بیماری مهلک سرطان بتن چیست؟ (Concrete Cancer)

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1396/10/09

هر آنچه درباره سرطان بتن ( Concrete Cancer ) باید بدانید 

با توجه به گستردگی استفاده از بتن نتایج بهره وری از آن همواره رضایت بخش نبوده و در پاره ای از موارد مسائل و مشکلاتی بوجود آورده است. در سازه های بتنی این پرسش مطرح است که آیا بتن با ترکیبات اولیه ی خویش به تنهایی توانسته است در شرایط زمانی و مکانی مختلف عملکرد بهینه ای داشته باشد؟ متاسفانه بررسی ها و تحقیقات انجام شده در این زمینه، پاسخ منفی را بدست می دهد. مقاله ی حاضر بر اساس تحقیقات میدانی انجام شده در زمینه ی شناخت علل فساد بتن در استان هرمزگان تهیه گردیده است. فساد پذیری سازه های بتنی که کاهش دوام سازه یی را به همراه دارد، اسباب نگرانی سازه های مهمی چون مجتمع بندری شهید رجایی، سد میناب، خط انتقال آب میناب به بندر عباس و ده ها پروژه ی دیگر را فراهم ساخته است. شناخت علل فساد بتن در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن در قالب طرح مدیریت حفاظت بتن، جمع بندی و ارائه گردیده است. لذا لازم است که قبل از ورود به بحث اصلی به تبیین اصطلاحات ویژه ای بپردازیم که کرارا از آن استفاده خواهد شد. امروزه با عاریه گرفتن اصطلاح خوردگی از بخش متالوژی، عنوان خوردگی بتن، ابداع شده است. در حالی که واژه خوردگی تعریف روشنی از چگونگی بروز فعل و انفعالاتی که تخریب زودرس بتن را به همراه دارد به دست نمی دهد. ازدیاد حجم فولاد درون سازه ی بتنی بر اثر واکنش های شیمیایی / الکتروشیمیایی، سبب افزایش فشار درون بتن گردیده که در نهایت فرایند تخریب بتن را به همراه دارد. در این مقطع ترمیم بتن مطلقا امکان پذیر نبوده و یا انجام آن با هزینه های گزافی همراه است. شباهت این فرآیند در بتن با بیماری مهلک سرطان بتن عنوان سرطان بتن ( Concrete Cancer ) را مطرح نموده است. اما از آنجا که فرآیند تخریب بتنهای غیر مسلح به گونه دیگری است، واژه فساد بتن را برای تبیین امری که تخریب بتون های مسلح و غیر مسلح را به همراه دارد مناسب تر یافته ایم.

✔ 1. مدیریت حفاظت بتن

مدیریت حفاظت بتن در بر گیرنده تمامی موارد فنی و اجرایی در حد جزئیات است که طرح، اجرا و بهره برداری از سازه های بتنی را در بر می گیرد. کشاورزان با استفاده از واژگان کاشت، داشت و برداشت تعریف جامعی را در امر کشاورزی ارائه نموده اند. چنانچه ما نیز چنین تعریفی را برای امور عمرانی کشور داشته باشیم از به هدر رفتن میلیارد ها ریال سرمایه های ملای جلوگیری کرده ایم.

1.1. اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن
می توان اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن را به طریق زیر فهرست بندی کرد :
الف- تامین سرمایه برای حفاظت بتن
ب- تامین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص
پ- شناخت مصالح و مواد اولیه
ج- شناخت عوامل فساد بتن
چ- شناخت اقلیم و عوامل محیطی
ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری انها در شرایط خوب و استاندارد
د- تحقیقات در زمینه فساد بتن :
تحقیقات خود شامل دو جز است که 1.بهینه سازی و 2.جایگزینی مواد جدید مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و پیدا کردن روش های جدید مبارزه با فساد بتن را شامل می شود.
ذ- طرح اختلاط بتن
ر- تولید، اجرا و عمل آوری بتن
ز- نگهداری بتن
مدیریت حفاظت بتن با هدف تقلیل ضایعات و جلوگیری از بروز واکنش های منفی درون سازه های بتنی دستورالعمل هایی را در بر دارد که می توان آن را به سازه های دیگر اعم از فلزی، خاکی و ... تعمیم داد.

الف- تامین سرمایه برای حفاظت بتن :
تامین سرمایه کافی به منظور انجام دقیق امر طراحی و اجرا و بهره برداری از سازه در اولویت قرار دارد. عدم امکان تامین بخشی از سرمایه یعنی عدم تحقق بخشی از اهداف پروژه.

ب- تامین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص برای حفاظت بتن :
تامین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص به عنوان دو بخشی که بطور متقابل یکدیگر را پوشش می دهند مطرح است و عدم تامین و یا حذف بخشی از آن سلامت سازه ای را زیر سوال خواهد برد.

پ- شناخت مصالح و مواد اولیه برای حفاظت بتن :
شناخت مصالح و مواد اولیه مصرفی در بتن تعاریف و استاندارد های خاص خود را دارند و با در نظر گرفتن این استاندارد ها بایستی نسبت به تهیه و بکارگیری آن در امر احداث سازه های بتنی اقدام نمود. نادیده گرفتن و قصور در اجرای استاندارد ها و دستورالعمل های فنی یعنی به خطر انداختن استحکام، دوام و بقای سازه ای.

ج- شناخت عوامل فساد بتن :
شناخت عوامل فساد بتن که تا کنون شناسایی و طبقه بندی گردیده اند عبارتند از:
1- نمکها ؛ 2- اسیدها ؛ 3- گازهایی نظیر گاز کربنیک ؛ 4- پوشش ناکافی بتن بر روی فولاد ؛ 5- کیفیت پایین عمل آوری بتن ؛ 6- بار اضافی ؛ 7- آب و رطوبت ؛ 8- فرایند یخبندان ؛ 9- خوردگی میکروبی (SRB)؛ 10- باکتری های اکسید کننده گوگرد.

چ- شناخت اقلیم و عوامل محیطی برای فساد بتن :
بحث کلرورها و سولفات ها در سطح کشور همراه سایر عوامل فساد بتن را تحت الشعاع قرار داده و عوامل دیگری که به فساد منجر می شود مورد غفلت قرار گرفته است (نمونه حاضر آن سازه های بتنی گوناگون در سطح تهران بزرگ) و اگر به بند “ ج “ که گاز کربنیک را به عنوان یکی از عوامل فساد بتن مطرح ساخته است نظری بیندازیم دیگر هیچگاه سازه بتنی اکسپوز را در سطح شهری که مالامال از گاز های مونو و دی اکسید کربن است احداث نخواهیم کرد.
بررسی های علمی نشان می دهد که گاز کربنیک موجود در هوا سبب کربناتیزه شدن بتن و کاهش مقاومت آن می گردد. به طوری که یک عامل نفوذی بعمق 20 میلی متر می تواند تا میزان 35 نیوتن بر میلی متر مربع مقاومت بتن را طی 30 سال کاهش دهد.
نمک آب دریا های آزاد آب خلیج فارس که البته میزان این املاح در نواحی ساحلی به علت تبخیر بیشتر دو چندان می گردد و این ارقام بیانگر آن است که حاشیه خلیج فارس سازه بتنی ما به طور همزمان مورد هجوم دو عامل مخرب سولفات و کلر قرار می گیرد.
ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد 
آیین نامه های مجاز بتن در کشور های مختلف و از جمله آیین نامه بتن ایران تهیه مصالح مرغوب و انبار نمودن آن در شرایط مطلوب را توصیه نموده است. تحقیق در امر فساد بتن در مجتمع بندری شهید رجایی بندرعباس نشان داد که هیچ یک از مصالح مصرفی در بتن برابر توصیه های آیین نامه ای تهیه و مصرف نگردیده است. تهیه و دپوی شن و ماسه در محیط باز و در مجاورت ماسه های روان آغشته به یون کلر و سولفات، نشستن شبنم حاوی کلروسولفات و انبار نمودن پاکت های سیمان تا 17 کیسه بر روی هم، (استاندارد 7 کیسه) استفاده از آب حاصله از دستگاه های آب شیرین کن با خاصیت قلیایی بسیار بالا، استفاده از بتن خشک، عدم اجرای بتن با چگالی مناسب از بارزترین علل فساد بتن در مجتمع بندری شهید رجایی بندر عباس بوده اند. تهیه مصالح مرغوب از مسافت های دور را نباید به دلیل افزایش هزینه به تهیه مصالح نامرغوب از مسافت نزدیک ترجیح داد.

د- تحقیقات در زمینه حفاظت بتن :
چون عمدتا تحقیقات میدانی انجام شده در حاشیه خلیج فارس صورت گرفته است و مضافا این که این خلیج به علت عمق کم و گستردگی زیاد و عدم سیرکولاسیون کافی آب به علت عرض کم دهانه آن و همچنین تجربه زیاد، بصورت اکوسیستم خاصی عمل می کند علاوه بر میزان بسیار زیاد املاح در میلی لیتر دمای 34-33 درجه شرایطی استثنایی را پدید آورده که طرح اختلاط بتن ویژه ای را طلب می نماید و تا کنون متاسفانه هیچ یک از آیین نامه های داخلی و خارجی بتن به آن نپرداخته اند. تحقیقات در شرایط آزمایشگاهی در بر گیرنده پاسخ های صحیح و دقیق نبوده است و ضرورت دارد که این تحقیقات را به سمت و سوی تحقیقات محیطی بسط داد. بدیهی است که امر تحقیقات باید در دو زمینه بهسازی و جایگزینی مواد جدید و مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و از سویی پیدا کردن روش های جدید مبارزه با فساد بتن از سوی دیگر انجام گیرد.

ذ - طرح اختلاط بتن
طرح صحیح صورت مساله بر اساس شناخت دقیق اقلیم، مکان، مصالح و نوع سازه، امکان تهیه طرح مطلوب بتن را بدست می دهد. طرح اختلاط بتن به مانند هر گونه طراحی دیگر بایستی به صورت موردی و منفرد انجام گیرد و از استفاده عمومی طرح اختلاط واحد بتن اکیدا اجتناب شود. اختلاط بتن بایستی با درصد و طیف مناسبی از عناصر ریزدانه و درشت دانه انجام گیرد و حذف بخشی از این موارد به مخاطره انداختن سازه بتنی، محسوب می شود.

ر- تولید، اجرا و عمل آوری بتن
اجرا و عمل آوری بتن از مهمترین مباحث مربوط به بتن می باشد که مکمل طرح اختلاط بتن بوده و اجرای صحیح و دقیق ان امکان اتصال بتن با چگالی زیاد را بدست می دهد که به علت فشردگی زیاد اجزای بتن راه نفوذ عوامل را به درون بتن سد نموده و استحکام و دوام سازه ای را تضمین می نماید.

ز- نگهداری سازه های بتنی
نگهداری سازه های بتنی از مهمترین بحث های مدیریت حفاظت بتن می باشد که بکارگیری ان در تمامی دوران بهره برداری توصیه گشته و امروزه در تمامی کشور های پیشرفته به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است.

نتیجه گیری در زمینه حفاظت بتن:
با توجه به پهناوری کشور و شرایط مختلف اقلیمی و محیطی، تهیه و تنظیم آیین نامه های منطقه ای بتن و فولاد امری ضروری است و بهره برداری بی دردسر از سازه ها ایجاب می کند که به امر طراحی، اجرا و بهره برداری سازه ای توجه ویژه ای مبذول شود، از این رو در جهت تکمیل طرح مدیریت حفاظت بتن طرحی را تحت عنوان شناسنامه سازه ای تهیه و ارائه نموده ایم که امیدواریم پس از کسب نظر اساتید، دانشمندان و صاحب نظران به عنوان امری واجب و ضروری در راه حفظ و نگهداری سرمایه های ملی و کلیه سازه ها ( اعم تاز بتنی، خاکی، فلزی و ... ) مورد استفاده قرار گیرد.

✔ واکنش قلیایی – سیلیسی در بتن ( ASR )

پدیده واکنش قلیایی – سیلیسی بر اثر واکنش بین هیدروکسید قلیا در سیمان و مواد معدنی سیلیسی موجود در سنگدانه ها رخ می دهد که در نتیجه ژل سیلیکاتی قلیایی حاصل می گردد واکنش قلیایی – سیلیسی اغلب بعد از 5 الی 15 سال ظاهر می شود. این واکنش یکی از عوامل مخرب بتن می باشد که از داخل بتن شروع می گردد و بدین لحاظ کنترل و یا جلوگیری از وقوع آن مشکل و حتی در بسیاری از موارد غیر ممکن است. در اکثر موارد، این پدیده پس از شروع تا تخریب کامل سازه، به طور مستمر ادامه پیدا می کند. بررسی خسارات ناشی از واکنش قلیایی – سیلیسی بر روی سازه های بتنی، دلیل اطلاق واژه « سرطان بتن » به این پدیده را روشن می سازد.
به منظور کاهش واکنش قلیایی – سیلیسی آیین نامه ها و سازمان های متعددی از جمله AASHTO ، ASTM، انجمن سیمان پرتلند، انجمن بتن امریکاACI) ، مرکز تحقیقات بین المللی سنگدانه و ...  )، مرکز تحقیقات بین المللی سنگدانه و ... روش هایی را ناسایی و ارایه نموده اند. به طور کلی برای کاهش واکنش قلیایی – سیلیسی، استفاده از سیمان با قلیای پایین برای کاهش واکنش به تنهایی کافی نمی باشد بلکه می بایست بخشی از سیمان را با خاکستر بادی یا سرباره کوره آهنگدازی و یا ترکیبی از هر دو جایگزین نمود. علاوه بر آن استفاده از دوده سیلیس (میکرو سیلیس) موجب کاهش واکنش قلیایی سیلیسی می گردد. همچنین به منظور مقابله با سنگدانه های واکنش زا، می توان نمک های لیتیوم را به مخلوط بتن اضافه نمود. در هر حال استفاده از خاکستر بادی و یا سرباره کوره آهن گدازی به دلایل اقتصادی و فنی، مناسب تر می باشند. استفاده از خاکستر بادی و یا سرباره کوره آهن گدازی در کاهش بتن، علاوه بر کاهش واکنش قلیایی – سیلیسی مزایایی نظیر کاهش هزینه ساخت بتن،کاهش دمای هیدراسیون، نفوذپذیری، افزایش دوام، کاهش تولید گاز CO2 و ... را به دنبال خواهد داشت.

خلاصه پروژه ‌های مرکز تحقیقات تکنولوژی و دوام بتن

بررسی اثر پوزولان ها در کنترل واکنش قلیایی سنگدانه ‌ها (AAR) در سد استور سنگدانه‌ های بکار رفته در بتن سد ها می‌توانند در اثر واکنش با قلیایی ‌های سیمان تولید ژل انبساط ‌پذیری نموده و نهایتا با ایجاد ترک در بتن خرابی غیرقابل ترمیمی را ایجاد نمایند. برای جلوگیری از این پدیده لازم است سنگدانه ‌های مصرفی در بتن سد ها تحت آزمایش های مختلف قرار گرفته و با تجزیه و تحلیل نتایج امکان واکنش‌ پذیری آنها را مشخص نمود. در پروژه اخیر سنگدانه‌ های انتخابی برای ساخت بتن در سد استور مورد بررسی قرار می‌ گیرند. آزمایش های تسریع ‌شده نشان می‌دهد که این سنگدانه ‌ها فعال بوده و می ‌توانند خرابی در بتن به وجود آورند. برای بررسی و کنترل این واکنش از 3 پوزولان مختلف کشور استفاده شده و آزمایش های دراز مدت تا یکسال بر روی بتن‌ های ساخته‌ شده با این سنگدانه ‌ها و پوزولان ها صورت می‌پذیرد. نتایج دراز مدت می‌تواند پاسخگوی نقش پوزولان ها در کنترل این پدیده در بتن سد فوق باشد.

بررسی دوام سد های بتنی کشور از نظر واکنش قلیایی

( واکنش قلیایی سنگدانه ‌ها AAR یا سرطان بتن ) پدیده ‌ای ست که در برخی از سد های بتنی در جهان رخ داده است. در این پدیده سنگدانه ‌های واکنش ‌زای سیلیسی و کربناتی با قلیایی های سیمان واکنش داده و ژل با انبساط زیادی تولید می‌کنند که منجر به ترک و خرابی بتن سد ها می‌شود. این پدیده در رطوبت زیاد که در سد ها و سازه ‌های هیدرولیکی موجود است تشدید می‌گردد.
در پروژه اخیر سه سد نسبتا قدیمی مورد ارزیابی قرار می‌گیرند تا روشن شود آیا پدیده فوق احتمال وقوع دارد یا خیر. روش تحقیق با ارزیابی نظری از بتن بدنه سد ها آغاز می‌گردد و سپس با برداشت نمونه ‌های بتن آزمایش های مختلف پتروگرافی و تعیین انبساط بر روی آنها صورت می‌ پذیرد. با این تحقیق روشن خواهد شد که اگر سنگدانه ‌ها در حدی فعال بوده‌اند تا چه حد امکان پیشرفت فعل و انفعال و بروز ترک ها اتفاق خواهد افتاد.

شناسایی، ارزیابی و خواص پوزولان های ایران
پوزولان ها مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی هستند که به صورت طبیعی و مصنوعی موجود و با آهک و یا سیمان پرتلند واکنش داده و خاصیت سیمانی پیدا می‌کنند. جایگزینی پوزولان ها با سیمان سالهاست که مورد توجه دست ‌اندرکاران کار های بتنی قرار گرفته است و از ابعاد اقتصادی و نیز خواص جدیدی که بتن با کاربرد سیمان پوزولانی پیدا می‌کند، مصرف آن گسترش می‌یابد.
در این پروژه به شناسایی دو پوزولان طبیعی کشور در منطقه استان تهران و از توفهای سبز ناحیه البرز و منطقه آذربایجان از پومیس می‌پردازیم. با انجام آزمایشهای تشخیص فعالیت های پوزولانی این دو پوزولان طبقه ‌بندی می‌شوند. سپس با کاربرد آنها در بتن با نسبت های مختلف خواص بتن‌ های حاصله از نقطه‌ نظر خواص مکانیکی نظیر مقاومت های فشاری و کششی و مدول ‌الاستیسیته و دوام بتن‌ ها از نقطه ‌نظر های خوردگی سولفاتی، کلریدی، کربناتی و واکنش قلیایی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. با تعیین شناسنامه دقیق پوزولان ها مصرف آنها را در کشور و به ویژه در بتن‌ های حجیم سد ها می ‌توان گسترش داده و از جهات اقتصادی و نیز دوام بتن قدم هایی به جلو برداشت.
یکی از مهمترین فعالیت های مرکز تحقیقات تکنولوژی و دوام بتن، انجام آزمایش های دوام و مقاومت بتن می‌باشد.

✔ آزمایش تعیین نفوذپذیری بتن

تعیین نفوذپذیری بتن و میزان نفوذ یون کلراید
تعیین اثر سولفات ‌ها بر بتن
تعیین ضخامت پوشش محل آرماتور ها و مقدار رطوبت در بتن
تعیین پتانسیل خوردگی آرماتور ها و پدیده کربناتاسیون، به خصوص برای شرایط آب و هوایی کشور و جهت تعیین تاثیر عوامل محیطی بر بتن انجام می پذیرد. کنترل‌ کیفی ‌مصالح‌ بتن ‌جهت ‌استفاده ‌در پروژه ‌های بزرگ، مثل ‌سد ها، مخازن، پل ‌ها و اسکله‌ ها، ساختمان‌ ها، برج ‌ها و ... از دیگر فعالیت‌ های مهم این مرکزمی‌باشد. در این‌ زمیـنه‌ علاوه ‌بر آزمایشات معمول مصالح و آزمایش های واکنش قلیایی سنگدانه ها (سرطان بتن) به ‌روش های ‌تسریع شده و بلند مدت انجام می پذیرد.
از دیگر فعالیت های ‌این مرکز،‌ آسیب شناسی و ارزیابی ‌سازه‌ های ‌بتنی‌ به ‌منظور ‌تعمیرات ‌و جهت بررسی مقاومت و مقاوم سازی آنها می‌باشد.
بـرای‌ این‌ منظور، آزمایش های ‌نیـمه ‌مخرب ‌و غیرمخرب NDT)  شامل ‌مغزه‌ گیری بتن یا کرگیری بتن، چکش اشمیت، اولتراسونیک، پیوستگی بتن و ...  ) انجام می شود.

شناسایی‌ و ارزیابی ‌پوزولان های ‌کشور و تحقیقات‌ در زمینه ‌سیمان های ‌جدید از جمله دیگر فعالیت های این مرکز می‌باشد، نظر به اینکه کاربرد پوزولان ها در بهبود خواص بتن، تاثیر بسزایی دارد و همچنین این مصالح در بسیاری از نقاط کشور به وفور یافت می شود، می تواند جایگزین مناسبی برای بخشی از سیمان باشد و علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی و مصرف سیمان، باعث کنترل و رفع برخی مشکلات و نواقص کار با بتن سیمان پرتلندی ‌شود.
تبخیر بیش از نیمی از آب بتن، سبب ایجاد لوله های موئین گشته و نفوذ مواد شیمیایی به داخل لوله های موئین باعث خوردگی آرماتور ها و انبساط آنها تا 6 برابر حجم اولیه گشته و نهایتا با ترک خوردن بتن نفوذپذیری بتن تشدی خواهد شد و عمر سازه به شدت افت خواهد نمود.
تنها راه نفوذ ناپذیر سازی بتن استفاده از مواد آب بند که قابلیت تشکیل کریستال در لوله های مویین را داشته باشند، می باشد. در این راستا شرکت های تولید کننده افزودنی بتن تحقیقات گسترده ای را ارائه داده اند و موادی با عنوان واترپروف یا مکمل بتن تولید گشته است. پیشنهاد می کنم شما از طریق این شرکت ها اقدام به کسب اطلاعات کنید و یا از شماره های قدیم مجله انجمن بتن کمک بگیرید در خصوص راه های پیشگیری نیز با توجه به سوابق کاری ام در شرکت تولید مواد افزودنی بتن میتوانم مقاله مکمل بتن را که واکنش های شیمیایی بتن با یون سولفات و کلر و ... را نشان می دهد برایتان پیوست کنم که توجیهات اقتصادی استفاده از این مواد هم در ان ذکر شده است اگر نیاز به اطلاعات دیگری هم داشتید برایم میل کنید.
ایران کشور پهناوری است با شرایط اقلیمی ویژه که در حال حاضر با روند رو به رشد طرح های عمرانی در بخش های نفت و گاز، نیروگاهی، سد سازی، پتروشیمی و ... اهمیت افزایش طول عمر سازه ها و حفظ کیفیت آنها بسیار حائز اهمیت می باشد.
لذا در طی سال های گذشته فعالیت های گسترده ای در سطح کشور در ارتباط با ارتقا کیفیت سازه ها و مخصوصا بتن در برابر خوردگی و نفوذ یون های مخرب شیمیایی صورت پذیرفته است. از جمله عوامل اصلی بروز خوردگی و نفوذ پذیری بتن می توان به تبخیر حدود نیمی از آب اختلاط اشاره نمود که عامل ایجاد لوله های مویین زیادی در بتن خواهد شد و نهایتا آب و یون های شیمیایی مخرب با مکانیزم اسمزی و طبق قانون لوله های موئین به داخل بتن نفوذ نموده و خوردگی و تخریب را آغاز می نمایند. ضمنا از دیگر عوامل نفوذپذیری بتن می توان به کسری فیلر سنگدانه ها و استفاده از مصالح شکسته اشاره نمود. از مهمترین و تاثیرگذارترین مواردی که کارشناسان و متخصصین این رشته در کلینیک بتن ایران  در بخش بتن روی آن سرمایه گذاری کرده اند، مواد افزودنی بتن می باشد که بر اساس خواص و موارد کاربردشان در گروه های بزرگی با عناوین آب بند کننده ها، ماستیک ، پوشش ها،رنگ ها و ... دسته بندی شده اند. با توجه به اقلیم خورنده ای که در مناطق جنوبی کشور (سواحل خلیج فارس و دریای عمان) و شرایط مشابه آن در مناطق شمالی کشور (حاشیه دریای خزر) و همچنین در مناطق کویری وجود دارد. استفاده از مکمل بتن به منظور پیشگیری از خرابی های زودرس و افزایش دوام سازه های بتن آرمه، می تواند کمک شایانی در ارتقا کیفیت بتن باشد. اکنون با توجه به آیین نامه استانداردهای اجرایی طرح های عمرانی، موضوع ماده 32 قانون برنامه و بودجه و در چهارچوب نظام فنی و اجرایی طرح های عمرانی کشور (مصوبه شماره 34525/ت 13898 ه، مورخ 4/4/1375 هیات محترم وزیران) که رعایت استاندارد های BS 1881 و DIN1048 و 1202 ASTM C را الزامی نموده است و استفاده از مکمل بتن می تواند راهگشا باشد.
یکی از پرکاربردترین افزودنی های بتن که مطابق با تکنولوژی روز دنیا و نسل جدید افزودنی های بتن تولید و ارائه می گردد و بر اساس استاندارد های معتبر جهانی مورد تست و آزمایش قرار گرفته است، محصول مکمل بتن یا A.C.P می باشد که بهبود نتایج کیفی و سوابق درخشان استفاده از این افزودنی بتن در پروژه های مختلف عمرانی تاکیدی بر موفقیت آمیز بودن آزمایشات انجام شده می باشد.
لذا برای آشنایی بیشتر با این محصول به شرح مختصری از عملکرد شیمیایی و موارد کاربرد آن می پردازیم.
این گونه افزودنی بتن ترکیبی از مواد شیمیایی ذیل می باشد:
1. میکروسیلیس
2. نسل جدید فوق روانساز بتن (فوق روان کننده بتن)
3. کریستال ساز بتن و پلیمرهای آب بند
4. کاتالیزور و سایر مواد فیلر
مکمل بتن به جهت سطح مقطع بسیار ریز اجزا سازنده اش که عمده آن را sio2 تشکیل می دهد، میل زیادی به انجام واکنش با هیدروکسید کلسیم ناپایدار دارد (عامل نفوذ پذیری و تشدید قلیایی شدن بتن) که نهایتا سیلیکات کلسیم بسیار سخت و غیر قابل انحلال تولید می نماید.
از خصوصیات بارز سیلیکات کلسیم می توان به مقاومت در برابر سولفات ها، نیترات ها، یون کلر و واکنش قلیایی مصالح سنگی اشاره نمود. از این رو در صورت عدم دسترسی به سیمان تیپ 5 می توان با استفاده از مکمل بتن و سیمان تیپ 2 خواص کیفی بتن و پایایی آن را ارتقا بخشیم.
مکمل بتن به واسطه پلیمر های اصلاح شده با طول زنجیره بلند و داشتن کاتالیزور های لازم، در هنگام ساخت طرح اختلاط با کاهش 10% از نسبت آب به سیمان علاوه بر بالا بردن اسلامپ و ساخت بتن خود تراز، میل ترکیب Ca(oH)2 و sio2 را افزوده و سرعت می بخشد و پس از انجام هیدراتاسیون، شاهد ترکیب بهتر مولکول های نام برده می باشیم.
وجود کاتالیزور در مکمل بتن باعث تسریع و تکمیل واکنش این افزودنی با بتن خواهد شد و در مقایسه با طرح های اختلاطی که با میکرو سیلیس و مواد روانساز ساخته می شوند به دلیل برطرف شدن واکنش گر محدود، حدود 15% بهبود می یابد. ضمنا این کاتالیزور باعث جلوگیری از به هدر رفتن و تکمیل واکنش sio2 افزوده شده به بتن می گردد لذا میزان مصرف مکمل بتن حدود 5/1% الی 2% کمتر از میزان مصرف میکروسیلیس در طرح های اختلاط قدیمی که با استفاده از میکروسیلیس و مواد روانساز ساخته می شدند، خواهد بود.
ضمنا از دیگر نواقص بتن می توان به انقباض ناشی از تبخیر آب و به وجود آمدن لوله های مویین پس از انجام واکنش هیدراتاسیون اشاره نمود که این مورد هم به واسطه وجود مواد شیمیایی پلیمری کریستال ساز در مکمل بتن رفع خواهد شد. این گونه مواد کریستال ساز با ساختار آزاد و بسیار ریز مولکولی در زمان ساخت بتن در کل مخلوط پراکنده شده و تمام خلل و فرج و لوله های مویین را مسدود می سازند. اما در طرح های اختلاطی که میکروسیلیس و مواد روانساز به صورت جداگانه به بتن اضافه می گردند به جهت نقصان پلیمر های یاد شده انجام چنین واکنشی به هیچ وجه میسر نخواهد بود.
می دانیم نفوذپذیری رابطه مستقیمی با شدت کربناسیون دارد، افزودنی مکمل بتن با توجه به توانایی بالایی که در ساخت کریستال و به واکنش رسانیدن sio2 موجود در میکروسیلیس دارد، نقش بسزایی در کاهش نفوذپذیری داشته و با تشکیل دادن سیلیکات کلسیم و کاهش نسبت Ca(oH)2 در بتن، خطر سرطان بتن (A-A-R) را می کاهد.
جایگزینی مکمل بتن در طرح های اختلاط به جای میکروسیلیس و مواد روانساز علاوه بر بهبود کیفی بتن ساخته و تاثیر گذاری بسیار در پایایی ان باعث کاهش 5 الی 7 درصد از قیمت تمام شده بتن خواهد شد. و با استفاده از یک افزودنی بتن در زمان ساخت طرح اختلاط خطر عدم کنترل دقیق کارگاهی و رعایت نسبت ها کاهش خواهد یافت.
شایان ذکر است مکمل بتن توسط انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران به سرپرستی جناب آقای دکتر شکرچی زاده و سایر مراکز پژوهشی و آزمایشگاه های مکانیک خاک کشور مکرارا مورد آزمایش قرار گرفته است که نتایج آن در مقایسه با استاندارد های تدوین شده توسط سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور به منظور پذیرش بتن به شرح ذیل می باشد
بر اساس استاندارد اروپایی RILEM درصد خوردگی فولاد در بتن با توجه به مقاومت در برابر یون های مخرب نظیر کلر، سولفات و ... با روش الکتریکی به شرح ذیل می باشد:
درصد خوردگی فولاد مقاومت در برابر یون کلر با روش الکتریکی (اهم سانتیمتر)
خیلی زیاد 5 > زیاد 10 - 5
کم 20< نسبتا کم 20 - 10

سایر مقالات
آزمایش غیر مخرب بر روی سازه های صنعتی به همراه تصویر
آزمایش غیر مخرب بر روی سازه های صنعتی به همراه تصویر
 این روش با نام سرعت امواج پالسی ماورای صوت نیز شناخته می شود . اساس آن بر مبنای تعیین سرعت عبور امواج پالسی ماورای صوت از میان اجسام قرار دارد . پالسهای ماورای صوت با اعمال یک تغییر ناگهانی پتانسیل از یک فرستنده محرک به یک کریستال پیزوالکتریک مبدل که ارتعاشی با فرکانس اصلی خود صادر مینماید ، ایجاد می شود .
ادامه مطلب
سیمان چیست
سیمان چیست

سیمان ها مواد چسبنده ای هستند که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و بوجود اوردن جسم یک    پارچه از ذرات متشکله را دارند.سیمان در بتن کاربرد دارد و وظیفه آن صرفا چسباندن دانه ها به یکدیگر است و به خودی خود تاثیری در مقاومت و باربری ندارد .از این رو بتن خوب بتنی است که وقتی نمونه ای از آن شکسته شود ،  دانه های سنگی آن از وسط شکسته شده و سیمان ها پاره نشود.

ادامه مطلب
روش های مقاوم سازی بتن(ترمیم ترک ها)
روش های مقاوم سازی بتن(ترمیم ترک ها)
قبل از ترمیم اعضای سازه ای ، باید تحلیل سازه ای صورت گیرد تا اگر اعضا دارای بارگذاری بیش از حد بهره برداری در دوره بهره برداری باشد یا زیر حد طراحی شده باشد، تعیین شود به صورت ساده می توان گفت اگر ترک های دارای اهمیت باشند باید آنها ابتدا با استفاده از دستگاه التراسونیک جهت تعیین عمق ترک و مقاومت بتن مورد استفاده قرار می گیرند
ادامه مطلب
دلایل مقاوم سازی سازه های بتنی نیروگاه ها
دلایل مقاوم سازی سازه های بتنی نیروگاه ها
مقاوم سازی نیروگاه ها به دلیل وجود تجهیزات پیشرفته و ارزشمند و هم چنین اهمیت بالای تأمین انرژی در زندگی کنونی از جمله سازه هایی هستند که نیاز به توجه ویژه دارند. این سازه ها با توجه به نوع نیروگاه، ساختار متفاوتی دارند و اجزای آن ها در مجاورت مواد مختلفی از جمله مواد شیمیایی، مواد با PH مختلف، حرارت های بالا و  قرار می گیرد. از این رو برای جلوگیری از ایجاد مشکل در آن ها، نیاز به اجرای پوشش های حفاظتی و ضد حریق و استفاده از راهکارهایی برای مقاوم سازی نیروگاه ها می باشد.
ادامه مطلب