کلیات مخازن آب شرب

مخازن، يكي از اجزاي مهم سامانه هاي آبرساني مي باشند كه بايد به گونه اي طراحي گردند تا علاوه بر جبران تغييـرات تقاضاي آب، كاهش نوسانات فشار آب در شبكه ي توزيع، ذخيره و فراهم نمودن آب مورد نيـاز اطفـاي حريـق و اسـتمرار آبرساني و توزيع آن در هنگام قطع برق و حوادث احتمالي، از آلودگي آب نيز جلوگيري نمايند.

شرايط پي

در هنگام استفاده از اين ضوابط، فرض بر اين است كه زمين شناسي، مكانيك خاك، لـرزه خيـزي منطقـه و همچنـين شرايط پي درخصوص مسايلي از قبيل: نشست ، اختلاف نشست (نشست غيريكنواخت)، ظرفيت باربري ، اثرات خورنـدگي ناشي از آب و خاك ، سطح آب زيرزميني ، آبگونگي يا روانگرايي، فشار جانبي ، ضريب عكـسالعمـل افقـي و قـائم خـاك و ساير پارامترهاي مكانيك خاك، توسط گروه هاي ذي صلاح مورد بررسي قرار گرفته و نتايج حاصـل و پارامترهـاي لازم در اختيار گروههاي مختلف طراحي مخزن قرار داده شده است.
در مخازن بزرگ به منظور كنترل مضاعف نتايج آزمايش هاي مكانيك خاك ، حفر گمانه هاي تكميلي و كنترل مطالعات ژئوتكنيك اوليه مطابق نظر مهندس ژئوتكنيك توصيه مي شود.
طبقه بندي مخازن بتني از لحاظ وضعيت استقرار نسبت به تراز زمين
مخازن بتن مسلح برحسب وضعيت استقرار نسبت به تـراز زمـين، بـه دو دسـته ي مخـازن هـو ايي و مخـازن زمينـي طبقه بندي مي شوند. ضوابط ارائه شده در اين مجموعه مربوط به مخازن زميني مي باشد. براي طراحـي و اجـراي مخـازن هوايي لازم است به ضوابط مربوط مراجعه گردد.

1- مخازن بتني هوايي

مخازن هوايي، مخازني هستند كه براي ايجاد فشار مناسب در شبكه (به علت موجودنبـودن زمـين طبيعـي مرتفـع در منطقه ي تحت پوشش)، بر روي پايه ه اي قاب بندي شده و يا يكپارچه، احداث مي گـردد . در شـرايط معمـول، حجـم ايـن مخازن محدود بوده و براساس نياز تعيين مي گردد. نمونه هايي از مخازن هوايي احداث شده بر روي پايه هاي قاب بندي شده و يا يكپارچه در شكل شماره (1-1) آمده است.

2- مخازن بتني زميني

مخازن بتني زميني براي ذخيره ي آب تصفيه نشده يا بهداشتي، متعادل كردن فشار، مكش تلمبه خانه ها، تـامين فشـار شبكه و… استفاده مي شوند. با توجه به ضوابط پدافند غيرعامل و همچنين ملاحظات فني و معماري، مخازن بتني زمينـي ممكن است به صورت مدفون، نيمه مدفون و يا نمايان ساخته شوند.

الف – مخازن بتني زميني مدفون

مخازن بتني زميني مدفون مخازني هستند كه در عمق مناسب استقرار يافته و سپس پشت ديوارها و همچنـين روي سقف آن ها خاك مناسب ريخته و خاك پشت ديوارها متراكم گردد. اين گونه مخازن علاوه بر محاسني كه از لحاظ استتار دارند، از نظر تبادل حرارتي نيز شرايط مناسبي را فراهم مي آورند.

‌ب- مخازن بتني زميني نيمه مدفون

در اين مخازن عمليات خاكريزي صرفا تا بخشي از ارتفاع ديوار انجـام مـي شـود . ايـن گونـه مخـاز ن از لحـاظ اسـتتار، تغييرات دما و همچنين انبساط و انقباض دال سقف، شرايط نامناسبي دارند و با توجه به ضوابط پدافنـد غيرعامـل بـراي استفاده در شبكه آب آشاميدني شهري قابل توصيه نمي باشند.

‌ج- مخازن بتني نمايان

اين گونه مخازن به طورمعمول به لحاظ معماري منظر و يا نمادگرايي، و در تطابق با محيط پيرامون براي سـامان دهـي سيما و مناظر شهري، تاريخي و توريستي، به صورت نمايان ساخته مي شوند.
درشكل شماره (1-2) نمونه هايي از مخازن بتني زميني مدفون، نيمه مدفون و نمايان نشان داده شده است.
عواملي كه در انتخاب نوع مخازن زميني از لحاظ مدفون، نيمه مدفون و يـا نمايـان بـودن تـاثير دارد، شـامل ضـوابط پدافند غيرعامل، سطح آب زيرزميني، شرايط اقليمي، توپوگرافي، ژئوتكنيك، محدوديت زمين، رقوم مورد نظر، شيب زمين و يا لزوم سامان دهي سيما و مناظر مي باشد.
به منظور رعايت ضوابط پدافند غيرعامل و تامين تمهيدات لازم براي مقابله با يخ زدگي ، بايد از مخازن زميني مـدفون براي آب آشاميدني استفاده شود. درصورتي كه امكان مدفون كردن مخازن براي چنين مراكزي ميسر نباشد، مخزن بايد با نظر كميته پدافند غيرعامل ، و مطابق ضوابط مربوط مورد مطالعه خاص قرار گيرد.
در چنين شرايطي به علت ضوابط پدافند غيرعامل توصيه مي شود از مخازني كه شكل هندسي آنها داراي گوشه هاي تيز است، استفاده نشود.

سيستم سازهاي مخازن بتني زميني :

الف – سيستم سازهاي سقف

مخازن را مي توان مسقف و يا بدون سقف احداث نمود. مخازن آب آشاميدني بايد مسـقف و غيرقابـل نفـوذ باشـند . از مخازن بدون سقف به طور معمول در مواردي نظير حوضچه هاي تـه نشـيني، اسـتخرهاي شـنا و ذخيـره ي آب كشـاورزي استفاده مي شود. براي سقف مخازن مي توان يكي از سيستم هاي زير را انتخاب نمود:

الف- دال تخت قارچي

ب- تير- دال

با توجه به خصوصيات سازه اي و همچنين شرايط پايايي لازم براي سقف مخازن، سيستم نوع الف (دال تخت قارچي)، مناسب ترين و متداول ترين سيستم مي باشد. اگرچه در بعضي از موارد براي مخازن آب آشاميدني شـهري از سيسـتم دال دوطرفه با تيرهاي حمال محيطي نيز استفاده مي گردد.
درصورت استفاده از سيستم دال دوطرفه با تيرهاي حمال محيطـي، مشخصـات فنـي لازم بـراي پايـايي و همچنـين عملكرد دال به عنوان يك ديافراگم صلب بايد مورد مطالعه خاص قرار گيرد.
ب : اتصال سقف به ديوار در مخازن بتني زميني
به طور معمول اتصال سقف به ديوار در مخازن نيمه مدفون به منظور كاهش اثر تغيير طول هاي حرارتي، به صورت آزاد و در مخازن مدفون، جهت جلوگيري از نفوذ آب هاي زيرزميني به صورت يكپارچه در نظر گرفته مي شود. ارتبـاط محـيط خارج با محيط داخل مخازن بايد با كارگذاري آب بندهاي مناسب در محل اتصال سقف به ديوار، به طوركامل قطع گردد.
نمونه هايي از سيستم هاي اتصال سقف به ديوار مخازن بتني زميني در شكل شماره (1-3) آمده است.

سيستم سازهاي ديوار مخازن بتني زميني

الف – سيستم سازه اي ديوار در مخازن بتني مكعب مستطيلي زميني

سيستم سازه اي ديوار مخازن بتني زميني برحسب وجود درزهاي انبساط قائم در ديوار، مطابق يكـي از حـالات زيـر، به صورت يكپارچه و يا غيريكپارچه درنظر گرفته مي شود. انتخاب سيستم سازه اي مناسب براي ديوار مخازن بايد برمبناي ضوابط ارائه شده در فصل چهارم اين ضابطه صورت پذيرد.

الف- سيستم يكپارچه

− دال دوطرفه، متكي بر سه لبه و آزاد در لبه ي فوقاني (وضعيت اتكايي ممكن است لولايي يا گيردار باشـد )، در اين حالت ديوارها علاوه بر لنگر خمشي، تحت كشش در امتداد طولي نيز قرار مي گيرند.
− دال دوطرفه، متكي بر چهار لبه (وضعيت اتكايي ممكن است لولايي يا گيردار باشـد )، در ايـن حالـت ديوارهـا علاوه بر لنگر خمشي، تحت كشش در امتداد طولي و فشار در امتداد قائم نيز قرار مي گيرند.

ب- سيستم غيريكپارچه

− دال يك طرفه ي قائم طره اي، گيردار در پايين و آزاد در بالا
− دال يك طرفه ي قائم، گيردار در پايين و متصل به سقف در بالا، كه معمولا اتصال ديوار و سقف لـولايي فـر ض مي شود.
در سيسستم غيريكپارچه ديوارها و كف داراي درز انبساط مي باشند.

سيستم سازهاي مقاوم در مقابل نيروهاي زلزله در مخازن بتني زميني :

براي توزيع يكنواخت نيروي زلزله و جلوگيري از هرگونه تمركز نيرو بـه علـت لنگرهـاي پيچشـي بـزرگ، لازم اسـت مخزن داراي توزيع يكنواخت سختي در سطح افق باشد. به عنوان مثال، شكل شماره (1-6) نشان دهنده ي پـلان يـك نيم مخزن از يك مخزن بزرگ مي باشد كه توسط دو درز انبساط به چهار قسمت تقسيم شده اسـت . اگـر ربـع اول (1) مورد توجه قرار گيرد، ملاحظه مي شود كه وجود ديوارهاي a و b باعث تمركـز شـديد سـختي در گوشـه ي A مـي شـود. درحالي كه، در صورت عدم وجود ديوارهاي C و D، در گوشه ي B عملا سختي ناچيز است. لذا، منطق حكم مي كند كه به ترتيبي، سختي در گوشه ي B به وجود آيد. براي اين منظور، مي توان با تعبيه ي دو ديوار برشي C وD، توزيع يكنواختي از سختي براي ربع هاي مختلف در صفحه افق فراهم آورد.

فاصله ستون ها در مخازن بتني

بررسي تجربيات موجود در زمينه ي طراحي و اجراي مخازن بتني زميني نشان مي دهد كه فواصل متعارف ستون ها در حدود 4 تا 6 متر مي باشد. مطالعات انجام شده نيز نشان مي دهد كه فواصلي در حدود فوق، ضخامت معقولي براي سـقف (درحدود 20 تا 25 سانتي متر) به دست مي دهد و در ضمن تعداد و تراكم ستون ها از نقطـه نظـر اجرايـي درحـد معقـولي است. با توجه به توضيحات فوق، توصيه مي شود براي طراحي مخازن، در اكثر موارد فواصل ستون ها حدود 5 متر انتخاب شود. در مورد دهانه ي انتهايي براي ايجاد توازن در لنگرهاي مثبت و منفي، طول دهانه حدود 4 متر و با همين استدلال، طول دهانههاي طره اي موجود در مجاورت درزهاي انبساطي، حدود 2 متر منظور ميشود.

يخ زدگي در مخازن بتني زميني :

با توجه به شرايط اقليمي مناطق سردسير، امكان يخ زدگي در مخازن وجود داشته و سه نـوع پديـده ي يـخ زدگـي بـه شرح زير در مخازن قابل مشاهده است:
− يخ زدگي لوله ها و تجهيزات جانبي مخزن
− يخ زدگي سطوح در تماس با هواي مرطوب موجود در داخل فضاي مخزن
− يخ زدگي سطح آب داخل مخزن
راه كارهاي زير براي جلوگيري از وقوع پديده هاي فوق الذكر قابل توصيه مي باشد:
− براي لوله ها و تجهيزاتي كه بالاتر از عمق يخ زدگي اجرا مي شوند بايد عايق حرارتي مناسب و مقـاوم در مقابـل صدمات مكانيكي در نظر گرفته شود. ضخامت عايق حرارتي بايـد بـه نحـوي انتخـاب شـود تـا بتـوان شـرايط تجهيزات فوق الذكر را در حد عمق يخ زدگي در نظر گرفت و يا با محاسبات نشان داد امكـان يـخ زدگـي در آن شرايط وجود ندارد.
− حداقل 50 سانتي متر خاك بر روي سقف مخزن ريخته شود و يا آن كه معـادل ضـخامت 50 ميلـي متـر عـايق حرارتي پشم شيشه بر روي سطح خارجي مخزن كشيده شده و اين عايق بايد در مقابـل صـدمات مكـانيكي و تخريب ناشي از نفوذ آب محافظت شود. بدين ترتيب، مي توان از وقوع پديده يخ زدگي سطح آب داخل مخـازن و سطوح در تماس با هواي مرطوب در شرايط معمول جلوگيري نمود.1
براي شرايط برودتي سخت، لازم است محاسبات انتقال حرارت توسط كارشناس ذيربط انجام شود. براي بررسي نحـوه انتقال حرارت در مخازن بتني مي توان به پيوست شماره ي 1 اين ضابطه، با عنـوان »يـخ زدگـي در مخـازن بتنـي، نمونـه محاسبات« مراجعه نمود.

تهويه در مخازن بتني :

تعبيه هواكش در مخازن به تهويه و گردش هوا بر روي سطح آب كمك مي كند. درصورتي كه تهويه و گـردش هـوا در محدوده روي سطح آب و زير سقف مخزن وجود نداشته و يا به اندازه كافي نباشد، به علـت تبخيـر سـطحي، هـواي ايـن محدوده به حد اشباع مي رسد. وجود هواي اشباع در مخزن باعث مسايل مختلفي از جمله شوره زدن زير سقف مخزن بـر اثر تقطير مكرر مي شود و در شرايطي كه هواي محيط خارج زير صفر باشد، احتمال برفك زدگي و يخ زدگـي موضـعي در

1- لازم به توضيح است براي مخازن سيستم آبرساني شهري، با توجه به ملاحظات پدافند غيرعامل در طراحي مخازن بتني زميني، توصيه گرديـد ه اسـت در كليه ي شرايط آب و هوايي، از مخازن مدفون (با حداقل 50 سانتي متر خاكريزي بر روي سقف مخزن) استفاده شود.
سقف مخازن وجود دارد. يخ زدگي و آب شدن مكرر موجب آسـيب ديـدگي پوشـش ميلگردهـا شـده و در نتيجـه موجـب خوردگي آرماتورها مي گردد، خوردگي آرماتورها در حضور يون كلر با شـدت بـيش تـر ي روي مـي دهـد . بنـابراين، تهويـه مناسب و گردش كامل هوا در مخزن ضروري مي باشد كه ميتواند به دو طريق طبيعي و يا اجباري صورت گيرد.
ضمن آنكه، پيش بيني هواكش مناسب مي تواند از پديدآمدن فشار منفي در سازه ي مخزن، به دليل تركيدگي بـزرگ در لوله هاي خروجي جلوگيري نمايد. به منظور اطمينان از تامين هواي ورودي به مخزن و جلوگيري از پديدآمـدن فشـار منفي در شرايطي كه لوله خروجي دچار تركيدگي مي گردد، لازمست هواكش مناسب در مخازن پيش بينـي شـود . بـراي محاسبه ابعاد هواكش، بايد امكان تركيدگي بزرگترين لوله خروجي در نقطه خروج لوله از مخزن درنظرگرفته شود.
ميزان تبخير سطحي تابعي از شرايط محيطي و مساحت مخزن مي باشد و لازم است محاسبات مربوطـه بـا توجـه بـه آن كه شرايط محيطي در طول سال متغير بوده و تابع عوامل متعددي مي باشد، انجام شود. در صـورت دردسـترس نبـودن اطلاعات كافي براي انجام اين محاسبات، توصيه مي شود براي سيستم تهويه ي اجباري (مكانيكي) به ازاي هر مترمربـع از سطح مخزن، حدود 45 ليتر بر دقيقه ظرفيت تهويه، و براي تهويه طبيعي به ازاي هر مترمربع از سطح مخـزن حـدود 4 سانتي متر مربع هواكش در نظر گرفته شود.
با توجه به ضرورت گردش هوا بر روي سطح آب كل مخزن، بايد محل هواكش ها به نحـوي انتخـاب شـود تـا امكـان گردش كامل هوا فراهم گردد. بدين منظور توصيه مي شود در هر قسمت از مخزن كـه بـه طـور كامـل بـه وسـيله ديوارهـا محصور شده است، حداقل دو عدد هواكش با حداكثر فاصله ممكن از يكديگر تعبيه گردد. سطح موردنياز بـراي تهويـه ي طبيعي را مي توان با احداث سازه ي تهويه هوا، تعبيه ي دريچه هاي هواكش در ديواره دريچه هاي مخـزن و يـا اسـتفاده از هواكش هاي عصايي و همچنين با منظور نمودن لوله سرريز و ساير تمهيدات براي ورود هوا به تشخيص مهنـدس طـراح، فراهم نمود. در شكل (1-7) نمونه اي از سازه ي تهويه هوا براي مخازن بتني زميني 50.000 مترمكعبي و بزرگ تر، نشـان داده شده است. در مناطق سردسير، بايد تمهيدات لازم براي جلوگيري از مسدود شدن هواكش ها بر اثر انباشت برف و يـا يخ زدگي منظور گردد. چيدمان هواكش هاي ورودي و خروجي و ديوارهاي برشي بايد به نحوي باشد كه جريان حداقل هوا در بخش عمده ي سطح آب مخزن فراهم شود. با مدل كردن مخازن و جابجايي المان هـاي مـذكور مـي تـوان بـه بهتـرين چيدمان دست يافت.
در طراحي سازههاي تهويه هوا لازم است تمهيدات مربوط به رعايت ضوابط پدافند غيرعامل منظور گردد.

تحليل چگونگي تهويه ي هوا در مخزن را مي توان با استفاده از نرم افزارهايي كه قابليت مدل سـازي هندسـه جريـان و همين طور تحليل جريان هاي دو و يا سه بعدي را داشته باشند، انجام داد. روش حجم محدود نيز به عنوان روش مناسـب ديناميك سيالات محاسباتي مي تواند مورد استفاده قرار گيرد. با چنين ابزار و روش هايي، امكان جمع آوري اطلاعات كامل ساير پارامترها از قبيل تغييرات سرعت، فشار و درجه حرارت در تمام حجم مخزن ميسر ميباشد.

محل قرارگيري مخازن

جانمايي مخازن و ابنيه ي وابسته به آن در محوطه، با توجه به عملكرد اجزاي طـرح و تـراز قرارگيـري مخـازن انجـام مي شود. همچنين، رعايت ضوابط پدافند غيرعامل و انجام مطالعاتي نظير ملاحظات لرزه خيزي و ژئوتكنيك، رعايت فاصله مجاز از منابع و مجاري آلودگي و رعايت حريم ها نيز براي جانمايي مخازن بايد مدنظر قرار گيرد.
در طراحي مخازن با هدف سهولت اجرا و كاهش هزينه ها، معمولا از اشكال هندسي منظم استفاده مي شود. ليكن، در صورت نبودن فضاي مناسب جهت احداث مخازن با اشكال منظم، مي توان با رعايـت اصـول فنـي، از اشـكال خـاص نيـز استفاده نمود. رعايت ضوابط فصل هشتم، در جانمايي مخازن و طراحي محوطه و ابنيه ي وابسته به آن ضروري مي باشد.
ابزاردقيق، كنترل و مانيتورينگ
انتخاب تجهيزات ابزاردقيق و سيستم كنترل و مانيتورينگ مخازن بايد متناسب با كاربري مخـازن و سـاير تاسيسـات آبرساني منطقه ي طرح و براساس نيازهاي فلسفه ي كنترل طرح انجام گيرد. در مراحل تهيه ي »فلسفه كنتـرل سيسـتم « بايد درجه اهميت كاربري مخازن، تامين كامل نيازهاي سيستم، سهولت بهره برداري، افزايش قابليـت اطمينـان و امكـان ثبت و گزارش گيري اطلاعات ضروري سيستم توسط كارشناس ذي صلاح طراحي مدنظر قرار گيرد. انتقال سـيگنال هـا از تجهيزات به سيستم كنترل و مانيتورينگ مي تواند در فواصل كوتاه با سيم و در فواصل طولاني بـه صـورت بـي سـيم (بـا نصب تجهيزات تله متري و ساير سامانه هاي انتقال داده) انجام شود. با توجه به حساسيت تجهيـزات ابزاردقيـق، كنتـرل و مانيتورينگ، انجام كاليبراسيون دوره اي تجهيزات، رعايت اصول حفاظت فيزيكـي در نصـب و نگهـداري سـخت افزارهـا و همچنين تعريف سطوح دسترسي در نرم افزارها، بايد در مشخصات فني و فلسفه ي كنترل طرح گنجانده شود.
براي ملاحظه ي جزييات بيش تر در خصوص ابزاردقيق، كنترل و مانيتورينگ در مخازن بتني، مي توان به فصل ششـم اين ضوابط مراجعه نمود.
ملاحظات پدافند غيرعامل
پدافند غيرعامل مجموعه اقداماتي است كه به كارگيري آن ها مستلزم استفاده از جنگ افزار نبوده و اجراي آن ها سـبب افزايش بازدارندگي، كاهش آسيب پذيري و تداوم فعاليت هاي ضروري زيرساخت هاي مراكز حياتي، حساس و مهم كشور و همچنين ارتقاي پايداري ملي و تسهيل مديريت بحران در برابر اقدامات تهديدآميز ميگردد.
اقدامات دفاع غيرعامل شامل اصول اساسي و ملاحظاتي است كه در اغلب كشورهاي جهان اين اصول و ملاحظـات بـا كمي اختلاف پذيرفته شده اند، ولي شيوه به كارگيري آن ها ابتكاري و خردمندانه است. به همين دليل، وسعت هر اصل به خلاقيت طراح و شرايط و مكان بستگي دارد و بعضا حد و مرزي براي اين اصول نمي توان تعريف كرد.
در طراحي مخازن بتني زميني، رعايت ضوابط پدافند غيرعامل منتشر شـده توسـط سـازمان هـا ي ذي صـلاح الزامـي مي باشد. اصول و ملاحظات اساسي كه بايد در راستاي اجراي پدافند غيرعامل رعايت گردد، در ذيل معرفي شده است:
− آمايش سرزمين؛
− مكان يابي؛
− استتار، اختفا و فريب؛
− پوشش؛
− حفاظت فيزيكي و حراست در سطوح مختلف امنيتي؛
− مديريت بحران پس از وقوع حادثه.
براي ملاحظه ي ضوابط پدافند غيرعامل در طراحي مخازن بتني زميني، به فصل نهم اين نشريه مراجعه شود.

 

مصالح و كيفيت بتن

1- كليات

در اين فصل مشخصات فني مصالح تشكيل دهنده ي بتن به صورت اجمالي مورد بررسي قرار گرفته و سپس به برخـي از ضوابط ساخت و پايايي بتن اشاره شده است. مشخصات فني عمومي كارهاي مرتبط با سـاخت مخـازن آب زمينـي در نشريه شماره 124 سازمان برنامه و بودجه با عنوان »مشخصات فني عمومي مخازن آب زميني« به صورت مسـتقل ارائـه شده است كه بايد در كنار مطالب اين مجموعه، مورد توجـه قـرار گيـرد . مصـالح مصـرفي و نحـوه ي اخـتلاط بـتن، ب ايـد به گونه اي انتخاب شده و تهيه گردند تا امكان دستيابي به مقاومت لازم و پايايي بتن مخازن آب زميني فراهم گردد.

سيمان

سيمان هاي مصرفي در ساخت بتن مخازن عبارتند از:
سيمان پرتلند به جز سيمان پرتلند تيپ پنج1 مطابق با استاندارد ملي ايران به شماره 389، تحت عنوان »ويژگي هـاي سيمان پرتلند (تجديد نظر سوم)«؛
سيمان پرتلند آميخته سرباره اي مطابق با استاندارد ملي ايران بـه شـماره 3517 تحـت عنـوان »اسـتاندارد ويژگـي هـاي
سيمان هاي سرباره اي«؛
سيمان پرتلند آميخته پوزولاني مطابق با استاندارد ملي ايران به شماره 3432 تحت عنـوان »سـيم ان پرتلنـد پـوزولاني -ويژگي ها«؛
سيمان منبسط شونده مطابق با استاندارد ASTM C 845؛ و
سيمان آميخته آهكي مطابق با استاندارد ملي ايران به شماره 4220 تحت عنوان »سيمان پرتلند آهكي-ويژگي ها«.
به هرصورت مشخصات فني سيمان هاي فوق (به جز سيمان پرتلند آميخته پوزولاني) بايد منطبق بـر آيـين نامـه بـتن ايران (آبا) باشند.

آب

مشخصات آب مصرفي براي شستشوي سنگدانه ها، سـاخت و عمـل آوري بـتن بايـد مطـابق بـا ضـوابط ارائـه شـده در آيين نامه ي بتن ايران (آبا) باشد.

1- استفاده از سيمان پرتلند تيپ پنج فقط در شرايطي كه بتن مخازن در معرض يون كلر نباشد، مجاز است.

سنگدانه ها

مشخصات سنگدانه هاي مصرفي در ساخت بتن مخازن بايد با آخرين ويرايش اسـت اندارد ملـي ايـران بـه شـماره 302 تحت عنوان »سنگدانه هاي بتن – ويژگي ها« و آيين نامه بتن ايران (آبا) مطابقت داشته باشد.
حداكثر جذب آب سنگدانه هاي مصرفي در بتن مخازن براي سنگدانه هاي درشت به 5/2 درصد و براي سـنگدانه هـاي ريز به 3 درصد، محدود مي شود. همچنين دانه بندي سنگدانه ها بايد مطابق با محدوده ي دانـه بنـدي ارائـه شـده در روش ملي طرح مخلوط بتن براي حداكثر اندازه ي سنگدانه ي 25 ميلي متر باشد.
استفاده از سنگدانه هاي سبك در ساخت بتن مخازن، تنها در صورت وجود توجيه فنـي و اقتصـادي مجـاز مـي باشـد . مشخصات اين سنگدانه ها بايد مطابق با استاندارد ملي ايران به شماره 4985 تحت عنوان »سنگدانه – سبكدانه براي بتن سازه اي – ويژگي ها« باشد. استفاده از سنگدانه هاي بازيافتي در ساخت بتن مخازن مجاز نيست.
استفاده از سنگدانه هاي مستعد واكنش قليايي منجر به انبساط و ترك خوردگي بتن مي گـردد . بـد ين منظـور توصـيه مي شود پتانسيل واكنش زايي سنگدانه ها مورد آزمايش قرار گيرد (به پيوست هاي شـماره ي 1، 2 و3 نشـريه شـماره 124 تحت عنوان »مشخصات فني عمومي مخازن آب زميني« مراجعه شود).
مواد افزودني شيميايي و مواد جايگزين سيمان
استفاده از هرگونه مواد افزودني شيميايي و مواد جايگزين سيمان در ساخت بتن مخازن بايد مطابق با آيين نامه بـتن ايران (آبا) باشد. مواد افزودني و جايگزين سيمان مورد استفاده بايد از منابع شناخته شده تهيه گردد و از ثبات كيفيـت و يكنواختي اين مواد در طول مدت اجراي پروژه، با انجام آزمايش هاي لازم در آزمايشگاه هاي معتبر اطمينان حاصل گردد. همچنين در صورت استفاده از چند نوع افزودني و يا مواد جايگزين سيمان، سازگاري مواد با يكديگر و با سيمان، بايد بـا انجام آزمايش هاي لازم تاييد گردد.
افزودني هاي مورداستفاده در بتن مخازن، بايد غير سمي و سازگار با محـيط زيسـت بـ وده و از مراكـز معتبـر، تاييديـه مناسب بودن براي تماس با آب آشاميدني را اخذ كرده باشند.

مواد افزودني شيميايي

استفاده از هرگونه ماده افزودني شيميايي بايد با استاندارد ملي ايران بـه شـماره 2930 تحـت عنـوان »بـتن – مـواد افزودني شيميايي – ويژگي ها« مطابقت داشته باشد.
استفاده از روان كننده ها و فوق روان كننده ها در ساخت بتن مخازن، با توجه به كم بودن حـداكثر مجـاز نسـبت آب بـه مواد سيماني، جهت تامين كارآيي موردنظر توصيه مي شود. اسـتفاده از كلريدكلسـيم و مـواد افزودنـي حـاوي يـون كلـر (صرف نظر از ناخالصي هاي موجود در اجزاي افزودني) در ساخت بتن مخازن مجاز نمـي باشـد . اسـتفاده از مـواد افزودنـي حباب ساز در صورت ريزي كافي ( قطر كوچك تر از 05/0 ميلي متر) و توزيع يكنواخت حباب هاي هوا، سبب بهبود كـارآيي بتن تازه و افزايش پايايي بتن مخازن در برابر دوره هاي مكرر ذوب و انجماد مي شود. همچنين در صورت اختلاط و اجراي صحيح اين نوع بتن، استفاده از حباب هوا سبب كاهش آب انداختگي و جداشدگي در بـتن تـازه مـي شـود . ميـزان هـواي موجود در بتن تازه بر مبناي حداكثر اندازه ي سنگدانه ها كه دربند 2-1-7-1-3 شرح داده شـده اسـت، بايـد بـه مقـادير مندرج در جدول (2-6) محدود شود. در غير اين صورت، مقادير بيش از حد هوا سبب كاهش مقاومت بـتن خواهـد شـد .
بايد توجه شود كه در شرايط آب و هوايي گرم، به دليل ناپايداري حباب هاي هوا، كنتـرل انـدازه و مقـدار حبـاب هـوا بـا مشكلات زيادي همراه است.
استفاده از مواد افزودني آب بندكننده در ساخت بتن مخازن بلامانع است، مشروط براين كـه عملكـرد مثبـت آن هـا بـا انجام آزمايش هاي جذب آب كوتاه مدت و تعيين عمق نفوذ تاييد گردد. همچنين درصورت استفاده از اين نوع افزودني ها، انجام عمل آوري مرطوب و كافي مورد تاكيد است.

مواد جايگزين سيمان ( پوزولانها و مواد شبه سيماني)

استفاده از مواد جايگزين سيمان شامل پوزولان ها و مواد شبه سيماني به دليل تشـكيل ژل سـيليكاتي سـبب كـاهش نفوذپذيري بتن شده و همچنين به علت مصرف آهك سبب بهبود پايايي بتن در بعضي از محيط هاي مهـاجم مـي گـردد . بدين ترتيب، جايگزيني مقدار مناسبي از سيمان با اين مواد غالبا سبب افزايش پايايي بتن و در برخي موارد حتي سـبب افزايش مقاومت آن نيز مي گردد. پوزولان ها و مواد شبه سيماني مورد استفاده به شرح زير مي باشند:

– ميكروسيليس

ميكروسيليس يك ماده ي پوزولاني فعال بوده و مصرف آن علاوه بر كاهش نفوذپذيري و بهبود پايايي و مقاومت بـتن، سبب كاهش آب انداختگي و چسبندگي بيش تر مخلوط مي شود. مشخصات اين ماده پوزولاني بايد مطابق استاندارد ملـي ايران به شماره 13278 تحت عنوان »دوده سيليس (ميكروسيليس) مورد استفاده در مخلوط هاي سيماني – ويژگـي هـا « بوده و حداقل سيليس فعال آن برابر 85 درصد باشد. درصورت استفاده از اين ماده، عمل آوري بايد زودهنگام آغاز شده تا از ترك خوردگي ناشي از جمع شدگي خميري جلوگيري به عمل آيد. همچنـين بايـد از توزيـع يكنواخـت آن در مخلـوط، اطمينان حاصل گردد تا مانع از چسبيدن اين مواد به يكديگر شود. چرا كه در اين صورت با تشكيل سيليس فعال، ممكن است خرابي ناشي از واكنش سيليسي- قليايي روي دهد. ميزان جايگزيني سيمان با ميكروسيليس، مي تواند بـه حـداكثر 10 درصد وزني سيمان محدود شود.
– پوزولان هاي طبيعي
مشخصات پوزولان هاي طبيعـي بايـد مطـابق اسـتاندارد ملـي ايـران بـه شـماره 3433 تحـت عنـوان »ويژگـي هـاي پوزولان هاي طبيعي« باشد. ميزان جايگزيني اين مواد با سيمان به 25 درصد وزني سيمان محـدود مـي شـود . همچنـين استفاده از سيمان زئوليتي در صورت تطابق با استاندارد ملي ايران به شماره 16481 تحت عنوان »سيمان پرتلند زئوليتي – ويژگي ها« و با صلاح ديد مهندس طراح و موافقت كارفرما، بلام انع مي باشد.
– خاكستر بادي
مصرف خاكستر بادي به عنوان يك ماده پوزولاني، علاوه بر بهبود پايايي بـتن در محـيط هـاي مهـاجم، سـبب بهبـود كارآيي بتن نيز مي گردد. در صورت انطباق مشخصات اين ماده با ضوابط استاندارد ASTM C 618، ميزان جايگزيني اين مواد با سيمان بايد به 25 درصد وزني سيمان، محدود شود.
– سرباره آهن گدازي
سرباره آهن گدازي يك ماده شبه سيماني مي باشد. مشخصات سيمان سرباره اي بايد مطابق اسـتاندارد ملـي ايـران بـه شماره 3517 تحت عنوان »استاندارد ويژگي هاي سيمان هاي سرباره اي« باشد. در صورت انطباق مشخصات ايـن مـاده بـا استاندارد، ميزان جايگزيني اين مواد با سيمان بايد به 50 درصد وزني سيمان محدود شود.
آرماتور
مشخصات آرماتورهاي مصرفي، بايد منطبق بر مشخصات ارائه شده در آيين نامه بتن ايران (آبا)- فصل چهارم، و نشريه شماره 124 سازمان برنامه و بودجه باشد. مقاومت مشخصه آرماتورها نبايد از 400 مگاپاسكال (رده S400 آيين نامه آبـا ) بيش تر باشد.
طرح اختلاط و ساخت بتن
طرح اختلاط بتن بايد ابتدا براساس اصول علمي تهيه شده و با مطالعات آزمايشگاهي و تجربيـات كارگـاهي اصـلاح و تاييد شود. بدين منظور، استفاده از روش ملي طرح مخلوط بـتن (نشـريه شـماره ض 479 مركـز تحقيقـات سـاختمان و مسكن تحت عنوان »روش ملي طرح مخلوط بتن«) توصيه مي گردد. به هر حال، ضوابط كنترل كيفيـت و پـذيرش بـتن بايد مطابق با معيارهاي آخرين ويرايش آيين نامه بتن ايران (آبا) باشد.
حداقل مقاومت مشخصه بتن و حداكثر نسبت آب به مواد سيماني
حداقل مقاومت مشخصه بتن مخازنfC برابـر 30 مگاپاسـكال و حـداكثر نسـبت آب بـه مـواد سـيماني برابـر 45/0 مي باشد. ′fC مقاومت فشاري 28 روزه ي مربوط به نمونه استوانه اي به قطر 150 و ارتفاع 300 ميلي متر مـي باشـد كـه در شرايط استاندارد تهيه و عمل آوري شده است. در شرايط قرارگيري در محيط هاي مهاجم مختلف (محيط هـاي سـولفاتي، كلرايدي و…) و برمبناي شدت مهاجم بودن محيط، نسبت آب به مواد سيماني كـم تـر و مقاومـت مشخصـه ا ي بـيش تـر، موردنياز است. بدين منظور به الزامات ارائه شده در بند 2-1-7-1 مراجعه شود.
حداكثر نسبت آب به مواد سيماني ذكرشده مربوط به بتن حاوي سـنگدانه هـاي سـبك ن مـي باشـد ، زيـرا در صـورت استفاده از سنگدانه هاي سبك غيراشباع در مخلوط، تعيين ميزان جذب آب آن ها دقيقا مشخص نخواهد شد.
حداقل و حداكثر مقدار مواد سيماني
حداقل ميزان مواد سيماني مطابق جدول (2-1) تعيين مي گردد. اختلاط بتن با مواد سيماني كم تر از مقادير منـدرج در جدول (2-1)، در شرايطي كه با انجام آزمايش هاي موردنياز بر مهندس طراح محقق شـود طـرح اخـتلاط پيشـنهادي منجر به ساخت بتني پايا و با مقاومت، كارآيي و با قابليت پرداخت قابل قبول و مطابق مشخصات ارائه شده در ايـن فصـل باشد ، بلامانع است.
جدول 2 -1 – حداقل ميزان مواد سيماني در بتن [49]
حداقل ميزان مواد سيماني (كيلوگرم بر مترمكعب) حداكثر اندازه اسمي سنگدانه
(ميلي متر)
320 25
330 19
340 12
360 9/5

حداكثر مقدار مواد سيماني بايد به 425 كيلوگرم بر مترمكعب محدود گردد. در صورت لزوم استفاده از مواد سيماني به مقـدار بيش از محدودهي فوق، تمهيدات لازم به منظور جلوگيري از ايجاد تركهاي ناشي از جمع شدگي بتن بايد در نظر گرفته شود.

كارآيي بتن

بتن مصرفي بايد داراي كارآيي لازم براي جاگرفتن در زوايا و گوشه هاي قالب و احاطـه ي آرماتورهـا و تـراكم پـذيري، بخصوص در اطراف لوله هاي مدفون در بتن مخازن، تيغه هاي آب بندي و درزهاي انبساطي و انقباضي باشد. ليكن، ميـزان كارآيي نبايد به گونه اي باشد كه جداشدگي سنگدانه ها روي دهد.
در صورت استفاده از بتن خودتراكم، مشخصات و روش هاي ارزيابي كارآيي آن با بتن هاي معمولي متفاوت مـي باشـد .
شرح مختصري از بتن خودتراكم در بند 2-1-8 ارائه شده و جهت آشنايي بيش تر با بتن خودتراكم مي تـوان بـه پيوسـت شماره 2 مراجعه نمود.

بتن مگر (بتن كم سيمان)

در زير بتن كف مخازن اجراي يك لايه بتن مگر با ضخامت حداقل 00 1 ميلي متر ضرورت دارد. عيار سيمان بتن مگر نبايد از 150 كيلوگرم بر مترمكعب كم تر باشد. درصورتي كه خاك منطقه داراي نمـك هـاي خورنـده ي بـتن باشـد، عيـار سيمان بتن مگر نبايد كم تر از200 كيلوگرم بر مترمكعب در نظر گرفته شود.

عمل آوري بتن

الزامات و روش هاي عمل آوري بتن مخازن بايد مطابق با آيين نامه بتن ايران (آبا) انجام شـود . دمـاي عمـل آوري بايـد بيش از 5 درجه سلسيوس باشد. حداقل مدت زمان عمل آوري بتن بايد مطابق با جدول (2-2) باشد.
جدول 2 -2- حداقل مدت عمل آوري بتن [36]
حداقل مدت عمل آوري بر اساس شرايط محيطي ( روز) نوع بتن و نسبت آب به سيمان مخلوط بتن
شرايط محيطي هواي سرد شرايط محيطي هواي گرم شرايط محيطي معمولي
10 7 6 بتن معمولي با نسبت آب به سيمان 43/0 و بيش تر
14 14 10 بتن حاوي مواد افزودني معدني مانند دوده سيليس،سرباره و متاكائولين، با نسبت آب به سيمان كم تر از 43/0

جهت اطمينان از عمل آوري رضايت بخش بتن مخازن، توصيه مي گردد آزمونه هاي كارگاهي بـه تعـداد كـافي سـاخته شده و مشابه با سازه مخزن عمل آوري گردند. چنانچه مقاومت فشاري اين آزمونه ها در سن مشخص شـده بـراي مقاومـت مشخصه ي فشاري، حداقل برابر 85 درصد مقاومت نظير نمونههاي عمل آمده در آزمايشگاه و يا بـه ميـزان 4 مگاپاسـكال بيش از مقاومت مشخصه ي فشاري باشد، عمل آوري مناسب ارزيابي مي گردد. در غير ايـن صـورت، بايـد اقـداماتي جهـت بهبود روش مذكور صورت گيرد.
يكي از روش هاي عمل آوري بتن در ديوارها، حفظ قالب ها به مدت طولاني ميباشد. همچنين براي عمـل آوري كـف و سقف استفاده از لحاف پشم شيشه در اقليم سرد قابل توجيه است.

پايايي بتن

پايايي بتن به مقاومت آن در برابر عوامل جوي، حملات شيميايي، فرسايش و هر فرآيندي كه به آسـيب ديـدگي بـتن ميانجامد، گفته مي شود. بتن پايا در شرايط محيطي موردنظر، شكل، كيفيت و قابليت بهره برداري خود را حفظ مي كند.
با توجه به احتمال مواجه شدن بتن مسلح مخازن با يون هاي مخرب نظير كلرايد، سولفات و يا احتمال آسـيب ديـدگي ناشي از فرسايش سطحي و يا واكنش قليايي- سيليسي و يا قليايي- كربناتي سنگدانه ها، بايد پايايي بتن مخازن در برابـر عوامل مخرب فوق، بر مبناي شدت مهاجم بودن محيط بررسي گردد.
همچنين، براي پذيرش بتن هاي با مقاومت كم تر از مقاومت مشخصه ي طرح، علاوه بر استفاده از روش هاي ارائه شـده در آيين نامه بتن ايران براي مباحث مربوط به مقاومت، پايايي بتن نيز بايد با استفاده از آزمايش هاي لازم بررسي شود.
در شرايط محيطي خليج فارس و درياي عمان، رعايت ضوابط ارائه شده در آييننامه ملي پايايي بتن در محيط خلـيج فارس و درياي عمان (نشريه شماره ض 428- مركز تحقيقات ساختمان و مسكن تحت عنوان »آيين نامه ملي پايايي بتن در محيط خليج فارس و درياي عمان«)، اكيدا توصيه مي شود.

انواع آسيب ديدگي هاي بتن

خوردگي آرماتور (حمله كلرايدي)
چنانچه در اثر نفوذ يون كلرايد و يا كاهش قلياييت بتن، لايه ي محافظ روي آرماتور از بين برود، در حضور اكسيژن و آب، خوردگي در فولاد آغاز شده و افزايش حجم ناشـي از تشـكيل محصـولات زنـگ آ هـن، منجـر بـه تـرك خـوردگي و قلوه كن شدن بتن مي گردد. بنابراين، حداكثر يون كلرايد محلول در آب ناشي از تمام اجزاي مخلـوط بـتن شـامل مصـالح سيماني، آب، سنگدانه ها و مواد افزودني در سن 28 روز، نبايد از 1/0 درصد وزن مواد سيماني تجاوز نمايد.1
به منظور جلوگيري از خوردگي آرماتور بتن مخازن، علاوه بر در نظر گرفتن پوشش بتني مناسب مطابق بند 4-4-3 و يا استفاده از مواد جايگزين سيمان مطابق استاندارد هاي معتبر، طرح اختلاط بتن بايد مطـابق بـا الزامـات ارائـه شـده در جدول (2-3) باشد.