عمل آوری بتن (کیورینگ بتن)

امروزه بحث دوام بتن یکی از مهمترین مسایلی است که در جهان مورد بررسی و پژوهش قرار گرفته است، در گذشته ثابت شده که عواملی همچون گرما، سرما، آفتاب و … بر عمر و دوام بتن تاثیر بسیاری دارد.

ابتدا لازم می دانیم صرف جهت یاد آوری، توضیحات مختصری را در خصوص عمل آوری بتن ارائه نماییم.

عمل آوری به مجموعه عملیاتی گفته می شود که برای حفظ رطوبت و دمای بتن انجام می گیرد که بایستی بلافاصله بعد از عملیات بتن ریزی انجام گیرد.

عمل آوری در قسمت هایی از سازه که در معرض تابش مستقیم آفتاب و یا وزش باد می باشد از اهمیت و حساسیت بیشتری برخوردار است چرا که بعد از انجام بتن ریزی بر اساس خواص عمومی بتن، بخشی از آب بتن خود را برروی سطح آن رسانده و در آنجا جمع و مشاهده می شود.

در صورتیکه در اثر بی توجهی این مقدار آب از سطح بتن تبخیر شود با توجه به تاثیر مستقیم آن بر میزان w/c نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط ضمن کاهش این نسبت، متقابلا اثرات مخربی بر مقاومت فشاری، سایشی و دوام بتن خواهد داشت که این اتفاق در چند روز اولیه بتن ریزی بیشتر مشاهده می شود و بنا براین از حساسیت فوق العاده ای برخوردار است.

شرایط محیطی پروژه و آب و هوای منطقه در نوع عمل آوری بتن بسیار تاثیر گذار می باشد بدین مفهوم که در مناطق حاره ای و گرم و یا مناطق سردسیر که از برودت غیر معمول برخوردار هستند باید در اجرای عمل آوری دقت بیشتری لحاظ نمود.

تابش مستقیم آفتاب و گرمای هوا در ماه های گرم سال موجب تبخیر آب سطحی بتن شده که می تواند موجب جمع شدگی بتن (shrinkage)

و پدیدار شدن ترک هایی (crack) در بتن گردد. این ترک ها همانند ترک های صحرایی به صورت پیوسته در تمام سطح بتن قابل رویت می باشد که در بعضی مواقع عرض ترک ها به چندین میلی متر رسیده و دارای عمقی نزدیک به ضخامت بتن می باشند که این مسئله موجب کاهش مقاومت، دوام و افت مقاومت در برابر تنش های کششی بتن می گردد.

در مواردی مشاهده شده است که برای مقابله با این مشکل از مواد افزودنی بتن، دیرگیر کننده بتن استفاده می نمایند که این برداشت کاملا اشتباه می باشد، زیرا مواد افزودنی بتن دیرگیر فقط زمان گیرش را به تعویق انداخته و هیچگونه تاثیری در تبخیر شدن آب سطحی بتن ندارد.

برای دستیابی به بتون هایی با مقاومت و کیفیت مطلوب باید بعد از انجام عملیات بتن ریزی شرایط مناسبی را جهت رسیدن به مقاومت و دوام مطلوب فراهم نمود.

کیورینگ به مجموعه اقداماتی گفته می شود که موجب هرچه بهتر انجام شدن عمل هیدراتاسیون سیمان می گردد. متداولترین روش برای این منظور پوشاندن سطح بتن با یک لایه نازک می باشد که از تبخیر آب سطحی بتن جلوگیری می نماید و به مرور زمان بر اثر عوامل جوی از روی سطح بتن پاک می شود و هیچ اثر سویی بر عمر بتن نخواهد داشت. این ماده با ایجاد یک لایه شفاف بر روی بتن موجب می گردد که نور آفتاب از سطح آن منعکس شده و با ایجاد یک محوطه بسته، موجب گردد تا آب سطحی بتن از سطح آن تبخیر نگردد و تمام این آب صرف عمل هیدراتاسیون سیمان شود. البته لازم به ذکر می باشد که کیورینگ، بخشی از مرحله عمل آوری می باشد و نباید از دیگر روشهای مراقبتی بتن غافل شد.

موا د عمل آورند ه بر اساس نوع پروژه به دو صورت تهیه می گردد.

۱. در بعضی از مواقع ارتفاع بتن ریزی از حالت استاندارد بیشتر شده و مجبور به بتن ریزی در دو مرحله می باشیم که در صورت استفاده از کیورینگ در پایان مرحله باید حتما از موادی استفاده شود که در هنگام بتن ریزی مرحله دوم هیچگونه اختلالی در bonding دو بتن ایجاد نکند و بتوان به راحتی بتن ریزی را انجام داد. در این حالت مواد استفاده شده بوسیله آب با فشار زیاد قابل شستشو بوده و بنابر این هیچ گونه فیلمی از مواد عمل آورنده مانع دوخت بتن قدیم و جدید نمی شود.

۲. در مواقعی که بتن ریزی در یک مرحله انجام می گرید از نوع دیگری از مواد عمل آورنده بتن استفاده می شود که پایه ترکیبی آن مواد پلیمری بوده و بعد از انجام بتن ریزی بر روی سطح ریخته یا اسپری می شود . این مواد به مرور زمان نیز بر اثر عوامل جوی از روی سطح پاک می شود . در این گونه موارد می توان خاصیت curing و sealing را بصورت مواد ترکیبی همزمان داشت.

۳. مقدار مصرف مواد عمل آورنده بستگی به صیقلی بودن سطح بتن دارد که هرچه سطح صافتر و صیقلی تر باشد میزان مصرف آن نیز کمتر است .

در هنگام کیورینگ باید دقت شود که تمام سطح با مواد عمل آورنده پوشش داده شود تا هیچگونه راه فراری برای بخار آب های ایجاد شده وجود نداشته باشد در صورت وجود سوراخ در سطح کیورینگ در همان محل سوراخ ها ترک هایی در سطح بتن مشاهده خواهد شد که مقاومت، کارایی و دوام بتن را کاهش خواهد داد.

اجرای عمل آوری بتن در سرما مقوله دیگری است. در محیط های سرد و امکان یخ زدگی بتن بخشی از ساز و کارهای عمل آوری با استفاده از ضد یخ بتن در درون بتن انجام خواهد گرفت .

همانگونه که گفته شد هدف از عمل آوری ایجاد شرایط بهتر برای هیدراته شدن کاملتر و سالمتر ذرات سیمان در بتن می باشد .

ضد یخ بتن با تسریع در انجام عمل هیدراتاسیون موجب مصرف سریعتر آب بتن در واکنش های شیمیایی آب و سیمان شده و بدین ترتیب از یخ زدگی بتن در اثر وجود آب مازاد جلوگیری می کند. واکنش هیدراتاسیون سیمان یک واکنش گرما زا بوده و تسریع در عملیات هیدراتاسیون باعث افزایش دمای بتن در اثر وجود ضد یخ بتن خواهد شد.

عمل آوری یا کیورینگ در گرما از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است و لازم است که با اشاعه و آموزش انجام این کار با استفاده از مواد عمل آورنده، روش های سنتی همچون استفاده از آب زیاد و روش گونی خیس و … به مرور کمرنگ شود. هزینه بالای آب در پاره ای از مناطق کم آب ومصرف گونی خیس برای پروژه های بزرگ چند نمونه از مواردی می باشد که اجرای عمل آوری را با مشکل ایجاد کرده و در پاره ای از مواقع ناممکن می نماید …

انجام عملیات بخار زنی نیز از روش های متداول قدیمی بوده است که با بسط، ترویج و آموزش تکنولوژی های جدید تر می توان با دقت بالاتری عمل آوری بتن را انجام داد تا بدین وسیله گام های بلندتری در افزایش دوام و مقاومت سازه های بتنی برداشته شود.

روش های کیورینگ و عمل آوری بتن

عمل آوری روندی است که جهت حفظ رطوبت و حرارت بتن در مدت زمان معین بلافاصله پس از جاگذاری و پرداخت بتن انجام میگردد. عملآوردن در خصوصیات بتن سخت شده مانند: مقاومت فشاری، دوام، مقاومت سایشی و مقاومت در مقابل یخبندان تأثیر قابل ملاحظهای دارد. عملآوری به سه شکل : محافظت، مراقبت (عملآوری ) و پروراندن (عملآوری حرارتی) برای بتن ریخته شده درقالب ضروری است.

هنگامی که سیمان پرتلند با آب مخلوط میشود، فعل و انفعال شیمیایی که به آن هیدراتاسیون میگویند، آغاز میگردد. پیشرفت و وسعت این واکنش شیمیایی در دوام، مقاومت و وزن مخصوص بتن اثر میگذارد. معمولاً مقدار آب موجود در مخلوطهای بتن، بیش از آب مورد نیاز برای تکمیل هیدراتاسیون است، اما به هر حال کاهش آب به علت تبخیر، باعث تأخیر و یا توقف فرآیند هیدراتاسیون میگردد.

در چند روز اول، پس از جاگذاری بتن و در درجه حرارت مناسب، هیدراتاسیون نسبتاً سریع است. بنابراین حفظ آب بتن، درطول این زمان بسیار با اهمیت است. هنگامی که عملآوردن متوقف شود، کسب مقاومت بتن برای مدت کوتاهی ادامه مییابد، ولی پس از آنکه درجه اشباع حفرههای موئینه داخل بتن به ۸۰ درصد میرسد، کسب مقاومت بتن متوقف میگردد.

روشهای مختلف عملآوری رطوبتی (مراقبت) به شرح زیر است :

• – عملآوری با آب
• – عملآوری عایقی

در این بخش روشهای عملآوری شرح داده شده است.

روشی است که سبب افزایش رطوبت بتن میگردد و همچنین از افت رطوبت بتن جلوگیری میکند. آب مصرفی باید دارای مواد زاید و مضر در حد مجاز استاندارد و آییننامههای موجود باشد تا در کیفیت بتن اثر نامطلوب باقی نگذارد. همچنین استفاده از آب بسیار سرد و یا گرم ، که سبب شوک حرارتی در بتن شده و سطح بتن ترک میخورد باید اجتناب نمود. روشهای مختلف عملآوری با آب به شرح زیر است :

ایجاد حوضچه و غوطهورسازی: ایجاد حوضچه برای سطوح افقی مانند دالها مناسب است. در پیرامون دال، لبههایی ساخته میشود و در درون این حوضچه آب قرار میگیرد. آب درون حوضچه نباید بیش از ^oC12 سردتر از بتن باشد. همچنین می توان (قطعات پیش ساخته) را درون آب غوطهور کرد، که در این حالت، ضوابط دمای آب باید رعایت شود.

افشاندن آب : در دمای بیش از ^oC 5+ روش افشاندن آب برای عمل آوردن بتن بسیار مناسب است. روند افشاندن آب باید پیوسته باشد، در صورتی که افشاندن با وقفه انجام پذیرد، باعث تروخشک شدن میگردد و در نتیجه عارضه پوسته شدن در سطح بتن بروز میکند. آب افشانی معمول در برخی از کارگاههای کشور ما، علاوه بر ایجاد تر و خشک شدن، باعث شوک حرارتی نیز میگردد، زیرا با خشک شدن سطح در زیر آفتاب دمای سطح بتن بالا رفته و با پاشیدن آب خنک، مشکل ترک خوردگی وجود خواهد داشت.

پوششهای خیس : در صورتی که نتوان به طور مداوم با افشاندن آب، سطح بتن را مرطوب نگه داشت، استفاده از پوششهای جاذب آب از قبیل چتایی، گونی، گلیم و حصیر برای عمل آوردن بتن توصیه میشود. چتایی نو باید قبل از مصرف کاملاً شسته شود تا مواد قابل حل آن پاک شده و قابلیت جذب آن بیشتر گردد. همچنین در صورت استفاده از گونی، که قبلاً حاوی مواد شیمیایی یا شکر و غیره بوده ، لازم است قبل از مصرف، گونی کاملاً شسته شود، زیرا برخی از مواد شیمیایی میتوانند همراه آب عملآوری، در بتن جوان نفوذ نموده و ضمن اختلال در گیرش بتن ، مقاومت و دوام آن را کاهش دهند. با افزایش وزن چتایی یا سایر پوششهای جاذب، امکان نگهداری آب توسط آن بیشتر میشود و نیاز به مرطوب کردن متوالی آن کمتر میگردد. در غیر این صورت بهتر است از دو لایه چتایی استفاده شود. چنانچه ورق پلاستیک بر روی چتایی قرار داده شود، از تبخیر آب چتایی جلوگیری میگردد که مشابه عمل آوری عایقی خواهد بود. این نوع پوششها باید به نحوی روی سطح بتن قرار گیرند که لبه آنها حدود ۱۰۰ میلیمتر روی هم قرار داده شوند، و بلافاصله پس از آنکه بتن به اندازه کافی سخت شد، بر روی سطح قرار داده شوند. اگر زمانی که بتن در حالت خمیری است، پوشش روی آن قرار داده شود، سطح بتن آسیب میبیند. پوشش باید تمام سطح بتن را بپوشاند و به طور مداوم خیس نگاه داشته شود.

برای مقاطع کوچک بتن، عمل آوردن بتن با استفاده از خاک، ماسه، خاک اره، کاه و پوشال خیس مناسب است. ضخامت این نوع پوششها باید حداقل ۵۰ میلیمتر باشد و تمام سطح بتن پوشانده شود و به طور مداوم خیس نگاه داشته شود. میتوان از پوشال خیس برای عملآوردن استفاده نمود. ضخامت لایه کاه ، ۱۰۰ میلیمتر و پوشال باید حداقل ۱۵۰ میلیمتر باشد و در صورت وزش باد با شبکه سیمی و یا چتایی روی آنها پوشانده شود تا وزش باد سبب حرکت کاه و یا پوشال نگردد. به طور کلی این نوع پوششها ممکن است باعث تغییر رنگ سطح بتن شوند و در همه موارد، مانند سطوح قائم امکان به کار گیری از آنها وجود ندارد. شکل ۱، روش عملآوری با پارچه چتایی را نشان میدهد.

توصیه میشود پس از اتمام مدت عملآوری رطوبتی، اجازه دهیم پوشش موجود خشک و سپس از روی سطح بتن برداشته شود تا مشکل ایجاد نگردد. این عمل برای مناطقی که باد خیز هستند ضرورت دارد.

جلوگیری از تبخیر آب، روش دیگری جهت عملآوردن بتن است و از آن جهت مزیت دارد که نیاز به خیس کردن مداوم پوشش نمیباشد. این روش برای مناطقی که امکان فراهم کردن آب مناسب جهت عملآوری با مشکلاتی همراه است قابل به کارگیری خواهد بود. مصالح و روشهای مختلف جلوگیری از تبخیر آب از سطح بتن به شرح زیر است :

ورق پلاستیک یا نایلون : ورق پلاستیک وزن بسیار سبک دارد و در رنگهای مختلف، مانند سفید و سیاه موجود است. رنگ سفید برای هوای گرم مناسب است، زیرا نور را منعکس میکند و رنگ سیاه برای هوای سرد مطلوب میباشد، زیرا نور را جذب میکند. ورق پلاستیک معمولاً از نوع پلی اتیلن است. ورق پلاستیک باید کاملاً سطح بتن را بپوشاند و لبه بالای آن حدود ۱۰۰ میلیمتر روی هم قرار گیرد و قطعات چوب بر روی آن قرار داده شود تا ورق کاملاً در تماس با سطح بتن باشد، و وزش باد سبب بلند کردن و حرکت آن نگردد. احتمال دارد که ورق پلاستیک باعث تغییر رنگ و ظاهر سطح بتن گردد، به خصوص اگر ورق چروکیده باشد، در این صورت اگر یکنواختی رنگ و ظاهر سطح بتن اهمیت دارد، باید از روشهای دیگری استفاده کرد. تعریق و چکه کردن آب ناشی از تبخیر سطح بتن میتواند به ظاهر بتن آسیب رساند.

بنابراین توصیه میشود، در چنین شرایطی نایلون و یا پوشش دقیقاً بر سطح بتن قرار داده شود و یا از روشهای دیگری استفاده شود. مشکل استفاده از ورق نایلون، پاره و یا سوراخ شدن آن در کارگاه میباشد که امکان تعمیر آن وجود ندارد و در صورت عدم توجه به وجود سوراخ یا پارگی مشکلاتی برای عملآوری، به وجود میآورد.جهت محکم کردن ورقها در اطراف تیرها و ستونها، باید از طناب یا نوار استفاده گردد. شکل ۲، استفاده از ورق پلاستیک و شکل ۳ عملآوری با استفاده از پوششهای مرکب (مواد عایق، ترکیبی از پلاستیک و چتایی) را نشان میدهند.

ترکیبات عملآوری به صورت مایع است که بر روی سطح بتن پاشیده یا مالیده میشود و با ایجاد یک غشاء از تبخیر آب بتن جلوگیری میکند. این محلولها از اختلاط رزینهای مصنوعی و طبیعی با حلال تشکیل شدهاند. پس از اعمال ترکیبات عملآوری بر سطح بتن، حلال تبخیر شده و رزین بر سطح باقی میماند. غشای رزین برای مدت حدود یک تا چهار هفته باقی مانده و بر اثر هوازدگی و نور آفتاب، ترد و شکننده میگردد و از سطح بتن جدا میشود.

معمولاً در این نوع ترکیبات از رنگدانههای مختلف، مانند ذرات آلومینیوم بهره گرفته میشود. استفاده از رنگدانهها در ترکیبات به دو دلیل انجام میپذیرد. رنگدانههای خاص سبب انعکاس نور شده و در نتیجه دمای بتن شدیداً افزایش نمییابد و همچنین سبب رؤیت ترکیب بر روی سطح بتن میشود و بنابراین امکان ارزیابی کفایت و یکنواختی ترکیب در سطح بتن فراهم میگردد. برای حصول اطمینان از پیوستگی غشای عملآوری، بهتراست آن را در دو لایه عمود بر یکدیگر اعمال نمود. اگرفقط یک لایه اعمال شود، باید از یکنواختی و پوشش غشاء اطمینان حاصل گردد.

ترکیبات عملآوری باید بر روی سطح بتن مرطوب اعمال و از پاشیدن یا اعمال آن بر سطح خشک بتن اجتناب گردد. ترکیبات عملآوری از تبخیر آب بتن جلوگیری کرده و در نتیجه سطح بتن خنک نمیشود. بنابراین توصیه میشود، در مناطقی که تابش شدید آفتاب وجود دارد، بر روی سطح بتن، سایبان ایجاد گردد. در صورتی که از ترکیبات عملآوری غیر محلول در آب استفاده میشود لازم است این ترکیبات پس از تبخیر آب رو زده، به کار روند.

اگر قرار است که بر روی سطح بتن، یک لایه دیگر بتن ریخته شود، یا کاشی و موزائیک بر روی سطح بتن نصب گردد، بهتر است که از ترکیبات عملآورنده استفاده نشود، زیرا این ترکیبات پیوستگی را کاهش میدهند. هر چند بعضی از انواع ترکیبات، پیوستگی را کاهش نمیدهند و یا امکان پاک کردن غشاء وجود دارد. همچنین در برخی از منابع و مخازن نگهداری مواد بهداشتی، غذایی و آب باید قبل از بهره برداری این مواد کاملاً تمیز گردند.

در مواردی که دوام بتن در برابر عوامل مضر و یا خوردگی میلگردها حایز اهمیت است و یا هنگامی که نسبت آب به سیمان پایین است، بهتر است از روشهای عملآوری با آب (ایجاد حوضچه، غوطه وری ، افشاندن آب و پوششهای خیس) استفاده کرد، و در صورت اضطرار از عملآوری عایقی بهره بگیریم. شکل ۴، روش عملآوری با ماده شیمیایی عملآوری را نشان میدهد.

قالبها خود محافظ مناسبی هستند و از خروج آب از بتن جلوگیری می کنند. البته در چنین مواردی، سطح افقی بتن باید مرطوب نگاه داشته شود. قالبهای چوبی باید با آب افشانی مرطوب شوند، به خصوص در هوای گرم و خشک این عمل حایز اهمیت است. اگرمرطوب نگاه داشتن قالبهای چوبی امکان پذیر نیست، باید بلافاصله قالببرداری شده و روش دیگری جهت عمل آوردن بتن به کار گرفته شود. در صورتی که امکان برداشتن سریع قالبها بویژه در سطوح و یا دیوار و یا تیرها وجود ندارد، توصیه میشود با شل کردن قالبها، امکان عمل آوری با ریختن آب در درزهای موجود فراهم شود. شکل ۵ یک نمونه از قالبهای مخصوص، که از مواد مختلف تشکیل شده است را نشان میدهد.

لازم است در طول عملآوری بتن جوان و پس از ریختن بتن، از بتن به خوبی محافظت شود تا آسیب نبیند. بارش باران و تگرگ، لرزشهای شدید ماشین آلات ثابت و متحرک موجود، یخبندان، اعمال ضربه به قالب میتواند به بتن جوان و نارس آسیب رساند و به ظاهر بتن و مقاومت و دوام آن لطمه بزند.

برای افزایش مقاومت بتن در روزهای اول و محفاظت آن، در هوای سرد و جلوگیری از یخ زدن آن میتوان دمای بتن داخل قطعه را بالا برد. بهترین روش برای این کار، به کارگیری بخار آب میباشد و دمای محیط و بتن بهتر است از حدود ^oC 65 بیشتر نشود و عمل بخاردهی پس از گیرش بتن آغاز گردد. روشهای حرارت رسانی خشک با سوزاندن مواد سوختی، نیروی برق و غیره، امکان پذیر است(شکل ۶). ولی به طور کلی باید نکات زیر در آن رعایت شود تا مقاومت و دوام مورد نظر حاصل گردد:

1. قبل از گیرش بتن گرمادهی انجام نشود.

2. گازهای ناشی از سوختن در مجاورت بتن تازه و یا جوان قرار نگیرد.

3. خشک شدگی در قطعه بتنی به وجود نیاید و گرمارسانی به صورت یکنواخت و غیر متمرکز انجام گردد.

4. افزایش دمای بتن، در هر ساعت به ^oC 20 و کاهش آن نیز در هر ساعت به ^oC 20 محدود شود و از بروز شوک حرارتی به بتن جلوگیری گردد. در قطعات حجیم کاهش دمای بتن در هر ساعت به ^oC 10 محدود میشود.

5. حداکثر دمای بتن به ^oC ۶۵ محدود شود.

6. با ایجاد عایق حرارتی در سطح بتن میتوان از افت دمای بتن جلوگیری نمود و حتی دمای آن را افزایش داد. قالب چوبی، پشم شیشه، و عایقهای پلی یورتان و یونولیت، کاه و پوشال و غیره به ضخامت کافی میتواند عمل عایقبندی را به انجام برساند. باید از به کار بردن مواد عایق یا گرمازا در سطح بتن که دارای مواد مضر باشد، جلوگیری نمود.

مدت مراقبت به عواملی نظیر نوع سیمان، مقاومت مورد نظر، نسبت سطوح نمایان به حجم، شرایط آب و هوایی به هنگام ساختن با نسبت آب به سیمان و ریختن بتن بستگی دارد.

مدت زمان عمل آوری مطابق با شرایط خصوصی پیمان و نظر مشاور و دستگاه است. در صورتی که زمان خاصی برای عملآوری پیش بینی نشده باشد، حداقل زمان عمل آوردن بتن از مندرجات جدول ۱، محاسبه میشود. با توجه به شرایطی که ممکن است در کارگاههای کوچک حاکم باشد و عملآوری مطابق روشهای ارائه شده، کاملاً صحیح انجام نگردد و یادر مناطقی که مسایل دوام و خوردگی میلگردها حایز اهمیت است توصیه میشود، زمان عمل آوری بیش از حداقل ارقام موجود در جدول اختیار گردد.

جدول ۱ : حداقل زمان عملآوری بتن

زمان عملآوری		روند افزایش مقاومت بتن **
		سریع		متوسط		کند
دمای متوسط سطح بتن (هوای مجاور) ۰C		۱۰-۵	بالاتر از۱۰	۱۰- ۵	بالاتراز ۱۰	۱۰- ۵	بالاتراز ۱۰
شرایط محیطی	ضعیف	۴	۳	۸	۶	۱۰	۸
	متوسط	۴	۳	۶	۴	۸	۵
	خوب	۴	۲	۳	۳	۳	۳

شرایط محیطی مندرج در این ستون به شرح زیر تعریف میشود :

خوب : محیط مرطوب و محافظت شده (رطوبت نسبی بیشتر از ۸۰ درصد و محافظت شده در برابر خورشید و باد).

ضعیف : محیط خشک و محافظت نشده (رطوبت نسبی کمتر از ۵۰ درصد و محافظت نشده در برابر خورشید و باد).

متوسط : شرایطی بین دو حد خوب و ضعیف.

** مفاهیم ر وند افزایش مقاومت بتن؛ سریع : بتن دارای سیمانهای زودگیر (مانند پرتلند نوع ۳ ) افزودنیهای زودگیر کننده، نسبت آب به سیمان بسیار کم و عیار سیمان زیاد است، متوسط: نوع ۱ و ۲ پرتلند پوزولانی، کند : نوع ۵ و پوزولانی ویژه

۴-۶-۱- ملاحظات کلی

پس از ریختن بتن، آب مخلوط بر اثر تبخیر از سطح کاهش مییابد. وقتی رطوبت نسبی در بتن کمتر از ۸۰ درصد گردد، هیدراتاسیون سیمان بسیار کند و تقریباً متوقف میشود و کسب مقاومت ادامه نمییابد. لذا عملآوری بتن به منظور رسیدن به ویژگیهای مورد نظر بتن سخت شده بسیار مؤثر است و این امر در مواردی که نسبت آب به سیمان کم است و یا شرایط اقلیمی بسیار گرم است و روند کسب مقاومت بسیار سریع است و یا هنگامی که در طرح اختلاط از انواع مواد مکمل سیمان (روباره یا پوزولانها) استفاده میشود اهمیت بیشتری مییابد.

برای حصول اطمینان از شرایط لازم برای حداکثر فرآیند هیدراتاسیون، حفظ یا افزایش رطوبت موجود در بتن بسیار ضروری است. لذا محافظت و عملآوری بتن باید بلافاصله بعد از تراکم و پرداخت شروع شود.

روشهای معمول که برای عملآوری بتن مورد استفاده قرار میگیرند به دو گروه تقسیم می شوند :

عمل آوری با آب

در این روش، رطوبت همواره به بتن اعمال شده و از افت رطوبت نیز جلوگیری میشود. برای اعمال آب به سطح بتن، از ایجاد حوضچه یا افشاندن و یا از پوششهای اشباع از آب استفاده میشود. ایجاد حوضچه عبارت است از ریختن آب بر روی سطح افقی به نحوی که تا مدت مورد نظر، یک لایه از آب روی سطح باقی بماند. در مواردی که آب مناسب به اندازه کافی در دسترس است می توان از روش افشاندن آب روی سطوح افقی و قائم استفاده کرد. پوششهای جاذب و نگهدارنده رطوبت، معمولترین روش عمل آوری با آب است. در عملآوری مرطوب در صورتی که به خوبی اعمال شود، رطوبت نسبی بتن همواره در حدود ۱۰۰ درصد باقی میماند و هیدراتاسیون به خوبی صورت میگیرد. در این روش آب مورد مصرف در عملآوری نباید بیش از ۱۱ درجهسانتیگراد با دمای سطح بتن اختلاف داشته باشد.

عملآوری توسط عایق

در این روش، از افت رطوبت بتن جلوگیری میشود. معمولاً از ورقهای پلاستیک و یا مواد شیمیایی غشایی میتوان برای جلوگیری از کاهش رطوبت بتن استفاده کرد. مواد شیمیایی غشایی به صورت محلول یا امولسیون از رزینها ساخته و روی سطح اعمال میشوند که پس از تبخیر حلال یک لایه تقریباً غیرقابل نفوذ روی سطح باقی میماند و بتن را در برابر افت رطوبت عایق می کند. در عملآوری با عایق، سیمان آب لازم را برای هیدراتاسیون توسط کشش سطحی از منافذ مویینه تأمین میکند و رطوبت نسبی بتن کاهش مییابد و پس از مدتی سرعت هیدراتاسیون بسیار کاهش مییابد و در صورتی که درجه اشباع داخل بتن کمتر از ۸۰ درصد شود هیدراتاسیون کند میشود و جمعشدگی افزایش مییابد.

تحقیقات نشان داده است که در منطقه جنوب کشور، عمل آوری مرطوب بسیار مؤثرتر از عملآوری توسط عایق است. این موضوع بخصوص در مواردی که از دودهسیلیسی استفاده شود، تأثیر بیشتری دارد. همچنین عملآوری توسط عایق باعث اختلال تبادل حرارتی میشود و دمای بتن بالا رفته و محصولات هیدراتاسیون به صورت غیر یکنواخت شکل میگیرد و باعث ایجاد نواحی ضعیف در بتن میشود، اما در عملآوری مرطوب امکان تبادل حرارتی وجود دارد.

۴-۶-۲- دستورالعملها

کلیات عملآوری بتن باید مطابق موارد ذکر شده در فصل هفتم آبا باشد.

روش عملآوری مرطوب با توجه به مزایای آن در منطقه توصیه میشود.

لازم است بلافاصله بعد از پرداخت بتن برای جلوگیری از ایجاد ترکهای پلاستیک نگهداری و عملآوری بتن آغاز شود.

متداولترین و ارزانترین شیوه عملآوری مرطوب، پوشاندن بتن با گونی و برزنت است که همواره توسط آبپاشی در فواصل زمانی مناسب باید سطح آن مرطوب نگه داشته شود. عملآوری به مدت حداقل ۷ روز باید ادامه یابد.

گونیها اعم از اینکه نو یا مستعمل باشند، باید قبل از مصرف توسط آب بخوبی شسته شود.

به هیچ وجه نباید اجازه خشک شدن گونی داده شود، بلکه گونی همواره باید خیس نگه داشته شود. با استفاده از نایلون یا ورق پلاستیک بر روی گونی میتوان از تبخیر سریع آب گونی جلوگیری کرد. فقط باید دقت نمود که هوا در حد فاصل پوشش نایلونی و گونیها در جریان نباشد.

توصیه می شود از چند لایه گونی بر روی هم به منظور عملآوری استفاده شود تا دیرتر خشک شوند.

باید دقت شود که درز بین گونیها، کاملاً همپوشانی داشته باشند و درز بین گونیها باز و در معرض هوا نماند.

در زمانهایی که وزش باد شدید است ، لازم است تا گونیها در طول مدت عملآوری به طور مرتب خیس شوند (چندین بار در طول روز و دوبار در هنگام شب). همچنین با گذاشتن جسم سنگین در منطقه همپوشانی باید دقت کرد تا گونیها از جای خود بلند نشوند.

آب مصرفی عملآوری باید تمیز و عاری از آلودگی های شیمیایی باشد و بهتر است از آب آشامیدنی برای این منظور استفاده شود.

آب مصرفی عملآوری باید دارای درجه حرارت محیط باشد و از ریختن آب سرد روی بتن به علت ایجاد شوک حرارتی خودداری شود. اختلاف درجه حرارت آب و بتن نباید بیش از ۱۱ درجه سانتیگراد باشد.

در محیطهایی که احتمال نفوذ یون کلرید و سولفات وجود دارد ، عملآوری باید به مدت ۱۴ روز ادامه یابد. این مورد در هنگام استفاده از انواع سیمان های پوزولانی اکیداً توصیه میشود.

در محیطهایی که احتمال نفوذ یون کلرید و سولفات وجود دارد و امکان عملآوری به مدت ۱۴ روز میسر نیست، پس از حداقل ۷ روز عملآوری با آب میتوان از مواد امولسیونی بر روی سطح بتن استفاده کرد.

در صورت دستیابی به ۷۰ درصد مقاومت مشخصه ۲۸ روزه میتوان عملآوری را خاتمه داد. برای این منظور لازم است از نمونههای آگاهی که در شرایط عملآوری واقعی قطعه نگهداری میشود، استفاده نمود.

در صورتی که میلگردهای انتظار از سطح بتن بیرون آمده باشد، باید سطح بتن محصور شده بین میلگردها را نیز به هر طریق مرطوب نگه داشت. استفاده از گونیهای مرطوب و جا دادن آنها بین میلگردها روی سطح بتن در این حالت توصیه میشود.

زمان مناسب برای پوشاندن قطعات برای سطوح عمودی، پس از قالب برداری و برای سطوح افقی، مانند دالها و تیرها، بلافاصله پس از اینکه بتن به اندازه کافی سخت شد، میباشد. البته در مورد ستونها و قطعات عمودی باید تا وقتی که قالبها برداشته نشده، قسمت باز آن مانند سر ستون با پوشش مرطوب پوشانده شود.

با توجه به اینکه عملکرد مناسب انواع سیمان های آمیخته استاندارد در شرایط مهاجم، در اکثر تحقیقاتی که صورت گرفته تایید شده است، در صورت تصمیم بر استفاده از این مواد در طرح و برای شرایط محیطی متفاوت از لحاظ نفوذ املاح شیمیایی توصیه می شود که عملآوری حداقل به مدت ۱۴ روز ادامه یابد.

در مورد عملآوری در دمای زیاد (با بخار) برای قطعات پیشساخته ، توصیه میشود دمای بتن از ۶۰ درجهسانتیگراد بیشتر نشود و درصورتیکه SO_۳ موجود در سیمان بیش از ۲ درصد باشد، بهتر است دمای بتن را به ۵۰ درجهسانتیگراد محدود نمود. در مورد سیمان های حاوی پوزولان یا سرباره زیاد ممکن است بتوان دمای عملآوری را افزایش داد.

توصیه میشود آهنگ افزایش دمای بتن هنگام گرم کردن از ۲۰ درجهسانتیگراد در هر ساعت بیشتر نشود و در هنگام خنککردن آهنگ کاهش دما برای قطعات نازک کمتر از ۲۰ درجهسانتیگراد بر ساعت و برای قطعات حجیم کمتر از ۱۰ درجهسانتیگراد بر ساعت باشد. همچنین برای قطعات حجیم اختلاف دمای سطح و مغز بتن از ۲۰ درجهسانتیگراد تجاوز نکند.

عمل آوری (نگهداری ) بتن(Curing ) :

سیمان برای واکنش با آب نیاز به رطوبت کافی و دمای مناسب دارد . حداقل دما ^۰c5 + می باشد و رطوبت نیز باید بیش از حد لازم برای واکنش شیمیائی و تشکیل ژل در محیط یافت شود و حفرات بتن به حد اشباع نزدیک باشد . دمای بیشتر سرعت واکنش آب و سیمان را افزایش می دهد اما دمای زیاد بتن باعث افت سقف مقاومت و دوام بتن در آینده می گردد . باید گفت به هر حال برای نگهداری و عمل آوری قطعات پیش ساخته نیاز به دمای بالا داریم . علاوه بر تأمین شرایط فوق باید به اصل عدم ایجاد شوک رطوبتی و حرارتی نیز توجه کرد.

عمل آوری رطوبتی به مراقبت ، عمل آوری گرمایی به پروراندن و عمل آوری حفاظتی به محافظت معروف است و این واژه ها در آبا بکار رفته است .

عمل آوری حفاظتی جلوگیری از عواملی است که به بتن جوان صدمه میزند مانند شسته شدن توسط باران یا بدنما شدن توسط تگرگ ، شیار انداختن توسط آب جاری ، در معرض باد گرم و خشک قرار گرفتن ، در معرض سردشدن یا یخبندان واقع شدن ، لرزش و ضربه .

عمل آوری رطوبتی :

سه راه حل کلی و راه حلهای بینابین و ترکیبی برا ی عمل آوری رطوبتی وجود دارد :

آبرسانی مستقیم یا غرقاب کرن ، برکه سازی ، آب پاشی و اسپری کردن آب و ایجاد بخار و غبار آب در محیط . آب پاشی با دمائی کمتر یا بیشتر از بتن اصلی (اختلاف بیش ا ز ^۰c 11 ) مطلوب نیست و موجب شوک حرارتی می شود و آبرسانی گهگاه و خشک و تر شدن مکرر کاملا” مضر و نامطلوب است.

استفاده از پوشش های خیس و جاذب آب به منظور جلوگیری از آبرسانی مداوم و خشک و تر شدن سطح بتن و جلوگیری از تبخیر سریع آب . این پوششها عبارتند از : گونی چتائی ، گلیم ، حصیر ، کاه و پوشال ، ماسه نرم ، خاک غیر مضر و مواد مشابه . در این روش باید دقت کرد که وضعیت
قرار گیری بتن مناسب این نوع عمل آوری باشد و این پوششها (لایه های واسطه جاذب آب ) از روی بتن کنار نرود ودر محل خود تثبیت گردد هر چه لایه ها آب بیشتری جذب کند و دیرتر خشک شود مطلوب تر است .

در پایان عمل آوری با این پوشش ها بهتر است اجازه داد پوشش خشک شود و سپس آنرا برداشت تا شوک رطوبتی حاصل نشود.

استفاده از پوششهای مانع تبخیر صرفا” از تبخیر جلوگیری می کند و نیاز به آبرسانی را مرتفع
می سازد . استفاده از نایلون ، کاغذهای ضد آب و قیراندود و مواد شیمیائی غشاء ساز عمل آوری از جمله این پوششها هستند . به هرحال برای استفاده از نایلون یا پوشش های کاغذی باید لبه های آنها همپوشانی داشته و در اثر باد و غیره بلند نشود و کنار نرود . تعریق ، عیب نایلون است و از این نظر کاغذهای کرافت قیر اندود و مشابه آن ارجح می باشد و قابل تعمیر هستند مواد عمل آوری همچون رنگ روی سطح بتن مالیده یا پاشیده می شود . از مواد پلیمری با روغن بزرگ بر روی بچسبد معمولا” پس از تبخیر آب روزده ، روی سطح بتن اعمال میگردد و نوع محلول در آب ارجح است .

بین ۲ % تا ۴ % لیتر از این مواد برای یک متر مربع بکار میرود و برای پروژه های خطی ویا در ارتفاع که عمل آوری با آب یا پوششهای مختلف میسر نیست توصیه میشود .

گفته میشود برای عمل آوری بتن با نسبت آب به سیمان کم این مواد مفید نیستند و جمع شدگی بتن افزایش می یابد . این مواد اغلب باید برای بهره برداری و یا ادامه پروژه زدوده شود .

به هرحال عمل آوری مستقیم یا غیر مستقیم با آب همواره بر سایر روشها برتری دارد و توصیه میشود . عمل آوری خوب باعث افزایش مقاومت ، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن در شرایط مختلف میشود.

عمل آوری حرارتی (پروراندن):

در این نوع عمل آوری میتوان با روشهای مختلف محیط بتن یا بتن را گرم نمود به هر حال در این حالت باید مراقب بود تا بتن خشک نگردد و دارای رطوبت کافی باقی بماند .

سوزاندن مواد سوختی مختلف و گرمایش محیط از جمله روشهای پروراندن است . بهر حال گازهای ناشی از سوختن مواد مختلف نباید با بتن جوان در تماس قرار بگیرد . این روش خشک شدگی سطح بتن را افزایش می دهد.

استفاده از بخاری برقی و المنت های برقی در محیط بتن و گرم کردن فضای اطراف بتن و استفاده از تشعشع این بخاریها ، این روش احتمال خشک شدگی را افزایش می دهد .

استفاده از نیروی برق با آمپر بالا و ولتاژ کم برای گرم کردن قالب فلزی و میلگردهای بتن که بویژه در مناطق خیلی سرد کاربرد دارد .

استفاده از لامپهای مادون قرمز که میتواند خشک شدگی را به وجود آورد .

استفاده از بخار با فشار معمولی آتمسفر که روش مناسبی است.

استفاده از بخار با فشار زیاد که برای این منظور به اتوکلاو احتیاج است و بر کیفیت بتن اثر نامطلوب باقی می گذارد و باید تدابیر خاصی را برای بتن اندیشید .

استفاده ازعایق سازی اطراف بتن برای حفظ گرمای موجود و گرمای حاصله از هیدراسیون سیمان به کمک پشم شیشه ، پشم سنگ ، چوب ، پوشال ، کاه ، یونولیت و …

بهر حال در عمل آوری حرارتی آهنگ گرم شدن بستگی به ابعاد قطعه باید از ۲۲ تا ۳۰ درجه سانتی گراد در هر ساعت تجاوز ننماید همچنین آهنگ سرد شدن باید بسته به شرایط قطعه از ۱۰ تا ۲۲ درجه سانتی گراد تجاوز نکند .

مدت عمل آوری :

در آئین نامه آبا مدت عمل آوری به نوع سیمان ، شرایط محیطی ، دمای بتن بستگی دارد و در جداول مربوطه ، زمانها برحسب روز نوشته شده است . بهر حال اگر نظارت و مشاور و طراح زمانهای خاصی را در مشخصات فنی داده اند باید از آنها تبعیت کرد باید گفت برای محیط های مرطوب و محافظت شده در برابر باد و آفتاب نیاز به نگهداری خاص نیست و مدتی داده نشده است .کنترل کفایت عمل آوری با تهیه نمونه های عمل آمده در کارگاه ( آگاهی ) صورت می گیرد و وقتی نحوه نگهداری رضایت بخش است که نسبت مقاومت نمونه های آگاهی بیش ا ز۸۵ درصد مقاومت نمونه مشابه نگهداری شده در آزمایشگاه ( ۲۸روزه ) باشد و یا بیش از ۴ مگا پاسکال از مقاومت مشخصه ۲۸روزه بیشتر باشد.

در ACI برای سیمان پرتلند نوع ۱ در شرایط عادی و قطعات معمولی ۷روز عمل آوری رطوبتی را پیشنهاد کرده که بیشتر از۷ روز خواهد بود . در آبا حداقل ۳ و حداکثر ۱۰ روز پیشنهاد شده است .

ثبت نتایج و اطلاعات کارگاهی و تجزیه و تحلیل نتایج

ثبت نتایج و اطلاعات کارگاهی :

در کارگاه باید اطلاعات روزانه را در مورد شرایط آب و هوائی (دما و غیره ) ، کیفیت و نسبتهای اختلاط بتن ، تاریخ قالب بندی ، آرماتوربندی ، بتن ریزی ، قالب برداری ، شرایط نگهداری را ثبت نمود . همچنین باید نتایج آزمایشهای مختلف مانند روانی ، دمای بتن ، مقاومت فشاری و غیره را بهمراه تاریخ و زمان نمونه برداری و محل تقریبی ریختن بتن مربوطه یادداشت نمود . هرگونه بار خاص اعمال شده بر اعضا در حین اجرا و پیشرفت کلی پروژه باید ثبت شود .

زمانهائی که دما کمتر از^0c ۵+ و یا بیشتر از ^0c ۳۲ می باشد باید مشخص گردد ، همه اطلاعات باید در دفتر یادداشت روزانه درج شود و دائما” قابل مراجعه و بازدید باشد.

تواتر نمونه برداری و آزمایش مقاومت بتن :

_ برای کنترل کیفیت بتن قبل از ریختن در قطعه ، باید از آن نمونه برداری کرد و در شرایط خاص استاندارد آنرا قالب گیری و نگهداری نمود که بدان نمونه عمل آمده در آزمایشگاه می گویند و با نمونه آگاهی و یا نمونه عمل آمده در کارگاه متفاوت بوده وا هداف بکارگیری آنها یکی نیست .

_ نمونه برداری قبل از ریختن در محل نهائی مصرف انجام شده و بطور تصادفی انتخاب میشود ونباید زمان یا شرایط خاصی را ملاک قرار داد زیرا ملاکهای آماری مخدوش می شود و نمونه باید نماینده بتن ریزی در زمانهای دیگر باشد .

_ هر نمونه شامل تهیه ۲ آزمونه است که در سن ۲۸ روزه آزمایش می شود ( اگر در سنین دیگر آزمایش مقاومتی لازم باشد تعداد آزمونه باید بیشتر شود) میانگین نتیجه دو آزمونه ، نتیجه نمونه بتن خواهد بود.

_ اگر اختلاف مقاومت دو آزمونه کمتر از ۵ درصد میانگین آندو باشد متوسط گزارش میشود در غیر اینصورت نتیجه آزمونه سوم (قاضی) تعیین کننده می باشد . معمولا” نتیجه خیلی کم بدلیل احتمال نقص در مراحل مختلف نمونه گیری تا آزمایش باید حذف شود و قابل میانگین گیری نیست .

_ آزمونه های استوانه ای با قطر ۱۵۰ و ارتفاع ۳۰۰ میلمتر است . اگر از آزمونه های مکعبی یا ابعاد دیگر استفاده شود با توجه به جداول تفسیر آبا باید اصلاح گردد .

_ در صورتیکه حجم هر اختلاط بیش از یک متر مکعب باشد برای دال و دیوار یک نمونه برداری از هر ۳۰ متر مکعب و یا ۱۵۰ متر مربع سطح انجام میشود . برای شالوده ها و بتنهای حجیم بویژه اگر حجم هر نوبت اختلاط بیش از ۲ متر مکعب باشد میتوان از هر۶۰ متر مکعب یک نمونه گرفت. برای تیر وکلاف که جدا از سایر قطعات بتن ریزی میشود از هر ۱۰۰ متر طول و برای هر ۵۰ متر ستون یک نمونه برداری لازم است .

اگر حجم هر اختلاط کمتر از ۱ متر مکعب باشد مقادیر فوق را باید به همان نسبت تقلیل داد که تعداد نمونه ها بسیار زیاد میشود . توصیه میشود اگر یکنواختی در ساخت بتن ها وجود ندارد از این اهرم توسط دستگاه نظارت برای کنترل بیشتر استفاده شود .

بهرحال یک نمونه برداری در هر روز برای هر نوع بتن و حداقل ۶ نمونه در کل سازه الزامی است. توصیه می شود نمونه برداری ها بین اعضا و طبقات مختلف توزیع گردد.

_ آبا اجازه داده است اگر حجم بتن ا ز۳۰ متر مکعب کمتر است دستگاه نظارت به تشخیص خود و با توجه به سوابق این مخلوط و یا مخلوطهای مشابه ا زانجام آزمایش مقاومت صرف نظر کند .

ضوابط پذیرش بتنهای عمل آمده در آزمایشگاه :

_ طبق آبا وقتی بتن بر رده مورد نظر منطبق است و قابل قبول می باشد که یکی ا ز دو شرط زیر برقرار باشد :

الف : همه نمونه ها بیش از مقاومت مشخصه یا مساوی آن باشد.

ب : اگر نمونه ها به ترتیب تاریخ مرتب شوند ، متوسط مقاومت هر سه نمونه متوالی حداقل ۵/۱ مگا پاسکال بیشتر از مقاومت مشخصه باشد و کمترین آنها بیش از ۴ مگا پاسکال کمتر از مقاومت مشخصه نباشد.

_ لازم به ذکر است نتایج آزمایش نمونه ها ( میانگین ۲ آزمونه ) باید در این عملیات بکار رود مگر اینکه ثابت شود ایرادی در نمونه گیری ، نگهداری و آزمایش بوده است و بتوان این نتایج را حذف نمود .

_ در آبا وقتی مشخصات بتن غیر قابل قبول است که متوسط مقاومتهای هر سه نمونه متوالی کمتر از مقاومت مشخصه بوده و یا حداقل نمونه ها بیش از ۴ مگا پاسکال کمتر از مقاومت مشخصه باشد.

_ اگر شرایط نتایج به نحوی باشد که وضعیت آنها بین حالتهای قابل قبول و منطبق بوده و غیر قابل قبول باشد ، طراح میتواند بدون بررسی بیشتر بتن را از نظر سازه ای قابل قبول تلقی نماید .

_ اگر بتن غیرقابل قبول باشد و یا از نظر سازه ای طراح آنها را نپذیرد باید بررسی بیشتر طبق ضوابط بررسی بتن کم مقاومت صورت گیرد .

_ مسلما” اگر در مشخصات فنی خصوصی یا شرایط خصوصی پیمان قید تخریب فوری نشده باشد باید طبق آبا بررسی هائی بر روی بتن و سازه صورت گیرد . تجزیه و تحلیل وضعیت موجود ، تجدید نظر در طراحی یا طراحی مجدد ، مغزه گیری ، بارگذاری ، تقلیل بارها و اقدامات مقتضی دیگری قبل از مرحله تخریب وجود دارد که میتواند انجام شود . بهرحال مسئولیت پیمانکار بقوت خود باقی است و احتمالا” جریمه های مالی صورت خواهد گرفت هر چند بتن از نظر سازه ای قبول شود.

مرتبط

- - , .