بتن الیافی نوعی کامپوزیت است که با استفاده از الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری بتن الیافی، به صورت چشم گیری افزایش می یابد. این کامپوزیت (بتن الیافی)، یکپارچگی و پیوستگی خوبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد برای ساخت بتن الیافی از افزودنی بتن یا ژل میکروسیلیس که حاوی الیاف می باشد میتوان استفاده کرد یا میتوان گفت که برای اضافه کردن الیاف به بتن و تولید بتن الیافی ژل میکروسیلیس که شامل الیاف پلی پروپیلن می باشد بسیار مناسب می باشد. بتن الیافی تولید شده با ژل میکروسیلیس از قابلیت جذب انرژی زیادی برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی از هم گسسته نمی شود

نمونه تاریخی بتن الیافی، استفاده از کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع جدید این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند.

بتن الیافی تولید شده با ژل تخصصی، کلینیک فنی و تخصصی بتن خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن بتن را دارا می باشد که متناسب با آن ها می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن بتن الیافی یافت. به طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می توان از بتن الیافی به جای بتون آرماتوری متداول استفاده کرد. بتن الیافی از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم‌ به‌ ضربه همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بنای شکل گرفته از بتن الیافی، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از بتن الیافی کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری بتن الیافی، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی مانند پانل های سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنا‌دار همچون تونل ها می باشد. به‌ کارگیری بتن الیافی در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است. استفاده از بتن سبک ( مثل بتن الیافی ) به طور روز افزونی در حال افزایش است.

از دیگر کاربردهای بتن الیافی می توان به استفاده از آن در ساخت و سازهای بلند مرتبه، پل های بادهانه های بزرگ، سازه های دریایی، مصالح زیراساس برای روسازی راه و نیز به عنوان جاذب انرژی در سازه های نظامی مدفون اشاره کرد. امروزه با به کار بستن انواع الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن، فولاد و دربرخی موارد کربن، تولید انواع بتن های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و به‌کارگیری آنها درکشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است. اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف در بتن کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون‌ها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی به‌صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد. انواع الیافی که در بتن الیافی استفاده می شود در اشکال و اندازه های مختلفی تولید می شود شامل الیاف شیشه ای ، الیاف پلاستیکی و الیاف فولادی . پارامتر مناسب که یک رشته از الیاف را تعریف می کند نسبت ظاهری می باشد که نسبت طول الیاف به قطر معادل الیاف است. مقدار نسبت های ظاهری (l/d) معمولاٌ بین 30 تا 100 است .

میزان مصرف این محصول برای ساخت بتن الیافی

ژل الیاف دار بتن که برای ساخت بتن الیافی استفاده می شود را به میزان 5% الی 8% وزن سیمان مصرفی به بتن اضافه فرمایید. میتوان در زمان ساخت بتن الیافی در بچینگ و یا بعد از تولید بتن الیافی در تراک میکسر این ژل میکروسیلیس را اضافه کرد.

مزایا ژل میکروسیلیس الیاف دار:

با استفاده از این ژل برای ساخت بتن الیافی تمامی مقاومت های کششی و خمشی و همچننین مقاومت فشاری بتن الیافی افزایش میابد. هم چنین با استفاده از ژل میکروسیلیس برای ساخت بتن الیافی نفوذ پذیری آب و نفوذ پذیری عوامل مهاجم بیرونی کاهش میابد. لازم به ذکر است که بتن الیافی تولید شده با ژل میکروسیلیس مقاومت سایشی بالایی نیز دارد که میتوان از این بتن الیافی برای ساخت بتن ضد سایش نیز استفاده کرد

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.(مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی وارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن)

مسأله خوردگی فولاد در بتن از معضلات عمده کشورهای مختلف جهان است. این مسأله حتی در کشورهای پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشورهای اروپایی هزینه های زیادی را برای تعمیر آنها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های بررسی پل ها در امریکا حدود 140،000 پل مسأله داشته اند. این مسأله در کشورهای در حال توسعه و در کشورهای حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده و سازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. بررسی ها در این مناطق نشان می دهد که اگر مصالح مناسب انتخاب گردد، بتن با مشخصات فنی ویژه این مناطق طرح گردد، در اجرای بتن از افراد کاردان استفاده شود و سرانجام اگر عمل آوری کافی ومناسب اعمال شود، بسیاری از مسائل بتن بر طرف خواهد گشت. به هرحال برای پیشگیری در سال های اخیر روش ها و موادی توصیه و به کار گرفته شده است که تا حدی جوابگوی مسأله بوده است.

استفاده از آرماتورهای ضدزنگ و نیز آرماتورهای با الیاف پلاستیکی FRP یکی از این روش ها است که به علت گرانی آن هنوز کاملا توسعه نیافته است. به علاوه عملکرد دراز مدت این مواد باید پس از تحقیقات روشن گردد.

از روش های دیگر کاربرد حفاظت کاتدیک در بتن می باشد با استفاده از جریان معکوس با آند قربانی شونده می توان محافظت خوبی برای آرماتورها ایجاد نمود. این روش نیاز به مراقبت دائم دارد و نسبتا پرخرج است ولی روش مطمئنی می باشد.

برای محافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسی استفاده می شود. تاریخچه مصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفته شود با این روش می توان حدود 10 تا 15 سال خوردگی را عقب انداخت.

استفاده از ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتون نیز به دو دهه اخیر برمی گردد. مصرف بعضی از این مواد همچون نیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است. به هر حال عملکرد این مواد در تاخیر انداختن خوردگی در تحقیقات آزمایشگاهی و نیز در محیط های واقعی مناسب بوده است. بازدارنده های دیگری از نوع آندی و کاتدی مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند.

برای محافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایش و به کار گرفته شده است. این پوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش به شرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوشش بوده است. روی هم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.

با پیشرفت روزافزون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص و همچنین با وجود افزودنی های بتن در مناطق و شرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح، اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داری برای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و به صورت جهانی به اجرا گذاشته شود.

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران|دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

چکیده :

آب دریاچه ها و مخازن سدها در مناطق معتدله، در برخی از فصول سال مانند تابستان و زمستان، در اثر تغییرات شرایط اقلیمی، دچار لایه بندی حرارتی می شود. حال آنکه در فصول پاییز و بهار آب این منابع دستخوش اختلاط می گردد. پدیده لایه بندی و اختلاط می تواند پارامترهای کیفی آب را در طول سال در ترازهای مختلف آبگیری شدیداً تحت الشعاع قرار دهند. لذا آگاهی از چگونگی تغییرات کیفیت آب در دوره های مختلف سال، می تواند کمک موثری را در انتخاب بهترین تراز آبگیری و در نتیجه مدیریت کیفی آب بنماید. در این مطالعه با استفاده از مدل هیدرودینامیکی یک بعدی DYRESM، لایه بندی کیفی آب سد طرق واقع در استان خراسان رضوی به لحاظ حرارتی و شوری در طی یک دوره 2 ساله شبیه سازی شده و مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت . نتایج حاصله نشان دادند که لایه بندی حرارتی در مخزن مذکور از اواسط فصل بهار تدریجاً شروع شده و در اواسط فصل تابستان کامل می گردد. در اثر این لایه بندی حرارتی که تا آخر تابستان ادامه می یابد، حداکثر اختلاف دما بین پایین ترین تراز و بالاترین تراز 12درجه سانتیگراد می باشد که این امر از نظر تغییر در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب بسیار حائز اهمیت است. در مورد شوری(TDS)، اگر چه میزان آن در لایه های مختلف آب مخزن تفاوتی را نشان دادند ولی این تفاوت قابل توجه نبوده و معادل 40 میلیگرم در لیتر می باشد. بر اساس نتایج حاصله از مدل، بهترین لایه آبگیری در دوره های گرم سال، در تراز 29 متری از کف و بدترین لایه ها از نظر کیفی، تراز سطحی و پایین ترین تراز است. در فصلهای پاییز و زمستان لایه بندی حرارتی تشکیل نشده و اختلاط کامل در مخزن انجام می گیرد. در این فصول میانگین دمای آب مخزن به ترتیب 12 تا 16 درجه ساتیگراد می باشد. در این دوره ها بدلیل اینکه کیفیت آب مخزن در تمام عمق یکنواخت است، انتخاب تراز آبگیری اهمیت چندانی نداشته و آبگیری از مخزن سد می تواند از هر ترازی انجام پذیرد.

واژه های کلیدی : کیفیت آب، لایه بندی حرارتی آب در مخازن، مدل DYRESM ، آبگیری از مخازن سد.
مقدمه :

تغییرات دما و توسعه لایه بندی دمایی در دریاچه های مناطق معتدله و مخازن سدهای بزرگ معمولاً در فصول زمستان و تابستان اتفاق می افتد و در این امر باعث از بین رفتن و خوردگی مخازن آب بتنی می شود که باعث از بین رفتن کاور رویه یا لایه نهایی در مخزن شده که نیاز به ترمیم و همچنین آب بندی مجدد دیده می شود لیکن باید در بتن ریزی های این مخازن دقت های لازم صورت گیرد که از افزودنی های بتن و همچنین واتر استاپ ها از نوع های مختلف پی وی سی یا واتر استاپ بنتونیتی جهت اجرای تقاطع لوله ها در مخازن استفاده گردد اما در ادامه بحث در طی این دوره ستون آب معمولاً به سه لایه عمودی مجزا شامل 1- اپیلیمنیون 2- متالیمنیون (ترموکلاین)و 3-هیپولیمنیون تقسیم می شود. این لایه بندی به علت تفاوت در چگالی آب (ناشی از اختلاف دما) در ترازهای مختلف حاصل می شود[1] . همچنین تغییر در چگالی آبهای ورودی و تنشهای ناشی از سرعت باد می تواند در ایجاد لایه بندی و عمق لایه اختلاط موثر باشد[2] . بدیهی است در فصولی که لایه بندی اتفاق می افتد، تغییر در درجه حرارت لایه ها، کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب مخزن را در ترازهای مختلف، تغییر می دهد[4] . دمای آب بر روی نوع و میزان فعالیت گونه های بیولوژیکی، انحلال گازها، سرعت واکنشهای شیمیایی و سرعت رسوب گذاری تاثیر می گذارد به طوری که به ازای افزایش 10 درجه سانتیگراد، کلیه سرعت واکنشهای شیمیایی و بیوشیمیایی دو برابر می شود. در فصل تابستان به علت بالا بودن درجه حرارت و شدت تابش نور خورشید، رشد جلبکها در لایه های سطحی به شدت افزایش می یابد که این امر می تواند کیفیت آب را از نظر رنگ ، بو و طعم دچار تغییرات زیادی نماید. از طرفی دیگر به دلیل کاهش انحلال اکسیژن در آب و زیاد شدن سرعت تجزیه مواد تجمع یافته در رسوبات، شرایط در ترازهای عمقی آب می تواند کاملاً بی هوازی شده و منجر به تشکیل ترکیبات مولد بوها و یا طعم نامطبوع گردد[9]. آبگیری از لایه های مذکور و انتقال این گونه آبها به تصفیه خانه های آب آشامیدنی نه تنها میزان مصرف مواد شیمیایی و هزینه های تصفیه را افزایش می دهد بلکه در برخی مواقع شکایت مردم را نیز به دنبال دارد. لذا با آگاهی از شرایط کیفی آب در لایه های مختلف مخزن، می توان بهترین لایه را از لحاظ کیفی تشخیص داده و اقدام به آبگیری از آن تراز نمود.

تاریخچه :

با توجه به لایه بندی آب در دریاچه ها و مخازن سدها و تاثیر این لایه بندی بر خصوصیات آب استحصالی از این منابع، مطالعات گوناگونی تا به حال در جهت بررسی و پیش بینی تغییرات پارامترهای کیفی آب این گونه منابع در فصول مختلف سال انجام گرفته است. در طی دو دهه اخیر مدلهای هیدرودینامیکی مختلفی جهت بررسی شرایط کیفی آب مخازن سد ها توسعه یافته است. در برخی از این مدلها مانند مدلهای Minilake و AQUASIM، تنوع داده های ورودی بسیار محدود و در نتیجه، خروجی های حاصله از دقت و درجه اطمینان کافی برخوردار نیست[3]. ولی در برخی دیگر از مدلها به دلیل در نظر گرفتن شرایط هیدرودینامیکی آب در مخازن، خصوصیات مورفومتری مخازن، عوامل متعدد آب و هوایی، خصوصیات کمی و کیفی آبهای ورودی و همچنین توانایی محاسباتی بالا، تجزیه و تحلیل ها با دقت بیشتری انجام پذیرفته و نتایج بسیار مطلوب تر و دارای درجه اطمینان بیشتری است. از جمله مدلها می توان از مدل هیدرودینامیکی DYRESM (1981Imberger and Patterson )، مدل جدید AQUASIM(2001Ristow and Hansford) و مدلهای Stefan (1982)، Orlab (1983)، Franch (1985)، Anonymous (1986)، Ptic (1986)، Martin (1988)، Vertanen (1994)، Herman (1996) نام برد[3]. مدلهای اخیر هر یک دارای مزایا و معایب خاصی هستند که کاربرد بهینه آنها را برای شرایط و موقعیت خاصی رقم می زند . در این میان مدل یک بعدی DYRESM (1981Imberger and Patterson ) با توجه به در نظر گرفتن تغییرات پارامترهای مختلف آب و هوایی و تاثیر آنها در شرایط حرارتی و شوری آب و بدلیل دارا بودن خصوصیاتی از قبیل دقت محاسباتی بالا، انجام شبیه سازی برای دوره های زمانی کوتاه مدت (روزانه) تا بلند مدت (چندین ساله)، امکان استفاده در هر شرایط آب و هوایی و اقلیمی و عدم احتیاج به کالیبراسیون، کاربرد وسیعی را در بررسی و پیش بینی خصوصیات کیفی آب دریاچه ها و مخازن سدها دارد[3] .

Han و همکاران (2000) با استفاده از مدل DYRESM اقدام به شبیه سازی دمایی مخزن سد Sau در اسپانیا نمودند. ایشان با استفاده از داده های دمایی موجود از مخزن سد، اقدام به تست مدل کرده و تأثیر ورودی و خروجی ها را در شرایط لایه بندی دمایی مخزن مورد برسی قرار دادند [3]. T. ASaeda و همکاران (2001) به منظور بررسی و کنترل جلبکها در مخزن سد Terachi در غرب کشور ژاپن، ازمدل DYRESM به همراه مدلCAEDYM استفاده نمودند [8]. Gideon Gal و همکاران (2003) نیز با استفاده از این مدل خصوصیات حرارتی دریاچه Kineret در اسرائیل را شبیه سازی نموده و نتایج حاصل از مدل را با داده های دمایی موجود از دریاچه مقایسه کردند. آنها شرایط حرارتی حاصل از شبیه سازی توسط مدل را با استفاده از تغییر پارامترهای تابش طول موج کوتاه ، سرعت باد و ضریب روشنایی مورد بررسی قرار دادند و متوجه شدند که حساسیت مدل نسبت به پارامتر ضریب روشنایی بیش از سایر پارامترها بوده است [7].

همچنین Lousie و همکاران (2006) جهت بررسی نقش گردش کربن ، نیتروژن و فسفر بر روی پارامترهای مختلف کیفی آب و چگونگی لایه بندی آنها در دریاچه Kineret از مدلهای DYRESM و CAEDYM استفاده نمودند[6].

Balistrieri و همکاران (2006) در تحقیقات خود در ارتباط با تغییرات دما و شوری دریاچه Pexter Pit در ایالت Nevada آمریکا، مدل DYRESM را به کار گرفتند. نتایج کار آنها که بر مبنای مقایسه خروجی های حاصل از شبیه سازی مدل با داده های دما و شوری اندازه گیری شده از دریاچه بود، نشان داد که مدل مذکور در انجام شبیه سازی دمایی و شوری آب از دقت بسیار بالایی برخوردار است [5].

روش تحقیق :

در این تحقیق تغییرات شرایط دمایی و شوری آب مخزن سد طرق در یک بازه زمانی 2ساله (1999- 1998) مورد ارزیابی قرار گرفت. سد طرق در 25 کیلومتری جنوب شرقی شهر مشهد و در طول جغرافیایی '43 59 و عرض جغرافیایی '13 36 واقع شده و در سال 1367 و با هدف بهره برداری از آب آن جهت مصارف شرب و کشاورزی و کنترل سیلابهای سالانه بر روی رودخانه طرق ساخته شد. خروجی های این سد شامل یک دریچه تخلیه در پایین ترین تراز مخزن و سه دریچه آبگیر در ترازهای 29 ، 38 و 51 متری از کف مخزن و یک سرریز نیلوفری در ارتفاع 58 متری از کف مخزن می باشد .

جهت بررسی شرایط کیفی آب از نظر حرارتی و شوری و چگونگی روند تغییرات آنها از مدل هیدرودینامیکی DYRESM استفاده شد. اطلاعات لازم هواشناسی شامل آمار روزانه دمای هوا ، تشعشع طول موج کوتاه ، درجه ابرناکی ، سرعت باد و میزان بارندگی از ایستگاه سینوپتیک مشهد (وابسته به سازمان هواشناسی) بدست آمد. همچنین داده های مربوط به ورودی های به مخزن، با توجه به اینکه مخزن سد طرق تنها از یک جریان ورودی سطحی (رودخانه طرق) تغذیه می گردد، از داده های ایستگاه هیدرومتری کرتیان (وابسته به وزارت نیرو) واقع بر رودخانه طرق که در 3 کیلومتری بالادست مخزن سد قرار دارد استفاده شد.

نتایج و بحث:

بررسی لایه بندی حرارتی در داخل مخزن :

نتیجه مدل در ارتباط با چگونگی لایه بندی حرارتی آب مخزن سد طرق در طی دوره 2 ساله 1998 تا 1999 در شکل 1 نشان داده شده است. با توجه به نتایج مدل، در ابتدای سال 1998 (شروع زمستان)، بدلیل اختلاط کامل آب مخزن، لایه بندی حرارتی تشکیل نشده و شرایط دمایی آب در تمامی ترازهای مخزن یکسان و بین 12 تا 14 درجه سانتیگراد متغیر بوده است. لایه بندی حرارتی در فصل زمستان زمانی تشکیل می شود که آب لایه سطحی به علت سرد بودن هوا به صفر درجه برسد و در اثر یخ زدگی سبک تر از لایه های عمقی گردد. اما چنان که در شکل 2 نمودار توزیع فصلی درجه حرارت هوا را در منطقه نشان می دهد، مشاهده می گردد، میانگین دمای هوا در زمستان 1998 حدود 2/4 سانتیگراد بوده است و لذا وجود شرایط دمایی بالای صفر درجه، از تشکیل لایه بندی زمستانه جلوگیری کرده است. با فرا رسیدن فصل بهار و افزایش دمای آب در لایه های سطحی، به تدریج فرآیند لایه بندی مخزن شروع شده و تا اواسط تابستان کامل می شود، این لایه بندی تا اواخر تابستان ادامه دارد. در دوره تکمیل شدن لایه بندی، حداقل دمای آب در لایه پایینی 12 درجه و حداکثر دما در بالاترین لایه 24 درجه سانتیگراد بوده است. میانگین اختلاف دما بین لایه های سطحی و لایه های پایینی در طی دوره لایه بندی 11 درجه سانتیگراد را نمایش می دهد. وجود اختلاف دما بین لایه های مختلف، برخصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آنها اثر گذاشته و کیفیت آب را در لایه های مختلف متفاوت می سازد. به عنوان مثال در طی دوره تابستان، رشد جلبکها در تراز بالایی آب به میزان زیادی افزایش می یابد که این امر می تواند، رنگ ، بو و طعم آب استحصالی از این لایه ها را شدیدا تحت تاثیر قرار دهد. تدریجاً با فرا رسیدن پاییز و آغاز دوره سرما و کاهش دمای هوا و دمای آب ورودی به مخزن، مجدداً فرایند اختلاط بوقوع پیوسته و باعث یکنواخت شدن شرایط دمایی آب با میانگین 15 درجه سانتیگراد می شود.

فرایند لایه بندی حرارتی آب در سال 1999 نیز شبیه سال قبل تکرار شده، به صورتی که در فصل زمستان شرایط دمایی در تمامی ترازهای مخزن مشابه بوده و دامنه تغییرات آن بین 14 تا 16 درجه سانتیگراد تغییر کرده است. در این دوره نیز به دلیل وجود میانگین دمای فصلی بالای صفر درجه (7 درجه سانتیگراد)، لایه بندی زمستانه تشکیل نشده است. لایه بندی حرارتی در این سال از اواسط بهار تدریجاً آغاز شده و تا انتهای فصل تابستان ادامه پیدا نموده است. متوسط اختلاف دمای آب بین لایه های سطحی و لایه های پایینی در سال 1999 معادل 7 درجه سانتیگراد بوده که نسبت به سال قبل 4 درجه سانتیگراد کاهش را نشان می دهد. با توجه به شکل 1، در طی دوره لایه بندی حرارتی در این سال، حداقل درجه حرارت آب مخزن 14 درجه سانتیگراد در پایین ترین لایه، و حداکثر درجه حرارت 22 درجه سانتیگراد در بالاترین لایه اتفاق افتاده است.

انعکاس لایه بندی حرارتی آب مخزن به خوبی در تغییرات دمای آب در خروجیهای مختلف سد نمایان است. همان گونه که اشاره شد سد طرق دارای 4 خروجی در ترازهای صفر، 29 ، 38 و 51 متری از کف می باشد. در جدول 2 میانگین دمای ماهانه و فصلی آب در محل هر یک از خروجی های سد در طی دوره دو ساله مورد مطالعه خلاصه شده است. نتایج میانگین دمای آب در فصول زمستان را به ترتیب از پایین ترین آبگیر برابر 4/13 ، 7/13 ،2/14 و 9/14درجه سانتیگراد و در فصول پاییز برابر 3/15، 4/15 ، 7/15 و 8/15 درجه سانتیگراد نشان می دهند. در بررسی میانگین دمای تراز های آبگیری در هر یک از ماههای پائیز و زمستان نیز اختلاف قابل توجهی بین ترازها مشاهده نگردید. مقایسه دمای آب در ترازهای مختلف آبگیری در فصلهای پاییز و زمستان، بیان گر این واقعیت است که در این دوره ها به دلیل اختلاط کافی، آب مخزن شرایط دمایی و کیفیتی مشابه ای را در اعماق دارا می باشد و لذا می توان آبگیری را از هر ترازی انجام داد.

اما در فصول گرم سال (بهار و تابستان) با توجه به اختلاف زیاد دمای آب در ترازهای آبگیری، انتخاب لایه آبگیر از اهمیت ویژه ای برخوردار می شود. با توجه به جدول 2 میانگین دما در ترازهای آبگیر در فصول بهار ، از پایین ترین تا بالاترین لایه به ترتیب برابر 9/13 ،7/15 ، 9/17 و 4/21 درجه سانتیگراد و در فصول تابستان به ترتیب برابر 3/15 ، 3/19 ، 1/20 و 3/20 درجه سانتیگراد بوده است . با توجه به نتایج ارائه شده، بیشترین اختلاف دمای آب که همواره بین پائینترین و بالا ترین ترازهای آبگیری مشاهده می گردد، در ماه می سال 1998 و ماه ژولای سال 1999 اتفاق افتاده و به ترتیب برابر با 11 و 6 درجه سانتیگراد بوده است. اختلاف دمایی نسبتاً زیاد بین ترازهای آبگیری دال بر اینست که شرایط کیفی آب اعماق مختلف مخزن یکنواخت نبوده و برخی از ترازها نسبت به سایر ترازها از کیفیت بهتری برخوردارند. از نظر پارامتر حرارتی، در فصول بهار و تابستان، آب پائینترین لایه بهترین شرایط را بین ترازهای آبگیر دارا است اما به دلیل وجود رسوبات در کف مخزن و نیز احتمال تجزیه مواد آلی در شرایط بیهوازی، کیفیت آب در پائینترین تراز ممکن است از نظر رنگ، طعم و بو نامناسب باشد. لذا گزینه مناسب جهت آبگیری، خروجی تراز 29 متری است. در این تراز متوسط دمای آب در بهار 7/15 سانتیگراد و در تابستان 3/19 سانتیگراد می باشد و همچنین مشکلی به لحاظ تجمع رسوبات و ایجاد شرایط بی هوازی وجود ندارد.

بررسی لایه بندی شوری در داخل مخزن :

نقشه لایه بندی شوری آب مخزن سد طرق طی دوره 2 ساله مورد مطالعه در شکل 3 نشان داده شده است. با توجه به نتایج حاصله از مدل، در سال آبی 1998، شوری آب (TDS) در فصل زمستان به دلیل اختلاط کامل مخزن، در تمامی ترازها یکسان بوده و مقدار آن بین 310 تا 320 میلیگرم در لیتر تغییر کرده است. تدریجاً با شروع فصل بهار و آغاز دوره گرما، به دلیل لایه بندی حرارتی و نیز تغییر در شوری آب ورودی به مخزن، لایه بندی شوری نیز در داخل مخزن ایجاد گردیده است. به طوری که میزان غلظت املاح در لایه سطحی 260 میلیگرم در لیتر و در لایه پایینی مخزن320 میلیگرم در لیتر بوده است. میانگین اختلاف شوری آب در طی دوره لایه بندی بین لایه حداقل و لایه حداکثر حدود 35 میلیگرم در لیتر مشاهده شده است. در انتهای سال 1998 به علت کاهش دمای آب ورودی به مخزن و دمای هوا، فرایند اختلاط آب در مخزن اتفاق افتاده که نهایتا باعث یکنواخت شدن شوری آب در کل مخزن با میانگین غلظت املاح 310 میلیگرم در لیتر شده است. روند تشکیل لایه بندی شوری آب در سال 1999 مشابه سال 1998 مشاهده گردید. یعنی در آغاز فصل زمستان شرایط شوری در تمامی تراز های آب یکسان بوده و تدریجاً با حرکت به سمت فصول گرم سال (بهار و تابستان) لایه بندی شوری ایجاد گردید. همان گونه که در شکل 3 ملاحظه می شود شوری آب مخزن طی دوره دو ساله 1998 تا 1999 روندی افزایشی را داشته است. در آغاز سال 1998 مقدار املاح آب حدود 310 میلیگرم در لیتر بوده در حالی که در انتهای سال 1999 مقدار املاح به 360 میلیگرم در لیتر رسیده است که احتمالا ناشی از کاهش حجم آب ورودی و افزایش تبخیر در سال 1999 بوده است.

جدول 1 استانداردهای ارائه شده توسط سازمان جهانی بهداشت برای شوری آب (TDS) در مصارف آشامیدنی و زراعی آمده است. با توجه به استانداردها، مقدار مطلوب TDS برای مصارف آشامیدنی و زراعی ، 500 میلیگرم در لیتر و حداکثر مقدار مجاز آن1500 میلیگرم در لیتر می باشد. در حال حاضر، مقایسه نتایج طرح با استانداردها این حقیقت را نشان می دهد که علیرغم ایجاد لایه بندی های آب در فصول گرم، مقدار TDS مخزن همواره کمتر از 500 میلیگرم در لیتر بوده و برای مصارف آشامیدنی و زراعی مطلوب است. ولی چنانچه روند افزایش شوری مخزن در سالهای آتی نیز به دلیل کاهش بارندگی و افزایش تبخیر از سطح مخزن ادامه یابد، می تواند مشکلاتی را در امر مصارف فوق به همراه داشته باشد.

حداکثر اختلاف میانگین فصلی شوری در بین ترازهای آبگیری، مربوط به شوری آبگیرهای بالایی و پایینی است که در فصل بهار اتفاق افتاده و برابر با 27 میلیگرم در لیتر بوده است. بر اساس نتایج، بازه تغییرات ماهانه شوری آب در اعماق مختلف مخزن سد بین 275 تا 358 میلیگرم در لیتر بوده که بر اساس استانداردهای سازمان جهانی بهداشت برای مصارف زراعی و آشامیدنی، در محدوده مناسب واقع شده است و لذا مکان آبگیری از این مخزن، از نظرشوری آب خروجی اهمیتی را دارا نمی باشد.

نتیجه گیری:

نتایج حاصله از پیش بینی شرایط حرارتی و شوری توسط مدل DYRESMمی تواند راهنمای مناسبی در جهت آگاهی از شرایط کیفی آب مخزن سد طی دوره های مختلف باشد و در برنامه ریزیهای مدیریت بهره برداری مورد استفاده قرار گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی حرارتی مخزن سد طرق، توسط مدل مذکور نشان داد که در طول سال، تنها یک بار فرایند لایه بندی حرارتی آب، آن هم در فصول گرم سال به وقوع می پیوندد. لایه بندی حرارتی در مخزن سد طرق تدریجاً از اواسط بهار شروع و در اواسط تابستان به اوج رسیده و تا انتهای تابستان نیز ادامه دارد. در طول این دوره، حداکثر تفاوت در میانگین درحه حرارت لایه های اپیلیمنیون و هیپولیمنیون، 12 درجه سانتیگراد مشاهده گردید. وجود لایه بندی حرارتی نسبتاً پایدار باعث می گردد که خصوصیات کیفی آب (مانند رنگ، بو، طعم و ....) در لایه های مختلف مخزن بسیار متفاوت باشد. بر اساس نتایج، با شروع دوره سردی هوا و وقوع اختلاط در مخزن، تدریجا لایه بندی حرارتی از بین رفته و از اواسط فصل پاییز تا انتهای زمستان تفاوت قابل ملاحظه ای در دمای آب در اعماق مختلف مخزن مشاهده نگردید. روند تشکیل لایه بندی شوری آب نیز از نظر زمانی مشابه لایه بندی حرارتی بود. ولی میزان شوری در لایه های تشکیل شده تفاوت چشمگیری را نشان نداد و حداکثر به 35 میلیگرم در لیتر رسید. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اعمال مدیریت کیفی آب مخزن سد طرق در فصول بهار و تابستان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این فصول آبگیری از دریچه مستقر در تراز 29 متری بهترین کیفیت آب را در اختیار قرار می دهد. در این دوره آبگیری از بالاترین تراز به دلیل رشد جلبکی زیاد و از پایین ترین تراز به دلیل تجمع رسوبات و ایجاد شرایط بی هوازی توصیه نمی گردد. در فصول پاییز و زمستان به دلیل اختلاط کامل آب مخزن، کیفیت آب استحصالی از تمامی آبگیرها شرایط یکسانی را دارد.

منابع :

1-Reynolds,C.S.1992. Daynamics, selection and composition of phytoplankton in relation to vertical structure in lakes. Arch Hidrobiol. Beih Ergbn. Limnol. 35,13-31.

2-Armengol. J., Crespo. M., Morgui. J. A., and Vidal. A. 1986. Phosphorus budget and forms of phosphoros in the Sau Reservoir sediment: an interpretion of the limnological record. Hydrobiologia. Vol. 143, pp 331-336.

3- Han. P., Armengol. J., Garcia. C. J., Comerma. M., Roura. M., Dolz. J., and Straskraba. M. 2000. The thermal structure of Sau Reservoir (NE: Spain): a simulation approach Ecological Modelling. Vol. 125, Iss. 2-3, pp109-122.

4-Ford. D. E., and Thornton, K.W. 1979. Time and length scales for the one-dimensional assumption and its relation to ecological models.Water Resources Res.,Vol. 15, pp113-120.

5-Balistrieri. L., Tempel. R. N., Stillings. L., and Shevenell. L. 2006. Modeling spatial and temporal variations in temperature and salinity during stratification and overturn in Dexter Pit Lake, Tuscarora, Nevada, USA. Applied Geochemistry, Vol.21, Iss. 7, pp.1184-1203

6- Louise. C. B., Hamilton. D., Imberger. J., Gal. G., Gophen. M., Zohary. T., and Hambright K. D. 2006. A numerical simulation of the role of zooplankton in C, N and P cycling in Lake Kinneret, Israel. Ecological Modelling, Vol.93, Iss. 3-4, pp. 412-436.

7- Gal. G., Imberger. J., Zohary. T., Antenucci. J., Anis. A., and Rosenberg. T. 2003. Simulating the thermal dynamics of Lake Kinneret. Ecological Modelling, Vol.162, Iss. 1-2, pp. 69-86.

8- Asaeda. T., Pham. H. S., Nimal Priyantha. D. G., Manatunge. J., and Hocking. G. C., 2001. Control of algal blooms in reservoirs with a curtain: a numerical analysis. Ecological Eng., Vol.16, Iss. 3, pp. 395-404.

-گارندگان :شهناز دانش ، سعیدرضا خداشناس، مصطفی خیّامی

9- حمیدرضا توحیدی. 1377 . تحقیق در رابطه با عوامل موثر در تغییرات کیفی آب مخزن سد طرق و ارائه روشهای بهینه کردن آب دریاچه . کمیته تحقیقات کاربردی شرکت آب منطقه ای خراسان رضوی (وزارت نیرو ) .

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران|دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

یک ساختمان مدرن: تالار شهر بوستون

تکمیل فرایند ساخت 1968-عمدتا از بتن پیش ساخته

مواد تشکیل دهنده بتن

 سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند و ملات سیمان و آب یک چهارم

سیمان (Cement)

نوشتار اصلی: سیمان

  آب (Water)

 کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود اورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتنآبی است که برای نوشیدن مناسب باشد. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppmمی‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند.

 مقدار آب مصرفی

 مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.

 مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد(کمبود رطوبت) سنگدانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است.

عمل آوری

 با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیندHydration باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت تسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد فرآیند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایقکاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

سنگدانه‌ها (Aggregates)

 سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آنها در عملکرد بتن تاثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند.

 اندازه دانه‌های سنگی

 بتن عموما از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطرآن بین ۱۰ میلیمتر و۵۰ میلیمتر می‌باشد ساخته می‌شود. به طور متوسط از سنگدانه‌هایی با قطر ۲۰ میلیمتر استفاده می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلیمتر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک 4.75 میلیمتری یا نمره چهار مشخص می‌گردد. حد پایین ماسه عموما ۰٫۰۷ میلیمتر یا کمی کمتر می‌باشد. مواد با قطر بین ۰٫۰۶ میلیمتر و ۰٫۰۲ میلیمتر به نام لای(سیلت)و مواد ریزتر رس نامگذاری شده‌اند. گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتا مساوی ماسه و لای و رس می‌باشد.

 کانیهای مهم

 کانیهای مهم و متداول سنگدانه‌ها در زمینه استفاده در بتن عبارتند از: کانی‌هایسیلیسی (کوارتز، اوپال، کلسه دون، تریمیت، کریستوبالیت) فلدسپاتها، کانیهای میکا، کانیهای کربناتی، کانیهای سولفاتی، کانیهای سولفور آهن، کانیهای فرومنیزیم، کانیهای اکسیدآهن، زئولیت‌ها و کانیهای رس.

طبقه بندی براساس شکل ظاهری

     در استاندارد ASTM سنگها از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شده‌اند:کاملا گردگوشه، گردگوشه، نسبتا گردگوشه، نسبتا تیزگوشه و تیزگوشه.

    در استاندارد BS این نامگذاری به صورت:گردگوشه، بی شکل-بی نظم، پولکی، تیزگوشه، طویل، پولکی طویل می‌باشد.

  افزودنی‌ها (Admixtures)

 معمولا به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمانهای معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن ان با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه اینکه نباید عبارات "مواد ترکیبی" و "مواد افزودنی" با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌شوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. افزودنی‌های شیمیایی بتن اساسا عبارتند از:تقلیل دهنده‌های آب بتن،کندگیر کننده‌ها و تسریع کننده‌های بتن گیرش که در ایین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان‌های تیپ‌های C،B،A طبقه بندی شده‌اند. دسته بندی افزودنی‌ها در استانداردBS نیز مشابه می‌باشد. در ضمن افزودنی‌های بتن دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آنها محافظت بتن از اثرات زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است.

 تسریع کننده‌ها

 افزودنی‌هایی بتن هستند که سخت شدگی بتن را تسریع می‌کنند و مقاومت اولیه بتن را بالا می‌برند. چند نمونه از تسریع کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم.

 کندگیر کننده‌ها

 افزودنی‌های بتن هستند که زمان گیرش بتن را به تاخیر می‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کوتاه می‌شود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های بتن ناشی از گیرش در بتن ریزی‌های متوالی مفید می‌باشند. به عنوان چند نمونه از کندگیر کننده‌های بتن می‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک‌های محلول روی و براتهای محلول نام برد.[۱۱]. به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق ۰٫۰۵ وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آنرا به تاخیر می‌اندازد. مصرف ۰٫۲ تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌اورد.

 تقلیل دهنده‌های آب(روان کننده‌ بتن )

 این افزودنی‌ها به سه منظور به کار می‌روند:

     ۱-رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان

    ۲-رسیدن به کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتا کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.

    ۳-سادگی بتن ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالبهایی با آرماتور انبوه و موقعیت‌های غیرقابل دسترسی

 برای مشاهده تقلیل دهنده‌های آب ها با توضیحات و نمودار‌های کارایی و با جزئیات کامل اینجا را مشاهده فرمایید.

 افزودنی‌های تقلیل دهنده آب تحت عنوان تیپ A دسته بندی می‌شوند؛ لیکن اگر افزودنی‌ها همزمان با کاهش نیاز به آب باعث تاخیر در گیرش نیز بشوند تحت عنوان تیپ D طبقه بندی می‌شوند. اگر این روان کننده های بتن باعث تسریع در گیرش شوند تیپ E نامیده می‌شوند.

 فوق روان کننده‌ها

 این مواد از قویترین انواع تقلیل دهنده‌های آب هستند که در آمریکا به عنوان روان کننده قوی و درASTM به عنوان تیپ F نام گذاری شده‌اند. افزودنی‌هایی نیز هستند که در ضمن تقلیل شدید آب باعث مقداری تاخیر در گیرش نیز می‌شوند و به عنوان تیپ G طبقه بندی شده‌اند. دو نمونه از روان کننده‌های قوی: ملامین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده و یا [[نفتالین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده]] می‌باشند. اساسا استفاده از اسیدهای سولفاته شده باعث تسریع عمل پراکنش می‌شود. چون در سطح ذرات سیمان جذب شده و به آنها بار منفی می‌دهند واین باعث دفع ذرات از یکدیگر می‌شود. این فرایند کارایی را در یک نسبت آب به سیمان مشخص افزایش می‌دهد.

/دپارتمان تحقیق و توسعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران.(( مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

وزن مخصوص : هر متر مکعب حدود 600 کیلوگرم .

• مقاومت فشاری : 30 تا 35 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع با امکان افزایش آن بر حساب نیاز مصرف کننده .

کار کردن با بتن سبک ( هبلکس ) بسیار آسان است، مثلاً به راحتی می توان آن را ارّه نموده یا میخ در آن کوبید و یا جای پریز یا کانال عبور سیم برق و لوله آب را در آن به وجود آورد. علاوه بر این بتن سبک در مقابل آتش بسیار مقاوم است و کلیه شرایط سلامت محیط زیست را دارا می باشد.

با توجه به آیین نامه جدید محاسبه ایمنی ساختمان ها در برابر زلزله ، بکارگیری مصالح سبک وزن راه حل مناسب و با صرفه در جهت افزایش ایمنی ساختمان می باشد و بلوک های بتن سبک ( هبلکس ) تأمین کننده این مزیت فنّی است. یک متر مکعب بلوک هبلکس حدود 600 کیلوگرم وزن دارد که برابر 866 عدد آجر به وزن 1750 کیلوگرم می باشد ، به عبارت دیگر یک عدد بلوک 20×25×60 هبلکس مطابق با 46 عدد آجر است، در حالیکه وزن آن برابر وزن 10 عدد آجر بوده و یک کارگر به راحتی می تواند آنرا حمل نماید و سریعاً نیز نصب می گردد .

در ضمن ملات مصرفی برابر 25% ملات مورد نیاز برای اجرای همان دیوار با آجر بوده و به درصد سیمان کمتری نیز دز ملات نیاز دارد. به عنوان مثال چنانچه برای اجرای یک دیوار با آجر به یکصد کیلوگرم سیمان نیاز باشد همان دیوار در صورت استفاده از بلوک های هبلکس 15 کیلوگرم سیمان مصرف می کند.

همچنین بارگیری و حمل بلوک های هبلکس که در قالب های 15/3 متر مکعبی بسته بندی می شوند با استفاده از جرثقیل فکی و تریلی کفی به راحتی و اقتصادی تر انجام میگیرد. یک تریلی 9 پالت بزرگ برابر 35/28 متر مکعب را حمل می نماید.

هبلکس = عایق گرما، سرما، صدا و مقاوم در برابر زلزله و ...

هبلکس = صرفه جویی در آهن یا آرماتور، زمان اجرا، ملات مصرفی، دستمزد و ...

هبلکس = چسبندگی قابل توجه با ملات سیمان و ماسه و گچ و خاک به موجب گواهی وزارت مسکن و شهر سازی .

مزایای فنّی :

سبکی وزن ، عایق در برابر حرارت، عایق دز برابر برودت، عایق در برابر صدا، استحکام و پایداری در مقابل زلزله، آتش سوزی و بسیاری مزایای دیگر از محاسن بلوک های هبلکس نسبت به سایر مصالح قدیمی نظیر آجر های معمولی و آجر های سفال می باشد.

مزایای اجرائی :

با توجه به ابعاد و سبکی و راحتی نصب بلوک های هبلکس در همه ضخامت ها، سرعت اجرای هبلکس نسبت به سایر مصالح به 3 برابر بالغ می گردد.

مزایای اقتصادی :

پروژه های ساختمانی با استفاده از بلوک های هبلکس با در نظر گرفتن سرعت اجرا، به دستمزد کمتری احتیاج دارد و همچنین استفاده از هبلکس به سبب مصرف ملات کمتر و نیز کاهش بارهای وارده به سازه به دلیل وزن کم دیوار ها که موجب کاهش ابعاد سازه می شود، صرفه جویی قابل ملاحظه ای را در هزینه مصالح مصرفی موجب می گردد.

به علاوه در مقایسه میان مصالح سنتی و هبلکس اقلام زیر نیز ارقام توجه ای را تشکیل می دهند :

سرعت زیاد آجر چینی با هبلکس، سرعت زیاد کارهای تأسیساتی، کاهش مقاطع ساختمانی به هنگام محاسبه و صرفه جویی قابل ملاحظه در سازه های فلزی و بتنی. به علاوه استفاده از هبلکس موجب صرفه جویی چشمگیری در انرژی برای سرمایش و گرمایش ساختمان بعد از احداث می شود. همچنین ضایعات هبلکس کلّا به عنوان پوکه مورد استفاده قرار می گیرد در حالیکه ضایعات زیاد آجر عملاً بلا استفاده می ماند.

دستورات العمل اجرایی :

1- کادر اجرایی :

کارکردن با هبلکس نیاز به تخصص خاصی ندارد با توجّه به ابعاد و سهولت کار با هبلکس، سرعت اجرا نیز نسبت به آجر نیز نسبت به آجر سفال تا دو الی سه برابر افزایش می یابد .

-2ملات مورد نیاز :

همان ماسه و سیمان می باشد و با توجه اینکه بلوک های هبلکس یک نوع بتن سبک می باشد و هم گونی کاملی با ملات ماسه سیمان دارد می توان نسبت ترکیب را به پنج یا شش به یک تبدیل و در مصرف سیمان صرفه جویی بیشتری نمود، در مواردی که تیغه بندی های مورد اجرا با آب و رطوبت سر کاری نداشته باشند ( مثل دیوار اتاق خواب، کار، ...) می توان از ملات گچ و خاک ( به لحاظ صرفه جویی اقتصادی ) نیز استفاده نمود.

-3 جذب آب :

با توجه به ابعاد و متخلخل بودن بلوک های هبلکس، نم و رطوبت توسط این بلوک ها منتقل نمی شود . در عین این که این بلوک ها نم و رطوبت را نسبت به مصالح مشابه جذب می کند، لذا در زمان استفاده از این بلوک باید نکات زیر را رعایت نمود :

اولاً : قبل از اجرا بلوک ها باید کاملاً خیس نمود.

ثانیاً : ملات مصرفی را نیز باید با رقّت بیشتری تهیه نمود.

ثالثاً : بعد از اجرا در صورت امکان به دیوارها آب داده شود.

-4 اندود گچ و خاک :

با توجّه به سطح صاف و صیقلی هبلکس نسبت به سایر مصالح در صورت اجرای صحیح دیوار ها به اندودی بیش از 1 الی 2 سانتیمتر نیاز نخواهد بود ( یعنی در هر طرف نیم الی یک سانتیمتر.

-5 از نظر نصب تأسیسات و روکار :

مانند سایر مصالح می باشد 

 فردای بهتر صنعت ایران در گرو تقویت فنی خدمات مهندسی است.این هدف نقشه راه مدیران شرکت  کلینیک بتن ایران است در همراهی با سایر بخش های صنعتی کشور است.

با گسترش دیدگاه و تفکر عصر بتن های سبز فرا صنعتی و تغییر جایگاه نگرش سنتی تک بعدی مقاومتی به بتن به سمت و سوی بتن های ((مقاومتی دوامی )) لزوم جانشینی برخوردی کل نگرانه و به عنوان یک سیستم زنده وپویا به جای برخورد قدیمی و جزء نگرانه از پیش تعیین شده احساس می شود در این راستا طبیعت بتن به گونه ای است که رفتار آن با رفتار تک تک اجزاء تشکیل دهنده آن و نیز با حاصل جمع رفتار این اجزاء متفاوت است بنابراین ، اگر بتن را چه به صورت فیزیکی و چه به صورت نظری به اجزاء جدا از هم تفکیک کنیم . مشخصات ماده مخدوش شده و از بین خواهد رفت لذا دنیای بتن نیز همانند دنیای انسانها غیر خطی است و در محدوده این رفتار غیر خطی دارای ناپیوستگی و گسستگی هایی نیز هست و اگر چنانچه این دانش را محدود به برداشت خود ازیک معلول منفرد نماییم و استنباطمان فاقد هرگونه کل نگری باشد انگار که این معلول همه چیز است، خود را در یک محدوده کوچک قرار داده ایم .

با در نظر گرفتن این تفکر جدید کل نگرانه به بتن به عنوان یک سیستم زنده پویا هرگونه تغییر رفتار و ایجاد مشخصات جدید در بتن با استفاده از افزودنیهای بتن دنیای جدید باید بصورت استفاده از افزودنی های بتن چند منظوره ((Multi-Functional) که علاوه بر هدف رفتاری جدید در بتن، مقاومت و دوام آن را نیز در نظر دارد، باشد.

یکی از مواردی که در مورد سازه های بتونی بالاخص مواردی که در مجاورت دائم یا غیر دائم با آب و مواد شیمیایی است بسیار با اهمیت است عملکرد مسدود کنندگی در برابرتراوش ، نفوذ فشار یا تهاجم آب حاوی مواد شیمیایی علاوه بر تحمل خوب باربری آن می باشد. در این راستا باید بتنی ساخته شود که اصطلاحاً آببندیا ناتراوا (( Watertight) گفته می شود .

از نظر محدود کردن آسیب دیدگی بتن، در حقیقت مناسبتر آن است که از اصطلاح بتن غیر قابل نفوذ استفاده گردد . زیرا امکان آب بندی بتن در مخلوط نامتجانسی همچون بتن به سختی میسر می باشد. بدین معنی که اگر حجم رطوبت نفوذ یافته در جسم بتن در سطح مجاور هوا تبخیر شود و در زمان تجزیه و تحلیل رطوبت هیچ صدمه ای ایجاد نشود در این صورت طبق استاندارد کاربردی ساختمان (ASTM) به چنین بتنی بتن آب بند ( آب کیپ یا ناتراوا) گفته می شود یا به عبارت دیگر زمانی بتن آب کیپ است که تهویه مناسب و دمای کافی برای ادامه تبخیر آب نفوذ یافته در سطح بیرونی درسازه های مخزنی بتنی و سطح دور از آب در سازه های آبی وجود داشته باشد و قطرات تعریق بر روی سطح دور از آب در محل موجود نباشد . تعریف فوق در عمل نیز کاربرد دارد و در جدول زیر مندرج است :

تعریف خصوصیات رطوبتی درجه آب بندی

-سطح پرداختی کاملاً آب کیپ بوده و اثری از رطوبت برروی سطح خارجی مشهود نیست کاملاً خشک می باشد -

سطح پرداختی به اندازه کافی آب کیپ است بطوریکه فقط در اثر اندکی رطوبت لکه های تغییر رنگ داده در نقاط مختلف سطح خارجی مشاهده می شود عمدتاً خشک می باشد -

بوسیله کف دست رطوبت در نقاط مختلف روی سطح بتن احساس می شود و با قرار گرفتن کاغذ یا روزنامه تغییر شکل و رنگ روی می دهد اما قطره آبی روی سطح بتن مشاهده نمی شود. خلل وفرج بتن مرطوب می باشند

آب بندی سازه های بتنی را می توان به دو صورت زیر انجام داد:

آب بندی اولیه ؛ در حین ساخت و بتن ریزی

این روش با استفاده از مواد افزودنی بتن مناسب و اصلاح طرح اختلاط بتن مصرفی و قرار دادن واتر استاپ در درزهای اجرایی یا انبساطی و رعایت نکات مهم اجرایی انجام می گردد. لازم به ذکر است که آب بندی در این مرحله اقتصادی ترین و بهترین روش محسوب می شود.

مواد افزودنی بتن مناسب برای این سیستم دارای خواص زیر هستند:

1- با داشتن خاصیت روان کنندگی بتن سبب کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش سهولت متراکم سازی بتن شده که این مورد خود باعث کاهش قطر لوله های مویینه ، افزایش وزن مخصوص و تراکم بتن و در نتیجه سبب کاهش نفوذ پذیری بتن می شود.

2-با لغزنده نمودن سطوح داخلی لوله های مویینه درون بتن سخت شده، بواسطه از میان بردن نفوذ آب از طریق خاصیت اسمزی نفوذ پذیری بتن را کاهش می دهد

.

3-با ایجاد حباب های ریز هوا و در نتیجه قطع لوله های مویینه موجب کاهش نفوذ پذیری بتن می گردد.

4-از نفوذ سولفاتها و املاح خورنده در بتن جلوگیری کرده و یون کلر فعال موجود در آن را غیر فعال نماید .

5-بدلیل عملکرد چند کاره (( Multi- Functional) بر مقاومت فشاری و دوام بتن می افزاید .

6-بهبود خواص پمپ پذیری بدلیل خاصیت روان کنندگی بتن آن از دیگر خواص استفاده از این نوع افزودنیهای بتن می باشد.

نتیجه آنکه برای آب بندی یک سازه بتنی در حین ساخت دو کار اساسی را بایستی انجام داد .

آب بند نمودن ساختار جسم بتن

آب بند نمودن درزه ها (اجرایی و انبساطی) در سازه بتنی

آب بند نمودن ساختار جسم بتن

اصلاح ساختار بتون جهت آب بندی شامل تراکم ، توسعه دوام و ایجاد مقداری حباب هوا می باشد که با رعایت نکات زیر حاصل می گردد :

1- اصلاح منحنی دانه بندی و کنترل میزان ذرات ریز دانه به این معنی که میزان سیمان ، مواد افزودنی بتن پودری (میکروسیلیکا) و نرم دانه مصالح سنگی (عبوری از الک 100#) جمعاً در هر متر مکعب حداقل 400 کیلوگرم باشد

2- کاهش نسبت آب به سیمان

3- افزایش نرخ هیدراتاسیون

4-دقت در مراحل اجرا ( جلوگیری از ایجاد درزهای اجرایی و کرموشدگی بتن )

امروزه تمایل به ساخت سازه های بتنی غیر قابل نفوذ با ضخامت پایین با رعایت نمودن شرایط فوق زیاد می باشد که حداقل ضخامت بتن 15 سانتی متر بوده با شرط محدود نمودن عرض ترکها.

قوام یا کار پذیری را نیز می توان با اضافه نمودن مواد افزودنی شیمیایی بتنو پودر سیلیکا فیوم اصلاح نمود . کیفیت بتن آب کیپ را می بایست در زمان اختلاط مناسب مورد بررسی قرار داد .لایه نهایی بتن به منظور آب کیپ بودن بسیار حائز اهمیت است که بطور کامل هیدراته شده و متخلخل باقی نماند و تحت شرایط نرمال عمل آوری شود از طرف دیگر به دلیل قطع شدن لوله های مویینه توسط حبابهای هوا امکان عبور و انتقال رطوبت و آب بسیار کم می شود و بتن آب کیپ ( آب بند ) یا ناتروا بوجود می آید.

در این مرحله افزودنیهای آب بند کننده می بایست دارای خواص کلی ذیل باشد:

الف – دارای خاصیت کاهش دهندگی نفوذ پذیری آب

ب- خاصیت دفع کنندگی آب یا آب گریز / دور کننده آب

 آب بند نمودن درزه های اجرایی و انبساطی در سازه بتنی:

سازه آب بند می بایست دارای شرایط زیر باشد

1-درزهای اجرائی تا آنجائیکه ممکن است موجود نباشد و چنانچه وجودشان اجتناب ناپذیر باشد می بایست برای آببندی درز از واتر استاپ نوع تخت استفاده نمود.

2- برای آببندی درزهای اجرایی محل اتصال کف به دیواره از واتر استاپ نوع تخت در داخل پاشنه استفاده شده و توسط گیره کار گذارده شود .

3- برای آببندی درزهای انبساطی از واتر استاپ نوع حفره دار که قابلیت انعطاف پذیری تقریبا بالایی را دارا باشد استفاده نمود .

4-آب بندی ثانویه ( پس از بتن ریزی ):

اساس این روش اجرای لایه آب بندی غشائی با ملات خاص پایه سیمانی، اصلاح شده با مواد پلیمری می باشد. در این روش ملات حاوی امولسیون پلیمری در چند لایه با ضخامت نهائی 3 تا 5 سانتیمتر با رعایت نکات فنی بر روی دیوارها اجرا می شود. این ملات دارای طرح اختلاط مخصوصی بوده و تشکیل فیلم پلیمری درون آن و واکنشهای پوزولانی ناشی ازمیکروسیلیکای موجود در این مواد باعث ایجاد یک پرده انعطاف پذیر و مقاوم آب بند بر روی سطح بتن می گردد.

برای آب بندی کف نیز از نوعی بتن آب بند با اسلامپ پائین به ضخامت حداقل 15 سانتیمتر استفاده می شود.

در این روش با اتخاذ تدابیری خاص محل اتصال کف به دیوار، کنج دیوارها و همچنین محل درزهای اجرائی که معمولاً یکی از حساس ترین نقاط از لحاظ آب بندی می باشند کاملاً آببند گشته و همچنین لایه کف و دیواره نیز به یکدیگر متصل می گردند.

یکی از پیش نیازهای اساسی این سیستم آماده سازی زیرکار می باشد که با مضرس کردن کلیه سطوح صاف و صیقلی آغاز می گردد. سپس باید کلیه ترکها و درزهای اجرائی از قبیل محلهای قطع بتن ریزی بصورت جناقی تا رسیدن به یک بتن سالم و بی نقص حداقل با عمق و عرض 5 سانتیمتر شکافته شود.

لازم است که تمام قسمتهای کرمو شده نیز تا رسیدن به سطح بتنی متراکم و یکنواخت تخلیه گردد.

پیش از اجرای لایه آب بندی ضمن شستشوی کامل سطوح از گرد و غبار موجود، تمام قطعات سست و لق از سطح بتن باید جدا گردند. همچنین در این روش برای چسبندگی بهتر لایه آب بند به سطح زیر کار استفاده از چسب رابط پلیمری الزامی می باشد. اجرای لایه های نازک و متراکم ملات پلیمری آببند لحظاتی پس از زدن چسب رابط به سطح دیواره آغاز گشته و تا لایه نهائی که باید کاملاً لیسه گردد ادامه پیدا می کند.

در این روش درخاتمه عملیات با کمک چسب اپوکسی اطراف لوله های ورودی و خروجی و کلیه قطعات فلزی الحاقی درون مخزن نیز آببند می گردد.

  فردای بهتر صنعت ایران در گرو تقویت فنی خدمات مهندسی است.این هدف نقشه راه مدیران شرکت کلینیک بتن ایران در همراهی با سایر بخش های صنعتی کشور است.

داشتن یک مشاور خوب در پروژه های عمرانی بسیار مفید است، امید است هیچ سازه ای به مشکلات اجرایی بر نخورد اما باید در نظر داشت که این مشکلات گاهی بوجود می آیند از این رو سعی شده در این مطلب با نگاهی گذرا و به صورت سر فصلی از مشکلات و رفع آنها نام برده شده ،  تا نکته ای یا یاداوری بر عملیات و نام آنها در ذهن مخاطب بجای بماند.

سیستمهای آب بندی بتن

مکانهایی که بیشتر نیاز به آببندی در آنها دیده می شود :

 آب بندی انواع سازه های بتونی نظیر مخازن بتنی ، آب بندی مخازن آب تصفیه خانه های آب و فاضلاب ، آب بندی استخرها و فونداسیونها ،آب بندی برجهای خنک کن،  آب بندی برج های خنک کننده ، آب بندی کلاریفایر ، آب بندی کولینگ تاور ، آب بندی ایستگاه های پمپاژ ، ترمیم و آب بندی حوضچه های بتنی ، آب بندی مخازن آب آتشنشانی ، آب بندی لو پیت ها ، آب بندی کانالها یا ترانشه های برق زیرزمینی ،آب بندی سازهای دریایی  و... 

سیستم های درزگیری

درزگیرها 

درزگیری و پر نمودن درزهای انبساط در کانالهای انتقال آب و محوطه پالایشگاه و فرودگاهها ، ترکهای سطحی آسفالت و بتن، باند فرودگاهها ، پارکینگ های طبقاتی ، منابع ذخیره آب بتنی و ... 

پوشش سطوح فلزی و بتنی 

پوشش سطوح بتنی وفلزی در شرایط مغروق در آب، فاضلاب ، مواد شیمیایی و بعنوان یک غشاء محافظ الاستومری در تصفیه خانه های فاضلاب ،خطوط لوله مخازن محیط های دریایی و... 

سیستم های کف پوش

کف پوشهای صنعتی 

کف پوش پلی یورتان و پلی یوریا ، ضد ضربه، ضد سایش ویکپارچه در فرودگاهها ، پارکینگها ،سرد خانه ها و محیط های تحت تنش و لرزش ،کارخانجات شیمیایی و بهداشتی و... 

کف سازی مقاوم بتنی صنعتی جهت پوشش کارخانه ها پارکینگ ها کشتارگاهای صنعتی ، بتن سخت ، بتن لیسه ای .

سیستمهای ترمیمی بتن

ترمیم بتن به منظور حفاظت از خوردگی آرماتورها ، ترمیم در محیطهای صنعتی داخلی و خارجی و سطوح در معرض تنشهای زیاد و سنگین نظیر کف های صنعتی ،پارکینگ ها ، فرودگاه ها، رمپ ها و صنایع استراتژیک و... 

تقویت سازه های بتونی با استفاده از آخرین فن آور یها، با روش تزریق رزین FRP ، کاشت آرماتور ، کاشت میلگرد ، کاشت بولت ، مغزه گیری بتن ، کر گیری ، تست های غیر مخرب و آزمایشگاهی بتن .

تثبیت لایه های خاک ، زیر سازی ، جداره سازی، ترا نشه ، آب بندی حوضچه های خاکی و کانالهای سطح شهر 

تثبیت دیو ا ره ها ی تونل ها ، ترانشه ها ، پی ها وجلوگیری از ادامه نشست سازه با تزریق رزین ویژه در خاک زیر پی 

سیستم های رنگهای صنعتی 

محافظت سطوح داخلی و خارجی مخازن آب ، تجهیزات انتقال آب، لوله ها ، سازه های فلزی در معرض شرایط جوی و بعنوان پرایمر سطوح فلزی در سیستمهای پوششی مناطق ساحلی ، کنار دریا ، اسکله و سکو های نفتی 

سیستم های ایزولاسیون 

پوششهای دریایی

آب بندی دریچه عرشه کشتی، نشتی گیری اضطراری خطوط لوله و تجهیزات آب،سوخت و مواد نفتی، سازه های فلزی(آشیانه هواپیما، سالنها، کارگاها )، لوله گزاری سکوهای دریایی ، پوشش داخلی و خارجی در محیطهای در یایی و صنعتی، تسهیلات بندرگاهی ، سازه های دریایی، کشتی ها ،خطوط لوله، نیروگاه ها ، در سیستمهای پوششی در محیطهای بسیار خورنده دریایی و ...

دپارتمان تحقیق و توسعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

پروژه مقاوم سازی شامل دو مرحله می باشد:

مقاوم ساختن

مقاوم سازی

مقاوم ساختن: به این معنی است که قبل ازساخت(مراحل مطالعه و طراحی)، در هنگام اجرا و همچنین پس از ساخت سازه (مراحل مراقبت و مونیتورینگ)، تمام دست اندر کاران پروژه طبق استانداردهای موجود و معتبر عمل کنند. بعنوان مثال کیفیت مواد افزودنی بتن و مصالح بکار رفته در پروژه مورد نظر دارای کیفیت مطلوب و استاندارد باشند.

و اما مقاوم سازی کردن به این معنی است که: چنانچه پس از ساخت و در مرحله مونیتورینگ بخصوص در برابر حوادثی که باید در هنگام طراحی و اجرا در نظر گرفته می شد(مانند زلزله مورد انتظار در منطقه مورد نظر) سازه عملکرد مطلوبی از خود نشان نداده و از حداکثر تغییر شکل های مجاز در استاندارد تجاوز نماید، آنگاه عملیات تقویت سازه ضروری خواهد بود.

در اینجا در مورد روش های و اینکه مقاوم ساختن بهتر است یا مقاوم سازی کردن! صحبتی نخواهیم کرد بلکه می خواهیم به این موضوع بپردازیم که در مقوله مذکور،بخصوص مورد دوم که تقریبا رایج ترین بحث صنعت ساختمان در کشور است، سهم مواد افزودنی چقدراست؟ و اینکه اصولا آیا مواد افزودنی بتن هیچ نقشی در ساختمان می توانند داشته باشند؟ و اگر دارند آیا می توانند در مقابل این سوال همیشگی پیمانکاران یعنی صرفه اقتصادی توجیهی داشته باشد یا خیر؟

براستی مهندسین فعال در پروژه های عمرانی و همچنین مسئولین شرکتهای ساخت افزودنی بتن یا (بتن آماده) توجه دارند که در حال حاضر سازه ها باید مقاوم سازی شوند نه عیار بالا سازی؟در واقع شاید بهتر باشد قانون برای مقاومت بالا،عیار سیمان بیشتر را به صورت برای مقاومت بالاتر، طرح اختلاط خوب تغییر داد.با توجه به اهمیت بحث، ابتدا استفاده از مواد افزودنی بتن را در مقاوم سازی کردن بررسی کرده و سپس مختصری به نقش آنها در مقاوم ساختن سازه ها هم اشاره خواهیم کرد.

بطور عمده مقاوم سازی کردن یا به اختصار مقاوم سازی سازه ها به سه طریق صورت می گیرد:

کاهش بارهای وارده برسازه

وصله کردن یا به عبارتی تقویت اعضای موجود

اضافه کردن یک تعداد اعضای جدید.

در اینجا لازم است به این نکته اشاره گردد که در بحث حاضر مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده بتن مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

مواد افزودنی روان کننده بتن و فوق روان کننده بتن در کاهش بارهای وارده بر سازه بطور مستقیم نمی توانند نقشی داشته باشند اما بطور غیر مستقیم می توانند بدین شکل عمل کنند. چنانچه سازه با بتن بدون مواد افزودنی بتن (بتن ساده) ساخته شود، چون مقاومت آن از بتن با ماده افزودنی بتن کمتر خواهد بود، لذا اندازه اعضای سازه بیشتر و بار وارده بر سازه زیادتر خواهد بود. به عبارت دیگر ساختن بتن با مقاومت بالا در شرایط یکسان با مواد افزودنی بتن راحت تر است. کما اینکه در بسیاری موارد بخصوص هنگامیکه درصد آب به سیمان از یک مقدار اجرایی کمتر می شود، ساختن بتن اصولا غیر ممکن است. در صورتیکه با استفاده از مواد افزودنی بتن این امر امکان پذیر می باشد.

اما نقش مواد افزودنی بتن در روش های دوم و سوم مقاوم سازی سازه معقول تر و بطور مشهود تری قابل بررسی است. معمولا در هنگام مقاوم سازی به روش تقویت اعضای موجود، مطلوب است که از مصالحی با کیفیت بالاتر و بهتر از مصالح بکار رفته در سازه استفاده می شود که در مورد بتن، اغلب بتون با مقاومت بالا و یا بتن چگال تر مد نظر است. برای ساخت بتن با مقاومت بالا مهمترین کار، کاهش مقدار نسبت آب به سیمان تا حداقل مقدار ممکن است، اما این کار مشکلات اجرایی را در بر خواهد داشت بطوریکه یک درصد مشخص آب به سیمان اجرایی تعریف می شود(5/0 الی 55/0). مواد افزودنی بتن حتی در نسبت های آب به سیمان کمتر از عددی که اجرایی نامیده می شود می توانند به گونه ای بتن را مجهز کنند که مشکلات اجرایی را مرتفع نمایند.

در روش سوم مقاوم سازی همانند روش قبل معمولا مطلوب این است که اعضای اضافه شده بهتر از اعضای موجود باشند لذا دوباره همانند آنچه در بالا توضیح داده شد می توان یک سازه بتنی با مقاومت بالا را اجرا کرد.

روش های مذکور به عبارتی روش های درمان سازه بتنی بیمار هستند اما همواره پیشگیری بر درمان مقدم است بعبارت دیگر بجای مقاوم سازی بعد از ساخت که بخصوص در اکثر موارد روش های اجرای خاص را می طلبد،بهتر است سازه در هنگام طراحی و ساخت، مقاوم و مجهز ساخته شود. در مورد یک سازه و یا عضو بتنی مقاومت بتن مهمترین خصوصیت آن است که تقریبا اکثر خواص دیگر بتن را می توان با آن سنجید. بنابراین بطور کلی و در اکثر موارد و نه همیشه ساخت یک بتن خوب به معنای ساخت بتن با مقاومت فشاری مطلوب است.

و همانطور که اشاره شد چنانچه ماده افزودنی در بتن استفاده گردد نگرانی دست یافتن به مقاومت مورد نظر کمتر خواهد بود.

بد نیست پس از اینکه فواید مواد افزودنی روان کننده بتن و فوق روان کننده بتن و همچنین مزایای استفاده از بتن مجهز بررسی شد، سوالاتی را هم که در ذهن اکثر مهندسان عمران همواره وجود دارد پاسخ داده شود. به عبارت بهتر ذهنیت موجود در صنعت ساختمان نسبت به مواد افزودنی بتن منفی بوده و یا حداقل مثبت نیست.

اولین سوال صرفه اقتصادی است.

با این ذهنیت که اگر از مواد افزودنی بتن استفاده کنم هزینه هر متر مکعب بتن بالا خواهد رفت. این قضیه در اکثر موارد درست نیست.بخصوص اگر در یک ساختمان بررسی شود، برای استفاده از بتن مجهز به دو صورت می توان عمل کرد:

اول اینکه استفاده از مواد افزودنی بتن در اسلامپ ثابت باعث کاهش آب می شود، از طرفی با توجه به اینکه مقاومت بتن به نسبت آب که به سیمان بستگی دارد لذا می توان مقدار سیمان را به اندازه ای کم کرد که نسبت قبلی ثابت بماند و با استفاده از مواد افزودنی بتن یک بتن مهربانتر ساخت که با توجه به نوع بتن و کاهش سیمان می تواند حتی باعث کاهش قیمت تمام شده بتن شود. البته با توجه به وضعیت فعلی بازار سیمان، کاهش مصرف سیمان هم می تواند یک امتیاز مثبت باشد.

دوم اینکه اکثرا در هنگام طراحی اعضای بتنی مقاومت آن به اندازه ای در نظر گرفته می شود که به راحتی می توان مقاومتی بالاتر از آنرا با ماده افزودنی بتن گرفت. در نگاه اول هزینه اجرای سازه به علت اضافه شدن ماده افزودنی بتن و تبدیل بتن ساده به بتن مجهز ( تکنولوژی بتن )، بیشتر شده و به صورت ظاهری نا مطلوب می نماید، در صورتی که کاهش هزینه کلی اجرای سازه به علت کاهش اندازه مقاطع اعضای سازه و در نتیجه کاهش بار مرده ساختمان اصلا در نظر گرفته نمی شود.

علاوه بر دو مورد بالا شعار کاهش مصرف سیمان را نیز همگ شنیده اند!!!

پس از اینکه به این نتیجه رسیدیم که : شاید هم مواد افزودنی بتن بد نباشد، حتما بد نیست، شاید خوب باشد،حتما خوب است و یا حتما باید استفاده شود،همانند هر کالای دیگری استفاده از نوع مناسب ماده روان کننده بتن یا فوق روان کننده بتن در اینجا نیز مطرح خواهد بود.

اما چرا تولید نسل های پی در پی مواد فوق روان کننده بتن احساس شد؟ در جواب سوال می توان این گونه بیان کرد، که بتن یک موجود زنده است. لذا این موجود زنده در شرایط، مکان های مختلف و با مصالح مختلف رفتار متفاوتی از خود نشان می دهد.

بنابراین نسل اول مواد افزودنی بتن در بسیاری مورد نتوانست باعث افزایش اسلامپ بتن تا حد مطلوب شود، حتی وقتی که حداکثر مقدار دوزاج کمتر از نسل اول، بتن قوی مذکور را تکان دهد ولی نسل دوم افزودنی های بتن هم در برخی موارد نتوانست مقدار آب بتن را تا جایی که مطلوب بود، کاهش دهد. لذا نسل سوم فوق روان کننده های بتن بر پایه پلی نفتالین به بازار آمد.

این مواد با دوزاج تقریبی یک درصد وزن سیمان، بتنی را که اسلامپ آن حدود صفر باشد به سانتی متر و با دوزاج 5/1 درصد به حدود اسلامپ بتن می رساند. البته وقتی که مقصود، اسلامپ ثابت و کاهش آب بتن باشد، مقاومت را در بتن مذکور تا 110 کیلوگرم بر سانتی متر مربع نسبت بتن شاهد افزایش خواهد داد. نسل چهارم فوق روان کننده های بتن که بر پایه پلی کربوکسیلات است. بتن فوق را فقط با 5/0 درصد وزن سیمان از اسلامپ حدود صفر به بتن تبدیل می کند. در حال حاضر استفاده از فوق روان کننده های نسل اول و دوم تقریبا منسوخ شده و نسل سوم و حتی چهارم در پروژه ها استفاده می شود.

توجه به این نکته در استفاده از مواد فوق روان کننده بتن ضروری است که:

تفاوت عملکرد فوق روان کننده های بتن، تفاوت قدرت آنها در کاهش آب و یا افزایش اسلامپ( و یا نگهداری اسلامپ) بتن می باشد. یعنی همانگونه که نمی توان برای طی یک مسیر مشکل از تجهیزات ابتدایی و ضعیف استفاده کرد، نمی توانید یکفوق روان ساز بتن نسل اول، دوم و شاید سوم را برای تولید یک بتن قوی انتخاب کنید. هر چند که ممکن است بتوانید به ظاهر و در ابتدای امر با خرید محصول ارزانتر و صرفا اضافه کردن یک ماده، به عنوان فوق روان ساز بتن در پروژه صرفه جویی کنید.

بطور کلی چهار عامل انگیزشی و امتیازی، در مصرف مواد افزودنی بتن(فوق روانسازهای بتن)، بشرح زیر متصور می باشد:

1- افزایش روانی بتن

2-افزایش مقاومت بتن

3- کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن

4-صرفه جویی در مصرف سیمان و نهایتا تقلیل هزینه های متعلقه که هر کدام از موارد مذکور به جای خود و در زمان مناسب قابل محاسبه و وصول خواهد بود.

بدنبال اظهار مزایای مشروحه استفاده از مواد افزودنی بتن فقط یک عامل مهم و باز دارنده مصرف مواد افزودنی بتن ، بعنوان دغدغه مهم و پر اهمیت مهندسین و مصرف کنندگان،که همان تضمین کیفیت مواد افزودنی در بتن که در صد بسیار بسیار نازلی از قیمت کل سازه بتنی را شامل می شود مطرح می باشد.

چگونه به این کالا اعتماد کنیم؟ متولی تایید صلاحیت تولید کنندگان محصولات افزودنی بتن تولید شده کیست؟

خوشبختانه هم اکنون در کشورمان استاندارد مواد افزودنی بتن  و فوق روانساز بتنموجود است و یا به عبارت بهتر همه شرکت های تولید کننده مواد افزودنی بتنموظف شده اند که محصولات خود را به تایید اداره استاندارد برسانند و افزون بر این امر از سوی موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران نیز ورود، تولید و توزیع مواد افزودنی بتن( شامل روان کننده بتن، فوق روان کننده بتن و کند گیر کننده بتن و مواد حباب ساز بتن) بصورت غیر استاندارد ممنوع و عاملین به ورود، تولید و یا توزیع مواد افزودنی بتن غیر استاندارد تهدید به تعقیب قانونی شده اند و این دغدغه استفاده از مواد غیر استاندارد با اخذ مجوز کاربرد علامت استاندارد مرتفع گردیده است.

 دپارتمان تحقیق و توسعه.کلینیک  بتن ایران ((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن))