5-3-3 پايايي[1] (دوام) بتن
بتني كه در ساخت و نگهداري آن تمامي مشخصات فني رعايت شود، داراي پايايي زياد در برابر شرايط محيطي ميباشد. عوامل مهمي كه بايد براي دستيابي به بتن پايا به آن توجه شود به قرار زير است.
5-3-3-1 نسبت آب به سيمان
از خصوصيات مهمي كه بر دوام بتن اثر ميگذارد، ميزان آب در مخلوط بتن است. بسته به شرايط محيطي و عملكرد سازه بايد نسبت آب به سيمان در مشخصات فني خصوصي قيد شود. در صورت عدم وجود اين نسبت، استفاده از ارقام جدول 5-3-3-1 با توجه به شرايط رويارويي[2] الزامي است.
جدول 5-3-3-1 نسبت آب به سيمان با توجه با شرايط رويارويي بتن
نسبت آب به سيمان |
شرايط رويارويي |
|
1- بتن با شرايط نفوذناپذير |
5/0 |
الف- در رويارويي با آب صاف |
45/0 |
ب- در رويارويي با آب لبشور[3] و آب دريا |
|
2- بتن در معرض شرايط جوي مرطوب و يخ زدن |
45/0 |
الف- جدول، آبرو، جانپناه و مقاطع با ضخامت كم |
5/0 |
ب- ساير مقاطع |
45/0 |
پ- بدون به كار بردن مواد يخزدا |
45/0 |
3- براي حفاظت بتنآرمه در برابر خوردگي هنگام رويارويي با نمكهاي يخزدا و آبهاي لبشور، آب دريا و ترشحات حاصل از آن |
5-3-3-2 حداقل مقدار سيمان
انتخاب نسبت صحيح آب به سيمان، تراكم كافي و عمل آوردن مناسب ميتواند دوام بتن را بهبود بخشد. براي دستيابي به اهداف فوق با نسبت آب به سيمان معين، حداقل ميزان مصرف سيمان بسته به قطر مصالح درشتدانه بتن، نبايد از ارقام مندرج در جدول 5-3-3-2 كمتر باشد تا امكان لرزاندن و مرتعش ساختن در كارگاه فراهم آيد. بسته به شرايط رويارويي و حداكثر قطر شن، ميزان حداقل سيمان در جدول مورد بحث داده شده است.
جدول 5-3-3-2 حداقل مقدار سيمان لازم در بتن براي حصول پايايي در شرايط محيطي مختلف (كيلوگرم در متر مكعب)
بتن ساده[4] ) بدون آرماتور) |
بتن پيشتنيده |
بتنآرمه |
نوع بتن |
|||||||||
10 |
15 |
20 |
40 |
10 |
15 |
20 |
40 |
10 |
15 |
20 |
40 |
حداكثر اندازه اسمي مصالح سنگي به ميليمتر |
شرايط محيطي |
||||||||||||
275 |
250 |
225 |
200 |
300 |
300 |
300 |
300 |
300 |
275 |
250 |
225 |
بتن كاملاً محافظت شده در برابر هوا يا شرايط مخرب، بجز مدت كوتاهي كه در هنگام ساخت در معرض هواي معمولي واقع ميشود. |
300 |
275 |
250 |
225 |
325 |
325 |
300 |
300 |
350 |
325 |
300 |
275 |
بتني كه از باران شديد و يا يخزدگي در حالتي كه از آب اشباع شده محافظت گردد. بتن زير خاك و بتني كه به طور مداوم زير آب قرار ميگيرد. |
350 |
325 |
275 |
250 |
350 |
325 |
300 |
300 |
350 |
325 |
300 |
275 |
بتني كه در معرض نمكهاي يخزدا قرار ميگيرد. |
375 |
325 |
300 |
275 |
425 |
400 |
375 |
325 |
425 |
400 |
375 |
325 |
بتن در معرض آب دريا يا باتلاق يا باران شديد و يا در معرض تر و خشك شدنهاي پياپي و يا يخزدگي هنگامي كه تر است، و يا در معرض بخارهاي خورنده است. |
نيازمند بررسيهاي ويژه است. |
بتني كه در معرض فرسايش شديد، عبور و مرور وسائط نقليه يا آب جاري با PH حداكثر 5/4 است. و يا رويههاي بتني محافظت نشده و .... |
5-3-3-3 بتن با حباب هوا
هنگامي كه بتن در برابر شرايط يخ زدن قرار دارد يا براي آب شدن يخهاي مجاور آن از نمكهاي يخزدا استفاده ميشود، براي بالا بردن دوام بتن بايد از مواد حبابساز استفاده شود. با رعايت ميزان نسبت آب به سيمان مندرج در جدول 5-3-3-1، بسته به قطر درشتترين دانه شن مصرفي و شرايط رويارويي، ميزان كل حباب هوا در بتن براي مقابله با يخزدن، نبايد بيشتر از ارقام جدول 5-3-3-3 اختيار شود. نسبت آب به سيمان در بتن با حباب هوا، نبايد در هيچ مورد از 5/0 تجاور نمايد. ويژگيهاي ماده حبابساز بايد قبل از مصرف به تأييد دستگاه نظارت برسد. ميانگين نتايج به دست آمده در سه آزمايش متوالي، نبايد از مقادير داده شده در جدول 5-3-3-3 تجاوز نمايد. براي بتنهاي طبقه C30 و بالاتر ميتوان ميزان هواي مندرج در جدول 5-3-3-3 را تا (1%) كاهش داد. به هنگام ساخت بتن با حباب هوا بايد طرح اختلاط بتن توسط آزمايشگاه مورد قبول كارفرما تهيه گردد. در مواردي كه ميزان هواي موجود در بتن، (4%) تا (6%) است، بايد به ميزان اوليه سيمان 50 كيلوگرم در متر مكعب اضافه نمود. در مواردي كه به تشخيص دستگاه نظارت ميزان هواي بيشتري مورد نياز باشد، بايد به ازاي هر (1%) هواي اضافه 25 كيلوگرم سيمان به متر مكعب بتن اضافه شود.
جدول 5-3-3-3 مقدار درصد هواي توصيه شده براي بتنهاي با حباب هوا مقاوم در برابر يخزدگي«1»
مقدار کل درصد هواي موجود در بتن با حباب هوا |
حداکثر اندازه شن ميليمتر (اينچ) |
رديف |
|
شرايط محيطي معتدل«3» |
شرايط محيطي شديد«2» |
||
6 |
5/7 |
5/9 ( |
1 |
5/5 |
7 |
5/12
( |
2 |
5 |
6 |
19 ( |
3 |
5/4 |
6 |
25 (1) |
4 |
5/4 |
5/5 |
5/37
( |
5 |
5/4«4» |
5 |
50 (2) |
6 |
5/3«4» |
5/4 |
75 (3) |
7 |
«1» رواداري براي ارقام جدول (5/1%)± است.
«2» شرايط محيطي شديد - شرايط محيطي سردي است كه بتن قبل از يخ زدن به صورت مداوم در تماس با رطوبت قرار داشته است. مانند سطح جادهها، دال پلها، پيادهروها و منابع آب.
«3» شرايط محيطي معتدل - شرايط محيطي سردي است كه بتن قبل از يخ زدن به ندرت در معرض رطوبت قرار گرفته و از مواد يخزدا استفاده نميشود. مانند بعضي ديوارهاي خارجي، شاهتيرها و دالهايي كه در تماس با زمين نميباشند.
«4» درصد هوا براي اين دو رديف مانند ساير رديفهاي جدول نسبت به كل مخلوط محاسبه ميشود ولي به هنگام آزمايش اندازهگيري درصد هوا بايد مصالح بزرگتر از قطر 5/37 ميليمتر به وسيله دست يا الك جمعآوري و از مخلوط حذف شود.
5-3-3-4 بتن مقاوم در برابر حملات شيميايي[5]
بتني كه با شرايط كاملاً مناسب و خوب ساخته نشده باشد، چنانچه در مجاورت آبها يا خاكهاي آلوده به مواد شيميايي مهاجم[6] و خورنده[7] قرار گيرد، از پايايي آن به شدت كاسته ميشود. از اين رو شناخت عوامل كاهش دهنده اين اثرات، الزامي است. انواع مواد شيميايي كه سازههاي بتني اغلب با آن مواجه هستند، عبارتند از سولفاتها، فاضلابهاي خانگي و صنعتي، آبهاي لبشور و آب دريا، عواملي نظير درجه حرارت، سرعت زياد مايع يا يخ مجاور سازه، عدم دقت در عمل آوردن بتن، تر و خشك شدنهاي پياپي و بالاخره خوردگي فولاد نيز باعث تضعيف بتن در مقابل حملات شيميايي ميشود. عواملي نظير پايين بودن نسبت آب به سيمان، انتخاب صحيح نوع سيمان و نفوذپذيري كم، ميتواند دوام بتن در مقابل حملات شيميايي و فيزيكي را فزوني بخشد. در جدول شماره 5-3-3-4 با توجه به شرايط محيطي و ميزان سولفات موجود در آب و خاك، نوع سيمان و حداكثر نسبت آب به سيمان براي تهيه بتني پايا توصيه شده است.
جدول 5-3-3-4 انتخاب نوع سيمان براي بتنهايي كه در معرض سولفاتها قرار ميگيرند*
حداکثر نسبت آب به سيمان |
نوع سيمان توصيه شده |
ميزان سولفات موجود در آب PPm(- -SO4) |
درصد سولفات خاک قابل حل در آب (- -SO4) |
شرايط رويارويي |
رديف |
- |
- |
150 - 0 |
1/0 - 0 |
ملايم |
1 |
5/0 |
نوع 2، يا نوع1 همراه با مواد پوزولاني، يا نوع 1 همراه با مواد سوپر پوزولاني |
1500 - 150 |
2/0 - 1/0 |
متوسط |
2 |
45/0 |
نوع 5 |
10000 - 1500 |
2 - 2/0 |
شديد |
3 |
45/0 |
نوع 5 همراه با مواد پوزولاني |
بيشتر از 10000 |
بيشتر از 2 |
بسيار شديد |
4 |
توضيح:
- آب دريا با توجه به املاح موجود در آن حداقل در رديف 2 جدول طبقهبندي ميشود.
- ميزان مواد پوزولاني به هنگام استفاده بايد توسط آزمايشگاه معتبر مشخص شود.
- در شرايط رويارويي رديف 4 در صورت درخواست دستگاه نظارت بايد تدابير اضافي براي عمل آوردن و مراقبت بتن اتخاذ گردد.
* جدول فوقبهعنوان راهنما از ACI-318-89 نقل شده است و بايد به تفاوتهايي كه در شرايط رويارويي اين جدول و مندرجات آييننامه بتن ايران وجود دارد توجه شود.
به كار بردن مواد پوزولاني به ميزان (15%) تا (25%) وزن سيمان مصرفي، براي بالا بردن كيفيت بتن در مقابل حملات شيميايي توصيه ميشود. ميزان سولفات وارد شده به بتن توسط مصالح سنگي، بايد به (1/0%) وزن مصالح سنگي محدود شود. كل ميزان سولفات قابل حل در آب در مخلوط بتن بر حسب بنيان - -SO4 ، نبايد از (4%) و مقدار كلي سولفات از (5%) وزن سيمان موجود در مخلوط بتن بيشتر باشد. در اين محاسبه مقدار كل سولفات در مصالح و مواد متشكله بتن بايد مورد توجه قرار گيرد.
5-3-3-5 بتن مقاوم در برابر سايش
بتن مقاوم در برابر سايش بتني است كه بتواند به نحوي در برابر اثرات فرسايشي عبور و مرور، تردد ماشينآلات، ضربه، سريدن مواد و يا اسباب و لوازم بر روي آن مقاومت نمايد. در ساخت بتن مقاوم به سايش و فرسايش، بايد عوامل زير مورد توجه قرار گيرد.
الف: مقاومت فشاري
يكي از مهمترين عواملي كه اثر مستقيم بر فرسايش بتن دارد مقاومت فشاري است. مقاومت فشاري و يا مقاومت سايشي بتن با كم شدن فضاي خالي بتن و پايين بودن نسبت آب به سيمان تأمين ميشود. حداقل بتن مقاوم در برابر سايش، بتن طبقه C25 است كه نسبت آب به سيمان آن با توجه به شرايط رويارويي از جدول 5-3-3-1 به دست ميآيد.
ب: دانهبندي مصالح
دانهبندي مصالح بتن بايد پيوسته بوده و با توجه به مشخصات مندرج در فصل مصالح حتيالامكان از نوع مصالح با مقاومت زياد انتخاب شود. حداكثر قطر مصالح سنگي در بتنهاي مقاوم به سايش، 25 ميليمتر توصيه ميشود.
پ: اسلامپ
حداكثر اسلامپ براي بتن مقاوم در برابر سايش، 75 ميليمتر است. توصيه ميشود اسلامپ بتن براي لايه روكش[8] و مقاوم در برابر سايش، در حدود 25 ميليمتر اختيار شود.
ت: ميزان هوا
حداقل ميزان هوا با توجه به شرايط رويارويي بتن از جدول 5-3-3-3 استخراج ميشود. براي بتنهاي داخل ساختمان كه در معرض يخ زدن و تغييرات جوي نيستند حداكثر هواي موجود در بتن، (3%) اختيار ميشود.
ث: چنانچه امكان فرسايش سطح بتن با توجه به نوع مصرف بسيار زياد باشد، توصيه ميشود كه بتن اصلي با يك رويه از طبقه C30 كه حداكثر قطر دانههاي آن 5/12 ميليمتر باشد، روكش شود.
ج: پرداخت سطح بتن
معمولاً براي صافكاري بتن، حداقل 2 ساعت زمان بعد از ريختن آن لازم است، لذا تا زماني كه آب سطح بتن كاملاً محو نشده است، بايد از مالهكشي سطح بتن پرهيز شود. بدين منظور ممكن است از روشهاي خاصي[9] براي جمعآوري آب سطح استفاده شود.
چ: عمل آوردن
عمل آوردن بتن بايد فوراً پس از بتنريزي شروع شود، رعايت اصول و مندرجات اين نشريه و نيز دستورالعملهاي تكميلي دستگاه نظارت الزامي است.