میلینیوم

 بتن امروزه علاوه بر عملکرد در زمينه هاي مقاومت و پايايي، در زمينه معماري نيز وارد شده است و بتن هاي تزئيني جايگاه ويژه اي در پروژه هاي معماري پيدا کرده است. نمونه اي از اين کاربرد در پروژه توسعه حرم حضرت معصومه(س) مورد توجه قرار گرفته است.طرح توسعه حرم حضرت معصومه(س) در شهر قم، اوايل سال ١٣٨١ آغاز شد و با زير بنايي معادل ٥٥ هزار متر مربع در حدودسه سال به اتمام رسيد و تيرماه ١٣٨٤ به بهره برداري رسيد. اين بنا که در ضلع جنوبي حرم مطهر احداث شده است، شامل صحن اصلي و شبستان هايي مي باشد که با تکنولوژي روز ساختمان و معماري طراحي و اجرا شده است. اين پروژه درسومين همايش ملي روز بتن ( ١٦ مهر ٨٤ ) به عنوان طرح برتر بتني در بخش سازه و ساختمان معرفي و انتخاب شد.از ويژگي هاي اين پروژه استفاده از بتن تزئيني سفيد مي باشد که علاوه بر کاربري سازه اي به عنوان تير، ستون و دال سقف،کاربري معماري فضا را نيز تامين مي کند. در کتيبه نويسي آيات قرآن در ديوارهاي اطراف حرم براي اولين بار در کشور از بتن ويژه اي استفاده شده است که از مشخصات آن مي توان به استفاده از مصالح سنگي ريزدانه، افزودني فوق روان کننده و نيز الياف پلي پروپيلن اشاره کرد که محصول آن بتن خود تراکم با مقاومت فشاري در حدود ١٠٠ مگاپاسکال می باشد. از ساير خصوصيات اين بتن مي توان به شکل پذيري(رواني)، دقت و ظرافت، و مقاومت و پايايي آن در برابر عوامل جوي اشاره کرد.

١ - معرفي طرح

در اواخر قرن دوم هجري قمري گنبدي بر روي مرقد مطهر حضرت معصومه )س( احداث گرديد و پايه اوليه شکل گيري حرم مطهر بنا نهاده شد. پس از آن و در طول تاريخ، گسترش حرم به صورت صحنها،شبستانها و مساجدي در پيرامون آن صورت گرفت. توسعه اخير در زميني به مساحت ٢٢٠٠٠ مترمربع ، از سال ١٣٨١ آغاز گرديد و در سال ١٣٨٤ اتمام شد. اين مجموع ظرفيت ٢٣٥٠٠٠ نمازگزار را دارا مي باشد.معماري اين مجموعه به دليل مجاورت طرح با مجموعه قديمي و ارزشمند و همچنين به منظور ايجاد فضاهاي مجهز و مدرن و ايجاد ارتباط مناسب ميان ديروز و امروز از ظرافت هاي خاصي برخودار است.طراحي و انتخاب سيستم سازه اي جزئي از فرآيند طراحي معماري طرح توسعه بوده و فرم هاي به کار گرفته شده در عناصر سازه اي، پوشش سقف ها، سرستون ها و غيره علاوه بر جوابگويي به نياز هاي سازه اي، به تبعيت از خصوصيات معماري ويژه طرح شکل گرفته اند. در اين طرح از بتن با رنگ سفيد استفاده گرديده که علاوه بر ويژگي هايي مانند صلابت و ماندگاري، قابليت شکل پذيري، مقاومت در برابر شرايط اقليمي، مقاومت در برابر آتش، برخورداري آن از رنگ سفيد القاء کننده خلوص، صداقت، پاکي، طهارت سقف ها از سيستم (Expose) و معصوميت حضرت معصومه (س) نيز مي باشد. در ساختار بتني نمايان سقف مجوف که مناسب ترين سيستم پوشش سازه اي براي دهانه هاي مربعي است با استفاده از يک الگوي هندسي برگرفته از نقش يک گره دوازده پر و منطبق با تحليل سازه اي نيروهاي وارد بر کف طبقه فوقاني طراحي گرديده و به منظور کاهش ضخامت و ابعاد تير ها و عناصر اصلي نگهدارنده سقف ها ازسرستونهاي قارچي شکل استفاده گرديده و شکل آنها به گونه اي طراحي شده که مکمل نقش هندسي وافل هاي سقف باشد.

در ساخت بتن سازه اي که در فضاهاي اصلي طرح به رنگ سفيد اجرا گرديده، علاوه بر سيمان و مصالح ريزدانه، مصالح سنگي درشت دانه دوبار شور نيز با رنگ سفيد انتخاب شده است که حاصل آن مقاومت حدود ٤٠ مگاپاسکال براي نمونه هاي مکعبي ٢٨ روزه بوده است.

استفاده از بتن خود تراکم تزئيني به رنگ سفيد که در ساختار بتن نمايان سطوح نماي ساختمان ادامه يافته و مزين به آياتي از قرآن با خط زيبا و برجسته ريحان است، يکي از کاربرد هاي منحصر به فرد بتن در معماري مي باشد. آسيب پذيري لبه هاي تيز خط برجسته بتني که در بخش هاي انتهايي حروف بسيار نازک مي گردند، عدم امکان لرزاندن بتن و نياز به پايداري در مقابل شرايط جوي، يخ زدگي، ضربه و غيره از دلايل استفاده از اين نوع بتن است.

- بتن هاي خود تراکم

بتن خودتراکم (Self Compacting Concrete) به بتني اطلاق ميشود که به علت داشتن رواني  بسيار زیاد، بدون نياز به تراکم يا ويبراسيون به راحتي در هر قالبي و با هر تراکمي از آرماتور قرارگرفته و با پر مخلوطي کردن کامل قالب، بتني با تراکم نزديک به ١٠٠درصدايجاد کند. در واقع SCC مخلوطی با رواني فوق العاده است که قابليت شکل پذيري بسيار زيادي دارد و بدون به وجود آمدن جداشدگي دانه ها و مسائلي از اين قبيل ميتواند محصولي يک دست و کاملا متراکم با سطحي کاملا صاف به وجود آورد.از بتن خودتراکم در ابتدا بيشتر براي بتن هاي توانمند و کاملا همگن استفاده مي شد تا بتوان بتنهايي با تراکم زياد ايجاد کرد.اين بتن تراکم و يکنواختي زياد خود را حتي در جاهايي که تراکم آرماتور بسيار زياد است يا به خاطر شکل قالب امکان ايجاد تراکم يا ويبراسيون وجود ندارد حفظ ميکند.

با اين که در ابتدا هدف از بتن خودتراکم رسيدن به بتني با دوام و طول عمر بيشتر نسبت به بتن هاي عادي وکاهش هزينه هاي سازههاي بتني بود، توانايي ها و مشخصات فوق العاده اين نوع بتن به سرعت آن را به يکي از انواع پر کاربرد بتن تبديل کرد. علاوه بر کاهش زمان اجرا و هزينه هاي آن ، تراکم فوق العاده آن و پوشش کامل آرماتورها توسط بتن باعث محافظت بهتر آرماتورها در سازه هاي بتن مسلح و در نتيجه افزايش طول عمر سازه ميگردد.در عين حال در بتن ريزي هاي سازه هاي فاقد آرماتور نظير لاينينگ تونلها و يا در بتنهاي پر کننده و در مواردي که دسترسي به محل بتن ريزي دشوار يا غير ممکن است، بتن خودتراکم اگر تنها گزينه مناسب نباشد، بدون شک يکي از بهترينهاست. با توجه به رواني فوق العاده ومشخصات برتر آن، بتن خودتراکم از گزينههاي مناسب براي توليد المانهاي سازه اي با معماري پيچيده و همچنين قطعات نازک بتني است. در بتن خودتراکم مانند بتن هاي عادي ميتوان از الياف هاي متفاوت مانند الياف هاي فولادي و يا الياف هايي نظير پليپروپيلن استفاده کرد و خواص آن را بهبود بخشيد.

استفاده از اين نوع بتن تنها به بتن ريزي هاي درجا محدود نبوده و براي بتن ريزي المانهاي بتني پيش ساخته نيز ميتوان از آن استفاده کرد.کارآيي بتن خودتراکم خيلي بيشتر از بالاترين رده كارايي بتن بيان شده در استاندارد ٢٠٦ EN است و براساس سه خصوصيت قابليت پرکنندگي (filling ability) ، قابليت عبور (passing ability) و مقاومت در برابر جداشدگي (segregation resistance)  مشخص مي شود. يک بتن در صورتي يک بتن خود تراکم محسوب مي شود که هر سه ويژگي فوق را دارا باشد.

آزمايشهاي مختلفي توسعه يافته است و تا بحال هيچ روش واحد يا SCC براي مشخص کردن خصوصيات تركيبي مورد توافق جهاني قرار نگرفته است. هر آزمايش ويژگي خاص خود را دارد. به طور مشابه هيچ روش واحدي كه همه جنبه هاي مربوط به كارايي را مشخص كند پيدا نشده است. در بتن به کار برده شده در پروژه توسعه حرم حضرت معصومه از سيمان سفيد و سنگدانه هاي ريزدانه ماسه سفيدرنگ گذشته از الک شماره ٨ استفاده شده است. همچنين به منظور کنترل جمع شدگي بتن به دليل مصرف سيمان زياد الياف پلي پروپيلن به طول ١٢ ميليمتر به کار برده شده اين الياف همچنين ميتواند به يکنواختي بيشتر و همچنين افزايش طاقت   (Toughness)بتن بيانجامد و از لبپرشدن کتيبه هاي منقوش به آيات قرآني جلوگيري کند. طرح اختلاط بتن خودتراکم استفاده شده در پروژه توسعه حرم حضرت معصومه در جدول ٢ آمده است.

جدول ٢ طرح اختلاط بتن خودتراکم

لازم به ذکر است که با توجه به عدم وجود آرماتور در بتن ريزي کتيبه ها و ساير مواردي که از بتن خودتراکم حاوي الياف استفاده شد و همچنين با توجه به رواني کافي اين بتن براي پر کردن کامل قالب هاو کارايي مناسب آن همچنين اختلاف ، قطر بازشدگي ٤٠٠ ميليمتري در آزمايش Slump Flow و همچنين اختلاف ضخامت 20 میلیمتری در آزمایش J-Ring قابل قبول تشخيص داده شد

مشخصات بتن سخت شده به شرح زير است :

- مقاومت فشاري ٣ روزه  :

٥٥ مگاپاسکال (عمل آوري مرطوب)                            ٥٥ مگاپاسکال )بدون عمل آوري (

- مقاومت فشاري ٧ روزه :

٦٥ مگاپاسکال (عمل آوري مرطوب)                            ٦٠ مگاپاسکال  (بدون عمل آوري)

- مقاومت فشاري ٢٨ روزه :

٩٠ مگاپاسکال  )عمل آوري مرطوب)                           ٧٥ مگاپاسکال (بدون عمل آوري)

- مقاومت فشاري ٢٨ روزه نمونه هاي کارگاهي  :

٩٠ مگاپاسکال  )متوسط(

- مقاومت خمشي ٢٨ روزه  :

١٢ مگاپاسکال  )عمل آوري مرطوب)

نتيجه گيري :

بتن به دليل استحکام و طول عمر زياد نسبت به ديگر مصالح معمول مورد استفاده در عناصر نمايان جايگاه ويژه اي در عناصر معماري پيدا کرده است. استفاده از بتن در معماري در دهه هاي اخير به عنوان يکي از کاربردهاي بتن مطرح ميباشد. در پروژه توسعه حرم حضرت معصومه (س) اين کاربرد به صورت مشخص در عناصر معماري مشاهده مي شود. به نظر ميرسد عليرغم هزينه اوليه زياد، با در نظر گرفتن پايايي بتن استفاده از اين مصالح نسبت به گزينه هاي ديگر اقتصادي باشد.

پوشش هاي محافظ المان هاي بتن سفيد

با توجه به اتمام مراحل بتن ريزي ستون هاي طرح توسعه حرم و استفاده از سيمان و مصالح سنگي سفيد رنگ در طرح اختلاط بتن، محافظت از اين المان هاي سفيد رنگ در برابر عوامل آلاينده اي چون گرد و خاک، دوده، چربي و لک هاي رنگي ضرورت داشته است. استفاده از پوشش هاي سطحي پس از باز کردن سليفون اطراف ستونها که به منظور تکميل عمل آوري بتن و محافظت اوليه تعبيه شده اند، بهترين گزينه شناخته شده است . اين مواد پس از استفاده مطابق دستور العمل توصيه شده، به گونه اي عمل خواهند کرد که در درجه اول از تاثير عوامل آلاينده بر روي بتن سفيد را کم نموده و در صورت ايجاد لک و آلودگي قابل تميز کردن باشند که براي اين منظور مواد مختلفي مورد آزمايش قرار گرفته اند. مواد آلاينده مورد استفاده براي آزمايش پوشش ها دوده، چايي و روغن سوخته در نظر گرفته شده بود و پاکسازي اين آلودگي ها با استفاده از آب و صابون محلول اسيدي با هم مقايسه شد.

انواع پوشش های مورد استفاده به شرح زیر است :

-          انواع مختلف پوشش ها بر اساس عملکرد :

1-  واکنش دهنده ها ( Reactants ) یا مسدود کننده ها : ( Pore Blockers ) با آهک آزاد موجود در منافذ بتن واکنش می دهند و با تشکیل ژل سیلیکات کلسیم هیدراته ، یک سطح پر تر و سخت تری را تشکیل می دهند .

2-  نفوذ کننده ها : ( Penetrates ) داخل منافذ موئینه بتن زیر خود نفوذ می کنند و حفرات و فضاهای خالی سطح بتن زیرین را پر می کنند .

3-  درزگیرها و پوششها : ( Sealers and coatings ) در بتن نفوذ نمی کنند بلکه با تشکیل یک لایه روی سطح بتن به عنوان مانعی در برابر نفوذ املاح عمل می کنند .

4-  روکشها : ( Rendering ) یک لایه محافظ یکسره در سطح بتن ایجاد می شود . معمولا" ضخامت این مواد 0.1 تا 5 میلیمتر است . این مواد شامل ملات های سیمانی و ملات سیمانی اصلاح شده بالاتکس های پلیمری است .

عواملی مختلفی بر طراحی بتن توانمند کف پارکینگ موثر است که از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود : - افزایش مقاومت سایشی بتن ( Abrasion Strength ) – افزایش مقاومت فشاری بتن ( Compressive Strength ) – کاهش نفوذ پذیری بتن ( Permeability ) – جلوگیری از آب انداختگی در بتن تازه ( Bleeding ) – جلوگیری از جداشدگی در بتن تازه ( Segregation ) – جلوگیری از جمع شدگی ( Shrinkage ) در بتن که ترکهای انقباضی را موجب می شود .

براي رسيدن به اهداف فوق رعايت موارد زير لازم مي باشد:

- حداقل و حداکثر عيار سيمان براي رسيدن به مقاومت لازم، حفظ پيوستگي بتن تازه و جلوگيري از جمع شدگي(معمولا از 250 تا 400 کيلوگرم)

- کاهش نسبت آب به سيمان (w/c) براي رسيدن به مقاومت فشاري لازم و کاهش نفوذپذيري و افزايش دوام(معمولا کمتر از 45/0)

- استفاده از الياف (Fibers) از جنس پلي پروپيلن يا فولادي براي کنترل جمع شدگي و ترکهاي ناشي از آن ودربرخي موارد جايگزيني آرماتورهاي حرارتي و حتي سازه اي (1/0 تا 2 درصد حجمي بتن)

- کارپذيري بتن تازه در محدوده اي باشد که به راحتي متراکم گردد و در ضمن ايجاد جداشدگي و آب انداختگي نکند. (اسلامپ / اسلامپ وارونه)

- پرداخت نهايي (Finishing) کامل و با تاخير زماني مناسب انجام گيرد تا سطح صاف و بدون آب انداختگي ايجاد شود.

- عمل آوري مناسب بلافاصله پس از سخت شدن بتن و تا حداقل 7 روز (ترجيحا تا 28 روز توسط اسپري آب، گوني تر و يا مواد کيورينگ )

منابع : اولین کارگاه تخصصی بتن خود تراکم ، انستیتو مصالح ساختمانی

منبع :وب سایت معاونت عمرانی استانداری آذربایجان غربی