عنوان:

معايب ساختمان‌هاي بتني

درس تعمير و نگهداري ساختمان

مقدمه

به طور كلي دوام ساختمان به دو عامل بستگي دارد:

1.       طراحي و روش ساخت

2.      كيفيت مصالح ساختماني

پژوهش‌هاي انجام شده در زمينه ساختمان‌سازي در ايران، نشان داده است كه عمر مفيد ساختمان‌هاي ايران، در مقايسه با كشورهاي صنعتي كمتر است. يكي از دلايل اين مساله، پايين بودن كيفيت و عدم مرغوبيت مصالح ساختماني مصرف شده در ساختمان‌هاست.

به علت پايين بودن كيفيت بسياري از مصالح ساختماني توليد شده در كشور و عدم مطابقت آنها با ويژگي‌هاي استاندارد، همه ساله خسارت‌هاي عظيمي به كشور وارد مي‌شود. از اهم دلايل پايين بودن كيفيت مصالح ساختماني كشور، مي‌توان به كنترل نشدن آنها در كارخانه و كارگاه‌هاي توليدي پيش از ورود به بازار مصرف و نيز پايين بودن سطح فن‌آوري (تكنولوژي) توليد در بسياري از واحدهاي اشاره نمود.

بنابراين با توجه به اينكه ايران از كشورهاي زلزله‌خيز بوده و در معرض ساير بلاياي طبيعي مثل سيل نيز قرار دارد و مصرف مصالح ساختماني مرغوبيت و با كيفيت مطلوب مي‌تواند مقاومت ساختمان‌ها را در برابر اين عوامل مخرب افزايش دهد. بايسته است كه از فرآورده‌هاي كارخانه‌ها و كارگاه‌هاي توليد مصالح ساختماني، قبل از ورود به بازار مصرف نمونه‌برداري به عمل آيد و نمونه‌ها، مورد آزمايش‌هاي شيميايي، فيزيكي و مكانيكي قرار گيرند تا كيفيت و مرغوبيت محصول و يا عدم آن مشخص گردد تا در صورت نامناسب بودن فرآورده‌، چاره‌انديشي شود. ارائه راه‌حل‌هاي كاربردي و رهنمودهاي لازم در زمينه بهبود كيفيت مصالح به گونه‌اي كه با استانداردهاي ملي مطابقت داشته باشد، تنها راه كار اين مساله است كه بايد مورد توجه قرار گيرد. بديهي است كه با بكار بردن مصالح مرغوب با كيفيت بالا مي‌توان طرح دوام ساختمان‌ها را در برابر سوانح طبيعي مثل زلزله، سيل و ... به اجرا درآورد.

بتن يكي از مهمترين مصالح ساختماني است كه در پايداري و دوام سازه‌ها بسيار موثر است و مصرف روزافزون آن در كارهاي مختلف عمراني به سبب دارا بودن خواص مناسب و دوام كافي، لزوم شناخت بيشتر از اجزاي تشكيل دهنده آن را بيش از پيش روشن مي‌سازد.

آشنايي كامل با خواص سيمان و مصالح سنگي و آب به عنوان مواد تشكيل دهنده بتن از جمله مباحثي است كه امروزه دانستن آن براي مهندسان و دانشجويان رشته عمران و پيمانكاران ضروري و اجتناب‌ناپذير است.

طرح تحقيقاتي بررسي كيفيت مواد تشكيل دهنده بتن (سيمان، شن، ماسه و آب) يكي از چهار طرح تحقيقاتي است كه در قالب طرح «آزمايش و بررسي كيفيت مصالح ساختماني» از طرف بانك جهاني و تحت شماره طرح (2B4) به مركز تحقيقات ساختمان و مسكن محول گرديده است. از اهداف اين طرح، شناخت مشكلات كيفي كارگاه‌ها و كارخانه‌هاي توليد سيمان، شن و ماسه در كشور و تعيين كيفيت آب مورد استفاده در اختلاط بتن است.

تعريف بتن

بتن فراگيرترين مصالح ساختماني است كه توليد مصرف آن به گونه‌اي فزاينده و جهش‌وار گسترش مي‌يابد. آمار موثق و معتبر از منابع علمي ـ تخصصي تكنولوژي بتن، بيانگر آن است كه هفتاد و پنج درصد از كل انواع گوناگون مصالح ساختماني مصرفي در بخش صنايع ساختمان و كليه تاسيسات و ساختارهاي عمده زيربنايي مانند راه، فرودگاه، سد، مترو، بندر و اسكله، سازه‌هاي عظيم آبي و دريايي، نيروگاه‌ها، منابع و مخازن آب، تاسيسات آبرساني و كانال‌هاي آبياري و غيره را بتن تشكيل مي‌دهد.

با درنظر گرفتن نقش كارساز و تعيين كننده بتن و مصرف گسترده آن در صنايع ساختماني و ساختارهاي زيربنايي و با عنايت به ميزان توليد و مصرف غيرقابل رقابت آن در مقايسه با ديگر مواد و مصالح ساختماني، توجه به كيفيت بتن و چگونگي فرآيندهاي ساخت و كاربرد آن نيز يك ضرورت فني است كه بي‌ترديد از توجه به اجزاي تشكيل دهنده آن كه تاثير به سزايي در ارتقاء و بهبود خواص بتن دارد، جدا نخواهد بود.

از آنجايي كه بتن از سيمان، سنگدانه (شن و ماسه) و آب تشكيل مي‌شود، چنانچه كيفيت هر يك از اين مصالح مطابق با استانداردهاي شناخته شده نباشد، بتن توليد شده كيفيت مطلوب را نخواهد داشت و دوام آن كمتر از حد متعارف خواهد بود. لذا لازم است كيفيت سيمان، آب و دانه‌هاي سنگ و همچنين دانه‌بندي آن، در ساختن بتن مورد بررسي و ارزيابي قرار گيرد.

با كنترل كيفي سيمان توليد شده در كارخانه‌هاي كشور و شن و ماسه توليد شده در كارگاه‌ها و آبي كه در ساخت بتن مورد استفاده قرار مي‌گيرد، مي‌توان شناخت لازم را در مورد مواد تشكيل دهنده بتن بدست آورد.

بتن با كيفيت خوب

سوال مهمي كه در اينجا مطرح مي‌باشد، اين است كه بتن خوب چه بتني است؟ مي‌توان با توصيف بتن بد تا حدي مساله را وشن نمود. بتن بد يا ضعيف، بتني است به رواني سوپ كه پس از سخت شدن، كرمو مي‌شود و غيرهمگن و بسيار ضعيف خواهد بود. اين ماده از اختلاط آب و سيمان و دانه‌هاي سنگي بدست آمده است و با كمال تعجب بايد گفت كه بتن خوب هم از همين مواد ساخته مي‌شود. ليكن تفاوت در ميزان آگاهي از چگونه ساختن بتن مي‌باشد.

با آگاهي از چگونگي ساخت بتن خوب دو معيار كلي براي يك بتن خوب تعريف مي‌شود:

بتن بايد در حالت سخت شده و در حالت تازه، زماني كه از مخلوط‌كن تخليه شده و در قالب‌ها ريخته مي‌شود، مورد پذيرش واقع شود. به طور كلي رواني و غلظت بتن تازه بايد طوري باشد كه با وسايل موجود در كارگاه بتوان آن را متراكم نمود. همچنين چسبندگي مخلوط بايد به حدي باشد كه در ضمن حمل و ريختن بتن با وسايل موجود، مواد از يكديگر جدا نشوند. البته موارد فوق مطلق نيست و به حمل بتن با وسايل از پايين باز شونده، دامپر و يا كاميون‌هاي تخت بستگي دارد. البته حمل بتن با روش اول بسيار مناسب خواهد بود.

انواع ترك‌ها

ترك‌ها به سه دسته ترك‌هاي خميري، ترك‌هاي حرارتي سنين اوليه و ترك‌هاي جمع‌شدگي ناشي از خشك شدن تقسيم مي‌شوند.

ترك‌هاي خميري قبل از سخت شدن بتن (بتن يك تا هشت ساعت پس از ريختن) تشكيل مي‌شوند و به صورت ترك‌هاي جمع‌شدگي خميري و ترك‌هاي نشست خميري مي‌باشند. ايجاد و روش جلوگيري از ترك‌هاي نوع دوم زماني اتفاق مي‌افتد كه به دليل وجود موانعي، نشست بتن در ضمن آب انداختگي، غيريكنواخت مي‌باشد. اين غيريكنواختي ممكن است در نتيجه وجود آرماتورهاي قوي و يا حتي عمق غيريكنواخت بتن ريخته شده باشد. براي كاهش وقوع ترك‌هاي نشست خميري، مي‌توان از افزودني‌هاي هوازا جهت كاهش آب انداختگي استفاده كرد و يا اينكه پوشش ميلگردهاي بالايي را افزايش داد. ترك‌هاي نشست خميري را مي‌توان با مرتعش نمودن مجدد بتن در زمان مناسب از بين برد. زمان مناسب، آخرين زمان ممكني است كه مي‌توان لرزاننده را داخل بتن نمود و بدون به جاي گذاشتن اثر قابل توجهي از بتن بيرون كشيد.

در قطعات بزرگ، تفاوت جمع‌شدگي بين سطح و قسمت‌هاي داخلي بتن باعث ايجاد تنش‌هاي كششي در سطح مي‌شود كه توسط قسمت‌هاي داخلي مقيد شده‌اند و در نتيجه ترك‌هاي جمع‌شدگي ناشي از خشك شدن ايجاد مي‌شود. اين نوع ترك‌ها كه هفته‌ها يا ماه‌ها طول مي‌كشد تا ايجاد شوند، ممكن است در اثر قيود خارجي كه توسط قسمت‌هاي ديگر يا زيراساس اعمال مي‌شود، نيز پديد آيند. بهترين روش جلوگيري از ترك‌هاي جمع‌شدگي ناشي از خشك شدن، كاهش ميزان جمع‌شدگي مي‌باشد. به علاوه نگهداري كافي براي افزايش مقاومت كششي بتن به همراه حذف قيدهاي خارجي با پيش‌بيني اتصالات تغيير شكل‌پذير، از اقدامات اساس جهت كاهش ميزان ترك‌خوردگي مي‌باشد. با قرار دادن آرماتورها در نزديكترين موقعيت نسبت به سطح، ضمن درنظر داشتن حداقل پوشش، مي‌توان عرض ترك‌هاي جمع‌شدگي را كنترل نمود.

انواع ديگري از ترك‌ خورديگ در نتيجه خوردگي آرماتورها و يا واكنش سيليس سنگدانه و قليايي سيمان ايجاد مي‌شوند.

يكي از شكل‌هاي ترك‌هاي جمع‌شدگي ناشي از خشك شدن، تشكيل ترك‌هاي ريزسطحي در ديوارها و دال‌ها مي‌باشد كه اگر لايه سطحي بتن داراي مقدار آب بيشتري نسبت به قسمت‌هاي داخلي باشد، ايجاد مي‌شود. ترك‌هاي ريزسطحي معمولاً زودتر از ترك‌هاي جمع‌شدگي ناشي از خشك شدن پديد مي‌آيند.

عوامل موثر در مقاومت بتن‌ها

نفوذپذيري و پايايي بتن

1.       حمله سولفاتي

2.      تهاجم توسط آب‌ها

3.     حمله اسيدي

4.     واكنش قليايي سنگدانه‌ها

5.     خوردگي آرماتورها

6.      رعايت كردن درصد آب و سيمان و ماسه

سنگدانه‌ها در بتن تقريباً سه چهارم آن را تشكيل مي‌دهند. از اين رو كيفيت آنها از اهميت خاصي برخوردار است. سنگدانه‌ها نه تنها در مقاومت بتن بسيار موثرند، بلكه تداوم و پايداري بتن نيز تا حد زيادي تحت تاثير اين ماده قرار مي‌گيرد.

منابع:

تكنولوژي بتن. پروفسور نويل، مترجمين دكتر علي‌اكبر رمضانيان‌پور، دكتر محمدرضا شاه‌نظري. انتشارات آذرنگ.

بررسي كيفي مواد تشكيل دهنده بتن. فاطمه جعفرپور. مشاوره دكتر علي‌اكبر رمضان‌پور. كميته علمي انتشارات مركز تحقيقات ساختمان و مسكن. بهار 1378.