بررسي طرح اختلاط و اجراي بتن در شرایط ويژه ساخت مخزن بتنی مرتفع درجزیره کیش

 

بررسي طرح اختلاط و اجراي بتن در شرایط ويژه ساخت

 مخزن بتنی مرتفع درجزیره کیش

محمد رضا محمدی شوره(مولف رابط) ، علیرضا توفیق

1- مدیر امور خدمات فنی ، دكتري عمران ، شرکت مهندسین مشاور ری آب     

 2- سرپرست نظارت ، كارشناس عمران ، شرکت مهندسین مشاور ری  آب

 

چكيده

بر اساس نظر اكثر مهندسين، بتن با خصوصیات پیچیده و منحصر به فرد خود ، پر کاربرد ترین و شاخص ترين در میان کل مصالح عمراني است و با پی بردن به تغييرات بتن  پس از گيرش ابتدايي و يا تاثيراتي كه اجزاي تشكيل دهنده آن و عوامل محيطي روي بتن ايجاد مي كنند ونیز با تنظيم پارامترهاي اساسي در رفتار همچون مقاومت فشاري، مقاومت كششي و نفوذ پذيري می توان از بتن يك مصالح ايده آل و با دوام خلق نمود.

سوالات تحقیق:

در این مقاله سعی شده است تا بررسي موردي بر روي مشخصات مورد نياز بتن و چگونگي حصول آنها در پروژه مخزن بتنی مرتفع تعادل فشار آب درجزیره کیش با حجم 1220 متر مكعب آب شيرين و ارتفاع راس بالغ بر 46.6 متر نسبت به تراز كف فونداسيون، انجام شود.

روش تحقیق:

در اين مقاله مواردي از مستند سازي پروسه تحقيقاتي و اجرايي انجام شده مشتمل بر طرح اختلاط، اجرا، نگهداری و اشکالات بوجود آمده در بتن و علل و نحوه ترمیم آنها ارائه شده است.

نتیجه گیری:

 در این تحقیق با توجه به طرح اختلاط های گوناگون و با استفاده از مواد افزودنی مختلف، طرح بهینه بتن به دست آمده است.

کلمات کلیدی: نفوذپذیری، آب بند کننده، بتن حجیم، روانی بتن، خوردگی

 

1.مقدمه:

با توجه به تجربيات بدست آمده از پروژههاي عمراني در تمامی نقاط جهان اين اتفاق نظر وجود دارد که بتن با خصوصیات پیچیده و منحصر به فرد خود، نه تنها از پرکاربرد ترین مصالح در ساختمان سازی است بلكه در سازه هايي همچون سازه هاي آبي از جمله برترين و كاملترين مصالح مي باشد. مزایایی از جمله عدم فروپاشی در برابر آتش سوزی، افزایش مقاومت طی سالیان دراز، مقاومت در برابر بارندگی و حمله جانوران و... همه وهمه خصوصیاتی است که هیچ مصالح دیگری تا کنون نتوانسته است جایگزین آن گردد. بدیهی است اين موارد در صورتی تحقق می یابند که ضوابط طراحی، کنترل و اجرای بتن به درستی انجام شود. در این مقاله سعی شده است مختصری در خصوص رفتارهای بتن، تکنولوژی بتن با تكيه بر روي مطالعه موردي بر روي مشخصات مورد نياز بتن و چگونگي حصول آنها در پروژه مخزن بتنی مرتفع تعادل فشار آب جزیره کیش و سپس آزمایشات صورت گرفته در پروژه مذكور و نهایتاً شرح اشکالات اجرايي بوجود آمده در بتن، علل و نحوه ترمیم بتن مطالبی گردآوری و ارائه گردد.

 

2.بتن ریزی در شرایط آب و هوایی جزیره کیش

شرایط بتن ریزی، نگهداری از بتن و نهایتاً دوام آن در مناطق گرم و محیطی خورنده مشابه آب و هوای سواحل جنوبی ایران از جمله ظرافتها و پیچیدگی هایی است که مقالات و تحقیقات بسیاری تا کنون روی آن صورت گرفته است. پوزولانهای مصنوعی و طبیعی عملکرد نسبتاً بهتری در این محیط ها از خود نشان می دهند. از این رو از سیمانهای نوع 2، نوع 5 و در شرایط خاص از سایر سیمانهای پوزولانی در ساخت بتن این مناطق استفاده می شود.

هنگام طراحی سازه ها و طراحی بتن در نظر گرفتن عواملی که بتن سالیان دراز باید در معرض آنها قرار بگیرد ضروری است. این عوامل شامل در نظر گرفتن طراحی صحیح سازه ای و طراحی صحیح بتنی و توجه به تأثیرات محیطی و رعایت استاندارد های مربوطه است که عدم در نظر گرفتن آنها گاه به هزینه های تعمیراتی کلانی می انجامد که به مراتب از هزینه های لازم برای یک طراحی خوب بیشتر است. مطابق آئین نامه بتن ایران¹، شرایط محیطی جزایر و حاشیه خلیج فارس و دریای عمان، جزء محیطهای فوق العاده شدید محسوب شده که در آن قطعات بتنی در معرض فرسایش شدید قرار دارند که با نفوذ پذیری زیاد می تواند در خورندگی آرماتور و در نتیجه تخریب سازه های بتنی بسیار موثر باشد. درجه حرارت و رطوبت زیاد، وجود املاح و نمکهای فراوان، حملات بیولوژیکی و سایش امواج (جزر ومد) از عوامل اصلی تخریب سازه های بتنی در این مناطق می باشند. درجه حرارت این منطقه به طور متوسط بین 30 تا 40 درجه سانتیگراد بوده و طی آمارهای منتشره در 20 سال اخیر به حداکثر 50 درجه سانتیگراد نیز رسیده است. جزر و مد در این منطقه حدود5/2 متر است که در طول شبانه روز عموماً دو بار صورت می گیرد. در مقایسه املاح موجود در آبهای این منطقه، نسبت کلرور سدیم وسولفات سدیم که دو عامل اصلی خرابی بتن هستند در خلیج فارس به میزان 17 درصد بیشتر از بالاترین حد نمکهای مشابه در آبهای آزاد جهان است. رطوبت زیاد نیز از عوامل موثر در خرابی بتن محسوب می شود. جريان هواي شرجی منطقه که یونهای فعال کلر را با خود حمل می کند ضمن آنکه بر روی سازه های بتنی اثر می گذارد، به عنوان کاتالیزوری جهت تشدید خوردگی با دیگر عوامل مضر همکاری می کند.

 

از جمله مشکلاتی که در بتن ریزی این مناطق بوجود می آید امکان بروز ترکهای خمیری در بتن در اثر تبخیر آب از سطح آن است. سه عامل دمای زیاد بتن، رطوبت کم و باد زیاد این امکان را افزایش می دهد. تحقيقات نشان داده است تدابیر احتیاطی زیر می تواند در زمان اجرا امکان بروز چنین اشکالی را کاهش دهد :

• 1- مرطوب کردن سنگدانه های خشک در بتن.
• 2- ایجاد سایبان ها و باد شکنهای موقت برای کاهش دمای سطح بتن.
• 3- مرطوب کردن قالبها و کف زمین محل بتن ریزی.
• 4- پایین نگهداشتن دمای بتن با خنک کردن آب اختلاط و سنگدانه ها.
• 5- حذف وقفه های حین اجرا و کاهش فاصله زمانی بتن ریزی جهت آغاز سریعتر عمل آوری بتن.
• 6- مرطوب نگهداشتن بتن به مدت زیاد جهت رساندن تبخیر آب از سطح بتن به حداقل ممکن.

یکی از علل خرابی در این نواحی نفوذ پذیری زیاد می باشد که باعث ناهمگن شدن نواحی ترک خورده در بتن می شود. ریز ترکها با تشدید فرآیند خوردگی ترکهای بعدی را ایجاد می کنند و این چرخه ترک خوردگی – خوردگی آرماتور – ترک خوردن بیشتر، منجر به افزایش نفوذ پذیری شده و تخریب جدی سازه را به همراه دارد.

 

 

عوامل تشکیل دهنده چرخه فوق را می توان چنین خلاصه نمود:

• - رطوبت و تغییرات دما
• - ضربه از طریق موادی که بصورت شناور در آب دریا هستند ( از طریق جزر و مد)
• - حمله شیمیایی و شکستگی خمیر سیمان

پس از نفوذ آب و هوا در بتن، زنگ خوردگی آرماتور شروع می شود و از آنجایی که این عمل با افزایش حجمی فولاد همراه است، پوشش بتنی روی آرماتور ترک می خورد و شروع به متورم شدن می نماید و قابل ذکر است که در خمیر سیمان و سنگدانه ها منافذی وجود دارند و علاوه بر آن خود بتن نیز حاوی منافذی است که بر اثر عدم تراکم کامل و یا آب انداختن آن به وجود آمده اند. این منافذ ممکن است بخشی بین یک تا ده درصد حجم بتن را اشغال نمایند. میزان ده درصد، معرف بتنی است که اصطلاح کرمو شدن براي آن بکار می رود و مقاومت آن بسیار پایین است. در سازه های هیدرولیکی که فشار آب عامل قابل توجهی است، نفوذ پذیری اهمیت بیشتری نسبت به مقاومت دارد.

 

3.رابطه نسبت آب به سیمان و نفوذپذیری بتن

 هرچه نسبت آب به سیمان خمیر کمتر شود، روند کاهش در ضریب نفوذپذیری بتن سریعتر می گردد و نفوذپذیری کمتر می شود. جهت جلوگیری از این امر در مناطق ساحلی خلیج فارس و دریای عمان ضوابط طرح اختلاط و بتن ریزی خاصی وجود دارد که ذیلاً به آنها اشاره می گردد² :

• 1- حداکثر جذب آب سنگدانه های مصرفی در بتن برای مناطق شدید و فوق العاده شدید برای سنگدانه های درشت به 5/2 درصد و برای سنگدانه های ریز به 3 درصد محدود می شود.
• 2- دمای بتن در هنگام بتن ریزی نباید بیشتر از 32 درجه سلیسیوس و دمای هوا بیشتر از 38 درجه سلیسیوس باشد. برای کاهش دمای بتن از روشهای زیر باید استفاده نمود :

الف- برنامه ریزی مناسب جهت شروع و اتمام ساخت بتن و بتن ریزی در هنگام خنک بودن هوا.

ب- کاهش دمای سنگدانه ها و سیمان با نگهداری آنها در سیلوهای عایق بندی شده و انبارهای سرپوشیده.

ج- نگهداری ماشین آلات و تهیه و حمل بتن در سایه، آب پاشی آنها و در نهایت عایق بندی تراک میکسرها.

د- بکار بردن سیمانهای مناسب با حرارت زایی کم.

آیین نامه بتن ایران حداکثر نسبت آب به سیمان در این مناطق را به 4/0 محدود کرده است. این محدودیت آن قدر مهم است که مطابق آزمایشات انجام شده افزایش نسبت آب به سیمان از 4/0 به 8/0 می تواند نفوذ پذیری ر ا100 برابر افزایش دهد.³ برای جبران مقدار آب به سیمان و جهت افزایش اسلامپ و کاهش نفوذ پذیری از روان کننده ها، میکروسیلیس ها و حباب ساز های مختلف استفاده می شود. کاربرد عملی چند نمونه از این مواد در فصل بعد توضیح داده خواهد شد. مقادیر کلریدهای آب مصرفی در بتن مسلح به کمتر از 500 قسمت در میلیون و حداقل و حداکثر مقدار سیمان یا مواد سیمانی از 350 کیلوگرم در متر مکعب بتن تا 425 کیلوگرم در متر مکعب بتن محدود شده است.

پوشش بتنی روی آرماتورها نیز بایستی ضوابط خاص خود را رعایت نماید که در این پروژه حداقل پوشش بتنی فونداسیون 9 سانتیمتر، ستونها 5/7 سانتیمتر و دالها 5 سانتیمتر تعیین شده است. همچنین آیین نامه بتن ایران عمل آوری با آب به ویژه برای بتن های با نسبت آب به سیمان کم را توصیه نموده است.

 

4.خوردگی آرماتور

اصولاً خرابی سازه های بتنی در حواشی خلیج فارس ناشی از خوردگی فولاد می باشد. در صورتی که Fe(OH)3 محصول اصلی زنگ زدگی باشد، حجم آن 4 برابر آهن خورده نشده است و در نتیجه انبساط آن فشار زیادی به بتن وارد می نماید. این فشار باعث ترک خوردگی پوشش بتنی اطراف آرماتور می شود و آرماتور بدون محافظ در معرض عوامل محیطی قرار می گیرد.ادامه خوردگی باعث کاهش تدریجی سطح میلگرد می گردد.در صورتیکه تعمیرات انجام نشود تخریب و شکستگی ممکن است بطور کامل روی دهد که در این حالت عمر مفید نمونه به اتمام رسیده است.

 

5.مکانیسم خوردگی :

عموماً خوردگی، تخریب و برداشته شدن پوشش از سطح فلزات از طریق حمله شیمیایی صورت می گیرد. در همه این موارد اکسیداسیون فلز روی می دهد که از طریق یک فرآیند الکتروشیمیایی و تا حدی پیچیده حاصل می شود. زمانیکه آهن در مجاورت رطوبت قرار می گیرد اکسیده شده و در نتیجه واکنش، یک پتانسیل الکتریکی به نام پتانسیل الکترود به وجود می آید و تمایل خوردگی فلز نیز بیشتر خواهد شد. الکترود با پتانسیل بالاتر یعنی الکترودی که الکترونها را بوجود می آورد، آند نامیده می شود و الکترود دیگری که گیرنده الکترون است کاتد. یون های Fe که در آند بدست می آید به سمت کاتد نفوذ می کند و با یون های هیدروکسید ترکیب شده و زنگ آهن را بوجود می آورند⁴ :

• (1) (زنگ آهن)   

یون های Fe خیلی کوچکتر از یونهای هیدروکسید هستند و بنابراین سریعتر از یونهای OH  منتشر می شوند. از این گذشته تنها یک یون Fe  برای ترکیب شدن با سه یون (OH) لازم است در نتیجه واکنش فوق به احتمال زیاد در کاتد اتفاق می افتد؛ به عبارت دیگر، خوردگی در آند اتفاق می افتد و زنگ زدگی آهن در کاتد ته نشین می شود. انجام فرایند خوردگی مشروط به حضور آب و اکسیژن می باشد. از آنجاکه اکسیژن برای مصرف الکترونها لازم است،آب نقش الکترولیتی دارد که به نفوذ یونهای Fe از آند به کاتد کمک می کند. همچنین در زنگ زدگی {3(OH)Fe)} آب نقش یونهای هیدروکسید را افزایش می دهد. از این رو انتظار می رود بتنی که کاملاً در آب مغروق است به دلیل کمبود اکسیژن و یا بتنی که در فضای کاملاً خشک (رطوبت نسبی زیر 40درصد) قرار دارد، خوردگی وجود نداشته باشد.

در بتن مسلح، خود بتن علاوه براینکه نقش پوششی(فیزیکی) را ایفا می کند، یک محیط قلیایی زیاد ناشی ازآب منفذ خمیر سیمان که PH آن درحد 12.5 تا 13.5 متغیر است به وجود می آورد. تحت چنین شرایطی یک لایه اکسید نازک روی سطح میلگرد تشکیل می شود که از حل شدن آهن جلوگیری می کند و بدین صورت ازخوردگی حتی در حضور رطوبت و اکسیژن جلوگیری می شود. این لایه حفاظتی بنام لایه مقاوم (غیرفعال) نامیده می شود. عواملی که می توانند میزان قلیاییت راکاهش دهند وجود دی اکسید کربن (کربناتاسیون) و یون های کلرید می باشند. توضیح فرآیند نفوذ کربناتاسیون و یونهای کلر و نحوه سرعت بخشیدن به زنگ زدگی آرماتور توسط این عوامل از بحث این مقاله خارج است.

 

6.راههای جلوگیری از خوردگی میلگرد

الف- حفاظت کاتدیک

با توجه به توضیحات گذشته، با کاتد کردن سازه در حال خورده شدن(که قبلا" آند بوده)می توان از خوردگی آن جلوگیری کرد.کاتد کردن سازه با جایگزینی یک منبع تامین کننده الکترون انجام پذیر است که این منبع تامین کننده یک منبع الکتریکی و یا یک فلز فعال تر (آندتر) از سازه می باشد. عوامل بسیاری در تعیین و انتخاب روش حفاظت کاتدی موثر می باشند که از جمله آنها می توان به شرایط الکترولیت(زمین)، کیفیت پوشش، شرایط اقتصادی و.... اشاره نمود. با توجه به نوع آند بکار رفته و نحوه عملکرد سیستم به دو روش آند فداشونده و اعمال جریان تقسیم بندی می شود.

ب-پوشش فلزی آرماتور

مقصود از پوشش فلزی آرماتور، پوشش روی و یا یک فلز دیگری است که نسبت به فولاد نقش آند فداشونده را ایفا کند. این تکنولوژی که در کشور با نام تجاری گالواتور انجام می پذیرد، در واقع نوعی پوشش سرد روی است که اطراف میلگرد با روش خاصی پاشیده شده و پس از یکسری فعل و انفعالات، در صورت بروز محیط خورنده، خود را بصورت آند فدای پوشش فولاد می نماید.

ج-کاهش نفوذ پذیری بتن

در واقع راحت ترین، اقتصادی ترین و پرکاربردترین روش، کاهش نفوذپذیری در بتن می باشد که با اعمال دستورالعملهای آورده شده در صفحات گذشته از جمله ؛کاهش درصد آب به سیمان، استفاده از سیمانهای پوزولانی و دوده سیلیس، روان کننده ها، کاهنده های آب و.... تحت نظارت کلی و انجام آزمایشات متعدد می توان راه نفوذ آب و اکسیژن را به میلگرد کاهش داد.

 

7.بتن های آزمایشی انجام شده در مخزن مرتفع تعادل فشار آب کیش

به دلیل اهمیت بالای سازه مخزن هوایی و قرار گرفتن در شرایط آب و هوایی جزیره کیش مطابق با ملزومات مطالب فوق الذكر و ضوابط آئين نامه هاي مربوطه، مشخصات ذيل براي طرح بتن معين گرديد:

• - حداقل مقاومت مشخصه بتن:
• - حداقل عيار سيمان بتن: 350 كيلوگرم سيمان در متر مكعب بتن
• - حداكثر عيار سيمان بتن: 400 كيلوگرم سيمان در متر مكعب بتن
• - حداكثر درصد جذب آب طبق استاندارد BS1881 : دو درصد
• - حداكثر نفوذ طبق استاندارد EN2390&2000 : 10 ميليمتر
• - حداقل مقاومت درمقابل نفوذ يون كلريد با روش الكتريكي طبق استاندارد ASTM C1202 1994 : 2000 كولمب
• - حداكثر نسبت آب به سيمان 0.4
• - حداكثر دماي مجاز براي بتن ريزي 30⁰

 

در اين راستا با توجه به خصوصيات ويژه و نيز محدوديتهاي خاص با استفاده از تجربيات موجود مجموعه آزمایشات مختلف و با مصالح و مواد افزودنی متنوع بر روی بتن انجام گرفت در اين راستا بدليل تنوع مواد افزودني و روان كننده ها در بازار داخلي و خارجي، پس از مشخص شدن نوع سيمان، منابع قرضه شن و ماسه مورد بررسي قرار گرفت كه پس از انجام آزمايشات متداول همچون ارزش ماسه اي و نيز آزمايشات مربوط به شناخت شروع يا عدم شروع واكنش قليايي، سيليسي سيمان و سنگدانه هاي مصالح همچون پتروگرافي ( ASTM C295 ) و منشوري 14 روزه (ASTM C1260 ) منبع قرضه مناسب انتخاب گرديد سپس جهت بهينه شدن طرح اختلاط با هماهنگي آزمايشگاه، مهندس مشاور و عوامل اجرايي اقدامات لازم جهت انتخاب مواد افزودني كارا و بهينه با در نظر گرفتن وضع بازارهاي داخلي و جهاني انجام شد و ضرورت استفاده از آخرين تكنولوژيهاي ساخت بتن در مناطق مشابه خليج فارس در جلسات متعدد مورد استفاده قرار گرفت. در اين راستا استفاده از فوق روان كننده نسل سومي، استفاده از ژل ميكروسيليس، استفاده از الياف مورد بررسي گرديد که در ذیل اهم آزمایشات انجام شده آورده شده است .

 

در آزمایش شماره 1 آزمونه ها با نسبت آب به سیمان 0.375 و با مصرف 2.4 کیلوگرم از ابرروان کننده E.M.Powerplast در هر متر مکعب و روانی 17 سانتیمتر ساخته شد که مقاومت مطلوبی از آن حاصل گردید ولیکن به دلیل درصد جذب بالای آب بتن ، مورد قبول واقع نشد ( جداول شماره 1-1 و 1-2 ).

آزمایش شماره 2 صرفاً جهت رسیدن به وزن مورد نظر طراح برای کنترل واژگونی سازه و با 120 کیلوگرم سیمان در متر مکعب انجام گرفت (جدول شماره 2-1).

در آزمایش شماره 3 آزمونه ها با نسبت آب به سیمان 0.4 و با مصرف 2.8 کیلوگرم از ابرروان کننده E.M.Powerplast در هر متر مکعب و روانی 18 سانتیمتر ساخته شد که افزایش میزان روان کننده در کاهش افت اسلامپ مؤثر واقع گردید ( جداول شماره 3-1 و 3-2).

در آزمایش شماره 4 آزمونه ها با نسبت آب به سیمان 0.375 و با مصرف 2.4 کیلوگرم از ابرروان کننده E.M.Powerplast در هر متر مکعب و روانی 16 سانتیمتر ساخته شد که افت اسلامپ مشاهده گردید ( جداول شماره 4-1 و 4-2).

در آزمایش شماره 5 آزمونه ها با نسبت آب به سیمان 0.375 و با مصرف 2.8 کیلوگرم از ابرروان کننده E.M.Powerplast در هر متر مکعب و روانی 18 سانتیمتر ساخته شد که کاهش افت اسلامپ مشاهده گردید و بتن مناسب بدست آمد ( جداول شماره 5-1 و 5-2).

در آزمایش شماره 6 آزمونه ها با نسبت آب به سیمان 0.375 و با مصرف 3.5 کیلوگرم از روان کننده CP-WBM-LG و 6 کیلوگرم مواد آب بند کننده و 0.89 کیلوگرم الیاف در هر متر مکعب و روانی 18 سانتیمتر ساخته شد که مقاومت پایین باعث مردود شدن آن گردید( جداول شماره 6-1 و 6-2).

در آزمایش شماره 7 آزمونه ها با نسبت آب به سیمان 0.375 و با مصرف 32 کیلوگرم از ژل روان کننده و میکروسیلیس Fiber در هر متر مکعب و روانی 18 سانتیمتر ساخته شد که مقاومت پایین باعث مردود شدن آن گردید       ( جداول شماره 7-1 و 7-2).

در آزمایش شماره 8 آزمونه ها با نسبت آب به سیمان 0.375 و با مصرف 2.8 کیلوگرم از ابرروان کننده E.M.Powerplast در هر متر مکعب و روانی 17 سانتیمتر ولی با تغییر در مقادیر شن و ماسه ساخته شد که مقاومت به دست آمده مطلوب نگردید ( جداول شماره 8-1 و 8-2).

 

آزمایش شماره 1: ساخت بتن آزمایشی جهت رسیدن به مقاومت طرح) (با استفاده از شن و ماسه ورودی و ابر روان کننده پیشنهادی طرح اختلاط

شماره آزمایش	مقدار شن	مقدار ماسه	مقدار سیمان	مقدار آب	مقدار روان کننده	نوع روان کننده	محل ساخت	نوع ساخت
	kg	kg	kg	lit	kg
1	1135	725	400	150	2.4	E.M.POWERPLAST	آزمایشگاه کیش	دستگاه خلاطه

جدول شماره 1-1 : مقادیر طرح اختلاط

عمر بتن	وزن مخصوص Kg/m3	اسلامپ	مقاومت فشاری Kg/cm2
42	2380	17	425

جدول شماره 1-2 :نتایج آزمایش

 

نتایج حاصله: علیرغم حصول مقاومت  مناسب ، به دلیل  مناسب نبودن ظاهر بتن و نیز جذب آب بالای آن تأیید نگردید.

آزمایش شماره 2:  رسیدن به وزن مناسب جهت بتن پر کننده با استفاده از شن و ماسه ورودی

در طرح مخزن مذکور برای کنترل واژگونی از بتن با وزن حداقل Kg/m32300 جهت پر کردن دیواره های مابین دو فونداسیون گسترده استفاده شده است . برای حصول به چنین وزنی از طرح اختلاط زیر استفاده گردید .

 

شماره آزمایش	مقدار شن	مقدار ماسه	مقدار سیمان	مقدار آب	مقدار روان کننده	نوع روان کننده	محل ساخت	نوع ساخت
	kg	kg	kg	lit	kg
2	910	950	120	150	-	-	کارگاه	دستگاه خلاطه

جدول شماره 2-1 : مقادیر طرح اختلاط

 

نتایج حاصله: با توجه به مقدار وزن حاصله ( حدود2350 کیلوگرم در هر متر مکعب) ، طرح مذکور جهت پرکنندگی مورد تأیید قرار گرفت .

آزمایش شماره 3: با توجه به انجام بتن ریزی آزمایشی در مقطع غیر سازه ای و مشاهده افت اسلامپ سریع و هماهنگی انجام شده با کارشناسان سازنده روان کننده ، مقدار روان کننده مطابق زیر اصلاح گردید .

 

شماره آزمایش	مقدار شن	مقدار ماسه	مقدار سیمان	مقدار آب	مقدار روان کننده	نوع روان کننده	محل ساخت	نوع ساخت
	kg	kg	kg	lit	kg
3	910	950	350	140	2.8	E.M.POWERPLAST	کارگاه	دستگاه خلاطه

جدول شماره 3-1 : مقادیر طرح اختلاط

عمر بتن	وزن مخصوص Kg/m3	اسلامپ	مقاومت فشاری Kg/cm2
42	2435	18	390

جدول شماره: 3-2 :نتایج آزمایش

 

نتایج حاصله: افزایش روان کننده مطلوب بوده و سبب افزایش اسلامپ و ماندگاری بیشتر آن شده و اثر سوئی نیز دیده نشد.

آزمایش شماره 4: جهت بهبود کیفیت و مقاومت بتن ، مقدار 50 کیلوگرم سیمان به طرح افزوده شد .

 

شماره آزمایش	مقدار شن	مقدار ماسه	مقدار سیمان	مقدار آب	مقدار روان کننده	نوع روان کننده	محل ساخت	نوع ساخت
	Kg	kg	kg	lit	kg
4	910	950	400	150	2.4	E.M.POWERPLAST	کارگاه	دستگاه بچینگ

جدول شماره 4-1: مقادیر طرح اختلاط

عمر بتن	وزن مخصوص Kg/m3	اسلامپ	مقاومت فشاری Kg/cm2
42	2420	16	415

جدول شماره: 4-2 :نتایج آزمایش

 

نتایج حاصله: بتن  بامقاومت مطلوب و ظاهر خوب ولی با افت سریع اسلامپ بدست آمد .

آزمایش شماره 5: جهت اصلاح افت اسلامپ ، مقدار روان کننده افزایش پیدا نمود .

 

شماره آزمایش	مقدار شن	مقدار ماسه	مقدار سیمان	مقدار آب	مقدار روان کننده	نوع روان کننده	محل ساخت	نوع ساخت
	kg	kg	kg	lit	kg
5	910	950	400	150	2.8	E.M.POWERPLAST	کارگاه	دستگاه بچینگ

جدول شماره 5-1: مقادیر طرح اختلاط

عمر بتن	وزن مخصوص Kg/m3	اسلامپ	مقاومت فشاری Kg/cm2
42	2450	18	425

جدول شماره: 5-2 :نتایج آزمایش

 

نتایج حاصله: از این بتن جهت بتن ریزی کامل مخزن اصلی  و با اندکی تغییرات در مقادیر مصالح به دلیل ورود مصالح جدید استفاده گردید.

پس از به دست آمدن نتایج مطلوب در آزمایش فوق ، آزمایشات مختلف دیگری نیز در زمانهای متعدد صورت پذیرفت که نمونه هایی از آنها آورده شده است .

 آزمایش شماره 6: نتایج حاصل از آزمایش بر روی بتن با طرح اختلاط جدید

 

جدول شماره 6-1: مقادیر طرح اختلاط

عمر بتن	وزن مخصوص Kg/m3	اسلامپ	مقاومت فشاری Kg/cm2
42	2450	18	425

جدول شماره: 6-2 :نتایج آزمایش

 

نتایج حاصله: ظاهر نامطلوب و مقاومت متوسط ، قیمت بالای مواد افزودنی و افت اسلامپ شدید دلیل رد این طرح گردید.

آزمایش شماره 7: نتایج حاصل از آزمایش بر روی بتن با طرح اختلاط جدید

 

شماره آزمایش	مقدار شن	مقدار ماسه	مقدار سیمان	مقدار آب	مقدار روان کننده	نوع روان کننده	محل ساخت	نوع ساخت
	kg	kg	kg	lit	kg
7	910	950	400	150	32	ژل میکروسیلیس و روان کننده FIBER	کارگاه	دستگاه خلاطه

 

جدول شماره 7-1: مقادیر طرح اختلاط

عمر بتن	وزن مخصوص Kg/m3	اسلامپ	مقاومت فشاری Kg/cm2
42	2353	12	228

جدول شماره: 7-2 :نتایج آزمایش

 

نتایج حاصله:مقاومت مطلوب حاصل نگردید .

آزمایش شماره 8: دستیابی به بتن نرم تر جهت بتن مرئی ( اکسپوز)

 

شماره آزمایش	مقدار شن	مقدار ماسه	مقدار سیمان	مقدار آب	مقدار روان کننده	نوع روان کننده	محل ساخت	نوع ساخت
	kg	kg	kg	lit	kg
8	860	1030	400	150	2.8	E.M.POWERPLAST	کارگاه	دستگاه خلاطه

 

جدول شماره 8-1: مقادیر طرح اختلاط

عمر بتن	وزن مخصوص Kg/m3	اسلامپ	مقاومت فشاری Kg/cm2
42	2430	17	380

جدول شماره: 8-2 :نتایج آزمایش

 

نتایج حاصله:مقاومت بتن در حد متوسط حاصل شد .

8.مرمت بتن :

در هنگام اجرای بتن و یا مواقع دیگر ، برخی مسائل حاشیه ای و شیوه های اجرایی غلط منجر به بروز نواقص و مشکلاتی می گردند که تعمیر و مرمت بتن را ایجاب می کند . عوامل و نیروهای محیطی و مسائل بهره برداری از سازه به مرور زمان موجب بروز خرابی ها و آسیب هایی در عضو بتنی  می گردد که مرمت و تعمیر آنها باید در برنامه تعمیر نگهداری ساختمان مورد توجه قرار گیرد . اغلب کارهای تعمیری کوچک به منظور بهبود ظاهر بتن بوده و پس از اتمام آنها باید هماهنگی و یکنواختی از لحاظ رنگ و طرح ظاهری بین ناحیه مرمت شده و نواحی دست نخورده اطراف مشهود باشد . علاوه بر این ناحیه مرمت شده باید واجد شرایط ذیل باشد:

1-پیوستگی سراسری و دائمی با بتن مجاور

2-عاری بودن از ترک های انقباضی و ترکهای موئی

3-نفوذناپذیری کافی جهت حفاظت بتن اصلی

4-مقاومت کافی در برابر یخبندان و آب شدنهای متناوب

 

9.مصالح مرمت بتن :

الف-سیمان پرتلند : بهتر است سیمان مصرفی با سیمان بتن اصلی یکسان باشد.

ب-سنگدانه ها : ضوابط تعیین آنها همانند مقررات مذکور در بتن می باشد

ج-افزودنی ها : استفاده از آنها در کارهای تعمیری مجاز است

د-مواد چسبنده

انجام تعمیرات بزرگ که نیازمند برداشتن و اجرای مجدد بخش قابل توجهی از بتن سازه ای است ، باید حتی المقدور بلافاصله پس از بازکردن قالب ها صورت گیرد؛ زمانی که ناحیه مورد مرمت مسلح باشد ، بتن نواحی اطراف آرماتورها باید به مقدار بیشتری برداشته شود تا فضائی حداقل معادل 25 میلیمتر پشت میلگردها خالی شود.

روشهای مختلفی برای برداشتن بتن معیوب وجود دارد از جمله سایش بتن شامل ماسه پاشی ، ضربه زنی شامل استفاده قلم یا چکش دستی و برقی،دج بر و ....

روش برش بتن شامل استفاده از اره های الماسی ، جت پرفشار آب و...و نهایتا" انفجار که آخرین روش در برداشتن نواحی معیوب است.

سطح مورد مرمت بایستی قبل از بتن ریزی مرطوب شود تا بصورت اشباع خشک به نظر برسد.افزودن میکروسیلیس به مقدار 5 تا 10 درصد وزن سیمان باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می شود.

بتن پاشی از روشهای عمومی و مفید برای مرمت سطح قائم و سطحی است.هنگامیکه عمق عوارض در سطح مورد مرمت زیاد باشد ، بایستی در چند لایه متوالی بتن پاشی انجام داد .

 

10.خلاصه و نتيجه گيري :

در این مقاله سعی گرديد تا بررسي موردي بر روي مشخصات مورد نياز بتن و چگونگي حصول آنها در پروژه مخزن بتنی مرتفع تعادل فشار آب جزیره کیش با حجم 1220 متر مكعب آب شيرين انجام شود. شرايط خاص و بسيار پيچيده از جمله حضور در شرايط محيطي بسيار شديد، لزوم كنترل عرض ترك و نفوذ پذيري به لحاظ شرايط بهره برداري، استفاده شدن در محيط هاي با تراكم آرماتور بسيار بالا، لزوم تأمين مقاومت بالا، عدم امكان استفاده از عيار بالاي سيمان، لزوم كنترل دماي بتن ريزي و.. براي طرح اختلاط بتن هدف تعريف شده بود كه پس از مطرح شدن مباني تئوريكال مربوطه و انجام آزمايش بر مبناي طرحهاي اختلاط مختلف طرح اختلاط بهينه تعيين و معرفي گرديده است همچنين مروري اجمالي بر اشكالات اجرايي پيش آمده علل و نحوه مرمت سطوح  آنها ارائه شده است.

سپاس و قدرداني :

در پايان نگارندگان از سازمان منطقه آزاد كيش كارفرماي محترم طرح ، شركت مهندسين مشاور ري آب مشاور محترم طرح و شركت ساختماني ژيان پيمانكار طرح به جهت همراهي و مساعدت در تهيه و ارائه اين مستند تشكر و قدرداني مي نمايند.

مراجع :

1-آیین نامه بتن ایران

2- دکتر علی اکبر رمضانیانپور؛ دوام بتن با سیمانهای پوزولانی در شرایط آزمایشگاهی مشابه خلیج فارس  

3-مهندس جمال الدین عقیلی ؛ اشکالات بتن   

4- علی اکبر رمضانیانپور، شاهپور طاحونی، منصور پیدایش ؛دستنامه اجرای بتن   

 

Researching Of Mix Design (Proportioning) and Concreting In Special Conditions of Constructing High Concrete Storage Tank in Kish Ireland

M.R. Mohammadi shoreh¹, A.R.Tofigh²

1. Manage of Technical office, PhD, RayAb consulting Engineering, Tehran, I.R. Iran
   
2. Headmaster of supervision, B.S, RayAb consulting Engineering, Tehran, I.R. Iran. 

ABSTRACT

According to the most engineers, concrete with complex and unique specifications, is most use in all materials. With realize to changing of concrete after primary set or effecting of its members and environmental factors on it and set of main parameters in behavior like compressive strength, tensile strength and permeability can create an ideal and durable material with concrete.

RESEARCH INQUERIES

In this article we tried to research on concrete specification and how to attainment those in high concrete storage tank in Kish Ireland, with 1220 m3 of potable water and height of 46.6 m from foundation level.

RESEARCH METHOD

In this article some documentations of researches consisting of mix design, curing and problems in concrete and methods of repair them, are shown.

CONCLUSION

In this research, according to various proportioning, with different additives materials, optimum design is created.

Key Words

Permeability, integral waterproofing, Mass concrete, Consistency, Corrosio