سدهای مخزنی پروژه‌های عظیم ملی هستند که نقش مهمی در جوامع مدرن و صنعتی داشـته و پروژه‌های حیـاتی هـر مملکتی محسوب می‌شود، نگهداری و تعمیرات مناسب این سازه‌ها از اهمیت ویژه‌ای در حفاظت از منابع و منافع ملـی و افزایش عمرمفیداین تأسیسات دارد. تعداد زیادی از سدهایی که در20 سال اخیردرایران ساخته‌شده‌اند، سدهای خاکی می‌باشند لاکن اجزاء وتاسیسات وابسته سدها همچون سرریزها و گالری ها عمدتا از جنس بتن ساخته می‌شوند. گرچه در مرحله طراحـی سـدها و تاسیسات وابسته، دقت مضاعف و ضریب اطمینان کافی درنظرگرفته می‌شود، لاکن به علت مشکلات اجرایـی و فرهنگ خـاص اجرایی کشور، همواره ضعف‌هایی در بخش‌هایی از سازه‌های بتنی مشاهده می‌شود. و یا ممکن است شرایط خشن بهره‌برداری آسیب‌هایی را برسازه‌های بتنی وارد آورد. ترمیم اجزای بتنی و اب بندی نمودن آن با مواد شیمیایی پلی اورتان، تکنولوژی نسـبتا جدیدی است که این مقاله به آن پرداخته و با تشریح روند عملیاتی، کلیات مزایا و معایب استفاده از موا پلی اوردتان درترمیم بـتن و اصول استفاده از روش تزریق و تجهیزات ویژه و مناسب برای آن ذکرشده است به عنوان نمونه موفقی از ایـن روش، عملیات ترمیم بتن سرریز و آب‌بندی گالری سد علویان تشریح شده است.
بتن یکی از مقاوم‌ترین و پردوام‌ترین مصالح ساختمانی است که معمولا برای سالیان طولانی عملکرد قابل قبولی از خود نشان خواهد داد اگرچه کیفیت محصولات به‌طور وسیعی به شرایط حاکم برکار بستگی داشته و توسط عواملی شامل آب، هوا و اقلیم، رفتار متنوع مصالح و قابلیت سازگاری آن‌ها در بتن کنترل می‌گردد اما بهره‌دهی سازه‌های بتنی ممکن است توسط عوامل مخرب مانند آب‌وهوا عمل مکانیکی بارهای سیکلی، فرسودگی و سایش کاهش پیدا کند.
سازه بتنی سرریز و گالری تزریق سد علویان بعد از دوازده سال بهره‌برداری براثر شرایط آب‌وهوایی منطقه، کیفیت اجرایی و شرایط بهره‌برداری دچار آسیب‌دیدگی شده است. این آسیب‌ها عموماً به‌صورت سـایش و فرسـایش بـتن تـاج سـرریز و بیرون‌زدگی میلگردها و نشت آب در گالری تزریق و گالری سرریز سد مشاهده‌شده است. نمونه‌هایی از آسیب‌های وارده در شکل های زیر نشان داده‌شده است. با توجه به اینکه اشکالات بتن، مخصوصاً در سازه تاج سرریزازنوع پیش‌رونده می‌باشد، عدم توجـه بـه آن می‌تواند عمرمفیدسازه رابه نحوموثری کاهش دهد. بررسی و شناخت علل خرابی بتن، اولین گام در خصوص انتخاب روش تعمیرات می‌باشد.
تعیین علت خرابی برسازه‌های بتنی یکی از مهم‌ترین مراحل فرآیند تعمیر بوده و ارزیابی آن، لزوم تعمیریاانتخاب روش تعمیری مناسبی را که به نتایج رضایت‌بخش منجر شود، تعیین خواهد نمود. لذا قبل از انجام هرگونه تعمیری غالباً یـک ارزیـابی از وضعیت موجود ضروری است که بتوان اطلاعاتی در مورد وسعت خرابی و تعیین علت و اهمیت آن خرابی به دست آورد.
نقص معیوب مختلفی که عموماً در بتن سازهای مشاهده می‌شود به‌صورت زیردستِ بندی می‌شود:
شکل های زیر وضعیت و نوع معایب و گالری تزریق را بعد از اصلاح و ترمیم معایب نشان می‌دهد.
عیوب نشتی ناشی از واکنش های شیمیایی بتن نظیر حمله سولفات ها قلیایی کربناتی خوردگی فولاد
عیوب نشتی ناشی از درزهای اجرایی مابین بلوک های بتنی گالری تزریق عدم اب بندی واتراستاپ
تصویر بعد از اصلاح وترمیم معایب سازه بتنی گالری تزریق
به‌طورکلی توانایی خدمت‌رسانی و قابلیت سازه برای یک مدت‌زمانی معین تعریف می‌شود لذا سازه باید توانایی ایستادگی و مقاومت در مقابل بارهای وارده و همچنین عمر خدمت‌رسانی خود و شرایط محیطی و بهره‌برداری را داشته باشـد علـل خرابـی بـتن سـازه سرریز بیشتر در اثر شرایط اجرایی و شرایط بهره‌برداری سرریز بوده و به‌صورت فرسایش و بیرون‌زدگی میلگردها مشاهده‌شده است. نقص و عیوب مختلفی که در بتن سرریز سد مشاهده می‌شود به‌صورت زیر دسته‌بندی می‌گردد:
شکل های زیر وضعیت و نوع معایب و اصلاح وترمیم معایب بتن سازه سرریز سد را نشان می‌دهد.
عیوب ناشی ازسایش وفرسایشی بتن اصطکاک (ساییدگی)ستب فرسودگی سطح بتن سرریز
عیوب ناشی ازتنش حرارتی بتن نظیرتغیرات دما درسطوح پوشش و بیرون زدگی میلگرد سرریز
تصاویر بعد از اصلاح و ترمیم معایب سازه بتنی سر ریز سدعلویان
داشتن روشی منطقی برای انتخاب مصالح تعمیر سازه‌های بتنی نقش اساسی در تحقق اهداف مورد نظردرتعمیر و اصلاح سازه‌ها خواهد داشت. اما انتخاب نهایی مصالح تعمیری با در نظرگرفتن پارامترهای گوناگونی از قبیل سـهولت کـاربرد- هزینـه مهارت کاری موجود و تجهیزات موردنیاز صورت خواهد گرفت.
انتخاب ماده مناسب برای تعمیرات بتنی اهمیت زیادی در اثربخشی و پایداری تـرمیم خواهـد داشـت. برخـی از فاکتورهایی کـه در انتخاب مواد تعمیری بایددرنظر داشت عبارتند از پایداری ابعادی- ضریب انبساط حرارتی مدول الاستیسـیته نفوذپـذیری سازگاری شیمیایی ویژگی‌های الکتریکی- رنگ پذیری و شفاف بودن، شرایط بهره‌برداری و محدودیت‌های اجرایی ابـزار و وسـایل موردنیاز، همچنین ماهیت و نوع عیوب سازه‌های بتنی.
ساختار شیمیایی محصولات پلی اورتان از ترکیبات یکپارچه مصـنوعی درنتیجه واکـنش بین گروه‌های ایزوسیانات رزین مایع گروه‌های ئیدروکسیل وجود در ماده عمل‌آور هستند. پیونـدهای شیمیایی در پلی اورتـان پیوندهایی پایدارند و ازآنجاکه توانایی انجام واکنش شیمیایی بین رزین و انواع بسیاری عمل‌آورها وجود دارد محصولات بسیاری با ویژگی های گوناگون تولید می‌شود این نوع مواد مقاومت خوبی در مقابل حمله مواد شیمیایی، ضربه، سایش داشـته و از چسـبندگی و انعطاف‌پذیری خوبی برخوردارند پلی اورتان ها می‌توانند به‌صورت مخلوط‌های یک یا دوجزئی تولید و استفاده شوند. سیستم یک جزئی می‌تواند عمل‌آوری مرطوب شود، برای جلوگیری از طبله کردن لایه‌های پلی اورتان در زمان کاربرد، باید در سطح خشـک اجرا شوند پلی اورتان های دوجزئی که مقاوم‌ترین نوع پلی اورتان ها می‌باشند، با ترکیب دو جزء از پلیمر سـاخته می‌شوند و خود بر دونوع اند، نوع کاتالیزشده و نوع عمل‌آوری شده با پلیول. خواص فیزیکی و شیمیایی نمونه‌ای از مواد پلی اورتان کـه در ترمیم و پوشش سطحی سرریز و آب‌بندی گالری سد علویان استفاده‌شده است به شرح ذیل می‌باشد.
مشخصات خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ماده پلی اورتان
| خاصیت | دوغاب های آلی پلی اورتان | روش آزمایش |
| مقاومت کششی | 8 الی 10 MPa | ASTM 37- 61 |
| مقاومت فشاری | 96.6 MPa | ASTM 79- 75 |
| مقاومت خمشی | 29 MPa | ASTM C- 550 |
| مقاومت الکتریکی | 10000 volts/mm | ASTM D- 149 |
| مدول الاستیسیته خمشی | 12.4 GPa | |
| مدول کششی | 3.1 MPa | |
| مقاومت چسبندگی به فولاد | 16.5 MPa | |
| چگالی یا وزن مخصوص | 2.12 g/cm3 | ASTM D- 792 |
| جمع شدگی مقیدنشده خطی | 0.04 in/in | ASTM D- 2566 |
| ضریب انبساط حرارتی | 27.5E-6 | ASTM C- 531- 68 |
| چسبندگی بتن | قوی تر از بتن | ASTM C- 321- 83 |
| مقاومت ضربه ای | بهتر از بتن | |
| مقاومت سایشی | بهتر از بتن | ASTM C- 779 |
| ازدیاد طول | 5.5 درصد |
از مزایای مهم مواد پلی اورتان قابلیت استفاده درزیرآب است. این ماده با آب فعال‌شده و دامنه تغییرات نسـبت آب بـه پلیمـر آن برای تشکیل ژل بسیار وسیع است. بطوریکه نوع خاصی ازپلی اورتان ها می‌تواند با آب ترکیب و حل شده و مخلوط خیلـی رقیقی ایجاد نماید. ازآنجاکه اندازه ذرات آن‌ها کمترازیک سوم اندازه حفره‌های موجود در بتن می‌باشد از نظر نفوذ در بتن ازویژه گی خاصی برخوداراست. این مخلوط می‌تواند در خلل و حفره‌های بتن نفوذ کرده و مانع گسستگی در حفره‌ها شود به همین علـت درآ ببنـدی کاربرد بهتری نسبت به سایر مواد آب‌بندی دارد.
از معایب مهم استفاده مواد پلی اورتان، لزوم دقت زیاد در آماده کردن سطح بـرای اطمینان از چسبندگی و مشکل بـودن تجدید اندودکاری می‌باشد. در صورت نیاز به تجدید اندودکاری با پاشیدن سنگ‌دانه‌های سیلیسی و سمباده کاری دریک یا دو مرحله می‌توان اندود موجود را برداشت و نسبت به تجدید اندود اقدام نمود. درصورتی‌که حفره‌های هوادار درروی بتن وجود داشته باشد چندین باراندود کشی باید انجام شود زیرا اندود نمی‌تواند به‌راحتی در حفره‌های هوادار منتشر شود.
روش‌های مختلفی برای تعمیر ترک سازه‌های بتنی وجود دارد نوع ترمیم اغلب به نوع ترک ازنظر فعال و غیرفعال بـودن در سازه‌های بتنی بستگی دارد. برای انسجام بخشیدن به بتن آسیب‌دیده، می‌توان از روش‌های تزریق ثقلی یا تحت‌فشار، دوغـاب ریزی پاششی، شیار زدن و درزگیری استفاده نمود.
روش به‌کاررفته درترمیم و آب‌بندی درزهـای انقطـاع بلوک‌های بتنی گالری ترزیق، از روش تزریق تحت‌فشار بوده ودرسـطح سرریز، از روش پاششی استفاده‌شده است. عوامل موثردرانتخاب روش‌های ترمیم درگالری تزریق وسرریز به‌صورت فهرست‌وار بـه شرح ذیل می‌باشند:
تمام اندودهای پلی اورتان را می‌توان به‌وسیله قلم مو- پاشش و غلتک به‌راحتی به کاربرد سرعت عمل‌آوری مناسب برای این نـوع اندوددردمای 10- 38 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسـبی 30-تـ ا-80 درصد حاصل می‌شود دمـای کمترازحـد ذکرشـده باعـث تاخیردرزمان عمل‌آوری خواهد شد لذا توجه به شرایط آب‌وهوایی درکاربرداین مواد اهمیت زیادی دارد.
مواد پلی اورتان با تجهیزات تزریق نیز قابل‌استفاده می‌باشد بطوریکه با ابتدایی‌ترین تجهیزات تزریق شامل یک مخزن کوچـک یا قیفی که به یک لوله انعطاف‌پذیر وصل شده است تا هد ثقلی راتامین کند و یک تفنگ دستی می‌توان عمل تزریق را انجـام داد، تفنگ‌های دستی به‌صورت دستی یا بادی کارمی کنند، این تفنگ‌ها درفشان‌های کم تزریق معمولاً اقتصادی‌ترین وسیله اسـت. در شکل ذیل نمونه‌ای از تفنگ‌های دستی ویژه تزریق نشان داده‌شده است.
درکارهای بزرگ مثل سدها برای تزریق از مخازن فشار استفاده می‌شود انـدود پلـی اورتـان در مخزنی تحت‌فشار هوای متـراکم قرارگرفته ومقدارجریان اندود پلی اورتان درلوله انتقال با مقدار اندود خروجی در انتهای لوله نازل کنترل می‌شود به این وسیله می‌توان فشاررادرحدثابتی نگاه داشت.
پمپ‌های رفت و برگشت (دوسویه) که برای کارهای تزریق مورداستفاده قرارمـی گیرنـد دارای فشـار و راندمان ز یادی مـی باشند و اغلب برای تزریق‌های با حجم و فشار بالا مورداستفاده واقع می‌شوند عیب اساسـی این پمپ‌ها آن اسـت کـه هنگامی‌که امتداد حرکت پیستون تغییر می‌کند فشار انتقال‌یافته نوسان کاملاً محسوسی دارد که ممکن است موجب گسترش ترک گردد، لذا درروش تزریق باید دقت زیادی به این موضوع مبذول داشت و از افراد باتجربه در مراحل اجرایی استفاده نمود. در شکل زیر نوع تجهیزات از قبیل پمپ و دستگاه تزریق استفاده‌شده درترمیم بتن سازه‌های گالری وسرریز سـد علویان نشـان داده‌شده است.
نوع تجهیزات استفاده شده در ترمیم معایب بتن سازه بتنی و گالری تزریق و سرریز سدعلویان
برای رضایت‌بخش بودن نتیجه ترمیم سازه‌های بتنی لازم است مراحل تعمیر به نحـو شایسته‌ای برنامه‌ریزی گـردد. در ایـن مراحل باید فعالیت‌های تشخیص و ارزیابی خرابی، انتخاب نوع مصالح، روش و تکنیک‌های مناسـب تعمیر، آماده‌سازی منطقـه معیوب مدنظر قرار گیرد.
برای آماده‌سازی سازه‌های بتنی سرریز و گالری تزریق سد علویان با توجه بـه عوامـل موثر و شـرایط سازهای اقـداماتی به شرح زیرانجام یافته است.
روش آماده سازی ونحوه انجام عملیات تزریق نقاط آسیب دیده بتن های سازه سر ریز و گالری
تزریق سدعلویان
مسلح کردن دیوار با شبکه الیاف؛ از ابهامات تا ممنوعیت مسلح کردن دیوار با شبکه…
اهمیت عایق‌کاری نما در حفظ ارزش ساختمان عایق‌کاری نما نه‌تنها از ساختمان در برابر آسیب‌های…
آشنایی با عایق رطوبتی کف و کاربردهای آن در ساختمان‌سازی عایق رطوبتی کف ساختمان، یکی…
عایق‌های نوین؛ جایگزین ایزوگام و قیرگونی با پیشرفت تکنولوژی، عایق‌هایی که برای جایگزینی با ایزوگام…
چرا عایق فونداسیون، پایه‌ای‌ترین نیاز هر ساختمان است؟ عایق‌کاری فونداسیون به دلایل متعددی ضروری است…
عایق رطوبتی حمام و سرویس بهداشتی؛ چرا اهمیت دارد؟ رطوبت مداوم و تماس مستقیم با…