بارهایی که روی ساختمان وارد می شوند یا مستقیمآ به وسیله طبیعت و یا به وسیله انسان ایجاد می گردند. به عبارت دیگر برای بار روی ساختمانها دو منبع اصلی وجود دارد، یکی ژئوفیزیکی و دیگری مصنوعی.
نیروهای ژئوفیزیکی را که نتیجه تغییرات مداوم در طبیعت هستند ممکن است به نیروهای جاذبه زمین، وزن ساختمان خودش ایجاد نیروهایی در سازه می کند که موسوم به بار مرده است واین بار در تمام طول عمر ساختمان ثابت باقی می ماند. اشکال همیشه در حال تغییر ساختمان نیز تایع اثرات جاذبه زمین است که ایجاد تغییراتی در بارها در طول زمان می کند. بارهای ناشی از تغییرات جوی با زمان و مکان تغییر می کنند و به شکل باد، حرارت، رطوبت، باران، برف، و یخ ظاهر می شوند. نیروهای زلزله از حرکت نا منظم زمین یعنی زمین لرزه ایجاد میشوند.
منابع بارگذاری مصنوعی ممکن است تکان ناشی از حرکت اتومبیل ها، آسانسورها، ماشینهای مکانیکی و غیره و یا ممکن است تغییر مکان افراد، وسایل و یا نتیجه ضربه و انفجار باشند. به علاوه ممکن است نیروهایی در زمان تولید و اجرا در سازه به وجود آید. پایداری ساختمان ممکن است ایجاد پیش تنیدگی کند که باعث ایجاد نیرو در ساختمان می شود.
منابع بارهای ژئوفیزیکی و مصنوعی در ساختمان غالبآ به یکدیگر بستگی دارند. جرم، اندازه، شکل و مصالح یک ساختمان در روی نیروهای ژئوفیزیکی اثر می گذارند. برای مثال اگر عناصر ساختمان در مقابل تغییرات درجه حرارت و رطوبت نتوانند به آزادی واکنش نشان دهند و گیردار باشند نیروهایی در ساختمان ایجاد می شود.
برای اینکه اطمینان حاصل شود که مشکلات آتی از بین رفته و بازده سازه ای حاصل شده باشد لازم است که مطالعات دقیق جواب تئوری ساختمان به اثرها انجام گیرد. طراح باید نیروها و اثر بارگذاری مربوطه را درک کند تا ساختمان بی خطر و قابل استفاده باشد.
• بار مرده ساختمان
بارهای ناشی از نیروی جاذبه زمین را میتوان به دو دسته مجزا تقسیم کرد:
استاتیکی و دینامیکی: بارهای استاتیکی همیشه جزء ثابتی از سازه هستند. بارهای دینامیکی موقتی هستند یعنی با تغییر زمان و فصل تغییر می کنند، یا تابع مکان داخل یا روی سازه هستند.
بارهای مرده را ممکن است به صورت بارهای استاتیکی که در اثر وزن اجزاء سازه ایجاد می شوند تعریف کرد.نیروهایی که منجر به بار مرده می شوند عبارتند از: قسمتهای باربر ساختمان،کف،روکاری سقف، دیوارهای جدا کننده ثابت، پوشش نما، مخزنهای انباری، سیستمهای توزیع مکانیکی و غیره. مجموع وزنهای همه این قسمت ها بار مرده ساختمان را تشکیل می دهد.
به نظر می رسد که تعیین وزن مصالح و از آنجا بار مرده ساختمان کار ساده ای باشد. اما به دلیل مشکلات گوناگون در تجزیه و تحلیل دقیق بارها تخمین بارها ممکن است 15 تا 20 درصد و یا حتی بیشتر در خطا باشد.
در مرحله اولیه طرح برای مهندس محاسب پیش بینی دقیق وزن مصالح ساختمانی که هنوز انتخاب نشده اند کاری غیر ممکن است. مصالح ناسازه ای مشخصی که باید انتخاب شوند شامل صفحات پیش ساخته نما، لوازم روشنایی، قطعات سقف، لوله ها، مجرا ها، خطوط برق و اجزای نیازمندیهای داخلی خاص ساختمان می باشند.
وزن عناصر تقویت کننده و اتصالات در سازه های فولادی فقط به صورت درصدی از وزن کل تخمین زده می شود. وزن واحد حجم مصالح که به وسیله تولید کنندگان یا آئین نامه ها داده می شود همیشه با وزن واحد حجم محصول تولید شده مطابقت ندارد. اندازهای اسمی اجزاء ساختمان ممکن است با اندازه های واقعی اختلاف داشته باشد .
• بار زنده ساختمان
فرق اساسی بارهای زنده با بارهای مرده در این است که بارهای زنده متغیر و غیر قابل پیش بینی هستند. تغییر در بارهای زنده نه تنها در طول زمان اتفاق می افتد بلکه همچنین تابعی از مکان می باشد. این تغییر ممکن است در مدت زمان کوتاه یا طولانی صورت گیرد. بدین ترتیب تقریبآ غیر ممکن است که بارهای زنده را به صورت استاتیکی تخمین زد. بارهایی که بوسیله اشیاء یا اشخاص در ساختمان ایجاد می شوند به نام بارهای سکنی موسوم هستند. این بارها شامل وزن اشخاص، مبل ها، جدا کننده های متحرک، گاو صندوق ها، کتابها و دیگر بارهای نیمه دائم و موقتی که روی ساختمان اثر می کنند ولی جزئی از سازه نیستند و جزء بار مرده به حساب نمی آیند .
بارهای متمرکز، نشان دهنده اثر بار منفرد ممکن در نقاط بحرانی مثل کفهای پله، سقفهای قابل دسترس، گاراژهای توقف و دیگر نقاط آسیب پذیر با تنشهای متمرکز زیاد می باشند.
• بار اجرایی ساختمان
اجزاء سازه به طور کلی برای بارهای مرده و زنده طرح می شوند. اما یک قطعه سازه ممکن است در موقع اجرای ساختمان تحت بارهایی خیلی بیشتر از بارهای طرح قرار بگیرد. اینگونه بارها که موسوم به بارهای اجرائی هستند قسمت مهمی را در طرح اجراء سازه تشکیل می دهند.
هر پیمانکاری در طول زمان روش اجرایی را توسعه می دهد که برای خودش اقتصادی بودنش ثابت شده است. هر چند که معمار ممکن است ساختمان را طوری طرح کند که برای یک روش اجرایی معینی مناسب باشد، او ممکن است که از روشهای اجرایی یکایک پیمانکاران آگاهی نداشته باشد. پیمانکاران معمولآ مصالح و وسائل سنگین را روی سطح کوچکی ازسازه انباشته می کنند. این عمل ایجاد بارهای متمرکزی میکند که خیلی بیشتر از بارهای زنده فرض شده برای سازه طرح شده می باشد .در چنین شرایطی شکست نتیجه شده است .
یک مشکل اساسی در اجرای سازه های بتنی وقتی ایجاد می شود که پیمانکار پایه های تقویتی و قالب بندی را قبل از انقضای مدت کافی برای عمل آمدن بتن بردارد. مقاومت بتن با زمان زیاد میشود. ولی از آنجایی که برای پیمانکار زمان پول است او ممکن است قالب ها را قبل از اینکه بتن به مقاومت حداقل طرح برسد بردارد. در چنین صورتی جزئی از سازه ممکن است تحت اثر بارهائی قرار بگیرد که قادر به تحمل آنها نباشد و شکست حاصل شود.
• بارهای برف ، باران و یخ
مشاهده ارتفاع و تراکم برف در طول سالیان دراز منجر به پیش بینی معقول حداکثر بار برف شده است. بار برف را لازم است فقط برای بامها و سطوح دیگر ساختمان که ممکن است برف جمع کننده از قبیل حیاط های بالا آورده شده، بالکن ها و سقف های آفتابگیر در نظر گرفت. بار برف که به وسیله آئین نامه ها تعیین شده است بر اساس حداکثر برف روی زمین می باشد. غالبآ این بارها بیشتر از بار برفی که روی بام اثر میکند می باشد. زیرا باد مقداری از برف های شل را از روی بام به دور می ریزد یا بدلیل از دست رفتن گرما از طریق بام، برف آب و بخار می شود. آئین نامه ها معمولآ در صدی از بار برف را روی بام شیب دار کم می کنند، زیرا روی چنین سطوحی برف به سهولت از روی بام به پائین می لغزد. ولی بعضی از انواع بام ها ممکن است روی رفتار باد اثر بگذارند و باعث شوند که بار برف به مقدار زیاد در یک قسمت از بام ذخیره شود.با وجود اینکه اغلب در محاسبه بار زنده به آب فکر نمی شود حتمآ باید در موقع طرح آنرا به خاطر داشت. بار باران به طور کلی کمتر از بار برف است، ولی باید به خاطر داشت که ذخیره شدن آب منجر به مقدار قابل ملاحظه ای بار می شود.
همچون که آب جمع می شود بام تغییر شکل داده خم می شود و این باعث می شود که آب بیشتری جمع شود و منجر به تغییر شکل زیاد تری گردد. این پدیده که موسوم به حوض شدن می باشد ممکن است باعث فرو ریختن نهایی بام شود.
یخ روی اجزاء بیرون آمده به خصوص روی قطعات تزئینی خارجی که در غیر این صورت جز بار وزنشان باری دریافت نمی کنند جمع می شود. از این رو لازم است که این قطعات چنان طرح و اتصال داده شوند که بارهای سنگین قندیل های یخ را تحمل کنند. به علاوه، تشکیل یخ روی سازه های خرپایی باز باعث ازدیاد سطح و وزن شده که منجر به اضافه شدن باد می شود.
• بار باد روی ساختمان
نماهای سنگی سنگین با بازشدگی های کوچک، ستونهای نزدیک به هم، قطعات سرهم شده حجیم قابها، و دیوارهای جداکننده سنگین هنوز چنان وزنی را ایجاد می کردند که عمل باد یک مشکل اساسی نبود.
• بار ناشی از تغییرات حجم مصالح
تغییرات حجم مصالح در اثر انقباض،غرش و آثار حرارتی به وجود می آید. موقعی که از واکنش طبیعی و آزاد اعضاء ساختمان در سر حد ها یشان جلوگیری می شود در آنها نیرو ایجاد میگردد. در جایی که این تغییرات حجم محدود می شود نقش های محوری و دورانی در ساختمان ایجاد گردد.
تغییر حجم تابعی از شکل و اندازه ساختمان، مصالح، سختی اعضاء سازه ای و نوع اتصالات می باشد. با به کار بردن مانع در نقاطی از ساختمان که تنش های محوری و دورانی ممکن است ایجاد شود می توان تغییرات حجم را کنترل کرد و این به معنی طرح اعضاء برای تحمل این نقش ها می باشد. واضح است که تغییرات حجم را با استفاده از درزهای انبساط که در آنها حرکت به آزادی صورت می گیرد می توان کنترل نمود.
• بار ناشی از انفجار
ساختمان ممکن است مجبور باشد نه تنها نیرو های فشاری خارجی بلکه نیروهای فشاری داخلی ایجاد شده در اثر انفجار را نیز تحمل کند. فرو ریختن قسمتی از یک ساختمان آپارتمانی در لندن در سال 1968 توجه زیادی را به این بار گذاری جلب نمود. اکثر ساختمانها هرگز با چنین نیروهایی مواجه نخواهند شد،ولی احتمال انجار مواد منفجره در اثر خرابکاری یا اشتعالتصادفی گازهای آتش گیر در اثر نشت یا آتش همیشه وجود دارد.
در اثر انفجارات فشارهای زیادی در منطقه انفجار ایجاد می گردد و بارهای خیلی زیادی به عناصر ساختمان وارد می شود که منجر به ترکیدن و به خارج پرتاب شدن پنجره ها، دیوارها و کف ها می گردد. این فشار داخلی باید به صورت موضعی محدود و کنترل شود و نباید باعث فروریختگی تدریجی ساختمان گردد.
علل ممکن برای بارهای انفجاری خارجی از غرش های صوتی نسبتآ کم اهمیت است (مانند پنجره های شکسته شده و دیوارهای گچی ترک خورده). تحقیقات وسیعی روی واکنش سازه ها در برابر اثرات سلاحهای اتمی در جریان است تا بتوان ساختمان را چنان طرح کرد که در مقابل حمله اتمی مقاوم باشند.
• ترکیب بارها روی ساختمان
ساختمانهای بلند درطول عمرشان در معرض بارهای متعدد می باشد و بسیاری از بارها به طور همزمان روی سازه وارد می شود.اگر بارها خط اثر مشترک داشته و با یکدیگر باید ترکیب شود. این شرط لازم می سازد که در طرح سازه ها تمام ترکیبات ممکن بارها در نظر گرفته شود.
احتمال وقوع بارهای ترکیب شده باید به طور آماری ارزیابی و اثر آن تخمین زده شود. هرچقدر که اثر بار با دقت بیشتری تعیین شود لزوم انتخاب ضرایب اطمینان بزرگتر برای جبران عوامل مجهول کاهش می یابد.
ترکیب موثر و عملی بارها در آئین نامه ها مشخص گردیده است. بطور کلی تشخیص داده شده است که ماکزیمم بالای ناشی از تغییرات جوی و زلزله احتمالا هرگز با مقدار کامل بارهای زنده دیگر همزمان رخ نخواهد داد از این رو موقعی که بار زنده کامل به طور همزمان با بارهای ماکزیمم باد یا زلزله به کار می رود آئین نامه اجازه می دهد که بر تنشهای مجاز 33 درصد افزوده شود.
مقدمه:
از آن جا که خوردگی یک پدیدة مخرب در ساختمان می باشد در جوامع امروز بیش از پیش مورد توجه مهندسین ومعماران طراح می باشد ودرس خوردگی ساختمان که درسی اختصاصی برای دانشجویان رشته عمران _مرمت است کاملا دانشجویان را با مسائل مخربی ومرمتی ساختمان آگاه ساخته وبسیار مفید است لذا از تلاش های آن استاد گرامی در مراکز آموزش عالی کشور که خود گویای بار علمی غنی در زمینه علم مهندسی عمران می باشد کمال تشکر وقدردانی را می شود وامید که با بهره گیری هر چه بهتر از حضور آن استاد بزرگواردرآینده ای نه چندان دور با داشتنی ایرانی آباد وسربلند در زیر پرچم سه رنگ جمهوری اسلامی گوشه ای هر چند کوچک از زحمات شما استاد عزیز را جبران نمائیم .
بخش اول
خوردگی بتن
1. علل فرسودگی وتخریب سازه های بتنی
(CAUSES OF DETERIORATIONS )
علل مختلفی که باعث فرسودگی وتخریب ساز های بتنی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری که کار تعمیرات را الزامی می دارند در نخستین بخش از تحقیق مورد بررسی وتحلیل قرار می گیرند :
1-1 نفوذ نمکها
(INGRESS OF SALTS)
نمکهای ته نشین شده که حاصل تبخیر ویا جریان آبهای دارای املاح می باشند وهمچنین نمکهایی که توسط باد در خلل وفرج وترکها جمع می شوند . هنگام کریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه ها وارد کنند که این عمل علاوه بر تسری وشدید زنگ زدگی وخوردگی آرماتورها به واسطه وجود مکهات . تر وخشک شدن متناوب نیز می تواند تمرکز نمکها را شدت بخشد زیرا آب دارای املاح پس از تبخیر املاح خود را به جا می گذارد .
1-2- اشتباهات طراحی
(SPECIFICATIONERRORORS)
به کارگیری استانداردهای امناسب ومشخصات فنی غلط در رابه با انتخاب مواد روشهای اجرایی وعملکرد خود سازه می تواند ب خرابی بتن منجر شود . به عنوان مثال استفاده از استانداردهای اروپایی وآمریکایی جهت اجرای پروژه هایی در مناطق خلیج فارس ، جایی که آب وهوا ومواد ومصالح ساختمانی ومهارت افراد متفاوت با همه این عوامل در شمال اروپا وآمریکاست، باعث می شود تا دوام وپایایی سازه های بتنی در مناطق یاد شده کاهش یافته ودر بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم .
1-3- اشتباهات اجرایی
(CON STUCTION ERRORS )
کم کاریها آ اشباهات ونقصهایی که به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد ممکن است باعث گرد تا آسیبهایی چون پدیده ی لانه زنبوری ، حفره های آب انداختگی جداشدگی ، ترکهای جمع شدگی ، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده ، به وجود آید که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند .
این گونه نقصها واشکالات را می توان زاییده ی کارائی در جه ی فشردگی سیستم عمل آوری ،آب مخلوط آلوده ، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنیها به صورت فردی ویا گروهی دانست .
وجود کلرید آزاد در بتن می تواند به لایه ی حافاظتی غیر فعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد آسیب وارد نموده وآن را از بین ببرد .
خوردگی کلریدی آرماتورهایی که درون بتن قرار دارند ، یک عمل الکتروشیمیایی است که بنا به خاصیتش ، جهت انجام این فرایند ، غلظت مورد نیاز یون کلرید ، نواحی آندی وکاتدی ، وجود الکترولیت ورسیدن اکسیژن به مناطق کاتد در سل (CELL) خوردگی را فراهم می کند .
گفته می شود که خوردگی کلریدی وقتی حاصل می شود که مقدار کلرید موجو در بتن بیش از 6/0 کلیوگرم درهرمتر مکعب بتن باشد . ولی این مقدار به کیفیت بتن نیز بستگی دارد .
خوردگی آبله رویی حاصل از کلرید می تواند موضعی وعمیق باشد که این عمل در صورت وجود یک سطح بسیار کوچک آندی ویک سطح بسیار وسیع کاتدی به وقوع می پیوندد که خوردگی آن نیز با شدت بسیار صورت می گیرد از جمله مشخصات (FEATURES) خوردگی کلریدی ، می توان موارد زیر را نام برد :
(الف) هنگامی که کلرید در مراحل میانی ترکیبات (عمل وعکس العمل ) شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته ولی در انتها کلرید مصرف نشده باشد .
(ب) هنگامی که تشکیل همزمان اسید هیدروکلریک ، درجه PH مناطق خورده شده را پایین بیاورد . وجود کلریدها هم می تواند به علت استفاده از افزودنیهای کلرید باشد وهم می تواند ناشی از نفوذ یابی کلرید از هوای اطراف باشد .
فرض بر این است که مقدار نفوذ یونهای کلریی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد . ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION)به نفوذ (PENETRATION)کلرید احتمال دارد به خاطر مکش موئینه (CAPILARY SUCTION) نیز انجام پذیرد .
1-5-حملات سولفاتی
(SULPHATE ATTACK)
محلول نمکهای سولفاتی از قبیل سولفاتهای سدیم ومنیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله وتخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممکن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده وضمن ترکیب ، نمکهای دوتایی از قبیل : ETTRINGITE , THAUMASITE تولید نماید که در أب محلول می باشند . وجود این گونه نمکها در حضور هیدروکسید کلسیم ، طبیعت کلوئیدی (COLLOIDL) داشته که می تواند منبسط شده وبا از دیاد حجم ، تخریب بتن را باعث گردد . طریق دومی که محلولهای سولفاتی قادر به أسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از : تبدیل هیدروکسید کلسیم به نمکهای محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) ومیر ابلیت MIRABILITE که باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود وعمل LEACHINGیا خل وفرج دار شدن بتن به واسطه یک مایع حلال ، به وقوع می پیوند.
1-6- علل دیگر
(OTHER CAUSES)
علل بسیار دیگری نیز باعث آسیب دیدگی وخرابی بتن می شوند که در سالهای اخیر شناسایی شده اند . بعضی از این عوامل دارای مشخصات خاصی بوده وکاربرد بسیار موضعی دارند . مانند تاثیر مخرب چربیها بر حاصله از عوارض مخرب فاضلابها ومورد استفاده قرار دادن سازه هایی که برای منظورها ومقاصد دیگری ساخته شده باشند ، نه آنچه که مورد بهره برداری است . مانند تبدیل ساختمان معمولی به سردخانه ، محل شستشو ، انباری ، آشپزخانه ، کتابخانه وغیره . با این همه اکثر آنها را می توان در گروههای ذیل طبقه بندی نمود :
(الف) ضربات وبارههای وارده (ناگهانی وغیره ) در صورتی که موقع طراحی سازه برای این گونه بار گذاریها پیش بینیهای لازم صورت نگرفته باشد .
(ب) اثرات جوی ومحیطی
(پ) اثرات نامطلوب مواد شیمیایی مخرب
مقدمه
بتن حجیم : هر حجمی از بتن با ابعادی به اندازه کافی بزرگ که نیاز به تمهیداتی جهت جلوگیری از ایجاد ترکهای حرارتی دارد .
درک بتن حجیم کلید کنترل دما و در نهایت حفظ زمن وهزینه های مصرفی می باشد .
مشخصات فنی عموماً محدود کننده دمای بتن حجیم جهت جلوگیری از ترک حوردگ ومشکلات عدیده دوام آن می باشد . این طور که به نظر می رسد دمای بتن حجیم بر اساس تجربه وبه طور دلخواه به صورت C57 به عنوان داکثر دمای مجاز بتن و C19 (F35) به عنوان حداکثر پیمانکار باید تمام مشخصات فنی ونیازمندیهای آنرا بدون چون وچرا رعایت نماید . ولی بدون درک صحیح وکامل از بتن حجیم نگهداری دمای بتن در ان محدوده تعیین شده کاری بسیار دشوار می باشد .
اغلب اوقات در هر پروژه ای مشخصات فنی آن ، به خوبی تمهیدات وسیعی را در جهت کنترل دما وپاسخگویی به نیازهای آن مطرح کرده است . به هر حال ، چنانچه به این موضوع توجه کافی نشود یا به خوبی درک نگردد . معین به مقدار قابل ملاحظه بیشتر است ، شده ومنجر به صدمه دیدن بتن وبه تاخیر افتادن برنامه ساختمانی خواهد شد . به علاوه در روند امروزی ، افزایش اندازه سطح مقطع بتن در نتیجه نیاز به حداقل مقدار سیمان مصرفی زیاد با نسبت آب به مواد سیمانی پایین می باشد وان نیز کنترل دمای بتن را چندین برابر دشوارتر می نماید . درک بتن حجیم کلید کنترل دما ودر نهایت حفظ زمان وهزینه های مصرفی می باشد .
بتن حجیم چیست ؟
سوالی که اغلب اوقات مطرح می شود این است که به طور مشخص بتن حجیم به چه نوع بتنی اطلاق می شو . طبق آئین نامه موسسه بین المللی بتن Acl کمیته R116 Acl تعریف بتن حجیم بدین گونه است هر حجمی از بتن با ابعادی به اندازه کافی بزرگ باشد که نیاز به تمهیداتی جهت جلوگیری از ایجاد ترکهای حرارتی که در بتن حجیم بر اثر حرارت زایی حاصل از واکنش شیمیایی هیدراسیون آب با سیمان وپیامد تغییرات حم شکل میگیرد دارد از آنجایکه که این تعریف ازنظر تعدادی سازمانها کافی اطلاق نشده بنابراین تعریف های خود را از بتن حجیم مطرح نموده اند . به طور مثال بعضی ها آنرا بدین گونه تعریف نموده اند هر قطعه بتنی که بعاد آن حداقل بزرگتر از 90 سانتی متر باشد بتن حجیم نامیده می شود .طبق این تعریف یک پی بتنی با بزرگی ضخامت 90 سانتی متر بتن حجیم خوانده نمی شود ، ولی یک پی بتنی با بزرگی ضخامت 1 متر بتن حجیم در نظر گرفته می شود .
در سزمانها ، حداقل ابعاد بکار گرفته در محدوده های 46/0 متر تا 2متررا در نظر می گیرند که بستگی به تجارب کار گاهی گذشته آنان را در نظر می گیرند ک بستگی به تجارب کارگاهی گذشته آنان دارد توجه اینکه هیچ کدام از این تعاریف مقدار مواد سیمانی مصرفی در بتن مورد ملاحظه قرار نداده است .
آن چه با عملکرد بالا یا پایین وزود مقاومت رس در یک آلمان بتنی استفاده دمای این المان بسیار متفاوت تر از بتن مرسوم یک سازه بتنی باشد
کنترل دمای بتن الزامی است ؟
حرارت زایی بتن به علت واکنش شیمیایی هیدراسیون مواد سیمانی می شد بیشترین مقدار حرارت حاصل در روزهای اولیه استقرار بتن می باشد مقاطع بتنی نازک همچون سس روکش کف ها تقریباً به مجرد ایجاد حرارت بتن به همان سرعت نیز درمحیط اطراف پراکنده می شود در مقاطع بتنی ضخیم تر (بتن حجیم ) حرارت بسیار آهسته تر از تولید آن در اطراف پراکنده می شود در مقاطع بتنی ضخیم تر (بتن حجیم ) حرارت بسیار آهسته تر از تولید آن در محیط اطراف پراکنده می شود ودر نتیجه گرم شدن بتن حجیم را باعث می گردد.
مدیریت کنترل دما جهت جلوگیری از صدمات حاصل از ترک خوردگی ، به حداقل رساندن تاخیر برنامه کاری ورعایت مشخصات فنی پروژه الزامی می باشد . به خاطر کمبود تعریف استاندارد متحد هر المانی بتنی را که ابعاد آن برابر 90 سانتی متر یا بزرگتر باشد به عنوان بتن حجیم مورد ملاحظه قرار می دهیم ملاحظات مشابه باید درباره المانهای بتنی که تحت چنین تعریفی قرار نگرفته ولی دارای سیمان تیپ ااا با مواد سیمانی بیش از 355 کیلوگرم در هر متر مکتن می باشد ، اعمال گردد .
در بسیاری مواقع ، در المانهای بتنی غیر حجیم نیز مقدار قابل ملاحظه ای حرارت تولید می شود .
2-1- حداکثر دمای بتن واختلاف دمای آن
اغلب اوقات جهت اطمینان بهتر وبرنامه ریزی مناسب قبل از استقرار بتن حداکثر دمای مجاز بتن واختلاف دمای آن مشخص می شود . در بسیاری مواقع گستره های مشخص شده به طور اتفاقی وخود به خود انتخاب شده ومشخصات فنی پروژه را شامل نمی گردد . برای مثال ، مشخصات فنی خاص از پروژه حداکثر دمای بتن را بهC75 (1354(ودمای بتن را به (354) C19 محدود می نماید . محدودیت های دیگر اغلب شامل مواردی مثل محدودیت های حداکثر وحداقل دمای بتن در زمان تحویل باشد .
حداکثر دمای بتن
دمای بتن به دلایل بسیاری محدود شده است . دلیل اصلی آن برای جلوگیری از صدمه دیدن بتن می باشد . مطالعات نشان داده است که چنان چه حداکثر دمای بتن از استقرار آن صورت گیرد وبیش از اندازه محدوده 7تا 68 درجه سانتیگراد 165به 155 باشد دوام طولانی مدت بتن های خاصی مورد سازش قرار می گیرد . مکانیزم صدمه اولیه ، شکل گیری اترینگایت تاخیر افتاده DFF می باشد ، که باعث انبساط داخلی وترک خوردگی بتن می شود که امکان مشاهده آن در سالهای متمادی پس از استقرار بتن موجود می باشد .
از دلایل دیگر محدود کننده حداکثر دمای بتن شامل کاهش زمان خنک کردن ، تاخیرهای مرتبط وبه حداقل رساندن پتانسیل ترک خوردگی مربوط به انقباض وانبساط حرارتی است . درجه حرارت بالای تراز c88 سانتی گراد (F1950 ) می تواند سبب کاهش مقاوم فشاری مورد نظرشود .
حداکثر اختلاف دما
حداکثر اختلاف دمای مجاز بتن اغلب مشخص کننده حداقل پتانسیل ترک خوردگی حرارتی می باشد . این اختلاف دما ، تفاوت بین دمای گرم ترین بخش بتن وسطح آن می باشد . ترک خوردگی حرارتی وفنی که انقباض مربوط به خنک شدن در سطح بتن باعث تنشهای کششی بیش از مقاومت کششی بتن باشد ، ایجاد شود .
حداکثر اختلاف دمای مجاز c 19 سانتی گراد (f35) اغلب اوقات در اسناد پیمانکار مشخص شده است . این اختلاف دما یک راهنمای تجربی بر اساس بتن حجیم غیر مسلحی که در حدود 50 سال پیش در اروپا اجرا شده ، تعیین گردیده است . در بسیاری موارد ، محدودیت اختلاف دمای C19 سانتی گراد( f35) بیش از اندازه محدود شده است وترک خوردگی حرارتی ممکن است حتی در اختلاف دمای بالا تر بوجود نیابد .
حداکثر اختلاف دمای مجاز تابعی از خواص مکانیکی بتن همچون انبساط حرارتی ، مقاومت کششی ، مادول الاستیسیته ونیز اندازه تنش های المانهای بتنی می باشد . کمیته R/2/207/AC مهیا کننده دستور العمل
همانطوریکه تاریخ دانان و تاریخ نویسان غربی خوداذعان نموده اند اولین سازندگان سر پناه و به عبارتی ساختمان در گیتی ایرانیا ن بوده اند که به علت شرایط جغرافیایی منطقه نمی توانستند در غارها زندگی کنند و به همین خاطر دیوارهایی را به ارتفاع قدشان ویا کمی بلندتر می ساختند و بعد تنه درختان را صاف کرده و روی دیوارها می انداختند که ما امروزه به آن نام تیرداده ایم و روی تیر ها را با پوشال گیاهان منطقه می پوشاندند و درواقع ایزولاسیون می کردند واین سازه که ما در اصطلاح امروزی ساختمان بنایی به آن داده ایم مربوط به حداقل شش الی هفت هزار سال پیش است که دریاچه مرکزی ایران واقع در دشت کو.یر و دشت لوت در اثر گسل به وجود آمده و آتشفشان دماوند خشک نشده بود و شهر سیلک ( کاشان ) به عنوان پایتخت ایران به حساب می آمدکه ملکه مادر (ماما) بعنوان پادشاه ایران که ایرانبان(ایران بانو ) خوانده می شد در آن زندگی می کرد که باهوش ترین زن ایران بود و با قایقی که گوزنها آن را می کشیدند سراسر دریاچه مرکزی را می گشت وبه شهرهای ایران در شمال و جنوب و شرق و غرب سر کشی می کرد و همین هوش آنان بود که موجب پیشرفت در ساخت خانه و بعدها در دوران هخامنشی در شهر سازی گردید .
در دوران هخامنشیان ایرانیان پی ستونها را از پائین به هم وصل می کردند و در واقع فنداسیون نواری اجرا می کردند و ستونها را در بالای ساختمان هم به هم متصل می کردند یا شاه تیرها را اجرا می کردند و بدین ترتیب یک ساختمان اسکلت سنگی ، چوبی می ساختند تا در مقابل زلزله مقاوم باشد و به همین خاطر است که اندیشمندان تاریخ دنیا ایرنیان را اولین مهندسان ساختمان وراهسازی می دانند ولی خود ما از آن غافل هستیم و این اتمی از تاریخ پرشکوه ایران است و وظیفه ما تلاش برای پیشرفت ایران
چو ایران مباشد تن من مباد
امروزه هم شاهد هستیم که بیشتر ساختمانها در مناطق فقیر نشین با همان اصول اولیه ساخته می شود که در تاریخ ثبت شده است بخاطر اینکه در عمران نقش اساسی را اقتصاد تعیین می کند که این عامل موجب سرپیچی مسئولین از قوانین و ضوابط ساختمانی می شود که بایستی موجب توجه جدی قرار گیرد زیرا اکثر ساختمانهایی که ساخته می شوند دوام لازم را ندارند و بیشتر اصول مهندسی در آنها اجرا نگردیده است . عامل دیگری بی اطلاعی مهندسانی است که همه چیز را در دانشگاه به طور تئوریک آموخته اند و تا خود را به کار عملی وفق بدهند مدت زیادی طول می کشد که در این مدت صدمات شدیدی را بر پیکر ساختمان سازی و شهر سازی ایران عزیز وارد می کنند .و موارد دیگری که به نوبه خود در داخل گزارش خواهد آمد . امید است همانطوریکه ایرانیان اولین مهندسان دنیا هستند بهترین مهندسان دنیا را در دانشگاه هایمان آموزش و تحویل جامعه بدهیم .
وطن نام تونام نامداران همه فصل تو بادا نو بهاران
وطن سبزی سپیدی سرخ گونی مبادا دشمنت را جززبونی
ساختمانهای رایجی که ما امروز اجرا می کنیم برای مصارف مختلف از سه نوع بنایی ، اسکلت فولادی و اسکلت مبتنی استفاده می شود که نوع بنایی خود شامل دو نوع سازه به شرح ذیل می باشد .
الف ـ ساختمان بنایی نیمه اسکلت فلری
ب ـ ساختمان بنایی نیمه اسکلت بتنی
ساختمان بنایی بعلت اقتصادی بودن و راحتی اجرادرساختمانهای مسکونی1الی2 طبقه با
استقبال زیادی روبروست ساختمانهای اسکلت بتنی وفولادی با توجه به شرایط برای آپارتمان سازی
ساختمانهای اداری ودولتی وغیره ...مورد استفاده قرارمیگیرند.
1ـ ساختمان بنایی
ازمیان ساختمانهایی که توسط شرکت نامبرده اجرا می گردید و بنده در آن مشغول کار آموزی بودم یک نمونه ساختمان بنایی از نوع بنایی نیمه اسکلت فولادی بوده واز لحاظ کاربری یک ساختمان مسکونی دوبلکس بود.
قسمتهای مختلف ساختمان بنایی
ــ پی
ــ کلافها
ــ دیوارها
ــ ستونها
ــ سقف
مراحل اجرا :
پی کنی :
عرض و ارتفاع پی با توجه بار های وارده و مقاومت خاک منطقه وعرض دیوارها یی که روی آن اجرا خواهند شد محاسبه شده و بعد پلان فنداسیون با توجه به پلان تیپ بندی ومحل قرار گیری ستونها طراحی و آکس بندی میگردد و از روی پلان فنداسیون توسط ریسمان آکسها را مشخص و بعد با گچ عرض پی کنی که باید پی کنی شود مشخص می شود
رنگ ساختمان ریخته شود بعد پی کنی با دست یا به صورت مکانیکی با بیل مکانیکی انجام می گیرد که این مرحله برای تمام انواع ساختمان ها چه اسکلت فولادی و چه اسکلت بتنی و بنایی مشترک است
مقاومت خاک مناطق مختلف شهری در دفاتر فنی فعال ، شهرداری ، مسکن و شهرسازی واستانداری موجود می باشد برای ساختمانهای بنایی مقاومت خاک را می توان با بازدید از محل نیز تخمین زد به شرح زیر :
ـ خاک دستی فاقد مقاومت لازم برای پی سازی است که باید برداشته شود .
ـ خاک شن وماسه ای ( خاک دج ) دارای مقاومت خوب در حدود 1.5-2.5 3.5kg/cm2
ـ خاک رس خشک دارای مقاومت نسبتاً خوب در حدود 1-1.5 2 kg/cm2
ـ خاک رس مرطوب فاقد مقاومت لازم است .
هم چنین از روش آزمایش در محل توسط کیسه های سیمان نیزمی توان مقاومت نهایی بعد مقاومت مجاز را محاسبه کرد .
بعد از انجام پی کنی با توجه به اینکه کف ساختمان± ) از پی چه ارتفاعی دارد چندین حالت برای اجرای کورسی و فنداسیون وجود دارد اگر اختلاف ارتفاع کف ساختمان و کف پی به اندازه پی با شد فنداسیون کار کورسی چنین را نیز انجام خواهد ومی توان بعد از اجرای بتن و مگر فنداسیون به کف رسید که این حداقل ارتفاع پی و کف ساختمان است .
در غیر این صورت به دو روش می توان به کف ساختمان رسید و بعد عملیات بلوکاژ را انجا م داد .
الف ـ ابتدا و کورس چنین را با سنگ لاشه که به آن لاشه چنین کفته می شود انجام داده و بعد فنداسیون نواری یا منفرد را اجرا بعد کروس چینی را روی آن انجام دهیم که بهترین حالت است زیرا کف ساختمان از پایین ترین نقطه به قسمتهای بالاتر ساختمان متصل می شود ولی در روش قبلی فشار را تحمل می کند و مقاومت فنداسیون بتنی که آرماتور بندی شده است را ندارد .
نحوه اجرایی آرماتور بندی فنداسیون
با توجه به پلان فنداسیون و دتایلهای آن تعداد میل گردهای طولی و تقویتی و همچنین شماره آنها و میل گردهای خاموت و شماره و فواصل آنها از هم ( c.o.c) در پلان فنداسیون محاسبه و آورده شده است که توسط آن به تعدادی که در نقشه داده شده میل گردهایی طولی روی خرک یا زمین قرار گرفته و به طول لازم برش داده می شوند و توسط خاموتها میل گردهای پایینی طولی و بالایی به هم وصل می گردند و همچنین آرماتورهای مش بندی هم بطول های لازم برش داده شده وبه صورت شبکه بندی روی هم قرار گرفته و توسط سیم آرماتور بندی بسته شده و در محل زیر ستونها قرار می گیرند بعد از اینکه آرماتور بندی قسمتی از کلاف پایینی آماده شد آن را در محل قرار داده و قالب بندی را انجام می دهند .
انواع قالب بندی کلاف تحتانی
ـ قالب آجری :
که بهترین حالات قالب بندی است زیرا بعد از بتن ریزی دوباره می توان از آجرها استفاده کرد و همچنین شکل پذیری بالای آن قابلیت عمده ای برای قالب آجری به حساب می آید بدین ترتیب که به عرض مورد نظر همچنین ارتفاع در نظر گرفته شده برای فنداسیون یک دیوار آجری معمولاً 20cm اجرا می کنند و قسمتهای داخلی آن را با پلاستیک می پوشاند تا آب بتن توسط آجرها جذب شده هم آجرها بعداً راحتر از بتن جذب شوند ولی برای کلافهای قایم و فوقانی از قالب آجری نمی توان استفاده کرد .
ـ قالب تخته ای :
که بیشتر برای کلافهای قایم و فوقانی مورد استفاده قرار می گیرد و برای کلافهای تحتانی هم اگر مقرون به صرفه باشد و همچنین قالب تخته ای موجود باشد می توان استفاده کرد و تخته ها قبل از قالب بندی روغن کاری می شوند تا هم آب بتن توسط تخته ها جذب نشود هم قالب ها راحت تر از بنتن جدا شوند که همان کار پلاستیک در قالب آجری را انجام می دهد .
ـ قالب فلزی :
از قالب فلزی هم می تولن برای کلدف تحتانی استفاده کرد ولی برای پروژه های کوچک مقرون به صرفه نیست این قالب ها هم قبل بسته شدن روغن کاری میشوند ولی در اینجا جذب آب دیگر مد نظر نیست .
ـ حالتی هم است که خاک منطقه به عنوان قالب عمل میکند در این موارد پی را به عرض و عمق مورد نظر کند بعد دیواره های پی را با پلاستیک می پوشانند و زمین خود نقش قالب را ایفا می کند و نیازی به قالب نیست و عایق بندی به علت این است که آب بتن جذب نشده و نسبت آب به سیمان بتن تغییر نکند .
در محل اتصال کلدف های قائم به تحتانی میلگردهای انتظار قرار داده می شوند تا بعد از بتن ریزی آرماتورهای آن به این آرماتورهای انتظار بسته شوند .
بتن ریزی فنداسیون :
در ساختمانهای کوچک بتن ریز ی توسط دست وبدون ویبراتور و بتو نر انجام می گیرد و طرح اختلاط بتن در اینجا نقشی ندارد و گارگران به صورت تخمینی میزان شن و ماسه و سیمان و حتی عامل مؤثر بتن یعنی آب تعیین و بتن را تهیه و آماده می کنند و بتن ریزی به صورت تکه تکه انجام می گیرد و در بعضی موارد بتن قسمتی از کلدف ریخته شده و بعد از چند روز فاصله قسمتهای دیگر اجرا می شود که یک عیب بزرگ برای قسمت مهمی از یک ساختمان به شمار می رود در ساختمان های با اهمیت های بیشتر شاهد طرح اختلاط بتن تخمینی و بتونر هستیم بدین صورت که میزان شن وماسه برای یک کیسه و محاسبه شده وآن را به وزنی که یک بیل معمولی می تواند از شن یا ماسه برداشته شود تقسیم می کنند و تعداد بیلهایی که از شن وماسه باید در مخزن بتونر برای یک کیسه سیمان ریخته شود مشخص می شود و میزان آب را هم به وزن یک سطل تقسیم کرده و تعداد سطل های آب برای یک کیسه سیمان 50 کیلو گرمی به دست می آید به طور مثال : 35 بیل شن ، 40 بیل ماسه ، 1کیسه سیمان و دو سطل آب نمو نه ای از طرح اختلات بتنی برای یک ساختمان با اهمیت که از لحاظ کار بری یک ساختمان مسکونی آپارتمانی بود می توان نام برد.
ـ کلاف قائم و افقی
بعد از اتمام فنداسیو ن دیواره های کناری که در ساختمان بنایی معمولاً باربر هستند اجرا می شود و محل کلدفهای قائم را خالی می گذارند و خود دیوارها هم به عنوان قالب عمل می کنند و بعد آرماتوربندی کلدف قائم را نجام داده و در محل مورد نظر قرار می دهند اینجا نیز نوع قالب معمولاً تخته ای است .
ـ ستون گذاری
در محل ستون ها که مش بندی در فنداسیون اجرا می شود بیس پلیت هایی را توسط بولت به فنداسیون اتصال داده و بعد از اتمام بتن ریزی دوباره صحفه ها را باز کرده و زیر آن ملات نرمه ریخته و دوباره در جای خود قرار داده و پیچ ها را می بندند که این عمل را مونتاژ یا هوا گیری می نامند بعد ستون ها را روی بیس پیلیت ها اتصال میدهند .
ـ تیر ریزی
بعد از ستون گذاری شاهتیرها اجرا می شوند و تیر های فرعی روی شاهتیرها و دیوار باربر قرار می گیرند بهترین حالت برای تیر ریزی این است که تیرها داخل کلدف فوقانی قرار می گیرند که بدلیل مشکل بودن اجرای آن انجام نمی شود در غیر این صورت باید از پلیت های کوچک برای اتصال تیرها به کلدف فوقانی استفاده کرد که این هم در عمل به خاطر اقتصادی نبودن و مشکلات عدیده با استقبال روبرو نشده است و عیبی دیگر بر معایب کارهای اجرایی افزوده است .
ـ باربند افقی :
در سقفهای طاق ضربی برای مقابله نیروی افقی از باربند افقی استفاده می شود که به صورت ضربدری و برای مساحت کوچک تر یا مساوی 25 متر مربع اجرا می شود که معمولاً با ید توسط پیچ ومهره اجرا شود ولی در عمل یک میل گرد طوری در عرض تیر ها می اندازند وبه تیرها وبه تیر اتصال می دهند آن برای اینکه تیرها هنگام اجرای طاق ضربی تکان نخورند .
اجرای پله فلزی
با توجه به دتایلهای پله فلزی که در دانشکاه تدریس می شود زیر تیرهای پله فلزی هم مانند یک ستون باید بیس پلیت قرار داده شود و مانند ستون به آن اتصال داده شود ودر عمل کف ساختمان را اجرا می کنند تا به کف پله برسند و بعد زیر آن را صاف و شمشیری های پله را با یک تیر کوچک به هم وصل کرده روی آن قرار می دهند . که از لحاظ فنی غیر قابل قبول است . نحوه اجرا در عکس مشهود است .
ـ اجرای طاق ضربی :
بین دو تیر فرعی با قوس معمولی 3cm ولی در عمل بعلت کمتر شدن حجم گچ خاک روی آن کمتر از 3cm هم اجرا می گردد . به دین ترتیب که چند دهنه را توسط چوب بست آماده بکار کرده و ملات گچ خاک را به صورت تخمینی و توسط کارگران و بنایان با تجربه ساخته می شودکه هر چه خاک آن بشتر باشد دیر تر گیرش خواهد داشت و علت استفاده از خاک هم پایین آوردن گیرش اولیه گچ است گچ و خاک خشک را روی یک میزان مشخص آب که داخل استانبول ریخته شده بطوری می ریزند که روی سطح آب پخش شود تا تمام ذرات آن با آب تماس داشته باشند سپس ملات گچ وخاک را روی سطح مورد نظر اولیه که یا پروفیل آهن است که تیر های فرعی به آن وصل شده اند یا دیوار آجری مالیده و آجرها را با یک ضربة مشخص که نه چندان شدید و آرام باشد روی ملات گچ وخاک می زنند و به همین خاطر است که با آن نام طاق ضربی داده اند .
بعد از اجرای دیواره های کناری و ستون گذاری و تیر ریزی و اجرای سقف نوبت به دیوار های داخلی یا تیغه ها می رسد که با توجه به پلان معماری داخل ساختمان تیغه بندی می شود که عرض آنها معمولاً 10 سانتی متر است .
عرض انواع دیوار ها در ساختمان بنایی
عرض دیوار های باربر کناری و میانی در ساختمان بنایی بطور معمول 35 سانتی متر است و با توجه به اصل لاغری تا 5/3 متر ارتفاع می توان از این نوع دیوار استفاده کرد .
عرض دیوارهای داخلی تیغه های مشترک 20سانتی متر و بقیه 5 یا 10سانتی متری هستند .
ساختمان اسکلت فولادی
یکی از ساختمانهای اسکلت فولادی که شرکت ما در آن به عنوان پیمانکار مشغول به فعالیت بود یک واحد آپارتمانی مسکونی بود .
در ساختمان اسکلت فولادی تمام اعضای باربر ( فشاری ) ، ستونها و تیر ها از پروفیل آهن طراحی و اجرا .
قسمتهای مختلف ساختمان اسکلت فلزی
ـ پی و فنداسیون
ـ ستون
ـ تیر
ـ تیرهای فرعی ( تیرچه)
ـ پله
ـ بادبند
ـ سقف
مراحل اجرا
پی کنی و پی ریز ی :
شرایط پی کنی و پی ریزی همانند ساختمان بنایی است با این تفاوت که در ساختمان اسکلتی دیگر کلدف بندی نداریم و پی نواری زیر دیوار باربر دیگر اجرا نمی شود وتمام اعضای باربر کناری و داخلی را ستونهای فلزی تشکیل می دهند .
در اینجا نیز با تو جه به مقاومت خاک وبارهای وارده می توان از انواع پی استفاده کرد که به شرح زیر آمده است .
انواع فنداسیون برای ساختمان اسکلتی
1ـ فنداسیون منفرد یا تک
2ـ فنداسیون نواری
3ـ فنداسیون رادیه ( گسترده )
فنداسیون منفرد یا تک
با توجه به کاربری ساختمان ، بارهای وارده و مکانیک خاک واینکه ساختمان در منطقه زلزله خیز قرار دارد یا نه عرض و ارتفاع و طول پی زیر هر ستون مشخص می شود که یک مکعب است و این پی ها توسط کلافهای افقی که معمولاً از مقطع کوچکتری برخودارند به هم وصل می شوند تا پی ساختمان پیوسته عمل کند و بعد عملیات آرماتور بندی و مش بندی طبق آنچه در ساختمان بنایی تو ضیح داده شد انجام می پذیرد .
نصب بیس پلیتها
با توجه به آکس بندی که در پلان فنداسیون صورت پذیرفته ودر آن که ازتفاع داده شده است در چندین نقطه از پی ساختمان میگردهایی را می کارد و توسط شیلنگ تراز به ارتفاع داده شده در پلان فنداسیون که معمولاً آن را با (0 0 .0 ± ) نمایش می دهند علامت ها ی را می زنند که ارتفاع( 0 .0 ± ) یا از زمین کناری بلند تر است در آن صورت ارتفاع مربوط به زمین با علامت منفی نوشته شده و یا پایین تر از زمین کناری است .که درآن صورت با علامت مثبت نوشته می شود
پس ازآن که علامت گذاری تمام شد بر طبق آکسی در نقشه آورده شده ریسمانی در یک آکس طولی و یک آکس عرض می بندند به طوری در محل قرار گیری بیس پلیتها دو ریسمان کاملاً بر هم عمود باشند که محل برخورد دو ریسمان وسط بیس پلیت خواهد بود و ریسمانها در اینجا نقش تراز راهم بازی می کنند چون دو طرف ریسمان به یک تراز بسته شده است با کار تمام بیس پلیتهای یک آکس کاملاً به موازات هم و در تر از یکدیگر قرار می گیرند زیرا اگر بیس پلیتها در یک تراز نباشند به همان ترتیب سقف ساختمان نیز تراز نخواهد بود و این یک ایراد بزرگ برای ساختمان به شمار
تن خود تراکم ، شامل بازه گسترده ای از طرح های اختلاط می باشد که خواص بتن تازه و سخت شده لازم برای کاربری های خاص دارا می باشند . اگرچه مقاومت هم چنان معیار اصلی موفقیت این بتن می باشند اما ویژگی های بتن تازه آن ، بسیار گسترده تر از بتن معمولی و متراکم شده توسط لرزاننده ها می باشد . این خواص مطلوب باید در زمان ، محل و بتن ریزی حفظ شوند . بتن خود تراکم در مواردی که شبکه بندی آرماتور ها فشرده است ، گزینه ای مطلوب می باشد . هم چنین عدم نیاز به لرزاننده ، آلودگی صوتی محیط را به نحو قابل ملاحظه ای کاهش می دهد . علی رغم ویژگی های مطلوب ، طرح اختلاط و اجرای این نوع بتن به عوامل متعددی از قبیل دانه بندی مصالح سنگی ، نوع مواد افزودنی و همچنین فیلرهای مورد استفاده بستگی دارد . در نظر گرفتن هر یک از معیارهای فوق ، کیفیت بتن سخت شده و کار پذیری بتن تازه را تحت تاثیر قرار میدهد .
زمان هزینه و کیفیت سه عامل مهم در اجرا می باشد که تاثیر مهمی در صنعت ساخت دارند . هر گونه پیشرفت و یا توسعه ای که باعث بهبود این سه عامل گردد ، همواره مورد علاقه مهندسان عمران خواهد بود . هرگاه این پیشرفت ها در صنعت ساخت و ساز تاثیر گذار باشد باید تحقیقات کافی بر روی فواید و مضرات آنها انجام گرفته و اقدامات لازم برای اجرایی ساختن آنها در صنعت ساخت و ساز صورت پذیرد . بتن خود تراکم با توجه به خصوصیات ویژه خود یکی از این توسعه هاست که میتواند تاثیر قابل توجهی بر صنعت ساخت داشته باشد .
برای سالیان متمادی دست یابی به بتنی با قابلیت خودترازی ( خود تراکمی ) بدون افت در مقاومت ، روانی و یا جداشدگی ، آرزوی مهندسین در کشورهای مختلف بوده است در اوایل قرن بیستم به دلیل خشک بودن مخلوط بتنی ، تراکم بتن تنها از طریق اعمال ضربه های سنگین در مقاطع وسیع و در دسترس ممکن بود . با شیوع استفاده از بتن های مسلح و آشکار شدن مشکلات اجرایی کاربرد مخلوطهای خشک ، گرایش به استفاده از مخلوطهای مرطوب تر گسترش یافت اما شناسایی تاثیر نسبت آب به سیمان در دهه ۱۹۲۰ نشان داد که افزایش این نسبت می تواند موجب افت در مقاومت بتن گردد . در سالهای بعد ، توجه به مسئله دوام بتن همچنین تاثیر مخرب افزایش نسبت آب به سیمان را به نفوذ پذیری و کاهش دوام بتن آشکار ساخت . این همه باعث گردید تا توجه ویژه ای بر خواص کارایی و رئولوژی بتن و نیز روشهای تراکم ، با هدف بهبود خواص مقاومت و دوام آن صورت گیرد . این تحقیقات در نهایت منجر به معرفی بتن خود متراکم در ژاپن گردید . بتنی با قابلیت جریان زیاد که می تواند تنها تحت تاثیر نیروی ثقل و بدون نیاز به انجام هرگونه فرآیند دیگری تمامی زوایای قالب را پر کرده و آرماتور ها دربرگیرد، بدون آنکه جداشدگی یا آب انداختن ایجاد گردد . بررسی رئولوژی و کارایی ، تاثیر بالایی بر تعیین خواص بتن خود تراکم را نشان می دهد ؛ لذا بر اساس روابط مایع لزج نیوتنی ، پارامترهای موثر در تعریف رفتار جریان بتن خود تراکم را معرفی می کند و آزمایش جی – رینگ آزمایش ساده و مناسبی برای اندازه گیری مقاومت بتن در مقابل جداشدگی سنگدانه ها است و چنانچه مقدار آب و خصوصا" فوق روان کننده از یک حد معینی افزایش یابد مقاومت جداشدگی بتن کاهش می یابد و از آزمایش دو نقطه ایی میتوان بدست آورد که ثابت های رئولوژی میتوانند خواص رئولوژی ، خصوصا" توانمندی بتن از نظر حرکت پذیری و پرشدگی را بخوبی تعیین نماید .
بتن خود تراکم نخست در سال ۱۹۸۶ توسط H.okamura در ژاپن پیشنهاد گردید و در سال ۱۹۸۸ این نوع بتن در کارگاه ساخته شد و نتایج قابل قبولی را از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی بتن ارائه داد . مقالات متعددی در ارتباط با توسعه بتن خودتراکم در دنیا ارائه شد امروزه بتن خود تراکم همزمان با کشور ژاپن در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی کشورهای اروپایی ، کانادا و امریکا تحت عنوان self – consolidating concrete موضوع بحث بررسی و اجرای سازه های بتنی است . در ایران نیز استفاده از بتن خود تراکم از چند سال قبل آغاز شده و مزایای آن بهره گرفته شده است برای مثال می توان از مصرف بتن خود تراکم در تونل رسالت در تهران نام برد .
مبانی طراحی مخلوط بتن خود تراکم
سیال و پایدار بودن از مبانی طراحی مخلوط scc هست ، اما غیر از این خصوصیات ، عامل اقتصادی نیز باید در طراحی در نظر گرفت . چالش مهم در طراحی مخلوط scc ، معادل بودن مشخصات مورد نیاز با مشخصات واقعی است مواد مورد نیاز برای ساخت scc به شرح زیر است :
۱ – سیمان : نوع و مقدار سیمان براساس خواص و دوام مورد نیاز تعیین می گردد . معمولا" مقدار سیمان بین ۳۵۰ – ۴۵۰ kg/m۳ است .
۲ – سنگدانه درشت : تمام سنگدانه های درشت که برای بتن معمولی استفاده می شود ، قابل مصرفدر scc است . اندازه حداکثر معمولا" بین ۱۶ – ۲۰ میلیمتر است. به طور کلی مقدار سنگدانه درشت در scc کمتر از بتن معمولی است زیرا سنگدانه درشت انرژی زیادی مصرف می کند که باعث کاهش جاری شدن بتن می شود و در هنگام عبور از موانع مانند آرماتور سبب مسدود شدن بتن میگردد .
۳ – سنگدانه ریز : تمام سنگدانه های ریز که برای بتن معمولی استفاده میشود برای scc نیز مناسب است هر دو نوع ماسه شامل شکسته و گرد گوشه قابل استفاده میباشد هرچه مقدار ماسه در مخلوط بیشتر باشد ، مقاومت برشی مخلوط بیشتر است .
۴ – مواد افزودنی معدنی : انواع مواد افزودنی معدنی یا پوزولان را میتوان در scc مصرف کرد این مواد برای بهبود خواص بتن تازه و یا بتن سخت شده و دوام مورد استفاده قرار میگیرد . از جمله این موارد میتوان میکروسیلیس ، سرباره و روباره را نام برد .
۵ – فوق کاهنده آب : فوق کاهنده آب یا فوق روان کننده ها از مواد بسیار مهم برای ساخت scc محسوب میشوند .
۶ – مواد اصلاح کننده ویسکوزیته : مواد اصلاح کننده ویسکوزیته برای افزایش مقاومت جداشدگی در scc مصرف میشود .
۷ – فیلرها : به دلیل الزامات رئولوژی خاص scc هردو مواد افزودنی فعال و خنثی برای بهبود کارایی و همچنین برای تعادل در مقدار مصرف سیمان مورد استفاده قرار میگیرد.
تنظیم طرح مخلوط
پس از ساخت مخلوط های آزمایشی ، اگر عملکرد آنها مطلوب نباشد ، باید طرح مخلوط مجددا" انجام شود . بسته به مشکلاتی که در خواص بتن تازه ایجاد میشود ، ممکن است واکنش های زیر انجام گردد : - اضافه کردن فیلر یا استفاده از نوع دیگر فیلر – تجدید نظر در مقادیر شن وماسه – تغییر در مقدار فوق روان کننده یا ماده اصلاح کننده ویسکوزیته – تغییر در مقدار آب و نسبت آب به پودر – تغییر در نوع مواد اصلاح کننده ویسکوزیته یا فوق روان کننده
امروزه برای بتن خود تراکم مشخصات کلی زیر را پیشنهاد می کنند :
الف ) کارآیی ؛ از نظر کارآیی یک بتن خود تراکم مناسب دارای خواص زیر خواهد بود : در حالت معمولی دارای جریان اسلامپی بیش از ۶۰۰ میلی متر و بدون جداشدگی ، حفظ روانی به مدت حداقل ۹۰ دقیقه ، توانایی مقاومت در شیب ۳ % در سطح افقی آزاد ، قابلیت پمپ شدن در لوله ها بطول حداقل ۱۰۰ متر و به مدت ۹۰ دقیقه ، مقاومت فشاری ۲۸ روزه حدود ۶۰۰-۲۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ، مقاومت در مقابل خوردگی تهاجم سولفاتها و کلریدها و انجماد و ذوب مطابق استاندارد ، کاهش خطر ترکهای حرارتی در مقایسه با بتن معمولی لرزانده شده
بتن خود تراکم مزایایی در اجرای موارد خاصی از سازه های بتنی دارد که به نمونه هایی از آنها اشاره میشود :
- سازه های بتنی معماری – هنری که نیاز به ظرافت خاص با میلگرد گذاری فشرده دارند .
- پل های با دهانه بزرگ که بدلیل طولانی بودن خط انتقال بتن اجرای آن ها با بتن معمولی امکان پذیر نمی باشد و در ضمن استفاده از بتن معمولی موجب قطور تر شدن اندازه پایه ها و نازیبایی سازه می گردد.
- تونل های شهری و آبی که در آنها مسافت طولانی انتقال بتن معمولی و حفظ کیفیت و تراکم آن از مشکلات اجرایی است
- ساختمان های بلند و برج ها
- ستونها و دیوارهای بلند یا میلگردهای متراکم
- ستونهای بتن ریزی شده با پمپ
- بتن ریزی بلوک های بتنی
- بتن ریزی کف ها و سطوح افقی
- بتن ریزی در سازه های زیر آبی
مزایای چشمگیر بتن خود تراکم موجب گسترش سریع آن در دنیا شده است که بطور اجمال میتوان به مواردی از آنها اشاره نمود :
- توسعه سازه های بتنی در دنیا و نیاز به بتن های با خواص ویژه
- کمبود کارگران ماهر بتن ریزی بویژه کارگران ویبره زن
- افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی در سهولت بتن ریزی
- امکان بهبود کیفیت مکانیکی بتن
- امکان اجرای سازه های بتنی ظریف و سنگین و انتخاب مقاطع کوچک یا میلگردهای فشرده
- توسعه صنایع پیش ساخته بتنی
- صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت
- توجه به سطوح تمام شده زیبا و مرغوب سازه های بتنی
- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار بویژه در صنایع پیش ساخته بتنی
سازه های مختلفی با استفاده از بتن خود تراکم در دنیا اجرا شده اند که به نمونه هائی از آنها در سراسر دنیا اشاره می شود . قابل ذکر است که اجرای بعضی از این پروژه ها بدون استفاده از بتن خود تراکم امکان اجرا نداشته اند .
دیواره های مخازن عظیم LNG شرکت گاز Osaka در ژاپن
حجم بتن خود تراکم مصرفی = ۱۲۰۰۰ متر مکعب ( تکمیل بتن ریزی در سال ۱۹۹۸ )
صرفه جویی در تعداد کارگران = حدود ۶۷ درصد در مقایسه با بتن معمولی
صرفه جویی در مدت زمان ساخت = حدود ۱۸ درصد در مقایسه با بتن معمولی
صرفه جویی در تعداد کارگاهها = حدود ۲۹ درصد در مقایسه با بتن معمولی
مواد نانو به موادی گفته می شود که حداقل یکی از ابعاد آن ( طول.عرض.ضخامت)زیر nm 100 باشد.مواد نانو ساختار با توجه به رفتارهای بارزی که از خود نشان داده اند مورد توجه بخش صنعت ودانشگاه در دهه های اخیر قرار گرفته اند. در این میان صنعت ساختمان با توجه به نیازهای خود چه از نظر استحکام . مقاومت و دوام و نیز کارایی بالا از استفاده کنندگان مهم مواد نانو ساختار به شمار می رود .
1. مقدمه:
یک نانو متر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است . به طور کلی در یک تقسیم بندی عمومی.محصولات نانو مواد را می تئان به صورت های زیر بیان کرد:
فیلمهای نانو لایه: برای کاربرد عمدتاً الکترونیکی.
نانو پوششهای حفاظتی: برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی.حفاظت در برابر عوامل مخرب محیطی.
نانوذرات به عنوان پیش سازنده یا اصلاح ساز:پدیده های شیمیایی و فیزیکی نانو لوله هاونظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک بدنه نانو ساختار. جامدی است که در آن انتظام اتمی .اندازه کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو(درشکل و فرمهای متعددی که وجود دارند از جمله ذرات،الیاف.گلوله و ...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند .تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد.
هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو. یافتن طبقه طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد . که آنه را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود.منظور از عملکرد چند منظوره . ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.
در مطالب بعدی که خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد که با توجه به نو ظهوربودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان سازی و صنایع وابسته به آن ایجاد کنند.
2.مواد نانو کمپوزیت:
مواد نانوکمپوزیت بر پایه پلیمر(ماتریس پلیمری)اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اند که از تکنولوﮊی سول_ﮊل جهت انتشار دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است.
هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ﮊاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است. ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد.
در این شرایط نانو آلومینا .بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد.زیرا ا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی .الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد.از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد:تکنولوﮊی نانوفلزآرتوناید که اخیراً به طور تجاری .الیافنانویی آلومینا.انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است. ذرات نانویی غیرفلز مانند:نانو سیلیکا نانو زیرکا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها می باشند.
3.بتن با عملکرد بالا 1) (HPC
یکی از چالشهایی کهدر رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است .بتن با عملکرد بالا می باشد.این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد .خواص و رفتار و عملکردبتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی.پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد.
بنابراین .مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها حائز اهمیت می باشد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلف از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد در مورد بتن به طور خاص. علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر .بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC)خواص اضافه دیگری را دارا می باشد .از جمله می توان به خاصیت الکترو مغناطیسی.وقابلیت به کارگیری در سازه های اتم(محافظت ازتشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرﮊی ساختمانها و...نام برد.
4.نانو سیلیس آمورف:
در صنعت بتن .سیلیس یکی از معروف ترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا(HPC)ایفا می کند.
محصول معمولی همان سیلیکافیوم یا میکرو سیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود1/0 تا 1 میلی متر می باشدودارای اکسید سیلیس حدود 90% می باشد.
می توتن گفت که میکرو سیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می شود.
محصول نانوسیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده وبا قطر کمتر از 100نانو متر یا به صورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند.که مایع آن معمول ترین نوع سیلیس می باشد .
این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای جند منظوره از خود نشان می دهد مانند:
. خاصیت ضد سایش
.ضد لغذش
.ضد حریق
.ضد انعکاس سطوح
آزمایشات نشان داده اند که واکنش مواد نانوسیلیس با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکرو سیلیکا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزولانی مقداربسیار بالای میکرو سیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد.
تمام کارهای اجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی در بخش اصلاح خواص ریولوﮊی.کارپذیری و خمیر سیمان بوده است.آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100 نانو متر می باشد.
5.نانو لوله ها:
همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاًالیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شوند.امروزه از الیاف فلزی .شیشه ای .پلی پرولین.کربن و...
در بتن برای مسلح کردن استفاده می شودولیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.نانو لوله کربنی توسط LDJMA درسال1991 کشف شده استو کارهای بسیاری بر روی ساختار نانودر بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوﮊی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را ازفولاد قوی تر و بسیار سبک میکند بطوریکه می توانند کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهد شد که در کامپوزیت ها به کار برده خواهد شد.
نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACIشاخه ایران) دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشندو نیز نانو لوله ها خواص قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهند.
بطوریکه هادی بودن حرارت آن ها بیش از دو برابرالماس وهادی بودن الکتریکی آن ها در حدود 1000برابر فلز مس می باشد.
نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلاب جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته بوجود آورده اند.
یک نسل جدید از نانو کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند . بنابر این نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به نقش مصالح ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره.بازی می کنند.
نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن وضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت سبک سازی افزایش عمر مفید ونیز مقاوم نمودن ساختمان در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است .حل مشکلاتی نظیر زمان طولانی اجرا عمر مفید کم ویا هزینه زیاد اجرای ساختمان ها نیاز مند ارائه راهکار هائی به منظور استفاده عملی از روش های نوین ومصالح ساختمانی جدید جهت کاهش وزن و کاهش زمان ساخت , دوام بیشتر ونهایتا کاهش هزینه اجراست.سبک سازی یکی از مباحث نوین در علم ساختمان است که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت میباشد.این فن اوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت مصالح جدید و بهینه سازی روش های اجرا کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه زمان و انرژی زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند.
برای بکارگیری تکنیک های سبک سازی نخست باید به مسئله اول علل سنگین شدن وزن ساختمان توجه کافی شود پس از شناخت این علل و عوامل باید جهت حذف یا به حداقل رساندن تاثیر آنها ووزن تمام شده ساختمان تلاش نمود .
روش های سبک سازی ساختمان بطور عمده به دو دسته تقسیم میگردند :
۱- سبک کردن اجزای باربر ساختمان
۲- سبک کردن سازه ساختمان
بخش عمده ای از مباحث مربوط به سبک سازی وتکنیک های رایج در مورد دستیابی به وزن مناسب ساختمانی را در بر میگیرد که شامل:شناخت مصالح سبک رایج در صنعت ساختمان (در داخل و خاج کشور)وتکنولوژی استفاده از آنها, معیار های ارزیابی میزان کارایی این مصالح بعنوان مصالح سبک ومیزان تاثیر به کار گیری مصالح نو در کاهش وزن ساختمان هزینه و زمان مورد نیاز اجرای یک ساختمان.
تعریف مصالح سبک :مصالح سبک به مصالحی اطلاق میشود که وزن مخصوص انها از نمونه های مشابه کمتر بوده واستفاده از آنها به کاهش وزن کلی ساختمان بیانجامد.
مصالح سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته تقسیم میشوند:
۱- مصالح سبک سازه ای
۲- مصالح سبک غیر سازه ای
۳- سیستم ها
▪ مصالح سبک سازه ای:
به ان دسته از مصالح گفته میشود که در موارد سازه ای در بنا به کار برده میشوندبه سه نوع تقسیم میشوند:
۱- بتونی
۲- طبیعی
۳- صنعتی
▪ بتن سبک:
یکی از مصالح مهم و کار امد در صنعت ساختمان مدرن است و دارای کاربرد های متنوعی دارد.قاب های ساختمانی چند منطقه و دیوارهای جداکننده ,سقف های پوشاننده, صفحات انعطاف پذیر پل ها, عناصر پیش تنیده وپس تنیده وبقیه اجزا از جمله این مواد هستند در بسیاری از موارد فرم های معماری از تلفیق شده طرح های عملکرد ای میتواند به اسانی و بهتر از هر مصالح دیگر بوسیله بتن سبک حاصل شود.
انواع بتن سبک : در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
۱- بتن سبک
۲- بتن اسفنجی
۳- بتن بدون ریز دانه
بکار گیری بتن سبک به عنوان یک نوع از مصالح ساختمانی نوین ضمن کاهش بار مرده ساختمان سرعت بسیار زیادی در اجرا بوجود می اورد.مزایای استفاده از بتن سبک سازه ای عبارتست از : بر خورداری از امتیاز سرعت در نصب ,انطباق با هر نوع نقشه ساختمانی ,وزن کم, مقاومت زیاد و به صرفه میباشد(بتن مصرفی در دیوار های غیر باربر(
مصارف تیر اهن را حذف کرده یا به حداقل ممکن کاهش میدهد و انرژی مصرفی اولیه ان ۱۰ درصد آجر هم حجم خود است.(بتن سبک سازه ای(
دارای خاصیت ویژه ای از نظر ایزولاسیون در برابر حرارت وصداست.(بتن های عایق حرارتی)
بتن سبک را میتوان از لحاظ هدف از کاربرد آن به سه دسته کلی تقسیم کرد:
۱) بتن سبک سازه ای
۲- بتن سبک مورد مصرف در واحد
۳- بتن غیر سازه ای (بتن عایق بندی و جداکننده)
کاربرد بتن سازه ای سبک در مرحله اول مبتنی بر ملاحظات اقتصادی است.
انواع بتن سازه ای سبک را میتوان با توجه به روش تولید انها بصورت زیر طبقه بندی کرد.
▪ بتن سبک دانه:
با استفاده از سنگ دانه های سبک ومتخلخل که وزن مخصوص ظاهری آنها کمتر از ۶/۲ میباشد.این نوع بتن بعنوان بتن دانه سبک شناخته میشود.
▪ بتن اسفنجی:
با ایجاد حفره های بزرگ در داخل بتن با ملات بدست میآید.این حفره ها باید به وضوح از حباب های فوق العاده ریز ناشی از حباب ریز قابل تشخیص باشند.انواع مختلف این نوع بتن با اسامی بتن اسفنجی بتن متخلخل وبتن کفی یا گازی شناخته میشوند.
بتن بدون ریز دانه :با حذف ریز دانه ها از مخلوط بطوریکه تعداد زیادی حفره های درونی در بتن ایجاد شوددر این موارد معمولا درشت دانه های معمولی مورد استفاده قرار میگیرند.این نوع بتن بدون ریز دانه شناخته میشود.
▪ بتن سبک دانه:
اولین تقسیم بندی را میتوان بین سنگدانه های طبیعی ومصنوعی قائل گردید.گروه اصلی سنگدانه های سبک طبیعی عبارت است از دیاتومه سنگ پا پوکه سنگ جوش های اتش فشانی وتوف به استثنای دیاتومه همه این ها دارای منشا آتش فشانی .
▪ سنگ دانه های طبیعی:
سنگ دانه های مصنوعی, رس, شیل و اسلیت منبسط شده ور میکولیت سر باره کوره ای سنگدانه کلینگر وپس مانده زغال کک.
بتن های بدست امده از سنگ دانه های سبک به سه دسته تقسیم میشوند:
▪ بتن ساز ه ای:
از رس وشیل منبسط شده وبه روش خاکستر های کلوخه ای , خاکستر بادی گندوله ای وسر بار منبسط شده ورس, اسلیت وشیل منبسط شده بدست میاید.
▪ بتن با مقاومت متوسط(نیمه سازه ای):
از پوکه سنگ ها و سنگ های آتشفشانی تولید میشود.
▪ بتن جدا کننده
بتن (عایق)از پرلیت وورمیکولیت حاصل میشود,
▪ بتن سبک با سبکدانه پلی استایرن
نمونه موردی از سنگ دانه های سبک تولید داخل
● سنگ دانه های سبک لیکا
ویژگی های عمومی دانه های لیکا :
▪ بافت متخلخل دانه های لیکا که از انبساط خاک رس و در نتیجه ایجاد ومحبوس شدن گازها در توده خمیری روان در دمای حدود ۱۲۰۰ در جه سانتی گراد بوجود می اید . از خصوصیات اساسی این دانه ها میباشد.
ـ نتیجه گیری:
کسب مقاومت فشاری در حد مقاومت سازه ای با استفاده از بتن سبک حاوی لیکا امکان پذیر است به کار گیری میکرو سیلیس در ساخت نمونه های بتن سبک باعث افزایش مقاومت فشاری میگردد.
استفاده از میکرو سیلیس باعث کاهش جذب حجمی وجذب مویینه بتن سبک حاوی لیکا میشود.
جمع شدگی ۹۰ روزه بتن سبک حاوی لیکا به کار گیری میکرو سیلیس کمتر از نمونه شاهد میباشد.
بطور کلی توصیه میگردد با توجه به منابع فراوان رس در کشور هم چنین تکنولوژی ساخت دانه های لیکا وساخت سازه های سبک بررسی و دا نه های بتن سبک حاوی لیکا در سطح گسترده تری انجام گردد ودستور العمل ها واستاندارد هایی برای استفاده از لیکا در صنعت ساختمان تدوین گردد.
▪ بتن اسفنجی:
یکی از راه های ساختن بتن سبک ایجاد حباب های گاز در ملات خمیری مخلوط بتن میباشدوحباب ها باید در ضمن اختلاط و تراکم وپایداری خود را حفظ کند.چنین بتنی بعنوان بتن اسفنجی یا متخلخل شناخته میشود
▪ بتن گازی :
این نوع بتن در نتیجه یک واکنش شیمیایی که گاز را در ملات تازه ایجاد میکند ساخته میشود. این بتن هنگامی که سخت میشود شامل تعداد زیادی حباب های گازی میباشد.
خواص بتن گازی یا بتن هوادار اتو کلاوه شده
این نوع بتن بعلت وزن کم وخواص عایق بندی حرارتی باعث کاهش جرم ساختمان وصرفه جویی در مصرف انرژی میگردد. بدین لحاظ کاربرد آن در سطح جهان در گسترش میباشد. از خواص عمده بتن گازی وزن مخصوص کم ,مقاومت مناسب عایق بندی حرارتی ومقاوم در برابر آتش قابل ذکر میباشد.از کاربرد های عمده بتن گازی برای کاربرد های نیمه سازه ای مانند پانل های سقف ودیوار مورد استفاده قرار میگیرند.
● وضعیت تولید بتن گازی در کشور
الف) مجتمع تولیدی وصنعتی سیپورکس(شرکت فر آورده های ساختمانی ایران)
ب) مجتمع تولیدی بنای سبک(هبلکس)
خواص بتن گازی:جرم حجمی ,جمع شدگی ناشی از خشک شدن ,جذب اب
ـ نتیجه گیری:
بتن گازی ماده ای است که نزدیک به ۷۰ سال سابقه کاربرد دارد به عنوان بتن سبک جهت تولید بلوک های سبک ساختمان ویا پانل های سبک مسلح ساختمانی دارد.خواص مطلوب شامل جرم حجمی پایین, نسبت مناسب مقاومت به جرم حجمی ,عایق بندی مناسب حرارتی وثبات حجمی وجمع شدگی ناشی از خشک شدن نسبتا پایین باعث شده است.این ماده در بسیاری از کشور های جهان با شرایط اقلیمی مختلف تولید و مورد استفاده قرار میگیرد.
▪ بتن کفی
با افزودن یک ماده کف زا معمولا بعضی شکل های پروتئین هیدرولیز شده یا صابون صمغی به مخلوط ساخته میشود.ماده کف زا در ضمن اختلاط با سرعت زیادی حباب های هوا را تولید میکند.هم چنین نسبت به بتن معمولی دارای مقاومت بهتری در مقابل آتش میباشد.
از مزایای دیگر استفاده از بتن اسفنجی ان است که میتوان آن را برید میخ را نگه میدارد وبه مقدار قابل قبولی پایا میباشد اگر چه درصد جذب آب این نوع بتن بالا است ولی سرعت نفوذ آب در آن مادامیکه حفره ها با مکش آب پر نشود پایین میباشد به این دلیل بتن اسفنجی مقاومت نسبی خوبی در مقابل یخبندان دارد واگر دوغابی شود میتوان از ان در ساختن دیوار ها استفاده نمود.
بتن سبک شامل :
۱- بتن سبکدانه
۲- بتن اسفنجی
۳- بتن بدون ریز دانه
بتن پلیمری سبک:بتن سبک امتیازاتی بر بتن معمولی دارد مانند وزن مخصوص کمتر عایق بودن حرارتی وکاهش ابعادی ومقاطع بتنی ولی دارای نقایصی مانند نفوذپذیری آب ضرورت به کار گیری روش های ویژه برای اتصال قطعات به یکدیگر وتحمل ار کمتر است.استفاده از بتن های پلیمری سبک در تهیه قطعات پیش ساخته نماهای ساختمانی وتزیینی متداول گردیده است.بتن پلیمری علاوه امتیازات بتن معمولی سبک دارای مقاومت فشاری بالا نفوذپذیری کم امکان رنگ پذیری وپذیرش طرح های تزیینی وامکان تهیه در ضخامت های کم میباشد.
▪ بتن الیافی:
بتن مسلح یا الیاف بتن الیافی بتنی است که با سیمان هیدرولیکی مصالح سنگی ریز دانه ودرشت دانه والیاف مجزا وغیر پیوسته ساخته میشود.هدف از مسلح نمودن بتن یا الیاف افزایش مقاومت کششی جلوگیری از توسعه ترک ها وافزایش سختی بوسیله انتقال تنش در عرض مقطع یک ترک میباشد.بدین ترتیب در مقایسه با بتن بدون الیاف امکان تغییر شکل های بزرگتری فراهم میشود.
ـ نتیجه گیری:
مصالح سبک بتنی در سه نوع بتن سبکدانه بتن اسفنجی وبتن بدون ریز دانه ارائه میشود که هر کدام از این موارد در کاهش وزن ساختمن اثر چشمگیری از بتنهای سبکدانه با انواع سبکدانه های طبیعی ومصنوعی تهیه میشود ودر موارد سازه ای نیمه سازه ای وغیر سازه ای مورد استفاده قرار میگیرند.بتن اسفنجی در دونوع بتن گازی واسفنجی ارائه میگردند که غالبا مصارف سازه ای دارند.بتن بدون ریز دانه نوع سوم بتن های سبک میباشد که در کاهش وزن بار مرده ساختمان نقش بسزایی دادر.بنا بر این ممکن است استفاده از مصالح سبک باعث کاهش هزینه تمام شده ساختمان نیز شود همانطور که استفاده از مصالح سبک بدون در بر داشتن هزینه اضافی میتواند نقش مناسبی در عایق سازی حرارتی ساختمان ایفا کند.
● مصالح سازه ای طبیعی:
چوب:چوب از جمله مصالح سبک سازه ای که تجربه های موفقی د راکثر کشور های جهان داشته است.
الف- مصالح چوبی:
چوب به عنوان یکی از مصالح ساختمانی دارای چند خاصیت با ارزش است مقاومت نسبی بالا مقدار چگالی کم ورسانایی کم در عین حال چوب چندین نقطه ضعف نیز دارد.در مقطع عرض دارای خواص متفاوت ا زجهات مختلف دادر.هم چنین چوب دراری قابلیت پوسیدن و اشتعال است.چوب سنگین تر معمولا مقاوم تر است بار بیشتری را تحمل میکند قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است.وبه این دلیل برای ساختن عایق حرارتی مناسب است.چوب از لحاظ مصرف به اشکال مختلف چب های بریده شده چوب های ورقه ای وچوب های گرد تقسیم بندی میشوند.چوب های گرد:ضخامت بین ۱۴_۳۴سانتی متر ودرازای ۸/۱_۷/ متر دارندوبه دودسته گردبینه وتیر تقسیم میشوند.
▪ چوب های بریده شده :
۱- چهار تراش :
مقطع آن مربع است .مقطع ابعاد ان کمتر از ۲۰ سانتی متر و درازای ان ۴ یا ۵ متر است
۲- بینه:
از تقسیم یک گره بینه بدست میاید.
۳- الوار:
ممکن است چهار گوش یا سه گوش باشد که تقریبا راست وبدون گره است طول ان ۳ متر است.
▪ چوب های ورقه ای:
اغلب این ورقه ها بصورت روکش برای سطح تخته های مصنوعی مثل نئو پان وتیر استفاده میشود چوب های مصرفی در روکش سازی باید از مرغوبیت بالائی برخوردار باشد.
چوب های مصنوعی شامل تخته چند لایی :مزایای آن کم کردن پدیده هم کشیدگی و وا کشیدگی است
▪ تخته خرده چوب (نئوپان۹تخته فیبرها صفحات چوب سیمان):
این صفحات در برابر آتش کاملا مقاومند در برابر قارچ های چوب کاملا متفاوتنددر برابر اب ورطوبت وپوسیدگی سرما ویخبندان کاملا مقاومند عایق صدا وحرارت هستند سبک میباشد و در اکثر قسمت های ساختمان فابل مصرف است قابلیت نصب بر روی آجر وبتون را دارد از نظر اتصالات قابلیت های چوب را دارد و هم چنین قابل یخ زدن وپیچ کردن است.
۱- کانتکس :
از این محصول برای ساخت دیوار سقف کاذب ومانند این ها استفاده میشود.کانتکس از مصالحی است که عایق حرارت وصوت در برابر اتش سوزی است و به راحتی بر روی تیر های آهنی و چوبی و تیر چه های بتونی قابل نصب است.
۲- آندولین:
سقف پوشی است موج دار متشکل از الیاف گیاهی ومواد شیمیاییی ومصنوعی اشباع شده میباشد
۳- تخته های گلوکام:
بصورت های گوناگون در ساختمان به کار برده میشود.از جمله در اجرای اسکلت کف سازی قاب سازی چهار چوب بندی سقف وبام پی سازی پوشش دیوار ها وبام تزیین خارجی وپوشش خارجی عایق بندی حرارتی وصوتی نازک کاری سقف و دیوار های داخلی وپوششش کف.
ـ نتیجه گیری:
چوب از جمله مصالح سبک سازه ای میباشد که تجربه های موفقی در اکثر کشو ر های دنیا داشته است.بسیاری از بناهای چوبی در سر تا سر دنیا در برابر عوامل مختلف محیطی وطبیعی از جمله شرایط اقلیمی ونیرو های جانبی از جمله زلزله وباد مقاومت وپایداری بسیار خوبی از خود نشان دادند. در هر صورت مشکلات پایه ای در زمینه استفاده از این نع مصالح سبک علی الخصوص در زمینه سازه ای وجود دارد.هر چند که سایر کشور ها تجربه های موفقی دز زمینه استفاده از این نوع مصالح داشته اند.
ب- مصالح سبک صنعتی:
یکی از روش های سبک سازی ساختمان ها کاهش وزن تیغه های بار بر در ساختمان است.یکی از روش های نیمه پیش ساخته روش ساخت وساز به کمک پانل ها ی ساندویچی پیش ساخته تردی را نام بردکه با نام های تجاری مختلف از قبیل :پوما سپ وسیلانوبا این روش تا دو طبقه ساختمان با استفاده از باربری قطعات مورد نظر ساخته میگردد.
پانل هابه دو گروه تقسیم میشوند:
۱- سازه ای
۲- غیر سازه ای
پانل های سازه ای در موادر د سازه ای وغیر سازه ای بکار برده میشود
۱- پانل های ساندویچی یا بتن پاششی
۲- پانل با هسته لانه زنبوری
۳- پانل های اف.آر.پی
▪ پانل های ساندویچی با بتن پاششی
پانل های سه بعدی ساندویچی از جمله کامپوزیت های پلیمری میباشند.ساندویچ پانل مصرفی به عنوان نام وپوشش دیواری بصورت کنگره ای وصاف ونوع سقفی ان با بر جستگی هایی به صورت شادولاین میباشد.پانل های سقفی دیافراگم کف را تشکیل میدهد این پانل ها در کنار یکدیگر مستقر شده وروی پانل های دیوار نصب میگردند.پانل های دیوار علاوه بر این که جداکننده فضا های معماری هستند نقش دیوار بار برقائم و دیوار برشی در برابر بار های جانبی را هم ایفا میکنند.بنا بر این عموما در اینگونه سازه ها اسکلت فلزی یا بتنی وجو د نداردوساندویچ پانل به دلیل شکل خاص خود از ظرفیت بار بری بالایی ب خورداراست.ونیز از پانل های غیر بار بر در ساختمان علاوه بر کاهش وزن مزایاییی از قبیل یکپارچه بودن تیغه ها با سازه در برابر بار های جانبی را داراست
خصوصیات بتن سبک
بتن سبک ماده ای است با ترکیبات جدید و فوق العاده سبک و مقاوم .
مواد تشکیل دهنده بتن سبک عبارت است از ورموکولیت، پرلیت، سنگ بازالت و سیمان تیپ 2 و ...
در این بتن همانند بتنهای عادی ، از ماسه استفاده نمی شود.
عدم وجود ماسه باعث سبک و همگن شدن ساختار بتن گردیده و باعث می شود که مواد تشکیل دهنده که تقریبا" از یک خانواده می باشند و بهتر همدیگر را جذب کنند.
تبادل
لینک هوشمند
Copyright 2010 - gahramanzade.loxblog.com & Designer: