بر طبق “ ACI207 “ بتون حجيم به هر مقدار زيادي از بتون كه به اندازه كافي بتوان از آن براي نيازهاي مربوط به توليد حرارت و ميزان تغييرات آن براي به حداقل رساندن عمل ترك خوردن استفاده نمود ، گفته ميشود . هيدراتاسيون توليد گرما بع آرامي در بتون ، منتشر ميشود ، بخش نازكي از آن بلندتر است و داخل آن را خنك ميكند . اين ميتواند در نتيجه حرارت بالاي اختلاف سطح بين سطح بتون و داخل آن باشد ، موضوع بعدي پرداختن به فشارهاي حرارتي بالاست كه در نتيجه ترك خوردن بتون و عدم استحكام ساختار ، حاصل ميشود .

“ كاهش فشار حرارتي ”
سه شيوه قابل قبول كلي براي كاهش فشار حرارتي وجود دارد :‌
۱ـ كاهش كلي سيمان بتون
۲ـ كاهش سيمان پورتلند بتون
۳ـ پايين آوردن تدريجي فرآيند هيدراتاسيون از طريق استفاده از راههاي مجاز خنك كردن بتون .
“ سيمان آهنگدازي تا چه حد كمك ميكند ؟‌”‌
هنگاميكه سيمان آهنگدازي به مخلوط بتوني اضافه ميگردد ، گرماي كمتري حاصل ميشود و فشار حرارتي كاهش مي يابد :
۱ـ به دليل افزايش مقاومت در سيمان آهنگدازي ، كل سيمان بتون ، كاهش مي يابد .

۲ـ سيمان پورتلند توسط درصدي از سيمان آهنگدازي ، كاهش پيدا ميكند .
۳ـ ويژگي هاي هيدراتاسيون سيمان آهنگدازي آنهايي هستند كه در توليدات فوري و اوج حرارت بتون ، كاهش مي يابند .
“ جانشيني سطوح مختيف آهنگدازي ”
معمولاً از ۶۵ تا ۸۰ در صد بهينه جابجايي سطوح با استفاده از بتون بدست مي آيد . اين سطوح كاهش دماي قابل توجهي را موجب مي گردند كه از مقاومت زياد حاصلميشود . استفاده از سطوح ۵۰ تا ۶۵ درصد در جابجايي بتون حجيم در مقادير كمتر ، موفقيت آميز بوده است حرارت تركيبات و مواد تشكيل دهنده بايد تا جايي بالا رود كه مطمئن هستيم مورد نياز ويژگيهاي حرارتي و مقاومتي مي باشد .

نمودار ۲ ، گرماي ويژه هيدراتاسيون يك تركيب سيمان پورتلندي
معمولي را از ۲۵ تا ۷۵ درصد سيمان آهنگدازي جانشين را نشان مي دهد . توجه داشته باشيد كه افزايش ميزان سيمان آهنگدازي ، اوج حرارت هيدراتاسيون را پايين آورده و به حداقل مي رساند ، نواحي زير منحني ، ‌نمايانگر كل حرارت توليد شده هستند .

نواحي كه نشان مي دهند كل حرارت توليد شده از ۷۵ درصد سيمان آهنگدازي ، كمتر هستند ، حتي اگر نقطه اوج حرارت هيدراتاسيون از ۵۰ درصد سيمان جايگزين ، زياد كاهش پيدا نكند .
نمودار ۳ ،‌تاثير سيمان آهنگدازي را بر افزايش دما در بتون حجيم نشان ميدهد كه در نقطه اوج دما تا ۱۹ درجه فارنهايت و با ۶۵ درصد سيمان جايگزين و نيز تا ۴۲ درجه فانهايت و با ۸۰ درصد سيمان جايگزين ، افت پيدا كرده است .

 

خلاصه اجرايي
اين گزارش درباره اثبات عمليات جايگزيني بتون حجيم ، پيشنهاداتي را ارائه ميدهد و در مورد آنها بحث ميكند كه مربوط به “ آبراه مركزي ” سومين تونل بندري در بوستون ، ماساچوست ميباشد ، درباره مقاومت فرآيند بتون حجيم ، فرصتهايي براي بهسازي آن و توصيه هايي براي توجه به اين بهسازي در حال و آينده ، ارائه مي نمايد

گروه بازبيني ، مشتمل بر ۵ مهندس با سوابق متعدد و تجارب قراردادهاي مواد/ساختمان ميگردد . سه پروژه ساختماني فعال براي شركت آنها انتخاب شد و زمينه آنها مورد بررسي قرار گرفت . فعاليتها شامل بررسي گزارشهاي پروژه ، مصاحبه هاي فردي ، مشاهدات عمليات جايگزيني بتون حجيم در ساختارها ، و مشاهدات پروژه فردي روند آزمايشي مواد بتوني ، ميباشد . اين گروه ماموريتي نيز در CA/T آزمايشگاه مركزي مواد ، انجام دادند .

در يك ملاقات خصوصي با مديريت كل B/PB ، بحث گروه به توصيه هاي مربوط به اختصاص دادن مكمل به بتون حجيم و به بتون قبل از جايگزيني ، جايگزيني و بعد از جايگزيني كشيده شد . بحث هايي كه شامل مواد و تركيباتي ميشد كه امروزه به كار ميروند : نياز به بررسي كيفيت و نياز به كنترل كيفي بهسازي پيمانكار در همه مراحل اين فرآيند .
با دنبال كردن نتايج به دست آمده از بررسي مشابهي كه در ۱۹۹۴ صورت گرفته است ، گروه احساس كرد كه موضوعات پيشين مربوط به
جلوگيري از ترك خوردگي ، كاملاً حل شده است .

 

مقدمه
اين بررسي يك مجموعه از بررسيهاي فرآيند در مورد مسائل مربوط به پروژه آبراه مركزي بوستون ميباشد . اعضاي گروه كه اين بررسي را انجام داده اند ، همگي داراي سوابق ساختماني هستند كه درخور بررسي جايگزيني بتون حجيم ميباشند و اين عامل كليدي در ساختار پروژه آبراه مركزي /تونل (CA/T) ميباشد . برسي قبلي فرآيند جايگزيني بتون حجيم در پروژه CA/T در جولاي ۱۹۹۴ صورت پذيرفته بود .

در ضمن بررسي هاي خلاصه اوليه ،‌مساله ترك خوردگي در ديواره هاي تونل ، توجه آنها را به خود جلب كرده بود . در نتيجه ، در اين گزارش توجه گروه به اين مساله معطوف شده است . نتيجه كلي اين گزارش بيان ميدارد كه ترك خوردگي ديواره هاي تونل به دليل نسبتهاي متفاوت افت بتوني بين ديواره هاي تازه ساخت و تخته بتوني كف قبلي كه ديواره ها با آن در تماس بودند ايجاد شده است . گزارش توصيه هاي متعددي براي كاهش ترك خوردگي پيشنهاد كرد مانند : كاهش طول ديوار يا ايجاد ترك در جاهاي مخصوصي از ديوار اين گزارش به عنوان يك منبع سودمند در بهبود و يا اجراي قرارداد نيازهاي بعدي قرارداهاي CA/T ، عمل كرد .
براي اين بررسي فرآيند بتون حجيم ، گروه انتخاب شده ،‌توجه ويژه اي به نواحي خاص نداشت ، جز در مورد آزمايش فرآيندي كه از ديدگاه كلي تر نشأت مي گرفت . علاوه بر ايت به منظور آزمايش ديواره هاي تونل در قرارداد Co1A3 براي نشانه ترك خوردن موانع ، گروه نيازهاي ويژه و ساختارهاي زمينه اي نظير :
افزايش نصب و مراقبت ، نصب و نمايش سنسورهاي حرارتي تعبير شده ، جايگزيني بتون و تحكيم آن ، به عمل آوردن بتون و بررسي هاي آتي براي تركها را مورد بررسي قرار داد .
اعضاي گروه اعتقاد دارند كه بررسي بسيار موفقت آميز بوده است ؤ نتيجه آن تعدادي توصيه به كاركنان پروژه است كه بايد مدنظر داشته باشند . انجام اين بررسي و يافته هاي حاصل از آن ، توصيه ها و نتايجي است كه جزئيات آن در صفحات بعدي مورد بحث و بررسي قرار ميگيرد .

‌“توضيح در مورد پروژه ”
پروژه آبراه مركزي/تونل (CA/T) پروژه بزرگراه اصلي داخلي است كه با بهسازي I-93 ( آبراه مركزي ) و تكميل شرقي ترين پايه I-90 ( تونل تد ويليام ) در ارتباط است . مكان پروژه شهر بوستون است كه با وجود آبراه مركزي ، يك آزادراه بزرگ است كه از ميان مركز تجاري شهر بوستون ، ميپيچد . ازدحام تجارب سطوح مختلف انسداد آبراه با يك نسبت تصادفي كه چهار برابر ميانگين طبيعي براي سيستم داخلي است ، وجود دارد . يكي از اهداف پروژه كاهش انسداد شديد و بهبود جريان ازدحام است .

پروژه (CA/T) تقريباً از ۸ كيلومتر بزرگراه ميان ايالتي نو و بازسازي شده كه بيشتر آن به زير زمين خواهد رفت ، تشكيل شده است . پروژه از I-93 فراتر رفته و I-90 را بسوي شرق بوستون و فرودگاه لوگان ، گسترش ميدهد . بازسازي I-93 ، ۸ لاين رفت و آمدي در بخشي از تونل كه زير بزرگراه در منطقه مركز تجاري شهر قرار دارد مهيا خواهد نمود . آبراه مركزي موجود ، از پيش با مجوز بهسازي سطوح موجود در آبراهها و آماده سازي يك فضاي باز ، تخريب خواهد شد . گسترش I-90 جديد ، شامب ۴ لاين ، تونل استوانه اي شناور در زير بندر بوستون است .

پيش بيني ميشود كه تونل I-90 برخي از انسدادهاي I-93 را با هدايت رفت و آمد از جنوب و غرب ، مستقيماً به فرودگاه لوگان و مسير IA در بوستون شرقي را كاهش دهد . اين پروژه توسط دولت “ تورن پيك ” ماساچوست و با كمك مديريت مشاور سرمايه گذاري مشترك B/PB ، در دست اجرا است . B/PB مسئول همه مديريت هاي پروژه شامل : تجزيه و تحليل و مستند سازي محيطي ،‌صدور مجوز ، گرفتن حق راه ، توسعه طرح مقدماتي و مديريت ساختمان ميباشد . مجموعه طرحهاي نهايي تقريباً با ۵۰ قسمت مشاوره طرح (SDC) تحت نظر B/PB ، تكميل ميشوند ، تقريباً ۹۰ مجموعه جداگانه ساختماني در حال حاضر در دست احداث است .

هزينه كل طراحي و ساخت پروژه CA/T فعلاً در حدود ۸/۱۰ ميليارد دلار ،‌تخمين زده ميشود .

«توضيح بررسي فرآيند»
«هدف بررسي»
هدف اين بررسي ارزيابي همة سطوح بتون حجيم در پروژة CA/T ، مي باشد . اهداف ويژة آن عبارتند از :
۱ـ بررسي ويژگيهاي ساختاري و سفارش بهسازي مكانهايي كه تضمين شده هستند .
۲ـ بررسي معيارهاي آزمايش مواد و مشاهدة زمينة آزمايش ، ارائه پيشنهادات براي جاهاي مناسب .
۳ـ ارزيابي روشهاي ساختاري استفاده شده در مكانهاي مختلف .
۴ـ ارزيابي مشاهدات هر پروژة‌ابتكاري .

محدودة بررسي
بررسي در شانزدهم تا نوزدهم آگوست سال ۱۹۹۹ توسط يك گروه كه اعضاي آن عبارت بودند از : «لوتراي اندافيلو» (رئيس گروه) ، متخصص مواد ساختاري اجرايي بالا ، مركز منابع شرقي ، «گري جاكويش» مهندس ساختمان ، تقسيمات بزرگراه سرزمينهاي فدرال شرقي ،‌«باب نيليوس» استاد راهنماي زمين و گياه ، «بشل/پارسونز برنيكرهوف» ، «مايكل . اف . پرول» مهندس ساختمان و مواد ، تقسيمات اصلي و «دانيل سي وود» مهندس ساختمان CA/T ، تقسيمات ماساچوست ، انجام پذيرفت . يافته ها و پيشنهادات قبلي به كاركنان پروژه در ۲۰ آگوست ۱۹۹۹ به كاركنان پروژه ارائه شد .