نشریه شماره ۳۴۴

آیین نامه سازه‌های بتنی حجیم از بخش‌های الحاقی به آیین نامه بتن است. همانگونه که در آیین نامـه بـتن ایـران آمـده است ضوابط ویژه سازه‌ها یا ابنیه خاص موضوع بخش‌های بعدی آیین نامه بتن ایران خواهد بود. هدف از تهیه نشریه شماره ۳۴۴ ارایه حداقل ضوابط و مقررات ویژه مربوط به سازه‌های بتنی حجیم است که طراحی و اجرای آنهـا نیازمند تدابیر خاص است و با رعایت آنها میزان مناسبی از ایمنی، قابلیت بهره‌برداری و پایایی این سازه‌ها تامین می‌شود.

در تدوین نشریه شماره ۳۴۴ رعایت جدیدترین روش‌های اجرایی و طراحی با ملاحظـه شـرایط اقلیمـی و اجرایـی کـشور مـورد نظـر بوده است. در نگارش آیین نامه علائم متحد الشکل مورد تائید سازمان بین المللی استاندارد (ISO) به کار گرفته شده است. در استفاده از واژه‌های تخصصی سعی شده تا حد امکان از واژه های «واژه نامه بتن» که از ضمایم آبا محسوب می‌شود استفاده به عمل آید.

اهداف نشریه شماره ۳۴۴

هدف نشریه شماره ۳۴۴، ارایه حداقل ضوابط و مقررات ویژه مربوط به سازه‌های بتنی حجیم است که طراحی و اجرای آنها نیازمند تدابیر خاص است. با رعایت آنها میزان مناسبی از ایمنی، قابلیت بهره برداری و پایایی این سازه‌ها تامین می‌شود.

بتن حجیم

هر حجمی از بتن (معمولاً با ابعاد بزرگ) که نیازمند تدابیری ویژه برای کاهش ترک خوردگی ناشی از گرمای آبگیری (هیدراتاسیون) سیمان باشد، بتن حجیم نامیده می‌شود. واکنش میان سیمان و آب، توام با تولید گرما است. سبب افزایش قابل ملاحظه دمای درون قطعات بزرگ بتنی می‌شود. اگر این گرما نتواند به سرعت تخلیه شود، تغییر حجم ناشی از افزایش و کاهش دمای سازه، تنش‌ها و کرنش‌های قابل ملاحظه‌ای ایجاد مینماید که ترک خوردگی بتن را به دنبال خواهد داشت. تدابیر لازم برای کنترل دمای بتن ممکن است قبل، همراه یا بعد از بتن ریزی اعمال شوند. اندازه بزرگترین دانه سنگی بتن‌های حجیم معمولاً بزرگتر از بتن‌های متداول است و دانه بندی سنگدانه‌ها باید با دقت بیشتری کنترل شود تا با حداقل سیمان ممکن ( یا به کمک پوزولان‌ها)، طرح اختلاط مناسب تهیه شود.

هدف از طراحی بتن حجیم برآوردن الزامات مورد نیاز همراه با تولید کمترین گرمای ممکن و در نظر داشتن صرفه اقتصادی است. معمولاً پایایی، مسائل حرارتی و اقتصاد، مهمترین عوامل در طراحی سازه‌های بتنی حجیم هستند و عامل مقاومت، اغلب در درجه دوم اهمیت قرار دارد. در طراحی مخلوط‌های بتنی حجیم با کیفیت (مقاومت و پایایی) مطلوب، باید کمترین مقدار سیمان به مصرف برسد، تا ترک خوردگی حرارتی کاهش یابد.

دامنه کاربرد نشریه شماره ۳۴۴

ضوابط و مقررات نشریه شماره ۳۴۴ باید در طرح، محاسبه، اجرا و کنترل مشخصات مواد تشکیل دهنده در ساخت سازه‌های بتنی حجیم رعایت شوند. این نشریه مربوط به سازه‌های بتنی حجیمی است که با سنگدانه‌ها و سیمان‌های پرتلند یا آمیخته مجاز ساخته می شوند. این آیین نامه یکی از بخش‌های الحاقی به آیین نامه بتن ایران است و شامل ضوابط تکمیلی مربوط به سازه‌های بتنی حجیم است.

سنگدانه‌ها

سنگدانه‌های مصرفی در بتن حجیم باید از نزدیکترین و مناسب ترین منابع قرضه موجود در اطراف ساختگاه تامین شوند. منابع قرضه مورد تایید می‌توانند شامل سنگدانه‌های طبیعی موجود در آبرفت‌های کنار رودخانه‌ها، تراسه‌ای آبرفتی مرتفعتر، معادن سنگ کوهی یا مخلوطی از آنها باشند. مشخصات فیزیکی و شیمیایی سنگدانه‌های مناسب برای بتن ریزی‌های حجیم منطبق بر ضوابط مندرج در آیین نامه بتن ایران است. افزون بر این بسیاری از سنگدانه‌هایی که حداقل کیفیت مورد نیاز را دارا هستند، به شرط حفظ پایایی بتن می‌توانند مورد تایید قرار گیرند. در بتن‌های حجیم به منظور کاهش مشکلات ناشی از گرمای آبگیری باید با توجه به سایر الزامات طرح از بزرگترین اندازه ممکن سنگدانه استفاده شود. ولی استفاده از سنگدانه‌های درشت سبب افزایش پدیده جداشدگی در بتن می‌شود، که این پدیده باید به کمک طراحی مخلوط‌هایی با دانه بندی مناسب و با اعمال الزامات اجرایی آیین نامه کنترل شود.

شن و ماسه باید تمیز ، مقاوم ، سخت، پایا و بدون هرگونه اندود است. دانه‌ها باید تا حد امکان گرد و مکعبـی شـکل بـوده و بـا شرایط مندرج در آیین نامه بتن ایران تطابق داشته باشند.

سیمان

عامل چسباننده سنگدانه‌ها در بتن (خمیر سیمان) نقش مهمی در عملکرد سازه بتنی حجیم ایفا می‌کند. علاوه بر الزامات پایایی و مقاومتی مورد نیاز، واکنش‌های آبگیری در بتن‌های حجیم باید آهسته تر از بتن‌های معمولی صورت گیرد تا گرمای حاصل از این واکنش‌ها سبب افزایش بیش از حدود مجاز دمای سازه نشود. در بتن‌های حجیم یکی از چند گونه سیمان پرتلند نوع ۲ ، ۴ یا ۵ یا انواع بخصوصی از سیمان‌های آمیخته پرتلند پوزولانی و روبارهای استفاده می‌شود.

مواد افزودنی

علت مصرف مواد افزودنی در بتن‌های حجیم یک یا ترکیبی از موارد زیر است.

کاهش مصرف سیمان و در نتیجه کاهش حرارت آبگیری
کاهش نرخ گیرش سیمان و در نتیجه امکان اجرای بلوک‌های بزرگتر در یک نوبت بتن ریزی
کمک به اجرای کار در شرایط جوی نامطلوب و بهبود کارآیی بتن
افزایش کیفیت و کاهش هزینه اجرای کار
افزایش پایایی در برابر دوره‌های مکرر یخ زدن و آب شدن و نیز بهبود کارآیی

باید در نظر داشت که مصرف مواد افزودنی نمی‌تواند جایگزین رعایت دستور العمل‌های لازم برای اجرای خوب بتن شود. انتخـاب نوع و میزان مصرف مواد افزودنی در یک متر مکعب بتن باید بر اساس معیار‌های فنی و اقتـصادی توجیـه پـذیر بـوده و بـه تاییـد دستگاه نظارت برسد.

آب

آبی که برای اختلاط، عمل آوری و شـستن مـصالح سـنگی بـتن بکـار مـی‌رود بایـد تـازه، تمیـز و عـاری از فـضولات ناشـی از فاضلاب‌های شهری و صنعتی، روغن، اسید، نمک، مواد قلیایی و آلی و دیگر مواد زیان آور بوده و به طور کلی مطابق آیین نامـه بـتن ایران باشد. در مواقع سیلابی و گل آلود بودن آب رودخانه‌ها باید با اعمال تدابیری مانند استفاده از حوضچه‌های ته نـشینی، مـواد معلـق در آب تا میزان قابل قبول کاهش یابد.

پایایی بتن

پایایی بتن به کارآیی و قابلیت مقاومت در برابر هوازدگی، حمله عوامل شیمیایی، سایش و فرسایش، یا فرایندهای مخرب دیگر اطلاق میشود. برای ایجاد و حفظ پایایی مطلوب در بتن حجیم، راهکارهای ارائه شده باید به کار بسته شوند.

در سازه‌های بتن حجیم، مخلوط بتن باید به گونه‌ای طراحی و اجرا شود که ضمن کسب مقاومت فشاری لازم در سن مورد نظر، کیفیت اولیه سازه در خلال دوره بهره‌برداری، به گونه‌ای تنزل نیابد که عملیات ترمیم و بازسازی پر هزینه‌ای را به دنبال داشته باشد. با این حال با توجه به هزینه بر بودن ساخت سازه‌های بتنی حجیم نظیر سدها و ابنیه وابسته به آنها در مقایسه با دیگر سازه‌های بتنی متعارف باید در نظر داشت برای افزایش عمر مفید سازه‌های بتنی ممکن است اعمال تمامی ملاحظات پایایی برای تمامی سازه‌ها مورد نیاز نباشد. به همین دلیل در تعیین و اعمال الزامات پایایی برای سازه‌های مختلف بتنی حجیم باید اهمیت، دوره، تواتر بهره برداری و شرایط اقلیمی منطقه طرح مدنظر قرار گیرد. بطورکلی برای اقتصادی‌تر نمودن اجرای اینگونه سازه‌ها ابتدا باید طبقه بندی آنها از حیث اهمیت در کل پروژه صورت گیرد و سپس مجموعه الزامات پایایی باتوجه به حساسیت‌ها و اولویت‌های موجود برای هر مورد به طور جداگانه اعمال شوند.

انتقال و توزیع بتن

نحوه انتقال بتن از محل ساخت تا محل توزیع و ریختن باید بر اساس معیارهای زیر در نظر گرفته شود.

کوتاه نمودن مسیر حمل و نقل بتن
محافظت از بتن حین انتقال
استفاده از ظروف حجیم و عمیق بجای ظروف پهن و مسطح
همگن باقی ماندن مخلوط بتن و عدم جدایی سنگدانه‌ها
اسلامپ بتن ریخته شده در قالب نسبت به زمان خروج از مخلوط کن نباید بیش از ۲۵ میلیمتر کاهش یابد.
دمای بتن در زمان تخلیه در قالب نباید از حدود مجاز فراتر رود.

تراکم بتن

در بتن ریزی‌های حجیم با ابعاد زیاد باید تا حد امکان از تجهیزات مکانیکی سنگین (مانند نصب چند لرزاننده روی یـک ماشـین) استفاده شود تا تراکم یکنواخت بدست آید. بلافاصله پس از بتن ریزی هر لایه باید به کمک تجهیزات مناسب این لایه متراکم شود. نباید از لرزاننده برای جابجـاکردن بـتن در مسافت‌های قابل ملاحظه استفاده شود. لرزاننده باید بصورت عمودی و در فواصل یکنواخت (تقریبا ۵/۱ برابر شعاع تاثیر لرزاننـده) در بتن فرو برده شود. لرزاننده باید با سرعت به سمت پایین لایه و حداقل تا ۱۵۰ میلیمتر درون لایه سخت نشده قبلی فرو برده شود. لرزاننده باید بصورت ثابت در داخل بتن نگه داشته شود و پس از تراکم کافی به آرامی از بتن بیرون کشیده شود. سطوح هر نوبت بتن ریزی حجیم باید طوری باشد که آثار لرزاننده و جای پای پرسنل روی سطوح باقی نماند. سنگدانه‌های بزرگ جدا شده از بتن باید بطور مناسبی با بتن مخلوط شوند. قطر، تواتر ارتعاش و سایر مشخصه‌ها‌ی لرزاننده‌های مورد استفاده باید با توجه به اندازه اسمی بزرگترین دانه سنگی انتخاب شود.

فهرست مطالب نشریه شماره ۳۴۴

نشریه شماره ۳۴۴ در غالب ۵ فصل است که کنترل روش‌های صحیح آماده سازی، تولید، انتقال، توزیع، پخش، تراکم، عمل آوری و محافظـت بـتن مطـابق الزامـات فصل‌های ۴ و ۵ این آیین نامه انجام می‌شود.