روش های افزایش مقاومت در بتن

روش های افزایش مقاومت در بتن

روش های افزایش مقاومت در بتن | تولید بتن و بتن ریزی از موارد مهم در افزایش مقاومت فشاری در ساختمان سازی است. بتن مانند یک ماده ی کامپوزیت، برای تحمل در برابر تنش و بار طراحی شده است. بتن باکیفیت تر به معنای بتن با انسجام و یکنواختی بالاتر است. منظور از مقاومت فشاری بتن، میزان تنشی است که بتن تا لحظه شکست تحمل می کند. مقاومت بتن نشان دهنده ی کیفیت بتن است. یکی از وظایف مهم پیمانکاران نگهداری این مقاومت است زیرا توانایی سازه در برابر بارها و تنش های مختلف مانند زلزله و باد و …را مشخص می کند.

حضور پر رنگ و موثر بتن درساختمان سازی، این ماده را تبدیل به دومین ماده پراهمیت در صنعت ساخت و ساز کرده است. مزایای بسیار سازه بتنی در مقایسه با سایر مصالح جایگزین، استفاده از بتن را به امری متداول در ساخت سازه های کوچک و بزرگ تبدیل کرده و امروزه تولید بتن با کیفیت بالاتر به یکی از موارد مهم در صنعت ساختمان تبدیل شده است. به طور مثال با بالارفتن مقاومت در بتن ساخته شده، می توان ضخامت کلی سازه را کاهش داد که در نهایت موجب کاهش مصرف بتن، کاهش وزن کلی سازه، افزایش دوام و استحکام ساختمان و در نهایت موجب کاهش هزینه های ساخت و ساز خواهد شد.

بتن از ادغام آب و سنگ دانه و سیمان در نسبت های مشخص ساخته شده و به عنوان ملات در حین عملیات ساختمان سازی مورد بهره برداری قرار می گیرد. بتن به دو حالت بتن تازه و سخت شده تقسیم بندی می شود.

افزایش مقاومت بتن به چه معناست

به عبارت ساده افزایش مقاومت بتن به معنای توانایی سازه در برابر فشارهای وارد شده است بدون اینکه سازه دچار تغییر شکل و یا ترک خوردگی شود. با توجه به طیف وسیع مقاومت ها مانند مقاومت کششی، خمشی و فشاری، منظور از افزایش مقاومت معمولا اشاره به بالارفتن مقاومت فشاری دارد. این فرآیند یکی از عوامل ارزیابی کیفیت بتن است  و در کنار خصوصیات دیگر مانند روانی و یکنواختی مورد بررسی و آزمایش قرار می گیرد.

در توضیح مقاومت فشاری می توان گفت که بتن در برابر میزان فشار یا تنش یا بار وارد شده تا چه اندازه مقاوم است.

از دیرباز تا کنون از روش های مختلفی برای تعیین میزان مقاومت بتن استفاده می شود به طور کلی دو سیستم مخرب و غیر مخبر برای آزمایش میزان مقاومت فشاری بتن وجود دارد. در سیستم مخرب نمونه را تحت بارگذاری مستقیم قرار می دهند تا شکسته شود ومیزان تنش وارد شده را میزان مقاومت فشاری در نظر می گیرند. اما در روش غیر مخرب بوسیله ی سیستم های صوتی و امواج، میزان مقاومت بتن تخمین زده می شود. در روش غیر مخرب میزان مقاومت بتن دقیقا مشخص نمی شود اما با تعیین میزان انسجام و تراکم بتن، می توان به مقدار حدودی مقاومت بتن دست یافت.

برای اینکه بتوان میزان مقاومت انواع بتن را در یک شرایط استاندارد بررسی کرد، میزان مقاومت را به صورت مگاپایژسکال یا کیلوگرم بر سانتی متر مربع بیان می کنند. تعیین مقاومت فشاری در آزمایشگاه و بر روی نمونه های آزمایشی بتن در زمان ها و با نسبت های مختلف آب و سیمان و افزودنی انجام می شود. با توجه به شکست نمونه در فشار مشخص، می توان مقاومت فشاری خاصی را به بتن اطلاق کرد.

در هنگام ترکیب سیمان و آب، خمیری به دست می آید که سنگ دانه ها را پوشش می دهد و احاطه می کند و ترکیبی خمیری به وجود می آید. هیدراتاسیون به عنوان واکنش شیمیایی بین آب و سیمان رخ داده و موجب تغییر شکل بتن از حالت خمیری به حالت جامد می شود.

با گذشت زمان بتن سفت و سخت تر شده و پس از 28 روز با شکستن نمونه آزمایشی میزان مقاومت بتن محاسبه می شود.

دقت کنید در 10 روز اول بعد از تولید، بتن نباید دچار خشکی زیاد یا یخ زدگی شود زیرا باعث کاهش مقاومت آن  خواهد شد. در صورتی که بتن در محیط مرطوب قرار بگیرد، رطوبت موجب بالا رفتن مقاومت بتن می شود.

در ادامه به روش های مختلف افزایش مقاومت فشاری اشاره میکنیم با تاکید بر این نکته که هر روش دارای مزایا و معایب مشخص است که از پیچیدگی در اجرا در برخی روش ها تا هزینه ی بالاتر در روش های دیگر را شامل می شود. انتخاب یک گزینه ی مناسب به کارفرما و پیمانکار کمک میکند تا روش بهتر و مناسب تر نسبت به پروژه را انتخاب کنند.

تولیدکنندگان و پیمانکاران به دنبال روش هایی برای افزایش مقاومت مصالح هستند وتلاش می کنند با استفاده از روش های مختلفی مانند کاهش آب مصرفی یا استفاده از مواد پزولانی بجای سیمان و به کار بردن افزودنی های خاص، مقاومت بتن را تا چند برابر افزایش دهند.

عامل مهم دیگری که علاوه بر ساخت بتن در افزایش مقاومت بتن موثر است، نظارت بر  مراحل بتن ریزی و اجرای صحیح ضوابط بتن ریزی در حین پروژه است. نادیده گرفتن یا انجام ناقص و اشتباه این ضوابط منجر به کاهش مقاومت بتن و آسیب رسانی به بتن شده که در نهایت موجب خسارت های غیرقابلی جبرانی خواهد شد.

 

کیفیت و تناسب سنگ دانه ها

استفاده از مواد تشکیل دهنده ی با کیفیت بالا در بتن و رعایت تناسب در این مواد، می تواند بر خواص و مقاومت بتن اثر مثبت یا منفی بگذارد.بتن از ترکیب آب و سیمان و سنگدانه ساخته می شود.توجه به کیفیت هر کدام از این موارد بر کیفیت بتن می افزاید.

بنابراین استفاده بهینه ازمواد با کیفیت بالا درطرح اختلاط می تواند موجب بالا رفتن مقاومت بتن و در نهایت مقاومت بالاتر سازه شود.

سیمان

سیمان پرتلند اولین و مهم ترین جز از بتن است که مشخص کننده ی هویت بتن است و70 تا 80 درصد وزن بتن از سیمان تشکیل شده است. استفاده از سیمان استاندارد و متناسب با نیاز پروژه اولین گام در راه بالابردن مقاومت بتن است.

مقاومت بتن با مصالح با دانسیته و روانی ثابت، با مقدار سیمان مصرفی در طرح اختلاط نسبت مستقیم دارد و هر چه میزان سیمان بیشتری مصرف شود میزان مقاومت بالاتر می رود تا به مقاومت سیمان یا سنگدانه های ضعیف تر برسد.

تاثیر نرمی سیمان که واگنر خوانده می شود را نیز باید در نظر گرفت. سیمان های ریزتر به دلیل بالا رفتن مقاومت به ویژه در سنین ابتدایی ونیز به دلیل افزایش کارایی بتن بسیار مورد توجه هستند. البته این نوع سیمان می تواند در ترک خوردگی و کاهش مقاومت در برابر آب شدن و یخ زدن شرکت کند که تاثیر منفی دارد. بر طبق استاندارد حداقل نرمی سیمان پرتلند برابر 160 متر مربع بر کیلوگرم(واگنر) و 280 مترمربع برکیلوگرم(بلین)باید باشد.

 

سنگ دانه

سنگ دانه از ماسه و شن تشکیل شده است. طبق استاندارد سنگ دانه ی رد شده از الک 75/4 میلی متر را ماسه می گویند و ابعاد ماسه نیز تا حدود 35 میلی متر مجاز شناخته می شود. برخی ویژگی های سنگ دانه ها مانند: بافت سطحی، شکل ذرات، سلامت، ماکزیمم اندازه، دانه بندی و عاری بودن سنگ دانه از مواد زیان بار می تواند بر مقاومت بتن تاثیرگذار باشد. اگر سنگ دانه ی معمولی با دانه بندی و خواص قابل قبول داشته بشیم تاثیر زیادی بر مقاومت بتن نخواهد گذاشت زیرا عموما مقاومت سنگ دانه ها از خمیر سیمان بالاتر است.

استفاده از سنگدانه با مقاومت بالا، می تواند تاثیری مثبت بر افزایش مقاومت نهایی داشته باشد. سنگدانه های بی کیفیت خودشان ترک هایی روی سطح خود دارند که خود موجب کاهش مقاومت بتن در برابر فشار خواهد شد .

دانه بندی با کیفیت شن و ماسه، که نقش مهمی در ترکیب بتن ایفا میکنند یکی دیگر از عوامل موثر بر افزایش مقاومت بتن است. شن و ماسه از نظر ابعاد دانه ها دارای تقسیم بندی مشخصی هستند از این رو ایجاد یه ترکیب با دانه هایی با اندازه های متنوع از شن و ماسه می تواند فاکتور مهمی در تعیین مقاومت بتن باشد. بتن با کیفیت باید شامل طیف گسترده ای از ریزترین تا درشت ترین سنگ دانه ها از شن و ماسه باشد.

به دلیل تاثیر فراوان سنگ دانه ها در بتن، برخی از تولیدکنندگان از آن به عنوان ستون فقرات مصالح نام می برند. تولیدکننده ها در هنگام انتخاب عموما به دنبال سنگ دانه های تیزگوشه و شکسته می روند که دارای قفل و بست محکم بوده و مقاومت را به گونه ای قابل ملاحظه افزایش می دهند.

میزان این نوع سنگدانه ها با اندازه های متفاوت باید کاملا مورد بررسی قرار گیرد مثلا استفاده از سنگدانه ی درشت می تواند موجب ایجاد بتن متخلخل تر و در نهایت ترک های بزرگتری شود.

در نهایت استفاده از سنگدانه های ریزتر موجب تولید بتنی یکنواخت تر و با مقاومت بالاتر پس از خشک شدن شده و باعث افزایش تراکم وکاهش نفوذ پذیری بتن خواهد شد.

برخی تولید کننده ها در بتن های غیر مسلح عموما اندازه های سنگدانه ها را درشت تر از 63 میلی متر و برای بتن های مسلح اندازه سنگ دانه ها را حدود 38 میلی متر استفاده می کنند که نادرست است و باید رنج وسیعی از سنگ دانه ها را در بتن مد نظر داشت. در صورت نیاز به سنگ دانه های درشت تر نباید اندازه ی اسمی سنگ دانه بزرگ تر از 4/3 فاصله ی مین میلگرد ها باشد.

شکل سنگ دانه نیز اثر مهمی در میزان مقاومت بتن دارد. سنگ دانه های بتن در شکل های گرد، شکسته، گوشه دار، پهن و دراز هستند. سنگ دانه های گرد ، اصطلاحا سنگ دانه رودخانه ای هستند. سنگ دانه های شکسته، سطح تماس بیشتری دارند و به همین علت سطح بیشتری برای چسبیدن به ژل سیمان ایجاد می کنند.

کاپلان هنگام مطالعه بر روی تاثیر شکل سنگ دانه ها متوجه شد، سنگ دانه ی شکسته نسبت به سنگ دانه ی گرد گوشه مقاومتی بالاتر در حدود 22درصد را نشان می دهد. زیرا اگرسنگدانه دارای زوایای تیز و شکسته باشد موجب ایجاد پیوندی مستحکم تر در سیمان شده و تولید بتنی با مقاومت بالاتر خواهد کرد.

در هنگام ساخت بتن پر مقاومت نمی توان از سنگ دانه ی غیر حجیم استفاده کرد و نیز استفاده از سنگ دانه ی پولکی و سوزنی نیز ممنوع می باشد. در پروژه های حساس و بزرگ، پیش از تهیه ی بتن مقاومت سنگ دانه را در آزمایشگاه ها مورد بررسی قرار می دهند.

اندازه ی سنگ دانه نیز پارامتر موثر دیگر بر میزان مقاومت بتن است. به طور کلی سنگ دانه شامل شن یا ماسه است.طبق آزمایشات انجام شده، بیشترین مقاومت بتن در سنگدانه ی تا حداکثر 25 میلی متر است. اگر سنگ دانه از 40 میلی متر تجاوز کند، مقاومت کاهش می یابد. اگر مقاومت بیش از 60 مگاپاسکال مد نظر باشد، حداکثرابعاد سنگ دانه باید بین 0.8 تا 16 میلی متر باشد.

کاهش میزان نسبت آب به سیمان

آب بعنوان دومین مورد با اهمیت در ترکیب بتن شناخته می شودو کاهش میزان آب، مهم ترین عامل بالارفتن مقاومت بتن  درنسبت بین آب و سیمان است. اهمیت این موضوع در اینجا مشخص می شود که اگر از مصالح با کیفیت و با دانه بندی مناسب در تولید بتن استفاده شود و عمل آوری و کیورینگ بر طبق استاندارد انجام شود، عامل مهم تاثیرگذار بر کیفیت و مقاومت بتن، تابعی از نسبت آب مصرفی به سیمان خواهد بود.

دلیل وجود آب در سیمان دو مورد تلقی می شود. اول شرکت درواکنش هیدراتاسیون و دوم ایجاد روانی مورد نیاز در بتن. آب مورد نیاز برای ایجاد روانی، در نهایت تبخیر و موجب ایجاد فضای خالی و تخلخل در بتن خواهد شد. این فضای خالی وقتی تحت فشار و تنش قرار میگیرد می شکند و باعث کاهش مقاومت در بتن می شود. برای کاهش این اثر منفی آب، می توان از میزان آب مصرفی کاست و برای روان کردن بتن از روان کننده ها بهره جست. استفاده از روان کننده ها به جای آب موجب می شود، هیچ فضای خالی در بتن باقی نماند و مقاومت بتن هم کاهش نیابد. با افزایش مقدار سیمان نسبت به آب می توان بر مقاومت بتن افزود. عموما از نسبت آب به سیمان 0.45تا0.6 استفاده می کنند. وجود آب برای ایجاد روانی بتن و ایجاد شرایط مناسب بتن ریزی و تراکم  مناسب بتن  پیش از گیرش ضروری است. آب ماده ی اصلی برای آغاز فرآیند هیدراتاسیون سیمان است. بنابراین کاهش بیش از اندازه ی آب در بتن، موجب کاهش روانی بتن و ضعیف شدن عمل هیدراتاسیون می شود که منجر به ایجاد مشکل در بتن ریزی و تولید بتن خشک شده بی کیفیت خواهد شد. بنابراین توجه به استاندارد های مشخص شده در میزان کاهش آب مصرفی، بسیار حایز اهمیت است.

استفاده از آب آشامیدنی در ترکیب  بتن، بهترین گزینه در طرح اختلاط بتن است و منجر به تولید بتنی با کیفیت بالا خواهد شد. در صورت عدم دسترسی به آب شرب، باید آب مصرفی عاری از یون های مخرب مانند سولفات و کلر باشد و میزان شوری آب و بقیه خصوصیات نیز طبق استاندارد باشد. توجه به این نکته ضروری است که آب شور موجب بالارفتن سرعت گیرش خواهد شد.

استفاده از آب بازیافتی و آب چاه اگر دارای شرایط استاندارد باشد و کیفیت آب، فرآیند هیدراتاسیون سیمان را دچار اختلال نکند  مجاز است. از آب دریا به دلیل مقدار بالای یون کلر نمی توان استفاده نمود. در اغلب موارد کاهش میزان آب مصرفی نسبت به سیمان، ساده ترین و موثرترین روش برای افزایش مقاومت بتن است .استانداردها نسبت آب به سیمان را حدودا 15 تا 25 درصد پیشنهاد می کنند. اضافه تر از این مقدار آب در عمل هیدراتاسیون شرکت نمی کند. بالارفتن میزان آب مشکلاتی مانند ایجاد روزنه های مویینی و حفره هم به وجود می آورد. اگر از آب بیشتری در ترکیب بتن استفاده شود، موجب می شود در بتن فضای خالی شکل بگیرد و مقاومت بتن کاهش یابد ودر نتیجه توجه به مقدار آب در میزان بتن بسیار حایز اهمیت است.

مطالعه ی میزان آب مورد نیاز بتن و مقاومت، نخستین بار در سال 1918 در موسسه لویی  انجام شد. قانون لویی نشانگر رابطه عکس مقاومت و نسبت آب به سیمان در بتن می باشد.

 

توجه به کیفیت نوع آب مصرفی نیز بسیار مهم است. مثلا اگر از آب های اسیدی یا آب دریا استفاده شود به دلیل وجود ناخالصی، مقاومت بتن به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

توصیه ی کارشناسان عموما استفاده از 23 درصد آب برای انجام واکنش فرآیند هیدراتاسیون است که بااستفاده از بعضی افزودنی ها می توان این مقدار را کاهش داد.

 

بالابردن عیار سیمان

بالابردن عیار سیمان در طرح اختلاط یکی دیگر از راه های افزایش مقاومت در بتن است.  اما اضافه کردن سیمان اگر بیش از حد مجاز انجام شود نه تنها مقاومت رابالا نمی برد بلکه به علت وجود مقدار سیمان نشکفته در مخلوط،  نتیجه ی عکس نیز می دهد. سیمان در طرح اختلاط نقش ماده ای قوی در ترکیب با آب را دارد که با ایجاد چسبندگی در ترکیب با آب، نقش مهمی را در ترکیبات بتن ایفا می کند. اما همواره باید میزان مجاز مصرف سیمان را مد نظر داشت.

بهتر است به جای استفاده از مقدار سیمان بالاتر در طرح اختلاط، به سراغ افزودنی ها رفته تا علاوه بر بالابردن مقاومت بتن، از خواص دیگر افزودنی ها نیز بهره جست.

 عمل آوری

مجموعه کارهایی که به منظور متعادل کردن دما و رطوبت در بتن انجام می شود را عمل آوری می گویند. بتن مانند جسمی زنده است و به طور مداوم در حال رشد و تکاپو است. در حین عمل آوری شرایط مناسب برای کسب مقاومت و تکمیل فرآیند هیدراتاسیون مورد توجه قرار می گیرد.عمل آوری صحیح بتن مستلزم تامین یک میزان رطوبت کافی و دمای مساعد، در مدت روزهای اولیه بتن برای رسیدن به نتیجه ی رضایت بخش است. اگر این مهم به درستی انجام نشود خواص بالقوه ی بتن به طور جدی دچار مشکل خواهد شد. مراقبت از محیط ساخت، مانند میزان رطوبت و دما نقش مهمی در استحکام نهایی بتن دارد. عمل آوری مرطوب به خصوص در روزهای نخستین بتن ریزی برای کامل شدن هیدراتاسیون و رسیدن به مقاومت مورد نظر در بتن الزامی می باشد. به عنوان مثال مراقبت از میزان رطوبت بتن می تواند مانع از ترک خوردگی و تخریب زود رس در بتن شود. کیورینگ یا عمل آوری با تامین آب کافی در حین پروژه، موجب بالا رفتن مقاومت بتن می شود.

مرحله ی بعدی در عمل آوری طراحی مناسب طرح اختلاط بتن با توجه به نوع و نیاز پروژه است که بتوان به بهترین مقاومت مورد نظر دست یابد.

مرحله ی آخر در کیورینگ مراقبت های بعد از بین ریزی است که بتن را در برابر یخ زدگی و گرمای زیاد و خشک شدن بسیار سریع بتن محافظت نماید. این کار علاوه بر بالابردن مقاومت بتن از ترک خوردگی در بتن جلوگیری می کند و مانع فرسایش و خرابی زودرس در بتن می شود.

شرایط آب و هوایی را از منظر اهمیت در بتن ریزی به سه دسته ی سرد، گرم و معمولی تقسیم می کنند. در حالت عادی و معمولی دمایی، می توان با راهکارهایی مقاومت بتن را افزایش داد. مشکل اصلی در دمای سرد و گرم است.

در هوای گرم به دلیل از دست رفتن سریع آب موجود در بتن، واکنش هیدراتاسیون ناقص می ماند بنابراین نیاز است آب مورد نیاز تامین شود. با طی شدن روند طبیعی وسرعت مناسب واکنش هیدراتاسیون، مقاومت نیز به سطح بهینه ی خود خواهد رسید.

در هوای سرد به دلیل کاهش دما، واکنش هیدراتاسیون متوقف می شود. برای جلوگیری از توقف نیاز است دمای بتن را افزایش دهیم و یا با استفاده از افزودنی های به خصوص و یا استفاده از سیمان حرارت زا سرعت واکنش را بالاببریم و اجازه ی یخ زدگی را به آب بتن ندهیم.

مورد بعدی نگهداری مرتب و منظم از سازه ها و سطوح بتن است که می تواند منجر به جلوگیری از کاهش استحکام و بالابردن افزایش عمر طولانی آن ها شود.

توجه به رده ی مقاومتی بتن در حین عمل آوری بسیارمهم است. به طور مثال برای بتن های با رده ی مقاومتی بالای 50 مگاپاسکال عمل آوری بتن نیاز به شرایط خاص دارد.

طبق استاندارد حداقل زمان مورد نیاز برای عمل آوری رسیدن به 70 درصد مقاومت بتن است. عموما 7روز اولیه را برای عمل آوری مناسب می دانند که این تعداد روز تابعی از شرایط دمایی و میزان رطوبت است. مثلا در هوای گرم بتن زودتر خشک شده پس زمان رسیدگی کاهش می یابد.

نوع سیمان مصرفی پارامتر تعیین کننده ی زمان عمل آوری است. برای مثال در سیمان تیپ 1زمان مورد نیاز7 روز و برای سیمان تیپ2 نیاز به 10 روز رسیدگی و برای سیمان تیپ4 و 5 نیز 14 روز عمل آوری ضروری می باشد.

به طور کلی عمل آوری درروزهای نخستین بسیار مهمی وحیاتی است و با گذشت زمان و سفت شدن کم کم بتن این نیاز کاهش یافته و پس از حدود 30 روز دیگر نیاز به مراقبت خاصی نیست.

درجه حرارت عمل آوری نیز نکته ی قابل توجهی است. بتن برای رسیدن به گیرش نیاز به آرامش دمایی دارد و باید دما را در محدوده ی 20 تا 25 درجه ثابت نگه داشت. با ثابت نگه داشتن دما به دلیل تکمیل هیدراتاسیون، مقاومت به بیشترین حالت خود خواهد رسید . اگر دما بیش از حد لازم بالا رود مقاومت زودتر از حالت مورد نیاز به دست می آید و این موضوع سبب افت در میزان مقاومت خواهد شد.

استفاده از شتاب دهنده ویبراتور ها

تراکم بتن نشان دهنده ی میزان کیفیت آن بتن است. برای اینکه بتن کارایی لازم را داشته باشد می توان از ویبراتور ها استفاده کرد. ویبراتورها سبب خروج هوای اضافی بتن شده و بر مقاومت بتن می افزایند. برای رسیدن به نتیجه ی درست در موارد آزمایشگاهی نیز باید نمونه را به تراکم مورد نظر رساند. شتاب دهنده ها موجب افزایش سرعت عمل آوری بتن شده و بتن را سریع تر به مقاومت مورد نیاز رسانده و با افزایش سرعت مقاومت اولیه، زمان لازم برای گیرش اولیه و نهایی را  کاهش می دهند.

فرآیند متراکم کردن بتن موجب می شود حفره های هوا درون بتن از بین برود وبتن به صورت فشرده و متراکم درآید. با زیاد شدن حفره ها از مقاومت بتن کاسته می شود مثلا وجود 5 درصد فضای خالی در بتن موجب کاهش مقاومت بتن درحدود 30 تا 40 درصد خواهد شد.

شتاب دهنده ها یکی از روش ها ی بالابردن مقاومت در بتن است. در این روش با تسریع روند آبگیری بتن، مقاومت را بالا می برند. شتاب دهنده ها موجب سرعت دادن به انجام برخی فرآیند ها، مانند کاهش زمان مورد نیاز برای عمل آوری مناسب و بالابردن سرعت برای رسیدن به مقاومت اولیه خواهند شد. در نتیجه ی این عمل، می توان قالب ها را سریع تر باز کرد و در زمان و هزینه صرفه جویی کرد. استفاده ی مناسب از شتاب دهنده ها موجب سرعت بخشیدن به گیرش اولیه و نهایی خواهد شد و در نتیجه زمان رسیدن به بهره برداری از سازه را کوتاه تر خواهد کرد.

استفاده از میلگرد والیاف فولادی و تولید بتن مسلح

در بتن مسلح به منظور افزایش استحکام بتن، میلگردهای فولادی وارد مخلوط بتنی می شود. توجه داشته باشید که بتن در برابر همه ی نیروها از خود مقاومت نشان نمی دهد و بالاترین نوع مقاومت را در مقاومت فشاری دارا است اما در مقاومت چرخشی و کششی ضعیف عمل می کند. با توجه به ضعیف بودن بتن نسبت به نیروهای چرخش و کششی ، استفاده از میلگرد موجب افزایش مقاومت بتن شده و بتن را در برابر نیروهای حاصل از زلزله و تنش ها و بارهای اضافی مقاوم کرده و مانع از شکستن و ترک خوردن بتن خواهد شد. بدین صورت که میلگرد را در جهات مختلف در بتن کار میگذارند تا در برابر زلزله سازه تقویت شود و یا دربرابر شکستن و ترک خوردن از سازه، محافظت کند.

اسکلت بتنی که نام دیگر سازه ی بتنی است با استفاده از بتن آرمه ساخته می شود. بتن آرمه ترکیبی از شن، ماسه، فولاد و سیمان است. الیاف فولادی تاثیر چشمگیری در افزایش مقاومت فشاری دارد.

اگر بخواهید برای تولید بتن با مقاومت بالا از چیزی به جز آرماتور استفاده کنید الیاف فولادی یکی دیگر از گزینه ها می باشد که تاثیر چشمگیری در افزایش مقاومت فشاری بتن دارد. الیاف فولادی موجب به وجود آمدن یک پیوستگی قوی بین اجزای مختلف بتن ها با همدیگر شده و مقاومت مصالح را بالا می برد. از دیگر ویژگی ها و فواید این الیاف فولادی می توان کمک به کنترل ترک خوردگی، بالابردن خاصیت مکانیکی و کم کردن جمع شدگی و…را نام برد.

الیاف فولادی دارای انواع مختلفی هستند که از آن جمله می توان به قلابدار، سینوسی و آجدار اشاره کرد.

 

افزودن افزودنی بتن

در حالت کلی بتن تنها از آب و سنگ دانه و سیمان تشکیل شده و هر ماده ی غیر از این موارد افزودنی تلقی می شود. اضافه کردن موادی مانند سیلیس فوم، فیبرهای فولادی و مواد شیمیایی متنوع به مخلوط بتن می تواند افزایش قابل توجهی در خواص بتن داشته باشد. افزودنی را می توان قبل یا بعد از ساخت بتن به آن اضافه کرد. در هنگام استفاده از افزودنی، دقت در میزان مجاز مصرف این موارد در بتن یکی از نکات اساسی در تعیین مقاومت و کیفیت بتن می باشد.

با اضافه کردن مقدار مشخص افزودنی می توان مقاومت بتن را بالا برده که در نهایت  منجر به بالا رفتن مقاومت سازه خواهد شد. بنابراین چگونگی بالارفتن مقاومت بتن یکی از موضوعات قابل بحث در پروژه های عمرانی است چرا که نشان دهنده ی میزان مقاومت و پایداری  سازه در مقابل تنش ها و بارهای مختلف می باشد.

با رعایت میزان مناسب دوز مصرفی افزودنی مورد نظر  می توان به بتنی با استقامت بالاو خواص بهبود یافته دست یافت و نتیجه ی دلخواه را کسب کرد. افزودنی ها به صورت مایع یا پودری در ترکیب بتن مورد استفاده قرار می گیرند.

افزودنی های بتن در حالت کلی به دو گروه تقسیم می شوند:

افزودنی های معدنی: این افزودنی ها مانند میکروسیلیس و دوده ی سیلیس با پرکردن خلل وفرج در بتن و ایجاد تراکم بالاتر، مقاومت بتن در برابر سایش را افزایش داده و خواص آن را بهبود می بخشند.

افزودنی های شیمیایی: افزودنی های شیمیایی مانند فوق روان کننده ها و حباب سازها با پر کردن نقاط تخلخل بتن موجب افزایش مقاومت بتن در برابر سایش خواهند شد.

مواد پزولانی

خواص مواد پزولانی مشابه سیمان است و به همراه ترکیبات آلومینیومی و سیلیسی موجب بهبود مقاومت در بتن می شود. حد مجاز استفاده از مواد پزولانی در مصالح به کار رفته در طرح اختلاط طبق توصیه ی کارشناسان حدود 15 درصد است. برای بهبود خواص مواد پزولانی، می توان از موادی مانند الیاف فولادی استفاده کرد.

گیرش اولیه در سیمان پزولانی حدود 30 دقیقه و میزان مقاومت فشاری در این نوع سیمان در 3 روز اول 13 مگاپاسکال است. برای تولید بتن پرمقاومت وبتن دارای مقاومت بیش از 50 مگا پاسکال، می توان از دوده ی سیلیسی هم بهره برد.

یکی از مواد پزولانی رایج متاکایولن است که مقاومت خوبی به بتن می دهد.

استفاده از چسب بتن

چسب بتن موجب بالابردن خاصیت چسبندگی بین ترکیبات مختلف بتن شده و موجب بالارفتن مقاومت در بتن خواهد شد. برخی از تولیدکننده ها از رزین سنگ مصنوعی استفاده می کنند که مانند سایر فوق روان کننده ها عمل کرده و بر مقاومت فشاری بتن اثرمثبت داشته و برکیفیت بتن می افزاید.

چسب بتن علاوه بر بالابردن مقاومت بتن، در موارد دیگر مانند ترمیم بتن، اتصال میلگرد به بتن و بهبود خواص شیمیایی و مکانیکی مورد استفاده قرارمی گیرد. در حالت کلی چسب بتن به دو مدل اپوکسی و لاتکس تقسیم می شود.

مزایای استفاده از چسب بتن:

1. کاهش میزان نفوذ پذیری بتن
2. بالابردن میزان چسبندگی در بتن
3. موثر در بالابردن میزان مقاومت کششی، سایش و خمشی بتن
4. کمک به آب بند شدن بهتر بتن
5. جلوگیری از ترک خوردگی ملات در حین خشک شدن
6. افزایش طول عمر بتن و بهبود خواص کیفی بتن
7. بالابردن میزان چسبیدن بتن به سطح زیرین کار

افزودنی های حباب ساز

این نوع افزونی ها باعث بالابردن مقاومت بتن در برابر یخ زدگی و ذوب خواهد شد. افزودنی های حباب ساز به خصوص اگر همراه با کاهش آب مصرفی و همینطور حفظ اسلامپ مورد نیاز باشد، سبب افزایش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن می شود.

افزودنی های حباب ساز موجب به وجود آمدن خاصیت ضد رطوبتی در ذرات سیمان شده و با ایجاد فضای خالی، موجب افزایش واکنش های هیدراتاسیون شده و بر مقاومت بتن می افزاید. البته توجه به میزان مصرف این افزودنی بسیار مهم است. اگر بیش از حد مجاز استفاده شود موجب تاخیر در واکنش هیدراتاسیون شده و کاهش مقاومت را در پی خواهد داشت.

ژل میکروسیلیس

ژل میکروسیلیس چون از ترکیب گوناگون چند ماده مختلف کاربردی ساخته شده است به عنوان مکمل بتن نیز شناخته می شود. ژل میکروسیلیس با بالابردن تراکم بتن، موجب بهبود کیفیت بتن می شود. بنابراین تولیدکننده ها استفاده از این ژل را دراولویت قرار می دهند. ژل میکروسیلیس با بالابردن مقاومت فشاری، ضربه ای، کششی، سایشی و خمشی موجب افزایش خواص مقاومتی بتن می شود. ژل میکروسیلیس با پر کردن فضای خالی در بتن، مانع از نفوذ پذیری بتن در برابر حمله ی یون های مخرب شده و با کاهش میزان آب مصرفی، موجب بهبود مشخصات بتن می شود. این نکته مورد توجه است که استفاده از ژل میکروسیلیس در هوای گرم، موثرتر واقع می شود.

ضد یخ

یخ زدگی یکی از عوامل بسیار مهم در تخریب و کاهش مقاومت بتن است. در آب و هوای سرد، استفاده از ضد یخ یکی از بهترین موارد برای جلوگیری از ایجاد اختلال در حین عملیات بتن ریزی بوده و موجب بالارفتن مقاومت بتن در برابر یخ زدگی خواهد شد.

در حقیقت افزودنی ضد یخ، نوعی زود سخت کننده تلقی می شود که با افزایش سرعت هیدراتاسیون سیمان با آب، مانع از یخ زدن آب در هوای سرد خواهد شد. ضد یخ علاوه بر خاصیت بالا، موجب می شود مقاومت اولیه بتن زودتر به دست آید و موجب افزایش مقاومت اولیه و نهایی خواهد شد که در نتیجه این اتفاقات، نگهداری از بتن در هوای سرد را سهل تر خواهد کرد.

ضد یخ با خاصیت سخت کنندگی موجب تسریع مقاومت اولیه و نهایی بتن می شود.

 فوق روان کننده و روان کننده

روان کننده ها و فوق روان کننده در واقع  ماده ای است که به خمیر سیمانی اضافه شده و موجب ایجاد روانی و بالابردن خاصیت شکل پذیری در بتن می شود. هدف اصلی از استفاده از روان کننده وفوق روان کننده، بالابردن سیالیت بتن و کاهش میزان آب مصرفی می باشد. علاوه بر خصوصیت بالا، روان کننده ها و فوق روان کننده ها موجب کاهش خاصیت چسبندگی بتن شده و ازاصطکاک حین کار می کاهد. استفاده از روان کننده به علت ایجاد سیالیت مورد نیاز بر سهولت کار افزوده و باعث بالا رفتن جریان پذیری بتن می شود. خاصیت مهم و اساسی دیگر روان کننده و فوق روان کننده ها کاستن مقدار آب لازم در طرح اختلاط سیمان است. با توجه به آنکه مقاومت بتن با مقدار آب اضافه شده در طرح اختلاط نسبت عکس دارد، با کاهش میزان آب مصرفی به علت اضافه کردن روان کننده، می توان انتظار مقاومت بالاتری از بتن داشت. همان طور که قبلا اشاره شد آب به دو دلیل به سیمان در خمیر سیمانی اضافه می شود اول برای انجام واکنش هیدراتاسیون و دوم برای ایجاد روانی. آب مورد نیاز برای ایجاد روانی پس از بتن ریزی تبخیر شده و باعث ایجاد فضای خالی و تخلخل در بتن می شود که بتن را مستعد حمله ی ی یون های مخرب خواهد کرد. با کاهش این میزان آب، می توان انتظار داشت که مقاومت بالا برود. برای جبران کردن کاهش سیالیت به دلیل کاستن آب، از روان کننده ها و فوق روان کننده ها استفاده می شود.

اثرات مثبت دیگری نیز برای کاهش آب می توان نام برد مانند: بالارفتن چگالی سیمان، افزایش مقاومت فشاری و خمشی، نفوذپذیری کمتر، بالارفتن مقاومت در مقابل هوازدگی، بهبود پیوند بتن و آرماتورها در بتن مسلح، کاهش تغییر حجم پس از خشک شدن بتن و کاهش میزان تمایل بتن به ترک خوردگی و جمع شدگی از این موارد هستند. فوق روان کننده ها با ایجاد فاصله و جداشدگی بین ذرات سیمان موجب می شود که آب به همه ی ذرات سیمان برسد و عمل هیدراتاسیون به طور کامل انجام شود. انجام مناسب هیدراتاسیون موجب بالارفتن مقاومت مصالح تا حد قابل ملاحظه ای خواهد شد. حتی می توان ادعا کرد که مقاومت در صورت استفاده از فوق روان کننده ها تا100 درصد افزایش می یابد.

فوق روان کننده ها طیف وسیعی را شامل می شوند. پایه و اساس این محصولات بر پایه ی مواد آلی و شیمیایی بوده و باعث کاهش منافذ مویینه درون بتن می شوند. اکثر افزودنی های بتن شامل مواد آلی هستند که بتوانند اسیدهای هیدروکسید ربوکسیلیک سیمان پرتلند را مهار کرده و با کاهش میزان آب مصرفی تا حداقل 15 درصدآب بتن، بر استحکام بتن بیافزایند. درهنگام اضافه کردن مواد پزولانی به بتن در جهت بالا بردن کارایی آن، عموما از روان کننده ها استفاده می شود. همچنین در هنگام استفاده از دوده سیلیسی نیز برای استفاده راحت تر از دوده ونفوذ پذیری بالاتر دوده از روان کننده ها و فوق روان کننده ها استفاده می شود. در حالت کلی می توان فوق روان کننده ها را به دو مدل کربوکسیلاتی و اپوکسی تقسیم کرد. کاهش میزان آب مصرفی علاوه بر بالابردن مقاومت سیمان، مانع از ترک خوردگی و انقباض بتن خواهد شد. میزان مصرف روان کننده ها عموما بین 1 تا 2 درصد وزنی سیمان است و افزودن مقدار بیشتر روان کننده موجب ایجاد اشکالاتی خواهد شد.

نتیجه گیری نهایی اینکه روش های مختلفی برای افزایش مقاومت بتن موجود است و بهترین و مفیدترین روش افزایش مقاومت در بتن، کاهش نسبت آب به سیمان است که با اضافه کردن افزودنی های مشخص می توان به نتیجه ی  دلخواه رسید. برای مشاوره در این خصوص می توانید با مشاوران ما تماس بگیرید.

شماره تماس: 09001887000