فهرست مطالب

توضیحاتی درباره نویسنده مقاله ۴

سوتیتد ۴

متن ۵

ماهیت مساله ۶

پروسه بی عیب ونقص ۸

بتن با تکنیک ضعیف ۹

بتن با تکنیک بالا ۱۱

ویژگی های دقیق سیمان ۱۱

۱- انجمن آزمایش و مصالح امریکا – مترجمه ۱۲

مخلوط های سه تایی ۱۸

انتخاب مخلوط ۱۹

عملیات بتن ریزی ۲۱

میلگرد گذاری بتن ۲۴

بتن خود سفت شو ۲۵

پروراندن بتن. ۲۷

تخصیص حداقل سیمان ۲۸

پایداری ۲۹

جنبه های خاص بتن پیش ساخته ۳۳

نتیجه گیری ۳۴

 

توضيحاتي درباره نويسنده مقاله:

آدام نويل يكي از نويسندگان معتبر در رابطه با فن آوري بتن در سطح بين المللي است. وي داراي مدارك.MSC.PHD و DSC  از  دانشگاه لندن و همچنين مدرك DSC از دانشگاه ليدز است. در دوران كار حرفه اي بلند و بر جسته اش، او مهندس هيدرو الكتريك و ايستگاههاي نيروي هسته اي بوده، و در دانشكده هاي زيادي به عنوان رياست گروه مهندس عمران دانشگاه ليدز، عضو هيئت مؤسس مهندسي و تحقيقات فارغ التحصيلي دانشگاه كالگري ( كانادا) و رياست دانشگاه داندي در اسكاتلند خدمت كرده است. از سال 1987 دكتر نويل مشاور در امور بتن و سازه بوده و تجربيات قابل توجهي نيز به عنوان يك متخصص در ايالات متحده كپ كرده است. وي نويسنده بيش از 250 مقاله فني و همچنين نه كتاب درباره بتن، تحليل سازه و مترهاي استاتيك بوده است، معروف ترين كتاب او به نام ويژگي هاي بتن، به سيزده زبان ترجمه شده و بيش از نيم ميليون نسخه از آن در جهان فروخته شده است. آخرين كتاب او ( 2003 ) به نام نويل و بتن- آزمون انواع رفتارهاي بتن است.

سوتيتد:

اكثر مقالات درباره بتن روي يكي از خصوصيات آن توجه دارند، بنابر اين تصوير مبهمي از اهميت پارامترهاي گوناگون براي رسيدن به يك سازه بتني خوب، ارائه مي دهند. موضوع اين مقاله اين است كه اين هدف با بكارگيري رشته اي عمليات يكپارچه قابل دسترس است و هر كدام از اين  عمليات ها بطور خلاصه بررسي شده اند. موارد ذكر شده عبارتند از سيمان در عصر حاضر، انتخاب مواد اوليه براي مخطوط كردن  بتون، استفاده از بيندرها ( ملات) مانند خاكستر بادي و دوده سيليسي، بتن خود سفت شد و سازه پايدار مقاله حاضر همچنين نگاه هايي به جنبه هاي خاص بتن پيش ساخته دارد.

متن: 

تمام مقالات بتن تنها يك هدف دارند:‌  دستيابي به يك سازه رضايت بخش،‌ يعني سازه اي كه سالم و پايدار باشد. متأسفانه با وجود انتشار هزاران مقالات پژوهشي در سال، در بسياري از سازه ها،‌ به خوبي كه بايد باشد نيست. اين مقاله قصد دارد تا به توضيح اين وضعيت بپردازد.

مقاله حاضر اميدوار است با نشان دادن كم كاري در زمينه ساخت و ساز با بتن بتواند خوانندگان را در  پيشبرد راهكارهاي مختلف يا حداقل در نگرش دوباره به قصور در بتن كمك كند.

بنابراين از صميم قلب از هر گونه كلمات و الفاظ تندي كه بكار برده ام، پوزش مي طلبم. اين مقاله يك جنبه خاص دارد كه آن را از ديگر مقالات متمايز مي كند و به يك موضوع مي پردازد و اهميت آن را نشان مي دهد، اين مقاله تمام زواياي ساخت بتن را نشان مي دهد.

ماهيت مساله 

چرا بتن در بسياري از سازه ها به خوبي كه بايد باشد نيست؟ اول اينكه يك سري تحقيقات دانشگاهي نامتجانس در شرايط مفيد واقعي و روي نمونه هاي مصنوعي براي پژوهش در آزمايشگاه انجام مي شوند و از طرفي اين آزمايش ها توسط افرادي بعمل مي آيند كه هيچ تجربه اي از شرايط واقعي در زندگي ندارند. در تجربيات آنها، رشته متغيرها بسيار محدود است شرايط آسيب رسان بطور غير واقعانه اي مبانعه مي شوند تا رسيدن نتيجه سرعت داشته باشند، از تغيير شكل در بتن بر اثر انقباض يا دم هم با استفاده از نمونه هاي كوچك و ديگر محدويت هاي ساختگي جلوگيري مي شود.  بيشتر دانشگاهيان علاقه اي به تحقيق و بررسي  در يك پروژه واقعي ندارند و ترجيح مي دهند در يك آزمايشگاه با تهويه هواي عالي بمانند و چكمه و كلاه ايمني بپوشند.

دوم اينكه دانشجويان دوره ليسانس مهندسي عمران كمتر چيزي در باره بتن به عنوان يكي از مصالح ياد گرفته اند. بنابر اين وقتي پس از فارغ التحصيلي و شروع به كار با مهاسبات طراحي بخصوص محاسبه به حالت كامپيوتري درگير مي شوند. كميت هاي  ثابتي براي خصوصيات بتن در نظر مي گيرند. كميت هايي چون ضريب ارتجاعي، جمع شدگي بتن در اثر از دست دادن آب، ضريب خزش، انبساط حرارتي و ديگر كميت ها، آنها به ندرت از خود درباره اينكه آيا يك مخلوط واقعي با كميت هاي در نظر گرفته شده با محاسبات طراحي مطابقت دارند يا خير، سئوال مي كنند. در واقع كمتر كسي به اينطور سازگاري ها توجه دارد.

سوم اينكه رويهمرفته، نيروي كار در توليد بتن كه شامل پيمانه كردن، مخلوط كردن، حمل و نقل، بتن ريزي، متراكم كردن، پرداخت و پروراندن بتن است، از نيروهاي كار در ديگر زمينه ها از قبيل چوبكاري، نجاري، كارهاي الكتريكي، لوله كشي يا حتي آجر چيني، تحصيلات و دوره هاي آموزش كمتري دارند.

منظورم اين نيست كه همه بتن كارها بي كفايت هستند. هر قدم در توليد بتن مي تواند در محصول نهايي تأ ثير مستقيم بگذارد. بنابر اين بسياري از سازه هاي بتني كامل نيستند و به همين خاطر مدت اندكي پس از تكميل سازه  احتياج به تعمير و باز سازي  پيدا مي كنند.

شايد استباه كوچكي در كار باشد. كيفيت كار نه تنها به شايستگي  نيروي كار، بلكه به كيفيت و وقت در نظارت نيز بستگي دارد. وقتي جوان بودم، مهندس ناظري سراغ داشتم كه اغلب تمام وقت كار مي كرد و با چشمان تيز بين كه داشت جلوي هرگونه شلختگي و ناهماهنگي در كار را مي گرفت. چنين نظارتي گران بود. اما قيمت هايي كارفرما به قدري بود كه هزينه ها را پوشش دهد. رقابت شديد در پروژه هاي طراحي  به همراه نسخ قيمت هاي مصوب، باعث كاهش قيمت ها شد و اولين قدم در صرفه جويي مالي، صرفه جويي در نظارت بود.

پروسه بي عيب ونقص 

موضوع تمام گله و شكايت من اين است كه دستيابي به يك بتن خوب بايد يك پروسه بي عيب و نقص باشد. گاهي اوقات ايراد در كار ديده مي شود، گاهي هم مخفي است و كسي از آن چيزي نمي داند تا اينكه اتفاقي بيافتد و تحقيقات پس از آن شروع شود.

در زمينه بتن هاي تقويت شده و پيش تنيده، معلوم كردن اينكه درون هر قطعه چطور است مشكل  مي باشد بخصوص پس از گذشت زمان، درساده ترين نوع يك بزرگراه يا يك پياده رو، به ندرت ضخامت بتن كنترل مي شود، يا اينكه اخيراً‌ روشهاي الكترونيكي نويني براي اين كار در دست است. سيستم هاي قديمي مغزه هي مخرب هستند.

باز بيني  درجه تراكم و ميزان كمبود بافت كندويي يا حفره هاي ريز هوا رايج نيستند، فقط  بخاطر اينكه آسان نبوده و وقت گير هستند. با اطمينان از اندازه صحيح ميلگردها، مي توان پي به وضعيت ميلگردهاي تقويتي برد. اما پس از آن هم الزاماً مطمئن نيستيم كه فولاد مناسب استفاده شده است يا خير. موقعيتي را سراغ داشتم كه در آن كد گذاري فولاد بوسيله رنگ ها اشتباه شده بود و در نتيجه از شماره فولاد اشتباه استفاده شده بود.

 

بتن با تكنيك ضعيف

 مثلاً با تغيير ماشين آلات كمتر از يك قرن پيش اين ماشين ها هستند اما به اندازه وزنشان به قيمت طلا مي ارزند. همه ساله صدها ميليون ماشين وارد بازار مي شوند كه بصورت خارق العاده اي توسط ابزار الكترونيكي كنترل شده و با روباتهاي كوچك و بزرگ اجراي كار مي كنند.

البته ما هنوز در موقعيت مدرني نيستيم كه سيستم فقط شامل يك انسان و يك سگ باشد. چرا سگ؟ چونكه به انسان اجازه دخالت در كار ماشين را ندهد. و چرا يك انسان؟ چون به سگ غذا دهد.

اجازه دهيد تا تغييرات در بتن را با دقت شرح دهم. روزهايي را به ياد دارم كه بتن با قوطي هاي 1 فوتي پيمانه مي شدند و اين قوطي ها با شن يا قلوه سنگ يا سيمان پر مي شدند. در واقع يك كيسه 5/42 كيلويي حدود 028/0 متر مكعب سيمان داشت. در يك كار كوچك، پيمانه كردن با يك بيل انجام مي شد: كمي سيمان، كمي شن و كمي قلوه سنگ. اصل و مبدإ مخلوطهاي 1:2:4 يا 3: 5/1 :1 همين روش است.

اين مصالح احتياج به شن تميز وگرد، و قلوه سنگ هاي ريز كه از نزديك ترين رودخانه تهيه مي شوند، داشتند. در صورت امكان جدا سازي قلوه سنگ هاي بزرگ از كوچك بسيار خوب بود. آب نيز براي توليد مخلوطي كه تراكم را ساده كند اضافه مي شد.

نكته قابل توجه اين است كه اين نسبت 5/0 آب - سيمان نسبت خوب  و مناسبي بود و بطور قابل ملاحظه اي بتن خوبي  از آب در مي آمد. بعضي قطعات مانند ديوارها، كف ها وحتي تيرهاي پل ها تا امروز باقي مانده اند.

به نسبت آب - سيمان (w/c ) اشاره كردم. اين موضوع در دهه دوم قرن بيستم توسط آبراند در ايلات متحده و فرت در فرانسه گسترش يافت، اما اين نسبت يك پارامتر كار بردي نبود. در واقع به نظر من امروز نسبت w/c نمي تواند يك پارامتر ابتدايي به شمار آيد. اين حرفها شايد من را مورد لعنت و استهزاء همه قرار دهد ولي در قسمتهاي بعدي دلايلم را ارائه خواهم داد.

تمام اينها در باره سيمان با تكنيك پايين بود. با اينكه امروزه بتن را بصورت فله پيمانه نمي كنيم اما براي مقاصد زيادي از اين طريق بتن رضايت بخش توليد مي شود. من اين بتن را بتن با تكنيك پايين نام گذاري كرده ام.

 

بتن با تكنيك بالا

حال از بتن با تكنيك بالا انتظار مي رود تا ويژيگيهاي مخصوص لازم براي كاربردهاي مختلف را داشته باشد. اين ويژگي ها عبارتند از: حداقل مقاومت منشاري در بتن با سن كم، ضريب انبساط حرارتي ويژه نرخ پايين توليد حرارت ( مربوط به هيدراسيون سيمان كه دماي كنترل شده ايجاد مي كند). ضريب ارتجاعي خاص،‌ ويژگيهاي خزش خاص يا بزرگي انقباص محدود تحت شرايط آزمايشگاهي. سه ويژگي مهم اخير مربوط به بتن پيش تنيده هستند. ليست فوق را مي توان براي ضريب خاصي چون يخ زدن و ذوب شدن و همچنين براي مقاومت در برابر حمله عوامل خارجي تعميم داد.

تمام فاكتورهاي فوق قابل دسترس هستند چرا كه درسالهاي مياني قرن بيستم كارهاي علمي زيادي صورت گرفت كه بيشتر آنها در ايالات متحده انجام شدند و اين آزمايش ها زمينه درك بهتري از ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي سيمان پر تلند وبتني كه از اين سيمان در آن استفاده شده است را دارند. در نتيجه، ما قادر بوديم ويژگي هايي براي سيمان پر تلند وضع كنيم. بعداً درباره الزامات لازم براي شن و ماسه صحبت خواهم كرد.

ويژگي هاي دقيق سيمان

اينجا به يك مشكل پايه اي برخورد مي كنيم مي دانيم كه سيمان پر تلند مورد نياز ما بايد 

C3S ،C2S وC3A و مرغوبيت داشته باشد، اما ما مي توانيم چنين سيماني بخريم ! يا بهتر بگويم وقتي سيمان مي خريم مي دانيم چه چيزي خريده ايم؟ پاسخ منفي است، و اين اولين تضاد بين انتظارات از سيمان با تكنيك بالا و واقعيت است.

شايد بعضي از خوانندگان از ادعاي بالا تعجب كرده و با خود بگويند كه سيمان پر تلند دسته بندي ASTM از 1 تا 4 دارد و همچنيم يك دسته بندي اروپايي دوازده نوع سيمان پرتلند دارد.

البته اين درست است اما دسته بندي هاي استاندارد بيش از اين گسترده هستند به عنوان مثال الذامات تركيبات ASTMC-SO-O4 عبارتند از: Sio2 ،Al2o3 ،Fe2o3 وMgo ، كه اين تركيب هم در سيمان درجه 1 و هم در سيمان درجه III رعايت مي شود. و همچنين دو سيمان

1- انجمن آزمايش و مصالح امريكا - مترجمه 

درجه III مي تواند تفاوت هاي فاحشي با هم داشته باشد. علاوه بر اين يك سيمان درجه 1 خاص شايد C3S بيشتر از يك سيمان درجه III  داشته باشد. نبايد تعجب كرد وقتي كه دو بتن از يك سيمان درجه III ساخته شده باشند و در آخر با هم تفاوت زيادي پيدا كنند.( سيمان درجه III اغلب در صنعت بتن پيش ساخته استفاده مي شود).

ادعاي من مي تواند با اشاره به اينكه مي توانيم ويژگي هاي سيماني كه خريداري مي كنيم. را سفارش سيمان با ويژگي هاي جواب داده شود. اول از همه اينكه معلوم كردن نوع سيمان به منزله سرهاي وزني و بزرگراههاي عظيم محقق شود. در واقع سيمان مثل سيمان ASTM e183-o2 ، به گفته مؤسسه استاندارد و نمونه برداري سيمان آبي، هرگز به خوبي فروش نرفته است

دوم اينكه وقتي از توليد كننده سيمان درباره ليست تأييد شده اي از خصوصيات  سيمان مورد معامله، سئوال مي كنيم، اين گواهي به هيچ عنوان با سيماني كه به سايت يا پروژه ها آورده مي شود، مطابقت ندارد. علاوه بر اين اصلاً معلوم نيست كه سيمان در چه روزي توليد شده و به كدام سيلو متعلق است. در كل چيزي جز يك نظر كلي در باره ويژگي هاي سيمان مورد نظر نخواهيم داشت.

تمام موارد ذكر شده در فوق انتقاد از روش هاي موجود توليد وتأمين سيمان پر تلند نيست، بلكه بازتاب حقيقي است كه مي گويد سيمان يك مصالح ارزان قيمت است و هرگونه دقت در توليد بهتر آن به گراني محصول منجر خواهد شد. علاوه براين، سيمان توليد شده در يك كارخانه شديداً تحت تأييد مواد خام اوليه و حتي سوختي است كه در كوره استفاده شده است. سوخت همانقدر مهم است كه سولفات دركلينكر سيمان، چون قابليت حل سولفاتها، سازگاري سيمان با روان كننده ها را تحت تأثير قرار مي دهد.

مشكلات مربوط به سيمان

تاكنون من در مورد محدوديت ويژگي هاي دقيق سيمان پر تلندي كه به شخص تحميل مي شود تا مخلوط بتن خود را تهيه كند،‌ صحبت كرده ام. امروزه، سيمان پر تلند كمتر به عنوانيك ملات استفاده مي شود بلكه اين سيمان از اجزاي لازمه ملات است. دلايل زيادي دارم، از جمله: اول اينكه،‌ با استفاده از ملات هاي افزودني كه از مصالح سيماني هستند،‌ ويژگي هاي مصالح سيماني تركيب شده بسيار با هم متفاوت خواهند بود. ما قادريم تا نرخ پيشرفت گرماي هيدراسيون و افزايش دماي بتن را پايين بياوريم و در نتيجه را در برابر بعضي حملات شميايي كاهش دهيم.

دوم اينكه،‌ بسياري از مصالح سيماني افزودني يا طبيعي هستند يا در پروسه توليد ديگر مصالح بدست مي آيند ( مانند روبارة‌ آهن گدازي، كه در توليد آهن حاصل مي شود) و يا از محصولات هرز هستند ( مانند زمه خاكستر كه در سوختن زغال سنگ در نيرو گاه بدست مي آيد). بنابراين اين مصالح در طبيعت وجود دارند و لازم نيست كه حتماً توليد شوند، و مقادير زيادي از انرژي را اتلاف كنند. اين صرفه جويي در انرژي است كه درنهايت منجر به سود اقتصادي مي شود. از طرفي  مصرف نرمه خاكستر مشكلات زيست محيطي بوجود مي آورد.

سوم اينكه، شايد اينطور تلقي شود كه اين مصالح دور ريختني بايد ارزانتر از سيمان توليد شده باشند، اما اغلب اينطور نيست.

 

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.