بتن پیش تنیده

اولین سازه بتن پیش تنیده دنیا در حدود سال 1930 توسط فریسینه طرح و اجرا شد.گرچه قبل از فریسینه ایده پیش تنیده کردن بتن برای افزایش مقاومت آن وجود داشت،ولی به علت مشکلات فنی و اجرایی امکان ساخت و استفاده اقتصادی از این نوع سازه نبود.

در بیشتر کشورهای اروپایی و حتی آمریکا قبل از سال 1950 سازه بتن پیش تنیده مهمی طرح و ساخته نشده بود.در حقیقت بعد از این سال بود که استفاده روز افزون از سازه های بتن پیش تنیده در دنیا آغاز شد.به این ترتیب سال 1950 را میتوان سال تولد بتن پیش تنیده دانست.

سازه های بتن پیش تنیده از بسیاری از جهات بهتر از سازه های بتن آرمه و سازه های فولادی عمل کرده و اقتصادی تر می باشد.همین امر موجب توسعه سریع این نوع سازه ها گردیده است.بطوریکه امروزه کمتر نقطه ای از دنیا وجود دارد که در آنجا سازه پیش تنیده ای ساخته نشده باشد.

بعضی از انواع سازه ها که قبلاً از فولاد ساخته می شد،نظیر مخازن نفت و گاز،پل های بزرگ،عضوهای کششی،امروزه از بتن پیش تنیده ساخته می شود.زیرا به لحاظ مقاومت بیشتر و بهتر در مقابل آتش سوزی،انفجار،ضربه و از نظر اقتصادی و همچنین از نظر تغییر شکل کمتر،سازه های پیش تنیده بر سازه های فولادی رجحان دارد.

با اینکه حدود 15 تا 20 سال است که از بتن پیش تنیده برای ساخت انواع پلهای بزرگ،منابع آب و بعضی دیگر از سازه ها در ایران استفاده می شود،لیکن تا کنون منبع عمده ای به زبان فارسی جهت طرح و ساخت این نوع سازه ها نگاشته نشده است.

اصول بتن پیش تنیده

تعریف:

پیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت دائمی (Prestress) در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم،به طوری که در اثر این تنش،مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می کند.هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی،محدود کردن تنشهای کششی و ترکهای ناشی از لنگر خمشی تحت تأثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد،همیشه در پائین تیر کشش وجود خواهد داشت،حال اگر نیروی فشاری p را در مرکز ثقل سطح مقطع تیر از دو طرف وارد آوریم،می توان تنش کششی را در پائین تیر کاهش داده،و یا اینکه به کلی آنرا از بین برده و تبدیل به تنش فشاری کرد.چون مقاومت بتن در کشش حدود یک دهم مقاومت فشاری آن است،بنابراین با از بین بردن تنش کششی در یک تیر می توان مقاومت آنرا مقدار زیادی افزایش داد.

تحقیق بتن مقاوم

سالهای زیادی است که بتن بعنوان یک ماده ساختمانی مهم در ساخت و سازه‌های بتنی چون ساختمانها، سدها، پلها، تونلها، راهها، اسکله‌ها و برجها و سازه‌های خاص دیگر کاربرد دارد. در اکثر موارد به بتن بعنوان ماده‌ای مقاوم در برابر نیروهای فشاری نگریسته می‌شده است. انجام پروژه‌های وسیع تحقیقاتی بر روی مواد مختلف تشکیل دهنده بتن و ازمایش‌ بتن‌های مختلف با مواد جدید در سالهای آخر قرن اخیر منجر به پیدایش بتن‌هایی شده است که علاوه بر تأمین مقاومت خواص دیگری از این ماده نظیر دوام، کارایی، نرمی و مقاومت در برابر عواملی چون آتش و محیط و هوازدگی را دستخوش تغییرات اساسی نموده است. علاوه بر دگرگونی و تحول در مواد تشکیل دهندة بتن، افزودن مواد دیگری به بتن همچون افزودنیهای مختلف، انواع الیاف‌ها و حتی مواد زائدی که ارزش خاصی نداشته و باعث آلودگی محیط زیست نیز می‌شوند، موجب پیدایش بتن‌های جدید با خواص جدید و بهبود یافته شده است.

در بتن مسلح علاوه بر خود بتن بر روی آرماتور نیز تحولاتی صورت پذیرفته است. بعنوان مثال کاربرد فولادهای ضد زنگ برای مناطق بسیار خورنده، استفاده از آرماتورهای ساخته شده با الیاف‌های مختلف پلاستیکی و پلیمری از جمله تحقیقاتی بوده است که نتایج اولیه سودمندی بدست داده است، لیکن کار بر روی آنها و تحقیقات وسیع‌تر و دراز مدت برای بررسی داوم آنها هنوز ادامه داشته و به قرن آینده خواهد رسید.

هدف از مقالة اخیر عنوان نمودن پاره‌ای از دستاوردهای اخیر در بتن و بتن مسلح و ادامه راه در سالهای آینده می‌باشد. در این خصوص به تحول دستیابی به بتن‌های با مقاومت زیاد و بسیار زیاد و بالاتر ازMPa 100 و همچنین بتن‌‌‌های توانمند با عملکرد بالا خواهیم پرداخت. همچنین کاربرد مواد مختلف و الیاف‌ها برای افزایش نرمی بتن که مسألة بسیار مهمی در پدیدة زلزله و بارهای دینامیکی بر روی سازه‌های بتنی است، بیان خواهد شد. در ادامه به بتن‌هایی که بسیار کارا بوده و نیاز به لرزاندن نداشته و درعین حال مقاومت زیادی دارند، اشاره خواهد شد. در بخش دیگری از مقاله کاربرد بتن بعنوان راه حلی برای کاهش آلودگی محیط زیست توضیح داده خواهد شد. در بخش پایانی آخرین نتایج و کاربرد محدود آرماتورها با جنسیت‌های مختلف از جمله الیاف کربنی، پلیمری و پلاستیکی شده است.

باید اذعان نمود که نتایج تحقیقات سالهای آخر قرن حاضر و ادامة‌ آنها در آینده و قرن جدید می‌تواند نگرش تازه‌ای به بتن بعنوان یک مادة ساختمانی پرمصرف بدهد. این نتایج منجر خواهد شد تا دیدگاه بتن بعنوان تنها یک ماده با مقاومت فشاری خوب به کلی دگرگون شده و خواص ویژه بتن‌های جدید نظر اکثر دست‌اندرکاران پروژه‌های بزرگ عمرانی را در جهان بخود معطوف سازد.

مقدمه

سالهای زیادی است که از بتن بعنوان یک مادة ساختمانی مهم و با تحمل فشارهای بالا جهت ساخت و ساز انواع سازه‌ها استفاده می‌شود. ضعف این مادة مهم و پر مصرف ساختمانی در مقابل کشش با قرار دادن آرماتور تا حد زیادی جبران شده است. در سالهای اخیر و با بررسی دوام سازه‌های بتنی مسلح بویژه در مناطق خورنده و سخت برای بتن نظر اکثر کارشناسان و دست‌اندرکاران کارهای بتنی به این مسأله جلب شده است که مقاومت به تنهایی نمی‌تواند جوابگوی کلیه خواص مربوط به بتن بخصوص دوام آن باشد و لازم است در طراحی بتن برای مناطق مختلف علاوه بر مسأله مقاومت و تحمل بارها در طول مدت بهره‌دهی، پایایی و دوام آن نیز مد نظر قرار گیرد. در حال حاضر با اضافه نمودن مواد مختلف بتن و تغییرات در طرح اختلاط می‌توان به بتن‌هایی دست یافت که بدون تغییر قابل ملاحظه در مقاومت آنها از نقطه نظر دوام به بتن‌هایی با دوام بالا دست یافت. مسأله محیط زیست وآلودگی آن نیز در سالهای اخیر نظر جهانیان را بخود معطوف ساخته است. کاربرد مواد و مصالحی که در ساخت آن آلودگی کمتری به محیط منتقل گردد و همچنین برداشت مصالح طبیعی که کمتر محیط را تخریب نماید، مورد توجه خاص قرار دارد. در این راستا محدودیت کاربرد سنگدانه‌ها، دستیابی به مواد جدید و نیز استفاده از مواد زائد کارخانه‌ها و آلاینده‌های محیط زیست در بتن در رأس برنامه‌های تحقیقاتی پاره‌ای از کشورهای جهان قرار گرفته است.

تحقیق بتن ضد آب

خاصیت نفوذپذیری و تخلخل بتن بهترین نمونه برای توصیف یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است.تخلخل مقدار منافذ و سوراخهای داخل بتن می باشد که با درصدی از مجموع حجم ماده نشان داده می شود. نفوذپذیری نیز بیانی از چگونگی ارتباط میان منافذ می باشد. این خاصیت ها به کمک یکدیگر اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی که هنگام انقباض بوجود می آید , میدهد.

نفوذپذیری مدت زمان انتشار از منافذ , توانایی عبور آب در فشار بین منافذ ماده می باشد.نفوذپذیری با یک مقدار مشخص مثل ضریب نفوذپذیری توضیح داده می شود و عموما به ضریب "دارسی" باز می گردد. نفوذپذیری آب در یک ترکیب بتنی شاخص خوبی برای سنجش کیفیت کارایی بتن است . ضریب "دارسی" کم نشان دهنده غیر قابل نفوذ بودن و کیفیتی بالا برای مصالح می باشد.با اینکه یک بتن با نفوذپذیری کم نسبتا مقاوم می باشد , اما ممکن است هنوز نیاز به ضدآب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف ها وجود داشته باشــــد