24-2-13 تخريب و اصلاح سازههاي بتني
كليات: در صورتي كه بر مبناي بررسيهاي انجام شده تصميم به تعمير اساسي سازههاي بتني گرفته شود، در انتخاب مصالح و روش اجرا بايد نكات زير مد نظر قرار گيرد.
بهترين نتيجه از عمليات تعمير اساسي، وقتي حاصل ميشود كه حتيالمقدور بار از روي قطعه سازهاي برداشته شود. معمولاً عمليات تعمير شامل تخريب بتن معيوب و پر كردن فضاي حاصل از كندهكاري با مصالح جانشين است. تخريب قسمتهاي ياد شده، نبايد به بتن و ميلگردهاي اطراف آن آسيب برساند. مصالح جانشين بايد چنان انتخاب و به كار برده شوند كه بيشترين پيوستگي را با بتن قديم داشته باشند تا در اثر تكيدگي و تغيير طول نامتجانس قسمتهاي جديد نسبت به قسمتهاي قديم، به پيوستگي آن دو لطمه وارد نيايد. اين مصالح پس از كاربرد، نبايد ترك بخورند و اين در صورتي ميسر است كه انقباض و يا انبساط ناهماهنگ، خواه به دليل تغيير درجه حرارت و رطوبت و خواه به دليل اختلاف كيفيت مصالح بين بتن قديم و مصالح جانشين موجود نباشد، به طور كلي مصالح مصرفي براي تعمير، بايد مشخصات زير را دارا باشند:
الف: از مصالحي كه قبلاً در سازه مصرف شده، پاياتر باشند.
ب: فولاد را از طريق ايجاد محيط قليايي و يا از طريق جلوگيري از نفوذ مواد خورنده، حفاظت نمايند.
پ: داراي ثبات حجم بوده و تكيدگي قابل ملاحظه نداشته باشند تا از لحاظ انتقال نيرو بين مصالح قديم و جديد مشكلي پيش نيايد.
ت: با بتن و فولاد چسبندگي خوبي داشته باشند.
به علاوه در مورد انتخاب مصالح و عوامل اجرايي، بايد دقت خاصي مبذول و افراد مجرب و ماهر به كار گمارده شوند و اصول ايمني در مورد كاركنان معمول گردد. با توجه به موارد فوق به شرح مختصر تعميرات سازههاي بتني مبادرت ميشود. طبعاً در هر مورد بايد به مندرجات دفترچه مشخصات فني خصوصي كه ويژه هر كار تهيه ميشود، مراجعه گردد.
24-2-13-1 شمعزني و نصب داربست و پايههاي موقت
به طور كلي زدن شمع و برداشتن بار از روي قطعه مورد تعمير و بستن داربست يا چارهجوييهاي مشابه از اولين اقداماتي هستند كه بلافاصله پس از بروز نارساييها مطرح ميشوند. اين اقدامات در حكم عمليات موقت قبل از تعمير محسوب ميشوند. براي اين منظور از انواع داربستها و شمعهاي چوبي و فلزي استفاده ميشود. در اين گونه موارد هرگاه ميزان نيروهايي كه بايد به شمع اعمال گردند، و يا ميزان تغيير مكانهايي كه بايد به اجزا داده شوند، زياد باشند و يا ماهيت كار ايجاب نمايد كه مقادير نيروهاي اعمال شده، كنترل گردند، بايد از جكهاي مجهز به نيروسنج استفاده گردد.
24-2-13-2 تخريب قسمتهاي معيوب و آسيبديده
قدم بعدي در عمليات تعمير سازههاي بتني، تخريب قسمتهاي معيوب و آسيبديده بتن است، براي حصول نتيجه مطلوب بايد اقداماتي به شرح زير انجام گردد:
ابتدا بايد محدودهاي كه بتن آن معيوب و يا آسيبديده است. مشخص گردد، اين كار ممكن است از طريق ارزيابي چشمي، به كمك چكش بتن و ديگر وسايل آزمايش غيرمخرب و يا از طريق نمونهگيري انجام پذيرد. تمام قسمتهاي معيوب و آسيبديده و حتي قسمتهايي كه احتمال معيوب بودن آنها وجود دارد تا رسيدن به بتن سالم، بايد تخريب گردند.
بايد توجه داشت كه يكي از علل عدم موفقيت در كار تعمير، سهلانگاري در تخريب بتنهاي آسيب ديده و باقي ماندن قسمتي از اين بتنها در زير قسمتهاي تعمير شده است. اين قسمتها به صورت نقاط ضعيف در اجزاي سازه باقي مانده و مسائل و مشكلات بعدي را فراهم ميآورند.
بدين ترتيب هميشه اضافهتر كندن مقادير بتن چه از لحاظ زمان و چه از لحاظ هزينه بر پذيرش خطر خرابي مجدد برتري دارد. هنگامي كه در رسيدن به بتن سالم ترديد وجود داشته باشد، بسته به اهميت كار با استفاده از چكش بتن و يا از طريق نمونهبرداري از بتن و انجام آزمايشهاي مناسب، سلامت قسمتهاي باقيمانده سازه كنترل ميگردد. فضاهاي حاصل از تخريب بايد داراي شكل هندسي نسبتاً منظمي باشند و بعد از تخريب و قبل از اجراي عمليات بازسازي مورد بازديد و تأييد دستگاه نظارت قرار گيرند. هنگام تخريب بايد دقت شود كه به ميلگردهاي سازه آسيبي وارد نگردد. در صورتي كه آسيبديدگي بتن سطحي نبوده، ولي عمق آن از ضخامت پوشش بتن روي ميلگردها كمتر باشد، تخريب بتن تا آزاد شدن دو سوم محيط ميلگردها ادامه مييابد، ولي اگر عمق منطقهاي كه بايد تخريب شود از اين حد بيشتر باشد، پشت ميلگردها به اندازه يك و نيم برابر قطر بزرگترين دانههاي مصالح سنگي مورد مصرف و حداقل به اندازه 3 سانتيمتر خالي ميشود. به طوري كه بتن جديد بتواند به راحتي ميلگردها را دور زده و اطراف آن را پر نمايد. براي تخريب بايد از وسيله مناسبي استفاده گردد كه قدرت آن متناسب با عمق و گستره قسمتهاي معيوب و يا آسيب ديده باشد. تخريب بايد چنان صورت پذيرد كه قسمتهاي باقيمانده بتن ترك برندارند.
24-2-13-3 وسايل مورد استفاده براي تخريب بتن
وسايل تخريب عبارتند از:
ـ قلم و چكش
ـ چكشهاي برقي كوچك
ـ دجبرهاي بزرگ كه با هواي فشرده كار ميكنند
ـ تخريب از طريق انفجارهاي كوچك كنترل شده، يا با استفاده از مواد منبسط شونده
ـ تخريب از طريق گرمايش ميلگردهاي آرماتور تحت اثر جريان الكتريسيته
ـ پتك و ديلم
ـ چكشهاي بادي كوچك
24-2-13-4 آماده كردن سطوح قسمتهاي تخريب شده
تأمين پيوستگي بتن قديم با مصالح جانشين در موفقيتآميز بودن عمليات ترميم نقش تعيين كنندهاي دارد. براي اينكه پيوستگي بتن قديم و مصالح جانشين به نحو احسن تأمين گردد، آمادهسازي سطوح حاصل از تخريب، بايد به شرح زير انجام گيرد:
ابتدا بايد سطح بتن به صورت زبر درآيد، بدين منظور ذرات سيمان و مصالح سنگي ريزدانه واقع در حد فاصل دانههاي درشت را جدا ميكنند و سطح خشني به دست ميآورند، تأمين اين منظور ممكن است به روشهاي مختلفي به شرح زير صورت گيرد:
ـ تيشهداري و نظافت با برس سيمي
ـ زبرزني و نظافت با برس سيمي
ـ ماسهپاشي به كمك هواي فشرده[1]
ـ ماسهپاشي به كمك آب تحت فشار[2]
ـ ماسهپاشي به كمك هواي فشرده توأم با مكش مواد حاصل از تخريب سطحي[3]
منظور از تيشهداري زخمي كردن سطح بتن به نحوي كاملاً منظم و يكنواخت است، پس از تيشهداري بايد دانههاي شكسته و لق شده و ريز را به كمك برسهاي فولادي از سطح بتن زدود.
زبرزني عملي مشابه تيشهداري است كه به كمك ابزار مخصوص كه با هواي فشرده و يا نيروي برق كار ميكند، انجام ميپذيرد. سطح زخمي شده بايد نظير سطح تيشهداري شده به كمك برسهاي فولادي مناسب از دانههاي شكسته و لق شده، دانههاي ريز و دوغاب سيمان پاك گردد.
هنگامي كه براي زبر كردن سطح بتن از روشهايي چون تيشهداري، زبرزني و ماسهپاشي به كمك هواي فشرده استفاده ميشود، بايد سطح زبر شده با آب تحت فشار شسته شود تا گردوخاك و بقاياي دانههاي ريز از آن جدا شوند و اگر از برس سيمي براي تميز كردن سطح استفاده ميشود، بايد در حين شستشو نيز برس زدن ادامه يابد. در حالتي كه از ماسهپاشي توأم با مكش براي زبر كردن استفاده ميشود، نيازي به شستن سطح بتن پس از ناصاف كردن سطح آن نميباشد.
پس از انجام عمليات ياد شده و شستشو در صورت لزوم، سطح بتن قديم بايد از آب اشباع گردد، به طوري كه وقتي در تماس با بتن جديد قرار گرفت، آب آن را نمكد و گرفتن بتن جديد را مختل نسازد. براي رسيدن به اين هدف بايد بتن قديم را 24 ساعت كاملاً خيس نگه داشت. اين كار از طريق پوشاندن سطح بتن با گوني، اسفنج، تشك كاهي و يا آبپاشي مستمر انجام ميگيرد. بديهي است پس از يك شبانهروز ميتوان نسبت به ترميم سطح بتن ياد شده با ملات يا بتن اقدام نمود.
در صورتي كه براي زبر كردن سطح بتن قديم از ماسهپاشي به كمك آب تحت فشار استفاده شود، مشروط بر اينكه اين كار بلافاصله قبل از بتنريزي يا كاربرد ملات انجام گيرد، نيازي به عمليات اشباع كردن بتن از آب نخواهد بود.
در تمام حالات اعم از اينكه سطح بتن از آب اشباع شود و يا از روش ماسهپاشي به كمك آب تحت فشار استفاده شده باشد، قبل از بتنريزي يا كاربرد ملات بايد قطرههاي آب از سطح بتن قديم زدوده و مدتي صبر شود، به طوري كه بتن به حالت اشباع با سطح خشك[4] درآيد و رنگ آن به خشكي بزند، در اين حالت دانههاي سطحي بتن قديم، سهم بسيار كمي از آب ملات يا بتن جديد را جذب خواهند كرد و از اين طريق پيوستگي بتن قديم با مصالح جديد افزايش خواهد يافت.
وجود قشر آب آزاد در سطح بتن قديم، هنگام ريختن و جا دادن مصالح جانشين، به ايجاد يك سطح جدايي ضعيف بين مصالح قديم و جديد منجر ميشود. گاهي در ساختمانهاي قديمي، بتني كه در ابتداي امر سالم به نظر ميرسد، پس از آنكه چند روز در معرض عوامل جوي قرار گرفت، شروع به سست شدن مينمايد. لذا در صورتي كه بروز چنين وضعي محتمل باشد، بايد پس از آمادهسازي سطوح حاصل از تخريب، چند روزي بتن قديم را به حال خود رها كرد و در صورتي كه تغييري در وضع آن حاصل نگرديد، اجراي عمليات و رفع نارساييها را دنبال نمود.
24-2-13-5 روشهاي تعميركاري
متناسب با دامنه و گستره عمليات مورد نياز براي رفع نارساييهاي سازههاي بتني، از مصالح و روشهاي مختلف استفاده ميشود كه متدوالترين آنها به شرح زير است:
ـ ملات خشك
ـ بتن جانشين
ـ ملات جانشين
ـ اندود
ـ تزريق
كه به طور مختصر راجع به هر كدام توضيحاتي داده ميشود:
الف: ملات خشك
منظور از ملات خشك مخلوطي است از يك حجم سيمان و دو و نيم حجم ماسه گذشته از الك 16، براي پر كردن سوراخهاي كوچك ميتوان نسبت ماسه را به سه تا سه و نيم حجم افزايش داد. مقدار آب ملات بايد به حدي باشد كه ملات به حالت اماج درآيد، در واقع آب اين ملات به حدي است كه ميتوان آن را با فشار دست به صورت گلوله درآورد، بدون آنكه آب آن بيرون بزند، ولي ميزان آب بايد به حدي باشد كه دست را مرطوب نمايد، اگر آب از اين مقدار كمتر باشد، براي گرفتن ملات كافي نخواهد بود، چنانچه مقدار آب بيشتر باشد، افت ملات زياد ميگردد. بهترين نتيجه با ملات خشك وقتي به دست ميآيد كه عمق فضايي كه بايد پر شود، بسته به مورد بين 10 تا 15 سانتيمتر و مساحت سطح مورد تعمير در قطعات بتنآرمه، حدود پانصد سانتيمترمربع و در قطعات بتن بدون آرماتور، حدود يك هزار سانتيمترمربع باشد.
ب: بتن جانشين
براي پر كردن فضاهايي كه فاقد آرماتور هستند و عمق آنها از 10 سانتيمتر و سطح نماي آنها از يكهزار سانتيمترمربع بيشتر باشد و همچنين در مورد قطعات بتنآرمه براي پر كردن فضاهايي كه عمق آنها از 15 سانتيمتر و مقطع آنها از پانصد سانتيمترمربع بيشتر باشد، از بتن جانشين به منظور جايگزيني بتنهاي كنده شده استفاده ميگردد. براي ساختن بتن جانشين بايد از آب شيرين استفاده كرد. مقدار سيمان مورد نياز عموماً بايد بين 325 و 375 كيلوگرم در مترمكعب بتن باشد. در شرايط خاص ميتوان عيار سيمان را تا حدود 300 كيلوگرم كاهش و يا حداكثر تا 400 كيلوگرم در مترمكعب افزايش داد. نسبت آب به سيمان عموماً (47%) است كه در شرايط خاص و استثنائي ميتوان آن را حداقل به (40%) و حداكثر به (50%) تغيير داد. بديهي است در هر مورد مقادير دقيق مصرف آب و سيمان در دفترچه مشخصات خصوصي قيد ميگردد.
پ: ملات جانشين
در مواقعي كه سطح فضاي خالي به قدري بزرگ و عمق آن به قدري كم باشد كه نتوان از ملات خشك استفاده كرد، براي پر كردن فضا از ملات جانشين استفاده ميشود. همچنين وقتي عمق فضاي خالي از مجموع قطر ميلگرد و پوشش بتن روي آن كمتر باشد، بايد از ملات جانشين استفاده كرد. اجراي كار در اين حالت اگر ضخامت بتن كم باشد، بايد با نهايت دقت و مهارت انجام گيرد تا در اثر تغيير درجه حرارت و رطوبت، تغيير شكلهاي نامتجانس در مرز بتن قديم و مصالح جانشين به وجود نيايد.
ت: اندود
در صورتي كه قسمتهاي آسيب ديده و معيوب بتن فقط نقش حفاظت آرماتور را داشته، و در مقاومت قطعه و رفتار آن تأثير نداشته باشد و علاوه بر آن، خرابي و عوامل به وجود آورنده آن به قسمتهاي داخلي بتن سرايت نكرده باشد، ميتوان از روش اندود كردن، براي حفاظت آرماتور استفاده كرد. براي انجام اندود، روشهاي مختلفي را به شرح زير ميتوان به كار گرفت.
ـ اندود كردن به روشي سنتي با ملات ماسه و سيمان
ـ اندود كردن با ملات پاش
ـ اندود كردن با موادي نظير قير
ـ اندود كردن به كمك ملاتهاي تهيه شده با چسبهاي مخصوصي نظير رزين اپوكسي
ث: تزريق
از روش تزريق براي انسداد تركهاي قطعات و نيز پر كردن فضاهاي خالي پراكنده در حجم بتنهاي نامرغوب و متخلخل، و بالاخره براي پر كردن شكافها و حفرههاي داخلي غير قابل دسترس قطعات بتنآرمه كه معمولاً در گرهها و محل تلاقي تيرها و ستونها به علت تراكم زياد آرماتور و ممانعت از عبور بتن يا در زير شبكه آرماتور به دليل افت بتن (نشست خميري) و جدا شدن آن از شبكه مزبور به وجود ميآيد، كمك گرفته ميشود. معمولاً تزريق با دوغاب سيمان مخلوط با مواد منبسط شونده و يا فرآوردههاي مخصوصي نظير رزين اپوكسي صورت ميگيرد.