سخت ترین شغل جهان

معمولاً وقتی می خواهند از سختی های یک شغل بگویند ، این طور شروع می کنند : « این شغل بعد از کار در معدن ، دومین شغل پرخطر دنیاست ! » یعنی انگار همه پذیرفته اند که کار در معدن در میان مشاغل مختلف ، از همه سخت تر است . کارکنان معدن هم به دلیل عوامل زیان آور این شغل با خطرات زیادی مواجه اند .
صنعت معدن در اغلب کشورها بالاترین نرخ مرگ و میر را به خود اختصاص داده است . آسیب دیدن یا کشته شدن در مراحل مختلف کار در معدن ، گازها ، گرد و غبارها ، مواد شیمیایی ، صدا ، گرما و چیزهایی از این قبیل می تواند موجب بیماری های مزمن و گاهی حوادث کشنده ناگهانی شود . خوشبختانه در دهه اخیر ، ظهور و توسعه ماشین آلات و تکنولوژی کار در معادن ، تجهیزات ، فرآیندها و نیز آموزش کارکنان در موضوع ایمنی و بهداشت در محیط کار خیلی توسعه پیدا کرده است .
سازمان های جهانی مرتبط با ایمنی و بهداشت کار ، برنامه ها و قوانین بلند بالایی در زمینه رعایت مقررات ایمنی و بهداشتی در معادن تهیه کرده اند . استخراج ماسه ، شن و سنگ نیز به همین شکل است . در کشورایران نیز که سرشار از معادن غنی و مختلف است ، ایمنی در معادن از اهمیت بسیاری برخوردار است ، به طوری که چند سالی است در این زمینه ها همایش ها و سمینارهایی با موضوع ایمنی در صنعت و معدن در حال برگزاری است .
به گفته ی معاون امور معادن و صنایع معدنی وزارت صنایع و معادن ، با سرمایه گذاری های انجام شده در بخش آموزش و خرید تجهیزات جدید ، ضریب ایمنی معادن افزایش یافته است .
این مقام مسئول ، با مقایسه میزان حوادث منجر به مرگ در سال 84 با سالهای 86 و 87 اعلام کرده است : « در سال 1384 به ازای هر 6 میلیون تن تولید مواد معدنی ، یک حادثه منجر به فوت در معادن اتفاق افتاد که این رقم در سال 86 به 10 میلیون تن به ازای یک کشته رسید . همچنین در سال 87 این نرخ به یک کشته به ازای 16 میلیون تولید رسید » به عقیده ی او این نرخ کاهش حوادث به معنای رشد 60 درصدی ضریب ایمنی در معادن کشور است .

خطر انفجار در معادن زغال سنگ :

معدنکاری در جهان به دو روش سطحی و زیرزمینی صورت می گیرد . از جمله ویژگی های معادن زیر زمینی ، علاوه بر وجود پیچیدگی در طراحی ، بالا بودن هزینه ها و حادثه خیزی این معادن است .
معادن زیرزمینی زغال سنگ بیشترین سهم را در بد نام کردن این روش معدنکاری از منظر ایمنی دارند ، به گونه ای که تونل های این معادن را می توان به تونل های وحشت برای افراد حاضر در آن تشبیه کرد .
انفجار بیشترین سهم از حوادث معدنکاری و تلفات ناشی از آنها را به خود اختصاص می دهد . منظور از انفجار ، سوختن بسیار سریع یک ماده سوختنی است که در معادن زغال سنگ ، این ماده گاز زغال یا گرد زغال است . گاز زغال که همان متان است ، یکی از هیدورکربورهایی است که در اثر تغییرات بیوشیمیایی روی اندام های گیاهی طی فرآیند تشکیل زغال سنگ پدید می آید .
انفجار آمیزترین حالت متان زمانی است که این گاز در هوا به غلظت 9 تا 9/5 درصد برسد و غلظت بیش از 10 درصد گاز زغال در هوا به سختی موجب انفجار می شود و عموماً با ترکیب با اکسیژن محیط ، ایجاد خفگی می کند . البته همیشه احتمال وزش جریان باد و کاهش این غلظت به زیر درصد خطرناک وجود دارد . بنابراین عیار ایمنی در نظر گرفته شده برای گاز زغال یک درصد است تا احتمال وقوع حادثه به کمترین حد خود برسد . زغال به عنوان دیگر علت انفجارهای معدنی ، معلول کار کمباین ها ، پیکورها ، عملیات آتشبازی ، بارگیری و حمل و نقل زغال سنگ طی فرآیند استخراج است . با وجود گاز زغال ، انفجار گرد زغال در فضای معدن به انفجاری مهیب تبدیل خواهد شد که بدترین حادثه معدنی به شمار می رود . برای جلوگیری از انفجار در وهله ی نخست باید حفره ها از تجمعات گرد زغال پاک شود و سپس با پاشیدن آب یا گردهایی مانند رس ، سنگ آهک یا سنگ گچ ، حد فاصل ذرات پر شود . برای جلوگیری از گسترش و انتشار انفجار در بالای مقاطع تونل ها نیز آتش بندی های آبی یا خاکی تعبیه می شود که در اثر دریافت موج انفجار ، واژگون شده و محتویات خود را بر آتش می ریزند . علاوه بر انفجار ، معادن زغال سنگ با آتش سوزی نیز دست و پنجه نرم می کنند . از جمله علل آتش سوزی ، خودسوزی زغال سنگ است . منظور از خودسوزی اکسیداسیون تدریجی است که به سوختن خود به خودی ماده معدنی منجر می شود . شرط وقوع این پدیده که معمولاً در عمق 15 تا 20 متری رخ می دهد ، وجود شکاف های بسیار ظریف ، کوچک تر از یک میلی متر ، در ماده ی معدنی است .

برنامه های ایمنی بهداشتی معادن :

مطابق قانون ، در کلیه معادنی که دارای حداقل 25 نفر کارگر باشند ، باید یک نفر ذیصلاح به عنوان مسئول ایمنی و یک نفر به عنوان مسئول بهداشت حرفه ای به استناد آیین نامه کمیته حفاظت فنی و بهداشت کار تعیین گردد .
برنامه های ایمنی بهداشتی به طور کلی شامل حذف یا کاهش بیماری های شغلی ، صدمات و یا حوادث کشنده در محیط کار است . به طور معمول چنین برنامه هایی در 7 ناحیه دنبال می شود :
1 ـ پیشگیری از بیماری های تنفسی
2 ـ پیشگیری از کاهش شنوایی در اثر صدای محیط کار
3 ـ پیشگیری از اختلالات اسکلتی عضلانی
4 ـ پیشگیری از صدمات ناشی از ضربه
5 ـ پیشگیری از حوادث
6 ـ پیشگیری از زمین گیر شدن کارکنان
7 ـ نظارت ، آموزش و مداخلات اثر بخش

ایمنی و بهداشت کار در معادن :

عواملی که منجر به مرگ ، صدمات جدی و یا معلول شدن معدنچیان می شوند ، می تواند ریشه در مسایل مختلفی نظیر رعایت بهداشت کار ، ایمنی و نیز عدم توجه نکردن و به موضوع روانشناسی صنعتی از سوی سرپرستان داشته باشد . بی توجهی به بهداشت کار یعنی نادیده گرفتن عوامل فیزیکی ، شیمیایی و ارگونومیک مانند : ( گرد و غبار ، گازهای معدن ، صدا ، روشنایی نامطلوب ، درجه حرارت ) ، وضعیت های بدنی نامطلوب ، حمل و جا به جایی دستی بارهای سنگین که به تدریج و به صورت مزمن تاثیرات نامطلوب خود را بر سلامت کارگران معدن می گذارند . سرطان ریه ، مزوتلیوما ، سرطان مثانه ، بیماری لوسمی ، سرطان خون ، تالکوز ، برونشیت مزمن ، اختلالات دستگاه عصبی ، نارسایی کلیه و صدمه دیدن عملکرد دستگاه تولید مثل در مردان بیماری هایی است که یک کارگر معدن را تهدید می کنند . در کارگرانی که با تالک ، آزبست یا پنبه نسوز، سرب و گرد ذرات زغال سنگ در طولانی مدت سر و کار دارند احتمال ابتلا به چنین بیماری هایی نیز زیاد است .

قوانین ایمنی در معادن :

رعایت اصول ایمنی در معادن نیز از اهمیت زیادی برخوردار است . در این زمینه قانون ایمنی در معادن نوشته شده که رعایت آن در کلیه معادن کشور الزامی است . به طور مثال ، برای پیشگیری از خطرات انفجار و آتش سوی در معادن ماده 21 قانون ایمنی معادن می گوید : « به استناد آیین نامه حفاظت و بهداشت عمومی در کارگاه ها مصوب شورای عالی حفاظت فنی : « ورود افراد همراه با سیگار ، کبریت ، فندک یا هر نوع وسایل و لوازم آتش زا به معادن زغال سنگ و سایر معادنی که خطر آتش سوزی یا انفجار داشته باشد مطلقاً ممنوع است » و یا ماده ی 32 با در نظر گرفتن خطر ریزش معدن گفته است : « در حفر ترانشه برای اکتشاف و نمونه برداری باید دقت شود تا خطر ریزش دیواره وجود نداشته باشد و در صورت لزوم با وسایل مناسب نگهداری شود . در ترانشه و چاهک هایی که به عمق بیش از 1/5 متر هستند باید برای بالا و پایین رفتن از نردبان استفاده شود » همچنین در ماده 33 به خطر انباشتگی گاز اشاره می کند : « در ترانشه و چاهک هایی که خطر انباشتگی گاز وجود دارد ورود و کار افراد باید پس از تهویه و اطمینان از بی خطر بودن آن محل ها انجام گیرد» قانون ایمنی معادن در 475 ماده نوشته شده است که رعایت آنها به کاهش حوادث و بیماری های شغلی منجر خواهد شد .
منبع: روزنامه سلامت - شماره 225

آشنایی با مجموعه مهندسی عمران (1)

مقدمه

مجموعه مهندسی عمران یا رشته عمران یکی از رشته های پر اهمیت و جذاب در مجموعه رشته های آزمون سراسری است که داوطلب در گروه آزمایشی علوم ریاضی و فنی می تواند آن را انتخاب کند. پیشرفت سریع جوامع و نیازهای روز افزون آنها به انجام طرحهای مختلف عمرانی از یک طرف و رشد و توسعه علوم مختلف از طرف دیگر، ایجاب می نماید تا با یک برنامه ریزی صحیح و همه جانبه و پرورش استعدادهای جوان و نیز استفاده بهینه از ابزار و امکانات موجود در جامعه، گامی بلند در جهت ترقی و تعالی جامعه برداشته شود. بدین منظور در آزمون سراسری، مجموعه این رشته در مقاطع کارشناسی و کاردانی، ارائه می گردد. در این قسمت به معرفی گرایشهای مختلف این رشته می پردازیم.

کارشناسی

مهندسی عمران – عمران، مهندسی عمران – نقشه برداری، مهندسی عمران – آب، مهندسی بهره برداری راه آهن،مهندسی خط و ابنیه راه آهن، مهندسی جریه راه آهن، مهندسی علمی کاربردی عمران – تاسیسات آبی، دبیر فنی عمران، تربیت دبیر فنی عمران، دبیر فنی عمران ساختمان .

کاردانی

کاردانی فنی عمران – روسازی راه، کاردانی فنی عمران – زیر سازی راه، کاردانی راهداری، کاردانی ماشین آلات، کاردانی حمل و نقل، کاردانی فنی عمران – پل سازی و ابنیه فنی، کاردان فنی عمران – نقشه برداری، کاردانی فنی عمران – ساختمانهای بتنی، کاردانی فنی عمران – عمران روستایی، کاردان فنی عمران – کارهای عمومی ساختمان، کاردانی فنی عمران – آب، کاردانی علمی کاربردی عمران – سازه های آبی، کاردانی علمی کاربردی عمران – آب و فاضلاب، کاردانی فنی عمران – بهره برداری از منابع آب، کاردانی فنی عمران – آب شناسی، کاردانی فنی عمران – راه سازی، کاردانی فنی عمران – تاسیسات حرارت نیروگاه، معلم فنی عمران – کارهای عمومی ساختمان .
معرفی اختصاری گرایشهای مختلف مجموعه مهندسی عمران
1- مهندسی عمران – عمران

1-1) تعریف و هدف

عمران یکی از گرایشهای مجموعه مهندسی عمران است که در مقطع کارشناسی در بسیاری از دانشگاههای معتبر کشور ارائه می گردد.
هدف از این رشته تربیت نیروهای متخصصی است که بتوانند در پروژه های مختلف عمرانی در زمینه های ساختمانی، راه سازی، پل سازی، سازه ها و بناهای آبی، جمع آوری و دفع فاضلاب و … مسئولیت طرح، محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرا را بر عهده گیرند.
«مهندسی عمران از جمله رشته‌هایی است که بیانگر کاربرد علم در ایجاد سازندگی و عمران کشور است. یعنی هرچیزی که به آبادی یک کشور باز می‌گردد، مانند سد، فرودگاه، جاده، برج، تونل، دکل‌های مخابرات، ساختمان‌های مقاوم در مقابل زلزله، سیل و آتش و نیروگاههای برق و مصالح سبک، ارزان و با کیفیت مناسب برای ساخت و ساز، در حیطه کار مهندس عمران قرار می‌گیرد.»
«مهندسی عمران طیف بسیار وسیعی از کارها را در بر می‌گیرد. یعنی اگر بخواهیم ساختمان، پل، برج، تونل، راه، سیلو و یا شبکه‌های فاضلاب بسازیم در آغاز به یک مهندس کارآمد عمران نیاز داریم تا علاوه بر رعایت جنبه‌های فنی و اجرایی، اقتصادی نیز عمل کند. چون اقتصادی بودن یک اصل در مهندسی عمران است.»

1-2) اهمیت و جایگاه در جامعه

کمتر جایی از یک جامعه و کمتر محلی از یک منطقه است که فعالیتهای عمرانی به عنوان اولین و اساسی ترین نیازهای آن طرح نشود. حتی تمام فعالیتهای صنعتی، کشاورزی و … نیز به طور مستقیم و غیرمستقیم به این رشته وابسته اند و از آن سود می برند.
علاوه بر رشد و توسعه جوامع، پیشرفت علم و فن آوری نیز ضرورت پرداختن و توجه دقیق و علمی به کارهای عمرانی و تغییر شیوه های گذشته را آشکار می سازد. فعالیتهای مختلف عمرانی در جهت ایجاد ساختمانها، راهها، پلها، سدها، شبکه های آب رسانی شهرها و روستاها، ساختمانهای خاص نظیر نیروگاههای هسته ای و حرارتی و .. بخش بزرگی از مجموعه فعالیتهای اقتصادی و تولیدی کشور را به خود اختصاص می دهد به گونه ای که سهم عظیمی از سرمایه گذاری های ملی در طرحهای ساختمانی و صنایع وابسته به آن به کار گرفته می شود.
مجموعه مطالب بیان شده و نیز جذب سریع فارغ التحصیلان این مجموعه در وزارتخانه ها و نهادها و سازمانهای دولتی و همچنین بخشهای خصوصی نظیر : شرکتهای مهندسان مشاور و شرکتهای ساختمانی و راه سازی و … اهمیت قابل ملاحظه و نیاز خاص به متخصص در این رشته را، حتی در مقایسه با سایر رشته های فنی و مهندسی، به وضوح نشان می دهد .

1-3) تواناییهای لازم برای داوطلبان این رشته و ادامه تحصیل در آن

برای ادامه تحصیل در این رشته با توجه به کمیت و کیفیت درسهایی که در این دوره تدریس می گردد داوطلب باید از توان و دانش برتر در زمینه های ریاضی و فیزیک برخوردار باشد، همچنین توان جسمی، قدرت تجزیه و تحلیل، قدرت تجسم و دقت کافی در مسایل را داشته باشد. شایان ذکر است که بسیاری از کارها و طرحهای عمرانی در خارج از محیطهای شهری بوده و فعالیت نسبتا" زیادی را می طلبد.

1-4) تواناییهای فارغ التحصیلان

همان گونه که اشاره شد، فارغ التحصیلان این رشته می توانند پس از پایان تحصیلات، مسئولیتهای متفاوتی نظیر طراحی، محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرای طرحهای مختلف عمرانی را به عهده گیرند. از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود :
1- محاسبه، ساخت و اجرا و تا حدودی طراحی ساختمانهای مختلف مسکونی، اداری و صنعتی اعم از آجری، بتنی و فولادی، نظیر ساختمانهای مسکونی ویلایی، چند طبقه، آپارتمانها و برجهای بلند و همچنین کارهای ساختمانی اداره ها، مدرسه ها، بیمارستانها، کارخانه ها و مراکز صنعتی، ساختمانها و مراکز ورزشی، تالارهای اجتماعات و …
2- طراحی، محاسبه و اجرای راهها و جاده های مختلف ارتباطی داخل و خارج شهرها و و روستاها اعم از : راههای شوسه، راههای آسفالته، بزرگ راهها و نیز راه آهن ( شامل مسیریابی، پیاده کردن مسیر، زیر سازی و روسازی ).
3- ساخت و اجرا و در مواردی طراحی و محاسبه انواع پلهای بتنی و فلزی و با دهانه ها و ابعاد و شکلهای متفاوت نظیر : پلهای داخل شهری و روگذرها، پلهای خارج شهری و جاده ها.
4- اجرای سدهای مختلف خاکی و بتنی و نیز بندهای انحرافی و سایر تاسیسات وابسته نظیر تونل یا کانال انحراف آب رودخانه (جهت اجرای عملیات کارگاهی در ضمن ساخت سد)، تاسیسات آبگیری از سد و کنترل ارتفاع آب در پشت سد و ... )
5- اجرای کارهای مربوط به ساماندهی رودخانه ها.
6- طراحی، محاسبه و ساخت خطوط انتقال آب اعم از انواع کانالهای تحت فشار و یا کانالهای با سطح آزاد آب که به منظور انتقال آب از سدها و دریاچه ها و .. . برای مصارف کشاورزی، شرب و صنعتی به منطقه های مورد نیاز و نیز جهت انتقال آب از تصفیه خانه های آب به مخازن آب و از آن جا به مناطق مصرف، ساخته می شوند.
7- ساخت تصفیه خانه های آب و فاضلاب شامل : ساختمانها تاسیسات مربوط، محوطه سازی و ...
8- طراحی، محاسبه و ساخت شبکه های آب رسانی به منطقه های شهری و روستایی جهت تامین آب شرب مورد نیاز افراد و تاسیسات مربوط نظیر : مخازن آب، لوله کشی، انشعابات، و ...
9- طراحی، محاسبه ساخت شبکه های جمع آوری و دفع آبهای سطحی ناشی از نزولات جوی در خیابانها و سایر منطقه های شهرها و شهرکها و همچنین شبکه های جمع آوری و دفع فاضلابهای خانگی و صنعتی و انتقال آنها به خارج از شهر و تصفیه خانه ها.
10- انجام بسیار از کارهای نقشه برداری که برای کارهای ساختمانی مختلف نظیر : راه سازی و سد سازی که به خصوص برای پیاده نمودن و اجرای دقیق نقشه ها مورد نیاز است و همچنین تا حدودی کارهای نقشه کشی طراحی و معماری .

1-5) موقعیتهای شغلی و محلهای کار

مراکز مختلفی به صورت مستقیم و غیرمستقیم در فعالتیهای عمرانی نقش دارند که هر یک به تناسب نوع فعالیت خود، اقدام به جذب فارغ التحصیلان این رشته می کنند.
وزارتخانه های مسکن و شهر سازی، راه و ترابری، جهاد سازندگی و نیرو به صورت گسترده تر و سایر وزارتخانه ها، اداره ها، سازمانها، مراکز دولتی و خصوصی نظیر : وزارتخانه های آموزش و پرورش، کشاورزی، علوم تحقیقات و فن آوری، بانکها و ... به صورت غیرمستقیم برای کارهای عمرانی خود مثل طرح محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرا، نیاز به استخدام مهندسان عمران دارند. علاوه بر آن، شرکتهای مختلف مهندسان مشاور که در کشور به صورت گسترده وظیفه طراحی، محاسبه و نظارت بر اجرای پروژه های ساختمانی را برعهده دارند، همچنین شرکتهای ساختمانی و راه سازی دولتی و خصوصی که در اجرای این طرحها فعالیت دارند،تعداد کثیری از فارغ التحصیلان رشته عمران را استخدام می کنند.

1-6) واحدهای درسی

بر اساس مصوبه های شورای عالی برنامه ریزی، دانشجو باید در دوره کارشناسی عمران 140 واحد درسی رابگذراند که 20 واحد آن درسهای عمومی، 25 واحد درسهای پایه، 8 واحد درسهای اصلی و تخصصی الزامی و 15 واحد درسهای اختیاری است.
درسهای عمومی،درسهایی است که در تمام رشته های تحصیلی دانشگاهی و در دوره های کارشناسی و کارشناسی ارشد پیوسته به صورت مشترک ارائه می گردد و دانشجو موظف به گذراندن آنهاست، نظیر معارف اسلامی، ادبیات فارسی و زبان خارجی .
درسهای پایه به درسهای گفته می شود که در غالب رشته های هم گروه (نظیر گروه فنی و مهندسی) و بخصوص در گرایشهای مختلف یک رشته، به صورت مشترک تدریس شده، اساس و پایه درسهای اصلی و تخصصی را تشکیل می دهد نظیر ریاضی عمومی،معادلات دیفرانسیل و فیزیک .
درسهای اصلی و تخصصی الزامی عبارت از درسهایی است که دانشجو را در زمینه تخصصی مربوط آموزش داده و او را برای انجام وظایف خاص در زمینه کارهای خویش در جامعه آماده می سازد، نظیر " رسم فنی و نقشه کشی ساختمان "، " سازه های بتن آرمه " و " سازه های فولادی " . گذراندن این درسهای تخصصی الزامی است.
درسهای اختیاری، عبارت است از : مجموعه درسهایی که اگر چه تخصصی است، اما دانشجو می تواند با توجه به علاقه شخصی و برنامه ای که برای آینده خود دارد و همچنین نظر استاد راهنما در گروه و با هماهنگی شورای آموزشی گروه، تعدادی از آنها را انتخاب نماید : نظیر : " ماشین الات ساختمان "، اصول مهندسی ترافیک " و بناهای آبی " .

الف ) درسهای پایه

13 واحد از درسهای پایه در زمینه ریاضی است، شامل " ریاضی عمومی "، " معادلات دیفرانسیل "، " محاسبات عددی و آمار " و " آمار و احتمالات مهندسی "که پایه درسهای تخصصی در مهندسی عمران را تشکیل می دهد و مکمل ریاضیاتی است که در دوران دبیرستان و در رشته ریاضی فیزیک خوانده می شود. برای موفقیت در این درسها، دانشجو باید تلاشهای فکری و علمی قابل ملاحظه ای انجام دهد.
همچنین درسهای " فیزیک در زمینه های حرارت "، " مکانیک " و الکتریسته " و " مغناطیس " و نیز درس " برنامه نویسی رایانه" – که در آن دانشجو با رایانه و زبانهای برنامه نویسی رایانه آشنا می شود و به برنامه نویسی به زبان فرترن تسلط پیدا می کند – از جمله درسهای پایه هستند.

ب ) درسهای اصلی و تخصصی الزامی

این درسها که بسیاری از آنها به یکدیگر وابسته اند و بعضی پیش نیاز درس دیگر است، دانشجو در طول نیم سالهای مختلف تحصیلی آنها را انتخاب ومی گذراند. دراین جا خلاصه ای از مطالب مطرح شده در بعضی از درسهای تخصصی الزامی را ارائه میکنیم .
رسم فنی و نقشه کشی ساختمان : در درس " رسم فنی و نقشه کشی ساختمان "، دانشجو با اصول کلی رسم فنی و نمایش قطعه ها به صورت تصویری آشنا شده، پس از شناخت علائم قراردادی در نقشه های ساختمان و نقشه های تاسیسات برقی و مکانیکی، چگونگی رسم نقشه های مختلف و خواندن نقشه های ساختمانی را فرا می گیرد.
اصول مبانی معماری و شهر سازی : در این درس که پس از درس فنی و نقشه کشی گذرانده می شود، دانشجویان با نظریه های معماری و نقش مهندسان معماری در جامعه آشنا شده، چگونگی ارتباط بین فضاهای مختلف در انواع ساختمانها نظیر ساختمانهای مسکونی، کودکستان، مدرسه، کتابخانه، بناهای صنعتی و درمانگاه و بیمارستان را فرا می گیرند. همچنین مطالبی در مورد مفاهیم اولیه شهر سازی و جوامع روستایی و شناخت طرحهای هادی و تفصیلی و منطقه ای در مورد فعالیتهای عمرانی شهری، در این درس ارائه می گردد.
استاتیک، مقاومت مصالح، تحلیل سازه ها : در این درسها که به ترتیب در نیم سالهای مختلف ارائه می گردد، تعادل سازه های مختلف در اثر بارها و نیروهای وارده بر آنها مورد مطالعه قرار گرفته، چگونگی محاسبه سازه هایی همچون خرپاها بیان می شود. سپس به بررسی نیروهای داخلی به وجود آمده دراثر بارهای خارجی و روشهای تعیین آنها در قسمتهای مختلف سازه پرداخته، ضمن تعیین مشخصه های هندسی قطعه های مختلف، مقاومت آنها را در مقابل نیروهای محوری و برشی همچنین خمش و پیچش مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می دهد.
همچنین در درس" تحلیل سازه ها "، روشهای محاسبه تغییر مکان سازه ها و تحلیل سازه های پیچیده تر نظیر : " تیرهای سراسری "، " قابها" و ساختمانهای بلند ( برج)، به دانشجو آموزش داده می شود.
اصول مهندسی زلزله : شناخت علتهای وقوع زلزله، چگونگی سنجش قدرت زلزله، چگونگی تخریب و راههای کاهش پیامدهای آن و روشهای تحلیل سازه های مختلف در برابر زلزله جهت مقاوم سازی آنها به خصوص برای منطقه های زلزله خیز ایران از اهمیت خاصی برخوردار استکه در درس " اصول مهندسی زلزله " مورد بحث قرار می گیرد.
سازه های بتن آرمه و پروژه : بسیاری از ساختمانها و سازه ها نظیر ساختمانهای چند طبقه، پلها و .. با بتن و بتن مسلح ساخته می شود و در موارد دیگر نیز حداقل برای ساخت قسمتهایی از سازه نظیر پی و فوندانسیون ( شالوده ) و.. از بتن استفاده می گردد. در درس " سازه های بتن آرمه " با استفاده از اصول فراگرفته شده در تحلیل سازه ها، واکنش قطعات بتنی نظیر تیرها، ستونها، قابها و صفحات ساخته شده از بتن مسلح تحت تاثیر انواع مختلف بارگذاری و ترکیبات آنها مورد بررسی قرار گرفته، با توجه به خواص مکانیکی بتن و فولاد و آیین نامه های مختلف، ابعاد قطعه و میزان فولاد لازم در هر قسمت، معین و طراحی می گردد.
در نهایت، دانشجو از طریق انجام طرح، کلیه مرحله های بارگذاری، آنالیز، و طراحی یک سازه بتنی را به پایان رسانیده، گزارش کاملی از طی مراحل و نحوه محاسبات و نتیجه آنها ارایه می کند.
سازه های فولادی و پروژه : در این درسها، دانشجو ضمن آشنا شدن با انواع فولادهای ساختمانی، واکنش و مقاومت آنها، به چگونگی عملکرد اعضای مختلف یک سازه فولادی تحت اثر بارهای مختلف تسلط یافته، نحوه محاسبه قطعه های مختلف نظیر تیرها، ستونها، قابها، بادبندها و اتصالهای مختلف آنها را فرا می گیرد، همچنین برای طراحی و تعیین مشخصه ها و ابعاد این قطعه ها، حداقل با یک آیین نامه معتبر بین المللی و نیز با آیین نامه ساختمانهای فولادی ایران آشنایی کامل پیدا می کند.
در پایان درس نظری، دانشجو طرح کامل یک سازه فولادی را از ابتدا تا انتها به همراه گزارش مبسوط آن به عنوان پروژه ارائه می کند.
مکانیک خاک و پی سازی : بارهای وارد شده بر سازه ها از طریق پی یا فوندانسیون ( شالوده ) به خاک منتقل می شود. بدین جهت، شناخت چگونگی واکنش انواع خاکها و پی ها از ضروریات است. با این تعبیر، هدف از این دو درس، آشنایی دانشجو با مبانی و مفاهیم مقدماتی واکنش خاکها با تکیه بر خواص فیزیکی و مکانیکی آنها و با توجه به زمینه های کاربردی در مسایل مهندسی نظیر تنشها و مقاومت خاک و بررسی پایداری در خاکها و اصول و قانونهای حاکم بر آنها و همچنین شناسایی انواع پی ها، ظرفیت باربری و محاسبه آنهاست.
مکانیک سیالات، هیدرولیک و هیدرولوژی مهندسی : بررسی خواص فیزیکی سیالات و از جمله آب، قانونهای حاکم بر آنها در حالت سکون و حرکت، نیروهای وارده بر اجسام و ساختمانها، تاسیسات مختلف ناشی از وجود سیال، تجزیه و تحلیل و محاسبه جریان در مسیرهای تحت فشار و نیز بررسی حرکت و واکنش آب در شرایط و حالتهای مختلف در کانالهای با سطح آزاد و قانونهای هیدرولیکی حاکم بر آنها، از جمله هدفهای درسهای مکانیک سیالات و هیدرولیک است. همچنین در درس هیدرولوژی مهندسی، دانشجو با انواع بارندگیها، تبخیر و تعرق، نفوذ آب در خاک، آبهای سطحی، آبهای زیر زمینی و روشهای تخمین و مطالعه آنها آشنا می شود.
مهندسی آب و فاضلاب و پروژه : برای تامین آب مورد نیاز جوامع روستایی، شهری و مراکز صنعتی لازم است تا با انواع و میزان مصرف آب، چگونگی تامین آب، خطوط انتقال و نحوه محاسبه آنها، تصفیه خانه ها، مخزنهای ذخیره، شبکه توزیع آب و محدودیتهای فنی مربوط، آشنایی کامل وجود داشته باشد، همچنین چگونگی جمع آوری، دفع و تصفیه فاضلابهای سطحی، خانگی و صنعتی و آشنایی با مجموعه تاسیسات مرتبط از مسایلی استکه یک مهندس عمران باید با آنها آشنایی داشته باشد. این موارد از جمله هدفهای درس " مهندسی آب و فاضلاب و پروژه " است که در نهایت به انجام یک پروژه برای محاسبه و طراحی کامل شبکه توزیع آب، جمع آوری و دفع فاضلاب و آبهای سطحی یک شهر یا شهرک منجر می شود.
بناهای آبی : در این درس، دانشجو با طراحی و محاسبه برخی از شیوه های انتقال آب و سازه های آب نظیر : کانالهای خاکی و پوشش دار، کانالهای تحت فشار، ایستگاههای پمپاژ، آبشارها یا شیب شکنها، زیر گذرها، حوضچه های آرامش و چگونگی آبگیری از سدها، دریاچه ها، کانالها و رودخانه ها و تاسیسات مربوطه آشنا می شود.
نقشه برداری و عملیات : کاردان با دوربین های مختلف نقشه برداری از طریق اندازه گیری مستقیم و موقعیت نقاط زمینی شناخت انواع و استاندارد نقشه و کاربرد آنها در مهندسی عمران، روشهای اندازه گیری طول، زاویه تعیین امتداد و ترازیابی و ... از نیازهای ضروری مهندسی عمران است که در درسهای یاد شده به عنوان یکی از درسهای جذاب بیان می گردد.
راه سازی، روسازی راه و مهندسی ترابری : از جمله تخصصهای مهم یک مهندس عمران، شناخت طرح و محاسبه زیرسازی و روسازی راههاست. بدین منظور درسهای یاد شده جهت فراگیری مطلبی نظیر : طراحی و اجرای راهها شامل : مسیریابی، عملیات خاکی، مشخصه ها و طرح هندسی راهها در مسیرهای افقی و قایم، مشخصه های فنی انواع مصالح راه و لایه های مختلف روسازی آن، همچنین روشهای طرح و اجرای روسازی های شنی و آسفالتی و نیز شبکه هاب حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی و برنامه ریزیها و مدیریتهای حمل و نقل ارائه می گردند.
در درس پروژه راه سازی که پس از درسهای راه سازی و مهندسی ترابری ارائه می شود، کاربرد اصول را ه سازی در طرح کامل یک راه، از ابتدا تا انتها به همراه رسم نقشه ها و محاسبه های مربوط مورد توجه قرار می گیرد .
* فارغ التحصیل رشته عمران از دانشگاه آزاد میبد

آشنایی با مجموعه مهندسی عمران (2)

ج ) سایر درسها

علاوه بر موارد یاد شده که اهم درسهای دانشگاهی در رشته مهندسی عمران – عمران می باشد، درسهای دیگری نظیر : " مصالح ساختمانی و آزمایشگاه "، " تکنولوژی بتن و آزمایشگاه "، " آزمایشگاه مکانیک خاک "، " آزمایشگاه هیدرولیک " و " آزمایشگاه مقاومت مصالح " ارایه می گردد که در درسهای آزمایشگاهی، دانشجو بعضی مطالب خوانده شده در درسهای نظری را در عمل آزمایشگاهی آزمایش می کند.
درسهای نظیر " راه آهن " و " اصول مهندسی ترافیک " هم که از جمله درسهای مهم این دوره هستند در بسیاری از دانشگاههای معتبر به عنوان درسهای اجباری تدریس می شوند.
درسهای دیگری به عنوان درسهای اختیاری در دانشگاههای مختلف باعنوانهای متفاوت ارایه می گردند. از جمله مهمترین آنها می توان به درسهای : " بارگذاری "، " اصول مهندسی سد"، " طراحی و معماری " و " اصول مهندسی پل " اشارهکرد.

1-7) ادامه تحصیلات

ادامه تحصیلات در دوره بعد از کارشناسی را تحصیلات تکمیلی می نامند که شامل : کارشناسی ارشد ( فوق لیسانس یا دکترای حرفه ای ) و دکترای تخصصی است. در دوره کارشناسی ارشد ناپیوسته، دانشجو حدود 32 واحد آموزشی تخصصی را که به تناسب رشته، تعدادی از واحدهای آن را پایان نامه ( یا رساله ) تشکیل می دهد، می گذراند و معلومات خود را در یک زمینه خاص از رشته، گسترده تر از مقطع کارشناسی افزایش می دهد .
در دوره کارشناس تخصصی که پس از پایان تحصیلات در مقطع کارشناسی ارشد شروع می شود، بسته به رشته تحصیلی، حدود 45 واحد درس اختصاصی ارایه می گردد که اغلب در حدود نصف این تعداد واحد به پایان نامه دکتری اختصاص می یابد. دانشجو با تدوین این رساله، کار تحقیقاتی نسبتا" گسترده ای را در یک زمینه تخصصی خاص به انجام می رساند و سعی می کند در گسترش مرزهای دانش سهیم باشد.

1-8) گرایشهای مختلف کارشناسی ارشد و دکتری در رشته عمران

فارغ التحصیلان مقطع کارشناسی عمران- عمران، می تواند در مقطع کارشناسی ارشد در گرایشهای مختلف : سازه، سازه های هیدرولیکی، مهندسی زلزله، راه وترابری، مکانیک خاک و پی، مهندسی آب، سازه های دریایی، مهندسی مدیریت ساخت، مهندسی برنامه ریزی حمل و نقل، مهندسی نقشه برداری ( ژئودزی)، فتوگرامتری و مهندسی محیط زیست به تحصیل ادامه دهد و در هر یک از گرایشهای یاد شده زیر شاخه های تخصصی تری وجود دارد که در مقطع دکترای تخصصی و به خصوص در ضمن انجام رساله دکتری به آن پرداخته می شود.
امکان ادامه تحصیل در تمام گرایشهای یاد شده درمقطع کارشناسی ارشد و در بعضی از زمینه های یاد شده در مقطع دکتری در داخل کشور وجود دارد، ولی ادامه تحصیل در پاره ای از گرایشهای دیگر، در حال حاضر فقط در خارج از کشور میسر است.

1-9) تواناییهای فارغ التحصیلان مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری

در دوره های تحصیلات تکمیلی ( کارشناسی ارشد و دکتری ) بیشتر به جنبه های نظری و پژوهشی پرداخته می شود. بدین جهت فارغ التحصیلان این دوره ها در هر یک از گرایشهای یاد شده، بیشتر تواناییهای علمی و محاسباتی و به طور کلی نظری خود را افزایش می دهد، اگر چه این افزایش توانایی، در کارهای اجرایی علمی نیز از نظر صحت اجرا می تواند نقش مهمی داشته باشد.
در مقطع دکتری دانشجو ضمن افزایش مراتب علمی خود، در یک زمینه تخصصی تر، قدرت و توان خود را برای انجام کارهای تحقیقاتی و توسعه مرزهای دانش و رفع معضلات علمی و اجرایی از طریق پژوهش بالا برده، تحقیقاتی را در یک مورد خاص، انجام می دهد.

1-10) جذب فارغ التحصیلان تحصیلات تکمیلی در محیط های کار

از آن جا که این فارغ التحصیلان علاوه بر توانایی های یک کارشناس عمران، از نظر علمی و نظری و پژوهشی در یک زمینه خاص، معلومات بیشتری دارند، بدین جهت کارایی بیشتری نیز دارند و از مطالب فراگرفته شده می توانند در زمینه های طراحی و محاسباتی دقیق و تخصصی تر و همچنین پژوهشی، استفاده نمایند. این گونه فارغ التحصیلان ضمن آنکه می توانند در تمام محل های جذب فارغ التحصیلان کارشناسی مشغول به کار گردند، مسئولیتهای بالاتر و سنگین تر علمی، پژوهشی و اجرایی را به عهده می گیرند. پس از پایان دوره دکترای تخصصی، امکان همکاری در دانشگاهها و سایر مراکز علمی و پژوهشی به عنوان عضو هیات علمی برایشان میسر می گردد.
آینده شغلی، بازارکار، درآمد: مراکز مختلفی به صورت مستقیم و غیرمستقیم در فعالیتهای عمرانی نقش دارند که هر یک به تناسب نوع فعالیت خود، اقدام به جذب فارغ‌التحصیلان این رشته می‌کنند. وزارت‌خانه‌های مسکن و شهرسازی، راه و ترابری، جهاد سازندگی و نیرو به صورت گسترده‌تر و سایر وزارت‌خانه‌ها، اداره‌ها، سازمانها، مراکز دولتی و خصوصی نظیر : وزارت‌خانه‌های آموزش و پرورش، کشاورزی، فرهنگ و آموزش عالی، بانکها و ... به صورت مستقیم برای کارهای عمرانی خود مثل طرح و محاسبه، اجرا و نظارت بر اجرا، نیاز به استخدام مهندسان عمران دارند. علاوه بر آن، شرکتهای مختلف مهندسان مشاور که در کشور به صورت گسترده وظیفه طراحی، محاسبه و نظارت بر اجرای پروژه‌های ساختمانی را بر عهده دارند؛ همچنین شرکتهای ساختمانی و راه‌سازی دولتی و خصوصی که در اجرای این طرحها فعالیت دارند، تعداد کثیری از فارغ‌التحصیلان رشته عمران را استخدام می‌کنند. «اصولا مهندس عمران شانس کاری زیادی دارد چون در طراحی و ساخت بسیاری از کارهای عمرانی مانند راهها، پل‌ها، سدها، سازه‌های دریایی برای سکوهای نفتی، آشیانه‌های هواپیما و خانه‌های مسکونی مقاوم در مقابل زلزله‌، مهندسین عمران حضوری فعال دارند. متخصصانی که یا در دفترهای مشاوره به طراحی پروژه‌های فوق می‌پردازند و یا مجری کارهای عمرانی مذکور بوده و به کیفیت اجرای آنها نظارت دارند.»«البته باید توجه داشت که هر دانشجوی مهندسی عمران نمی‌تواند فرصت‌های شغلی خوبی داشته باشد. بلکه باید در دوران تحصیل به دنبال پژوهش، تحقیق و یادگرفتن باشد نه این که تنها واحدهای دانشگاهی را پاس کند و یا حتی به فکر یک معدل خوب دانشگاهی باشد. چون شرکتهای عمرانی خصوصی و دولتی به دنبال یک نیروی کارآمد هستند نه یک شاگرد اول دانشگاه » توانایی‌های مورد نیاز و قابل توصیه : یک مهندس عمران باید بسیار اجتماعی و دارای توان ایجاد ارتباط با جمله سایرین باشد چون رشته مهندسی عمران یک رشته گروهی است. یعنی متخصص عمران در محیط کار خود با اقشار مختلف جامعه از جامعه کارگران، تکنسین‌ها و مهندسان رشته‌های دیگر سروکار دارد و باید با همه این افراد ارتباط خوبی برقرار کند تا بتواند شاهد پیشرفت و موفقیت کارش باشد. با توجه به کمیت و کیفیت درسهایی که در این رشته ارائه می‌گردد، داوطلب باید از توان و دانش برتر در زمینه‌های ریاضی و فیزیک برخوردار باشد. همچنین توان جسمی، قدرت تجزیه و تحلیل، قدرت تجسم و دقت کافی در بسیاری از مسایل را داشته باشد. «رشته مهندسی عمران دارای دو بعد اجرایی و نظری و آزمایشگاهی است. در این میان عده‌ای از مهندسین جذب کارهای اجرایی می‌شوند که در این صورت باید آمادگی کار در کارگاههای داخل و خارج شهر را داشته باشند یعنی برای برنامه‌ریزی و سروکار داشتن با اقشار مختلف مردم آماده باشند و عده‌ای نیز جذب بعد نظری و آزمایشگاهی مهندسی می‌شوند که این عده نیز باید آمادگی کارهای محاسباتی، دفتری و آزمایشگاهی را داشته باشند. کارهایی که به ریاضیات قوی و صبر و حوصله بسیار نیاز دارد.»
شایان ذکر است که بسیاری از کارها و طرحهای عمرانی در خارج از محیطهای شهری بوده و فعالیت نسبتا زیادی را می‌طلبد لذا داوطلب این رشته باید علاقمند به کارهای عمرانی بوده و توانایی کار در محیط های پرجمعیت را داشته باشد.
نکات تکمیلی : مهندسی عمران – نقشه‌برداری طرح و اجرای برنامه‌های عمران و مطالعات مربوط به زمین مستلزم وجود اطلاع دقیق مهندسی (مسطحاتی، ارتفاعی، چگونگی) به هنگام به صورت نقشه‌های گوناگون (ترسیمی، رقمی، تصویری) از منطقه مورد نظر است. مجموعه نقشه‌برداری پاسخگوی این نیازها به گونه‌ای هماهنگ با دیگر رشته‌های عمران است و هدفش تربیت افرادی است که آگاهی علمی کافی و مهارت فنی لازم را در زمینه نقشه‌برداری داشته باشند. داوطلبان ورود به این رشته باید در ریاضیات (هندسه، مثلثات) و فیزیک دوره دبیرستان قوی بوده علاقه‌مندی و آمادگی جسمی (برای کارهای صحرایی و ...) لازم را دارا باشند.
بعضی دروس تخصصی این رشته عبارتند از : راه سازی، تئوری خطاها، جغرافیای ایران، نقشه‌برداری، ژئودزی (جهت تعیین شکل زمین) فتوگرامتری زمینی و هوایی (عکسهای هوایی) کارتوگرافی، هیدروگرافی (نقشه‌برداری از بستر دریا)، پروژه و کارآموزی از جمله دروس این دوره است. بعضی تواناییهای فارغ‌التصیلان این رشته عبارتند از: مدیریت گروههای اجرایی در عملیات نقشه‌برداری، طرح و برنامه‌های سیستم نقشه، محاسبات و برنامه‌ریزی در زمینه‌های مختلف فنی نقشه‌برداری، تدریس و آموزش در دوره کاردانی (پس از طی دوره مربوط به تعلیم و تربیت).
سازمان نقشه‌برداری وزارت برنامه و بودجه، وزارت راه و ترابری،‌ وزارت نفت، سازمان آب، سازمان بنادر و کشتیرانی،‌ اداره جغرافیایی ارتش و سپاه و بخش خصوصی و ... از جمله محلهای جذب فارغ‌التحصیلان این رشته است.
نظر دانشجویان: این رشته از لحاظ آموزشی با نارسایی‌هایی نظیر کمبود استاد و لوازم کار مواجه است. زیربنای کلیه کارهای عمرانی نقشه برداری است و با توجه به لزوم انجام دادن کارهای عمرانی، فارغ‌التحصیلان آن سریعا جذب بازار کار می‌شوند. . داوطلبان باید به سختی کار در بیابان و کوهستان و شرایط سخت نقشه‌برداری توجه داشته باشند. مهندسی عمران – عمراناین رشته قبلا به مهندسی راه و ساختمان موسوم بوده و به منظور تربیت مهندسان طراح، محاسبه و اجرای پروژه‌های ساختمانی، صنعتی، راه‌سازی و تاسیسات آبی و نظارت بر حسن اجرای طرحهای عمرانی در زمینه‌های فوق و همچنین همکاری با مهندسان مشاور یا محاسبه در زمینه‌های یاد شده، به وجود آمده است. قسمت عمده دروس این رشته را مجموعه متنوعی از دروس نظری و پروژه‌های طراحی تشکیل می‌دهد و کنار آنها تعدادی دروس آزمایشگاهی و کارگاهی و نیز دو دوره کارآموزی در طی دو تابستان پیش‌بینی شده است. با توجه به سیاستهای عمرانی و سرمایه‌گذاریهای دولت برای ایجاد ساختمانها، راهها، پلها، سدها، نیروگاههای هسته‌ای و حرارتی، رفع نیازهای عمرانی در زمینه مسکن و تاسیسات آبی جهت تامین آب آشامیدنی شهرها و روستاها همچنین بازسازی مناطق جنگ‌زده اهمیت این رشته مشخص می‌شود. فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند در وزارتخانه‌ها (نظیر وزارتخانه‌های راه‌ و ترابری مسکن و شهرسازی و نیرو) و شرکتهای دولتی و شرکتهای خصوصی و مهندسان مشاور به کارهای طراحی، محاسبه و اجرا بپردازند. در شرایط حاضر فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند در دوره‌های مختلف کارشناسی ارشد سازه (آنالیز و طرح سازه‌ها)، خاک و پی (مطالعه مسائل مربوط به رفتار خاکها و محاسبات پی‌ها)، راه و ترابری (طرح راهها و شبکه ترابری)، سازه‌های آبی (طراحی سازه‌های هیدرولیکی و مسائل آبی دیگر در ارتباط با سدها) در داخل کشور ادامه تحصیل دهند.امکان ادامه تحصیل در دوره دکتری فقط در خارج از کشور وجود دارد. دارا بودن دانش قوی ریاضی و فیزیک و توانایی جسمانی از ضروریات این رشته است. حدود 10 درصد از دروس این دوره عملی است و از دروس تخصصی آن می‌توان طراحی سازه‌های فولاد و بتن، پی‌سازی، مکانیک خاک، مکانیک سیالات، هیدرولیک و تحلیل سازه‌ها را نام برد. مهندسی عمران – آب این دوره به منظور تربیت متخصصانی تدوین شده است که بتوانند در زمینه‌های شناخت منابع آب و کنترل و بهسازی کیفیت منابع آب اطلاعات لازم را به دست آورند تا بتوانند در مراحل مختلف طراحی، نظارت و مدیریت پروژه‌های آب کار کنند. با توجه به اینکه توسعه کشور در زمینه‌های کشاورزی، صنعتی، عمران و ... بستگی به میزان آب قابل استفاده دارد می‌توان صنعت آب را در ایران در زمره صنایع مادر به حساب آورد. داوطلبان ورود به این دوره باید در دروس ریاضی، فیزیک و شیمی دبیرستان قوی بوده، علاقه‌مندی و استعداد لازم (خصوصا در زمینه طراحی ) را داشته باشند. دروس این دوره به صورت عمومی، پایه، اصلی، تخصصی، انتخابی و کارآموزی (کارآموزی صحرایی پروژه تخصصی و کارآموزی تخصصی) است. بعضی دروس اصلی و تخصصی این رشته عبارتند از : مکانیک خاک، هواشناسی، هیدرولیک، آبهای زیرزمینی، سدهای کوتاه، پی‌سازی و ... فارغ‌التحصیلان این دوره تواناییهای لازم را در زمینه‌های مربوط به کارشناسی مطالعه منابع آب، تاسیسات آبی و سازه‌های هیدرولیکی، کارشناسی آب و فاضلاب و نظارت بر حسن اجرای طرحهای آبی را خواهند داشت. امکان ادامه تحصیل در این رشته تا حد کارشناسی ارشد در داخل و تا سطوح بالاتر در خارج از کشور وجود دارد. سازمان آب، وزارت جهاد کشاورزی،‌ وزارت نیرو و بخش خصوصی و ... از جمله مراکز جذب فارغ‌التحصیلان این دوره است.
نظر دانشجویان : یکی از امتیازات این گرایش آن است که علاوه بر محاسبات سازه‌ای، وارد محاسبات هیدرولوژی و هیدرولیک نیز شده و بر وسعت کار می‌افزاید.
وضعیت نیاز کشور به این رشته در حال حاضر : وقتی کسی صحبت از سازندگی می‌کند اولین چیزی که به ذهن هر کس می‌رسد پل، سد، کارخانه و کارگاه است که ساخت بنای همه اینها بر عهده مهندسین عمران است و به همین دلیل فرصت‌های شغلی این رشته در همه جای دنیا بسیار زیاد است در کشور ما نیز که فعالیت‌های عمرانی 30 تا 40 درصد کل بودجه کشور را به خود اختصاص می‌دهد، بازار کار یک مهندس عمران از مهندسین رشته‌های دیگر بیشتر است. بویژه این که کشور ما بعد از انقلاب در زمینه مهندسی عمران رشد زیادی داشته است.» با توجه به روند رو به رشد ساخت و ساز بناهای شهری در ایران و احتیاج به مسکن و ساختمان به نظر می‌رسد بازار کار این رشته همچنان پویا و پرتحرک باشد. پیش‌بینی وضعیت آینده رشته در ایران : «چندسال پیش که برای مترو کارشناسان ژاپنی آمده بودند، یکی از آنها گفته بود تهران ده بزرگی است چرا که خیلی از سیستم‌های شهری را ندارد. این نشان می‌دهد که برای پیشرفت و توسعه، ما به کارهای زیربنایی مثل راه، مترو و تاسیسات شهری بسیار نیازمندیم. برای مثال امکان ندارد که کشوری پیشرفت کند اما سیستم ترابری و حمل و نقل آن به طور کامل درست نشده باشد؛ کاری که بخش اصلی آن بر عهده مهندسین عمران است.».

جزئیات اجرایی ساختمان های بتنی (1)

بتن

بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن و فولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.
با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزولانها ،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشار هیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.
بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به دست می آیدو دارای ویژگیهای خاص است.
اولین سؤالی که پیش می آید این است که چه رابطه ای بین تشکیل دهنده بتن باید وجود داشته باشد تا یک بتن خوب به دست آید و اصولا بتن خوب دارای چه شرایط و ویژگیهایی است. رابطه بین اجزاء تشکیل دهنده بتن،در خواص فیزیکی و شیمیایی و همچنین نسبت اختلاط آنها با هم است.چه اگر مصالح یا آب و سیمانی با خواصی مناسب بتن با هم مخلوط گردند و در شرایط و محیطی مناسب به عمل آیند،یقینا بتن خوبی حاصل می شودو اصولا بتن خوب، بتنی است که دارای مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخشی باشد. رسیدن به یک مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخش بدین معناست که سایر خواص بتن مانند مقاومت کششی، وزن مخصوص، مقاومت دربرابر سایش، نفوذ ناپذیری، دوام، مقاومت دربرابر سولفاتها و ... نیز همسو با مقاومت فشاری، بهبود یافته و متناسب می شوند.
اگر چه شناخت مصالح مورد مصرف در ساخت بتن و همچنین خواص مختلف بتن کار آسانی نیست اما سعی می شود به خواص عمومی مصالح و همچنین بتن پرداخته شود.
بتن اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، پل ها، تونل ها، سدها، اسکله ها، راه ها و سایر سازه های خاص دیگر، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.
اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است. اکنون کاملاً مشخص شده است که توجه به مقاومت تنها به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربریهای متفاوت نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها واستانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.
در مواد تشکیل دهنده بتن نیز تحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارم بتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک افزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمان های مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشتر شده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه از نظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد. در سازه های بتنی مسلح نیز جهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز مواد پلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجه به نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژه داشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد. کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دوده سیلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن های خیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحمل ضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوشش های فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه مواد جدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشاره خواهد شد.

افزودنی های خاص در شرایط ویژه :

برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی) بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

بتن های با عملکرد و دوام زیاد

از آنجا که رسیدن به مقاومت بالا در بتن از اهداف دست اندرکاران کارهای بتنی در دو دهه اخیر بوده است، ابتدا این نوع بتن با مقاومت بیش از MPA50 ساخته شد.با پایین آوردن نسبت آب به سیمان تا حد 3/0 رسیدن به چنین مقاومتهایی بسیار آسان است. برای ساخت بتن هایی با مقاومت بیشتر و در حد Mpa 110-80 و برای تقویت ناحیه فصل مشترک سنگدانه درشت و خمیر سیمان مواد سیلیسی فعال و غیر بلوری به نام دوده سیلیس به کار گرفته شد. همزمان سنگدانه هایی با مقاومت بیشتر و با دانه بندی مناسب تر و با کنترل حداکثر اندازه سنگدانه در این مخلوط ها به کار رفت.
از آنجا که در کاربرد این بتن گاه مقادیر بالایی سیمان و بیش از 400 کیلوگرم (حتی تا 500 کیلوگرم) مصرف می شد، علاوه بر گرانی این بتن، ترک هایی نیز حین ساخت به دلیل جمع شدگی پلاستیکی و ناشی از خشک شدن بیشتر این بتن ها و نیز ترک های حرارتی بوجود آمد. همچنین با افزایش این مقاومت تردی و شکنندگی بتن نیز افزایش یافت. چنین بتنی نمی توانست در شرایط محیطی سخت و محیطهای خورنده به علت وجود ترک های زیاد دوام قابل قبولی داشته باشد.
به منظور افزایش دوام حین افزایش مقاومت ضمن کاربرد دوده سیلیس و کم کردن آب و مصرف فوق روان کننده، مقدار سیمان کاهش یافته و در عوض مواد پوزولانی همچون دوده سیلیس، خاکستر بادی، سرباره کوره های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج و بالاخره پوزولان های طبیعی به صورت مواد ریزدانه جایگزین آن گردید. امروز شاهد ساخت بتن هایی با دوام که نفوذپذیری کمی دارند و در مقابل حملات شیمیایی کلرورها و سولفات ها و گاز کربنیک و بعضاً واکنش قلیایی پایدارتر می باشند، هستیم.
برای مصرف این بتن در سازه های بلند و رفع نقیصه شکنندگی در پاره ای موارد از الیاف های کوتاه استفاده شده تا بدین وسیله نرمی این بتن ها افزایش یابد. از مزایای عمده این بتن ها کاهش وزن ساختمان ها به علت کم کردن ابعاد ستون ها، صرفه جویی در میزان بتن و فولاد، کوتاه شدن دوران ساخت، تغییر شکل های وابسته به زمان کمتر و پایایی و داوم بشتر آنها می باشد.
به منظور کاستن وزن سازه های بتنی که با بتن با مقاومت زیاد ساخته می شوند چند سالی است که با مصرف بخشی از سنگدانه های سبک در آن، بتن های سبک تری تولید نموده اند. امروزه بتن هایی با وزن مخصوص 2 تن بر متر مکعب و مقاومت های mpa 80-60 در بعضی پروژه ها به کار رفته است. به علت دوام قابل قبولی که این بتن ها در آزمایشات متعدد از خود نشان داده اند مصرف آنها در چند سازه بتنی دریایی در محیط های خورنده در کشورهای نروژ، کانادا، ژاپن، آمریکا و استرالیا گزارش شده است.
در کشور ما نیز اخیراً با تولید دوده سیلیس در کارخانه های داخلی کاربرد این ماده در بتن آغاز گشته است. در چند پروژه در جنوب کشور که به علت داشتن آب و هوای گرم و محیطی خورنده برای بتن و نیز فولاد از سخت ترین شرایط محیطی برای بتن است، بتن با سیمان دارای حدود 7 تا 10 در صد میکرو سیلیس به عنوان جابگزین سیمان استفاده شده است. بایستی توجه داشت که به علت عدم آب انداختگی این بتن و واکنش های سریع و گرمای محیط خطر ایجاد ترک های پلاستیک در ساعات اولیه و سپس ترک های ناشی از خشک شدن و حرارتی در این بتن ها زیاد بوده و در صورت عدم کنترل و دقت و عمل آوری سریع و مناسب علیرغم مقاومت زیاد وجود ترک در این بتن ها سبب افزایش نفوذ پذیری آنها گشته و در نتیحه املاح و مواد خورنده به داخل بتن و خوردگی آرماتور خرابی بتن تشدید می گردد. در پاره ای از تونل های انتقال آب و نیز تونل سدها نیز از این ماده در طرح اختلاط بتن برای بتن پاشی پوشش استفاده شده است. پیوستگی خوب این بتن و کم شدن مصالح بازگشتی و مقاومت و دوام خوب از خصوصیات آن درپوشش تونل ها است. این ماده در لایه نهایی سرریز بعضی سدهای کشور نیز در حال استفاده و یا در آینده استفاده نخواهد شد. مصرف میکرو سیلیس در بتن سبب افزایش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن می گردد.

بتن های با نرمی بالا

امزوزه کار برد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.
بتن با الیاف مختلف در سال های اخیر در سازه های عمده ای چون رو سازی راهها و فرودگاه ها، پی های عظیم با تغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوشش تونل ها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها در پوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده است.
در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف استفاده می شود . در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر می شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 در صد می باشد که حدود 10 برابر میزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترک و تقریبا غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود 110-85 مگا پاسکال و مقاومت خمشی حدود N/m 45-35 می باشد. از این قطعات می توان نه تنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها به عنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود.

آرماتورهای غیر فولادی در بتن

در سال های اخیر استفاده محدودی از آرماتورهای غیر فلزی آغاز گشته است هر چند تحقیقات بر روی کاربرد وسیعتر آنها و عملکرد دراز مدت این نوع آرماتورها ادامه دارد این آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند.
خاصیت عمده این آرماتورها که سبب کار برد آنها شده است مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می تواند در محیط های بسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت به خستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایت مغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده می شود. البته این مواد معایبی چون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند.
اخیراً از الیاف مختلف شبکه هایی بافته شده و به صورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردن عرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی ازآن استفاده می کنند. تحقیقات روی کاربرد صفحات الیافی به جای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دال ها به ویژه در پل ها ادامه دارد. این صفحات با رزین های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصال داده می شود. کاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.

بتن سبک و اثر میکروسیلیسها در افزایش مقاومت

تولید سیمان که ماده اصلی چسبندگی در بتن است در سال 1756 میلادی در کشور انگلستان توسط «John smeaton » که مسئولیت ساخت پایه برج دریایی «Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهایت سیمان پرتلند در سال 1824 میلادی در جزیره ای به همین نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسید . مردم کشور ما نیز از سال 1312 با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفت صنایع کشور ، امروزه در حدود 26 الی 30 میلیون تن سیمان در سال تولید می گردد . با آگاهی مهندسان از نحوه استفاده سیمان در کارهای عمرانی ، این ماده جایگاه خودش را در کشورمان پیدا کرد .
یکی از روشهای ساختمان سازی که امروزه در جهان به سرعت توسعه می یابد ساختمانهای بتنی است . بعد از انقلاب اسلامی به علت کمبود تیر آهن در نتیجه تحریمها و نیز گسترش ساخت و سازهای عمرانی در کشور ، کاربرد بتن بسیار رشد نمود . علاوه بر این موضوع ساختمانهای بتنی نسبت به ساختمانهای فولادی دارای مزایایی از قبیل مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی ( خورندگی ) آسان بودن امکان تهیه بتن به علت فراوانی مواد متشکله بتون و عایق بودن در مقابل حرارت و صوت می باشند که توسعه روز افزون این نوع ساختمانها را فراهم می سازد .
یکی از معایب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقیم دارد . اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزن ساختمان و در نتیجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد . ولی کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است . استفاده از میکروسیلیس در ساخت بتن سبک سبب شده است که مقاومت بتن سبک بالا رود و این محدودیت کاهش یابد . در این تحقیق ضمن توضیحاتی در مورد بتن و تاثیر آب بر روی مقاومت بتن ، بیشتر در باره بتن سبک و روشهای افزایش مقاومت آن با استفاده از میکروسیلس ، خواص مکانیکی و همچنین موارد کاربرد آن بحث می شود .
1- سیمان
- سیمان تولید شده در کشور ما با سیمان تولید شده در کشورهای صنعتی متفاوت است که لازم است تفاوت آن تا حد ممکن بررسی شود .
- طبقه بندی سیمانها شناسایی شود .
- عدم تنوع در کیفیت سیمان نشانه ضعفهایی از سیستم ساخت و ساز می باشد .
- عدم استفاده از سیمان با کیفیت بالا از عوامل اولیه عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .
2- شن و ماسه
- معیارها و آئین نامه های تولید کلان شن و ماسه بررسی شود .
- تولید کلان شن و ماسه در کشور ما از نظر معیار و رعایت آئین نامه های تولید بررسی شود .
- معایب شن و ماسه تولیدی در کشور در حد کلان بدلائل زیر آنرا در درجه دوم و یا سوم کیفیت قرار می دهد .
الف- وجود گرد و غبار
ب-عدم شستشو
ج- دانه بندی نا صحیح
د- استفاده از شن و ماسه رودخانه ای بجای شن و ماسه شکسته .
ه- استفاده از شن و ماسه درجه 2 و یا 3 از عوامل ثانوی عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .
افزایش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندرکاران صنعت تولید بتن می باشد .

ساختار بتن :

- بتن دارای چهار رکن اصلی می باشد که به صورت مناسبی مخلوط شده اند ، این چهار رکن عبارتند از :
الف- شن
ب- ماسه
ج- سیمان
د- آب
- در برخی شرایط برای رسیدن به هدفی خاص مواد مضاف به آن اضافه می شود که جزﺀ ارکان اصلی بتن به شمار نمی آید .
- توده اصلی بتن مصالح سنگی درشت و ریز ( شن و ماسه ) می باشد .
- فعل و انفعال شیمیایی بین سیمان و آب موجب می شود شیرابه ای بوجود آید و اطراف مصالح سنگی را بپوشاند و مصالح سنگی را بصورت یکپارچه بهم بچسباند .
- استفاده از آب برای ایجاد واکنش شیمیایی است .
- برای ایجاد کار پذیری لازم بتن مقداری آب اضافی استفاده می شود تا بتن با پر کردن کامل زوایای قالب بتواند دور کلیه میلگرد های مسلح کننده را بگیرد .
- جایگاه استفاده آب در بتن به لحاظ انجام عمل هیدراتاسیون دارای حساسیت بسیار زیادی است .

ویژگیهای آب مصرفی بتن :

- آب های مناسب برای ساختن بتن:
1- آب باران
2- آب چاه
3- آب برکه
4- آب رودخانه در صورتی که به پسابهای شیمیایی کارخانجات آلوده نباشد و غیره ?
بطور کلی آبی که برای نوشیدن مناسب باشد برای بتن نیز مناسب است باستثناﺀ مواردی که متعاقبا توضیح داده خواهد شد .

آبهای نا مناسب برای ساختن بتن:

1- آبهای دارای کلر ( موجب زنگ زدگی آرماتور می شود)
2- آبهایی که بیش از حد به روغن و چربی آلوده می باشند .
3- وجود باقیمانده نباتات در آب .
4- آب گل آلود ( موجب پایین آوردن مقاومت بتن می شود )
5- آب باتلاقها و مردابها
6- آبهای دارای رنگ تیره و بدبو
7- آبهای گازدار مانند co2 و?
8- آبهای دارای گچ و سولفات و یا کلرید موجب اثر گذاری نا مطلوب روی بتن می شوند .
ـ نکته : 1- آبی که مثلا شکر در آن حل شده است برای نوشیدن مناسب است ولی برای ساخت بتن مناسب نیست .
ـ نکته : 2- مزه بو و یا منبع تهیه آب نباید به تنهایی دلیل رد استفاده از آب باشد .
ـ نکته : 3- ناخالصیهای موجود در آب چنانچه از حد معین بیشتر گردد ممکن است بشدت روی زمان گرفتن بتن ، مقاومت بتن ، پایداری حجمی آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگی فولاد شود .
ـ نکته : 4- استفاده از آب مغناطیسی بعنوان یکی از چهار رکن اصلی مخلوط بتن می تواند بعنوان تاثیرگذار بر روی یارامترهای مقاومت بتن انتخاب گردد .

تمایز بتن از نظر چگالی :

الف- بتن معمولی : چگالی بتن معمولی در دامنه باریک 2200 تا 2600 kg/m3 قرار دارد زیرا اکثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندکی دارند
ب- بتن سنگین : از این بتنها در ساختمان محافظهای بیولوژیکی بیشتر استفاده می شود مانند ساختار ، آکتورهای هسته ای و پناهگاههای ضد هسته ای که مورد بحث ما نمی باشد که چگالی آن معمولا بیشتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد .
ج- بتن سبک : مصرف بتن سبک اصولا تابعی از ملاحظات اقتصادی است ضمن اینکه استفاده از این بتن بعنوان مصالح ساختمانی دارای اهمیت بسیار زیادی است این بتن دارای چگالی کمتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم در متر مکعب می باشد . بدلیل اینکه دارای چگالی کمتر از بتن سنگین است دارای امتیاز قابل توجهی از نظر ایجاد بار وارده بر سازه می باشد چگالی بتن سبک تقریبا بین 300 و 1850 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد یکی از امتیازات مهم امکان استفاده از مقاطع کوچکتر و کاهش مربوطه در اندازه پی ها می باشد ضمن اینکه قالبها فشار کمتری را از حالت بتن معمولی تحمل می کنند و همچنین در کاهش جابجایی کل وزن مصالح بدلیل افزایش تولید جایگاه ویژه ای دارد .

روش های کلی تولید بتن سبک :

روش اول : از مصالح متخلخل سبک با وزن مخصوص ظاهری کم بجای سنگدانه معمولی که تقریبا دارای چگالی 6/2 می باشد استفاده می کنند .
روش دوم : بتن سبک تولید شده در این روش بر اساس ایجاد منافذ متعدد در داخل بتن یا ملات می باشد که این منافذ باید به وضوح از منافذ بسیار ریز بتن با حباب هوا متمایز باشد که بنام بتن اسفنجی ، بتن منفذ دار و یا بتن گازی یا بتن هوادار می شناسند .
روش سوم : در این روش تولید ، سنگدانه ها ی ریز از مخلوط بتن حذف می شوند . بطوریکه منافذ متعددی بین ذرات بوجود می آید و عموما از سنگدانه های درشت با وزن معمولی استفاده می شود . این نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ریز می نامند .
ـ نکته : کاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه و جود منافذ یا در مصالح یا در ملات و یا در فضای بین ذرات درشت موجب کاهش مقاومت بتن می شود .

طبقه بندی بتن های سبک بر حسب نوع کاربرد آنها :

- بتن سبک بار بر ساختمان
- بتن مصرفی در دیوارهای غیر بار بر
- بتن عایق حرارتی
مثال : طبق استاندارد 77 ? 330 ASTM C در بتن سبک ---- مقاومت فشاری بر مبنای نمونه های استوانه ای استاندارد از شده پس از 28 روز نباید کمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نباید از 1850 کیلوگرم بر متر مکعب تجاوز نماید که معمولا بین 1400 او 1800 کیلوگرم بر متر مکعب است .
نکته : 2- بتن مخصوص عایق کاری معمولا دارای وزن مخصوص کمتر از 800 کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت بین 7/0 و Mpa 7 می باشد .

انواع سبک دانه هایی که به عنوان مصالح در ساختار بتن سبک استفاده می شود :

الف- سبک دانه های طبیعی : مانند دیاتومه ها ، سنگ پا ، پوکه سنگ ، خاکستر ، توف که بجز دیاتومه ها بقیه آنها منشاﺀ آتشفشانی دارند .
ـ نکته :1- این نوع سبک دانه ها معمولا بدلیل اینکه فقط در بعضی از جاها یافت می شوند به میزان زیاد مصرف نمی شوند ، معمولا از ایتالیا و آلمان اینگونه مصالح صادر می شود .
ـ نکته : 2- از انواعی پوکه معدنی سنگی که ساختمان داخلی آن ضعیف نباشد بتن رضایت بخشی با وزن مخصوص 700 تا 1400 کیلو گرم بر متر مکعب تولید می شود که خاصیت عایق بودن آن خوب می باشد اما جذب آب و جمع شدگی آن زیاد است . سنگ پا نیز دارای خاصیت مشابه است .
ب- سبک دانه های مصنوعی : این سبک دانه ها به چهار گروه تقسیم می شوند:
- گروه اول : که با حرارت دادن و منبسط شدن خاک رس ، سنگ رسی ، سنگ لوح ، سنگ رسی دیاتومه ای ، پرلیت ، اسیدین، ورمیکولیت بدست می آیند .
- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره کوره آهن گدازی به طریقی مخصوص بدست می آید
- گروه سوم : جوشهای صنعتی ( سبکدانه های کلینکری) می باشند .
- گروه چهارم : مخلوطی از خاک رس با زباله خانگی و لجن فاضلاب پردازش شده را می توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در کوره تبدیل به سبک دانه شود ولی این روش هنوز به صورت تولید منظم در نیامده است.
ادامه دارد.....

جزئیات اجرایی ساختمان های بتنی (3)

فرسودگی بتن

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:
1ـ1- 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.

1ـ2- 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.
1ـ3- 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.
1ـ4- 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.
1ـ5- 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.

سازه‌های بتنی

سازه بتنی سازه‌ای است که در ساخت آن از بتن یا به طور معمول بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و فولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد. در ساختمان در صورت استفاده از بتن آرمه در قسمت ستون‌ها و شاه تیر‌ها و پی، آن ساختمان یک سازه بتنی محسوب می‌شود.

مزایای سازه های بتنی

1- ماده اصلی بتن که شن و ماسه می باشد ارزان و قابل دسترسی است.
2- سازه های بتنی که مطابق با اصول آیین نامه ای طراحی و اجرا شده اند، در مقابل شرایط محیطی سخت، مقاومتر از سازه های ساخته شده با مصالح دیگر هستند.
3- به علت قابلیت شکل پذیری بالای بتن، امکان ساخت انواع سازه های بتنی نظیر پل، ستون و ... به اشکال مختلف میسر است.
4- سازه های بتنی در مقابل حرارت زیاد ناشی از آتش سوزی بسیار مقاوم اند. آزمایشات نشان داده اند که در صورت ایجاد حرارتی معادل 1000 درجه سانتی گراد برای یک نمونه بتن آرمه، حداقل یک ساعت طول می کشد تا دمای فولاد داخل بتن، که با یک لایه بتنی با ضخامت 2?5 سانتی متر پوشیده شده است، به 500 درجه سانتی گراد برسد.

روش های طراحی سازه های بتن آرمه

به طور کلی هدف از طراحی یک سازه، تامین ایمنی در مقابل فروریختگی و تضمین عملکرد مناسب در زمان بهره برداری است. چنانچه مقاومت واقعی یک سازه بطور دقیق قابل پیش بینی بود و در صورتی که بارهای وارد بر سازه و اثرات داخلی آنها نیز با همان دقت قابل تعیین بودند، تامین ایمنی تنها با ایجاد ظرفیت باربری به میزان جزئی بیش از مقدار بارهای وارده ممکن می گشت. لیکن عوامل نامشخص و خطاهای احتمالی متعددی در آنالیز، طراحی و ساخت سازه ها وجود دارند که یک حاشیه ایمنی را در طراحی سازه ها طلب می کنند. مهمترین ریشه ها و منابع این خطاها عبارتند از:
الف: بارهایی که در عمل به سازه وارد می شوند و همچنین توزیع واقعی آنها ممکن است با آنچه در بارگذاری سازه فرض شده است متفاوت باشند.
ب: رفتار واقعی سازه ممکن است با رفتار تئوریک سازه، که بر اساس آن نیروهای داخلی اعضا محاسبه می شوند، تفاوت داشته باشد.
ج: مقاومت واقعی مصالح به کار رفته در ساخت سازه ممکن است متفاوت از مقادیر فرض شده در محاسبات باشد.
د: ابعاد قطعات و محل واقعی میلگرد ها ممکن است دقیقا مطابق آنچه طراح در محاسبات خود فرض کرده نباشد.
بنابراین، انتخاب یک حاشیه ایمنی مناسب امر بسیار دشواری است که نحوه منظور نمودن آن، به صورت یکی از مشخصه های اساسی روش های طراحی در آمده است. به طور کلی طراحی سازه های بتن آرمه به سه روش زیر صورت می گیرد:
1: تنش مجاز
2: مقاومت نهایی
3: روش طراحی بر مبنای حالات حدی

روش تنش مجاز

این روش که قبلا روش تنش بهره برداری یا روش تنش بار سرویس نامیده می شد، اولین روشی است که بصورت مدون برای طراحی سازه های بتن آرمه بکارگرفته شد. در این روش یک عضو سازه ای به نحوی طراحی می شود که تنش های ناشی از اثر بارهای بهره برداری (یا سرویس)، که به کمک تئوری های خطی مکانیک جامدات محاسبه می شوند، از مقادیر مجاز تنش ها تجاوز نکنند. منظور از بارهای بهره برداری یا سرویس بارهایی نظیر: بار زنده، بار مرده، بار برف و بار زلزله هستند. این بارها توسط آیین نامه های بارگذاری، مانند آیین نامه 519 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران تعیین می شوند. در این روش منظور از تنش مجاز تنشی است که از تقسیم تنش حدی ماده، نظیر مقاومت فشاری برای بتن و مقاومت تسلیم برای فولاد، بر ضریب بزرگتر از واحد، به نام ضریب اطمینان به دست می آید. تنش های مجاز مصالح توسط آیین نامه های محاسباتی تعیین می شوند. به عنوان مثال مطابق آیین نامه ACI مقدار تنش فشاری مجاز بتن f" c 0?45می باشد.
بدین ترتیب مراحل این روش بطور خلاصه به ترتیب زیر هستند:
1: تعیین بارهای وارد بر سازه
2: آنالیز سازه و تعیین تنش ها در مقاطع مختلف به کمک تئوری های کلاسیک اجسام الاستیک
3: تعیین تنش های مجاز با استفاده از یک آیین نامه محاسباتی
4: طراحی نهایی مقطع با این محدودیت که در هیچ نقطه ای از سازه تنش های ایجاد شده از تنش های مجاز تجاوز نکنند.
این روش به دلیل سادگی و سهولت کاربرد تا چندی قبل به عنوان قابل استفاده ترین روش طراحی سازه های بتن آرمه مطرح بود. لیکن نقاط ضعف این روش استفاده از آن را محدود کرده است. مهمترین این نقاط ضعف عبارتند از:
الف: در این روش ایمنی به کمک تنها یک ضریب (ضریب اطمینان) و در یک مرحله منظور می شود، از آنجا که عواملی که لزوم تامین یک حاشیه ایمنی را ایجاب می کنند دارای ریشه ها و شدت های متفاوت هستند، در نظر گرفتن آنها تنها با کمک یک ضریب غیر منطقی است.
ب: بتن ماده ای است که تنها تا تنش های معادل نصف مقاومت فشاری آن به صورت الاستیک و خطی عمل می کند. بنابراین با بکار بردن درصدی از مقاومت فشاری بتن در محاسبات نمی توان اطلاعی از ضریب اطمینان کلی سازه در مقابل فروریختگی به دست آورد.
ج: به کار بردن این روش در طراحی بعضی مقاطع با اشکالات تئوریک مواجه است. به عنوان مثال در مقاطع خمشی تنش واقعی فولاد غالبا کمتر از مقداری است که با این روش محاسبه می شود.
تا سال 1956 میلادی روش تنش های مجاز مبنای محاسبات در آیین نامه ACI بود. این روش از سال 1977 تنها در قسمت ضمائم آیین نامه و تحت عنوان روش دیگر طراحی جا داده شد

روش مقاومت نهایی

روش مقاومت نهایی که در آیین نامه ACI به نام روش طراحی بر مبنای مقاومت موسوم است، حاصل مطالعات گسترده روی رفتار غیر خطی بتن و تحلیل دقیق مسئله ایمنی در سازه های بتن آرمه می باشد. روند طراحی در این روش را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
1: باربهره برداری به وسیله ضریبی موسوم به ضریب بار افزایش داده می شود، بار حاصله را اصطلاحا بار ضریبدار یا بار نهایی می نامند.
2: بارهای ضریبدار بر سازه اعمال می شوند و به کمک روش های خطی آنالیز سازه ها، نیروی داخلی مقاطع محاسبه می شود. به این نیروی داخلی اصطلاحا مقاومت لازم گفته می شود. مقاومت لازم در یک مقطع شامل: مقاومت خمشی لازم، مقاومت برشی لازم، مقاومت پیچشی لازم و مقاومت بار محوری لازم است.
3: برای هر مقطع، مقاومت طراحی آن از حاصلضرب مقاومت اسمی در ضریبی کوچکتر از واحد به نام ضریب کاهش مقاومت به دست می آید. مقاومت اسمی، حداکثر مقاومتی است که مقطع قبل از گسیختگی از خود نشان می دهد. مقاومت اسمی یک مقطع مشتمل است از: مقاومت خمشی اسمی، مقاومت برشی اسمی، مقاومت پیچشی اسمی و مقاومت بار محوری اسمی.
4: طراحی مقطع به نحوی که در آن مقاومت لازم از مقاومت طراحی کمتر باشد.
روش طراحی بر مبنای مقاومت، امروزه اساس کار طراحی سازه های بتن آرمه می باشد.

روش طراحی بر مبنای حالات حدی

به منظور تکامل روش مقاومت نهایی، به ویژه از نظر نحوه منظور نمودن ایمنی، روش طراحی بر مبتای حالات حدی ابداع گردید. این روش هم اکنون مبنای طراحی در تعدادی از آیین نامه های اروپایی است، با این حال این روش هنوز نتوانسته است جای روش مقاومت نهایی را در آیین نامه ACI بگیرد. این روش از نظر اصول محاسبات مربوط به مقاومت، مشابه روش طراحی بر مبنای مقاومت است و تفاوت عمده آن با روش قبل، در نحوه ارزیابی منطقی تر ظرفیت باربری و احتمال ایمنی اعضا می باشد. در این روش نیاز های طراحی با مشخص کردن حالات حدی تعیین می شوند. منظور از حالات حدی شرایطی است که در آنها سازه مورد نظر خواسته های طرح را تامین نمی کند. طراحی سازه با توجه به سه حالت حدی زیر صورت می گیرد:
1: حالت حدی نهایی، که مربوط به ظرفیت باربری می شود.
2: حالت حدی تغییر شکل (مانند تغییر مکان و ارتعاش اعضا)
3: حالت حدی ترک خوردگی یا باز شدن ترک ها
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
ادامه دارد....

جزئیات اجرایی ساختمان های بتنی (4)

روش طراحی بر مبنای حالات حدی

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.
2-2-2 قنداق کردن(JACKETING)
برای اینکه مقاومت بتن را در مقابل عوامل مخرب و مزاحمی که باعث خرابی و خرد شدن آن می شود، بالا بریم، می توانیم از مواردی از قبیل فلزات، لاستیک، پلاستیک و یا بتن با مقاومت بالا، جهت پوشش دادن سطح بتنی مورد نظر استفاده کنیم. عامل پوششی (حفاظتی) را می توان با استفاده از میخ، پیچ، پرچ، چسب، مواد و یا عمل ثقلی روی سطح بتن مورد نظر تثبیت نمود. معمولترین بخشهایی که در آنها از سیستمJACKETING استفاده می شود، عبارتند از: تانکها و مخازن، لوله ها، سرریزها، شمعها و غیره که در معرض عوامل ساینده و یا خورنده قرار دارند.
2-2-3 بتن با سنگدانه از پیش آکنده (PREPLACED AGGREGATE CONCRETE)
در این روش، سنگدانه هایی که از نظر دانه بندی دارای شکاف هستند (GAP- GRADED) در داخل حفره ها و یا کانالهایی قرار داده می شوند و سپس با استفاده از آب، این سنگدانه ها را کاملاً اشباع می نمایند (در بعضی اوقات خود کانال و یا حفره از قبل پر از آب می باشد). سپس ملات و یا دوغاب از پایین ترین نقطه به وسیله پمپ وارد سیستم می شود، به گونه ای که آب موجود را جا به جا می نماید. این روش برای محلهایی که در دسترس نیستند مانند بتنهای مغروق، بسیار مناسب می باشد. در مواقعی این روش به همراه روش قنداق کردن JACKETING نیز مورد استفاده قرار می گیرد. از این روش در موارد تعمیر شمعها، پایه ها،ستونها،دیوارهای حائل ABUTMENTS,RETAININGWALLSBASEPLATES, (کف ستون)، تونلها و DAWS استفاده می گردد.
اگرچه چسبندگی خوب و جمع شدگی کم (LOW SHRINKAGE) از جمله خصوصیات این روش می باشد، معذالک خلل و فرجهایی در داخل ین بتن یافت می شود. با توجه به مهارت و تجهیزات فنی پیشرفته که از ضرورتهای به کارگیری این روش می باشد؛ کار بایستی حتماً به وسیله یا تحت نظر پیمانکاران متخصص انجام گیرد.
2-2-4 لایه های سطحی (THIN OR REGULAR RESURFACING)
در این روش یک لایه یکنواخت (UNIFORM) از مواد تعمیری بر روی سطح گسترده ای از بتن اعمال می شود. این شیوه بیشتر در تعمیرات سطحی کفها و محلهای عبوری که از نظر سازه ای یعنی استحکام، دارای مقاومت کافی بوده ولی سطح بتن دچار فساد و خرابی و خردشدگی شده است، به کار می رود.
اعمال یک لایه نازک روی سطح (THIN RESURFACING) را اغلب TOPPING (لایهء رویی) می نامند که در این صورت ضخامت لایه کمتر از پنج سانتیمتر می باشد. همچنین لایه های تعمیری که ضخامت آنها بیش از 5cm باشد، لایه منظم سطحی (REGULAR RESURFACING) نامیده می شوند.
2-2-5 بتن پاشی (SHOTCRETING)
به روش شاتکریت یا بتن پاشی، روش اعمال بتن یا ملات به طریقه هوایی یا پنوماتیک (PNEUMATIC) نیز اطلاق می گردد. در این روش بتن یا ملات با استفاده از فشار هوا به داخل حفره ها، کانالها، قالبها … و سطوحی که بایستی تعمیر گردند، پرتاپ می شود. اگر اندازه سنگدانه مخلوط کوچکتر از 6 میلیمتر باشد، روش را گانیت (GUNITING) می خوانند.
اصولاً روش بتن پاشی و یا شاتکریت به دو گروه «تر» و «خشک» تقسیم می شود. در روش «تر»، عمل مخلوط شدن آب، سیمان و سنگدانه قبلاً مخلوط شده و سپس مواد مخلوط شده با فشار پرتاپ می گردند. ولی در روش «خشک»، پس از اینکه سیمان و سنگدانه مخلوط شدند، این مخلوط با فشار پرتاپ شده و در سر نازل (شیلنگ) آب به مخلوط اضافه می گردد. معمولاً این سیستم در جاهایی به کار گرفته می شود که سطح تعمیری وسیع بوده و عمق تعمیر در حدود 10 سانتیمتر باشد. همچنین در جاهایی که عمل آوری لایه تعمیری مشکل بوده و یا روشهای عمل آوری معمول در صنعت بتن، اثر مطلوب را نداشته باشند، می توان از این سیستم بهره جست.
نکته ای را که بایستی در این روش به خاطر داشت، آن است که سطح نهایی تعمیرات صاف نبوده و بسته به اندازه سنگدانهء مخلوط، دارای زبری و ناهمواری است.
2-2-6 بخیه زنی (STITCHING)
این روش در موقعی به کار گرفته می شود که ترکهای زیادی روی سطح بتن ظاهر شده و بایستی برای به دست آوردن و حفظ مقاومت سازه ای، آنها را مسدود کنیم. در این روش المانهای "U" شکل با پایه های کوتاه در عرض ترکها در درون حفره های تعبیه شده، قرار گرفته (ANCHORED یا مهاری) و سپس این حفره ها با ملاتهای روان یا دوغاب که خاصیت جمع شدگی ندارند، پر می شود. برای جلوگیری از تمرکز تنشها، المانهایی با اندازه های متفاوت در جهات مختلف از نظر صفحه ترکها (PLANE)، در نظر گرفته می شود. نکته ای که بایستی به هنگام به کارگیری این روش در نظر داشت؛ آن است که هرچه ترکها بیشتر سخت (STIFF) گردند،احتمال به وجود آمدن ترک در جاهای دیگر بیشتر می شود. چارهء کار، آن است که یک لایه بتن مسطح بر روی محلهایی که بحرانی هستند، اعمال گردد.
2-2-7 تـنـیـدن(STRESSING)
اگر در محلهای مورد تعمیر، ترکها در منطقه بسیار وسیعی ظاهر شده باشد، به طوری که بخیه زدن (STITCHING) بسیار گسترده ای را ایجا ب نماید، ممکن است راه حل تنیدن (STRESSING) ، را مد نظر قرار داد. در روش تنیدن (STRESSING)، میلگرد یا کابلهایی در منطقهء بتن آسیب دیده کار گذاری شده و سپس به آنها تنشهای از پیش محاسبه شده را وارد کرده و در نهایت مهارشان می نماییم. در این روش بایستی دقت کافی مبذول گردد تا عمل تنیدگی (STRESSING) باعث به وجود آمدن ترکهایی در مناطق دیگر نشود.
2-2-8 درزگیری (CAULKING)
در این روش، گسل یا RUPTURE (ترکهای باریک ایجاد شده در بتن) با ماده ای پر می شود که حالت پلاستیک دارد. از خصوصیات این مواد آن است که نه مثل ملات روان و دوغاب، جاری می شود و نه مثل ملات خشک، سفت می ماند، بلکه حالت پلاستیکی دارد. در صورتی که ترکهایی که بایستی پر شوند غیر فعال (DORMANT) باشند، می توان از ملات ساخته شده از سیمان پر تلند و یا ملاتی که خاصیت انبساطی داشته باشد استفاده نمود. اما اگر ترکهای مذکور فعال باشند، بایستی از مواد ارتجاعی (ELASTOMERIC) که از خاصیت ارتجاعی برخوردار هستند استفاده گردد. در بعضی مواقع و با توجه به شرایط خاصی، ممکن است عمل درزگیری با فشار نیز انجام پذیرد.
2-2-9 پوشش (COATING)
در این روش نازکی به حالت مایع یا پلاستیک روی قسمتهایی از سطح بتن آسیب دیده و یا در معرض خرابی است اعمال می گردد. در موقع انتخاب پوشش مذکور، دقت کافی بایستی مبذول گردد تا لایه محافظ حاصله دارای مشخصات مورد نظر باشد. این پوشش را می توان با برس، غلتک و یا به طریقه پاشیدن (اسپری) اعمال نمود. پایداری این گونه پوششها، بسیار متفاوت است. این پوششها اغلب برای جلوگیری از نفوذ آب، محافظت در برابر عوامل مخرب شیمیایی و ایجاد پایداری و دوام بیشتر برای سطح بتن در مقابل آمد و شد زیاد و سنگین کاربرد داشته و یا ممکن است پوشش فقط جنبه ظاهری و زیبایی داشته باشد.
2-2-10 طریقه معمول مرمت قسمتهای خراب شده با استفاده از مواد شکل پذیر
(CONVENTIONAL REPLACEMENT USING PLASTIC MATERIALs)
در این روش پس از کندن و خارج کردن بتن نامرغوب (نامناسب و ناسالم)، قسمتهای بر داشته شده را می توان با استفاده از ملات، بتن، سیمان معمولی و یا سایر موادی که برای تعمیرات تکه ای یا وصله پینه ای (PATCH)به کار می روند، جایگزین نمود. بایستی توجه داشت که این گونه مواد، شامل مواد الاستومری (ارتجاعی) نمی باشند. این روش یکی از روشهای بسیار معمول در تعمیرات سازه های بتنی بوده و مناسب جاهایی است که عامل خرابی تکرار نشده و یا کاملاً از بین رفته باشد.
2-2-11 باروری توسط خلاء(VACUUM IMPREGNATION)
در این روش، معمولاً قسمت آسیب دیده به وسیله صفحه پولیتن (POLYTHENE SHEET ) پوشانده شده، سپس عمل خشک کردن سطح با استفاده از خلأ (VACUUM) انجام پذیرفته و منافذ کاملاً مسدود می شوند. پس از اطمینان کامل از هوابند و آب بند بودن سیستم، موادی که قرار است بر روی سطوح و خلل و فرج آسیب دیده اعمال شود، مورد مصرف قرار می گیرند.
در این روش ادعا شده است که از طرفی به دلیل ایجاد خلأ در قسمتهای اطراف منطقهء آسیب دیده و از طرف دیگر به دلیل اینکه رزین و یا سایر بارور کننده (IMPREGNANT) به توسط فشار اتمسفر درون منافذ و خلل و فرج تزریق می گردند، مواد بارور کننده به درون منافذ کاملاً نفوذ کرده و حتی ترکهای مویی را نیز به واسطه عمل موئینگی CAPILLARY پر می نماید، لذا پس از انجام باروری (IMPREGNATION) هیچگونه حفره ای باقی نمی ماند. به عنوان مقایسه، باید توجه داشت که در سیستم باروری (IMPREGNATION) با فشار، ممکن است مواد، کاملاً منافذ و خلل و فرجها را پر نکند. تشکیل حفره های هوادار و یا وجود ذرات خاشاک و غیره از استحکام پوشش کاسته و در نتیجه رسیدن به یک پوشش کامل و بی نقص را تقریباً غیر ممکن می سازد.
2-2-12 روشهای سطلی(DUMPBUCKET METHODS)
در این روش سطلهایی را از مواد تعمیری پر کرده و بر روی نقاطی که باید تعمیر شود قرار می دهند. اگر این روش برای تعمیرات زیر آبی به کار گرفته شود، قسمتی از مواد تعمیری هر سطل به علت شسته شدن (WASH- OUT) از بین رفته و در نتیجه حفره های لانه زنبوری در سیستم تعمیر شده به وجود می آید. جهت جلوگیری یا به حداقل رساندن حفره های لانه زنبوری، بایستی از مخلوطی با درجه چسبندگی (COHESIVE) بالا استفاده نمود. باید به خاطر داشت که این روش، مناسب مکانهایی است که به اندازه کافی وسیع بوده و عمل خالی کردن سطل دارای مواد تعمیری، بدون آسیب رساندن به قالب امکان پذیر باشد.
2-2-13 روش قیفی(HOPPER METHODS)
در این روش، لوله سخت و یا ارتجاعی به یک قیف (HOPPER) که منبع تغذیه ای مواد تعمیری است، اتصال دارد. با اینکه در شروع عملیات، خروجی لوله بر روی کف قرار می گیرد، اما به تدریج که جریان مواد تعمیری ادامه می یابد، خروجی لوله پایین تر از سطح مواد واقع شده و امکان تماس مواد را با آب که ممکن است در اطراف وجود داشته باشد، قطع کرده و یا به حداقل می رساند. در این سیستم جریان مواد به طریقه ثقلی صورت می گیرد.
2-2-14 روش پمپ (PUMP METHOD)
این روش شباهت زیادی به روش HOPPER دارد (قسمت 2-2-13) و فرق اساسی این دو روش در آن است که در این روش به جای استفاده از جریان ثقلی، از یک پمپ دارای فشار استفاده می شود که فشار آن را نیز می توان تغییر داد.
2-2-15 روش کیسه ای (BAGGED METHOD)
این روش مشابه روش پیش آکنده (PREPACKED) می باشد. تفاوت این روش با روش مذکور در آن است که در این سیستم سنگدانه های درشت درون قالبی قرار داده شده و سپس فضاهای خالی بین سنگدانه ها با تزریق ملات روان یا دوغاب پر می گردد.
انتخاب مواد و مصالح مصرفی در بهسازی سازه های بتنی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به همین دلیل در این بخش علاوه بر دوغاب، ملات و بتن ساخته شده از سیمان معمولی، مواد جدید شیمیایی مناسبی که برای این منظور متداول گردیده شرح داده شده است. مواد و مصالحی که برای سازه های بتنی زیرآبی مورد نیاز است نیز مبسوط تر مورد بررسی قرار گرفته است.
3- مواد تعمیری (REPAIR MATERIALA)
در این بخش موادی که در تعمیرات بتنی معمول است، شرح داده شده اند.

3-1 بنونیت (BENTONITE)

این ماده که از صخره و یا سنگPULVERISED ROCK استخراج شده از خاکسترهای آتشفشانی است و دارای درصد بالایی از املاح (مینرال) رس است. بنتونیت در تماس با آب تا حدود 30 برابر حجم اولیه خود آب جذب نموده و منبسط می گردد. محصول به دست آمده دارای شکل ژله مانند بوده و به صورت سد کننده نفوذ و گذر آب عمل می کند. از این ماده برای جلوگیری از نشت آب در زیر زمینهای موجود، استخرها، مخازن آب، حوضچه ها، کانالهای آبیاری، سدها و تأسیسات مشابه استفاده می شود. هنگام مصرف بنونیت می توان آن را به صورت خشک که در درون حفره ها و منافذ سطوح قرار داده می شود و یا به صورت ژل، به کار برد.

3-2 پوششهای قیری(BITUMINOUS COATINGS)

این سیستمهای پوششی عبارتند از: آسفالت و یا موادی چون قطران ذغال سنگ (COAL – TAR). این مواد موقعی که آب بند نمودن بتن و یا حفاظت آن در مقابل عوامل جوی مورد نظر باشند به کار گرفته می شوند. از جمله مشخصات این مواد می توان ارزانی و شناخته شدن آن بین دست اندرکاران را نام برد. از خصوصیات دیگر این پوششها آن است که ضخامت لایه اعمالی را می توان متناسب با عملکرد خواسته شده از سیستم، تغییر داد. از معایب این گونه پوششها می توان نیاز به تجدید متناوب، متصاعد شدن بوی بد، کثیفی (MESSINESS) به هنگام اعمال لایه، خشک شدن و ترک خوردن در مقابل نور خورشید، حساسیت آنها نسبت به درجه حرارت محیط و آسیب پذیری و از بین رفتن این پوششها در با بعضی محلولها از قبیل بنزین را، ذکر نمود.

3-3 بتن، ملات و دوغاب ساخته شده از سیمان پرتلند معمول

(ORDINARY PORTLAND CEMENT CONCRETE, MORTAR AND GROUT)
این سیستمها که به عنوان مواد تعمیری در نظر گرفته می شوند، امتیازاتی از قبیل: تغییر حجم مشابه با بتن مادر، شباهت ظاهری، ارزانی نسبی در مقایسه با سایر سیستمها و در دسترس بودن و موجود بودن دانش لازم در مورد خود سیستمها را، دارا می باشند. در حالی که جایگزین کردن قسمتهایی از سازه و همچنین نقاطی که عمیقاً نیاز به تعمیر دارند، با بتن انجام می گیرد؛ ملات برای قسمتهایی که کمتر از 35 میلیمتر عمق دارند. باید توجه داشت که اندازه سنگدانه بتن نیز می تواند در انتخاب سیستم تعمیری دخالت داشته باشد. نلات سیمانی را می توان با دست، پمپ و یا جریان ثقلی بر روی قسمتهای تعمیری اعمال نمود. خصوصاً در نقاطی که عمق تعمیر زیاد نبوده و جریان روان و مداوم (CONSISTENCY) دوغاب مورد نیاز نباشد، بایستی از ملات استفاده نمود.
دوغاب برای جاهایی مصرف می شود که عمق تعمیر کم بوده و یا قسمتهای مورد تعمیر قابل رؤیت نیستند. دوغاب را می توان با استتفاده از جریان ثقلی و یا پمپ اعمال نمود. بایستی توجه داشت که دوغاب به علت داشتن آب زیاد، پس از خشک شدن بیش از ملات و یا بتن با دانه بندی خوب، جمع شدگی حاصل می کند. در مواردی که دوغاب به عنوان سیستم تعمیری مد نظر قرار می گیرد، بهتر است دوغابهای انحصاری با مشخصه های فنی خاص را مورد توجه و بررسی قرار داد.

3-4 درزگیریهای ارتجاعی (ELASTOMERIC SEALANTS)

از این مواد برای پر کردن ترکهای زنده استفاده می گردد. از وظایف این گونه مواد آن است که از نفوذ آب، خاشاک و آلودگیها جلوگیری کرده، انبساط و انقباض مداوم و مورد نظر از خود نشان داده و چسبندگی خوبی را به اطراف و لبه ترکها داشته باشد. اساساً این گونه مواد شامل سیستمهای گرم و سرد می باشند. اثرات جوی، حرارتهای زیاد، دماهای پایین، عبور و مرور، اثرات محیطی، چسبندگی و خاصیت ارتجاعی این گونه مواد بایستی قبل از انتخاب، به طور دقیق و کامل مورد بررسی قرار گیرند.

3-5 رزینه(RESINS)

رزینهای مصنوعی یا سینتتیکی (SYNTHETIC) که در صنعت راه و ساختمان به کار گرفته می شوند، از تولیدات صنایع پتروشیمی می باشند. انواع این رزینها بسیار زیاد و گسترده بوده ولی از جمله آنهایی که بیشتر در این صنعت معمول هستند، می توان اپوکسیها (اپوکسیدها نیز گفته می شوند)، پلی استرها، پلی یورتانها، اکریلیک ها، پلی وینیل استاتها و استیرن بوتادین ها، را نام برد. از آنجا که سه گروه آخری اساساً برای باروری (IMPREGNATION) و یا همراه سیمان پرتلند معمولی به کار گرفته می شوند، تنها به شرح سه گروه اولی یعنی اپوکسی ها، پلی استرها و پلی یورتانها در این بخش می پردازیم.
3-5-1 اپوکسیها (EPOXIES)
نام اپوکسی از این واقعیت منشأ می گیرد که مولکولهای این سیستم از رزینها، دارای کربن و اکسیژن هستند و به همین علت اپوکسیدها نامیده می شوند. اتم اکسیژن به دو اتم کربن اتصال دارد که خود این اتمهای کربن نیز به طرق دیگری به یکدیگر متصل هستند. بنابراین ساده ترین نوع اپوکسیدها، اکسید اتیلین می باشد که واکنش(REACTIVITY) رزینهای اپوکسی وابسته به نوع گروههای اکسید ایتلن می باشد. گروههای اپوکسید به خاطر داشتن ساختمان مولکولی خاص، دارای مشخصه عکس العمل (REACTIVITY) بسیار بالایی بوده و در واقع می توانند با بیش از 50 نوع نمونه (SPECIES) شیمیایی مخلوط شده و سیستمهای عمل آمده و سخت شده رزینی را ایجاد کنند. از انواع مواد عمل آورنده ای که بعضی از اوقات سخت کننده (HARDENERS) نیز گفته می شوند، می توان آمین ها، آمیدها، استرها، تریفلوریدبرن و غیره را نام برد.
باید توجه داشت که تفاوت در به کارگیری مواد عمل آورنده(CURING AGENTS) ، با محصولات رزینی سخت شده (SET) خصوصیات مختلفی را ایجاد می نماید. لذا با توجه به عملکرد فیزیکی که از یک سیستم رزینی انتظار می رود، مواد عمل آورنده یا (CURING – AGENTS) را بایستی طوری انتخاب کرد که انتظار مذکور حاصل گردد. با این حال رزینهایی که در عمل مورد استفاده قرار می گیرند هر کدام حاصل اختلاط و ترکیب چند سیستم می باشند که با نسبتهای دقیق مخلوط و ترکیب شده اند. این امر از عهده یک عمل آورنده خارج بوده و معمولاً به این طریق فرمول دهندگان، عوامل اصلی تشکیل دهنده رزینها را خریداری و با اطلاع کافی از خصوصیات عمل آورنده های مختلف، با دقت و توجه به سیستم رزین در عمل و پس از توزین و مخلوط نمودن دقیق نسبتهای لازم از پایه و عمل آورندهء رزینها، رزین مورد نظر را می سازند.
نکته قابل توجه این است که بعضی اوقات برای دسترسی به خصوصیاتی، ممکن است علاوه بر پایه و عمل آورنده رزینی، از موادی نیز به صورت پر کننده و تغییر دهنده، در ساخت اولیه رزین مورد نظر کمک گرفته شود. از سال 1940 که اپوکسی ها در صنعت راه و ساختمان به کار گرفته شدند، از آنها برای چسباندن قطعه های ساختمانی، تزریق ترکها، پوششها، تعمیرات تکه ای (PATCH)، تحکیم پیچها، تحکیم پایهء ماشین آلات، به کارگیری در سطوح قابل سایش، اعمال در کارهای زیر آبی و به عنوان ماده چسباننده استفاده شده است. دلایل عمده علاقه و موارد استفاده مهندسین از رزینهای اپوکسی را، می توان به شرح زیر توصیف نمود:
(الف) دارا بودن ویسکوزیته (غلظت) پایین که نفوذ آن را آسان می سازد.
(ب) بسته به نوع عمل آمرنده و دمای محیط، رزینهای اپوکسی در مدت زمان کوتاهی عمل آمده و سخت می شوند.
(پ) با توجه به اینکه سیستم اپوکسی رزینها طوری فرمول بندی شده است که خالی از حلال می باشد، تغییرات در نحوه قرار گیری و ترتیب مجدد مولکولها در زمان عمل آوری (CURING) سیستم بسیار اندک بوده و جمع شدگی در موقع سفت شدن نیز در حد پایین می باشد. همچنین این سیستمها به هنگام عمل آوری و ترکیبات داخلی، دچار واکنشهای غیره منتظره نمی گردند.
(ت) دارا بودن قدرت چسباندن بسیار بالا.
با وجود امتیازات فوق الذکر اپوکسیها، عوامل محدود کننده ای نیز وجود دارند که موقع انتخاب این سیستمها بایستی دقیقاً مد نظر قرار گیرند. بعضی از این عوامل محدود کننده را می توان به صورت زیر بیان نمود:
1- سطح بتن مادر بایستی مقاوم، تمیز و برای بیشتر سیستمهای اپوکسی خشک باشد.
2- حرارت حاصل از ترکیب و عمل آوری اپوکسیها می تواند به خاطر اثر حرارت زای آنها(EXOTHERMAL)، به طور فاحشی بالاتر از سیستمهای تعمیری با سیمان معمولی باشد.
3- با اینکه قدرت انقباض (جمع شدگی) سیستمهای اپوکسی به گفتهء تولید کنندگان آنها در حد ناچیزی می باشد، معذالک نمی توان از اثرات منفی آنها صرفنظر نمود. این موضوع خصوصاً وقتی با اثرت حاصل از حرارت ایجاد شده (EXOTHERMIC) همراه باشد، ممکن است نتایج مخربی را به بار آورد.
4- برای مصرف اپوکسیها حداقل درجه حرارت محیط معمولاً 5 درجه سانتیگراد قید می شود که بایستی کاملاً مراعات گردیده و ممکن است کنترل دوباره این موضوع ضرورت یابد. البته این محدودیتها در صورتی است که انتظار داشته باشیم سیستم حداکثر مقاومت خود را در مدت زمان نسبتاً کوتاهی به دست آورد.
5- اغلب سیستمهای اپوکسی در مقابل رطوبت حساس می باشند. بنابراین هنگام استفاده از سیستمهای اپوکسی، رطوبت و خیسی محیط، بایستی مورد توجه و مطالعه قرار گیرد.
6- نسبت اجزا و همچنین اختلاط کامل اجزای سیستمهای اپوکسی بایستی دقیقاً مورد کنترل و بررسی قرار گیرد. بایستی یادآور شد که اهمیت این مطلب در نظر افرادی که دائم با مواد سیمانی معمولی سر و کار دارند به قدری نیست که توجه دست اندکاران را آن گونه که شایسته است به خود معطوف دارد.
7- مسأله ایمنی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و بایستی حتماً در تمامی مراحل مراعات شود. باید توجه داشت که اجزای سیستمهای اپوکسی در صورت تماس با پوست و یا استشمام بخار اپوکسی توسط افراد، ایجاد ناراحتی بسیار جدی می نماید. علاوه بر این بعضی از اجزا قابل احترق بوده که رعایت اصول و ملاحظات ایمنی را حتمی و ضروری می سازد. اماکنی که در آنها اقدام به مصرف آپوکسی می گردد، بایستی از تهویه مؤثر و مطلوبی برخوردار باشند. خصوصاً هنگامی که اپوکسی ها در فضایی محدود و سر بسته به کار گرفته می شوند.
8- باید توجه داشت که بین مدول الاستیسیته (ضریب ارتجاعی) اپوکسی ها و ضریب ارتجاعی بتن مادر و همچنین بین ضریب انبساط حرارتی این دو، اختلاف فاحش و قابل تأملی وجود دارد که در صورت نیاز، انجام مقایسه و به کارگیری تمهیدات لازم ضروری است. اختلاف قابل ملاحظهء ضرایب فوق الذکر باعث تشکیل تنشهای برشی در مرز بین لایه اپوکسی و بتن قدیم گردیده و در صورت ازدیاد بیش از حد، باعث جدا شدگی دو سیستم از یکدیگر می شود.
ادامه دارد....

جزئیات اجرایی ساختمان های بتنی (5)

3-5-2 پلی استرها (POLYESTERS)
عمل گیرش و سخت شدن پلی استرها کاملاً با گیرش و سخت شدن اپوکسیها تفاوت دارد. در مورد پلی استرها باید گفت که در صورت وجود کاتالیست ها، عمل و عکس العمل پلیمری بین نقاط مشابه در زنجیره های رزینی یکسان صورت می گیرد. بنابراین کنترل دقیق نسبتهای اختلاط به آن اندازه که در مورد رزینهای اپوکسی ضرورت دارد، حساس و بحرانی نیست. برای بهبود بخشیدن به قدرت عمل و عکس العمل ترکیبی و ویسکوزیته پلی استرها، معمولاً از حلالهایی مانند استیرن کمک گرفته می شود. هنگامی که یک سیستم رزینی دارای پر کننده باشد، معمولاً کاتالیست مربوطه به صورت پودر که به ماده پر کنندهء خنثی (از نظر ترکیب شدن) مخلوط شده، به کار گرفته می شود. نکتهء حائز اهمیت اینکه، نه نتها از نظر خواص مکانیکی پلی استرها و اپوکسی ها به هم شباهت دارند، بلکه موارد کاربرد آنها نیز به مشابه هم می باشد. با این همه تا آنجا که به تعمیرات بتنی مربوط می شود، تفاوتهایی بین این دو سیستم یعنی پلی استرها و اپوکسیها وجود دارد که اهم آنها را می توان به شرح زیر بیان نمود:
1- در مقایسه با اپوکسی ها، پلی استرها حداکثر مقاومت نهایی خود را در مدت زمان کمتری به دست می آورند.
2- با توجه به مدت زمان عمل آوری کوتاه پلی استرها، اثرات اگزوترمی آنها بیش از اثرات اگزوترمی اپوکسی هاست. در نتیجه به هنگام مصرف پلی استرها باید ضخامت لایه های اجرایی کمتر از زمانی باشد که اپوکسی به کار گرفته می شود.
3- حساسیت سیستمهای پلی استری نسبت به رطوبت، بیشتر از حساسیت سیستمهای اپوکسی در شرایط مرطوب می باشد.
4- امکان حملات شیمیایی از طرف خمیر حاصل از سیمان پرتلند که آلکالین (قلیایی) است، در مورد سیستمهای پلی استری بیشتر از سیستمهای اپوکسی است.
5- مقدار جمع شدگی (SHRINKAGE) سیستمهای پلی استری حین عمل آوری بیشتر از مقدار همین نوع جمع شدگی در سیستمهای اپوکسی است.
با توجه به امکان تأثیر حملات شیمیایی بر روی سیستمهای پلی استری و اینکه این سیستمها دارای حساسیت بیشتری (در مقایسه با اپوکسی ها) در مقابل رطوبت می باشند، نمی توان از این سیستمها به عنوان پر کننده ترکها بهره جست.
3-5-3 پلی یورتانها (POLYURETHANES)
معمولاً از پلی یورتانها در مواقعی استفاده می شود که نیاز به ماده فنری (RESILIENT) احساس می شود. زیرا خاصیت ارتجاعی و انعطاف پذیری (FLEXIBILITY) پلی یورتانها بیش از سیستمهای پلی استری و سیستم اپوکسی ها است. یکی از نمونه های پلی یورتانها، به کارگیری آنها در داخل مخازن و جاهایی است که از سیستم، انتظار مقاومت بالایی در برابر تغییرات و اختلاف دما می رود. در مورد رطبت باید توجه داشت که سیستمهای پلی یورتانی، حساسیت بسیار زیادی نسبت به میزان رطوبت محیط داشته و به همین دلیل مصرف آنها در کارهای زیر آبی توصیه نمی شود.

3-6 بتن، ملات، و دوغابهای منبسط شونده

(EXPANDING MORTARS, GROUTS & CONCRETES)
دلیل عمده استفاده از بتن، ملات و دوغابهای منبسط شونده آن است که بتوان بر مشکلات انقباض (جمع شدگی) که معمولاً در به کارگیری مواد با سیمان معمولی مشاهده می شود فائق آمد. مکانیزم عمل به نحوی است که باعث می شود مواد تعمیری به هنگام گیرش و سخت شدن (عمل آوری (CURINGانبساط پیدا کرده و با عمل انقباض مخالفت و آن را خنثی نماید.

3-7 بتن و ملات دارای الیاف مصنوعی

(FIBRE REINFORCED CONCRETE & MORTAR)
اساساً افزودن الیاف مصنوعی به بتن یا ملات به سه منظور اصلی افزایش مقاومت کششی، افزایش مقاومت خمشی و افزایش در مقابل ضربات ناگهانی (IMPACT RESISTANCE) صورت می گیرد.
به طور کلی دو گروه اصلی از الیاف مصنوعی وجود دارند که برای منظورهای فوق مورد استفاده قرار می گیرند. مدلهای گروهی از این الیاف مصنوعی پایینتر از مدلهای بتن یا ملات می باشد؛ مانند نایلون (NYLON) و پلی پروپیلن (POLYPROPYLENE). در حالیکه مدولهای گروه دوم بالاتر از مدولهای بتن یا ملات هستند؛ مانند شیشه (GLASS)، استیل و کربن. از بتن یا ملات مسلح به الیاف مصنوعی به طور موفقیت آمیزی به عنوان لایه های نازک روکشی (OVERLAYS) روی جاده ها، خیابانها و باندهای فرودگاه (RUNWAYS) استفاده شده است. همچنین از این سیستم می توان در مکانهایی که خلأزایی(CAVITATION) و فرسایش (EROSION) مشکلاتی را باعث شده است (مانند روی سرریزهای سدها) و سایر مراحل خاص کمک گرفت. روشهایی نیز ابداع شده است که با به کارگیری آنها می توان از مخلوطهای واجد الیاف مصنوعی، در سیستمهای بتن پاشی استفاده نمود.
اخیراً گزارش شده است که افزایش الیاف مصنوعی در سیستمهای باعث ازدیاد قدرت چسبندگی لایه های تعمیری به بتن مادر می گردد. البته سیستمهای انحصاری نیز وجود دارند که برای تعمیرات بتن به کار می روند و در آنها علاوه بر پلیمرها، الیاف مصنوعی نیز دیده می شود. علیرغم موفقیتهایی که تا امروز به دست آمده، ممکن است پیشنهاد این سیستم به عنوان یک ماده تعمیری، ناپخته به نظر برسد چرا که مسأله دوام و پایداری آن در دراز مدت، در مرحله آزمون و بررسی و مطالعه قرار دارد. نکته ای که باید مورد توجه خاص قرار گیرد، نحوه مخلوط و پخش شدن (DISPERSION) الیاف مصنوعی در سیستم است. بارها مشاهده گردیده که به هنگام مخلوط نمودن الیاف با سایر مواد بتنی یا ملات (سیمان- سنگدانه- آب و…)، الیاف مصنوعی تمایل به جمع شدن در یک جا داشته یا در جهات مشخصی قرار می گیرند. که این امر توزیع برابر و یکنواخت الیاف را با اشکال مواجه می سازد.

3-8 لاتکس (LATICES)

در حال حاضر باور بر این است که بتن یا ملاتی که دارای افزودنیهای لاتکسی (LATEX) می باشد، برای مرمت سازه های بتنی آسیب دیده بسیار مفید واقع می شود. اصطلاحاتی که برای این گونه مواد تعمیری به کار برده می شود، به شرح زیر است:
بتن لاتکسی (LATEX CONCRETE)
بتن اصلاح شده لاتکسی (LATEX MODIFIED CONCRETE)
و اخیراً بتن اصلاح شده پلیمری (POLYMER MODIFIED CONCRETE)
توضیح ضروری این است که نباید سیستمهای یاد شده را با بتن پلیمری (POLY. CONC.) اشتباه نمود. چون در بتن پلیمری تنها عامل گیرش (BINDER) خود پلیمر می باشد در صورتی که در بتن اصلاح شده پلیمری، سیمان که دارای خاصیت چسبندگی و گیرش می باشد نیز به کار رفته است.
به طور کلی، در مقایسه با بتن و ملات ساخته شده از سیمان پرتلند معمولی، بتن و ملات اصلاح شده پلیمری دارای خواص و مشخصات ویژه ای می باشند. این مشخصات را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
(الف) در صورت نیاز می توان آن را به صورت لایه های نازک و لبه پری (FEATHER- EDGED) به کار برد.
(ب) از قدرت چسبندگی بیشتر به بتن مادری که دارای مقاومت و مرغوبیت کافی باشد، برخوردار است.
(پ) به علت اینکه این گونه مواد خود حالت نگهدارندهء آب (WATER RETENTIVE) دارند، عامل عمل آورنده و یا پوششهای عمل آورنده از اهمیت چندانی برخوردار نیستند، البته بایستی از خشک شدن در شرایط تابش مستقیم آفتاب و باد اجتناب گردد.
(ت) دارای مقاومت کششی بیشتری می باشند.
(ث) دارای حالت ارتجاعی و نرمش بیشتری می باشند.
(ج) از دوام و پایایی بهتری برخوردارند.
با اینکه قیمت بتن و ملات اصلاح شده پلیمری از قیمت بتن و ملات با سیمان معمولی، بیشتر است ولی آنها بسیار ارزانتر از مواد اپوکسی به شمار می آیند. باید توجه داشت که وقتی پلیمر به مخلوط بتن یا ملات افزوده می گردد، به کارگیری افزودنیهای دیگر بایستی با دقت بیشتری صورت گیرد. چرا که ممکن است سازگاری (COMPATIBILITY) لازم بین آنها موجود نبوده و اختلالاتی را شاهد باشیم. نکته قابل ذکر اینکه جا به جا کردن و پرداخت سطح نهایی بتن و ملات اصلاح شده پلیمری مشکلتر از مواردی است که در آنها از بتن و ملات با سیمان معمولی استفاده شده است.
از جمله پلیمرهای لاتکسی که در صنعت بتن کاربرد بیشتری دارند، می توان استیرن بوتادین(STYRENE BUTADIENE)، ساران(SARAN) اکلریک (ACRYLIC) و پلی وینیل استات (POLYVINYL ACETATE) را نام برد. این پلیمرها به صورت پودر و یا مایع به مخلوط بتن یا ملات اضافه می گردند. گفته می شود که نتایج بهینه موقعی حاصل می گردد که سیستم به مدت 3-1 روز به صورت خیس، عمل آمده و سپس در هوای آزاد قرار گیرد. صاحبنظران بر این عقیده هستند که حداقل بخشی از بهبود مکانیکی و پایایی یا دوام حاصل از به کارگیری این گونه سیستمها، به دلیل کاستن از درجه تخلخلی است که در نتیجهء وجود پلیمر در سیستم پدید می آید. همچنین ادعا بر این است که یکی از مهمترین مشخصه های بتن یا ملات اصلاح شده پلیمری، به عنوان دو مادهء تعمیری در سازه های بتنی، قدرت چسبندگی خوب آنها به بتن قدیم (مادر) می باشد.

3-9 سایر مواد پوششی

(OTHER COATING MATERIALS)
علاوه بر موادی که مانند بنتونیت، سیستمهای قیری و رزینی به عنوان مادهء پوششی مورد استفاده قرار می گیرند، مواد دیگری نیز از قبیل روغنLINSEED ، سیلیکونها (SILICONES) سیلانها (SILANES) موجود می باشند.

3-10 سیمانهای مخصوص

(SPECIAL CEMENTS)
سیمانهای مخصوصی از قبیل سیمان با آلومینای بالا (HIGH ALUMINA) و سیمانهای فسفات منیزیوم (MAGNESIUM PHOSPHATE) وجود دارند که می توان از آنها برای کارهای تعمیرات بتنی استفاده نمود. عمده ترین امتیازات این سیمانها، گیرش سریع و مقاومت بالای آنها در زمان کوتاه می باشد. همچنین این سیمانها در مقابل بعضی از اسیدها، روغنها و چربیها، آب دریا، مواد شکری و سولفاتها از خود مقاومت و پایایی بالایی نشان می دهند.

3 - 11 مواد تعمیری زیر آبی

(UNDER WATER REPAIR MATERIALS)
به طور کلی می توان موادی را که برای تعمیرات زیر آبی به کار می روند، به دو گروه سیمانی (CEMENTITIOUS) و رزینی (RESINOUS) تقسیم نمود. با توجه به اندازه و وسعت محل تعمیر، ممکن است این طبقه بندی به چند گروه دیگر از قبیل تعمیرات ترکها (CRACK REPAIRS) و تعمیرات قطعه ای یا سطحی (PATCH REPAIRS) نیز تقسیم گردد. بررسی مدارک موجود نشان می دهد با وجود آن که از سیستهای رزینی هم برای تعمیر و تزریق ترکها وهم برای تعمیرات سطحی (PATCH) استفاده شده است، سیستهای سیمانی هنوز برای تزریق ترکها به کار گرفته نشده اند.
در میان سیستمهای رزینی به نظر می رسد که اکثراً اپوکسیها برای انجام تعمیرات بتنی زیر آبی مورد استفاده قرار گرفته اند و دلیل این امر را می توان عملکرد و ویژگیهای بهتر سیستمهای اپوکسی، در مقایسه با سایر سیتمهای موجود دانست. از جلمه ویژگیهای اپوکسیها که باعث می گردد آنها برای تعمیرات زیر آبی مورد توجه و درخواست قرار گیرند می توان مقاومت بالا، قدرت جمع شدگی (SHRINKAGE) کم در مقابل رطوبت را نام برد. از آنجا که شرح سیستمهای رزینی در بخش 3-5 (رزینها-RESINS ) آمده است، فقط به شرح و بررسی کامل سیستهای سیمانی که برای تعمیرات بتنی در زیر آب به کار گرفته می شوند، می پردازیم.
3-11-1 مواد سیمانی برای تعمیرات زیر آبی
(CEMENTITIOUS MATERIALS FOR UNDER WATER REPAIRS)
بر عکس دوغابهای (GROUTS) رزینی، دوغابهای سیمانی کاملاً برای مهندسین و دست اندر کاران آشنا و شناخته شده می باشند. ماده چسباننده و گیرش (BINDER) دوغابهای سیمانی، سیمان پرتلند معمولی است که به دلیل در دسترس بودن، قیمت پایین، سهولت مصرف و همچنین به واسطهء شناخته شدن آن در صنعت بتن، ملات و دوغاب ساخته شده با سیمان پرتلند معمولی برای تعمیرات داخل آب چندان مناسب نیستند. دلایل آن و اقداماتی که می توان برای غلبه بر این نارساییها و همچنین سیستمهای تعمیراتی ساخته شده با سیمان معمولی به کار برد، در این بخش به تفصیل شرح داده شده اند.
3-11-1-1 ویژگیهای آب اندازی
(HIGH BLEED CHARACTERISTICS)
پس از قرار گرفتن مخلوط بتن یا ملات، آب آن به خاطر پایین بودن وزن مخصوصش، از دانه ها جدا شده و نزدیک سطح جمع می گردد. این فرآیند (PROCESS) که نوعی جداشدگی (SEGREGATION) است به نام آب انداختن (BLEEDING) خوانده می شود. از آنجا که آب انداختن (BLEEDING) برای تعمیرات بتنی مخرب می باشد، بایستی آن را کنترل نمود. یک راه حل آن است که آب مخلوط را کم می کنیم که در این صورت روانی مخلوط تحت تأثیر قرار می گیرد. راه دیگر آن است که از افزودنیها کمک گرفته شود.
ماده افزودنی که مورد استفاده قرار می گیرد بایستی طوری انتخاب شود که ضمن کم نمودن آب مورد نیاز مخلوط، روانی آن را حفظ نماید. برای این منظور از روان کننده ها (PLASTICIZERS) استفاده می شود که به واسطهء وارد نمودن هوا به درون مخلوط، روانی مخلوط را بهبود می بخشد بدون آنکه نیازی به آب بیشتر باشد. همچنین می توان آب انداختن (BLEEDING) را با به کارگیری پودر آلومینیوم، یک ماده منبسط شونده، کلرید کلسیم (cac12)، یک ماده شتاب دهنده با C3A (تری کلسیم آلومینات) بالا و ذرات ریزتر سیمان کم نمود.
3-11-1-2 زمان گیرش طولانی (PROLONGED SETTING TIME)
زمان لازم برای سخت شدن و گیرش مخلوط سیمان پرتلند معمولی، خصوصاً در حرارتهای پایین بسیار طولانی بوده و حدود چند روز به طول می انجامد. گرچه ممکن است این خاصیت، موقع انجام تعمیرات، مزیتی به شمار آید، ولی پس از اینکه بتن در جای خود قرار گرفت این مزیت تبدیل به یک عیب می شود. از انجا که زمان گیرش به حرارت وابسته است، اهل فن دریافته اند که می توان با انجام اقداماتی حتی در دماهای زیر 50 درجه سانتیگراد نیز به محض قرار دادن بتن، عمل گیرش آغاز گردد.
3-11-1-3 شسته شدن (WASHOUT)
اگر سیمان پرتلند معمولی در تماس با آب قرار گیرد (مثلاً آب دریا)، به علت تمایل آن برای مخلوط شدن با آب بیشتر، در آب پخش و در نتیجه مواد متشکله (CONSTITUENTS) خود را از دست می دهد. از آنجا که در تعمیرات بتنی زیر آب، بایستی مواد تعمیری با آب تماس پیدا کرده و آن را جا به جا نماید، عمل شسته شدن (WASHOUT) می تواند اثرات منفی بسیار جدی بر جای بگذارد. جهت غلبه براین مشکل، از افزودنیهایی با مواد شیمیایی با بنیان (BASE) سلولزی (CELLULOSE) و یا پلی اتیلنی (POLYETHYLENE) که به آب مخلوط اضافه می گردد، کمک گرفته می شود. در واقع ماده افزودنی، تولید محلول کلوئیدی (COLLOID) می نماید که با تشکیل مانع یا پوسته ای با جریان الکتریکی ELECTRO STATIC، در روی سطح، از مخلوط شدن بیشتر آب جلوگیری می کند.
3-11-1-4 آسیب پذیری در مقابل مواد شیمیایی (SUSCEPTIBILITY TO CHEMICAL ATTACK)
گفته می شود که تری کلسیم آلومینات (C3A) موجود در مخلوط سیمان پرتلند معمولی، در مقابل عوامل شیمیایی چون کلریدها و سولفاتها، آسیب پذیر می باشد. برای بهبود بخشیدن به مقاومت مخلوط سیمان پرتلند معمولی در قبال مواد شیمیایی موجود در آب، از افزودنیهای آب گریز (HYDROPHOBIC) کمک گرفته می شود. رفتار این افزودنیها مانند عمل آب بند کننده ها (WATER PROOFERS) بوده و برای پایین آوردن نفوذ پذیری بتن به کار می روند. راه دیگر آن است که از سیمانی استفاده شود که دارای تری کلسیم آلومینات کمتری باشد.
3-11-1-5 روانی ضعیف (POOR FLOWABILITY)
تا آنجا که به روانی یک مخلوط (بتن، ملات، دوغاب) مربوط می شود، به کارگیری روشها و تجهیزات مورد نیاز از اهمیت شایانی برخوردار است. زیرا اعمالی چون هم زدن، جا به جا کردن (HANDLING)، حمل و نقل و قرار دادن (PLACING) یک مخلوط بستگی به حد روانی (FLOWABILITY) یا کارآیی (WORKABILITY) دارد.
هچنین به این نکته نیز باید توجه داشت که موقعیت مکانی محل تعمیر و قابل دسترس بودن آن، در میزان روانی و جریان مخلوط نقش تعیین کننده دارد.
یک روش برای بهبود بخشیدن به حد روانی (FLOWABILITY)، این است که موقع هم زدن مخلوط، آب بیشتری به آن اضافه گردد. اما این عمل نتایج منفی در پی خواهد داشت. بنابراین به نظر می رسد که راه حل در کمک گرفتن از روان کننده ها (PLASTICIZERS) و سایر افزودنیهایی که باعث کاهش آب مخلوط می گردد، باشد. با علم به اینکه وظیفه آب موجود در مخلوط، فراهم آوردن روانی لازمه و نیز امکان انجام ترکیبات شیمیایی با دانه های سیمان می باشد، لذا انتخاب روان کننده (PLASTICIZERS)و سایر مواد کاهندهء آب باید به طریقی انجام پذیرد که به وظیفه دوم آب مخلوط یعنی فراهم آوردن امکان انجام ترکیبات سیمان در مخلوط نه تنها آسیب نرساند بلکه آن را تسهیل نماید.
باور این است که روان کننده ها (PLASTICIZERS) دارای خواصی هستند که باعث کاهش کشش سطحی (SURFACE TENSION) آب مخلوط شده و با پخش نمودن ذرات سیمان در تمامی فاز AQUEOUS، این ذرات توسط آب مخلوط کاملاً احاطه شده به نوبه خود باعث بهبود انجام ترکیبات شیمیایی در درون مخلوط می شوند.
3-11-1-6 جمع شدگی یا انقباض (SHRINKAGE)
موضوع انقباض یا جمع شدگی (SHRINKAGE) از خصوصیات بسیار مهم یک سیستم تعمیری است. اگر این جمع شدگی بیش از حد مجاز باشد، باعث ترک خوردگی، جدا شدن لایه تعمیری و در نتیجه کاهش استحمام و پایایی می گردد.
عمل جداشدن لایه تعمیری به دلیل ایجاد تنشهای موجود (RESIDUAL) در مرز بین لایه تعمیری و بتن قدیمی، که حاصل انقباض سیستم تعمیری است، بسیار بحرانی بوده و خستگی (FATIGUE) و گسیختگیهای چسبندگی در طول مرز دو لایه را باعث می گردد. به طور کلی، بسته به مقدار آب مخلوط، انقباض سیمان پرتلند معمولی بالاست. گفته می شود که این موضوع اساساً به دلیل کاهش حجم مخلوط به هنگام گیرش است.
برای فائق آمدن به این مشکلات، از افزودنیهایی کمک گرفته می شود که نه تنها باعث از بین رفتن انقباض (جمع شدگی) سیستم می گردند، بلکه انبساط کلی را نیز ایجاد می نمایند. بعضی از موارد منبسط شونده که در صنعت راه و ساختمان معمول هستند به قرار زیر می باشند:
(الف) پودر آلومینیوم متالیکی (METALLIC ALUMINUM POWDER): در این سیستم عمل منبسط شدن به دلیل آزاد شدن گاز هیدروژن می باشد که خود حاصل عمل شیمیایی آلکالی روی آلومینیوم متالیکی است.
(ب) آهن متالیکی (METALLIC IRON): در این سیستم عمل انبساط مربوط می شود به اکسیدی که حاصل عکس العمل شیمیایی یونهای کلریدی در یک محیط (MEDIUM) قلیایی است که باعث خوردگی (CORROSION) یا زنگ زدگی (OXIDATION) آهن شده و نتیجتاً حجم بیشتری را ایجاد می نماید.
(پ) سولفات کلسیم (GYPSUM): در این سیستم انبساط حاصله در اثر تولید کلسیم سولفو آلومینات (CALCIUM SULPHO ALUMINATE) می باشد که از ترکیب شیمیایی سولفات کلسیم با تری کلسیم آلومینات به وجود می آید.
3-11-1-7 جدا شدن (SEGREGATION)
جدا شدن (SEGREGATION) در اصطلاح به عملی اطلاق می گردد که طی آن اجزای تشکیل دهندهء یک مخلوط از یکدیگر جدا می شوند. وقتی عمل جدا شدن (SEGREGATION) به وقوع می پیوندد، ذرات (PARTICLES) سنگینتر تمایل به ته نشین شدن داشته و در نتیجه ذرات سبکتر در قسمتهای بالا قرار می گیرند. در نتیجه به خاطر اینکه مخلوط حالت یکنواختی خود را از دست می دهد، ضعفهایی در سیستم ایجاد شده و باعث خرابی و گسیختگی نهایی آن می گردد. این مشکل معمولاً با استفاده از برخی مواد افزودنی قابل بر طرف شدن می باشند. مواد افزودنی باعث می شوند قدرت چسبندگی درون مخلوط (COHESIVE STRENGTH) افزایش یابد.
3-11-1-8 نفوذ آب دریا به سیستم تعمیری (PERMEABILITY TO SEA WATER)
در رابطه با مسأله نفوذ پذیری، دو مرحلهء کاملاً متمایز را می توان تعریف نمود:
یکی نفوذ پذیری لایه سخت شده که برای حفاظت از بتن مادر یا سازه زیرین به کار رفته است و دیگری میزان نفوذ (PENETRATION) آب دریا به درون مخلوط تازه سفت نشده.
راجع به مسأله دوم یعنی نفوذ آب دریا به درون مخلوط تازه باید گفت، مشکلات حاصله تا حدی به مشکلات شسته شدن (WASHOUT)، آب انداختن (BLEEDING) و جدا شدگی (SEGREGATION) شباهت دارند که در مباحث قبلی به آنها اشاره شد. اما به دلیل آنکه نفوذ پذیری سازه های بتنی دریایی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، انواع مختلف آب بند کننده ها (WATER PROOFERS) موجود می باشد که می توان با افزودن آنها به مخلوط تازه، نفوذ پذیری لایهء تعمیری سخت شده را کاهش داد.
3-11-1-9چسبندگی به بتن قدیمی (بتن مادر)
(ADHESION TO THE SUBSTRATE CONCRETE)
یکی از وظایف مهم یک سیستم تعمیری، حفاظت از سطحی است که بر روی آن اعمال می شود. پر واضح است تا وقتی که چسبندگی لازم و کافی بین لایه تعمیری و بتن قدیمی وجود نداشته باشد، لایه تعمیری از انجام این وظیفه باز خواهد ماند. برای بهبود خاصیت جسبندگی مخلوط های ساخته شده از سیمان پر تلند معمولی، مولکولهای آلی با زنجیره های طولانی، مانند استیرن بوتادین (STYRENEBUTADIENE RUBBERS) به سیستم افزوده می گردد. گفته می شود که این افزودنیهای پلیمری مقاومت چسبندگی و کششی مخلوط را بهبود می بخشند.
استیرن (STYRENE) و بوتادین (BUTADIENE) را می توان به حالت تک مولکولی(MONOMER) در آب مخلوط EMULSIFY کرده، سپس با اضافه نمودن پخش کننده های (DISRERSANT) مناسب (COMPATIBLE)، آن را به طور معمولی به آب مخلوط افزود.
علیرغم ادعاهایی که توسط تولید کنندگان در رابطه با سیستمهای تعمیری اصلاح شده با پلیمر می شود، تحقیقات انجام شده در این زمینه نسبتاً جوان بوده و اطلاعات کمی در مورد دوام و پایایی بتنهای پلیمری در دراز مدت در دست می باشد.
ادامه دارد....

جزئیات اجرایی ساختمان های بتنی (6)

روشهای جدید ترمیم سازه های بتنی

خوردگی یکی از مؤثرترین فاکتورها در تعیین عمر اقتصادی برای ساختمانها می باشد. خوردگی نتیجه یک سری فعل و انفعالات شیمیایی در بتن و آرماتور ها می باشد. در بتن آرماتورها توسط بتن، محافظت می گردد. (PH=13) بالا که از خصوصیات بتن می باشد PH بالا کاهش یابد، محافظت بتن از روی آرماتورها حذف می گردد. این جزء از PH زمانی که این مقاطع بتنی زنگ می زند،این زنگ زدگی باعث افزایش حجم میلگردها می گردد که این موضوع موجب ایجاد ترک در مقطع به موازات میلگردها خواهد شد. زمانیکه بتن ترک خورد میلگرد به طور کامل در معرض اثرات جوی و عوامل خوردگی قرار می گیرد که این خود باعث کاهش عمر ساختمان خواهد گردید.

از عوامل دیگر خوردگی در بتن یک واکنش شیمیایی با نام کربناسیون در مقطع بتنی است که عامل آن یون های فعال کلسیم که ناشی از هیدراسیون سیمان است، می باشد. این یون های فعال به سرعت با گازهای جو و رطوبت هوا واکنش انجام داده و باعث ایجاد ترکیبات شیمیایی پیچیده می گردد که سبب تغییرات در مشخصات مقطع واحد گردید. این زنجیره از واکنشهای شیمیایی به سرعت بتن را کاهش داده و بنابراین باعث شروع خوردگی در میل گردها می گردد. در ادامه PH سیمان نیز خواص خود را از دست می دهد و قابلیت تحمل خمش در آن به شدت کاهش می یابد. در واقع یک روش ترمیم بتن است که برای مقاطع بتنی که مقاومت خود را در اثر Izo-BTS خوردگی از دست داده اند و یا آنکه در هنگام اجرا در اثر عدم دقت کافی به مقاومت مورد نظر نرسیده اند و یا در اثر زلزله دچار تخریب شده اند، استفاده می گردد. با توجه به مراحل کار در این روش ابتدا قسمتهای ضعیف مقطع بتنی که مقاومت لازم را ندارند توسط روشهای مکانیکی تخریب می گردد که لازمه آن، در ابتدای کار قبل از تخریب، تعیین عمق دقیق نفوذ خوردگی در مقطع است که توسط آزمایشات خاصی این عمق و نواحی که ترمیم باید در آن انجام شود مشخص می گردد. ترمیم می گردد، این ماده در مرحله بعد سطح بتن توسط ماده ای خاص با نام IZOMET-BRM دارای شباهت زیادی با بتن می باشد اما قابلیتها و خواص آن چه به لحاظ مشخصات ساختمانی و چه به لحاظ مقاومت در برابر عوامل خوردگی بسیار بالاتر از بتنهای معمولی است.

تقویت.سازه.های.بتنی

هدف در این روش مقاوم سازی سازه ها در مقابل زلزله و یا بالا بردن مقاومت سازه بنا بهنیازمواردی همچون تغییر کاربری ساختمان و یا اشتباه درمحاسبات اولیه طراح می باشد. در این روش علاوه بر بدست آوردن مشخصات مورد نظر به لحاظ ساختمانی مسایل معماری ساختمان و زیبایی بنا نیز مد نظر است بدین صورت که در این روش بعد از اتمام کار سطح مقطع اجزا ساختمان تغییراتی نخواهد داشت. روش کار بدین صورت است که یک سری ورقهای فولادی با توجه به محاسبات انجام شده و مقاومت موردنظر از خارج مقطع توسط یک نوع Steel-plates اپوکسی خاص به مقطع اضافه می گردد. طراحی این فولادها و مقادیر آن با توجه به محاسبات اولیه ساختمان و نیز مشخصاتی از مقطع که در نظر داریم به آن برسیم انجام می گیرد. مراحل انجام کار و نیز مواد استفاده شده به صورتی است که بعد از پایان مقطع جدید و قدیم به خوبی با یکدیگر کار می کنند.

بتن بهتر است یا فولاد ؟

هر روز هنگام عبور از خیابانهای شهر شاهد ساخت و سازهای روز افزونی هستیم، ساختمانهای مختلف از یک طبقه تا 60 طبقه که جلوی آنها انواع مصالح دیده میشود؛ سازههایی که گاه از بتن ساخته میشوند و گاه از فولاد. در مورد اینکه کدام نوع سازه بر دیگری برتری دارد، اختلاف نظر شدیدی بین سازندگان ساختمانها وجود دارد. معمولاً معیارهای ساخت، جوابهای متفاوتی برای ما به همراه دارند.
عمده عوامل مؤثر در این روند، هزینه، زمان و کیفیت ساخت هستند.هزینه ساخت و سود حاصل از این سرمایهگذاری با زمان اتمام طرح رابطه تنگاتنگی دارند. بدیهی است هر چه زمان طرح طولانیتر شود شاهد افزایش قیمت مصالح، قیمت تمام شده طرح، هزینههای متفرقه و بازگشت دیرتر سرمایه خواهیم بود که خوشایند هیچ سازندهای نیست.
سازههای بتن آرمه در مقابل سازههای فولادی معمولاً نیاز به هزینه کمتر و زمان بیشتری برای ساخت دارد؛ در حالیکه سازههای فولادی ابتدا نیاز به سرمایه زیادی برای خرید آهن آلات دارد ولی در عوض شاهد سرعت اجرای بالاتری خواهیم بود.بنابراین در ساختمانهای عادی کمتر از 6 طبقه در نهایت از این منظر تفاوت زیادی وجود ندارد.
در اسکلتهای فولادی حتماً باید تمام اسکلت آماده باشد تا بتوان سقف را اجراکرد. به عبارت دیگر اول باید تیر و ستونهایی وجود داشته باشد تا بتوان روی آن سطحی به نام سقف یا همان کف اجرا کرد. در حالیکه در سازههای بتن آرمه ابتدا ستونهای هر طبقه و سپس سقف همان طبقه که خود مشتمل بر تیرها و کف یکپارچهتری نسبت به سازههای فولادی است اجرا میشود.
مزیت این روش نسبت به روش اول آن است که میتوان طبقه مورد نظر را سریعتر برای اجرای دیگر مراحل از جمله تیغه چینی، اجرای تأسیسات مکانیکی و برقی و... در اختیار سایر پیمانکاران قرار داد که خود موجب تسریع در روند طرح خواهد بود.
ولی بهطور کلی زمان اجرای سازههای فولادی در مقیاسهای بزرگ تا حدودی کوتاهتر از سازههای بتن آرمه و هزینههای سازههای بتن آرمه کمتر از سازههای فولادی است که هر سازندهای با توجه به شرایط و معیارهای خود تصمیمگیرنده اصلی است.
حال با فرض وجود شرایطی کاملاً ایدهآل، یعنی عدموجود محدودیت زمان و هزینهها، عامل سوم یعنی کیفیت سازه را بررسی میکنیم. کیفیت را میتوان از جنبههای متفاوتی مانند مقاومت در برابر بارهای ثقلی وارده و زلزله، مقاومت در برابر حرارت، ابعاد، دهانههای قابل پوشش، تعداد طبقات قابل طراحی، قابلیت ترمیم آسان و... مورد نقد و بررسی قرار داد. با توجه به گستردگی و پیچیدگی مسئله، در اینجا فقط تصمیمگیری برای ساختمانهای عادی را مورد توجه قرار میدهیم.
اولین و مهمترین نکته قابل ذکر در این مورد مقاومت مصالح و ابعاد مصالح مصرفی است. معمولاً هر چه اعضای باربر ما ابعاد بزرگتر از نگاه عام و ممان اینرسی بالاتر از دید مهندسی داشته باشد، رفتار سازهای مناسبتر است و هر چه مصالح مصرفی که در عرف ساختمانسازی بتن یا فولاد هستند قابلیت تحمل نیروهای بیشتر را داشته باشند منجر به طراحی اعضای ظریفتری خواهند شد.
اگر هر دو عامل در کنار هم قرار گیرند منجر به رسیدن به سختی و صلبیت بالاتری خواهند شد که جزء اصلیترین آیتمهای طراحی یک مهندس محاسب به شمار میروند.
در طراحی سازهها، مقاومت بتن را 10 درصد مقاومت فولاد فرض میکنند بنابراین ابعاد ستونها و تیرهای بتنی، بهمراتب بیش از سازههای فولادی است. البته این ابعاد بزرگ اعضای بتنی، ممان اینرسی بسیار بالاتری نسبت به گزینه دیگر به ارمغان خواهند آورد که در نهایت سازه بتنی، سختی بالاتر و معمولاً رفتار سازهای مناسبتری دارد.
« سازههای بتنی سنگین هستند.» در پاسخ به این ایراد باید گفت: ابعاد بزرگ سازه تا جایی مورد پذیرش یک مهندس است که منجر به سنگینی بیش از حد سازه نشود و با توجه به آنکه بحث ما در مورد سازههای عادی کمتر از 6 طبقه است تفاوت وزن اسکلت نیز آنچنان نخواهد بود تا مهندس طراح را به سمت طراحی سازه فولادی بکشاند. این موضوع در بسیاری از سازههای عظیم نیز صادق است که برج 56 طبقه تهران نمونه بارزی از این دست است.
بحث زلزله که بحث داغ این روزهای تهران است میتواند جنبه دیگری از کیفیت مناسب یک سازه باشد. سازههای بتن آرمه عادی و به ویژه مجهز به دیوارهای بتنی بهعلت سختی بالا نسبت به سازههای فولادی در برابر زلزله، در بیشتر موارد مقاومت بسیار بالایی از خود نشان میدهند اما سازههای فولادی نیز میتوانند همین رفتار را از خود نشان دهند مشروط برآنکه طراحی مناسبی داشته باشند.
نکته قابل تامل اینجا است که این رفتار به چه قیمتی به دست خواهد آمد؟ اگر طراحی، یک طراحی بدون نقص باشد، هم سازه فولادی و هم سازه بتن آرمه در چند ثانیه وقوع زلزله، با حداقل خسارت ممکن جان سالم به در خواهند برد. اما کار به اینجا ختم نخواهد شد و پس از زلزلههای زیادی شاهد شکستگی لولههای گاز و وقوع آتش سوزیهای مهیب بودهایم که گاه از خود زلزله مخربتر هستند.
با توجه به اینکه اطفاء حریق بلافاصله بعد از وقوع حادثه ممکن نیست، ساختمان باید به گونهای طراحی شود که تا چند ساعت متوالی بتواند آتش را با حداقل خسارات وارده تحمل کند. در سازههای بتن آرمه مقاومت بالایی در برابر آتش سوزی وجود دارد، اما درسازههای فولادی درصورتیکه تمهیدات ایمنی لازم در آنها صورت نپذیرد در چند دقیقه ابتدایی حریق، شاهد تخریبهای بسیار سریع و غیرقابل جبران خواهیم بود که این مورد نیز مزیتی بسیار ارزشمند برای سازههای بتن آرمه به حساب میآید.
اما آنچه اکثر مهندسان را نسبت به سازههای بتن آرمه به شدت بدبین کرده، عدمقطعیتها، یکنواخت نبودن مقاومت بتن و کم اطلاعی بسیاری از سازندگان از نحوه عملآوری و به دست آوردن نتیجهای مطلوب از این ماده است.
قابلیت اشتباه در تهیه بالقوه این نوع ماده در مقابل فولاد توجیه دیگری است که از سوی عده زیادی در مخالفت با بتن ارائه میشود، چراکه ممکن است حین عمل آوری، مقاومت فشاری کمتر از حد مورد نیاز به دست آید.
این گروه معتقدند جبران یک اشتباه در سازههای بتن آرمه در مواردی منجر به تخریب اجباری سازه میشود در حالیکه فولاد در هر لحظه که سازنده اراده کند با هزینهای به نسبت پایین قابل ترمیم و تقویت است
در پاسخ به این ایراد باید گفت این عدمقطعیتها در آیین نامهها با اعمال ضریب ایمنی بسیار بالایی پیشبینی شده تا جایی که در موارد زیادی شاهد مقاومتی چند برابر مقاومت مورد نیاز در ساخت این قبیل سازهها هستیم.از سوی دیگر این عدمقطعیت کیفیت بتن در شالوده و سقفهای سازه فولادی نیز وجود دارد و صرفاً متعلق به سازههای بتن آرمه نیست.
در نهایت باید بر این موضوع تاکید کرد که بهطور کلی هم سازههای فولادی و هم سازههای بتن آرمه درصورتی که در طراحی آنها سیستم مناسب و منطبق بر آییننامههای به روز، مورد استفاده قرار نگیرد و متخصصین متبحر آنها را اجرا و مهندسین با تجربه بر اجرای آنها نظارت مستمر نکنند، هیچ رجحانی از نظر کیفیت و قابلیت اطمینان بر دیگری ندارند.
فراموش نکنیم معیار چهارمی نیز در انتخاب وجود دارد؛ معیاری که 3 معیار هزینه، زمان و کیفیت را تحت سیطره خود قرار میدهد: فولاد بهعنوان یک سرمایه ملی مادهای است که ارزان به دست نمیآید و همانند نفت روزی تمام خواهد شد؛ مادهای که باید در صنایع ارزشمندتر و یا حداقل در سازههای خاص که نیاز به ظرافت خاصی دارند و پس از بررسیهای علمی برتری فولاد در آن محرز شده، مورد استفاده و بهره برداری قرار گیرد تا شاهد رشد اقتصادی در دیگر زمینهها باشیم.
بهنظر نویسنده استفاده از سازههای بتن آرمه با توجه به مصرف بهمراتب پایینتر از فولاد (بهصورت میلگرد) هم از نظر سازهای و هم از نظر اقتصادی و هم از جنبه ملی بهمراتب مناسبتر و بهینهتر از سازههای فولادی است.

نکات اجرایی حائز اهمیت در سازه های بتنی

1- باید توجه داشت که خم میلگردها به طرف پائین یا داخل المان و خارج از ناحیه پوشش بتنی قرار داشته باشد.
2- عملیات جوشکاری میلگردها در محیطی با دمای زیر -18 درجه سلسیوس مجاز نیست.
3- بعد از پایان پذیرفتن جوشکاری بایستی اجازه داد تا میلگردها به طور طبیعی تا دمای محیط سرد شود،شتاب دادن به فرآیند سرد شدن مجاز نیست.
4- کاربرد همزمان چند نوع فولاد با مقاومت های مشخصه متفاوت در یک المان بتنی مجاز نیست مگر اینکه در نقشه های اجرائی، مهندس محاسب قید کرده باشد.
5- برای مهار میلگردهای فشاری نبایستی از قلاب و خم استفاده نمود.
6- برای میلگردهای با سطح صاف(بدون آج) استفاده از مهارهای مستقیم مجاز نیست.
7- خم کردن میلگردها انتظار باید قبل از قالب بندی انجام گیرد.
8- میلگردهای ساده با قطر بیش از 12 میلیمتر را نباید بعنوان خاموت بکار برد.
9- قطر خاموت ها نباید از 6 میلی متر کمتر باشد.
10- مناسب ترین محل قطع و وصله میلگردهای طولی ستون بتنی،در نصف ارتفاع آن است.
11- محل مناسب برای وصله کردن میلگردهای طولی تیرهای بتنی،بیرون از گره تیر با ستون و در محدوده یک چهارم تا یک سوم از طول دهانه از تکیه گاه است.

اثرات مواد زیان آور بر خواص یتن

1. کربنات سدیم » گیرش سیمان را تسریع می کند،با حداکثر غلظت 0.1%
2. بی کربنات سدیم » گیرش سیمان را تسریع یا کند می کند با حداکثر غلظت 0.4% تا 0.1%
3. کلرورها » تسریع در زنگ زدگی آرماتور و کابل های پیش تنیدگی.بیش از 0.06% در بتن پیش تنیده و 0.1% در بتن آرمه خطرناک است.
4. سولفاتها » اثر نامطلوب روی بتن.به ازای هر 1% سولفات در آب،10% کاهش مقاومت بوجود می آید.
5. فسفاتها،آرسنات ها و براتها » افزایش زمان گیرش.حداکثر غلظت 0.05%
6. نمک های مس،روی،سرب،منگنز،قلع » افزایش زمان گیرش.حداکثر غلظت 0.05%
7. آبهای اسیدی » در صورت وجود اسید کلریدریک و اسید سولفوریک و سایر اسیدهای غیرآلی،حداکثر تا 0.1% بلامانع است و آبهای با 4.5<8.5< FONT> مجاز نیست.
8. آبهای قلیایی » در صورت وجود بیش از 0.5% هیدروکسید سدیم و 1.2% هیدروکسید پتاسیم ( نسبت به وزن سیمان ) باشد،مقاومت بتن تقلیل می یابد.
9. آبهای گل آلود » قبل از مصرف از حوضچه های ته نشینی عبور داده و یا به روش دیگر تصفیه کرد.
10. آب دریا » با حداکثر 3.5% نمک محلول برای ساخت بتن ( بدون آرماتور ) بلامانع است.
11. مقاومت بتن ساخته شده با آب دریا بین 10% تا 20% کاهش می یابد.

سنگدانه ها

• بهترین منابع سنگدانه ها،در محل رودخانه ها می باشد که بسیار ساده و ارزان استخراج می گردند.
• دانه های درشت رودخانه ای عموما گرد و دارای دانه بندی مناسب ولی مقاومت بتن ها کمتر می باشند.
• مصرف سنگدانه های طبیعی (گرد گوشه با سطح صاف) در بتن،کارآئی بهتری می دهد.
• سنگدانه های شکسته که تیزگوشه می باشند کارآئی کمتر ولی مقاومت خمشی و فشاری بیشتری دارند.
• بهترین سنگدانه برای تهیه بتن،سنگدانه های سیلیسی هستند.سختی آنها بین 6 تا 7 (از 10 که مربوط به الماس است.) می باشد.ولی برای بتن های معمولی بیشتر از سنگدانه های آهکی استفاده می شود که سختی آنها بین 3 تا 4 است.
• مقدار آب همراه شن به لحاظ کم بودن آن قابل صرفنظر است ولی آب همراه با ماسه که گاهی به 50 تا 60 لیتر بر مترمکعب ماسه می رسد و قابل ملاحظه است و بایستی در زمان بتن ریزی مورد توجه قرار بگیرد.
• سنگدانه های مصنوعی که از گرد حاصل از سوزانیدن زباله ها و یا سرباره کوره های ذوب آهن و غیره بدست می آید و حاوی مقادیری فلزات و دیگر مواد سخت می باشند می توان برای ساخت بتن های غیرباربر استفاده نمود.امروزه بیش از 40 درصد بتن های مصرفی در کارگاه باربر نیستند و با استفاده از این روش می توان کمک شایانی به حفظ محیط زیست نمود.
منابع مورد استفاده در مقاله:
Aftab.ir
www.nano.ir
http://fa.wikipedia.org/
http://www2.irib.ir/
daneshname.roshd.ir
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com
ww.web.khedu.ir
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com
http://khakzad.com
علم و فن دات کام

تونل سازی و روش های مختلف آن (1)

تاریخچه تونل سازی و سازه‌های زیر زمینی

احتمالا اولین تونل‌ها در عصر حجر برای توسعه خانه‌ها با انجام حفریات توسط ساکنان شروع شد . این امرنشانگر این است که آنها در تلاشهایشان جهت ایجاد حفریات به دنبال راهی برای بهبود شرایط زندگی خود بوده اند. پیش ازتمدن روم باستان ، در مصر ، یونان ، هند و خاور دور و ایتالیای شمالی ، تماما تکنیکهای تونلسازی دستی مورد استفاده قرار می‌گرفت که در اغلب آنها نیز از فرایندهای مرتبط با آتش برای حفر تونل های نظامی ، انتقال آب و مقبره‌ها کمک گرفته شده است. در ایران نیز از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آبهای زیر زمینی تونل هایی موسوم به قنات حفر شده است که طول بعضی از آنها به 70 کیلومتر و یا بیشتر نیز می‌رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر50000 رشته برآورده شده است. جالب توجه است که این قنات های متعدد، طویل و عمیق با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند.
رومی ها نیز در ساخت قنات‌ها و همچنین در حفاری تونل های راه پرکار بودند. آنها در ضمن اولین دوربینهای مهندسی اولیه را در جهت کنترل تراز وحفاری تونل ها به کار بردند.
اهمیت احداث تونل ها دردوران های قدیم ، تا بدین جاست که کارشناسان کارهای احداث تونل درآن تمدن‌ها را نشانگر رشد فرهنگ و به ویژه رشد تکنیکی و توان اقتصادی آن جامعه دانسته‌اند. تمدنهای اولیه به سرعت ، به اهمیت تونل‌ها ، به عنوان راه‌های دسترسی به کانی ها و مواد طبیعی نظیر سنگ چخماق به واسطه اهمیتش برای زندگی، پی‌بردند. همچنین کاربرد آنها دامنه گسترده‌ای از طاق زدن بر روی قبرها تا انتقال آب و یا گذرگاههایی جهت رفت و آمد را شامل می شد. کاربردهای نظامی تونل‌ها ، به ویژه از جهت بالابردن توان گریز یا راههایی جهت یورش به قرارگاهها و قلعه های دشمن ، ازدیگر جنبه های مهم کاربرد تونلها در تمدن های اولیه بود.
تونل سازی همزمان با انقلاب صنعتی، به ویژه به منظور حمل و نقل ، تحرک قابل ملاحظه ای یافت. تونلسازی به گسترش و پیشرفت کانال سازی کمک کرد و این امر در توسعه صنعت به ویژه در قرون 18 و 19 میلادی در انگلستان سهم بسزایی داشت. کانال‌ها یکی از پایه های انقلاب صنعتی بودند وتوانستند در مقیاس بسیار بزرگ هزینه‌های حمل و نقل را کاهش دهند. تونل مال پاس با طول 157 متر برروی کانال دومیدی در جنوب فرانسه اولین تونلی بود که در دوره‌های مدرن در سال 1681 ساخته شد. همچنین اولین تونل ساخته شده با کاربرد حفاری و انفجار باروت بود. در انگلستان، قرن 18 نیز جیمز بریندلی از خانواده ای مزرعه دار با نظارت بر طراحی و ساخت بیش از 580 کیلومتر کانال و تعدادی تونل به عنوان پدر کانال و تونل های کانالی ملقب شد. وی در سال 1759 با ساخت یک کانال به طول 16 کیلومتر مجموعه معدن زغال دوک بریدجواتر را به شهر منچستر متصل نمود. اثر اقتصادی تکمیل این کانال نصف شدن قیمت زغال در شهر و ایجاد یک انحصار واقعی برای معدن مذکور بود.
در اوایل قرن نوزدهم به منظور عبور از قسمتهای پایین دست رودخانه تایمز هیچ سازه ای موجود نبود و 3700 عابر مجبور بودند با طی یک راه انحرافی 3 کیلو متری با قایق مسیر روترهایت به ویپنیگ را طی کنند. اقدام به ساخت یک تونل نیز به دلیل ریزشی بودن ومناسب نبودن رسوبات کف رودخانه متوقف شد. تا اینکه در حدود سال 1820 فردی بنام مارک ایرامبارد برونل از فرانسه ایده استفاده از سپر را مطرح نمود و در سال 1825 کار احداث تونل بین روترهایت و ویپنیگ را آغاز و علی رغم جاری شدن چند نوبت سیل در سال 1843 آن را باز گشایی نمود. این تونل تامس نام گرفته و اولین تونل زیر آبی بود که بدون هر گونه رودخانه انحرافی حفر شد. در دیگر موارد تونلهای زهکشی بزرگ ، نظیر تونلی با طول 7 کیلو متر در هیل کارن انگلستان ، اهمیت زیادی در توسعه صنعت معدنکاری داشته‌اند. البته بررسی تاریخچه پیشرفت در روش ها و تکنیک ها و به عبارتی در هنر تونل سازی نشانگر این مطلب است که مانند بسیاری دیگر از علوم و فنون بیشتر رشد این هنردر قرن گذشته صورت گرفته و تا حال نیز ادامه دارد.

ویژگی های فضاهای زیرزمینی و نمونه های بارز آنها

هم اکنون در زمینه های مختلف کاربرد تونل‌ها ، مزایای متفاوت و گوناگونی را بر می شمرند. از آن جمله ویلت، استفاده فزاینده فعلی از فضاهای زیر زمینی را به دلایل زیر رو به افزایش دانسته است.
1- تفوق محیط ساختاری به معنای وجود یک حصار وساختار طبیعی فراگیر.
2-عایق سازی با سنگهای فراگیر که دارای ویژگیهای عالی عایق‌ها می باشند.
3- محدودیت کمتر دراحداث سازه های بزرگ به دلیل نیاز کمتر به استفاده از وسایل نگهداری عمده در مقایسه با احداث همان سازه بر روی سطح زمین.
4- کمتر بودن تأثیرات منفی زیست محیطی.
5- کوتاهتر شدن مسیرها و افزایش راند مان ترافیکی
6-بهبود مشخصات هندسی مسیر
7-جلوگیری از خطرات ریزش کوه و بهمن
8-ایمنی بیشتر در برابر زلزله،
مثال های متعددی می توان از نقش وتأثیر عمده تونلسازی و پروژه های بزرگ این صنعت از گذشته تا حال ذکر کرد . تونل مشهور مونت بلان دو کشور فرانسه و ایتالیا را به هم متصل می سازد. عملیات ساختمانی آن در سال 1959 آغاز گردید و حفر این تونل فاصله بین میلان و پاریس را به طول 304 کیلو متر کوتاهتر نموده است. از دیگر نمونه ها کشور فنلاند است که سازه های زیر زمینی را به صورت غارهای عظیم بدون پوشش بتنی ، به منظور انبار مواد نفتی مورد استفاده قرار داده و در حال حاضر بیش از 75 انبار نفتی در سراسر کشور فنلاند با گنجا یشی بیش از 10 میلیون متر مکعب ساخته شده.

تونل سازی شغلی با خطر های پنهان

تونل سازی پیشرفته و اتوماتیک در زیر زمین اکنون به سمتی میرود که حـــذر از اشتبــاه در آن اجتناب ناپذیر است. تونل سازی موفق به شکل و معماری تونل و کیفیت ساخت آن ، شناخته می شود در حالیکه در پشت آن سرمایه گذاری سنگین تکنیک های حفاری توسط سیستم های لجستیکی پیچیده قرار گرفته است. چنین تکنیکهایی برای اجرای سریع و بدون توقف تونل سازی با قابلیت محاسبه خطرات پیش رو و همچنین بالا بردن راندمان پیشرفت، طراحی می شوند.

خطرات پنهان در تونل سازی

بستر زمین می تواند با زونهای خطرناک زمین ساختاری نهفته در آن همواره منبعــی از مشکـــلات غیر قابل انتظار در تونل سازی باشد.
تغییرات غیر قابل پیش بینی در کیفیت سنگ اغلب سبب مشکلات و هزینه های تاخیــر غیــر ضروری می گردد که امروزه هیچکس برای آن پول کافی ندارد.
بدون پیش بینی، شما با خطرات زیر مواجه خواهید شد:
1-حفره ها، ریزش ها، جریان شدید آب داخل تونل
2-پرداخت های اضافه شامل تاخیرات پروژه
3-مواجهه TBM با تله های پیش روی آن
4-به خطر انداختن پرسنل و تجهیزات مورد استفاده آگاهی از آنچه پیش روی است:
اطلاعات کافی از لایه های زمین ساختاری و تغییر در پارامترهای مکانیک سنگ که تاثیر زیادی در انتخاب روشهای اجرا دارد، اکنون فاکتور مهمی در توفیق تونل های پیشرفته امروزی است. چنین پیش بینی و هشدار هایی در اجرا، امکان بموقع برآورد دقیق هزینه ها و لجستیک آن را برای رفع موانع در طراحی تونل سبب شده و به دنبال آن پیش بینی هر چه دقیق تر، موجب تونل سازی مقرون به صرفه در خطرات همیشگی زیر زمین است.

کاربردهای زمین شناسی در تونل سازی

فن تونل سازی سابقه دیرینه ای در کشور ما دارد. حدود 3000 سال پیش نیاکان ما با حفر قناتها که در واقع تونل های قدیمی هستند، به آب زیرزمینی دست می یافتند. قدیمی ترین تونل شناخته شده در حدود 4000 سال پیش دربین النهرین حفر شد.
در ایران از چند هزار سال پیش به منظور استفاده از آبهای زیرزمینی تونل هایی موسوم به قنات حفر شده است که طول برخی از آنها به 70 کیلومتر می رسد.

مراحل تونل سازی:

مراحل احداث و آماده سازی تونل ها به شرح زیر است:
الف) تهیه طرح تونل
ب) نقشه برداری مسیر و تحقیقات مهندسی
ج) حفر تونل
د) نگهداری موقت تونل
ه) انجام خدمات فنی از قبیل تهویه، آبکشی، روشنایی و نظایر آن
و) نگهداری دائم تونل

طبقه بندی تونل ها:

1- تونل های حمل و نقل

- تونل های راه آهن
- تونل های راه
- تونل های پیاده رو
- تونل های ناوبری
- تونل های مترو

2- تونل های صنعتی

- تونل های مربوط به نیروگاههای آبی
- تونل های انتقال آب
- تونل های استفاده همگانی و پناهگاهها
- تونل های فاضلاب
- تونل های طرحهای صنعتی
- تونل های انبارهای نظامی
- تونل های دفن زباله اتمی

3- تونل های معدنی

- تونل های گشایش معدن
- تونل های اکتشافی
- تونل های استخراجی
- تونل های خدماتی
- تونل های زهکشی
تفاوت تونل های حمل و نقل و تونل های معدنی:
تونل های معدنی پس از استخراج معدن بصورت متروکه رها می شدند ولی تونل های حمل و نقل سازه هایی دائمی هستند و برای استفاده طولانی مدت طراحی می شوند.

مطالعه ساختگاه تونل:

قبل از حفر و احداث تونل، بایستی منطقه مورد نظر را مطالعه کرد و مناسب ترین مسیر تونل را برگزید و آنگاه مسیر را مطالعه کرد. با وجود اینکه این مطالعات بسیار پرهزینه و زمان بر است اما بدون انجام آن ممکن است اشکالات اساسی در ضمن احداث تونل رخ دهد که در زیر به مثالهایی از آن اشاره می شود.
1- تونل مورن واقع در مسیر راه آهن پاریس به ورسای که عملیات حفاری آن در سال 1900 میلادی آغاز و در طول مسیر با 45 متر ماسه سست مواجه شد که عبور از آن 15 ماه به طول انجامید.
2- تونل لتسبرگ در فرانسه که حفاری آن در سال 1908 میلادی آغاز و پس از حفر 1200 متر از تونل به علت هجوم شدید آب زیرزمینی متروک شد.
3- تونل مربوط به نیروگاه برق آبی رزلند که حفر 50 متر از آن 18 ماه طول کشید.

مطالعه ساختگاه تونل شامل مراحل زیر است:

1- جمع آوری اطلاعات:

که با مراجعه به سازمان ها و مؤسساتی که احتمال دارد در منطقه کار کرده باشند می توان اطلاعات احتمالی را به دست آورد.

2- بررسی نقشه های توپوگرافی و عکسهای هوایی منطقه:

برای آگاهی از وضعیت توپوگرافی منطقه باید بزرگ مقیاس ترین نقشه موجود را مطالعه کرد. مطالعه عکسهای هوایی منطقه در بسیاری موارد اطلاعات با ارزشی دست می دهد مانند چین خوردگی ها، درزه ها، گسل ها و ... .

3- مطالعات زمین شناسی سطحی:

آگاهی از وضعیت زمین شناسی منطقه از جمله ضروری ترین اطلاعات مورد نیاز طراحی تونل ها است.

4- مطالعات ژئوفیزیکی:

مهمترین کاربرد روشهای ژئوفیزیکی در اکتشاف ساختگاه تونل ها، تعیین موقعیت های غیرعادی است که باید به وسیله روشهای مستقیم و دقیق تر، بررسی شود.

5- حفر گمانه های اکتشافی:

هدف از حفر گمانه های اکتشافی شناسایی وضعیت، ضخامت، جنس و مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ هایی است که تونل از آنها عبور می کند.

6- مطالعات آب شناسی:

از آنجا که وضعیت آبهای زیرزمینی منطقه و نفوذپذیری سنگها چه از نقطه نظر حفر تونل و چه از نظر طراحی سیستم نگهداری آن اهمیت زیادی دارد. لذا بعضی مطالعات آب شناسی نیز انجام می گیرد.

7- آزمایش های برجا:

روشهای تعیین مشخصات ژئوتکنیکی زمین به حالت برجا از جمله مهمترین مطالعاتی است که قبل از احداث تونل انجام می گیرد.

8- پیش بینی نشست زمین:

با توجه به اهمیت پدیده نشست زمین باید روشهایی را برای حفر و نگهداری تونل ها برگزید که نشست به حداقل ممکن برسد.

طراحی تونل:

طراحی شکل و ابعاد مقطع تونل بسته به نوع کاربری آن و شرایط زمین شناختی منطقه فرق می کند. به عنوان مثال تونل های معادن دارای سطح مقطع ذوزنقه ای شکل، تونل های راه به شکل هلالی، تونل های راه آهن به شکل دایره و چهارگوش، و تونل های آبرسانی نیز با توجه به حداکثر توان پیش بینی شده نیروگاه فرق می کند.