بتن ریزی و عمل آوری بتن در هوای سرد

شرایط آب و هوایی در محل پروژه نظیر سرد بودن یا گرم بودن هوا ، وزش باد و نیز میزان رطوبت و خشکی ، ممکن است شرایط توصیه شده ای را که بتن در آن حالت به بهترین مقاومت خود میرسد تحت تاثیر قرار دهد.عملیات بتن ریزی را میتوان در آب و هوای سرد هم اجرا کرد ولی حتما باید اقدامات احتیاطی لازم را جهت کاهش و از بین بردن اثرات منفی آب و هوایی به اجرا گذاشت.

در حال حاضر انستیتو بتن آمریکا ویژگی های آب و هوای سرد را در هنگام بتن ریزی به این شکل تعریف مینماید:

یک دوره زمانی که در آن بیشتر از 3 روز دمای هوای محیط به کمتر از 5 درجه سانتیگراد برسد و نیز به مدت 12 ساعت کمتر از 10 درجه باقی بماند.

چنین شرایطی به شکل بالقوه این امکان را ایجاد میکند که بتن قبل از عمل آوری و رسیدن به حداقل کیفیت لازم دچار یخ زدگی شود. تمام انواع بتن بعد از اجرا در محل پروژه باید به روش هایی از یخ زدگی محافظت بشوند تا به حداقل مقاومت فشاری 3.5 مگاپاسکال برسند. مقاومت مذکور معمولا بعد از 24 ساعت از زمان بتن ریزی به دست می آید.هنگامی که بتن تازه است و هنوز به حداقل مقاومت فشاری لازم نرسیده است در صورتی که دچار یخ زدگی شود ، تشکیل یخ و افت کیفیت خمیر سیمان باعث ایجاد اختلال در ماتریکس بتن میشود . پدیده مذکور مقاومت بتن را به شکل آشکار و غیر قابل جبرانی کاهش میدهد. یخ زدن زود هنگام میتواند تا 50% مقاومت فشاری بتن را کاهش دهد.اقدامات محافظتی در برابر سرما باید تا زمانی که بتن به حداقل مقاومت 3.5 مگاپاسکال برسد ادامه پیدا کند.

در صورت احتمال فرا رسیدن جبهه یخبندان پس از بتن ریزی، باید از مواد ضد یخ استفاده نمود. ضد یخی برای بتن مناسب می­باشد که علاوه بر کاهش نقطه انجماد آب اضافی داخل بتن به عنوان یک زودگیر و افزایش دهنده مقاومت بتن در سنین اولیه عمل نماید. حال باید توجه نمود در پروژه هایی که در زمان بهره برداری امکان خوردگی وجود دارد، بتن­های پیش تنیده، بتن­هایی که در آن­ها از آلومینیوم و گالوانیزه استفاده شده است، بتن هایی که در تماس با آب یا خاک سولفاته هستند و یا بتن هایی که سنگدانه­های آن­ها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وجه از ضد یخ های کلر دار نمی­توان استفاده نمود. بلکه بایستی از ضد یخ­هایی استفاده شود که بر پایه دیگر مواد (مثل نیترات) ساخته شده باشد. با توجه به توضیحات ارائه شده شرکت دانش بنیان صنایع شیمی ساختمان آبادگران گونه جدیدی از ضد یخ بتن را با نام تجاری E.M.ANTIFREEZE-C برای شرایط بتنریزی در سرمای شدید طراحی و تولید نموده است.

اگر دمای هوا هنگام بتن ریزی کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد و دمای هوا در 24 ساعت نخست پس از اجرای بتن ریزی سرد باقی بماند و یا با یخبندان مواجه باشیم باید نکات ذیل را در نظر گرفنه و به اجرا گذاشت.

الف) دمای اولیه بتن اماده :

در آب و هوای سرد شاید لازم باشد تا یک یا بعضی از اجزای مخلوط بتن را گرم کنیم تا دمای بتن در محل پروژه به حد قابل قبولی برسد. استفاده از سیمان گرم یا گرم کردن سیمان به دلیل ظرفیت گرمایی کم نمی تواند گزینه مطلوبی باشد. معمولا استفاده از آب گرم توصیه می گردد.

ب) اقدامات حفاظتی هنگامی که بتن ریزی به پایان رسیده است :

قرار گرفتن در هوای سرد مدت زمان لازم برای تکمیل فرآیند هیدراسیون و رسیدن به حداقل مقاومت را افزایش میدهد. بسته به دما و شرایط محیط کار ممکن است بعضی اقدامات نظیر استفاده از بادگیر ها ، پوشاندن کامل محوطه کارگاه و یا استفاده از وسایل گرمایشی مورد نیازباشد.همچنین گاهی لازم است با توجه به شرایط کارگاه و دمای محیط ترکیب بتن را کمی تغییر دهیم ، مثلا مقدار بیشتری سیمان به کار ببریم یا از بعضی افزودنی های شیمیایی نظیر انواع ضد یخ بتن استفاده کنیم.

استفاده از ورقه های بادگیر یا تجهیزاتی که به شکل بادگیر استفاده شده اند میتواند از بتن تازه ریخته شده و نیز مجموعه کارگاه و پرسنل در برابر سرما و وزش باد که باعث کاهش بیشتر دما و نیز افزایش تبخیر آب بتن می گردد محافظت نماید.معمولا ارتفاع بادگیر ها حدود 2 متر در نظر گرفته می شود که البته با توجه به شرایط کارگاه و نیز وضعیت آب و هوا می تواند تغییر کند.ایجاد محوطه های سربسته و گرم از بهترین گزینه هاست که البته میتواند گران ترین گزینه نیز باشد. فضا های بسته و گرم را میتوان با انواع مصالح نظیر چوب ، الیاف بافته شده ، نایلون و... ایجاد کرد.جهت گرمایش معمولا از سه سیستم گرمایش مستقیم ، گرمایش غیر مستقیم و سیستم های انتقال حرارت توسط آب یا مایعات استفاده می نمایند. این که کدام سیستم مورد استفاده قرار بگیرد به شرایط محیط و اولویت ها بستگی دارد . مثلا استفاده از سیستم های گرمایش مستقیم خطر کربوناسیون بتن تازه را به همرا دارد و استفاده از سیستم های گرمایش غیر مستقیم ممکن است گرما و حرارت لازم را به فضا تزریق ننماید.در هنگاه انتخاب سیستم گرمایش بسیار قابل اهمیت است که توجه کنیم پرسنل و افراد مشغول در کارگاه در معرض مونوکسید کربن قرار نگیرند. 

در سیستم های هیدرونیک انتقال حرارت توسط آب یا یک سیال در حال گردش در مدار بسته ای از لوله و اتصالات، منتقل میگردد. از این روش معمولا جهت گرمایش یا پیش گرمایش محیط هایی استفاده میشود که امکان گرمایش توسط سیستم های دیگر محدود است و یا اینکه فضا به قدری وسیع است که امکان ایجاد یک فضای بسته و گرم وجود ندارد.مدت زمان گرمایش میتواند متفاوت باشد. این فرایند میتواند از یک روز برای کارگاه های کوچک و تا 20 روز برای مقاطع بتن ریزی حجیم که قرار است با فاصله کمی از بتن ریزی بار زیادی را تحمل کنند به درازا بکشد.

در قطعه های بزرگ یا مساحت های وسیعی که بتن ریزی شده اند دمای محیط باید به حداقل 10 درجه سانتیگراد برسد تا فرایند کیورینگ به درستی انجام گرفته و امکان حذف شمع ها و ستون های موقت مهیا شده و عمل بارگذاری انجام  شود.در مجموع هرگز نباید اجازه داد در 24 ساعت اول بعد از بتن ریزی ، مخلوط بتن دچار یخزدگی شود . از آنجا که فرایند هیدراسیون گرمازاست استفاده از پوشش مناسب بر روی بتن میتواند باعث تسهیل ایجاد شرایط مناسب کیورینگ از نظر دمایی شود.بتن هایی که در قالب هستند و یا در پوشش قرار دارند در دمای 5 تا 10 درجه به ندرت مقداری آب از دست میدهند که فرایند هیدراسیون دچار اشکال شود.استفاده بدون توجه از هیترها میتواند باعث تبخیر سریع آب شده و به بتن آسیب بزند.معمولا توصیه میشود در فصل سرد قالب ها تا حد امکان دیر تر باز شوند ، قالب ها باعث توزیع یکنواخت تر گرما شده و از تبخیر آب بتن نیز جلوگیری مینمایند. وارد کردن بخار آب گرم به محیط سر بسته کارگاه یک گزینه بسیار عالی است. چون هم دما و هم رطوبت مورد نیاز را به طور هم زمان تامین می کند. 

نکته قابل توجه دیگر این است که پس از اتمام فرایند گرمایش باید از سرد شدن سریع بتن جلوگیری کنیم.هنگامی که سطح بتن خنک میشود داخل بتن هنوز گرم است و این باعث ایجاد ترک در مقطع بتنی می گردد.مخلوط بتن باید آهسته و به تدریج خنک شود. مثلا می توان قالب ها را کنار گذاشت ولی سطح بتن را با پوششی همچنان محافظت کرد. به طور کلی بعد از توقف گرمایش باید زمان کافی را در نظر گرفت تا بتن و محیط به آهستگی هم دما شوند.سازه های حجیم و بزرگ نیاز به زمان بیشتری برای خنک شدن و هم دمایی با محیط دارند تا از آسیب ها و ترک های احتمالی پیشگیری شود. بسته به وضعیت هوا و شرایط کارگاه و پروژه این زمان می تواند بین یک هفته تا یک ماه به طول انجامد.

 آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم )

بخش دوم

4- آزمايش جعبه L (L Box test Method  )

مقدمه :

 اين آزمايش بر اساس يك طرح ژاپني براي بتن زير آب (ترمي) بنا نهاده شده است و توسط Petersson مورد استفاده قرار گرفته و تشريح شده است. اين آزمايش رواني بتن را مورد ارزيابي قرار ميدهد و همچنين تا حدي قابليت انسداد بتن را در برابر ميلگردها نشان ميدهد. وسيله مورد نظر شامل يك جعبه با مقطع مستطيل و به شكل يك L ميباشد و داراي يك بخش افقي و يك قسمت قائم است كه توسط يك دريچه متحرك از يكديگر جدا شده اند. در جلوي دريچه ميلگردهائي بصورت قائم قرار دارد كه پس از باز شدن دريچه بتن بخش قائم ميتواند از دريچه و ميلگردها عبور كرده و به بخش افقي وارد شود. با توقف جريان ارتفاع بتن در انتهاي بخش افقي و بتن باقيمانده بخش قائم بدست مي‌آيد و از تقسيم ايندو برهم، شيب بتن در حالت سكون را نشان ميدهد و قابليت عبور از ميله ها را به نمايش ميگذارد. بخش افقي ميتواند در فواصل200 و 400 ميليمتري دريچه علامت گذاري شود و زمانهاي رسيدن بتن به اين نقاط اندازه گيري گردد. اين زمانها بعنوان زمان T₄₀,T₂₀ شناخته ميشود و مشخصه اي براي قابليت پر كردن (رواني) است. قطر ميلگردها و فاصله آنها ميتواند طبق شرايط واقعي پروژه تغيير يابد. معمولاً سه برابر حداكثر اندازه سنگدانه ميتواند فاصله مناسب تلقي شود با اين حال براي مشخص كردن قابليت عبور بتن ميتوان فواصل ديگري (كمتر يا بيشتر) را مد نظر قرار داد.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

دستگاه جعبه L كه با ماده محكم و غير جاذب ساخته شده است و ترجيح دارد طلقي و از جنس Perspex , plaxiglass باشد تا درون آن ديده شود (مطابق شكل 5) ماله يا كمچه، سرتاس، كرونومتر، خط كش

نحوه انجام آزمايش :

حدود 14 ليتر بتن را كه طبق استاندارد نمونه گيري شده است بايد مورد استفاده قرار داد. ابتدا وسيله را روي سطح محكم و تراز قرار دهيد. مطمئن شويد كه دريچه كشوئي بخوبي كار ميكند و براحتي بالا و پائين ميرود و دريچه را ببنديد. داخل قسمت قائم را آب بريزيد و دريچه را باز كنيد تا آب خارج شود و بخش افقي نيز مرطوب گردد. بهرحال آب را از دستگاه خارج كنيد. دريچه را بسته و بخش قائم را با بتن پر كنيد. اجازه دهيد بمدت يك دقيقه بتن در اين قسمت باقي بماند. سپس دريچه را باز كنيد تا بتن به بخش افقي وارد شود. همزمان بايد كرونومتر را بكار اندازيم و زمان رسيدن بتن به علامت 200 و 400 ميليمتري اندازه گيري نمائم وقتي بتن از حركت باز ماند ارتفاع ارتفاع H₂,H₁   (در ابتدا و انتهاي بتن) را اندازه‌گيري نمائيد. نسبت H₂/H₁ را محاسبه كنيد، اين نسبت را ضريب انسداد يا نسبت بلوكه شدن مينامند. تمام آزمايش بايد ظرف 5 دقيقه انجام شود. 

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

اگر بتن همچون آب جريان يابد 1 =H₂/H₁ ميگردد. هر چه بتن نتواند بخوبي جريان يابد و از ميلگردها رد شود نسبت مزبور از 1 کمتر ميشود. گروه تحقيقات EU حداقل نسبت انسداد را 8/0 پيشنهاد داده‌ است اين نسبت مشخصه اي براي سهولت جريان را نشان ميدهد اما بطور كلي توافقي در مورد مقدار اين نسبت وجود ندارد. درصورتيكه سنگدانه هاي درشت انسداد آشكاري را در پشت ميلگردها بوجود آورد ميتوان آنرا از طريق مشاهده مشخص نمود.

آزمايش جعبه L بصورت گسترده‌اي ميتواند در آزمايشگاه مورد استفاده قرار گيرد و شايد بتوان در كارگاه نيز از آن بهره گرفت نتيجه آزمايش قابليت پر كردن و عبور را نشان ميدهد و مورد ارزيابي قرار ميگيرد. همچنين فقدان پايداري جدي (جداشدگي) را ميتوان با چشم مشاهده نمود. درصورتيكه جعبه از نوع طلقي و قابل مشاهده نباشد بايد آنرا بريد و داخل آنرا ديد. متاسفانه فعلاً در مورد جنس، ابعاد و ميلگردهاي دستگاه توافقي وجود ندارد. بنابراين مقايسه نتايج موجود در تحقيقات، مشكل بنظر ميرسد روشن نيست كه اثر جداره دستگاه بر رواني بتن چگونه است؟ اما قطر و فاصله ميلگردها تا حدي بايد مشابه وضعيت معمول در كارگاه باشد. براي آزمايش دو نفر آزمايشگر (بويژه براي اندازه گيري زمان) لازم است. خطا تا حدي در اين آزمايش از جانب آزمايشگر غير قابل اجتناب است.

 

5- آزمايش جعبه U (U Box Test Methot )

مقدمه :

اين آزمايش در مركز تحقيقات تكنولوژي شركت Taisei ژاپن ابداع و توسعه يافته است گاه اين وسيله به شكل جعبه بوده و نام آن آزمايش جعبه شكل (Box- Shared Test) مي باشد. اين آزمايش براي اندازه گيري قابليت پر كردن (رواني) بتن خودتراكم بكار ميرود. وسيله مورد نظر شامل يك ظرفي است كه بكمك يك ديواره مياني به دو بخش R₂,R₁ مانند شكل تقسيم شده است. دريچه كشوئي متحركي بين دو قسمت تعبيه شده است. ميليگردهائي با قطر اسمي 13 ميليمتر در پشت دريچه قرار ميگيرد كه فاصله مركز تا مركز ميلگردها 50 ميليمتر (فاصله آزاد حدود 35 ميليمتر) ميباشد. بخش سمت چپ با حدود 20 ليتر بتن پر ميگردد و سپس دريچه بالا كشيده ميشود و بتن به قسمت ديگر وارد ميشود و به سمت بالا جريان مييابد. سپس ارتفاع بتن در اين قسمت اندازه گيري ميشود.

طرح ديگري از اين جعبه با اصول مشابه، توسط انجمن مهندسين عمران ژاپن (JSCE) بكار رفته و توصيه شده است.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

جعبه U شكل از جنس مواد غير جاذب و سخت و محكم مانند شكل 6، ماله يا كمچه، سرتاس، كرونومتر

نحوه انجام آزمايش :

در حدود 20 ليتر بتن براي انجام آزمايش لازم است كه بايد بطور معمول از نمونه گيري استاندارد بدست آيد. دستگاه را روي سطح محكمي قرار دهيد و مطئن شويد دريچه كشوئي به خوبي كار ميكند و سپس دريچه را ببنديد. سطح داخلي وسيله را مرطوب كرده و آب اضافي را تخليه نمائيد. يك قسمت از وسيله را با نمونه بتن پر كنيد و اجازه دهيد به مدت حدود يك دقيقه در اين حالت باقي بماند. سپس دريچه را بالا كشيده و اجازه دهيد بتن به بخش ديگر وارد شود. وقتي بتن از حركت باز ايستاد، ارتفاع H₂,H₁ را در هر دو قسمت دستگاه اندازه گيري نمائيد. و سپس اختلاف اين دو يعني ( H₁-H₂ ) را بنام اختلاف ارتفاع پر كردن محاسبه نمائيد. تمام آزمايش بايد ظرف مدت 5 دقيقه انجام گيرد.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

اگر بتن مانند آب باشد H₁-H₂=0 ميشود بنابراين اعداد نزديك به صفر، رواني بهتري را به شما نمايش ميگذارد. اين آزمايش بسيار ساده است اما ساخت وسيله ممكنست كمي مشكل باشد. در اين آزمايش ارزيابي خوبي از قابليت پر كردن بدست مي‌آيد. در صورتيكه از ميلگرد و در پشت دريچه (جلو دريچه) استفاده گردد و به نوعي قابليت عبور نيز نشان داده ميشود. فاصله 35 ميليمتري بين ميلگردها ممكنست كم بنظر برسد. در مورد اينكه آيا ارتفاع پر شده H₂ به ميزان كمتر از 30 سانتيمتر ميتواند براي اين بتنها قابل قبول تلقي شود يا خير هنوز شك وجود دارد.

 

6- آزمايش جعبه پر كردن (Fill Box Test Method )

مقدمه :

اين آزمايش بنام آزمايش Kajima نيز شناخته ميشود. هدف آزمايش تعيين قابليت پر كردن متن خود تراكم با حداكثر اندازه سنگدانه 20 ميلي متري است. وسيله آزمايش شامل يك ظرف شفاف (معمولاً شيشه‌اي يا از نوع پلاكسي گلاس) با سطح صاف و تخت ميباشد درون ظرف 35 ميله يا لوله بصورت مانع از جنس pvc با قطر 20 ميليمتر و فاصله مركز تا مركز 50 ميليمتر تعبيه شده است. در قسمت فوقاني يك لوله جهت پر كردن به قطر 100ميليمتر و ارتفاع 500 ميليمتر بهمراه قيفي به ارتفاع 100 ميليمتر تعبيه شده است ظرف مزبور پايين ريخته شده توسط لوله و قيف پر ميگردد و اختلاف ارتفاع بين دو طرف ظرف بعنوان قابليت پر كردن بدست مي‌آيد.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

جعبه پر كردن از جنس طلقي يا شيشه اي شفاف و محكم و غير جاذب طبق سرتاس به حجم 5/1 تا 2 ليتر، خط كش، كرونومتر

نحوه انجام آزمايش :

حدود 45 ليتر بتن كه طبق استاندارد نمونه گيري شده براي اين آزمايش لازم است. دستگاه را بصورت تراز روي زمين محكمي قرار دهيد. سطوح داخلي وسيله را مرطوب كرده و آب اضافي را تخليه نمائيد با ريختن هر سرتاس بتن 5/1 تا 2 ليتري در هر 5 ثانيه از طريق قيف و لوله، ظرف را تا رسيدن بتن به اولين سطح بالائي ميله هاي مانع پر نمائيد. پس از اينكه بتن به حالت سكون در آمد، ارتفاع بين در هر طرف ظرف را در دو محل اندازه گيري نمائيد و ميانگين هر كدام را بدست آوريد. بدين ترتيب h1,h2 در دو سمت بدست مي‌آيد درصد متوسط پر كردن F از رابطه زير بدست مي‌آيد كل آزمايش بايد در مدت 8 دقيقه انجام گردد.

F= {(h1+h2)/ 2*h1} * 100%

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

 اگر بتن مانند آب فرض شود نتيجه درصد متوسط پر كردن برابر 100 درصد بدست مي آيد بنابراين نزديكي به 100درصد مطلوبتر است. انجام آزمايش در كارگاه بدليل پيچيدگي ساختمان دستگاه و وزن زياد بتن مورد استفاده مشكل ميباشد. اين آزمايش نشان ميدهد حتي اگر بتني قابليت پر كردن و رواني خوبي را داشته باشد اما قابليت عبور و مقاومت به جداشدگي ضعيفي را دارا باشد نتيجه خوب نخواهد بود.

 

7- آزمايش روزنه (Meter Orifice Rheometer يا Orimet Test )

مقدمه :

 اين آزمايش در دانشگاه  Paisleyتعميم يافته است و روشي براي ارزيابي كارآئي زياد مخلوطهاي بتن روان مصرفي در كارگاههاي اجرائي است. آزمايش بر اين اصل استوار است كه بتن از يك روزنه فرو ميريزد و سنجش رئومتري روزنه اي انجام ميگردد. دستگاه شامل يك لوله قائم براي ريختن بتن ميباشد كه به يك روزنه مخروطي شكل وارونه قابل تعويض مجهز است كه در پائين لوله قرار دارد و داراي دريچه اي است كه ميتوان آنرا سريع باز يا بسته نمود. روزنه معمولاً قطر داخلي 80 ميليمتر را دارا است كه براي آزمايش مخلوطهاي با حداكثر اندازه سنگدانه كمتر از 20 ميليمتر مناسب ميباشد. روزنه‌هاي ديگر كه معمولاً بين 70 تا 90 ميليمتر قطر دارند ميتوانند بجاي روزنه معمولي بكار روند. با ريختن بتن درون لوله و پر كردن آن و باز كردن دريچه تحتاني لوله ميتوان بسادگي زمان تخليه آنرا اندازه گيري نمود.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

 وسيله Orimet كه از مصالح سخت و محكم و غير جاذب ساخته شده است طبق شكل 9 سطل با ظرفيت حدود 10 ليتر، سرتاس، كرونومتر، ماله يا كمچه

نحوه انجام آزمايش :

 حدود 8 ليتر بتن نمونه گيري شده طبق دستور استاندارد براي انجام آزمايش ضروري است. دستگاه را روي سطح محكم قرار دهيد و سطوح داخلي آنرا مرطوب نمائيد و آب اضافي را تخليه كنيد. دريچه تحتاني را ببنديد و سطل را زير لوله و دريچه قرار دهيد. سپس وسيله را بتن بودن هرگونه ضربه يا لرزش پر كنيد و بتن اضافي را با ماله يا كمچه بدون ضربه به آرامي برداريد و سطح آنرا صاف و تراز كنيد. دريچه را باز كرده و اجازه دهيد تحت وزن خود، بتن جريان يابد. زمان تخليه را با كرونومتر اندازه بگيريد و بعنوان زمان جريان گزارش نمائيد. لازم به ذكر است دريچه بايد 10 ثانيه پس از پر كردن و صاف كردن سطح بتن لوله باز شود و كل آزمايش بايد در طي مدت 5 دقيقه انجام گردد.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

اين آزمايش معياري براي سهولت رواني و جريان بتن است. زمانهاي كمتر نشانه قابليت رواني بيشتر ميباشد. براي بتن هاي خودتراكم زمانهاي كمتر از 5 ثانيه مناسب است. قيف وارونه جريان را مقيد و محدود ميكند و زمان را طولاني تر مينمايد و ميتواند مشخصه و معياري براي قابليت مسدود شدن يا جدا شدگي به حساب آيد.

آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم ) 

 

بخش اول

1- آزمايش Slump Flow و آزمايش T50cm( پهن شدگي اسلامپ – زمان 50 سانتي متري )

مقدمه :

در آزمايش اسلامپ فلو (پهن شدگي اسلامپ)، ميزان پهن شدگي بتن در سطح افقي مشخص ميشود و براي بتن هاي scc مناسب است. در ابتدا اين آزمايش در ژاپن و براي ارزيابي بتن هاي ترمي Tremie كه در بتن‌ريزي زير آب مورد استفاده قرار ميگيرد بكار رفت. نحوه انجام آزمايش مانند آزمايش اسلامپ است اما بجاي اندازه گيري افت و فرو نشستن مخروط بتن، قطر متوسط بتن پهن شده در سطح زمين اندازه گيري ميشود و قابليت پر كردن (قابليت سيلان و جريان) را نشان ميدهد. (شکل شماره 1)

روش آزمايش :

وسايل كار :

در اين آزمايش از مخروط ناقص اسلامپ به قطر تحتاني 200 ميليمتر و قطر فوقاني 100 ميليمتر و ارتفاع 300 ميليمتر استفاده ميشود. يك صفحه فلزي و غير جاذب به حداقل ابعاد 700 ميليمتر (ترجيحاً 800 ميليمتر) نياز است كه صلب و غير جاذب باشد و روي اين صفحه دواير متحدالمركز به قطر 200 ميليمتر تا 800 ميليمتر (هر 50 ميليمتر) رسم شده باشد و بويژه دايره‌اي به قطر500ميليمتر بصورت روشني مشخص گردد. ماله، سرتاس، خط كش و كرونومتر (درصورت انجام آزمايش T_50co)لازمست.

نحوه كار :

6 ليتر بتن كه به روش استاندارد نمونه گيري شده است براي آزمايش لازم ميباشد. سطح صفحه فلزي و درون مخروط ناقص اسلامپ را مرطوب نمائيد و مخروط را روي صفحه فلزي و در مركز آن قرار دهيد و با پا يا دست محكم آنرا در جهت قائم روي صفحه فشار دهيد. سپس بتن را با سرتاس درون مخروط ناقص بريزيد و بدون اينكه به آن ضربه‌اي بزنيد يا بلرزانيد، پر كنيد و بدون اعمال ضربه يا لرزش بتن اضافي را با ماله يا خط كش برداريد و صاف كنيد. بتن اطراف پاي مخروط را كاملاً تميز نمائيد. مخروط را بصورت قائم بالا بكشيد تا بتن به سهولت و بدون مايع روان شود. در صورتيكه قصد شما اندازه گيري براي آزمايش T_50cm ( زمان 50 سانتي متري ) باشد همزمان با بالا كشيدن قالب مخروط ناقص، كرونومتر را بكار بيندازيد و زمان لازم براي رسيدن بتن به دايره 500 ميليمتري را با دقت 1/0 ثانيه اندازه بگيريد.

براي تعيين پهن شدگي اسلامپ ( اسلامپ فلو ) لازمست پس از توقف بتن روي صفحه كف، قطر نهائي و متوسط پهن شدگي را كه براي دو قطر عمود بر هم بدست آمده است با تقريب25 ±  ميليمتر گزارش نمائيد. همچنين لازمست مشاهدات خود را در مورد همگني بتن در مركز و در پيرامون بتن از نظر درشتي و ريزي و ميزان خمير سيمان بيان و تشريح نمائيد.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

هر چه اسلامپ (SF ) بزرگتر باشد معرف قابليت بيشتر پر كردن قالب و روان شدگي بتن تحت وزن خود ميباشد. حداقل نتيجه 600 ميليمتر براي بتن خودتراكم مورد نياز است و توصيه شده است. معمولاً اختلاف نتيجه 50± ميليمتر در آزمايشهاي مختلف براي يك بتن قابل توجيه است.

اين آزمايش سريع و ساده است و نياز به يك تا دو نفر ( بويژه براي آزمايش T_50cm ) دارد و ميتواند در كارگاه و در آزمايشگاه بكار گرفته شود. كاربرد آن در دنيا وسعت زيادي پيدا نموده است. همزمان با اين آزمايش ميتوان آزمايش T_50cm را با همان وسايل و امكانات (بجز كرونوتر) بدست آورد. زمان كمتر نشانه قابليت رواني و سيلان بيشتر است. مؤسسه تحقيقاتي نروژي Brite Eu Ram مقادير 3 تا 7 ثانيه را بعنوان حدود قابل قبول در كاربردهاي مهندسي عمران يشنهاد نموده است. در جدا شدگي شديد بيشتر سنگدانه هاي درشت در مركز توده بتن و ملات و ضمير سيمان در پيرامون توده به چشم ميخورد.در جدا شدگي جزئي يك ملات به عرض كم بدون درشت دانه در لبه اطراف توده بتن مشاهده ميشود اگر هيچيك از اين پديدهها مشاهده نگرديد بايد با اطمينان گفت كه هيچ جدا شدگي وجود ندارد.

 

2- آزمايش حلقه J (J Ring )

مقدمه :

اين آزمايش نيز احتمالاً ژاپني است اما ابداع كننده آن ناشناس ميباشد. آزمايش حلقه J در دانشگاه  Paisley توسعه يافته است. اين آزمايش براي تعيين قابليت عبور بتن بكار گرفته ميشود در واقع اين وسيله بهمراه يكي از دو آزمايش (وسيله) اسلامپ فلو و Orimet ميتواند بكار رود. به اين حلقه ميلگردهائي وصل ميشود كه قفسي را ميسازد كه با امكان عبور بتن از ميان ميلگردها ميتوان قابليت عبور را تعيين نمود. (شکل شماره 2)

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

الف) اگر بخواهيم از وسيله مخروط ناقص اسلامپ فلو استفاده نماييم : يك مخروط ناقص اسلامپ بكار ميرود كه پاگيره هاي آن بايد حذف شود. صفحه مربعي را به ابعاد حداقل 700 ميليمتر بصورت محكم و غير جاذب با دواير متحدالمركز به قطرهاي 200 تا 700 ميليمتر و دايره مشخص 500 ميليمتر كمچه يا ماله، سرتاس، خط كش و نهايتاً حلقه J شامل يك حلقه فولادي باز به مقطع  ^mm 25*30 كه سوراخهاي عمودي روي آن ايجاد شده است و در اين سوراخها ميلگردهائي به طول ^mm 100و قطر 10 ميليمتر و فاصله 2± 48 ميليمتر نصب گرديده است (ميلگردها معمولاً بصورت رزوه شده درون سوراخ حديده شده قرار ميگيرد و پيچ ميشود) قطر حلقه در محل ميلگردها 300 ميليمتر و ارتفاع آن از زمين (با قرار گيري ميلگردها) 100 ميليمتر است.

ب) اگر بخواهيم از وسيله Orimet استفاده نمائيم. لازم ميباشد كمچه يا ماله، سرتاس، كرونومتر، خط كش و حلقه J با توضيحات فوق بكار ميرود. لازم به ذكر است كه آزمايشگر ميتواند ميلگردهائي با قطر دلخواه و فواصل مورد نياز را نيز بكار برد اما فاصله آزاد ميلگردها خوبست از 3 برابرحداكثر اندازه سنگدانه ها كوچكتر نباشد. اين موارد بايد در نتيجه آزمايش ذكر شود.

نحوه آزمايش :

الف ) با استفاده از مخروط ناقص اسلامپ فلو: حدود 6 ليتر بتن نمونه گيري شده تحت شرايط استاندارد مورد نياز است. صفحه و داخل قيف را مرطوب نمائيد و صفحه را روي سطح محكم و تراز قرار دهيد. حلقه J را در وسط صفحه قرارداده و مخروط ناقص اسلامپ را در داخل آن بگذاريد به نحوي كه در مركز صفحه قرار گيرد و آنرا محكم نگهداريد. با سرتاس مخروط ناقص را پر كنيد (بدون لرزش و ضربه) و همچنين بتن اضافي مخروط ناقص را بكمك ماله يا كمچه صاف كنيد و در اين رابطه ضربه اي اعمال ننمائيد. بتن اضافي ريخته شده در پاي قالب اسلامپ را برداريد. قالب را بصورت قائم بالا بكشيد و اجازه دهيد بتن به سمت خارج روان گردد. در اين حالت نيز قطر نهائي متوسط را با اندازه گيري دو قطر عمود برهم بتن پهن شده و بدست آوريد و برحسب ميليمتر با دقت 25 ميليمتر گزارش كنيد. اختلاف ارتفاع بتن در داخل و خارج حلقه J در مجاورت ميلگردهاي عمودي را در چهار نقطه تعيين كنيد و متوسط آنرا برحسب ميليمتر (با دقت 1 ميليمتر) گزارش نمائيد. مشاهدات خود را در مورد كيفيت اطراف و پيرامون توده بتن و جداشدگي احتمالي قيد نمائيد. وجود ملات يا خمير سيمان فاقد سنگدانه درشت را مشخص كنيد.

ب ) با استفاده از دستگاه Orimet: حدود 8 ليتر بتن تازه كه طبق استاندارد نمونه گيري شده است در اين آزمايش بكار ميرود. دستگاه Orimet را روي زمين محكمي قرار دهيد سطوح داخل لوله بتن ريزي و سوراخ خروجي (روزنه) را مرطوب نمائيد و اجازه دهيد آب اضافي از دريچه روزنه زيرين بيرون بريزد. دريچه تحتاني را ببنديد و زير آن يك سطل (ظرف خاص مانند استانبولي يا مشابه آن) قرار دهيد. (اين كار در اين آزمايش، يعني با حلقه J لازم نيست و بجاي آن حلقه قرار ميگيرد) دستگاه را كاملاً با بتن بدون اعمال تراكم و ضربه پر كنيد و بتن اضافي را به آرامي با ماله يا كمچه از سطح آن پاك كنيد. دريچه تحتاني را پاك كنيد و اجازه دهيد بتن تحت وزن خود بيرون بريزد. همزمان با باز كردن دريچه تحتاني كرنومتر را روشن كرده و زمان خروج كامل بتن را به عنوان "زمان جريان" مشخص و ثبت نمائيد. زمان خروج كامل بتن وقتي است كه اگر از بالا به داخل دستگاه نگاه كنيد نور ديده شود. كل آزمايش بايد ظرف 5 دقيقه انجام شود. با وجود حلقه J بايد قطر متوسط بتن پهن شده بدست آيد. (دو قطر عمود برهم) و بر حسب ميليمتر گزارش شود ضمناً بايد اختلاف ارتفاع متوسط سطح بتن داخل و خارج قفس (در مجاورت ميله هاي قائم) در چهار نقطه بدست آورد و گزارش گردد. همچنين بايد وضعيت جداشدگي به ويژه در محيط اطراف توده بتن مورد بررسي قرار گيرد و گزارش شود.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

 تركيب آزمايش حلقه J با اسلامپ فلو و يا Orimet معمولاً از نظر قابليت عبور حائز اهميت است هر چند قابليت پر كردن و رواني را نيز به نمايش ميگذارد. مثلاً ميتوان نتيجه اين آزمايش توأم با اسلامپ فلو (آزمايش مقيد) را با آزمايش اسلامپ فلو (غير مقيد) مقايسه نمود و مشاهده كرد چه تفاوتي حاصل شده است.

همچنين ميتوان آزمايش Orimet محدود نشده را با آزمايش محدود شده توسط حلقه J مقايسه نمود. آزمايش Orimet يك آزمايش ديناميكي است و وضعيت بتن ريزي مداوم در عمل را تداعي ميكند. بهرحال در اين آزمايشهاي توأم غالباً به دو نفر آزمايشگر نياز است. نتايج آزمايش از نظر قابليت رواني و عبور از يكديگر مجزا و مستقل نيستند، مگر اينكه با آزمايش غير مقيد و محدود مقايسه شود. قابليت انسداد كمتر تحت تاثير ويژگيهاي رواني است و بوضوح ميتوان گفت، اختلاف بيشتر در اختلاف ارتفاع ها نشانه قابليت عبور كم بتن ميباشد. قابليت انسداد (بلوكه شدن) و يا جداشدگي را ميتوانيد آشكارا ديد كه غالباً اين مشاهده به ذكر نتايج كمي و محاسبات ارجح است.

 

3- آزمايش قيف V و آزمايش قيف V در 5 دقيقه ( T_5min )

مقدمه :

اين آزمايش در ژاپن و توسط Ozawa و همكاران وي ابداع و توسعه يافته است. در واقع از يك قيف V شكل براي اين آزمايش استفاده ميشود و با تعيين زمان خروج بتن پر شده در آن قابليت پر كردن (رواني) بدست مي آيد. حجم قيف 12 ليتر و اين وسيله براي با بتن هائي حداكثر اندازه سنگدانه 20 ميليمتر كاربرد دارد. گاه در ژاپن و ساير كشورها از قيفي با مقطع دايرهاي استفاده شده است كه قيف O نام دارد. در نوع ديگري از اين آزمايش ، پس از پر كردن قيف اجازه ميدهيم 5 دقيقه در قيف بماند سپس زمان خروج بدست مي آيد كه در اين حالت زمان خروج جداشدگي را با توجه به افزايش قابل ملاحظه خود نشان ميدهد. (شکل شماره 3)

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

 قيف V ، سطل يا ظرف 12 ليتري، ماله (كمچه)، سرتاس، كرونومتر در اين آزمايش بكار ميرود.

نحوه انجام آزمايش :

 در حدود 12 ليتر بتن براي انجام آزمايش لازمست كه بايد طبق دستور استاندارد معمول نمونه گيري شده باشد و قيف V را روي جاي محكمي قرار دهيد. سطوح داخلي آنرا مرطوب نمائيد. دريچه تحتاني را باز نگهداريد تا آب اضافي تخليه شود. سپس دريچه را ببنديد و يك سطل را زير آن بگذاريد. قيف را كاملاً با بتن بدون اعمال تراكم يا ضربه پر نمائيد و بتن اضافي آنرا با ماله يا كمچه برداشته و سطح آنرا به آرامي صاف كنيد. 10 ثانيه پس از پر كردن قيف، دريچه تحتاني را باز كنيد و زمان خروج تمام بتن را ثبت و بعنوان زمان جريان قيف V يادادشت و گزارش نمائيد. وقتي ميتوان گفت كه بتن خارج شده كه اگر از بالا به داخل قيف نگاه كنيم نور را از زير (بعلت خروج بتن) ببينيم. كل آزمايش بايد ظرف 5 دقيقه انجام شده باشد.

براي انجام آزمايش قيف V درT_5min (زمان 5 دقيقه) نبايد سطوح داخلي قيف را پس از انجام آزمايش فوق پاك كنيد يا مرطوب نمائيد بلكه بايد دريچه تحتاني را ببنديد و مجدداً قيف را با سرعت و فوراً (پس از اندازگيري زمان جريان) پر نمائيد. سطل را زير آن بگذاريد و با روشي كه در فوق به آن اشاره شد بايد قيف پر شده و سطح آن صاف گردد. 5 دقيقه پس از اينكه قيف پر شد دريچه تحتاني را باز كنيد و اجازه دهيد بتن در اثر وزن خود خارج شود و زمان جريان را با روش فوق الذكر بدست آوريد. در مراحل قبلي وقتي دريچه باز ميشود بايد بطور همزمان كرونومتر را بكار انداخت و پس از خروج بتن و مشاهده نور، كرنومتر را از كار انداخت و زمان را قرائت نمود. در اين مرحله زمان جريان را "زمان جريان در زمان 5 دقيقه" مينامند.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

گرچه آزمايش قابليت جريان را اندازه گيري مينمايد نتيجه تحت تاثير ساير خواص بتن نيز واقع ميشود. بطور مثال اگر سنگدانه درشت زيادي در بتن موجود باشد موجب ميشود بدليل شكل قيف بخوبي جريان نيابد و انسداد صورت گيرد همچنين اگر بدليل لزجت زياد خمير و يا اصطكاك زياد بين ذرات، بتن مانند خمير سفت ميشود و زمان جريان افزايش مييابد وسيله آزمايش داراي شكل ساده اي است و اثر زاويه قيف و اثر جدار بر جريان روشن نيست. نتيجه كمتر نشانه قابليت رواني بيشتر است.

براي بتن SCC ، زمان جريان 2± 10 ثانيه مناسب در نظر گرفته شده است. شكل قيف (مخروط وارونه) جريان را مقيد ميكند و زمان جريان طولاني تر برخي مشخصه هاي مخلوط را در رابطه با انسداد بدست ميدهد. وقتي پس از 5 دقيقه تأخير و ماندن بتن در قيف زمان جريان را اندازه ميگيريم، جداشدگي ناشي از ته نشيني سنگدانه هاي بتن باعث افزايش جريان ميشود. افزايش بيش از 3 ثانيه ابداً مناسب نيست و مسلماً كاهش زمان را نيز شاهد نخواهيم بود.

 

 

بتن پر مقاومت HSC=High Strength Concrete

بتن پر مقاومت و بتن با عملکرد بالا، تنها بخش هایی از تکنولوژی برای انجام تحقیقات پایه نیستند. بلکه کاربردهای واقعی زیادی برای آنها وجود دارد. (طراحی سازه) و یا پایداری سازه ها در شرایط خاص (مثلا زلزله) به مواد با ویژگیهای بالا (مقاومت فشاری و خمشی و الاستیسیته و شکل پذیری) در تکنولوژی بتن، نیاز است. در این حالت دوام و مقاومت بالای بتن می تواند مورد نظر باشد.

بتن پر مقاومت

بتن با مقاومت فشاری بالا (60 مگاپاسکال) در سن 28 روز، به عنوان بتن های پر مقاومت طبقه بندی و بخاطر ویژگی منحصر بفرد خود در بسیاری از محصولات، در صنعت بتن پیش ساخته مصرف می شوند. بتن پر مقاومت برای استفاده در ساختمان های بلند مرتبه خصوصا در مناطقی که زلزله خیز هستند بسیار مناسب است. علاوه بر آن ساخت پل های پیش تنیده بخاطر دهانه های بلند و اعضای سازه ای لاغر نیازمند مقاومت فشاری بالا است. مشخصات مکانیکی عالی بتن پر مقاومت، آن را برای استفاده در سازه هایی که در معرض بارهای شدید مکانیکی و شیمیایی قرار دارند: مثل کف های صنعتی، مناطق ترافیکی، سازه های دریایی، تاسیسات تصفیه فاضلاب و سازه های مهندسی (نیروگاه های آبی و برج های خنک کننده) بسیار مناسب کرده است.

بتن پر مقاومت با ویژگیهای زیر شناخته می شود:

مقاومت فشاری 28 روزه بین 60 تا 120 مگاپاسکال

مقاومت کششی و خمشی بالاتر از حالت عادی

ماتریس چسباننده نفوذ ناپذیر که باعث دوام بیشتر می شود

کاهش خزش و تامین مقاومت در برابر آلاینده ها (گاز کربنیک)

افزایش بیش از حد چسباننده ها، لزوما باعث افزایش مقاومت نمی شود. بلکه نسبت آب به سیمان مواد سیمانی، فاکتور تعیین کننده در مورد مقاومت بتن است. کارایی بتن تازه تعیین کننده حداقل سیمان مورد نیاز و ترکیب بهینه مواد چسباننده می باشد.

علاوه بر آن، توجه کافی برای انتخاب سنگدانه ها باید صورت گیرد. استفاده از سنگدانه های با کیفیت بالا که کاملا تمیز بوده، ترک های داخلی نداشته باشند الزامی است. علاوه بر آن منحنی دانه بندی سنگدانه ها برای بتن های پر مقاومت باید با شرایط زیر طراحی شود:

کاهش عمومی مقدار ماسه

کاهش مقدار سنگدانه های 2 تا 4 میلیمتر

کاهش ریزدانه های موجود در سنگدانه ها

افزایش مقدار سنگدانه های بین 25/0 تا 1 میلیمتر

همچنین باید خاطر نشان کرد که:

بتن پر مقاومت همیشه به شدت نفوذ ناپذیر است.

عمل آوری بتن پر مقاومت حتی از بتن های معمولی هم با اهمیت تر است (بخاطر محدودیت تامین رطوبت کافی از داخل بتن)

بتن پر مقاومت ترد شکن است. که بدلیل مقاومت و افزایش سختی آن است (تأثیر بر ویژگی های برشی)

علاوه بر سیمان پرتلند، در بتن های پر مقاومت مقادیر زیادی از افزونه های پودری فعال و غیر فعال استفاده می شود که باعث افزایش مقاومت دراز مدت بتن می شود.

محصولات افزودنی مورد استفاده در بتن پر مقاومت

میکروسیلیس: باعث افزایش چسبانندگی بین سنگدانه ها و ماتریس سیمان که مقدار مصرف آن 5 الی 10 درصد سیمان مصرفی می باشد. استفاده از میکروسیلیس باعث افزایش زمان گیرش اولیه می گردد.

روان کننده: باعث حفظ اسلامپ، افزایش روانی و کاهش نسب آب به سیمان می شود. مقدار مصرف بسته به نوع روان کننده می باشد.

کیورینگ بتن: باعث محافظت بتن از خشک شدگی زودهنگم بتن. مقد مصرف بر اساس سطح تماس با هوا.

الیاف فولادی: باعث افزایش مقاومت سایشی و ضربه ای.

 

 

 

 

 

تعریف و تاریخچه

 

کلمه ژئوسنتتیک از دو بخش ژئو (Geo) و سنتتیک (Synthetic) ساخته شده‌است. از کلمه «ژئو» در مواردی استفاده می‌شود که مربوط به زمین باشد و قسمت دوم، «سنتتیک»، در مورد موادی استفاده می‌شود که ساخته دست بشر باشند یا به عبارت دیگر موادی که مصنوعی اند و به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند. کلمه ژئوسنتتیک برای دسته ای از محصولات به کار می رود که عموماً  جهت بر طرف سازی مشکلات ژئوتکنینک به کار می روند. این کلمه به طورکلی برای هشت محصول: ژئوتکستایل، ژئوگرید، ژئوممبران، ژئونت، ژئوسنتتیک کلی لاینر، ژئوفوم، ژئوسل و ژئوکامپوزیت ها استفاده می شود. طبیعت پلیمری آن ها به گونه ای است که سبب می شود برای استفاده در زمین، جایی که دوام زیادی از آن انتظار می رود مورد استفاده قرار گیرد. ژئوسنتتیک ها در اشکال و با مواد مختلفی تولید می شوند که هر کدام برای مصارف نهایی تقریباً مشابه به کار می روند. این محصولات گستره وسیعی از کاربردها را دارند و در حال حاضر در بسیاری از کاربردهای عمرانی، ژئوتکنیک، حمل و نقل، محیطی، هیدرولیک و کاربردهای توسعه ای خصوصی مانند جاده، فرودگاه، خطوط راه آهن، سد خاکی، دیوار حائل، استخر ذخیره آب، کانال آب، کنترل فرسایش، کنترل رسوب، بستر لندفیل، پوشش لند فیل، معادن، پرورش آبزیان وکشاورزی استفاده می شوند.

 

ژئوتکستایل های ابتدایی از فیبرهای طبیعی، پارچه یا گیاهانی ساخته شده بودند که با خاک مخلوط شده و برای بالا بردن کیفیت جاده ها خصوصاً وقتی جاده روی خاک ناپایدار قرار داشت استفاده می شدند. با اینکه ژئوسنتتیک های امروزی شباهت های کمی با پیشینیان خود دارند اما از یک اصل پیروی می کنند. توسعه ی ژئوسنتتیک ها کند بوده، عمدتاً به دلیل محدودیت هایی که در استفاده در مواد سازنده ی آن ها وجود داشته است. در پی پیشرفت ها ی اخیر در صنعت پلیمر، توسعه ی ژئوسنتتیک ها نیز روند بسیار سریعتری به خود گرفت. بارزترین نشان پیشرفت و پذیرش این محصول از سوی صنایع مختلف را می توان در تشکیل انجمن بین المللی ژئوسنتتیک  (IGS) در سال  1983 در پاریس دانست. اولین بار در اواخر دهه ۴۰ و اوایل دهه ۵۰ میلادی در آمریکا از ژئوسنتتیکها استفاده نمودند و در دهه ۷۰ در اروپا رواج فراوان یافت. اخیرا در کشورهای آسیایی استفاده از این مصالح رایج شده‌است. اولین استفاده از ژئوسنتتیک در ساواناریورسایت در ایالات متحده آمریکا در سال 1926 میلادی انجام شد. باب بارت اولین کسی بود که اولویت طرح های کاربرد مواد ژئوسنتتیک در پروژه های آب و خاک را مطرح ساخت و بدین دلیل به نام پدر ژئوتکستایل مشهورگردید.

 

ژئوممبران

 

ژئوممبران ورقه های غشایی سنتتیک با نفوذ بسیار کم و ترکیب شده از پلیمرهای الاستومر یا پلاستومر که به صورت پخش در محل یا بصورت پیش ساخته بوسیله غلطک، حرارت دادن یا دیگر فرایند های مشابه آماده شده و نصب می گردد.

 

دسته بندی ژئوممبران بر اساس ماده اولیه

 

ژئوممبران پلی اتیلنی : پلی اتیلن پلیمری است که از پلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن بدست می آید، آغاز مراحل تولید ژئوممبران پلی اتیلنی ، از سال 1930 میلادی و تحت شرایط فشار و دمای بسیار بالا آغاز گردید. در اواسط سال 1950 روشهای تولید این محصول در دما و فشار پایینتری ارائه شد که منجر به تولید پلی اتیلن با چگالی بالاتر، مقاومت مکانیکی برتر و تعداد زنجیره های پلیمری بیشتر گردید.

 

عموما ژئوممبران های پلی اتیلنی با فرمولهاي متفاوت ( با چگالی های متفاوت ) ساخته می شوند. ژئوممبران های پلی اتیلنی در انواع گوناگون HDPE، LDPE، LLDPE، VLDPE، MDPE تولید و ارائه می شوند. وزن مخصوص پلی اتیلنها در محدوده 0.85 تا 0.96 گرم بر سانتیمتر مربع می باشد.

 

ژئوممبران حاوی۷ درصد پلی اتیلن، 2.5 درصد کربن سیاه و 0.5 درصد آنتی اکسیدان می باشد.  مواد اصلی مورد استفاده جهت ساخت این ممبرانها علاوه بر مولکولهای HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا یا همان پلی اتیلن سخت )، شامل یک comonomer افزودنی مانند بوتن یا هگزن نیز می باشد که سبب افزایش انعطاف پذیری و یا مقاومت در برابر عوامل محیطی می شود. فرآیند تولید ژئوممبران از پلی اتیلن ساده نسبتا ارزان و مقرون به صرفه است. موارد فوق باعث شده است ژئوممبران پلی اتیلنی شناخته شده ترین نوع از انواع ژئوممبران محسوب گردد.

 

ژئوممبران PVC : ژئوممبرانهای PVC از مخلوط PVC صلب (که در لوله های PVC مورد استفاده می باشد) و همچنین مواد نرم کننده که پلاستیسایزر نامیده می شوند، ساخته می شوند. رزین PVC قبل از تولید ژئوممبران با پلاستیسایزر ها مخلوط شده و محصول انعطاف پذیری حاصل می شود. مقادیر پلاستیسایزرها در PVC تا مقادیر حدود 40درصد استفاده می شوند. پلاستیسایزرها موجب کاهش کشش بین مولکولی در زنجیره های مجاور هم شده و موجب انعطاف پذیری PVC می شود. ازجمله مزایای این نوع ورق نرمی و ازدیاد طول مناسب و ترمیم پذیری آسان و سریع آن است.

 

از معایب اين عايق می توان به واكنش آنها با مايعات و اسيدها و مواد شيميايي اشاره نمود كه این واکنشها به دلیل تجزيه شدن آنها بوده و طول عمر آنها را به شدت نسبت به ورق های پلی اتیلن کاهش می دهد و بهتر است تا در مجاورت فاضلاب و هیدروکربن ها مورد استفاده قرار نگیرد.

 

انعطاف پذیری بسیار زیاد ژئوممبران PVC به خاطر وجود مواد روان کننده در ترکیب شیمیائی آن است. در صورتی که فرمولاسیون صحیحی در تولید PVC رعایت نشود، روان کننده های فوق الذکر دوام زیادی را در شرایط محیطی نخواهد داشت.

 

شکل ظاهری

 

ژئوممبران ها  در دو نوع صاف و مضرس با ضخامتهای 0.5 - 0.75 - 1.5 - 1 - 2  میلیمتر و در رنگ های مشکی، آبی و سفید تولید می شوند.

 

کاربرد ورق‌های ژئوممبران

 

ژئوممبران کاربردهای بسیار زیادی در کشاورزی، دامپروری و صنعت دارد که به طور خلاصه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

 

عایق بندی استخرها و مخازن گوناگون از جمله کشاورزی، پرورش ماهی، صنعتی و تفریحی

 

جهت بهبود فضا و بستر تالاب ها و دریاچه های مصنوعی

 

پوشش دادن مخازن ذخایره مواد شیمیایی

 

ایزولاسیون تونل ها با استفاده از ژئوممبران

 

پوشاندن کانال و خط های انتقال آب و فاضلاب و زهکشی آب

 

برای دفن بهداشتی زباله به عنوان یک پوشش بسیار خوب و غیر قابل نفوذ

 

پوشاندن بستر و دیواره مخزن های سوخت

 

ایزولاسیون سد ها و بند های خاکی با استفاده از ژئوممبران

 

ژئوممبران برای عایق کردن استخر های خاکی

 

استخر خاکی جزو مرسوم ترین استخر ذخیره آب می باشد. از این نوع استخر برای جمع آوری حقابه چاه،‌ قنات، چشمه یا رودخانه و نیز ذخیره آب های حاصل از بارندگی در فصل پاییز و زمستان جهت استفاده در فصل آبیاری برای انجام عملیات های آبیاری تحت فشار (قطره ای و بارانی و …) استفاده می شود .

 

در گذشته برای عایق کردن این نوع استخر ها از روش های متداولی مانند کاهگل نمودن کف و دیوار، ‌سیمان، سنگ و سیمان، دوغاب، آجر و روش های مختلف دیگر جهت جلوگیری از نفوذ آب به زمین و هدر رفت آب استفاده شده است.  اما این پوشش ها فقط مقدار کمی از هدر رفت آب جلوگیری می کنند و همچنین برخی از این پوشش ها (سنگ، بتن، سیمان) هزینه بسیار بالایی برای کارفرما دارد. همچنین این پوشش ها به تعمیر ونگهداری زیادی احتیاج دارند و تحت شرایط سخت محیطی دچار خسارت های زیان آوری می شوند .

 

با توجه به اینکه ژئوممبران از جنس پلیمر می باشد در مقابل آب نفوذ ناپذیر است. به همین علت ورق ژئوممبران به عنوان یک پوشش بسیار مطلوب برای استخرها شناخته می شود.

 

قیمت، هزینه اجرا و نصب ورق های ژئوممبران در مقایسه با پوشش های سنتی (سنگ ، سیمان ، بتن و..) کمتر از نصف می باشد. همچنین طول عمر ورق ژئوممبران بسیار زیاد بوده و در برابر سرما و گرما و نیز تابش نور خورشید مقاومت بالایی دارد .

 

نصب ورق ژئوممبران همچنین سریعتر و آسان تر می باشد. بطوریکه در هر روز می توان بیش از 2000مترمربع از ورق ژئوممبران فقط با یک اکیپ نصب نمود. همچنین احداث استخر ژئوممبران به پوشش و یا زیرسازی خاصی احتیاج ندارد و تنها خاک نرم و غلطک خورده برای این نوع استخر لازم است بنابر این بسیار از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه می باشد.

 

همچنین برای استخرهایی که به صورت سیمانی ساخته شده و دچار خسارت گردیده اند فقط کافی است سطح آن را با ژئوممبران پوشش دهیم و احتیاج به هزینه ای دیگری نمی باشد.

 

ویژگی ها و مزایای استخر ژئوممبران نسبت به انواع دیگر استخرها

 

عمر متوسط آن بیش از 100 سال می باشد

 

مقرون به صرفه بودن از لحاظ اقتصادی نسبت به استخرهای سیمانی و بتنی

 

صرف جویی بسیار زیاد در زمان ساخت نسبت به سایر روشهای ساخت استخر

 

نفوذ ناپذیری بسیار زیاد ورق ژئممبران در برابر آب

 

مقاومت بالا در بازه دمایی 45- الی 75+ درجه سانتیگراد

 

مقاوم در برابر اشعه ماورای بنفش خورشید بواسطه داشتن کربن سیاه

 

مقاومت در مجاورت با اسید، باز و نمک به علت دارا بودن آنتی اکسیدان

 

خاصیت ارتجاعی 7 برابر طول اولیه که باعث مقومت در برابر زلزله و حرکت گسل می شود

 

مقاوم در برابر عوامل محیطی و بیولوژیکی نظیر علفهای هرز، جوندگان، باکتری، جلبک و رویش نی.