1- مهم ترین نقص و عیب سازه های بتنی ایران و جهان، موضوع کرمو یا شن نما شدن (HoneyCombing) می باشد که در همه آئین نامه ها دستوراتی را برای جلوگیری از بروز چنین نقیصه ای صادر می نمایند و یا تذکرات مهمی مطرح می کنند. عامل بروز چنین نقصی، جداشدگی در بتن می باشد. با بررسی عوامل زمینه ساز و موثر در ایجاد جدا شدگی، می توان راهکارهای پیشگیری از بروز این مشکل را دریافت.
2-کرمو بودن یا شن نما شدن بتن، ظاهری کاملاً متفاوت با عدم تراکم کافی بتن دارد. متاسفانه اکثریت قریب به اتفاق مهندسین و تکنیسین ها و دست اندرکاران اجرای سازه های بتنی این دو عیب را یکسان می شمارند. در بتن کرمو یا شن نما شده، ذرات درشت دانه (شن) در کنار هم دیده می شود که فضای بین آنها فاقد ملات و شیره کافی می باشد، در حالیکه در یک بتن غیر متراکم فضاها و حفرات کوچک و بزرگ قابل رؤیت (از چند دهم میلیمتر تا چندین میلیمتر) مشاهده گردد اما در بخش جامد، ذرات درشت و ریز و شیره بتن در کنارهم بصورت همگن دیده می شود.
3 ـ نقیصه بزرگ کرمو یا شن نما بودن بتن، نتایج خاصی را به دنبال می آورد که عبارتند از:
الف: کاهش شدید مقاومت فشاری، کششی و خمشی و برشی بتن به حدی که ممکن است نتوان مقاومت بتن این بخش را اندازه گیری کرد و حتی گاه امکان تهیه مغزه نیز در این قسمت ها وجود ندارد.
ب : کاهش شدید مدول ارتجاعی بتن که عملاً در طراحی سازه از اهمیت برخوردار می باشد.
پ : کاهش شدید پیوستگی بین بتن و میلگرد که به کاهش شدید ظرفیت باربری قطعه می انجامد و عملاً انتقال نیروها بدرستی صورت نمی گیرد و روابط شناخته شده در طراحی سازه های بتن آرمه از اعتبار ساقط می شود.
ت : افزایش شدید نفوذپذیری بتن در منطقه کرمو یا شن نما شده و نشت شدید آب به درون بتن و از بین رفتن آب بندی در سازه های نگهدارنده مایعات.
ث : عدم امکان اندازه گیری جذب آب کوتاه مدت و بلند مدت بدلیل حفرات بزرگ.
ج : نفوذ مواد زیان آور به درون بتن و آسیب رسانی به بتن (حمله سولفاتها و مواد اسیدی و ...).
چ : عدم دوام بتن در محیط های دارای چرخه های یخ بندان و آبشدگی.
ح : شروع زود هنگام خوردگی میلگردها در اثر نفوذ سریع یون کلرید یا کربناته شدن بتن یا خمیر سیمان ناچیز مجاور میلگردها و از بین رفتن لایه انفعالی (درصورت تشکیل شدن آن).
خ : عدم تشکیل لایه انفعالی در میلگرد واقع در بخش شن نما شده و شروع خوردگی از ابتدای بتن ریزی یا ادامه دادن خوردگی میلگردهای زنگ زده.
د: افزایش آهنگ (شدت) خوردگی میلگردها در اثر کاهش شدید مقاومت الکتریکی بتن اطراف آن در منطقه پوشش میلگردها.
ذ : ایجاد منظره بد و نمای نامطلوب در سطح بتن.
4 ـ دلیل اصلی بروز این مشکل، جداشدگی بتن است. جداشدگی (Segregation) به علل مختلفی در بتن ایجاد می شود. معنای جداشدگی، جدائی یک جزء یا چند جزء بتن از دیگر اجزای آن می باشد.
قبل از فهرست کردن علل ایجاد جداشدگی در بتن لازم است متذکر شویم که علل موجود وقتی می توانند موثر واقع شوند که استعداد جداشدگی در بتن وجود داشته باشد. در واقع برای بالفعل شدن (Activation) جداشدگی نیاز به استعداد بالقوه (Potential) در بتن وجود دارد.
هر چند بهرحال استعداد جدا شدگی در بتن ها موجود است اما تراز و میزان این استعداد یکسان نیست. به عبارت دیگر می توان استعداد جداشدگی بتن را یک عامل زمینه ساز درونی نام نهاد و سایر عوامل را می توان عوامل بیرونی خواند. بنابراین ایجاد عوامل بیرونی به میزان مشخص، در بتن هائی که استعداد جداشدگی متفاوت دارند به جداشدگی یکسان منجر نمی شود. بدین ترتیب نقش استعداد جدا شدگی و شناخت عوامل ایجاد این استعداد در بتن ها بسیار مهم تلقی می گردد.
5 ـ برای ایجاد زمینه و استعداد بیشتر جداشدگی، باید انسجام و درگیری و چسبندگی بتن و اجزای آن با یکدیگر کمتر شود. بنابراین بخوبی می توان حدس زد که این استعداد، مرتبط با نسبت ها و مقادیر و کیفیت اجرای بتن خواهد بود و پیش بینی آن دور از ذهن نمی باشد و تسهیل در حرکت و تراکم سریع تر معمولاً به افزایش استعداد جداشدگی منجر می گردد. بصورت خلاصه می توان عوامل افزایش استعداد جداشدگی را در زیر فهرست نمود:
الف : افزایش اسلامپ و کارائی بتن
ب : افزایش مقدار آب و نسبت آب به سیمان بتن
پ : کاهش عیار سیمان و مواد چسباننده یا کاهش خمیر سیمان
ت :افزایش حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها
ث: درشت بافت شدن دانه بندی سنگدانه ها
ج : گردگوشه تر شدن سنگدانه ها بویژه درشت دانه ها
چ : صاف تر شدن بافت سطحی سنگدانه بویژه درشت دانه
ح :کاهش ماسه های ریز بتن (ذرات ریزتر از 3/0 میلی متر) و حتی کاهش مواد ریزدانه و مواد پودری
خ :مصرف زیاده از حد روان کننده ها یا فوق روان کننده ها در بتن
د :عدم استفاده از مواد حبابزا در بتن
بدیهی است با عنایت به موارد فوق می توان به نحوی طرح مخلوط بتن را ارائه داد که استعداد جداشدگی آن کم باشد.
بدیهی است با عنایت به موارد فوق می توان به نحوی طرح مخلوط بتن را ارائه داد که استعداد جداشدگی آن کم باشد.
ـ عوامل خارجی که می تواند استعداد بالقوه جداشدگی را بالفعل نماید از نظر اجرائی اهمیت فراوانی دارند. این عوامل را می توان در زیر بصورت خلاصه برشمرد:
الف :ایجاد ضربه یا لرزش در حین حمل (حمل با فرغون و دمپروکمپرسی در مسیر ناصاف، حمل با تسمه نقاله در اثر ضربات رولیک و ....).
ب :افزایش مولفه افقی سرعت بتن در هنگام ریختن (در انتهای شوت، در انتهای تسمه نقاله یا خروج بتن از لوله افقی در هنگام پمپ کردن و
پ :برخورد بتن بصورت افقی یا قائم به میلگردها در مسیر تخلیه و ریختن بتن.
ت :برخورد با زاویه قائم یا ماده با قالب قائم (بویژه استفاده از جام های بغل ریز).
ث : پرتاب کردن بتن با وسائلی همچون بیل از نقطه ای به نقطه دیگر یا به درون قالب.
ج :در رفتن شیره یا ملات از درز قالب (نوعی جداشدگی استاتیکی).
چ : لرزش زیاده از حد در هنگام تراکم بتن (فرونشستن درشت دانه ها و رو آمدن ریزدانه ها و شیره بتن)
ح : حرکت دادن لرزاننده درونی (خرطومی) به اطراف در حالی که در بتن فرو برده شده است (هل دادن توده بتن با لرزاننده خرطومی).
خ: اختلاف شدید بین چگالی ذرات سنگدانه و خمیر سیمان (سبکی یا سنگینی زیاد نسبت به خمیر سیمان) که باعث جداشدگی استاتیکی بتن می شود در حالی که اکثر جداشدگی ها دینامیکی هستند.
د :حرکت بتن در مسیر طولانی بویژه در بتن های خود تراکم (مسافت بیشتر از 5 متر).
ذ : گیر کردن سنگدانه های درشت در شبکه میلگرد و حرکت ملات بدون شن بدلیل انبوهی شبکه میلگرد.
ر:عمل پمپ کردن بتن با روانی خیلی زیاد و با دانه بندی نام مطلوب و ریز دانه کم.
ز: برخورد شدید بتن پاشیدنی به سطح و برگشت درشت دانه ها بهمراه بخشی از ملات یا شیره بتن.
ژ : راه رفتن زیاد بر روی بتن تازه و حرکت وسائل حمل و ریختن بر روی بتن تازه ریخته شده.
س : بتن ریزی روی شیب بویژه از بالا به پایین بجای پایین به بالا.
ش :پرداخت لیسه ای غلط در سطح فوقانی بتن (در اثر عدم رعایت زمان پرداخت در ارتباط با آب انداختن بتن )
ص : آب شستگی بتن در اثر بارش و ایجاد رواناب در سطح بتن.
ض : آب شستگی در بتن ریزی زیر آب با لوله ترمی بدلیل سرعت زیاد بتن در لوله ترمی و کم بودن عمق سر لوله در بتن ریخته شده وتلاطم حاصله از ریختن بتن در سطح بتن مجاور آب.
ط: دامنه نوسان و فرکانس نامناسب ویبراتور بویژه قدرت بیش از حد آن و یا ضعف شدید ویبراتور
7 ـ لازم به ذکر است که ارتفاع به خودی خود عامل جداشدگی نیست اما اگر عاملی فعال شود و جداشدگی بویژه در هنگام ریختن بتن ایجاد گردد، افزایش ارتفاع به افزایش جداشدگی و بهتر دیده شدن آن کمک شایانی می کند. می توان ارتفاع زیاد شره کردن بتن را عامل تشدید جداشدگی دانست نه عامل اولیه برای جداشدگی. بنابراین دیده می شود که با استفاده از قیف هادی یا ناوه (شوت) سقوطی و وسایل مشابه می توان بتن را از ارتفاع زیاد به پائین ریخت و جداشدگی مشاهده ننمود به شرطی که بتن به میلگردها و بدنه قائم قالب در این مسیر برخورد نکند و امروزه محدودیتی برای ارتفاع سقوط بتن در آئین نامه های معتبر دنیا به چشم نمی خورد یا به تدریج این محدودیت ها کم می شود و یا ارتفاع مجاز شره کردن بتن افزایش می یابد.
8 ـ همانطور که مشاهده نمودید راه حل های جلوگیری از بروز مشکل کرمو یا شن نما شدن، جلوگیری از ایجاد جداشدگی در بتن است و قاعدتاً در دو مرحله طرح مخلوط بتن و اجرا باید تدابیر لازم اتخاذ گردد تا از این امر پرهیز نمائیم.
در مرحله مخلوط بتن های عادی معمولاً کاهش حداکثر اندازه دانه ها و ریز بافت تر کردن دانه بندی (افزایش سهم ماسه و کاهش سهم شن) به همراه مصرف ماسه های حاوی ریز کافی، عدم اصرار بر بالا بردن SE و پرهیز از ایجاد روانی زیاد بویژه بکمک آب و ترجیحاً استفاده از روان کننده یا فوق روان کننده های لزج کننده و مصرف معقول و منطقی سیمان و بکارگیری شن شکسته یا نیمه شکسته و ماسه گردگوشه و بکارگیری روانی مناسب اما کم می تواند استعداد جداشدگی را کم کند بویژه اگر نیاز به بتن پمپی داشته باشیم که در شرایط فعلی چنین نیاز مبرمی وجود دارد.
در مرحله اجرا، درزگیری قالب ها، استفاده از قیف و لوله (شوت سقوطی) در زیر جام (باکت) و در انتهای لوله پمپ بصورتی که در ستون یا دیوارپائین رود و از برخورد بتن با میلگرد و قالب جلوگیری نماید. در صورتی که نتوان از شوت سقوطی ولوله (صلب یا انعطاف پذیر) استفاده نمود، برای بتن ریزی دیوار یا ستون مرتفع بهتر است از دریچه های جانبی در ترازهای مختلف استفاده نمود اما نباید بتن را با یک شیب یا بصورت افقی و با سرعت به درون قالب فرستاد بلکه باید با ایجاد یک سکوی لبه دار، بتن را بصورت شاغولی روی آن ریخت تا به تدریج سر ریز کند و قالب را پر نماید.
استفاده از لرزاننده خرطومی مناسب (نه چندان قوی و نه چندان ضعیف) و لرزان صحیح بتن و پرهیز از لرزاندن بیش از حد (Over Vibration) کمک بزرگی برای جلوگیری از بروز مشکل است.
9ـ اوج هنر ساخت و ریختن بتن امروزه به بتن خودتراکم مربوط می شود. در حالی که روانی و کارائی را فوق العاده بالا می بریم اما باید سعی شود از جداشدگی و آب انداختن جلوگیری شود.
بهر حال برای سهولت در ریختن و عدم استفاده از وسایل تراکمی بویژه لرزش نیاز به این کارائی وجود دارد ولی درحالت ایستا و پویا نباید جداشدگی گردد. بنابراین جمع کردن این موارد متضاد کاری هنرمندانه است که راهکارهای آن قبلاً تشریح شده است. با این حال امروزه محدودیت هائی در ارتباط با نحوه ریختن و طول حرکت افقی بتن در قالب برای این بتن ها نیز وجود دارد.
10 ـ یکی از رایج ترین دلائل بروز مشکل کرمو شدگی و شن نما شدن، لرزاندن بتن بیش از حد بتن می باشد، زیرا تصور می شود مشکل بوجود آمده مربوط به نقص و کمبود لرزاندن است. لذا ضمن ریختن بتن در لایه هائی بیش از 60 سانتی متر در ستون و دیوار و غیره، سعی می کنند ویبراتور را بصورت فعال و روشن در داخل بتن به مقدار قابل توجهی باقی نگهدارند و به تدریج بالا بیاورند. در این حالت علاوه بر عدم خروج کامل هوای غیر عمدی بتن، جداشدگی حاصل می شود و سنگدانه های درشت به پائین رانده می شود و شیره ها بالا می آید. معمولاً در داخل ستون و دیوار دیدکافی نیز وجود ندارد تا بتوان از این امر آگاه شد و با شروع روزدن شیره، ویبراتور را به تدریج خارج نمود بلکه با ادامه دادن به تراکم و اصرار بر طولانی مدت کردن آن باعث جداشدگی می شوند و یا جداشدگی موجود را تشدید می کنند.
11 ـ شرکت های بتن آماده نیز در ایران معمولاً نقش جدی و پررنگی در بروز این مشکل ایفا می کنند. عدم کاهش حداکثر اندازه اسمی از 25 به 20 میلی متر دربتن های پمپی، استفاده از دانه بندی درشت در مخلوط سنگدانه، اصرار برای بکارگیری ماسه های کم ریز و با SE زیاد به بهانه تمیزتر بودن، مناسب نبودن دانه بندی برای پمپ کردن و ایجاد ضرورت برای روان کردن بتن پمپی بدون بهره گیری از روان کننده یا فوق روان کننده و عدم افزایش سیمان و بالا بردن استعداد جداشدگی از جمله مشکلاتی است که بدلیل عدم رعایت نکاتی برای کاهش استعداد جداشدگی و یا عدم اطلاع از سازوکار بروز مشکل ایجاد می کنند.
12 ـ در طول سالهای گذشته، با انتشار هر تجدید نظر در آئین نامه های زلزله در ایران، به تدریج حجم میلگردهای طولی و عرضی زیادتر شده و فاصله های آنها کم شده است و بویژه در محل تقاطع تیرو ستون، فشردگی و انبوهی زایدالوصفی مشاهده می گردد. مجریان نیز برای جایدهی بهترنیازمند بتن های روان تر و کاراتر می باشند زیرا عملاً استفاده از ویبراتورهای خرطومی در این موارد دشوار است.
اگر به این خواسته از مجاری صحیح پاسخ مناسب داده نشود، دست اندرکاران اجرا مجبور به افزودن آب و روان کردن آن بصورت غیر اصولی می شوند، که علاوه بر کاهش شدید مقاومت و دوام بتن، به افزایش استعداد جداشدگی منجر می شود. با توجه به عدم رعایت نکات اجرائی مرتبط با ریختن بتن، جداشدگی های قابل توجهی حاصل می گردد و شن نما شدن بتن منجر می شود.
اگر از ابتدا در هنگام طرح مخلوط بتن، دستیابی به کارائی زیاد مد نظر قرار گیرد و چنین بتنی ساخته شود مسلماً امکان بروز چنین مشکلاتی کمتر می گردد. امروزه در بهترین حالت، این نیاز با ساخت بتن خودتراکم مرتفعÂÂ می شود و لازم است به تدریج تولیدکنندگان بتن آماده دراین راه قدم بردارند و بتوانند با افزایش دانش فنی وبهره گیری از تکنولوژی مناسب، این نوع بتن ها را تولیدکنند و دراختیار مصرف کننده قرار دهند.
واحد توسعه و تحقیقات کلینیک بتن ایران کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ، مرکز جامع خدمات مهندسی ، بازرگانی و تعمیرات سازه های بتنی -44618462-44618379-09120916272 |