مقاله هایی از مهندسی عمران نبینی حیفففففففففففففه

مطالعه در ادامه مطلب

بتن عبور دهنده نور ، لایتراکان

لایتراکان ،Litracon Light Transmiting Concrete  ، بتن عبور دهنده نور، امروزه به عنوان یک متریال ساختمانی جدید با قابلیت استفاده بالا مطرح است. این متریال ترکیبی از فیبر های نوری و ذرات بتن است و می تواند به عنوان بلوک ها و یا پانل های پیش ساخته ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و ترکیبی از یک متریال دانه بندی شده را تشکیل می دهند. به این ترتیب نتیجه کار صرفا ترکیب دو متریال شیشه و بتن نیست، بلکه یک متریال جدید سوم که از لحاظ ساختار درونی و همچنین سطوح بیرونی کامل همگن است، به دست می آید.

فیبر های شیشه باعث نفوذ نور به داخل بلوک ها می شوند. جالب تریت حالت این پدیده نمایش سایه ها در وجه مقابل ضلع نور خورده است. همچنین رنگ نوری که از پشت این بتن دیده می شود ثابت است به عنوان مثال اگر نور سبز به پشت بلوک بتابد در جلوی آن سایه ها سبز دیده می شوند. هزاران فیبر شیشه ای نوری به صورت موازی کنار هم بین دو وجه اصلی بلوک بتنی قرار می گیرند. نسبت فیبر ها بسیار کم و حدود 4 درصد کل میزان بلوک ها است. علاوه بر این فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و تبدیل به یک جزء ساختاری می شوند بنابر این سطح بیرونی بتن همگن و یکنواخت باقی می ماند. در تئوری، ساختار یک دیوار ساخته شده با بتن عبور دهنده نور، می تواند تا چند متر ضخامت داشته باشد زیرا فیبر ها تا 20متر بدون از دست دادن نور عمل می کنند و در دیواری با این ضخامت باز هم عبور نور وجود دارد.

ساختارهای باربر هم می‌توانند از این بلوک‌ها ساخته شوند. زیرا فیبر های شیشه ای هیچ تاثیر منفی روی مقاومت بتن ندارند. بلوکها می توانند در اندازه ها ی متنوع و با عایق حرارتی خاص نصب شده روی آنها تولید شوند.

این متریال در سال 2001 توسط یک معمار مجار به نام «آرون لاسونسزی» اختراع شد و به ثبت رسید. این معمار زمانیکه در سن 27 سالگی در کالج سلطنتی هنر های زیبای استکهلم مشغول به تحصیل بود این ایده را بیان کرد و در سال 2004 شرکت خود را با نام لایتراکان تاسیس کرد و با توجه به نیاز و تمایل جامعه امروز به استفاده از مصالح جدید ساختمانی، از سال 2006 با شرکت های بزرگ صنعتی به توافق رسیده و تولید انبوه آن به زودی آغاز خواهد شد.

• موارد کاربرد

دیوار: به عنوان متداول ترین حالت ممکن این بلوک می تواند در ساختن دیوارها مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب هر دو سمت و همچنین ضخامت این متریال جدید قابل مشاهده خواهد بود. بنابر این سنگینی و استحکام بتن به عنوان ماده اصلی « لایتراکان» محسوس تر می شود و در عین حال کنتراست بین نور و ماده شدید تر می شود. این متریال می تواند برای دیوارهای داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گیرد و استحکام سطح در این مورد بسیار مهم است. اگر نور خورشید به ساختار این دیوار می تابد قرار گیری غربی یا شرقی توصیه می شود تا اشعه آفتاب در حال طلوع یا غروب با زاویه کم به فیبر های نوری برسد و شدت عبور نور بیشتر شود. بخاطر استحکام زیاد این ماده می توان از آن برای ساختن دیوار های باربر هم استفاده کرد. در صورت نیاز، مصلح کردن این متریال نیز ممکن است همچنین انواع دارای عایق حرارتی آن نیز در دست تولید است.

پوشش کف: یکی از جذاب ترین کاربرد ها، استفاده از «لایتراکان» در پوشش کف ها و درخشش آن از پایین است. در طول روز این یک کفپوش از جنس بتن معمولی به نظر می رسد و در هنگام غروب آفتاب بلوک های کف در رنگهای منعکس شده از نور غروب شروع به درخشش می کنند.

طراحی داخلی: همچنین از این نوع بتن عبور دهنده نور می توان برای روکش دیوار ها در طراحی داخلی استفاده کرد به صورتی که از پشت نور پردازی شده باشند و می توان از نور های رنگی متنوع برای ایجاد حس فضایی مورد نظر استفاده کرد.

کاربرد در هنر: بتن ترانسپارانت برای مدتها به عنوان یک آرزو برای معماران و طراحان مطرح بود و با تولید لایتراکان این آرزو به تحقق پیوست. کنتراست موجود در پشت متریال تجربه شگفت آوری را برای مدت طولانی در ذهن بیننده ایجاد می کند. در واقع با نوعی برخورد سورئالیستی محتوای درون در ارتباط با محیط پیرامون قرار می گیرد و به این ترتیب بسیاری از هنرمندان تمایل به استفاده از این متریال در کارهای خود دارند. به طور کلی با پیشرفت های تکنولوژیکی و ارائه خلاقیت طراحان و مجسمه سازان با ابزار های مختلف، پتانسیل و قابلیت بتن توسط هنرمندان گوناگون در تمام جهان مورد استفاده قرار گرفته است.

• بلوکها

مصلح کردن بلوک بتنی عبور دهنده نور: در صورت نیاز به مصلح کردن این بتن شیار هایی در داخل آن تعبیه می شوند. در حین ساختن دیوارها میلگرد ها بصورت عمودی یا افقی در این شیار ها قرار می گیرند و فیبر های اپتیکی بخاطر خاصیت انعطاف پذیری خود در اطراف میلگردها جمع می شوند و به این ترتیب میلگرد ها دیده نمی شوند. از این روش بصورت موفقیت آمیزی در چند پروژه و طراحی نمایشگاه استفاده شده است.

رنگها و بافت ها: با توجه به رنگ خاکستری متداول بتن معمولی، لایتراکان دارای رنگهای متنوعی است و بافت سطوح بیرونی آن نیز می تواند متنوع باشد، به گونه ای که بلوکهای متنوع در کنار هم قرار گیرند و یک ساختار واحد را به وجود آورند.

توزیع فیبرها: اندازه و ترتیب فیبر ها در هر بلوکی می تواند متفاوت باشد و این ترتیب قرار گیری می تواند کاملا منظم یا کاملا ارگانیک مانند مقطع چوب باشد.

مشخصات تکنیکی:

ترکیبات:بتن و فیبر اپتیکی، میزان فیبر حد اکثر 5درصد کل بلوک، عبور 3درصد نور تابیده از هر 4 درصد کل فیبر موجود، چگالی 2400-2100 کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب، مقاومت فشاری49 نیوتن بر میلی متر مربع در بد ترین حالت و 56نیوتن بر میلی متر مربع در بهترین حالت، مقاومت خمشی معادل 7/7 نیوتن بر میلی متر مربع.

اندازه بلوکها: ضخامتmm500-25 ، عرض حداکثرmm600 ، ارتفاع حد اکثرmm300.

لامپ لایترا کیوبLitracub Lamp

یکی از محصولات موفق لایترا کان در زمینه طراحی، لامپ لایترا کیوب است که در آن بلوکها با قرار گیری روی هم مکعبی را تشکیل می دهند که منبع نور در داخل آن قرار دارد و نور با عبور از بتن به بیرون ساطع می شود.

به این ترتیب این ماده جدید می تواند در عرصه های مختلف طراحی و همچنین در ایجاد فضاهای پویا و انعطاف پذیر داخلی بسیار مورد استفاده قرار گیرد. 

بتن‌های توانمند و ویژه

مقدمه

سالهای زیادی است که از بتن بعنوان یک ماده ساختمانی مهم و با تحمل فشارهای بالا جهت ساخت و ساز انواع سازه‌ها استفاده می‌شود. ضعف این ماده 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 دست ‌اندرکاران 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 و آلودگی 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.

علاوه بر خود بتن و مصالح تشکیل‌ دهنده آن در سالهای اخیر بر روی آرماتور مصرفی در سازه‌های بتنی مسلح نیز تحولاتی صورت گرفته است. بعنوان مثال و برای پرهیز از خطر خوردگی آرماتور، از فولادهای ضد زنگ و نیز آرماتورهای ساخته شده با الیاف‌ مختلف پلاستیکی و پلیمری در محیط‌های بسیار خورنده استفاده می‌شود. کار بر روی عملکرد دراز مدت چنین موادی هنوز ادامه دارد.

در مقاله اخیر به چند مورد از بتن‌های جدید که چند سالی است از آنها در صنعت ساخت و ساز برای سازه‌های بتنی استفاده می‌شود اشاره شده و مواد جدید مورد استفاده در بتن که تحقیقات روی آنها هنوز ادامه دارد، نیز بیان خواهد شد. بعنوان مثال بتن‌های با مقاومت زیاد و بتن‌های توانمند و با عملکرد بالا در این خصوص جایگاه ویژه‌ای دارند. کاربرد الیاف و مواد مختلف در بتن برای افزایش نرمی آن و مقاومت در مقابل بارهای ضربه‌ای و نیروهای ناشی از زلزله مورد دیگری از بتن‌های خاص می‌باشد. با نگرشی عمیق به مسأله دوام بتن و ضمن تأمین مقاومت لازم، کاربرد بتن‌های با کارایی بالا که اجرای آن را نیز آسان می‌سازد در برنامه کار مراکز بسیاری قرار گرفته و برخی از این بتن‌ها با اضافه کردن افزودنیهای مختلف به آنها،  اینک وارد صنعت بتن شده‌اند.

بتن با مقاومت زیاد

امروزه بر اساس تکنولوژی رایج بتن، ساخت بتن‌های با مقاومت‌های فشاری زیاد و دور از انتظار که می‌تواند برای طراحی سازه‌های اجرایی رایج مورد استفاده قرار گیرند، امکان‌پذیر می‌باشد. اگر چه اغلب آیین‌نامه‌های بتن هنوز مقاومت بتن مورد استفاده در سازه‌ها را به MPa 60 محدود می‌کنند، اما آیین‌نامه‌های جدید اخیراً حدی بالاتر از MPa 105 را نیز در نظر گرفته‌‌اند ] 1 [. ساخت بتن‌های با مقاومت زیاد و در حد MPa 120 و کاربرد آن در ساختمان‌های بلند در کشورهای پیشرفته دنیا رواج یافته است. این مقاومت با اضافه نمودن مواد ریز و فعال به سیمان تا حدی افزایش یافته که بتن‌هایی با مقاومت‌های فشاری بین MPa 200 و MPa 800 و مقاومت‌های کششی بین MPa 30 و MPa 150 در نمونه‌های آزمایشگاهی بدست آمده است. برای دستیابی به چنین مقاومت‌هایی لازم است تغییراتی در طرح اختلاط داده و از مواد و افزودنی‌های جدیدی استفاده نمود.

از عوامل مهم در رسیدن به چنین مقاومت‌هایی استفاده از سنگدانه‌های مقاوم و کاهش حداکثر اندازه سنگدانه در مخلوط بتنی برای همگنی بیشتر آن می‌باشد. همچنین با استفاده از مواد بسیار ریزدانه و با اندازه‌های کمتر از دهم میکرون می‌توان مجموعه‌ای متراکم‌تر و با تخلخل بسیار کم که بالاترین وزن مخصوص را خواهد داشت، تهیه نمود. در بتن‌های با مقاومت زیاد بایستی تا حد ممکن نسبت آب به سیمان (w/c) را کاهش داد (امروزه حتی نسبت 18/0 = w/c استفاده شده است) که در این حالت بعضی دانه‌های سیمان هیدراته نشده بصورت مواد ریزدانه پرکننده، دانسیته را افزایش داده و در نتیجه سبب افزایش مقاومت می‌شوند. بدیهی است برای تأمین کارایی چنین مخلوط‌هایی با آب بسیار کم لازم است از روان‌ کننده‌ ها، فوق ‌روان‌کننده‌ ها و پخش کننده ذرات ریز در بتن استفاده نمود. برای افزایش نرمی چنین بتن‌هایی (با افزایش مقاومت شکنندگی و تردی بتن افزایش می‌یابد) می‌توان به آنها الیاف‌های کوتاه اضافه نمود. در ساخت چنین بتن‌هایی (مقاومت در حد فولاد و بالاتر) از روشهای سخت شده تحت فشار و دما برای عمل آوری بتن و تأمین مقاومت اولیه زیاد استفاده می‌گردد.

جدول 1- مشخصات بتن بکار رفته در یک ساختمان بلند در مونترال کانادا

طرح اختلاط	خواص بتن
نسبت آب به سیمان   25/0	اسلامپ   250 میلی‌متر
آب   135 لیتر	درصد هوا    4/4 درصد
سیمان نوع 1، 500 کیلوگرم در متر مکعب	مقاومت فشاری 7 روزه   77 مگاپاسکال
دوده سیلیس 30 کیلوگرم در متر مکعب	مقاومت فشاری 28 روزه 3/92 مگاپاسکال
شن‌با‌حداکثر اندازه10میلیمتر ‌1100‌کیلوگرم‌در مترمکعب	مقاومت فشاری 90 روزه  106 مگاپاسکال
ماسه طبیعی 700 کیلوگرم در متر مکعب	مقاومت فشاری یکساله  4/119 مگاپاسکال
دیرگیر کننده 8/1 لیتر در متر مکعب
فوق روان کننده 14 لیتر در متر مکعب

بتن های با کارایی بسیار زیاد (بتن خود متراکم)

امروزه در بعضی کشورهای جهان و بویژه در ژاپن بتن جدیدی با کارایی بسیار بالا که نیاز به لرزاندن نداشته و خودبخود متراکم می‌گردد ساخته شده و در برخی پروژه‌ها اجرا شده است. با داشتن کارایی بسیار زیاد این بتن در اجرا، خطر جدایی سنگدانه‌ها و خمیر را نداشته و در عین حال از مقاومت زیاد و دوام نسبتاً بالایی برخوردار است. در طرح اختلاط این بتن، موارد زیر در نظر گرفته شده است.

میزان شن در این بتن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن بوده و در آن ماسه به میزان 40 درصد حجم ملات استفاده شده است. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین9/0 تا 1 انتخاب می‌شود. برای تعیین میزان نسبت آب به سیمان و مقدار فوق روان کننده مخصوص مصرفی با استفاده از روش میز روانی، مقدار بهینه با آزمون و خطا تعیین می‌گردد ]2و3[.

بتن با سنگدانه بازیافتی

امروزه با توجه به پیشرفت جمعیت و مشکل فضا در شهرهای بزرگ برای ساخت و ساز لازم است ساختمان‌های قدیمی بتنی تخریب و بجای آن ساختمان‌های بلند جدید احداث شوند. در کشور ژاپن و چند کشور اروپایی که زمین و فضای لازم برای ایجاد بنا ارزش ویژه‌ای دارد و همچنین برای جلوگیری از مسائل محیط‌زیستی که از تخریب ساختمانها ناشی می‌شود و کاربرد مصالح آن در بنای جدید تحقیقات وسیعی در ساخت بتن با سنگدانه بازیافتی (خورد کردن بتن قدیم و استفاده از آن بعنوان سنگدانه در بتن جدید) در حال انجام است. بعنوان مثال در کشور هلند هر سال حدود 10 میلیون تن مصالح ناشی از تخریب ساختمان‌های بتنی که حدود 3/1 حجم بتن مورد نیاز در ساخت ساختمانهاست، تولید می‌شود. قرار است نیمی از این مصالح در بتن‌های جدید استفاده شوند. در حال حاضر تحقیقات روی میزان جمع‌شدگی و خزش و دوام این بتن‌ها ادامه دارد تا در قرن بیست و یکم کاربرد وسیع‌تر آن را امکان‌پذیر سازد.

بتن‌های با نرمی بالا

امروزه کاربرد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل‌های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات وسیعی در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف‌های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می‌باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترکها و افزایش طاقت (Toughness) بتن می‌باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل‌های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.

بتن با الیاف مختلف در سالهای اخیر در سازه‌های عمده‌ای چون روسازی راهها و فرودگاه‌ها، بتن پی‌های عظیم با تغییر شکل‌های زیاد و بویژه در پوشش بتنی تونلها بکار رفته است. در ساخت پوشش تونلها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می‌پذیرد. اخیراً برای حذف ترکها در پوشش تونلهایی که بصورت چند تکه پیش ساخته اجرا می‌شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترکها در حین عمل‌آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونلهای مترو شده است.

در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می‌توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف (SIFCON) استفاده می‌شود. در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر می‌شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 درصد می‌باشد که حدود 10 برابر میزان الیاف در بتن‌های الیافی متداول است. با این مصالح لایه‌های محافظی بدون ترک و تقریباً غیر قابل نفوذ می‌توان ایجاد نمود. بعلت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل‌پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دالهای فولادی می‌رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود 110-85 مگاپاسکال و مقاومت خمشی حدود 45-35 مگاپاسکال می‌باشد. از این قطعات نه تنها می‌توان بعنوان لایه‌های محافظ کوچک استفاده نمود، بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می‌دهند. در کارهای تعمیراتی دالها می‌توان از آنها بعنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمانی کوتاه استفاده نمود  ]4[.

آرماتورهای غیر فولادی در بتن

در سالهای 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 شیشه‌ای (GFRP)، الیاف آرامیدی (AFRP) و الیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند. در جدول 2 خواص مکانیکی چند آرماتور الیافی که کاربرد پیدا کرد‌ه‌اند‌، آورده شده است.

جدول - خواص مکانیکی الیاف‌های مختلف

نوع الیاف	مقاومت کششی (MPa)	کرنش نهایی (٪)	E (Gpa)
آرامید	3400-2700	4-5/2	165-73
شیشهE	3500	5-3	75
شیشه S	4500	5/5-5/4	87
کربن مدول پایین	3900-3200	6/1-1	250
کربن مدول بالا	2700-2300	6/0	400

خاصیت عمده این آرماتوها که سبب کاربرد آنها شده است، مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می‌تواند در محیط‌های 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 می‌شود. 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  ] 5[.

اخیراً از الیاف مختلف شبکه‌هایی بافته شده و بصورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردن عرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی از آن استفاده می‌کنند. تحقیقات روی کاربرد صفحات الیافی بجای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دالها بویژه در پلها ادامه دارد. این صفحات بارزین‌های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصال داده می‌شوند. 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 ]6[.

بتن‌های ابداعی

در بعضی موارد با تغییر در مواد تشکیل‌ دهنده بتن و با روش‌های ابداعی می‌توان پاره‌ای از خواص نامطلوب بتن را حذف نمود. این امر منجر به پیدایش بتن‌های خاص با خواص ویژه‌ای می‌گردد. بعنوان مثال تغییراتی است که می‌توان در ترکیب بتن‌های با مقاومت زیاد که این روزها کاربرد بیشتری پیدا می‌کنند را نام برد. بتن‌های با مقاومت بالا معمولاً با سیمان زیاد و نسبت آب به سیمان کم و اضافه و جایگزین نمودن سیمان با دوده سیلیس ساخته می‌شوند. در حین عمل هیدراسیون سیمان و سخت شدن این بتن‌ها چون آب داخل بتن کافی نیستَ، مقداری آب از سطح خارجی به قسمت داخلی برای تکمیل عمل فوق می‌رسد. بنابراین بتن های با مقاومت زیاد در ساعت اولیه سخت شدن دچار جمع‌شدگی ذاتی قابل ملاحظه‌ای می‌شوند. ممکن  است اثرات منفی دیگری نظیر حساسیت به ترک‌خوردگی بیشتر در این بتن‌ها مشاهده شود. این معایب را می‌توان با روش ساده‌ای برطرف نمود. در یک عمل ابداعی می‌توان حدود 25 درصد از حجم سنگدانه را با سنگدانه سبک وزن قبلاً خیس شده جایگزین نمود. این سنگدانه‌ها باعث ایجاد ذخیره آب در بتن شده و محیطی با عمل‌آوری مرطوب فراهم می‌سازند. نتیجه اضافه کردن سنگدانه پیش اشباع شده به بتن با مقاومت زیاد، کاهش جمع‌شدگی ذاتی و کم شدن و حذف ترکهای مویی خواهد بود. همچنین تراکم و دانسیته بالای بتن‌های با مقاومت زیاد سبب کاهش مقاومت در برابر آتش این بتن‌ها می‌شود که بعنوان یک عیب محسوب می‌شود. در دمای بالا آب شیمیایی خمیر سیمان بخار شده ولی به علت متراکم بودن بتن با مقاومت زیاد نمی‌تواند از آن خارج شود. در نتیجه پوشش بتنی بصورت ورقه جدا شده و ظرفیت بارپذیری ستون کاهش می‌یابد. در یک کار ابداعی می‌توان الیاف پروپیلنی به بتن اضافه نمود. در دمای بالا الیاف ذوب شده و کانالهایی برای فرار و خروج بخار آب از بتن فراهم می‌سازند و از ورقه ورقه شدن بتن جلوگیری بعمل می‌آورند ]7[.

نتیجه‌گیری

در سالهای اخیر تحول عظیمی در تکنولوژی بتن و پیدایش بتن‌های جدید صورت گرفته است. این تحولات به پیدایش بتن‌های با مقاومت بسیار زیاد، بتن‌های با نرمی بالا، بتن‌های با آرماتورهای غیرفلزی، بتن با کارایی بسیار زیاد، بتن با سنگدانه‌های بازیافتی و بتن‌های ابداعی منجر شده است. باید اذعان نمود که نتایج تحقیقات سالهای آخر قرن حاضر و ادامه آنها در قرن جدید می‌تواند نگرش تازه‌ای به بتن بعنوان یک ماده 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 جدید بتن‌های نوین نظر اکثر دست اندرکاران پروژه‌های عظیم عمرانی را در جهان بخود معطوف سازد.

فهرست مراجع

[1] “ Norwegian standard NS3473, concrete structures, Design rules”, Oslo, 1989.

[2] H. Okamura, “Self compacting high performance concrete”, Ferguson Lecture at ACI convention (New Orleans), November 1996.

[3] H. Okamura and K.Ozawa, “Mix design for Self compacting concrete”, Concrete library international, Japan, No. 25, Dec. 1995.

[4] G. Konig et. Al., “New concepts for high performance concrete with improved ductility”, proceedings of the 12th FIP congress on challenges for concrete in the next millennium, Netherlands, 1998, pp. 49-53.

[5] A. Nanni, “Fiber-reinforced plastic (FRP) reinforcement for concrete structures: properties and applications”, Elsevier, London, 1993.

[6] Taerwe, “Non-Metallic (FRP) reinforcement for concrete structures”, RILEM proceedings, No. 29, E & FN Spon, London, 1995.

[7] R.Breitenbucher, “High strength concrete C 105 with increased fiber resistance due to polypropylene fibers”, 4th international symposium on the utilization of high strength-high performance concrete, Paris, May 1996, pp 571-577  

بتن فوق سبک

بتن فوق سبک سازه‌یی متناسب با مناطق زلزله خیز با همکاری پارک علم و فن‌آوری خراسان توسط متخصصان شرکت خانه سازی مشهد در کشور ساخته شد.

دکتر سعید رضا زارع، مجری این پروژه با بیان این مطلب اظهار داشت: هدف گذاری این طرح به گونه‌ای است که در صورت حصول نتایج کامل این پروژه تحول اساسی را در صنعت ساختمان در مناطق زلزله خیز کشور به دنبال خواهد داشت.

مجری این پروژه تصریح کرد: استفاده از این بتن در ساخت و ساز و همچنین لزوم به کار گیری مصالح مناسب و اجرایی ساخت مطابق با اصول، خسارات ناشی از این پدیده را به طور محسوس کاهش می دهد چرا که بتن به عنوان جزئی باربر در سازه می تواند تفاوت زیادی را در بتن های سبک پرکننده فعلی دارا باشد.
دکتر زارع با بیان این که دانش ساخت بتن سبک سازه‌یی یکی از علوم نو در دنیا محسوب می شود، گفت: هدف از این پروژه علاوه به دستیابی به مشخصات فنی مورد نظر تولید روزانه 30 متر مکعب در قالب خط آزمایشی می باشد.

وی در خصوص ساختمان تشکیل دهنده این بتن اظهار داشت: مهمترین اجزای تشکیل دهنده این بتن سیمان، آب، پرلیت و همچنین فیلر می‌باشد که با طرح بهینه و اختلاط بهینه و انجام عملیات مقدماتی بر روی پرلیت می توان به مقاومت لازم برای رفتار سازه‌یی دست یافت.

دکتر زارع ادامه داد: شناسایی منابع معدنی پرلیت در ایران از حدود 10 سال پیش آغاز و در حال حاضر 10 معدن کشف شده است که پیش بینی می شود تعداد این معادن بیشتر از این باشد که این مهم نیاز ما را برای تامین مواد اولیه برطرف می سازد.

وی افزود: فرآوری پرلیت و انبساط آن نیز به کمک کوره های سادم ای با سوخت گاز یا مازوت صورت می پذیرد که تکنولوژی آن کاملا بومی می باشد واین در شرایطی است که ساخت این کوره ها با مهندسی ویژه توسط محققان کشور ساخته شود که این مهم یکی دیگر از مزیت های این طرح است.

این پژوهشگر خاطر نشان کرد: یکی از مشکلات قطعات پیش ساخته بتنی، سنگینی آنهاست که با دستیابی به این فناوری صادرات آنها به خوبی توجیه پذیر خواهد شد.

وی صرفه جویی در هزینه‌های حمل و نقل را یکی از مزایای جانبی در تولید این نوع بتن دانست و افزود: انعطاف و خاصیت جذب انرژی در این بتن امکان شکست و تلفات در مراحل حمل ونقل را به شدت کاهش می‌دهد که این امر برای شرکت حمل و نقل کننده بسیار مهم است.

دکتر زارع در خصوص تولید این صنعت گفت: امیدواریم طبق برنامه زمان بندی شده تا پایان سال جاری خط تولید این محصول را شروع کنیم. 

راه طراحی جاده ها در خاکهای نمکی

راه

طراحی جاده ها در خاکهای نمکی

مقدمه:

امروزه راههای ارتباطی یکی از عوامل مهم زیربنایی توسعه اقتصادی شناخته شده ودر ارتباط مستقیم با شکوفایی اقتصاد و صنعت کشـور وایجادرابطه اجتماعی افراد؛از لحاظ مبادلات بازرگانی واز همه مهمتر بسط دانش، فرهنگ وبهداشت در مناطق دور و نزدیک شناخته شده است بدین جهت راه و راهسازی بعنوان پایه و اساس اقتصاد معقول هر جامعه موردتوجه قرار گرفته است . از اینجاست که راه وسیله جابجا کردن ثروت{1} نام گرفته است. مراحل مختلف طراحی واحداث راهها ، متاثر از عوامل مختلف اقلیمی ،اجتماعی ،اقتصادی وسیاسی است .پارامترهای مختلفی که در مراحل مختلف مسیر یابی ،انتخاب مصالح مناسب ، روش اجرا و… تاثیر گذارند، را میتوان به دو بخش اختیاری و غیر اختیاری تقسیم نمود.بعنوان مثال انتخاب نوع مصالح روسازی را می توان اختیاری به حساب آورد، چون بسته به شرایط اقتصادی وبررسی منابع قرضه دور و نزدیک میتوان بهترین مصالح را از جهات مختلف انتخاب کرد،ولی پارامترههایی مانند توپوگرافی و شرایط اقلیمی به گونه ای هستند که ایجاد تغییرات در آنها مستلزم سرمایه گذاری هنگفت ودور از دسترس است و به ناچار تمامی مراحل طراحی و اجرا باید با در نظر گرفتن این شرایط صورت پذیرد.

از آنجاییکه برای تکمیل وبهبود شبکه ارتباطی کشور ، عبور از مناطق بیابانی ،اجتناب ناپذیر است به نظر میرسد که شناخت مسائل ویژه پروژههای راهسازی در برخورد با کویر و بیابان و روشهای مقابله و کنترل آنها ،لازم و مورد توجه باشد .بنا بر این در مقاله حاضر سعی می شود با رویکرد فوق به مسائل راهسازی پرداخته شود .

نکته قابل توجه اینکه در سراسر این مقاله عبارات بیابان و کویر به تساهل بجای یکدیگر مورد استفاده قرار گرفته اند که به دلیل تاکید مقاله بر مسائل راهسازی ناشی ازاقلیم (ونه خود اقلیم)، تاثیری بر روند کلی مقاله نخواهد داشت .

همچنین در معرفی مشکلات و راهکارهای ارئه شده،بدلیل محدودیت مقاله ،جانب اختصار رعایت شده و مراجع جهت اطلاعات تفصیلی در هر زمینه معرفی شده است.

نگارنده جهت جمع آوری مراجعی جامع در این زمینه ، علاوه بر کتب راهسازی موجود در کتابخانه دانشگاه آزاد اسلامی گرگان ،به جستجو در سایتهای مختلف شبکه اینترنت و مجلات معتبر راهسازی واساتید این رشته پرداخته است . لذا در جمع آوری ،تحلیل ،و نتیجه ــ گیریهای به عمل آمده ،وجود اشکال و مسامحه ،قریب به یقین است واز استاد گرامی که در رفع این مشکلات یاری رسان باشند،پیشاپیش سپاسگزاری میشود .

با توجه به مطالب ذکر شده ، در این مقاله مشکلات پروژههای راهسازی در مناطق مختلف کویری از جمله خاکهای نمکی ، بیابانهای ماسه ای و کویر های باتلاقی مورد بحث قرار گرفته است وراههای کنترل و مقابله به اختصار بیان شده است .

طراحی جاد هها در خاکهای نمکی طبق یک تعریف ، خاک نمکی خاکی است که در لایه یک متری فوقانی آن ، مقدار نمکهای محلول ، بیشتر از 3 /. درصد وزنی باشد {4}.اینخاکها معمولاًدر مناطق بیابانی و به صورت یک منطقه (zone)پیوسته تشکیل می شود والبته گاهی هم به صورت سطوح پراکنده بین خاکهای غیر نمکی به چشم می خورد .

در یک طبقه بندی کلی می توان این خاکها را به دو دسته خاکهای قلیایی سیاه و خاکهای قلیایی سفید تقسیم کرد که در نوع اول ،بیشتر نمکها در عمق بیشتر از 5/. متر و در نوع دوم در سطح خاک قرار دارند واز آنجاییکه در مناطق بیابانی اغلب میزان بارش اندک است ، بیشتر با نوع دوم یعنی خاکهای قلیایی سفید سرو کار داریم که نمک های غالب ، در آنها بصورت کلراید ، سولفات و کربنات سدیم ،کلسیم ومنیزیم است .

مشکلات خاکهای نمکی وجود خاکهای نمکی در پروژههای راهسازی سبب بروز مشکلاتی میگردد که ذیلاً به مهمترین آنها می پردازیم :

ــ این خاکها ممکن است در شرایط عادی (خشک)،مقاومت و مشخصات مکانیکی مناسبی از خود بروز دهند بطوریکه برای استفاده برای بستر راه مناسب تشخیص داده شوند ؛ لیکن اغلب در برخورد با رطوبت دچار افت های شدید مقاومتی شده و حتی در برابر بارهای بسیار کوچک دچار فروریزی (collapse )می شوند.یک نمونه از این خاکها به نام sabkha که در منطقه وسیعی از عربستان سعودی یافت می شود، خرابیهای شدید و نیز لغزش شیبها و ترانشه ها را پس از بارندگی ها ی بیابانی ، نمایان ساخته است . بنابراین نمی توان به مقاومت ظاهری این خاکها در حالت خشک اطمینان کرد .

ــ نمکهای موجود در خاک ممکن است به روسازی راه هم آسیب برساند که میزان آسیب رسانی به نوع و میزان نمکها و نیزبه نوع مصالح رو سازی بستگی دارد . به عنوان مثال اگر میزان سولفات سدیم و منیزیم حتی به یک درصد برسد ، می تواند در یک دوره دو تا سه ساله روسازی را تخریب کند . در جدول 1 تقسیم بندی برحسب نوع و میزان نمکها ، و کفایت هر نوع خاک برای استفاده به عنوان مصالح بستر و یا زیر اساس راه بررسی شده است .

شدت نمکی بودن خاک	میزان نمکها در یک متر فوقانی خاک %		امکان استفاده در راه سازی
	نمکهای کلراید و کلراید همراه سولفات	نمکهای سولفات و کربنات	استفاده در بستر راه	استفاده در زیر اساس بصورت تثبیت شده
کم	1 – 3/0	5/0 – 3/0	مناسب	مناسب
متوسط	5 – 1	2 – 5/0	مناسب	نامناسب
زیاد	8 – 5	5 – 2	مناسب در شرایط خاص	نامناسب
بیش از حد	8	5	نامناسب	نامناسب

جدول 1-اثر نوع ومیزان نمکها بر کفایت مصالح راهسازی

راههای مقابله و کنترل خاکهای نمکی همانگونه که ذکر شد ، خاکهای نمکی تاثیرات نامطلوبی بر پرژههای راهسازی دارد . بنابراین راههای مختلفی برای مقابله و کنترل این گونه خاکها مورد برسی قرار می گیرد .

ــ ایرانیان باستان هرگاه ناگزیر از احداث راه بر روی خاکهای نمکی بودند،خاکریزی به ارتفاع 70تا 80سانتیمتر از خرده سنگ ویا خرده آجر مطابق شکل 1 ایجاد می کردند و بدین ترتیب تا حدی از مشکلات مقاومتی و رطوبتی این خاکها دوری می جستند{1}.

ــ باتوجه به مشکلات ذکر شده باید تا حد امکان از نفوذ نمکها به مسیر راهسازی جلوگیری به عمل آورد و اگر در مسیر ، با تودههای عظیم نمکی شدید برخوردیم باید آنها را دور بزنیم .مثلاً در پروژه راه شهداد ـ نهبندان قسمت عمدهای از مسیر ، با تودههای عظیم نمکی مواجه بود که دور زدن این محدوده وعدم ورود به آن ، به عنوان راه حل اقتصادی انتخاب گردیده است .

ــ اگر خاک ریزی بستر راه شامل خاکهای نمکی باشد ، باتوجه به نوع خاک(شرایط زهکشی) و سطح آب زیر زمینی ، تمهیدات خاصی باید در نظر گرفته شود . البته از آنجاییکه معمولاً سطح آب زیر زمینی در بیابانها ، بسیار پایین است ، اقدامات خاصی دراین زمینه مورد نیاز نخواهد بود ولی در صورت بالا بودن سطح ایستایی باید ارتفاع خاکریز به میزانی که در جدول 2 آمده است ، بالاتراز سطح ایستایی اجرا گردد .

ــ در صورت اجتناب ناپذیر بودن استفاده از این نوع خاکها در پروژه راهسازی ، میزان مجاز نمکها ، با استفاده از جدول 1 کنترل میگردند.

نوع خاک	تراز بستر راه بالاتر از سطح آب (متر)
	خاک نمکی ضعیف	خاک نمکی شدید
ماسه ها و لومهای درشت دانه ماسه ای	5/0	7/0
ماسه های لای دار و لوم ماسهای	9/0	1/1
لوم ها و رسها	4/1	6/1
لومهای ماسه ای لای دارولومهای لای دار	6/1	9/1

جدول 2-حاقل تراز خاکریز نسبت به سطح ایستایی در خاکهای نمکی

راهسازی در بیابانهای ماسه ای خواص آب و هوایی و توپوگرافی بیابانهای ماسه ای ، اساساً شرایط ساخت واستفاده از جادهها را دچار مشکل می کندکه در این حالت توپوگرافی خود متاثر از حرکت پیوسته ماسه ها در اثر باد است. چگونگی اندر کنش باد وخاک وتشکیل و حرکت انواع مختلف تودههای ماسه درمناطق مختلف در مراجع {4}و{5} آمده است که می توان برای بدست آوردن اطلاعات بیشتر در این زمینه به مراجع ذکر شده ماجعه کرد . با توجه به این مراجع میتوان بطور خلاصه میزان پیشروی یک توده ماسه ای ( D ) با ارتفاع H را که تحت اثر باد ، با دبی در واحد عرض Q در حال حرکت است ، با رابطه 1نشان داد : g: وزن مخصوص توده ماسه

(1) D=Q/Hg

مشکلات ماسه های بیابانی

در هنگام احداث و نیز در دوران بهره برداری راههایی که از مسیر ماسه های بیابانی می گذرند، مشکلات عدیدهای گریبان گیر طراحان و مسؤلین محافظ راهها خواهد شد که در زیر به شرح برخی از این مسائل پرداخته می شود :

ــ کمبود آب یکی از مواردی است که فرایند اجرای زیر سازی و روسازی راه را با مشکل روبرو می کند . همچنین هنگام بهره ـ برداری خطری برای مسافران محسوب می شود .

ــ یکی از مشکلات احداث جاده در این گونه نواحی ،‌عدم وجود جادههای دسترسی به محل احداث راه اصلی و نیز مشکلات احداث راه موقت دسترسی است . بنابراین اغلب ، لازم به نظر می رسد که راه در دو مرحله اجرا شود . مرحله اول ایجاد یک راه موقت برای دسترسی و مرحله دوم اجرای راه اصلی که می تواند بر روی مسیر اولی قرار گیرد .

ــ در شرایط خاص آبوهوایی بیابان ، ماشین آلات و نیز نیروی انسانی از کارایی لازم برخوردار نیستند . بطوری که وجود گرد و غبار و نیز گرمای هوا ، احتراق را در ماشین آلات دچار اختلال می کند و کادر اجرایی با کاهش توان فکری و عملی (در مقایسه با شرایط آب و هوایی مناسب ) مواجه می گردند .

ــ چنانچه خاکریز بستر راه بر روی ماسه های سست قرار بگیرد ، امکان لغزش و ناپایداری شیبها و نیز خطر ریزش ترانشه هایی که برای عبور راه احداث می شود زیاد خواهد بود .

ــ پوشیده شدن مسیر راه از تودههای در حال حرکت ماسه و در نتیجه بسته شدن مسیر ، از جمله مشکلاتی است که هر لحظه موفقیت و کارایی یک راه بیابانی را تهدید می کند .

ــ عدم وجود مصالح قرضه با دانه بندی و خواص مکانیکی مناسب برای بستر ، زیر اساس ،‌ اساس و رویه راه ، احداث این گونه راهها را از نظر اقتصادی با مشکل مواجه می کند .

راههای مقابله و کنترل ماسه های بیابانی ــ با توجه به گلباد به دست آمده در منطقه و روابط اندر کنش باد و خاک ، می توان حرکت تودههای ماسه را پیش بینی و ارزیابی کرد .بنا براین باید حتی الامکان سعی کرد تا مسیر راه در جهت حرکت تودههای ماسه روان قرار نگیرد .

ــ تا حد امکان باید از اجرای خاکریز بستر راه برروی ماسه های سست جلو گیری شود و در صورت اضطرار ، از عملیات تثبیت استفاده شود . برای مطالعه بیشتر در زمینه تثبیت ماسه های روان از مراجع{4}و{5} استفاده نمود .

ــ حفر ترانشه در مسیر های ماسه ای با محدودیت های خاصی مواجه است ، بدین ترتیب که شیب های ترانشه به گونه مناسبی با مصالح درشت دانه و سنگی پوشانده شده و شکل مقطع طوری باشد که با ایجاد جریانهای گردابه ای(Eddy )، از ته نشین شدن ماسه روی مسیر جاده جلوگیری شود . نمونه ای از شکل مناسب برای این ترانشه ها در شکل 2 آمده است .

ــ برای آنکه ماسه های روان مسیر جاده را مسدود نکنند، یکی از راههای مناسب این است که مقطع جاده به صورت خطوط جریانی (Streamlining ) ساخته شود تا تودههای ماسه بدون توقف از روی آن عبور کرده و به سمت دیگر بروند یک نمونه از این مقاطع در شکل 2 نشان داده شده است .

ــ در صورتیکه احداث جاده در مسیر حرکت تودههای ماسه اجتناب ناپذیر باشد بهتر است که مقطع جاده به فاصله ای که بیشتر از دو برابر ارتفاع توده ماسـه است از این تودهها قرار بگیرد . همچنین می توان بستر راه را روی خاکریز قرار داد که ارتفاع آن بیشتر از تودههای در حال حرکت باشد یا در اطراف مقطع جاده ترانشه ای برای تله اندازی تودههای در حال حرکت احداث کرد (شکل3).

ــ علاوه برتثبیت ماسه های روان که برای جلوگیری از حرکت تودههای ماسه انجام می شودو در موارد فوق به آن اشاره گردید (ومراجع مورد نیاز معرفی شد)یکی دیگر ازموارد مهم استفاده از فرایند تثبیت ، استفاده از این عملیات در تثبیت مصالح موجود در منطقه و ایجاد مصالح مناسب جهت استفاده در قسمت های مختلف بستر راه ، زیر اساس ، اساس و مصالح رویه است .بطوری که مشخصات مقاومتی و مکانیکی لازم برای هریک از این قسمتها فراهم شود .

تحقیقات ومطالعات وسیعی جهت تثبیت مصالح بیابانی انجام شده است و روشهایی برای برای تولید مصالح مناسب و ارزان قیمت از منابع قرضه موجود در محل ارائه شده است . که از آن جمله میتوان به تحقیقاتی که آقای دکتر نیازی در مرجع{6}بر روی تثبیت خاکهای ماسه ای مسیر زاهدان ـ زابل انجام داده است اشاره کرد.

کویرهای باتلاقی

علاوه برخاکهای نمکی و ماسه ای که عمده سطح کویر را می پوشاند می توان به زمینهای باتلاقی اشاره کرد .به عنوان مثال ،‌میتوان از احداث راه در باتلاق دشت قران نام برد که کفه ای کویری و در واقع ، دریاچه حاصل از رودخانه های محلی دره بید و رود نمکی است .مواد رسوبی این کفه عموماً لای همراه با مواد ارگانیک است {ا2}. این باتلاق به صورت لجنی بوده و تحمل فشاری آن عملاً صفر است . اگر عبور از این زمینها اجتناب ناپذیر باشد ، باید جسم راه بصورت شناور براین باتلاق اجرا شود . بنابراین باید کشش سطحی لازم برای تحمل وزن راه تولید شود .

ماسه بادی با داشتن کشش سطحی بسیار زیاد ، اغلب حلال این مشکل است .بنابراین مصالح مناسب وارزان قیمتی برای احداث راه در این زمینهاست. {2}.در ایران باستان هم برای عبور از زمینهای باتلاقی و احداث بستر شناور راه ، از زغال چوب مطابق شکل 4 استفاده می کردند{1}.

طراحی بزرگراههاوجاده هابادر نظرگرفتن فضای سبزدر مناطق خشک

در مناطق گرم و خشک که میزان ریزش نزولات جوی کم ویا بسیار کم میباشد استفاده بهینه از قطره قطره آب باران کاری حیاتی و معقول به نظر می رسد .پوشش گیاهی فقیر مناطق بیابانی و گرم وخشک ایران منظرهای هر چند از بعضی لحاظ زیبا ولی ناخوشایند به این مناطق داده است . در طراحی هر سازه مثلاً راه در نظر گرفتن همه جوانب و پرداختن به آنها نشانه هنر طراح می باشد . در طراحی راههای بیابانی و یا بزرگراههای بیابانی یکی از جنبه هایی که میتوان به آن پرداخت زیبا سازی کناره و میان جادهها با استفاده از گیاهان می باشد که تاثیر روانی و فیزیکی بسیار مفیدی بر رانندگان می گذارد . باتوجه به مطالب فوق از آنجا که آبیاری مصنوعی گیاهان در مسیر های طولانی مشکل می باشد لذا در بحث منظر سازی دو مساله زیر باید مورد توجه قرار گیرند:

الف ـ استفاده از گیاهان مقاوم در برابر شرایط اقلیمی منطقه

ب ـ طراحی هماهنگ جاده ها و بزرگراهها و همچنین زمینهای اطراف آنها با آبرسانی به گیاهان

استفاده ازگیاهان مقاوم در برابر خشکی اولاً به میزان قابل توجه ـ

ای آب مورد نیاز را کم می نماید ثانیاً به دلیل هماهنگی طبیعی با شرایط اقلیمی اثر روانی طبیعی تری بر انسان دارد و ثا لثاً احتمال شکست پروژه منظر سازی را به مراتب کمتر می نماید .

در بخش هماهنگ سازی جادهها و بزرگراهها با زمینهای اطراف آنها موارد ذیل قابل توجه است‌ :

طراحی جاده ها و بزرگراهها

سطوح نزدیک به مسیر جادهها و بزرگراهها در مناطق خشک و نیمه خشک از پوشش گیاهی نسبتاً‌غنی تری برخوردار است . این سطوح در صورت درست و هماهنگ جاده ها ، نزولات جوی را به تناسب نوع طراحی ،‌به کنارههای جاده و یا بخش میانی هدایت می کنند . منظر سازی میانه بزرگراهها نسبت به کناره آن بنا به دلایلی بهتر و مفید تر است که از آن جمله می توان به جلوگیری از تاثیر نور خودروهای مسیر مقابل ، تعدیل آلودگی صدا و ممانعت از خستگی رانندگان بعلت ایجاد مناظر زیبا اشاره نمود .

به همین دلیل در این نوع طراحی معمولاً بخش میانی را 50 تا 70 سانتیمتر پایین تر از سطح آسفالت در نظر می گیرند و سطوح آبگیر آسفالت در دو طرف باید دارای شیب عرضی معادل یک درصد به طرف بخش میانی باشند که در صورت عدم لحاظ بخش میانی در بزرگراهها لازم است شیب دهی به نحوی مشابه به سمت حاشیه ها باشد .

طراحی هماهنگ زمینهای اطراف

علاوه بر استفاده از رواناب سطح جادهها می توان از رواناب باران که از حوضه های بالا دست جاری می شود نیز برای ذخیره آب مورد نیاز جهت نظر سازی جادهها استفاده کرد ،‌ بدین منظور لازم است عملیات فنی ویژه ای برای ایجاد سطوح آبگیر باران انجام شود که در ذیل به برخی از آنها به اختصار اشاره می شود .

استفاده از خاکریزهای شانه و حاشیه راهها

در مناطق بیابانی و یا دشتی برای حفاظت شانه جادهها در برابر خطرات ناشی از سیلابهای ناگهانی و همچنین ذخیره سازی محدود آب باران و هدایت این آب به دهانه پلها از ایجاد خاکریزهایی در سمتی از جاده که در معرض خطر سیلاب قرار دارد استفاده می کنند این خاکریزها که به صورت زیگزاگ اجرا می شوند و علاوه بر انباشتن رطوبت ناشی از آب باران جمع آوری شده ، به صورت سطوح آبگیر عمل نموده و عرصه مناسبی برای استقرار گیاهان در حاشیه جادهها فراهم می نماید. شکل(5)

احداث آبروهای خاکی

معمولاً آبهای جاری ناشی از باران در نواحی بالادست راهها پس از عبور از پلها سرعت و شدت بیشتری گرفته و در سرزمینهای پایین دست رها می گردند . یکی از روشهای جلو گیری از هدر رفتن آب به این طریق احداث آبروهای خاکی می باشد . این آبروها خاکریزهای بزرگ خاکی به ارتفاع 5/. تا یک متر می باشند که معمولاً به صورت هلالی احداث می شوند . در این روش آب پس از عبور از پل به شبکه ای از این آبروهای هلالی هدایت می شودو در آن پس از تکمیل ظرفیت نگهداری آب هر خاکریز آب به سمت خاکریز بعدی هدایت می شود ودر پشت آن جمع می شود .در شکل(6) پلان واضحی از این شبکه آبروها ترسیم شده است .

احداث شیارهای خاکی روی خطوط تراز

در این روش در دو طرف مسیر آبراهه ها که روانابهای آنها از پلها به پایین دست آنها هدایت می شود در فاصله تقریباً 50 متری از شانه جاده شیارهایی بر روی خطوط تراز کنده می شود که وظیفه آبگیری از آبراهه با حداکثر ظرفیت ممکن را دارند . بهتر است این شیارها به خاطر اجرای شیب کم و حجم خاکبرداری کم برروی خطوط تراز احداث شوند . برای آبگیری از این آبراهه ها لازم است از تاسیساتی مستقل با توجه به شرایط استفاده نمود که ساده ترین این سازه ها عبارتند از موانع عرضی ، شیب شکن ها ، پشته های خاکی کوتاه و کف بندی های سنگی سیمانی و یا گابیونی . معمولاً این سازه ها را در فاصله 2 تا 4 متری از مسیر جاده ودر پایین دست شیارهای احداث شده می سازند .

احداث بندهای انحرافی و آب برگردانها

در این روش در حاشیه جادهها و بزرگراهها در مسیر آبراهه ها اقدام به احداث بندهای اصلاحی در ترکیب با آب برگردانها برای انحراف از مسیر آبراهه به سوی کرت های شطرنجی می نمایند . کرت ها قطعات بزرگی هستند که جهت ذخیره آب برای کشاورزی احداث می شوند و معمولاً‌طول خاکریز آنها 50 متر می باشد . از این روش در مناطقی که دارای آبراهه ها و خندق ها هستند و عوارض زمین تا حدودی زیاد است ، استفاده می شوند .

احداث سیستمهای پخش سیلاب در حاشیه جاده ها

در مناطق نیمه بیابانی معمولاً‌میزان ریزش باران کم است و همین مقدار اندک باران به دلیل عریانی سطح زمین بسرعت تبدیل به سیل شده و باعث انهدام راههاو پلها و ابنیه مسیر سیلاب می شود ومزایای کمتری دارد لذا در صورت مهار وپخش سیلاب نه تنها فوائد بسیاری از این رواناب به انسان خواهد رسید بلکه از خسارات جدی هم جلوگیری می کند . سیستمهای مختلف پخش سیلاب که استفاده می شوند عبارتند از :

ــ پخش سیلاب غلام گردشی با استفاده از ایجاد بندهای انحرافی در مسیر آبراهه ها ، خندق ها و مسیل ها

ــ پخش سیلاب غرقابی از طریق احداث خاکریزها یی حداکثر به ارتفاع 50 سانتی متر با سرریزهای سنگی برروی خطوط تراز

ــ‌ پخش سیلاب با ایجاد کانال های تشتکی برروی خطوط تراز

بدیهی است برای آ گاهی از هریک از سیستمهای یاد شده لازم است به کتابهای حفاظت خاک و راه مراجعه شود .

نتیجه گیری :

مطابق آنچه گفته شد در مقابله با مشکلات پروژههای راهسازی در برخورد با کویر و بیابان هدف اصلی در مرحله اول دوری جستن از اثرات مخرب و مشکل ساز کویر است .بطوری که دور زدن مناطق کویری و قرار نگرفتن در مسیر حرکت توده های ماسه ای در دستور کار طراحان راه قرار می گیرد ولی در بسیاری از موارد ، عبور از این موانع اجتناب ناپذیر می نماید که در این صورت توصیه های طراحی مختلف بسته به مورد ارائه گردید.

همانطور له به کرات در این مقاله اشاره شد برای در یافت اطلاعات تفصیلی و دسترسی به جداول و روابط بیشتر در هر مورد، استفاده از مراجع معرفی شده ، توصیه میگردد.

امید است شاهد انجام مطالعات و تحقیقات تئوری و کاربردی بیشتری در این زمینه و گرایش طراحان و مجریان پروژه های راهسازی به برخورد علمی تر با پروژه ها باشیم  

اثر یخ زدگی بر بتن تازه: 
 

بتن در دماهای بسیار پایین مقائمت بسیار کمی کسب می کند تا وقتی میزان اشباع بودن بتن در اثر عمل آبگیری به اندازه کافی کاهش نیافته باشد ، لازم است که بتن تازه در برابر آثار ویرانگر یخ زدگی محافظت شود بتنی که حتی یک بار در سنین اولیه یخ زده باشد در مقایسه با بتنی که یخ نزده باشد در برابر شرایط جوی از مقاومت کمتری برخوردار است و نیز آب بند نخواهد بود.
استعداد آسیب پذیری بتنی که در برابر یخ زدن محافظت نشده است خیلی بیشتر از بتنی است که در برابر یخ زدن محافظت گشته و در ضمن از مقاومت فشاری کمتری هم برخوردار است.
حال هرگاه اقدامات احتیاطی لازم به کار بسته شود می توان بتن ریزی را در سرتاسر ماه های زمستان با اطمینان خاطر انجام داد و با بکار بستن این تمهیدات هیچ کارگاهی تعطیل نخواهد شد.
بر اساس استاندارد بین المللی ACI603 در کارهای بتنی هوای سرد به هوایی اطلاق می شود که بیش از سه روز متوالی شرایط زیر را داشته باشد.
1)میانگین دمای هوای شبانه روز کمتر از 5+ درجه سانتیگراد باشد.(منظور از میانگین دمای هوای شبانه روز ، میانگین حداقل و حداکثر دما در طول 24 ساعت می باشد.)
2)در نیمی از ساعات شبانه روز دمای هوا از10+ درجه سانتیگراد بالاتر نرود.
بتن ریزی در شرایط دمای بالاتر از 5+ درجه سانتیگراد:در این شرایط مهمترین مسئله آمادگی برای زمانی است که جبهه یخبندان محیط کارگاه را فرا می گیرد.در این حالت اگر گیرش خمیر سیمان صورت نگرفته باشد موجب یخ زدگی رطوبت داخلی بتن ، افزایش حجم آب و نهایتا انبساط حجمی بتن و ترک خوردگی آن می گردد.در زمانی که این احتمال وجود داشته باشد که چندین ساعت پس از بتن ریزی جبهه یخبندان فرا رسد باید از مواد ضد یخ که ترجیحا دارای ترکیبات زود گیر کننده هستند استفاده نمود.
استفاده از مواد زود گیر موجب تسریع در گیرش خمیر سیمان و مقاومت در برابر افزایش حجم یخ می گردد.
نباید فراموش کرد که همواره دمای بتن ریحته شده با استفاده از امکانات متفاوت گرمایشی باید در نقطه ای بالای 5+ درجه سانتیگراد حفظ گردد تا واکنش شیمیایی سیمان و آب ادامه یابد و مقاومت لازمه حاصل گردد.

بتن ریزی در شرایط دمای زیر 5+ دزجه سانتیگراد:
موکدا توصیه می گردد در دمای کمتر از 5+ درجه سانتیگراد نباید بتن ریزی کرد مگر اینکه در تمام شرایط درجه حرارت بتن همواره بالاتر از 5+ حفظ گردد.
توجه داشته باشید که با بتن ریزی در چنین شرایطی عمل هیدراسیون بسیار کند صورت می گیرد بطوریکه پس از یخ زدن آب در صفر درجه ، این واکنش متوقف می گردد بنابراین در زمان باز کردن قالب مشاهده می کنیم که بتن به راحتی خورد می شود به علت اینکه خمیر سیمان تشکیل نشده است.
باید کاملا توجه داشت که استفاده از ضد یخ تنها از یخ زدن رطوبت درونی بتن جلوگیری می کند.اگر بتن ریخته شده پس از عملیات بتن ریزی به حال خود رها شود ، رطوبت درون آن یخ نمی زند اما چون دمای آن کمتر از 5+ درجه سانتیگراد است واکنش شیمیایی سیمان و آب بسیار کند می شود و به همین خاطر بتن ضایع می گردد و دارای مقاومت خیلی کمی خواهد شد.
پس در زمستان در هر شرایطی باید پس از بتن ریزی نیبت به عمل آوری بتن مبادرت ورزید نکته مهم دیگر اینکه چون هوای سرد نسبت به هوای گرم دارای رطوبت کمتری است بتن های ریخته شده در شرایط محیطی سرد به ، عمل آوری و مراقبت بیشتری نیازمند است.

ویژگی های یک ضد یخ مناسب برای بتن:
ضد یخی برای بتن مناسب می باشد که علاوه بر کاهش نقطه انجماد آب اضافی داخل بتن به عنوان یک تسزیع کننده در گیرش و رشد مقاومت سنین اولیه بتن عمل نماید.حال باید توجه نمود در پروژه هایی که در زمان بهره برداری امکان خوردگی وجود دارد و یا بتن هایی که پیش تنیده هستند و یا در آنها از آلومینیوم و گالوانیزه استفاده شده است و یا بتن هایی که در تماس با آب یا خاک سولفاته هستند و یا بتن هایی که سنگدانه های آنها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وحه از ضد یخ های کلر دار استفاده نکنید. بلکه از ضد یخ هایی استفاده نمایید که بر پایه دیگر مواد(نیترات) ساخته شده باشد.

توصیه های مهم:
حال برا اینکه بتوانیم در زمستان بتن ریزی مناسب و مطمئنی داشته باشیم بهتر است که نکات زیر را رعایت کنیم:
1-استفاده از سیمان با مقاومت زودرس
2-استفاده از ضد یخ مناسب
3-سطوح قالب ها و آرماتور ها را از یخ و برف بزدایید و در صورت لزوم آنها را گرم نمایید تا حداقل دمای 2+ درجه سانتیگراد را داشته باشد.
4-در درجه حرارت 5+ و بالاتر پس از استفاده از مواد ضد یخ ، بتن را کاملا با استفاده از پوشاننده های مناسب (برزنت،نایلن،...) بپوشانید و محیط را گرم نگهدارید تا در شب هنگامی که هوای گرم فرا می رسد بتن دچار ترک خوردگی نشود.
5-در شرایط دمایی زیر 5+ با گرم کردن سنگدانه ها ، قالبها و آب(به ترتیب) دمای بتن را در حین کار بالای 5+ درجه نگهداشته و سپس بتن را با پوشش مناسب گرم نگهدارید.
6-مصالح مصرفی جهت ساخت بتن را در معزض وزش باد و هوای سرد قرار ندهید.
امید است با توجه و رعایت نکات ذکر شده هیچ گاه پروژه ای بر اثر سرما و یخ زدگی در زمستان تعطیل نگردد.