تعمیر و نگهداری سازه های بتنی ( پل )

تعمیر و نگهداری سازه های بتنی ( پل )
مقدمه:
ضرورت تحقیق در خصوص مصالح ساختمانی بویژه بتن به عنوان عنصر شاخص در ساخت و ساز، از چند دهه گذشته در کانون توجه موسسه های تحقیقاتی در کشورهای مختلف بوده است. در کشور ما با توجه به حجم انبوه ساخت و سازها در بخش عمومی و در بخش خصوصی و همچنین سرمایه گذاری های عظیم براي ساخت فرا سازه ها، كه بخش بزرگتر آنها را سازه های بتنی تشكيل مي دهند، پرداختن به موضوع پژوهش در زمینه مصالح ساختمانی و خصوصا بتن از اهمیت زيادي برخوردار است. در کشورهای پیشرفته، امروزه بخش قابل ملاحظه ای از بتن های مصرفی را بتن های خاص تشكيل مي دهد؛ و با توجه به قابلیت های شگرف این مصالح ساختمانی ، تحول های اساسی در تكنيك ها و روش های ساخت و سازه ها ايجاد شده است.

آزمایشگاه مصالح ساختمانی دانشکده ی فنی دانشگاه تهران از بدو تاسیس به عنوان يكي از مراکز معتبر آزمایشگاهی مصالح ساختمانی در کشور محسوب مي شده و هم اکنون به عنوان آزمایشگاه مرجع مورد قبول سازمانها و رسمي است . موسسه ي مصالح ساختماني دانشكده فني دانشگاه تهران در همکاری با آزمایشگاه مصالح ساختمانی با هدف ارتباط با صنعت ساختمان و انجام پروژه هاي علمي، تحقيقاتي، مشاوره اي، مديريتي و اجرايي به منظورارتقاي كيفي و كمي دانش مربوط به مصالح و فراورده هاي ساختماني و نيز كاربرد آنها شامل : مطالعات رفتاري، فن

آوري توليد، كاربرد مصالح و فرآورده هاي بتنی، ترميم و نگهداري سازه ها و طراحی سازه های بتنی محافظ شروع به كار كرده است. اين مركز تاكنون توانسته است بیش از۲۰ نفر از نخبگان )دانشجويان افتخار آفرين در مسابقات بين المللي انجمن بتن آمريكا در سه سال اخير) و فارغ التحصيلان دانشكده فني را جذب كند.
موسسه ي مصالح ساختماني با بهره گيري از تجهيزات كامل آزمايشگاه مصالح ساختماني ،

 

مسوولان مجرب، نخبگان و فارغ التحصيلان دانشكده ي فني آماده ارائه خدمات گسترده به صنعت ساختمان كشور مي باشد و هم اكنون مورد توجه صاحبان صنايع ساختماني در زمينه هاي مختلف قرار گرفته و قراردادهاي پژوهشي و تحقيقاتي متعددي را منعقد نموده است.
موسسه ي مصالح ساختماني دانشكده ي فني با همكاري آزمايشگاه مصالح ساختماني با توجه به ظرفيت قابل ملاحظه ي خود توانايي ارايه ي خدمات مشاوره اي_ پژوهشي و آزمايشگاهي وسيعي در زمينه هاي مختلف صنايع ساختماني را داراست.
حفاظت كاتديك فولاد در سازه‌هاي فولادي و نيز ميلگردهاي فولادي در سازه‌هاي بتني
اگرچه حفاظت كاتديك فولاد از ديرباز در دنيا مطرح بوده است؛ در ايران و به خصوص در سازه‌هاي دريايي و ساحلي خليج‌فارس اين مسئله كمتر مورد توجه قرار گرفته است. عمده‌ترين حفاظت به كار گرفته شده در ايران معمولاً‌ استفاده از رنگ‌هاي مخصوص بوده كه اين مساله در مورد ميلگردهاي به كار رفته در سازه‌هاي بتن مسلح قابل استفاده نيست. به همين جهت در سازه‌هاي بتن مسلح ساحلي و دريايي خليج‌فارس، بزرگترين مساله، خوردگي ميلگردها و مترادف با آن زوال و خردشدگي بتن بوده است؛ به طوري كه گاه عمر سازه ي بتن مسلح را به كمتر از ۵ سال نيزکاهش داده است. بررسي هاي مناسب در اين ارتباط و تنظيم توصيه‌نامه و دستورالعمل مناسب در جهت حفاظت كاتديك فولاد به خصوص در سازه‌هاي بتن مسلح، مي‌تواند در اين راستا بسيار راهگشا باشد. اجباري كردن رعايت چنين دستورعمل‌هايي در سازه‌هاي بتن‌ مسلح ساحلي و دريايي جنوب توسط مقام هاي ذيصلاح، به صرفه‌جويي كلاني در سرمايه‌هاي كشور منجر خواهد شد.

تعمير بتن در مناطق دريايي
در مناطق گرمسيري و دريايي، به سبب وجود شرايط محيطي حاد و خورنده، سازه‌هاي بتن
مسلح در معرض ابتلا به انواع خرابي‌ها قرار دارند. در حال حاضر سالانه براي ترميم خرابي‌هاي آرماتور و خسارت ناشي از آن، ميلياردها دلار در سراسر دنيا هزينه مي‌شود. تعمير بتن در مناطق دريايي شامل تعمير بتن در خارج از آب و تعمير آن در داخل آب مي‌گردد. در خارج از آب عمده‌ترين خرابي‌ها ناشي از خوردگي ميلگرد در بتن، خرابي سولفاتي، واكنش قليايي سنگدانه‌ها و كربناتي‌ شدن بتن مي‌باشد كه سبب خوردگي فولاد مي‌گردد. تعمير سازه‌هاي بتني در زير آب مسائل

پيچيده و مشكلي را در بردارد. هر چند كه روش‌هاي تعمير و نوع مصالحي كه به كار مي‌رود شبيه به حالت‌هاي تعمير بتن در خارج از آب است، ولي شرايط سخت محيطي و مشكلاتي كه كار در زير آب و يا در ناحيه ي پاشش آب به همراه دارد، تفاوت‌هاي عمده‌اي را ايجاد مي‌كند. فرسايش و تخريب بتن در نواحي جزر و مد و يا در ناحيه ي پاشش آب نيز يك مساله ي جدي از نقطه ‌نظر اقتصادي مي‌باشد. موج آب كه حاوي اكسيژن و املاح متعددي مي‌باشد، اثر تخريبي مؤثري بر سنگدانه‌هاي بتن دارد.

ساختمانهای بتنی
یک مد خرابی معمول در سازه های بتنی بهنگام زلزله، فرو افتادن دال کف، تقریبا بدون شکست، بر روی کف زیرین خود میباشد. در این نوع خرابی که تحت عنوان ” پن کیک ” از آن یاد میشود، دالهای کف فرو افتاده از دسترسی و رهایی مصدومان جلوگیری می کند و لذا مشکلات زیادی را بخصوص درصورتی که موقعیت و وضعیت قربانی نا معلوم باشد ایجاد می نماید. دال بتنی هر طبقه به ابعاد ۳۰ متر در ۳۰ متر و به ضخامت ۱۰ سانتیمتر وزنی بالغ بر ۲۵۰ تن دارد که از ظرفیت جرثقیل های معمول فراتر است. لذا باید این دالهای بتنی به قطعات کوچکتر بریده شوند تا قابل حمل و جابجائی بوسیله جرثقیل های عادی شوند.

 

عمليات ترميمی
( آماده سازي سطوح – تميز نمودن با اسيد – برس زدن…)
در این بخش از كتاب عملیات بهسازی كه عبارت از آماده سازی سطوح و اجرای روشهای مناسب تعمیر و مرمت و تقویت می با شد، شرح داده شده است.
– عملیات ترمیمی
(REMEDIAL- ACTION)
پس از اینكه عامل یا عوامل سازه دقیقاً مشخص شد، مهندسین مسؤول با در نظر گرفتن هزینه اقدامات لازم، عملیاتی را كه برای استفاده و ادامه بهره برداری از سازه برای مدت مورد نظر ضروری است، به كارفرما

ارائه می دهند. این عملیات ممكن است شامل خراب كردن و از بین بردن كامل سازه و ساخت مجدد آن باشد یا اینكه تعمیرات اساسی صورت گیرد و یا اینكه روشهایی اتخاذ شود تا پیشروی خرابی و فرسودگی را در سازه كاهش دهد. البته این امر یعنی كاستن از سرعت پیشرفت خرابی در سازه، در مواقعی ضرورت می یابد كه امكان تعمیرات اساسی پیشگیری كننده وجود نداشته باشد، مانند تخریبی كه علت اصلی آن عكس العمل واكنش قلیایی- سیلیكا(ALKALI- SILICA) می باشد. در هر حال اگر در مراحل تشخیص و ارائه راه حل، تعمیر سازه به عنوان تصمیم مقتضی، اتخاذ شده باشد، با در نظر گرفتن نوع سازه بتنی، طرق متعددی برای اجرای این تعمیرات موجود می باشد كه اعم آنها عبارتند از:
(الف) جایگزین نمودن تمام یا قسمتی از المانهای سازه
(ب) تزریق و تلقیح تركها
(پ) چسباندن المانهای فلزی كمكی (مانند آرماتور، صفحات فلزی، بخیه و …)
(ث) پوششها
از آنجا كه با توجه به موقعیت و موضع مناطق تحت تعمیر سازه، ممكن است عمل تعمیر در شرایط كاملاً خشك، نیمه خشك، و داخل آب (مغروق) انجام گیرد، مطالبی كه در پی خواهد آمد، شامل تمامی روشهای مرتبط و معمول در صنعت بتن می باشد.

۲-۱- آماده سازی سطوح

(SURFACE PREPARATION)
قبل از انجام و اعمال سیستم تعمیری، سطوح بتن مادر (قدیم) بایستی كاملاً آماده گردد. از جمله اهداف اصلی آماده سازی سطوح را می توان موارد زیر ذكر نمود:
(الف) بر طرف نمودن تمامی تكه ها و قطعه های نا مناسب و نرم و جدا شدهء بتنی جهت ایجاد سطحی مناسب با مقاومت كافی.
(ب) تمیز نمودن تمامی سطوح از آلودگیها. این آلودگیها مانع از ایجاد چسبندگی لازم بین لایه تعمیری و بتن مادر می گردند.
(پ) آشكار نمودن و در دسترس قرار دادن طول و یا عمق آرماتورها برای تمیز كردن، تقویت، پوشش و…

(ت) ازدیاد درجه زبری سطوح بتنی جهت ایجاد سطح تماس بیشتر بین بتن مادر و لایه تعمیری و همچنین ازدیاد قفل و بست مكانیكی.
۲-۱-۱ تمیز نمودن با اسید، شستن با اسید، اسید خراشی
(ACID ETCHING)
این روش، علاوه بر تمیز نمودن، درجه زبری سطح را نیز افزایش می دهد. با توجه به اهداف تعمیرات مورد نظر، اسید هیدروكلریك رقیق شده را روی سطح بتنی ریخته و سپس با برس زبر سطح مذكور را با شدت می سایند، تا زمانی كه عمل ایجاد حباب متوقف گردد. پس از كاربرد اسید مذكور،

سطوح بتنی سریعاً با آب شستشوی كامل داده شده، به طریقی كه آب بر روی سطح جاری گردد و آلودگیهای اسیدی را از بین ببرد. درجه زبری سطح بتن بستگی خواهد داشت به قدرت اسید و عمل برس زدن. از آنجا كه اسید مذكور برای پوست ضرر دارد، لازم است كه اقدامات ایمنی مناسبی جهت اجتناب از آلودگی به اسید و همچنین تهویه مناسب صورت گیرد. لازم به یادآوری است كه علاوه بر اسید هیدروكلریك، اسید ارتوفسفریك نیز برای تمیز كردن سطوح بتنی به كار گرفته شده است.

۲-۱-۲ برس زدن
(WIRE BRUSHING)
در نقاطی كه قطعات و تكه های شل روی سطوح بتنی چسبیده است، استفاده از برس زدن جهت تمیز نمودن سطوح، از معمولترین روشها می باشد. مثلاً در مناطقی كه جلبكها و گیاهان دریایی روییده اند این روش به كار می رود. نقطه ضعف این روش كند بودن آن می باشد و عملاً وقت زیادی جهت حصول نتایج مطلوب صرف می شود.

۲-۱-۳ چكش زدن

(JACKHAMMERING)
این روش در مواقعی مورد استفاده قرار می گیرد كه علاوه بر برطرف نمودن تكه ها و قطعات شل، ایجاد زبری لازم بر روی سطوح از اهداف آماده سازی باشد.

۲-۱-۴ سند بلاست و گریت بلاست (شن و ساچمه پاشی)
(SAND OF GRIT BLASTING)
این روش یكی از روشهای بسیار مناسب است، چرا كه علاوه بر تمیز نمودن سطوح بتنی، طریقه ایده آلی نیز جهت تمیز نمودن سطوح آرماتورها سایر فلزات از زنگ زدگی و سایر آلودگیها به شمار می آید. این روش علاوه بر تمیز نمودن سطح، درجه زبری سطوح را نیز افزایش می دهد. بایستی توجه داشت كه گرد خاك حاصله در این روش آن را بر جاهای بسته مناسب نمی سازد.

۲-۱-۵ وترجت (آب فشاری) با مواد ساینده و بدون آن
(WATER JETTING WITH OR WITHOUT ABRASIVE)
این روش كه وترجت با فشار بسیار بالا می باشد، هم می تواند به همراه مواد ساینده از قبیل شن و ساچمه به كار كرفته شود و هم بدون مواد ساینده. از امتیازات این روش آن است كه بدون تولید گرد و خاك، سطوح بسیار تمیزی ایجاد می كند كه علت این امر وجود آب می باشد. بایستی توجه داشت كه در این روش رعایت موارد ایمنی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

۲-۱-۶ روشهای دیگر
(OTHER MTHODS)
علاوه بر روشهایی كه شرح آنها گذشت، روشهایی نیز از قبیل جت آتش (فواره آتش)، عمل آوری توسط تفنگهای سوزنی، سائیدن، اسكراپر دستی و دستگاههای دوار برقی، موجود می باشد كه بسته به شرایط محیط، سطح بتن تعمیری و انتظاراتی كه از تعمیرات می رود، مورد استفاده واقع می شوند.

۲-۲ طرق مختلف ترمیم
(REPAIR TECHNIQUES)
در این قسمت، روشهای مختلف ترمیمی كه در صنعت بتن معمول هستند، شرح داده می شوند. این روشها شامل پر كردن تركها، جایگزین نمودن قسمتهایی از سازه كه از دست رفته اند، اضافه نمودن قطعات جدیدی برای سازه موجود، اعمال حفاظهای سطحی و همچنین تعمیراتی است كه صرفاً جنبه زیباسازی دارند.

۲-۲-۱ تزریق تركها
(CRACK INJECTION)
تركهای باریكی را می توان به طریقه تزریق رزینهای اپوكسی پر نمود. در این روش، نقاط تزریق متناوباً با فواصل كوتاهی در طول ترك قرار داده شده و سپس سطح ترك كاملاً آب بند(SEAL) می شود تا از فرار و نشست رزین در مدت تزریق جلوگیری گردد. روش تزریق به این صورت است كه رزین از یك نقطه تزریق شده و سپس اطمینان حاصل می گردد كه عمل تزریق تا نقطه بعدی كاملاً صورت گرفته و خلل و فرجهای اطراف پر شده است. در این روش، مواد تزریقی به صورت مداوم (لاینقطع) به ترتیب از نقاط مختلف تزریق، پمپ می شود تا اطمینان حاصل گردد كه علاوه بر مسیر اصلی ترك، كلیه خلل و فرجها نیز كاملاً پر شده اند.
در صورتی كه كه ابتدا و انتهای ترك در یك سطح (از جهت ارتفاع) نباشد تزریق بایستی از پایین ترین نقطه آغاز و به بالاترین نقطه ختم گردد؛ و همچنین برای حصول اطمینان از پر شدن مطلوب ترك از مواد تزریقی، از لوله های شفاف استفاده می شود.

۲-۲-۲ قنداق كردن
(JACKETING)
برای اینكه مقاومت بتن را در مقابل عوامل مخرب و مزاحمی كه باعث خرابی و خرد شدن آن می شود، بالا بریم، می توانیم از مواردی از قبیل فلزات، لاستیك، پلاستیك و یا بتن با مقاومت بالا، جهت پوشش دادن سطح بتنی مورد نظر استفاده كنیم. عامل پوششی (حفاظتی) را می توان با استفاده از میخ، پیچ، پرچ، چسب، مواد و یا عمل ثقلی روی سطح بتن مورد نظر تثبیت نمود. معمولترین بخشهایی كه در آنها از سیستمJACKETING استفاده می شود، عبارتند از: تانكها و مخازن، لوله ها، سرریزها، شمعها و غیره كه در معرض عوامل ساینده و یا خورنده قرار دارند.

۲-۲-۳ بتن با سنگدانه از پیش آكنده
(PREPLACED AGGREGATE CONCRETE)
در این روش، سنگدانه هایی كه از نظر دانه بندی دارای شكاف هستند (GAP- GRADED) در داخل حفره ها و یا كانالهایی قرار داده می شوند و سپس با استفاده از آب، این سنگدانه ها را كاملاً اشباع می نمایند (در بعضی اوقات خود كانال و یا حفره از قبل پر از آب می باشد). سپس ملات و یا دوغاب از پایین ترین نقطه به وسیله پمپ وارد سیستم می شود، به گونه ای كه آب موجود را جا به جا می نماید. این روش برای محلهایی كه در دسترس نیستند مانند بتنهای مغروق، بسیار مناسب می باشد. در مواقعی این روش به همراه روش قنداق كردن JACKETING نیز مورد استفاده قرار می گیرد. از این روش در موارد تعمیر شمعها، پایه ها، ستونها، دیوارهای حائل ABUTMENTS, RETAINING WALLS BASEPLATES, (كف ستون)، تونلها و DAWS استفاده می گردد.
اگرچه چسبندگی خوب و جمع شدگی كم (LOW SHRINKAGE) از جمله خصوصیات این روش می باشد، معذالك خلل و فرجهایی در داخل ین بتن یافت می شود. با توجه به مهارت و تجهیزات فنی پیشرفته كه از ضرورتهای به كارگیری این روش می باشد؛ كار بایستی حتماً به وسیله یا تحت نظر پیمانكاران متخصص انجام گیرد.

۲-۲-۴ لایه های سطحی
(THIN OR REGULAR RESURFACING)
در این روش یك لایه یكنواخت (UNIFORM) از مواد تعمیری بر روی سطح گسترده ای از بتن اعمال می شود. این شیوه بیشتر در تعمیرات سطحی كفها و محلهای عبوری كه از نظر سازه ای یعنی استحكام، دارای مقاومت كافی بوده ولی سطح بتن دچار فساد و خرابی و خردشدگی شده است، به كار می رود.
اعمال یك لایه نازك روی سطح (THIN RESURFACING) را اغلب TOPPING (لایهء رویی) می نامند كه در این صورت ضخامت لایه كمتر از پنج سانتیمتر می باشد. همچنین لایه های تعمیری كه ضخامت آنها بیش از ۵cm باشد، لایه منظم سطحی (REGULAR RESURFACING) نامیده می شوند.

۲-۲-۵ بتن پاشی
(SHOTCRETING)
به روش شاتكریت یا بتن پاشی، روش اعمال بتن یا ملات به طریقه هوایی یا پنوماتیك (PNEUMATIC) نیز اطلاق می گردد. در این روش بتن یا ملات با استفاده از فشار هوا به داخل حفره ها، كانالها، قالبها … و سطوحی كه بایستی تعمیر گردند، پرتاپ می شود. اگر اندازه سنگدانه مخلوط كوچكتر از ۶ میلیمتر باشد، روش را گانیت (GUNITING) می خوانند.
اصولاً روش بتن پاشی و یا شاتكریت به دو گروه «تر» و «خشك» تقسیم می شود. در روش «تر»، عمل مخلوط شدن آب، سیمان و سنگدانه قبلاً مخلوط شده و سپس مواد مخلوط شده با فشار پرتاپ می گردند. ولی در روش «خشك»، پس از اینكه سیمان و سنگدانه مخلوط شدند، این مخلوط با فشار پرتاپ شده و در سر نازل (شیلنگ) آب به مخلوط اضافه می گردد. معمولاً این سیستم در جاهایی به كار گرفته می شود كه سطح تعمیری وسیع بوده و عمق تعمیر در حدود ۱۰ سانتیمتر باشد. همچنین در جاهایی كه عمل آوری لایه تعمیری مشكل بوده و یا روشهای عمل آوری معمول در صنعت بتن، اثر مطلوب را نداشته باشند، می توان از این سیستم بهره جست.
نكته ای را كه بایستی در این روش به خاطر داشت، آن است كه سطح نهایی تعمی

رات صاف نبوده و بسته به اندازه سنگدانهء مخلوط، دارای زبری و ناهمواری است.

۳-۶ بتن، ملات، و دوغابهاي منبسط شونده
(EXPANDING MORTARS, GROUTS & CONCRETES)
دليل عمده استفاده از بتن، ملات و دوغابهاي منبسط شونده آن است كه بتوان بر مشكلات انقباض (جمع شدگي) كه معمولاً در به كارگيري مواد با سيمان معمولي مشاهده مي شود فائق آمد. مكانيزم عمل به نحوي است كه باعث مي شود مواد تعميري به هنگام گيرش و سخت شدن (عمل آوري (CURINGانبساط پيدا كرده و با عمل انقباض مخالفت و آن را خنثي نمايد.
۳-۷ بتن و ملات داراي الياف مصنوعي
(FIBRE REINFORCED CONCRETE & MORTAR)
اساساً افزودن الياف مصنوعي به بتن يا ملات به سه منظور اصلي افزايش مقاومت كششي، افزايش مقاومت خمشي و افزايش در مقابل ضربات ناگهاني (IMPACT RESISTANCE) صورت مي گيرد.
به طور كلي دو گروه اصلي از الياف مصنوعي وجود دارند كه براي منظورهاي فوق مورد استفاده قرار مي گيرند. مدلهاي گروهي از اين الياف مصنوعي پايينتر از مدلهاي بتن يا ملات مي باشد؛ مانند نايلون (NYLON) و پلي پروپيلن (POLYPROPYLENE). در حاليكه مدولهاي گروه دوم بالاتر از مدولهاي بتن يا ملات هستند؛ مانند شيشه (GLASS)، استيل و كربن. از بتن يا ملات مسلح به الياف مصنوعي به طور موفقيت آميزي به عنوان لايه هاي نازك روكشي (OVERLAYS) روي جاده ها، خيابانها و باندهاي فرودگاه (RUNWAYS) استفاده شده است. همچنين از اين سيستم مي توان در مكانهايي كه خلأزايي(CAVITATION) و فرسايش (EROSION) مشكلاتي را باعث شده است (مانند روي سرريزهاي سدها) و ساير مراحل خاص كمك گرفت. روشهايي نيز ابداع شده است كه با به كارگيري آنها مي توان از مخلوطهاي واجد الياف مصنوعي، در سيستمهاي بتن پاشي استفاده نمود.
اخيراً گزارش شده است كه افزايش الياف مصنوعي در سيستمهاي باعث ازدياد قدرت چسبندگي لايه هاي تعميري به بتن مادر مي گردد. البته سيستمهاي انحصاري نيز وجود دارند كه براي تعميرات بتن به كار مي روند و در آنها علاوه بر پليمرها، الياف مصنوعي نيز ديده مي شود. عليرغم موفقيتهايي كه تا امروز به دست آمده، ممكن است پيشنهاد اين سيستم به عنوان يك ما

ده تعميري، ناپخته به نظر برسد چرا كه مسأله دوام و پايداري آن در دراز مدت، در مرحله آزمون و بررسي و مطالعه قرار دارد. نكته اي كه بايد مورد توجه خاص قرار گيرد، نحوه مخلوط و پخش شدن (DISPERSION) الياف مصنوعي در سيستم است. بارها مشاهده گرديده كه به هنگام مخلوط نمودن الياف با ساير مواد بتني يا ملات (سيمان- سنگدانه- آب و…)، الياف مصنوعي تمايل به جمع شدن در يك جا داشته يا در جهات مشخصي قرار مي گيرند. كه اين امر توزيع برابر و يكنواخت الياف را با اشكال مواجه مي سازد.
۳-۸ لاتكس

(LATICES)
در حال حاضر باور بر اين است كه بتن يا ملاتي كه داراي افزودنيهاي لاتكسي (LATEX) مي باشد، براي مرمت سازه هاي بتني آسيب ديده بسيار مفيد واقع مي شود. اصطلاحاتي كه براي اين گونه مواد تعميري به كار برده مي شود، به شرح زير است:
بتن لاتكسي (LATEX CONCRETE)
بتن اصلاح شده لاتكسي (LATEX MODIFIED CONCRETE)
و اخيراً بتن اصلاح شده پليمري (POLYMER MODIFIED CONCRETE)
توضيح ضروري اين است كه نبايد سيستمهاي ياد شده را با بتن پليمري (POLY. CONC.) اشتباه نمود. چون در بتن پليمري تنها عامل گيرش (BINDER) خود پليمر مي باشد در صورتي كه در بتن اصلاح شده پليمري، سيمان كه داراي خاصيت چسبندگي و گيرش مي باشد نيز به كار رفته است.
به طور كلي، در مقايسه با بتن و ملات ساخته شده از سيمان پرتلند معمولي، بتن و ملات اصلاح شده پليمري داراي خواص و مشخصات ويژه اي مي باشند. اين مشخصات را مي توان به صورت زير خلاصه نمود:
(الف) در صورت نياز مي توان آن را به صورت لايه هاي نازك و لبه پري (FEATHER- EDGED) به كار برد.
(ب) از قدرت چسبندگي بيشتر به بتن مادري كه داراي مقاومت و مرغوبيت كافي باشد، برخوردار است.
(پ) به علت اينكه اين گونه مواد خود حالت نگهدارندهء آب (WATER RETENTIVE) دارند، عامل عمل آورنده و يا پوششهاي عمل آورنده از اهميت چنداني برخوردار نيستند، البته بايستي از خشك شدن در شرايط تابش مستقيم آفتاب و باد اجتناب گردد.

(ت) داراي مقاومت كششي بيشتري مي باشند.
(ث) داراي حالت ارتجاعي و نرمش بيشتري مي باشند.
(ج) از دوام و پايايي بهتري برخوردارند.
با اينكه قيمت بتن و ملات اصلاح شده پليمري از قيمت بتن و ملات با سيمان معمولي، بيشتر است ولي آنها بسيار ارزانتر از مواد اپوكسي به شمار مي آيند. بايد توجه داشت كه وقتي پليمر به مخلوط بتن يا ملات افزوده مي گردد، به كارگيري افزودنيهاي ديگر بايستي با دقت بيشتري صورت گيرد. چرا كه ممكن است سازگاري (COMPATIBILITY) لازم بين آنها موجود نبوده و اختلالاتي را شاهد باشيم. نكته قابل ذكر اينكه جا به جا كردن و پرداخت سطح نهايي بتن و ملات اصلاح شده پليمري مشكلتر از مواردي است كه در آنها از بتن و ملات با سيمان معمولي استفاده شده است.
از جمله پليمرهاي لاتكسي كه در صنعت بتن كاربرد بيشتري دارند، مي توان استيرن بوتادين(STYRENE BUTADIENE)، ساران(SARAN) اكلريك (ACRYLIC) و پلي وينيل استات (POLYVINYL ACETATE) را نام برد. اين پليمرها به صورت پودر و يا مايع به مخلوط بتن يا ملات

اضافه مي گردند. گفته مي شود كه نتايج بهينه موقعي حاصل مي گردد كه سيستم به مدت ۳-۱ روز به صورت خيس، عمل آمده و سپس در هواي آزاد قرار گيرد. صاحبنظران بر اين عقيده هستند كه حداقل بخشي از بهبود مكانيكي و پايايي يا دوام حاصل از به كارگيري اين گونه سيستمها، به دليل كاستن از درجه تخلخلي است كه در نتيجهء وجود پليمر در سيستم پديد مي آيد. همچنين ادعا بر اين است كه يكي از مهمترين مشخصه هاي بتن يا ملات اصلاح شده پليمري، به عنوان دو مادهء تعميري در سازه هاي بتني، قدرت چسبندگي خوب آنها به بتن قديم (مادر) مي باشد.

۳-۹ ساير مواد پوششي

(OTHER COATING MATERIALS)
علاوه بر موادي كه مانند بنتونيت، سيستمهاي قيري و رزيني به عنوان مادهء پوششي مورد استفاده قرار مي گيرند، مواد ديگري نيز از قبيل روغنLINSEED ، سيليكونها (SILICONES) سيلانها (SILANES) موجود مي باشند.

۳-۱۰ سيمانهاي مخصوص
(SPECIAL CEMENTS)
سيمانهاي مخصوصي از قبيل سيمان با آلوميناي بالا (HIGH ALUMINA) و سيمانهاي فسفات منيزيوم (MAGNESIUM PHOSPHATE) وجود دارند كه مي توان از آنها براي كارهاي تعميرات بتني استفاده نمود. عمده ترين امتيازات اين سيمانها، گيرش سريع و مقاومت بالاي آنها در زمان كوتاه مي باشد. همچنين اين سيمانها در مقابل بعضي از اسيدها، روغنها و چربيها، آب دريا، مواد شكري و سولفاتها از خود مقاومت و پايايي بالايي نشان مي دهند.

۳ – ۱۱ مواد تعميري زير آبي
(UNDER WATER REPAIR MATERIALS)
به طور كلي مي توان موادي را كه براي تعميرات زير آبي به كار مي روند، به دو گروه سيماني (CEMENTITIOUS) و رزيني (RESINOUS) تقسيم نمود. با توجه به اندازه و وسعت محل تعمير، ممكن است اين طبقه بندي به چند گروه ديگر از قبيل تعميرات تركها (CRACK REPAIRS) و تعميرات قطعه اي يا سطحي (PATCH REPAIRS) نيز تقسيم گردد. بررسي مدارك موجود نشان مي دهد با وجود آن كه از سيستهاي رزيني هم براي تعمير و تزريق تركها وهم براي تعميرات سطحي (PATCH) استفاده شده است، سيستهاي سيماني هنوز براي تزريق تركها به كار گرفته نشده اند.

در ميان سيستمهاي رزيني به نظر مي رسد كه اكثراً اپوكسيها براي انجام تعميرات بتني زير آبي مورد استفاده قرار گرفته اند و دليل اين امر را مي توان عملكرد و ويژگيهاي بهتر سيستمهاي اپوكسي، در مقايسه با ساير سيتمهاي موجود دانست. از جلمه ويژگيهاي اپوكسيها كه باعث مي گردد آنها براي تعميرات زير آبي مورد توجه و درخواست قرار گيرند مي توان مقاومت بالا، قدرت جمع شدگي (SHRINKAGE) كم در مقابل رطوبت را نام برد. از آنجا كه شرح سيستمهاي رزيني در بخش ۳-۵ (رزينها-RESINS ) آمده است، فقط به شرح و بررسي كامل سيستهاي سيماني كه براي تعميرات بتني در زير آب به كار گرفته مي شوند، مي پردازيم.

۳-۱۱-۱ مواد سيماني براي تعميرات زير آبي
(CEMENTITIOUS MATERIALS FOR UNDER WATER REPAIRS)
بر عكس دوغابهاي (GROUTS) رزيني، دوغابهاي سيماني كاملاً براي مهندسين و دست اندر كاران آشنا و شناخته شده مي باشند. ماده چسباننده و گيرش (BINDER) دوغابهاي سيماني، سيمان پرتلند معمولي است كه به دليل در دسترس بودن، قيمت پايين، سهولت مصرف و همچنين به واسطهء شناخته شدن آن در صنعت بتن، ملات و دوغاب ساخته شده با سيمان پرتلند معمولي براي تعميرات داخل آب چندان مناسب نيستند. دلايل آن و اقداماتي كه مي توان براي غلبه بر اين نارساييها و همچنين سيستمهاي تعميراتي ساخته شده با سيمان معمولي به كار برد، در اين بخش به تفصيل شرح داده شده اند.

۳-۱۱-۱-۱ ويژگيهاي آب اندازي
(HIGH BLEED CHARACTERISTICS)
پس از قرار گرفتن مخلوط بتن يا ملات، آب آن به خاطر پايين بودن وزن مخصوصش، از دانه ها جدا شده و نزديك سطح جمع مي گردد. اين فرآيند (PROCESS) كه نوعي جداشدگي (SEGREGATION) است به نام آب انداختن (BLEEDING) خوانده مي شود. از آنجا كه آب انداختن (BLEEDING) براي تعميرات بتني مخرب مي باشد، بايستي آن را كنترل نمود. يك راه حل آن است كه آب مخلوط را كم مي كنيم كه در اين صورت رواني مخلوط تحت تأثير قرار مي گيرد. راه ديگر آن است كه از افزودنيها كمك گرفته شود.
ماده افزودني كه مورد استفاده قرار مي گيرد بايستي طوري انتخاب شود كه ضمن كم نمودن آب مورد نياز مخلوط، رواني آن را حفظ نمايد. براي اين منظور از روان كننده ها (PLASTICIZERS) استفاده مي شود كه به واسطهء وارد نمودن هوا به درون مخلوط، رواني مخلوط را بهبود مي بخشد بدون آنكه نيازي به آب بيشتر باشد. همچنين مي توان آب انداختن (BLEEDING) را با به كارگيري پودر آلومينيوم، يك ماده منبسط شونده، كلريد كلسيم (cac12)، يك ماده شتاب دهنده با C3A (تري كلسيم آلومينات) بالا و ذرات ريزتر سيمان كم نمود.

۳-۱۱-۱-۲ زمان گيرش طولاني
(PROLONGED SETTING TIME)
زمان لازم براي سخت شدن و گيرش مخلوط سيمان پرتلند معمولي، خصوصاً در حرارتهاي پايين بسيار طولاني بوده و حدود چند روز به طول مي انجامد. گرچه ممكن است اين خاصيت، موقع انجام تعميرات، مزيتي به شمار آيد، ولي پس از اينكه بتن در جاي خود قرار گرفت اين مزيت تبديل به يك عيب مي شود. از انجا كه زمان گيرش به حرارت وابسته است، اهل فن دريافته اند كه مي توان با انجام اقداماتي حتي در دماهاي زير ۵۰ درجه سانتيگراد نيز به محض قرار دادن بتن، عمل گيرش آغاز گردد.

۳-۱۱-۱-۳ شسته شدن
(WASHOUT)
اگر سيمان پرتلند معمولي در تماس با آب قرار گيرد (مثلاً آب دريا)، به علت تمايل آن براي مخلوط شدن با آب بيشتر، در آب پخش و در نتيجه مواد متشكله (CONSTITUENTS) خود را از دست مي دهد. از آنجا كه در تعميرات بتني زير آب، بايستي مواد تعميري با آب تماس پيدا كرده و آن را جا به جا نمايد، عمل شسته شدن (WASHOUT) مي تواند اثرات منفي بسيار جدي بر جاي بگذارد.

جهت غلبه براين مشكل، از افزودنيهايي با مواد شيميايي با بنيان (BASE) سلولزي (CELLULOSE) و يا پلي اتيلني (POLYETHYLENE) كه به آب مخلوط اضافه مي گردد، كمك گرفته مي شود. در واقع ماده افزودني، توليد محلول كلوئيدي (COLLOID) مي نمايد كه با تشكيل مانع يا پوسته اي با جريان الكتريكي ELECTRO STATIC، در روي سطح، از مخلوط شدن بيشتر آب جلوگيري مي كند.

۳-۱۱-۱-۴ آسيب پذيري در مقابل مواد شيميايي
(SUSCEPTIBILITY TO CHEMICAL ATTACK)
گفته مي شود كه تري كلسيم آلومينات (C3A) موجود در مخلوط سيمان پرتلند معمولي، در مقابل عوامل شيميايي چون كلريدها و سولفاتها، آسيب پذير مي باشد. براي بهبود بخشيدن به مقاومت مخلوط سيمان پرتلند معمولي در قبال مواد شيميايي موجود در آب، از افزودنيهاي آب گريز (HYDROPHOBIC) كمك گرفته مي شود. رفتار اين افزودنيها مانند عمل آب بند كننده ها (WATER PROOFERS) بوده و براي پايين آوردن نفوذ پذيري بتن به كار مي روند. راه ديگر آن است كه از سيماني استفاده شود كه داراي تري كلسيم آلومينات كمتري باشد.

۳-۱۱-۱-۵ رواني ضعيف
(POOR FLOWABILITY)
تا آنجا كه به رواني يك مخلوط (بتن، ملات، دوغاب) مربوط مي شود، به كارگيري روشها و تجهيزات مورد نياز از اهميت شاياني برخوردار است. زيرا اعمالي چون هم زدن، جا به جا كردن (HANDLING)، حمل و نقل و قرار دادن (PLACING) يك مخلوط بستگي به حد رواني (FLOWABILITY) يا كارآيي (WORKABILITY) دارد.
هچنين به اين نكته نيز بايد توجه داشت كه موقعيت مكاني محل تعمير و قابل دسترس بودن آن، در ميزان رواني و جريان مخلوط نقش تعيين كننده دارد.
يك روش براي بهبود بخشيدن به حد رواني (FLOWABILITY)، اين است كه موقع هم زدن مخلوط، آب بيشتري به آن اضافه گردد. اما اين عمل نتايج منفي در پي خواهد داشت. بنابراين به نظر مي رسد كه راه حل در كمك گرفتن از روان كننده ها (PLASTICIZERS) و ساير افزودنيهايي كه باعث كاهش آب مخلوط مي گردد، باشد. با علم به اينكه وظيفه آب موجود در مخلوط، فراهم آوردن رواني لازمه و نيز امكان انجام تركيبات شيميايي با دانه هاي سيمان مي باشد، لذا انتخاب روان كننده (PLASTICIZERS)و ساير مواد كاهندهء آب بايد به طريقي انجام پذيرد كه به وظيفه دوم آب مخلوط يعني فراهم آوردن امكان انجام تركيبات سيمان در مخلوط نه تنها آسيب نرساند بلكه آن را تسهيل نمايد.
باور اين است كه روان كننده ها (PLASTICIZERS) داراي خواصي هستند كه باعث كاهش كشش سطحي (SURFACE TENSION) آب مخلوط شده و با پخش نمودن ذرات سيمان در تمامي فاز AQUEOUS، اين ذرات توسط آب مخلوط كاملاً احاطه شده به نوبه خود باعث بهبود انجام تركيبات شيميايي در درون مخلوط مي شوند.

۳-۱۱-۱-۶ جمع شدگي يا انقباض
(SHRINKAGE)
موضوع انقباض يا جمع شدگي (SHRINKAGE) از خصوصيات بسيار مهم يك سيستم تعميري است. اگر اين جمع شدگي بيش از حد مجاز باشد، باعث ترك خوردگي، جدا شدن لايه تعميري و در نتيجه كاهش استحمام و پايايي مي گردد.
عمل جداشدن لايه تعميري به دليل ايجاد تنشهاي موجود (RESIDUAL) در مرز بين لايه تعميري و بتن قديمي، كه حاصل انقباض سيستم تعميري است، بسيار بحراني بوده و خستگي (FATIGUE) و گسيختگيهاي چسبندگي در طول مرز دو لايه را باعث مي گردد. به طور كلي، بسته به مقدار آب مخلوط، انقباض سيمان پرتلند معمولي بالاست. گفته مي شود كه اين موضوع اساساً به دليل كاهش حجم مخلوط به هنگام گيرش است.