انرژی زمین گرمایی، کاربردها و مزیت های آن در ایران

انرژی زمین گرمایی، کاربردها و مزیت های آن در ایران

 

ژئوترمال از کلمه ی یونانی "ژئو" به معنی زمین، و (ترمال) به معنی گرما و گرمایی گرفته شده است. بنابراین، انرژی ژئوترمال به معنای (انرژی زمین گرمایی) یا انرژی با منشا درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین منشا می گیرد و این انرژی در سنگ ها و آب های موجود در شکاف ها و منافذ داخل سنگ در پوسته ی زمین وجود دارد.

مشاهدات به عمل آمده از معادن عمیق و چاه های حفاری شده نشان می دهد که درجه ی حرارت سنگ ها به طور پیوسته با عمق زمین افزایش می یابد، هر چند نرخ افزایش درجه ی حرارت ثابت نیست. با این روند، درجه ی حرارت در قسمت بالایی جبه به مقادیر بالایی می رسد و سنگ ها در این قسمت به نقطه ی ذوب خود نزدیک می شوند.
   منشا این گرما در پوسته و جبه ی زمین، به طور عمده تجزیه ی مواد رادیواکتیو است. در طولعمر زمین، این گرمای درونی به طور آرام تولید شده و در درون زمین محفوظ و محبوس مانده است. همین امر موجب شده است که منبع انرژی مهمی فراهم شود و امروزه به عنوان انرژی نامحدودی در مقیاس انسانی مورد توجه قرار گیرد.

    از طرف دیگر، نظریه های موجود در خصوص تکامل زمین نیز مبنایی برای توضیح وجود گرما در داخل زمین هستند. مطالعات نشان می دهد که زمین در زمان پیدایش (حدود 5/4 میلیارد سال قبل) حالت مذاب داشته، تدریجا سرد شده و بخش خارجی آن به صورت جامد درآمده است. اما بخش های داخلی آن، به دلیل کندی از دست دادن گرما، حالت مذاب خود را حفظ کرده و دارای درجه ی حرارت بالایی است و می تواند منبع گرمایی درونی پوسته باشد که از هسته به طرف خارج منتقل می شود.
  
  
   چگونگی انتقال گرمای زمین به سطح زمین:
   گرما از هسته ی زمین به طور پیوسته به طرف خارج حرکت می کند. این جریان از طریق انتقال و هدایت گرمایی، گرما را به لایه های سنگی مجاور (جبه) می رساند. وقتی درجه ی حرارت و فشار به اندازه ی کافی بالا باشد، بعضی از سنگ های جبه ذوب می شوند و ماگما به وجود میآید. سپس به دلیل سبکی و تراکم کمتر نسبت به سنگ های مجاور، ماگما به طرف بالامنتقل می شود و گرما را در جریان حرکت، به طرف پوسته ی زمین حمل می کند.
   گاهی اوقات، ماگمای داغ به سطح زمین می رسد و گدازه را به وجود می آورد. اما بیشتراوقات، ماگما در زیر سطح زمین باقی می ماند و سنگ ها و آب های مجاور را گرم می کند. این آب ها بیشتر منشاء سطحی دارند و حاصل آب بارانی هستند که به اعماق زمین نفوذ کرده است. بعضی از این آب های داغ از طریق گسل ها و شکست های زمین به طرف بالا حرکت می کنند و به سطح زمین می رسند که به عنوان چشمه های آب گرم و آبفشان شناخته می شوند. اما بیشتر این آب ها در اعماق زمین، در شکاف ها و سنگ های متخلخل محبوس می مانند و منابع زمین گرما را به وجود می آورند.
  
     

مکان های مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی:
   مناطق دارای چشمه های آب گرم و آبفشان ها، اولین مناطقی هستند که در آن ها انرژی زمین گرمایی مورد بهره برداری قرار گرفته و توسعه یافته است. در حال حاضر، تقریبا تمام نیروی الکتریسیته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می اید. در بعضی از مناطق، تزریق ماگما به درون پوسته ی زمین، به اندازه ی کافی جدید و هنوز خیلی داغ است. در این نواحی، درجه ی حرارت سنگ ممکن است به 300 درجه ی سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابراین، انرژی زمین گرمایی در مکان هایی که فرایندهای زمین شناسی اجازه داده اند ماگما تا نزدیکی سطح زمین بالا بیاید، یا به صورت گدازه جریان یابد، می تواند تشکیل شود. ماگما نیز در سه منطقه می تواند به سطح زمین نزدیک شود:
   1- محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلا حلقه ی آتش دور اقیانوس آرام.
   2- مراکز گسترش؛ محلی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره ی کافتی آفریقا
   3- نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.
  
   کاربرد انرژی زمین گرمایی:   
   از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند. رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند. در (پمپئی) برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد. بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند. امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند.
   در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند. آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند.

  
   سه نوع نیروگاه زمین گرمایی برای تولید برق وجود دارد:
   1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.
   2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.
   3- نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.

   
   نیروگاه تولید برق از انرژی زمین گرمایی

  مزایای استفاده از انرژی گرمایی برای تولید الکتریسیته:
   1- تمیز بودن: در این روش همانند نیروگاه بادی وخورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوخت های فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود.
   2- بدون مشکل بودن برای منطقه: فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز دارد و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز، کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد.
   3- قابل اطمینان بودن: نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.
   4- تجدید پذیری و دائمی بودن
   5- صرفه جویی ارزی: هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.
   6- کمک به رشد کشورهای در حال توسعه: نصب آن در مکان های دور افتاده می تواند، استاندارد و کیفیت زندگی را با آوردن نیروی برق بالا ببرد.
   با توجه به فوایدی که برشمردیم، انرژی زمین گرمایی به رشد کشورهای در حال توسعه بدون آلودگی کمک می کند.
  
   مصارف دیگر انرژی زمین گرمایی:
   آب زمین گرمایی در سرتاسر دنیا، حتی زمانی که به اندازه ی کافی برای تولید برق داغ نیست، مورد استفاده قرار می گیرد. آب های زمین گرمایی که درجه ی حرارت آنها بین 50 تا 300 درجه ی فارنهایت است، مستقیما مورد استفاده قرار می گیرند که موارد مصرف آنها به شرح زیر است:
   1- برای تسکین درد عضلات در چشمه های داغ و درمان با آب معدنی (آب درمانی).
   2- گرم کردن داخل ساختمان های منفرد و حتی منطقه ای که مجاور چشمه های گرم است. در این روش، سیستم های گرم کننده، آب زمین گرمایی را از طریق یک مبدل گرمایی پمپ میکنند و گرما را به آب شهری انتقال می دهند و آب شهری گرم شده، از طریق لوله کشی بهساختمان های شهر منتقل می شود. در داخل ساختمان ها نیز، یک مبدل گرمایی دیگر گرما را به سیستم گرمایی ساختمان ها منتقل می کند (شکل 9).
   3- برای کمک به رشد گیاهان، سبزیجات و محصولات دیگر در گلخانه (زراعت).
   4- برای کوتاه کردن زمان مورد نیاز رشد و پرورش ماهی، میگو، نهنگ و تمساح (آبزی پروری).
   5- برای پاستوریزه کردن شیر، خشک کردن پیاز، الوارکشی و برای شستن پشم (استفادهصنعتی).
   بزرگترین واحد این سیستم گرمایی در دنیا، در (ریکیاویک) در ایسلند قرار دارد. از زمانی که این سیستم برای تامین گرمای شهر مذکور به کار می رود، ریکیاویک به یکی از تمیزترین شهرهای دنیا تبدیل شده است؛ در صورتی که قبل از آن بسیار آلوده بود.
   موارد مصرف دیگری نیز از گرمای زمین گرمایی وجود دارد. برای مثال، در (کلامث فالز) در اورگن آمریکا، زیر جاده ها و پیاده روها آب ژئوترمال لوله کشی می شود، تا از یخ زدن آن ها در شرایط هوای یخبندان جلوگیری شود. در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند. با این شیوه، اطمینان حاصل می شود که زمین یخ نمی زند. به علاوه، فصل رویش طولانی تر می شود و روی هم رفته، محصولات کشاورزی سریع تر رشد می کنند و بدون استفاده از گلخانه محافظت می شوند.
   کشورهایی که در حال حاضر از مخازن زمین گرمایی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند، عبارتند ازک آمریکا، نیوزیلند، ایسلند، مکزیک، فیلیپین، اندونزی و ژاپن. استفاده از این انرژی در بسیاری از کشورها در حال گسترش است. راه حل استفاده ی بیشتر از انرژی زمین گرمایی، افزایش آگاهی عمومی و تقویت فناوری مرتبط با زمین گرمایی است.
  
   انرژی زمین گرمایی در ایران:
   رشد روزافزون جمعیت، توسعه ی شهری و نیز اقتصاد انرژی در کشور ما، تولید 90 هزار مگاوات برق در سال 2020 را اجتناب ناپذیر ساخته است. در حدود 98 درصد ظرفیت تولید فعلی نیروگاه های برق کشور به کاربرد سوخت های فسیلی متکی است. حال آن که محدودیت منابع سوخت فسیلی، رشد مصرف داخلی و نبودذ منابع کافی برای صادرات از یک سو، و موازین و معیارهای زیست محیطی توسعه ی پایدار از سوی دیگر، کاربرد انرژی های تجدیدشونده در بستر تولید را اجتناب ناپذیر ساخته است.
   به رغم پتانسیل های بسیار مناسب به منظور کاربرد انرژی زمین گرمایی، به دلیل نبود سیاستگذاری های کلان در زمینه ی به کارگیری انرژی تجدیدپذیر، و فقدان فناوری مناسب در خصوص حفاری عمیق، مهندسی مخازن، ساخت و نیز بهره برداری از نیروگاه های زمین گرمایی، و بالاخره وجود رقیب سرسخت منابع ارزان سوخت های فسیلی، بهره برداری از پتانسیل های مزبور کماکان جدی گرفته نشده است.

 

مناطق مستعد انرژی زمین گرمایی در کشور

از سوی دیگر، هم گام با سیاست دولت در راستای کاهش وابستگی به اقتصاد تک محصولی، تحولی اساسی در سیاست دولت مبتنی بر کاربرد انرژی های تجدیدپذیر در حال شکل گیری است و دوایر متعددی با محوریت مرکز انرژی های نو در وزارت نیرو، سازمان انرژی اتمی و نیز سازمان زمین شناسی، به عنوان متولی تهیه داده های پایه در حال کار روی موضوع مذکور هستند.

   هم گام با سیاست (مرکز انرژی های نو) وزارت نیرو برای جذب سرمایه گذاری خارجی در سال 1375، گروهی متشکل از کارشناسان ایرانی و فیلیپینی مبادرت به برداشت های تفصیلی زمین شناسی، هیدروژئوشیمیایی و ژئوفیزیک در ناحیه ی (دره قطور) کردند. همچنین در اوائل سال 1376، هم گام با تشکیل گروهی متشکل از کارشناسان نیوزیلندی و ایرانی، بنا شد این گروه، مطالعاتی تفصیلی روی آتشفشان سبلان و پیرامون آن، مشتمل بر منطقه ی (سرعین)، انجام دهند. با عنایت به لزوم افزایش ظرفیت نصب شده ی نیروگاهی، به نظر می رسد بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر به منظور تغییر در سبد انرژی، اجتناب ناپذیر باشد. به کارگیری انرژی زمین گرمایی حداقل در نواحی شمال غربی کشور می تواند، به عنوان گزینه ای به منظور تغییر کاربری سوخت های فسیلی مطرح شود و این نکته وقتی حائز اهمیت مضاعف می گردد که توجه داشته باشیم، با وجود تمام فعالیت های عمرانی صورت پذیرفته در سال های پس از انقلاب، ظرفیت نصب شده ی نیروگاهی کشور صرفا 22 هزار مگاوات افزایش یافته است (سازمان زمین شناسی ایران).

مبانی زمین شناسی ساختمانی

مبانی زمین شناسی ساختمانی

 

فصل اول - ساختمان های گنبدی
بطور کلی، ساخت های گنبدی را می توان بعنوان ساختهایی تعریف کرد که در نتیجه نیرو های قائمی – که از پایین به بالا اثر می کنند – تشکیل می شوند.  بدیهی است که در اینجا، مقصود آن دسته از ساختمان های گنبدی شکلی است که تشکیل آنها، غیر از عوامل تکتونیکی بوده است و از جمله مهم ترین آنها، می توان گنبد های نمکی را نام برد.

مقطع این ساختمانها دایره ای است و در مواردی که محیط اطراف انها متجانس نباشد، میدان تنش حاصله نیز متجانس نبوده و ممکن است مقاطع انها غیر دایره ای باشد.  در مجموع می توان گفت که این ساختمانها زمانی تشکیل می شوند که در زیر طبقات ناحیه ای، لایه ای که خاصیت تغییر شکل پلاستیک عالی دارد که ( مثل نمک، گچ و بعضی انواع رس ها) موجود است.  هرگاه این طبقه پلاستیک، به علتی تحت فشار واقع شود، به علت وضعیت خمیری، این فشار را به حالت هیدرواستاتیک به تمام نقاط منتقل می کند و در حالتی که در قسمتی از لایه ها نقطه موجود باشد.  به سمت بالا حرکت کرده و ساخت گنبدی را بوجود می اورد.  عامل تنش متفاوت است و در مورد نمک، اختلاف وزن مخصوص قابل توجه بین نمک و سنگهای اطراف سبب حرکت نمک به سمت بالا می شود.
ساختمان گنبد های تبخیری ( گنبد های نمکی)
گنبد های تبخیری عموما از جنی نمک است و ندرتا ممکن است از ژیپس یا انیدریت تشکیل شوند.  این ساختمان ها به شکل گبند های مجزا و یا به صورت هسته تاقدیس ها دیده می شوند.  این گنبد ها از نظر اقتصادی اهمیت زیادی دارند زیرا این ساخت ها عموما نفت گیر ها رابوجود می اورند و از سوی دیگر منابع گوگرد و نمک نیز قابل توجه است.
شکل گنبد های نمکی
هسته گنبد های نمکی از نمک تشکیل و تزریق ان به زیر سنگهای اطراف سبب تغییر شکل انها می شود.  هسته گنبد، کم و بیش دایره ای و در بعضی موارد بیضوی طویل است.
بعضی از گنبد های نمکی در سطح زمین بیرون زدگی دارند و گنبد های انها مشخص است بطوری که ارتفاع انها نسبت به زمین های اطراف به 13 متر و در مواردی نادر به 25 متر می رسد.
عمق گنبد های نمکی هم متفاوت است.  بر اساس اطلاعات حاصله از تحقیقات ژیوفیزیکی و گمانه های اکتشافی دربسیاری حالات، عمق انها بر چند کیلومتر می رسد.  شکل خارجی توده نمک، همواره مخروطی و گنبدی نیست و در بعضیموارد شکل توده های دیواره مانند است.  گاهی نیز به شکل توده های استوانه ای است.
ترکیب گنبد ها
معمولاً قسمت اصلی گنبد های تبخیری را نمک تشکیل می دهد و چند در صدی نیز ممکن است از انیدریت باشد.
ساختمان داخلی گنبد ها
ساختمان داخلی دارای شکل های متفاوتی است و به صورت لایه لایه تا توده های نامنظم دیده می شود.  عموما چین خوردگی در همی دارد.  در قسمت هایی که لایه ها مشخص اند، شیب زیادی دارند و در پاره ای حالات نیز قائم است.
پوشش رسی
بعضی از گنبد های مکی توسط پوششی از شیل و یا سایر سنگهای رسی احاطه شده است.  در بعضی موارد قشر های کنگلومرا نیز ممکن است دیده شود.
ساختمان سنگهای رسوبی اطراف گنبد های نمکی
این سنگها به شکل گنبد یا تاقدیس در مایند.  در بعضی موارد، لایه بندی سنگها رسوبی رونی توده نمک، به موازات فصل مشترک نمک و سنگهای درونگیر است که این قبیل گنبد های سوراخ نکننده معروف است.  علت ایجاد وضعیت بدین خاطر است که گنبد های نمکی، قبل از رسوب سنگهای رویی بوجود امده و در معرض فرسایش قرار گرفته است و بدین ترتیب این گنبد ها نیر در اعماق لایه های اطراف خود متقاطع اند.
تکامل ساختمان گنبد ها
در بعضی موارد با بررسی وضعیت طبقات درونگیر گنبد ها زمان تشکیل انها را مشخص کرد.
ناودیس حاشیه ای گنبد های نمک
یکی از پدیده هایی که معمولاً همراه با گنبد های نمکی دیده می شود، ناودیس حاشیه ای انهاست.  بطوری که ذکر شد مکی که گنبد های نمکی را بوجود می اورد، از نزدیکترین قسمت های لایه اصلی نمک به گنبد تامین می شود.  این امر سبب نازک شدن لایه نمک در اطراف توده و در مرحله بعد باعث فرونشینی طبقات رویی و در این قسمت و ایجاد ناودیس حاشیه ای می شود.
اهمیت اقتصادی گنبد های نمک
این گنبد ها از نظر اقتصادی اهمیت زیادی دارند. و در بسیاری موارد، ساختمان تاقدیس سنگهای روی گنبد های نمکی، نفتگیر های اقتصادی را تشکیل مدهد و گاهی نیز این امر در پوشش سنگ گنبد ها به چشم می خورد بعلاوه در بسیاری حالات، کانسار های ارزشمند گوگرد در داخل پوشش سنگها دیده شده است.
فصل دوم – مشخصات تکتونیکی زمین
پوسته زمین همواره تحت تأثیر عوامل تکتونیکی است.
حرکات کوهزایی و خشکی زایی
حرکات پوسته زمین را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد :
حرکات کوهزایی و خشکی زایی
حرکات کوهزایی به ان دسته از حرکات پوسته اطلاق می شود که سبب تغییر شکل سریع توده های عظیم سنگها می شود و مدت زمان تأثیر ان در مقیاس زمین شناسی، کوچک و شدت ان زیاد است، این گونه حرکات یبب گسل ها، چین ها و کوها می شود.
حرکات خشکی زایی حرکاتی از پوسته زمین را شامل می شود که مدت تأثیر شان زیاد و شدت انها کم است از جمله این حرکات می توان پایین رفتن پوسته و تشکیل حوضه ها و نیز بالا امدن قسمت هایی را نام برد.  حرکات خشکی زایی سبب پیشروی و پسروی دریا ها می شود.
در مورد حرکات کوهزایی اصطلاحات زیر وجود دارد :
الف ) فاز کوهزایی : تغییر شکل هایی که طی فاصله زمانی محدود و معینی انجام می گیرد بدین نام خوانده می شود.
ب ) پریود کوهزایی : چند فاز کوهزایی متوالی، بنام پریود کوهزایی نامیده می شود.
ج ) کوهزایی با سلسله جبالی : این نام به منطقه نسبتا باریکی که تغییر شکل پیدا کرده اطلاق می شود.
د ) کمربند کوهزایی : به مجموعه چند سلسه جبال که از نظر تکتونیکی به هم وابسته و طی یک کوهزایی چین خوردگی پیدا کرده اند، کمر بند کوهزایی گفته می شود.
بطور کلی تغییر شکل پوسته زمین را می توان در نتیجه تجمع تنش دانست که به مرور در سنگ ذخیره می شود و هنگامی که میزان تنش از حد الاستیک سنگ تجاوز کند، تغییر شکل دایمی ان را سبب می شود.  بدین ترتیب لحظه شروع تغییر شکل سنگها به نحوه اعمال نیروها و نیز به مشخصات مکانیکی انها بستگی دارد.
حرکات خشکی زاییبه حرکات ارام پوسته که در طول مدت زمان طولانی تأثیر می کند، اطلاق می شود.  بطور کلی این حرکات به پایین رفتن تدریجی کف حوضه ها و یا بالا امدگی ارام قسمت هایی از پوسته گفته می شود.
بنا به عقیده بعضی از دانشمندان این دو دسته حرکات یاد شده را نبایستی از یکدیگر جدا کرد بلکه حرکات خشکی زایی نیز دسته دیگری از حرکات کوه زایی، منتها با شدت کم است.
ایزوستازی
اجزای مختلف پوسته زمین مثل کوهها، دشت ها و دریا ها، به صورت فرو رفتگی های نامنظمی که در قسمت بالایی پوسته قرار گرفته، نیستند بلکه تمام این اجزا به حالت تعادل نسبی قرار دارند که این امر به کاهش یا افزایش وزن مخصوص و نیز تغییر ضخامت انها حاصل می شود.  مطابق نظریه ایزوستازی در زیر سطح زمین، سطحی به موازات زمین سطح زمین وجود دارد که فشار وارده از کوهها، دشتها و دریا ها در ان سطح مساوی است.  این سطح بنام سطح تعادل یا سطح ایزوستازی نامیده می شود.
توزیع قاره ها و اقیانوس ها در زمین
بیش از 70% سطح زمین بوسیله اقیانوس ها پوشیده شده و هر یک از سه اقیانوس عمده (کبیر،اطلس، هند ) به تنهایی از وسعت قاره اوراسیا بزرگتر است.
توزیع قاره ها در سطح زمین یکنواخت نیست و قسمت اعظم انها در قسمت خاصی از ان متمرکز شده است بطوری که اگر قطری از زمین را که اسپانیا و نیوزلند را بهم وصل می کند در نظر بگیریم بیش از 81% تمام خشکی های زمین و نیمکره ای قطب ان اسپانیا است قرار می کند.  47% نیمکره یاد شده را خشکی و 53 % ان را دریا تشکیل می دهند.  در صورتی که نیمکره مقابل ان حاوی 11% خشکی و 89% اب است.
ساختمان سطح زمین
یکی دیگر از مسایل مهم تکتونیکی زمین، وضعیت پستی و بلندی های سطح زمین و نحوه توزیع انها ست.  از نقطه نظر تکتوکنیکی، سطح زمین را می توان به واحد های مختلفی تقسیم کرد که این واحد را در فصل بعدی بررسی خواهیم کرد.
سطح زمین را می توان به سه قسمت کلی قاره ها، حوضه اقیانوس ها و حاشیه قاره ها تقسیمکرد.
هر چند در وحله اول به نظر می رسد که سواحل دریا ها را بایستی فصل مشترک حوضه اقیانوس ها و قاره ها در نظر گرفت، اما این فصل مشترک، مرز واقعی دریا هاو قاره ها نیست.  در حقیقت قسمت قابل توجهی از قاره ها در ناحیه فلات قاره ای و شیب قاره ای – که وسعت انها بالغ بر 10. 9% درصد کل سطح زمین و 25% سطح قاره هاست – در زیر اب قرار دارد.  بدین ترتیب، مرز واقعی قاره ها و حوضه اقیانوسها را بایستی در محل شیب قاره ای در نظر گرفت.
فصل سوم – واحد های مهم تکتونیکی زمین
در سطح زمین واحد های تکتونیکی مهمی وجود دارد که می توان انها را به سه دسته زیر تقسیم کرد :
الف ) واحد های مربوط به قاره ها مثل کراتن ها، پلاتفرم ها و کمربند های چین خورده.
ب ) ژیوسینکلین ها.
ج ) ویژگی های تکتونیکی اقیانوس ها مثل سلسه جبال های کف اقیانوس و تراشه های ان.
در این فصل این قسمتها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
واحد های تکتونیکی قاره ها
از نظر تکتونیکی، قاره ها را می توان به دو قسمت عمده بنام های مناطق ارام و پیدار و مناطق فعال تقسیم کرد.
منطق ارام عبارتند از قدیمی ترین و پایدارترین قسمت قاره ها هستند که تقریبا در تمام قاره ه وجود دارند و پس از پر کامبرین به جز فرسایش، تغییرات عمده دیگری را متحمل نشده اند.
قسمت پیدار قاره ه تحت عناوین مختلفی نامگذاری شده است.  بعضی ها این قسمت ها را بنام کراتن می خوانند.  عده ای دیگر، این مناطق را بنام پهنه های قدیمی نامگذاری کرده اند.  قسمت مرکزی نواحی پایدار سپر نام دارد.  سنگهای این قسمت از قاره ها، مرکب از شیست و سنگهای دگرگونی پر کامبرین است.  که بوسیله گرانیت و سنگهای اذرین پوسته زمین در نظر گرفت که بوسیله لایه نازکی از سنگهای رسوبی اتشفشانی، پوشیده شده است.
زمان تشکیل پی سنگهای نواحی ارام زمین (3. 8 تا 3. 5 میلیارد سال قبل ) و سنگهای جوانتری که مربوط به 2تا1. 8 میلیارد سال هم باشد نیز وجود دارد.

براساس مطالعات انجام شده، پی سنگهای نواحی پایدار را می توان مرکب از دو قسمت مجزا در نظر گرفت.  قسمت اول، توده های عظیم سنگهای اذرین، دگرگونی و رسوبی متعلق به ارکین است و قسمت دوم، توده های چین خورده جوانتر متعلق به الگونکین را شامل می شود که در لابه لای قسمت اول به صورت نوارهایی به چشم می خورد.
نواحی فعال قاره ها
برای بررسی نواحی فعال قاره ها نحوه توزیع اتشفشان ها، زلزله ها، کمربند های چین خورده و سلسله جبال ها را مورد بررسی قرار می دهیم.
الف ) توزیع اتشفشان ها – تاکنون در حدود 800 اتشفشان، که در گذشته و حال فعال بوده یا هستند، شناخته شده است.  بیش از 75% این اتشفشان ها در منطقه اطراف اقیانوس کبیر، که بنام کمربند اتش معروف است، متمرکز شده اند.  این منطقه بر سلسله جبال های جوان غرب امریکا و قوسهای جزیره ای اتشفشانی موجود در غرب اقیانوس کبیر، منطبق است.
ب ) توزیع زلزله ها – بطوری که می دانیم، زلزله ها را از نقطه نظر کانون به دسته کم عمق،متوسط و عمیق که عمق انها به ترتیب کمتر از 70 کیلومتر، بین 70تا 300 کیلومتر و بین 300 تا 700 کیلومتر، تقسیم می کنند.
بطوری که دیده می شود، نواحی زلزله خیز، منطبق بر مناطقی است که در انجا فعالیت اتشفشانی انجام می شود.  بیش از 80% زلزله های کم عمق در اقیانوس کبیر اتفاق می افتد.  همین منطقه بیش از 90% زلزله های متوسط و تقریبا تمام زلزله های عمیق را در بر می گیرد. از جمله منطق دیگر زلزله خیز، می توان کمربند سلسه جبال های مدیترانه اسیا را نام برد.
ج ) کوه ها – نواحی از سطح زمین که از مناطق اطراف خود مرتفع تر هستند.  کوه ها بر اساس شیب، ارتفاع و مشخصات نظیر اینها به اسامی مختلفس تقسیم می شوند.


انواع کوهها :
. 1.  کوهای ناشی از چین خوردگی
. 2.  کوهای ناشی از فعالیت اتشفشانی
. 3.  کوه های گسلی
ژیوسنکلین ها
میزان نشیت کف حوضه 12 متر به ازای هر میلیون سال است.
ساختمان ژیو سنکلین ها
قسمت های اصلی ژیو سنکلین ها نواحی گود ان است که معمولاً در همه جا به شکل گودی طویل می باشد.  در یک ناحیه ژیو سنکلین ممکن است که چندین گودی وجود داشته باشد که معمولاً تمام انها در جهت طویل اند و به وسیله گسله هایی محدود شده اند.  کف قسمت اصلی ژیو سنکلین ممکن است از جنس اقیانوسی و لایه ها ی بازالت که بوسیله سنگهای رسوبی پوشیده شده، و یا از جنس پوسته قاره های باشد که در این حالت قسمت اصلی ان از سنگهای ضخیم، اذرین و دگرگونی چین خورده تشکیل شده و در زیر ان قشر بازالتی قرار دارد.
در حاشیه ژیو سنکلین ها، ممکن است قطعات به سمت بالا حرکت کنند و ژیو انتی سنکلین را بوجود اورد.  در چنن مواردی، مواد رسوبی و اتشفشانی که در گود های رسوب کرده اند.  چین خوردگی پیدا می کنند وبدین ترتیب گودی ژیوسنکلین به شکل ناودیس شکنجی، در می آید.  از جمله دیگر قسمت های مهم ژیو سنکلین ها، حوضه های کوهزایی آنهاست.
انواع ژیو سنکلین ها
الف ) میوژیوسنکلین - این نام به آن دسته از ژیو سنکلین ها اطلاق می شود که تقریبا تمام نهشته های آن را سنگ های رسوبی تشکیل می دهند.  از جمله سنگهایی که در این دسته ژیو سنکلین ها دیده می شود می توان از آهک، شیل، ماسه سنگ کوارتزی و کنگلومرا نام برد.  وجود بعضی از مشخصات از جمله ترک های گلی، اوولیتها، آثار آلگ ها و مشخصات مشابه ان، موید این مطلب است که رسوبگذاری در ابهای کم عمق انجام گرفته است.  ندرتا ممکن است سنگ های اذرین نفوذی یا آتشفشانی نیز در داخل رسوبات این دسته مشاهده می شود.
ب ) ایوژیوسنکلین – ایوژیوسنکلین، به نوعی ژیوسنکلین اطلاق می شود که در آن، بطور متناوب سنگهای رسوبی و آتشفشانی قرار گرفته اند.  ضخامت این رسوبات به مراتب بیشتر از رسوبات میوژیوسنکلین است.  سنگهای رسوبی این دسته، عموما آواری و شامل شیل، گریواک و کنگلومراست.  سنگهای آتشفشانی آن نیز معمولاً جریان های گدازه، توف، سیل و دایک های کم عمقی است که جنس انها غالبا آندزیت و ندرتا بازالت یا ریولیت است.
ج ) پارالیاژیوسنکلین – این نام به ان دسته از ژیو سنکلین ها گفته می شود که در حاشیه ارام قاره ها قرار دارند.  رسوبات این حوضه ها، گسترش وسیعی دارند و سرعت رسوبگذاری در انهابه 34 متر در سال می رسد.  و معمولاً در بین رسوبات ان مواد اتشفشانی وجود ندارد.
مراحل مختلف ژیوسنکلین
الف ) مرحله اصلی – فاز اولیه از مرحله اصلی ژیو سنکلین معمولاً توام با تشکیل بعضی گسل های است که کف ان را قطع می کند.  بعضی از قطعات کف ژیو سنکلین، از اطراف به توسط گسلها محدود شده و فرونشینی انها سبب ایجاد گودی ژیو سنکلین می شود.  مطالعه رابطه بین گسل ها و قطعات موجود نشان دهنده این است که عامل اصل بوجود اورنده انها، حرکات افقی یا قائمی است که در فواصل متفاوتی ادامه داشته است.
از جمله ویژگی های مهم گودی سنکلین ها، سیستم گسل های عمیق و نیز نواحی ای است که فاقد پوسته قاره ای اند.  که بعد ها در طی توسعه ژیو سنکلین ها حقیقی، سنگهای گسل های عمیق مربوط به قشر های بازالتی و یا حتی قسمت های بالای گوشته، ممکن است و در امتداد گسله ها به سطح زمین رانده شده و در انجا نمایان شود.  در فاز نهایی مرحله اصلی، تقریبا تمام گودی ژیو سنکلین از رسوبات متناوب رس و ماسه سنگ موسوم به فلیش پر می شود.  در داخل این رسوبات، لایه های مارلو و کربن های مختلف نیز مشاهده می گردد.
ب ) مرحله کوهزایی پس از خاتمه چین خوردگی در مرحله اصلی در اثر فرونشینی، گودیهای دیگری موسوم به گودیهای کوهزایی بوجود می اید و در همین زمان، بالا امدگی کوهزایی نیز تشکیل می شود.  گر چه در بعضی موارد، این گودیها عمیق ترین قسمت ژیو سنکلین ها را تشکیل می دهد ولی این امر در تمام موارد صادق نیست، گودیهای موجود در حواشی کراتن ها از جمله معروفترین گودیهای کوهزایی به شماره می ایند.  این گودیها معمولاً با رسوبات ضخیمی از مواد رسوبی و اتشفشانی پر می شود.

فصل چهارم - درزه ها
درزه شکستگی است که در ان هیچ گونه جابجایی در بخش های طرفین شکستگی نسبت به هم رخ نداده است و یا به قدری کم است با چشم غیر مسلح دیده نمی شود.  در صورتی که در طرفین شکستگی رخ دهد گسل نامیده می شود.  ابعاد درزه از چند سانتی متر تا چند صد متر متفاوت است.  درزه راهی برای دخول اب در سنگها بوجود می اورد و عمل فرسایش را تسریع می کند.  دهانه بسیاری از درزه ها بسته است ولی در اثر هوازدگی وسیعتر شده و در نهایت به یک شکاف باز تبدیل می گردد.
تقسیم بندی هندسی درزه ها
الف ) درزه امتدادی – نوعی درزه استه که امتداد ان موازی یا تقریبا موازی امتداد لایه بندی یا شیستوزیته طبقات اطراف می باشد.
ب ) درزه شیبی – درزه ای است که امتداد ان موازی یا تقریبا موازی جهت شیب سطح لایه بندی یا شیستوزیته طبقات اطراف می باشد.
ج ) درزه مایل - اگر امتداد درزه نسبت به امتداد یا جهت شیب سطح لایه بندی یا شیستوزیته سنگهای اطراف به حالت غیر مشخص باشد بدین نام خوانده می شود.
د ) درزه طبقه ای – اگر سطح درزه موازی سطح لایه بندی سنگها باشد بنام درزه طبقه ایخوانده می شود.
طبقه بندی بر اساس وضعیت درزه ها نسبت به هم
در این تقسیم بندی وضعیت درزه ها نسبت به هم مورد مطالعه قرار گرفته و بر اساس ان می توان انواع درزه های زیر را تشخیص داد :
الف ) درزه های منظم – اگر درزه های یک منطقه با هم موازی یا تقریبا موازی باشند درزه های منظم خوانده می شوند معمولاً امتداد مشترک این درزه ها امتداد محور چین خوردگی اصلی ناحیه و یا امتداد گسل های اصلی می باشد.
ب ) درزه های نامنظم - این درزه ها وضعیت مشخصی نداشته و بطور نامنظم پراکنده اند.  معمولاً مجموعه درزه های موازی موجود در یا ناحیه بنام یک دسته درزه نامیده می شود و اجتماع دو یا چند دسته درزه بنام سیستم درزه خوانده می شود.
اهمیت مطالعه درزه ها
مطالعه درزه ها در بسیاری از کار های مهندسی ضرورت دارد.  مثلاً هنگام استخراج سنگهای ساختمانی، بخصوص سنگهایی که بایستی به قطعات بزرگ استخراج شود (مثل مرمر و تراورتن)، شناسایی درزه ها محل ضروری است.
هنگام انتخاب محل تونل های راهسازی و معدنی، بایستی قبلا وضعیت درزه های محا را بررسی کرد زیرا وجود انها، از طرفی مسایلی در امر حفر تونل بوجود می اورد و از طرف دیگر، نگهداری انرا مشک می سازد.  قبل از احداث سد ها نیز مطالعه درزه های منطقه ضروری است.
هنگام پی جویی منابع معدنی نیز وقوف به وضعیت درزه های محل ضروری است زیرا بسیاری از رگه ها معدنی، از شکستگی های سنگها و از جمله درزه ها تبعیت می کنند.  از نظر زمین شناسی ساختمانی نیز مطالعه درزه ها اهمیت شایان دارد زیرا با مطالعه اماری انها، می توان مشخصات تنش های وارده به سنگهای ناحیه را مشخص کرد.
نتایج تحقیقات تجربی
برای تجزیه و تحلیل رابطه بین نیروهای خارجی اعمالی و درزه های حاصله، نمونه های مختلف سنگها را تحت ازمایش های کششی، فشارش، کوپل و پیچش قرار می دهند.
عوامل بوجود اورنده درزه ها
الف ) عوامل تکتونیکی
ب ) تنش های باقی مانده در زمین
ج ) انقباض
د ) حرکات سطحی زمین
فصل پنجم – گسله
تعریف گسل – گسل ها، شکستگی هایی همراه با تغییر مکان نسبی هستند که به موازات سطح گسل انجام گرفته اند. .  بعضی از گسل ها فقط چند سانتی متر طول دارند و جابجایی انها در حدود سانتی متر است، در صورتی که گسل هایی هم با صد ها کیلومتر جابجایی در حدود چند کیلومتر و حتی دهها کیلومتر دیده می شوند.
عناصر و ویژگی های گسل
الف ) شیب و امتداد گسل
در حالت کلی سطح گسل را می توان به صورت یک سطح مستوی در نظر گرفت، لذا شیب و امتداد ان را همانند شیب و امتداد طبقات اندازه گیری می نمایند.  در حالت کلی، امتداد گسل، امتداد یک خط افقی در سطح گسل است، که مقدار ان نسبت به شمال بیان می شود.
زاویه بین سطح افق و سطح گسل را شیب گسل می نامند.
ب ) کمر بالا و پایین
قطعه ای واقع در بالای سطح گسل بنام کمر بالا و قطعه پایین ان بنام کمر پایین نامیده می شود.  بدیهی است این تعاریف در مواردی صادق است که گسل قائم نباشد زیرا در این حالت بالا و پایین صفحه گسل مفهومی نخواهد داشت.
ج ) اثر گسل
محا تقاطع صفحه گسل با سطح زمین بنام اثر گسل یا خط گسل نلمیده می شود.  خط گسل در بسیاری حالات یک خط مستقیم است اما در مواردی که شیب صفحه کم بوده و پستی و بلندی سطح زمین زیاد باشد، ممکن است به حالت نامنظم دیده شود.
د ) زاویه ریک یا پیچ
این زاویه عبارت است از زاویه بین خطی که اثر حرکت گسل را در روی صفحه ان نشان می دهد یا خط افقی که در صفحه گسل قرار دارد.

ه ) زاویه میل
زاویه های بین خط موجود در صفحه گسل با صفحه افقی را زاویه میل نامند.
تقسیم بندی هندسی گسل ها
الف ) گسل امتداد لغز
گسلی است که در ان لغزش کلی به موازات امتداد گسل می باشد در این حالت لغزش کلی گسل معادل لغزش امتدادی بوده و در جهت شیب، مولفه لغزش وجود نخواهد داشت.  همچنین زاویه ریک لغزش کلی در این حالت معادل صفر خواهد بود.
ب ) گسل شیب لغز
گسلی است که در ان لغزش کلی در جهت شیب سطح گسل می باشد به عبارت دیگر در مورد این گسل ها.  لغزش کلی و شیبی با یکدیگر مساوی بوده و مولفه لغزش امتدادی معادل صفر خواهد بود زاویه ریک لغزش کلی در مورد این دسته از گسل ها معادل 90 درجه است.
ج ) گسل مورب لغز
در این دسته از گسل ها، لغزش کلی نسبت به امتداد یا شیب به سطح گسل مورب می باشد.  بدیهی است در این گسل ها لغزش کلی دارای هر دو مولفه امتدادی و شیبی خواهد بود.  زاویه ریک لغزش کلی در این حالت از صفر بیشتر و از 90 درجه کمتر می باشد.
تقسیم بندی بر اساس زاویه شیب گسل
در این روش، زاویه شیب گسل مبنا قرار گرفته می شود :
الف ) گسل های پر شیب
گسل هایی پر شیب انهایی هستند که زاویه شیبشان از 45 درجه بیشتر است.
ب ) گسل های کم شیب
هرگاه زاویه شیب کل کمتر از 45 درجه باشد، بدین نام خوانده می شود.

تقسیم بندی بر اساس حرکت ظاهری
الف ) گسل عادی یا مستقیم
گسلی که در ان کمر بالا نسبت کمر پایین به طرف پایین حرکت کرده باشد.
ب ) گسل رانده یا معکوس
گسل معکوسی که در ان کمر بالا به طرف بالا حرکت کرده باشد.  در حالت کلی شیب گسل بیشتر از 45 درجه است.
تقسیم بندی زایشی گسل ها
معیار تقسیم بندی در این جا حرکت ظاهری گسل است :
الف ) گسل رانده
گسلی که در ان کمر بالا نسبت به کمر پایین به سمت بالا حرکت کرده باشد.  معمولاً گسلهای رانده را بر حسب زاویه شیب به سه دسته تقسیم می کنند.  اگر زاویه شیب بیش از 45 درجه باشد گسل، بنام گسل معکوس و اگر کمتر از 45 درجه باشد بنام رانده خوانده می شود.  اگر زاویه شیب این گسل ها کمتر از 10درجه و لغزش کلی انها زیاد باشد گسل بنام رورانده موسوم است تشکیل گسل های رانده با کوتاه شدن لایه ها و طبقات همراه است.
ب ) گسل عادی
هرگاه کمر بالا به کمر پایین بطرف پایین حرکت کرده باشد، گسل حاصل بنام گسل عادی یامستقیم موسوم است این گسل ها بنام گسل های وزنی نیز خوانده می شوند.
ج ) گسل مورب
گسلی است که امتداد ان نسبت به امتداد لایه بندی یا شیستوزیته سنگهای اطراف به حالت مورب می باشد.
د ) گسل طولی
هر گاه امتداد گسل تقریبا موازی امتداد عمومی ساختمانهای زمین شناسی منطقه باشد، بنام گسل طولی خوانده می شود.
ر ) گسل عرضی
هرگاه امتداد گسل، عمود یا تقریبا عمود بر امتداد عمومی ساختمانهای زمین شناسی منطقه باشد، بنام گسل عرضی خوانده می شود.
تقسیم بندی بر اساس وضعیت گسل ها نسبت به هم
الف ) گسل های موازی
در بعضی موارد گسل های موجود در یک منطقه دارای شیب و امتداد یکسان یا تقریبا یکسانند که به مجموعه انها گسل های موازی اطلاق می کنند.  اگر امتداد عمومی گسل های منطقه یکسان بوده شیب انها متفاوت باشد، می توان انها را به دو یا چند دسته گسل های موازیتقسیم کرد.
ب ) گسل های پوششی
گسل های نسبتا کوچکی که یکدیگر را می پوشانند بدین نام خوانده می شوند.
ج ) گسل های محیطی
این دسته گسل های دایره ای یا قوسی شکل هستند که یک منطقه دایره ای شکل یا قسمتی از منطقه دایره ای شکل را محدود می کند.
د ) گسل های شعاعی
این به گروه گسل هایی اطلاق می شود که تقریبا همگی از یک منطقه منشعب می شوند.  گسل جدا شونده نوعی خاص از گسل های عادی است که در ان زاویه شیب گسل کم است.
ح ) گسل امتداد لغز
گسلی است که در ان لغزش کلی به موازات امتداد گسل می باشد به عبارت دیگر در این دسته گسل ها، لغزش شیبی در مقایسه با لغزش امتدادی ناچیز است.

پرتگاه ها
پرتگاه به قسمت های نسبتا پر شیبی از سطح زمین گفته می شود که ارتفاع انها از چند سانتی متر تا چندین صد متر تغییر می کند.
بایستی توجه داشت که پرتگاه ها نیز مشخصه قطعی گسله نیستند و ممکن است منشا دیگری، بجز گسله داشته باشد.  پرتگاه ها به انواع زیر تقسیم می شوند :
. 1.  پرتگاه های گسلی – این پرتگاه ها، مستقیما در اثر گسله ها بوجود می اید و اختلاف ارتفاع انها مربوط به حرکت نسبی گسله است.  بعبارت دیگر، پایین رفتن یا بالا امدن یکی از قطعات گسله، باعث تشکیل این پرتگاه ها شده است.
در بعضی موارد، که گسله امتداد یک رودخانه را قطع می کند، در پایین پرتگاه گسلی، ممکن است در اثر تجمع اب، یک دریاچه یا باتلاق کوچک بوجود می اید.
. 2.  پرتگاه های خط گسله – در این نوع پرتگاه ها، ارتفاع پرتگاه مربوط به اختلاف فرسایش طبقات در طرفین سطح گسله است.  مثلاً هرگاه گسله ای باعث شود کهدو طبقه با مقاومت مختلف – مثل ماسه سنگ و شیل – در مجاورت یکدیگر قرار گیرد، پس از مدتی، در اثر فرسایش بیشتر طبقات شیلی، اختلاف ارتفاعی بین انها بوجود خواهد امد.  بعدها، طبقه ماسه سنگ نیز فرسوده می شود و این بار، ممکن است اختلاف ارتفاعی در جهت عکس حالت اول، بوجود اید.
. 3.  پرتگاه های مرکب – در این نوع پرتگاه ها، قسمتی ار اختلاف ارتفاع مربوط به لغزش اولیه گسله و قسمتی از ان نیز، به علت اختلاف در قابلیت فرسایش طبقات طرفین گسله است.
. 4.  پرتگاه های کوهپایه ای – این پرتگاه ها که بنام اسکار پلت نیز نامیده می شوند، در پای سلسله کوهها تشکیل می شوند.
این گونه پرتگاه ها، بیشتر در نواحی که گسله های فعال دارند، مشاهده می شود و ارتفاع انها از چند سانتی متر تا چندین ده متر در تغییر است.
پرتگاه های کوهپایه ای، معمولاً مستقیم نیستند و در انها فرسایش تأثیری ندارند و یا به طورخفیف موثر بوده است.  به عبارت دیگر، سطح پرتگاه در حقیقت همان سطح گسله است. بعضی از این پرتگاه ها، در سنگهای بستر نیز تأثیر کرده اند.  در صورتی که عده ای دیگر، تنها به طبقات نامتحجر رویی محدوداند.  گاهی نیز پرتگاه های گسلی حاصله در سنگهای رویی، در نتیجه وجود گسله های اصلی در سنگهای بستر، بوجود می ایند.
. 5.  پرتگاه های مثلثی – در بعضی موارد، سطح پرتگاه در اثر عوامل فرسایش مثل رودخانه یا یخچال فرسوده می شود و بریدگی های مثلث شکلی در ان به وجود می اید که در نهایت، باعث می شود که سطح پرتگاه به قطعات مثلثی شکلی، تقسیم شود.
سایر نشانه های تشخیص گسله
علاوه بر نشانه هایی که گفته شد، در پاره ای موارد پدیده های دیگری نیزهمراه گسله ها بوجود می اید که به کمک انها، می توان گسله ها را تشخیص داد این پدیده عبارتند از :
. 1.  چشمه ها – چشمه هایی که در پای کوهها دیده می شود، غالبا ناشی از وجود گسله در ان محل است و به خصوص اگر اب چشمه ها گرم باشد به احتمال زیاد می توان انها را با گسله ها در ارتباط دانست.  در حقیقت در چنین حالاتی گسله معبر عبور اب و بخصوص ابهای گرم در اعماق زمین است.
. 2.  تغییر ناگهانی مسیر رودخانه ها – هرگاه گسله ای، امتداد رودخانه را طی زاویه نسبتا بزرگی قطع کند، باعث تغییر ناگهانی مسیر ان شود.
. 3.  تغییر ناگهانی در نیمرخ بستر رودخانه – اگر در حوالی بستر رودخانه، گسلی بوجود اید،باعث بالا امدن یا پایین رفتن زمین می شود.  و اگر فرسایش رودخانه با بالا امدن یا پایین رفتن متناسب نباشد، در حوالی گسله، شیب بستر رودخانه با سایر نقاط تفاوت پیدا می کند که این امر، می تواند نشانه ای برای تشخیص گسله باشد.
فصل ششم - چین
بطور کلی چین ها را می توان بعنوان پیچ و موج های حاصله در سنگها تعریف کرد.  بعبارت دیگر، چین ها ان دسته از تغییر شکل های سنگها هستند، که فقط باعث تغییر وضعیت سنگ می شوند، بدون انکه در ان گستگی بوجود اورند.

مشخصه های چین
. 1.  لولای چین – لولای چین خط فرضی است که نقاطی از یک لایه را که دارای حداکثر انحنا هستند، به یکدیگر وصل می کند.  لولای چین می تواند افقی، قائم و مایل باشد.
. 2.  سطح محوری چین – سطح فرضی که تمام لولا های چین را در برداشته باشد، بنام سطح محوری چین خوانده می شود.  این سطح، حتی المقدور چین را به دو قسمت متقارت تقسیم می کند.
. 3.  محور چین – محور چین خطی است که به موازات لولای ان است و در حقیقت می توان ان را بصورت خط مستقیمی تعریف کردکه هرگاه به موازات خود در فضا حرکت کند، چین را بوجود می اورد.  در بعضی از کتاب ها محور و لولای چین را بعنوان دو مفهوم مترادف بکار می برند.
. 4.  دامنه های چین – طرفین چین، بنام دامنه های ان خوانده می شود.
. 5.  اثر محوری چین – فصل مشترک سطح محوری با یک سطح افقی یا قائم بنام اثر محوری ان نامیده می شود.  معمولاً سطح افقی را، سطح زمین در نظر گرفته می شود.
. 6.  خط الراس یا ستیغ – خط الراس چین، خط فرضی ای است که بالاترین نقاط یک چین را بهم وصل می کند.  بایستی توجه داشت که اگر چه در بعضی موارد خط الراس و لولای چین خط واحدی هستند ولی این امر الزامی نیست و در پاره ای اوقات باهم متفاوت هستند.
. 7.  خط القعر – خط القعر هر چین، خط فرضی است که پایین ترین نقاط ان را به یکدیگر وصل می کند.
. 8.  قله – بالترین نقطه یک چین بنام قله ان نامیده می شود.
. 9.  زاویه میل چین – وضعیت هر چینی را می توان با لولای ان مشخص کرد.  در حالت کلی، لولای چین مورب است و بنابراین، برای مشخص کردن ان بایستی ازیموت و شیب ان را مشخص کرد.

تاقدیس و ناودیس
تاقدیس – در حالت کلی، تاقدیس را می توان به صورت چینی که تحدب ان رو به بالاست.  از انجا که در بسیاری موارد، خط الراس چین فرسایش می یابد و نمی توان حالت یاد شده را در ان مشاهده کرد، لذا در تعریف جامع تر، تاقدیس به صورت چینی تعریف می شود که طبقات قدیمی تر در مرکز ان قرار دارند.
شیب دو دامنه تاقدیس در جهت خلاف یکدیگر است.
ناودیس – در حالت کلی، ناودیس عبارت از چینی است که تحدب ان به طرف پایین است.  در اینجا تعریف جامع تر ان، عبارت از چینی است که طبقات جوانتر در مرکز ان قرار دارند.
شیب دو دامنه به سوی یکدیگر است.

تقسیم بندی هندسی چین ها
. 1.  چین متقارن – چین متقارن چینی است که سطح محوری ان قائم باشد و چین را به دو قسمت متقارن تقسیم کند.
. 2.  چین نا متقارن – در حالتی که سطح محوری چین قائم نبوده و ان را به دو قسمت قرینهتقسیم نکند.  دو دامنه این نوع چین دارای شیب زیاد است.
. 3.  چین برگشته - چین برگشته.  چینی است که سطح محوری ان مایل و هر دو دامنه ان در یک جهت شیب داشته باشد.  شیب دو دامنه این چین ها مختلف و یکی از انها برگشته است.
. 4.  چین خوابیده – در حالتی که سطح محوری چین افقی یا تقریبا افقی باشد، بنام چین خوابیده خوانده می شود.
. 5.  چین هم شیب - این نام به چین هایی اطلاق می شود که در یک جهت شیب داشته و شیب انها مساوی باشد.  دامنه های این چین ها ممکن است قائم، و مایل و یا افقی باشد.
. 6.  چین جناغی – اگر دو دامنه چین طی زاویه تندی نسبت بهم قرار گرفته باشند، چین حاصله بنام چین جناغی نامیده می شود.
. 7.  چین جعبه ای – اگر قسمت لولای چین مسطح باشد، ان را بنام چین جعبه ای می خوانند.
. 8.  چین بادبزنی – چین بادبزنی چینی است که هر دو دامنه ان برگشته است.  در چین بادبزنی تاقدیسی، هر دو دامنه به سوی یکدیگر است در صورتی که در چین بادبزنی ناودیسی، شیب دو دامنه از هم دور می شوند.
. 9.  چین از دو سو متمایل – اگر لولای چین، از هر دو سو، شیب داشته باشد، به نام چین از دو متمایل خوانده می شوند.
. 10.  گنبد – عبارت است از تاقدیس که امتداد مشخصی ندارد.  به عبارت دیگر، شیب طبقات در تمام قسمت ها، به طرف خارج متوجه است.
. 11.  تشتک – ناودیسی است که امتداد و محور معینی ندارد و شیب طبقات در تمام قسمت ها، به طرف مرکز ان، متوجه است.

تقسیم بندی چین ها بر اساس عمق انها
الف ) چین های موازی – چینی که در ان ضخامت لایه ها ضمن چین خوردگی ثابت می ماند.
ب ) چین های مشابه - چین مشابه چینی است که وضعیت ان نسبت به عمق ثابت مانده و تغییری نکند.  بطوری که دیده می شود، در این چین ها، ضخامت لایه ثابت نیست بلکه اندازه ان در قسمت های بالا و پایین چین به مراتب بیشتر از ضخامت لایه در دامنه های ان است.
ج ) چین های هماهنگ و ناهماهنگ – در بسیاری موارد، طبقات رویی و زیرین، در مراحل مختلف چین خوردگی پیدا می کنند.  اگر وضعیت عمومی چین خوردگی سنگها بالا و پایین یکسان باشد، یعنی یک تاقدیس در قسمت های پایین هم چنان تاقدیس باقی بماند، چین خوردگی، بنام هماهنگ و در غیر این صورت بنام ناهماهنگ نامیده می شود.
د ) چین های سوراخ کننده – ممکن است چندین لایه روی هم قرار گرفته و طبقات زیرین، ازجنس مواد شکل پذیری مانند نمک، گچ و مواد نظیر انهاباشد.  ممکن است این مواد شکلپذیر، در نقطه ای جمع شوند و طبقات رویی را به صورت گنبد در اورند.

سیستم چین ها
طول موج چین - بطوری که گفتیم چین ها منفرد نیستند.  فاصله بین دو قله دو تاقدیس یا ناودیس متوالی، بنام طول موج چین خوانده می شود.
طول موج چین ممکن است از چند سانتی متر تا چندین کیلومتر تغییر کند.
دامنه چین – نصف فاصله عمودی بین خط الراس یک تاقدیس و خط القعر یک ناودیس مجاور، بنام دامنه چین خوانده می شود.
ناودیس شکنجی – در بسیاری موارد ناودیس بزرگ، خود از چین های کوچک و متعددی تشکیل یافته است که در این حالت بنام ناودیس شکنجی نامیده می شود.
تاقدیس شکنجی – تاقدیس شکنجی نیز تاقدیس بزرگی است که از چین های کوچک متعدد تشکیل یافته است.  پهنای تاقدیس شکنجی نیزدرحدودچندکیلومتر است.  دررشته
جبال البرز نمونه های متعددی از ناودیس و تاقدیس های شکنجی رامی توان مشاهده کرد.
ژیوسینکلینال – گرچه از نظر لغوی ژیوسینکلینال به معنی ناودیس زمین است اما نبایستی ان را به جای ناودیس بزرگ بکار برد.  ژیو سیکلینال حوضه رسوبی وسیعی است که ضخامت رسوبات ان به چند هزار متر می رسد.  علیرغم ضخامت زیاد رسوبات ژیوسیکلینال ها، محیط رسوبگذاری انها عمیق نیست و علت اصلی تجمع رسوبات، فرورفتن تدریجی کف ژیو سیکنلینال می باشد.
ژیو آنتی کلینال – ژیو انتی کلینال، یک بالا امدگی وسیع است که ابعاد ان در مقایسه با ابعاد ژیو سیکلینال است.  چنین پدیده ای ممکن است در داخل یا خارج ژیو سینکلینال دیده شود.
چین های پوششی - در موارد، چین های منفرد و مجزایی دیده می شوند که توسعه چندانی ندارند ولی روی یکدیگر می پوشانند.  این چین ها بنام چین های پوششی نامیده می شود.

تک چین و پادگانه ساختمانی
اگر در ناحیه ای سنگ ها، نسبت به سنگهای مجاور خود، بدون ایجاد شکستگی بالاتر قرار گیرند، سنگ های بین انها از حالت افقی خارج شده و به حالت شیب دار قرار خواهند گرفت، این چین خوردگی که در ان،لایه ها در ناحیه ای بطور ملایم شیب دار می شوند، به نام تک چین نامیده شود.  بنابراین، تک چین به طبقات شیب داری گفته می شود که شیب انها در یک جهت باشد.  اگر طبقات تک چین را در امتداد شیب ان تعقیب کنیم، در منطقه محدودی شیب لایه ها کمتر شده و به طبقات اولیه قبل از تغییر شکل، تبدیل می شود.  این گونه طبقات بنام پادگانه ساختمانی نامیده می شود.

ریز چین
هر گاه دو لایه مقاوم یک لایه نامقاوم را احاطه کند که این لایه بر اثر (تکتونیک) حرکتی انجام دهد زیر چین در لایه نامقاوم حاصل خواهد شد.

[
فصل هفتم – ساخت های اولیه سنگهای اذرین خروجی

گدازه – هنگامی که ماگما به سطح زمین راه می یابد، در سطح زمین جریان یافته و پس از سرد شدن، گدازه ها را بوجود می اورد.
گدازه ها، توده های اذرین لایه شکلی هستند که ضخامتشان در مقایسه با گسترش عرضی انها ناچیز است.  حالت گدازه تابع مشخصات زمینی است که در ان جریان می یابد.  مثلاً در مواردی که زمین تقریبا مسطح باشد، گدازه نیز قشر کم و بیش افقی خواهد بود، در صورتی که در دامنه اتشفشانها، گدازه ها به حالت شیب دار مشاهده می شود.
مشخصات گدازه ها – ضخامت گدازه ها معمولاً در حدود چند متر است و گدازه های باضخامت بیش از 100 متر، فوق العاده نادر است.  گسترش عرضی گدازه ها تا حد زیادی به جنس انها بستگی دارد.  گرانروی گدازه های بازی و متوسط کم است، بنابراین، این دسته از گدازه ها، بهاسانی جریان افتاده و سطح وسیعی را در بر می گیرند.  ضخامت این دسته از گدازه کم وبیش در سرتاسر ان یکسان است.  گدازه های اسیدی، لزج ترند و بنابراین، گسترش چندانی ندارند و غالبا به صورت توده های عدسی شکل اند.
ساخت گدازه ها
الف ) ساخت منشوری
ب ) ساخت بالشی
ج ) تغییرات داخلی قشر گدازه
آتشفشان ها
اتشفشان ها نیز اشکال دیگری از ساخت های اولیه سنگهای اذرین خروجی اند که در اثر خروج ماگما، بوجود می ایند.
مهم ترین قسمت های یک اتشفشان از نظر زمین شناسی ساختمانی، مخروط و دهانه اتشفشان است که اینک به بررسی انها می پردازیم.
. 1.  مخروط آتشفشانی – مخروط اتشفشانی در اثر سرد شدن و تجمع مواد خروجی اتشفشان به وجود می اید این گونه ساختمانها را از نظر های مختلف می توان تقسیم بندی کرد.  مثلاً اساس تقسیم بندی سنگ شناسی، جنس سنگهای تشکیل دهنده مخروط و اساس طبقه بندی فیزیوگرافی، مرحله فرسایش ان است اما در زمین شناسی ساختمانی، مخروط ها را از نظر ساختمان داخلی طبقه بندی می کنند.  در این تقسیم بندی، می توان انواع مخروط های زیر را تشخیص داد :
الف ) مخروط گدازه ای – این مخروط ها از گدازه های خیلی سیال تشکیل شده و به همین جهتدارای دامنه های کم شیب اند.  این مخروط ها تماما از جنس گدازه اند.  و در مورد انها قسمت اعظم ماگما از درون دهانه اصلی اتشفشان، خارج شده است.
در مواردی که ماگماهنگام خروج از اتشفشان سرد و لزج باشد، در فاصله کمی پس از خروج از دهانه، منجمد می شود و مخروط پر شیبی را به وجود می اورد که بنام هورنیتو موسوم است.
ب ) مخروط های اذر اواری – این مخروط ها در نتیجه تجمع مواد اذر اواری که از اتشفشان خارج می شود تشکیل شده و در بعضی موارد ممکن است دارای دامنه های پر شیب باشد.
ج ) مخروط مرکب – این مخروط ها از قشر های متناوب گدازه و مواد اذر اواری تشکیل می شود.  در این گونه مخروط ها، قسمت اعظم ماگما از دهانه های فرعی اتشفشان خارج می شود.
. 2.  دهانه – قسمت بالایی مخروط اتشفشان، بنام دهانه خوانده می شود بسته به وضعیت دهانه، حالات زیر را می توان تشخیص داد :
الف – کرارتر
کرارتر فرورفتگی موجود در انتهای مخروط اتشفشان است که در حالت کلی، به صورت یک مخروط ناقص در بالای ان قرار دارد.  قطر قسمت پایین کرارتر معمولاً کم است و ندرتا از 300 متر تجاوز می کند اما قطر قسمت بالای ان، در اثر ریزش دیواره، ممکن است خیلی زیاد باشد.
کرارتر معمولاً در اثر انفجار در قسمت های بالایی دود کش اتشفشان، بوجود می اید.
ب – کالدرا
کالدرا فرورفتگی بسیار بزرگی است که در قسمت های بالایی اتشفشان به وجود می اید.  مقطع این فرورفتگی، معمولاً دایره و در بعضی موارد نامنظم است.  قطر کالدرا ممکن است به جندین کیلومتر برسد.
کالدرا در نتیجه تخریب دیواره دهانه اتشفشان به وجود می اید.


فصل هشتم – ساخت های اولیه سنگهای اذرین نفوذی

تقسیم بندی توده های نفوذی
در زمین شناسی ساختمانی، توده های نفوذی را بسته به وضعیت انها نسبت به سنگهای مجاور، به دو دسته توده های هم شیب و ناهم شیب تقسیم می کنند.  هر یک از این گروه ها، بسته به شکل و ابعاد توده خود به گروه های کوچک تر تقسیم می کنند.
معمولاً در مجاورت توده نفوذی، طبقات رسوبی یا سنگهای دگرگونی حاوی شیستوزیته وجود دارد.  اگر توده نفوذی با سطح لایه بندی طبقات رسوبی یا شیستوزیته سنگهای دگرگونی مجاور موازی باشد، ان را توده نفوذی هم شیب و در غیر این صورت، ناهم شیب می گویند.
توده های نفوذی هم شیب
. 1.  سیل ها – سیل ها، که بنام ورقه نیز خوانده می شوند، توده های نفوذی لایه ای شکلی اند که به موازات لایه بندی یا شیستوزیته طبقات مجاور، تشکیل می شوند.  گسترش سیل ها در بعضی موارد فوق العاده زیاد و ممکن است به چندین هزار کیلومتر مربع برسد.  نکته جالب ان است که در بسیاری حالات، ضخامت سیل نیز تقریبا ثابت باقی می ماند.  بدیهی است سن سیل همواره از سن سنگهای درون گیر خود، کمتر است.
از نظر وضعیت، سیل ممکن است به حالت افقی، قائم و یا مایل دیده می شود.  و بدیهی است در هر حالت، تابع مشخصات لایه های اطراف خود باشد.  ضخامت سیل از چند سانتیمتر تا چند صد متر ممکن است تغییر نماید.
. 2.  لاکولیت ها - لاکولیت ها توده های نفوذی عدسی مانندی هستند که در فصل مشترک لایه ها نفوذ کرده و طبقات رویی را به صورت گنبد در می اورند.  باتوجه به این تعریف،در می یابیم که لاکولیت مشابه سیل ها هستند با این تفاوت که گسترش عرضی لاکولیت ها فقط چند برابر ضخامت انها ست در صورتی که در مورد سیل ها، ممکن است به چندین برابر برسد.  سنگهای اذرین تشکیل دهنده لاکولیت معمولاً از نوع متوسط و بازی ( مثل آندزیت نفلین سنییت) می باشد.
. 3.  لوپولیت ها – لوپولیت ها توده های نفوذی وسیعی اند که در نتیجه نفوذ ماگما در ساختمان های تشتکی شکل به وجود می ایند.  ماگما تشکیل دهنده لوپولیت معمولاً از نوع بازی می باشد.
. 4.  فاکولیت ها – فاکولیت ها توده های نفوذی کوچکی هستند که به شکل عدسی، در خط الراس تاقدیس ها و یا در خط القعر ناودیس ها، تشکیل می شوند.  بایستی توجه داشت که تنها در حالاتی فاکولیت ها جزو ساختمانهای اولیه سنگهای اذرین به شمار می ایند که سنگها، قبلا به صورت تاقدیس یا ناودیس چین خورده باشند و در حالتی که یک توده نفوذی مثل سیل، همراه با طبقات درون گیر خود چین بخورد، ساختمان حاصله را بایستی در گروه ساخت های ثانوی، طبقه بندی کرد.

توده های نفوذی ناهم شیب
. 1.  دایک ها – دایک ها توده های نفوذی لایه ای شکلی اند که طبقات اطراف خود را قطع می کنند.  دایک ها غالبا در نتیجه تزریق ماگما در داخل شکستگی سنگها به وجود می ایند.  در حقیقت فرق دایک و سیل، تنها درنحوه قرار گرفتن این توده ها نسبت به طبقات اطراف است و در مورد انها نیز همانند سیل ها، می توان انواع ساده مکرر، مرکب و تفریق شده راتشخیص داد.

كانى

كانى

 

كاني ماده‌ي طبيعي، غيرآلي، بلوري و جامد است كه در تركيب سنگ‌هاي پوسته‌ي زمين يافت مي‌شود. برخي كاني‌ها از يك عنصر خالص و بسياري از آن‌ها از دو يا چند عنصر درست شده‌اند. در هر صورت، كاني‌ها تركيب شيميايي معيني دارند. واژه‌ي كاني از واژه‌ي فارسي كان گرفته شده است كه در زبان عربي به آن معدن گفته مي‌شود. بنابراين، كاني به ماده‌اي گفته مي‌شود كه به طور طبيعي از معدن(كان) به دست مي‌آيد و معدن بخشي از پوسته‌اي زمين است كه در آن‌جا به اندازه‌ي چشم‌گيري، كاني يافت مي‌شود. موادي مانند شيشه، چيني، آلياژ‌هاي گوناگون، كه انسان‌ آن‌ها را ساخته است، و موادي مانند مرواريد صدف، استخوان، عاج و بسياري ديگر، كه جان‌داران مي‌سازند، كاني نيستند.

ويژگي‌هاي كاني‌ها

كاني‌ها چيزهاي همگني هستند؛ يعني، ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي همه‌ي ذره‌هاي سازنده‌ي آن‌ها، يكسان است. براي مثال، اگر يك قطعه هاليت(نمك خوراكي) را به ذره‌هاي بسيار كوچكي بشكنيم، همه‌ي ذره‌هاي به دست آمده، مزه‌ي شوري دارند، به سادگي در آب حل مي شوند و ديگر ويژگي‌هاي نمك را نشان مي‌دهند.

كاني‌ها مواد بلوري و جامدي هستند؛ يعني، ذره‌هاي سازنده‌ي آن‌ها بر اساس نظم و قانون معيني كنار هم قرار گرفته‌اند؛ به نحوي كه، همه‌ي سطح‌هاي بيروني يك كاني، صاف است. شكل بلوري و منظم كاني‌ها از آرايش اتم‌ها و مولكول‌هاي دروني آن‌ها ناشي مي‌شود.

هر كاني تركيب شيميايي ثابتي دارد. براي مثال، پيريت هميشه FeS₂ و كلسيت CaCO₃ همواره است. البته، در برخي كاني‌ها ممكن است نسبت برخي عنصرها تغيير كند. براي مثال، در كاني الوين( FeMgSiO₄ ) ممكن است درصد آهن و منيزيم از بلوري به بلوري ديگر، از صفر تا صد درصد تغيير كند.

برخي كاني‌ها، مانند طلا، از يك عنصر درست شده‌اند. البته، طلا كم‌تر به صورت خالص يافت مي‌شود. بلورهاي مكعبي و زرد رنگ طلا، اگر با نقره همراه باشند، روشن‌تر و اگر با مس همراه باشند، قرمزتر به نظر مي‌رسند. بسيار از كاني‌ها از دو يا چند عنصر متفاوت هستند كه با هم مخلوط شده و ماده‌ي مركبي به وجود آورده‌اند. براي مثال، فراوان‌ترين كاني، يعني كوارتز، تركيبي از سيليسيم و اكسيژن است.

شكل‌گيري كاني‌ها

كاني‌ها از پيوندهاي گوناگون بين اتم‌هاي عنصرها به وجود مي‌آيند. تا كنون 92 عنصر در طبيعت شناسايي شده است. از بين اين 92 عنصر طبيعي، 8 عنصر اكسيژن، سيليسيوم، آلومينيوم، آهن، كلسيم، سديم، پتاسيم، و منيزيم، حدود 5/98 درصد كاني‌ها را مي‌سازند. از تركيب‌شدن اين عنصرها با هم، كاني‌ها گوناگوني به وجود مي‌آيد. براي مثال، از تركيب شدن اكسيژن با سيليسيوم، اكسيد سيليسيوم SiO₂ (كوارتز) و از تركيب‌شدن اكسيژن، سيليسيوم، منيزيم و آهن، الوين( FeMgSiO₄ ) به دست مي‌آيد.

كاني‌ها علاوه بر اين كه از نظر تركيب شيميايي با هم تفاوت دارند، از نظر شكل ظاهري، رنگ، اندازه و ديگر ويژگي‌ها نيز تفاوت‌هاي زيادي با هم دارند. اين تفاوت‌ها از چگونگي شكل‌گيري آن‌ها برمي‌خيزد. برخي كاني‌ها از سرد شدن ماده‌ي مذاب به دست مي‌آيند. همه‌ي كاني‌هاي سنگ‌هاي آذرين، مانند كوارتز، فلدسپات، ميكا و الوين، اين گونه به وجود مي‌آيند.

برخي ديگر از كاني‌ها از سرد شدن بخار در سطح سنگ‌ها يا شكاف‌هاي موجود در آن‌ها به وجود مي‌آيند. سرد شدن گاز گوگرد در قله‌هاي آتش‌فشاني دماوند و تفتان، نمونه‌اي از اين فرايند است. كاني‌ها ديگري از بخار شدن محلول‌هايي به وجود مي‌ايند كه به اندازه‌ي اشباع رسيده‌اند. براي مثال، از بخار شدن آرام‌ درياچه‌هاي مركزي ايران، نمك و گچ به دست مي‌آيد.

برخي كاني‌ها از واكنش‌هاي شيميايي يون‌ها در آب به وجود مي‌آيند. براي مثال، در درياهاي گرم، يون كلسيم(⁺² Ca) با يون كربنات(⁺CO₃²)تركيب مي‌شود و كاني كلسيت(CaCO₃) ته‌نشين مي‌شود. برخي كاني‌ها نيز پيامد تخريب شيميايي كاني‌ها ديگر هستند. براي مثال، از تجزيه‌ي شيميايي فلدسپات‌ها، كاني‌هاي رستي(كاني‌هاي تشكيل‌دهنده‌ي خاك) به وجود مي‌آيند.

شناسايي كاني‌ها

زمين‌شناسان براي شناسايي كاني‌ها از روش‌هاي گوناگوني، مانند رنگ‌ شعله، طيف نوري، ميكروسكوپ‌هاي پلاريزان، ميكروسكوپ الكتروني و پرتو ايكس، بهره مي‌گيرند.

رنگ‌شعله. در اين روش تكه‌اي از كاني يا پودر آن را روي شعله نگه مي‌دارند و با دستگاهي به آن مي‌دمند. با تغيير رنگي كه در شعله پديد مي‌آيد، مي‌توان برخي از كاني‌ها را شناسايي كرد. سديم رنگ زرد، پتاسيم رنگ نارنجي، منيزيم رنگ قرمز، كلسيم رنگ نارنجي، باريم رنگ سبز مايل به زرد و مس رنگ سبز درخشان، به وجود مي‌آورد.

طيف نور. در اين روش مقدار اندكي از يك كاني را در دستگاهي، كه با جرقه‌ي الكتريكي و در فشار زياد كار مي‌كند، قرار مي‌دهند تا كاني بخار شود. در اين حالت، اتم‌هاي عنصرهاي سازنده‌ي كاني، طول موج ويژه‌اي توليد مي‌كنند كه پس از عكس‌برداري مي‌توان با كمك آن‌ها به عنصرهاي سازنده‌ي كاني پي ‌برد.

ميكروسكوپ پلاريزان. در اين روش، ضخامت يك قطعه سنگ را كه داراي كاني‌هاي گوناگون است، به اندازه‌اي كم مي‌كنند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس آن را زير ميكروسكوپ پلاريزان بررسي مي‌كنند. اكنون از روي شكل ظاهري، نوع شكستگي، ضريب شكست نور، رنگ و ديگر ويژگي‌ها، كاني را شناسايي مي‌كنند.

ميكروسكوپ الكتروني. لايه‌ي نازكي از كاني را با اين ميكروسكوپ مطالعه مي‌كننند. باريكه‌ي الكتروني به كاني برخورد مي‌كند و بخشي از آن به كاني جذب مي‌شود كه سايه‌اي از كاني روي صفحه‌ي ويژه‌اي به وجود مي‌آورد. بررسي اين سايه از نظر شكل ظاهري، شكستگي‌ها و ساختمان دروني كاني‌ها، به شناسايي كاني مي‌انجامد.

پرتو ايكس. اين روش در شناسايي كاني‌ها، به‌ويژه كاني‌هايي كه تركيب شيميايي مشابهي دارند، بسيار كارآمد است. پرتوهاي ايكس را به بلور كاني مي‌تابانند. بخشي از اين پرتوها از كاني مي‌گذرد و بخشي پس از برخورد با ذره‌هايي كه در گوشه‌هاي شبكه‌ي بلور كاني قرار دارند، بازتاب مي‌يابد. با برسي عكس به دست آمده از اثر اين پرتوها بر فيلم عكاسي، مي‌توان كاني مورد نظر را شناسايي كرد.

شناسايي كاني‌هاي آشنا

به كمك ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي كاني‌ها، مي‌تـوان به روش‌هاي ساده‌تري برخي از كاني‌هاي بسيار شناخته شده را شناسايي كرد.

شكل بلور. اندازه‌ي بلورها ممكن است بسيار بزرگ يا بسيار كوچك باشد. در حالي كه وزن كاني بريل ممكن است تا 200 تن هم برسيد، برخي كاني‌ها تنها با پرتوهاي ايكس ديده مي‌شوند. شكل كاني‌ها نيز بسيار گوناگون است. با وجود اين، زاويه‌هاي بين سطح‌هاي مشابه در همه‌ي بلورهاي يك كاني همواره يكسان است. براي مثال، بلور نمك، چه بزرگ و چه كوچك، همواره مكعبي شكل است و بين سطح‌هاي خود، زاويه‌ 90 درجه دارد.

سختي. دانشمند اتريشي به نام فردريش موهس(1839-1773) مقياسي براي درجه‌ي سختي كاني‌ها وضع كرد. مقياس او از درجه‌ي يك براي تالك(نرم‌ترين كاني) تا درجه‌ي 10 براي الماس (سخت‌ترين كاني) است. بر اساس اين مقياس، سختي ناخن انسان، 5/2، سكه‌ي مسي 5/3 و چاقوي فولادي قلم‌تراش، 5/5 است. اكنون با توجه با اين كه در اثر كشيدن اين چيزها بر سطح كاني، در آن خراش ايجاد مي‌شود يا نه، سختي كاني را اندازه مي‌گيرند و با توجه با سختي، كاني را شناسايي مي‌كنند.

رَخ(كليواژ). رخ به شكستگي كاني‌ها در راستاي سطح صاف، پس از وارد شدن ضربه‌اي شديد، مانند ضربه‌ي چكش، گفته مي‌شود. ميكا در يك جهت مي‌شكند و ورقه ورقه مي شود؛ كوارتز خورد مي‌شود؛ نمك خوراكي رخ سه جهتي قائم و كلسيت رخ سه جهتي غير قائم دارد.

رنگ. برخي كاني‌ها هميشه به يك رنگ ديده مي‌شوند. براي مثال، طلا همواره زرد، مالاكيت، گرافيت هميشه سياه و مالاكيت به رنگ سبز فيروزه‌اي است. رنگ را بايد در سحي كه به تازگي شكسته شده است، مشاهده كرد. زيرا هوازدگي رنگ سطح رويي را تغيير مي‌دهد.

اثر بر چيني بدون لعاب. در اين روش كاني را بر چيني بدون لعاب( پشت نعلبكي بخشي كه لعاب ندارد) مي‌كشند تا لايه‌ي نازكي از آن بر سطح چيني بماند. كاني‌هاي نافلزي اثر بي‌رنگ يا به رنگ روشن دارند و كاني‌هاي فلزي رنگ‌هاي تيره‌تري پديد مي‌آورند. براي مثال، كاني زرد رنگ پيريت، رنگ سياه برجاي مي‌گذارد و اثر هماتيت، كه بيش‌تر به رنگ خاكستري و ساه است، قرمز قهوه‌اي ديده مي‌شود.

جلا. جلو يا درخشندگي سطح كاني نيز در شناسايي آن سودمند است. كاني‌هاي فلزي نور را به‌خوبي بازمي‌تابانند و به اصطلاح جلاي فلزي دارند. هاليت و كوارتز، جلاي شيشه‌اي و اوپال و اسفالريت، جلاي صمغي دارند.

چگالي(جرم‌حجمي). براي به دست آوردن چگالي كاني‌ها، جرم آن‌ها را با ترازو و حجم را با استوانه‌ي درجه‌بندي شده داراي آب، اندازه مي‌گيرند تا با تقسيم كردن جرم بر حجم، چگالي كاني به دست آيد. چگالي بيش‌تر كاني هاي سيليكاتي، كه بخشي زيادي از پوسته‌ي زمين را مي‌سازند، حدود 5/2 تا 5/3 گرم بر سانتي‌متر مكعب است. كاني‌هايي كه در ساختمان خود عنصرهاي سنگيني مانند سرب و باريوم دارند، داراي چگالي بالايي هستند. براي مثال، چگالي گالن(PbS)، حدود 5/7 گرم بر سانتي‌متر مكعب است.

نام‌گذاري كاني‌ها

بيش‌تر كاني‌ها نام‌هاي كهني دارند و اثر واژگان يوناني و رومي را بر خود دارند. برخي كاني‌ها نيز به نام كاشفشان يا براي سپاس‌گذاري از كوشش‌هاي دانشمندان بزرگ نام‌گذاري شده‌اند. به‌طور كلي نام كاني‌ها به روش‌هاي زير برگزيده شده است:

1. نام برخي كاني‌ها بسيار كهن است و هنوز دليل ناميده شدن به چنين نام‌هايي را به‌درستي نمي‌دانيم؛ مانند كوارتز.

2. نام برخي از كاني‌ها از نام كاشفشان گرفته شده است؛ مانندكووليت از كوولي، كاني‌شناس ايتاليايي.

3. نام برخي كاني‌ها از نام جايي گرفته شده كه نخستين‌بار در آن‌جا پيدا شده‌اند؛ مانند آرگونيت از آرگون در اسپانيا.

4. برخي كاني‌ها نام‌هاي افسانه‌اي دارند؛ مانند مارتيت از مارس(خداي جنگ).

5. نام برخي كاني‌ها از تركيب شيميايي آن‌ها گرفته شده است؛ مانند سيدريت از سيدروس به معناي آهن.

6. نام برخي از كاني‌ها از ويژگي‌هاي فيزيكي آن‌ها گرفته شده است؛ مانند باريت از باروس به معناي سنگين.

7. نام برخي از كاني‌ها از نوع كاربرد آن ها گرفته شده است؛ مانند نفريت از نفرون كليه‌ها، زيرا اين كاني براي درمان آسيب‌ها كليه سودمند است.

8. نام برخي از كاني‌ها از رنگ آن‌ها گرفته شده است؛ مانند الوين به معناي كاني سبز زيتوني.

9. برخي كاني‌ها نام محلي دارندكه جنبه‌ي جهاني پيدا كرده است؛ مانند كرندوم و سافير كه نام هندي اين كاني‌هاست.

كاني‌هايي با نام‌هاي ايراني

1. بيرونيت( Birunite ): سيليكات كلسيم و كربنات كلسيم آب‌دار

اين كاني در سال 1957 ميلادي كشف و به افتخار دانشمند ايراني، ابوريحان بيروني نام‌گذاري شد تا بزرگ‌داشتي بر پژوهش‌هاي وي درباره‌ي كاني‌ها و سنگ‌ها باشد.

2. آويسنيت( Avicennite ): اكسيد تاليوم و آهن

اين كاني در سال 1958 ميلادي كشف شد و به افتخار دانشمندايراني، ابن سينا، نام‌ گذاري شد. ابن سينا نخستين طبقه‌بندي كاني‌ها را در كتاب شفا آورده است.

3. تالمسيت( Talmessite ): آرسنات آب‌دار كلسيم، منيزيم و باريوم)

اين كاني را باريان و هرپن در سال 1960 در معدن قديمي تالمسي در كنار دهي به همين نام در انارك يزد كشف كردند و نام اين معدن را بر آن گذاشتند. اين كاني ويژگي فاوئورسان دارد و رنگ آن بي‌رنگ تا سبز مي‌شود.

4. ايرانيت( Iranite ): كرومات سرب آب‌دار

اين كاني را باريان و هرپن در سال 1963 در يكي از معدن‌هاي قديمي سه‌برز در شمال غربي انارك كشف كردند و نام ايرانيت را بر آن نهادند. اين كاني زرد زعفراني و داراي جلاي شيشه‌اي، در پيرامون نايبندان نيز يافت مي‌شود.

5. خونيت( Khuniite ): كرومات سرب، روي و مس

اين كاني را اديب و اتمان در سال 1970 ميلادي در معدن قديمي خوني در شمال انارك كشف كردند. اين كاني به كاني ايرانيت شباهت زيادي دارد، اما رنگ زرد آن به قهوه‌اي گرايش دارد.

6. اناركيت( Anarakite ): كلريد بازي روي و مس

اين كاني را اديب و اتمان در سال 1972 در انارك كشف كردند و نام همين بخش را بر اين كاني سبز رنگ نهادند.

7. خادميت( Khademite ): سولفات بازي و آب‌دار آلومينيوم

اين كاني را باريان، برتلون و صدرزاده در ساغند يزد كشف كردند و به افتخار نصرالله خادم، رياست آن زمان سازمان زمين‌شناسي ايران، نام‌گذاري كردند.

طبقه‌بندي كاني‌ها

طبقه‌بندي كاني‌ها ممكن است برپايه‌ي چگونگي شكل‌گيري آن‌ها انجام شود. بر اين اساس، آن‌ها را به كاني‌هاي ماگمايي، رسوبي و دگرگوني طبقه‌بندي مي‌كنند. روش ديگر براي طبقه‌بندي كاني‌ها، توجه به تركيب شيميايي آن‌هاست كه در اين‌جا مورد توجه است.

1. سليكات‌ها: از تركيب شدن سيليسوم، اكسيژن و يك يا چند فلز به دست مي‌آيند. به دو دسته‌ي سيليكات‌هاي تيره(داراي آهن و منيزيم) و سيليكات‌هاي روشن(بدون آهن و منيزيم) تقسيم مي‌شود. الوين، پيروكسين، آمفيبول، ميكاي سياه، تورمالين، تالك، سرپانتين و آزبست، نمونه‌هايي از دسته‌ي نخست، كوارتز، فلدسپات، ميكاي سفيد و كائولينيت، نمونه‌هايي از دسته‌ي دوم هستند.

2. سولفات‌ها: از تركيب شدن اكسيژن، گوگرد و يك يا چند فلز به دست مي‌آيند. حدود 150 كاني از اين گونه وجود دارد كه انيدريت، ژيپس، باريت و آلونيت از آن‌ها هستند.

3. كربنات‌ها: از حل شدن دي‌اكسيدكربن در آب باران، اسيدكربنيك به دست مي‌آيد و اين اسد يون بي‌كربنات را به وجود مي‌آيورد. از تركيب شدن اين يون با يون‌ها مثبت فلزي، حدود 70 گونه كاني كربناتي به وجود آمده است. كلسيت، دولوميت، منيزيت، سيدريت، اسميت‌ سونيت، سروزيت و مالاكيت از آن‌ها هستند.

4. فسفات‌ها: از تركيب شدن فسفر، اكسيژن و يك يا چند فلز به دست مي‌آيند. آپاتيت و فيروزه نمونه‌هايي از اين دسته هستند.

5. هاليدها: تركيب‌هاي گوناگوني از هالوژن‌ها، يعني كلر، فلئور، برم و يد با يك فلز هستند. هاليت، سيلويت و فلئوريت از اين دسته‌اند.

6. سولفيدها: تركيبي از گوگرد با يك فلز هستند. بيش از 200 نوع سولفيد در طبيعت پيدا شده كه گالن، پيريت، اسفالريت وكالكوسيت از آن‌ها هستند.

7. اكسيدها: از تركيب شدن اكسيژن با يك فلز به دست مي‌آيند. يخ، هماتيت، مانيتيت، ليمونيت و كورندوم از اين دسته‌اند.

8. عنصرها: از بين همه‌ي عنصرهايي كه در زيمن پيدا مي‌شود، فقط حدود 20 عنصر به صورت خالص مي‌تواند سازنده ي كاني باشند. طلا، نقره، مس، كربن و گوگرد از اين دسته‌اند.

كاربرد كاني‌ها

كاني‌ها در آغاز به همان صورت كه از پوسته‌ي زمين به دست مي‌آمدند، به كار مي‌رفتند. برخي از اين كاني‌ها كه بلورهاي ظريف و پايدار در برابر فرسايش داشتند، پس از صيقل‌كاري و تراش خوردن، به عنوان آرايش به كار مي‌رفتند. به اين كاني‌ها سنگ‌هاي قيمتي يا جواهر مي‌گوييم. الماس، فيروزه، ياقوت كبود، زمرد، زبرجد، لعل، چشم گربه، عقيق، مرواريد، و درّكوهي از مهم‌ترين كاني‌هاي گران‌بها هستند.

از زماني كه بشر به فن‌آوري ذوب كردن فلز، قالب‌ريزي و توليد آلياژ دست يافت، كاربرد كاني‌ها نيز گسترش يافت. امروزه بيش از 40 نوع كاني و صدها تركيبي كه از آن‌ها به دست مي‌آيد، در صنعت كاربرد دارند. در ادامه به برخي از اين كاربردها اشاره مي شود.

اليوين: جواهر و مواد ديرگداز

پيروكسن‌ها: جواهر، به دست آوردن فلزهاي كمياب

آمفيبول‌ها: جواهر، پارچه‌ي مقاوم به آتش و مواد ديرگداز

ميكاها: عايق الكتريكي در راديو، تلويزيون و ديگر دستگاه‌هاي الكتريكي، شيشه‌ي دريچه‌ي كوره‌هاي ذوب فلز، كاغذ ديواري، لاستيك‌سازي، كاغذ معمولي، رنگ‌روغن نسوز، طلق سماور و چراغ آشپزخانه

تورمالين: الكترونيك، به دست آوردن بُر، جواهر

تالك: كاغذسازي، نساجي، لاستيك سازي، صابون خياطي، صفحه كليد برق، سراميك‌سازي، حشره‌كش، عايق پشت‌بام، پودر بچه و مواد آرايشي

سرپانتين: سنگ‌ روكار ساختمان، مواد ديرگداز، به دست آوردن منيزيم

آزبست: پارچه‌ي نسوز، توري چراغ، عايق حرارتي، لنت ترمز، لوله و ورقه‌هاي سيماني. كاربرد آن به دليل نقش آن در بروز بيماري در شش‌ها، ممنوع شده است.

كوارتز : ساعت‌سازي، ابزارهاي نوري و اخترشناسي، كاغذ، شيشه، سمباده و جواهر

ارتوزها: لعاب چيني و كاشي

پلاژيوكلازها: جواهر و نماي ساختمان

كائولينيت: ظرف چيني، كاغذ، رنگ‌ و پلاستيك

ژيپس: ساختمان‌سازي، مجسمه‌سازي، كاغذ، كند‌كننده در سيمان پورتلند، افزايش باروري خاك، بتونه‌ي نقاشي و براي رشد مخمرها در صنعت غذا.

باريت: دارو، عكس‌برداري از لوله‌ي گوارش، رنگ، پلاستيك، مواد عايق، كاغذ و گل حفاري

كلسيت: سنگ نماي ساختمان، مجسمه‌سازي، سيمان، تصفيه‌ي آب، شيشه‌سازي، چرم‌سازي، ابزارهاي نوري براي ايجاد نور پلاريزه، كاغذ سازي، كشاورزي و ذوب فلزها

دولوميت: ساختن آجر براي آستر كوره‌هاي حرارتي و سيمان پورتلند

منيزيت: آجر نسوز، به دست آوردن منيزيم

زرنيخ: پزشكي، رنگ‌سازي، حشرهكش و تهيه‌ي ارسنيك

آپاتيت: كودهاي شيميايي و اسيدفسفريك

مالاكيت: مواد آرايشي، نماي دروني ساختمان و تهيه‌ي مس

هاليت : سديم و كلر، شوينده‌ها، پارچه بافي، چوب‌بري، رنگرزي، چرم‌سازي، كودسازي، نگهداري مواد غذايي و خنك كننده‌ي موتور يخچال

سيلويت: به دست آودرن پتاسيم و كلر و كود شيميايي

فلوئوريت: ذوب فلزها و ابزارها نوري

گوگرد: اسيدسولفوريك، لاستيك‌سازي، نساجي، دباغي، رنگ‌سازي، كاغذسازي، مواد منفجره، كبريت‌سازي، سم دفع آفت، كود و حشره‌كش

طلا: جواهر، سكه، دندان، ترانزيستورها و ديودها، هواپيماسازي، صنعت فضا وكاتاليزور فرايندهاي شيميايي

نقره: جواهر، سكه، كاغذسازي و كاتاليزور فرايندهاي شيميايي

مس: صنعت الكتريكي و الكترونيك، لوله‌سازي، سكه، ظرف، آلياژ، رنگ آب و سبز، آبكاري، مواد آرايشي، فرايندهاي شيميايي و محلول شوايتزر(حلال سلولز پنبه)

الماس: جواهر، ابزار برنده و سايند و سرمته‌ي حفاري

گرافيت: ساختن بوته‌ي كوره‌هاي فولادسازي، رنگ‌سازي، صنعت برق، نيروگاه‌هاي هسته‌اي، واكس و مدادسازي

از بسياري از كاني‌ها نيز فلزهاي مهمي به دست مي‌آيد يا در فرآيند توليد فلز به كار مي‌روند:. سيدريت، مانيتيت، هماتيت و ليمونيت(آهن)، اسميت سونيت و اسفالريت(روي)، سروزيت و گالن(سرب)، كالكوسيت، كالكوپيريت و كوپريت(مس).

بررسی رفتار الیاف و تاثیر آن در كنترل ترك هاى بتن

 بررسی رفتار الیاف و تاثیر آن در كنترل ترك هاى بتن

 

بتن از سه عنصر اصلى شن و ماسه و سیمان تشكیل شده است كه در آن شن و ماسه توسط سیمان به یكدیگر چسبانده می شوند.این ماده ساختمانی داراى مزایا و معایبی است كه كاربرد ان را در مواردى لازم و مفید و در موارد دیگر غیر ممكن یا مضر می سازد. از جمله معایب بتن مقاومت كششی بسیار ناچیز آن می باشد كه این رفتار ترد و شكننده موجب شكست ناگهانی و فروریختن سازه های بتنی در هنگام زلزله می گردد.

بتن از سه عنصر اصلى شن و ماسه و سیمان تشكیل شده است كه در آن شن و ماسه توسط سیمان به یكدیگر چسبانده می شوند.این ماده ساختمانی داراى مزایا و معایبی است كه كاربرد ان را در مواردى لازم ومفید و در موارد دیگر غیر ممكن یا مضر می سازد. از جمله معایب بتن:مقاومت كششی بسیار ناچیز آن می باشد كه این رفتار ترد و شكننده موجب شكست ناگهانی و فروریختن سازه های بتنی در هنگام زلزله می گردد. مشکل ترد بودن بتن را مى توان با مسلح كردن آن توسط آرماتور هاى فولادى در جهت نیروهای كششى برطرف نمود. اما در موارد متعددی جهت این نیرو های كششی به طور دقیق معلوم نمی باشد.از طرفى در بتن تازه به دلیل جمع شدگی ابعاد بتن تغییرپیدا كرده و ترك هایی به وجود می آیند كه نتایج این ترك ها در بتن سبب افزایش نفوذپذیرى، از بین رفتن سطح بتن، خوردگی آرماتورها و كاهش خواص مكانیكی می باشد. یكی از راه حل های مناسب براى مقابله با این مشکلات استفاده از مقادیر كم الیاف به منظور كنترل رشد ترك وافزایش مقاومت كششى بتن می باشد. كاربرد الیاف بطورفراگیر از اوایل سال1960در كشور هاى صنعتی پیشرفته آغاز شده ودر طی این 4 دهه جنس و شكل الیاف و نحوه ساخت بتن الیافی بهبود یافته و كاربرد ان نیز فزونی یافته است.شاهد تاریخی این فناورى كاربرد كاهگل در ساختمان ها می باشد.در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تكنولوژی می باشد كه الیاف طبیعی و مصنوعى جدید،جانشین كاه و سیمان جانشین گل به كار رفته در كاهگل شده است.الیاف به کار رفته در بتن به جنس های مختلفی نظیر شیشه ، فولاد، کربن، پلی پروپیلن، کولار و غیره تولید می شوند که در این میان الیاف فولادی دارای مزایایی نسبت به سایر انواع می باشد که از جمله این موارد :1- دارای مدول الاستیسیته و کرنش شکست بالابوده که با توجه به قابلیت شکل گیری مناسب و مقاومت کششی بالا از مناسبترین و اقتصادی ترین نوع الیاف به حساب می آید 2- بالاترین افزایش را در مقاومت و شکل پذیری بتن ایجاد می کنند 3- به اشکال ظاهری گوناگون جهت بهبود رفتار بتن قابل ساخت هستند4 - اختلاط آنها با دیگر مواد بتن بسهولت انجام پذیر است.

 متن موجود نتایج ارزیابی رفتار الیاف به منظور كنترل ترك هاى ناشى از جمع شدگى در بتن استاندارد و خودتراکم می باشد. اگر بتن از جمع شدن بازداشته شود ، تنشهای کششی ایجاد شده در آن باعث ترک خوردگی مقطع می شوند. در بتن استاندارد با نسبت آب به سیمان بالاتر از 45% جمع شدگى ناشى از خشك شدن به عنوان مهمترین دلیل ایجاد ترك در سنین اولیه توصیف شده است .در بتن خود تراكم در سنین اولیه به دلیل چسبندگی بالاى مواد ریز موجود, جمع شدگی و خزش بیشترى نسبت به بتن استاندارد مشاهده مى شود ولی در مرحله سخت شدن تاخیرى در شروع جمع شدگی بتن خود تراكم به وجود می آیدكه به دلیل پایین بودن سرعت تبخیر از سطح خارجی اعضاء بتنى می باشد. جمع شدگى ناشى از خشك شدن از همان ابتدا یعنى زمان هاى اولیه بتن ریزى و حتی قبل از افزایش ظرفیت مكانیكى بتن آغاز مى شودكه بستگی به:خواص بتن (طرح اختلاط، طریقه ى بتن ریزى و روش های عمل آورى) شكل و چگونگی اعضاء بتنى و شرایط محیطى (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. چون جمع شدگى به دلیل كمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحمیل مى شود,كرنش در این قسمت از اعضاء ایجادشده و ترك هائى با منشاء drying shrinkage از نواحى سطحی كه در تماس با محیط هستند آغاز مى شود,در نتیجه اعضاء با سطح خارجى بالا(مانند دال ها و پانل هاى پیش ساخته) در تماس با یك محیط مهاجم بیشترین آسیب را در اثر به وجود آمدن ترك ها می بینند و این امر با عبور هوا از روى نمونه هاى تازه تشدید مى یابد اما از نتایج آزمایش ها مشاهده می شود كه با استفاده از مقادیر مناسب الیاف جمع شدگى و به تبع آن ترک ها به میزان قابل توجهی كاهش مى یابند. براى كنترل ترك هاى بتن تحت اثر جمع شدگی دو روش متفاوت پیشنهاد می شود:1-اندازه گیرى كاهش جمع شدگى با توجه به حدود آب از دست رفته از سطح در معرض هوا(بدون پوشش)اعضاء2-توسط اتصال اجزا بتن كه می تواند رشد ترك ها را كنترل کرده و از انتشار خرابى در اعضا در سنین اولیه جلوگیری کند.اولین روش بررسى نحوه ى عمل آورى بتن و آب نگهدارى و یا افزودنی هاى تقلیل دهنده ى جمع شدگى بوده كه هدف این روش كاهش تنش كششی روی بتن است. دومین روش استفاده از افزودنی ها و الیافى هستند كه با بتن تازه تركیب مى شوند و ظرفیت مكانیكى مخلوط را در سنین كم تعیین كرده در نتیجه از رشد و انتشار ترك ها جلو گیرى مى كنند به این معنا كه با حضور الیاف تعداد بیشتری ترک ایجاد شده و این امر باعث انتقال تنشهای کششی از میان ترکها و کاهش تمرکز تنش می شود. حركت ترك ها در هر دو نوع بتن استاندارد و خود تراكم جهت مشخصى نداشته و عمود بر هم از طرفى به طرف دیگر عبور می كنند ولی در کل می توان3 حالت فشاری و کششی و برشی را برای حرکت ترک ها در نظر گرفت.

 همچنین با ورود الیاف به بتن مستقل از مواد تشكیل دهنده 2 نوع وضعیت اصلى موازى و عمود بین ترك و الیاف مشاهده می شود که در صورت عبورالیاف عمود بر لبه هاى ترک با پل زدن الیاف بین ترک ها یكپارچگی بتن تا تغییر شكلهای زیاد حفظ شده و مقاومت خمشی و کششی به دلیل خاصیت دوزندگی الیاف بالا می رود . بنا به دلایل ذکر شده استفاده از آرماتورها از دید گاه میكروسكوپى در کنترل ترک ها مفید واقع نشده و حتی در صورت بروز ترک با پدیده خوردگی مواجه می شوند و بتن کاملا از بین می رود.

درصورتیكه با توزیع اتفاقی الیاف در فواصل بسیار کوچکتر از فاصله بین آرماتورها،اندازه ترک ها کوچکتر شده و باعث کاهش نفوذپذیری و پایداری بتن در محیط های مهاجم می شود. در حالت كلى توزیع اتفاقی الیاف در فواصل بسیار کوچکتر از فاصله بین آرماتورها باعث پخش و کوچکترشدن اندازه ترک ها شده و پس از ترک خوردن ، مقاومت كششى و خمشى به دلیل خاصیت دوزندگی الیاف بالا رفته و یكپارچگی بتن تا تغییر شكلهاى زیاد حفظ می شود.
الیاف را میتوان قبل,بعد یا در حین میكس به مخلوط بتن اضافه كرد ولی براى آسانى پخش باید به صورت خشك وارد مخلوط شود. البته باید توجه داشت در فرآیند ساخت بتن الیافی باید از ایجاد پدیده گلوله ای شدن (Balling) كه به دلیل استفاده از مقادیر زیاد و نادرست الیاف رخ مى دهد جلوگیری بعمل آید زیرا در این صورت پدیده انسداد در بتن صورت گرفته و اثر الیاف عملا از بین خواهد رفت.
به دلیل اینكه مقدار الیاف مورد استفاده در بتن برای جلوگیری از پدیده (Balling) بسیار كم مى باشد(تقریبا 0.1%), مقاومت فشارى به اندازه زیادی افزایش پیدا نمى كند زیرا الیاف نیروى مكانیكى ماكروسكوپى نبوده و تنهایك نیروى كمكى محلى به حساب آورده مى شوند. براى مقایسه هزینه ساخت بتن الیافی با با بتن مسلح به آرماتور می باید مزایاى بتن الیافی از جمله مقاومت ضربه اى بسیار بالاتر، جمع شدگی و عرض ترك كمتر، دوام بیشتر و كاهش هزینه های مربوط به تعمیر ، حفظ و نگهداری، كنترل شكستهای موضعی، ایجاد ترك و گسترش ترك، عمر مفید بیشتر، كنترل نفوذپذیرى بیشتر و بویژه زمان اجراى بسیار كمتر را (در مقایسه با بتن مسلح به میلگرد) در نظر داشت. 

کاربرد پوششهای صنعتی در نفوذناپذيری بتن

کاربرد پوششهای صنعتی در نفوذناپذيری بتن

 

در کنار روشهای متداول برای جلوگيری از نفوذ پديری و خوردگی بتن و آب بند نمودن آن چون استفاده از سيمانهای پوزولان طبيعی و مصنوعی ، ميکرو سيليس ، حفاظت کاتدی ، پوشش آرماتور ها با رزين اپوکسی ،  استفاده از ورقهای محافظ آلياژی، آرماتورهای آلياژی و کامپوزيت و ورقه های ،  کاربرد  ژئو سنتتيک ها استفاده از پوشش بتنی محافظ و بتن پليمری ،يکی از روشهای مقرون به صرفه و مؤثر استفاده از پوششهای صنعتی است ، در اين نوشتار به بررسی تأثير برخی از پوششها در کاهش نفوذ برخی از پونهای مضر چون کلر و سولفات می پردازيم. FRP

مقدمه :

بتن در محیطهای خورنده حاوی یون کلر و سولفات به مرور زمان خورده شده و خلل وفرج در آن زیاد می گردد و تصور عمومی بر این است که به دلیل مقاومت بالای آن نیازی به پوشش محافظ ندارد ولی بایستی اذعان داشت که بتن با خواط قلیایی ذاتی در محیط اسیدی به شدت آسیب می بیند و بتن به دلیل شکننده بودن تحت تنشها و صربات مکانیکی در طی مدت زمان ترک خورده و خرد می شود و زنگ زدگی و خوردگی آرماتورهای بتن در شرایط خورنده محیط به سطوح بتن گسترش می یابدو در میان روشهای فوق الذکر، استفاده  از پوششهای صنعتی کار آمد می باشد همواره در ذهن یک مهندس سازه سوالاتی چون 1- پوشش صنعتی مناسب بایستی چه مشخصاتی داشته باشد ؟ 2- چه نکاتی را در هنگام انتخاب یک پوشش باید مد نظر داشت ؟ 3- چه باید کرد نا پوشش انتخاب شده خواص عالی خود را در طول سالیان حفظ کند ؟  مطرح است.

1- عوامل مؤثر درآسیب بتن مسلح درمحیط های خورنده :

1- استفاده نادرست ازسازه ( بارگذاری بیش ازحد، ضربه، خستگی )

2- سایش و فرسایش ( کف ها، زیرسازی ها، موج گیری ها )

3- اثرات محیطی ( حرارت، رطوبت، کربناسیون )

4- مواد اولیه ناسازگار ( مصالح سنگی قابل انقباض، ساختار مرکب )

5- شسته شدن ( حل شدن با جاری خنثی یا قلیایی )

6- حمله مواد شیمیایی ( سولفات ها، اسیدها، اسیدهای آلی،... )

7- واکنش قلیایی سنگدانه

 8- خوردگی فولاد

2- آشنایی با خرابی های شیمیایی ناشی از عوامل محیطی :

2-1- خرابی  سولفاتی

سولفاتهای محلول چون سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم در اغلب نقاط دنیا به طور طبیعی در آب و خاک وجود دارند. معمولاً خاکها یا آبهایی که دارای چنین سولفات هایی هستند، قلیایی نامیده می شوند. کلیه این سولفاتها برای بتن مضرند.

2-1-1 مکانیزم حمله سولفات ها

سولفات ها ترکیبات مختلف سیمان هیدراته شده را مورد حمله قرار می دهند. سولفات های سدیم و پتاسیم با هــــیدروکسید کلسیم و هــیدروآلومینات کلسیم ترکیب مــی شونـد.

فــعل و انــفعال ســولفات ســــدیم با هیدروکسید کلسیم را می توان به صورت زیر خلاصه کرد

وفعل و انفعال سولفات سدیم با هیدروآلومنیات کلسیم به صورت زیر است:

محصولا ت واکنشهای فوق عبارتند از:

1- گچ که موجب سستی سطح بتن و مقاومت آن شده، به میزان 125 درصد حجم مواد جامد را افزایش می دهد

2- سولفوآلومینات کلسیم که بنام اترینگایت خوانده می شود وباعث افزایش قابل ملاحظه در حجم بتن و در نتیجه ترک و ریزش آن می گردد. میزان افزایش  حجم مواد بر اثراین ترکیب به 225 درصد می رسد.

سولفات کلسیم فقط با هیدروآلومینات کلسیم واکنش انجام می دهد که در اثر این واکنش دو شکل مختلف هیدروسولفوآلومینات کلسیم تشکیل می شود

منوسولفات با مقدارکم 

سولفوآلومینات کلسیم یا اترینگایت به مقدار زیاد

2-2- خرابی کلروری

علاوه بر تأثیرکربناسیون، مهمترین عامل زنگ زدگی و خوردگی آرماتور در بتن، وجود یون کلرید در آن است که ممکن است از مصالح آلوده یا مواد افزونی آغشته به کلر یا در اثر نفوذ منابع خارجی مثل  محیط دریا وارد بتن گردد. یونهای کلرید تنها درآب وجود دارند از این رو نفوذ کلرید مشروط به حضور آب در سیستم منفذی بتن می باشد. مکانیسم ورود یون کلرید به داخل بتن یا از طریق سیستم مکنده موئینگی است که آب آلـوده به کلـر وارد بتـن میشود، یـا ازطریق نفوذ ساده یونها ( انتشار) در آب راکد ، وارد منافذ بتن می گردد. حالت اول مختص بتن های خشک می باشد وآب وسیله ای است که یون ها را در داخل بـتن حمل می کند. درحالت دوم ( انتشار) مختص بتن اشباع شده یا نزدیک به اشباع است ( بتن مغروق) دربتنی که درچرخه متناوب تر وخشک قرار می گیرد هر دو مکانیسم اجرا می شود وبنابراین تحت چنین شرایطی سرعت افزا یش یافته نفوذ یون کلرید وجود دارد.

2-2-1 مکانیزم خرابی کلروری

معمولاً خاصیت قلیایی بالای سیمان پرتلند (PH در حدود 13) منجر به ایجاد لایه محافظ نازک از اکسید فریک Fe2O3 بر روی سطح فولاد می گردد و آن را روئین و درمقابل خوردگی بیشتر محافظت می نماید. اگرچه خوردگی کلاً متوقف نمی گردد، ولـی آهنگ آن بسیار نـاچیز بوده و درحـد قـابل قبول می باشد، تا زمانیکه این لایه روئین کننده فولاد بر روی سطح آن باقی بماند، بتن محیطی ایده آل برای حفاظت فولاد در مقابل خوردگی می باشد. ترکیباتی چون دی اکسیدکربن و یون کلر می توانند باعث تخریب و از بین رقتن این قشر محافظ گردند و میلگردها را در مقابل عوامل تخریبی بدون محافظ بگذارند.

تمام کلریدها در بتن بصورت آزاد نیستند و بخشی از یونها با محصولات هیدراتاسیون سیمان پیوند فیزیکی و شیمیایی برقرار می کنند. بنابراین یونهای کلـــــرید در بـــتن به سه حالت پیوند فیزیکی، شیمیایی و آزاد یافت می شوند محصول هیدرتاسیون و پیوند شیمیایی یون کلر، تمک فریدل می باشد.

2-3 مکانیزم خوردگی فولاد

خوردگی فولاد (میلگردها) در بتن یک فرآیند الکتروشیمیایی است.

واکنش آندیک                     

واکنش کاتدیک                

در صورتی که  Fe(OH)3 محصول اصلی زنگ زدگی میلگرد باشد حجم آن 4 برابر آهن خورده نشده است و در نتیجه انبساط آن فشار زیادی به اطراف بتن  وارد می کند که باعث ترک خوردگی پوشش بتنی اطراف آرماتور می شود و آرماتور بدون محافظ در معرض عوامل محیطی قرار می گیرد. ادامه خوردگی باعث کاهش تدریجی سطح میلگرد می گردد و در صورتی که تعمیرات انجام نشود تخریب و شکستگی ممکن است بطور کامل روی دهد که در این حالت عمر مفید نمونه به اتمام رسیده است.

انجام فرایند خوردگی مشروط به حضور آب واکسیژن می باشد. از این رو انتظار می رود بتنی که کاملا در آب مغروق است به دلیل کمبود اکسیژن و یا بتنی که در فضای کاملا خشک (احتمالا دررطوبت زیر 40 درصد) قرار دارد، خوردگی وجود نداشته باشد.

2-2-2 عوامل موثر در سرعت نفوذ یون کلر

1- تخلخل پوشش بتنی (ساختار منافذ)

2- نوع سیمان و مقدار سیمان (اثر شیمیایی بتن)

3- شرایط محیطی

4- ضخامت پوشش روی آرماتور

5- کربناتی شدن بتن

6- وجود ترک در بتن به علت انقباض و یا مقاومت کم در مقابل یخ زدگی

7- استفاده از تسریع کننده های کلروری با درصد بالا در بتن، غلظت یون کلر در اطراف

آرماتور را افزایش می دهد.

2-4 کربناسیون

هوای معمولی دارای03/0  درصد گاز دی اکسید کربن co2 است که در صورت نفوذ co2 به داخل بتن ، بین هیدروکسید موجود در بتن و co2 واکنش شیمیایی انجام می گردد و کربناتها تشکیل می شوند

2-4-1 عوامل موثر در میزان کربناسیون

1- شرایط محیطی

2- تخلخل پوشش بتن

3- مقدار سیمان و تاثیر سیمانهای پوزولانی

3- عوامل داخلی مؤثر  بر خرابیهای بتن

3-1 نفوذ پذیری بتن

3-1-1 عوامل مؤثر در نفوذ پذیری بتن

1- نسبت آب به سیمان

2- تخلخل بتن

3- درجه هیدراتاسیون

4- خواص سیمان

5- اثر دما : با افزایش دما میزان نفوذ پذیری افزایش می یابد.

3-2 واکنش قلیایی سنگدانه ها

برای واکنش قلیایی سنگدانه ها باید 1- اجزای فعال و واکنش زا در سنگدانه باشد 2- قلیایی کافی  (K2O ، Na2O) در بتن وجود داشته باشد 3- رطوبت کافی

مکانیزم واکنش قلیایی - کربناتی

مکانیزم واکنش قلیایی- سیلیسی

3-3 فساد مصالح ( وجود بیش از حد املاح در مصالح تشکیل دهنده بتن)

3-4 آب مصرفی

3-5 کیفیت و نوع سنگدانه

4-  عوامل خارجی مؤثر  بر خرابیهای بتن (عوامل فیزیکی و مکانیکی)

4-1 سایش ، فرسایش و خلأزایی(کاویتاسیون)

مقاومت سایشی بتن رابطه مستقیمی با مقاومت فشاری و نسبت معکوس با نسبت آب به سیمان دارد همچنین این مقاومت به دانه بندی و جنس سنگدانه ها بستگی دارد آب انداختگی و تشکیل دوغاب سخت سده در منجر به ایجادسطح شکننده و ضعیف در مقابل سایش دربتن می گردد که با تإخیر در عملیات پرداخت و ماله کشی بتن و ایجاد خلأ یا مکش در بتن می توان مقاومت سایشی بتن را افزایش داد .کاویتاسیون بر اقر تغییر ناگهانی در سرعت ، جهت آب و افت فشار منجر به حفره بر اثر پدیده خلأزایی می گرددبه عبارت دیگر هر زمان که فشار در نقطه ای از مایع به دلیل بی نظمی در سطح جریان به حد فشار بخار کم شود، حبابهایی در مایع جاری تشکیل می گردد ، این حبابها با مایع به سمت پایین دست جریان حرکت کرده و به هنگام ورود به منطقه ای پر فضار با ضربه می ترکند ، ترکهای مکرر حبابها در نزدیکی سطح بتن سبب کنده شدن و ایجاد چاله هایی در آن خواهد شد.

4-2 تاثیر هوای سرد و یخ زدگی

4-3 خرابی ناشی از نمکها و شوره زدگی : بلورهای نمک در نزدیکی سطح بتن ایجاد می گردد رشد بلورها مانند یخ زدگی منجر به تنشهای انبساطی شده و پوسته های خمیر سیمان و سنگدانه های ریز از بتن جدا می شودسولفات منیزیم در مقایسه با سایر نمکها خطرناکتر بوده و منجر به بلوری سدن نمک در سطح بتن و گاهی اوقات به داخل بتن از طریق منافذ موئینه نفوذ کرده و حجم زیادی را تخریب می کند

با توضیحات فوق الذکر با اعمال یک پوشش با دوام و مناسب می توان جلوی خرابهیای داخلی و خارجی بتن را گرفت از طرفی مکانیزم خرابی سولفاتی ، کلروی، کربناتی را کنترل کرد.

5-اهمیت آماده سازی سطح :

تقریباً 95 درصد اهمیت یک پوشش به کیفیت زیرسازی سطح و 5 درصد باقیمانده به نوع پوشش وروش کاربرد آن مربوط می شود[ ] .

5-1 دلایل آماده سازی سطح :

•1-    اطمینان از چسبندگی مناسب رنگ به سطح 2- افزایش چسبندگی به علت افزایش سطح  و اقزایش گروههای فعال سطح درواحد سانتیمتر مربع3- اطمینان از اینکه واکنش بین رنگ و سطح در اثر حضور یونهای فعال نظیر کلریدها وسولفاتها شکسته و تخریب نشود که با توجه به خورتده بودن محیط توجه بیشتری می طلبد

در کاربرد پوششها 3 انتخاب بسیار مهم وجود دارد

•1-    انتخاب نوع روش زیر سازی 2- انتخاب نوع آستری 3- انتخاب نوع پوشش یا رویه رنگ

5-2 روشهای آماده سازی سطح

1- روشهای مکانیکی : نظیر فشار بخار مایع ( بخار آب تحت فشار) و ساینده های تحت فشار(سند بلاست)، هوای متراکم ، فشار مستقیم و ثقل، سایش با ورقه های سمباده  کاغذی وفلزی و ابزارهای دستی چون برس سیمی، کاردک کم عرض2 قلم چکش3  چلقئ چکش لبه تیز4   در این تحقیق با فرز ناهمواریهای سطح بتن تا حد امکان اصلاح شده است .

ابزارهای الکتریکی (ضربه ای- چرخشی) پاشیدن آب تحت فشار(واترجت) و استفاده از سود برای واکنش با سولفات و کلرید سطحی و تشکیل نمک و شستشو با آب

مکانیسم پاشیدن ساینده ها

1-جریان هوای متراکم

2-نیروی چرح دوار ( نیروی گریز از مرکز)

عوامل تعیین کننده در میزان فشار

•1-    انرژی ذرات ساینده پرتاب شده

•2-    زاویه برخورد ساینده با سطح کار

•3-    سختی سطح کار

•4-    سختی ساینده

مکانیسم فشار مستقیم

درصنعت 3 سیستم ابزار مختلف وجود دارد

•1-    سیستم معمولی پاشیدن ساینده خشک

•2-    سیستم پاشیدن در خلاً

•3-    سیستم پاشیدن ساینده مرطوب

عوامل مؤثر در انتخاب ساینده مناسب

1-اندازه 2-شکل 3-ترکیب شیمیایی 4-PH  5-درصد رطوبات موجود 6- درصد روغن موجود 7- رنگ 8- ثبات وزن در اثر حرارت 9- وزن مخصوص 10- قابلیت تهیه 11-قیمت 12- سختی

ساینده ها به 2 دسته 1- معدنی (طبیعی) 2- سربار فلزس تقسیم می کنیم. تقسیم بندی ساینده ها براساس درصد بلور سیکا انجتم می گردد که از طیف سنجی مادون قرمز بدست می آید .

•2-    روشهای شیمیایی : حلال شویی ، اسید شویی، قلیا شویی ( مثل هیدروکسید سدیم)، شستشو با محلولهای الکترولیتی، استفاده از رنگ برها و ترکیبات تشکیل دهنده کمپلکس آلی فلزات روشهای حلال شویی : مالیدن حلال از طریق پارچه یا برس - اسپری - غوطه وری سطح کار قابل حمل در حوضچه یا تانک حلال - روغن زدایی با بخار حلال

اسیدشویی از طریق اسیدسولفوریک،کلریدریک، نیتریک،فلوئوریدریک و فسفریک

در 3 مرحله انجام می شود 1- آماده سازی قبل از اسید شویی 2- شستشو با اسید 3- شستشوی سطح تمیز شده پس از اسید شویی

رنگبرها به 2 دسته 1- آلی (مثل متیل کلراید) 2 - معدنی تقسیم می شوند. در فرمولاسیون رنگبرها 1- مواد فعال کننده سطحی جهت کاهش سطحی مایع 2-الکل ها جهت نفوذ در لایه رنگ و تورم و جداسازی آن از سطح 3-اسیدگلونات ویا نمکهای آن جهت جدا شدن رنگ از سطح (آب، الکلهاو گلیکول اتر) وجود دارد

•3-   تمیزکاری انرژیک          

•1-     با استفاده از انرژی حرارتی شعله 2- استفاده از امواج ماورا صوت 3-استفاده از لامپ 4- استفاده ازاشعه لیزر 5-استفاده ازپلاسمای گاز گرم 6-استفاده از جت اسفنجی

6-استفاده از آستری پس از تمیز کاری سطح

1- واش پرایمر 2-فسفاته کردن شامل فسفات روی و فسفات آهن 3-کروماته کردن

خواص آستریهای کارگاهی

•-        ایجاد چسبنگی خوب در سطح فلز

•-        مقاومت لازم و کافی در مقابل خوردگی قلز

•-        زمان خشک شدن کوتاه

•-        مقاومت در مقابل ضربه و ترک خوردگی

•-        مقاومت در برابر سایش

•-        قابلیت پرکنندگی حفره ها

•-        چسبندگی به پوشش بعدی

7-بخشهای مختلف تشکیل دهنده یک پوشش

1-رزینها

2- رنگدانه و پرکننده

- واقعی

- حفاظتی نظیر پودر روی و فسفات) (Zinc Rich

- با اثر خاص

3- مواد افزودنی واصلاح کننده

- رقیق کننده ها

- نرم کننده ها

- شتاب دهنده ها

- بهبود دهنده های سطحی

شامل رقیق کننده ،نرم کننده ، شتاب دهنده و بهبود دهنده سطحی و . . .

4- بتونه ( ماستیک)

5- حلال

مایعات شیمیایی فراری هستند که برای رقیق کردن رزین به آن افزوده می شود و در انتخاب حلال مناسب بایستی به 1- قدرت حلالیت 2- سرعت تبخیر 3- نقطه جوش 4- نقطه اشتعال و قابلیت شعله وری 5- سمیت آن  توجه داشت

طبقه بندی حلالها 1- ترپنها 2- هیدروکربنها (نفتیک مثل وایت اسپریت ، آلیفاتیک و آروماتیک مثل تولوئن و ترکیات آن نظیر تولوئن دی ایزو سیانات TDI ، تری نیترو تولوئن TNT ، زایلن و منومر استایرن (وینیل بنزن) )3- حلالهای اکسیژندار ( الکلها ( هیدروکسیل) مثل متانول، اتانول ، بوتانول ، گلیکولها و گلیسرولها و . . . ، اترها،کتونها مثل استون ، استرها) 4- نیتروپارافین ها 5- حلالهای کلر دار : خواص آنها عبارت است از1- وزن مخصوص بالا 2- قابلیت اشتعال کم 3- بوی خاص 4- خواص بیهوش کننده و سمیت زیاد 5- قدرت حلالیت زیاد

6- هاردنر(سخت کننده)

برای اصلاح برخی از خواص رزین از هاردنر استفاده می شود به عنوان مثل برای رزین اپوکسی از پلی آمین ، پلی آمید ، استر ، وینیل و کولتار ( از مشتقات قطران)

8-انواع رزین

- طبیعی : به صورت خام در طبیعت یافت می شود صمغ وشیره درختان ، رزینهای فسیلی می باشد یکی از آنها رزین کولتار است که از قطران بدست می آید وبرای اصلاح و بهبود مقاومت و نفوذ ناپذیری رزین اپوکسی و پلی اورتان بکار میرود.

- مصنوعی (سنتزی)

الف- آلکیدی : از پلی ال ، پلی اسید و اسید چرب (روغن) تشکیل شده

پلی ال الکل با بیش از دو هیدروکسیل(مثل گلیسرین) و پلی اسید ، اسید آلی با دو یا چند عامل کربوکسیل یا انیدرید ( مثل انیدرید فتالیک) تشکیل شده است

روغنها به 3 دسته 1- خشک شونده (مثل روغن برزک و ماهی) 2- نیمه خشک شونده (مثل سویا و تال) 3- غیر خشک شونده (مثل نارگیل، کرچک و  پنبه دانه)تقسیم بندی می شوند

- کلرو کائوچو : کائوچو در طبیعت نئوپرن یا ایزوپرن با فرمول کلی پلیمری با زنجیره فنر مانند که خاصیت ارتجاعی دارد

ب-  اپوکسی نوعی رزین ترموست ( گرما سخت) می باشد. و ازمشتقات پلی آمین می باشد

بیس فنول A : از واکنش فنول و استون بدست می آید .

بیس فنول F : از واکنش تراکمی فنول یا کروزل با فرمالدئید بدست می آید

اپوکسی نووالاک : با افزایش زنجیره بیس فنول F  تشکیل می شود

اپوکسی آلیفاتیک : از پلی ال های خطی ( آلیفاتیک) به واسطه با ویسکوزیته پایین به عنوان رقیق کننده فعال برای سیستم اپوکسی بدون حلال کاربرد دارد

اپوکسی سیکلو آلیفاتیک و هتروسیکلیک

فنوکسی : در زنجیره خود بجای 2 گروه اپوکسی انتهایی فنول دارد.

واکنش با عوامل شیمیایی و ایجاد تغییرات در رزین اپوکسی

واکنش با انیدرید پلی کربوکسیلیک اسید ، اسید چرب وپلی فنول 

ایجاد شبکه 3 بعدی و عرضی  (Cross Link)  با آمین ها ازطریق اضافه کردن هاردنر (سخت کننده) پلی آمین به رزین ،کتیمین (واکنش یک کتون با پلی آمین) ، رزول و آمینوپلاست ، پلی ایزو سیانات و پلی سیلوکسان و کاتالیزور ( آنیونی یا کاتیونی)

 نسبت اختلاط رزین و هاردنر در اپوکسی 2 جزئی براساس عدد پاپوکسی وآمین اکی والان تعیین می شود که برای داشتن پیوند مناسب رعایت نسبت اختلاط براساس دستورالعمل کارخانه های سازنده حاپز اهمیت است نسبت اختلاط در Pot life ( گیرش اولیه ) پس از 5 دقیقه واکنش گرمازا (شبیه به واکنش سیمان با آب  در بتن) حالت ژل و فیلم سخت ایجاد می گردد ، تأثیر دارد

کاربرد پوششهای اپوکسی

- پرایمر بتن اپوکسی

- بتونه اپوکسی (درزگیر) - ترکهای مویین بتن را پر می کند

- ملات و گروت اپوکسی

- رنگ اپوکسی با حلال

- رنگ اپوکسی بدون حلال

- ورنی اپوکسی

- چسب اپوکسی

- روکشهای لپوکسی

- پوششهای منعطف اپوکسی :

- مقاومت در برابر نفوذ آب

- مقاومت در برابر یخ زدگی

- چسبندگی خوب به سطح بتن

- انعطاف پذیری عالی

- پوششهای ضد لغزندگی اپوکسی : روی سطح آن سیلیس ریخته می شود

 پوشش اپوکسی با الیاف شیشه

پ- پلی اورتان

اجزا تشکیل دهنده : جز اول ایزو سیانات ها مثل تولوئن دی ایزو سیانات (TDI) ، دی فنیل متان دی ایزو سیانات (MDI) ، هگزا متیل دی ایزو سیانات  (HDI) جز دوم ترکیبات دارای گروه عاملی  OH جز سوم حلالها

طبقه بندی : پلی اورتان اصلاح شده با روغن (آلکید اورتان)

پلی اورتان هایی که با رطوبت هوا خشک می شوند ،پلی اورتانهای کوره ای

پلی اورتان دو جزئی با کاتالیزور و پلی اورتان دو جزئی با پلی ال

ت- اتیل سیلیکات

روش1- تولید بچ به بچ 2- تولید پیوسته

ث- سیلیکونی

خواص :  مقاومت حراتی بسیار عالی ، مقاومت خوب در برابر شوکهای حرارتی ، بسیار خوب در برابر عوامل خورنده محیط ، کاهش میزان مصزف حلال در رنگ ، خشک شدن سریع ،کاربرد آسان ، مقاومت بسیار خوب در برابر نورخورشید و رطوبت محیط ، هماهنگی از نظر سختی و انعطاف رزین با سطح

ج- وینیلی

کوپلیمر وینیل کلراید و وینیل ایزو بوتیل اتر

پلی وینیل استات

پلی وینیل بوتیرال

چ- اکریلیک

اکریلیک ترموپلاست

 اکریلیک ترموست

اکریل آمید

اکریلیک امولسیونی

ح- پلی استر

پلی استر اشباع

پلی استر غیر اشباع

- آمینو

اوره فرم آلدئید

ملامین فرمالدئید

خ -نیترو سلولز

برای نصب کاشی ضد اسید از رزین پلی استر ، رنگدانه فلزی کبالت  ، پرکننده میکروسیلیس برای نفوذناپذیری پوشش ایروزیل  به عنوان ماستیک یا بتونه ، هاردنر پروکسی و درنهایت کاشی ضد اسید (Anti Acid Tile) استفاده شده است.

برخی از پوششهای صنعتی کاربردی عبارتند از پوشش اکریلیکی[2]پوشش آلکیدی2 ، پوشش قیری3 ، پوششهای اپوکسی شامل کولتار4  ، پوشش اصلاح شده با پلی آمید5 و پلی آمین6  ، پوشش وینیل و استر اپوکسی7 ، پوشش پلی استر8 ، پوشش پلی اورتان9 ، پوشش سیلیکون10، پوشش وینیل11و . . .

زیرسازی سطحی که قرار بود پوشش گردد با فرز به حد کاقی هموار گردید وپس از مالیدن پوشش با رولر و ترکیب و تختلاط رزین با حلال پوشش را در 2 و3 لایه روی سطح کشیده و بایستی به زمان اجرا و Pot Life توجه گردد. در نهایت به به بررسی عملکرد پوشش با آزمایشات شیمیایی می پردازیم.

خصوصیات پوشش کولتار اپوکسی 1- چسبندگی عالی به سطح 2- مقاومت عالی در برابر آب 3- مقاومت سایشی 4- سختی و نفوذ پذیری بالا

موارد مصرف :  به عنوان لایه محافظ در برابر نفوذ آب ، رطوبت در زیر خاک و آب دریا استفاده می شود. از قطران در آن استفاده شده و سطح را کاملاً عایق و مانع از نفوذ عوامل خورنده می گردد. 

•1-     لوله ها و مخازن مدفون در خاک

•2-     سازه ها و اسکلتهای صنعتی و غوطه ور در آب

•3-     کارخانجات پتروشیمی و ایستگاههای تصفیه آب

•4-     ایستگاههای تصفیه فاضلاب و پوشش داخلی لوله های بتنی مسیر فاضلاب

•5-     پوشش داخلی مخزن تعادل کشتی

خصوصیات پرایمر دو جزیی پوشش اپوکسی پلی آمید

 1- چسبندگی عالی به سطح 2-مقاومت عالی در برابر مواد شیمیایی و آب 3- ایجاد فیلمی با انعطاف پذیری خوب 4- مقاومت سایش بالا 5- خشک شدن سریع و تحمل ضربه عالی

 موارد مصرف : در مناطقی که شرایط خوردگی درآها بسیار شدید نمی باشد به عنوان لایه میانی بر روی پرایمرهاس ضد خوردگی قوی استفاده می شود.

1-پالایشگاه ها و نیروگاه ها

2- سکوها و تأشیشات حفاری

3- تجهیزات و تأسیسات فلزی در مناطق صنعتی و دریایی در بالای خط آبخور

خصوصیات پوشش پلی اورتان  بدون حلال با انعطاف پذیری بالا

این پوشش دو جزیی (Two Components) متشکل از پلی ایزوسیانات 2 و پلی ال3 می باشد.دارای پرایمر (آستری) بی رنگ بوده و دارای 2 لایه Top Coat زیتونی رنگ می باشد ضخامت لایه پوشش 3000 تا 5000 میکرون می باشد.

 مقاوم در برابر اسیدها ، آب دریا و آب مقطر

•1-     مقاوم در برابر پرتوهای رادیو اکتیو

•2-     مقاومت سایش و مقاومت مکانیکی بالا

•3-     جسبندگی عالی به سطوح

•4-     مقاوم در برابر شوکهای حرارتی

•5-     قابلیت ترمیم آسان

موارد مصرف : به عنوان پوشش محافظ خوردگی در دامنه وسیعی از بسترها با جنس متفاوت استفاده می شود

1-تأسیسات نیروگاههای حرارتی

2- لوله و خطوط انتقال (داخل و خارج )

3- تانکها و مخازن فلزی

4- تانکها و مخازن بتنی ( داخل و خارج)

5- قابل استفاده در محیطهای غوطه ور در گاز

6- قابل استفاده در محیطهای غوطه ور در آب

7- پلهای شنی و فلزی

8- استخرهای شنا و ذخیره آب

9- ژاکتها و تجهیزات مورد استفاده در محیطهای دریایی

10-  پوششهای سطوح در تماس با مواد غذایی (داخل و خارج)

11-کفپوش سازه های فلزی و بتنی

12-درزگیرها و پوششهای مقاوم در برابر ضربه و سایش

13- پشت بامها و شیروانی ها و بالکن ها و . . .

خصوصیات لایه رویه اپوکسی بدون حلال

1-مقاومت بسیار عالی در برابر آب  2- سختی بالا 3- چسبندگی عالی به سطح

4- مقاومت مکانیکی بالا 5- مقاومت سایشی بالا

موارد مصرف : ازاین پوشش به عنوان لایه رویه برای تجهیزات به دور از تابش مستقیم خورشید (UV)

1-مخازن آب آشامیدنی  2- مخازن نگهداری روغنها و چربیها 3- محیطهای در تماس با مواد شیمیایی

•1-     بلوک نمونه یا شاهد ( بدون پوشش) 2 -کلیه پوششها 3-پوشش پلی اورتان (3000-5000 میکرون ضخامت)4-پوشش کولتار اپوکسی بدون حلال  (400-800 میکرون ضخامت) 5- پوشش کولتار اپوکسی با حلال (400-800 میکرون ضخامت)  6- پوشش اپوکسی پلی آمین (دارای پرایمر کرم رنگ و دو لایه نهایی با فام آبی)

نتیجه گیری :

با توجه به تنوع پوششهای مختلف و تبلیغات کارخانجات سازنده لزوم آشنایی با پوششهای اصلی ، نحوه اجرا و ترکیب آنها ضروری به نظر می رسد و توجه به محیط اجرا ، قیمت ، دوام ، سرعت و سهولت اجرا ، زمان گیرش ، کارایی ، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر تأثیر اشعه ماورای خورشید و طول موجهای مختلف در انتخاب پوشش مورد نظر مؤثر است.

مقاله کامل استفاده از خرده شیشه در بتن

مقاله کامل استفاده از خرده شیشه در بتن

 

مقدار زیادی از شیشه های مصرف شده دوباره بازیافت می شوند و قسمتی نیز برای مصارف گوناگون از جمله سنگدانه های بتن به کار می روند .مقدار زیادی از این مواد شرط لازم برای بازیافت را فراهم نمی کنند و این مواد برای دفن فرستاده می شوند. فضای مورد استفاده برای دفن قابل توجه است و این فضا می تواند برای مصارف دیگری به کار برده شود. شیشه یک قلیایی غیر پایدار است که در محیط بتن میتواند باعث بوجود آمدن مشکلات ناشی از واکنش قلیایی – سیلیسی (ASR) شود. این ویژگی به عنوان یک مزیت در خرد کردن پودر شیشه و استفاده از آن به عنوان یک ماده پوزولانی در بتن استفاده شده است.

رفتار دانه های بزرگ شیشه را در واکنش قلیایی در آزمایشگاه نمی توان با رفتار واقعی پودر شیشه در طبیعت برابر دانست. تجربه مزایای واکنش پوزولانی شیشه را در بتن مشخص کرده است. می توان در بعضی از مخلوطهای بتن تا %30 وزن سیمان پودر شیشه اضافه کرد و به مقاومت مناسبی دست یافت. همچنین خزش خشک شدن بتن با پودر شیشه نیز در حد قابل قبول و مجاز است. 1 مقدمه شیشه در انواع مختلفی تولید می شود( بسته بندی ، شیشه صاف ، حباب لامپها ، لامپ تلویزیونها و ...)....

اما همه این وسایل عمر مشخصی دارند و نیاز به استفاده دوباره و بازیافت آنها به منظور جلوگیری از مشکلات زیست محیطی که ناشی از ذوب آنها و یا دفن ایجاد می شود احساس می شود. 1-1 بازیافت شیشه شیشه های مصرف شده بصورت تجاری به محلهای مخصوص طراخی شده برای بازیافت یا دفن و یا جمع آوری کربنات و سپس حمل آنها به محلهای دپو می روند. بزرگترین هدف قوانین زیست محیطی تا خد امکان کم کردن ضایعات شیشه و بردن آنها به محلهای دفن و تجزیه شیمیایی آنها به طور اقتصادی است. شیشه یک ماده منحصر به فرد است که می تواند بارها وبارها بدون تغییر در خواصش بازیافت شود. به عبارت دیگر یک بطری می تواند ذوب شده و دوباره به بطری تبدیل شود بدون اینکه تغییر زیادی در خواصش ایجاد شود.

بیشتر شیشه های تولیدی بصورت بطری هستند و مقدرا زیادی از شیشه های جمع آوری شده دوباره برای تولید بطری به کار می روند. اثر این پروسه به شیوه جمع آوری و مرتب کردن شیشه ها با رنگهای مختلف وابسته است. اگر رنگهای مختلف شیشه قابل جدا کردن باشند می توان از آنها جهت تولید شیشه با رنگهای مشابه استفاده کرد. ولی وقتی که شیشه با رنگهای متفاوت با هم مخلوط شدند، برای تولید بطری نامناسب می شوند و باید آنها را در مصارف دیگری به کار برد و یا دفن کرد. آقای ریندل (Rindl) به چند مورد از استفاده های غیر بطری شیشه اشاره می کند که شامل : سنگدانه روسازی راه ،پوشش آسفالت ، سنگدانه بتن ، مصارف ساختمانی ( کاشی شیشه ای ، پانلهای دیوار و ...) ، فایبر گلاس ،شیشه های هنری ،کودهای شیمیایی ،محوطه سازی ،سیمان هیدرولیکی و بسیاری دیگر. استفاده از بتن در سنگدانه های بتن در این مقاله مورد بررسیقرار می گیرد. نگرانی بزرگی که در استفاده از شیشه در بتن وجود دارد واکنش شیمیایی مابین ذرات سیلیس اشباع شیشه و قلیاییهای مخلوط بتن است که به واکنش سیلیسی – قلیایی(Alkali Silica Reaction ASR) معروف است. این واکنش می تواند برای پایداریبتن بسیار خطرناک باشد. به همین منظور باید پیشگیری مناسبی در جهت کمتر کردن اثراین واکنش انجام شود. پیشگیری مناسب می تواند با استفاده از یک ماده پوزولانی مناسبمانند :خاکستر هوایی ،سرباره کوره آهن گدازی و یا میکرو سیلیس (Silica Fume SF) با نسبت مناسب در مخلوط بتن انجام گیرد. حساسیت شیشه به مواد قلیایی این حدس را بوجود می آورد که شیشه درشت و فیبر شیشه می تواند اثر واکنش ASR را کم و یا محو کند. اگرچه این تصور نیز وجود دارد که پودر شیشه می تواند خواص پوزولانی (مانند مواد ذکر شده در بالا) از خود نشان دهد و از اثرات و انجام واکنش ASR توسط دانه های شیشه جلوگیری کند. ریندل نتایج کارهای انجام شده توسط افراد و ارگانهای مختلف را بیان کرد.

برای مثال او به نقل از شرکت Boral می گوید که: پودر شیشه آهکی سیلیکاتی رد شده از الک 100# در جهت کاهش ASR است. همچنین مرکز زمین پاک واشنگتن بیان می کند که دانه های ریز (پودر) می توانند بتن را بوسیله آزمایش ASR تضعیف کنند. همچنین کارهای انجام شده توسط آقای Samtur بر روی این موضوع بیان می کند که پودر شیشه رد شده از الک 200# می تواند مانند یک ماده پوزولانی و در جهت کاهش اثر واکنش سنگدانه ها (ASR) عمل کند. همچنین آقای Pattengil نیز به همین نتایج دست یافت. اخیرا مرکز تحقیقات انرژی ایالت نیویورک حمایتهای مالی تحقیق بر روی کاربرد شیشه بازیافتی برای بلوکهای بنایی بتنی را انجام داده و نشان داده که شیشه ضایعاتی می تواند هم به جای سنگدانه و هم به عنوان ماده افزودنی (با ایجاد شرایط مشخص) در بتن استفاده شود. آقای Bazant بیان می کند که ذرات شیشه خدودباعث انبساط زیادی می شوند. اگرچه ذرات کوچکتر از mm 0.25 در آزمایشگاه باعث هیچ گونه انبساطی در بتن نگردیدند. آقایان Baxterو Meyer فهمیدند که ذرات شیشه حدود mm 1.2 باعث بیشترین انبساط ملات در بین دانه های با اندازه mm 4.75 تا mm 0.15 می شوند. آنها فهمیدند که بیشترین انبساط وقتی حاصل می شود که 100% ذرات شیشه بصورت سنگدانه باشند و اگر شیشه های سبز بیش از 1% اکسید کرم داشته باشند اثر مثبتی بر واکنش ASR دارند. mm1.5

آقایان Carpeneter و Cramer گزارش می دهند که پودر شیشه بر کم کردن اثر واکنش ASR در آزمایش تسریع شده ملات مانند اثر خاکستر بادی و میکروسیلیس و سرباره موثر است. این نشان می دهد که پودر شیشه می تواند انبساط ناشی از ASR را در سنگدانه های حساس و شیشه های دانه ای متوقف کند. از مطالب بالا نتیجه گیری می شود که شیشه می تواند به سه صورت در بتن استفاده شود: درشت دانه ریز دانه پودر شیشه درشت دانه و ریز دانه می توانند باعث واکنش ASR در بتن شوند. اما پودر شیشه می تواند اثر ASR آنها را کاهش دهد. در بعد تجاری بسیار به صرفه است که پودر شیشه به جای سیمان مصرف شود تا اینکه شیشه بهعنوان سنگدانه در بتن مصرف شود. پودر پودر شیشه یک ماده با ارزش است که از شیشههایی که برای بازیافت مناسب نیستند به دست می آید. در قسمتهای بعدی اطلاعاتی در مورد استفاده از شیشه در بتن در سه خالت ذکر شده ارائه می گردد. کارهای آزمایشگاهی سه مورد از کاربردهای شیشه در بتن در برنامه تحقیق ARRB مشخص شده است. اینها شامل : شیشه های درشت دانه شیشه های ریزدانه و پودر شیشه است. حدود ذرات برای هر شاخه در زیر ذکر شده است. شیشه درشت دانه mm 12-4.75 CGA شیشه ریز دانه mm4.7-0.15 FGA پودرشیشه کوچکتر از mm0.01 GLP ترکیب شیمیایی تولیدات یک تیپ شیشه مشابه هستند. همچنین در جدول زیر ترکیب شیمیایی شیشه ها با رنگهای مختلف ارائه شده است.

شیشه های درشت دانه و ریز دانه جهت جایگزینی حدود اندازه های مشابه سنگدانه های طبیعی به کار می روند. پودر شیشه به عنوان یک ماده پوزولانی مورد مطالعه قرار می گیرد(مانند کاربرد خاکستر هوایی و میکروسیلیس). مقایسه ای بین مواد مخلوط در شیشه شکسته و پودر شیشه و میکروسیلیس در جدول زیر نشان داده شده است. مواد طبیعی استفاده شده در این کار شامل ماسه طبیعی بتن ویکتوریا و سنگ شکسته طبیعی بازالتی بود. یکسری سنگدانه فعال خاکستری از NSW برای تشخیص اثر پودر شیشه بر توقف انبساط AAR (Alkali Aggregate Reaction) مصرف شد. 3- سنگدانه های درشت و ریز شیشه در بتن تاثیر خصوصیات فیزیکیسنگدانه های شیشه ای مانند اندازه آنها در مخلوط بتن مشخص است.

شیشه بنابر طبیعت اشباع از سیلیس و شکل بی ریخت ملکولی آن به حمله شیمیایی مخیط قلیایی که در بتن هیدراته شده ایجاد می شود حساس است. این حمله شیمیایی می تواند تولید تغییر شکلهای وسیعی بر ژل AAR بتن داشته باشد که توسعه پیدا می کند و اگر پیشگیریهای مناسب در فرمولاسیون طرح اختلاط لحاظ نشود باعث ترک خوردن زودرس بتن می شود. طبیعت واکنش شیشه در کاربرد آن در بتن بسیار اهمیت دارد. برای مثال بعضی از سنگدانه های طبیعی می توانند وقتی که به مقدار کمی در بتن استفاده می شوند باعث انبساط بیش از اندازه بتن شوند و بعضی دیگر به صورت 100% در بتن استفاده می شوند. واکنش سنگدانه ها بوسیله آزمایش تسریع شده استوانه ملات (AMBT) مشخص می شود (ASTM C1260). نتایج آزمایش AMBT نشان می دهد که مخلوط با شیشه بیشتر در ملات انبساط بیشتری نیز داشته است. شکل 2 این اثر را نشان می دهد. شرط برای این آزمایش این است که انبساط کمتر از 0.1% در عمر 21 روزه نشان دهنده سنگدانه غیر فعال و بیش از 0.1% در عمر 10 روزه نشان دهنده سنگدانه فعال است. انبساط کمتر از 0.1% در 10 روز ولی بیش از 0.1% در 21 روز نشان دهنده سنگدانه با واکنش آهسته است. بر اساس این شرط شکل 2 نشان می دهد که استفاده از بیش از 30% شیشه در بتن ممکن نیست اثرات زیانباری داشته باشد. (مخصوصا اگر قلیاییهای بتن کمتر از kg3 Na2O در یک متر مکعب باشد). بتنهای با قلیایی بیشترممکن است انبساطهای بیشتری را بوجود بیاورند. این موضوع در شکل 3 برای چهار اندازهاز ذرات شامل پودر (کمتر از mm0.01) ماسه خیلی ریز (mm0.3-0.5) و دو قسمت سنگدانهبزرگتر نشان داده شده است. نتیجه نشان داده شده در شکل 3 نشان می دهد که اندازه هایشیشه زیر mm0.3 اختمال کمی برای انبساط خطرناک دارند ولی اندازه های بزرگتر ازممکن است باعث انبساطهای قابل ملاخظه ای شوند. بنابراین اندازه انبساط وابسته به میزان شیشه موجود، اندازه ذرات و میزان قلیاییهای مخلوط است.این نتایج نشان می دهد که شیشه می تواند ژلAAR تولید کند و اگر اندازه ذرات به اندازه کافی کوچک شود می تواند به عنوان یک ماده پوزولانی عمل کند. mm0.6

مشخص شده است که فعالیت سنگدانه ها و انبساط حاصله می تواند با بکار بردن میزان مناسب از مواد با خاصیت سیمانی شدن مانند میکرو سیلیس و خاکستر هوایی کنترل شود. همچنین پودر شیشه ریز می تواند بصورت مشابه عمل کند. با توجه به کاربرد سنگدانه های ریز و درشت که مورد بررسی قرار گرفتند مخلوطهای آزمایشی با توجه به میزان سنگدانه های ریز و درشت مناسب در مخلوط بتن گسترش یافته اند. آزمایشات به سمت تولید بتن با حدود Mpa32 تحمل پیش رفتند. مخلوط محتوی Kg/m3255 سیمان و Kg/m3 85 خاکستر هوایی بود. میزان شن و ماسه به ترتیب Kg/m3 1080 و Kg/m3780 مناسب به نظر می رسید.

بعد از تعدادی سعی و خطا فرمولی رضایتبخش به سمت ویژگیهای مناسب بتن تازه جهت این مخلوط پیدا شد که به صورت زیر است: این موضوع از مقاومت بتنها آشکار است که این مخلوطها به راحتی به مقاومت Mpa32 رسیده و ختی از آن عبور می کنند( در حالی که از مقدار زیادی شیشه بازیافتی استفاده شده است). برای مصارف غیر سازه ای که مقاومت کمتری مورد نیاز است از همین مخلوط بدون کاهش دهنده (روان کننده) آب می توان استفاده کرد. دو مخلوط بتن با 50% شیشه درشت دانه و با یا بدون 50% شیشه ریز دانه در جدول 4 تشریح شده است. با توجه به وجود 25% خاکستر هوایی در مخلوط ،بتن از واکنش ASR نیز محفوظ است. جمع شدگی ناشی از خشک شدن این مخلوطها خوب و زیر مرز 0.075% که توسط استاندارد استرالیا معین شده ، بود. شکل 4 منحنی جمع شدگی خشک شدن متوسط را برای نمونه های با میزان شیشه متفاوت نشان می دهد. با توجه به مطالب بالا به این نتیجه می رسیم که مقدرا حتی بیش از 50% از هر کدام از درشت دانه یا ریز دانه می توانند در مخلوط بتن سازه ای یا غیرر سازه ای مصرف شوند. اگرچه دیگر پارامترهای مهندسی این مخلوطها نیاز به تحقیق و بررسی بیشتری دارند. 4- اثرات پودر شیشه بر مقاومت ملات تقسیم اندازه ذرات پودر شیشه (GLP) بصورت زیر است: اندازه ذرات کوچکتر از 5 میکرون 5-10 میکرون 10-15 میکرون بزرگتر از 15 میکرون درصد 39 49 4.4 7.6 سطح مخصوص پودر شیشه m2/Kg 800بود که تقریبا دو برابر بیشتر سیمانهای موجود است. اثرات جایگزینی پودر شیشه با سیمین یا ماسه بر مقاومت مکعبهای ملات ( نسبت سنگدانه به سیمان 2.25 و نسبت آب به سیمان 0.47) در شکلهای 5 و 6 نشان داده شده است. در مورد جایگزینی سیمان ممکن است کاهش مقاومت 28 روزه پیش بیاید که یک اثر کوتاه مدت است و خواص پوزولانی را آشکار می کند. همچنین خاکستر هوایی نیز وقتی که با میزان مشابه سیمان جایگزین می شود اثری مشابه تولید می کند. مقاومتهای طولانی تر با میکرو سیلیس مورد مطالعه قرار گرفتند. این سری از نمونه ها تشکیل شده بود از : نمونه کنترلی که ریزدانه فعال خاکستری داشت ، نمونه با 10% میکروسیلیس ، با 20% پودر شیشه ، با 30% پودر شیشه که با سیمان مساوی جایگزین شده بودندو در یک نمونه نیز 30% پودر شیشه جایگزین سنگدانه ها شده بود. شکل 7 مقاومت این نمونه ها را در عمر 270 روزه نشان می دهد. سه نتیجه نشان می دهد که جایگزینی 10% بخار سیلیس مقاومت بیشتری از جایگزینی GLP دارد. ولی همچنین نشان می دهد نمونه ملاتی که حاوی GLP باشد برای مدت طولانی تری رشد مقاومت خواهد داشت (به خاطر واکنش پوزولانی). باید توجه شود که وقتی 30% ماسه با پودر شیشه جایگزین می شود مقاومت 90 روزه برابر مقاومت مخلوط حاوی میکروسیلیس است. برای بررسی اثر مثبت جایگزینی پودر شیشه به جای سنگدانه ها دو آزمایش اضافی بر روی مکعبهای ملات انجام شد (270 روز عمل آوری شده).

در یک سری از نمونه ها 20% از سیمان با پودر شیشه جایگزین شد و در سری بعدی به علاوه 20% سیمان 10% از سنگدانه ها نیز جایگزین شدند. شکل 8 نشان می دهد که این جایگزینی به صرفه است (احتمالا به خاطر بهبود دانه بندی و واکنش پوزولانی). همچنین باید توجه شود که مقاومت مخلوط با 20% شیشه به جای سیمان و 10% به جای سنگدانه ها به مقاومت مخلوط محتوی میکرو سیلیس رسیده و از آن تجاوز می کند. ظاهرا اثرات سود آور مقایسه شده میکرو سیلیس بر مقاومت نسبت به پودر شیشه بصورتی زیاد در این آزمایش افزایش یافته اند. زیرا مخلوط با میکروسیلیس حاوی 90% سیمان است ولی مخلوطهای با پودر شیشه حاوی 80 و 70% سیمان هستند. برای مقایسه مبتنی بر میزان سیمان مساوی ، آزمایش مقاومت ملات بر روی دو سری از نمونه ها که حاوی شیشه دانه بندی شده به جای ریزدانه (80% شیشه و 20% ماسه طبیعی) که 30% از سیمان نیز با مواد دیگر جایگزین شده بود انجام شد. در یک نمونه 30% از سیمان با پودر شیشه جایگزین شد و در دیگری با مخلوطی از 10% میکروسیلیس و 20% سنگ بازالتی غیر پوزولانی نرم و ساییده شده. در این روش میزان سیمان هردو نمونه مساوی است. شکل 9 نشان می دهد که نتایج مقاومت برای هر دونمونه تقریبا یکسان است. باید به این نکته توجه شود که مقاومتهای نشان داده شده در شکلهای 7 و 9 به علت تفاوت کلی در سنگدانه های ملات اساسا قابل مقایسه نیستند. 5- اثر پودر شیشه بر انبساط ملات همانطور که در شکلهای 2 و 3 نشان داده شده دانه های در حد ماسه شیشه می توانند باعث واکنش قلیایی سنگدانه ها بصورت خطرناکی باشند ( مخصوصا در میزان بالای شیشه در آزمایش تسریع شده ملات). بنابر این 6 سری نمونه های ملات محتوی 80% دانه های شیشه فعال ساخته شد. نمونه کنترلی که حاوی سنگدانه و سیمان معمولی بود، و در 5 نمونه دیگر سیمان با 5% و 10% میکروسیلیس و 10 و20 و 30% پودر شیشه جایگزین شده بودند.

شکلهای 10 و 11 نشان می دهند که این ترکیبات (هردو حالت GLPو میکروسیلیس) در کاهش انبساط واکنش AAR موثر هستند به شرط اینکه به اندازه مناسب مصرف شوند (10%میکروسیلیس و <20%GLP). این نتایج نشان می دهد که نقش 20 و 30% GLP در توقف واکنش AAR بیشتر از 10% میکروسیلیس است. با وجود مقدار زیاد کربنات سدیم در شیشه (حدود13%) این نکته مهم است که خود دانه های پودر شیشه باعث انبساط طولانی مدت ملات نشوند و یا باعث تحریک سنگدانه های فعال مخلوط نباشند. آزمایش طولانی مدت استوانه ملات در 38 درجه سانتیگراد و 100% اشباع با سنگدانه های فعال و غیر فعال و با میزان جایگزینی مساوی سیمان (مانند آنچه در بالا گفته شد) انجام شد. انبساط کمتر از 0.1% در یک سال نشان دهنده ترکیب بی ضرر است. شکل 12 نشان می دهد که وقتی سنگدانه ها غیر فعالند خود GLP باعث انبساط مخلوط نمی شود. اما شکل 13 نشان می دهد که وقتی سنگدانه ها فعال هستند وجود 30%GLP باعث تحریک واکنش سنگدانه های خیلی حساس هم نمی شود. همچنین وقتی که سیمان جایگزین نشود و 30% GLP به جای سنگدانه استفاده شود باعث انبساط خطرناک استوانه ملات نمی شود. اطلاعات نشان می دهد که GLP می تواند بدون ترس از اثرات زیانبار آن استفاده شود. 6 -پودر شیشه در بتن اثر پودر سیسه بر انبساط بتن مشخص شد.

یکسری سنگدانه خیلی فعال در منشور بتن (بر اساس ASTM C1293) استفاده شد.انبساط خطرناک در این آزمایش 0.03% تا 0.04% در یک سال است. شکل 14 نشان می دهد که 40% GLP که پتانسیل رها سازی قلیایی بیشتری از 30%GLP دارد می تواند تا 80% از انبساط ناشی از سنگدانه های فعال جلوگیری کند. برای سنگدانه های کمتر فعال نیز انبساط متوقف می شود. این امر نشان دهنده اثر مثبت GLP در بهبود دوام بتن است. وقتی که نسبتهای متفاوتی از GLP با سنگدانه های غیر فعال در بتن با قلیایی بالاتر (Na2O/m3 5.8) استفاده می شوند خود شیشه نیز باعث انبساط خطرناکی در مخلوط نمی شود. نتیجه آخر اینکه GLP اثر زیان آوری بر مخلوط بتن ندارد. 1-6- اثر پودر شیشه بر خزش و مقاومت بتن به تعداد نمونه های شکل 15 ولی با قلیایی کمتر برای تعیین خزش خشک شدن بتن با مقادیر مختلف GLP و میکروسیلیس استفاده شد. اطلاعات طولانی مدت نشان داده شده در شکل 16 نشان می دهد که خزش خشک شدگی مخلوطهای متفاوت زیاد نیست و به راختی استانداردهای AS3600 را برآورده می کند.(کمتر از 0.075% در 56 روز) مقاومت نمونه های ساخته شده در شکل 17 نمایش داده شده است.

به نظر می رسد که اگرچه مخلوطهای محتوی GLP مقاومت اولیه کمتری دارند (با توجه به سیمان کمتر) ولی به رشد مقاومت خود در محیط نمناک ادامه می دهند و به مقاومت نمونه کنترلی نزدیک می شوند. همچنین وقتی که GLP با ماسه جایگزین می شود مقاومت بصورت چشمگیری از نمونه کنترلی بیشتر است. رشد ممتد مقاومت به وضوح اثر مثبت واکنش پوزولانیرا در بتن نشان می دهد. 7-بافت میکروسکوپی ملات محتوی پودر شیشه نمونه های ملات محتوی GLP که 270 روز در محیط نمناک بودند بوسیله میکروسکوپ الکترونی اسکن شدند. این نمونه های ملات نشان دهنده خصوصیات بتنهای با عمر مشابه نیز بودند. شکل 18 نشان دهنده بافت میکروسکوپی متراکم در ملات با 30% GLP است و اثر واکنش پوزولانی شیشه را در بتن نشان می دهد. در هر دو مورد شکست سطح نمونه ملات حاکی از بافت میکروسکوپی متراکم بود. 8- نتیجه اطلاعات موجود در این مقاله نشان می دهد که پتانسیل زیادی در بازیافت شیشه و مصرف آن در حالتهای پودر ،ریزدانه و درشت دانه وجود دارد. این نتیجه نهایی می تواند حاصلشود که می توان با جایگزینی شیشه با مواد گرانقیمت تری مانند میکروسیلیس یا خاکسترهوایی و یا حتی سیمان در هزینه ها صرفه جویی کرد. GLP

مصرف پودر شیشه در بتن می تواند از انبساط ASR در حضور سنگدانه های فعال جلوگیری کند. همچنین بهبود مقاومت پودر شیشه در ملات و بتن چشمگیر است. آزمایشات بافت میکروسکوپی نشان دهنده این است که پودر شیشه می تواند یک مخلوط متراکم تر تولید کند و خصوصیات دوام بتن را بهبود ببخشد. این نتیجه که 30% پودر شیشه می تواند به جای سیمان یا سنگدانه در بتن (بدون نگرانی از اثرات زیانبار طولانی مدت) جایگزین شود حاصل شد. بیشتر از 50% از هر دو (پودر شیشه یا سنگدانه شیشه ای) می تواند در بتن با رده مقاومت Mpa 32 باعث بهبود قابل قبول مقاومت بتن شود.

مبانی بتن

مبانی بتن

 

بتن اساسا از دو قسمت دانه ­های سنگی (Aggregates) و خمیر سیمان (Concrete) تشکیل شده است. خمیر سیمان که در واقع مخلوطی از سیمان پرتلند و آب می­باشد.
   - در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ­ها (ماسه و شن) را بصورت تودﮤ سنگ مانندی به یکدیگر می­چسباند.
   - دانه ­ها به دو گروه ریزدانه که تا ¼ اینچ (6میلیمتر) و درشت دانه که روی الک شماره 16 (1.18 میلیمتر) تقسیم می­شوند.

   - خمیر سیمان عموما حدود 25 تا 40% کل حجم بتن را تشکیل می­دهد که حجم مطلق سیمان بین 7 تا 15% و حجم آب از 14 تا 21% است. مقدار هوای در بتن تا حدود 8% حجم بتن را تشکیل می­دهد این اندازه به درشت ترین دانه بستگی دارد.

   - برای مصالح و شرایط عمل آوردن (Curing) معین، کیفیت بتن سخت شده به مقدار آب در مقابل با مقدار سیمان بستگی دارد.

مزایای کاهش مقدار آب

1.    افزایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی

2.    افزایش قابلیت آب بندی (Water Tightness)

3.    کاهش جذب آب (Absorption)

4.    افزایش مقاومت نسبت به عوامل جوی

5.    پیوستگی بهتر بین لایه های متوالی

6.    چسبندگی بهتر میان میلگرد و بتن

7.    کاهش تغییرات حجمی در اثر تر و خشک شدن

  

انواع سیمان پرتلند

-         نوع 1 : برای استفاده عمومی ومناسب برای همه کارها

-         نوع 2 : زمانی که احتیاطات علیه حمله سولفات ها مهم باشد

-         نوع 3 : با مقاومت زودرس که مقاومت های بالا را در مدت کوتاهی می دهد

-         نوع 4 : با حرارت هیدراسیون کم در جائی که میزان و حرارت تولید شده باید حداقل باشد

-         نوع 5 : در بتن هائی که در معرض شدید سولفاتها قرار دارن (ضد سولفات)

-         سیمان حباب زا (نوع A1، A2، A3) در برابر یخ زدن و آب شدن و همچنین پیوسته شدگی حاصل از اثرات مواد شیمیائی برای از بین بردن یخ جاده ها مقاومت بهبود یافته ای دارند.

سیمان پرتلند سفید تفاوت بنیادی آن در رنگ می باشد

    اختلاط

   ترتیب 5 مادﮤ متشکله بتن در مخلوط کن نقش مهمی را در یکنواختی بتن خواهد داشت.

کنترل ترک

دو عامل اصلی برای ترک در بتن عبارتند از :

1.    تنش بر اثر بارهای وارده (Control joints)

2.    تنش بر اثر آب رفتگی در حین خشک شدن یا تغییرات دما (Restraint)

شیوه جلوگیری

1.    درزهای کنترل مؤثرترین شیوه جلوگیری از ترک های غیر قابل رؤیت به شمار می آیند (Isolation Joints)

2.    درزهای جداکننده دال را از قسمتهای دیگر سازه جدا می کنند و اجازه حرکت افقی و عمودی را در دال می دهد (Footings)

3.    درزهای اجرائی جائی که کار بتن ریزی روزانه پایان می یابد، ایجاد می شوند; و مناطقی را که در دفعات مختلف بتن ریزی می شوند از یکدیگر جدا می سازند.

      

مواد افزودنی بتن (Admixtures)

1.    مواد افزودنی حباب زا (Air-entraining  )

2.    مواد افزودنی کاهنده آب (Water Reducing)

3.    مواد افزودنی کندگیرکننده (Retarding)

4.    مواد افزودنی تسریع کننده (Accelerating)

5.    پوزولانها

6.    مواد کارائی ساز شامل روان سازهای اعلا (Super Plasticizers)

7.    مواد متفرقه مانند مواد پیوند ساز، ضد رطوبت، کاهنده نفوظ پذیری، دوغاب ساز و گاز ساز

بتن ریزی و پرداخت

-         تدارکات پیش از بتن ریزی

شامل متراکم کردن، درست شکل دادن، مرطوب نمودن سطح زمین ، بستن قالبها،قرار دادن آرماتورها و سایر اقلام کار گذاشته شده بطور محکم در محلهای خود.

قالبها باید بطور دقیق قرار داده شوند وخود یا آستر آنها با مصالحی ساخته شده باشد که سرانجام نمای مطلوبی را به سطح  بتن سخت شده ارائه کنند.قالبهای چوبی باید قبل از بتن ریزی مرطوب شوند در غیر اینصورت آب بتن را جذب کرده و متورم می شوددر استفاده از قالبهای چوبی باید از بکار بردن میخهای خیلی بزرگ یا به تعداد خیلی زیاد اجتناب ورزید تا برداشتن قالبها آسان شود و آسیب پذیری کاهش یابد.و برای سهولت در برداشتن قالبها باید آنها را با یک ماده رها ساز مانند روغن یا لاک آغشته کرد.

هنگامی که بتن ریخته می شود،میلگردهای فولادی باید تمیز بوده وعاری از زنگ  یا لایه اکسیده باشد. میلگردهای فولادی و سایر اقلام کار گذاشته که آغشته به ملات باشند، نیازی به .پاک کردن ندارند به شرطی که عملیات بتن ریزی در عرض چند ساعت پایان پذیرد.

ریختن بتن

بتن باید بطور پیوسته تا حد امکان در نزدیکی محل نهای خود ریخته شود.در اجرا دالها ، بتن ریزی باید در امتداد پیرامون انتهای دال آغاز شو د و هر پیمانه روی بتن ریخته شده قبلی تخلیه شود. عموما بتن در لایه­های افقی با ضخامت یکنواخت  ریخته شود وهر لایه باید قبل از ریختن لایه بعدی بطور کامل تراکم یابد. میزان بتن ریزی باید به اندازه کافی سریع بوده تا هنگام ریختن لایه جدید روی لایه قبلی ،آن لایه در حالت خمیری باشد . این امر باعث جلوگیری از خطوط جریان، درزها و سطوح سفحات ضعیف می شود که هنگام ریختن بتن تازه روی بتن سخت شده روی می­دهد.

   پیمانه های نخستین در هر مرحله بتن ریزی در دیواره ها و تیرهای اصلی باید در دو انتهای عضو ریخته شوند و سپس بتن ریزی های بعدی به سوی قسمت مرکزی پیش روند. در تمام حالات باید از جمع شدن آب در انتهاها، در گوشه ها جلوگیری شود.

-ارتفاع سقوط آزاد بتن نیازی به محدود شدن ندارد مگر اینکه جدائی درشت دانه ها رخ دهد که در آن صورت بتن از طریق بازشوهای پهلوئی موسوم به پنجره، که در اطراف قالبهای بلند و باریک وجود دارند، ریخته می شوند. در خارج بازشوها باید از یک مخزن قیفی شکل جمع شونده استفاده شود تا بتن امکان یابد آرام تر از کنا بازشو جریان یافته و تمایل به جدائی دانه ها کاهش یابد.

قبل از اینکه سطح بتن سخت شود بتن ریزی باید دوباره از سر گرفته شود تا بدینوسیله از ایجاد اتصال سرد جلوگیری به عمل آید.

متراکم کردن بتن

متراکم کردن عبارتست از نزذدیک ساختن ذرات جامد در بتن تازه به گونه ای که ریختن آن در قالبها و دور اقلام کار گذاشته شده و آرماتورها انجام گیرد و نیز محفظه های سنگی و هوای محبوس که بصورت حفره های هوائی اتفاقی یا تصادفی در بتن موجود است از بین برود.

تراکم بوسیله دست یا توسط روشهای مکانیکی صورت می گیرد. روش انتخاب شده بستگی به روانی مخلوط و شرایط بتن ریزی مانند، پیچیدگی قالب بندی و مقدار آرماتورها دارد. مخلوط های خمیری و روان را می توان بطور دستی با کوبیدن بتن با یک میله فولادی یا یک وسیله فولادی دیگر متراکم ساخت.

تراکم مکانیکی مناسب، بتن ریزی مخلوطهای سفت با نسبتهای آب به سیمان پایین و بتن های خوب حاوی درشت دانه های زیاد را امکان پذیر می سازد.

برداشتن قالبها( باز کردن آنها)

قالبها راتا مادامی که بتن به اندازه کافی مقاومت پیدا نکرده تا بتواند به طور رضایت بخشی تنشهای ناشی از بار مرده و نیز هر گونه بار اجرایی((construction load وارده را تحمل کند،نباید برداشته شود.بتن باید به اندازه کافی سخت شده باشد به نحوی که وقتی دقت معقولی در باز کردن قالبها انجام شود هیجگونه آسیبی به به سطوح نرسد.به طور کلی برداشتن قالبهای مقاطع نسبتا ضخیم را می توان 12 تا 24 ساعت پس از بتن ریزی برداشت.در اغلب شرایط ، برای زمان برداشتن قالبها بهتر است که متکی به مقاومتی از بتن بوده که بوسیله آزمایش تعیین می شود .

میله نوک تیز یا سایر ابزار فلزی را نباید جهت شل کردن قالبها میان بتن و قالب به زور گذاشته شود.اگر لازم باشد جدا کردن قالب از بتن با استفاده از گوه (wedge (انجام گیرد، فقط باید با گوه های چوبی بکار روند.

برداشتن قالبها باید از قسمتهای ساده آغاز شده وسپس به سوی قسمتهای پیش آمده پیشروی شود.این امر فشار وارد به گوشه های پیش آمده را کاهش می دهد.

لکه گیری، پاک کردن،وپرداختن سطوح قالب گیری شده

پس از برداشتن قالبها تمام برجستگیها،خطوط نشت،و پیش آمدگیهای کوچک باید به وسیله قلم زنی (chipping ( از بین برده شود.سطح بتن سپس باید سابیده یا مالیده شود. هر گونه باید پر شود.سطوح کرمو باید مرمت شده و تمام لکه ها باید پاک شوند . با دقت در عملیات اجرای قالب بندی و بتن ریزی ، تمامی این عملیات به حداقل می رسد.

بتن کرمو و دیگر بتن های معیوب باید کنده شوند تا مصالح خوب و سالم پدید آید.

اگر بتن معیوبی مجاور محل لکه گیری شده باقی بماتد ،ممکن است رطوبت به درون خلل و فرج راه یابد و به مرور زمان عوامل جوی موجب کنده شدن بتن مرمت شده شود. لبه ها باید به طور  مستقیم و عمود بر سطح ، بریده یا قلم زنی شوند ،یسا مقدار کمی تو بریدگی داده شوند تا زبانکی را در کنار جای لکه گیری شده فراهم سازد.

پیش از اعمال بتن لکه گیری ، بتن اطراف باید برای چندین ساعت خیس نگه داشته شود.تمام سطوحی که بتن جدید به آنها پیوند داده می شوند،باید بوسیله برس دوغاب زده شوند.

تکه های کم عمق را با ملات سفت مشابه آنچه کهدر بتن بکار می رود ،می توان پر کرد.لکه گیری باید لایه به لایه انجام شود. به گونه ای که ضخامت هر لایه بیشتر از13 میلی متر نبوده و نیز هر لایه به صورت مضر س پرداخت شود تا پیوند آن به لایه بعدی بهتر صورت گیرد. لایه نهایی را با استفاده از تخته ماله به نحوی پرداخت کرد که با بتن اطرهف خود همگون باشد

عمل آوردن تکه های لکه گیری شده

پس از لکه گیری، عمل آوردن باید تا جایی که ممکن است زودتر آغاز شودتا از خشک شدن زود هنگام جلوگیری شود . کرباس تر،ماسه خیس، نایلون را می           توان به کا برد.

عمل آوردن و حفاظت

عمل آوردن بتن تاثیر قوی روی خواص بتن سخت شده مانند دوام، مقاومت، آب بندی، مقاومت سایشی، ثبات حجمیو مقاومت در برابر یخ زدن وآب شدن دارد.

تمامی سازه های بتنی تازه ریخته شده، باید از خشک شدن سریع، از تغییرات شدید دما، و از آسیبهای ناشی از کارهای ساختمانی و عبور و مرور بعدی محفوظ بمانند.

عمل آوردن تا حد امکان باید بلافاصله پس از پایان کار بتنی آغاز شود.

عمل آوردن به دلایل زیر ضروری است :

نگهداری بتن تحت دمای ثابت و جلو گیری از افت رطوبت برای مدت زمانی که برای هیدراسیون مطلوب سیمان ونیز برای کسب مقاومت بتن لازم است. 

فرسودگی بتن

 فرسودگی بتن

 

علل مختلفی كه باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شوند - علائم هشدار دهنده كه كار مرمت را الزامی می دارند.
1- علل فرسودگی و تخریب سازه های بتنی (CAUSES OF DETERIORATIONS)
علل مختلفی كه باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری كه كار تعمیرات را الزامی می دارند، در نخستین بخش از مقاله مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند:

1-1- نفوذ نمكها  (INGRESS OF SALTS)

نمكهای ته نشین شده كه حاصل تبخیر و یا جریان آبهای دارای املاح می باشند و همچنین نمكهایی كه توسط باد در خلل و فرج و تركها جمع می شوند، هنگام كریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه ها وارد كنند كه این عمل علاوه بر تسریع و تشدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها به واسطه وجود نمكهاست. تر وخشك شدن متناوب نیز می تواند تمركز نمكها را شدت بخشد زیرا آب دارای املاح، پس از تبخیر، املاح خود را به جا می گذارد.

1-2- اشتباهات طراحی  (SPECIFICATION ERRORS)

به كارگیری استانداردهای نامناسب و مشخصات فنی غلط در رابطه با انتخاب مواد، روشهایاجرایی و عملكرد خود سازه، می تواند به خرابی بتن منجر شود. به عنوان مثال استفاده از استانداردهای اروپایی و آمریكایی جهت اجرای پروژه هایی در مناطق خلیج فارس، جایی كه آب و هوا و مواد و مصالح ساختمانی و مهارت افراد متفاوت با همه این عوامل در شمال اروپا و آمریكاست، باعث می شود تا دوام و پایایی سازه های بتنی در مناطق یاد شده كاهش یافته و در بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم.

1-3- اشتباهات اجرایی  (CON STRUCTION ERRORS)

كم كاریها، اشتباهات و نقصهایی كه به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد، ممكن است باعث گردد تا آسیبهایی چون پدیدهء لانه زنبوری، حفره های آب انداختگی، جداشدگی، تركهای جمع شدگی، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده، به وجود آید كه همگی آنها به مشكلات جدی می انجامند.

این گونه نقصها و اشكالات را می توان زاییدهء كارآئی، درجهء فشردگی، سیستم عمل آوری، آب مخلوط آلوده، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنیها به صورت فردی و یا گروهیدانست.

1-4- حملات كلریدی   (CHLORIDE ATTACK)

وجود كلرید آزاد در بتن می تواند به لایهء حفاظتی غیر فعالی كه در اطراف آرماتورها قرار دارد، آسیب وارد نموده و آن را از بین ببرد.

خوردگی كلریدی آرماتورهایی كه درون بتن قرار دارند، یك عمل الكتروشیمیایی است كه بنا به خاصیتش، جهت انجام این فرآیند، غلظت مورد نیاز یون كلرید، نواحی آندی و كاتدی، وجود الكترولیت و رسیدن اكسیژن به مناطق كاتدی در سل  (CELL)خوردگی را فراهم می كند.

گفته می شود كه خوردگی كلریدی وقتی حاصل می شود كه مقدار كلرید موجود در بتن بیش از 6/0 كیلوگرم در هر متر مكعب بتن باشد. ولی این مقدار به كیفیت بتن نیز بستگی دارد.

خوردگی آبله رویی حاصل از كلرید می تواند موضعی و عمیق باشد كه این عمل در صورت وجود یك سطح بسیار كوچك آندی و یك سطح بسیار وسیع كاتدی به وقوع می پیوندد كه خوردگی آن نیز با شدت بسیار صورت می گیرد. از جمله مشخصات (FEATURES ) خوردگی كلریدی، می توان موارد زیر را نام برد:

(الف) هنگامی كه كلرید در مراحل میانی تركیبات (عمل و عكس العمل) شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته ولی در انتها كلرید مصرف نشده باشد.

(ب) هنگامی كه تشكیل همزمان اسید هیدروكلریك، درجه PH مناطق خورده شده را پایین بیاورد. وجود كلریدها هم می تواند به علت استفاده از افزودنیهای كلرید باشد و هم می تواند ناشی از نفوذیابی كلرید از هوای اطراف باشد.

فرض بر این است كه مقدار نفوذ یونهای كلریدی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد. ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION) به نفوذ(PENETRATION)  كلرید احتمال دارد به خاطر مكش موئینه (CAPILLARY SUCTION) نیز انجام پذیرد.

1-5- حملات سولفاتی  (SULPHATE ATTACK)

محلول نمكهای سولفاتی از قبیل سولفاتهای سدیم و منیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله و تخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممكن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده و ضمن تركیب، نمكهای دوتایی از قبیل:THAUMASITE  و  ETTRINGITEتولید نماید كه در آب محلول می باشند. وجود این گونه نمكها در حضور هیدروكسید كلسیم، طبیعت كلوئیدی(COLLOIDAL)  داشته كه می تواند منبسط شده و با ازدیاد حجم، تخریب بتن را باعث گردد. طریق دومی كه محلولهای سولفاتی قادر به آسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از: تبدیل هیدروكسید كلسیم به نمكهای محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) و میرابلیت MIRABILITE كه باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود و عمل LEACHING یا خلل و فرج دار شدن بتن به واسطه یك مایع حلال، به وقوع می پیوند.

مقاله کامل بتن ريزی در هوای گرم

مقاله کامل بتن ريزی در هوای گرم

 

گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت 28 روزه به 7 روزه به مقادیری کمتر از 3/1 و حتی تا 1/1 می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های 28 روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های 7 روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .


• راهکارهای بتن ریزی مطلوب در شرایط نامساعد گرم :
قاعدتا" این راهکارها را میتوان به چند دسته تقسیم کرد :
الف ) انتخاب مصالح مناسب برای هوای گرم خشک یا گرم مرطوب و نسبت های مطلوب
ب ) روشهای مناسب انبار کردن مصالح برای گرم و داغ شدن ( پیشگیری از گرم شدن )
ج ) خنک سازی مصالح و بتن و بتن خنک ساختن ( کاهش دمای بتن )
د ) تمهیدات حفظ خنکی بتن در طول عملیات حمل و ریختن و جلوگیری از افزایش دمای بتن
هـ ) نکات مربوط به ریختن ، تراکم و پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
در ادامه به هرکدام از راه حلهای اجرائی به اختصار می پردازیم .


• انتخاب مصالح مناسب :
الف ) سنگدانه :
هر چند تأثیر سنگدانه چندان جدی نیست اما بویژه برای ایجاد دوام در بتن در مناطق گرم بویژه مرطوب ، لازم است سنگدانه ها از جذب آب کمی برخوردار باشند . ظرفیت جذب آب سنگدانه درشت در آبا به 5/2 و برای سنگدانه ریز به 3 درصد محدود شده است در حالیکه در بسیاری از آئین نامه ها چنین محدودیتی دیده نمی شود .
سنگدانه ها باید در برابر قلیائیها از واکنش زائی برخوردار نباشند لذا از این بابت باید مورد آزمایش قرار گیرند . همچنین در مناطق خورنده باید یون کلر آنها از حدود مجاز کمتر باشد .

ب ) سیمان :
بهتر است از سیمانهای ریز و زودگیر استفاده نشود و سیمانهای با گرمازائی کم و حاوی مواد پوزولانی ( بعنوان جایگزین ) بکار روند . سیمانهای آمیخته از این نظر مناسب اند . بهتر است مقدار سیمان زیاد نباشد . محدود کردن عیار سیمان به حدود 400 کیلوگرم می تواند یک توصیه تلقی گردد . عیار سیمان زیاد می تواند عامل ترک خوردگی بتن خمیری باشد .

ج ) افزودنی ها :
در شرایط هوای گرم اغلب افزودنیهای روان کننده و یا کندگیر کننده استفاده می شود . ممکن است افزودنی روان کننده کندگیر کننده نیز بکار بریم . افزودنیهائی که بتوانند اسلامپ را بمدتی قابل توجه حفظ نمایند ، در این شرایط طرفدار دارد .
معمولا" حبابزا ها بعلت مشکل کنترل مقدار حباب در شرایط هوای گرم توصیه نمی شود . مگر اینکه شرایط مناسبی برای مصرف آنها فراهم گردد .


• روشهای پیشگیرانه برای جلوگیری از گرم شدن مصالح در انبار
هر چقدر بتوانیم جلوی گرم یا داغ شدن مصالح بتن را بگیریم ، کار خنک ساختن بتن ساده تر می شود .
بهرحال بهتر است دمای سیمان از 0C 60 تجاوز نکند ( آبا حد مجاز را 0C 75 ذکر کرده است ) سنگدانه ها با توجه به وزن قابل توجهشان بهتر است دمائی کمتر از 0C 40 را داشته باشند . آبنیز باید در حد امکان خنک نگهداشته شود . لذا توصیه می شود آب در محلی نگهداری شودکه زود گرم نشود . مخازن فلزی هوائی بدون عایق بندی ابدا" توصیه نمیشود . از مصرفسیمانهای گرم که از کارخانه حمل و تخلیه می شود باید پرهیز کرد و آنرا در سیلو نگهداشت تا خنک گردد .
سیلوی سیمان دارای رنگ روشن باشد . در برخی مناطق دنیا از سیلوی دو جداره استفاده می شود که ممکن است آب خنک در آن در جریان باشد . عایق بندی سیلوی سیمان نیز یک راه حل می باشد .
سنگدانه ها را نیز بهتر است از تابش آفتاب دور داشت . سر پوشیده کردن دپوی سنگدانه ها یک روش معمول است که ممکن است برای ایران راه حل گران قیمتی باشد . ایجاد پوشش مانند برزنت و غیره می تواند راه حل ساده تری تلقی گردد .


• خنک سازی مصالح و ساخت بتن خنک ( کاهش دمای بتن ) :
استفاده از بتن ها دمای کم یکی از راه حلهای اساسی برای بتن ریزی مطلوب است . رساندن دمای بتن به زیر 0C 30 میتواند به تولید بتن سخت شده مقاوم و با دوام منجر گردد و ضمنا" میزان تبخیر از سطح بتن را کاهش دهد . باید گفت تبخیر عوامل متعددی دارد ولی دمای بتن در این رابطه بسیار مهم است . برای ایجاد بتن خنک ، غالبا" اجزاء بتن را خنک می کنیم و یا از یخ برای ایجاد خنکی مخلوط بتن استفاده می نمائیم . بکارگیری ازت مایع نیز ممکن می باشد . اما در مورد بتن ریزی در هوای گرم در کارهای عادی عملا" بکار نمی رود .
اجزاء بتن شامل : آب ، سیمان ، سنگدانه می تواند خنک شود . آب را با وسایل تبرید و یا یخ می توان خنک نمود . سنگدانه ها را می توان با آب پاشی و ایجاد شرایط مساعد برای تبخیر می توان به مقدار قابل توجهی خنک نمود ( بویژه در هوای خشک ) در خنک سازی سنگدانه می توان از آب خنک و هوای خنک نیز استفاده نمود .
یخ عامل مهمی در کاهش دمای بتن می باشد زیرا گرمای نهان ذوب یخ میتواند دمای بتن را به مقدار قابل توجهی پائین آورد . بهر حال خرده یخ یا پرید یخ می تواند صرفا" بعنوان جایگزین بخشی از آب یا همه آن بکار رود تا تغییری در نسبت آب به سیمان حاصل نشود و در انهای اختلاط نباید یخ در بتن تازه مشاهده گردد .
خنک کردن سیمان راه حلی است که کمتر بکار گرفته می شود . اینکار به دلایل خاص نیاز دارد تا سیمان در معرض آب خنک یا هوای مرطوب قرار نگیرد . استفاده از دیگ اختلاطی که دارای رنگ روشن می باشد و یا آب خنک شده و یا در سایه است توصیه می گردد .


• تمهیدات مربوط به حفظ خنکی بتن در طول عملیات بتن ریزی :
در زمان حمل ، ریختن و تراکم بتن حفظ خنکی آن ضروری است . بدیهی است دمای بتن در اثر تبادل گرما با هوای گرم مجاور افزایش می یابد . هدف ما کاهش این افزایش دما می باشد .
استفاده از وسایل حمل مناسب و سر بسته که رنگ روشن دارد یا با آب خنک می شود یکی از راه حلهای مناسب می باشد . بکارگیری وسایلی مانند پمپ و لوله می تواند باعث افزایش دما شود و برای کنترل این افزایش دما ، لازم است لوله پمپ خنک گردد . می توان دور لوله ها را گونی خیس قرار داد و گهگاه روی آن آب پاشید .
تسمه نقاله برای هوای گرم وسیله مناسبی نیست و در صورت لزوم می توان روی آن را پوشاند .
تراک میکسر در طول حمل نباید بی جهت بچرخد زیرا این امر موجب افزایش دما خواهد شد بویژه اگر حجم بتن در مقایسه با حجم دیگ کم باشد . استفاده از سایبان روی دیگ تراک و داشتن رنگ روشن توصیه می شود .


• نکات مربوط به ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
برای جلوگیری از تبخیر زیاد از سطح بتن می توان توسط بادشکن ، سرعت باد را کم نمود . بویژه اگر بتوان از بادشکن های جاذب آب استفاده نمود و آنها را خیس کرد ، رطوبت محیط افزایش می یابد و تبخیر کم می شود و همچنین محیط خنک می گردد . استفاده از سایبان در بالای محل بتن ریز ( در صورت امکان ) باعث کنترل تابش آفتاب و کاهش تبخیر می گردد و ضمنا" از افزایش دمای بتن جلوگیری می شود .
می توان از دستگاههای مه فشان و ایجاد کننده غبار آب در محل بتن ریزی استفاده کرد تا ضمن خنک شدن محیط رطوبت نسبی بالا رود و تابش آفتاب کم گردد . این کار در مواردی که باد می وزد مؤثر نیست .
قالب و میلگردها باید قبلا" خنک شود و آبا حداکثر دمای 0C 50 را برای آنها پیش بینی کرده است . با آب پاشی بر روی قالب ( بویژه فلزی ) و میلگردها می توان آنها را خنک نمود ولی آب اضافی باید از سطح قالب و میلگرد زدوده شود ( با هوای تحت فشار یا اجازه دادن برای تبخیر ) برنامه ریزی کار بتن ریزی به نحوی که در زمان خنکی هوا انجام شود . مسلما" در این حالت اصولا" ممکن است شرایط هوای گرم موجود نباشد و بحث های مطروحه بی مورد تلقی گردد .
تأمین حجم لازم بتن و استفاده از وسایلی که بتواند این حجم بتن را ساخته یا حمل کند و بریزد و متراکم نماید امری ضروری است وگرنه بتن در اثر معطلی گرم شده و زمان گیرش آن فرا می رسد و یا لایه های زیرین خود را می گیرد و درز سرد ایجاد می شود .
برای حفظ خنکی بتن در لایه های بتن ریزی ، بهتر است از لایه های ضخیم تر استفاده شود که این امر حجم بتن سازی و بتن رسانی و بتن ریزی بیشتری را در واحد زمان طلب می کند .
استفاده از وسایل مناسب به نحوی که معطلی های بی جهت بوجود نیاید . مثلا" باکت خیلی کوچک بکار نرود تا تراک میکسر مدت زیادی معطل بماند و یا تراک میکسر کمتر بارگیری شود تا بتن بمدت قابل توجهی در آن بچرخد و نماند .
تراکم مجدد بتن در هوای گرم توصیه می شود ( قبل از گیرش ) . این امر ترکها را کم می کند . استفاده از ماله برای بهم آوردن ترکها توصیه می گردد . ( ماله کش با تأخیر و مجدد ) در هوای گرم و خشک اغلب سرعت تبخیر بیش از سرعت رو زدن آب است و سطح بتن خشک می شود . لذا ضمن رعایت نکاتی که قبلا" مطرح شد لازمست در اسرع وقت سطح بتن محافظت شده و مرطوب گردد . استفاده از گونی خیس در این موارد توصیه می شود . در غیر این صورت استفاده از پوشش های خاص مانند نایلون یا ترکیبات عمل آوری بتن می تواند مصرف شود . بدیهی است در شرایط هوای گرم و خشک توجه ویژه ای باید به عمل آوری رطوبتی معطوف گردد .
پرداخت سطح بتن در هوای گرم با مشکل همراه است و معمولا" باید زودتر از سایر شرایط پرداخت را انجام داد اما نباید باعث جمع شدن آب در زیر لایه فوقانی گردد .