به گزارش چغادک نیوز؛ علیرضا پولادی در یادداشتی نوشت: بتن همواره بعنوان یکی از پر مصرف ترین و با دوام ترین مصالح ساختمانی جهت ساخت سازه های مختلف و از جمله سازه های دریایی و اسکله ها  مطرح بوده است. مقاومت بتن در برابر آب شور ، دغدغه اکثر کارشناسان می باشد. موج شکنهای بتنی و سازه های دریایی بتنی از جمله  سازه هایی هستند که در معرض فرسایش و خوردگی در مقابل آب شور  قرار دارند. شرایط سولفاتی و کلریدی دریا بر روی خواص مقاومتی بتن عموما تاثیر سوء خواهد گذاشت. در این تحقیق تاثیر شرایط محیطی استفاده از آب دریا در سواحل خلیج فارس بر روی خواص مقاومتی بتن بررسی می گردد. در این تحقیق از مصالح سنگی استان بوشهر و سیمان تیپ ۲ و ۵ برای ساخت بتن استفاده شده است. نمونه های بتنی پس از ساخت در دو حوضچه مجزا و محتوی آب معمولی و آب خلیج فارس  نگهداری شده است. سپس مقاومت فشاری و خمشی نمونه ها در زمانهای ۷ روزه و ۲۸ روزه و ۹۰ روزه اندازه گیری شده است. مقاومت فشاری و خمشی نمونه های بتنی نگهداری شده در شرایط سولفاتی و کلریدی خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفته و با مقاومت نمونه های بتن نگهداری شده در آب معمولی مقایسه گردیده است. نتایج بیانگر این است که آب خلیج فارس بطور متوسط باعث کاهش ۴ %  مقاومت فشاری نمونه های مکعبی برای طرح اختلاط A1  و کاهش  ۲ % مقاومت فشاری نمونه های مکعبی برای طرح اختلاط A2   و همچنین آب خلیج فارس باعث کاهش به ترتیب ۸ % و ۳ %  مقاومت خمشی نمونه های بتنی برای طرح اختلاط  A1 و A2 گردید.

طی سالهای متمادی، بسیاری از سازه های بتنی در مناطق جنوبی کشور بعلل مختلف دچار آسیب دیدگی و یا خرابی زودرس شده اند. شرایط آب و هوایی بسیار خورنده ، عدم آگاهی کافی عوامل اجرایی، ضعف در مراحل ساخت، بکارگیری مصالح نامناسب و بدون کیفیت و …  از عوامل انواع این خرابی ها بوده است. امروزه در کشور با توجه به توسعه همه جانبه و روز افزون مناطق جنوبی در حاشیه خلیج فارس بعلت توسعه ترانزیت دریایی و بهربرداری و استخراج منابع نفت و گاز، نیاز به ساخت و اجرای انواع سازه های بتنی در سطح وسیع در سالهای آتی در این مناطق وجود دارد و اکنون نیز بسیاری از انواع سازه های بتنی در این مناطق در حال ساخت است و مرتبا نیز گزارش هایی از خرابی های این سازه ها حتی قبل از رسیدن به مرحله بهره برداری منتشر می شود[۱].

بتن در مقایسه با دیگر مصالح ، به دلیل مقاومت بیشتر در برابر عوامل خورنده در بنادر و اسکله ها کاربرد بیشتری دارد. اما شرایط محیطی سواحل بر روی بتن نیز تاثیر سوء دارد. برای نمونه به موارد زیر می توان اشاره کرد. خرابی سولفاتی: ترکیبات مختلف سیمان هیدراته شده توسط سولفاتها مورد تهاجم قرار می گیرد. برای مثال  سولفات های سدیم و کلسیم با هیدروکسید و هیدرو آلومینات کلسیم ترکیب شده و در اثر این واکنش گچ و سولفو آلومینات کلسیم تولید می شود که این محصولات به ترتیب باعث کاهش مقاومت و ایجاد ترک در بتن می شوند[۶]. خرابی کلریدی و کربناتی : عمدتا در بتن مسلح باعث خوردگی آرماتور  می شود [۷].

مروری بر تحقیقات پیشین

رمضانیانپور و مودی ( ۱۳۷۵ ) در تحقیقات خود سازه های کنار ساحلی و بندری در جنوب کشور و در کناره خلیج فارس را مورد بررسی قرار دادند. بررسی آزمایشهای نظری توام با آزمایشهای غیر مخرب و نمونه برداری و آزمایشهای فیزیکی وشیمیای بر روی این سازه ها انجام دادند و با توجه به آزمایشهای نفوذ یون کلراید و میزان آن که عامل اصلی خرابی در این سا زه ها به این نتیجه رسیدند که همانا خوردگی آرماتور و ترک خرابی بتن روی آن در اثر نفود این یون بوده است. آزمایشهای تکمیلی کربناتاسیون و نیم پیل نیز موید این مطلب بوده است. در پاره ای موارد اجرای نامطلوب و عدم رعایب پوشش لازم درمناطق با خوردگی شدید باعث شروع خرابی در زمانهای کوتاهتر از حد انتظار گشته است [۳]. رمضانیان پور و همکاران (۱۳۸۲ ) دوام نمونه های بتنی مسلح ساخته شده با سیمان های نوع ٢، نوع ۵، سربار های و پوزولانی و در بعضی از مخلوط ها بهمراه مقادیری مواد مکمل سیمان، در منطقه خلیج فارس تحت شرایط مختلف را مورد بررسی قرار دادند.

رمضانیانپور و همکاران با توجه به نتایج آزمایشات  به این نتیجه رسیدند درمناطق خشک ( ساحلی ) و در شرایطی که سازه در معرض آب دریا نباشد، اگر بتن با کیفیت بالا ساخته شود هیچ گونه آسیب دیدگی در اثر خوردگی محتمل نمی باشد. در شرایط جزر و مدی خلیج فارس  در مورد سیمان نوع ۵، با وجود شرایط مطلوب از لحاظ میزان مقاومت فشاری و نفوذپذیری، بدترین عملکرد را از لحاظ خوردگی در این شرایط نشان می دهد [۱]. پیدایش ( ۱۳۸۳ ) در این مقاله مسائل مختلف و راه حل های ممکن پیرامون بروز خوردگی در سازه های دریایی و تاسیسات بندری مورد بحث و بررسی قرار می گیرد [۴]. رمضانیان پور ( ۱۳۸۳ ) در کتاب خود به بررسی ابعاد مصالح درشت دانه ها در بتن پر مقاومت پرداخته و بیان می کند که برخی  محققین حداکثر اندازه دانه های مصرفی در بتن پر مقاومت را ۱۰ تا ۱۲ میلیمتر مناسب دانسته ولی از طرفی بهره گیری از سنگدانه های به اندازه حداکثر ۲۰ تا ۲۵ میلیمتر برای ساخت بتن با مقاومت بالا را نیز پیشنهاد می دهند [۹]. هاشمی و همکاران ( ۱۳۸۴ ) با بررسی آزمایشات مقاومت فشاری و کششی بر روی نمونه های استوانه ای رعایت برخی نکات را لازم می دانند : الف ) سطوح فوقانی و تحتانی نمونه قبل از انجام آزمایش باید مسطح باشد  . ب ) قبل از آنکه نمونه مورد آزمایش روی سکوی دستگاه پرس قرار گیرد باید سطوح تماس با نمونه کاملا تمیز شده و عاری از هر گونه گرد و خاک و یا دانه های ریز ماسه باقی مانده از آزمایش قبل باشد  ج ) در هنگام بکار انداختن دستگاه ، صفحه پرس باید به آرامی و بدون ضربه زدن روی نمونه قرار گیرد [۸]. رحیمی اصل و همکاران ( ۱۳۹۰ ) در تحقیقات خود، نحوه مکانیزم های اصلی تخریب سازه های بتنی در محیط دریایی، خوردگی میلگردهای کار گذاشته شده در بتن، تجزیه و تخریب بتن، سیکل های یخ زدن و آب شدن، تشکیل ترکیب اترینگایت و واکنش سیلیسی- قلیایی مورد بررسی قرار دادند.

رحیمی اصل و همکاران  سعی کردند عواملی که منجر به تخریب بتن در مناطق سواحلی گرم و مرطوب می شود، راه حلهای مناسب و عملی واقتصادی جهت بتن ریزی صحیح ارائه دهند. همچنین در مورد استفاده از روکشهای غیر قابل نفوذ، که این مواد باید داری چسبندگی فوق العاده و قدرت جذب مطلوب در کلیه منافذ بتن را داشته باشند و تشکیل یک کارکتور واترپروفی در سطح بتن بدهند [۵]. مدرسی و همکاران ( ۱۳۹۰ ) درتحقیقات خود  تاثیر شرایط محیطی خلیج فارس بر روی خواص مقاومتی بتن دارای الیاف پروپیلن بررسی کردند.  مدرسی و همکاران در  تحقیق خود از مصالح سنگی سیلیسی درشت دانه و ماسه سیلیسی و سیمان پرتلند تیپ ۵ برای ساخت بتن استفاده شده است .

نمونه های بتنی یک بار در آب خلیج فارس و یک بار در آب شیرین تا زمان آزمایش نگهداری کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که شرایط محیطی خلیج فارس باعث کاهش مقاومت خمشی بتن میشود اما با افزودن ۳ کیلوگرم الیاف پروپیلن در مترمکعب به بتن می توان تاثیر سو شرایط محیطی خلیج فارس را بر مقاومت خمشی بتن خنثی کرد [۲].

 

1. مواد و روشها

۳-۱٫  مواد و ترکیبات بتن

 

جنس مصالح سنگدانه ای درشت دانه ( شن نخودی و بادامی ) و ریزدانه ( ماسه ) مورد استفاده در آزمایش های انجام شده در این تحقیق ، سیلیس است. مصالح درشت دانه و ریزدانه با نسبت برابر ترکیب گردید . همچنین نسبت آب به سیمان ۵/۰ می باشد. سیمان مورد استفاده عبارتند از : سیمان تیپ ۲ ( دشتستان ) و سیمان تیپ ۵ ( لامرد ) که با توجه به استفاده آن در سواحل استان بوشهر انتخاب شده است. مشخصات شیمیایی سیمانهای مورد استفاده در جدول (۱) آمده است.

 

جدول ۱ : مشخصات شیمیایی سیمان های مورد استفاده

ترکیب شیمیایی  %	سیمان نوع ۲	ترکیب شیمیایی  %	سیمان نوع ۵
Sio2	۴۶/۲۰	Blaine,s Fineness (m²/kg )	۳۵۰
AL2O3	۶۹/۴	AL2O3	۸۶/۳
Fe2O3	۷۱/۳	Soundness(Autoclave Method)	۰۸/۰
MgO	۴۹/۳	MgO	۶۹/۱
CaO	۰۴/۶۲	Insoluble Residues	۲۰/۰
SO3	۰۸/۲	SO3	۹۸/۱
Na2O	۳۹/۰	CзS	۹۱/۵۳
K2O	۶۷/۰	Aluminium Oxide to Ferric Oxide Ratio	۸۶/۰
C2S	۷۰/۱۷	C2S	۸۶/۲۲
C3A	۱۵/۶	C3A	۷۱/۲
LOI	۹۰/۱	LOI	۵۸/۰
L.S.F	۸۷/۹۲	L.S.F	۸۹/۰
Insol.Res	۳۳/۰
C4AF	۲۸/۱۱
Total Alkalies	۸۳/۰
Free CaO	۹۵/۰

سیمان تیپ ۵ برای استفاده در پروژه هایی که در معرض حملات سولفاتی هستند، می باشد. برای همین منظور درصد  C3A  به حداکثر  ۵% محدود شده است. در مناطقی که مواد سولفاتی وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C3A   ترکیب شده، ماده‌ای به نام اترنژیت یا اترینگات به وجود می‌آورند. این ماده جدید در اثر جذب آب متورم و باعث ایجاد ترک در بتن می‌شود که به این روند، حمله سولفاتها گویند. کاهش میزان C3A  در سیمان و تولید سیمانهایی چون سیمان پرتلند تیپ ۵ به عنوان راه حل مقابله با حمله سولفاتها ارائه می شود. برای ساخت سیمان ضد سولفات باید مقدار C3A  را کاهش داد.

برای این منظور خاک رس را در پروسه تولید سیمان کاهش داده و به جای آن از آهن و سیلیس استفاده می کنند که این امر موجب بالا رفتن هزینه تولید سیمان می شود. در روند حمله سولفاتها، نکته مهم آنست که تخریب بتن در اثر پدیده شیمیایی ترکیب سولفات  C3A  نیست؛ بلکه به علت پدیده فیزیکی انبساط اترنژیت در اثر جذب آب است. سولفاتها علاوه بر ترکیب با C3A به  Ca(OH)2  نیز حمله کرده، در ترکیب با آن تولید سنگ گچ می‌کنند که این محصول هم در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط می‌شود و در بتن ایجاد ترک می‌کند. شن مصرفی دارای حداکثر اندازه ۲۰ میلیمتر و از ماسه گذشته از الک ۷۵/۴ میلیمتر استفاده گردید. جذب آب شن و ماسه بر اساس استاندارد  ASTM-C128 به ترتیب ۵۰/۲ و ۳۰/۳  گرم بر سانتیمتر مکعب تعیین گردید. آب مصرفی در ساخت مخلوط ها، آب شرب بوشهر  می باشد.

 

۳-۲٫  تهیه نمونه ها

نمونه ها بر اساس استاندارد  ASTM-C192  ساخته و عمل آوری شدند. پس از وارد کردن مصالح بتن در میکسر، مخلوط به مدت ۲ دقیقه در میکسر قرار می گیرد، تا یک مخلوط همگن از بتن تهیه گردد. آزمایش اسلامپ بر روی مخلوط  بتن ها  صورت گرفت و اسلامپ بتن ها برابر  ۶  گردید. بتن های آماده شده در ۳ نوع قالب ریخته گردید. قالب های مکعبی  ۱۵*۱۵*۱۵  سانتیمتر مکعب  جهت انجام آزمایش های مقاومت فشاری   و قالب های مکعب مستطیل  ۱۰*۱۰*۵۰  سانتیمتر مکعب جهت انجام آزمایش های مقاومت خمشی بر روی نمونه های بتنی ساخته شد.

برای حفظ رطوبت نمونه ها در ۲۴ ساعت اول، بر روی سطح نمونه ها یک لایه پلاستیک قرار داده شد. بعد از باز کردن قالب ها نمونه های بتنی تا سن مورد نظر ( ۷ روزه ، ۲۸ روزه و ۹۰ روزه )  نمونه ها در حوضچه آب معمولی  و حوضچه آب خلیج فارس نگهداری شدند.  میزان املاح و یون های موجود در آب خلیج فارس که نمونه ها در آن عمل آوری شدند، در جدول ۲ نشان داده شده است.

 

جدول ۲ – املاح و یون های موجود در آب خلیج فارس [۲]

یون	Cl¯	Na+	So4¯²	Mg+²	Ca+²	K+
مقدار (Mg/Lit)	۲۱۴۵۰	۱۲۴۰۰	۲۷۲۰	۱۴۶۰	۴۳۰	۴۵۰

 

جدول ۳ – طرح های اختلاط مورد استفاده برای بررسی مقاومت فشاری و خمشی نمونه های بتنی

شرایط عمل آوری	w/c	سنگدانه ریز Kg/m³	سنگدانه درشت Kg/m³	آب Kg/m³	سیمان Kg/m³	نوع سیمان	کد طرح اختلاط
آب معمولی و آب دریا	۵/۰	۸۵۹	۸۵۷	۱۸۲	۳۵۰	تیپ ۲	A 1
آب معمولی و آب دریا	۵/۰	۸۵۹	۸۵۷	۱۸۲	۳۵۰	تیپ ۵	A 2

 

۳-۳٫  آزمایش ها و نتایج آن

 

نتایج آزمایشات  روی نمونه های مختلف  در جداول زیر مشخص گردیده است. در این جداول f´cu7، f´cu28 و f´cu90   به ترتیب بیانگر مقاومت فشاری ۷ روزه، ۲۸ روزه و ۹۰ روزه نمونه های مکعبی و f´r7 ، f´r28 و f´r90  بیانگر مقاومت خمشی نمونه ها در سنین ۷، ۲۸و ۹۰  روزه است. آزمایش مقاومت فشاری بتن : برای هر طرح اختلاط از نمونه های مکعبی ۱۵*۱۵*۱۵  سانتیمتر مکعب  برای آزمایش مقاومت فشاری  استفاده شده است.  مقاومت فشاری نمونه ها در جدول ۴ ارائه شده است. آزمایش مقاومت خمشی بتن : برای اندازه گیری مقاومت خمشی از نمونه های مکعب مستطیل ۱۰*۱۰*۵۰  سانتیمتر مکعب  استفاده گردید. نتایج آزمایشهای مقاومت خمشی بتن ها در جدول ۵ ارائه شده است.

جدول ۴ – نتایج آزمایش مقاومت فشاری نمونه های مکعبی 

f´cu90  ( Mpa )	f´cu28    ( Mpa )	f´cu7  ( Mpa )	کد طرح اختلاط
آب خلیج فارس	آب معمولی	آب خلیج فارس	آب معمولی	آب خلیج فارس	آب معمولی
۷۲/۳۲	۶۰/۳۳	۰۹/۲۹	۴۶/۳۰	۵۹/۲۱	۳۰/۲۲	A1
۴۳/۴۲	۱۳/۴۳	۲۴/۴۱	۹۹/۴۱	۳۵/۳۴	۰۱/۳۵	A2

 

در جدول ۴ نتایج آزمایشات مقاومت فشاری نمونه های مکعبی در سنین ۷، ۲۸و ۹۰ روزه آمده است . همانطور که مشاهده می گردد نتایج مقاومت فشاری نمونه های بتنی در معرض آب دریا کمتر از نمونه های بتنی در معرض آب معمولی گردید. مقدار کاهش مقاومت نمونه های بتنی در معرض آب دریا به نمونه های در معرض آب معمولی برای طرح اختلاط   A1 در سن ۷ روزه برابر Mpa71/0 ، در سن ۲۸ روزه  برابر  Mpa37/1 و در سن ۹۰ روزه برابر Mpa 88/0 گردید. این کاهش مقاومت نمونه ها برای طرح اختلاط A2  در سن ۷ روزه برابر  Mpa 66/0 ، در سن ۲۸ روزه برابر Mpa 75/0 و برای سن ۹۰ روزه برابر  Mpa 70/0 گردید.  با توجه به جدول فوق  نسبت تغییرات مقاومت نمونه های بتنی با طرح اختلاط A1 و A2 در معرض آب دریا و آب معمولی در سنین ۷ و ۲۸ و ۹۰ روزه به شرح ذیل می باشد :

طرح اختلاط A1 :

آب معمولی :            f´cu7= 1/37  / f´cu28            و            f´cu7= 1/51  / f´cu90          و            f´cu28= 1/10   / f´cu90

آب دریا :                  f´cu7= 1/35  / f´cu28             و           f´cu7= 1/52  / f´cu90          و           f´cu28= 1/13    / f´cu90

طرح اختلاط  A2 :

آب معمولی :          f´cu7= 1/20  / f´cu28            و           f´cu7= 1/23  / f´cu90          و           f´cu28= 1/03    / f´cu90

آب دریا :                f´cu7= 1/20  / f´cu28            و          f´cu7= 1/24    / f´cu90          و           f´cu28= 1/03    / f´cu90

میانگین نسبت تغییرات مقاومت  فشاری نمونه های مکعبی در طرح اختلاط  A1  و در آب معمولی  ۳۳/۱  و در آب دریا  ۳۳/۱ می باشد.  میانگین این نسبت برای طرح اختلاط  A2  و در آب معمولی  ۱۵/۱  و در آب دریا  ۱۶/۱  می باشد.

 

جدول ۵ – نتایج آزمایش مقاومت خمشی بتن

f´r90 ( Mpa )	f´r28 ( Mpa )	f´r7   ( Mpa )	شماره نمونه
آب خلیج فارس	آب معمولی	آب خلیج فارس	آب معمولی	آب خلیج فارس	آب معمولی
۳۳/۱۱	۹۵/۱۲	۳۹/۸	۹۸/۸	۳۸/۶	۶۲/۶	A 1
۱۵/۱۸	۷۹/۱۸	۶۳/۱۶	۰۷/۱۷	۷۲/۱۴	۹۶/۱۴	A 2

 

نتایج آزمایش مقاومت خمشی نمونه های بتنی در معرض آب دریا و آب معمولی  در جدول ۵ ذکر گردیده است. همانگونه که ملاحظه می گردد مقاومت خمشی نمونه های بتنی با طرح اختلاط A2 که در آن از سیمان تیپ ۵ استفاده گردیده است، خیلی بیشتر از مقاومت خمشی نمونه های بتنی با طرح اختلاط A1  که در آن از سیمان تیپ ۲ استفاده گردیده است.

همچنین آب دریا باعث کاهش مقاومت خمشی برای هر دو طرح اختلاط A1  و  A2  نسبت به آب معمولی گردید. مقدار کاهش مقاومت خمشی نمونه های بتنی در معرض آب دریا به نمونه های در معرض آب معمولی برای طرح اختلاط   A1 در سن ۷ روزه برابر  Mpa 24/0، در سن ۲۸ روزه  برابر  Mpa59/0 و در سن ۹۰ روزه برابر Mpa 62/1 گردید. همچنین کاهش مقاومت نمونه ها برای طرح اختلاط A2  در سن ۷ روزه برابر  Mpa 24/0، در سن ۲۸ روزه برابر Mpa 44/0 و برای سن ۹۰ روزه برابر  Mpa  ۶۴/۰  گردید. میانگین این کاهش مقاومت برای طرح اختلاط A1  برابر Mpa 82/0 و برای طرح اختلاط A2  برابر  Mpa 44/0  می باشد.

با توجه به مقادیر میانگین فوق الذکر می توان نتیجه گرفت که نمونه های بتنی با سیمان تیپ ۵  مقاومت بیشتری در برابر آب دریا نسبت به نمونه های بتنی با سیمان تیپ ۲ از خود نشان می دهد. نسبت تغییرات مقاومت خمشی نمونه ها ی بتنی با طرح اختلاط A1 و A2 در معرض آب دریا و آب معمولی در سنین ۷، ۲۸و ۹۰ روزه به شرح ذیل می باشد :

طرح اختلاط A1 :

آب معمولی :                f´c7= 1/36  / f´c28            و         f´c7= 1/96  / f´c90           و  f´c28= 1/44            / f´c90

آب دریا :                     f´c7= 1/32  / f´c28            و         f´c7= 1/78  / f´c90           و  f´c28= 1/35            / f´c90

طرح اختلاط  A2 :

آب معمولی :               f´c7= 1/14  / f´c28            و           f´c7= 1/26  / f´c90            و  f´c28= 1/10             / f´c90

آب دریا :                    f´c7= 1/13  / f´c28            و          f´c7= 1/23  / f´c90           و  f´c28= 1/09             / f´c90

میانگین نسبت تغییرات مقاومت  خمشی در طرح اختلاط A1  و در آب معمولی ۵۹/۱ و در آب دریا ۴۸/۱ می باشد.  میانگین این نسبت برای طرح اختلاط A2  و در آب معمولی ۱۷/۱  و در آب دریا  ۱۵/۱  می باشد.

1. ارزیابی نتایج آزمایشات

۴-۱ .  بررسی تاثیر آب خلیج فارس بر مقاومت فشاری بتن

 

نتایج آزمایش مقاومت فشاری نمونه های مکعبی بتن در برابر آب معمولی و آب خلیج فارس در جدول ۴ بیان شده است. همانگونه که در شکل ۱  هم پیداست، مقاومت فشاری بتن ها در آب خلیج فارس  کمتر از نمونه های در آب معمولی می باشد. واین به دلیل نفوذ یون های خورنده آب خلیج فارس به جسم نمونه های بتن در معرض آب خلیج فارس  می باشد.

 

شکل ۱- تغییرات مقاومت فشاری ۷  و ۲۸ و ۹۰  روزه نمونه های مکعبی در آب معمولی و آب دریا ( سیمان تیپ ۲ و ۵ )

 

با توجه به شکل ۱  و در نمودار مقاومت فشاری طرح اختلاطA1    نمونه های مکعبی در آب معمولی، مقاومت ۲۸ روزه ۳۷ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته، مقاومت ۹۰ روزه ۱۰ %  نسبت به مقاومت ۲۸ روزه افزایش یافته و مقاومت ۹۰ روزه  ۵۰ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته است.   در نمودار مقاومت فشاری طرح اختلاطA1  نمونه های مکعبی در آب دریا، مقاومت ۲۸ روزه ۳۵ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته، مقاومت ۹۰ روزه ۱۳ % نسبت به مقاومت ۲۸ روزه افزایش یافته و مقاومت ۹۰ روزه ۵۲ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته است. در نمودار مقاومت فشاری طرح اختلاطA2  نمونه های مکعبی در آب معمولی، مقاومت ۲۸ روزه  ۲۰ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته، مقاومت ۹۰ روزه  ۳ %  نسبت به مقاومت ۲۸ روزه افزایش یافته و مقاومت ۹۰ روزه ۲۳ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته است. در نمودار مقاومت فشاری طرح اختلاطA2   نمونه های مکعبی در آب دریا، مقاومت ۲۸ روزه  ۲۰ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته، مقاومت ۹۰ روزه  ۳ %  نسبت به مقاومت ۲۸ روزه افزایش یافته و مقاومت ۹۰ روزه  ۲۴ % نسبت به مقاومت ۷ روزه افزایش یافته است.

همانطور که در شکل ۱  دیده می شود مقاومت فشاری نمونه ها در طرح اختلاط A2 که از سیمان تیپ ۵ استفاده شده از مقاومت فشاری نمونه ها در طرح اختلاطA1   که از سیمان نوع  ۲  استفاده شده،  بیشتر شده است.  با توجه به شکل ۱  برای عمل آوری نمونه های بتنی طرح اختلاطA1  در آب معمولی و آب دریا، به نتایج ذیل می توان دست یافت :  مقاومت ۷ روزه آب دریا  ۳ % نسبت به مقاومت ۷ روزه آب معمولی کاهش یافته، مقاومت ۲۸ روزه آب دریا  ۵ %  نسبت به مقاومت ۲۸ روزه  آب معمولی کاهش یافته و مقاومت ۹۰ روزه آب دریا  ۳ % نسبت به مقاومت ۹۰ روزه آب معمولی کاهش یافته است.

همچنین برای عمل آوری نمونه های بتنی طرح اختلاطA2   در آب معمولی و آب دریا، به نتایج ذیل می توان دست یافت :  مقاومت ۷ روزه آب دریا  ۲ % نسبت به مقاومت ۷ روزه آب معمولی کاهش یافته، مقاومت ۲۸ روزه آب دریا  ۲ %  نسبت به مقاومت ۲۸ روزه آب معمولی کاهش یافته و مقاومت ۹۰ روزه آب دریا  ۲ % نسبت به مقاومت ۹۰ روزه آب معمولی کاهش یافته است. متوسط کاهش مقاومت فشاری بخاطر تاثیر آب دریا  برای طرح اختلاط A1 برابر  ۴%  و برای طرح اختلاط A2  برابر  ۲ %  گردیده است.

 

۴-۲ . بررسی تاثیر آب خلیج فارس بر مقاومت خمشی بتن

در شکل ۲  نمودار مقاومت خمشی نمونه های بتنی  طرح اختلاطA1  وA2   در آب معمولی و آب دریا  در سنین ۷ و ۲۸ و ۹۰ روزه نشان داده شده است.

                       

شکل  ۲ –  تغییرات مقاومت خمشی  ۷  و ۲۸ و ۹۰ روزه نمونه های بتنی  طرح اختلاط  A1 و A2  در آب معمولی و آب دریا

 

با توجه به شکل ۲ برای عمل آوری نمونه های بتنی در آب معمولی، به نتایج ذیل می توان دست یافت :  مقاومت ۷ روزه طرح اختلاط A2    ۱۲۶ % نسبت به مقاومت ۷ روزه طرح اختلاط  A1   افزایش یافته، مقاومت ۲۸ روزه طرح اختلاط A2  ۹۰ %  نسبت به مقاومت ۲۸ روزه  طرح اختلاط A1  افزایش یافته و مقاومت ۹۰ روزه طرح اختلاط A2 45 % نسبت به مقاومت ۹۰ روزه  طرح اختلاط  A1  افزایش یافته است.  برای عمل آوری نمونه های بتنی در آب دریا  با توجه به شکل ۲ ، به نتایج ذیل می توان دست یافت :  مقاومت ۷ روزه طرح اختلاط A2    ۱۳۱ % نسبت به مقاومت ۷ روزه طرح اختلاط  A1   افزایش یافته، مقاومت ۲۸ روزه طرح اختلاط A2    ۹۸ %  نسبت به مقاومت ۲۸ روزه طرح اختلاط  A1  افزایش یافته و مقاومت ۹۰ روزه طرح اختلاط A2    ۶۰ % نسبت به مقاومت ۹۰ روزه طرح اختلاط  A1  افزایش یافته است. درصدکاهش مقاومت خمشی بخاطر اثر آب دریا بر روی نمونه های بتنی در طرح اختلاط A1   و برای زمانهای ۷ و ۲۸ و ۹۰ روزه ، به ترتیب برابر  ۴% ، ۷% و ۱۴%  می باشد. همچنین این درصد کاهش مقاومت خمشی در طرح اختلاط A2   و برای زمانهای ۷ و ۲۸ و ۹۰، به ترتیب برابر  ۲% ، ۳% و ۴%  می باشد. متوسط کاهش مقاومت خمشی بخاطر تاثیر آب دریا  برای طرح اختلاط A1 برابر  ۸%  و برای طرح اختلاط A2  برابر  ۳ %  گردیده است. با توجه  به  شکل ۱و۲  دیده می شود که مقدار مقاومت فشاری ۷ و ۲۸ و ۹۰  روزه  نمونه های بتنی از مقاومت خمشی ۷ و ۲۸ و ۹۰  روزه  نمونه های بتنی بیشتر  می باشد.  دلیل کمتر بودن چشمگیر مقاومت خمشی بتن نسبت به مقاومت فشاری آن، وجود ریز ترک های فراوان در جسم بتن  حتی قبل از شروع آزمایش است. چنین ریز ترک هایی در فشار در ابتدا بسته شده و مشکلی برای باربری فشاری ایجاد نمی کند، اما در خمش مانع از انتقال تنش خمشی شده و منجر به گسیختگی زودرس آن نمونه تحت تنش خمشی  می شوند.

 

1. قدردانی

از آزمایشگاه مکانیک خاک مهندسین مشاور کوبان کاوش جنوب جهت همکاری بیدریغ جهت پیشبرد این پایان نامه سپاسگذارم.

 

1. نتیجه گیری

در منطقه خلیج فارس و در شرایط مغروق در آب خلیج فارس که مدنظر این تحقیق می باشد، با توجه به نتایج آزمایشات  استفاده از سیمان نوع ۵   به دلیل کم بودن مقدار C3A نسبت به سیمان نوع ۲ ، که با سولفات موجود در آب دریا ترکیب  می شود و باعث ترک خوردن بتن و در نهایت تخریب بتن می گردد   مطلوبتر می باشد. در مناطق ساحلی و در شرایطی که بتن در تماس مستقیم با آب دریا نباشد در صورتیکه بتن با کیفیت بالا ساخته شود، استفاده از سیمان نوع ۵  ضرورت ندارد و سیمان نوع ۲  کافی می باشد.

در نمودار تغییرات مقاومت فشاری هر دو طرح اختلاط  مشاهده می شود که آب خلیج فارس باعث کاهش ۴ % میانگین مقاومت فشاری نمونه های مکعبی با طرح اختلاط A1 به میزان Mpa 99/0 و برای طرح اختلاط  A2  باعث کاهش ۲ % میانگین مقاومت فشاری به میزان Mpa 70/0 گردیده است. همچنین با توجه به نمودار تغییرات مقاومت خمشی،آب خلیج فارس باعث کاهش ۸ %  میانگین مقاومت خمشی نمونه ها با طرح اختلاط A1 به میزان  Mpa 82/0 و کاهش ۳ %  میانگین مقاومت خمشی نمونه ها با طرح اختلاط A2 به میزان  Mpa 44/0  شده است.  که این مورد  استفاده از سیمان تیپ ۵  برای بتنهایی که در دراز مدت در تماس با آب دریا هستند را توجیه می کند.

 

1. مراجع

 

[۱]  رمضانیانپو، ع.، پورخورشیدی، ع.، پرهیزکار، ط.، رئیس قاسمی، ا . (۱۳۸۳). ” بررسی دوام بتن مسلح با سیمان ها و پوزولانهای مختلف در شرایط محیطی خلیج فارس “.  مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن.

[۲] مدرسی، م. ،رهنما، ح.،  فراهانی، ا. (۱۳۹۰). ” تاثیر آب دریا بر خواص بتن با الیاف پروپیلن “.  ششمین کنگره ملی مهندسی عمران.

[۳] رمضانیانپو،ع .، مودی، ف. (۱۳۷۵).” نفوذ یون کلراید و خرابی سازه های بتنی بندری در جنوب کشور” . دومین همایش بین المللی سواحل، بنادر و سازه های دریایی.

[۴] پیدایش،م.(۱۳۸۳). ” کنترل خوردگی در سازه های دریایی و تاسیسات بندری “.  ششمین همایش بین المللی سواحل، بنادر و سازه های دریایی.

[۵] رحیمی اصل ، م.، عدنانی،ا.،علیزاده،ا.(۱۳۹۰). ” فن آوری بتن سازه های مستقر درمناطق سواحلی گرم و محیط های مرطوب”.اولین همایش بین المللی بتن های ناتراوا مخازن ذخیره آب شرب .

[۶]Hossain, K.M.A and Lachemi, M. (2006),”Performance of volcanic ash and pumice based blanded cement concrete in mixed sulfate environment”, Cement and concrete research, 36 , pp 1123–۱۳۳

[۷]Song, P.S. and Hwang, B.C. and Sheu, S. (2005) Strength properties of nylon-and polypropylene-fiberreinforced concrete, “Cement and concrete research, No. 35 , pp. 1546-1550

[۸] هاشمی شیرازی،ج.، منظوری،ع.(۱۳۸۴). “روش جدید جهت تعیین مقاومت کششی یک مقطع استوانه ای بتن الیافی “.دانشگاه آزاد استهبان، ۲-۵٫

[۹]  رمضانیان پور،ع. ( ۱۳۸۳ ). ” بتن های توانمند و کاربرد آن “. انتشارات علم و صنعت، ۳۴ – ۳۲٫