مقاوم سازی سازه‌های بتنی

مصالح مورد نیاز برای مقاوم سازی یک سازه

مقاوم سازی سازه‌های بتنی به فرآیندی گفته می‌شود که طی آن مقاومت، سختی، و شکل‌پذیری سازه در برابر بارهای مختلف افزایش می‌یابد. این عملیات می‌تواند به دلایل گوناگونی از جمله فرسودگی، تغییر کاربری، خطاهای طراحی یا اجرایی، و یا نیاز به افزایش مقاومت در برابر زلزله انجام شود. در این مقاله به بررسی مصالح مورد استفاده در هر سه روش اصلی مقاوم سازی سازه‌های بتنی شامل ژاکت بتنی، ژاکت فولادی و سیستم FRP، به همراه  استانداردهای مربوطه پرداخته ایم. جهت برسی مصالح مورد استفاده ، به روشهای رایج در مقاوم سازی می پردازیم.

۱. ژاکت بتنی (Concrete Jacketing)

روش ژاکت بتنی یکی از متداول‌ترین و مؤثرترین روش‌های مقاوم سازی است که شامل افزایش ابعاد مقاطع بتنی موجود با افزودن لایه‌ای از بتن جدید مسلح به آرماتور است. این روش به ویژه برای افزایش ظرفیت برشی و خمشی ستون‌ها و تیرها کاربرد دارد.

مصالح مورد استفاده:

• بتن: بتن جدید باید دارای مقاومت فشاری مناسب و کارایی کافی برای اجرای خوب باشد. معمولاً از بتن با مقاومت بالاتر از بتن موجود استفاده می‌شود.
• افزودنی: در اجرای ژاکت بتنی یا از روششاتکریتاستفاده می شود و یا از قالب بندی و بتن ریزی. در سیستم بتن پاششی از محصولات زودگیر بتن پاششی و در سیستم قالب بندی و بتن ریزی از افزودنی های ابر روان کنندهبرای راحتی بتن ریزی و در هر دو روش از افزودنی های افزایش مقاومت بتن استفاده می شود.
• آرماتور (میلگرد): میلگردهای طولی و خاموت‌های جدید برای افزایش مقاومت خمشی و برشی به مقطع اضافه می‌شوند. میلگردها باید از نوع آجدار و با استحکام کششی بالا باشند.
• مواد اتصال: برای اطمینان از اتصال کامل بتن جدید به بتن موجود، ممکن است از چسب‌های اپوکسی با عنوان لایه پیوند زا  یا گروت‌های با چسبندگی بالا استفاده شود.
• آرماتورهای برشی عرضی (خاموت‌ها): این آرماتورها برای محصور کردن بتن و افزایش شکل‌پذیری آن به کار می‌روند.

استانداردهای لازم:

• استانداردهای بتن: استانداردهایی مانند ASTM C94 (مشخصات بتن آماده)، ASTM C39 (روش آزمایش مقاومت فشاری بتن)، و ACI 318 (آیین‌نامه طراحی سازه‌های بتنی آمریکا) که شامل الزامات مربوط به طرح اختلاط، ساخت و کنترل کیفیت بتن هستند.
• استانداردهای میلگرد: استانداردهایی مانند ASTM A615 (مشخصات میلگرد آجدار)، ASTM A706 (مشخصات میلگرد قابل جوشکاری) که الزامات مربوط به خصوصیات مکانیکی و شیمیایی میلگرد را تعیین می‌کنند.
• استانداردهای مواد اتصال: استانداردهایی مانند ASTM C881 (مشخصات چسب‌های اپوکسی برای بتن) در صورت استفاده از چسب‌های اپوکسی.

۲. ژاکت فولادی (Steel Jacketing)

در روش ژاکت فولادی، یک غلاف یا محفظه‌ای از ورق‌های فولادی در اطراف مقطع بتنی موجود ایجاد می‌شود. فضای بین ورق فولادی و عضو بتنی معمولاً با گروت یا بتن پر می‌شود. این روش برای افزایش مقاومت برشی، محصور شدگی بتن و بهبود شکل‌پذیری ستون‌ها بسیار مؤثر است.

مصالح مورد استفاده:

• ورق‌های فولادی: ورق‌های فولادی با ضخامت مناسب و مقاومت کششی بالا که به صورت نوارهای فولادی یا صفحات یکپارچه به دور مقطع پیچیده می‌شوند.
• نبشی و تسمه فولادی: برای ایجاد کلاف و اتصال ورق‌ها به یکدیگر.
• پیچ و مهره یا جوش: برای اتصال اجزای فولادی به یکدیگر.
• گروت یا رزین اپوکسی: برای پر کردن فضای بین غلاف فولادی و عضو بتنی به منظور انتقال نیرو و جلوگیری از خوردگی. برای این بخش می توان از گروت پایه سیمانی ECOFLOW G2 و یا گروت پایه اپوکسی ECOFLOW EP950 پر مقاومت با قابلیت تزریق به فضای بین عضو بتنی و غلاف فولادی بهره برد. در صورتیکه فضای بین ژاکت فولادی و سطح بتن کمتر از 10 میلیمتر باشد، لازم است این فضا با استفاده از اپوکسی تزریقی ECOFIT EP900 پر شود.

استانداردهای لازم:

• استانداردهای فولاد: استانداردهایی مانند ASTM A36 (مشخصات فولاد ساختمانی کربن)، ASTM A572 (مشخصات فولاد ساختمانی با مقاومت بالا و آلیاژ پایین)، و AISC 360 (مشخصات سازه‌های فولادی آمریکا) که شامل الزامات مربوط به خواص مکانیکی، ابعاد و تحمل‌پذیری ورق‌ها و پروفیل‌های فولادی هستند.
• استانداردهای جوشکاری: استانداردهایی مانند AWS D1.1 (کد جوشکاری سازه‌های فولادی) که الزامات مربوط به فرآیند، کنترل کیفیت و صلاحیت جوشکاران را تعیین می‌کند.
• استانداردهای گروت و رزین: استانداردهای مربوط به مقاومت فشاری، روانی و چسبندگی گروت‌ها و رزین‌ها.

۳. سیستم FRP (Fiber Reinforced Polymer)

سیستم FRP شامل استفاده از الیاف پلیمری تقویت شده با کربن (CFRP)، شیشه (GFRP) یا آرامید (AFRP) است که به وسیله رزین‌های پلیمری (معمولاً اپوکسی) به سطح بتن چسبانده می‌شوند. این روش به دلیل وزن کم، مقاومت کششی بسیار بالا و سرعت اجرای بالا، برای افزایش مقاومت خمشی، برشی و محصور شدگی در اعضای مختلف سازه بسیار محبوب شده است.

مصالح مورد استفاده:

• الیاف FRP: شامل الیاف کربن (CFRP)، الیاف شیشه (GFRP) و الیاف آرامید (AFRP)که به صورت نواری، پارچه‌ای یا لمینت‌های از پیش ساخته شده موجود هستند.
• چسب اپوکسی (ماتریکس): چسب دو جزئی (رزین و هاردنر) که وظیفه انتقال تنش بین الیاف و بتن، و همچنین محافظت از الیاف در برابر عوامل محیطی را بر عهده دارد. این کار در صورتی که سطح مورد مقاوم سازی در فضای خشک انجام شود از چسب اپوکسی ECOFIT EP400 و در صورتیکه عملیات مقاوم سازی در سطوح خیس و زیر دریا انجام شود از چسب اپوکسی ECOFIT UWE440 استفاده می شود.
• پرایمر (آستری): برای آماده‌سازی سطح بتن و بهبود چسبندگی رزین از پرایمر استفاده می شود. اما بدلیل چسبندگی و خاصیت تر کنندگی بالای چسب اپوکسی ECOFIT EP400، نیازی به اجرای پرایمر نخواهیم داشت.
• ملات ترمیمی (پوتی): قبل از اجرای FRP لازم است تا ناهمواری‌های سطح بتن ترمیم شود تا سطحی صاف بدست آید. اینکار با استفاده از ملات های ترمیمی پایه سیمانی همچوم ECOPAIR 301 و یا با استفاده از ملات ترمیمی اپوکسی ECOPATCH EP420انجام می شود.

استانداردهای لازم:

• استانداردهای مصالح FRP: استانداردهایی مانند ACI 440.2R (راهنمای طراحی و ساخت سیستم‌های FRP برای مقاوم سازی سازه‌های بتنی) که شامل الزامات مربوط به خواص مکانیکی الیاف و رزین، روش‌های آزمایش و کنترل کیفیت آن‌ها است. همچنین، استانداردهایی مانند ASTM D3039 (روش آزمایش خواص کششی کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف) برای آزمایش الیاف و ASTM D695 (روش آزمایش خواص فشاری پلاستیک‌های سخت) برای رزین‌ها.
• استانداردهای آماده‌سازی سطح: الزامات مربوط به تمیز کردن و آماده‌سازی سطح بتن برای چسبندگی بهینه.
• استانداردهای اجرا: دستورالعمل‌های مربوط به نسبت اختلاط رزین، زمان کاربری، دمای محیط و روش‌های اعمال FRP.

مقاوم سازی سازه‌های بتنی با هر یک از روش‌های فوق نیازمند طراحی دقیق توسط مهندسین متخصص و اجرای صحیح توسط افراد ماهر است. انتخاب روش مناسب بستگی به نوع سازه، میزان آسیب‌دیدگی، نوع بارگذاری، محدودیت‌های اجرایی و ملاحظات اقتصادی دارد.

برای مشاوره و یا تامین هر یک از محصولات میتوانید از طریق زیر با کارشناسان انستیتو ملی تعمیرات بتن تماس بگیرید