Water Reducing Agents (HRWRA)

- فوق روان­کننده­ها باید دست کم 12 درصد از آب بتن را با حداقل میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.

- روان­کننده­های قوی دارای دسته بندی های مختلفی از نظر نوع مواد متشکله هستند. سابقه برخی از این مواد بیش از روان­کننده­های معمولی و سابقه بعضی از آنها کمتر از دو دهه است.

- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده از جمله فوق روان­کننده­های قدیمی است که معمولا به نام مواد نفتالینی شناخته می شود.

- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده دارای رنگ قهوه ای تیره است و ذاتا کندگیر می باشد.

- غلظت فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده پودری در حدود 33 تا 37 درصد وزن مایع می باشد و در این حالت چگالی آن بین 16/1 تا 18/1 کیلوگرم بر لیتر است.

- میزان مصرف پیشنهادی فوق روان­کننده نفتالینی بسته به غلظت آن بین 3/0 تا 5/1 درصد وزن سیمان است.

- حداکثر کاهش آب فوق روان­کننده­ نفتالینی در حدود 22درصد به ازای حداکثر میزان مصرف پیشنهادی می باشد.

- افت روانی فوق روان­کننده نفتالینی متوسط می باشد و بهرحال باید مدنظر قرار گیرد.

- قیمت فوق روان­کننده نفتالینی با غلظت متعارف و بسته به میزان کندگیری یا حفظ روانی بین 950 تا 1150 تومان به ازای هر کیلو می باشد.

- با افزودن برخی مواد به فوق روان­کننده نفتالینی می توان بر زمان گیرش و حفظ روانی آن تاثیر گذاشت.

- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله فوق روان کننده های نسبتا قدیمی هستند که معمولا به نام ملامینی شناخته می شود.

- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده پودری دارای رنگ سفید و مایع آن بیرنگ متمایل به شکری است.

- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتا از زودگیری برخوردار است و افت اسلامپ آن زیاد می باشد.

- غلظت مواد پودری ملامینی بین 20 تا 35 درصد وزنی مایع آن می باشد و چگالی آن بین08/1 تا 12/1 می باشد.

- با افزودن مواد کندگیرکننده و برخی افزونه های دیگر می توان زمان گیرش را زیادتر و افت اسلامپ آن را کمتر نمود.

- در مواردی که فاصله زمانی ساخت با حمل بتن زیاد است بهتر است این مواد را مصرف ننمود.

- حداقل درصد کاهش آب این مواد به ازای حداقل میزان مصرف پیشنهادی نباید کمتر از 12درصد باشد.

- حداکثر درصد کاهش آب مواد ملامینی ممکن است به بیش از 25 درصد بالغ شود.

- مواد پودری ملامینی در ایران ساخته می شود و بدین دلیل قیمت واحد آن عملا در حد روان کننده های معمولی است.

- قیمت مواد ملامینی مایع ایرانی بسته به غلظت آن بین 650 تا 800 تومان به ازای هر کیلو می باشد. قیمت نوع خارجی آن در حدود 30 تا 50 درصد بالاتر است.

- میزان مصرف مواد ملامینی مایع بسته به غلظت آن بین 5/0 تا 5/3 درصد می باشد.

- پلی­کربوکسیلات­ها یا مواد پلی کربوکسیلیک اتری از جمله فوق روان کننده های جدیدتر می باشند.

- مواد پلی­کربوکسیلاتی بصورت مایع و به رنگهای طوسی یا زرد کدر به بازار عرضه می شود.

- مواد پلی­کربوکسیلاتی معمولا بصورت خنثی می باشند و می توان آنرا زودگیر یا کندگیرتر نمود.

- مواد پلی­کربوکسیلاتی معمولا از افت اسلامپ متوسطی برخوردار است که می توان مدت حفظ اسلامپ را افزایش داد.

- حداقل درصد کاهش آب این مواد به ازای حداقل میزان مصرف پیشنهادی نباید کمتر از 12 درصد باشد.

- حداکثر درصد کاهش آب این مواد به ازای حداکثر میزان مصرف پیشنهادی به حدود 35 درصد می رسد.

- میزان مصرف این مواد بین 3/0 تا 5/1 درصد پیشنهاد می شود.

- قیمت پلی کربوکسیلات ها بسته به نوع و غلظت آن بین 2500 تا 3200 تومان به ازای هرکیلو می باشد.

- چگالی پلی کربوکسیلات ها بین 05/1 تا 1/1 کیلوگرم بر لیتر می باشد.

- آکریلات ها از جمله فوق روان کننده های جدید هستند که کمتر در ایران مصرف می شود.

- آکریلات ها بصورت مایع شیری رنگ هستند.

نقش مواد دیرگیرکننده (Retarders) در بتن های حاشیه خلیج فارس

- این مواد مجازند زمان گیرش بتن را به میزان حداکثر 4ساعت به تاخیر اندازند.

- این مواد می توانند موجب حفظ اسلامپ در طول حمل و عملیات بتن ریزی شوند.

- این مواد می توانند سرعت هیدراسیون را در ابتدای کار کاهش و سرعت گرمازایی را کم کنند و به بتن ریزی های حجیم تا حدی کمک نمایند تا دمای مغز بتن آرام تر بالا رود و فرصت تبادل بیشتری بوجود آید و تنش های حرارتی کمتر گردد.

- وقتی فاصله زمانی حمل و مدت بتن ریزی یک محموله بطول می­انجامد بهتر است از مواد دیرگیرکننده استفاده کرد.

- در صورتی که در مناطق گرم و خشک، بتن ریخته شده با تاخیر در گیرش مواجه شود احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری بدلیل تبخیر افزایش می یابد.

- مواد دیرگیرکننده موجود در بازار ایران عمدتا از نوع لیگنوسولفونات ها یا گلوکونات ها و یا فسفات کلسیم می باشد که گلوکونات ها عملکرد بهتری دارند.

نقش مواد  پودری معدنی (پوزولان ها و روباره ها) در بتن حاشیه خلیج فارس

پوزولان ها

- پوزولان ها با آهک هیدراته (هیدروکسید کلسیم) ترکیب می شوند و ماده پرکننده و چسباننده بوجود می آورند که نفوذپذیری را کم کرده و pH خمیر سیمان را نیز کاهش می دهند. اغلب پوزولان ها دوام در برابر سولفات ها را بهبود می بخشند.

- پوزولان ها به صورت های طبیعی (خام یا کلسینه) و یا مصنوعی هستند.

- پوزولان های طبیعی ایران عمدتا بصورت توف ها یا خاکسترهای آتشفشانی در تولید سیمان بکار می روند و کمتر بصورت افزودنی در بتن استفاده می شود. سیمان های پرتلند پوزولانی ایران حاوی حداکثر 15 درصد از این نوع پوزولان ها می باشند.

- وجود حداکثر 15 درصد پوزولان طبیعی در سیمان آمیخته، تاثیر کمی بر کیفیت مقاومتی و دوامی بتن در دراز مدت دارد.

- مصرف پوزولان های طبیعی می تواند مصرف آب بتن را بیشتر کند که تاثیر منفی بر مقاومت و دوام را می تواند به همراه داشته باشد.

- مصرف پوزولان های طبیعی می تواند افت اسلامپ بیشتری را بوجود آورد که مثبت تلقی نمی شود.

- افزایش پوزولان طبیعی (بیش از 15 درصد) بر مقاومت های کوتاه مدت و میان مدت تاثیر منفی می گذارد اما ممکن است برای دراز مدت مطلوب باشد.

- مصرف پوزولان طبیعی بیش از 30 یا 35 درصد ممکن است مفید نباشد و آهکی برای ترکیب یافت نشود و مقاومت های دراز مدت نیز افت کند.

- مهمترین پوزولان های مصنوعی مصرفی در ایران، دوده سیلیسی و خاکستر بادی هستند.

- دوده سیلیسی در سه کارخانه در ایران تولید می شود اما خاکستر بادی مصرفی از خارج وارد می گردد و بیشترین مصرف آنها در حاشیه خلیج فارس می باشد.

- دوده سیلیسی عمدتا مربوط به غبار کارخانه های فروآلیاژ یا فروسیلیس است که ذرات بسیار ریز تقریبا کروی شکل دارد و از نوع سیلیس آمورف (غیر بلوری) است.

- درصورت پودر کردن سنگ های سیلیسی بصورت خیلی ریز و میکرونیزه، میکروسیلیس حاصل نمی شود و فروش این مواد بعنوان میکروسیلیس یک نوع کلاهبرداری رایج تلقی می شود.

- ذرات میکروسیلیس معمولا در محدوده 05/0 تا 2/0 میکرون می باشد و سطح ویژه آن بین 13 تا 30 مترمربع در هر گرم می باشد (ریزی سیمان 3/0 مترمربع در هر گرم).

- واکنش دوده سیلیسی با آهک خمیر سیمان سریع تر از سایر پوزولان های طبیعی و مصنوعی است. بنابراین دیرگیری در بتن حاوی دوده سیلیسی عملا دیده نمی شود.

- بتن حاوی دوده سیلیسی چسبنده تر، چسبناک تر  و آب انداختن و جداشدگی کمتر می گردد.

- امکان ترک خوردگی ناشی از تبخیر در بتن میکروسیلیس دار بیشتر می شود و نیاز به حفاظت رطوبتی بیشتری دارد.

- مقاومت های کوتاه مدت و میان مدت بتن میکروسیلیس دار بیشتر می شود اما تاثیر آن در دراز مدت روشن نیست.

- نفوذپذیری بتن میکروسیلیس دار کمتر می شود و مقاومت الکتریکی ویژه بتن بیشتر می گردد و یون کلرید کمتر نفوذ می کند.

- دوام بتن میکروسیلیس دار در برابر برخی سولفات ها محل تامل و اختلاف است.

- وجود میکروسیلیس، مصرف آب بتن را بشدت بالا می برد.

- امکان بکارگیری میکروسیلیس بدون فوق روان کننده امکان پذیر نیست.

- مصرف میکروسیلیس پودری در اختلاط بتن در بسیاری از موارد نتیجه مثبتی را ببار نمی آورد.

- بهتر است دوغاب یا ژل میکروسیلیس را در ساخت بتن بکار برد.

- بکارگیری 6 تا 8 درصد دوده سیلیسی (جایگزین سیمان) در بتن توصیه می شود.

- مصرف کمتر از 5 درصد دوده سیلیسی نتیجه مثبتی ببار نمی آورد و مصرف بیش از 10درصد از نظر فنی و اقتصادی توصیه نمی گردد.

- میکروسیلیس برای جلوگیری یا کنترل انبساط ناشی از واکنش قلیایی با سنگدانه های واکنش زا مفید است.

- میکروسیلیسی که بخوبی در بتن پخش نشده و بصورت کلوخه در آید می تواند در اثر واکنش با قلیایی­ها انبساط مخرب بوجود آورد.

- میکروسیلیس کار پمپاژ را مشکل می کند و موجب سایش وسائل و تجهیزات می گردد.

- برخی معتقدند که غبار میکروسیلیس در کارگاه می تواند بر سلامتی افراد تاثیر منفی گذارد.

- قیمت هر کیلو میکروسیلیس در ایران حدود 300 تومان می باشد (بدون هزینه بسته بندی و حمل)

- خاکستر بادی، خاکستر سیلیسی آمورف کوره ذغال سنگ است که کروی شکل بنظر می رسد و از دهانه دودکش کوره خارج می شود.

- اندازه ذرات خاکستر بادی بین 10 تا 40 میکرون است که انواع ریزتر نیز دارد.

- سطح ویژه خاکستر بادی معمولی بین 4/0 تا 7/0 مترمربع در هر گرم است که در انواع ریز ممکنست به شدت افزایش یابد.

- در سایر کشورهایی که نیروگاه زغال سنگی دارند، خاکستر بادی قابل توجهی حاصل می گردد و در ساخت سیمان آمیخته و یا بصورت افزودنی بکار می رود.

- مصرف خاکستر بادی موجب دیرگیری بتن، کاهش مقاومت اولیه، کاهش سرعت گرمازایی، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام در محیط های سولفاتی و حاوی کلرید می گردد و انبساط مخرب مربوط به واکنش سنگدانه و قلیایی ها را کنترل می کند و مقاومت دراز مدت را بالا می برد.

- مصرف 15 تا 25 درصد خاکستر بادی جایگزین سیمان در بتن در حاشیه خلیج فارس توصیه می شود اما مصرف بیشتر از 30 درصد نمی تواند کمکی به بالا بردن هرچه بیشتر کیفیت بتن نماید.

- مصرف خاکستر بادی ممکن است به کاهش آب مصرفی بتن نیز منجر گردد.

- پمپ کردن بتن حاوی خاکستر بادی بخوبی انجام می شود و سایش وسائل و تجهیزات مشاهده نشده است.

- قیمت هر کیلو خاکستر بادی معمولی در مبدا 30 تا 60 تومان و در حاشیه خلیج فارس 80 تا 120 تومان می باشد. خاکستر بادی خیلی ریز کیلویی 100 تا 120 تومان در مبدا و در جنوب ایران 200 تا 250 تومان تمام می شود.

روباره ها (سرباره ها)

- سرباره های اغلب کوره های ذوب فلزات می تواند به عنوان ماده سیمانی جایگزین سیمان بکار رود. معمول ترین سرباره مصرفی، سرباره کوره بلند ذوب آهن است که در ایران نیز تولید می شود.

- در ایران از سرباره برای ساخت سیمان آمیخته سرباره ای استفاده می شود و کمتر به عنوان افزودنی بکار می رود.

- روباره ها به عنوان ماده سیمانی در محیط قلیایی (آهک دار) مانند سیمان با آب ترکیب می شود و ماده پرکننده و چسباننده ایجاد می کند ولی آهک را مصرف نمی کند.

- روباره ها بر خلاف پوزولان ها، PH و قلیائیت محیط را پایین نمی آورد. به هر حال سرباره باید آمورف باشد و زود سرد شود.

- بهتر است مصرف روباره ها به عنوان افزودنی جایگزین سیمان بیش تر از 25 درصد وزن مواد چسبناننده باشد و می تواند بیش از 50 درصد نیز بکار رود.

- ایجاد کندگیری در بتن، کاهش جزیی مقاومت های اولیه و بهبود مقاومت های دراز مدت، کاهش گرمازایی و سرعت گرمازایی، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام در محیط های سولفاتی و کلریدی و کاهش انبساط مخرب مربوط به واکنش سنگدانه و قلیایی از جمله خواص سرباره در بتن است.

- سرباره با ریزی 4/0 تا 7/0 مترمربع در هر گرم بکار می رود و اندازه ذرات آن تا حدودی ریز تر از سیمان است.

- در محیط خلیج فارس وجود سرباره ها در بتن مفید بوده است و خوردگی میلگردها را کم کرده است.

- مصرف آب در بتن حاوی سرباره چندان دستخوش تغییر نمی گردد.

- بکارگیری سرباره ها به همراه پوزولان ها نیز تاثیر مثبتی را در این مناطق نشان داده است.

نقش مواد بازدارنده خوردگی میلگردها در بتن های حاشیه خلیج فارس

Corrosion Inhibitators, Anti-Corrosion Agents

- در طول 30 سال اخیر سعی شده است از مواد افزودنی در بتن به عنوان بازدارنده خوردگی میلگردها استفاده شود.

- مواد بازدارنده خوردگی به صورت های مختلف عمل می کند. انواع مهم آن بر دو قسم است. نوع آندی و همچنین نوع آندی – کاتدی.

- مواد آندی عمدتاً به صورت نیتریت کلسیم است که در بسیاری از نقاط دنیا بکار گرفته شده است و نشان داده اند که تاثیر مثبتی را در جلوگیری از خوردگی داشته اند.

- تحقیقاتی که در محیط خلیج فارس انجام شده، نشان داده است نیتریت کلسیم تاثیر چندان مثبتی را نداشته است.

- محلول نیتریت کلسیم با چگالی 24/1 کیلوگرم در لیتر به میزان 10 – 15 کیلوگرم در مترمکعب بتن بکار می رود ( 3 تا 5/3 درصد وزن سیمان).

- نیتریت کلسیم خاصیت زودگیری دارد و افت اسلامپ را به شدت زیاد می کند و باید به این نکته توجه داشت.

- ممکن است مصرف نیتریت کلسیم به همراه مواد پودری معدنی از خواص مثبت آن بکاهد.

- مواد بازدارنده آندی – کاتدی در حدود 15 سال سابقه مصرف دارد و جدید تلقی می شود.

- مواد بازدارنده آندی – کاتدی موجود در ایران بر پایه مشتقات آمین (استرآمین ها) می باشد.

- هنوز از تاثیر دراز مدت این مواد اطلاع کافی در دست نیست و تحقیقات خاصی در ایران در این باره انجام نشده است.

- برخی مواد بازدارنده خوردگی ممکن است نفوذپذیری را کاهش دهند اما سازوکار عملکرد آن ها بر پایه کاهش نفوذپذیری استوار نیست و الکتروشیمیایی است.

نقش حفاظت سطحی بتن در حاشیه خلیج فارس

- کیفیت سطحی بتن در مسائل دوام به ویژه در مورد نفوذ یون کلرید و رطوبت و اکسیژن و در نتیجه خوردگی اهمیت زیادی دارد.

- انواع حفاظت سطحی از دیدگاه های مختلف وجود دارد. از یک دیدگاه می توان آن را به چهار نوع تقسیم کرد.

·         اندودهای سطحی Renderings

·         پوشش ها و درزگیرها Coating and Sealers

·         پرکننده های منافذ Pore Blockers

·         نفوذگرها Penetrants

- انتخاب نوع حفاظت و پوشش سطح بتن به عوامل متعددی بستگی دارد که در زیر می آید.

·         پایداری در برابر نفوذ آب، دی اکسید کربن، یون کلرید، بخار آب و پرتو ماوراء بنفش

·         پایداری در برابر عوامل شیمیایی، سایش و اتصال به بتن

·         سهولت اجرا، ظاهر مناسب و قابلیت پل زدن روی ترک ها

- در موفقیت هر نوع حفاظت و پوشش عوامل زیر دخیل هستند.

·         انتخاب صحیح نوع حفاظت با توجه شرایط محیطی حاکم و دوام مورد نظر

·         شرایط بتن پایه (سن، رطوبت، دما و کیفیت سطح و کیفیت بتن)

·         دقت در اجرا و شرایط لازم در اعمال هر نوع پوشش

·         دما و رطوبت و شرایط هوا در هنگام اعمال پوشش

- اندودهای سطحی به صورت یک لایه نسبتاً ضخیم ملات سیمانی اعمال می شود و روی سطح بتن پایه معمولاً به کمک ماله مناسب کشیده می شود.ملات سیمانی ممکن است فاقد مواد پلیمری باشد اما در اکثر موارد با یک ماده پلیمری (لاتکس) اصلاح می گردد.

- وجود مواد پلیمری در اندودهای سیمانی برای اتصال بهتر به بتن پایه و هم چنین کاهش نفوذپذیری آن می باشد.

- سطح زیرین برای اندودکاری باید تمیز و زبر و اشباع گردد و سپس اندود اصلی اجرا شود. به هر حال این نوع حفاظت، افزایش ضخامت پوشش بتنی هم به حساب می آید.اتصال و پیوستگی اندود با سطح زیرین با آزمایش Pull-off قابل کنترل است و مقدار مجاز آن را مشخصات فنی مشخص می کند.

- پوشش ها و درزگیرها شامل موادی برای پر کردن حفرات سطحی و نفوذ در آن ها و آماده سازی سطح کار می باشد و سپس پوشش نازک سطحی اعمال می گردد.

- سطح کار باید تمیز و عاری از چربی باشد. در اکثر موارد بتن پایه به صورت خشک بوده یا رطوبت آن از حد معینی کمتر باشد.

- شرایط محیطی مناسب یعنی رطوبت کمتر از 90 درصد و دمای 10 تا 30 درجه سانتی گراد است.

- لایه پوشش اصلی دو یا چند دست اعمال می شود و ممکن است نفوذ کمی هم داشته باشد.

- ضخامت پوشش نهایی معمولاً بین 100 تا 300 میکرون است.

- پوشش اصلی همانند یک رنگ عمل می کند و جلوی نفوذ را می گیرد (Barriers). اکثر اوقات این مواد عمدتاً از چسب ها تهیه می شود.

- انواع معروف پوشش های سطحی عبارتند از

·         اپوکسی ها (محلول در آب یا غیر محلول در آب)

·         پلی استرها

·         اکریلیک ها

·         پلی اورتان ها

·         بوتادین ها

·         قیر و قطران

- اپوکسی ها به صورت تک جزئی و دو جزئی هستند. چسبندگی خوبی با بتن دارند. مقاومت سایشی خوبی دارند و نفوذ را مهار می کنند. اختلاف ضریب انبساط با بتن و پایایی کم در برابر نور ماوراء بنفش خورشید از جمله مشکلات آن ها است. سطح زیر کار نیز باید به خوبی تمیز و خشک شده باشد و گرد و خاک نداشته باشد.

- مواد اکریلیکی به صورت لاتکس به همراه رنگدانه ها بکار می روند و در مقابل نفوذ مواد پایداری خوبی را دارند (به ویژه دی اکسید کربن).

- پلی استرها غالباً پیوستگی خوبی دارند و در برابر اسیدها پایداری بیشتری از خود نشان می دهند.

- پلی اورتان ها معمولاً به صورت دو جزئی هستند. در برابر اسیدها و سایش بهتر از اپوکسی ها می باشند اما در برابر محیط قلیایی ضعیف تر از اپوکسی ها هستند. بنابر این باید بین این پوشش و بتن یک پوشش مقاومت در برابر قلیایی ها اعمال گردد. پایایی آن ها در برابر نور ماوراء بنفش کم است و به خوبی به سطح بتن نمی چسبد و به واسطه نیاز دارد.   

- قیرهای نفتی و قطران زغال سنگ از پست ترین پوشش ها هستند. در برابر نور ماوراء بنفش و تابش آفتاب پایایی ندارند و ترک می خورند و اجازه نشت می دهند. قطران در برابر نفوذ آب بهتر از قیر عمل  می کند. این مواد ظاهر نامناسبی دارند و در زیر سطح زمین استفاده می شود.

- پرکننده های منافذ، موادی است که بر سطح بتن اعمال می شود و به داخل منافذ و حفرات ریز بتن و خمیر سیمان نفوذ می کند و آن را پر می نماید و یا در این مرحله با اجزاء خمیر سیمان (مانند آهک) واکنش می دهد و ماده غیر محلول و چسبنده و پرکننده تولید می کند. این مواد در یک یا دو دست اعمال می شود و لازم نیست سطح بتن خشک شود و شاید مرطوب بودن آن ارجح باشد. موادی همچون سیلیکات سدیم یا سیلیکو فلوریت به صورت یک شیره محلول در آب گرم به سطح پاشیده یا مالیده      می شود. به هر حال سطح باید تمیز و عاری از چربی و گرد و خاک باشد.

- نفوذگرها موادی هستند که به صورت مایع با لزجت کم به سطح بتن پاشیده یا مالیده می شوند و به درون منافذ و حفرات ریز نفوذ می نمایند اما آن را پر نمی کنند بلکه با تعویض جهت کشش سطحی حفرات موئینه، رطوبت را از درون به بیرون رانده و رطوبت و گازهای زیان آور نمی تواند به درون راه یابد (مانند شیر یک طرفه). این مواد را مواد قابل تنفس (Breathable) می نامند. از معروف ترین این مواد سیلان ها و سیلوکسان ها هستند.

- نفوذگرهای قابل تنفس را پس از یک ماه و سپری شدن دوران عمل آوری روی سطح بتن اعمال        می کنند.

- نفوذگرها برای مقابله مداوم در برابر آب چندان مناسب نیستند بنابر این بهتر است آن ها را بر روی سطوحی اعمال کرد که مرتباً در برابر آب قرار نداشته باشند اما اگر گهگاه رویارو با بارندگی یا پاشش آب یا نم باشد، مشکلی ندارد.

- مواد سیلان و سیلوکسان معمولاً به صورت آستر و با رویه اکریلیک یا رویه پلی اورتان عملکرد بسیار مناسبی را در برابر نفوذ یون کلرید نشان داده است.

- در صورتی که بتن پایه دارای نسبت آب به سیمان زیاد باشد، تجربیات نشان داده است که پوشش ها و نفوذگرها و سایر حفاظت ها تأثیر کمتری را از خود به جا می گذارند.

بتن پیش آکنده ( بتن های خاص )

- تعریف

اگر پس از ر یختن مصالح سنگی درشت دانه در قالب ملات ماسه سیمان را بدان تزریق کنیم تا بتن حاصل شود، بتن پیش آکنده را خواهیم داشت که به آن اختصاراً  بتن PA  نیز می گویند. به این بتن,Injected Aggregate con , Prepacked  Con. , Arbeton ,Colcrete , Natur  Beton , Prepakt Con. ,Grouted Aggregate con نیز می گویند.             

 

2- تاریخچه                                                      

ظاهراً این کار ابتدا در سال 1937 برای تعمیر یک تونل در کالیفرنیا انجام شد. سال ها این بتن فقط در صحنه تعمیر پل و تونل خودنمایی می کرد اما پس از آزمایش های مختلف USBR آن را در بازسازی  سر ریز سد Hoover بکار برد  وسپس در سال 1946 در تعمیرهای بالا دست سدی در کلرادو  این شیوه بکار رفت و سریعا طی10 روز تزریق ملات انجام شد در حالی که دریاچه سد از آب پر بود. مهندسین ارتش آمریکا در سال 1951 نیز آن را بکار گرفتند و درسال 1954 و 1955 تقریبا بیش از 380000 متر مکعب از این بتن در ساخت 34 پایه پل بکار رفت. از 1950 در ژاپن و سپس در استرالیا و کشورهای دیگر این شیوه بتن ریزی و تعمیر به وفور بکار رفته است.

 

3-کاربردهای بتن پیش آکنده

موارد مصرف بتن پیش آکنده در زیر از نظرتان میگذرد.               

            الف : ساخت و اجرای سازه ها وقطعات حاوی بتن سنگین مانند سپری ها پرتو های رادیواکتیو، دیوارهای حائل و سدهای وزنی، دیواره های بندری، موج شکن ها، قطعات سنگین برای تثبیت ساحل ها و شیروانی ها

                ب : بتن ریزی در زیر آب های ساکن و جاری با عمق کمتر از 30 متر

                ج : بتن ریزی شمع ها و سپر ها به صورت در جا در مناطق خشک و آبدار

                د : بتن ریزی حجیم و سدها و پایه های پل ها و شالوده های حجیم

                ه : بتن ریزی منابع آب و مخازن نگهدارنده مایعات

            و : بتن های تعمیری با ضخامت بیش از 10 سانتی متر

                ز : بتن ریزی در هوای سرد و گرم

                ح: بتن های با نمای خاص و آرشیتکتی

 

4- مزایا و علل کاربرد بتن پیش آکنده

در زیر به برخی خصوصیات مثبت و مزایای بتن پیش آکنده که می توان آن ها را علت کاربرد آن نیز قلمداد نمود، اشاره می شود.

                الف : عدم جدایی اجزاء تشکیل دهنده بتن و همگنی بسیار خوب آن به ویژه در بتن های سنگین با داشتن    سنگدانه های سنگین وزن با چگالی 5/3 تا 8/7

                ب : جمع شدگی خمیری کم و هم چنین جمع شدگی کم ناشی از خشک شدگی که معمولاً در این بتن ها نصف تا ثلث بتن های معمولی مشابه می باشد. پتانسیل ترک خوردگی نیز بدین علت کاهش می یابد و این امر برای منابع آب و تعمیر و غیره بسیار مهم است

                ج : امکان مصرف سیمان کمتر که به نوبه خود گرمازایی و سرعت گرمازایی کمتر را در بتن های حجیم باعث    می گردد و تضاد ایجاد مقاومت و دوام با سیمان کم را با کارآیی بتن مرتفع می سازد

                د : آب بندی و دوام بهتر این بتن ها در محیط های خورنده به دلیل همگنی و ترک کمتر و نسبت آب به سیمان کم

                ه : امکان خنک سازی و گرم سازی ساده تر مصالح سنگی و ملات تزریقی در هوای گرم و سرد و بتن ریزی حجیم

                و : امکان ایجاد نماهای خاص و بکار گیری مصالح سفید و رنگی در مجاورت سطح

            ز : امکان استفاده از دانه بندی گسسته در این بتن

                ح : عدم نیاز به تراکم (مگر در موارد لزوم) که خود یک امتیاز بزرگ برای بتن ریزی است

                ط : امکان ریختن بتن در زیر آب اعم از ساکن و جاری به ویژه در آب های کم عمق و کمک در تثبیت و فروبردن قالب ها در آب

                ی : امکان دستیابی به مقاومت های نسبتاً زیاد با بکارگیری نسبت آب به سیمان کمتر و مصرف روان کننده و میکروسیلیس در ملات تزریقی. مقاومت 40 ، 60 و90 مگاپاسکال برای سنین 28 و90 روزه و یک ساله بدون روان ساز و میکروسیلیس گزارش شده است که با توجه به عیار سیمان آن ها جالب توجه می باشد.

                ک : کم کردن هزینه های تجهیز کارگاه به ویژه در بتن ریزی های حجیم و سدها

            ل : داشتن مدول ارتجاعی بیشتر، ضریب پواسون کمتر و خزش کمتر از بتن های معمولی مشابه

                م : امکان مصرف افزودنی های حبابزا، روان ساز، پوزولان ها، پلیمرها، حباب زداها، ضدقارچ،  زود گیر کننده ها، کند گیر کننده ها، انبساط زاها و اتصال زاها و مواد آب بندکننده در ملات مصرفی

 

5- روش مختصر اجراء

برای آشنایی بیشتر با این شیوه بتن ریزی در زیر مراحل کار فهرست وار از نظر می گذرد.

                الف : قالب بندی و درز بندی و تثبیت آن

                ب : کارگذاری لوله های تزریق ملات و سایر لوله های مورد نیاز

                ج : ریختن سنگدانه های درشت شکسته و نسبتاً یکدست در قالب

                د : ساخت ملات مناسب جهت تزریق در شن ها

                ه : تزریق ملات ریز دانه و شل ماسه سیمان در فضای خالی درشت دانه ها

                و : لرزاندن قالب ها (در صورت نیاز) و تشکیل بتن مورد نظر

                ز : بالا کشیدن تدریجی لوله های تزریق ضمن ادامه دادن عمل تزریق و پر کردن قالب از بتن

                ح : نگهداری از بتن و باز کردن قالب ها

                ط : ایجاد نمای خاص به صورت شسته و موزائیکی

 

 

6-  ویژگی های مصالح سنگی

6-1- ویژگی های سنگدانه های درشت

این سنگدانه ها باید از ویژگی های زیر برخوردار باشند.

                الف : شن ها باید از نوع شکسته کوهی یا نیمه شکسته رودخانه ای باشند تا پوکی لازم تأمین گردد. پوکی شن انباشته در قالب باید در حدود 35/0 تا 5/0 باشد. پوکی های تا 25/0 نیز در موارد خاص بکار رفته است. علاوه بر شکستگی درشت دانه ها باید برای تأمین پوکی و سهولت تزریق ملات نکات زیر نیز رعایت شود. شن گرد گوشه دارای پوکی کمتر و وزن مخصوص توده ای بیشتر می باشد.

                ب : حتی الامکان باید از شن تقریباً یکدست (تک اندازه) استفاده نمود. دانه بندی بر روی پوکی و تأثیر می گذارد. دانه بندی های یکنواخت پوکی را بیشتر می کند.

            ج : حد اکثر اندازه شن بسته به ابعاد قطعه و نوع کار بین 25 تا150 میلی متر تغییر می کند. با افزایش حد اکثر اندازه پوکی شن بیشتر می شود. در قطعات ضخیم تر از حد اکثر اندازه بیشتر و در قطعات نازک و تعمیری از حد اکثر اندازه های کوچکتر استفاده می شود. حد اکثر اندازه شن معمولاً کمتر از یک چهارم فاصله قالب ها می باشد.

                د : حد اقل اندازه دانه ها بین 13 تا 40 میلی متر با توجه به حداکثر اندازه دانه ها انتخاب می شود. وجود شن ریز   به مقدار زیاد باعث کاهش پوکی و صعوبت تزریق ملات می گردد. مثلاً برای حد اکثر اندازه 150 میلی متر ذرات کوچکتر از 40 میلی متر نباید بیش از 5 درصد باشد و برای حد اکثر اندازه 75 میلی متر نباید بیش از 10 درصد ذرات کوچکتر از 20   میلی متر و 2 درصد آن کوچکتر از 13 میلی متر باشد. در حالی که برای حد اکثر اندازه 40 میلی متر نباید بیش از 10 درصد ذرات کوچکتر از 13 میلی متر و بیش از 2 درصد آن ها کوچکتر از 10 میلی متر باشند.

                ه : شن ها باید تمیز و عاری از گل ولای بوده و مسلماً باید از مقاومت و دوام کافی طبق استانداردهای معتبر برای سنگ دانه های درشت برخوردار باشند.

                و : وزن مخصوص توده ای  خشک شن مصرفی با توجه به پوکی 35 درصد تا 50 درصد (نسبت تخلخل 5/0 تا1) و در نظر گرفتن چگالی متوسط ظاهری ذرات برابر 55/2 برای بتن هایی با وزن مخصوص معمولی در حدود 25/1 تا  60/1 تن بر متر مکعب می باشد. هر چه شن درشت تر، شکسته تر، یکدست تر و دارای چگالی ذرات کمتر باشد وزن مخصوص توده ای کمتری را خوهد داشت و به عدد 25/1 نزدیکتر خواهد شد.

                ز : در بتن های سنگین چگالی ظاهری ذرات شن بین5/3 تا 8/7 می باشدکه مسلماً وزن مخصوص  توده ای آن ها  به مراتب بیشتر از شن های معمول خواهد شد. باریت، لیمونیت، هماتیت، ماگنتیت و حتی قطعات چدنی و فولادی از این  جمله اند.

6-2- ویژگی های مصالح سنگی ریز دانه

این ویژگی ها به طور کلی مانند ماسه های سایر بتن ها است اما از نظر دانه بندی تفاوت هایی را دارد.

الف: از نظر تمیزی، دوام و سایر موارد (به جز  دانه بندی) این ماسه مطابق ویژگی های آیین نامه های معتبر می باشد.

ب: اگر حداکثر اندازه شن کوچک شود ماسه هایی با مدول ریزی کمتر و حداکثر اندازه کوچکتر بکار می رود.    به هر حال ملات ساخته شده با این ماسه باید بتواند به راحتی در لا به لای فضای خالی  شن ها حرکت نماید و آن ها را        پر کند. برای شن 150 میلی متری با حداقل اندازه 40 میلی متر، حداکثر اندازه ماسه 5 میلی متر و مدول ریزی آن 1/2 تا 6/2 می باشد. برای شن با حداکثر اندازه 75 میلی متر و حداقل اندازه 20 میلی متر، حداکثر اندازه ماسه 3 میلی متر و مدول ریزی آن 8/1 تا 3/2 می باشد. هم چنین برای حداکثر اندازه 50 میلی متر و حداقل اندازه 15 میلی متر، حداکثر اندازه ماسه 2 میلی متر و مدول ریزی آن 5/1 تا 2 می باشد. برای شن با حداکثر اندازه 38 میلی متر و حداقل اندازه 12 میلی متر، حداکثر اندازه ماسه5/1 میلی متر و مدول ریزی آن 3/1 تا 7/1 می باشد. اگر حداکثر اندازه شن به 25 میلی متر برسد حداکثر اندازه ماسه به 1 میلی متر محدود می شود.

                ج : مصرف ماسه کاملاً گرد گوشه در همه موارد ارجحیت دارد و باید حتی الامکان از مصرف ماسه شکسته یا   نیمه شکسته پرهیز نمود تا روانی ملات با آب کمتر تأمین شود و هم چنین با فشار تزریق کمتر نتیجه بهتری را داشته باشیم و نمای خوبی بدست آید.

                د : ماسه باید سخت، تو پر، با دوام و عاری از گل و لای (به ویژه در سطح) باشد.

                ه : در بتن های سنگین ممکن است از ماسه با چگالی زیاد استفاده شود که به دلیل عیار بالای سیمان و پوزولان امکان جدایی مواد در ملات کم است. بتن های حاصله در این حالت دارای وزن مخصوص 5/3 تا بیش از5/5 تن بر متر مکعب خواهند بود.

 

7- خصوصیات مواد چسباننده

مواد چسباننده شامل انواع سیمان های پرتلند یا آمیخته می باشد که می توان به همراه سیمان مقداری پوزولان بکار برد.

7-1- ویژگی های سیمان

سیمان پرتلند با انواع پنجگانه می تواند بکار رود. در صورت عدم تأمین سیمان پرتلند نوع 3 و 4  می توانیم از افزودنی ها برای زود گیر یا دیر گیر کردن استفاده نماییم.

                سیمان های مخلوط یا آمیخته نیز کاربرد وسیعی را برای این بتن ها دارند. سیمان های پرتلند پوزولانی و روباره ای، سیمان های پرتلند اصلاح شده با پوزولان و روباره اکثراً بکار می روند و باید مطابق استانداردهای معتبر تولید گردند تا نتیجه مناسبی عاید شود.

7-2- ویژگی های پوزولان ها

پوزولان های طبیعی و مصنوعی، فعال و نیمه فعال می توانند در این بتن ها به عنوان یک افزودنی یا جایگزین و یاری کننده سیمان بکار روند. پوزولان های طبیعی شامل خاکستر ها و توف های آتشفشانی، شیل ها و رس های خاص و دیاتومه ها می باشند. پوزولان های مصنوعی شامل شیل ها و رس های تکلیس شده، دیاتومه های تکلیس شده، روباره های آهن گدازی، خاکستر صنعتی، میکرو سیلیس و خاکستر پوسته غلات و چوب (به ویژه خاکستر پوسته برنج) است.

                پوزولان مناسب علاوه بر داشتن فعالیت پوزولانی (ترکیب با آهک در محیط آب دار و تشکیل ژل چسباننده) بایستی ملات را روان و خمیری سازد و مصرف آب را کم کند یا اقلاً آن را در ملات چندان بالا نبرد و گرنه نیاز به          روان کننده ها ممکن است الزامی شود.

                به هر حال ویژگی های پوزولان ها باید مطابق با استاندارد های معتبر جهانی باشد.

 

8- افزودنی ها

افزودنی های مصرفی در این بتن ها باید مطابق استانداردهای معتبر باشد و حتماً مورد آزمایش قرار گیرد. روان کننده های معمولی و ممتاز، کند گیر کننده، زود گیر کننده، حباب زا، پوزولان ها، آب بندکننده ها، اتصال زاها، انبساط زاها، مواد پلیمری، مواد رزینی، ضد قارچ و کپک، حباب زدا و غیره معمولاً می توانند بسته به مورد مصرف در ملات تزریقی بکار روند. البته می توان در ملات تزریقی از   الیاف ها  (به ویژه پلیمری) استفاده نمود.

                                                                                

طرح (( همیار زمستانه )) کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران

طرح ((  همیار زمستانه )) کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران

با توجه به نزدیک و آغاز شدن فصول سرد سال و به تبع آن کاهش دمای محیط و مشکلات ناشی از آن در بخش بتن ریزی در هوای سرد ، کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران اقدام به ارائه خدمات مشاوره ای و کارگاهی طرح اختلاط های رایگان بتن ویژه بتن ریزی در هوای سرد با عنوان طرح همیار زمستانه نموده است.

با توجه به اینکه همواره از دغدغه های صنعت گران بتن از جمله کارخانه های بتن آماده ، کارگاه های ساختمانی و صنعتی  در فصول سرد سال ، زمان گیرش و کسب مقاومت بتن با هدف تسریع در روند اجرایی پروژه ها می باشد ، براساس این طرح کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران آمادگی دارد هدف ارائه طرح اختلاط بتن های  کسب مقاومت سریع با درخواست پروژه های عمرانی ، ساختمانی و کارگاه های بتن آماده  در تهران و سایر نقاط کشور نسبت به اعزام کارشناسی فنی  متخصص اقدام و نسبت به کسب طرح اختلاط کارگاهی بتن مربوطه منطبق با مصالح مصرفی اقدام نمود. لازم به ذکر است شرایط بهره گیری از این خدمات به ظرح ذیل می باشد.

1.     در گام نخست علاقمندان می بایست اقدام به ارسال درخواست کتبی خود مبنی بر استفاده از طرح همیار زمستانه نمایند.

2.     بهره گیری از این طرح کاملا رایگان می باشد.

3.     هزینه ایاب و ذهاب کارشناس در تهران و شهرستان بر عهده درخواست دهنده می باشد.

4.     این طرح ویژه پروزه های عمرانی با حجم بتن بیش از 500 مترمکعب و یا کارخانه های بتن اماده می باشد.

5.     برای کسب اطلاعات تکمیلی در این زمینه با بخش فنی و پشتیبانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

بتن ریزی در هوای سرد و یخبندان

بتن ریزی در هوای سرد و یخبندان

 

چنانچه هوا سرد و دمای بتن کم شود ، سرعت واکنش سیمان با آب کند می گردد و زمان گیرش طولانی می شود و در نتیجه مقاومت چندانی در ساعا ت و روزها ی اولیه حاصل نمی گردد. زمان قالب برداری طولانی خواهد شد و ممکن است در طول این مدت به واسطه لرزش و ضربه آسیبی به بتن وارد گردد. چنانچه در هنگام گیرش و یا پس از آن ، رمانی که مقاومت بتن چندان زیاد نیست یخبندان در بتن حاصل شود ، بتن به واسطه انبساط ناشی از یخ زدن آب در حفرات ، در اثر تنشهای کششی حاصله ، ترک می خورد و از بین می رود در این دستور العمل سعی می شود تا از بروز این خسارت ها جلوگیری بعمل آید. 

 

شرایط حصول هوای سرد (تعریف )

طبق تعریف جدید آیین نامه بتن ایران ، هوای سرد درحالی حاصل می گردد که در سه روز متوالی  شرایط زیر برقرار باشد:

الف : دمای متوسط هوا در شبانه رو زکنتر از 5+ باشد ( دمای متوسط روزانه ، میانگین حداکثر و حداقل دمای هوا در شبانه روز است و مای هوا با دماسنج حداقل و حداکثر که در حعبه چوبی استاندارد قرار دارد اندازه گیری می شود )

ب : دمای هوا برای بیش از نصف شبانه روز از C ⁰ 10 بیشتر نباشد.

در تعریف قبلی آبا هوای سرد و قتی حاصل می گشت که دمای هوا در هنگام  بتن ریزی کمتر از C ⁰ 2 بوده و یا زمین کارگاه در هنگام بتن ریزی یخ زده باشد. بهتر است حتی الامکان از تعریف قدیمی نیز استفاده شود و لازم است بدون رعایت تدابیر خاص در این شرایط از بتن ریزی خودداری گردد تاخساراتی به بتن وارد نیاید.

 

تدابیر خاص الزامی در هوای سرد

قالب و میلگردها نباید یخ زده باشد و از ریختن بتن بر روی زمین یخ زده باید خودداری شود.

 

 

تدابیر احتیاطی هوای سرد

با رعایت تدابیر الزامی برای اطمینان از عدم بروز مشکل بهتر است تدابیر احتیاطی زیر مد نظر
 قرار گیرد :

الف : حداقل دمای بتن در هنگام ریختن و عمل آوریC ⁰ 10 + باشى ( بویژه برای قطعات تا حداقل بعد کمتر از 90 سانتی متر )

ب : عمل آوری تا رسیدن به 70 درصد مقاومت مشخصه بتن ادامه یابد.

ج : دمای ساخت ، بالاتر از دمای بتن ریزی باشد. این مقدار طبق دستورالعمل باید محاسبه شود.

د : اسلامپ بتن تا حد امکان ، کمتر اختیار شود ، هر چند آئین نامه بتن ایران آن را به
50 میلی متر محدود کرده است اما با توجه به شرایط اجرایی هر پروژه ممکن است مقادیر بالاتر نیز در صورت توجه به تدابیر الزامی و احتیاطی ، مشکلی را بوجود نیاورد.

هـ : بهتر است نسبت آب به سیمان از 5/0 تجاوز نکند. بهرحال علی رغم ذکر این محدودیت در آئین نامه بتن ایران ، نمی توان آن را اجباری تلقی کرد.

و : دمای بتن در هنگام ریختن نباید بیش از C ⁰ 10 بالاتر از حداقل توصیه شده باشد.

ز : دمای بتن در هنگام ساخت ( اختلاط ) نباید بیش از C ⁰ 10 بالاتر از حداقل دمای محاسباتی ساخت بتن باشد.

ح : حمل و ریختن بتن باید حتی الامکان در اسرع وقت انجام شود و در طول حمل از افت شدید دما جلوگیری گردد.

ط : نباید پس از خاتمه عمل آوری اجازه داد تا بتن سریعا" سرد شود و شوک حرارتی به آن وارد گردد.

ی : نباید برای شروع عمل آوری ، دمای بتن سریع بالا رود و شوک حرارتی به آن وارد گردد

ک : استفاده از سیمانهایی که با سرعت واکنش بیشتر توصیه می شود و مصرف سیمانهای آمیخته مطلوب نیست.

ل : مصرف مواد افزودنی زود گیر کننده ( ضد یخ ) اختیاری بوده و در شرایطی که بخواهیم طول مدت عمل آوری را کم نموده و احتمال خسارت را بشدت پائین آوریم ، می توانیم از این مواد استفاده نماییم به شرطی که این مواد استاندارد بوده و برای دوام بتن و میلگرد ضرری نداشته باشد.

م : مصرف مواد افزودنی حباب زا معمولا" در این بتن ها توصیه می شود. این مواد معمولا" طول مدت محافظت از بتن را برای جلوگیری از وارد شدن خسارت در اثر یخبندان کاهش می دهند و برای شرایط بهره برداری در محیط  سرد و یخبندان مناسب است.

ن : بهتر است از یخ زدن سنگدانه ها برای تأمین شرایط مورد نظر جلوگیری گردد و ساخت بتن در دمای مطلوب ، آسان تر خواهد بود.

س : استفاده از مواد روان کننده برای کاهش آب و نسبت آب به سیمان و به حداقل رساندن آب انداختن توصیه می شود ، هرچند می توان از افزایش عیار سیمان نیز استفاده نمود. مصرف اضافی سیمان می تواند طول مدت حفاظت را برای جلوگیری از وارد شدن خسارت ناشی از یخ بندان کاهش دهد ( مانند بند ک ، ل ، م ).

 

نکات اجرایی برای اعمال تدابیر الزامی و احتیاطی

با انداختن نایلون یا برزنت بر روی سنگدانه ها به ویژه در هنگام شب و بارندگی از خیس شدن
آن ها جلوگیری گردد. اگر می توان لحاف پشم شیشه تهیه نمود که رویه آن ضد نفوذ آب باشد بسیار مطلوب است زیرا می توان دمای کسب شده از تابش آفتاب یا بالا رفتن دما در طول روز را تا حدودی در طول شب حفظ نمود.

     -    در صورتی که بنا به هر دلیلی بخش های فوقانی توده سنگدانه یخ زده باشد ، لازم است لایه رویی کنار زده شود. این کار دو حسن در بر دارد. اولا" مصالح یخ زده وارد دیگ اختلاط نمی گردد ، ثانیا" جلوی دریچه تخلیه مصالح به باکت انتقال سنگدانه به دیگ اختلاط را مسدود نمی کند.

وجود سنگدانه یخ زده باعث می شود دمای مخلوط بتن به شدت افت کند و تأمین دمای مناسب بتن را با مشکل مواجه نماید. لذا توصیه می شود به هر ترتیب سعی شود از مصرف سنگدانه یخ زده پرهیز گردد.

-    با گرم کردن آب و رسیدن به دمای مورد نظر معمولا" می توان دمای مطلوب بتن را
 بدست آورد مشروط بر اینکه سنگدانه یخ زده مصرف نگردد.

-    بهتر است دمای آب از C ⁰ 60 تجاوز نکند. در صورت نیاز به دمای بالاتر برای دستیابی به دمای مطلوب در بتن ، می توان آب را تا C ⁰ 90 گرم نمود ، در این حالت باید ابتدا آب را با سنگدانه مخلوط نمود و سپس سیمان را اضافه کرد. به هر حال نباید سیمان را با آب داغ مواجه ساخت زیرا سیمان دچار گیرش آنی و کلوخه شدن می گردد و کیفیت مقاومتی و دوام بتن آسیب می بیند.

-    برای پرهیز از کاهش دمای بتن ، بهتر است طول مدت اختلاط پس از ریختن آخرین جزء از بتن از 2 دقیقه تجاوز نکند. بدیهی است حداقل زمان اختلاط ، حصول یکنواختی در بتن تأمین می کند.

-    بهتر است تراک میکسر بیش از 5/3 متر مکعب و کمتر از 5/2 متر مکعب بارگیری نکند. باید در طول حمل تراک میکسر از چرخاندن دیگ بتن خودداری نمود و صرفا" در حد اختلاط مجدد و دستیابی به یکنواختی ، دیگ تراک میکسر چرخانده شود.

-    سعی گردد از معطلی های مختلف در طول حمل با برنامه ریزی صحیح خودداری شود تا از اتلاف دمای مطلوب بتن جلوگیری شود.

-    حمل با پمپ بواسطه اصطکاک موجود معمولا" موجب کاهش دمای بتن نمی گردد و در هوای سرد حمل با پمپ مطلوب تلقی می شود.

-    در ریختن بتن باید تسریع بعمل آید. اگر ریختن بتن در لایه های مختلف صورت
می گیرد بهتر است حتی الامکان ضخامت لایه ها را زیاد گرفت. توصیه می شود لایه های 40 تا 50 سانتی متری بکار گرفته شود.

-    بلافاصله پس از ریختن باید سعی شود دمای محیط را در حداقل مورد نیاز تأمین نمود. استفاده از عایق بندی ( بویژه برای قطعات حجیم و نیمه حجیم ) می تواند گرمای ناشی از ترکیب سیمان با آب را حفظ کند و دمای بتن را بالا برده یا دست کم در حد مطلوب نگاه دارد.

-    استفاده از عایق پشم شیشه ، یونولیت ، کاه و پوشال ، ماسه یا خاک و غیره می تواند گرمای ناشی از واکنش های سیمان را تا حد زیادی حفظ کند.

-    استفاده از پوشش برزنتی و بکارگیری یک یا چند بخاری ( ترجیحا" بخاری برقی  )
می تواند به حفظ یا بالا بردن دما کمک نماید.

-    در صورت استفاده از بخاری هایی که یک ماده سوختنی را می سوزاند باید دود و گازهای ناشی از سوختن ، در تماس با بتن جوان قرار نگیرد.

-    چنانچه از یک وسیله گرمایش استفاده می شود باید دقت کرد که بتن خشک نگردد و در صورت حصول اطمینان از عدم یخ زدن بتن لازم است بتن را مرطوب نمود.

-    بهترین وسیله برای ایجاد دمای مناسب ، استغاده از بخار آب می باشد. توصیه می شود دمای محیط نگهداری از C ⁰ 55 و دمای بخار آب از C ⁰ 65 تجاوز نکند.

-         می توان از لامپ های مادون قرمز برای ایجاد گرما با کارآیی خوب استفاده نمود.

-         بهترین مصالح برای قالب بندی چوب می باشد ، به هر حال جنس قالب بر اساس امکانات پروژه انتخاب می گردد.

-         افت دما در طول حمل با رابطه زیر محاسبه می گردد :

 

 افت دما در طول زمان حمل و معطلی های موجود یعنی D ساعت می باشد.

 دمای در هنگام ریختن و  دمای هوا است.

k ضریبی است که به نوع وسیله حمل بستگی دارد. برای وسیله حمل سربسته چرخان 1/0 ، برای وسیله روباز غیر چرخان 17/0 و برای وسیله چرخان ( مانند تراک میکسر ) ضریب 24/0 بکار
 می رود.

بنابراین حداقل دمای ساخت بتن برابر است با :

 

لذا توصیه می شود دمای ساخت بتن بیش از  باشد.

-         دمای بتن در هنگام اختلاط از رابطه زیر می تواند محاسبه شود ( به شرط یخ زده نبودن سنگدانه ها ) :

 به ترتیب دمای سیمان ، شن ، ماسه و آب مصرفی می باشد. ( سانتی گراد )

 به ترتیب وزن سیمان ، شن خشک ، ماسه خشک ، آب مصرفی برای اختلاط ، آب موجود در شن ، آب موجود در ماسه و آب کل بتن خواهند بود ( کیلوگرم ). معمولا" با توجه به  ( دمای ساخت بتن ) و اطلاعات موجود ، دمای آب مصرفی برای ساخت بتن بدست می آید.

-    وجود رطوبت در سنگدانه ها ، به دلیل کاهش آب ساخت ، ضرورت افزایش دما را برای دستیابی به دمای مطلوب در بتن باعث می شود.

-    در صورت وجود یخ در سنگدانه ها به جای دمای سنگدانه ها به جای دمای سنگدانه ها به صورت مضرب وزن آب موجود در سنگدانه ها ، عبارت  یا  بکار می رود. بدیهی است در این حالت لازم است دمای آب مصرفی به شدت بالا رود تا دمای مطلوب بتن حاصل شود و معولا" به آب بیش از C ⁰ 60 نیاز خواهد بود ، لذا بهتر است از مصرف شن و ماسه یخ زده خودداری نمود.

-    برای کنترل بتن و اجزای آن می توان از یک دماسنج معمولی یا دماسنج مخصوص بتن استفاده نمود و لازم است پس از ساخت و پس از ریختن بتن دمای بتن را ثبت نمود.

-    برای کنترل کفایت عمل آوری می توان نمونه هایی را در شرایط قطعه عمل آوری نمود و در زمان مورد نظر آن را مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار داد. این نمونه ها بعنوان
 نمونه های آگاهی یا عمل آمده در کارگاه شناخته می شود.

 

-    برای اینکه بتن در اولین نوبت یخبندان آسیب نبیند لازم است مقاومت نمونه آگاهی به Mpa 5 ( استوانه ای ) برسد. مسلما" برای قالب برداری این مقاومت برای قالب زیرین قطعات خمشی باید به 70 درصد مقاومت مشخصه برسد و برای پایه های اطمینان لازم است مقاومت نمونه آگاهی به    مقاومت مشخصه نایل گردد.

-         هر چه دمای عمل آوری زیاد شود طول مدت عمل آوری کاهش می یابد.

-    مصرف مواد زود گیر کننده ( ضد یخ ) یا استفاده از سیمان اضافی یا مواد حباب زا
می تواند طول مدت عمل آوری را کاهش دهد و حتی آن را به نصف برساند.

-    باید توجه کرد مصرف مواد زود گیر کننده ( ضد یخ ) نمی تواند دلیلی بر عدم رعایت ضوابط بتن ریزی در هوای سرد باشد. مصرف این مواد معمولا" نقطه یخبندان را بطور قابل ملاحظه ای کاهش نمی دهد و بتن با وجود این مواد براحتی یخ می زند.

-    برای مصرف زودگیرکننده باید در طرح اختلاط پیش بینی مصرف به عمل آید و نباید آنرا بدون ساخت مخلوط آزمایشی بکار برد.

 

جداول و روابط

برای اطلاع بیشتر دست اندرکاران ، در زیر جداول توصیه شده ACI برای بتن ریزی در هوای سرد ارائه می گردد.

 

جدول 1- دمای توصیه شده برای بتن ریزی در هوای سرد بر حسب درجه سانتی گراد

حداقل بعد قطعه Cm			تا 30	90-30	180-90	بیش از 180
حداقل دمای بتن در هنگام ریختن و عمل آوری			13	10	7	5
تا1-			16	13	10	7
حداقل دمای * ساخت بتن در دمای هوای	1- تا 18-		18	16	13	10
کمتر از 18-			21	18	16	13
حداکثر افت تدریجی دما در 24 ساعت پس از حفاظت			28	22	17	11

*حداقل دمای ساخت با فرض طول حمل و معطلی یک ساعته با وسیله حمل چرخان توصیه شده است.

 

جدول 2- حداقل زمان لازم حفاظت برای جلوگیری از خسارت ناشی از یخبندان زود هنگام بتن معمولی

با فرض عمل آوری در دمای جدول شماره *1

نوع مصالح و سیمان	سیمان نوع 1 یا 2	سیمان نوع 3 ، زودگیرکننده یا ضد یخ 600 کیلوگرم سیمان اضافی در هر متر مکعب بتن
بتن بطور جدی در معرض یخبندان نیست	4	2
بتن در معرض یخبندان است	6	4

 

جدول 3- مدت زمان توصیه شده برای دستیابی به بخشی از مقاومت 28 روزه عمل آمده در آزمایشگاه

دمای عمل آوری	10 درجه سانتی گراد			21 درجه سانتی گراد
نوع سیمان*	1	2	3	1	2	3
50 %	6	9	3	4	6	3
75 %	11	14	5	8	10	4
85 %	21	28	16	16	18	12
95 %	29	35	26	23	24	20

 

*در صورتیکه دمای نگهداری و عمل آوری با اعداد جدول متفاوت باشد مدت عمل آوری تغییر خواهد کرد.

** در صورت استفاده از سیمان پرتلند پوزولانی یا سرباره ای آن را مانند نوع 2 در نظر بگیرید و در صورت مصرف نوع 5 مدت عمل آوری برای درصد مقاومت های کم تا 50 در صد و برای درصد مقاومت های بیشتر تا 10 درصد افزایش می یابد. سیمان پرتلند پوزولانی ویژه و پرتلند سرباره ای ویژه مانند سیمان نوع 5 می باشد.

برای محاسبه مدت عمل آوری با توجه به تغییر دمای مندرج در جدول 2 و 3 می توان از فرمول Saul استفاده نمود. این رابطه بر اساس بر روابط بلوغ یا رد شدن بتن استوار است.

 

 و  بترتیب مدت زمان عمل آوری در دمای t1 و t2 می باشد بنابراین با مجهول بودن یکی از چهار پارامتر در رابطه فوق ، می توان آن را بدست آورد.

 

 

 

بتن ترمی (بتن ریزی با لوله ترمی یا ناودان)

 

1- تعریف و اصول بتن ریزی ترمی

1-1- بتن ریزی که با لوله ناودان مانند به نام ترمی تحت شرایط خاص صورت می گیرد، بتن ریزی ترمی یا بتن ترمی نامیده می شود. در برخی منابع تحت عنوان بتن ریزی زیر آب و بتن ریزی در اعماق نیز به بتن ریزی ترمی اشاره می گردد.

1-2- لوله ترمی به صورت قائم و انتهای پایینی آن در بتن شل قبلا ریخته شده قرار می گیرد و در حالی که لوله تا بالا از یک بتن شل و آبکی پر است، بتن ریزی به تدریج انجام می گردد و بتنی که از انتها و در پایین خارج می شود بتن های قبلا ریخته شده را پس زده و جانشین آن ها می شود و علی القاعده نباید نیازی به تراکم داشته باشد.

 

2- فلسفه بکار گیری، کاربرد و محدودیت ها

2-1- فلسفه بکارگیری بتن ترمی

 برای این که بتوان بتنی را بدون جدا شدن مواد آن در عمق (خشکی و یا زیر آب) ریخت این شیوه می تواند بکار گرفته شود و در پاره ای موارد تنها شیوه ممکن برای این نوع بتن ریزی ها می باشد.

                مسلماً روش های دیگری نیز در هر مورد وجود دارد. مثلاً می توان یک محیط آبدار را خشک نمود و به طور عادی در آن بتن ریزی کرد.

2-2- کاربردهای بتن ترمی

در بتن ریزی ستون ها و دیوارهای مرتفع و یکباره قالب بندی شده، بتن ریزی شمع ها و سپرهای در جا  (در محل خشک یا آبدار و یا داخل گل حفاری)،  بتن ریزی دیواره ها و پرده های آب بند سدها  (در محل خشک یا آبدار و یا داخل گل حفاری)،      بتن ریزی زیر آب (رودخانه، تالاب، دریاچه و دریاها)،  بتن ریزی در پایه و شالوده های نیمه عمیق پل ها و در داخل میله چاه ها (Shaft) معادن و سدها و سازه های مختلف و هم چنین تعمیر سازه های زیر آب می توان از این شیوه استفاده نمود. برای بتن ریزی بخش اتصال لوله ها و تونل های زیر آب، ساخت صندوقه و قالب بتنی در زیر آب و آبگیر داخل دریاچه سد و غرق کردن لوله های پیش ساخته و تثبیت آن نیز از این روش استفاده می شود.

2-3- محدودیت های بتن ترمی

در موارد زیر نمی توانیم از بتن ریزی ترمی استفاده کنیم.

ـ اگر در بتن ریزی زیر آب، جریان آب وجود داشته باشد نمی توان این روش را بکار گرفت مگر این که با تمهیداتی از جریان آب در سطح بتن تازه ریخته شده جلوگیری گردد.

ـ  اگر به هر دلیل نتوانیم یا مجاز نباشیم از بتن خیلی شل و آبکی مانند بتن ترمی استفاده نماییم.

ـ  اگر حداکثر اندازه دانه ها بزرگتر از 40 میلی متر باشد و یا بتن با وزن مخصوص زیاد استفاده نماییم.

ـ اگر دانه بندی مخلوط سنگدانه پیوستگی نداشته باشد.

3- وسایل مورد نیاز

 وسایل مورد نیاز عبارتند از :

3-1- لوله های ترجیحاً انعطاف ناپذیر (صلب) به قطر 20 تا 30 سانتی متر (عمدتا 25 تا 30 سانتی متر) به طول معمولاً 3 متر و قابل اتصال به یکدیگر با شیوه سریع و آسان و آب بندی خوب. معمولاً لوله ها در انتها حالت نر و مادگی دارند و از یک لاستیک         آب بندی بهره می برند و اتصال آن ها به یکدیگر مانند درب بشکه های پلاستیکی و یا شیشه های مربا با دسته ای که در محیط و یا عمود بر محیط لوله حرکت می کند و با یک ضربه باز و یا بسته می شود. جنس لوله ها می تواند پلاستیکی، فولادی و یا آلومینیومی باشد. در مورد لوله های آلومینیومی باید جداره داخلی آن ها با یک پوشش غیر آلومینیومی پوشانده شود. ضخامت لوله ها بین 3 تا 5 میلی متر است.

3-2- قیف فولادی یا غیر فولادی برای سهولت ریختن بتن در لوله و به عنوان یک مخزن موقت که معمولاً بتواند حجمی از بتن را برای 5 تا 15 دقیقه بتن ریزی در خود جای دهد. این قیف باید بتواند به راحتی از لوله جدا و سپس به راحتی به آن متصل گردد. این قیف بهتر است دارای زاویه °50 یا بیشتر با افق باشد. معمولاً قطر قیف در بالا 1 تا 25/1 متر و ارتفاع آن حدود7/0 تا 1 متر می باشد.   به هر حال ابعاد با توجه به نکات فوق اختیاری است.

3-3- توپک یا توپی

حداقل یک توپ اسفنجی توپر یا پلاستیکی و لاستیکی توپر یا توخالی (بادشونده یا دارای باد) به قطر کمی بزرگتر از قطر داخل لوله برای شروع بتن ریزی مورد نیاز است. در قدیم از توپی کنفی استفاده می شد و یا اصولا آخرین لوله در پایین دارای کفشک لولا دار بود. هر وسیله برای آب بندی اولیه در انتهای لوله می تواند بکار رود.

3-4-  وسایل نگهدارنده و بالا برنده

یک جرثقیل برجی و یا غیر برجی، وینچ و یا بالابری که بتواند مجموعه لوله ها و قیف را به طور قائم در حین بتن ریزی نگهداشته و به طور مرتب در زمان های لازم بالا بکشد. در مواردی این وسیله باید بتواند مجموعه لوله را در جهت افقی به میزان محدود و آرام حرکت دهد. ایجاد یک سکوی ثابت برای کارکردن و اتصال لوله به آن (به ویژه در هنگام برداشتن قیف و لوله) ضروری است. سکوهای شناور معمولاً مناسب نمی باشند.

3-5- وسایل اندازه گیری و کنترل

متر، سیم یا نخ با وزنه آویزان (مانند شاغول) برای اندازه گیری عمق یا اندازه گیری میزان بالا کشیدن لوله ها از وسایل مورد نیاز است تا بتوان سطح بتن ریخته شده یا میزان بتن در مجاورت بخش خارجی لوله فرو رفته در بتن را بدست آورد. برای کنترل زمانی نیز نیاز به یک متر و ساعت داریم.

3-6- وسایل بتن رسانی (تغذیه بتن)

وسایل حمل مطمئن برای رسانیدن مداوم بتن به قیف به نحوی که تأخیر بیش از 5 تا 10 دقیقه حاصل نشود. پمپ، تسمه نقاله، تراک میکسر، باکت و جرثقیل و....

3-7- وسایل متفرقه

 سیم فولادی، میله چوبی یا فولادی، وسایل ارتباطی داخل کارگاه یا زیر  آب، وسایل غواصی زیر آب، پمپ مکنده و لوله

 

4- بتن و مصالح مصرفی مورد نیاز

بتن و مصالح مصرفی مورد نیاز و خصوصیات آن ها در زیر ملاحظه می گردد.      

                4-1- روانی بتن   بتن ترمی معمولاً دارای اسلامپ 15 تا 23 سانتی متر می باشد. در صورتی که در اجرا و کیفیت بتن ریخته شده مشکلی بوجود نیاید مصرف اسلامپ های کمتر یا بیشتر بلا مانع است. ضمناً روش تعیین کارآیی بتن نیز استفاده از مخروط ناقص اسلامپ یا روش دو نقطه ای می باشد. در بتن های پر میلگرد و قطعات مدفون فلزی مصرف اسلامپ بیشتر هم توصیه شده است. در شروع بتن ریزی بهتر است از بتنی با اسلامپ 15-12 سانتی متر استفاده گردد (بتن پر شده در لوله در ابتدا).

4-2- حداکثر اندازه سنگدانه های بتن

توصیه می شود حداکثر اندازه اسمی سنگدانه های بتن به یک هشتم قطر داخل لوله محدود گردد. هم چنین بهتر است حداکثر اندازه سنگدانه ها به 40 میلی متر محدود شود. با بکارگیری لوله های ترمی به قطر 30-20 سانتی متر معمولاً در کارهای معمولی مشکلی از این نظر بوجود نمی آید (با استفاده از شن با حداکثر اندازه اسمی 20 تا 40 میلی متر). توصیه کلی آن است که در قطعات مسلح و با قطعات مدفون فلزی حداکثر اندازه به 20 یا 25 میلی متر محدود شود. با مصرف حداکثر اندازه 20 میلی متر یا کمتر می توان از لوله های به قطر 15 سانت استفاده نمود.

4-3- بافت دانه بندی بتن

توصیه می شود بافت دانه بندی مخلوط سنگدانه های بتن حتی الامکان ریز باشد. بنابر این تا حد امکان باید منحنی دانه بندی بالاتر قرار گیرد. در هنگامی که از دانه بندی های روش انگلیسی استفاده می شود منحنی دانه بندی مخلوط سنگدانه ها بین منحنی 3 و 4 قرار می گیرد (ناحیه C). هنگامی که از روش طرح اختلاط امریکایی استفاده می گردد بهتر است 10 درصد از وزن شن مصرفی کاسته شود تا بدین ترتیب به طور طبیعی در طرح اختلاط به مقدار ماسه افزوده شده و بتن ریز بافت حاصل گردد.

4-4- شکل و بافت سطحی سنگدانه های بتن

 بهتر است دانه ها حتی الامکان گردگوشه باشند. بدیهی است در مواردی که لازم است سنگدانه های درشت شکسته و تیز گوشه باشند، توصیه می شود ماسه گردگوشه باشد. بافت سطحی صاف تر به ایجاد کارآیی و روانی بهتر منجر می گردد اما خطر جدایی مواد را نیز افزایش می دهد.

4-5- بتن مصرفی معمولاً پر عیار است و در قطعات نسبتاً حجیم بهتر است  عیار سیمان از 400 کیلو در هر متر مکعب بتن تجاوز نکند و در قطعات بتن مسلح و نسبتاً غیر حجیم خوب است عیار سیمان از 550 کیلو در هر متر مکعب بتن تجاوز ننماید. حداقل سیمان مصرفی 350 کیلو (در خشکی) و در زیر آب 375 کیلو توصیه می شود (سیمان نباید از 325 کیلو کمتر شود).

4-6- معمولاً با توجه به کارآیی زیاد و حداکثر اندازه نسبتاً کم این بتن و با توجه به این که در اکثر موارد کابرد این نوع بتن، نسبت آب به سیمان  از 45/0کمتر است، مقدار سیمان آن زیادتر از حدود توصیه شده یا مجاز در آیین نامه های مختلف خواهد شد لذا       به طور طبیعی در اکثر اوقات از یک روان کننده (کاهش دهنده آب WRA یا P) و یا روان کننده قوی  (HRWRA یا SP) استفاده  می شود. با مصرف روان کننده قوی باید به ویژه در قطعات نسبتاً حجیم توجه ویژه ای به روند افت ناگهانی اسلامپ نمود زیرا برخی از این نوع روان کننده ها اثر خود را در زمان کوتاهی از دست می دهند و مشکل زا هستند.

4-7- با توجه به لزوم دیر گرفتن بتن ترمی و روان ماندن آن در زمان طولانی حتی پس از ریخته شدن آن و امکان جایگزینی بتن های جدید با آن ها و یا مخلوط شدن بتن های ریخته شده و خروج هوای محتمل در بتن، معمولاً از یک کندگیر کننده (حتی در هوای معتدل) نیز استفاده می شود. خوشبختانه اکثر روان کننده ها که پایه لیگنو سولفوناتی دارند کندگیر هستند و برای پرهیز از مصرف دو افزودنی می توان از روان کننده های دیرگیرکننده استفاده نمود.

4-8- ساخت بتن های خنک به ویژه در هوای معتدل یا گرم برای افزایش زمان گیرش و افزایش کیفیت بتن ترمی توصیه می گردد. خنکی بیشتر بتن مطلوب بوده و توصیه می شود دمای بتن 20-10  درجه سانتی گراد باشد (بهتر است از °C25 تجاوز نکند).

4-9- استفاده از پوزولان هایی که به انسجام بتن، عدم جدایی مواد و کارآیی بهتر منجر شود، توصیه می گردد. معمولاً در اکثر موارد کاربرد بتن ترمی بکارگیری پوزولان ها بر دوام بهتر بتن در شرایط دشوار و حاد در تماس با آب و خاک حاوی مواد زیان آور برای بتن و فولاد تأثیر مثبتی دارد ضمن این که در اغلب موارد باعث کندگیری نیز می شود (بجز دوده سیلیسی).

4-10- استفاده از مواد حبابزا معمولاً برای ایجاد روانی و کاهش نفوذپذیری بتن و افزایش دوام در شرایط دشوار محیطی (تماس با آب و خاک حاوی مواد زیان آور) توصیه می گردد. مصرف حدود 5% حباب هوا امری مطلوب خواهد بود.

 

5 - روش بتن ریزی و شروع کار

                بحث بتن ریزی ترمی شامل نحوه شروع کار و ادامه دادن عملیات می گردد.

5-1- برای شروع بتن ریزی لازم است اجازه دهیم بدون تخلیه لوله، پر از بتن با اسلامپ حداکثر15 سانتی متر شود. به این منظور امروزه از یک توپی در پایین و یا در بالای لوله ترمی استفاده می شود. در قدیم از یک کفشک لولادار در پایین استفاده می شد و تحت وزن بتن سیم متصل به بدنه پاره می گشت و بتن ریزی آغاز می شد و یا با بالا کشیدن لوله، درب کفشک باز می گشت. اگر توپی در پایین قرار گیرد، پس از پر شدن لوله از بتن، لوله را کمی بالا کشیده تا توپی خارج شود و بلافاصله  لوله را کمی پایین        می آوریم تا بتن اطراف را پر کند و کار آغاز شود. پس از این عمل توپی روی سطح بتن قرار می گیرد و در محیط آبدار روی آب می ایستد.

5-2- وقتی توپی در پایین قرار گیرد اگر ارتفاع آب زیاد باشد (بیشتر از 20 متر) احتمال شناوری لوله و از کنترل خارج شدن آن زیاد است و ممکن است ضربه لوله به تأسیسات موجود در آب یا شناورهای مورد استفاده، خطرناک باشد. لذا توپی را در بالا قرار می دهیم تا تحت وزن بتن و یا هل دادن موقت آن با یک میله پایین رانده شود. در پایان مسیر توپی با کمی بالا کشیدن لوله در می رود و بتن ریزی آغاز می شود و سایر عملیات مانند حالت قبل است. در این حالت کیفیت بتن در لوله قبل از شروع عملیات بتن ریزی بهتر از حالتی است که ابتدائاً توپی در پایین باشد. لازم به ذکر است آب پس زده شده در داخل لوله با سرعت خارج شده و ممکن است اگر سطح بتن تازه ای در زیر آن باشد بتن را شسته و با خود ببرد. گاه با افزایش وزن لوله ها یا آویزان کردن وزنه از شناوری لوله جلوگیری می کنند.

5-3- اگر سطح تحتانی صاف باشد حتی می توان انتهای لوله را روی این سطح قرار داد و لوله را از بتن پر نمود و با کمی بالا کشیدن آن اجازه داد بتن ریزی شروع شود. معمولاً با توجه به ناصافی کف در طول عملیات پر کردن لوله شیره بتن شل و آبکی از بتن جدا و خارج شده و در صورت وجود آب، با آن مخلوط می شود. حتی می توان از یک ماده آب بند کننده  (غشاً لاستیکی و مشابه) در پایین استفاده کرد که با بالا کشیدن لوله غشاً پاره شده یا از جای خود در برود و بتن ریزی آغاز شود. گاه از لوله های شیردار (در خروجی لوله) با موفقیت استفاده شده است.

5-4- پس از شروع کار باید سعی شود انتهای لوله به میزان 90 تا 150 سانتی متر در بتن قبلاً ریخته شده، باشد. مسلماً با تداوم         بتن ریزی و بالا آمدن سطح بتن در بیرون لوله، سرعت بتن ریزی کندتر می شود و لازم است به تدریج در طی عمل بتن ریزی، مجموعه لوله و قیف را بالا بریم. باید مراقب بود که سر لوله همواره به مقدار کافی در بتن باشد و اگر لوله از بتن خارج شود، بتن به یکباره از لوله تخلیه شده و جدایی مواد شدیدی رخ خواهد داد. اگر محیط آبدار باشد، بتن با آب بشدت مخلوط شده و غیر قابل استفاده خواهد شد.

5-5- حرکت معکوس لوله به سمت پایین توصیه نمی شود و کیفیت بتن ریزی را نامطلوب می کند. زیرا بتن های تازه تر به خوبی جای بتن های نیمه گرفته را نمی گیرد و به هم زدن بتن در حال گیرش باعث افت کیفی آن می شود. البته این کار سرعت بتن ریزی را کم یا آن را متوقف می کند.

5-6- حرکت دادن لوله به اطراف توصیه نمی شود. در مواردی که بتن مسلح داریم این امر اصولاً ناممکن می شود.

                در سایر موارد از حرکت دادن ناگهانی به اطراف باید خودداری کرد. در برخی اوقات برای پرکردن کناره قالب و هنگامی که از بتن سفت تری استفاده می کنیم حرکت دادن تدریجی و کند بلا مانع است. حرکت های سریع موجب تلاطم و اختلاط آب و بتن به ویژه در مجاورت لوله می شود.

5-7- کم شدن عمق لوله در بتن ریخته شده باعث تسریع در بتن ریزی شده و تلاطمی را در نزدیکی سطح بتن بوجود می آورد. این تلاطم باعث جدایی بتن ها شده و در صورت وجود آب در تماس با بتن، تلاطم باعث اختلاط بتن و آب می شود که نامطلوب است. در حالت عادی آب با بالا آمدن بتن شل و اشباع پس زده می شود. مسلماً در هر نوبت بهتر است حدود 15 تا 30 سانتی متر (حداکثر 60 سانتی متر) لوله بالا کشیده شود.

5-8- با بالا آمدن سطح بتن و بالا کشیدن لوله ها و قیف ممکن است بتن رسانی به قیف با مشکل همراه شود و لازم است قطعه لوله بالایی حذف شود. برای این منظور باید اجازه داد بتن داخل لوله تخلیه نشود. سپس پس از برداشتن قیف و لوله فوقانی مجدداً قیف را نصب کرده و عملیات را ادامه داد. این عملیات باید در اسرع وقت انجام شود و نباید تحت هیچ عنوان بیش از نیم ساعت در بتن ریزی تأخیر نمود.                      

 

6- بتن رسانی و کنترل عمق لوله و سطح بتن

                بتن رسانی مداوم و کنترل عمق لوله در بتن و سطح آن از اهمیت برخوردار است و در زیر به نکات آن اشاره میشود.

6-1- بتن باید با وسایل مناسب به طور مداوم ریخته شود. وسایلی همچون پمپ و لوله، تسمه نقاله، تراک میکسر، باکت و جرثقیل و سطح های آویزان به کابل متحرک می تواند بکار رود. به هر حال الزامی در انتخاب نوع وسیله بتن رسانی وجود ندارد.

6-2- تأخیر در بتن رسانی به نحوی که بخش عمده ای از لوله ترمی خالی بماند توصیه نمی شود. برای پرهیز از ایجاد چنین حالتی معمولاً از یک قیف بزرگ با حجم ذخیره 5 تا 15 دقیقه بتن ریزی استفاده می نماییم. تأخیر در بتن رسانی و یا قطع بتن ریزی تا 30 دقیقه مجاز دانسته شده است و باید با مصرف کندگیر کننده مناسب زمینه لازم فراهم آید.

6-3- معمولاً سرعت حجمی بتن ریزی در حدود 5 تا 10 مترمکعب در ساعت می باشد (با یک لوله) که ممکن است تا 30 مترمکعب در ساعت برسد. سرعت ارتفاعی بتن ریزی معمولاً به 3 متر در ساعت محدود می شود (در سطوح کوچک با قالب آب بند و محکم) و حداقل آن 30/0 متر در ساعت است. سرعت حرکت بتن در لوله ها 5/2 تا 5/7 متر در دقیقه است. مسلماً باید بر این اساس اقدام به تأمین بتن نمود. سرعت حرکت زیاد بتن در لوله موجب تلاطم در سطح بتن خواهد شد. گاه ممکن است در سطوح بزرگ سرعت ارتفاعی بتن ریزی تا 15/0 متر در ساعت برسد که باید بتن روان و کندگیرتری را داشت.

6-4- گاه برای ریختن یک قطعه، یک لوله ترمی کفایت نمی کند و چندین لوله ترمی لازم است. زیرا هر لوله ترمی می تواند برای یک منطقه و سطح محدود کاربرد داشته باشد. مسلماً سرعت کم ارتفاعی بتن نشانه آن است که سطح برای یک لوله زیاد است. در این مورد باید بتوانیم به صورت مساوی بتن را به لوله ها برسانیم تا سطح بتن همزمان بالا آید و لوله ها را به طور مساوی بالا بکشیم. تقسیم بتن بین لوله ها از اهمیت برخوردار است. با استفاده از پمپ و لوله می توان شیرهایی را در بالای قیف ها تعبیه نمود و بتن را با تنظیم شیرها تقسیم نمود. با کاربرد تسمه نقاله باید به صورت نوبتی و با تخلیه انتهایی یا جانبی این مشکل را حل نمود.

6-5- یک لوله ترمی می تواند به طور معمول 15 متر مربع را کفایت کند. این سطح می تواند معمولاً حداکثر 30  متر مربع باشد و البته روانی و شلی بتن در این رابطه از اهمیت برخوردار است. در مواردی سطوح بزرگتر نیز  توسط یک لوله با موفقیت بتن ریزی شده است. هر چه بتن سفت تر باشد سطح شیبدارتر بوده و سطح کمتری را می توانیم با یک لوله بتن ریزی نماییم.

6-6- فاصله دو لوله ترمی می تواند معمولاً 4 تا 5 متر باشد. فاصله معمول را باید حداکثر 15 متر در نظر گرفت. بدیهی است در این رابطه نیز روانی و شلی بتن نقش مهمی را ایفا می نماید. هرچه بتن شل تر باشد می توان فاصله لوله ها را بیشتر کرد و سطح هموارتری بدست می آید. در مواردی حتی توانسته اند فاصله 20 متری از یک لوله را به خوبی با بتن روان پر کنند. در بتن های روان، سطح بتن  به صورت افقی می ایستد. گاه شیب بتن حدود 10 درجه (1 قائم و 6 افقی) می رسد و شیب بیش از این مقدار منطقی نیست  (بتن نباید تا این حد سفت باشد).

6-7- یک روش برای تعیین موقعیت سطح بتن در قالب و به دنبال آن عمق لوله در بتن، تقسیم حجم بتن ریخته شده به سطح قالب می باشد که در نتیجه ارتفاع بتن در قالب مشخص می شود. لازم به ذکر است در اکثر موارد دید نسبت به سطح بتن در قطعه نداریم. باید دانست گاه سطح بتن شیبدار است و محاسبات صحیح نخواهد بود.

6-8- روش دیگر برای کنترل عمق لوله در بتن، سرعت بتن ریزی می باشد. سرعت زیاد نشانه عمق کم لوله در بتن و سرعت کم علامت آن است که طول لوله ترمی در بتن ریخته شده زیاد می باشد. نحوه کنترل بدین ترتیب عمدتاً تجربی و نظری است.

6-9- روش سوم برای کنترل موقعیت سطح بتن و یا عمق لوله در بتن، عمق پیمایی مستقیم با وسیله ای شبه شاغولی می باشد. استفاده از وسایل خاص نقشه برداری زیر آب نیز ممکن است، اما گران تمام می شود.

6-10- دید مستقیم توسط غواص در زیر آب در اکثر موارد وجود ندارد زیرا تیرگی ناشی از اختلاط جزئی سیمان با آب باعث     می شود غواص نتواند به درستی موقعیت سطح بتن را مشاهده و گزارش نماید. ضمناً گزارش غواص مستلزم بکارگیری وسایل ارتباطی زیر آب است که بسیار گران می باشد. هم چنین باید دانست بکارگیری غواص نیز هزینه ها را به شدت افزایش می دهد.

 

7- خاتمه کار و نگهداری

ختم و پایان دادن به کار بتن ریزی نیز دارای نکات و روش هایی است که بدان اشاره می شود.

7-1- در نزدیکی پر شدن قالب باید اجازه داد لوله به تدریج خالی گردد و لوله بالا کشیده شود. اگر امکان داشته باشد، بهتر است اجازه دهیم قالب سرریز شود تا لایه ضعیف رویی از بین رود.

7-2- اگر نیاز خاصی به کیفیت خوب در سطح بتن نداریم اقدام خاصی را انجام نمی دهیم اما اگر قرار باشد از این سطح به عنوان درز اجرایی استفاده شود و یا کیفیت آن برای ما مهم باشد لازم است آن را بهبود بخشیم.

7-3- به ویژه در زیر آب می توان با استفاده از پمپ مکشی و لوله انعطاف پذیر و به کمک غواص لایه سست و ضعیف سطحی بتن را مکیده و دور ریخت تا کیفیت آن بهبود یابد.

7-4- نگهداری از بتن در اکثر موارد در این شیوه بتن ریزی مشکل زا نیست. در زیر آب و یا در عمق زمین معمولاً امکان نگهداری از بتن وجود ندارد ضمن این که نیازی به نگهداری نیز نمی باشد. در زیر آب دما از °C4 کمتر نمی شود و لذا مشکل خاصی در سرما نیز وجود نخواهد داشت.

 

8- عوامل مؤثر بر کیفیت کار

                در اینجا به طور خلاصه به برخی عوامل مؤثر بر کیفیت کار بتن ریزی ترمی اشاره می شود.

8-1- دقت در طرح اختلاط و رعایت نکات مذکور در بخش 4 از اهمیت برخوردار است. مسلماً همواره در کیفیت یک بتن ریزی، کیفیت خود بتن بسیار مهم می باشد. اکثر اوقات به دلیل پایین بودن نسبت آب به سیمان، مصرف روان کننده ها و کندگیرکننده ها، مقاومت و دوام چنین بتن هایی خوب می باشد. دستیابی به مقاومت های 28روزه نمونه استوانه ای برابر 28 مگاپاسکال یا بالاتر          به سهولت میسراست. امروزه مصرف پوزولان ها و دوده سیلیسی مقاومت های میان مدت و دراز مدت را بهبود می بخشد و بر دوام  بتن ها اثر بسیار خوبی به جا می گذارد.

8-2- مصرف بتن های شل تر امکان تلاطم و ایجاد لایه ضعیف سطحی را بیشتر می کند و کنترل عمق لوله در بتن ریخته شده اهمیت بیشتری دارد اما باید گفت سطح صاف و هموارتر بوده و شیب کمتری حاصل می گردد. هم چنین می توان سطح بیشتری را با یک لوله ریخت و فاصله لوله ها را از یکدیگر افزایش داد یا به عبارتی تعداد لوله های بکار رفته برای بتن ریزی کاهش می یابد.

8-3- حرکت ندادن لوله به اطراف و پایین نبردن لوله در بتن باعث بهبود کیفی کار می شود.

8-4- مصرف کندگیر و روانساز باعث می شود تا بتن یکنواخت تر شده و از ایجاد لایه ها یا درز ضعیف و حبس هوا در بتن جلوگیری شود. طول زمان برای رسیدن بتن از بالا به پایین به ویژه در عمق زیاد و هوای معتدل یا گرم و حرکت کند بتن در لوله و نیاز به شل ماندن و نگرفتن بتن در فاصله ای پایین تر از انتهای لوله و اطراف آن مصرف کندگیر را تقریباً الزامی می کند و بر کیفیت بتن اثر قابل ملاحظه ای دارد. مصرف بتن خنک همواره توصیه می شود.

8-5- حفظ تداوم بتن ریزی و خالی نماندن لوله ها از بتن به مدت طولانی کیفیت کار را بهبود می بخشد.

 

9- کنترل کیفی بتن

                کنترل کیفی بتن شامل دو بخش بتن تازه و سخت شده است که بدان می پردازیم.

9-1- مانند همه روش ها و موارد دیگر می توان روانی و کارآیی بتن را با آزمایش اسلامپ بدست آورد و اگر از صحت مقادیر سنگدانه ها و سیمان و افزودنی مطمئن باشیم با دستیابی به اسلامپ نظیر طرح اختلاط و یا در حدود آن می توان نسبت به تأمین نسبت آب به سیمان یا مقدار آب صحیح ساخت بتن، اطمینان نسبی حاصل نمود که در واقع نوعی امیدواری در جهت  دستیابی به مقاومت و دوام موردنظر را ایجاد می کندکه بدین ترتیب روش کنترل سریعی تلقی می شود.

9-2- با نمونه گیری از بتن در قالب های تعیین مقاومت به صورت عادی می توان مقاومت را در سنین موردنظر بدست آورد.

9-3- در اکثر موارد کنترل کیفیت و مقاومت بتن سخت شده در قطعه به سختی میسر است. بنابر این بایستی در ساخت بتن و اجرای آن دقت زیادی به عمل آورد. در غالب اوقات فقط بخش های فوقانی بتن قابل دسترسی بوده و ممکن است نماینده خوبی برای سایر قسمت های تحتانی نباشد. به هر حال مانند سایر حالات، مغزه گیری راه حل مناسبی است. استفاده از وسایل کنترل مقاومت به صورت غیر مخرب با روش اولتراسونیک در بسیاری از موارد توصیه می شود.

9-4- کسب مقاومت 28 تا 56 مگاپاسکال (استوانه 28 روزه) در این گونه بتن ها کاملاً متصور است.

9-5- توصیه می شود در هر ساعت یا هر 75 متر مکعب بتن ریزی، یک بار نمونه گیری شود.

9-6- تلاش برای انجام آزمایش غیر مخرب در زیر آب صورت گرفته است. به هر حال توصیه اصلی بکارگیری افراد مجرب و کارآزموده خواهد بود زیرا این بتن ریزی از حساسیت برخوردار می باشد و گاه خرابی های حاصله قابل جبران نیست.

 

10- قالب بندی

                با توجه به نوع ریختن و نوع بتن در این شیوه بتن ریزی، قالب ها باید از ویژگی های زیر برخوردار باشند.

10-1- قالب ها باید به ویژه در زیر آب از آب بندی خوبی برخوردار باشند تا شیره بتن ریخته شده خارج نشود. این مسئله در محیط خشک نیز حائز اهمیت است. از قالب های چوبی یا فلزی و غیره می توان استفاده نمود. از کیسه های ماسه برای قالب بندی و یا      آب بندی قالب استفاده می شود. استفاده از نایلون نیز کاملاً مؤثر واقع می گردد.

10-2- به خاطر روانی بتن، کندگیری بتن به واسطه مصرف کندگیرکننده ها و دمای کم توصیه شده با توجه به ضرورت های این نوع بتن ریزی فشار وارد بر قالب ها زیاد است. مسلماً در طراحی قالب باید فشار هیدروستاتیکی را تعیین کننده تلقی نمود و سایر روابط کاربردی ندارند. فشار وارد بر قالب وقتی بیشتر می شود که سرعت بتن ریزی بالاتر رود.

10-3- در داخل آب قالب های بزرگ را با شناوری حمل و با سوراخ کردن ته آن ها غرق می کنند (به صورت کنترل شده با وینچ مستقر در روی بارج).

بتن ریزی حجیم

 

1- روش های اجرای بتن حجیم

الف – روش بتن ریزی سنتی و معمولی

ب- روش بتن غلتکی RCC (Roller Compacted Concrete)

ج- روش سنگدانه پیش آکنده PAC (Preplaced Aggregate Concrete)

 

2- روش های کنترل گرمازایی و سرعت گرما زائی در بتن حجیم و جلوگیری از افزایش دما

2-1- بکارگیری سیمان های کم حرارت  (نوع II و IV و V) و سیمان های آمیخته پرتلند پوزولانی و سرباره ای

2-2- بکارگیری مواد افزودنی کندگیر کننده ـ مصرف سیمان بیات

2-3- کاهش دمای بتن (پیش تبرید) و حفظ خنکی در طول عملیات بتن ریزی

2-4- کاهش مقدار  سیمان در هر متر مکعب بتن

2-4-1- بکار گیری مقاومت کمتر  تا حد امکان و افزایش سن مقاومت مشخصه طراحی

2-4-2- کاهش آب آزاد  بتن

                2-4-2-1- کاهش اسلامپ بتن تا حد امکان

                2-4-2-2- بکار گیری دانه بندی و شکل مناسب سنگدانه ها

                2-4-2-3- افزایش حداکثر اندازه سنگدانه ها

                2-4-2-4- بکارگیری مواد روان کننده و کاهش دهنده آب

                2-4-2-5- بکار گیری پوزولان های کاهش دهنده آب

2-4-3- جایگزینی پوزولان ها به جای سیمان

2-4-4- کاهش انحراف معیار ساخت بتن برای کاهش مقاومت میانگین طرح اختلاط (در صورت کنترل W/C توسط مقاومت)

2-4-5- بکارگیری مواد حباب زا برای افزایش دوام و نفوذ ناپذیری و کنترل طرح توسط مقاومت

2-5- خروج گرما از بتن (پس تبرید)

 

3- اصول انبار کردن مصالح بتن حجیم

3-1- اصول انبار سنگدانه  در بتن حجیم

                3-1-1- رعایت اصل عدم جدایی و محدودیت    برای d_max  > 20 mm

                3-1-2- رعایت تک اندازه بودن سنگدانه ها برای دستیابی سریعتر به دانه بندی مطلوب

                3-1-3- رعایت یکنواختی رطوبت در سنگدانه

                3-1-4- رعایت جلوگیری از افزایش دما در سنگدانه (جلوگیری از تابش آفتاب) و پوشش سنگدانه ها به ویژه در ماسه

                3-1-5- دپو از بالا و مصرف از پایین توسط قیف، گالری و تسمه نقاله

                3-1-6- جلوگیری از آلوده شدن سنگدانه ها به گل و لای

                3-1-7- دنبال هم قرار دادن دپو سنگدانه ها به تعدادی که با ظرفیت سیلوی موقت بتن ساز مرکزی و قدرت حمل تسمه نقاله ها جور در آید.

3-2- اصول انبار سیمان و مواد چسباننده کمکی در بتن حجیم

                3-2-1- حفظ خنکی و جلوگیری از گرم شدن سیمان با دو جداره کردن، رنگ روشن و چرخش آب خنک یا هوای خنک در جداره خارجی

                3-2-2- عدم حمل سیمان داغ به کارگاه و یا نگهداری دراز مدت آن برای کاهش دما

                3-2-3- بیات کردن سیمان تازه و مصرف سیمان بین 15 تا 30 روز پس از تولید (در مورد سایر مواد کمکی چسباننده موردی ندارد) ـ بیات کردن عمدی با ایجاد جریان هوا

            3-2-4- پیش بینی سیلوی لازم برای سیمان با توجه به حجم مصرف و بیات کردن

3-3- اصول انبار کردن آب

                3-3-1- ایجاد ظرفیت لازم

            3-3-2- حفظ خنکی و جلوگیری از گرم شدن (منبع زمینی یا عایق بندی و …)

3-4- اصول انبار کردن یخ

                3-4-1- ایجاد ظرفیت لازم

                3-4-2- عایق بندی و جلوگیری از بالا رفتن دما و حفظ دمای زیر صفر

3-5- اصول انبار کردن افزودنی ها

                3-5-1- ایجاد فضای سرپوشیده و نسبتا خنک ـ  جلوگیری از تابش آفتاب به ویژه برای مواد آلی (روان کننده ها،               حباب زاها و کندگیرکننده ها)

 

4- اصول اختلاط و کنترل W/C، اسلامپ و دما

4-1- اصول توزین مصالح و کنترل رطوبت و ریختن در مخلوط کن

                4-1-1- رعایت رواداری توزین (سیمان % 1 ±  یا 1 ±  ظرفیت باسکول هرکدام بزرگتر است، آب % 1 ± ،  سنگدانه تجمعی    % 1 ±  و افزودنی % 1 ± یا 30 ± میلی لیتر هر کدام بزرگتر است)

                4-1-2- تعیین رطوبت سنگدانه ها

                4-1-3- اصلاح مقدار سنگدانه های مرطوب و تعیین آب مصرفی

                4-1-4- تأمین سیستم اندازه گیری برای مواد پوزولانی به صورت وزنی،  افزودنی های شیمیایی به صورت وزنی یا حجمی و یخ به صورت وزنی

                4-1-5- تأمین سیستم اتوماتیک برای کنترل رطوبت و محاسبه مقدار مواد مصرفی و عدم استفاده از سیستم های زمانی

            4-1-6- رعایت آرایش شوت و قیف های ریختن مصالح در دیگ اختلاط برای بهبود و تسریع اختلاط

4-2- اصول اختلاط

                4-2-1- تأمین حجم دیگ مورد نیاز با توجه به بتن لازم در هر ساعت با عنایت به زمان لازم برای تهیه یک نوبت بتن               (حداقل 5/1 و حداکثر 9 متر مکعب) ـ استفاده از چند دیگ  در یک سیستم  (ترجیحاً 4 دیگ)

                4-2-2- استفاده از سیستم پره های اختلاط مناسب در حالت دیگ ثابت و متحرک (در دیگ متحرک پره متصل به بدنه و در دیگ ثابت، پره های نوع توربینی به ویژه برای سنگدانه های بزرگتر از 75 میلی متر) ـ استفاده از اختلاط پیوسته برای سنگدانه تا 100 میلی متر

                4-2-3- تأمین سیستم پاشش آب در دیگ برای کاهش زمان اختلاط

                4-2-4- در ACI تامین حداقل زمان اختلاط 80 ثانیه برای ³m1  اول و 20 ثانیه برای هر متر مکعب اضافی (در USBR حدود 5/1 دقیقه برای³m5/1  اولیه و 40 ثانیه برای هر متر مکعب اضافی) مگر اینکه بتوان همگنی را ثابت کرد.

                4-2-5- تأمین دید بتن داخل دیگ برای کنترل اسلامپ و به نوعی کنترل نسبت آب به سیمان

                4-2-6- عدم وجود یخ در پایان اختلاط  

                4-2-7- کنترل دما در مخلوط کن و استفاده از ازت مایع در صورت لزوم و اصلاح دمای اجزاء بتن برای ساخت بعدی

 

5- پیش تبرید مصالح و بتن و کنترل دما

5-1- خنک سازی سنگدانه

            5-1-1- با آب پاشی سنگدانه و تبخیر  (به ویژه شن)

            5-1-2- دمیدن هوای خنک بر سطح سنگدانه ها (به ویژه شن)

                5-1-3- ایجاد خلأ نسبی و تسریع در تبخیر (در مورد شن و ماسه)

                5-1-4- پاشیدن آب خنک بر سطح سنگدانه ها

                5-1-5- غرقاب کردن سنگدانه ها در آب خنک (به ویژه در مورد شن)

            5-1-6- شستن ماسه ها با آب خنک

5-2- خنک سازی سیمان و پوزولان ها

                5-2-1- ایجاد تماس بین سیمان و هوای خنک در محفظه بسته

                5-2-2- عبور سیمان از استوانه خنک شده توسط آب خنک

5-3- خنک سازی آب مصرفی

            5-3-1- خنک کردن آب در سردخانه

                5-3-2- خنک کردن آب با ریختن یخ در آب

                5-3-3- جایگزینی بخشی از آب با یخ

                5-3-4- مصرف یخ به جای کل آب مصرفی

            5-3-5- خنک سازی آب با تزریق ازت مایع

5-4- خنک سازی بتن در دیگ اختلاط (به میزان محدود)

                5-4-1- خنک سازی دیگ ثابت

                5-4-2- تزریق ازت مایع به بتن داخل دیگ

 

 

6- اصول حمل، ریختن و تراکم بتن حجیم

6-1- اصول حمل بتن

                6-1-1- عدم چرخاندن بتن در طول حمل برای حفظ خنکی

            6-1-2- عایق بودن بدنه وسایل حمل و پوشش بتن

                6-1-3- سرعت بخشیدن به حمل و بالا بردن حجم حمل در هر ساعت با انتخاب وسیله مناسب با حجم مطلوب و تناسب وسایل حمل با یکدیگر

                6-1-4- سعی در حفظ همگنی و عدم جدایی به ویژه در بکارگیری دو وسیله حمل در طول حمل

            6-1-5- حمل بتن با حفظ دمای لازم در پایان حمل

 

(T_i دمای بتن ریزی، T_f دمای نهائی تعادل بتن، C ظرفیت کرنش بر حسب ملیونیم، e_t ضریب انبساط حرارتی بر حسب ملیونیم برای هر درجه، R درجه قید به صورت درصد و Dt افزایش دمای اولیه بتن)

6-2- اصول ریختن بتن حجیم

                6-2-1- حفظ همگنی در تخلیه بتن و پخش آن و حمل توده به صورت یکجا

                6-2-2- ریختن بتن با دمای مورد نظر

                6-2-3- ایجاد سرعت در کار ریختن و پخش بتن برای حفظ خنکی و ایجاد پیوستگی در لایه ها و عدم ایجاد درز سرد

                6-2-4- روش بتن ریزی پله ای برای حفظ خنکی و تماس کمتر بتن با هوای مجاور و کاهش زمان تابش آفتاب  بر سطح بتن

                6-2-5- انتخاب ضخامت لایه مناسب با توجه به محدودیت ها (اسلامپ، قدرت ویبراتور، حداکثر اندازه سنگدانه و ارتفاع لیفت)

6-3- اصول تراکم بتن حجیم

                6-3-1- انتخاب وسیله مناسب تراکمی (قطر ویبراتور خرطومی 3 تا 6 اینچ)

                6-3-2- انتخاب تعداد لازم ویبراتور برای تراکم حجم بتن مورد نظر در هر ساعت

            6-3-3- تعیین فاصله نقاط فرو بردن ویبراتور (5/1 برابر شعاع اثر ویبراتور)

            6-3-4- انجام عمل تراکم در حد مطلوب و عدم ایجاد جدائی مواد در اثر تراکم بیش از حد و یا باقی ماندن هوا در بتن

                6-3-5- ایجاد پیوستگی بین دو لایه با فرو بردن ویبراتور در لایه زیرین

                6-3-6- آرام بیرون کشیدن ویبراتور و عدم ایجاد حفره در بتن

 

7- اصول پرداخت، نگهداری و عمل آوری بتن حجیم

7-1- اصول پرداخت سطح بتن

                7-1-1- عدم نیاز به پرداخت خاص در سطح بتن حجیم با توجه به آماده سازی بعدی درز اجرایی افقی و کفایت شمشه گیری سطح

                7-1-2- آب نینداختن بتن با توجه به اسلامپ کم بتن حجیم

                7-1-3- ایجاد شیار و یا زبر کردن سطح بتن

7-2- نگهداری و عمل آوری بتن حجیم

                7-2-1- نگهداری رطوبتی بتن با آبرسانی به آن (آب پاشی مکرر ‌‌و یا ایجاد لایه جاذب مرطوب و یا جلوگیری از  تبخیر آب)

                7-2-2- طویل المدت بودن نگهداری رطوبتی بتن حجیم به ویژه با وجود پوزولان ها، کندگیر کننده ها و سیمان های            کم حرارت و دیرگیر

                7-2-3- اهمیت نگهداری رطوبتی برای کاهش جمع شدگی و ترک خوردگی

                7-2-4- ایجاد دمای یکنواخت و نزدیک تر به دمای بخش های مرکزی در سطح بتن برای کاهش تنش حرارتی

                7-2-5- جلوگیری از ایجاد شوک حرارتی به ویژه با قالب برداری سریع در هوای سرد به ویژه در بتن جوان (با مقاومت  کمتر از Mpa 7)

 

8- پس تبرید

8-1- طراحی سیستم پس تبرید برای خروج گرما از بتن و کاهش دما (عدم افزایش دما)

8-2- نصب لوله های پس تبرید

8-3- چرخش آب خنک در لوله ها پس از بتن ریزی

8-4- خنک کردن مجدد آب برگشتی

8-5- کنترل دمای آب برگشتی و ختم چرخش آب در صورت عدم افزایش دمای آب تا حد پیش بینی نشده

 

9- اصول طرح اختلاط بتن حجیم و کنترل مصالح قبل از اجرا

9-1- کنترل سنگدانه ها و تعیین خواص آنها (دانه بندی، چگالی و جذب آب، درصد شکستگی، تعیین افت وزنی در آزمایش دوام به کمک سولفات منیزیم یا سدیم، واکنش زایی با قلیایی ها، تعیین مواد زیان آور، تعیین عدد سایش و دیگر ویژگی های مکانیکی، ظرفیت گرمایی سنگدانه، قابلیت پخش و هدایت حرارتی سنگدانه ها، ضریب انبساط حرارتی سنگدانه ها)

9-2- کنترل کیفی سیمان و مواد چسباننده کمکی و تعیین خواص آن ها به ویژه گرمازایی

9-3- کنترل کیفی آب

9-4- کنترل کیفی مواد افزودنی شیمیایی

9-5- تعیین محدودیت ها و خواسته ها (مقاومت مشخصه در شن مورد نظر، مقاومت میانگین طرح اختلاط، اسلامپ، دانه بندی و بافت بتن، جمع شدگی، گرمازایی و سرعت گرمازایی، دوام در برابر سولفات ها و شرایط محیطی، مدول الاستیسیته و ضریب پواسون، حداقل و حداکثر سیمان مجاز و حداکثر نسبت آب به سیمان مجاز، مقدار حباب هوای لازم و نفوذپذیری، خصوصیات برشی و خزش)

9-6- تهیه طرح اختلاط اولیه با توجه به محدودیت ها و خواسته ها به کمک یک روش شناخته شده

9-7- ساخت مخلوط آزمون و کنترل خواص بتن و مقایسه آن با مقادیر مطلوب

9-8- حک و اصلاح طرح مخلوط برای دستیابی به ویژگی های مطلوب

9-9- ساخت مخلوط طراحی شده نهائی و تعیین خواص بتن

9-10- تعیین نسبت مقاومت ها در سنین مختلف، تعیین نسبت مقاومت بتن معمولی با بتن گذشته از الک    5/1 اینچ، تعیین اسلامپ بتن معمولی و بتن گذشته از الک 5/1 اینچ

9-11- تعیین زمان گیرش در دمای مورد نظر برای ریختن بتن

9-12- تعیین خواص حرارتی بتن مورد نظر

 

 

10- کنترل مصالح و بتن در حین اجرا

10-1- کنترل سنگدانه ها

10-2- کنترل سیمان و مواد چسباننده

10-3- کنترل آب

10-4- کنترل مواد افزودنی

10-5- کنترل اسلامپ بتن، دمای بتن پس از ساخت و در هنگام ریختن ، تعیین مقدار حباب هوا  به صورت مدام

10-6- کنترل مقاومت در سنین مورد نظر یه ویژه روی نمونه های استاندارد به صورت مدام

10-7- کنترل نفوذپذیری، W/C و دانه بندی به صورت موردی

10-8- کنترل مدول E، خصوصیات برشی و خزش به صورت موردی

 

11- نکات مهم در طرح و اجرا

11-1- مشخص نمودن ارتفاع لیفت

11-2- مشخص کردن شرایط آماده سازی درز اجرائی قائم و افقی

11-3- فاصله زمانی ریختن لیفت ها در کنار هم و روی هم

11-4- تعیین دمای بتن ریزی و شرایط پس تبرید و …

11-5- تعیین سن مقاومت مشخصه و مقاومت مشخصه

11-6- تعیین نوع سیمان و درصد جایگزینی پوزولان و حداکثر مقدار سیمان

11-7- تعیین روش یا روش های پیش تبرید

11-8- تعیین طول هر بلوک و محل ایجاد درزها

11-9- تعیین حداکثر دمای افزایش دمای بتن در قطعه

11-10- پیش بینی ابزار دقیق و استفاده از آنها در اجرا و پس از آن

 

 

آزمایش مقاومت فشاری بتن

 

5-1-   مقدمه

 

5-1-1-             آزمایش تعیین مقاومت فشاری نمونه های استوانه ای معمولاً نیاز به کلاهک گذاری (پوشش سطوح انتهائی یا کپینگ) احساس می شود و برای آن دستورالعمل جداگانه ای وجود دارد. عمل              کلاهک گذاری همراه با مشکلاتی است که آزمایشگران ترجیح می دهند برای گریز از کلاهک گذاری به سراغ آزمونه های مکعبی بروند. هر چند در استاندارد ایران و آئین نامه بتن ایران آزمونه های استوانه ای کاربرد دارد، اما معمولاً در ایران از آزمونه مکعبی بهره گیری می شود. در تفسیر آیا اجازه داده شده است با استفاده از آزمونه مکعبی و تبدیل نتیجه آن به استوانه ای، مشکل موجود را مرتفع نمائیم. باید متذکر شد چنانچه آزمونه های مکعبی نیز لب پر شوند نیاز به کلاهک گذاری دارند.

5-1-2-            هنگامی که تعیین مقاومت نمونه آزمایشی یا کنترلی مدنظر است شرایط تهیه و نگهداری نمونه باید با هدف موردنظر انطباق داشته باشد و گرنه نتایج معتبری بدست نمی آید و نمی تواند مبنای قضاوت و تصمیم گیری صحیح باشد. بدیهی است در چنین مواردی درباره پذیرش یا رد بتن اظهارنظر مستندی                      نمی توان انجام داد.

5-1-3-            هنگامی که از آزمونه استوانه ای استاندارد بهره گیری می کنیم نیاز به دستگاه فشار با ظرفیت کمتری داریم. اگر آزمونه مکعبی 15*15*15 استفاده کنیم بعلت سطح بیشتر این آزمونه و بالاتر بودن مقاومت فشاری آن، عملاً دستگاهی با ظرفیت حدود 5/1 برابر نیاز داریم. ثابت شده است آزمونه های استوانه ای بهتر از آزمونه های مکعبی هستند هر چند مشکل کلاهک گذاری نیز همواره جدی به نظر می رسد.

با یک دستگاه 120 تنی در صورتیکه از 90 درصد ظرفیت آن یعنی 108 تن استفاده کنیم، میتوان مقاومت فشاری آزمونه استوانه ای تا حد cm2/kg600 را بدست آورد در حالیکه با همین دستگاه عملاً نمی توان مقاومت مکعبی بیش از cm2/kg480 را تعیین نمود.

5-1-4-            مقاومت مغزه های استوانه ای تهیه شده از بتن سخت شده نیز طبق همین دستور بدست می آید، هر چند معمولاً قطر این مغزه ها ممکن است به مراتب کوچکتر از قطر آزمونه استوانه ای استاندارد باشد. این تفاوت باعث می شود برخی تغییرات کوچک در نحوه عمل و یا وسایل کار پیش آید و هم چنین در آماده سازی مغزه ها و ضوابط هندسی آن نیز نکاتی وجود دارد که باید به دستورالعمل مغزه گیری و         آماده سازی آن مراجعه نمود.

5-1-5-            استاندارد ایران دارای دو دستور 6048 و 3206 می باشد که اولی منطبق با ASTM و برای آزمونه استوانه ای و دومی منطبق با ISO و تا حدودی EN است و برای آزمونه استوانه ای و مکعبی قابل استفاده است.

 

 

5-2-   نحوه آزمایش مقاومت فشاری نمونه استوانه ای طبق ASTM C39 و ISIRI 6048

 

5-2-1- دستگاه آزمایش مقاومت فشاری باید منطبق با استاندارد ASTM و کالیبره شده باشد. ظرفیت دستگاه باید برای تعیین مقاومت آزمونه های موردنظر کافی باشد.

قطر صفحات انتهائی بارگذاری برای آزمونه های به قطر 50و75 میلی متر، بیش از 50 میلی متر بزرگتر از قطر آزمونه نباشد. برای قطر آزمونه 100 تا 150 میلی متر این تفاوت بیش از 60 میلی متر نباشد و برای قطر آزمونه استاندارد 150 میلی متری قطر صفحه بیش از 100 میلی متر بزرگتر از قطر آزمونه نباشد. این اختلاف برای آزمونه های 200 میلی متر نباید از 80 میلی متر بیشتر شود. حداقل ضخامت صفحات بارگذاری 25 میلیمتر می باشد که پس از ساییدن نباید از 5/22 میلی متر کمتر شود.

5-2-2- همانطور که در دستورالعمل نگهداری و آماده سازی آزمونه ها در شرایط استاندارد آزمایشگاهی ذکر شد وقتی آزمونه ها از مخزن آب یا اتاق مرطوب خارج می شود حداکثر 3 ساعت می تواند قبل از آزمایش در محیطی با دمای 20 تا 30 درجه قرار گیرد ولی سطح آن در هنگام آزمایش باید مرطوب بوده ولی آبچکان نباشد. صرفاً در مواردی که سر و ته آزمونه ها با ملات ماسه و گوگرد کلاهک گذاری       می شود سر و ته آزمونه باید خشک باشد. بهرحال انحراف از گونیا تا 5/1 درجه پذیرفتنی است.

5-2-3- در مورد تعیین مقاومت نمونه های آگاهی و کنترل کفایت عمل آوری شرایط رطوبتی بتن متأثر از محیط عمل آوری است اما برای کلاهک گذاری با ملات ماسه و گوگرد مذاب خشک بودن سر و ته آزمونه ها الزامی است.

5-2-4- ناهمواری سطح تا 05/0 میلی متر قابل قبول است و سطوح انتهائی باید بریده یا سائیده شود و یا طبق دستور استاندارد ASTMC617 و یا ASTM 1231 کلاهک گذاری گردد.

5-2-5- وقتی آزمونه ها در بین صفحات بارگذاری قرارداده می شود هم مرکز کردن آزمونه و صفحات بارگذاری تا حد امکان ضرورت دارد (بارواداری5 درصد شعاع کره تکیه گاه فوقانی)

5-2-6- رواداری زمان آزمایش برای سنین مختلف به قرار ذیل است.

 

سن آزمایش (روز)	1	3	7	28	90
رواداری(ساعت)	5/0	2	6	20	48

 

برای سنین دیگر بصورت درون یابی یا برون یابی عمل شود.

5-2-7- سرعت بارگذاری بر نتیجه آزمایش اثر جزئی دارد و لازم است در محدوده Sec/MPa 35/0- 15/0 باشد که معادل Min/MPa 21-9 است. بنابراین برای یک آزمونه استوانه ای به قطر 150 میلی متر سرعت اعمال بار Sec /KN20/6- ، Sec /KN65/2 یا Min /KN 370 Min /KN160 خواهد بود. مسلماً برای قطرهای کوچکتر سرعت اعمال بار باید کاهش یابد هرچند سرعت اعمال تنش ثابت باشد. برای مثال برای قطر 100 میلی متر سرعت اعمال بار Sec /KN 73/2-17/1 یا Min /KN 165-70              می باشد. (در نیمه اول بارهای خرابی مورد انتظار، سرعت می تواند بیشتر باشد)

5-2-8- قطر نمونه از دو محل با دقت 25/0 میلی متر باید اندازه گیری و میانگین گیری شود (ترجیحاً از وسط ارتفاع آن) اگر اختلاف قطرها از 2درصد بیشتر باشد آزمونه مردود است. طول نمونه با دقت 05/0 قطر نمونه باید اندازه گیری شود و در محدوده 8/1 تا 2/2 برابر قطر باشد.

 

5-2-9- گزارش نتیجه

حداکثر مقدار بار اعمال شده برای خرد شدن آزمونه باید بر سطح بارگذاری شده آزمونه تقسیم شود و نتیجه با دقت (cm²/kg1)  MPa1/0 برای هر آزمونه گزارش گردد.

نوع کلاهک گذاری و کیفیت ظاهری آزمونه و نحوه شکست آن لازم است گزارش شود. سن آزمونه در هنگام آزمایش باید گزارش گردد. روز و ساعت اخذ نمونه، شکل و ابعاد آزمونه و ترجیحاً وزن و وزن مخصوص آن ذکر شود. بدیهی است نام پروژه و نام قطعه بتنی و آدرس آن در سازه و شماره آزمونه باید گزارش گردد. بهتر است شرایط عمل آوری، نوع سیمان و نسبت آب به سیمان و نوع افزودنی مصرفی نیز ذکر گردد.

 

5-3-   نحوه تعیین مقاومت فشاری (نمونه استوانه ای و مکعبی) طبق استاندارد ISIRI 3206

 

5-3-1- مقدمه

در این استاندارد و EN وISO می توان آزمونه استوانه ای یا مکعبی بکار برد اما ضرایب تبدیلی برای آن ارائه نشده است. آزمونه استوانه ای استاندارد به قطر 150 و ارتفاع 300 میلی متر و آزمونه مکعبی استاندارد دارای اضلاع 150 میلی متری است.

بدیهی است عمل کلاهک گذاری در این استانداردی پیش بینی شده است هر چند اجازه بریده سائیدن  سر و ته آزمونه استوانه ای و مکعبی داده شده است و روش مرجع نیز می باشد. همچنین حتی اجازه بریده شدن سر و ته آزمونه وجود دارد. حداکثر ضخامت لایه کلاهک گذاری به 2 درصد بعد یا قطر آزمونه محدود شده است و مقاومت مواد کلاهک گذاری نباید کمتر از بتن آزمونه باشد.

سایر مواردی که در مقدمه روش ASTM گفته شد در اینجا نیز صادق است.

 

5-3-2- روش آزمایش

دستگاه آزمایش مقاومت فشاری باید منطبق با استاندارد ISO و EN و کالیبره شده باشد.

حداقل ضخامت صفحات بارگذاری 25 میلی متر است و صرفاً باید مساوی یا بزرگتر از آزمونه باشد. انحراف مرکز آزمونه از مرکز صفحه 1 درصد قطر یا بعد آزمونه است.

سرعت بارگذاری بصورت ثابت و در محدوده Sec /MPa 1-2/0 یا Min/MPa 60-20 می باشد و در حین آزمایش رواداری 10 درصد در سرعت اعمال بار مجاز است. به سرعت های پائین برای بتن های کم مقاومت و سرعت های بالا برای بتن های پر مقاومت توصیه شده است.

وزن نمونه با دقت 25/0 درصد باید کنترل شود و ثبت گردد.

اگر ابعاد واقعی آزمونه در محدوده 1 درصد  ابعاد اسمی (مبنا) باشد همان سطح اسمی در محاسبات تعیین مقاومت بکار می رود وگرنه ابعاد واقعی ملاک محاسبات خواهد بود.

 

5-3-3- گزارش

حداکثر نیروی وارده بر سطح مبنا یا سطح واقعی نقسیم می شود تا مقاومت فشاری آزمونه بدست آید. نتیجه مقاومت با دقت MPa 5/0 باید گزارش شود.

علاوه بر مشخصات آزمونه شامل شماره، محل مصرف بتن، نام پروژه، تاریخ اخذ نمونه، وزن آزمونه، شرایط عمل آوری، نوع سیمان، نسبت آب به سیمان نوع افزودنی، مقاومت فشاری لازم، نوع آماده کردن سطح (سائیدن، بریدن، کلاهک گذاری و نوع آن) و نحوه شکست آزمونه گزارش می شود.

 

 

5-4-   دستور العمل کلاهک گذاری آزمونه های استوانه ای (ناپیوسته) طبقASTM C617

 

5-4-1- مقدمه

5-4-1-1-  اگر با سائیدن یا بریدن نتوان سطح صاف و همواری را تامین نمود به نحوی که ضوابط ناهمواری تا حد 05/0 میلی متر ارضاء نشود لازم است عمل کلاهک گذاری انجام شود. همچنین با عمل کلاهک گذاری می توان گونیا نبودن را اصلاح کرد (انحراف زاویه ای 5/0 درجه یا حدود 3 میلی متر در 300 میلی متر)

5-4-1-2-    برای آزمونه های استوانه ای قالب گیری شده و یا مغزه ها میتوان از این دستور استفاده کرد.

5-4-1-3-  اگر مقاومت بتن از MPa 50 بیشتر شود کلاهک گذاری خاص دیگری بصورت ناپیوسته طبق دستور ASTM C1231 باید بکار رود .

5-4-1-4-  در کلاهک گذاری با ملات گوگرد مذاب باید دقت شود تا عمل ذوب مواد در محفظه تهویه دار خاص و یا در محیط روباز انجام شود زیرا در صورت سوختن گوگرد، گاز خفه کننده حاصل می شود . حتی در صورت ذوب گوگرد در حالت عادی نیز بوی زننده ای حاصل می گردد.

 

 

 

5-4-1-5-    سه روش کلاهک گذاری پیوسته (چسبیده) وجود دارد.

روش اول : استفاده از خمیر سیمان تازه است که برای آزمون های تازه قالب گیری شده  می تواند بکار رود.

روش دوم : استفاده از ملات گچ پر مقاومت زودگیر است که برای بتن های سخت شده کاربرد دارد .

روش سوم : کلاهک گذاری با ملات گوگرد است که برای بتن های سخت شده بکار           می رود.

با اینکه دو روش اول، روشهای ساده تری می باشند اما بدلائلی روش سوم در ایران رایج تر است.

5-4-2- کلاهک گذاری با خمیر سیمان تازه

5-4-2-1-  بهتر است از سیمان های پرتلند نوع 1و2و3 استفاده شود هر چند سیمانهای آمیخته با مقاومت اولیه میان مدت کافی نیز قابل مصرف است. خمیر سیمان حاصله باید مقاومتی بیش از مقاومت بتن داشته باشد اما بهرحال مقاومت مکعب 50 میلی متری آن باید بیش از 35 مگاپاسکال در سن 28 روز باشد .

5-4-2-2-  متوسط ضخامت خمیر سیمان برای بتن هائی با مقاومت زیر MPa 50 از 6 میلی متر و حداکثر ضخامت آن از 8 میلی متر نباید بیشتر باشد.

5-4-2-3-  خمیر سیمان با نسبت آب به سیمان کم باید ساخته  شود . خمیر سیمان باید بصورت نیمه سفت و غیر روان باشد و بتواند مقاومت کافی ایجاد کند . از نظر روانی برای سیمان پرتلند نوع 1 و 2 نسبت آب به سمیان 32% تا 36% و برای سمیانهای پرتلند نوع 3 بین 35% تا 39% توصیه می شود . خمیر سیمان را بین 2 تا 4 ساعت قبل از مصرف مخلوط کنید و بگذارید کمی سفت شود و جمع شدگی خود را به انجام رساند و گرنه نتیجه کاربرد آن مطلوب نخواهد بود.

اختلاط مجدد خمیر سیمان با آب ، مجاز است مشروط بر اینکه از نسبت آب به سیمان مطلوب تجاوز نکند .

5-4-2-4-  اجازه دهید بتن قالب گیری شده، تا حدودی خود را بگیرد و نشست خمیری خود را انجام دهد که این امر 2 تا 4 ساعت بطول می انجامد. در واقع وقتی بتن قالب گیری می شود لازمست خمیر سیمان نیز ساخته شود . لایه های ضعیف یا آب روزده سطح قالب را پاک کنید. سپس چانه ای از خمیر سیمان را روی سطح بتن گذاشته و با یک صفحه تخت و هموار (ترجیحاً یک شیشه ضخیم) روغن زده خمیر را فشرده کنید و این صفحه را آنقدر فشار دهید و بچرخانید تا صفحه به لبه قالب استوانه ای برسد و خمیر اضافی بیرون بزند و هوای اضافی خارج و خمیر متراکم شود . صفحه را روی قالب گذاشته و با دو گونی خیس و یک لایه نایلون آنرا بپوشانید تا خمیر سیمان سخت شود و سپس با ضربه ملایم صفحه را جدا کنید. ( پس از 6 تا 12 ساعت بسته به نوع سیمان)

5-4-2-5-  اگر بتن اصلی سفت و کم آب و خشک باشد آب خمیر را مکیده و سطح خمیر ممکن است ترک بخورد و به بتن زیرین نچسبد . سطح چنین بتنی باید تا هنگام آزمایش بخوبی مرطوب بماند.

5-4-3- کلاهک گذاری با ملات گچ پرمقاومت و زودگیر (گچ قالب گیری و دندانسازی)

5-4-3-1-  ملات گچ پر مقاومت و زودگیر باید بصورت خالص و بدون هرگونه پرکننده باشد و مقاومت لازم را تأمین کند. استفاده از گچ معمولی، گچ قالب گیری کم مقاومت و مخلوط گچ و سیمان برای کلاهک گذاری نامناسب است.

5-4-3-2-    مقاومت ملات گچ نمونه مکعبی 50 میلی متر در ظرف 2 ساعت باید بیش از مقاومت بتن یا حداقل 35 مگا پاسکال باشد.

5-4-3-3-  زمان کار با ملات گچ را می توان با مصرف کندگیر کننده افزایش داد به نحوی که مشکلی برای کسب مقاومت به وجود نیاورد.

5-4-3-4-  ملات گچ را روی بتن تازه اعمال کنید و سپس آنرا در محیط مرطوب قرار دهید. بنابراین واضح است که این روش فقط برای کلاهک گذاری بتن سخت شده مناسب است.

5-4-3-5-  نسبت آب به گچ باید در حدی باشد که مقاومت لازم را ایجاد کند و 45 دقیقه پس از اعمال آن صفحه کلاهک گذاری را بتوان برداشت.

5-4-3-6-  برای عمل کلاهک گذاری از دستگاه مخصوص کلاهک گذاری (کپینگ) استفاده     می شود و بهرحال پس از آن باید سطح صاف و گونیا داشته باشیم. مسلماً خمیر گچ نیاید خیلی سفت باشد. نسبت آب به گچ بین 26/0 تا 3/0 توصیه می شود.

5-4-3-7-    ضخامت متوسط نباید از 6 میلیمتر و حداکثر ضخامت نباید از 8 میلیمتر بیشتر شود (مقاومت بتن کمتر از ^mpa50)

5-4-3-8-  در ظاهر کلاهک نباید نقص مشهود دیده شود و تا هنگام آزمایش باید اجازه داد به مدت حداقل 2ساعت ملات گچ خود را بگیرد و خشک شود. زود گرفتن گچ موجب می شود گاه در کلاهک گذاری ناموفق باشیم بهرحال تسریع در عملیات توصیه می شود.

 

5-4-4- کلاهک گذاری با ملات گوگرد مذاب

5-4-4-1-  گوگرد مذاب باید حداقل 2 ساعت قبل از آزمایش مقاومت فشاری اعمال گردد و مقاومت آن بر روی مکعب 5 سانتی نباید از ^mpa35 و یا از مقاومت بتن کمتر باشد. اگر مقاومت بتن بیش از ^mpa35 باشد تهیه ملات و بکارگیری آن باید 16 ساعت قبل از آزمایش باشد مگر اینکه بتوان نشان داد به مقاومت لازم در زمان کوتاه تری نیز می رسد. در هر حال نمی توان از این نوع کلاهک گذاری برای بتن هائی با مقاومت بیش از ^mpa50 استفاده نمود.

در استاندارد موجود اشاره ای به نوع ماسه مصرفی و اندازه ذرات آن نشده است. بهرحال در صورت مصرف ماسه، باید سخت و در ریزتر از 3/0 میلی متر و درشت تر از 075/0 میلی متر باشد.

5-4-4-2-    ملات گوگرد مذاب باید در محفظه مخصوص با دمای 130 تا 145 درجه سانتی گراد ذوب شود و بلافاصله مورد استفاده قرار گیرد اعم از اینکه بخواهیم مقاومت آنرا اندازه بگیریم یا آنرا برای کلاهک گذاری استفاده کنیم.

دستگاه ذوب گوگرد باید مجهز به ترموستات باشد. ملات در داخل دستگاه با میله فلزی  باید هم زده شود تا مخلوط گردد.

5-4-4-3-   اندازه گیری دمای ملات در حین ذوب توصیه می شود. اینکار با دماسنج های فلزی انجام می گردد و دماسنج در مرکز ملات فرو برده می شود.

5-4-4-4-     مواد مانده در دستگاه ذوب ملات کلاهک گذاری نباید بیش از 5 بار مورد استفاده قرار گیرد.  بنابر این توصیه می شود پس از 5 بار مصرف، کلیه مواد باقیمانده در دستگاه تراشیده و تمیز شود. بکارگیری مواد مصرفی قبلی نیز مجاز است.

همچنین در صورتیکه مقاومت بیش از MPa 35 بخواهیم استفاده از مواد باقیمانده قبلی ابداً           امکان پذیر نمی باشد. در این حالت استفاده از مواد کلاهک گذاری قبلی حتی برای یکبار دیگر اجازه داده نمی شود.

5-4-4-5-   مواد مصرفی ابتدا باید خشک شود. مواد مرطوب ایجاد کف می کند و کلاهک گذاری با مقاومت کافی صورت نخواهد گرفت. به همین دلیل نباید آب به مخلوط مزبور اضافه کرد.

5-4-4-6-   دستگاه کلاهک گذاری و صفحات آنرا بهتر است گرم کرد تا در هنگام                   کلاهک گذاری، وقتی ملات مذاب را درون آن می ریزیم به ناگاه سفت و سرد نشود و فرصت کلاهک گذاری مطلوب را از ما نگیرد. ملات یا زائده های موجود در صفحه باید پاک شود. دمای صفحه بهتر است در حدود 30 درجه باشد.

5-4-4-7-   صفحات گرم شده دستگاه را با روغن کمی آغشته کنید و قبل از اینکه دستگاه گرمای خود را از دست دهد سریعاً ملات مذاب لازم را با یک ملاقه فلزی درون بشقاب (صفحه) دستگاه کلاهک گذاری بریزید و آزمونه را سریعاً با چسباندن بدنه آن به بدنه دستگاه به پائین هدایت کنید تا در روی صفحه حاوی ملات مستقر شود.

5-4-4-8-   سطوح انتهائی آزمونه بتنی نباید مرطوب باشد و باید قبلاً با دمیدن هوا یا سشوار خشک شده باشد.  اگر این سطوح مرطوب باشد ایجاد گاز یا کف خواهد کرد و ماده مزبور متخلخل خواهد شد که در این حالت باید ملات از روی آزمونه برداشته شود.

5-4-4-9-   پس از استقرار آزمونه در صفحه (بشقاب) دستگاه کپینگ دقایقی منتظر بمانید تا ملات از حالت روان خمیری به حالت جامد تبدیل شود. سپس با ضربه زدن به آزمونه بتنی سعی کنید آنرا از صفحه جدا کنید. صفحه دستگاه کلاهک گذاری باید مقداری بزرگتر از قطر آزمونه بتنی باشد. برای آزمونه های کوچک باید از دستگاه کوچکتر استفاده نمود.

5-4-4-10- اجازه دهید حداقل 2 ساعت (درمواردی تا 16 ساعت) آزمونه کلاهک گذاری شده در آزمایشگاه و در محل مرطوب (زیرگونی مرطوب یا نایلون) بماند و سپس آزمایش               مقاومت فشاری را انجام دهید. حداکثر ضخامت ملات بر روی آزمونه مانند سایرکلاهک گذاریها خواهد بود.

5-4-4-11- پس از خاتمه آزمایش، می توانید با استفاده از یک چکش و قلم، ملات سخت شده را از بتن جدا کنید و در صورت امکان آنرا مجدداً مورد استفاده قرار دهید بشرطی که منعی برای استفاده از آن وجود نداشته باشد.

5-4-4-12- بهر حال استفاده از محفظه تهویه دار یا فضای آزاد برای عمل ذوب گوگرد و تهیه ملات توصیه می شود.  

 

5-5-   دستورالعمل کلاهک گذاری آزمونه های استوانه ای و مکعبی طبق پیوست EN12390-3

 

5-5-1- مقدمه

5-5-1-1-        در استاندارد اروپا و ISO امکان سائیدن یا بریدن آزمونه وجود دارد. در این استانداردها روش سائیدن بصورت روش مرجع توصیه شده است. هر چند این دستور برای آزمونه مکعبی نیز برقرار است اما عملاً نیازی به کلاهک گذاری این آزمونه ها احساس نمی شود.

5-5-1-2-        عمل سایش حداقل 1 ساعت قبل از آزمایش باید انجام شده باشد و دوباره به مدت یک ساعت نمونه مرطوب یا غرقاب می شود. مسلماً ناهمواریها از حد مجاز 05/0 میلی متر و یا انحراف 05/0 درجه از حالت گونیا بیشتر شود سائیدن و یا بریدن و کلاهک گذاری ضرورت دارد.

5-5-1-3-        روش های کلاهک گذاری با استفاده از سیمان برقی یا مخلوط گوگرد و ماسه برای مقاومت های بتن کمتر از 50 توصیه شده است. روش استفاده از جعبه مخصوص ماسه بصورت نامحدود بکار می رود. سیمان برقی عمدتاً در اوائل قالب گیری بکار می رود هرچند در روش اروپائی محدودیتی برای بکارگیری آن در بتن سخت شده دیده نمی شود.

5-5-2-کلاهک گذاری با ملات سیمان برقی (سیمان پرآلومین، نسوز یا فوندو)

5-5-2-1-   محدودیت این روش برای مقاومت های آزمونه بتنی بیش از MPa50 می باشد و بهرحال مقاومت ملات مزبور در هنگام آزمایش نباید از مقاومت بتن کمتر باشد.

5-5-2-2-     ضخامت ملات نباید از 5 میلی متر بیشتر باشد.

 

 

5-5-2-3-   برای ساخت ملات سیمان برقی از یک قسمت ماسه ریزتر از 25/0 میلی متر و سه قسمت سیمان برقی (سیمان نسوز) استفاده می شود. نسبت آب به سیمان باید در حدی باشد که مقاومت لازم را تأمین کند.

5-5-2-4-   این ملات روی بتن آزمونه (بویژه در حالتی که قالب گیری شده) قرار می گیرد و با صفحه شیشه ضخیم که سطح آن چرب شده، ملات را فشرده می کنیم و سپس با چرخاندن و حرکت صفحه سعی می کنیم سطح را صاف کنیم. در این حالت لبه قالب به ما کمک می کند.

5-5-2-5-   بر روی بتن سخت شده یا مغزه نیز می توان از این ملات استفاده کرد. بهرحال  باید فرصت کسب مقاومت وجود داشته باشد و از یک حلقه در بالای آزمونه برای اینکار باید استفاده شود.

 

5-5-3- کلاهک گذاری با ملات گوگرد مذاب و ماسه

محدودیت این روش نیز مانند سیمان برقی است و مقاومت آن نباید در هنگام آزمایش از بتن کمتر باشد.

5-5-3-1-     ضخامت ملات در هنگام کلاهک گذاری نباید از 5 میلی متر بیشتر باشد.

5-5-3-2-   برای ساخت ملات، از یک ماسه ریز سیسیلی گذشته از الک 025/0 میلی متر و مانده روی الک 125/0 میلی متر استفاده می شود. به مقدار وزنی مساوی از گوگرد و ماسه بهره می گیریم. تا 2 درصد وزن این مواد کربن سیاه (دوده صنعتی) استفاده می شود. این ملات در محفظه مخصوص با دمای 130 تا 145 درجه باید ذوب شود (به توضیحات روش ASTMC617 مراجعه شود)

5-5-3-3-     ملات مزبور دست کم باید 30 دقیقه قبل از آزمایش اعمال شده باشد.

 

5-5-4-کلاهک گذاری با جعبه ماسه

5-5-4-1-     این روش محدودیت مقاومتی ندارد و برای آزمونه استوانه ای بکار می رود.

5-5-4-2-   ماسه سیلیسی ریزتر از 025/0 میلی متر و مانده روی الک 125/0 میلی متر بکار  می رود. جعبه فولادی با مقاومت تسلیم  MPa900 بار دارای ابعاد 1/0 میلی متر بکار           می رود که به یک شیلنگ هوای فشرده متصل است.

5-5-4-3-     از یک قاب تعیین موقعیت استفاده می شود و با استفاده از جعبه حاوی ماسه عمل          کلاهک گذاری صورت می گیرد.

علاقمندان برای آشنائی بیشتر و استفاده از شکلهای مورد نظر به دستور مربوطه می توانند مراجعه کنند.