پیشگفتار
ایران یکی از قدیمی ترین گاهواره های تمدن است و معماری و شهرسازی، دست کم از چهار هزار سال قبل در این سرزمین متداول بوده است.
آثار شامخ معماری و بقایای قصرها و شهرهای باستانی و دوام و بقای شگفت انگیز تعدادی از کهن ترین نمونه های ساختمانی و شهرسازی حکایت از تطّور و شکوفایی این فن ظریف و زیبا در کشور ما می کند. هنوز بیگانگان با شگفتی و اعجاب از ویرانه های در خور مباهات تخت جمشید دیدن می کنند. ساختمانها، میدانها، مساجد و گلدسته های شهر نام آور اصفهان در صدر فهرست جاهای دیدنی و مورد توجه سیاحانی قرار دارد که هر سال راهی خاور زمین می شوند.([1])
سرٌ پایداری شگرف این آثار باستانی و تاریخی که در موارد عدیده ای حتی در خور استفاده برای مردم این روزگار هستند، مانند شبستان و صحن مساجد قدیمی چند صد ساله شیراز و اصفهان و از مهمتر آستان قدس رضوی و امثالهم را باید در کوشندگی، دقت نظر، انتخاب مواد و مصالح مناسب و بادوام و موشکافی سازندگان آن جست که طبعاً وقوف و تبحرشان را در فن معماری بیان می کند.
طی شصت سال اخیر فن معماری و ساختمان و شهرسازی در ایران دگرگون شد. پس از یک دوره دویست ساله فترت که آشوبها و جنگهای داخلی و خارجی به معماران ایرانی فرصت خلق آثار بی همتایی مانند ساخته های دوران صفوی را نمی داد، به تدریج با شکل گیری دانش نوین معماری در ایران، تحصیل و تجربه دانشجویان ایرانی در خارج و تأسیس دانشکده های فنی و مهندسی، احداث ساختمان و سازه وارد مرحله تحول نوینی شد و چهرهء شهرهای ایران دگرگون شد. آمیزه هایی از سبکهای معماری باستانی-اسلامی و اروپایی در ساختمانهای رفیع و با عظمت دولتی، بانکها و شهرسازی پدید آمد. می توان پذیرفت که مهندسان ساختمانی و شهرسازی اروپایی مانند آلمانها، ایتالیاییها، چکها و فرانسویها که در خلال سالهای 1320ـ1310 در فعالیتهای ساختمانی ایران به کار گمارده شده بودند، گامهای نخستین را برداشتند. پیش از آن در دوران قاجار، گرچه آثاری به وجود آمد، امٌا این آثا هرگز به پای دوران صفوی نمی رسید و از دیدگاه بعضی از آگاهان، نشانهء انحطاط فن معماری اصیل ایران به شمار می رفت.
مهندسین اروپایی با شناخت و کاربرد ظریف معماری کهن ایرانی و نگرش به سبکهای عصر هخامنشی و ساسانی و تلفیق آن با معماری صفوی، زیبایی و اصالت معماری ایرانی را جلوه گر ساختند.
هنوز یک دهه به پایان نرسیده، مهندسین جوان ایرانی که به تدریج جایگزین بیگانگان می شدند بسیار شتابان و پر امید، مراحل بعدی را پیمودند و نتیجه آن هزاران سازه است که چهرهء مناطقی از کشور را دگرگون ساخته است. چهره ای که در خور مقایسه با سیمای معماری و شهرسازی در صد سال پیش نیست و نه تنها از نظر ظاهر بلکه از نظر استحکام و پا برجا ماندن ساختمان و مقاومت در برابر بلایایی چون زلزله در خور توجه است.
در طول همین دهه بود که با آغاز فعالیتهای گسترش ارتباطات دریایی نظیر احداث بنادر جنوب و شکل گیری شهرهای بندری مانند خرمشهر، بندر جدیدالاحداث شاهپور (امروزه امام خمینی)، بندر جدید بوشهر، بندر جدید انزلی، بندر جدید شاه (امروزه ترکمن) و ساخت اسکله های گوناگون، موج شکن، بارانداز و غیره در این بنادر، توجه به سازه های بتنی دریایی متداول گردید.
برای آنکه نویسنده، متهم به قضاوت یک جانبه نشود توجه خواننده را به کتاب جالب و خواندی روزنامه اعتماد السلطنه([2]) حاوی یادادشتهای مرحوم اعتماد السلطنه محمدحسن خان وزیر انطباعات دوران اخیر ناصرالدین شاه جلب می کنم.
نویسنده یادداشتها که یادداشتهایش را برای خود و نه برای انتشار در دوران حیاتش می نوشته بارها و بارها از فرو ریختن سقف اتاق خانه خود یا خانه رجال دیگر عصر ناصری بر اثر ریزش برف و باران، فرو ریختن سقف و دیوار خانه خود را نگاشته است. در حالی که نویسنده یادداشتهای مذکور، وزیر احتساب (یعنی شهردار دار الخلافه تهران) نیز بوده است و از نظر اعتبار شخصی و اهمیت مقام، لابد در خانه ای مجلل و آبرومند به سر می برده است؛ حال آنکه در قبال ریزش سقف و دیوار اتاق بر اثر باران و برف مصونیت نداشته است.
توجه به نکته کوچک بالا و نیز این داستان که در دورانهای اخیر تاریخ یعنی عصر ناپدید شدن معماریهای با شکوه باستانی و صفوی، دیوار و حصار شهرهای ایران که از گِل بنا می شده است بنا به عقیده یک صاحب منصب انگلیسی حتی در برابر فشار شدید آب فرو می ریخته است؛ حکایت از آن می کند که از اوایل قرن 19 میلادی، معماری علمی و فنی و مبتنی بر محاسبات و داده های آماری، به مثابه یک ضرورت تام و تمام خود نمایی کرده و هنر و مشخصه معماران ایرانی در این بوده است که با در آمیختن سنت و صنعت و زنده کردن نمادهای کهن معماری اصیل ایرانی، از دستاوردهای تکنیک نوین نیز بهره مند شوند.
******
تخصص نگارنده، آسیب شناسی و بهسازی (ترمیم، تعمیر، مرمت و تقویت) سازه های بتنی است که برهه هایی طولانی از جوانی خود را بر سر توشه اندوزی از آن دانش گذارده و با توجه به اهمیت بتن در صنایع راه و ساختمان امروز کشور و در جهت بهینه سازی و حفظ و حراست سازه های بتنی، سخن گفتن از آن را ولو به اجمال بی مناسب نمی داند.
عنوان «آسیب شناسی و بهسازی سازه ها» که ظاهراً شامل بیش از چهار پنج واژه نیست، مفاهیم عمیق و گسترده و پیچیده ای را زیر پوشش دارد که عبارتست از:
مطالعه، تحقیق، آزمایش، بررسی، آسیب شناسی، ارائه طرح، نظارت، اجرا در خصوص تعمیرات، تعمیر، مرمت، بهسازی، حفاظت، احیا، تثبیت، آماده سازی سطوح (از قبیل سند بلاست، گریت بلاست و اترجت، اسید شویی)، آب بندی، بازیابی، آسیب درمانی، حل مشکل نفوذ پذیری، تزریق، تقویت و تعمیرات زیر آبی، در رابطه با کلیه سازه های صنعت راه و ساختمان اعم از فنداسیون- سد- پل- تونل- معادن- اسکله و بندر- سازه های دریایی و نفتی- ابنیه تاریخی و مذهبی و باستانی، ساختمانهای سنگین بتنی و فلزی، تأسیسات آبیاری و زهکشی استخرها و منابع آب و مایعات خورنده (شیمیایی، فاضلاب صنعتی)، تأسیسات فاضلاب- کشتارگاهها- سردخانه ها- کارخانجات و مراکز تولیدی با کف مخصوص- مترو- نیروگاهها- شمع و پایه- فرودگاهها- موج شکن- حوضچه های خشک- کانالها و مخازن بتنی و فلزی- سیلوها- سازهای بتنی پیش تنیده و پس تنیده- ابنیه دیوارهای ساحلی- استادیومها- راه و راه آهن ... که در اثر نفوذ نمکها، حملات کریدی و سولفاتی، اکسیداسیون، کربناسیون، مواد شیمیایی مخرب، چربیها، انبساط و انقباض، عوامل جوی و محیطی، سایش خطاهای طراحی، خطاهای اجرایی، آتش سوزی، تصادفات، بار و ضربه های پیش بینی نشده، حوادث غیر مترقبه و ... آسیب دیده یا خواهد دید، با استفاده از مواد: کانی، پوزولانی، سرباره ای، سیلیسی (سیلیکافیوم...)، مواد شیمیایی از قبیل پلیمری (آکریلیک، استایرن، بوتادین)، لاتکس، مواد ازدیاد کننده حجم، الیاف مصنوعی، سیمانها یا چسبهای مخصوص، با به کارگیری روشهای دستی و مکانیکی پیشرفته معمول در صنعت راه و ساختمان و روشهای تخصصی از قبیل شاتکریت (بتن پاشی) پلیمراسون، حفاظت کاتودی، بخیه زدن، تزریق تَرکها و انجام کلیه آزمایشهای مربوط به موارد فوق الذکر.
از سوی دیگر کشور ما از اقلیم (آب و هوای) متنوع و متغیری برخوردار است. در زمستان، در بعضی نقاط شمالی ایران برفهای سنگین و سرمای سخت مشاهده می شود. در همان روزها که برف ارتباط روستاهای دور دست را قطع کرده و تأمین سوخت برای مردم از مسائل مبتلا بِه دایمی است، در جنوب کشور می توان تن به آبهای گرم خلیج فارس سپرد و در هوایی گرم و مطبوع به شنا پرداخت.
این چند گونگی آب و هوا، طبعاً نیاز به سازه های متنوع و متفاوت از نظر مصالح و موارد مصرفی، طراحی و اجرا را الزامی می دارد. هنوز دو دهه از بنا کردن دهها بندر و پل و اسکله و صدها آپارتمان و ویلا و دهها قصر و بازار و بازارچه در کرانه های شمالی خلیج فارس نگذشته، آثار اقلیم شرجی بر بیشتر این سازه ها پدیدار شده و نتیجتاً هزینه سنگینی برای بازسازی و بهسازی آنها، مورد نیاز می باشد.
هدف از نگارش این کتاب دقیقاً پرداختن به این مشکلات است که در مواردی به صورت مبهمات جلوه گر می باشد. به دلیل جدید بودن موضوع حتی در سطح جهانی، در بیان معرفی علل آسیب دیدگی و خرابی سازه های بتنی و راههای مرمت آن در زبانهای دیگر نیز مراجع زیادی یافت نمی شود و طبیعی است که این اولین کتابی است که در این خصوص به زبان فارسی به نگارش در می آید. به طور کلی می توان ادعا کرد که مستندات و مدارک در این خصوص بسیار نایاب و در حکم هیچ است. جای آن داشت که در این مورد گامهایی چند، ولو اولیه برداشته شود و میدان برای سخن گفتن در این بابِ نو گشاده گردد.
با اینکه موضوع و محتوای این کاتب کاملاً تخصصی است و معمولاً برای تشخیص دقیق علت یا علل آسیب دیدگی و انتخاب مواد و گزینش روشهای بهینه و بسنده برای بهسازی، سازه های بتنی باید از متخصصین بهره جست ولی چه جای درنگ و کوتاهی که در این خصوص به ارائه مدارک کتبی و رهنمودهای ولو نخستین نپردازیم و برای دانشجویان، مهندسان و مدیران و حتی معماران سنتی که عملاً به تلاش در این راه اشتغال دارند مطالب خواندنی و درخور توجه را فراهم نیاوریم.
نگارنده یقین دارد که در آینده نه چندان دور، تعداد دست اندر کاران فرهیخته و تحصیلکرده در صنعت راه و ساختمان در ایران، این سرزمین پهناوری که در جهت افزوده شدن چندین میلیون سازه و ساختمان کاملاً آمادگی دارد چندین صد برابر خواهد شد و پاسخگویی به نیازهای مختلف جمعیت صد میلیونی آن در سه دهه آینده، اقتضا خواهد کرد که معماری سازه و ساختمان دوران شکوفایی طلایی خود را آغاز کند.
در چنان شرایطی است که بی گمان روزی خواهد رسید بنٌای ساده ما نیز ارزش مطالعه و روی آوردن به سنگپایه های علمی و تجربی مبتنی بر چرخهء فزاینده تکنیک را در خواهد یافت.
از این رو کوشیدم تا به زبان ساده و بدون وارد شدن به جزئیات و ذکر فرمولهای مربوط به کنش و واکنش، فرمولهای ریاضی، فیزیکی و شیمیایی که مصداق مثنوی هفتاد مَن خواهد شد، اطلاعاتی در اختیار علاقمندان قرار دهم.
در حقیقت کاتب به مثابه رهنمود و مدرک مفیدی برای کلیه مدیران و دست اندر کاران صنعت بتن کشور خود برانگیزاننده مباحث جدید و مشوق نویسندگان و محققان بعدی در آفرینش آثار آتی به شمار خواهد رفت.
تجربه های طولانی نویسنده در زمینه های مشاوره و اجرایی آسیب شناسی و بهسازی سازه های بتنی در ایران و خارج از کشور این واقعیت ذهنی پایدار را در مفکره اش شکل بخشیده که بسیاری از مهندسین رشته های راه و ساختمان به یک دلیل عمده و اساسی یعنی تدریس نشدن این رشته در دوران تحصیل در دانشکده و نیز جدید بودن مواد شیمیایی مورد مصرف در امور بهسازی سازه های بتنی آشنایی کافی با مطالب عنوان شده مندرج در این کتاب ندارند و اصولاً این رشته علمی در جهان و به عبارت اولی ایران، نوپا و ابتدایی می باشد.
از سوی دیگر با توجه به جمعیت فزاینده کشور، روز به روز نیاز به مسکن و شهرکها و مجتمعات مسکونی، پلها، راهها و شاهراههای ارتباطی، بنادر و اسکله بیشتر و مبرم تر خواهد شد و نیز نباید از یاد ببریم که همزمان با اختصاص بودجه های کلان به پروژه های عمرانی در کشورهای پیشرفته و در حال توسعه در سطح جهان، در خاک پهناور ایران نیز با توجه به سیاست سرمایه گذاریهای حال و آتی در حواشی خلیج فارس، حتی علیرغم کمبود آب، میلیونها هکتار اراضی وجود دارد که در قرن آینده بر حسب اجبار و احتیاج به مراکز تجمع و فعالیت بدل خواهد شد. مقایسه زودگذر جمعیت شهرهای ایران در حال حاضر با گذشته نزدیک حتی چهل یا پنجاه سال پیش و نگاهی سطحی به نقشه تقسیم بندی سیاسی و استانهای ایران در سال 1316 و تطبیق آن با سال1372 و وضع خاص دموگرافی کشور، صحت ادعای نگارنده را به ثبوت می رساند.
در ایران فرصتهای نامتناهی درخشانی برای صنعت راه و ساختمان و شکل گیری مجتمعات مسکونی و صنعتی و تجاری و ارتباطی و شهرهای جدید وجود دارد. در این راستاست که مهندسین آینده، هرگاه بدون آشنایی کافی با مطالب آورده شده در این دانش جدید یعنی آگاهیهای لازم از نحوه عملکرد سیستمهای انتخابی و روشهای پیشنهادی در محیط کاملاً متفاوت کشورمان گامی بردارند و اقدام به کپی موارد مذکور از بعضی از استانداردها یا نشریات پراکنده نمایند و از طرف دیگر مدیران مسؤول پروژه ها بدون در دست داشتن منابع اطلاعاتی کافی تن به قبول پیشنهادهای آنان دهند؛ فرجام کار تحمل هزینه های کلان و ضایعات جبران ناپذیر خواهد بود.
نویسنده در کنفرانس بین المللی بتن که در آبان ماه 1371 در دانشگاه تهران برگزار شد در خصوص «تعمیرات بتنی؛ انتخاب بهینه روش و مواد» به مواردی اشاره نموده و تکرار آن مواد مطروحه را لازم نمی داند ولی امید وافر دارد که این زمینه جدید و در خور تحقیقات و بررسیهای متوالی و ممتد مورد توجه جامعه صنعت بتن کشور از جمله دانشجویان، مهندسین و مدیران پر تلاش قرار گیرد و راه برای آینده شکوفایی که در انتظار صنعت راه و ساختمان کشور است هموار گردد.
در خاتمه آرزو و انتظار دارد خوانندگان فرهیخته و ارجمند این کتاب پس از مطالعه با ارسال نظرات جالب و ارزنده خویش بر نگارنده منت گذارند تا محتوای کتاب در چاپهای بعدی با پر باری و ارزش بیشتر ایده گرفته از نتایج تحقیقات و تجارب و آزمایشها و رهنمودهای دوستان گرامی از نظر نکته سنج خوانندگان بگذرد.
________________________________________
بخش ا ول
علل مختلفی که باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامی می دارند.
1- علل فرسودگی و تخریب سازه های بتنی
(CAUSES OF DETERIORATIONS)
علل مختلفی که باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری که کار تعمیرات را الزامی می دارند، در نخستین بخش از کتاب مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند:
1-1- نفوذ نمکها
(INGRESS OF SALTS)
نمکهای ته نشین شده که حاصل تبخیر و یا جریان آبهای دارای املاح می باشند و همچنین نمکهایی که توسط باد در خلل و فرج و ترکها جمع می شوند، هنگام کریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه ها وارد کنند که این عمل علاوه بر تسریع و تشدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها به واسطه وجود نمکهاست. تر وخشک شدن متناوب نیز می تواند تمرکز نمکها را شدت بخشد زیرا آب دارای املاح، پس از تبخیر، املاح خود را به جا می گذارد.
1-2- اشتباهات طراحی
(SPECIFICATION ERRORS)
به کارگیری استانداردهای نامناسب و مشخصات فنی غلط در رابطه با انتخاب مواد، روشهای اجرایی و عملکرد خود سازه، می تواند به خرابی بتن منجر شود. به عنوان مثال استفاده از استانداردهای اروپایی و آمریکایی جهت اجرای پروژه هایی در مناطق خلیج فارس، جایی که آب و هوا و مواد و مصالح ساختمانی و مهارت افراد متفاوت با همه این عوامل در شمال اروپا و آمریکاست، باعث می شود تا دوام و پایایی سازه های بتنی در مناطق یاد شده کاهش یافته و در بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم.
1-3- اشتباهات اجرایی
(CON STRUCTION ERRORS)
کم کاریها، اشتباهات و نقصهایی که به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد، ممکن است باعث گردد تا آسیبهایی چون پدیدهء لانه زنبوری، حفره های آب انداختگی، جداشدگی، ترکهای جمع شدگی، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده، به وجود آید که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند.
این گونه نقصها و اشکالات را می توان زاییدهء کارآئی، درجهء فشردگی، سیستم عمل آوری، آب مخلوط آلوده، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنیها به صورت فردی و یا گروهی دانست.
1-4- حملات کلریدی
(CHLORIDE ATTACK)
وجود کلرید آزاد در بتن می تواند به لایهء حفاظتی غیر فعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد، آسیب وارد نموده و آن را از بین ببرد.
خوردگی کلریدی آرماتورهایی که درون بتن قرار دارند، یک عمل الکتروشیمیایی است که بنا به خاصیتش، جهت انجام این فرآیند، غلظت مورد نیاز یون کلرید، نواحی آندی و کاتدی، وجود الکترولیت و رسیدن اکسیژن به مناطق کاتدی در سل (CELL)خوردگی را فراهم می کند.
گفته می شود که خوردگی کلریدی وقتی حاصل می شود که مقدار کلرید موجود در بتن بیش از 6/0 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن باشد. ولی این مقدار به کیفیت بتن نیز بستگی دارد.
خوردگی آبله رویی حاصل از کلرید می تواند موضعی و عمیق باشد که این عمل در صورت وجود یک سطح بسیار کوچک آندی و یک سطح بسیار وسیع کاتدی به وقوع می پیوندد که خوردگی آن نیز با شدت بسیار صورت می گیرد. از جمله مشخصات (FEATURES ) خوردگی کلریدی، می توان موارد زیر را نام برد:
(الف) هنگامی که کلرید در مراحل میانی ترکیبات (عمل و عکس العمل) شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته ولی در انتها کلرید مصرف نشده باشد.
(ب) هنگامی که تشکیل همزمان اسید هیدروکلریک، درجه PH مناطق خورده شده را پایین بیاورد. وجود کلریدها هم می تواند به علت استفاده از افزودنیهای کلرید باشد و هم می تواند ناشی از نفوذیابی کلرید از هوای اطراف باشد.
فرض بر این است که مقدار نفوذ یونهای کلریدی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد. ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION) به نفوذ (PENETRATION) کلرید احتمال دارد به خاطر مکش موئینه (CAPILLARY SUCTION) نیز انجام پذیرد.
1-5- حملات سولفاتی
(SULPHATE ATTACK)
محلول نمکهای سولفاتی از قبیل سولفاتهای سدیم و منیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله و تخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممکن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده و ضمن ترکیب، نمکهای دوتایی از قبیل:THAUMASITE و ETTRINGITEتولید نماید که در آب محلول می باشند. وجود این گونه نمکها در حضور هیدروکسید کلسیم، طبیعت کلوئیدی(COLLOIDAL) داشته که می تواند منبسط شده و با ازدیاد حجم، تخریب بتن را باعث گردد. طریق دومی که محلولهای سولفاتی قادر به آسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از: تبدیل هیدروکسید کلسیم به نمکهای محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) و میرابلیت MIRABILITE که باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود و عمل LEACHING یا خلل و فرج دار شدن بتن به واسطه یک مایع حلال، به وقوع می پیوند.
1-6- حریق
(FIRE)
سه عامل اصلی وجود دارد که می توانند مقاومت بتن را در مقابل حرارت بالا تعیین کنند. این عوامل عبارتند از:
(الف) توانایی بتن در مقابله با گرما و همچنین عمل آب بندی، بدون اینکه ترک، ریختگی و نزول مقاومت حاصل گردد.
(ب) رسانایی بتن (CONDUCTIVITY)
(ج) ظرفیت گرمایی بتن(HEAT CAPACITY)
باید توجه داشت دو مکانیزم کاملاً متضاد انبساط (EXPANSION) و جمع شدگی مسؤول خرابی بتن در مقابل حرارت می باشند. در حالی که سیمان خالص به محض قرار گرفتن در مجاورت حرارتهای بالا، انبساط حجم پیدا می کند، بتن در همین شرایط یعنی در معرض حرارتهای (دمای) بالا، تمایل به جمع شدگی و انقباض نشان می دهد. چون حرارت باعث از دست دادن آب بتن می گردد، نهایتاً اینکه مقدار انقباض در نتیجه عمل خشک شدن از مقدار انبساط فراتر رفته و باعث می شود جمع شدگی حاصل شود و به دنبال آن ترک خوردگی و ریختگی بتن به وجود می آید .به علاوه در درجه حرارت 400 درجه سانتی گراد، هیدروکسید کلسیم آزاد بتن که در سیمان پر تلند هیدراته شده موجود است، آب خود را از دست داده و تشکیل اکسید کلسیم می دهد. سپس خنک شدن مجدد و در معرض رطوبت قرار گرفتن باعث می شود، تا از نو عمل هیدراته شدن حاصل شود که این عمل به علت انبساط حجمی موجب بروز تنشهای مخرب می گردد. هچنین انبساط و انقباض نا هماهنگ و متمایز (DIFFERENTIAL EXPANSION AND CONTRACTION)مواد تشکیل دهنده بتن مسلح مانند آرماتور، شن، ماسه و ... می توانند در ازدیاد تنشهای تخریبی نقش مؤثری داشته باشند.
1-7- عمل یخ زدگی
(FROST ACTION)
برای بتنهای خیس، عمل یخ زدگی یک عامل تخریب می باشد، چون آب به هنگام یخ زدن ازدیاد حجم پیدا کرده و باعث تولید تنشهای مخرب درونی شده و لذا بتن ترک می خورد. ترکها و درزهائیی که نتیجه یخ زدگی و ذوب متناوب می باشند، باعث می گردند سطح بتن به صورت پولکی درآمده و بر اثر فرسایش، خرابی عمق بیشتری یابد بنابراین عمل یخ ز دگی بتن و میزان تخریب حاصله، بستگی به درجه تخلخل و نفوذپذیری بتن دارد که این موضوع علاوه بر تأثیر ترکها و درزهاست.
1-8- نمکهای ذوب یخ
(DE-ICING SALTS)
اگر برای ذوب نمودن یخ بتن، از نمکهای ذوب یخ استفاده شود، علاوه بر خرابیهای حاصله از یخ زدگی، ممکن است همین نمکها نیز باعث خرابی سطحی بتن گردند. چون باور آن است که خرابیهای حاصل از نمکهای ذوب یخ، در نتیجه یک عمل فیزیکی به وقوع می پیوندد، غلظت نمکها، موجود بودن آبی که قابلیت یخ زدگی داشته باشد و در کل فشارهای هیدرولیکی و غشایی (OSMOTIC) نقش بسیار مهمی در دامنه و وسعت خرابیها ایفا می کنند.
1-9- عکس العمل قلیایی سنگدانه ها
(ALKALI-AGGREGATE REACTION)
در این قسمت می توان از واکنشهای "قلیایی- سیلیکا" و "قلیایی- کربناتها" نام برد.
عکس العمل قلیایی – سیلیکا(ALKALI-SILICA) عبارتست از: ژلی که از عکس العمل بین هیدروکسید پتاسیم و سیلیکای واکنش پذیر موجود در سنگدانه حاصل می شود. بر اثر جذب آب، این ژل انبساط پیدا کرده و با ایجاد تنشهایی منجر به تشکیل ترکهای درونی در بتن می شود. واکنش قلیایی –کربنات، بین قلیاهای موجود در سیمان و گروه مشخصی از سنگهای آهکی (DOLOMITIC) که در شرایط مرطوب قرار می گیرند، به وقوع می پیوندد. در اینجا نیز انبساط حاصله باعث می شود تا ترکهایی ایجاد شود یا در مقاطع باریک خمیدگیهایی به وجود آید.
1-10- کربناسیون
(CARBONATION)
گاه لایه حفاظتی که در مجاورت آرماتور داخل بتن موجود است، در صورت کاهش PH بتن اطراف، به کلی آسیب دیده و از بین می رود. بنابراین نفوذ دی اکسید کربن از هوا، عکس العملی را با بتن آلکالین ایجاد می نماید که حاصل آن کربنات خواهد بود و در نتیجه درجه PH بتن کاهش می یابد. همچنان که این عمل از سطح بتن شروع شده و به داخل بتن پیشروی می نماید؛ آرماتور بتن تحت تأثیر این عمل دچار خوردگی می گردد. علاوه بر خوردگی، دی اکسید کربن و بعضی اسیدهای موجود در آب دریا می توانند هیدروکسید کلسیم را در خود حل کرده و باعث فرسایش سطح بتن گردند.
1-11- علل دیگر
(OTHER CAUSES)
علل بسیار دیگری نیز باعث آسیب دیدگی و خرابی بتن می شوند که در سالهای اخیر شناسایی شده اند. بعضی از این عوامل دارای مشخصات خاصی بوده و کاربرد بسیار موضعی دارند. مانند تأثیر مخرب چربیها بر کف بتن کشتارگاهها، مواد اولیه در کارخانه ها و کارگاههای تولیدی، آسیب حاصله از عوارض مخرب فاضلابها و مورد استفاده قرار دادن سازه هایی که برای منظورها و مقاصد دیگری ساخته شده باشند، نه آنچه که مورد بهره برداری است. مانند تبدیل ساختمان معمولی به سردخانه، محل شستشو، انباری، آشپزخانه، کتابخانه و غیره. با این همه اکثر آنها را می توان در گروههای ذیل طبقه بندی نمود:
(الف) ضربات و بارههای وارده (ناگهانی و غیره) در صورتی که موقع طراحی سازه برای این گونه بارگذاریها پیش بینیهای لازم صورت نگرفته باشد.
(ب) اثرات جوی و محیطی
(پ) اثرات نامطلوب مواد شیمیایی مخرب
در این بخش از کتاب عملیات بهسازی که عبارت از آماده سازی سطوح و اجرای روشهای مناسب تعمیر و مرمت و تقویت می با شد، شرح داده شده است.
2- عملیات ترمیمی
(REMEDIAL- ACTION)
پس از اینکه عامل یا عوامل سازه دقیقاً مشخص شد، مهندسین مسؤول با در نظر گرفتن هزینه اقدامات لازم، عملیاتی را که برای استفاده و ادامه بهره برداری از سازه برای مدت مورد نظر ضروری است، به کارفرما ارائه می دهند. این عملیات ممکن است شامل خراب کردن و از بین بردن کامل سازه و ساخت مجدد آن باشد یا اینکه تعمیرات اساسی صورت گیرد و یا اینکه روشهایی اتخاذ شود تا پیشروی خرابی و فرسودگی را در سازه کاهش دهد. البته این امر یعنی کاستن از سرعت پیشرفت خرابی در سازه، در مواقعی ضرورت می یابد که امکان تعمیرات اساسی پیشگیری کننده وجود نداشته باشد، مانند تخریبی که علت اصلی آن عکس العمل واکنش قلیایی- سیلیکا(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 که اعم آنها عبارتند از:
(الف) جایگزین نمودن تمام یا قسمتی از المانهای سازه
(ب) تزریق و تلقیح ترکها
(پ) چسباندن المانهای فلزی کمکی (مانند آرماتور، صفحات فلزی، بخیه و …)
(ث) پوششها
از آنجا که با توجه به موقعیت و موضع مناطق تحت تعمیر سازه، ممکن است عمل تعمیر در شرایط کاملاً خشک، نیمه خشک، و داخل آب (مغروق) انجام گیرد، مطالبی که در پی خواهد آمد، شامل تمامی روشهای مرتبط و معمول در صنعت بتن می باشد.
2-1- آماده سازی سطوح
(SURFACE PREPARATION)
قبل از انجام و اعمال سیستم تعمیری، سطوح بتن مادر (قدیم) بایستی کاملاً آماده گردد. از جمله اهداف اصلی آماده سازی سطوح را می توان موارد زیر ذکر نمود:
(الف) بر طرف نمودن تمامی تکه ها و قطعه های نا مناسب و نرم و جدا شدهء بتنی جهت ایجاد سطحی مناسب با مقاومت کافی.
(ب) تمیز نمودن تمامی سطوح از آلودگیها. این آلودگیها مانع از ایجاد چسبندگی لازم بین لایه تعمیری و بتن مادر می گردند.
(پ) آشکار نمودن و در دسترس قرار دادن طول و یا عمق آرماتورها برای تمیز کردن، 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 مکانیکی.
2-1-1 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 هیدروکلریک رقیق شده را روی سطح بتنی ریخته و سپس با برس زبر سطح مذکور را با شدت می سایند، تا زمانی که عمل ایجاد حباب متوقف گردد. پس از کاربرد اسید مذکور، سطوح بتنی سریعاً با آب شستشوی کامل داده شده، به طریقی که 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 که اسید مذکور برای پوست ضرر دارد، لازم است که اقدامات ایمنی مناسبی جهت اجتناب از آلودگی به اسید و همچنین تهویه مناسب صورت گیرد. لازم به یادآوری است که علاوه بر اسید هیدروکلریک، اسید ارتوفسفریک نیز برای تمیز کردن سطوح بتنی به کار گرفته شده است.
2-1-2 برس زدن
(WIRE BRUSHING)
در نقاطی که قطعات و تکه های شل روی سطوح بتنی چسبیده است، استفاده از برس زدن جهت تمیز نمودن سطوح، از معمولترین روشها می باشد. مثلاً در مناطقی که جلبکها و گیاهان دریایی روییده اند این روش به کار می رود. نقطه ضعف این روش کند بودن آن می باشد و عملاً وقت زیادی جهت حصول نتایج مطلوب صرف می شود.
2-1-3 چکش زدن
(JACKHAMMERING)
این روش در مواقعی مورد استفاده قرار می گیرد که علاوه بر برطرف نمودن تکه ها و قطعات شل، ایجاد زبری لازم بر روی سطوح از اهداف آماده سازی باشد.
2-1-4 سند بلاست و گریت بلاست (شن و ساچمه پاشی)
(SAND OF GRIT BLASTING)
این روش یکی از روشهای بسیار مناسب است، چرا که 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 که گرد خاک حاصله در این روش آن را بر جاهای بسته مناسب نمی سازد.
2-1-5 وترجت (آب فشاری) با مواد ساینده و بدون آن
(WATER JETTING WITH OR WITHOUT ABRASIVE)
این روش که وترجت با فشار بسیار بالا می باشد، هم می تواند به همراه مواد ساینده از قبیل شن و ساچمه به کار کرفته شود و هم بدون مواد ساینده. از امتیازات این روش آن است که بدون تولید گرد و خاک، سطوح بسیار تمیزی ایجاد می کند که علت این امر وجود آب می باشد. بایستی توجه داشت که در این روش رعایت موارد ایمنی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
2-1-6 روشهای دیگر
(OTHER METHODS)
علاوه بر روشهایی که شرح آنها گذشت، روشهایی نیز از قبیل جت آتش (فواره آتش)، عمل آوری توسط تفنگهای سوزنی، سائیدن، اسکراپر دستی و دستگاههای دوار برقی، موجود می باشد که بسته به شرایط محیط، سطح بتن تعمیری و انتظاراتی که از تعمیرات می رود، مورد استفاده واقع می شوند.
2-2 طرق مختلف ترمیم
(REPAIR TECHIQUES)
در این قسمت، روشهای مختلف ترمیمی که در صنعت بتن معمول هستند، شرح داده می شوند. این روشها شامل پر کردن ترکها، جایگزین نمودن قسمتهایی از سازه که از دست رفته اند، اضافه نمودن قطعات جدیدی برای سازه موجود، اعمال حفاظهای سطحی و همچنین تعمیراتی است که صرفاً جنبه زیباسازی دارند.
2-2-1 تزریق ترکها
(CRACK INJECTION)
ترکهای باریکی را می توان به طریقه تزریق رزینهای اپوکسی پر نمود. در این روش، نقاط تزریق متناوباً با فواصل کوتاهی در طول ترک قرار داده شده و سپس سطح ترک کاملاً آب بند(SEAL) می شود تا از فرار و نشست رزین در مدت تزریق جلوگیری گردد. روش تزریق به این صورت است که رزین از یک نقطه تزریق شده و سپس اطمینان حاصل می گردد که عمل تزریق تا نقطه بعدی کاملاً 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 که علاوه بر مسیر اصلی ترک، کلیه خلل و فرجها نیز کاملاً پر شده اند.
در صورتی که که ابتدا و انتهای ترک در یک 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 ترک از مواد تزریقی، از لوله های شفاف استفاده می شود.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 39 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله اسیب شناسی بتن
