بتن بادوام، بتنی است که در شرایط تابش فعلی برای عمر معین سازه عملکرد رضایت بخشی دارد. توانایی بتن برای تحمل شرایطی که برای آن طراحی شده است بدون خراب شدن یا آسیب دیدن برای مدت طولانی به عنوان دوام بتن شناخته می شود. دوام بتن همچنین میتواند به عنوان توانایی بتن برای مقاومت در برابر عوامل جوی، نیروهای محیطی، حملات شیمیایی و سایش و به طور همزمان حفظ خواص مهندسی مورد نظر خود تعریف شود.
دوام بتن معمولاً به طول عمر عملکرد بدون مشکل بتن اشاره دارد. انواع مختلف بتن بسته به محیط قرار گرفتن در معرض و خواص مورد نظر به درجات دوام متفاوتی نیاز دارند. به عنوان مثال، بتن در معرض شرایط جزر و مدی آب دریا، نیازهای متفاوتی نسبت به بتن داخلی در مناطق خشک دارد.
شرکت ماشین سازی صادقی، طراح و تولید کننده انواع ماشین آلات و تجهیزات ساختمانی شامل دستگاه بلوک زن ، میکسر سیمان ، خاموت زن و … مطابق با استانداردهای روز صنعت میباشد. با توجه به فروش بدون واسطه و حجم زیاد سفارشات در تولید انبوه، دارای محصولات با مناسب ترین قیمت نسبت به محصولات مشابه در بازار می باشد.
بتن بادوام خواهد ماند اگر:
- ساختار خمیر سیمان متراکم و از نوع نفوذپذیری کم است.
- تحت شرایط قرار گرفتن در معرض شدید، هوا را برای مقاومت در برابر چرخه یخ زدگی و ذوب شدن به درون خود وارد کرده است.
- از سنگدانه های درجه بندی شده ساخته شده است که از مواد قوی و بی اثر است.
- مواد تشکیل دهنده مخلوط بتن حاوی حداقل ناخالصی هایی مانند قلیایی، کلرید و سیلت است.
عوامل موثر بر دوام بتن
در ادامه عوامل موثر بر دوام بتن آورده شده است.
- محتوای سیمان
- کیفیت کل
- کیفیت آب
- تراکم بتن
- دوره پخت
- نفوذپذیری
- مرطوب
- درجه حرارت
- سایش
- کربناته شدن
1. محتوای سیمان
- مقدار سیمان مصرفی در مخلوط بتن عامل اصلی موثر بر دوام بتن است.
- اگر میزان سیمان مصرفی کمتر از مقدار مورد نیاز باشد، نسبت آب به سیمان
- کاهش می یابد و کارایی بتن نیز کاهش می یابد.
- افزودن آب بیشتر به این مخلوط بتن منجر به ایجاد حفره های مویرگی می شود که بتن را به ماده ای نفوذپذیر تبدیل می کند که باعث تخریب می شود.
- افزودن سیمان بیش از حد می تواند مشکلاتی مانند خشک شدن انقباض ایجاد کند. واکنش قلیایی – سیلیس نیز ممکن است رخ دهد که در نهایت دوام بتن را تحت تأثیر قرار می دهد.
2. کیفیت کل
- استفاده از سنگدانه های مرغوب در مخلوط بتن مطمئناً دوام بتن را افزایش می دهد.
- شکل ذرات سنگدانه باید زاویه دار و گرد باشد. سنگدانه های پوسته پوسته و دراز ممکن است بر کارایی بتن تازه تأثیر بگذارند و آن را متخلخل و در نتیجه نفوذپذیر کنند و همچنین مقاومت کمتری را فعال کنند.
- سنگدانههای زاویهدار با بافت خشن توصیه میشوند اما برای به دست آوردن چسبندگی خوب به محتوای سیمان بیشتری نیاز دارند. خوب، برای دستیابی به مخلوط بتن متراکم باید از سنگدانه های دانه بندی شده استفاده شود.
- تعیین میزان رطوبت سنگدانه باید قبل از آن انجام شود، در غیر این صورت، می تواند مخلوط بتن سست کارآمدتری ایجاد کند و دوباره آن را متخلخل کند.
3. کیفیت آب
- آب مورد استفاده در مخلوط بتن نیز بر دوام بتن تأثیر می گذارد. به طور معمول، آب آشامیدنی برای ساخت بتن توصیه می شود. PH آب مصرفی فقط باید در محدوده 7 تا 8 باشد.
- آب باید عاری از روغن، اسید، قلیایی، شکر، نمک مواد آلی و غیره باشد.
- ناخالصی های موجود در آب ممکن است منجر به خوردگی فولاد یا خراب شدن آن در اثر حملات شیمیایی مختلف به بتن شود.
4. تراکم بتن
هنگام قرار دادن بتن باید دقت شود. متراکم کردن بتن محل بدون جداسازی مهم است.
بتن به اندازه کافی متراکم نشده حاوی تعدادی حفره هوا در آن است که مقاومت و دوام بتن را کاهش داده و آن را متخلخل می کند.
5. دوره پخت
عمل آوری مناسب باید در مراحل اولیه سخت شدن بتن انجام شود زیرا باعث دوام خوب بتن می شود.
پخت ناکافی ممکن است منجر به ایجاد ترک به دلیل انقباض پلاستیک، انقباض خشک شدن، اثرات حرارتی و غیره شود که به دلیل آن دوام کاهش می یابد.
6. نفوذپذیری
- بتن به دلیل نفوذپذیری منبسط شده و منجر به ایجاد ترک و در نهایت تجزیه بتن می شود.
- به طور معمول بتن حاوی منافذ ژل کوچک و حفره های مویرگی است. با این حال، منافذ ژل ورود آب از طریق آنها را محدود می کند زیرا اندازه آنها بسیار کوچک است.
- حفره های مویین در بتن مسئول نفوذپذیری هستند که به دلیل نسبت آب به سیمان بالا در بتن ایجاد می شوند.
- برای جلوگیری از نفوذپذیری باید از کمترین نسبت آب به سیمان ممکن استفاده شود.
- استفاده از تعداد کمی از مواد پوزولانی نیز به کاهش نفوذپذیری کمک می کند
7. رطوبت
- رطوبت موجود در جو نیز بر دوام سازه های بتنی تأثیر می گذارد.
- رطوبت موجود در بتن عامل فلورسانس است که نمک ها را به محلول های محلول تبدیل می کند و هنگامی که تبخیر می شود نمک ها متبلور شده و روی سطح بتن ظاهر می شوند.
- این امر مطمئناً به سازه بتن آسیب می رساند و دوام آن کاهش می یابد.
8. اثرات دما
- هنگامی که بتن تازه در معرض دمای بالا قرار می گیرد، سرعت هیدراتاسیون تحت تأثیر قرار می گیرد و مقاومت و دوام کاهش می یابد.
- مواد تشکیل دهنده بتن دارای ضرایب حرارتی متفاوتی هستند، بنابراین در دماهای بالاتر ممکن است املا و خراب شدن بتن اتفاق بیفتد.
9. سایش
- فرسودگی بتن نیز به دلیل سایش شدید سطح رخ می دهد.
- هنگامی که بتن در معرض آب با حرکت سریع قرار می گیرد، لاستیک های فولادی، یخ شناور به طور مداوم سایش سطح رخ می دهد و دوام آن تحت تأثیر قرار می گیرد.
- هر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر باشد، مقاومت سایشی آن بیشتر خواهد بود
10. کربناته کردن
هنگامی که بتن مرطوب در معرض جو قرار می گیرد، دی اکسید کربن موجود در جو با بتن واکنش داده و با واکنش با CaO در بتن، pH بتن را کاهش می دهد.
هنگامی که مقدار ph بتن به 10 یا 9 یا بیشتر کاهش می یابد، قلیایی خود را از دست می دهد. به همین دلیل قادر به محافظت از میله های فولادی زیر آن نخواهد بود. به دلیل خوردگی، زنگ در اطراف میله ایجاد می شود و در نتیجه حجم میله افزایش می یابد. این باعث ایجاد ترک در بتن می شود. ترک ها باعث تحریک بیشتر رطوبت و CO2 می شوند که باعث از دست دادن قلیایی آن می شود. بنابراین چرخههای معیوب اتفاق میافتند و در نهایت بتن را با لایهلایهشدن و پوسته شدن بتن شکننده میکنند، اگر به موقع مورد توجه قرار نگیرد، میلهها شروع به از دست دادن مساحت و در نتیجه استحکام خود میکنند. بیشتر سازههای امروزی از این مشکل رنج میبرند و ساختمانهایی که قرار بود 100 سال عمر داشته باشند، گاه در عرض 10 سال دچار تعمیرات اساسی شدهاند. از این رو فرآیند خوردگی در آرماتور موجود در بتن قرار می گیرد. خوردگی آرماتور باعث ایجاد ترک در بتن سخت شده و فرسودگی می شود.
آزمایش های مختلف دوام بتن چیست؟
1. حمله کلرید
هدف اصلی حمله کلرید آرماتورهای فولادی است که در شرایط دریایی از پوشش بتنی نفوذ می کند. حتی استفاده از افزودنی های تسریع کننده با کلرید کلسیم نیز باعث افزایش میزان کلرید بتن می شود که در نهایت منجر به خوردگی آرماتورها می شود. کلرید در بتن به دو صورت کلرید متصل و کلرید آزاد وجود دارد. کلرید متصل به دلیل محصولات هیدراتاسیون تولید شده و روی سطح منافذ ژل جذب می شود در حالی که کلرید آزاد باعث خوردگی واقعی آرماتورهای فولادی در بتن می شود.
محدودیت محتوای کلرید در سیمان طبق استاندارد IS 456:2000 0.1٪ است در حالی که موسسه بتن آمریکا (ACI) قوانین سخت گیرانه تری را برای محتوای کلرید وضع کرده است. آزمایش های زیر برای تعیین محتوای کلرید انجام می شود:
- تست نفوذ سریع کلرید توسط AASHTO T277 و ASTM C1202
- تست مهاجرت کلرید حالت غیر پایدار توسط NT BUILD 492
- تست انتشار کلرید توسط ISO 1920
- رسانایی حجیم توسط ASTM C 1760
- مقاومت الکتریکی بتن به روش پروب ونر.
2. کربناتاسیون
هنگامی که دی اکسید کربن از هوا به داخل بتن نفوذ می کند تا با هیدروکسید کلسیم به کربنات کلسیم ترکیب شود، فرآیند کربناتاسیون آغاز می شود.
- آب ریختن در بتن چیزی نیست جز آبی که در منافذ کوچک به دلیل رطوبت بیش از حد جمع شده است. ماهیت قلیایی دارد و PH آن بین 12.5 تا 13.5 است که در نهایت به تولید لایه نازک مرطوب در اطراف تقویت کننده کمک می کند که آن را از اثرات کربناته شدن اکسیژن و آب محافظت می کند و از خوردگی جلوگیری می کند. از آنجایی که آب منفذی در تماس با دی اکسید کربن اضافی در بتن قرار می گیرد، منجر به اسید کربنیک رقیق با مقدار ph 9.0 می شود که برای از بین بردن لایه نازک مرطوب آرماتور و قرار گرفتن در معرض خوردگی بیشتر کافی است.
- میزان کربناته شدن بتن به سطح آب منفذی، عیار بتن، نفوذپذیری بتن، شرایط قرار گرفتن در معرض بتن، عمق پوشش ارائه شده به آرماتور و غیره بستگی دارد.
- این آزمایش زمانی اجباری است که شرایط قرار گرفتن در معرض شدید باشد و دارای غلظت بالای دی اکسید کربن 0.3٪ تا 0.1٪ در بتن باشد.
آزمایش های انجام شده برای تعیین میزان کربناته شدن:
عمق کربناته شدن را می توان به راحتی در محل تعیین کرد. در اینجا سطح شکسته شده در معرض را می توان با محلول رقیق فنل فتالئین در الکل درمان کرد. اگر سطح به رنگ صورتی در آمد نشان می دهد که هیدروکسید کلسیم تحت تأثیر دی اکسید کربن قرار نمی گیرد و اگر تغییری مشاهده نشد احتمالاً هیدروکسید کلسیم کربناته شده است یعنی Caco 3 تشکیل شده است.
کربناته شدن تسریع شده توسط تست ISO 1920 (12)[6] انجام می شود.
دوام بتن
3. حمله سولفات
حمله سولفات عمدتاً در شرایط غنی از سولفات مانند دریا، کارهای تصفیه فاضلاب و خاک های دارای سولفات مشاهده می شود. سولفات هایی مانند سولفات منیزیم عمدتاً به هیدروکسید کلسیم، آلومینات های کلسیم هیدراته و حتی سیلیکات های هیدراته حمله می کنند.
این واکنش منجر به تشکیل سولفات کلسیم و سولفوآلومینات کلسیم به عنوان یک محصول می شود که تقریباً 227 درصد حجم آلومینات های اصلی را دارد که منجر به انبساط در بتن و در نتیجه ایجاد ترک می شود و حملات سولفات به بتن توسط متناوب تسریع می شود. شرایط مرطوب و خشک شدن، بیشتر در مناطق جزر و مدی. حمله سولفات را می توان با کاهش تری کلسیم آلومینات (C3A) و تترا کلسیم آلومینا فریت (C4AF) کنترل کرد.
همچنین می توان با استفاده از سیمان مقاوم در برابر سولفات، کنترل کیفیت بتن، استفاده از عامل حباب هوا، استفاده از پوزولانا، عمل آوری با بخار فشار بالا و استفاده از سیمان آلومینا بالا به عنوان سولفات با در نظر گرفتن دوام و ماندگاری، حمله سولفات را کنترل کرد. بتن.
- آزمایش انجام شده برای تعیین محتوای سولفات:
- آزمایش غوطه وری سولفات بر روی میله ملات توسط ASTM C 1012
- تست از دست دادن جرم
دوام بتن
4. واکنش قلیایی – سیلیس
در ابتدا، یک سنگدانه بی اثر در نظر گرفته می شود، اما گاهی اوقات به دلیل واکنش قلیایی- سیلیس، ماهیت مشخصی از خود نشان می دهد. هنگامی که آب با سیمان مخلوط می شود، قلیایی های سیمان آب را به ژل سوزاننده تبدیل می کند و هنگامی که این ژل سوزاننده با محتوای سیلیس واکنشی سنگدانه ترکیب می شود و ژل قلیایی-سیلیکایی با تورم نامحدود ایجاد می کند، این امر باعث افزایش فشار اسمزی در داخل زمینه بتن می شود و در نتیجه منجر به ایجاد ترک می شود. در بتن
واکنش سنگدانه قلیایی را می توان با انتخاب نوع غیر واکنشی سنگدانه ها، استفاده از سیمان کم قلیایی، استفاده از مواد افزودنی معدنی مانند خاکستر بادی، سرخی، با کنترل نسبت فضای خالی، با کنترل شرایط رطوبت و دما کنترل کرد.
- آزمایش برای محاسبه واکنش قلیایی – سیلیس انجام شد
- آزمایش میله خمپاره شتاب توسط ASTM C 1260
- آزمایش کوتاه مدت و بلند مدت برای میله خمپاره توسط IS 2386
- آزمایش میله منشور بتنی توسط ASTM C 1293
5. نفوذپذیری آب
هنگامی که دوام بتن در نظر گرفته می شود، زمانی که نفوذپذیری مقصر اصلی زوال می شود. آب از طریق لوله های مویین و ترک ها به آرماتور بتن نفوذ می کند که منجر به آرماتورهای در معرض خوردگی می شود.
آزمایش نفوذ آب یکی از آزمایشات مهم برای تعیین دوام بتن است. از آنجایی که غول های پروژه ساخت و ساز بزرگ مانند شرکت راه آهن مترو دهلی (DMRC) اجازه نفوذ آب بیش از 10 میلی متر برای سطح زیرزمینی را نمی دهند.
آزمایش انجام شده برای تعیین نفوذپذیری بتن:
- آزمایش نفوذپذیری برای تعیین بتن کم مقاومت توسط IS 3085: 1965
- نفوذپذیری بتن با مقاومت بالا با استاندارد DIN 1048
دوام بتن به قدری جنبه مهمی است که هر یک از معیارها مستحق یک رویکرد دقیق است و همانطور که قرار گرفتن در معرض محیطی شرایط سایت تغییر می کند، خواص مطلوب بتن نیز تغییر می کند. برخی آزمایشات دیگر مطابق با شرایط محل برای دوام بتن انجام می شود:
- تست خوردگی تسریع شده توسط ASTM G 109
- تست جذب توسط ASTM C 1585
- تست آسیب سرمازدگی
- تجزیه و تحلیل پتروگرافی
اسیدهای آلی
قرار گرفتن در معرض اسیدهای آلی می تواند بر دوام بتن تأثیر منفی بگذارد و منجر به خوردگی و تخریب شود. پوششهای محافظ، عملیاتهای شیمیایی و شیوههای نگهداری مناسب برای کاهش تأثیر اسیدهای آلی بر سطوح بتنی ضروری هستند. استفاده از مواد بادوام و تکنیک های ساخت و ساز به افزایش انعطاف پذیری سازه های بتنی در برابر قرار گرفتن در معرض اسیدهای آلی کمک می کند و عملکرد و دوام طولانی مدت را تضمین می کند.
در نتیجه، درک و پرداختن به بسیاری از عوامل مؤثر بر دوام بتن برای تضمین طول عمر و یکپارچگی سازه سازه ضروری است. با اجرای شیوههای طراحی، ساخت و نگهداری مناسب، میتوان اثرات نامطلوب این عوامل را کاهش داد و در نتیجه سازههای بتنی بادوام و ارتجاعی ایجاد کرد که در برابر آزمون زمان مقاومت میکنند.
کیفیت و نوع سیمان
سیمان به عنوان ستون فقرات بتن آماده عمل میکند و کیفیت و نوع آن مستقیماً بر کیفیت محصول نهایی تأثیر میگذارد. هنگام بررسی منبع سیمان، باید تأمینکنندگانی را در اولویت قرار دهید که کیفیت ثابتی ارائه میدهند و با استانداردهایی مانند ASTM C150 مطابقت دارند.
تغییرپذیری در خواص سیمان میتواند منجر به ضعفهای سازهای شود، بنابراین انجام آزمایشهای منظم برای تأیید مقاومت فشاری، زمان گیرش و نرمی مطابق با مشخصات ضروری است. انتخاب نوع مناسب سیمان، چه پرتلند، چه مخلوط یا زودگیر، به الزامات خاص پروژه شما، از جمله شرایط محیطی و نیازهای تحمل بار سازه، بستگی دارد.
ذخیره سازی موثر سیمان به همان اندازه برای حفظ کیفیت آن مهم است. شما باید سیمان را در محیط های خشک و بدون رطوبت، ترجیحاً در سیلوهای مجهز به سیستم های کنترل رطوبت، ذخیره کنید. این کار از هیدراتاسیون و کلوخه شدن جلوگیری می کند، که می تواند اثربخشی چسب را به خطر بیندازد.
اجرای مدیریت موجودی بر اساس اولویت ورود، اولویت خروج (FIFO) تضمین میکند که موجودی قدیمیتر ابتدا استفاده شود و خطر تخریب مواد به حداقل برسد. علاوه بر این، سطح دما و رطوبت را به طور منظم کنترل کنید، زیرا نوسانات میتواند بر ویژگیهای عملکردی سیمان تأثیر بگذارد.