مقاله کامل درمورد بتن

مقاله  کامل در مورد بتن

 

مقدمه

بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن و فولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.
با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزولانها ،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشار هیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.
بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به دست می آیدو دارای ویژگیهای خاص است.
اولین سؤالی که پیش می آید این است که چه رابطه ای بین تشکیل دهنده بتن باید وجود داشته باشد تا یک بتن خوب به دست آید و اصولا بتن خوب دارای چه شرایط و ویژگیهایی است. رابطه بین اجزاء تشکیل دهنده بتن،در خواص فیزیکی و شیمیایی و همچنین نسبت اختلاط آنها با هم است.چه اگر مصالح یا آب و سیمانی با خواصی مناسب بتن با هم مخلوط گردند و در شرایط و محیطی مناسب به عمل آیند،یقینا بتن خوبی حاصل می شودو اصولا بتن خوب، بتنی است که دارای مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخشی باشد. رسیدن به یک مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخش بدین معناست که سایر خواص بتن مانند مقاومت کششی، وزن مخصوص، مقاومت دربرابر سایش، نفوذ ناپذیری، دوام، مقاومت دربرابر سولفاتها و ... نیز همسو با مقاومت فشاری، بهبود یافته و متناسب می شوند.
اگر چه شناخت مصالح مورد مصرف در ساخت بتن و همچنین خواص مختلف بتن کار آسانی نیست اما سعی می شود به خواص عمومی مصالح و همچنین بتن پرداخته شود.
بتن اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، پل ها، تونل ها، سدها، اسکله ها، راه ها و سایر سازه های خاص دیگر، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.
اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است. اکنون کاملاً مشخص شده است که توجه به مقاومت تنها به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربریهای متفاوت نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها واستانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.
در مواد تشکیل دهنده بتن نیز تحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارم بتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک افزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمان های مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشتر شده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه از نظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد. در سازه های بتنی مسلح نیز جهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز مواد پلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجه به نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژه داشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد. کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دوده سیلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن های خیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحمل ضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوشش های فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه مواد جدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشاره خواهد شد.

افزودنی های خاص در شرایط ویژه :

برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

بتن های با عملکرد و دوام زیاد
از آنجا که رسیدن به مقاومت بالا در بتن از اهداف دست اندرکاران کارهای بتنی در دو دهه اخیر بوده است، ابتدا این نوع بتن با مقاومت بیش از MPA50 ساخته شد.با پایین آوردن نسبت آب به سیمان تا حد 3/0 رسیدن به چنین مقاومتهایی بسیار آسان است. برای ساخت بتن هایی با مقاومت بیشتر و در حد Mpa 110-80 و برای تقویت ناحیه فصل مشترک سنگدانه درشت و خمیر سیمان مواد سیلیسی فعال و غیر بلوری به نام دوده سیلیس به کار گرفته شد. همزمان سنگدانه هایی با مقاومت بیشتر و با دانه بندی مناسب تر و با کنترل حداکثر اندازه سنگدانه در این مخلوط ها به کار رفت.
از آنجا که در کاربرد این بتن گاه مقادیر بالایی سیمان و بیش از 400 کیلوگرم (حتی تا 500 کیلوگرم) مصرف می شد، علاوه بر گرانی این بتن، ترک هایی نیز حین ساخت به دلیل جمع شدگی پلاستیکی و ناشی از خشک شدن بیشتر این بتن ها و نیز ترک های حرارتی بوجود آمد. همچنین با افزایش این مقاومت تردی و شکنندگی بتن نیز افزایش یافت. چنین بتنی نمی توانست در شرایط محیطی سخت و محیطهای خورنده به علت وجود ترک های زیاد دوام قابل قبولی داشته باشد.
به منظور افزایش دوام حین افزایش مقاومت ضمن کاربرد دوده سیلیس و کم کردن آب و مصرف فوق روان کننده، مقدار سیمان کاهش یافته و در عوض مواد پوزولانی همچون دوده سیلیس، خاکستر بادی، سرباره کوره های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج و بالاخره پوزولان های طبیعی به صورت مواد ریزدانه جایگزین آن گردید. امروز شاهد ساخت بتن هایی با دوام که نفوذپذیری کمی دارند و در مقابل حملات شیمیایی کلرورها و سولفات ها و گاز کربنیک و بعضاً واکنش قلیایی پایدارتر می باشند، هستیم.
برای مصرف این بتن در سازه های بلند و رفع نقیصه شکنندگی در پاره ای موارد از الیاف های کوتاه استفاده شده تا بدین وسیله نرمی این بتن ها افزایش یابد. از مزایای عمده این بتن ها کاهش وزن ساختمان ها به علت کم کردن ابعاد ستون ها، صرفه جویی در میزان بتن و فولاد، کوتاه شدن دوران ساخت، تغییر شکل های وابسته به زمان کمتر و پایایی و داوم بشتر آ نها می باشد.
به منظور کاستن وزن سازه های بتنی که با بتن با مقاومت زیاد ساخته می شوند چند سالی است که با مصرف بخشی از سنگدانه های سبک در آن، بتن های سبک تری تولید نموده اند. امروزه بتن هایی با وزن مخصوص 2 تن بر متر مکعب و مقاومت های mpa 80-60 در بعضی پروژه ها به کار رفته است. به علت دوام قابل قبولی که این بتن ها در آزمایشات متعدد از خود نشان داده اند مصرف آنها در چند سازه بتنی دریایی در محیط های خورنده در کشورهای نروژ، کانادا، ژاپن، آمریکا و استرالیا گزارش شده است.
در کشور ما نیز اخیراً با تولید دوده سیلیس در کارخانه های داخلی کاربرد این ماده در بتن آغاز گشته است. در چند پروژه در جنوب کشور که به علت داشتن آب و هوای گرم و محیطی خورنده برای بتن و نیز فولاد از سخت ترین شرایط محیطی برای بتن است، بتن با سیمان دارای حدود 7 تا 10 در صد میکرو سیلیس به عنوان جابگزین سیمان استفاده شده است. بایستی توجه داشت که به علت عدم آب انداختگی این بتن و واکنش های سریع و گرمای محیط خطر ایجاد ترک های پلاستیک در ساعات اولیه و سپس ترک های ناشی از خشک شدن و حرارتی در این بتن ها زیاد بوده و در صورت عدم کنترل و دقت و عمل آوری سریع و مناسب علیرغم مقاومت زیاد وجود ترک در این بتن ها سبب افزایش نفوذ پذیری آنها گشته و در نتیحه املاح و مواد خورنده به داخل بتن و خوردگی آرماتور خرابی بتن تشدید می گردد. در پاره ای از تونل های انتقال آب و نیز تونل سدها نیز از این ماده در طرح اختلاط بتن برای بتن پاشی پوشش استفاده شده است. پیوستگی خوب این بتن و کم شدن مصالح بازگشتی و مقاومت و دوام خوب از خصوصیات آن درپوشش تونل ها است. این ماده در لایه نهایی سرریز بعضی سدهای کشور نیز در حال استفاده و یا در آینده استفاده نخواهد شد. مصرف میکرو سیلیس در بتن سبب افزایش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن می گردد.

بتن های با نرمی بالا
امزوزه کار برد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.
بتن با الیاف مختلف در سال های اخیر در سازه های عمده ای چون رو سازی راهها و فرودگاه ها، پی های عظیم با تغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوشش تونل ها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها در پوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده است.
در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف استفاده می شود . در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر می شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 در صد می باشد که حدود 10 برابر میزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترک و تقریبا غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود 110-85 مگا پاسکال و مقاومت خمشی حدود N/m 45-35 می باشد. از این قطعات می توان نه تنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها به عنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود.



آرماتورهای غیر فولادی در بتن
در سال های اخیر استفاده محدودی از آرماتورهای غیر فلزی آغاز گشته است هر چند تحقیقات بر روی کاربرد وسیعتر آنها و عملکرد دراز مدت این نوع آرماتورها ادامه دارد این آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند.

خاصیت عمده این آرماتورها که سبب کار برد آنها شده است مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می تواند در محیط های بسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت به خستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایت مغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده می شود. البته این مواد معایبی چون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند.
اخیراً از الیاف مختلف شبکه هایی بافته شده و به صورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردن عرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی ازآن استفاده می کنند. تحقیقات روی کاربرد صفحات الیافی به جای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دال ها به ویژه در پل ها ادامه دارد. این صفحات با رزین های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصال داده می شود. کاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.

مقابله با خوردگی 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 اخیر 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 پلاستیکیfrp 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 ونسبتا 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 بتن 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 روزافرون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص برای 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.

تواتر نمونه برداری برای آزمایش مقاومت فشاری بتن

دراکثرقراردادهای طرحهای عمرانی کشور ، ضوابط و مقررات ، آئین نامه های رایج بخصوص آئین نامه بتن ایران جزء مشخصات فنی پیمان بوده و رعایت آنها ضروری است .

پذیرش بتن در کارگاه براساس نتایج آزمایش فشاری نمونه های برادشته شده از بتن مصرفی صورت می پذیرد .
دراکثر طرحها عمرانی کشور و آزمایشگاه ها روش B.S.1881 با قالب مکعبی نمونه گیری انجام و نسبت به حجم بتن مطابق بند 6-5-1-2 آئین نامه بتن ایران می‌باشد:
الف ) برای دالها و دیوارها ، یک نمونه برداری از 30 مترمکعب بتن یا 150 مترمربع سطح
ب ) برای تیرها و کلافها درصورتی که جدا از قطعات دیگر بتن ریزی میشوند ، یک نمونه برداری از هریکصد مترطول
ج ) برای ستونها ، یک نمونه برداری از هر50 مترطول
براین اساس و روش فوق حداقل شش نمونه مکعبی از حجم بتن به ترتیب:
یک نمونه (یک آزمونه ) ـــــــــــــــــــــــــ 7 یا 11 روزه
سه نمونه (سه آزمونه )‌ ـــــــــــــــــــــــ 28 یا 42 روزه
یک نمونه (یک آزمونه )‌ ـــــــــــــــــــــــ 90 یا 125 روزه
یک نمونه (یک آزمونه ) ــــــــــــــــــــــــ کنترل یا آگاهی
به عبارت دیگر حداقل شش نمونه (آزمونه )‌از هربتونیر در مدت تخلیه اش بصورت تصادفی ، با رعایت بند 6-5-1-2 حجم بتن برداشته شود.
با نمونه های فوق طبق ردیف ب بند 6-5-2-1 و بند 6-5-2-2 می توان از نمونه ها ( آزمونه ها ) نسبت به ارزیابی پذیرش بتن اعلام نظر شود ولی مغایر با ردیف الف بند 6-5-2-1 و بند 6-5-1-1 و بند 6-5-1-5 است .



نمونه برداری از بتن



روش آئین نامه بتن ایران :‌
در بند 6-5-1-1 - مقصود از هر نمونه برداری از بتن ، تهیه دوآزمونه از آن است که آزمایش فشاری آنها در سن 28 روزه یا هر سن مقرر شده دیگر انجام می پذیرد و متوسط مقاومتهای فشاری بدست آمده بعنوان نتیجه نهایی آزمایش منظور میشود .

در هرنمونه برداری از بتن ، تهیه آزمونه های زیر انجام می گیرد:

آزمونه اول ـــــــــــــــــ 7 یا 11 روزه
آزمونه دوم ــــــــــــــــ 28 یا 42روزه
آزمونه سوم ـــــــــــــــ 28 یا 42 روزه
آزمونه چهارم ـــــــــــ 90 یا 125 روزه یا آگاهی

لازم به توضیح است که برابر بند 6-5-1-2 و رعایت عملی ردیف الف بند 6-5-2-1 وبا درنظر گرفتن دو آزمونه دوم و سوم بجای کلمه مقاومت نمونه در احجام مختلف می توان طبق بند 6-5-2 نسبت به مقاومت فشاری اظهار نظر کرد .
مقدارنمونه برداری مورد نیاز برای دالها و دیوارها:
تعداد نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ حجم بتن ( مترمکعب بتن )
سه نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ 1 الی 90
شش نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ91 الی 180
نه نمونه برداری ــــــــــــــــــــــــــــ 181 الی 270
و ....................
حداقل چهار نمونه (آزمونه )‌از هربتونیر در مدت تخلیه اش بصورت تصادفی برداشته شود و اگر حجم بتن کم باشد ، نمونه ها ی متوالی میبایستی همزمان با تخلیه 4/1 و 4/2 و 4/3 فواصل مخلوط بتن داخل مخلوط کن برداشته شود و اگر بیشتر شود ، مابین فواصل مقادیر تخلیه شده به همان نسبت بطور مساوی فاصله می گذاریم.
نمونه های متوالی به نمونه هایی گفته میشود که فاصله زمانی هر نمونه برداری با نمونه برداری بعد از آن بیشتر از سه شبانه روز نباشد.
لازم به توضیح است که نمونه برداری ، واحد آئین نامه بتن ایران به ترتیب نمونه استوانه ایی ، مگا پاسگال مبیاشد که برای تبدیل نمونه مکعبی 15*15 به نمونه استوانه ای به شرح زیر اقدام میشود.
25=(25/1*2/10): 306
20=(20/1*2/10) : 260

ارزیابی و پذیرش بتن درکارگاه

وجود استاندارد ها و آیین نامه های ملی در هرکشور نشانه رشد و توسعه آن کشور است و هدف از ارائه آئین نامه ، حداقل ضوابط و مقرراتی است که با رعایت آن میزان مناسبی از ایمنی ، قابلیت بهره برداری ، پایایی سازه ها تامین میشود.
درطرحهای عمرانی و کارگاه های کشور رعایت استانداردها و آئین نامه ها الزامی است ، اما باتوجه به شرایط اقلیمی ، تنوع مصالح ، نیروی انسانی و ..... وگستردگی کشور ، طرحهای عمرانی و کارگاه ها نیازمند آئین نامه و دستورالعمل خاص بوده و منابع آنها بایستی در دسترس شاغلین دربخش مورد نظر قرارگیرد .
در آئین نامه بتن ایران بند ( 6-5 ) ارزیابی و پذیرش بتن قید گردیده است ، اما باتوجه به اینکه درتهیه آئین نامه بتن ایران از‌ آئین نامه های متفاوت کشورها استفاده شده است ، با شرایط کارگاه های ایران ، ضوابط آزمایشگاه ها در نحوه نمونه گیری ،‌ بررسی بتنهای با مقاومت کم منطبق نیست.
چنانچه میدانیم در کارگاه های عمرانی ، بنا به خطای انسانی ، ماشین آلات ، مصالح متفاوت مصرفی ، شرایط اقلیمی و ... احتمال استفاده از بتنهای با مقاومت کم وجود دارد که در محدوده غیر قابل قبول (بند 6-5-2-2) قرارمیگیرد .
با توجه به هزینه مالی طرح و مدت زمان اجراء آن ، استفاده از بند ( 6-6 ) و بررسی بتن ها اقدامی علمی خوبی است اما عملی نیست . بدین منظور ما باید منطقه تخفیف ، منطقه مشمول جریمه ، منطقه تخریب و بازسازی مجدد را دقیقا" بسته به سازه مورد نظر مشخص کنیم.
الف – منطقه تخفیف
با بررسی فرمولهای ارائه شده در بند 6-5-2-1 و 6-5-2-2 آئین نامه بتن و بند 6-5-2-3 مشخص میشود که به تشخیص طراح بدون بررسی بیشتر به مقدار 5 الی 6 درصد مقاومت فشاری بتن از نظر سازه قابل قبول تلقی میشود .
ب- منطقه مشمول جریمه
درمحاسبات هرسازه حداقل مقاومت فشاری بتن مورد نظر برای طراح بایستی مشخص بوده و در محاسبات منظور شود . با توجه به رده بندی بتن ، طراح میتواند برای جبران مشکلات اجرایی ، ضریب اطمینان یک رده بیشتر از رده محاسباتی درنقشه اجرایی قید نماید و استفاده از رده بیشتر توجیه اقتصادی ندارد . در جدول زیر ( 1- 1 ) محدوده ارزیابی نتایج آزمایش مقاومت فشاری بتن به عیار 350 کیلوگرم برمترمکعب بتن در شرایط آزمایشگاهی و ضریب جریمه تنظیم شده است.
مقاومت فشاری بتن 28 یا 42 روزه (کیلوگرم برسانتی مترمربع ) ـــــــــــــ ضریب جریمه
306 ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 0
296 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 56/4
287 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 23/7
278 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 90/9
269 ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 57/12
260 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 25/15
251 ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 59/17
242 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 56/20
233 ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 26/23
224 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 93/25
215 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 60/28
ضریب جریمه یا بهای عملیات خارج از مشخصات ، شامل کلیه اقلامی است که منجر به تهیه بتن میگردد . اعم از بتن ( شن ، ماسه ، سیمان و .... ) و هزینه های مربوط به بهاء میلگرد ، قالب بندی و غیره .
لازم به توضیح است که نمونه برداری ، واحد آئین نامه بتن ایران به ترتیب نمونه استوانه ایی ، مگا پاسگال مبیاشد که برای تبدیل نمونه مکعبی 15*15 به نمونه استوانه ای به شرح زیر اقدام میشود .
25=(25/1*2/10): 306
20=(20/1*2/10) : 260
ج- منطقه تخریب
درمحاسبات سازه بصورت دستی یا کامپیوتری ، حداقل رده بتن توسط طراح اعمال ، ولی محاسبات نتیجه قابل قبول ارائه نمیگردد . این رده بتن مرز تخریب بوده و مقاومت فشاری کمتر از آن برای سازه قابل قبول نیست .

نفوذپذیری و دوام

بتن در 80 سال گذشته در بسیاری از رشته های ساختمانی کاربرد داشته و با عمر مفید طولانی خود، مصالح با دوامی را به اثبات رسانده است. به هر حال بتن در پروژه های صنعتی بکار برده شده و در معرض شرایط بسیار سخت محیطی قرار گرفته و صدمات ساختاری و کاربردی را در طول عمر خود نشان داده است، که این صدمات از 3 منبع اصلی سرچشمه گرفته اند شامل :

1- پروژه های صنعتی که عموماً توسط طراحان بومی، پیمانکاران بین المللی و کسانی که متخصص در این رشته می باشند، انجام می شود.

2- طراحان این پروژه ها از شرایط سختی که بتن در معرض آن قرار می گیرد اطلاع کافی ندارند.

3- در اکثر مواقع، افراد بهره بردار، نگهدارنده و محافظ این سازه های بتنی بیشتر از متخصصین دارای تجارب کاری در رشته های مکانیک، برق و یا شیمی بوده اند و بنابراین صدمات وارده بر اجزاء بتنی را تشخیص نداده اند. نهایتاً این صدمات عمیق تر و پیشرفته تر می شدند.

پالایشگاههای کشورهای منطقه خلیج فارس بیان کننده یک منبع اساسی درآمد مالی برای این کشورها بوده اند، و این تأسیسات بزرگ از سالهای 1950 توسط شرکتهای پیمانکار بین المللی از آمریکا و اروپا ساخته شده اند. بسیاری از این سازه های بتنی ساخته شده، هنوز در دست بهره برداری هستند و بسیـاری نیـز تعمیر و ترمیم یافته اند تا عمر مفید طولانی تری را به آنها بیفزایند. اغلب بخاطر سرمایه گذاری های کلان در این نوع تأسیسات، عمر مفید طراحی شده آنها عموماً بسیار طولانی تر بوده و تعدادی از آنها نیز از رده خارج شده اند.

آقای اکانر( Oconner ) در مطالعات اخیر خود اطلاعات جدیدی را درباره پالایشگاه ها ارائه داده، که قبل از این اطلاعات کافی درباره صدمات وارده توسط آب شور دریا بر سازه های بتنی پالایشگاه ها در این منطقه وجود نداشت.

مطالعات دیگری نیز اخیراً توسط ایمن ابراهیم ( Iman A Ibrahim ) و همکاران او درباره عملکرد بتن بکار گرفته شده در پالایشگاه در این منطقه انجام یافته و تغییرات خاص بتنی را که در معرض شرایط محیط قرار گرفته، ارائه داده اند.

بتن که در شرایط سخت آب و هوایی خلیج فارس و نیز در پالایشگاهها و در معرض شرایط آب و هوایی میکرونی محیط دیگر مناطق دنیا قرار گرفته است، می تواند بخاطر شرایط ذیل تخریب شود :

1) درجه حرارت بسیار بالا در کوره های بلند در پالایشگاه ها و ترک خوردگی در اثر آن.

2) حمله سولفات در نتیجه گازهای سولفوریک همچون SO2 و H2S که در زمان کار تولیدی پالایشگاه،  بعنوان مواد جانبی تولید صنعت نفت ایجاد می شوند و همچنین رطوبت زیاد محیط خلیج فارس.

3) اسید سولفوریک وباران اسیدی و حملات آنها بر سطح بتن و واکنش شیمیایی SO2 که با رطوبت موجود تولید سولفات کلسیم نموده که به سادگی بخاطر محلول بودن آن توسط آب شسته می شود، بنـابراین، تـولید سفیدک زدگی ( Leaching ) انجام می شود و در نتیجه مقاومت بتن کاهش می یابد، بخصوص تحت فعالیت مداوم SO2 و سولفات کلسیم تولید شده، در صورت شستشو جهت تمیز کاری با آب دریا، کریستـال گچ بوجود می آیـد که بـا سیـمان واکـنش نـشان داده و تاماسایت (Thaumasite) تولید می شود که باعث تولید خمیر بسیار نرمی می شود. نرخ و پیشرفت خرابی توسط حمله سولفاتها بستگی به غلظت سولفات، نوع نمک سولفات، نفوذپذیری، و تخلخل بتن دارد. خرابی، در زمانی اتفاق می افتد که بتن از یک طرف تحت شرایط فشار آب و از طرف دیگر هوا باشد.

4) تر و خشک شدن در اثر نشت آب و یا شستشوی سازه بتنی با آب شور دریا، هیـدروکربورهای ریختـه شده روی سطح بتن، بـاعث نفوذ آب در خلل و فرج خمیر سیمان و سنگدانه ها و در نتیجه افزایش نفوذپذیری می شود.

5) نفوذ یون کلر و حملات سولفاتها باعث خوردگی آرماتورها و در نتیجه ترک خوردگی می شوند.

6)  حرکات ماشین آلات، باعث تولید ترکها در بتن می شود.

7) نشت بخار و گازها از لوله های موجود در پالایشگاهها باعث خرابی سطوح بتنی و در نتیجه اجزاء تشکیل دهنده بتـن می شود. علاوه بـر شرایـط مضر بر بتن، شرایط نگهداری و حفاظت سازه های بتنی نیز مهم می باشند.

اهمیت مطالعات اخیر بر این است که در چندین سال گذشته بیشتر مطالعات در لابراتور  انجام یافته ولی عملیات تحقیقاتی اخیر در محل کارگاه و در شرایط واقعی و عملکرد 40 ساله بتن در شرایط سخت پالایشگاه می باشد.

ساختار بتن :

در حال حاضر بتن دیگر همان مصالح ساختمانی قدیمی نیست. بسیاری از مواد معدنی و آلی جهت اصلاح خواص آن برای ساخت بتن دوره جدید به سیمان پرتلند اضافه می شوند. برخلاف بتن ساخته شده فقط با سیمان پرتلند، خواص بتن دوره جدید به خاطر پیچیدگی خاص خود کاملاَ روشن و مدون نیست، ولی آنالیز بسیاری از مواد مصرفی فعال روی دوام بتن شفاف تر از قبل می باشند.

Cement + Agregates + Water + Admixture or Adetives = Concrete

سیستم سخت شدن سیمان با آب :

تـرکیـب سیـمان بـا آب منـجـر بـه تـشکیـل یـک کـنـگلـو مـرای سخت شده بـا سـاختـار پـیـچیـده و ترکیبات شیمیایی جدیدی می شود که خمیر سیمان سخت شده یا Paste نامیده می شود.

ساختار تخلخل موئینه :

سطح داخلی ذرات سیمان سخت شده در بتن تا حدود زیادی تعیین کننده میزان یا شدت تداخل متقابل بتن با آب و هوای میکرونی محیط اطرافش می باشد.

فـرآیند مخرب :

فعالیت مخربی در سطوح بین حدفاصل آب و هوای میکرونی محیط و بتن شروع می شود و به طرف عمق و توده بتن (جسم بتن) از طریق خلل و فرجهای موئینه منتشر شده و پیشروی می کند. مساحت سطح داخلی خمیر سیمان سخت شده چندین برابر مساحت سطح خارجی ساختار بتن است.

این مطلب بیانگر میل بیشتر به آسیب دیدگی (شدت بیشتر آسیب دیدگی) حتی در زمانی است که لایه مواد عملاً درگیر در تداخل شیمیایی بسیار نازک باشد که در مقایسه با نسبت سرعت نفوذ مواد آسیب رسان (مضر) به واکنش آنها سنجیده می شود.

درجه تخریب ناشی از شکل های مختلف آسیب دیدگی اساساً با صور (Features) آسیب دیده ساختار بتن و بخصوص بوسیله ساختمان ظریف سیمان سخت شده تعیین یا تعریف می شود.

از آنجائیکه آسیب دیدگی در سطح تماس خمیر سیمان وفلز، بوجود می آید بنابراین نفوذپذیری بتن تعیین کننده میزان خرابی آن می باشد.

نفوذپذیری بتن تابعی از ساختار آن است و بنابراین داشتن درک مناسب از تمامیت ساختار بتن و پارامترهایی که آن را تعریف می کند، رابطه آن با تکنولوژی و بالاخره رابطه بین نفوذپذیری، دوام، ساختار بتن و ایستایی بتن در مقابل عوامل آسیب رسان (مضر) با اهمیت می باشند.

رابطه بین نفوذپذیری و دوام بتن

ساختار متخلخل بتن قابلیت ایستادگی آن را در مقابل عبور سیالات یا گازها، تحت گرادیانهای مختلف تعیین می کند، یک سیال می تواند تا عمق کامل بتن تحت یک گرادیان بوجود آمده بطور مثال دیواره بتنی سازه آبی از جمله سد، مخزن آب و فاضلاب و غیره حرکت کند.

مواد مضر (ترکیبات) در محیط گازی یا مایع می توانند به درون بتن بواسطه وجود فشار و غلظت، نفوذ کنند، انتقال از طـریق نفـوذ (انتـشار) بـا پدیده تماس (Connection ) می تواند تشدید شود. گازها و مایعات می توانند همچنین دراثر بوجود آمدن یک گرادیان حرارتی که بین دو سطح مخالف یک عضو بتنی در یک سازه با گرادیان رطوبتی پدیدار شده در جای جای بتن (که دارای یک جسم متخلخل و لوله های موئینه است)، حرکت کنند. گرادیانهای رطوبتی و حرارتی، انتقال آب (بصورت بخار یا مایع) را به درون بتن تعیین می کنند و در نتیجه تنظیم کننده میزان رطوبت در اعضاء سازة بتنی هستند. مایعات ضمن حرکت، مواد محلول در خود را نیز به همراه خود به میان بتن منتقل می سازند.

نفوذپذیری چیست؟

سرعت انتقال مواد از میان بتن بستگی به ساختار آن دارد. برای مشخص کردن نفوذپذیری یک ساختار، باید ضریب نفوذپذیری آن تأیین گردد که عبارت است از میزان جریان مایع یا گاز عبوری (معمولاَ بر حسب لیتر) در واحد زمان از میان واحد سطح مقطع، تحت یک گرادیان هیدرولیکی واحد (نسبت هد، یک متر آب، به مسیر عبور، واحد ضخامت بتن بر حسب متر) که معمولاً بطور کمی نفوذپذیری بتن با ضریب نشت مایع (سیال) مشخص می شود که با عوامل نفوذ گاز یا آب با یک شاخص قراردادی تعیین شده و محاسبه می گردد.

ضریب نفوذپذیری با واحد ذیل بیان می شود :

     سانتیمتر مکعب × سانتیمتر             (یا)               سانتیمتر مکعب × سانتیمتر

سانتیمتر مربع × ثانیه ×‌ سانتیمتر                  سانتیمتر مربع × ثانیه × 1 اتمسفر

نفوذپذیری بتن (Concrete Permeability) :

نفوذپذیری بتن یکی از خواص مهم بتن در رابطه با دوام آن است، که این خاصیت، تسهیلاتی را فراهم می کند که آب یا سیالات دیگر بتوانند از میان بتن جریان پیدا کرده و مواد مضر و آسیب رسان را با خود به درون بتن حمل نمایند، به طور مثال :

حمله سولفاتها :

عبارت است از حرکت یونهای سولفات SO3+  به داخل بتن و ترکیب آنها با آلومیناتها و در نتیجه تورم و ترکیدگی بتن در جایی که واکنش های شیمیایی مضر اتفاق می افتد.

کوکاکا ( Webster) , ( Kukacka ) بیان می کنند که گازهای خشک برای اجزاء ساختمان مضر نمی باشند، ولی همراه با رطوبت به داخل خمیر سیمان نفوذ کرده باعث خرابی بتن می شوند. هرچند SO2 (Sulfur Dioxide) خشک برای بتن مضر نمی باشد، ولی به هر حال یک واحد حجم آب، 45 واحد حجم گاز را حل می کند که محلول اسید سولفوریک حاصل باعث خرابی بتن می شود.

در تـأسیسات صنعتـی، در جائیـکه سولفـور دی اکسیـد از دوده آزاد شده و با رطوبت اتمسفر ترکیب می شود، باعث تولید اسید سولفیدریک (H2SO3) شده که به تدریج با وجود اکسیژن، اسید سولفوریک تولید می شود، و باعث ایجاد باران های اسیدی می شود که برای بتن و فولاد مضر می باشد. این واکنشها، عامل اصلی کاهش وزن مخصوص، مقاومت و دوام بتن می شوند.

Caco3 + H2SO4 + H2O                            Caso4 + 2H2O + CO2    

که با اجزاء آلومیناتی سیمان ترکیب شده تولید اترینگایت ( Itrringite ) می نماید که به آلومینات – سولفو، کلسیم معروف است. اتـرینگایت در محلول کلـرور حل شده و در زمان شستشوی سطح بتن از روی آن پاک می شود و به دلیل تخلخل زیاد خلل و فـرجهای موئینـه موجود در بتن سخت شده بخاطر نسبت آب به سیمان بالا W/C در زمان ساخت بتن و اثر حمله سولفاتها باعث خرابی بتن می گردد. همچنین می تواند در اثر سفیدک زدن (Leaching) مداوم، سولفات کلسیم و گچ بوجود آید.

تهاجم سولفاتها می تواند؛

1) مکانیزم فیزیکی داشته که در اثر از دست دادن رطوبت در منافذ موئینه، نمکها غلیظ و کریستاله گردند، که همانند مکانیزم عمل انجماد و ذوب شدن مکانیزم فیزیکی آن سبب ترک خوردگی می شود.

2) واکنش شیمیایی سولفات ها با هیدرواکسید کلسیم آزاد 2(OH)Ca، محصول هیدراسیون ترکیب شده ساختار منافذ بتن را تخریب می نماید.

3) واکنش یـون سولفـات با فـاز C3A سیمان تولیـد اترینگایت حجیم می نماید و سبب ترک خوردگی می شود.

مقاومت در مقابل یخ زدگی :

نفوذ آب به داخل خلل و فرج موئینه، باعث ایجاد تنش در اثر تشکیل کریستالهای یخ زدگی می شود.

حمله قلیایی ها با مصالح سنگی :

حرکت یونهای قلیایی و واکنش با مصالح سنگی در حضور آب منجر به ایجاد ژل متورم می شود.

ایستادگی در مقابل آتش سوزی :

بیرون زدن بخار آب ژلی (فرار بخار آب) از لایه های گرم شده بالای 105OC  باعث قلوه کن شدن بتن و تخریب پوشش روی آرماتورها می شود.

خوردگی آرماتورهای فولادی :

نفوذ یون های کلر به سطح فولاد و باعث ایجاد خوردگی و ترک خوردگی بتن می شود. یون کلر با آلومینات ترکیب شده تولید کلرور آلومینوم می نماید که مقدار آنرا برای ترکیب شدن با گچ یا سولفات ها کاهش می دهد، در واقع کمک به کاهش ترکیبات سولفاته می شود.

واکنش شیمیایی :

ترکیب مواد شیمیایی با هیدرواکسید کلسیم 2(OH)Ca و سیلیکات کلسیم CSH در مجاورت رطوبت تولید ژل متورم می نماید که سبب ترک خوردگی پوشش بتنی می گردد.

ساختمان خلل و فرج :

از آنجائیکه جریان سیالات از طریق سیستم خلل و فرج موئینه صورت می گیرد، بررسی آزمایش ساختار خلل و فرج داخل بتن ضروری است. خلل و فرجهای درون بتن معمولی (Normal Weight Concrete) بخشی از خمیر سیمان را تشکیل می دهند و به لحاظ اندازه حجمی دارای ابعاد بزرگی هستند.

Pore Classification

Powers

Air Voids
Capillary
Gel

10.000 Pore Diameter (nm)
50
25


Iupac

Air Voids
Macro
Mesu
Micro




Pore Size Classification for Cement Paste

دسته بندی خلل و فرج خمیر سیمان

در دسته بندی کلاسیک، پیش بینی شده است توسط Power, Brown yard، خلل و فرج ها به دو دسته زیر تقسیم می شوند :

خلل و فرج های ژلی :

(Gel Pores) که به همراه تشکیل محصولات هیدراسیون (ژل سیمان) تشکیل می شوند که خلل و فرج ساختاری محسوب می شوند، در حالیکه خلل و فرج لوله های موئینه Capillary Pores به عنوان فضاهائی است که با پر شدن آب بوجود آمده و باقی می مانند.

خلل و فرج میکرونی (Micro Pores) :

تخلخل ساختاری را تشکیل می دهند، در حالیکه، دلایل کافی وجود دارد که شامل خلل و فرج Mesu نیز می بـاشند. خلل و فـرج های Mesu و Macro همگی سیستم خلل و فرج لوله های موئینه را تشکیل می دهند.

سیستـم خلل و فـرج در خمیـر سیـمان، یک سیــستم ادامـه دار (Continuation) را تشکیل می دهد که می توان آن را با سیستم (MIP) Basic Mercury Inmison Porosity اندازه گیری کرد.

با ادامه و پیشروی هیدراسیون و یا کاهش نسبت آب به سیمان، حجم و اندازه خلل و فرج موئینه بطور محسوسی کاهش می یابند.

اثر درجه حرارت عمل آوری روی خلل و فرج Effect of Curing Temprature :

توزیع خلل و فرج قویاً تحت تأثیر درجه حرارت عمل آوری می باشد و درجه حرارت بالا، حجم خلل و فرج (مزو Mesu) بزرگ را افزایش می دهد. Increase the Volume of Large Mesu Pores

جریان در خلل و فرج موئینه Capillary Flow :

جـریـان در داخل خلل و فرج موئینه از قانون دارسی D’ ARCY LAW برای جریان Laminar پیروی می کند.

dq/dt = KA (Dh / L)

که در آن dq/dt سرعت جریان و A مساحت سطح مقطع نمونه و (Dh /  L) گرادیان هیدرولیکی در آن مقطع است.

K ضریب ثابت اندازه گیری (Proportionality) است که سهولت جریان آب را از میان نمونه بیان می کند. ریب نفوذپذیری یک ماده، ثابت و مستقل از سیال بکار برده شده است.

K/ = Kh

        rg

که در آن h گرانروی (ویسکوزیته) سیال، r دانسیته و g شتاب ثقل است. در عمل غالباً مقدار اندازه گیری شده K به جای K/ به عنوان ضریب نفوذپذیری گزارش نمی شود.

اولین مطالعه توجیهی جامع عوامل مؤثر در نفوذپذیری خمیر سیمان با استفاده از این دیدگاه Approach توسط پاور ( Power ) و همکارانش انجام شده است. آنها بطور کمی اثر نسبت آب به سیمان (W/C) و زمان عمل آوری مرطوب (Micro Curing) را نشان دادند.

در این تحقیق نشان داده شده است که خمیرهای نمونه عمل آمده می توانند نفوذپذیری بسیار پائین، معادل ویژگی صخره متراکم (Dense) را داشته باشند. حتی اگر مجموعه احجام خلل و فرج این خمیرها بالا باشند. این مطلب از این واقعیت ناشی می شود که سیستم خلل و فرج موئینه که از میان آنها به آسانی آب جریـان پیـدا می کنـد از طریق رسوب محصولات هیدراسیون مسدود می شوند. تشکیل چنین پدیده ای، قویاً به نسبت آب به سیمان در خمیر سیمان بستگی دارد. در چنین سیستم خلل و فرج غیر پیوسته ای جریان از طریق حرکت از میان خلل و فرج های بسیار ریز (Gel Pores) ژل سیمان (Micro Pores) محدود می شود، بطوریکه جریان دارسی به مقدار زیادی با جذب سطحی فیزیکی آب (Adsorption) در روی سلولهای سطح خلل و فرج بسیار تعدیل و ملایم می گردد.

پاور (Power   ) و همکارانش، یک دیدگاه تئوری برای ساختن مدل این پدیده با استفاده از قانون Stores روی یک سوسپانسیون غلیظ بوجود آورده اند. معادله زیر با استفاده از تعدادی از فرضیات ساده شده بدست امده است که مطابقت خوبی بین مشاهدات ومقادیر محاسبه شده بین درجه حرارت صفر تا 30 درجه سانتیگراد نشان می دهد.

(     C     )  0.7  + 124 2   )  - ) p ×    e 2(    1-C    ) 10 –12         × 1.36  K1 =

                                          h(q)                  C                            T                          1-C

کـه در آن h(q) ویـسکـوزیـتـه (گرانروی) سیـال که تابـعی از حــرارت T است و C که (Volume Fraction) نسبت حجمی مواد جامد است. (تخلخل خمیر برابر است با –0.26 (1-C)، با وجود این در عمل بطور غالب قابلیت نفوذدهی (Permeation) بتن شامل جریان موئینه است (Capillary Flow) که ما به جزئیات این فرمول در اینجا نمی پردازیم.

آزمایشات بعمل آمده طبق استانداردهای ASTM مقدار سیمان، مقدار یون کلر، سولفات SO4، کربنات کلسیم CaCO3 ارزش PH توسط روش شیمیایی مطالعه شده.

آزمایـشات مقاومـت ASTM C39 مـادول الاستیسیته ASTM C469 وزن مخصوص خشک، شتاب پالس ها ASTM C597 نفوذپذیری آب، نسبت خلل و فرج، و وزن مخصوص ASTM C642.

اطلاعات بدست آمده نشان دهنده آن است که بتن بکار برده شده در شرایط سخت پالایشگاهی عملکرد بسیار خوبی را از خود ارائه داده اند.

علل فرسودگی وتخریب سازه های بتنی

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  نامناسب  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 به C75 (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  جهت  محاسبه حداکثر  اختلاف  دمای مجاز برای  جلوگیری  ترک خوردگی  حرارتی  مبتنی  بر خواص  بتن  برای سازه های  مشخص می باشد .

در زمانیکه  بتن  به مقاومت  طراحی  شده خود  می رسد ، حداکثر  اختلاف  دمای  مجاز  محاسبه  شده بسیار  بیشتر  از C19 سانتی گراد  (F35) می باشد . کاربرد  حداکثر  اختلاف  دمای مجاز  محاسبه شده می تواند  سبب کاهش  قابل ملاحظه  مدت  زمان  تمهیدا  محافظتی  ، همچون ایزوله  کردن  سطوح  ونگهداری  آن باشد .

2-5- پیش بینی  دمای بتن

اغلب  اوقات مشخصات فنی مربوط به بتن  حجیم  به نوع  سیمان  خاص ، حداقل  مقدار سیمان مصرفی  وحداکثر  مواد سیمانی  جایگزین  سیمان  نیاز  دارد به مجرد  اینکه  این اطلاعات جمع آوری  شدند . فرآیند  پیش بینی  لازم  جهت حداکثر  دمای بتن  وحداکثر  اختلاف دمای آن شروع  می شود . چندین  روش پیش بینی  حداکثر دماهای  بتن  موجود می باشد .

یک روش ساده آن که به طورخلاصه  در اسناد  موسسه  سیمان  آمریکا (PCA) یافت می شود  از این قرار است

بتن

بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن و فولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.

با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزولانها ،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشار هیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.

بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به دست می آیدو دارای ویژگیهای خاص است.

اولین سؤالی که پیش می آید این است که چه رابطه ای بین تشکیل دهنده بتن باید وجود داشته باشد تا یک بتن خوب به دست آید و اصولا بتن خوب دارای چه شرایط و ویژگیهایی است. رابطه بین اجزاء تشکیل دهنده بتن،در خواص فیزیکی و شیمیایی و همچنین نسبت اختلاط آنها با هم است.چه اگر مصالح یا آب و سیمانی با خواصی مناسب بتن با هم مخلوط گردند و در شرایط و محیطی مناسب به عمل آیند،یقینا بتن خوبی حاصل می شودو اصولا بتن خوب، بتنی است که دارای مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخشی باشد. رسیدن به یک مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخش بدین معناست که سایر خواص بتن مانند مقاومت کششی، وزن مخصوص، مقاومت دربرابر سایش، نفوذ ناپذیری، دوام، مقاومت دربرابر سولفاتها و ... نیز همسو با مقاومت فشاری، بهبود یافته و متناسب می شوند.

اگر چه شناخت مصالح مورد مصرف در ساخت بتن و همچنین خواص مختلف بتن کار آسانی نیست اما سعی می شود به خواص عمومی مصالح و همچنین بتن پرداخته شود.

بتن اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، پل ها، تونل ها، سدها، اسکله ها، راه ها و سایر سازه های خاص دیگر، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.

اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است. اکنون کاملاً مشخص شده است که توجه به مقاومت تنها به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربریهای متفاوت نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها واستانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.

در مواد تشکیل دهنده بتن نیز تحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارم بتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک افزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمان های مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشتر شده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه از نظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد. در سازه های بتنی مسلح نیز جهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز مواد پلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجه به نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژه داشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد. کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دوده سیلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن های خیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحمل ضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوشش های فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه مواد جدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشاره خواهد شد.

افزودنی های خاص در شرایط ویژه :

برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.

ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.

بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

ویزگی های مهم بتن

5-3-1 کلیات

با توجه به نوع سازه و درجه اهمیت آن، باید به ویژگیهای اصلی بتن به هنگام ساخت، ریختن و نگهداری توجه مخصوص به عمل آید. بتن با کارایی و دوام زیاد به بتنی اطلاق می‌شود که بتواند به راحتی ریخته شود، در مقابل شرایط محیطی خورنده و بالاخره بارهای وارد بر آن به خوبی مقاومت کند و مشخصات آن تغییر ننماید. از این رو پیمانکار باید بر اساس مندرجات این نشریه نسبت به ساخت بتن با کیفیت خوب اقدام نماید. ویژگیهایی که باید مورد توجه پیمانکار قرار گیرد به شرح زیر است:

   5-3-2 کارایی بتن

بتن کارا بتنی است که بتوان به راحتی آن را ساخت، حمل نمود، در قالب مورد‌نظر ریخت و متراکم نمود، بدون اینکه در یکنواختی آن در طول مراحل فوق تغییری حاصل شود. کارایی بتن بستگی به عوامل زیر داشته و پیمانکار ملزم به رعایت آن می‌باشد.

5-3-2-1 اسلامپ

کارایی به میزان اسلامپ و روانی بتن ساخته شده، بستگی دارد. میزان اسلامپ بر اساس روش مندرج در استاندارد (دت 505) کنترل می‌شود. پیمانکار موظف است بتن موردنظر را بر اساس اسلامپهای خواسته شده در مشخصات فنی خصوصی و نقشه‌های اجرایی تهیه نماید. بتن‌هایی که به هنگام ریختن، اسلامپ‌شان با مشخصات خواسته شده مطابقت ننماید مردود بوده، باید از مصرف آن خودداری شده و از کارگاه خارج گردند. اضافه نمودن آب برای بالا بردن اسلامپ بتن‌های سفت شده پس از ساخت، به هیچ وجه مجاز نیست و انجام این امر باعث تغییرات کلی در مشخصات بتن ساخته شده خواهد شد. بسته به میزان اسلامپ و نوع کاربرد، بتن به 4 گروه سفت، خمیری، شل و آبکی تقسیم می‌شود. میزان اسلامپ برای اعضا و قطعات مختلف بر اساس جدول 5-3-2-1 توصیه می‌شود. مصالح مصرفی

از دیگر عوامل مهم در کارایی بتن، انتخاب صحیح مصالح مصرفی و نسبتهای اختلاط آنها است. سیمان با نرمی زیاد باعث بالا بردن کارایی بتن می‌شود. شن و ماسه طبیعی گردگوشه دارای کارایی بیشتری نسبت به شن و ماسه شکسته است و شن و ماسه شکسته مکعبی دارای اولویت بیشتری نسبت به وضعیت مشابه با دانه‌های غیر مکعبی می‌باشد. در هر صورت مصالح سنگی مناسب از عوامل مهم در کارایی بتن محسوب می‌شود و باید با توجه به مندرجات این نشریه و دستورات دستگاه نظارت نسبت به انتخاب آن اقدام شود.

5-3-2-3 مواد افزودنی

برای بالا بردن کارایی بتن با نسبت آب به سیمان معین، از مواد افزودنی استفاده می‌شود. نوع و میزان مصرف این مواد مطابق مندرجات این نشریه، مشخصات فنی خصوصی و دستورالعملهای کارخانه سازنده خواهد بود. نوع و میزان مصرف مواد افزودنی باید به تأیید دستگاه نظارت برسد.

5-3-2-4 درجه حرارت

عدم رعایت درجه حرارت تعیین شده برای مخلوط بتن به هنگام ساخت، باعث بروز اشکالاتی در امر ریختن بتن و نهایتاً تغییرات جدی در ویژگیهای آن خواهد شد. از این رو رعایت مندرجات این نشریه در خصوص”بتن‌ریزی در هوای گرم“ و ”بتن‌ریزی در هوای سرد“ الزامی است

  5-3-3 پایایی (دوام) بتن

بتنی که در ساخت و نگهداری آن تمامی مشخصات فنی رعایت شود، دارای پایایی زیاد در برابر شرایط محیطی می‌باشد. عوامل مهمی که باید برای دستیابی به بتن پایا به آن توجه شود به قرار زیر است.

5-3-3-1 نسبت آب به سیمان

از خصوصیات مهمی که بر دوام بتن اثر می‌گذارد، میزان آب در مخلوط بتن است. بسته به شرایط محیطی و عملکرد سازه باید نسبت آب به سیمان در مشخصات فنی خصوصی قید شود

حداقل مقدار سیمان

انتخاب نسبت صحیح آب به سیمان، تراکم کافی و عمل آوردن مناسب می‌تواند دوام بتن را بهبود بخشد

5-3-3-3 بتن با حباب هوا

هنگامی که بتن در برابر شرایط یخ زدن قرار دارد یا برای آب شدن یخهای مجاور آن از نمکهای یخ‌زدا استفاده می‌شود، برای بالا بردن دوام بتن باید از مواد حبابساز استفاده شود نسبت آب به سیمان در بتن با حباب هوا، نباید در هیچ مورد از 5/0 تجاور نماید. ویژگیهای ماده حبابساز باید قبل از مصرف به تأیید دستگاه نظارت برسد به هنگام ساخت بتن با حباب هوا باید طرح اختلاط بتن توسط آزمایشگاه مورد قبول کارفرما تهیه گردد. در مواردی که میزان هوای موجود در بتن، (4%) تا (6%) است، باید به میزان اولیه سیمان 50 کیلوگرم در متر مکعب اضافه نمود. در مواردی که به تشخیص دستگاه نظارت میزان هوای بیشتری مورد نیاز باشد، باید به ازای هر (1%) هوای اضافه 25 کیلوگرم سیمان به متر مکعب بتن اضافه شود.

5-3-3-4 بتن مقاوم در برابر حملات شیمیایی

بتنی که با شرایط کاملاً مناسب و خوب ساخته نشده باشد، چنانچه در مجاورت آبها یا خاکهای آلوده به مواد شیمیایی مهاجمو خورنده قرار گیرد، از پایایی آن به شدت کاسته می‌شود. از این رو شناخت عوامل کاهش دهنده این اثرات، الزامی است. انواع مواد شیمیایی که سازه‌های بتنی اغلب با آن مواجه هستند، عبارتند از سولفاتها، فاضلابهای خانگی و صنعتی، آبهای لب‌شور و آب دریا، عواملی نظیر درجه حرارت، سرعت زیاد مایع یا یخ مجاور سازه، عدم دقت در عمل آوردن بتن، تر و خشک شدنهای پیاپی و بالاخره خوردگی فولاد نیز باعث تضعیف بتن در مقابل حملات شیمیایی می‌شود. عواملی نظیر پایین بودن نسبت آب به سیمان، انتخاب صحیح نوع سیمان و نفوذپذیری کم، می‌تواند دوام بتن در مقابل حملات شیمیایی و فیزیکی را فزونی بخشد.

به کار بردن مواد پوزولانی به میزان (15%) تا (25%) وزن سیمان مصرفی، برای بالا بردن کیفیت بتن در مقابل حملات شیمیایی توصیه می‌شود. میزان سولفات وارد شده به بتن توسط مصالح سنگی، باید به (1/0%) وزن مصالح سنگی محدود شود. کل میزان سولفات قابل حل در آب در مخلوط بتن بر حسب بنیان ^{- -}SO₄ ، نباید از (4%) و مقدار کلی سولفات از (5%) وزن سیمان موجود در مخلوط بتن بیشتر باشد. در این محاسبه مقدار کل سولفات در مصالح و مواد متشکله بتن باید مورد توجه قرار گیرد.

5-3-3-5 بتن مقاوم در برابر سایش

بتن مقاوم در برابر سایش بتنی است که بتواند به نحوی در برابر اثرات فرسایشی عبور و مرور، تردد ماشین‌آلات، ضربه، سریدن مواد و یا اسباب و لوازم بر روی آن مقاومت نماید. در ساخت بتن مقاوم به سایش و فرسایش، باید عوامل زیر مورد توجه قرار گیرد.

الف:  مقاومت فشاری

       یکی از مهمترین عواملی که اثر مستقیم بر فرسایش بتن دارد مقاومت فشاری است. مقاومت فشاری و یا مقاومت سایشی بتن با کم شدن فضای خالی بتن و پایین بودن نسبت آب به سیمان تأمین می‌شود

ب:   دانه‌بندی مصالح

       دانه‌بندی مصالح بتن باید پیوسته بوده و با توجه به مشخصات مندرج در فصل مصالح حتی‌الامکان از نوع مصالح با مقاومت زیاد انتخاب شود. حداکثر قطر مصالح سنگی در بتن‌های مقاوم به سایش، 25 میلیمتر توصیه می‌شود.

پ:   اسلامپ

       حداکثر اسلامپ برای بتن مقاوم در برابر سایش، 75 میلیمتر است. توصیه می‌شود اسلامپ بتن برای لایه روکش و مقاوم در برابر سایش، در حدود 25 میلیمتر اختیار شود.

ت:   میزان هوا

برای بتن‌های داخل ساختمان که در معرض یخ زدن و تغییرات جوی نیستند حداکثر هوای موجود در بتن، (3%) اختیار می‌شود.

ث:   چنانچه امکان فرسایش سطح بتن با توجه به نوع مصرف بسیار زیاد باشد، توصیه می‌شود که بتن اصلی با یک رویه از طبقه C30 که حداکثر قطر دانه‌های آن 5/12 میلیمتر باشد، روکش شود.

ج:    پرداخت سطح بتن

       معمولاً برای صافکاری بتن، حداقل 2 ساعت زمان بعد از ریختن آن لازم است، لذا تا زمانی که آب سطح بتن کاملاً محو نشده است، باید از ماله‌کشی سطح بتن پرهیز شود. بدین منظور ممکن است از روشهای خاصی برای جمع‌آوری آب سطح استفاده شود.

چ:    عمل آوردن

       عمل آوردن بتن باید فوراً پس از بتن‌ریزی شروع شود، رعایت اصول و مندرجات این نشریه و نیز دستورالعملهای تکمیلی دستگاه نظارت الزامی است.

5-3-4 مقاومت بتن

5-3-4-1کلیات

از مهمترین خصوصیات بتن، مقاومت آن است. برای دستیابی به بتنی با مقاومت زیاد، باید در انتخاب مصالح از نظر کمیت و کیفیت، ساخت بتن، حمل و ریختن و نهایتاً عمل آوردن و نگهداری، دقت کافی به عمل آید. عوامل متعددی در مقاومت نهایی بتن مؤثر خواهد بود که اهم آنها به شرح زیر و رعایت آنها توسط پیمانکار الزامی است.

5-3-4-2 نسبت آب به سیمان

مقاومت نهایی بتن شدیداً تحت تأثیر نسبت آب به سیمان است. با توجه به شرایط ساخت و رویارویی بتن، نسبت آب به سیمان در هر پروژه در دفترچه مشخصات فنی خصوصی ذکر می‌شود. دستگاه نظارت همواره خصوصاً به هنگام تهیه بتن این نسبت را کنترل می‌نماید. عدم رعایت نسبت آب به سیمان از طرف پیمانکار موجب مردود شناختن بتن شده و چنین بتنی باید فوراً از کارگاه خارج شود

5-3-4-3 نوع سیمان

در شرایط مساوی و هنگام ساخت بتن با مصالح سنگی مشخص، اسلامپ، تراکم و مقاومت بتن تابعی از میزان سیمان و نوع آن است

نوع و حداکثر قطر مصالح سنگی

انتخاب مصالح سنگی با دانه‌بندی پیوسته و حداکثر قطر دانه‌ها از عوامل مهم در به دست آوردن مقاومت نهایی است. دانه‌بندی پیوسته با حداکثر قطر شن درشت‌تر، دارای فضای خالی کمتر از دانه‌بندی پیوسته با حداکثر قطر شن کوچکتر است. در نتیجه دانه‌بندی مصالح سنگی که قطر شن آن بزرگتر باشد، نیاز کمتری به ملات سیمان برای پر نمودن فضای خالی بین مصالح دارد. از این رو برای دستیابی به مقاومت بیشتر، باید قطر حداکثر شن مصرفی با توجه به نسبت آب به سیمان ثابت، کمتر اختیار شود و علاوه بر آن قطر حداکثر مصالح مصرفی، باید کوچکتر از ارقام حاصله از شرایط ذیل باشد.

ـ  کوچکترین فاصله بین سطوح متقابل قالبها

ـ  ضخامت دال بتنی

ـ  حداقل فاصله داخل به داخل میلگردها

5-3-4-5 مواد افزودنی

نوع و میزان مواد افزودنی، اثر قابل توجهی در مقاومت نهایی بتن دارد. عدم دقت در به کار بردن این مواد از نظر نوع و میزان، نه تنها به بهبود کیفیت بتن و نهایتاً مقاومت آن کمک نمی‌کند، بلکه صدمات غیر قابل جبرانی را به همراه دارد، از این رو رعایت دستورالعملهای مندرج در این نشریه الزامی است و پیمانکار بدون دستور کتبی دستگاه نظارت مجاز به استفاده از مواد افزودنی نخواهد بود.

نفوذناپذیری بتن

ناتراوا بودن از دیگر خصوصیات مهم بتن است. برای دستیابی به بتنی نفوذناپذیر و جذب رطوبت پایین، توجه به نکات زیر در مراحل مختلف کارهای بتنی توصیه می‌شود.

5-3-5-1 نسبت آب به سیمان

توصیه می‌شود حتی‌الامکان نسبت آب به سیمان از 45/0 کمتر اختیار شود. در این حالت خمیر سیمان دارای حداقل سوراخهای آبگذر خواهد بود. تجربه نشان داده است وقتی نسبت آب به سیمان از 65/0 بیشتر باشد، نفوذناپذیری سریعاً افزایش می‌یابد. در شرایط مساوی چنانچه نسبت آب به سیمان از 45/0 به 8/0 افزایش یابد، ضریب نفوذناپذیری بتن 100 برابر افزایش می‌یابد.

5-3-5-2 نسبتهای اختلاط

نسبتهای دقیق اختلاط مصالح سنگی، مقدار آب و سیمان و نیز حداکثر قطر دانه‌ها، باید با توجه به نوع سازه مشخص شود. مصرف آب اضافی و بی‌رویه، باعث پایین آمدن جرم مخصوص و نهایتاً بالا رفتن نفوذپذیری می‌شود. میزان اسلامپ در مخلوط بتن، باید همواره کنترل و این میزان به 50 میلیمتر محدود شود.

5-3-5-3 ریختن، عمل آوردن و مراقبت

ریختن و عمل آوردن بتن در قالب و مراقبت، نقش بسیار اساسی در ساخت بتن توپر با ضریب نفوذناپذیری کم خواهد داشت. هنگام ریختن بتن باید چنان عمل شود که جداشدگی مواد متشکله رخ ندهد، چه این امر باعث کرمو شدبتن و بالا رفتن نفوذپذیری آن می‌گردد. برای بتن توپر، مراقبت باید با دقت بیشتری انجام شود. هر چه نسبت آب به سیمان زیادتر باشد، دستیابی به بتنی توپر مشکل‌تر بوده و علاوه بر آن زمان لازم برای مراقبت و عمل آوردن بتن افزایش می‌یابد.

5-3-5-4 درزهای ساختمانی

از آنجا که درزهای ساختمانی نظیر درزهای انبساط و درزهای اجرایی از نقاط آسیب‌پذیر سازه بتنی به شمار می‌آیند، پیمانکار باید با توجه به مشخصات مندرج در فصل بیست و یکم این نشریه و دستورات دستگاه نظارت نسبت به اجرای درزها اقدام نماید.

وزن بتن

از دیگر مشخصه‌های مهم بتن، وزن آن است. این مسئله خصوصاً در سازه‌هایی که وزن از نظر ایستایی نقش مهمی را ایفا می‌نماید، نمود بارزتری می‌یابد. یکی از عوامل مؤثر در بالا بردن وزن بتن به کار گرفتن مواد سنگی درشت و با وزن مخصوص زیاد است.

وزن واحد حجم بتن ساخته شده، باید بر اساس تجربه و اندازه‌گیری در کارگاه به دست آید