روشهاي جديد ترميم سازه هاي بتني

خوردگي يکي از مؤثرترين فاکتورها در تعيين عمر اقتصادي براي ساختمانها مي باشد. خوردگي نتيجه يک سري فعل و انفعالات شيميايي در بتن و آرماتور ها مي باشد. در بتن آرماتورها توسط بتن، محافظت مي گردد. (PH=13) بالا که از خصوصيات بتن مي باشد PH بالا کاهش يابد، محافظت بتن از روي آرماتورها حذف مي گردد. اين جزء از PH زماني که اين مقاطع بتني زنگ مي زند،اين زنگ زدگي باعث افزايش حجم ميلگردها مي گردد که اين موضوع موجب ايجاد ترک در مقطع به موازات ميلگردها خواهد شد. زمانيکه بتن ترک خورد ميلگرد به طور کامل در معرض اثرات جوي و عوامل خوردگي قرار مي گيرد که اين خود باعث کاهش عمر ساختمان خواهد گرديد.

از عوامل ديگر خوردگي در بتن يک واکنش شيميايي با نام کربناسيون در مقطع بتني است که عامل آن يون هاي فعال کلسيم که ناشي از هيدراسيون سيمان است، مي باشد. اين يون هاي فعال به سرعت با گازهاي جو و رطوبت هوا واکنش انجام داده و باعث ايجاد ترکيبات شيميايي پيچيده مي گردد که سبب تغييرات در مشخصات مقطع واحد گرديد. اين زنجيره از واکنشهاي شيميايي به سرعت بتن را کاهش داده و بنابراين باعث شروع خوردگي در ميل گردها مي گردد. در ادامه PH سيمان نيز خواص خود را از دست مي دهد و قابليت تحمل خمش در آن به شدت کاهش مي يابد. در واقع يک روش ترميم بتن است که براي مقاطع بتني که مقاومت خود را در اثر Izo-BTS خوردگي از دست داده اند و يا آنکه در هنگام اجرا در اثر عدم دقت کافي به مقاومت مورد نظر نرسيده اند و يا در اثر زلزله دچار تخريب شده اند، استفاده مي گردد. با توجه به مراحل کار در اين روش ابتدا قسمتهاي ضعيف مقطع بتني که مقاومت لازم را ندارند توسط روشهاي مکانيکي تخريب مي گردد که لازمه آن، در ابتداي کار قبل از تخريب، تعيين عمق دقيق نفوذ خوردگي در مقطع است که توسط آزمايشات خاصي اين عمق و نواحي که ترميم بايد در آن انجام شود مشخص مي گردد. ترميم مي گردد، اين ماده در مرحله بعد سطح بتن توسط ماده اي خاص با نام IZOMET-BRM داراي شباهت زيادي با بتن مي باشد اما قابليتها و خواص آن چه به لحاظ مشخصات ساختماني و چه به لحاظ مقاومت در برابر عوامل خوردگي بسيار بالاتر از بتنهاي معمولي است.

تقويت.سازه.هاي.بتني

هدف در اين روش مقاوم سازي سازه ها در مقابل زلزله و يا بالا بردن مقاومت سازه بنا بهنيازمواردي همچون تغيير کاربري ساختمان و يا اشتباه درمحاسبات اوليه طراح مي باشد. در اين روش علاوه بر بدست آوردن مشخصات مورد نظر به لحاظ ساختماني مسايل معماري ساختمان و زيبايي بنا نيز مد نظر است بدين صورت که در اين روش بعد از اتمام کار سطح مقطع اجزا ساختمان تغييراتي نخواهد داشت. روش کار بدين صورت است که يک سري ورقهاي فولادي با توجه به محاسبات انجام شده و مقاومت موردنظر از خارج مقطع توسط يک نوع Steel-plates اپوکسي خاص به مقطع اضافه مي گردد. طراحي اين فولادها و مقادير آن با توجه به محاسبات اوليه ساختمان و نيز مشخصاتي از مقطع که در نظر داريم به آن برسيم انجام مي گيرد. مراحل انجام کار و نيز مواد استفاده شده به صورتي است که بعد از پايان مقطع جديد و قديم به خوبي با يکديگر کار مي کنند.

بتن بهتر است يا فولاد ؟

هر روز هنگام عبور از خيابانهاي شهر شاهد ساخت و سازهاي روز افزوني هستيم، ساختمانهاي مختلف از يک طبقه تا 60 طبقه که جلوي آنها انواع مصالح ديده ميشود؛ سازههايي که گاه از بتن ساخته ميشوند و گاه از فولاد. در مورد اينکه کدام نوع سازه بر ديگري برتري دارد، اختلاف نظر شديدي بين سازندگان ساختمانها وجود دارد. معمولاً معيارهاي ساخت، جوابهاي متفاوتي براي ما به همراه دارند.
عمده عوامل مؤثر در اين روند، هزينه، زمان و کيفيت ساخت هستند.هزينه ساخت و سود حاصل از اين سرمايهگذاري با زمان اتمام طرح رابطه تنگاتنگي دارند. بديهي است هر چه زمان طرح طولانيتر شود شاهد افزايش قيمت مصالح، قيمت تمام شده طرح، هزينههاي متفرقه و بازگشت ديرتر سرمايه خواهيم بود که خوشايند هيچ سازندهاي نيست.
سازههاي بتن آرمه در مقابل سازههاي فولادي معمولاً نياز به هزينه کمتر و زمان بيشتري براي ساخت دارد؛ در حاليکه سازههاي فولادي ابتدا نياز به سرمايه زيادي براي خريد آهن آلات دارد ولي در عوض شاهد سرعت اجراي بالاتري خواهيم بود.بنابراين در ساختمانهاي عادي کمتر از 6 طبقه در نهايت از اين منظر تفاوت زيادي وجود ندارد.
در اسکلتهاي فولادي حتماً بايد تمام اسکلت آماده باشد تا بتوان سقف را اجراکرد. به عبارت ديگر اول بايد تير و ستونهايي وجود داشته باشد تا بتوان روي آن سطحي به نام سقف يا همان کف اجرا کرد. در حاليکه در سازههاي بتن آرمه ابتدا ستونهاي هر طبقه و سپس سقف همان طبقه که خود مشتمل بر تيرها و کف يکپارچهتري نسبت به سازههاي فولادي است اجرا ميشود.
مزيت اين روش نسبت به روش اول آن است که ميتوان طبقه مورد نظر را سريعتر براي اجراي ديگر مراحل از جمله تيغه چيني، اجراي تأسيسات مکانيکي و برقي و... در اختيار ساير پيمانکاران قرار داد که خود موجب تسريع در روند طرح خواهد بود.
ولي بهطور کلي زمان اجراي سازههاي فولادي در مقياسهاي بزرگ تا حدودي کوتاهتر از سازههاي بتن آرمه و هزينههاي سازههاي بتن آرمه کمتر از سازههاي فولادي است که هر سازندهاي با توجه به شرايط و معيارهاي خود تصميمگيرنده اصلي است.
حال با فرض وجود شرايطي کاملاً ايدهآل، يعني عدموجود محدوديت زمان و هزينهها، عامل سوم يعني کيفيت سازه را بررسي ميکنيم. کيفيت را ميتوان از جنبههاي متفاوتي مانند مقاومت در برابر بارهاي ثقلي وارده و زلزله، مقاومت در برابر حرارت، ابعاد، دهانههاي قابل پوشش، تعداد طبقات قابل طراحي، قابليت ترميم آسان و... مورد نقد و بررسي قرار داد. با توجه به گستردگي و پيچيدگي مسئله، در اينجا فقط تصميمگيري براي ساختمانهاي عادي را مورد توجه قرار ميدهيم.
اولين و مهمترين نکته قابل ذکر در اين مورد مقاومت مصالح و ابعاد مصالح مصرفي است. معمولاً هر چه اعضاي باربر ما ابعاد بزرگتر از نگاه عام و ممان اينرسي بالاتر از ديد مهندسي داشته باشد، رفتار سازهاي مناسبتر است و هر چه مصالح مصرفي که در عرف ساختمانسازي بتن يا فولاد هستند قابليت تحمل نيروهاي بيشتر را داشته باشند منجر به طراحي اعضاي ظريفتري خواهند شد.
اگر هر دو عامل در کنار هم قرار گيرند منجر به رسيدن به سختي و صلبيت بالاتري خواهند شد که جزء اصليترين آيتمهاي طراحي يک مهندس محاسب به شمار ميروند.
در طراحي سازهها، مقاومت بتن را 10 درصد مقاومت فولاد فرض ميکنند بنابراين ابعاد ستونها و تيرهاي بتني، بهمراتب بيش از سازههاي فولادي است. البته اين ابعاد بزرگ اعضاي بتني، ممان اينرسي بسيار بالاتري نسبت به گزينه ديگر به ارمغان خواهند آورد که در نهايت سازه بتني، سختي بالاتر و معمولاً رفتار سازهاي مناسبتري دارد.
« سازههاي بتني سنگين هستند.» در پاسخ به اين ايراد بايد گفت: ابعاد بزرگ سازه تا جايي مورد پذيرش يک مهندس است که منجر به سنگيني بيش از حد سازه نشود و با توجه به آنکه بحث ما در مورد سازههاي عادي کمتر از 6 طبقه است تفاوت وزن اسکلت نيز آنچنان نخواهد بود تا مهندس طراح را به سمت طراحي سازه فولادي بکشاند. اين موضوع در بسياري از سازههاي عظيم نيز صادق است که برج 56 طبقه تهران نمونه بارزي از اين دست است.
بحث زلزله که بحث داغ اين روزهاي تهران است ميتواند جنبه ديگري از کيفيت مناسب يک سازه باشد. سازههاي بتن آرمه عادي و به ويژه مجهز به ديوارهاي بتني بهعلت سختي بالا نسبت به سازههاي فولادي در برابر زلزله، در بيشتر موارد مقاومت بسيار بالايي از خود نشان ميدهند اما سازههاي فولادي نيز ميتوانند همين رفتار را از خود نشان دهند مشروط برآنکه طراحي مناسبي داشته باشند.
نکته قابل تامل اينجا است که اين رفتار به چه قيمتي به دست خواهد آمد؟ اگر طراحي، يک طراحي بدون نقص باشد، هم سازه فولادي و هم سازه بتن آرمه در چند ثانيه وقوع زلزله، با حداقل خسارت ممکن جان سالم به در خواهند برد. اما کار به اينجا ختم نخواهد شد و پس از زلزلههاي زيادي شاهد شکستگي لولههاي گاز و وقوع آتش سوزيهاي مهيب بودهايم که گاه از خود زلزله مخربتر هستند.
با توجه به اينکه اطفاء حريق بلافاصله بعد از وقوع حادثه ممکن نيست، ساختمان بايد به گونهاي طراحي شود که تا چند ساعت متوالي بتواند آتش را با حداقل خسارات وارده تحمل کند. در سازههاي بتن آرمه مقاومت بالايي در برابر آتش سوزي وجود دارد، اما درسازههاي فولادي درصورتيکه تمهيدات ايمني لازم در آنها صورت نپذيرد در چند دقيقه ابتدايي حريق، شاهد تخريبهاي بسيار سريع و غيرقابل جبران خواهيم بود که اين مورد نيز مزيتي بسيار ارزشمند براي سازههاي بتن آرمه به حساب ميآيد.
اما آنچه اکثر مهندسان را نسبت به سازههاي بتن آرمه به شدت بدبين کرده، عدمقطعيتها، يکنواخت نبودن مقاومت بتن و کم اطلاعي بسياري از سازندگان از نحوه عملآوري و به دست آوردن نتيجهاي مطلوب از اين ماده است.
قابليت اشتباه در تهيه بالقوه اين نوع ماده در مقابل فولاد توجيه ديگري است که از سوي عده زيادي در مخالفت با بتن ارائه ميشود، چراکه ممکن است حين عمل آوري، مقاومت فشاري کمتر از حد مورد نياز به دست آيد.
اين گروه معتقدند جبران يک اشتباه در سازههاي بتن آرمه در مواردي منجر به تخريب اجباري سازه ميشود در حاليکه فولاد در هر لحظه که سازنده اراده کند با هزينهاي به نسبت پايين قابل ترميم و تقويت است
در پاسخ به اين ايراد بايد گفت اين عدمقطعيتها در آيين نامهها با اعمال ضريب ايمني بسيار بالايي پيشبيني شده تا جايي که در موارد زيادي شاهد مقاومتي چند برابر مقاومت مورد نياز در ساخت اين قبيل سازهها هستيم.از سوي ديگر اين عدمقطعيت کيفيت بتن در شالوده و سقفهاي سازه فولادي نيز وجود دارد و صرفاً متعلق به سازههاي بتن آرمه نيست.
در نهايت بايد بر اين موضوع تاکيد کرد که بهطور کلي هم سازههاي فولادي و هم سازههاي بتن آرمه درصورتي که در طراحي آنها سيستم مناسب و منطبق بر آييننامههاي به روز، مورد استفاده قرار نگيرد و متخصصين متبحر آنها را اجرا و مهندسين با تجربه بر اجراي آنها نظارت مستمر نکنند، هيچ رجحاني از نظر کيفيت و قابليت اطمينان بر ديگري ندارند.
فراموش نکنيم معيار چهارمي نيز در انتخاب وجود دارد؛ معياري که 3 معيار هزينه، زمان و کيفيت را تحت سيطره خود قرار ميدهد: فولاد بهعنوان يک سرمايه ملي مادهاي است که ارزان به دست نميآيد و همانند نفت روزي تمام خواهد شد؛ مادهاي که بايد در صنايع ارزشمندتر و يا حداقل در سازههاي خاص که نياز به ظرافت خاصي دارند و پس از بررسيهاي علمي برتري فولاد در آن محرز شده، مورد استفاده و بهره برداري قرار گيرد تا شاهد رشد اقتصادي در ديگر زمينهها باشيم.
بهنظر نويسنده استفاده از سازههاي بتن آرمه با توجه به مصرف بهمراتب پايينتر از فولاد (بهصورت ميلگرد) هم از نظر سازهاي و هم از نظر اقتصادي و هم از جنبه ملي بهمراتب مناسبتر و بهينهتر از سازههاي فولادي است.

نکات اجرايي حائز اهميت در سازه هاي بتني

1- بايد توجه داشت که خم ميلگردها به طرف پائين يا داخل المان و خارج از ناحيه پوشش بتني قرار داشته باشد.
2- عمليات جوشکاري ميلگردها در محيطي با دماي زير -18 درجه سلسيوس مجاز نيست.
3- بعد از پايان پذيرفتن جوشکاري بايستي اجازه داد تا ميلگردها به طور طبيعي تا دماي محيط سرد شود،شتاب دادن به فرآيند سرد شدن مجاز نيست.
4- کاربرد همزمان چند نوع فولاد با مقاومت هاي مشخصه متفاوت در يک المان بتني مجاز نيست مگر اينکه در نقشه هاي اجرائي، مهندس محاسب قيد کرده باشد.
5- براي مهار ميلگردهاي فشاري نبايستي از قلاب و خم استفاده نمود.
6- براي ميلگردهاي با سطح صاف(بدون آج) استفاده از مهارهاي مستقيم مجاز نيست.
7- خم کردن ميلگردها انتظار بايد قبل از قالب بندي انجام گيرد.
8- ميلگردهاي ساده با قطر بيش از 12 ميليمتر را نبايد بعنوان خاموت بکار برد.
9- قطر خاموت ها نبايد از 6 ميلي متر کمتر باشد.
10- مناسب ترين محل قطع و وصله ميلگردهاي طولي ستون بتني،در نصف ارتفاع آن است.
11- محل مناسب براي وصله کردن ميلگردهاي طولي تيرهاي بتني،بيرون از گره تير با ستون و در محدوده يک چهارم تا يک سوم از طول دهانه از تکيه گاه است.

اثرات مواد زيان آور بر خواص يتن

1. کربنات سديم » گيرش سيمان را تسريع مي کند،با حداکثر غلظت 0.1%
2. بي کربنات سديم » گيرش سيمان را تسريع يا کند مي کند با حداکثر غلظت 0.4% تا 0.1%
3. کلرورها » تسريع در زنگ زدگي آرماتور و کابل هاي پيش تنيدگي.بيش از 0.06% در بتن پيش تنيده و 0.1% در بتن آرمه خطرناک است.
4. سولفاتها » اثر نامطلوب روي بتن.به ازاي هر 1% سولفات در آب،10% کاهش مقاومت بوجود مي آيد.
5. فسفاتها،آرسنات ها و براتها » افزايش زمان گيرش.حداکثر غلظت 0.05%
6. نمک هاي مس،روي،سرب،منگنز،قلع » افزايش زمان گيرش.حداکثر غلظت 0.05%
7. آبهاي اسيدي » در صورت وجود اسيد کلريدريک و اسيد سولفوريک و ساير اسيدهاي غيرآلي،حداکثر تا 0.1% بلامانع است و آبهاي با 4.5<8.5< FONT> مجاز نيست.
8. آبهاي قليايي » در صورت وجود بيش از 0.5% هيدروکسيد سديم و 1.2% هيدروکسيد پتاسيم ( نسبت به وزن سيمان ) باشد،مقاومت بتن تقليل مي يابد.
9. آبهاي گل آلود » قبل از مصرف از حوضچه هاي ته نشيني عبور داده و يا به روش ديگر تصفيه کرد.
10. آب دريا » با حداکثر 3.5% نمک محلول براي ساخت بتن ( بدون آرماتور ) بلامانع است.
11. مقاومت بتن ساخته شده با آب دريا بين 10% تا 20% کاهش مي يابد.

سنگدانه ها

• بهترين منابع سنگدانه ها،در محل رودخانه ها مي باشد که بسيار ساده و ارزان استخراج مي گردند.
• دانه هاي درشت رودخانه اي عموما گرد و داراي دانه بندي مناسب ولي مقاومت بتن ها کمتر مي باشند.
• مصرف سنگدانه هاي طبيعي (گرد گوشه با سطح صاف) در بتن،کارآئي بهتري مي دهد.
• سنگدانه هاي شکسته که تيزگوشه مي باشند کارآئي کمتر ولي مقاومت خمشي و فشاري بيشتري دارند.
• بهترين سنگدانه براي تهيه بتن،سنگدانه هاي سيليسي هستند.سختي آنها بين 6 تا 7 (از 10 که مربوط به الماس است.) مي باشد.ولي براي بتن هاي معمولي بيشتر از سنگدانه هاي آهکي استفاده مي شود که سختي آنها بين 3 تا 4 است.
• مقدار آب همراه شن به لحاظ کم بودن آن قابل صرفنظر است ولي آب همراه با ماسه که گاهي به 50 تا 60 ليتر بر مترمکعب ماسه مي رسد و قابل ملاحظه است و بايستي در زمان بتن ريزي مورد توجه قرار بگيرد.
• سنگدانه هاي مصنوعي که از گرد حاصل از سوزانيدن زباله ها و يا سرباره کوره هاي ذوب آهن و غيره بدست مي آيد و حاوي مقاديري فلزات و ديگر مواد سخت مي باشند مي توان براي ساخت بتن هاي غيرباربر استفاده نمود.امروزه بيش از 40 درصد بتن هاي مصرفي در کارگاه باربر نيستند و با استفاده از اين روش مي توان کمک شاياني به حفظ محيط زيست نمود.
منابع مورد استفاده در مقاله:
Aftab.ir
www.nano.ir
http://fa.wikipedia.org/
http://www2.irib.ir/
daneshname.roshd.ir
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com
ww.web.khedu.ir
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com
http://khakzad.com
علم و فن دات کام
/خ