پایایی بتن به کارایی و قابلیت مقاومت در برابر هوازدگی، حمله شیمیایی، سایش و فرسایش، یا فرآیندهای مخرب دیگر اطلاق می گردد. در سازه های بتن حجیم مخلوط بتن باید به گونه ای طراحی و اجرا شود که ضمن کسب مقاومت فشاری لازم در سن مورد نظر، کیفیت اولیه سازه در خلال دوره بهره برداری مفید به گونه ای تنزل نیابد که عملیات ترمیم و بازسازی پر هزینه ای را به دنبال داشته باشد.
با این حال با توجه به هزینه بر بودن ساخت سازه های بتنی حجیم نظیر سدها و ابنیه وابسته به آنها در مقایسه با دیگر سازه های بتنی متعارف باید در نظر داشت برای افزایش عمر مفید سازه های بتنی ممکن است اعمال تمامی ملاحظات پایایی برای تمامی سازه ها مورد نیاز نباشد. به همین دلیل در تعیین و الزامات پایایی برای سازه های مختلف بتنی حجیم باید اهمیت، دوره، تواتر بهره برداری و شرایط اقلیمی منطقه طرح مدنظر قرار گیرد.
مطالب خواندنی : بتن حجیم چیست؟
عوامل کاهنده پایایی بتن
یخ زدن و آب شدن
زمانی که بتن مرطوب در معرض دوره های متناوب یخ زدن و آب شدن قرار گیرد، در صورت دارا بود کیفیت مطلوب آسیب کمتری می بیند. برای ارتقای پایایی بتن و مقابله با آثار یخبندان های متناوب رعایت نکات زیر ضروری است:
– تدابیر لازم برای ایجاد حباب های هوا به میزان لازم در بتن اتخاذ گردد.
– مصالح مصرفی در ساخت بتن دارای کیفیت مناسبی باشند.
– نسبت آب به سیمان تا جایی که خدشه ای به عملیات پیش سرمایش بتن وارد نیاید کاهش داده شود.
– روش های مناسب و صحیح در تهیه، انتقال، اجرا، عمل آوری و محافظت بتن به کار بسته شود. وجود رطوبت و آب عاملی تعیین کننده در تخریب بتن دراثر یخبندان های متناوب به شمار می رود، از این رو طراح و مجری تا حد امکان باید از طریق زهکشی و انتخاب جزئیات اجرایی مناسب یا دیگر تدابیر لازم، آب و رطوبت را از سازه بتنی در معرض یخبندان دور نموده و یا مقدار آن را به حداقل ممکن کاهش دهد.
عوامل شیمیایی خورنده
از عوامل مهم در افزایش پایایی بتن در برابر عوامل شیمیایی خورنده اسیدی، افزایش میزان سیمان و کاهش نسبت آب به سیمان می باشد. عوامل شیمیایی خورنده مطرح در سازه های بتنی حجیم شامل املاح کلریدها، سولفات ها، سولفیت ها و کربنات می باشد. با توجه به ابعاد قابل ملاحظه سازه های بتنی حجیم نظیر سدها، افزایش میزان سیمان مصرفی به دلیل خطر بروز ترک های حرارتی توصیه نمی شود. به عنوان مثال برای کاهش نفوذپذیری بتن های حجیم می توان از مواد افزودنی معدنی با پایه سیلیسی نظیر پوزولان به جای افزودن میزان سیمان استفاده نمود.
سایش و فرسایش
در بعضی موارد سطوح بتن های حجیم سازه های هیدرولیکی مانند سرریزها و حوضچه های آرامش در سدها تحت فرآیند سایش، فرسایش و خلازایی قرار می گیرند که باید با تدابیر مناسب از آن جلوگیری نمود.
خوردگی فولاد و سایر اقلام مدفون در بتن
به طور معمول بتن می تواند انواع فولاد و سایر اقلام مدفون در خود را به علت ایجاد محیط قلیایی با pH بالا در خمیر سیمان در برابر خوردگی محافظت نماید. کارایی این حفاظ به میزان پوشش بتنی رو ی فولادها، کیفیت بتن، جزئیات اجرایی و میزان یون های کلرید مجاور سطح فولاد در مواد متشکله بتن یا شرایط محیطی اطراف بتن بستگی دارد. در بتن آرمه حجیم به منظور حفاظت آرماتورها در برابر خوردگی، حداکثر یون کلرید قابل حل در آب در بتن سخت شده 28 روزه (ناشی از مواد تشکیل دهنده بتن یعنی آب، سنگدانه ها و مواد افزودنی) نباید از مقادیر مجاز قید شده آیین نامه بتن ایران تجاوز نماید. همچنین مقدار کلرید موجود در بتن آرمه در هر صورت نباید از 0/6 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن بیشتر شود.
واکنش قلیایی سنگدانه ها
واکنش قلیایی در بتن عبارت است از واکنش کانیهای مستعد موجود در سنگدانه های مصرفی با املاح قلیایی آزاد موجود در بتن در محیط با رطوبت کافی. منابع تامین مواد قلیایی شامل دو منبع درونی و بیرونی می باشند. منبع درونی میتواند شامل کلیه مصالح تشکیل دهنده بتن از جمله سنگدانه ها، سیمان، آب و مواد افزودنی معدنی و شیمیایی باشد. آب یا مایعات حاوی املاح قلیایی در صورتی که زمینه نفوذ آنها به داخل بتن فراهم گردد خود می توانند منبع بیرونی تامین قلیایی ها در بتن تلقی شوند. این واکنش ها می تواند سبب انبساط مخرب، ترک خوردگی و خرابی بتن گردند. واکنش های قلیایی شناخته شده در بتن شامل نوع سیلیسی و کربناتی می باشند.
ضوابط ویژه برای افزایش پایایی بتن در شرایط مختلف
استفاده از مواد حباب ساز
مواد حباب ساز به طور معمول در بتن حجیم به منظور افزایش مقاومت در برابر یخبندان، افزایش کارایی بتن تازه، افزایش حجم خمیره بتن، کاهش آب مخلوط بتن و در نهایت کاهش نسبت آب به سیمان مورد استفاده قرار می گیرد. میزان مجاز هوا در بتن حجیم به شرح جدول زیر است.
محدودیت نسبت آب به سیمان
نسبت آب به سیمان بتن های حجیمی که در تماس با عوامل شیمیایی خورنده هستند نباید از مقادیر جدول زیر باشد.
نسبت های آب به سیمان تمامی بتن های حجیمی که به صورت متناوب یا دائم در تماس با آب دریا قرار می گیرند باید به میزان 0/05 از مقادیری که در این جدول نشان داده شده کمتر در نظر گرفته شوند. در هر حال نسبت آب به سیمان نباید از 0/45 کمتر شود.
تدابیر ویژه برای محیط های سولفاتی و سولفات های موجود در بتن
برای حفاظت بتن حجیم در برابر حمله سولفات ها رعایت موارد زیر توصیه می شود:
– استفاده از سیمان مناسب
– کاهش نسبت آب به سیمان
– استفاده از پوزولان مناسب به میزان موثر
– طرح اختلاط مناسب و تراکم کافی بتن در حین بتن ریزی
– ایجاد حباب های هوا در بتن برای کاهش نسبت آب به سیمان (کاهش نفوذپذیری)
– عمل آوری مناسب و کافی
تدابیر ویژه برای محیط های خورنده
برای جلوگیری از خوردگی آرماتورها و سایر اقلام مدفون در بتن باید نکات زیر رعایت شوند:
– ساخت بتن با نفوذپذیری کم: بتن با نفوذپذیری کم از نفوذ آب و سایر یون های مهاجم جلوگیری نموده و به همین دلیل دارای خاصیت هدایت الکتریکی کمتری هست. بتنی با این ویژگی در مقابل جذب املاح و اثر آنها بر اقلام مدفون در بتن مقاومت کافی داشته و مانع نفوذ اکسیژن می شود. استفاده از دوده سیلیسی یا پوزولان های مناسب دیگر، رعایت نسبت های اختلاط مناسب، اجرا و عمل آوری صحیح نفوذپذیری بتن را تا حد زیادی کاهش می دهد.
– پوشش مناسب روی فولاد
در سازه های بتن آرمه حجیم که در معرض محیط های خورنده یا شرایط محیطی شدید، بسیار شدید و فوق العاده شدید مطابق با تعریف آیین نامه بتن ایران قرار می گیرند حداقل پوشش روی آرماتور به ترتیب 60، 75 و 90 میلیمتر در نظر گرفته می شود.
– زهکشی مناسب
– محدود کردن مقدار یون های کلرید در هر یک از مواد تشکیل دهنده بتن
– دقت در مورد اقلامی که از بتن بیرون می زنند: در محیط های خورنده در صورتی که اقلام مدفون در بتن نظیر میل مهارها، باید از بتن بیرون بزنند لازم است دقت ویژه ای نسبت به انتخاب مصالح مصرفی، نوع محیط خورنده، اجتناب از تماس این نوع اقلام با فلزات غیر مشابه در درون بتن، اجرای دقیق بتن در اطراف قطعه مورد بحث و اجتناب از ایجاد روزنه برای نفوذ عوامل خورنده به بخش های داخلی بتن مبذول شود.
– استفاده از سیستم های محافظ: به علت هزینه های قابل ملاحظه تعمیر خرابی های ناشی از خوردگی در سازه های بتنی حجیم، استفاده از سیستم های محافظ می تواند مورد نظر قرار گیرد. این سیستم ها می تواند شامل پوشش متراکم بتنی، پوشش اپوکسی و غشاهای ویژه مقاوم در برابر نفوذ آب باشند.
تدابیر ویژه برای پیشگیری یا کاهش خطر وقوع واکنش قلیایی در بتن
– استفاده از سیمان کم قلیا
– محدود نمودن میزان کل قلیایی موجود در بتن
– جایگزینی مواد سیمانی مکمل و افزودنی های معدنی به جای بخشی از سیمان مصرفی
– استفاده از نمک های حاوی لیتیم
– اختلاط مصالح غیر واکنش زا با مصالح واکنش زای موجود
تدابیر ویژه برای کاهش سایش و فرسایش در بتن
– پرهیز از جداشدگی دانه ها در حین بتن ریزی
– اجتناب از آب انداختن سطوح بتن
– انتخاب زمان صحیح برای پرداخت سطوح بتن
– افزایش نسبت سنگدانه به سیمان در مخلوط بتن
– به حداقل رساندن نسبت آب به سیمان بتن های مجاور سطوح
– پرهیز از افزودن آب به سطوح بتنی برای سهولت پرداخت
– انجام ماله کشی سطوح پس از حذف آب های اضافی سطوح
– اجرای روش های صحیح تراکم و عمل آوری بتن
