سیکل ذوب و یخ بتن یکی از متداول ترین دلایل ترک خوردگی و آسیب بتن در شرایط سرد آب و هوایی است و به این دلیل که سطح تماس سازه های بتنی با آب و رطوبت هوا و همچنین نور خورشید گسترده است سیکل ذوب و یخ مرتبا تکرار می شود
این امر در دراز مدت آسیب های زیادی را به بتن وارد می کند.عوامل زیادی مثل میزان افزایش و کاهش دما، اندازه ای که بتن در معرض رطوبت قرار می گیرد و نیز کیفیت بتن از نظر تخلخل و همچنین نسبت آب به سیمان ،در سیکل ذوب و یخ تاثیر و دخالت دارند. البته افزودنی های بتن هم می توانند در افزایش مقاومت بتن نقش داشته باشند. در ادامه ی این مطلب از بتن کاور به آنها خواهیم پرداخت، همراه ما باشید.
امروزه بتن پرکاربردترین و رایج ترین مصالح ساخت و ساز در سراسر جهان می باشد، دلایل این محبوبیت، دوام و طول عمر بالا، قابلیت دسترسی آسان، مقاومت بتن در برابر حرارت و مقاومت فشاری بسیار بالای بتن هستند.
برای ساخت بتن از مواد مختلفی استفاده می شود که کیفیت و همچنین چگونگی ترکیب این مواد ویژگیهای متفاوتی را در بتن ایجاد میکند و میزان مقاومت بتن مستقیما به این مسئله مرتبط است.
مواد تشکیل دهنده بتن
سه ماده اصلی در تشکیل بتن نقش دارند که به شرح زیر است:
1. سیمان : مخلوط یک به سه از سن آهک و خاک رس است.
2. سنگدانه ها : مخلوطی از شن درشت و ماسه و خرده سنگهای گرانیت و یا آهک هستند که 70درصد مخلوط بتن را تشکیل می دهند و بیشترین سهم را در مخلوط بتن دارند.
طبق اندازه سنگدانه ها میزان آب و سیمان مورد نیاز برای تهیه ی بتن مشخص می شود و هر چه که سنگدانه های بزرگ را استفاده کنند، برای پر کردن فضای خالی بین آنها از سنگدانه های ریزتر استفاده می شود و ملات را برای چسباندن آنها می ریزند.
اگر از سنگدانه های ریز و درشت و با اندازه متفاوت استفاده شود، میزان ملات کمتری نیاز است و هزینه ی تهیه ی بتن کمتر می شود.
3. آب : با ترکیب کردن آب و سیمان فرایند شیمیایی هیدراتاسیون رخ میدهد و مخلوط بتن سفت میشود، آب و سیمان حفره های خالی بین سنگدانه ها را پر میکنند و آنها را به هم می چسبانند. هرچه نسبت آب به سیمان کمتر باشد مقاومت بتن بالاتر و در نتیجه بتن ما پایدارتر است.
دلیل ایجاد سیکل ذوب و یخ بتن
زمانی که بتن با آب اشباع می شود یعنی وقتی که نفوذپذیری بتن به حدی زیاد است که حجم بالایی از فضای خالی آن با آب پر می شود و در فصول سرد که دمای هوا تا حد انجماد پایین می آید، آب نفوذ کرده به بتن یخ می زند.
همانطور که می دانید وقتی آب یخ میزند به میزان 9 درصد افزایش حجم پیدا می کند، در نتیجه به فضای خالی بتن فشار وارد می کند و اگر این فشار از مقاومت کششی بتن بیشتر باشد، حفره ها برای افزایش فضای خود ترک های ریزی را در بتن ایجاد می کنند و فرسایش بتن در اثر سیکل ذوب و یخ بتن، از این مرحله شروع می شود .
در فصول گرم آب موجود ذوب می شود و چون که تعداد ترکها و شکافها نسبت به قبل زیاد تر شده، این بار مقدار آب بیش تری وارد بتن می شود و در نوبت بعدی سرما یکبار دیگر این آب یخ میزند و مولکولهای آب منبسط شده و طبیعی است که این بار فشار بیش تری وارد و فضای بیش تری را اشغال می کنند و باعث زیاد شدن تعداد و عمق ترک ها می شوند و شکاف ها گسترش می یابند.
نتیجه می گیریم زمانی سیکل ذوب و یخ بتن رخ می دهد و به بتن آسیب می زند زیرا در ازای هربار تکرار این سیکل ذوب و یخ بتن میزان آبی که به بتن نفوذ می کند بیشتر می شود و مرتبا تعداد ریزترکها زیاد تر و اندازه آنها بزرگتر میشود و آسیب های زیادی به سازه بتنی وارد می آورند.
میزان پیشرفت آسیب دیدگی در اثر سیکل ذوب و یخ بتن ، به فاکتورهایی مثل تعداد چرخه ها، دما در زمان انجماد، تخلخل بتن و شرایط محیطی بستگی دارد.
همچنین اگر از سنگدانه های بی کیفیت هم در تولید بتن استفاده شود آسیب دیدگی بیشتر می شود به این دلیل که این سنگدانه ها آب را جذب می کنند و در سیکل ذوب و یخ بتن ترک می خورند.
ظاهر بتن آسیب دیده در سیکل ذوب و یخ بتن
نشانه هایی هستند که می توانیم از روی انها تاثیر منفی سیکل ذوب و یخ بتن را بررسی کنیم که به چند مورد اشاره می کنیم :
- سطح بتن پوسته پوسته می شود.
- قسمت هایی از سطح بتن جدا می شود که این جداشدگی ها با چشم غیر مسلح هم دیده می شوند.
- یک سری ترکهای موازی در سطح بتن به وجو می آید.
- در اطراف سنگدانه ها شکاف ایجاد می شود.
- در بعضی موارد بافت سنگدانه ها دیده می شود.
روش های ترمیم بتن آسیب دیده توسط سیکل ذوب و یخ بتن
برای اینکه بتن آسیب دیده درسیکل ذوب و یخ بتن بازسازی شود باید جایگذاری انجام دهیم. طبق تجربیات و آزمایش ها ، ترمیم های سطحی تقریبا بی اثرند و بتن دوباره دراثر این پدیده فرسوده می شود، به همین دلیل خیلی مهم است که از چه روشی برای ترمیم استفاده شود و ضخامت ترمیم چه اندازه باشد تا شاهد آسیب مجدد نباشیم و اگر این موارد رعایت نشوند نباید امید زیادی به دوام آوردن ترمیم ها داشته باشیم.
روش های ترمیم بتن آسیب دیده توسط سیکل ذوب و یخ بتن به شرح زیر است:
- تزریق فوم پلی پورتان یا رزین های اپوکسی : اگر ترک ها ریز و کم عمق باشند این روش موثر است و بعد از تمام شدن مرحله ی تزریق بایدکل سطح ترک آب بندی شود تا فضای خالی ای باقی نماند.
- اضافه کردن میلگرد: :یکی از روش های رایجی است که برای ترمیم ترک ها و مقاوم سازی استفاده می شود. به این صورت که سوراخ هایی در سطح ترک ایجاد می شود و پس از طی یک سری از مراحل میلگردهای جدید نصب می شوند.
- گروت : از این ماده بیشتر برای ترمیم ترکهای غیر فعال استفاده می شود.
- بخیه زدن : اگر تعداد ترک های سطحی بتن زیاد باشد، از روش بخیه زدن برای مهار این ترک ها استفاده می شود. در این روش یک سری حفره در مکان مناسب ایجاد می کنند و مفتول فلزی در آن ها نصب می شود.
- عمل تنیدن : اکر سطح ترکی که در اثر سیکل ذوب و یخ بتن بوجو د آمده گسترده باشد و نتوانیم از روش بخیه استفاده کنیم ، عمل تنیدن انجام می شود که باید طوری باشد که سایر نقاط بتن ترک نخورد .
راه های جلوگیری از آسیب های سیکل ذوب و یخ بتن
همان طور که اشاره کردیم سیکل ذوب و یخ بتن خرابی های زیادی را در سازه های بتنی بوجود می آورد و برای ترمیم این آسیب ها وقت و هزینه زیادی صرف می شود.
پس منطقی است که تا حد امکان شرایطی فراهم شود که بتوان از وقوع این آسیبها پیشگیری کرد و آنها را به حداقل رساند.
یکی از راه های پیشگیری ، استفاده از مواد افزودنی مخصوص در مرحله اختلاط وعمل آوری بتن است تا بتن تا جایی که ممکن است آب کمتری را جذب کند و آسیب دیدگی در بتن پیشرفت نکند.
برای مثال اگر بخواهیم بتن در برابر پوسته پوسته شدن مقاوم تر شود، می توان از موادپوزولانی استفاده کرد. تحقیقات نشان داده استفاده ازالیاف پروپیلن با حجم نیم تا یک درصد، تاثیر چشمگیری درکاهش پوسته پوسته شدن سطح بتن دارد.
اگر از افزودن الیاف کربن برای مقاوم سازی بتن دربرابر سیکل ذوب و یخ بتن استفاده شود، نرخ تغییرات مدول الاستیسیته دینامیکی نسبی نمونه ها پس از گذراندن تعداد مشخصی از سیکل ذوب و یخ کاهش مییابد و نتیجه آن افزایش مقاومت بتن است.
اضافه کردن خاکستر بادی و سیلیس هم باعث افزایش مقاومت بتن در سیکل ذوب و یخ بتن می شود اما نکته ای که باید در نظر داشته باشیم این است که اگر بیشتر از چهل گرم از این ماده استفاده شود نتیجه بر عکس خواهد بود و مقاومت بتن را کم میشود. استفاده از ضدیخ بتن هم می تواند به محافظت از بتن در هوای سرد کمک کند.
یکی از روش های خوب و کاربردی برای افزایش مقاومت بتن استفاده از عنصر هوا است. بکاربردن افزودنی های هوازا باعث میشود فضایی برای انبساط و انقباض در بتن بوجود آید و بتن تا مدت ها از آسیب های ناشی از سیکل ذوب و یخ ایمن است.
مزایای استفاده از حباب زاها در بتن
با استفاده از مواد افزودنی حباب زا در بتن ، حتی وقتی از یخ زداها استفاده می شود مقاومت بتن سخت شده در برابر سیکل ذوب ویخ بیشتر می شود. همچنین وقتی که آب در بتن یخ می زند و با منبسط شدن فشار ایجاد می کند ، حباب های موجود دربتن هوادارا مثل مخزن هایی عمل می کنند که آب اضافی با فشار به داخل آنها وارد میشود و چونکه این فشار آزادمیشود بتن آسیب جدی نمی بیند.
حباب های هوا مانع آب انداختن بتن میشود و استفاده از آنها باعث می شود که به شکل مناسبی در بتن توزیع شود و از حرکت سریع آب به سمت بتن جلوگیری میکند و در نتیجه بتن دارای آب لازم را برای عمل آوری درست و مناسب است.
هر چه میزان آب بتن بیشتر و نسبت آب به سیمان بالاتر باشد مقاومت بتن پایین تر می آید،عامل حباب هوا ساز بتن نسبت آب به سیمان را کاهش میدهد و در نتیجه مقاومت بتن زیاد میشود.
لازم به ذکر است مواردی نظیر نوع وشرایط دانه بندی ، دما ، قوام و حمل ونقل بتن و همچنین تراکم در تولید بتن های هوادار موثر است.
بتن هوادار به دو صورت تولید می شود:
- با استفاده از سیمان هواساز
- با اضافه کردن مواد افزودنی هواساز در زمان اختلاط
حباب هوای وارد شده در طی اختلاط، بصورت طبیعی وارد بتن شده 5/1 درصد از حجم کل بتن را تشکیل می دهد.
این حباب ها شکل نامنظمی دارند و به این دلیل که اندازه آنها بزرگ است و شکل پخش شدگی مناسبی ندارند کمکی به محافظت بتن نمی کند، ولی ذرات هوای موجود دربتن (که در نتیجه استفاده از سیمان هواساز در بتن تشکیل می شوند)،به شکل کروی و میکروسکوپی هستند و تعداد شان بی شمار است که در کل بتن پخش شده اند و ساختار و نوع پراکندگی آنها به گونه ای است که می توانند از بتن در مقابل سیکل ذوب و یخ از بتن محافظت کنند.
یک پاسخ
سلام راه های جلوگیری از آسیب های سیکل ذوب و یخ بتن چه مواردی هست؟