عمل آوری بتن و هر آنچه باید در مورد آن بدانید

یک بتن با کیفیت خوب اساسا مخلوطی همگن از سیمان، سنگدانه‌های درشت و ریز و آب است که به دلیل اثر شیمیایی بین سیمان و آب، به یک جرم سخت تبدیل می‌شود. هر یک از چهار عنصر تشکیل دهنده عملکرد خاصی دارند که باید در عمل آوری بتن به آن توجه کرد. سنگدانه درشت‌تر به عنوان پرکننده عمل می‌کند. سنگدانه ریز فضاهای خالی بین خمیر و سنگدانه درشت را پر می‌کند. سیمان در ارتباط با آب به عنوان یک اتصال دهنده عمل می‌کند. تحرک مخلوط توسط خمیر سیمان، ریزدانه‌ها و امروزه به طور فزاینده‌ای با استفاده از مواد افزودنی به کیفیت بتن کمک می‌کند.

بیشتر خواص بتن سخت شده به مراقبت انجام شده در هر مرحله از ساخت و عمل آوری بتن بستگی دارد. تناسب منطقی مواد تشکیل دهنده بتن بر کیفیت آن تاثیر دارد. با این حال، ممکن است تضمینی برای دستیابی به هدف کار بتنی با کیفیت نباشد. هدف کنترل کیفیت، اطمینان از عمل آوری بتن با مقاومت یکنواخت از دسته به دسته دیگر است. این امر مستلزم رعایت قوانینی در مراحل مختلف عمل آوری بتن است و به شرح زیر مورد بحث قرار می‌گیرد. مراحل عمل آوری بتن عبارتند از:

1. دسته بندی یا اندازه گیری مواد
2. مخلوط کردن
3. حمل و نقل
4. قرار دادن
5. فشرده سازی
6. پخت
7. به پایان رساندن

مرحله اول عمل آوری بتن : دسته بندی یا اندازه گیری مواد

برای عمل آوری بتن با کیفیت خوب باید از مقدار مناسب و دقیقی از تمام مواد تشکیل دهنده استفاده کرد. سنگدانه‌ها، سیمان و آب باید با دقت ۳ درصد از مقدار دسته‌ای و مواد افزودنی همچون روان کننده بتن با ۵ درصد از مقدار بچ اندازه گیری شوند. دو روش متداول دسته‌بندی حجمی و وزن بچینگ برای مرحله اول وجود دارد. عوامل موثر بر انتخاب روش بچینگ عبارتند از: اندازه کار، میزان تولید مورد نیاز و استانداردهای مورد نیاز عملکرد بچینگ. برای اکثر کارهای مهم وزن کردن دسته‌ای توصیه می‌شود.

مرحله دوم عمل آوری بتن : مخلوط کردن

عمل آوری بتن با دو روش مخلوط کردن با دست و مخلوط کردن ماشین انجام می‌گیرد. مخلوط کردن بتن با ماشین شامل موارد زیر است:

• میکسرهای کج
• میکسر غیر کج
• میکسر درام معکوس
• میکسر پانی یا همزن
• میکسر ترانزیت
• شارژ میکسر و زمان میکس

ترتیب قرار دادن مواد در میکسر به این صورت است:

• حدود ۲۵ درصد آب مورد نیاز برای اختلاط ابتدا وارد درام میکسر می‌شود تا از چسبیدن سیمان بر روی تیغه‌ها و کف درام جلوگیری شود. سپس مواد از طریق پرش تخلیه می‌شوند. توالی بارگذاری باید به این صورت باشد که ابتدا نصف سنگدانه درشت و سپس نصف سنگدانه ریز و روی این کل سیمان و سپس سنگدانه‌های تعادلی اضافه شود. پس از تخلیه مواد به درام، آب تعادل وارد می‌شود. زمان اختلاط از زمانی محاسبه می‌شود که آب کامل آنی وارد میکسر می‌شود.
• سرعت میکسرها به طور کلی ۱۵ تا ۲۰ دور در دقیقه است. برای اختلاط مناسب، تعداد دور در دقیقه مورد نیاز درام ۲۵ تا ۳۰ می‌باشد. زمان اختلاط نیز به ظرفیت میکسر بستگی دارد.
• در صورت کاهش زمان اختلاط، کیفیت پایین بتن حاصل می‌شود. از طرف دیگر، اگر زمان اختلاط افزایش یابد غیراقتصادی است. با این حال، مشخص شد که اگر زمان اختلاط به ۲ دقیقه افزایش یابد، مقاومت فشاری بتن تولید شده افزایش می‌یابد و پس از این زمان، بهبود مقاومت فشاری ناچیز است. اختلاط طولانی مدت ممکن است باعث جدایی شود. همچنین، به دلیل طولانی‌تر شدن دوره‌های اختلاط، ممکن است آب جذب سنگدانه‌ها شود یا تبخیر شود و در نتیجه کارایی و استحکام از بین برود.

مرحله سوم عمل آوری بتن : حمل و نقل

بتن باید در اولین فرصت به محل رسوب بدون از دست دادن همگنی حاصل در زمان اختلاط حمل شود. حداکثر ۲ ساعت از زمان اختلاط در صورت استفاده از کامیون‌های دارای همزن و در صورت استفاده از کامیون‌های بدون همزن برای حمل بتن حداکثر ۲ ساعت مجاز است. همچنین باید اطمینان حاصل شود که در حین حمل و نقل و استقرار جداسازی صورت نگیرد. روش‌های اتخاذ شده برای انتقال بتن به اندازه و اهمیت کار، فاصله محل رسوب‌گذاری از محل اختلاط و ماهیت زمین بستگی دارد. برخی از روش‌های انتقال بتن به شرح زیر است:

• تشت ملات
• بارو چرخ
• ناودان
• دامپر
• سطل و طناب
• نوار نقاله
• پرش و بالابر
• پمپاژ

مرحله چهارم عمل آوری بتن : قرار دادن

برای عمل آوری بتن باکیفیت باید با نهایت دقت قرار داده شود تا همگنی حاصل از اختلاط را تضمین کند و از جداسازی در حمل و نقل جلوگیری شود. تحقیقات نشان داده است که قرار دادن دیرهنگام بتن منجر به افزایش مقاومت فشاری نهایی می‌شود، مشروط بر اینکه بتن بتواند به اندازه کافی متراکم شود. برای مخلوط‌های خشک در هوای گرم تاخیر نیم تا یک ساعت مجاز است در حالی که برای مخلوط‌های مرطوب در هوای سرد ممکن است چندین ساعت باشد. موقعیت‌های مختلفی در ادامه مورد بحث قرار می‌گیرد که بتن در آن قرار می‌گیرد.

فونداسیون ها

پایه‌های بتنی برای دیوارها و ستون‌ها در زیر سطح زمین فراهم می‌شود. قبل از قرار دادن بتن در فونداسیون، تمام زمین‌های سست، ریشه درختان و غیره حذف می‌شوند. اگر سطح خشک یافت شود، آن را مرطوب می‌کنند تا زمین آب را از بتن جذب نکند. از طرف دیگر در صورت خیس بودن بستر فونداسیون؛ قبل از بتن ریزی، آب و گل خارج شده و سیمان پاشیده می‌شود.

مطالعه این مطلب را از دست ندهید: فونداسیون چیست: مراحل اجرای فونداسیون و نکات طلایی

تیرها، ستون ها و دال ها

قبل از قرار دادن بتن باید قالب‌ها از نظر تراز صحیح بررسی شوند. آن‌ها باید به اندازه کافی صلب باشند تا وزن بتن و بارهای ساختمانی را بدون تغییر شکل ناخواسته تحمل کنند. قالب‌ها باید به اندازه کافی سبک باشند تا از هدر رفتن ملات که منجر به بتن لانه زنبوری می‌شود جلوگیری شود. داخل قالب‌ها باید قبل از استفاده تمیز و روغن کاری شود تا از چسبیدن بتن به قالب‌ها جلوگیری شود و کندن آن‌ها مشکل شود.
پس از عمل آوری بتن نباید رها شود بلکه باید در موقعیتی قرار داده شود تا از جدا شدن جلوگیری شود. باید تا حد امکان از ارتفاع کم به صورت عمودی انداخته شود. برای مراقبت از لانه زنبوری باید در یک نقطه از قالب قرار داده شود و اجازه داده شود راه‌های جانبی جریان یابد.

از تشکیل شیره باید اجتناب شود. می‌توان آن را با محدود کردن ضخامت لایه بتن ۱۵۰-۳۰۰ میلی متر برای کارهای R. C. C بررسی کرد. با این حال، در صورت تشکیل، باید قبل از قرار دادن لایه بعدی بتن حذف شود. چندین لایه از این قبیل یک بالابر را تشکیل می‌دهند، به شرطی که به اندازه کافی سریع از یکدیگر پیروی کنند تا از مفاصل سرد جلوگیری کنند. سطح بالابر قبلی ناصاف نگه داشته می‌شود و قبل از قرار دادن آسانسور بعدی، تمام شیرها برداشته می‌شود.
آرماتور باید از نظر سفتی و سطح تمیز بررسی شود. زنگ زدگی یا فلس‌های شل در صورت وجود، با برس سیمی پاک می‌شوند. رنگ، روغن یا گریس در صورت یافتن باید حذف شوند. حداقل پوشش برای تقویت باید قبل از بتن ریزی بررسی شود.

بتن ریزی انبوه

هنگامی که بتن به صورت انبوه مانند فونداسیون کلک، سد، پل، پایه و غیره قرار می‌گیرد، بتن در لایه‌هایی به ضخامت ۳۵۰-۴۵۰ میلی متر قرار می‌گیرد. چندین لایه از این دست که به صورت متوالی سریع قرار می‌گیرند، بالابر را تشکیل می‌دهند. قبل از قرار دادن بتن در بالابر بعدی، سطح بالابر قبلی با جت آب و شستشو با برس سیمی کاملا تمیز می‌شود. در مورد سدها، سند بلاست انجام می‌شود.

مواد سست برداشته شده و دوغاب سیمان اعمال می‌شود. هنگامی که بتن در معرض رانش جانبی قرار می‌گیرد، میله‌های اتصال یا سنگ‌های پیوندی برای تشکیل یک کلید بین لایه‌های مختلف ارائه می‌شود.

محصول باکیفیت بخرید: پوشش سخت کننده سیمانی

بتن ریزی بزرگراه و باند

بتن در حفره‌هایی برای بزرگراه، باند یا دال کف گذاشته می‌شود. ابتدا زمینی که قرار است روی آن بتن ریزی شود آماده می‌شود و تمام مواد سست و چمن و غیره حذف می‌شود. زمین خیس و فشرده شده است. بسترهایی که بتن روی آن‌ها گذاشته می‌شود باید به درستی فشرده و مرطوب شوند تا از هدر رفتن رطوبت بتن جلوگیری شود. سپس بتن در حفره‌های متناوب گذاشته می‌شود. این امر به بتن اجازه می‌دهد تا تحت انقباض کافی قرار گیرد و پس از آن ترک ایجاد نشود. بتن در یک محل در انبوه قرار داده نمی‌شود و سپس کشیده می‌شود بلکه در ضخامت یکنواخت قرار می‌گیرد.

بتن ریزی زیر آب

پس از عمل آوری بتن می‌توان آن را با کمک سطل‌های مخصوص به زیر آب انتقال داد. با رسیدن به محل رسوب، کف سطل باز می‌شود و بتن ریخته می‌شود. در این فرآیند مقدار مشخصی سیمان شسته شده و باعث کاهش مقاومت بتن می‌شود. روش دیگر بتن ریزی در زیر آب این است که کیسه سیمان را با مخلوط خشک یا نیمه خشک سیمان و سنگدانه‌ها پر کرده و آن‌ها را تا محل رسوب پایین می‌آورند. نقطه ضعف این روش این است که بتن پر از فضای خالی خواهد بود که با کیسه‌های تفنگی قابل تمیز کردن در هم آمیخته شده است.

بهترین روش قرار دادن بتن در زیر آب، استفاده از لوله ترمی است. بتن از طریق قیف در آن ریخته می‌شود. انتهای پایین لوله با یک ورقه پلیتن ضخیم بسته می‌شود و انتهای پایین لوله در محل رسوب قرار می‌گیرد. بتن (اسلامپ ۱۵۰-۲۰۰ میلی متر) در قیف ریخته می‌شود تا کل لوله با بتن پر شود. لوله کمی بلند می‌شود و تکان می‌خورد، پوشش ورق پلی اتیلن می‌افتد و بتن تخلیه می‌شود. باید اطمینان حاصل شود که انتهای لوله در داخل بتن باقی بماند تا آب وارد لوله نشود. لوله دوباره از طریق قیف با بتن پر می‌شود و این روند تا زمانی که سطح بتن از سطح آب بالاتر می‌رود، تکرار می‌شود. برای عمل آوری بتن زیر آب نیازی به تراکم نیست زیرا در اثر فشار هیدرواستاتیک آب متراکم می‌شود. همچنین می‌توان بتن را با کمک لوله‌ها و پمپ‌ها در زیر آب قرار داد.

مرحله پنجم عمل آوری بتن : فشرده سازی

پس از قرار گرفتن بتن در محل مورد نظر، مرحله بعدی در فرآیند عمل آوری بتن؛ تراکم آن است. تراکم بتن تازه را در قالب‌ها یا چارچوب‌ها و اطراف قطعات تعبیه شده و فولاد تقویت کننده یکپارچه می‌کند. در طول تولید بتن مقدار قابل توجهی هوا در بتن محبوس می‌شود و امکان جداسازی جزئی نیز وجود دارد. هر دوی اینها بر کیفیت بتن تأثیر منفی می‌گذارد.

تراکم بتن فرآیندی است برای خلاص شدن از هوای محبوس و حفره‌ها، حذف جداسازی و تشکیل یک توده متراکم همگن می‌باشد. مشخص شده است که ۵ درصد فضاهای خالی در بتن سخت شده مقاومت را تا بیش از ۳۰ درصد و ۱۰ درصد فضاهای خالی مقاومت را بیش از ۵۰ درصد کاهش می‌دهد. بنابراین، چگالی و در نتیجه مقاومت و دوام بتن تا حد زیادی به درجه تراکم بستگی دارد. برای حداکثر استحکام، خشک‌ترین بتن ممکن باید ۱۰۰ درصد متراکم شود.

حفره‌ها نفوذپذیری بتن را افزایش می‌دهند. از دست دادن نفوذ ناپذیری باعث عبور آسان رطوبت، اکسیژن، کلریدها و سایر مواد شیمیایی تهاجمی به داخل بتن می‌شود. این امر باعث زنگ زدگی فولاد و پوسته شدن (از هم پاشیدگی) بتن یعنی از بین رفتن دوام می‌شود. ورود آسان سولفات‌ها از محیط باعث واکنش گسترده با آلومینات‌تری کلسیم (C۳A) موجود در سیمان می‌شود. این امر باعث متلاشی شدن بتن و از بین رفتن دوام می‌شود. لازم به ذکر است که نفوذگر بلورساز پودری موثرترین روش آب‌بندی و حفاظت شیمیایی و دائمی بتن را فراهم می‌سازد که برای مصرف شدن فقط به اختلاط با آب نیاز دارد.

ورود دی اکسید کربن باعث کربناته شدن بتن می‌شود یعنی از بین رفتن قلیایی بودن بتن یا از بین رفتن قدرت محافظتی که بتن به آرماتور یا سایر فولادهای تعبیه شده در آن می‌دهد. هنگامی که عمق کربناتاسیون از ضخامت پوشش بتن به فولاد تعبیه شده بیشتر شود، فولاد در برابر حمله رطوبت آسیب‌پذیر می‌شود. این امر زنگ زدگی فولاد را تسریع می‌کند زیرا پوشش محافظ بتنی دیگر در طبیعت قلیایی باقی نمی‌ماند.

همچنین حفره‌ها تماس بین فولاد و بتن تعبیه شده را کاهش می‌دهند. این موضوع باعث از بین رفتن استحکام باند عضو بتن مسلح می‌شود و در نتیجه استحکام عضو را از دست می‌دهد. حفره‌هایی مانند لانه زنبوری و سوراخ‌های دمنده روی سطح در معرض دید باعث ایجاد لکه بینایی می‌شوند. سطح بتنی با این همه لک خوب نیست. بتن با سطح صاف و عالی، نه تنها ظاهر خوبی دارد، بلکه قوی‌تر و بادوام‌تر است.

تراکم با اعمال کار خارجی بر روی بتن برای غلبه بر اصطکاک داخلی بین ذرات تشکیل دهنده بتن، بین بتن و آرماتور و بین بتن و قالب‌ها و با کاهش فضای خالی هوا به حداقل می‌رسد. تراکم بتن را می‌توان با روش‌های زیر بدست آورد:

1. فشرده سازی دست
2. فشرده سازی توسط ارتعاش (ویبراتور سوزنی و ویبراتور قالب)
3. فشرده سازی با چرخش
4. فشرده سازی توسط تکان دادن
5. فشرده سازی توسط نورد

مرحله ششم عمل آوری بتن : پخت

سیمان به دلیل اثر شیمیایی بین سیمان و آب استحکام و سختی می‌یابد. این واکنش شیمیایی نیاز به رطوبت، دمای مطلوب و زمان دارد که به آن دوره پخت می‌گویند. عمل آوری بتن تازه قرار داده شده برای مقاومت و دوام بهینه بسیار مهم است. بخش عمده‌ای از استحکام در دوره اولیه توسط ترکیب کلینکر C۳S و بخشی توسط C۲S تامین می‌شود و در حدود سه هفته تکمیل می‌شود.

قدرت بعدی ارائه شده توسط C۲S تدریجی است و زمان زیادی می‌برد. بنابراین باید آب کافی در اختیار بتن قرار گیرد تا مقاومت کامل آن را بدست آورد. فرآیند مرطوب نگه داشتن بتن برای این منظور به عنوان عمل آوری بتن شناخته می‌شود. هدف جلوگیری از هدر رفتن رطوبت بتن به دلیل تبخیر یا هر دلیل دیگری، برای تسریع افزایش استحکام، رطوبت یا گرما و رطوبت اضافی را تامین کنید. عمل آوری بتن باید حداقل به مدت سه هفته و در هیچ مورد کمتر از ده روز انجام شود.

برای هیدراته کردن هر کیسه سیمان تقریبا ۱۴ لیتر آب لازم است. بلافاصله پس از قرار دادن بتن، افزایش مقاومت بسیار سریع است (۳ تا ۷ روز) و پس از آن به آرامی برای مدت نامحدود ادامه می‌یابد. بتن مرطوبی که به مدت ۷ روز عمل آوری شده است حدود ۵۰ درصد قوی‌تر از بتنی است که برای کل دوره در معرض هوای خشک قرار گرفته است. اگر بتن به مدت یک ماه مرطوب بماند، مقاومت آن تقریبا دو برابر بتن است که فقط در معرض هوای خشک قرار دارد.

روش های پخت بتن

بتن ممکن است به روش‌های مختلفی مرطوب نگه داشته شود. این روش‌ها شامل تامین رطوبت اضافی به بتن در طول دوره سخت شدن اولیه توسط حوضچه، پاشش، پاشیدن و غیره یا جلوگیری از هدررفت رطوبت از بتن با آب‌بندی سطح بتن توسط غشای تشکیل شده از ترکیبات عمل آوری بتن است. در ادامه برخی از روش‌های رایج پخت بیان شده است:

1. آب پخت
2. پخت با بخار
3. پخت توسط اشعه مادون قرمز
4. پخت الکتریکی
5. پخت شیمیایی

مرحله نهایی عمل آوری بتن

بتن اساسا به دلیل مقاومت فشاری بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، پایان محصول نهایی چندان خوشایند نیست. در چند دهه گذشته تلاش‌هایی برای توسعه پوشش‌های سطحی به منظور ظاهر بهتر به سطوح بتنی صورت گرفته است که به شرح زیر است.

1. قالب بندی تمام می شود
2. درمان های سطحی
3. پایان های کاربردی