3   5-3-3 پایایی[1] (دوام) بتن

بتنی که در ساخت و نگهداری آن تمامی مشخصات فنی رعایت شود، دارای پایایی زیاد در برابر شرایط محیطی می‌باشد. عوامل مهمی که باید برای دستیابی به بتن پایا به آن توجه شود به قرار زیر است.

5-3-3-1 نسبت آب به سیمان

از خصوصیات مهمی که بر دوام بتن اثر می‌گذارد، میزان آب در مخلوط بتن است. بسته به شرایط محیطی و عملکرد سازه باید نسبت آب به سیمان در مشخصات فنی خصوصی قید شود. در صورت عدم وجود این نسبت، استفاده از ارقام جدول 5-3-3-1 با توجه به شرایط رویارویی[2] الزامی است.

جدول 5-3-3-1 نسبت آب به سیمان با توجه با شرایط رویارویی بتن

5-3-3-2 حداقل مقدار سیمان

انتخاب نسبت صحیح آب به سیمان، تراکم کافی و عمل آوردن مناسب می‌تواند دوام بتن را بهبود بخشد. برای دستیابی به اهداف فوق با نسبت آب به سیمان معین، حداقل میزان مصرف سیمان بسته به قطر مصالح درشت‌دانه بتن، نباید از ارقام مندرج در جدول 5-3-3-2 کمتر باشد تا امکان لرزاندن و مرتعش ساختن در کارگاه فراهم آید. بسته به شرایط رویارویی و حداکثر قطر شن، میزان حداقل سیمان در جدول مورد بحث داده شده است.

جدول 5-3-3-2 حداقل مقدار سیمان لازم در بتن برای حصول پایایی در شرایط محیطی مختلف (کیلوگرم در متر مکعب)

5-3-3-3 بتن با حباب هوا

هنگامی که بتن در برابر شرایط یخ زدن قرار دارد یا برای آب شدن یخهای مجاور آن از نمکهای یخ‌زدا استفاده می‌شود، برای بالا بردن دوام بتن باید از مواد حبابساز استفاده شود. با رعایت میزان نسبت آب به سیمان مندرج در جدول 5-3-3-1، بسته به قطر درشت‌ترین دانه شن مصرفی و شرایط رویارویی، میزان کل حباب هوا در بتن برای مقابله با یخ‌زدن، نباید بیشتر از ارقام جدول 5-3-3-3 اختیار شود. نسبت آب به سیمان در بتن با حباب هوا، نباید در هیچ مورد از 5/0 تجاور نماید. ویژگیهای ماده حبابساز باید قبل از مصرف به تأیید دستگاه نظارت برسد. میانگین نتایج به دست آمده در سه آزمایش متوالی، نباید از مقادیر داده شده در جدول 5-3-3-3 تجاوز نماید. برای بتن‌های طبقه C30 و بالاتر می‌توان میزان هوای مندرج در جدول 5-3-3-3 را تا (1%) کاهش داد. به هنگام ساخت بتن با حباب هوا باید طرح اختلاط بتن توسط آزمایشگاه مورد قبول کارفرما تهیه گردد. در مواردی که میزان هوای موجود در بتن، (4%) تا (6%) است، باید به میزان اولیه سیمان 50 کیلوگرم در متر مکعب اضافه نمود. در مواردی که به تشخیص دستگاه نظارت میزان هوای بیشتری مورد نیاز باشد، باید به ازای هر (1%) هوای اضافه 25 کیلوگرم سیمان به متر مکعب بتن اضافه شود.

جدول 5-3-3-3 مقدار درصد هوای توصیه شده برای بتن‌های با حباب هوا مقاوم در برابر یخزدگی^«1»

«1» رواداری برای ارقام جدول (5/1%)± است.

«2» شرایط محیطی شدید – شرایط محیطی سردی است که بتن قبل از یخ زدن به صورت مداوم در تماس با رطوبت قرار داشته است. مانند سطح جاده‌ها، دال پلها، پیاده‌روها و منابع آب.

«3» شرایط محیطی معتدل – شرایط محیطی سردی است که بتن قبل از یخ زدن به ندرت در معرض رطوبت قرار گرفته و از مواد یخ‌زدا استفاده نمی‌شود. مانند بعضی دیوارهای خارجی، شاه‌تیرها و دالهایی که در تماس با زمین نمی‌باشند.

«4» درصد هوا برای این دو ردیف مانند سایر ردیفهای جدول نسبت به کل مخلوط محاسبه می‌شود ولی به هنگام آزمایش اندازه‌گیری درصد هوا باید مصالح بزرگتر از قطر 5/37 میلیمتر به وسیله دست یا الک جمع‌آوری و از مخلوط حذف شود.

5-3-3-4 بتن مقاوم در برابر حملات شیمیایی[5]

بتنی که با شرایط کاملاً مناسب و خوب ساخته نشده باشد، چنانچه در مجاورت آبها یا خاکهای آلوده به مواد شیمیایی مهاجم[6] و خورنده[7] قرار گیرد، از پایایی آن به شدت کاسته می‌شود. از این رو شناخت عوامل کاهش دهنده این اثرات، الزامی است. انواع مواد شیمیایی که سازه‌های بتنی اغلب با آن مواجه هستند، عبارتند از سولفاتها، فاضلابهای خانگی و صنعتی، آبهای لب‌شور و آب دریا، عواملی نظیر درجه حرارت، سرعت زیاد مایع یا یخ مجاور سازه، عدم دقت در عمل آوردن بتن، تر و خشک شدنهای پیاپی و بالاخره خوردگی فولاد نیز باعث تضعیف بتن در مقابل حملات شیمیایی می‌شود. عواملی نظیر پایین بودن نسبت آب به سیمان، انتخاب صحیح نوع سیمان و نفوذپذیری کم، می‌تواند دوام بتن در مقابل حملات شیمیایی و فیزیکی را فزونی بخشد. در جدول شماره 5-3-3-4 با توجه به شرایط محیطی و میزان سولفات موجود در آب و خاک، نوع سیمان و حداکثر نسبت آب به سیمان برای تهیه بتنی پایا توصیه شده است.

جدول 5-3-3-4 انتخاب نوع سیمان برای بتن‌هایی که در معرض سولفاتها قرار می‌گیرند*

توضیح:

– آب دریا با توجه به املاح موجود در آن حداقل در ردیف 2 جدول طبقه‌بندی می‌شود.

– میزان مواد پوزولانی به هنگام استفاده باید توسط آزمایشگاه معتبر مشخص شود.

– در شرایط رویارویی ردیف 4 در صورت درخواست دستگاه نظارت باید تدابیر اضافی برای عمل آوردن و مراقبت بتن اتخاذ گردد.

* جدول فوقبهعنوان راهنما از ACI-318-89 نقل شده است و باید به تفاوتهایی که در شرایط رویارویی این جدول و مندرجات آیین‌نامه بتن ایران وجود دارد توجه شود.

به کار بردن مواد پوزولانی به میزان (15%) تا (25%) وزن سیمان مصرفی، برای بالا بردن کیفیت بتن در مقابل حملات شیمیایی توصیه می‌شود. میزان سولفات وارد شده به بتن توسط مصالح سنگی، باید به (1/0%) وزن مصالح سنگی محدود شود. کل میزان سولفات قابل حل در آب در مخلوط بتن بر حسب بنیان ^{– –}SO₄ ، نباید از (4%) و مقدار کلی سولفات از (5%) وزن سیمان موجود در مخلوط بتن بیشتر باشد. در این محاسبه مقدار کل سولفات در مصالح و مواد متشکله بتن باید مورد توجه قرار گیرد.

5-3-3-5 بتن مقاوم در برابر سایش

بتن مقاوم در برابر سایش بتنی است که بتواند به نحوی در برابر اثرات فرسایشی عبور و مرور، تردد ماشین‌آلات، ضربه، سریدن مواد و یا اسباب و لوازم بر روی آن مقاومت نماید. در ساخت بتن مقاوم به سایش و فرسایش، باید عوامل زیر مورد توجه قرار گیرد.

الف:  مقاومت فشاری

       یکی از مهمترین عواملی که اثر مستقیم بر فرسایش بتن دارد مقاومت فشاری است. مقاومت فشاری و یا مقاومت سایشی بتن با کم شدن فضای خالی بتن و پایین بودن نسبت آب به سیمان تأمین می‌شود. حداقل بتن مقاوم در برابر سایش، بتن طبقه C25 است که نسبت آب به سیمان آن با توجه به شرایط رویارویی از جدول 5-3-3-1 به دست می‌آید.

ب:   دانه‌بندی مصالح

       دانه‌بندی مصالح بتن باید پیوسته بوده و با توجه به مشخصات مندرج در فصل مصالح حتی‌الامکان از نوع مصالح با مقاومت زیاد انتخاب شود. حداکثر قطر مصالح سنگی در بتن‌های مقاوم به سایش، 25 میلیمتر توصیه می‌شود.

پ:   اسلامپ

       حداکثر اسلامپ برای بتن مقاوم در برابر سایش، 75 میلیمتر است. توصیه می‌شود اسلامپ بتن برای لایه روکش[8] و مقاوم در برابر سایش، در حدود 25 میلیمتر اختیار شود.

ت:   میزان هوا

       حداقل میزان هوا با توجه به شرایط رویارویی بتن از جدول 5-3-3-3 استخراج می‌شود. برای بتن‌های داخل ساختمان که در معرض یخ زدن و تغییرات جوی نیستند حداکثر هوای موجود در بتن، (3%) اختیار می‌شود.

ث:   چنانچه امکان فرسایش سطح بتن با توجه به نوع مصرف بسیار زیاد باشد، توصیه می‌شود که بتن اصلی با یک رویه از طبقه C30 که حداکثر قطر دانه‌های آن 5/12 میلیمتر باشد، روکش شود.

ج:    پرداخت سطح بتن

       معمولاً برای صافکاری بتن، حداقل 2 ساعت زمان بعد از ریختن آن لازم است، لذا تا زمانی که آب سطح بتن کاملاً محو نشده است، باید از ماله‌کشی سطح بتن پرهیز شود. بدین منظور ممکن است از روشهای خاصی[9] برای جمع‌آوری آب سطح استفاده شود.

چ:    عمل آوردن

       عمل آوردن بتن باید فوراً پس از بتن‌ریزی شروع شود، رعایت اصول و مندرجات این نشریه و نیز دستورالعملهای تکمیلی دستگاه نظارت الزامی است.

[1]. Durability

[2]. Exposure Conditions

[3]. Brackish Water

[4]. Plain Concrete

[5]. Chemical Attack

[6]. Aggresive

[7]. Corrossive

[8]. Topping Layer

[9] یکی از روشهای متداول جمع‌آوری آب سطح بتن Vacuum Dewatering است.