<br /> افزودنی‌ های بتن

افزودنی‌ های شیمیایی بتن

در این نوشتار به معرفی افزودنی‌ های شیمیایی بتن پرداخته و پس از معرفی انواع افزودنی های شیمیایی به بررسی کاربردها و مزایا و معایب هر یک از انواع افزودنی های شیمایی بتن می پردازیم. پیش از این به در مقاله انواع معرفی افزودنی های بتن به این نوع از افزودنی های شیمیایی اشاره گردید. در این مقاله به طور مفصل در خصوص این مواد ترکیبی صحبت می کنیم.
افزودنی‌ های شیمیایی بتن از جمله عناصر تشکیل‌دهنده بتن در کنار سیمان پرتلند، آب، و مصالح دانه‌ای هستند که در حین ترکیب و یا قبل از ترکیب اجزای بتن به این مواد اضافه می‌شوند. تولیدکنندگان از افزودنی‌ های شیمیایی در درجه اول برای کاهش هزینه‌های ساخت بتن و سپس برای بهبود و اصلاح ویژگی‌های بتن سخت شده; اطمینان از کیفیت بتن در طی ترکیب، انتقال، قرار دادن در محل، و نگهداری; و برای غلبه بر شرایط اضطراری خاص در طول عملیات بتن‌ریزی استفاده می‌کنند.
استفاده موفقیت‌آمیز افزودنی‌ های شیمیایی بتن به روش استفاده صحیح آن‌ها برای تهیه ترکیب مناسب و بتن‌ ریزی بستگی دارد. بیشتر افزودنی‌ ها به صورت آماده برای مصرف عرضه می‌شوند و به بتن در کارخانه و یا در محل سایت اضافه می‌شوند. افزودنی‌ های شیمیایی مشخص مانند رنگدانه‌ها، عوامل توسعه‌دهنده و کمک‌کننده به پمپاژ معمولا فقط در مقادیر بسیار کوچک مورد  استفاده قرار می‌گیرند و با کمک دست از ظرف‌های اندازه گیری شده بسته‌بندی می‌شوند.
اثربخشی یک افزودنی شیمیایی بتن به عنوال متعددی بستگی دارد که عبارتند از:

• نوع و مقدار سیمان
• درصد آب
• زمان ترکیب کردن
• میزان اسلامپ
• دمای بتن و هوا

گاهی اوقات می‌توان به نتایج مشابه با تاثیر‌های مواد افزودنی اضافه شده به بتن با تغییردادن نسبت سیمان و آب، استفاده ار نوع دیگری از سیمان یا تغییر دادن نوع دانه‌ بندی و یا ارتقا دانه‌ بندی دست یافت.

افزودنی های بتن از نوع شیمیایی

طبقه‌بندی افزودنی‌ های شیمیایی بتن

افزودنی‌ های شیمیایی بتن با توجه به عملکرد خود طبقه‌بندی می‌شوند. پنج کلاس متمایز برای افزودنی‌ های شیمیایی وجود دارد:

1. افزودنی شیمیایی حباب‌زا
2. افزودنی شیمیایی کاهنده آب
3. افزودنی شیمیایی کند‌کننده
4. افزودنی شیمیایی شتاب‌دهنده
5. افزودنی شیمیایی فوق روان‌کننده یا Super plasticizers

انواع دیگر افزودنی‌ های شیمیایی بتن در دسته‌ای مخصوص که عملکرد آن‌ها شامل ممانعت از خوردگی، کاهش انقباض، کاهش واکنش قلیایی سیلیسی، افزایش کارایی، افزایش اتصال، ضد رطوبت و رنگ‌آمیزی است، قرار می‌گیرند.

عملکرد افزودنی های شیمیایی حباب زا

افزودنی‌ های شیمیایی حباب‌زا

این نوع افزودنی های شیمیایی بتن به طور کلی برای بهبود کارایی، آسودگی در بتن‌ریزی، افزایش دوام، مقاومت بهتر در برابر یخ‌زدگی و کاهش خروج آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. نوع معمول افزودنی شیمیایی حباب‌زا از رزین‌های چوب طبیعی، رزین‌های وینسول خنثی شده، پلیمر‌های اکسید پلی‌اتیلن و ترکیبات سولفونات شده تشکیل شده است.

نحوه عملکرد افزودنی شیمیایی حباب‌زا

این نوع از افزودنی های شیمیایی بتن آنیونی هستند زیرا ساختار هیدروکربنی آن حاوی گروه‌های آب‌دوست با بار منفی مانند COO، SO3، و OSO است بنابراین آنیون‌های بزرگ در آب رها می‌شوند. در مقابل، اگر یون هیدروکربن با بار مثبت باشد ترکیب به صورت کاتیون فعال و یا کاتیونی‌ست.
به عبارتی دیگر، در این افزودنی های شیمیایی سطح آنیونی فعال حباب‌هایی با بار منفی ایجاد می‌کند، بار مثبت باعث می‌شود که حباب‌ها دارای بار مثبت شوند. عوامل سطحی فعال همه کلاس‌ها می‌توانند باعث ایجاد حباب هوا در بتن شوند، اما کارایی و ویژگی‌های این سیستم به صورت گسترده تغییر می‌کنند.

ویژگی‌های افزودنی‌ های شیمیایی حباب‌زا

1. این نوع افزودنی شیمیایی با ایجاد کف، گازهای شیمیایی تولید می‌کند و باعث ایجاد میلیون‌ها حباب ریز پایدار با اندازه‌های یکسان که به صورت یکنواخت در همه قسمت‌های ترکیب توزیع شده‌اند‌ می‌شوند.
2. افزودنی های شیمیایی حباب زا ویژگی‌های بتن تازه از جمله کارایی، چسبندگی، کاهش جدا شدگی و خروج آب را بهبود می‌بخشد.
3. این افزودنی های بتن ویژگی‌های بتن سخت شده را بهبود می‌بخشد-برای هر ۱ درصد هوا ۴ درصد کاهش مقاومت وجود دارد که با کاهش درصد آب به حداقل می‌رسد. بنابراین دوام بتن سخت شده را افزایش می‌دهد.

افزودنی‌ های شیمیایی شتاب‌دهنده بتن

از افزودنی های شیمیایی شتاب‌دهنذه برای سرعت بخشیدن به زمان گیرش بتن استفاده می‌شود. این افزودنی مقاومت اولیه را در بتن تازه ریخته شده بهبود می‌بخشد.

موارد استفاده از افزودنی شیمیایی شتاب‌دهنده بتن

1. استفاده از این افزودنی بتن در زمستان مناسب است.
2. در طی شرایط تعمیرات ضروری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. در هنگام خارج کردن زودهنگام قالب مناسب است.

مضرات افزودنی‌ های شیمیایی شتاب‌دهنده بتن

1. میزان انقباض خشک را افزایش می‌دهد.
2. باعث کاهش مقاومت در برابر حمله سولفات‌ها می‌شود.
3. خطر بالای خوردگی فولاد توسط CaCl2 وجود دارد- اجازه استفاده در بتن‌ مقوم شده با فولاد داده نمی‌شود.
4. این افزودنی شیمیایی بتن با وجود گران‌تر بودن تاثیر کمتری دارد.

افزودنی های شیمیایی کاهنده آب بتن

افزودنی‌ های شیمیایی کاهنده آب بتن

به طور کلی دو نوع افزودنی‌ های شیمیایی کاهنده آب بتن را می توان برشمرد.

• افزودنی بتن کلسیم یا نمک سدیم اسید لیگنوسولفونیک
• افزودنی بتن اسید پلی کربوکسیلیک

ملکول های جدا شده (سمت راست)- ملکول های انباشته (سمت چپ)

نحوه عملکرد افزودنی های شیمیایی کاهنده آب بتن

نقش اصلی طرز کار افزودنی‌ های شیمیایی کاهنده آب و کند‌کننده زمان گیرش معمولا از مولکول‌های آلی زنجیره بلند تشکیل شده است که از یک طرف آب‌گریز و از طرفی دیگر آب دوست هستند. این مولکول‌ها تمایل به متمرکز شدن دارند تا غشایی را در محل اتصال بین دو فاز غیرقابل مخلوط شدن مانند سیمان و آب، ایجاد کنند و و نیروهای فیزیو شیمیایی اعمال شده در این محل اتصال را تغییر دهند.
مکانیسمی که افزودنی بتن کاهنده آب طبق آن عمل می‌کند، پراکنده کردن یا جداسازی انباشته‌های سیمان و تبدیل آن‌ها به ذرات اولیه و یا حداقل به قطعات کوچک‌تر است.

• مولکول‌ های جداشده
• مولکول‌‌ های انباشته

وجود افزودنی شیمیایی کاهنده آب در بتن تازه باعث به‌وجود آمدن نتایج زیر می‌شود:

• کاهش کشش سطحی
• افزایش پتانسیل الکتروجنبشی
• غشا محافظتی دوقطبی آب در اطراف هر ذره، باعث ایجاد توانایی حرکتی بیشتر در بتن ترکیب‌شده تازه می‌کند. این موضوع تا حدودی  مربوط به کاهش نیروهای بین ذره‌ای و تا حدودی به علت آب آزاد شده از سیستم با انباشتگی زیاد که اکنون روان شده است، می‌باشد. بنابراین آب کمتری برای دستیابی به ثبات مورد نیاز لازم است.

علت استفاده از افزودنی‌های بتن کاهنده آب بتن

بتن با کارایی بهتر بدون نیاز به آب بیشتر بدست می‌آید بنابراین از قدرت بتن کاسته نمی‌شود. همچنین با حفظ کارایی بتن، درصد آب پایین‌تر، ممکن است که قدرت بتن بدون نیاز به سیمان اضافی افزایش پیدا کند.

تاثیر افزودنی کاهنده آب بر دوام بتن

اضافه کردن مستقیم این نوع از افزودنی‌ های شیمیایی بتن باعث ایجاد افزایش در نفوذپذیری نمی‌شوند و درواقع وقتی که افزودنی برای کاهش w/c مورد استفاده قرار می‌گیرد، نفوذپذیری به صورت قابل توجهی کاهش می‌یابد.

تاثیر افزودنی کاهنده آب بر انقباض بتن

افزودنی‌ های شیمیایی بتن کاهنده اب وقتی که برای کمک به افزایش کارایی با کاهش آب مورد استفاده قرار می‌گیرد، تاثیر منفی بر انقباض بتن ندارد.

تاثیر افزودنی کاهنده آب بر خزش بتن

مواد این نوع از افزودنی های بتن تاثیر زیان‌آوری بر خزش بتن ندارند.

اثرات‌ زیان‌آور افزودنی های شیمیایی کاهنده آب بتن

• در حین استفاده از افزودنی شیمیایی کاهنده آب باید به کنترل کردن درصد هوای موجود در ترکیب توجه شود. بیشتر افزودنی‌ های کاهنده آب به علت ویژگی‌های خود به ترکیب هوا وارد می‌کنند.
• دوز بالای مواد لیگنوسولفونیت، باعث ایجاد  کند‌شدگی در ترکیب می‌شود.

کاربرد افزودنی‌ های شیمیایی کاهنده آب

کاربرد این نوع از افزودنی‌ های شیمیایی به صورت زیر است:

1. زمانی‌که ریختن بتن به علت انباشته بودن برشگیر‌ها در قسمت‌های مختلف مشکل باشد.
2. زمانی‌که ترکیب‌های سخت مانند تولیدات به وجود آمده از دانه بندی های سخت مورد آزمایش قرار می‌گیرند.  در این مورد بهبود قابل توجهی در ویژگی‌های پلاستیکی بتن قابل مشاهده است.
3. زمانی‌که دستیابی به مقاومت مورد نیاز با ماکزیمم درصد سیمان مشخص دشوار است و مقاومت اولیه مورد نیاز است.
4. با اضافه کردن این افزودنی به بتن، به میزان ده درصد در اقتصاد سیمان صرفه‌جویی می‌شود.

افزودنی های شیمیایی کندکننده بتن

افزودنی‌ های شیمیایی کندکننده بتن

عملکرد افزودنی های شیمیایی کندکننده بتن ، به تاخیر انداختن و یا تمدید زمان گیرش خمیر سیمان در بتن است. این نوع افزودنی شیمیایی برای بتن‌ هایی که نیاز به جابه‌جایی در فاصله‌های طولانی در میکسر حمل‌کننده دارند و همچنین برای بتن‌ ریزی در مکان های با دمای بالا، بسیار مفید هستند. این افزودنی شیمیایی برای تهیه ملات استفاده می‌شود و دوام و مقاومت بتن را افزایش می‌دهد.

انواع افزودنی های شیمیایی کندکننده بتن

• افزودنی شیمیایی کندکننده لیگنوسولفونیت تصفیه شده حاوی قند، که البته جز اصلی برای کندکنندگی است.
• افزودنی شیمیایی کندکننده اسید کربوکسیلیک هیدروکسیل و نمک آن‌ها
• افزودنی شیمیایی کندکننده کربوهیدرات ها از جمله قند
• افزودنی شیمیایی کندکننده روی محلول
• افزودنی شیمیایی کندکننده برتس محلول و غیره

نحوه عملکرد افزودنی شیمیایی کندکننده بتن

اینگونه تصور می‌شود که افزودنی‌ های کندکننده بتن به فاط C3A در سیمان جذب می‌شوند و با تشکیل یک غشا نازک در اطراف دانه‌های سیمان عکس العمل آن‌ ها با آب را کاهش می‌دهند. بعد از مدتی این غشا شکسته شده و عملیات هیدراسیون نرمال اتفاق می‌افتد.

علت استفاده از افزودنی های شیمیایی کندکننده بتن

از این افزودنی های شیمیایی برای به تاخیر انداختن در زمان گیرش بتن بدون تاثیر منفی بر توسعه قدرت پس از آن استفاده می‌شود.

فواید افزودنی های شیمیایی کندکننده بتن

• مواد این کلاس(لیگنوسولفونیت تصفیه شده حاوی قند و مشتقات اسید کربوکسیلیک هیدروکسیل) در بعضی موارد تاثیر جداسازی بیشتری دارند و از این رو میزان کاهش آب را بیشتر می‌کنند.
• باعث افزایش دوام می‌شوند.

اثرات‌ زیان‌آور افزودنی های شیمیایی کندکننده بتن

• وقتی مواد بر پایه لیگنوسولفونیت مورد استفاده قرار می‌گیرد، سپس درصد هوا باید به ۰٫۲ تا ۰٫۳ درصد محدود شود مگراینکه مواد از نوع فسفات سه بیوتل به ترکیب اضافه شود.
• همچنان‌که درصد آب افزایش می‌یابد تمایل برای انقباض خشک نیز بیشتر می‌شود.

کاربرد افزودنی های شیمیایی کندکننده بتن

از این افزودنی های شیمیایی بتن در موارد زیر استفاده می‌شود:

• زمانی‌که انتقال بتن ترکیب شده مورد نیاز است و از گیرش نابه هنگام این نوع از افزودنی به خوبی اجتناب می‌شود.
• وقتی که بتن‌ ریزی و یا انتقال بتن در شرایط محیطی با دمای بالا اتفاق می‌افتد.
• در زمان بتن‌ ریزی با حجم بالا
• در هنگام ساخت و ساز بتنی شامل قالب لغزشی

افزودنی های شیمیایی فوق روان کننده بتن

افزودنی‌های شیمیایی فوق روان‌کننده یا کاهنده آب با محدوده بالا

این افزودنی‌ به عنوان نسل دوم از افزودنی‌ها شناخته شده و فوق روان‌کننده نامگذاری می‌شوند. این افزودنی‌ها از تولیدات شیمیایی ترکیبی تهیه شده از سولفونیت نوع RSO3 که R نشان‌دهنده گروه آلی از تولیدات وزن مولکولی بالا در شرایط خاص هستند، تشکیل شده‌اند.
فوق ‌روان‌کننده‌هایی که معمولا مورد استفاده قرار می‌گیرند به صورت زیر است:

• سولفونات ملامین فرمالدئید(S M F C)
• سولفونات نفتالین فرمالدئید(S N F C)
• لینگو-سولفونات اصلاح شده و دیگر استرها و اسیدهای سولفونیک
• مشتقات فرمالدئید مانند ملامین فرمالدئید و نفتالین فرمالدئید سولفونات به عنوان نوع شیمیایی

نحوه عملکرد افزودنی شیمیایی فوق روان‌کننده بتن

این افزودنی مشابه افزودنی کاهنده آب عمل می‌کند. به این صورت که ذرات سیمان را وقتی که سیمان در آب به صورت معلق است پراکنده می‌کند و به سطح سیمان جذب می‌شود و باعث می‌شود که به علت ماهیت آنیونی فوق روان‌کننده به صورت دوجانبه یکدیگر را دفع کنند.

علت استفاده از افزودنی‌ های شیمیایی فوق روان‌کننده بتن

• در یک نسبت w/c داده شده، این افزودنی شیمیایی بتن میزان کارایی را معمولا با بالا بردن اسلامپ از ۷۵ میلیمتر تا ۲۰۰ میلیمتر افزایش می‌دهد.
• دومین مزیت استفاده از این افزودنی های شیمیایی تولید یک بتن با کارایی نرمال اما با مقاومت بسیار بالاست.(فوق روان‌کننده می‌تواند درصد آب را برای یک کارایی مورد نظر تا ۲۵-۳۵ درصد در مقایسه با نصف مقدار افزودنی کاهنده آب مرسوم کاهش دهد)

فواید افزودنی‌ های شیمیایی فوق روان‌کننده بتن

• بتن تولید شده با این افزودنی های شیمیایی می‌تواند بدون نیاز به تراکم و یا با مقدار کمی تراکم مورد استفاده قرار گیرد بدون آنکه جداشدگی و یا خروج آب اتفاق بیفتد.
• می‌توان از این افزودنی شیمیایی در دوز بالا استفاده کرد زیرا کشش سطحی آب را به صورت قابل توجه تغییر نمی‌دهد.
• تاثیر قابل توجهی بر گیرش بتن ندارد مگر اینکه سیمان مورد استفاده مقدار کمی از نوع C3A داشته باشد.
• این افزودنی شیمیایی بر انقباض، مدول الاستیسیته خزش و یا مقاومت در برابر ذوب شدن تاثیری ندارد.

معایب استفاده از افزودنی‌ های شیمیایی فوق روان‌کننده بتن

قیمت بالای این افزودنی های شیمیایی را می‌توان از تنها معایب واقعی فوق روان‌کننده نام برد.

کاربرد افزودنی‌ های شیمیایی فوق روان‌کننده بتن

• در مقاطع با میزان فولاد مقاومتی زیاد، در مناطق غیر قابل دسترس در کف و یا جاده‌ها
• زمانی که بتن‌ریزی با سرعت بالا نیاز است.

تجربیات شما در مورد استفاده از انواع افزودنی های شیمیایی بتن ها چیست؟ آیا نوع خاصی از این افزودنی های بتن را می شناسید که در این مقاله از آن نام نبرده ایم؟
 
منبع:  cement , theconstructor
تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس
افزودنی های شیمیایی بتن چیست

<br /> نکات اجرایی در استفاده از میکروسیلیس در بتن

پاورپوینت نکات اجرایی در تهیه و به کارگیری میکروسیلیس در بتن
دانلود پاورپوینت

<br /> عیوب بتن و نقش کیفیت سیمان در آن

آشنایی با عمده عیوب بتن
دلایل ایجاد ، راه های پیشگیری و راه حل های ترمیم و بهسازی
دانلود مقاله
 

<br /> ناحیه انتقالی در بتن

Interfacial Transition Zone in Concrete
ناحیه انتقالی در بتن
 
دانلود مقالات

<br /> کنترل خودکار خواص بتن در تراک‌میکسر

اندازه‌گیری و کنترل خودکار خواص بتن تولیدی در تراک‌میکسر
Automated Measurement and Control of Concrete Properties in a Ready Mix Truck with VERIFI
دانلود فایل

<br /> بتن انعطاف پذیر

بتن انعطاف پذیر
بتن جدید که « کامپوزیت سیمانی مهندسی »، نامیده شده به دلیل عمر طولانی در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است. دانشمندان دانشگاه میشیگان گونه جدیدی از بتن مسلح با الیاف ساخته‌اند که از بتن عادی ۴۰ درصد سبک‌تر و در برابر ترک خوردن ۵۰۰ بار مقاوم‌تر است.
عملکرد این بتن جدید از یک طرف به دلیل وجود الیاف نازکی است که ۲ درصد حجم ملات بتن را تشکیل می‌دهد و از طرف دیگر به این خاطر است که خود بتن از موادی ساخته شده است که برای ایجاد حداکثر انعطاف‌پذیری طراحی شده‌اند.
به گفته دانشمندان، بتن جدید که «کامپوزیت سیمانی مهندسی»، نامیده شده، به دلیل عمر طولانی‌تر در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است. به گفته «ویکتور لی» استاد گروه مهندسی سازه «دانشگاه میشیگان» و سرپرست تیم سازنده بتن، تکنولوژی کامپوزیت سیمانی تاکنون در پروژه‌هایی در ژاپن، کره، سوئیس و ایتالیا به کار گرفته شده است. استفاده از آن در ایالات متحده به نسبت کندتر بوده. این در حالی است که بتن متعارف دارای مشکلات بسیاری از جمله نداشتن دوام و پایداری، شکست در اثر بارگذاری شدید و هزینه‌های تعمیر در اثر شکست است. به گفته « لی »، بتن نشکن یا انعطاف‌پذیر به جز شن درشت از همان مواد تشکیل‌دهنده بتن معمولی ساخته شده است. بتن نشکن کاملا شبیه بتن عادی است اما تحت کرنش‌های بسیار بزرگ، بتن کامپوزیت سیمانی تغییر شکل می‌دهد، این قابلیت از آن جا ناشی می‌شود که در این نوع بتن؛ شبکه الیاف داخی سیمان قابلیت لغزیدن داشته و در نتیجه انعطاف‌ناپذیری بتن که باعث تردی و شکنندگی است، از میان می‌رود.
امسال برای اولین بار، « اداره حمل و نقل میشیگان » برای نوسازی قسمتی از عرشه پل « گرواستریت » بر فراز بزرگراه «۴ و I» از کامپوزیت سیمانی استفاده می‌کند. دالی از جنس کامپوزیست سیمانی جایگزین یک مفصل انبساطی در این قسمت از پل خواهد شد تا با متصل کردن دال‌های بتنی مجاور به هم، عرشه‌ای یکنواخت از بتن به وجود آورد. استفاده از مفصل انبساطی به عرشه بتنی قابلیت حرکت در اثر تغییرات را می‌بخشد. اما در هنگام گیر کردن مفصل‌ها، مشکلات زیادی پیش می‌آید.دانشمندان انتظار دارند استفاده از کامپوزیت سیمانی باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها شود.
اگر چه هنوز مطالعات دراز مدت زیادی برای تایید عملکرد کامپوزیت سیمانی مورد نیاز است، مقایسه‌های انجام شده در « مرکز سیستم‌های پایدار»، از « دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست »، به همراه گروه « لی »، نشان می‌دهد که در یک دوره ۶۰ ساله، استفاده در عرشه پل، کامپوزیت سیمانی نسبت به بتن عادی ۳۷ درصد ارزان‌تر است، ۴۰ درصد انرژی کمتری مصرف می‌کند و باعث کاهش انتشار دی اکسید کربن تا ۳۹ درصد می‌شود.

<br /> بتن ضد تشعشع

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه نبراسکا به‌طور تصادفی موفق به اختراع یک بتن ضدتشعشع برای مقابله با امواج الکترومغناطیسی شد.

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به‌نقل از دانشگاه نبراسکا، دو محقق آمریکایی که در حال تحقیق روی ساخت نوع تازه‌ای از بتن برای زیرسازی جاده‌ها بودند، موفق شدند نوع تازه‌ای از بتن را بسازند که می‌تواند از نفوذ امواج الکترومغناطیسی قدرتمند جلوگیری کند.

دانش فیزیک از ده‌ها سال قبل که با امواج الکترومغناطیسی آشنا شد، روش مقابله با آن را نیز پیدا کرد. «فارادی» که یکی از دانشمندان شناخته‌شده در این حوزه از فیزیک الکتریسیته است، قفسی را طراحی کرد که با نام قفس فارادی شناخته می‌شود و از مجموعه‌ای از مفتول‌های فلزی تشکیل شده است. ساخت این قفس با استفاده از مفتول‌های ابررسانا یا فلزات خاص انجام می‌شود که بسیار پرهزینه است و عملا برای فضاهای بزرگ غیرممکن خواهد بود اما اکنون با استفاده از این بتن جدید می‌توان ساختمان‌های ضدتشعشع نیز ساخت.

روش کار به‌ این شکل است که بتن جدید متشکل از سیمان معمولی‌ است اما در آن از سنگ‌های معدنی آهن و دیگر فلزات استفاده شده است و با تکنیک‌های خاصی مقدار مواد رسانا مانند کربن نیز به آن افزوده شده است. این مقدار رساناها آنقدر زیاد است که بتن ضدتشعشع می‌تواند هر موج الکترومغناطیسی‌ای را به خود جذب کند و از عبور آنها جلوگیری کند.

این محققان حتی نوع قابل پاشیدن این بتن را نیز ساخته‌اند که با استفاده از شلنگ‌های پلاستیکی و فشار هوا پاشیده می‌شود. این بتن پاشیدنی برای مسلح کردن ساختمان‌های قدیمی استفاده می‌شود. در حال حاضر قراردادهایی از سوی مؤسسات نظامی به دانشگاه نبراسکا پیشنهاد شده است که جهت ساخت ساختمان‌هایی با استفاده از این بتن جدید و عایق‌کاری ساختمان‌های حساس قدیمی است.

امواج الکترومغناطیسی قدرتمند، می‌توانند مدارهای الکتریکی و سیم‌پیچ‌ها را با جریان‌های قوی الکتریکی روبه‌رو کند و موجب بالا رفتن دما و در نهایت ذوب شدن آنها شوند. امواج قدرتمند الکترومغناطیسی و مایکروویو اکنون یکی از سلاح‌های رایج نظامی شده است و تکنولوژی را هدف قرار می‌دهند اما از آنجایی که ساخت قفس فارادی و دیگر تجهیزات برای محافظت از تأسیسات الکترونیکی بزرگ، غیرممکن است، این بتن مسلح و ارزان تازه ساخته‌شده، اهمیت استراتژیک پیدا می‌کند.

مترجم: محمدرضا احمدی‌نیا

<br /> مقاوم سازی بتن به روش NSM

در مواقعی که امکان ایجاد یک شکاف سطحی بر روی سطح بتن وجود داشته باشد، روش مقاوم‌سازی به روش NSM انتخاب بسیار عاقلانه‌ای می‌باشد. این روش نیاز به آماده‌سازی سطح را به میزان بالایی کاهش می‌دهد و همچنین ریسک ایجاد شرایط بحرانی در اجرای موفق و مؤثر سیستم مقاوم‌سازی و نیاز به اجرای سیستم‌های Lay-Up در کارگاه را از بین می‌برد. به دلیل اینکه میلگرد و یا لمینیت در سطح بیشتری به بتن چسبیده، لذا در این سیستم هنگام انتقال یک نیروی مشابه درروش EBR میزان کمتری تنش برشی در بتن ایجاد می‌شود. ازاین‌رو طول توسعه (Development Length) درروش NSM بسیار کمتر بوده و می‌توان تقریباً از کل ظرفیت مقاومت FRP استفاده کرد پیش ازآن‌که گسیختگی ناشی از چسبندگی حاصل شود. اجرای این سیستم نیاز به نیروی آموزش‌دیده خاصی ندارد و طراحی آن با در نظر گرفتن راهنمایی‌های ACI 440-2 انجام می‌شود.
به‌عبارت‌دیگر درروش NSM، همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌شود نوارها یا میلگردهای مصالح مقاوم کننده در شیارهایی که در وجه کششی بتن ایجادشده‌اند، چسبانده می‌شوند و پوشش سیمانی و یا چسب اپوکسی روی آن‌ها قرار می‌گیرد. به‌طورکلی برخی از مزایای روش‌های NSM نسبت به روش EBR عبارتند از: بهبود پیوستگی و انتقال نیرو به بتن اطراف به دلیل محصور شدن نوار داخل شیار، محافظت از نوار در برابر عوامل محیطی خارجی و عدم نیاز به آماده‌سازی سطحی بتن بعد از ایجاد شیارها.

راهنمای نصب سیستم مقاوم‌سازی به روش NSM
گام اول) ابتدا محل شکاف طبق نقشه‌های تأمین‌شده توسط مهندس طراح مشخص‌شده و با ماژیک نشان می‌خورد. سپس توسط دستگاه مناسب و حفظ مسائل ایمنی شکاف ایجاد می‌شود (تصویر ۱). بعد نهایی (عمق و عرض) این شکاف برای میلگردهای FRP معمولاً ۱٫۵ برابر قطر میلگرد و در لمینیت ها عرض شکاف ۳ برابر ضخامت لمینیت و عمق آن برابر ۱٫۵ برابر عرض لمینیت (تصویر ۲)  است.

نکات اجرایی این گام:
استفاده از ابزار مناسب همچون یک فرز با تیغه الماس، ریل هدایت کننده تیغه در مسیر مستقیم و سایر ابزارهای دیگر ایجاد شکاف را آسان‌تر می‌کنند. توصیه می‌شود در برخی از موارد به‌جای برش یک مرحله‌ای شکاف چند خط شکاف ایجاد شود و سپس بتن بین آن‌ها برداشته شود تا شکاف نهایی ایجاد شود.
گام دوم) قلم‌تراش کردن تکه‌های بتن در شکاف که توسط فرز برش نخورده‌اند و ایجاد یک شکاف عاری از هرگونه بتن و سنگدانه (تصویر ۳).

گام سوم) داخل شکاف از وجود هرگونه گردوغباری توسط پمپ هوا یا جاروبرقی پاک شود.
نکته اجرایی این گام: هیچ نیازی به برس زدن و ایجاد سطح غیر صاف با هر وسیله‌ای وجود ندارد.
گام چهارم) برای اینکه پس از اجرای سیستم مقاوم‌سازی ظاهر عضو بتنی آسیبی نبیند و به خاطر مسائل زیبایی می‌توان سطح کنار شکاف توسط نوارهایی پوشیده شود تا حین تزریق چسب به بتن بیرون شکاف نچسبد. (تصویر ۴)
نکته اجرایی این گام: برای افزایش سرعت و تسهیل این مرحله نواری یک پارچه روی شکاف و بتن اطرافش قرار می‌دهیم و سپس با کاتر روی شکاف را برش می‌زنیم.

گام پنجم) شکاف را تقریباً تا نیمه با چسب پر می‌کنیم (تصویر ۵).

گام ششم) میلگرد و یا لمینیت را آغشته به چسب کرده و در داخل شکاف فرو می‌بریم. در این مرحله باید مطمئن شویم که چسب بدون اینکه حباب‌های هوا در آن ایجاد شود بتواند FRP را احاطه کند.
گام هفتم) داخل شکاف را کامل با چسب پر می‌کنیم تا مطمئن شویم که FRP کاملاً پوشانده شده است (تصویر ۶).

گام هشتم) اضافه چسب توسط لیسه یا ماله (تصویر ۷) برداشته شود.

گام نهم) نواری که در گام چهارم بر روی سطح بتن قرار داده بودیم را از بتن جدا می‌کنیم (تصویر ۸).
نکته اجرایی این گام: پیش از اینکه چسب سفت شود این کار انجام شود.

درنهایت سیستم مقاوم‌سازی شده مطابق تصویر ۹ زیر خواهد بود.

رادیاب

<br /> بتن‌های سبک و سبک سازی سازه‌ها

بتن‌های سبک و سبک سازی سازه‌ها

پیشرفت در تکنولوژى و همچنین نیاز بشر به سازه‌هاى گوناگون باعث شده تا تحقیقات وسیعى بر روى خواص و رفتار مواد صورت گیرد که بالطبع نتیجه آن ابداع گونه‌هاى مختلف سازه‌ها و بهره‌گیرى از مواد گوناگون است. این امر در مورد سازه‌هاى ساخته شده از بتن و فولاد نیز صادق بوده و تا‌کنون بتن‌هاى گوناگونى ابداع و به بازار عرضه شده‌اند. بتن را از نظر وزن مخصوص مى‌توان به سه دسته تقسیم نمود.

1. بتن معمولى
2. ‌بتن‌های سبک
3. ‌بتن سنگین

‌بتن معمولی

‌بتنى است است که به صورت عادى با سیمان‌هاى معمولى تیپ (I ) تا تیپ (V ) پرتلند ساخته مى‌شود. این بتن داراى وزن مخصوصى برابر با ۲۲۰۰ الى ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب هستند. (معمولاً ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب) و این تفاوت از ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ در وزن مخصوص، ناشى از جنس دانه‌ها و تراکم بتن است.

بتن‌های سبک (Light weight Concrete )‌

بر اساس تعریف موسسه ACI ‌بتن‌های سبک بتنى که وزن مخصوص آن بطور محسوسى کمتر از وزن مخصوص بتن معمولى است و با سنگدانه‌هاى طبیعى یا شکسته ساخته مى‌شود. بتن‌های سبک اغلب به عنوان جایگزینى مناسب و مکمل براى بتن معمولى و به منظور کاهش وزن سازه به کار مى‌رود. هر چند مقاومت فشارى نهایى آن، در مقایسه با بتن‌هاى معمولى مقدار کمترى است. معمولاً افزایش هزینه ناشى از اعمال تمهیدات ویژه در ساخت بتن‌های سبک به ازاى هر متر مکعب، با کاهش بار مرده و افزایش مقاومت بتن در مقابل آتش سوزى جبران مى‌شود. کاهش بار مرده در سازه موجب کاهش ابعاد پى ساختمان، کاهش ابعاد پى‌هاى منفرد و کاهش عرض پى‌هاى زیر دیوار، ابعاد ستون‌ها، تیرها و همچنین کاهش ضخامت سقف میشود. این کاهش در جرم بتن مصرفى موجب صرفه جویى در هزینه ساخت اعضاى فوق الذکر و جبران اضافه هزینه ناشى از ساخت بتن‌های سبک خواهد شد. علاوه بر این، میزان عایق سازى صوتى و حرارتى آن به گونه‌اى است که در اکثر موارد استفاده از لایه‌هاى اضافى جهت عایق بندى جزیى یا کلى را منتفى مى‌سازد، که خود از لحاظ اقتصادى به صرفه خواهد بود.

طبقه بندى بتن‌های سبک

1. ‌طبقه بندى بتن‌های سبک بر اساس زمینه‌هاى کاربرد آن
2. ‌طبقه بندى براساس روش دستیابى به سبکى (روش دستیابى به جرم حجمى کم)

از آنجا که جرم حجمى در بتن‌های سبک معیار اصلى شناسایى آنست، اکثر استانداردها و آئین نامه‌هاى جهانى، حد بالاى جرم حجمى خشک بتن سبک را حدود ۱۹۰۰ الى ۲۰۰۰ کیلو گرم بر متر مکعب و حد پایین جرم حجمى بتن سبک را حدوداً ۳۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب قید نموده اند. راهنماى بتن سبکدانه انجمن بتن آمریکا (ACI ) در تقسیم بندى براساس زمینه‌هاى کاربرد آن تقسیم بندی شده‌اند.

‌زمینه‌هاى کاربرد بتن‌های سبک

بتن‌های سبک سازه‌اى‌

بتن‌های سبک سازه‌اى داراى مقاومت و وزن مخصوص کافى بوده، به گونه‌اى که کار‌برد آنها را در اعضاى سازه‌اى مجاز مى‌سازد. در بعضى حالات امکان افزایش مقاومت تا ۶۰ نیوتن بر میلیمتر مربع نیز وجود دارد. در مناطق زلزله خیز، آیین نامه‌ها، حداقل مقاومت فشارى بتن سبک را به ۲۸ نیوتن بر میلیمتر مربع محدود مى‌کنند. در بتن‌های سبک سازه‌اى از سنگدانه‌هایى استفاده مى‌شود که حصول مقاومتى بیش از ۱۷ نیوتن بر میلى متر مربع و جرم مخصوص کمتر از ۱۹۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب (البته اسماً بزرگتر از ۱۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب) را امکان پذیر سازند. سنگدانه‌هایى که این شرایط را عموماً برآورده مى‌کنند و سنگدانه‌هایى که طبق استاندارد ASTN – C330 براى ساخت بتن‌ سبک سازه‌اى مورد استفاده هستند، شامل ‌شیل، رس و اسلیت منبسط شده در فرایند کوره دوار، فرایند تفتیدن ،سرباره‌هاى منبسط شده، پوکه‌هاى معدنى،پوکه‌هاى صنعتى، خاکستر بادى تفتیده هستند.
مقاومت بتن‌ دانه سبک، تابعى از جرم مخصوص آنها است. باید توجه داشت که جرم مخصوص بتن، عمدتاً متأثر از جرم مخصوص سنگدانه مصرفى است، به گونه‌اى که استفاده از مصالح ساختمانی سبکتر، موجب کاهش وزن مخصوص بتن خواهد شد، ولى استفاده از مصالح سنگین‌تر از نوع سبک، لزوماً موجب افزایش مقاومت بتن ساخته شده نخواهد گشت. بیشترین مقاومت براى بتن با استفاده از شیل، رس و اسلیت منبسط شده در فرایند کوره دوار به دست مى‌آید. در ساخت و تولید این سنگدانه‌هاى مخصوص، مصالح خام مورد استفاده، باید داراى خاصیت انبساط و شیشه‌اى شدن (اصطلاحاً هم جوش شدن) در اثر حرارت ذوب باشند.

بتن‌های سبک نیمه سازه‌اى‌

این نوع بتن از لحاظ وزن مخصوص و مقاومت فشارى در محدوده بتن‌های سبک سازه‌اى و بتن‌سبک غیرسازه‌اى قرار دارد، به گونه‌اى که مقاومت فشارى آن‌ها بین ۷ الى ۱۷ نیوتن بر میلیمتر مربع و جرم مخصوص آنها ۸۰۰ الى ۱۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. بتن سبک نیم سازه‌اى با سنگدانه‌هاى تولید شده از روش‌هاى تکلیس (آهکى شدن)، سنگدانه کلینکر، محصولات منبسط شده‌اى نظیر سرباره‌هاى منبسط شده، خاکستر بادى، شیل و اسلیت یا سنگدانه‌هاى تولیدى از مصالح طبیعى، مانند پوکه سنگ آذرین، سنگ‌هاى آذرین متخلخل یا توف، ساخته مى‌شوند.
با تجدید نظر و اصلاح ترکیبات تشکیل دهنده بتن‌های سبک، مى‌توان ساخت بتن‌هاى نیمه سازه‌اى را با سنگدانه‌هایى نظیر پرلیت، الیاف پلى استایرن و کف‌هاى اسفنجى گسترش داد. مقاومت بتن به طور معمول تابعى ‌از وزن مخصوص آن است. کاربرد مواد افزونى نظیر تسریع کننده‌ها و روان کننده‌ها (مواد کاهش دهنده آب)، مى‌تواند در تغییر مقاومت بتن‌هاى ساخته شده با سنگدانه‌هاى مذکور مؤثر باشد.

بتن‌های سبک غیرسازه‌اى‌

این بتن براى مقاصد پرکننده و عایق بندى حرارتى و جدا کننده‌هاى سبک (تیغه‌هاى جداساز و عایق‌هاى صوتى در کف) مورد استفاده قرار مى‌گیرند. داراى جرم مخصوصى کمتر از ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب بوده و با وجود جرم مخصوص کم، مقاومت فشارى آن مى‌تواند تا ۷ نیوتن بر میلیمتر مربع باشد. مزیت عمده این نوع بتن شامل‌ کاهش هزینه لازم براى تهویه گرمایى یا سرمایى فضاها و کاهش انتقال صوت بین طبقات و فضاهاى ساختمان است. بتن‌های سبک غیرسازه‌اى براساس ترکیب ساختمان خود، مى‌توانند به دو گروه جداگانه تقسیم بندى شوند.

بتن‌هاى اسفنجى

بتن‌های اسفنجی که در حین ساخت آنها با استفاده از ایجاد کف، حباب‌هاى هوا در خمیر سیمان یا در ملات سیمان – سنگدانه، ایجاد میشود. کف مورد نظر یا از طریق مواد کف‌زا (در حین اختلاط) تولید شده و یا به صورت کف آماده به مخلوط اضافه مى‌شود. بتن اسفنجى مى‌تواند جرم مخصوصى تا حدود ۲۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب نیز داشته باشد.

بتن با سنگدانه‌هاى سبک

بتن با سنگدانه‌هاى سبک یا به اختصار بتن‌هاى دانه سبک با استفاده از پرلیت یا ورمیکولیت منبسط شده‌ یا الیاف‌هاى منبسط شده پلى استر، ساخته مى‌شوند. جرم مخصوص خشک این مخلوط بین ۲۴۰ تا ۹۶۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. امروزه، اضافه کردن ریزدانه‌هایى با وزن معمولى به مخلوط بتن‌های سبک، جهت بهبود خواص خزشى آن، مد نظر است. استفاده از ماسه با وزن معمولى، موجب افزایش وزن بتن و مقاومت آن خواهد شد، لیکن به منظور حصول خواص عایق بندى حرارتى (ضریب انتقال حرارت پایین)، حداکثر جرم مخصوص به ۸۰۰ کیلوگرم در متر مکعب محدود مىشود. هنگام ساخت و استفاده از بتن سبک غیرسازه‌اى، معمولاً علاقه مند هستیم که با کاهش وزن، خصوصیات حرارتى را افزایش دهیم، ولى باید توجه داشت، که با کاهش هر چه بیشتر وزن مخصوص بتن، مقاومت آن نیز کاهش مى‌یابد. بهینه سازى پارامترهاى فوق الذکر هنگامى که مقتضیات ویژه‌اى وجود دارد، در ساخت بتن سبک غیرسازه‌اى مهم و ضرورى است.

‌طبقه بندى انواع بتن‌های سبک بر اساس روش دستیابى به سبکى (روش دستیابى به جرم حجمى کم)

اصول اولیه و روش پایه براى دستیابى به بتن‌های سبک، ایجاد تخلخل در بتن است. لذا بتن سبک را مى‌توان از نقطه نظر مواد بکار برده شده و روش دستیابى و شیوه تولید آن به سه ر وش عمده تقسیم بندى نمود.

1. کاربرد سنگدانه‌هاى متخلخل در بتن به نام‌ بتن‌های سبک دانه (Light weight Aggregate Concrete)
2. ایجاد تخلخل در خمیر سیمان بتن که به عنوان بتن اسفنجى یا سلولى مطرح است (Aerated or cellular concrete)
3. ایجاد تخلخل و فضاى خالى در بتن از طریق حذف ریزدانه‌ها بنام بتن بدون ریزدانه (No fine concrete)

منبع:omransoft.ir

<br /> بتن حجیم

بتن حجیم

هر حجمی از بتن (معمولاً با ابعاد بزرگ) که نیازمند تدابیری ویژه برای کاهش ترک خوردگی ناشی از گرمای آبگیری (هیدراتاسیون) سیمان است، بتن حجیم نامیده می‌شود. واکنش میان سیمان و آب، توام با تولید گرما است و سبب افزایش قابل ملاحظه دمای درون قطعات بزرگ بتنی می‌شود. اگر این گرما نتواند به سرعت تخلیه شود، تغییر حجم ناشی از افزایش و کاهش دمای سازه، ممکن است تنش‌ها و کرنش‌های قابل ملاحظه‌ای ایجاد نماید که ترک خوردگی بتن را به دنبال خواهد داشت.
در طراحی مخلوط‌های بتنی حجیم با کیفیت (مقاومت و پایایی) مطلوب‌، باید کمترین مقدار سیمان به مصرف برسد، تا ترک خوردگی حرارتی کاهش یابد.
 

روش‌های تحلیل بتن حجیم

در سازه‌های بتنی حجیم معمولاً از روش‌های تحلیل اجزای محدود استفاده می‌شود. به طور خاص روش‌های زیر برای تحلیل سدهای بتنی کاربرد دارند.

• تحلیل وزنی
• بار آزمون
• شبیه سازی دال
• اجزای محدود
• روش‌های آزمایشگاهی شامل ساخت و مطالعه مدل

مصالح بتن حجیم

سنگدانه‌ها

سنگدانه‌های مصرفی در بتن حجیم باید از نزدیکترین و مناسب‌ترین منابع قرضه موجود در اطراف ساختگاه تامین شوند. منابع قرضه مورد تایید می‌توانند شامل سنگدانه‌های طبیعی موجود در آبرفت‌های کنار رودخانه‌ها، تراس‌های آبرفتی مرتفع‌تر، معادن سنگ کوهی یا مخلوطی از آنها باشند.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی سنگدانه‌های مناسب برای بتن‌ریزی‌های حجیم باید منطبق بر ضوابط مندرج در آیین نامه بتن ایران باشد. افزون بر این بسیاری از سنگدانه‌هایی که حداقل کیفیت مورد نیاز را دارا هستند نیز به شرط حفظ پایایی بتن می‌توانند مورد تایید قرار گیرند. در بتن‌های حجیم به منظور کاهش مشکلات ناشی از گرمای آبگیری باید با توجه به سایر الزامات طرح از بزرگترین اندازه ممکن سنگدانه استفاده شود، ولی استفاده از سنگدانه‌های درشت سبب افزایش پدیده جداشدگی در بتن می‌شود، که این پدیده باید به کمک طراحی مخلوط‌هایی با دانه بندی مناسب و با اعمال الزامات اجرایی آیین نامه کنترل شود.

دانه بندی

در بتن‌های حجیم که قطر بزرگترین سنگدانه مصرفی در آنها بیش از ۴۰ میلی متر است و به ویژه بتن‌هایی که با استفاده از سنگدانه‌های شکسته حاصل از معدن سنگ تهیه می‌شوند، چون میزان سنگدانه‌های درشت نسبت به بتن‌های معمولی زیادتر و میزان سیمان و ماسه مصرفی کمتر است، بتن ظاهری خشن داشته و چسبندگی و قوام آن کم می‌شود. در این حالت توصیه می‌شود از طریق ساخت طرح‌های اختلاط آزمایشی و پس از تایید دستگاه نظارت، این کمبود با مصرف میزان مناسبی پودر سنگ، حاصل از فرآیند تولید سنگدانه، یا دیگر افزودنی‌های معدنی مجاز جبران شود.
شن و ماسه باید تمیز، مقاوم، سخت، پایا و بدون هرگونه اندود باشد. دانه‌ها باید تا حد امکان گرد و مکعبی شکل بوده و با شرایط مندرج در آیین نامه بتن ایرانتطابق داشته باشند.

سیمان

عامل چسباننده سنگدانه‌ها در بتن – یعنی خمیر سیمان – نقش مهمی در عملکرد سازه بتنی حجیم ایفا می‌کند. علاوه بر الزامات پایایی و مقاومتی مورد نیاز، واکنش‌های آبگیری در بتن‌های حجیم باید آهسته تر از بتن‌های معمولی صورت گیرد تا گرمای حاصل از این واکنش‌ها سبب افزایش بیش از حدود مجاز دمای سازه نشود. در بتن‌های حجیم یکی از چند گونه سیمان پرتلند نوع ۲، ۴ یا ۵ یا انواع بخصوصی از سیمان‌های آمیخته پرتلند پوزولانی و روباره‌ای استفاده می‌شود.

سیمان‌های آمیخته

سیمان‌های پرتلند آمیخته مخلوطی از سیمان پرتلند و درصدی مواد مضاف معدنی هستند که از آسیاب کردن همزمان و یا مخلوط کردن پودر این دو تولید می‌شوند. مواد مضافی که در تولید این سیمان ها به کار گرفته می‌شوند شامل پوزولان‌های طبیعی، پوزولان‌های مصنوعی شامل خاکسترهای صنعتی، خاکستر بادی، روباره‌های کوره آهن گدازی و غیره هستند.
انواع سیمان‌های آمیخته‌ای که در اجرای سازه‌های بتنی حجیم کاربرد دارند.
سیمان پرتلند روباره ای نوع IS
سیمان پرتلند – پوزولانی نوع IP

مواد افزودنی

علت مصرف مواد افزودنی در بتن‌های حجیم می‌تواند یک یا ترکیبی از موارد زیر باشد.

• برای کاهش مصرف سیمان و در نتیجه کاهش حرارت آبگیری.
• برای کاهش نرخ گیرش سیمان و در نتیجه امکان اجرای بلوک‌های بزرگتر در یک نوبت بتن ریزی.
• برای کمک به اجرای کار در شرایط جوی نامطلوب و بهبود کارآیی بتن.
• برای افزایش کیفیت و کاهش هزینه اجرای کار.
• برای افزایش پایایی در برابر دوره‌های مکرر یخ زدن و آب شدن و نیز بهبود کارآیی.

آب

آبی که برای اختلاط، عمل آوری و شستن مصالح سنگی بتن بکار می‌رود باید تازه، تمیز و عاری از فضولات ناشی از فاضلاب‌های شهری و صنعتی، روغن، اسید، نمک، مواد قلیایی و آلی و دیگر مواد زیان آور بوده و به طور کلی مطابق نشریه شماره ۳۴۴ باشد. در مواقع سیلابی و گل آلود بودن آب رودخانه‌ها باید با اعمال تدابیری مانند استفاده از حوضچه‌های ته نشینی، مواد معلق در آب تا میزان قابل قبول کاهش یابد.

پایایی بتن حجیم

در سازه‌های بتن حجیم مخلوط بتن باید به گونه‌ای طراحی و اجرا شود که ضمن کسب مقاومت فشاری لازم در سن مورد نظر، کیفیت اولیه سازه در خلال دوره بهره‌برداری مفید به گونه‌ای تنزل نیابد که عملیات ترمیم و بازسازی پر هزینه‌ای را به دنبال داشته باشد.
با این حال با توجه به هزینه بر بودن ساخت سازه‌های بتنی حجیم نظیر سدها و ابنیه وابسته به آنها در مقایسه با دیگر سازه‌های بتنی متعارف باید در نظر داشت برای افزایش عمر مفید سازه‌های بتنی ممکن است اعمال تمامی ملاحظات پایایی برای تمامی سازه‌ها مورد نیاز نباشد. به همین دلیل در تعیین و اعمال الزامات پایایی برای سازه‌های مختلف بتنی حجیم باید اهمیت، دوره، تواتر بهره برداری و شرایط اقلیمی منطقه طرح مد نظر قرار گیرد. بطور کلی برای اقتصادی‌تر نمودن اجرای این گونه سازه‌ها ابتدا باید طبقه بندی آنها از حیث اهمیت در کل پروژه صورت گیرد و سپس مجموعه الزامات پایایی با توجه به حساسیت‌ها و اولویت‌های موجود برای هر مورد به طور جداگانه اعمال شوند.

یخ زدن و آب شدن بتن حجیم

زمانی که بتن مرطوب در معرض دوره‌های متناوب یخ زدن و آب شدن قرار گیرد، در صورت دارا بودن کیفیت مطلوب آسیب کمتری می‌بیند. برای ارتقای کیفیت بتن و مقابله با آثار یخبندان‌های متناوب رعایت نکات زیر ضروری است.

• تدابیر لازم برای ایجاد حباب‌های هوا به میزان لازم در بتن اتخاذ شود.
• مصالح مصرفی در ساخت بتن دارای کیفیت مناسبی باشند.
• نسبت آب به سیمان تا جایی که خدشه‌ای به عملیات پیش سرمایش بتن وارد نیاید، کاهش داده شود.
• روش‌های مناسب و صحیح در تهیه، انتقال، اجرا، عمل آوری و محافظت بتن به کار بسته شود. وجود رطوبت و آب عاملی تعیین کننده در تخریب بتن در اثر یخبندان‌های متناوب به شمار می رود، از این رو طراح و مجری تا حد امکان باید از طریق زهکشی و انتخاب جزییات اجرایی مناسب یا دیگر تدابیر لازم، آب و رطوبت را از سازه بتنی در معرض یخبندان دور نموده و یا مقدار آن را به حداقل ممکن کاهش دهد.

عوامل شیمیایی خورنده

از عوامل مهم در افزایش پایایی بتن در برابر عوامل شیمیایی خورنده اسیدی، افزایش میزان سیمان و کاهش نسبت آب به سیمان است. عوامل شیمیایی خورنده مطرح در سازه‌های بتنی حجیم شامل املاح کلریدها، سولفات ها، سولفیت‌ها و کربنات‌ها است.
با توجه به ابعاد قابل ملاحظه سازه‌های بتنی حجیم نظیر سدها، افزایش میزان سیمان مصرفی به دلیل خطر بروز ترک‌های حرارتی توصیه نمی‌شود. به عنوان مثال برای کاهش نفوذپذیری بتن‌های حجیم می‌توان از مواد افزودنی معدنی با پایه سیلیسی نظیر پوزولان به جای افزودن میزان سیمان استفاده نمود.

واکنش قلیایی سنگدانه‌ها

واکنش قلیایی در بتن عبارت است از واکنش کانی‌های مستعد موجود در سنگدانه‌های مصرفی با املاح قلیایی آزاد موجود در بتن در محیط با رطوبت کافی. منابع تأمین مواد قلیایی شامل دو منبع درونی و بیرونی هستند. منبع درونی می‌تواند شامل کلیه مصالح تشکیل دهنده بتن از جمله سنگدانه‌ها، سیمان، آب و مواد افزودنی معدنی و شیمیایی باشد. آب یا مایعات حاوی املاح قلیایی در صورتی که زمینه نفوذ آنها به داخل بتن فراهم شود، خود می‌توانند منبع بیرونی تأمین قلیایی‌ها در بتن تلقی شوند. این واکنش‌ها می‌توانند سبب انبساط مخرب، ترک خوردگی و خرابی بتن شوند. واکنش‌های قلیایی شناخته شده در بتن شامل نوع سیلیسی و کربناتی هستند. برای شروع و ادامه پدیده واکنش قلیایی باید سه شرط زیر برقرار باشد.

• وجود سنگدانه‌های حاوی کانی‌های فعال و مستعد واکنش زایی
• دسترسی سنگدانه‌ها به میزان قلیای کافی (منبع اصلی تأمین قلیایی‌ها در بتن اکسیدهای سدیم و پتاسیم موجود در سیمان است.)
• دسترسی به رطوبت کافی

تدابیر ویژه برای محیط‌های سولفاتی و سولفات‌های موجود در بتن

زمانی که سازه بتنی حجیم در معرض آب زیرزمینی یا خاک دارای سولفات‌های سدیم، پتاسیم یا منیزیم باشد، بتن تحت تأثیر قرار گرفته و به تدریج خرابی در آن گسترش می‌یابد. برای حفاظت بتن حجیم در برابر حمله سولفات‌ها رعایت موارد زیر توصیه می‌شوند.

• استفاده از سیمان مناسب (سیمان نوع ۵، درصورتی که یون کلراید به طور همزمان وجود نداشته باشد، یا معادل آن از نوع سیمان‌های آمیخته)
• کاهش نسبت آب به سیمان
• استفاده از پوزولان مناسب به میزان مؤثر (حداقل ۲۰ درصد وزن سیمان)
• طرح اختلاط مناسب و تراکم کافی بتن در حین بتن ریزی
• ایجاد حباب‌های هوا در بتن برای کاهش نسبت آب به سیمان (کاهش نفوذپذیری )
• عمل آوری مناسب و کافی

تدابیر ویژه برای کاهش سایش و فرسایش در بتن

مقاومت فشاری مهمترین عامل کنترل کننده مقاومت سایشی بتن است، بنابراین اولین گام، انتخاب مقاومت فشاری مناسب است. بهبود روش‌های تراکم، پرداخت سطوح و عمل آوری بتن نیز در افزایش مقاومت سایشی بتن مؤثرند. برای دستیابی به این ویژگی باید توصیه‌های زیر را مدنظر قرار داد.

• پرهیز از جداشدگی دانه‌ها حین بتن ریزی
• اجتناب از آب انداختن سطوح بتن
• انتخاب زمان صحیح برای پرداخت سطوح بتن
• افزایش نسبت سنگدانه به سیمان در مخلوط بتن
• به حداقل رساندن نسبت آب به سیمان بتن‌های مجاور سطوح
• پرهیز از افزودن آب به سطوح بتنی برای سهولت پرداخت

کاربرد سنگدانه‌های با سختی زیاد، مصرف سیمان به میزان کافی و استفاده از پوزولان‌هایی مانند دوده سیلیسی می‌تواند باعث افزایش مقاومت بتن در برابر سایش و فرسایش شود.

ارزیابی و پذیرش بتن حجیم

مقاومت فشاری مشخصه بتن حجیم سازه‌های بتنی بزرگ که پس از گذشت چندین ماه یا سال تحت اثر بارهای بهره برداری قرار می‌گیرند، با تشخیص طراح می‌تواند به جای ۲۸ روز، برای سن ۹۰ یا ۱۸۰ روز در نظر گرفته شود. در این صورت ارزیابی و پذیرش بتن ریزی‌های حجیمی که در زمان تعیین مقاومت فشاری نمونه‌های آن زیر چندین نوبت بتن ریزی بعدی قرار دارد، نمی‌تواند ملاک و معیار مناسبی باشد. لذا پذیرش بتن چنین سازه‌هایی (مانند سدها) باید بر اساس تایید کیفیت مصالح تشکیل دهنده آنها، ارزیابی خواص بتن تازه، کنترل روش‌های اجرا و بررسی مقاومت فشاری طولانی مدت نمونه‌های اخذ شده ضمن انجام کار صورت پذیرد.

بتن ریزی در هوای گرم

در هوای گرم باید تدابیری اتخاذ شود که بتن آب خود را به سرعت در اثر تبخیر از دست ندهد. تدابیر زیر با نظر دستگاه نظارت در طول مدت حمل، ریختن، گیرش و سخت شدن بتن بر اساس شدت گرما و سرعت جریان هوا اتخاذ می‌شوند.

• توقف بتن ریزی در گرمترین ساعات روز و انجام عملیات بتن ریزی در شب.
• مصرف آب سرد و یا جایگزینی بخشی از آب اختلاط با یخ خرد شده.
• عایق بندی حرارتی منبع آب دستگاه بتن ساز و لوله‌ها.
• استفاده از رنگ سفید برای پوشش کلیه تجهیزات تولید و حمل بتن.
• حفاظت سنگدانه‌های انبار شده از تابش آفتاب (نصب سایبان) و خنک کردن آن با پاشیدن آب.
• حفاظت سیمان مصرفی از تابش آفتاب و احتراز از مصرف سیمان گرم.
• خودداری از مصرف بتن‌های خیلی خشک.

بتن ریزی در هوای سرد

بطور کلی دمای محیطی که در آن بتن (حاوی سیمان پرتلند معمولی فاقد مواد افزودنی شیمیایی‌) اجرا می شود باید تا ۲۴ ساعت بعد از بتن ریزی بالاتر از صفر درجه سانتیگراد باشد. در مواردی که حجم قطعه زیاد و تدابیر خاصی برای مقابله با یخ زدگی بتن تازه در نظر گرفته شده است، دمای توده بتن در تمام مدت بتن ریزی، فرایند گیرش و سخت شدن باید از صفر درجه سانتیگراد بیشتر باشد. با نظر دستگاه نظارت ب ر ای جلوگیری از یخ زدگی بتن تازه تدابیر زیر اتخاذ می گردد.

• انبار کردن سنگدانه‌ها در محیط سرپوشیده و ترجیحاً گرم و یا گرم نمودن سنگدانه بوسیله هوای گرم و خشک.
• افزایش نسبی سیمان مصرفی و کاهش نسبت آب به سیمان.
• بکاربردن مواد افزودنی روان کننده.
• گرم کردن آب اختلاط تا حداکثر ۶۰ درجه سانتیگراد.
• کاهش فاصله زمانی بین تهیه و ریختن بتن در قالب.
• بکاربردن قالب‌های چوبی با ضخامت زیاد و استفاده از عایق‌های حرارتی برای قالب‌های فلزی.
• حفاظت سطوح نمایان بتن بلافاصله پس از بتن ریزی.

کارآیی بتن حجیم

کارایی بتن تازه باید به حدی باشد که بتوان آنرا با سهولت کافی جابجا نمود، در قالب ریخت، متراکم نمود و سطح آنرا صاف کرد. در تمامی این مراحل مواد متشکله بتن نباید از یکدیگر جدا شوند. بتنی که شرایط مذکور را داشته باشد دارای کارآیی مطلوب است.کارایی بتن به مواد متشکله مخلوط، بخصوص به میزان آب، نرمی و مقدار ماسه، دانه بندی و شکل سنگدانه‌ها بستگی دارد. به علاوه کارایی بتن تحت تاثیر بعضی مواد افزودنی مانند روان کننده‌ها، مواد هوازا و گاهی اوقات پوزولان‌ها قرار می‌گیرد.

عمل آوری و محافظت بتن حجیم

تمامی بتن‌ها باید بمدت حداقل ۱۴ روز متوالی با روش‌های مناسب مرطوب نگاهداشته شده و حفاظت شوند. عمده‌ترین آثار نامطلوب محیطی که باید بتن را در برابر آن محافظت نموده به شرح زیر است.

• خشک شدن زودرس که بخصوص در اثر تابش آفتاب و وزش باد پیش می‌آید.
• شسته شدن بتن تازه توسط باران یا آب جاری.
• کاهش سریع دمای بتن در روزهای نخست.
• محافظت از بتن با مرطوب نگهداشتن سطوح آن بکمک آب پاشی یا پوشاندن سطوح با گونی خیس انجام می‌شود. شیوه محافظت و نیز مدت آن به عوامل مختلف از جمله شرایط محیط، ویژگی‌های مورد انتظار از بتن، نوع سیمان مصرفی و نیز نسبت‌های اختلاط بتن بستگی دارد که با نظر دستگاه نظارت تعیین می‌شود.
• بتنی که در هوای سرد ریخته شده است باید در چند روز اول پس از بتن ریزی در مقابل یخ زدن محافظت شود.