کتاب دوام بتن و ترکیبات سیمانی

در زمان کنونی ترکیبات سیمانی به طور عام و بتن به طور خاص از جمله پرکاربردترین مصالح در جهان به شمار رفته و اهمیت این موضوع تا حدی است که بتن به عنوان ماده ساختمانی قرن بیست و یکم شناخته شده است با توجه به روند جاری رو به رشد در زمینه بتن و ترکیبات سیمانی به نظر می رسد که آینده این مصالح حتی از این هم روشن تر باشد. دلیل این امر آن است که ساخت بتن با استفاده از مواد ارزان و در دسترس از یک سو و انعطاف پذیری خواص مقاومتی و خواص دوامی آن از سوی دیگر و همچنین مزایای مربوط به صرفه جویی در مصرف انرژی و ملاحظات زیست محیطی، موجب برجستگی و ممتازی این مصالح گردیده است.

در سالهای اخیر با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در زمینه بتن و کاربرد افزودنی ها و مواد مختلف در آن و نیز تکنیکهای جدید و پیشرفته ساخت آن موضوع دوام بتن و ترکیبات سیمانی در محیط های مختلف به میزان قابل ملاحظه ای مورد توجه قرار گرفته است. اهمیت و حساسیت موضوع دوام بتن و ترکیبات سیمانی زمانی آشکارتر میگردد که آثار نامطلوب عدم شناخت رفتار بلند مدت این ماده را در پروژه های بزرگ عمرانی کشورهای مختلف مشاهده نموده و با سازه هایی مواجه می شویم که تحت اثر بارهای وارده و عوامل محیطی در طول مدت بهره برداری دچار تخریب های وسیعی شده و عمر مفید کوتاهی را نشان داده اند توجه و نگاه به بتن به عنوان یک ماده زنده» شاید از زاویه دوام آن بسیار ملموس تر و متقاعد کننده تر باشد چرا که بتن همانند سیستم های زنده با توجه به شرایط محیطی و نوع محرکهای گوناگون ،پیرامونی واکنشهای رفتاری متفاوت و پیچیده ای را از خود نشان میدهد.

در کشور ما نیز با توجه به گستردگی و تنوع سازه های بتنی در پروژه های عظیم ملی و شریانهای حیاتی از یک سو و تنوع اقلیمی و شرایط آب و هوایی از سوی دیگر جای دارد که موضوع دوام بتن در کاربردها و شرایط محیطی مختلف که شاید تا کنون کمتر به طور جدی و کاربردی به آن پرداخته شده باشد به طور گسترده تر و دقیق تری مورد توجه عملی قرار گیرد که البته اضافه شدن مباحث کاربردی در ارتباط با دوام بتن به ویرایش جدید مبحث نهم مقررات ملی ساختمان می تواند گامی ارزشمند و موثر در این راستا به شمار آید.

با بررسی منابع و کتابهای موجود در زمینه دوام بتن و ترکیبات سیمانی در کشور می توان دریافت که کتابهایی در این زمینه برای دانشجویان کارشناسی و تحصیلات تکمیلی و نیز مهندسان و متخصصان این رشته بسیار کمیاب میباشد. 

پایداری ابعادی و فرآیندهای ترک خوردگی در بتن ناشی از خشک شدن میگردد. این فرآیند تا حدی برگشت ناپذیر میباشد، یعنی جذب مجدد آب موجب انبساط بتن میگردد اما بشن به حجم اولیه خود بر نمی گردد (شکل ۳-۳ (۵) را ملاحظه نمایید. در بتن های معمولی جمع شدگی برگشت پذیر بین ۱۰ و ۷۰ درصد جمع شدگی ناشی از خشک شدن میباشد و این به سن بتن در زمان وقوع اولین خشک شدن بستگی دارد. اگر بتن به گونه ای عمل آوری شود که در زمان قرارگیری در معرض شرایط محیطی کاملاً هیدراته باشد. بیشتر جمع شدگی ناشی از انقباض برگشت پذیر خواهد بود اما اگر خشک شدن همراه با هیدراسیون و کربناسیون صورت گیرد تخلخل خمیر سیمان کاهش یافته و در نتیجه تا حدی از ورود آب جلوگیری میشود نویل و بروکس (۲۰۰۲)

نوع دیگری از جمع شدگی که در بتن اتفاق می افتد عبارت است از جمع شدگی ناشی از کربناسیون، که معمولاً با جمع شدگی ناشی از خشک شدن همراه میباشد، اگر چه دارای ماهیت متفاوتی می باشد. کربناسیون که به عنوان یک علت بالقوه خوردگی فولاد در بتن مسلح شناخته می شود به صورت واکنش هیدروکسید کلسیم با دی اکسید کربن هوا در حضور رطوبت توصیف می شود. ابتدا دی اکسید کربن در رطوبت حل شده و سپس با هیدروکسید کلسیم واکنش داده و کربنات کلسیم تولید میشود فرآیندی که منجر ر به به کاهش حجم شده و به عنوان جمع شدگی ناشی از کریناسیون شناخته میشود. سرعت کربناسیون به نفوذپذیری بتن مقدار رطوبت و رطوبت نسبی محیط بستگی دارد و شدیدترین شرایط برای مقدار زیاد جمع شدگی ناشی از کربناسیون در شرایط رطوبت نسبی ۵۵ درصد و نسبت بالای آب به سیمان میباشد (نویل (۱۹۹۵). اثر جمع شدگی ناشی از کریناسیون در بتن معمولاً کوچک است چرا که این فرآیند توسط لایه های بیرونی محدود می شود، اما این پدیده می تواند در پانلهای نازک موجب تاب برداشتن گردد یک مزیت اجرایی این فرآیند در ساخت بلوکهای بتنی متخلخل است که عمل آوری آنها در معرض دی اکسید کربن هوا منجر به تولید محصولات کربنات کلسیم میگردد که در حفرات رسوب میکنند این پدیده، حرکت رطوبت را محدود ساخته جمع شدگی برگشت پذیر و مقاومت را بهبود می بخشد.