جزوه بتن در 60 صفحه docx

دسته بندي : فنی و مهندسی » عمران
مقدمه:

بتن جسم بسيار سخت و سنك مانندي است كه تركيب مقدار معين و حساب شده اي از سيمان و شن و ماسه و آب و بعضي چاشنيهاي ديگر بدست مي آيد . پس از اينكه آب به مخلوط مصالح سنگي و سيمان افزوده شد سيمان و آب با هم وارد فعل و انفعالات شيميائي حرارت زا ميشوند در اثر اين فعل و انفعالات ماده اي ژله مانند و چسبنده اي به وجود مي آيد كه مصالح مختلف داخل مخلوط را به هم پيوند داده و به صورت جسم سختي در مي آورد . عملكرد اين بتن جديد از يك طرف به دليل وجود الياف نازكي است كه 2 درصد حجم ملات بتن را تشكيل مي‌دهد و از طرف ديگر به اين خاطر است كه خود بتن از موادي ساخته شده است كه براي ايجاد حداكثر انعطاف‌پذيري طراحي شده‌اند. به گفته دانشمندان، بتن جديد كه "كامپوزيت سيماني مهندسي"، ناميده شده ، به دليل عمر طولاني‌تر در دراز مدت از بتن معمولي ارزان‌تر است. به گفته "ويكتورلي" استاد گروه مهندسي سازه "دانشگاه ميشيگان" و سرپرست تيم سازنده بتن، تكنولوژي كامپوزيت سيماني تاكنون در پروژه‌هايي در ژاپن، كره، سوئيس و ايتاليا به كار گرفته شده است. استفاده از آن در ايالات متحده به نسبت كندتر بوده.

اين در حالي است كه بتن متعارف داراي مشكلات بسياري از جمله نداشتن دوام و پايداري، شكست در اثر بارگذاري شديد و هزينه‌هاي تعمير در اثر شكست است.
به گفته "لي"، بتن نشكن يا انعطاف‌پذير به جز شن درشت از همان مواد تشكيل‌دهنده بتن معمولي ساخته شده است.
بتن نشكن كاملا شبيه بتن عادي است اما تحت كرنش‌هاي بسيار بزرگ، بتن كامپوزيت سيماني تغيير شكل مي‌دهد، اين قابليت از آن جا ناشي مي‌شود كه در اين نوع بتن؛ شبكه الياف داخي سيمان قابليت لغزيدن داشته و در نتيجه انعطاف‌ناپذيري بتن كه باعث تردي و شكنندگي است، از ميان مي‌رود.
امسال براي اولين بار، "اداره حمل و نقل ميشيگان" براي نوسازي قسمتي از عرشه پل "گرواستريت" بر فراز بزرگراه "4 و I" از كامپوزيت سيماني استفاده مي كند. دالي از جنس كامپوزيست سيماني جايگزين يك مفصل انبساطي در اين قسمت از پل خواهد شد تا با متصل كردن دال‌هاي بتني مجاور به هم، عرشه‌اي يكنواخت از بتن به وجود آورد. استفاده از مفصل انبساطي به عرشه بتني قابليت حركت در اثر تغييرات مي‌بخشد. اما در هنگام گير كردن مفصل‌ها، مشكلات زيادي پيش مي‌آيد.
دانشمندان انتظار دارند استفاده از كامپوزيت سيماني باعث صرفه‌جويي در هزينه‌ها شود.
اگر چه هنوز مطالعات دراز مدت زيادي براي تاييد عملكرد كامپوزيت سيماني مورد نياز است، مقايسه‌هاي انجام شده در "مركز سيستم‌هاي پايدار"، از "دانشده منابع طبيعي و محيط زيست"، به همراه گروه "لي"، نشان مي‌دهد كه در يك دوره 60 ساله، استفاده در عرشه پل، كامپوزيت سيماني نسبت به بتن عادي 37 درصد ارزان‌تر است، 40 درصد انرژي كمتري مصرف مي‌كند و باعث كاهش انتشار دي اكسيد كربن تا 39 درصد مي‌شود.

مسأله خوردگی فولاد در بتن از معضلات عمده کشورهای مختلف جهان است. این مسأله حتی در کشورهای پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشورهای اروپایی هزینه های زیادی را برای تعمیر آنها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های اخیر بررسی پل ها در امریکا حدود 140،000 پل مسأله داشته اند. این مسأله در کشورهای در حال توسعه و در کشورهای حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده و سازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. بررسی ها در این مناطق نشان می دهد که اگر مصالح مناسب انتخاب گردد، بتن با مشخصات فنی ویژه این مناطق طرح گردد، در اجرای بتن از افراد کاردان استفاده شود و سرانجام اگر عمل آوری کافی ومناسب اعمال شود، بسیاری از مسائل بتن بر طرف خواهد گشت. به هرحال برای پیشگیری در سال های اخیر روش ها و موادی توصیه و به کار گرفته شده است که تا حدی جوابگوی مسأله بوده است.

استفاده از آرماتورهای ضدزنگ و نیز آرماتورهای با الیاف پلاستیکیfrp یکی از این روش ها است که به علت گرانی آن هنوز کاملا توسعه نیافته است. به علاوه عملکرد دراز مدت این مواد باید پس از تحقیقات روشن گردد.

از روش های دیگر کاربرد حفاظت کاتدیک در بتن می باشد با استفاده از جریان معکوس با آند قربانی شونده می توان محافظت خوبی برای آرماتورها ایجاد نمود. این روش نیاز به مراقبت دائم دارد ونسبتا پرخرج است ولی روش مطمئنی می باشد.

برای محافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسی استفاده می شود. تاریخچه مصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفته شود با این روش می توان حدود 10 تا 15 سال خوردگی را عقب انداخت.

استفاده از ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتن نیز به دو دهه اخیر برمی گردد. مصرف بعضی از این مواد همچون نیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است. به هر حال عملکرد این مواد در تاخیر انداختن خوردگی در تحقیقات آزمایشگاهی و نیز در محیط های واقعی مناسب بوده است. بازدارنده های دیگری از نوع آندی و کاتدی مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند.

برای محافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایش و به کار گرفته شده است. این پوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش به شرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوشش بوده است. روی هم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.

با پیشرفت روزافرون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص برای مناطق و شرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح، اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داری برای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و به صورت جهانی به اجرا گذاشته شود.

در سال های اخیر استفاده محدودی از آرماتورهای غیر فلزی آغاز گشته است هر چند تحقیقات بر روی کاربرد وسیعتر آنها و عملکرد دراز مدت این نوع آرماتورها ادامه دارد این آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند.

خاصیت عمده این آرماتورها که سبب کار برد آنها شده است مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می تواند در محیط های بسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت به خستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایت مغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده می شود. البته این مواد معایبی چون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند.

اخیراً از الیاف مختلف شبکه هایی بافته شده و به صورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردن عرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی ازآن استفاده می کنند. تحقیقات روی کاربرد صفحات الیافی به جای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دال ها به ویژه در پل ها ادامه دارد. این صفحات با رزین های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصال داده می شود. کاربرد صفحات با الیاف کربنیبرای ا