منوی سایت
Search
دانشگاه پارس

بتن گوگردی

بتن گوگردی

مهرآسا محمودی- دانشجوی کارشناسی مهندسی عمران- دانشگاه پارس

  Mehrasamahmoodi1377@gmail.com

علی دخیلی- دانشجوی کارشناسی مهندسی عمران- دانشگاه پارس

a_dakhili@yahoo.com

چکیده

پس از انقلاب صنعتی و رونق صنعت ساختمان‌، بسیاری تلاش داشتند تا با شناخت مصالح و تسلط بر آن‌ها گام بلندی در راستای بهینه سازی ساختمان بردارند. ‌بتن از این قبیل مصالح است. اما دانستن این نکته حایز اهمیت است که این محصول مانند بیشتر محصولات ساخته‌ی دست انسان بی‌نقص نمی‌باشد. در این راستا می‌توان به ناچیز بودن مقاومت کششی (حدود 10 %مقاومت فشاری)، مصالح مصرفی گران قیمت (سیمان)، استفاده بیش از اندازه منابع آب شرب، عدم انطباق پذیری با مسئله‌ی انقباض و انبساط، عدم بازیافت، شوره‌دهی و سولفاته‌شدن اشاره کرد. تا به حال بتن به صورت مشابه در سراسر جهان ساخته شده است‌. اما در این پژوهش سعی بر آن است تا با بررسی نوع دیگری از بتن، سازه ای با مقاومت کششی و فشاری بیشتر ونیز بازده و کارایی بیشتری را معرفی کنیم. بتن گوگردی مصالح نسبتاً جدیدی است، گرچه ظاهر آن در نهایت شبیه بتن معمولی می‌باشد اما ساخت، حمل، کاربرد و آزمایش آن متفاوت است. هدف این پژوهش آشنائی مهندسین وکاربردها و کمک برای انتخاب مصالح، نسبتهای اختلاط و خواص آن جهت استفاده بهینه بتن گوگردی است. بتن گوگردی مصالحی ترموپلاستیک است که با اختلاط سیمان‌های گوگردی به صورت گرم با سنگدانه‌های معدنی ساخته می‌شود. بتن گوگردی سریعاً دراثر خنک شدن سخت می‌شود و کسب مقاومت می‌کند. اگر سنگدانه‌های مقاوم در برابر اسیدها و نمک‌ها به کار رود بتن گوگردی پر مقاومت و بادوام می‌تواند تولید شود و در مواردی که سایر بتنها سریعاً از بین میروند بخوبی مصرف گردد. بتن گوگردی در محیطهای قلیائی و اکسید کننده‌ها پایدار نیست اما در محیط‌های اسیدی و نمک‌ها عملکرد عالی دارد.  بتن‌های گوگردی اولیه که با گوگردهای اصلاح نشده ساخته می‌شدند از نظر دوام مشکل داشتند. حتی وقتی از مصالح مقاوم و بادوام برای تولید این بتن استفاده گردید، این بتن‌ها در زمان نسبتاً کوتاهی از بین می‌رفت و خراب می‌گشت. بهرحال با مصرف سیمان‌های گوگردی اصلاح شده دوام بتن‌های گوگردی افزایش یافت و کاربرد آن را به عنوان مصالح ساختمانی امکان پذیر شد. در ادامه این پژوهش سعی بر آن است تا با اشاره به  برخی خواص منحصر بفرد بتن گوگردی گامی در معرفی این نوع بتن برداریم.

  

1-1 مقدمه

بتن گوگردی مصالح نسبتاً جدیدی است، گرچه ظاهر آن در نهایت شبیه بتن معمولی می‌باشد اما ساخت، حمل، کاربرد و آزمایش آن متفاوت است. هدف این راهنما آشنائی مهندسین، پیمانکاران، سازندگان و مصرف کنندگان این بتن، کاربردها و کمک برای انتخاب مصالح، نسبت‌های اختلاط و خواص آن جهت استفاده بهینه بتن گوگردی است. بتن گوگردی مصالحی ترموپلاستیک است که با اختلاط سیمانهای گوگردی به صورت گرم با سنگدانه‌های معدنی ساخته می‌شود. بتن گوگردی سریعاً دراثر خنک شدن سخت می‌شود و کسب مقاومت می‌کند. اگر سنگدانه‌های مقاوم در برابر اسیدها و نمکها به کار رود بتن گوگردی پر مقاومت و بادوام می‌تواند تولید ‌شود و در مواردی که سایر بتن‌ها سریعاً از بین می‌روند بخوبی مصرف گردد. بتن گوگردی در محیط‌های قلیائی و اکسید کننده‌ها پایدار نیست اما در محیط‌های اسیدی و نمک‌ها عملکرد عالی دارد.

 بتن‌های گوگردی اولیه که با گوگردهای اصلاح نشده ساخته می‌شوند از نظر دوام مشکل داشتند. حتی وقتی از مصالح مقاوم و بادوام برای تولید این بتن استفاده می‌شد، این بتن‌ها در زمان نسبتاً کوتاهی از بین می‌رفت و خراب می‌گشت.

آکادمی پارسیویل

بهرحال با مصرف سیمانهای گوگردی اصلاح شده دوام بتن‌های گوگردی افزایش یافت و کاربرد آن را به عنوان مصالح ساختمانی امکان پذیر نمود. در این حالت این نوع بتن برخی خواص منحصر بفرد را به اثبات رسانده است که عبارتند از:

 الف – مقاومت زیاد و مقاومت در برابر خستگی

 ب – مقاومت عالی در برابر بیشتر اسیدها و نمکهای آنها

 ج – گیرش فوق‌العاده سریع و کسب مقاومت زود هنگام

 یکی از بیشترین کاربردهای بتن گوگردی، استفاده آن به عنوان کف‌های صنعتی است که در برابر مواد شدیداً خورنده قرار می‌گیرند.

 

1-2- تحقیقات اولیه

 مصرف گوگرد به عنوان عامل مذاب چسباننده به دوران ما قبل تاریخ بر می‌گردد. در قرن 17 میلادی از گوگرد برای اتصال فلزات در سنگ استفاده می‌شد و هنوز درامریکای لاتین استفاده‌های مشابه صورت می‌گیرد. پس از جنگ جهانی اول (1919) تقاضای گوگرد به ایجاد گنبدهای بزرگ گوگرد در نزدیک تگزاس افزایش یافت. این امر تولید گوگرد را درایالات متحده دوچندان نمود و به تولید مازاد منجر گردید.

پژوهشگران  در سال 1921 گزارشی را در رابطه با مصارف گوگرد در مصالح ساختمانی و مصرف این ماده زائد و اضافی ارائه دادند. آنها بسیاری از افزودنی‌های (افزونه) پیشنهادی را برای اصلاح خواص گوگرد برای مصارف خاص آزمایش نمودند و دریافتند که اغلب آنها نامناسب می‌باشند. آنها متوجه شدند که مخلوط 60 درصد ماسه و 40 درصد گوگرد، مصالحی مقاوم در برابر اسید و با مقاومت عالی را به وجود می‌آورد. در ادامه  خواص ضد اسیدی مصالح ساخته شده از گوگرد و کک را گزارش گردید.  و در سال 1934 دریافت که مخلوط 60 درصد ماسه و 40 درصد گوگرد در چرخه‌های حرارتی افزایش حجم توأم با کاهش مقاومت خمشی را به وجود می‌آورد. وی قادر بود هر دو خاصیت افزایش حجم و کاهش مقاومت ناشی از چرخه‌های حرارتی را با استفاده از اصلاح گوگرد با یک پلی سولفاید اولفین کاهش دهد. مصرف افزونه‌های مختلف برای پایداری کردن هرچه بیشتر باعث شد تا به کارگیری بتن گوگردی در صنعت بیشتر شده و تحقیقات بیشتری برای بهبود محصولات گوگردی به عنوان ملاتها و پرکننده‌های مقاوم در برابر اسید به انجام رسد.

 پژوهشگران در سال 1940 روشهای آزمایش برای مصالح گوگردی را مطرح نمود که در انستیتو ملون[1] موفقیت آمیز شناخته شد. بیشتر این روشها در ASTM به عنوان آزمایش و مشخصات ملاتهای گوگردی ضد اسید مورد اقتباس قرار گرفتند.

 پیشرفتهائی در امکان اصلاح گوگرد و تولید محصولات با دوام‌تر، علاقه به تحقیقات را در فعالیت‌های تجاری بیشتر نمود. تحقیقات به دو دسته تقسیم شد که شامل بتن گوگردی و بتن گوگردی تزریقی بود. این گزارش عمدتاً برروی استفاده از بتن گوگردی متمرکز می‌شود زیرا بتن گوگردی تزریقی هنوز به مصارف گسترده و در مقیاس بزرگ و واقعی دست نیافته است.

 

1-3- تحقیقات اخیر در باره بتن گوگردی

پیشرفت‌های عمده در توسعه و کاربرد بتن گوگردی در دهه اخیر (دهه 80) حاصل شد. تحقیقات حول این مسئله بنا شد که بتن گوگردی مصالح ساختمانی ماندگار و بادوام باشد و سیمانهای گوگردی بهبود یافته و طرح اختلاط بهتر برای تولید محصولات یکنواخت با روش عادی ساخته شود.

در اواخر دهه 60، پژوهشگران روی ساختار سیستم گوگرد – سنگدانه کارکردند و به لزوم استفاده از سنگدانه خوب دانه‌بندی شده برای دستیابی به مقاومت بهینه اشاره نمودند.

با ادامه این تحقیقات بتن گوگردی بازالتی پر مقاومت مورد بررسی قرار گرفت. اداره معادن وزارت کشور ایالات متحده وانستیتو گوگرد یک برنامه همکاری را در سال 1971 برای تحقیق و توسعه در زمینه مصارف جدید گوگرد شروع نمودند. تقریباً در همین زمان، مرکز فن آوری انرژی و مواد معدنی کانادا[2]  و انجمن تحقیقات ملی[3]  کانادا برنامه تحقیقات خاصی را درارتباط با بتن گوگردی شروع کردند. این کار با تحقیقات انجام شده در دانشگاه کلگری در آلبرتا کانادا دنبال شد.

 در 1973، انستیتو کاربرد گوگرد کانادا[4]  با دولت فدرال کانادا و دولت محلی آلبرتا و تولید کنندگان گوگرد کانادا به طور مشترک سعی نمودند بازارهای جدید مصرف بری گوگردهای مازاد کانادا به وجود آمدند. در 1978، CANMET و SUDIC یک کنفرانس بین‌المللی را تدارک دیدند، در مورد مصرف گوگرد در ساخت و اجراء تبادل نظر گردد. همچنین دراین ایام، تعدادی از محققان مقالات و گزارشاتی را با عناوین و اهداف و منظورهای گوناگون در مورد گوگرد و بتن گوگردی منتشر نمودند. همه این فعالیت‌ها به افزایش آگاهی در ارتباط با استعداد مصرف گوگرد به عنوان مصالح ساختمانی منجر گردید.

  با عنایت به اینکه بتن گوگردی با استفاده از گوگرد اصلاح نشده و اختلاط گرم با سنگدانه تهیه می‌شد، دوام محصول تولیدی یک مشکل محسوب می‌گردید. بتن گوگردی اصلاح نشده، وقتی در معرض یخ بندان و آبشدگی، شرایط مرطوب یا غوطه‌وری در آب قرار می‌گرفت خراب می‌شد. هدف تحقیقات، تبین دلائلی خرابی این بتن‌های گوگردی و راهکارهای جلوگیری از این خرابی‌ها بود.

 وقتی سنگدانه و گوگرد اصلاح نشده گرم مخلوط شده در قالب ریخته و سرد می‌شود تا محصولات بتن گوگردی حاصل گردد، چسب گوگردی بهنگام سردشدن و فاصله گرفتن از حالت مایع، در ابتدا به عنوان گوگرد منوکلینیک (SB) در  oc 114 تبلور می‌یابد و با کاهش حجم 7 درصدی همراه می‌گردد. با ادامه سرد شدن تا دمای کمتر از oc 96، SB به گوگرد ارتورومبیک تبدیل می‌شود که شکل پایدار گوگرد دردماهای محیط مجاور است. این تبدیل سریع انجام می‌شود و به طور کلی در کمتر از 24 ساعت بوقوع می‌پیوندد. از آنجا که شکل  متراکم‌تر و توپرتر از   می‌باشد، تنش زیادی در آن بواسطه جمع‌شدگی گوگرد جامد ایجاد می‌شود. بنابراین چسبنده گوگردی تحت تنش قرار می‌گیرد می‌تواند خراب شود. انبساط منشور ملات گوگرد و ماسه مثالی از خرابی یک محصول گوگردی به دلیل آزاد شدن تنش به وسیله چرخه حرارتی است. لازم بود یک راه حل و وسیله اقتصادی برای اصلاح گوگرد برای تولید بتن گوگردی با دوام خوب مشخص گردد. در حالیکه افزونه‌های پلی سولفید اولیفینی در این رابطه مفید قلمداد شد، قیمت و هزینه آن مانعی در راه تولید بتن گوگردی در کارهای اجرائی در مقیاس واقعی بزرگ ایجاد می‌نمود.

در 1973 اقدامی‌توسط وروم[5] با کمک و همکاری انجمن ملی و تحقیقات کانادا از دانشگاه مکگیل در مونترال کانادا صورت گرفت. در این رابطه گوگرد به وسیله واکنش با پلیمرهای هیدروکربن اولیفینی، اصلاح شد. همچنین روشن شد که یک واکنش مشابه، گوگرد محلول در پلیمر بدست می‌دهد. بتن گوگردی حاصله در ابتدا در کلگری  واقع در آلبرتا و در سال 1975 برای مصارف تجاری تولید شد. اصلاح گوگرد با واکنش با دی سیکلوپنتادین[6] به وسیله بسیاری از محققین مورد بررسی قرار گرفت. اما کاربرد آن در مصارف تجاری صنعتی محدود بود، زیرا واکنش بتن گوگرد و DCPD به صورت اکسوترمیک (exothermic) می‌باشد و نیاز به کنترل نزدیک و زیاد دارد. همچنین سیمان گوگردی اصلاح شده با DCPD هنگامیکه در معرض دمای زیاد (بیشتر از oc 140) قرار می‌گیرد ناپایدار می‌شود به طوریکه وقتی با سنگدانه داغ مخلوط می‌گردد ممکن است واکنش ناپایدار کننده‌ای را برای محصول گوگردی به وجود آورد و  به تبدیل شود. محققان این مسئله را از طریق فرآیندی برای تهیه سیمان گوگردی اصلاح شده حل نمودند که در آن  به همان شکل پایدار بماند و در هنگام اختلاط به دمای موجود حساس نباشد. اینکار، واکنش کنترل شده سیکلوپنتادین[7] را به وجود آورد.

 از 1976 محصولات تجاری و کاربرد بتن گوگردی مقاوم در برابر مواد خورنده به طور روزافزون به کار گرفته شد. بتن گوگردی به صورت پیش ساخته و درجا در کارهای صنعتی به کار رفت در حالیکه بتن معمولی قبلاً در این پروژه خراب شده بود و خوردگی در برابر اسید و نمکها را تحمل ننموده بود. مصرف این بتن‌ها عمدتاً در کف و دالهای روی زمین، جدول، دیوار و زهکش ترانشه، چاله‌های فاضلاب، مخازن، محفظه‌های الکترولیت، پمپ خانه، پایه‌ها، شالوده‌ها و لوله‌ها و اندود روکش بود. موارد مندرج در این گزارش نتیجه کاربرد این نوع بتن در کارهای صنعتی و تجاری و تجارت حاصله است.

 

1-4- مزایا و نکات مربوط به بتن گوگردی

مزیت عمده بتن گوگردی، کاربرد آن به عنوان ماده با دوام ساختمانی و جایگزین بتن معمولی در نقاطی است که اسید و نمک در محیط مجاور آن می‌تواند باعث خرابی آن شود.

چندین مزیت در به کارگیری بتن گوگردی برای عملیات اجرائی در محیط‌های خورنده اسیدی وجود دارد. اولین آنها عمر زیاد این نوع بتن‌ها نسبت به بتن معمولی در این شرایط است. مزایای دیگر بتن گوگردی، زمان سریع گیرش و کسب سریع مقاومت در سنین اولیه است. از آنجا که در کمتراز یک روز به درصد قابل توجهی از مقاومت نهائی دست می‌یابیم، می‌توان قالب‌ها را سریعاً برداشت و بدون زمان عمل‌آوری طولانی از این نوع بتن بهره‌برداری نمود. به طور کلی بتن گوگردی ویژگیهای مفید زیر را داراست:

  • مقاومت‌های کششی، فشاری و خمشی و عمرخستگی بتن گوگردی بیشتراز بتن معمولی است شکل 1-4 رابطه مقاومت فشاری این دو نوع بتن را در مقایسه با هم نشان می‌دهد. سیمان پرتلند معمولی (نوع I) به میزان  kg/m3 350 و سنگدانه با حداکثر اندازه 38 میلی‌متر در بتن معمولی به کار رفته است.
  • بتن گوگردی مقاومت عالی در برابر حمله بسیاری از اسیدها و نمکها و برخی محلولهای خیلی غلیظ از خود نشان می‌دهد.
  • بتن گوگردی سریعاً می‌گیرد و به 70 تا 80 درصد مقاومت فشاری نهائی در مدت 24 ساعت می‌رسد.
  • بتن گوگردی را می‌توان در تمام طول سال در سرمای شدید زیر صفر ریخت.
  • نفوذپذیری بتن گوگردی در برابر آب بسیار کم است.

جابجائی اختلاط و استفاده از بتن گوگردی باید، احتیاط رعایت نکات ایمنی انجام گیرد. این گزارش جنبه کلی دارد و نمی‌تواند همه نکات و ملاحظات ایمنی را شامل می‌شود. محدوده دمای اختلاط 127 تا oc 141 می‌باشد تا گازهای مضر به حداقل برسد. تهویه کافی بهنگام اجرا و ملاحظات معمول و استاندارد برای حمل و نقل مواد داغ مایع مد نظر قرار گیرد(لباس و دستکش محافظ کامل، محافظ چشم و کلاه ایمنی). این ملاحظات ایمنی توسط « انجمن ملی ایمنی (NSC) » تدوین شده است. اگر دمای محیط از نقطه ذوب سیمان و بتن گوگردی بالاتر رود، بتن دچار کاهش شدید مقاومت شده و نرم و شل می‌گردد.

 

ساخت، حمل، بتن ریزی و پرداخت

 

  • وسایل لازم

  بتن گوگردی با اختلاط سنگدانه گرم شده (177 تا204 درجه سانتی‌گراد)، سیمان گوگردی اصلاح شده و پودرهای معدنی (با دمای معمولی) به منظور دستیابی به مخلوط یکنواخت و همگن حاصل می‌گردد. دراین مدت و تا هنگام بتن ریزی، دمای آن باید بین 132 تا 141 سانتی‌گراد باشد. سنگدانه داغ شده سیمان گوگردی را ذوب می‌کند و پرکننده‌های ریز معدنی را گرم می‌نماید.

 حداقل و حداکثر دمای بتن گوگردی 120 و150 درجه سانتی‌گراد است زیرا سیمان گوگردی اصلاح شده در دمای  120 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود و دردمای بیش از 150 درجه سانتی‌گراد سریعاً لزجت آن افزایش می‌یابد و مخلوط ناکارآ حاصل می‌گردد. بنابراین دمای 132 تا141 درجه سانتی‌گراد به عنوان محدوده دمای بهینه توصیه شده است تا فرصت کافی برای حمل، ریختن و پرداخت بتن گوگردی قبل از سخت شدن فراهم آید.

وسایل و روشهای ساخت بتن معمولی و بتن قیری در ساخت، حمل، بتن ریزی و پرداخت بتن گوگردی نیز به کار می‌رود. این وسایل برای ریختن بتن گوگردی در کارگاه شامل موارد زیر است:

  1. وسایل خشک کننده سنگدانه و گرم کننده آن
  2. قیف یا باسکول توزین برای سنجش مقادیر و نسبت‌های مواد
  3. وسایل اختلاط و حمل
  4. وسایل دستی ریختن و پرداخت بتن
  • وسایل خشک کننده و گرم کننده سنگدانه

  یک وسیله مؤثر برای خشک کردن و داغ نمودن سنگدانه‌ها، کوره‌های استوانه‌ای چرخان (مثل وسایل ساخت بتن قیری) می‌باشد. بویژه تراک میکسرهای گرم کن دار می‌تواند با تغییراتی برای تهیه و حمل بتن گوگردی به کار گرفته شود.

شن و ماسه جداگانه در سیلوها (کندوها) ریخته شده و به صورت سرد مقدار و نسبت آنها تنظیم می‌شود و سپس داخل کوره چرخان ریخته و مخلوط می‌شود و در همین زمان حرارت می‌خورد که این گرما توسط یک مشعل گازوئیلی یا پروپانی تولید شده و باعث خشک و داغ شدن سنگدانه‌ها می‌گردد و به حدی بالاتراز دمای ذوب سیمان گوگردی می‌رسد. در این حالت در خروجی گازها ریزدانه‌ها جمع‌آوری شده و مجدداً مخلوط می‌گردد. خروجی گاز و بخار ناشی از سوختن مواد سوختی و تبخیر رطوبت و غبار حاصله از ضروریات است. پس از تخلیه سنگدانه‌های داغ از طریق جام یا تسمه زنجیری فولادی، به درون مخلوط کن و وسیله حمل ریخته می‌شود. در مواقعی در این مرحله سنگدانه داغ توزین می‌شود و این امر برای دقت بیشتر صورت می‌گیرد. چند کنترل کیفی در مرحله ساخت و اختلاط بتن گوگردی باید صورت گیرد:

  1. حفاظت محل انبار مصالح برای جلوگیری از آلودگی به مواد مضر
  2. کنترل و تأیید مصالح در محل انبار از نظر دانه‌بندی، رطوبت، جذب آب، مقاومت در برابراسید و حضور رس‌های متورم شونده
  3. کالیبره وسایل توزین مصالح
  4. نمونه گیری از بتن گوگردی حاصله جهت انجام آزمایشهای مقاومت فشاری، جذب آب، دانسیته و غیره

سنگدانه‌ها باید آنقدر داغ شوند که مخلوط نهائی بتن گوگردی به دمای 132 تا 141درجه سانتی‌گراد برسد. به طور کلی وقتی سیمان پودری جامد به کار می‌رود دمای سنگدانه باید 177 تا 204 درجه سانتی‌گراد باشد تا دمای مورد نظر در مخلوط حاصل گردد.

 

  • وسیله اختلاط و حمل

 نیازهای ملزومات اختلاط و حمل با خواص منحصر بفرد و ترموپلاستیک بتن گوگردی بشرح زیر در ارتباط است.

  1. بتن گوگردی باید به صورت مذاب در محدوده باریکی از دما باقی بماند.
  2. مخلوط بتن گوگردی باید بخوبی درهم شود به نحوی که سیمان گوگردی مذاب بقدر کافی روی سطح سنگدانه‎های ریز و درشت و پر کننده‌ها را بپوشاند و باید حداقل جدا شدگی را دارا باشد.

ملاحظات ویژه‌ای باید به صورت اقلام زیر برای داشتن کنترل کیفی خوب در نظر گرفته شود.

الف) مصالح باید در موارد زیر توزین گردد:

  1. شن و ماسه داغ شده
  2. سیمان گوگردی اصلاح شده و یا گوگرد و ماده غلیظ اصلاح کننده
  3. پرکننده ریز معدنی، خاکستر بادی (نوع F)، گرد سیلیس (افزودن پرکننده‌ها پس از گوگرد، از بروز مشکل غبار و گلوله شدن یا کلوخه شدن پرکننده‌ها جلوگیری می‌نماید).
  4. الیاف (در صورت نیاز به مصرف)

ب) دمای مخوط دائماً باید اندازه‌گیری و مشخص گردد تا از کاهش یا افزایش بی مورد دما جلوگیری شود. با این عمل و تنظیم مشعل (از نظر تغذیه سوخت) می‌توان دما را در محدوده باریکی نگهداشت تا در هنگام ریختن از مشکلات ناشی از کاهش یا افزایش دما در امان باشیم.

ج) بتن گوگردی ظاهری سفت و خشک را در دمای بالاتر از 149 درجه سانتی‌گراد از خود بروز می‌دهد و پیمانکار نباید تلاش کند گوگرد اضافی به داخل دیگ مخلوط کن یا حمل بریزد. در چنین موردی دما باید کنترل و کاهش یابد و اینکار در اسرع وقت با مشخص شدن اضافه دما انجام گیرد. در این حالت چنانچه میزان سیمان گوگردی اضافه شده در ابتدا صحیح باشد بتن گوگردی با کاهش دما و رسیدن به دمای مناسب، سیالیت و کارآئی بیشتری را بدست خواهد آورد.

 

  • قالب بندی و مسلح نمودن

هر دو نوع قالب چوبی و فلزی می‌تواند به کار رود. سطح قالب باید با مواد نفتی اصلاح شده آغشته گردد. این عمل برای سطوح قائم و دیواره‌ها لازمست اما برای قالب دال ضرورت ندارد. وقتی از قالب فولادی در سطح بزرگ استفاده می‌شود باید آن را گرم نمود تا از ایجاد یک پوسته سطحی سیمان گوگردی به دلیل گیرش ناگهانی آن در سطح قالب جلوگیری نمود.

 بتن گوگردی را می‌توان با میلگردهای فولادی درجه 60  (ASTM A616,617,706) و یا میلگردهائی با پوشش اپوکسی (ASTM A775) مسلح نمود و این در حالی است که میلگرد با گوگرد اصلاح شده واکنش نمی‌دهد. همچنین می‌توان از الیاف شیشه‌ای جهت مسلح نمودن استفاده نمود. جزئیات میلگرد گذاری با بتن معمولی یکسان است. فاصله بین قالب و میلگردهای فولادی باید کمی‌افزایش یابد تا از بروز مشکل در هنگام ریختن و انجماد بتن گوگردی در این محل جلوگیری شود. راه حل دیگر بجای افزایش فاصله قالب و میلگرد، گرم نمودن قالب و میلگردها با وسایل گرمایشی غیر مستقیم مانند اشعه مادون قرمز قبل از ریختن بتن گوگردی در قالب است.

  الیاف شیشه به عنوان عامل کنترل کننده ترکهای ناشی از جمع شدگی و بهبود خواص شکل‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه در رابطه با کاربردهای کارگاهی بسیار مؤثر بوده است. استفاده از الیاف شیشه‌ای 13 تا 38 میلی متری به مقدار تقریبی 9 تا 12 کیلوگرم در هر مترمکعب بتن گوگردی توصیه شده است. اطلاعات بیشتر را باید از نشریه شماره 8965 گزارش تحقیقات در بررسیهای اداره معادن وزارت کشور ایالات متحده بدست آورد.

  • ریختن جایدهی و پرداخت

 

 کلیات

  نکات کلیدی در بتن‌ریزی و پرداخت موفقیت آمیز بتن گوگردی داشتن دمای 132 تا  141 درجه سانتی گراد در لحظه ریختن بتن، سرعت، جایدهی و پرداخت بتن می‌باشد.

فرغون و دمپر می‌تواند برای حمل بتن گوگردی داغ و ریختن در داخل قالب به کار رود. هر چند عایق بندی این وسایل ممکن می‌باشد اما ضروری نیست. این وسایل باید تا حدی پر شود که خطری را برای کارگران در هنگام حمل نداشته باشد و سریعاً تخلیه گردد. بتن گوگردی باید تا حد امکان به سرعت ریخته شود به نحوی که تراکم و پرداخت آن در حالیکه هنوز داغ است امکان پذیر گردد.

 

 اجراء کف

تراکم و ضربه زدن و پرداخت بتن گوگردی می‌تواند با وسایل دستی و مشابه بتن معمولی انجام شود. مسلماً امکانات و وسایل و افراد باید بقدر کافی تأمین شود تا بتوان دال کف را با ضخامت مورد نظر به نحوی ریخت تا سرد نگردد. حداکثر ضخامت دال معمولاً به قدرت اجرائی افراد وسایل برای ریختن و پرداخت بتن در حالیکه داغ است محدود می‌شود. می‌توان دال را با یک شمشه و ماله ساده به صورت دستی متراکم نمود و اینکار را با زدن ضربه انجام داد. در مورد دال‌ها استفاده از ویبراتورهای خرطومی‌معمولاً ضرورت ندارد اما ماله لرزنده می‌تواند در دستیابی به سطح صاف موثر است.

  وقتی دال را با زدن ضربه توسط ماله متراکم می‌نمائیم با توجه به دمای محیط مجاور فرصت کمی‌(در حدود چند دقیقه) برای اینکار وجود دارد. وقتی دال را با ضخامت 5 سانتی‌متر می‌ریزیم بین 2 تا 10 دقیقه برای پرداخت سطح فرصت داریم در غیر این صورت سطح آن شروع به سخت شدن می‌کند. در دالی به ضخامت 10 تا 20 سانتی متر زمانی در حدد 5 تا20 دقیقه به صورت فرصت کاری وجود دارد. کشیدن ماله در سطح در یک نوبت وقتی بتن هنوز به صورت سیال و مذاب است کافی می‌باشد. از ماله‌های چوبی و فلزی مرغوب می‌توان به این منظور استفاده نمود. اگر سطح شروع به سرد و سخت شدن نماید در حین ماله کشی بریده بریده می‌شود و پرداخت بدی حاصل می‌گردد. در اینصورت می‌توان با یک مشعل گاری کوچک می‌توان سطح را گرم نمود و به صورت مذاب درآورد و مجدداً آن را پرداخت نمود.

  وقتی سطح بتن گوگردی را با ماله صاف می‌کنیم، لایه‌ای از سیمان گوگردی و مواد ریز به سطح ماله می‌چسبد و سخت می‌گردد. پرداخت کننده سطح باید در کنار خود سطلی از آب داشته باشد و ماله را سریعاً در آب خنک فروبرد تا موجب گیرش سریع سیمان گوگردی چسبیده به سطح شود سپس ماله را محکم به سطح سخت می‌زنیم تا گوگرد و ملات ترد آن خرد و جدا شود.

   اگر بتن گوگردی سهواً در نقطه اشتباهی ریخته شود نباید اصرار داشت تا با سرعت آن را از سطح مزبور جدا کرده و برداریم زیرا لایه نازکی از آن باقی خواهد ماند بلکه لازمست اجازه دهیم بتن در محل مزبور کاملاً سرد و سخت گردد سپس با یک میله یا دیلم یا بیل به آن ضربه می‌زنیم تا خرد شده و جدا گردد در این حالت اثری از آن باقی نخواهد ماند. سطح نهائی تمام شده و پرداخت شده با ماله دراین نوع بتن‌ها برای بیشتر کارها مناسب است. سطح دال بتن گوگردی سخت شده، توپر قابل شستشو و مقاوم در برابر سایش می‌باشد.

 

 ساخت دیوار

در ساخت دیوار باید به نکاتی توجه نمود که در ادامه به آن موارد خواهیم پرداخت. گرم کردن قالب و میگردها با وسایل گرمایشی مناسب بویژه لامپ‌های مادون قرمز قبل از ریختن بتن برای جلوگیری از سرد شدن و گیرش ناگهانی ضروری است. عایق بندی دیواره قالب برای جلوگیری از اتلاف سریع دما می‌تواند مؤثر باشد و اجازه کار طولانی مدت و بیشتری را به ما بدهد.

 چرب کردن سطوح قالب با موادی مناسب و برپایه مواد نفتی ضرورت دارد تا قالب‌ها به آسانی جدا و آزاد گردد. استفاده از ویبراتور خرطومی‌ضعیف و به مدت کم می‌تواند مفید باشد اما افزایش زیاد می‌تواند به جداشدگی بیانجامد.

لرزاننده‌های خارجی و متصل شونده به قالب به صورت مؤثری برای تراکم دیوار به کار رفته است.

 

 بتن ریزی سطوح و زمینهای شیبدار

 بتن ریزی روی سطوح شیبدار با محدودیت جدی روبرو می‌باشد. تجربیات اخیر نشان می‌دهد که می‌توان روی سطوحی با شیب 1/2 تا 5/6 درصد را با بتن گوگردی حاوی سنگدانه‌های تیزگوشه و کنترل ویژگی‌های زیر بتن‌ریزی نمود.

  1. اگر بتن گوگردی دارای پودر سیلیس به عنوان پرکننده باشد می‌توان آن را روی سطوحی با شیب بیشتر ریخت در حالیکه با استفاده از خاکستر بادی نمی‌توان اینکار را بخوبی انجام داد. مخلوطهای حاوی گرد سیلیس معمولاً خمیری و سفت تر بوده و از سیالیت و روانی کمتری برخوردار است.
    1. مشکل روان شدگی و سیالیت زیاد را می‌توان با کاهش میزان مصرف سیمان گوگردی در مخلوط کنترل نمود.
    2. احتمالاً با کنترل دما نیز می‌توان به روانی کمتر دست یافت تا بتوان سطح شیبدار را بتن ریزی نمود.

2-4-6– تعمیر سطوح آسیب دیده

 اگر سطح بتن خوب پرداخت نشده باشد و یا بدلایلی سطح آن آسیب دیده باشد می‌توان با حرارت دادن این سطوح مجدداً آن را پرداخت نمود و سطح مناسبی را بدست آورد. با استفاده از حرارت دهی غیر مستقیم مانند لامپهای مادون قرمز می‌توان اینکار را بخوبی انجام داد اما باید در اینکار تسریع بعمل آورد. توصیه می‌شود از وسایل حرارتی مستقیم و متمرکز استفاده نگردد، زیرا حرارت مستقیم و متمرکز بر سطح بتن گوگردی سرد و سخت می‌تواند به بروز ترک بویژه در مقاطع نازک منجر شود.

می‌توان حفرات، فرورفتگی‌ها و بریدگی‌ها  و سوراخهای موجود در سطح بتن را با استفاده از بتن گوگردی ریخته شده و یا حرارت دهی مجدد سطح مزبور اصلاح و پرداخت شود.

 

درزها و درزگیرها

درزها برای کنترل ترک خوردگی (‌جمع شدگی) و انبساط و انقباض حرارتی و اجرائی لازمست موقعیت درزها باید با ملاحظه نوع کار و سایر ملاحظات مشخص گردد. معمولاً عرض یک قطعه به حدود 2/2 تا7/3 متر به دلیل محدودیت در پرداخت محدود می‌شود.

فاصله ترک‌های جمع‌شدگی معمولاً بر حدود 35 برابر ضخامت دال محدود می‌شود. ترکهای انقباضی (جمع‌شدگی) معمولاً 6 تا 9 میلی متر عرض را دارا می‌باشد و عمق آن 20 تا 25 درصد ضخامت دال است  (حداقل عمق).

اگر درز اجرائی (ساخت) در پایان عملیات اجرائی ریختن بتن به کار رود گذاشتن کلیه برشی مفید است اما ضروری نیست درزهای انبساط معمولاً 10 تا13 میلی مترعرض دارند تا بتوانند از بروز تنش‌های حرارتی در دالها جلوگیری کنند.

 حداکثر فاصله درزهای انبساط به حدود 18 متر برای مخلوط‌های عادی محدود می‌شود. اگر مقادیر سیمان گوگردی بیش از 18 درصد وزن بتن باشد حداکثر فاصله درزها باید کاهش یابد. از مواد قیری اشباع شده از الیاف که منطبق با ASTM D 1751 می‌توان به صورت رضایت بخش استفاده نمود. درزگیر انعطاف پذیر سازگار با شرایط محیطی طبق ACIS04 (راهنمای مصرف درزگیرها برای سازه‌های بتنی) می‌تواند به کار رود اما عمق ماده درزگیر در درز نباید از عرض آن بیشتر شود. در قسمت زیرین این مواد باید از پرکننده‌هائی استفاده کرد که مصرف این ماده در عمق محدود شود (‌فوم‌های پلی اتیلن) و ماده درزگیر از زیر درز نریزد.  (جاویدروزی, et al., 1395)

 

منابع

بابکی, پ., مهدوی, ا., محمودی, م.، دهقانی,. م., 1395. تأثیر و اهمیت میزان گوگرد مصرفی در و مزایای بتن گوگردی این بتنتبریز, دومین کنفرانس بین المللی انسان، معماری، عمران و شهر، تبریز، مرکز مطالعات راهبردی معماری و شهرسازی.

جاویدروزی,. م., قاسمی , ع. ملکی, م., 1395. بتن گوگردی؛ معیارها و مصارفتهران, چهارمین کنگره بین المللی عمران، معماری و توسعه شهری، تهران.

جلگه نژاد, خ., سیدمصطفی, و.مهدی آباد, م., 1395. بررسی پارامترهای موثر در بتن گوگردیاستان البرز, دومین همایش بین المللی معماری، عمران و شهرسازی در آغاز هزاره سوم، تهران، کنسرسیوم آنابافت شهر انجمن معماری و شهرسازی.

جوزم, ب. جواد ,. د., 1397. بتن گوگردی،مزایای فنی و زیست محیطی. پنجمین همایش ملی مصالح ساختمانی و فناوری های نوین در عمران،معماری و شهرسازی.

قنبری, ا.نجفی,. م., 1397. مروری بر عملکرد پارامترهای موثر بر ساخت و تقویت بتن گوگردی. کنفرانس بین المللی عمران.

 



[1] Mellon

[2] CANMET

[3] NCR

[4] SUDIC

[5] Vroom

[6] DCPD

[7] CPD