مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بتن به دلیل خاصیت ناتراوایی، یکی از مواد اساسی مورد استفاده در ساخت مخازن و سازه های آبی است که عوامل مختلفی بر روی میزان تراوایی بتن موثر است از جمله این عوامل میزان مصالح و درصد آب موجود در بتن است.

در این تحقیق با طرح اختلاط هایی مختلف نمونه های مکعبی بتن با سه نسبت آب به مواد سیمانی با افزودن میکروسیلیس و بدون استفاده از آن ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفت . در طرح اختلاط بتن از فوق روان کننده و میکروسیلیس به عنوان متغیر وابسته بهره گرفته شد.

دانلود

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني (causes Of Deteriorations)
1-1- نفوذ نمكها (ingress Of Salts)
نمكهاي ته نشين شده كه حاصل تبخير و يا جريان آبهاي داراي املاح مي باشند و همچنين نمكهایی كه توسط باد در خلل و فرج و تركها جمع مي شوند، هنگام كريستاليزه شدن مي توانند فشار مخربي به سازه ها وارد كنند كه اين عمل علاوه بر تسريع و تشديد زنگ زدگي و خوردگي آرماتورها به واسطه وجود نمكهاست. تر وخشك شدن متناوب نيز مي تواند تمركز نمكها را شدت بخشد زيرا آب داراي املاح، پس از تبخير، املاح خود را به جا مي گذارد.

1-2- اشتباهات طراحي (specification Errors)

به كارگيري استانداردهاي نامناسب و مشخصات فني غلط در رابطه با انتخاب مواد، روشهاي اجرايي و عملكرد خود سازه، مي تواند به خرابي بتن منجر شود. به عنوان مثال استفاده از استانداردهاي اروپايي و آمريكايي جهت اجراي پروژه هايي در مناطق خليج فارس، جايي كه آب و هوا و مواد و مصالح ساختماني و مهارت افراد متفاوت با همه اين عوامل در شمال اروپا و آمريكاست، باعث مي شود تا دوام و پايايي سازه هاي بتني در مناطق ياد شده كاهش يافته و در بهره برداري از سازه نيز با مسائل بسيار جدي مواجه گرديم.

1-3- اشتباهات اجرایی (con Struction Errors)

كم كاريها، اشتباهات و نقصهایی كه به هنگام اجراي پروژه ها رخ مي دهد، ممكن است باعث گردد تا آسيبهايي چون پديده حفره های لانه زنبوري، آب انداختگي، جداشدگي، تركهاي جمع شدگي، فضاهاي خالي اضافي يا بتن آلوده شده، به وجود آيد كه همگي آنها به مشكلات جدي مي انجامند.

اين گونه نقصها و اشكالات را مي توان زاييده كارآئي، درجه فشردگي، سيستم عمل آوري آب، مخلوط آلوده، سنگدانه هاي آلوده و استفاده غلط از افزودنيها به صورت فردي و يا گروهي دانست.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فناورى نانو مى‌تواند به مقاوم‌سازى بتن‌ها کمک کند و همچنين روکش‌هاى ضد خوردگى فولاد با استفاده از اين فناورى توليد مى‌شود.

يکى از روش‌هاى محافظت از بتن‌هاى در معرض شرايط محيطى خورنده، مانند محيط‌هاى دريايى، استفاده از روکش هايى است که نفوذ عوامل مخرب خارجى را به درون بتن سد مى‌کنند.

اين روکش‌ها عموملا خاصيت آب‌گريزى دارند و از اين رو کار کردشان کمى با روکش‌هاى سنتى موجود متفاوت است. همچنين مى‌توان از اين روکش‌ها جهت پوشش‌دهى سطح لوله‌هاى بتنى به کار رفته در فاضلاب (که در معرض محيط‌هاى خورنده بيولوژيکى هستند) و يا شمع‌هاى بتنى و بسيارى موارد ديگر استفاده کرد.

شرکت آلمانى Basf محصولى با نام تجارى Emaco nanocrete توليد کرده است که با اضافه شدن به ملات تعميرات، بتن را ترميم مى‌کند. استفاده از اين مواد علاوه بر افزايش استحکام بند‌کشى، تراکم و نفوذ‌پذيرى را بهبود مى‌دهد و با کاهش زمان، کاهش هزينه‌ها را نيز در بر دارد.

پوشش‌هاى نانو کامپوزيتى مهندسى توليد شده با استفاده از نانو ذرات سراميکى که توسط شرکت آلمانى Inocermic Gmbh به بازار عرضه شده است نيز پوشش‌هاى مقاومى براى بتن ايجاد مى‌کند. اين پوشش خلل و فرج سطح بتن را پر کرده و براق مى‌کند و علاوه بر اين در برابر شرايط بد آب و هوايى، حلال‌ها، پاک‌کننده‌هاى صنعتى و خوردگى مقاوم است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بتن سبک با مقاومت زیاد
مقدمه
همواره سبکی بتن،همراه مقاومت کم آن تلقی شده است .سبکدانه های درشت نقش مهمی را در تغییر مقاومت بتن سبکدانه بازی می کنند .نزدیک به دو دهه پیش مطالعه برای تولید بتن سبکدانه با مقاومت زیاد به ویژه در پروژه های نفتی آغاز شد وتوانستند با استفاده از سبکدانه های  خاص وبکارگیری مرغوب اعم از سیمان، دوده سیلیسی وفوق روان کننده ها به مقاومت های فشاری فراتر ازMPa20  دست یابند.در ایران نیز تلاشهایی برای دست یابی به بتن سبکدانه پرمقاومت با مصالح موجود در ایران آغازشد؛اما به دلیل ضعف سبکدانه های  درشت ،محدویت های جدی دراین راه وجود دارد .با این حال احساس می شودبتن از سبکدانه از مقاومت زیاد  یا متوسط به عنوان بتن بادوام جهت بتن ریزی در قطعات بتن مسلح در حاشیه خلیج فارس ودریای عمان استفاده نمود.
اگر بتوان علیرغم کاهش وزن مخصوص بتن ،مقاومت مناسبی را به دست آوردویا نسبت مقاومت به وزن مخصوص را بالا برد وبار مرده سازه های بتنی را کاهش داد،وضعیت مطلوبی حاصل می شود.گاه سبکی بتن یک خواسته درپروژه خاص می باشد.با استفاده از سبکدانه می توان بتن سبکدانه تولید کرد.علیرغم تلاشهایی که قبل از دهه 80میلادی(به ویژه در دهه 70)صورت گرفته بود .عملا مقاومت های فشاری بتن سبکدانه رشد قابل توجهی نداشت و به  50MPaمحدود می شد.به دلیل نیاز برخی شرکت های نفتی درامریکا ونروژبرای ساخت سازه هاو مخازن ساحلی وفرا ساحلی وسکوهای نفتی تلاش هایی در دهه80و اوایل دهه90صورت گرفت .آنها توانستند با استفاده از دوده سیلیسی وفوق روان کننده وهمچنین سبکدانه های مرغوب و پر مقاومت به مقاومت هایی فراتر از70MPaوحتی به مرزهای 100MPaبرسند.در این پروژه ها مسئله دوام بتن ها به ویژه موضوع خوردگی میلگرد ها و پایایی در یخ بندان وآب شدگی وهمچنین مجاورت با آب دریا اهمیت زیادی داشت.این مطالعات و اجرایی این بتن ها راه را برای اقدامات مشابه در سایر کشورها باز نمود .اما جالب است بدانیم ازنیمه دوم دهه 90تاکنون تحقیقات ناچیزی برروی بتن ها انجام ومنتشر شده است.و به نظر می رسد نیاز به تحقیقات گسترده تراحساس نمی شود ویا منابع مالی لازم در اختیار محققین قرار نمی گیرد.در ایران  نیز از حدود سال هایآخر دهه 70 هجری شمسی(اواخر دهه 90م)تلاشهایی برای تولید بتن سبک پر مقاومت آغاز شد که نتایج آن در این مقاله از نظر می گذرد.
فلسفه بکارگیری بتن سبک پر مقاومت وکاربردها:
بتن معمولی از جرم حجمی150/2تا350/2تن بر مترمکعب برخوردار است وتوانسته اند درحالات عادی به مقاومت های بیش ازMPa 60 وتا حدودMPa120دست پیدا کنند .اگر به طور متوسط مقاومت بتن پر مقاومت معمولی راMPa90 در نظر بگیریم ،نسبت مقاومت به جرم حجمی خشک 40خواهد بود.
بتن نیمه سبکدانه جرم حجمی خشک 55/1تا 85/1تن بر متر مکعب را دارا می باشد.مقاومت های فشاری بتن های نیمه سبکدانه قبل از دهه80 معمولابین MPa25تا  45MPaبود؛که متوسط آن 35Mpaمی باشد.نسبت مقاومت به جرم حجمی متوسط خشک در حدود 20بود ؛بنابراین مصرف بتن نیمه سبکدانه توجیهی نداشت.بتن های تمام سبکدانه جرم حجمی خشک 25/1 تا 45/1تن بر متر مکعب را دارا بود ؛اما مقاومت فشاری آن به زحمت ازMPa 25 فراتر می رفت ونسبت مقاومت به جرم حجمی متوسط خشک کمتر از20می شد وبسیاری از اوقات این نوع بتن جنبه سازه ای نداشت وبه عنوان مصالح غیر سازه ای بکار می رفت.ازآن جا به دلیل نیاز به سبکی در برخی پروژه های نفتی می خواستند از بتن سبکدانه  سازه ای استفاده نمایند  ناچار به دنبال افزایش مقاومت برآمدند و همان گونه که بتن پر مقاومت معمولی  ساخته شده بود سعی شد نیمه سبکدانه پر مقاومت معمولی تولید شود و باید به نسبت مقاومت به جرم حجمی 40 دست می یافتند یعنی مقاومت فشاری به حدودMPa 70می رسید تا مصرف آن از جمیع جهات توجیه داشته باشد.
هر چند بتن سبکدانه سازه ای ازسال های  جنگ جهانی اول ودوم درقایق ،بارج ،کشتی های جنگی وغیر جنگی کوچک وبزرگ به کار رفته بود؛اما بعد ها به ویژه پس از جنگ جهانی دوم  ساختمان ها و پلها ی زیادی در امریکا وکانادا واروپا با مقاومت های فشاری بیش ازMPa25 ساخته شد.ساخت مخازن مغروق ونیمه مغروق،مخازن گاز طبیعی ،اسکله شناور ،ساختمان های فراساحلی همچون سکوهای نفتی با بتن سبکدانه سابقه داشت ؛اما از اواسط دهه 80تا 90 ساخت این نوع سازه های دریایی با بتن نیمه سبکدانه معمول شد.
ساخت بتن نیمه سبکدانه پر مقاومت مصالح ونسبت ها:
برای ساخت بتن نیمه سبکدانه درشت با کیفیتی مقاومتی خوب ،از ماسه یا سنگدانه ریز با وزن مخصوص معمولی استفاده می شودکه سیمان وافزودنی های دیگر معدنی وشیمیایی یه همراه آب آن را تکمیل می کند.معمولا بتن سبکدانه پر مقاومت به بتنی اطلا ق می شود که مقاومت فشار استوانه ای 28روزه آن یبش از35مگا پاسکال باشد.سبکدانه درشت معمولا وزن مخصوص توده ای غیر متراکم کمتر ازkg/m 3880 را دارا ست.سبکدانه های رسی منبسط  شده مانند لیکا یا لیاپور ویا فیبوکه ممکن است اسامی دیگری را درکشورهای  مختلف داشته باشد از جمله سنگدانه های سبک مصرفی در این بتن ها می باشد.شیل منبسط شده نیز از جمله سبکدانه یه های مصرفی است که در برخی کشورها لیاپور نیز نام گرفته است.سیلیس منبسط شده (لیسا)در بتن سبکدانه پر مقاومت به میزان گسترده ای بکا رفته است.خاکستر سوخت پخته شده (لیتاژ) وروباره منبسط شده (پلیت)از جمله این سبکدانه ها است.به هر باید گفت معمولا وزن مخصوص توده ای غیر متراکم این سبکدانه ها لازم است بیش از600 وتا حدود بیش ازkg /m 3 800باشد وتا از تو پری واستحکام مناسبی برای این بتن ها برخوردار گردد لاز م به ذکر است وزن مخصوص غیر متراکم لیکای ایران با توجه به حداکثراندازه آن در حدود 350تا450kg/m 3 می یاشد وپرواضح است که درآزمایش های مقاومتی جوابگو نخواهد بود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

محققان وزارت جهادكشاورزی موفق شدند با استفاده از فناوری نانو نوعی بتن موسوم به «بتن سبز» تولید كنند. این بتن علاوه بر این كه در مقایسه با بتن های معمولی از مقاومت به مراتب بیشتری برخوردار است، خاصیت فتوكاتالیستی ایجاد شده در آن امكان حذف آلاینده های خطرناك موجود در آب وهوا را نیز فراهم كرده است تا جایی كه از این نوع بتن می توان برای تصفیه كامل آب وهوا در سطح گسترده استفاده كرد. محققان این طرح، همچنین پیش بینی می كنند كه در صورت وسعت بخشیدن به این طرح حتی این امكان وجود دارد كه بتوان آب های فاضلاب را نیز به آب شرب تبدیل كرد. ایران پس از آمریكا و ژاپن سومین كشور جهان محسوب می شود كه به این فناوری دست پیدا كرده است. مهندس احسانی، مجری طرح در گفت وگو با خراسان در مورد جزئیات پروژه گفت: این بتن با استفاده از نانو ذرات دی اكسیدتیتانیوم تولید شده است و با استفاده از اكسیدسیلیس مقاومت بتن را از نظر خواص مكانیكی و استحكام و دوام افزایش دادیم تا در عین حال بتن خاصیت فتوكاتالیستی نیز پیدا كند. وی اضافه كرد: در بعد خواص مكانیكی از نظر دوام موفق شدیم با به كاربردن نانو مواد به ٤٠ درصد افزایش مقاومت فشاری و ٦٠ درصد افزایش مقاومت كششی در مقایسه با بتن های معمولی دست پیدا كنیم.

برای ایجاد خواص فتوكاتالیستی نیز٢ مرحله اجرا كردیم اول این كه بتن را با نانوذرات دی اكسید تیتانیوم پوشش دادیم و دوم این كه درصدی از این نانوذرات را جایگزین درصدی از سیمان به كار رفته در بتن كردیم. درحالت اول كه بتن را با نانوذرات پوشش دادیم بتن خاصیت فتوكاتالیستی یا خاصیت اكسیدكنندگی ذرات آلی را پیدا كرد و در نتیجه آزمایش های ما این بتن در عرض ٤٨ساعت آلاینده استاندارد «رودامین» را به خوبی تخریب كرد و نشان داد كه در حد قابل توجهی خاصیت اكسیدكنندگی دارد. مهندس احسانی همچنین تصریح كرد: با توجه به این كه در حال حاضر درصد زیادی از آلاینده های ما مانند آلاینده هایی كه از پساب های صنعتی بیرون می آیند یا گازهایی مانند NO و یا NO2 كه از خروجی اگزوز موتورها خارج می شوند از نوع آلی هستند، خاصیت اكسیدكنندگی ذرات آلی این بتن، به خوبی می تواند این نوع آلاینده های موجود در هوا را از بین ببرد. وی گفت: در واقع این بتن خاصیت اكسیدكنندگی دارد و هر ذره آلی كه در مجاورت آن قرار گیرد، اكسید می شود و این اكسیدشدن باعث تجزیه آن می شود و ماده مزبور پس از تجزیه شدن خاصیت میكروبی خود را از دست می دهد. وی خاطرنشان كرد: حالت دومی كه ما برای این نوع بتن درنظر گرفتیم، این بود كه در این نوع بتن درصدی از نانوذرات را جایگزین درصدی از سیمان كنیم كه البته نتایج این مرحله در دست بررسی است كه در صورت موفقیت آمیزبودن این مرحله از آزمایش، این نوع بتن در سازه های بتن آرمه، مانند پل ها، اسكله های بنادر، ساختمان های بلندمرتبه و حتی ساختمان های ضدانفجار به كار گرفته خواهد شد. ضمن آن كه از خاصیت فتوكاتالیستی این نوع بتن می توان در پروژه های خطوط انتقال آب در كشاورزی و در شهرها به عنوان تصفیه كننده آب استفاده كرد. چرا كه این خاصیت ویژه فتوكاتالیستی بتن باعث می شود تا آبی كه از این بتن در حال عبور است، به طور كامل تصفیه شود. وی تاكید كرد: تجربه های موفق این كار را می توان در كشورهای آمریكا و ژاپن مشاهده كرد، در این كشورها ازاین نوع بتن به صورت پنل های بزرگ در كنار بزرگراه ها استفاده می شود تا هوای محیط از گازهای خطرناك مانند گاز NO و NO2 حاصل از تردد خودروها تصفیه شود.

وی گفت: این نوع بتن صرفا از نظر خاصیت فتوكاتالیستی در كشورهایی مانند آمریكا و ژاپن دارای نوع مشابه است اما از ابعاد دیگری مانند دوام و مقاومت الكتریكی و خاصیت تصفیه كنندگی آب، كاملا منحصر به فرد است.

وی اضافه كرد: در صورت كاربردی شدن این طرح ها در آینده می توانیم كانال های كشاورزی بسازیم كه بتواند آب هایی را كه از مقطع این كانال عبور می كند، تصفیه كند تا آب سالم تری در حوزه كشاورزی به گیاه برسد و امیدواریم كه همچنین از این بتن بتوانیم در نمای ساختمان ها و در كنار بزرگراه ها برای تصفیه هوا استفاده كنیم.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمايشات لوله هاي بتني پيش ساخته مسلح و غير مسلح كه از آنها براي فاضلاب و يا آب هاي سطحي بصورت ثقلي استفاده مي شود:

·          قطر ساخت و قطر واقعي

·          تغييرات مجاز ضخامت جداره

·          انحراف مجاز راستائي لوله

·          ناصافي مجاز سطح داخلي لوله

·          آزمايش جذب آب

·          آزمايش هيدرواستاتيك

·          آزمايش مقاومت خرد شدن ـ آزمايش با بار تائيد و آزمايش با بار حداكثر.

·          آزمايش ضخامت پوشش ميلگرد .

·          آزمايش انحراف زاويه اي براي لوله ا.

·          آزمايش فاصله مستقيم .

·          آزمايش برش .
قطر ساخت وقطر واقعي

قطر واقعي : قطر داخلي لوله توليدي است كه با اندازه گيري واقعي به دست مي آيد .

قطر ساخت : قطر داخلي لوله توليدي است كه هدف سازنده ساخت لوله به آن اندازه است .
انحراف مجاز راستائي لوله

در صورتي كه تعيين انحراف راستائي لوله مطابق روش زير انجام شودحداكثر انحراف راستائي مجاز لوله5/3 ميلي متر در هر متر طول موثر لوله است .

روش اندازه گيري انحراف راستائي :

5% + - ( طول موثر لوله بر حسب متر * 5/3 ) = A بر حسب ميلي متر

(10 – طول موثر لوله ) = L بر حسب ميلي متر

ناصافي مجاز سطح داخلي :

سطح داخلي لوله نبايد داراي ناصافي هائي باشد كه باعث شود هر يك از دو لبه  2 ميلي متري دستگاه سنجه تماس خود را با سطح داخلي لوله از دست بدهد .

آزمايش جذب آب براي قطعات بتني :

افزايش جرم خشك نمونه بتني مورد آزمايش در اثر جذب آب نبايد از مقادير زير تجاوز كند.

·          6/3 درصد پس از 30 دقيقه .

·          5/6 درصد بعد از 24 ساعت .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مشخصات کلی
در مواردی که بتن ریزی در زیر سطح آب مورد نظر باشد می توان از قیف و لوله ( ترمی ) یا پمپ برای بتن ریزی استفاده کرد .

الف _ بتن ریزی با قیف و لوله ( ترمی ) :
در این روش باید دقت شود تا در اثر جریان آب مواد سیمانی شسته نشوند . لازم است برای بتن با کارائی زیاد ، بتن ریخته شده در آب حداقل 350 کیلوگرم در متر مکعب مواد سیمانی داشته باشد . نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط نباید از 0.45 تجاوز کند .
سیستم قیف و لوله باید کاملا" آب بند بوده و بتن به راحتی در آن حرکت نماید . در طول مدت بتن ریزی باید این سیستم از بتن پر باشد .
قطر لوله ترمی باید حداقل 8 برابر قطر بزرگترین اندازه سنگدانه مصرفی باشد . اسلامپ بتن باید بین 170 تا 250 میلیمتر انتخاب شود . سر لوله ترمی همواره باید به میزان 100 تا 150 سانتیمتر در داخل بتن ریخته شده قرار گیرد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب یکی از اجزای اصلی در ساخت بتن بشمار می رود .در واقع از مخلوط آب و سیمان بتن درست می شودکه عامل چسباننده بتن و بوجود آورنده چسبی برای به هم پیوند خوردن مصالح سنگی می باشد.ترکیب آب و سیمان است که باعث فصل و انفصالات در سیمان شده و باعث چسبانندگی سیمان می شود.اما همین آب می تواند عاملی زیان آور برای بتن باشد .آب در انواع صورتهای مختلف در طبیعت یافت میشود.که هر کدام می توانند عاملی برای تخریب بتن در کوتاه مدت و حتی دراز مدت شوند. این آبها شامل آبهای دریا, آبهای زیرزمینی , رودخانه, دریاچه, بخار آب, برف و باران هستند که  یقینا و بدون شک فراوانترین مایع در طبیعت آب است. آب با ملکولهای ریزی که داراست می تواند در منافذ و حفره های خیلی ریز نفوذ کند و در مقایسه با سایر مایعات قادر به حل کردن مواد بیشتری می باشد.در این آب ها وجود یون ها و گاز ها به خودي خود عاملي برای تجزیه شیمیایی مواد جامد می شود و همچنین به دلیل اینکه آب بیشترین گرمای تبخیر را در بین مایعات معمولی داراست بیشتر تمایل دارد که بصورت جسمی در حالت مایع باقی بماند تا اینکه تبخیر شود.ساختمان آب دارای پیوند کوالانسی است ونیروی جاذبه نسبتا ضعیفی که پیوند هیدروژنی است در بين ذرات خود داردکه باعث بوجود آمدن ساختمان منظم آب می شود بیشترین تجلی این نظم قوی درساختمان آب  در یخ دیده می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب