آشنایی با بتن ریزی در هوای گرم و سرد

بتن ریزی در هوای گرم و سرد

در این مقاله سعی داریم شما را با بتن ریزی در هوای گرم و سرد آشنا کنیم. با ما همراه باشید.

بتن ریزی در هوای گرما

هوای گرم موجب بروز مشکلاتی در ساخت، انتقال، پخش و عمل آوری بتن می شود و اثر نامطلوبی بر خواص و بهره برداری بتن خواهد داشت. هوای گرم از چهار عامل دمای زیاد هوا، رطوبت نسبی کم، سرعت باد و دمای بتن تشکیل می شود که در کیفیت بتن تازه یا ساخت شده موثر بوده و مشکلاتی را در خواص بتن بوجود می آورد. عواملی نظیر هوای گرم، وزش باد و رطوبت، روی ساختن، ریختن و عمل آوردن بتن اثر می گذارند. هر گاه دمای بتن از ۳۲ درجه سانتیگراد بیشتر باشد هوای گرم محسوب شده و باید برای اجرای کار تمهیدات خاصی اندیشیده شود. برای بتن ریزی در هوای گرم باید دمای محیط، دمای مصالح و بتن، اوضاع جوی، سرعت و جهش وزش باد، رطوبت نسبی محیط و سایر اطلاعات به طور روزانه، ثبت و در کارگاه جمع آوری گردد. بطور کلی بهتر است حتی الامکان از بتن ریزی در شرایط گرم، خودداری گردد. در چنین مواردی بهتر است به جای ساخت بتن و بتن ریزی در اواسط روز، در اوایل صبح و یا شب هنگام، بتن ریزی صورت پذیرد. هوای گرم آثار نامطلوبی را هم در بتن تازه و هم در بتن سخت شده ایجاد می نماید.

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه 

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه (خمیری) عبارتست از:

1. افزایش سرعت افت اسلامپ

2. تمایل به افزودن آب به مخلوط در کارگاه

3. افزایش سرعت گیرش بتن

4. احتمال افزایش ترک خوردگی پلاستیک

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن در حالت سخت شده
 

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن در حالت سخت شده عبارتست از:

1. در اثر افزایش مقدار آب مخلوط بتن مقاومت بتن کاهش می یابد.

2. احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی (از نوع خشک شدگی) افزایش می یابد.

3. به دلیل افزایش نسبت آب به سیمان دوام بتن کاهش می یابد.

4. نفوذپذیری بتن افزایش می یابد.

5. افزایش دمای بتن باعث کاهش مقاومت دراز مدت بتن می شود.

6. کاهش پیوستگی بین بتن و میلگرد به وجود می آید.

7. احتمال خوردگی میلگردها بتن در شرایط خورنده (به ویژه در سواحل جنوب کشور) افزایش می یابد.

8. نمای بتن دچار تغییر رنگ شده و ظاهر آن به دلایل مختلف از جمله ایجاد درز سرد، نامطلوب می گردد.

عوامل مهم در تسریع خسارات ناشی از هوای گرم

چه عواملی باعث تسریع خسارات ناشی از هوای گرم می گردند:

1. استفاده از سیمان های زودگیر یا با سرعت هیدراسیون زیاد

2. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی زودگیر کننده و یا مواد افزودنی معدنی که در افزایش سرعت هیدراسیون موثر است (نظیر دوده سیلیسی)

3. به کارگیری نسبت های آب به سیمان کم و بتن های پر مقاومت با عیار سیمان زود

4. ساخت قطعات بتن مسلح نازک و پر میلگرد

5. استفاده از سیمان ها و یا مواد افزودنی انبساط زا

 
آشنایی با بتن ریزی در هوای سرد 

جمع شدگی خمیری

یکی از مهمترین آثار نامطلوب هوای گرم، احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری است. این نوع ترک ها به علت تبخیر سریع آب بتن رخ می دهد. به عبارت دیگر، چنانچه مقدار تبخیر بیشتر از مقدار آب آوری باشد، سبب ترک خوردگی می شود.

عواملی نظیر دمای هوا، رطوبت محیط، سرعت باد و دمای بتن، در مقدار تبخیر آب از سطح بتن اثر گذار هستند. چنانچه مقدار تبخیر آب از سطح بتن بیشتر از ۱ کیلوگرم بر مار مربع در ساعت باشد، احتمال ترک خوردگی بسیار زیاد خواهد بود به هر حال، وقتی مقدار تبخیر از حد ۰/۵ کیلوگرم بر متر مربع بیشتر می شود امکان پدیدار شدن ترک وجود دارد.

برای تخمین مقدار تبخیر زیاد به دانستن رطوبت نسبی محیط، دمای هوا، سرعت باد و دمای بتن است. با استفاده از رطوبت سنج ساده و دماسنج می توان رطوبت و دمای محیط و هم چنین دمای بتن را اندازه گیری کرد. برای تعیین سرعت وزش باد می توان از بروز پدیده های ساده ای همچون حرکت برگها، شاخه ها آن و سایر پدیده هایی که در اطراف مشاهده می شود کمک گرفت و سرعت باد را تختخمین زد.

برای تقسیم بندی براساس مشاهدات ظاهری محیط می توان موارد زیر را ذکر کرد:

سرعت باد تا ۱۰ کیلومتر در ساعت باعث حرکت برگها می شود.

سرعت باد تا ۲۰ کیلومتر در ساعت درختان کوچک را حرکت می دهد.

سرعت باد تا ۳۰ کیلومتر در ساعت سبب حرکت شاخه های بزرگ می شود.

مصالح تشکیل دهنده

1- سنگدانه

باید از گرم شدن سنگدانه ها جلوگیری گردد. بنابراین با انباشتن سنگدانه ها در زیر سایبان یا پوشاندن آنها با برزنت در برابر تابش مستقیم آفتاب، از گرم شدن سنگدانه جلوگیری شود. به هر حال در صورتی که سطح توده سنگدانه گرم شده باشد، می توان با کنار زدن لایه سطحی سنگدانه ها از قسمت های زیرین استفاده نمود.

2- سیمان

یکی از نکات بسیار مهم در هوای گرم، دمای سیمان به هنگام اختلاط است. بالا بودن دمای سیمان، دمای بتن را افزایش می دهد که این امر موجب تسریع عمل آبگیری، سخت شدن فوری، بالا رفتن نیاز به آب و نهایتاً آثار نامطلوب بر روی مقاومت و جمع شدگی خمیری بتن خواهد شد.

بنابراین تحت هیچ شرایطی نباید درجه حرارت سیمان هنگام اختلاط از ۷۷ درجه سانتیگراد تجاوز نماید. در هوای گرم باید از مصرف سیمان های گرم، نوع ۳ و مشابه آن خودداری شود.

سیمان نوع ۲ یا سیمان اصلاح شده در برابر حمله سولفات ها در بتن ریزی های حجیم (جسیم) و بتن ریزی در هوای گرم نیز به مصرف می رسد. توصیه می شود از مصرف سیمان با خاصیت زودگیری خودداری شود. برای مثال، سیمان های بسیار ریز (با سطح ویژه زیاد) خاصیت زودگیری دارند.

نباید از سیمان داغ استفاده شود، زیرا سیمان داغ در هنگام ساخت مخلوط سبب گیرش سریع و کلوخه شدن می گردد. بهتر است دمای سیمان به ۶۰ درجه محدود گردد. به کارگیری رنگ روشن و منعکس کننده نور خورشید برای سیلوها توصیه می شود. استفاده از سیلوهای فلزی دو جدار و یا عایق بندی سیلوها راه حل مناسبی برای پیشگیری از داغ شدن سیمان ها می باشد. نگهداری پاکت های سیمان در انبارهای سرپوشیده نیز توصیه می شود.

3- آب

آب مصرفی بتن نباید گرم باشد. گرم بودن آب علاوه بر بالا بردن درجه حرارت مخلوط بتن، باعث بالا رفتن مصرف آب می شود که این امر نهایتاً موجب کاهش مقاومت خواهد شد. با اضافه شدن هر ۱۰ درجه به حرارت آب، میزان اسلامپ ۲۰ تا ۲۵ میلیمتر کاهش می یابد و از این رو آب مصرفی باید کاملاً خنک بوده و در صورت لزوم توسط یخ خنک شود.

آب اختلاط باید در مخزن هایی واقع در زیرزمین نگهداری شود، اگر امکانات اجازه استفاده از منابع زیرزمینی را نمی دهد، باید منابع با رنگ سفید در مقابل نور خورشید محافظت شوند که برای کاهش دمای آب در منابع زمینی و یا هوایی، توصیه می شود از عایق بندی استفاده گردد.

4- مواد افزودنی

مواد افزودنی کندگیر کننده برای کاهش تاثیر هوای گرم بر گیرش بتن، گاهی اوقات برای طولانی کردن زمان گیرش در کارهای حجیم مانند سدهای بزرگ بتنی یا پمپ کردن بتن در فواصل زیاد یا حمل بتن آماده در مسافت های دور به کار می روند. چنانچه از فوق روان کننده استفاده می شود، بهتر است این ماده خاصیت زودگیر کننده نداشته باشد.

رعایت نکات زیر هنگام بتن ریزی در هوای گرم 

رعایت نکات زیر هنگام بتن ریزی در هوای گرم الزامیست:

1. هنگام بتن ریزی دمای هیچ قسمت از بتن نباید از ۳۰ درجه سلسیوس تجاوز نماید.

2. دمای محیط هنگام بتن ریزی نباید از ۳۸ درجه سلسیوس بیشتر باشد.

برای دست یافتن به بتنی خوب و پایا، عملیات بتن ریزی در دمای بتن بین ۲۴ تا ۳۸ درجه سیلسیوس انجام شود.

3. مصالح بتن خصوصاً مصالح سنگی نباید زیر تابش مستقیم آفتاب قرار گیرد.

4. وسایل، لوازم و تجهیزات تهیه، حمل و ساختن بتن نظیر مخلوط کنها، پمپها، تراک میکسرها، باید حتی الامکان سفید رنگ بوده و در جای خنک، نگهداری و نصب شوند و در صورت امکان با پوشش مناسب از تابش مستقیم آفتاب مصون باشند.

5. فاصله زمانی بین ساختن و ریختن بتن در قالب به حداقل ممکن کاهش یابد.

6. آبپاشی قالبها، آرماتورهای و بستر محل بتن ریزی، با آب خنک، همزمان و قبل از بتن ریزی صورت پذیرد.

7. محل بتن ریزی در حین اجرا از تابش مستقیم آفتاب مصون نگه داشته شود.

8. در فصل تابستان و روزهای گرم خصوصاً در مناطق جنوبی ایران توصیه می شود بتن ریزی در اواسط روز قطع و برنامه ریزی برای اوایل صبح و عصر، تنظیم و اجرا شود.

ساخت بتن

در ساخت بتن باید تمهیدات خاص به کار گرفته شود، تا دمای بتن کاهش یابد. موارد زیر به ساخت بتن با دمای کم موثر هستند:

در هوای گرم و خشک و یا نیمه مرطوب، آب پاشی متناوب بر روی توده سنگدانه ها موثر است، زیرا تبخیر آب از سطح ذرات به خنک شدن سنگدانه ها کمک می کند. به طور مسلم استفاده از آب خنک اثر بیشتری دارد. اما در هنگام استفاده از این سنگدانه ها باید دقت لازم را اعمال نمود چون تغییرات رطوبت سنگدانه ها در مقدار آب مخلوط اثر مهمی دارد و باید رطوبت سنگدانه ها در طرح مخلوط در نظر گرفته شود. مسلماً در شرایطی که هوا مرطوب باشد، آب پاشی بر روی سنگدانه منجر به تبخیر زود هنگام و کاهش دمای سنگدانه نمی گردد و کنترل نسبت آب به سیمان، بتن را دچار مشکلات جدی می کند. همچنین دستیابی به دمای مورد نظر، بتن را با استفاده از آب خنک و یا یخ به دلیل کم شدن آب مصرفی دشوارتر می سازد. قرار دادن سنگدانه های مرطوب در مسیر وزش باد برای افزایش تبخیر و کاهش دمای آن بویژه بر روی تسمه نقاله در مناطق خشک یا نیمه خشک کاملاً موثر است. ریختن آب خنک یا دمیدن هوای خنک بر سطح سنگدانه ها بویژه بر روی تسمه نقاله می تواند در کاهش دمای سنگدانه موثر باشد.

آسانترین روش کاهش دمای بتن، استفاده از آب سرد در ساخت بتن است. از طرف دیگر، دمای ویژه آب ۴/۵ تا ۵ برابر سیمان و سنگدانه است. برای مثال، در هنگام ساخت مخلوط بتن با ۳۳۶ کیلو سیمان، ۱۸۵۰ کیلو مصالح سنگی و ۱۷۰ کیلو آب در متر مکعب، با تغییر دادن ۲ درجه سیلسیوس در دمای آب، سبب تغییر دمای بتن به مقدار ۰/۵ درجه سیلسیوس می شود. به طور کلی برای کاهش دمای بتن، به مقدار C°1 باید از دمای مصالح سنگی در حدود C°2 و آب در حدود C°4 کاسته شود.

استفاده از یخ به عنوان جایگزین قسمتی از آب اختلاط (یا تمام آب اختلاط) در کاهش دمای بتن بسیار موثر است، زیرا وقتی یخ صفر درجه تبدیل به آب می شود، نیاز آن به انرژی حرارتی ۸۰ برابر حرارت مورد نیاز برای تغییر دمای آب به میزان C°1 می باشد. به عبارت دیگر، در هنگام ذوب شدن یخ، مقدار دمایی که جذب یخ می شود بسیار قابل توجه است. برای مثال، اگر نصف آب مخلوط با یخ صفر درجه جایگزین گردد، دمای بتن در هنگام ذوب شدن یخ به مقدار C°11 کاهش می یابد و از طرف دیگر، به کمک آب صفر درجه از دمای بتن در حدود C°4 کاسته می شود. بنابراین مجموع کاهش دمای بتن به طور تقریبی C°15 

می باشد. گاه در زمانی که تقاضای مصرف سیمان بیش از تولید آن می باشد سیمان های داغ به خریدار تحویل می گردد به نحوی که پس از حمل سیمان در هنگام تخلیه در سیلو، بدنه بونکر آنقدر داغ است که دست را می سوزاند. تقارن این ایام با فصول گرم سبب می شود که ساخت بتن با دمای مطلوب با مشکل بیشتری همراه گردد. لازم است از مصرف سیمان داغ تحویلی خودداری شود و با نگهداری سیمان در سیلو و افت دمای آن، ساخت بتن تداوم یابد.

تخمین دمای بتن

رابطه ارائه شده در زیر برای هر دو منظور، یعنی بتن ریزی در هوای گرم و بتن ریزی در هوای سرد کاربرد دارد.

نمادهای بکار رفته در این فرمول عبارتند از:

عدد ۰/۲۲ مقدار ظرفیت گرمایی سیمان و سنگدانه ها بر حسب Kcal/kg است و ظرفیت گرمایی آب معادل Kcal/kg1 منظور شده است.

T: دمای نهایی مخلوط بتن تازه بر حسب درجه سیلسیوس 

Tw , Ta , Ts , Tc : به ترتیب، دمای سیمان، ماسه، شن و آب

Ww , Wa , Ws , Wc: به ترتیب وزن سیمان، ماسه، شن خشک و آب برحسب کیلوگرم و Wws و Wwa وزن ماسه و شن مرطوب بر حسب کیلوگرم است.

چنانچه دمای سن یا ماسخ، زیر صفر باشد، رطوبت مصالح به صورت یخ ظاهر می شود. بنابراین گرمای نهان ذوب یخ برای آب کردن یخ باید به میزان فوق اضافه شود، در این صورت پارامترهای TaWwa و TsWws به ترتیب به فاکتورهای مصالح (80-Ts5/0) Wws ، (80-Ta5/0) Wwa بدل می شوند.

حمل و نقل (انتقال) بتن

در هنگام حمل و نقل بتن باید موارد زیر رعایت شود:

1- در هوای گرم، حمل و انتقال بتن باید سریعاً انجام پذیرد، زیرا تاخیر باعث کاهش اسلامپ و افزایش دمای بتن می گردد.

2- در هوای معمولی حداکثر زمان تخلیه برای کامیون حمل مخلوط (تراک میکسر) ۱/۵ ساعت یا حداکثر تعداد چرخش دیگ آن ۳۰۰ دور می باشد. اما در هنگام حمل بتن در هوای گرم این زمان باید کاهش یابد و حداکثر ۴۵ دقیقه تا ۱ ساعت باشد. به هر حال، چرخش زیاد تراک میکسر موجب تبادل زیاد حرارتی با محیط خواهد شد و به هیچ وجه توصیه نمی شود.

3- تمام ابزار و وسایل حمل بتن، مانند فرغون، قالبها و حتی میلگردها باید خنک شوند.

4- ماله کشی و پرداخت بتن باید بلافاصله پس از بتن ریزی انجام پذیرد.

کنترل دمای بتن پس از بتن ریزی

کنترل دمای بتن پس از بتن ریزی از دو جنبه حائز اهمیت است. همان طور که در بخش جمع شدگی خمیری ذکر گردید، کاهش دمای بتن در کاهش مقدار تبخیر و جلوگیری از ترک خوردگی، بسیار نقش مهمی دارد. از طرف دیگر، کنترل دمای بتن در کسب مقاومت مورد نظر اثر قابل توجهی دارد. در مواردی که بتن با نسبت کم آب به سیمان (کمتر از ۰/۴۵) مصرف می شود و یا از میکروسیلیس مخلوط استفاده می شود، به کار بردن تمهیدات زیر اهمیت بیشتری دارد، زیرا این نوع مخلوط ها مستعد ترک خوردگی بیشتری است.

1- روی سطح میلگرد، قالبها و سطح زمین باید آب پاشی شود (شکل ۲) تا دمای سطوح کاهش یابد، اما نباید بر روی سطوح مذکور، آب اضافی باقی بماند. مسلماً در هوای مرطوب به جهت کاهش تبخیر این عمل اثر مثبت چندانی نخواهد داشت مگر برای آب پاشی از آب خنک استفاده نماییم.

2- در حدود نیم ساعت پس از پرداخت سطح بتن، باید سطح بتن با پوشش نایلون پوشش داده شود. قرار دادن پوشش تا مدت ۴ تا ۵ ساعت ضروری است، اما باید اطمینان حاصل گردد که جریان هوا در زیر پوشش وجود دارد، در غیر این صورت، دمای بتن افزایش می یابد.

3- استفاده از سایبان در بالای سطح بتن در کاهش دمای بتن بسیار موثر است. زیرا از تابش مستقیم آفتاب بر سطح بتن جلوگیری می کند.

4- با ایجاد بادشکن به کمک چتایی یا حصیر می توان سرعت باد را کاهش داد. در هوای گرم و خشک چنانچه این بادشکن مرطوب گردد، دمای محیط را کاهش و رطوبت نسبی را افزایش می دهد، بنابراین پارامترهای مهم تبخیر شامل دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد همزمان موجب کاهش تبخیر شده، ضمن آنکه دمای بتن موجود افزایش نمی یابد.

5- بلافاصله پس از سخت شدن باید عمل آوری بتن آغاز گردد. در صورت امکان نباید از روش های عمل آوری عایقی استفاده شود (بویژه در مناطق خشک)، بلکه باید با استفاده از آب، عمل آوری را انجام داد. استفاده از گونی خیس نیز روشی مناسب برای عمل آوری محسوب می سود، اما گونی به طور مداوم باید خیس شود.

6- قال ها (بویژه قالب چوبی) به صورت عایق عمل می کنند و باعث عمل آوری بتن می شوند. در هوای گرم توصیه می شود، قالب ها سریع باز شوند و عمل آوری با آب انجام گیرد. در صورتی که امکان باز کردن کامل قالب ها وجود نداشته باشد، می توان آن را شل کرد و آب را به سطح بتن رساند. همچنین در صورت استفاده از قالب چوبی، می توان با آب پاشی بر روی قالب ها از تبخیر آب بتن جلوگیری نمود.

7- در صورتی که، بر سطح بتن پس از عملیات پرداخت، ترک ناشی از جمع شدگی خمیری بروز کند، 

می توان با تراکم مجدد سطح بتن، ترک ها را حذف کرد. اجرای عملیات تراکم پس از مشاهده ترکها نه تنها باعث حذف ترکها می شود، بلکه سبب افزایش سایشی لایه سطحی بتن می گردد. عملیات تراکم باید قبل از گیرش بتن انجام شود. در غیر این صورت، ساختار بتن تغییر می کند و کیفیت آن کاهش می یابد.

اختلاط مجدد بتن

در هوای گرم، بتن تازه ضمن حمل و قبل از آبگیری و گیرش اولیه، تمایل به سفت شدن دارد. بدین لحاظ تحت کنترل شدید می توان آب مورد نیاز بتن برای افزایش اسلامپ حداکثر به میزان ۲۵ میلیمتر را پس از رسیدن تراک میکسر به محل تخلیه، اضافه نمود. انجام این کار در صورتی مجاز است که نکات زیر مورد توجه قرار گیرند:

1- مقدار نسبت آب به سیمان از حداکثر مجاز تجاوز ننماید.

2- میزان اسلامپ از میزان تعیین شده به هیچ وجه تجاوز ننماید.

3- میزان گردش جام با سرعت هم زدن از مقادیر مجاز تعیین شده، تجاوز ننماید.

4- عمل اختلاط مجدد، حداقل به مدت نصف زمان یا نصف میزان دوره ای با سرعت اختلاط ادامه یابد.

بتن ریزی در هوای سرد

در کارهای بتنی، هوای سرد به شرایطی اطلاق می شود که بیش از سه روز متوالی، متوسط درجه حرارت روزانه از ۵ درجه سیلسیوس کمتر باشد. چنانچه بیش از نیمی از روز دمای محیط بالای ۱۰ درجه سیلسیوس باشد، هوا سرد تلقی نمی شود.

رعایت نکات زیر برای بتن ریزی در هوای سرد الزامی است.

به طور کی، در دمای کم، آهنگ کسب مقاومت بتن کاهش می یابد و در نتیجه بتن تازه باید در مقابل آثار مخرب یخبندان محافظت گردد. در مواردی که بتن در چند ساعت اول، بعد از بتن ریزی و یا قبل از آنکه مقاومت نمونه استوانه ای بتن به ۳/۵ MPaبرسد، در معرض یخبندان قرار گیرد، مقاومت نهایی بتن ممکن است تا ۵۰ درصد کاهش یابد و بتن دچار آسیب دیدگی جدی گردد. اگر بتن در دمپایی کمتر از C°5+ قرار گیرد، فرآیند هیدراتاسیون بسیار کند شده و روند کسب مقاومت بتن عملاً متوقف می گردد.

آب خالص در صفر درجه یخ میزند، اما آب در داخل بتن به علت وجود املاح مختلف، دارای نقطه انجماد کمتری است و زمانی که آب در بتن یخ می زند، حجم آن حدود ۹ درصد بیشتر می گردد. از آنجا که انجماد بتن فرآیند تدریجی است، مقداری آب در منافذ کویین باقی می ماند که به علت افزایش حجم یخ، تحت فشار هیدرولیک قرار می گیرد. این فشار اگر آزاد نگردد، سبب تنش کشش داخلی شده و در نتیجه سبب ترک خوردگی و خرابی بتن می شود. با افزایش تعداد چرخه های یخ زدن و آب شدن، بر شدت خرابی بتن نیز اضافه می گردد.

بتن در اوایل سن خود، نه تنها باید در مقابل یخبندان محافظت گردد، بلکه باید قادر باشد تا در طول عمر مفید خود در مقابل چرخه های یخ زدن و آب شدگی، مقاومت نماید. برای آنکه از یخ زدگی بتن تازه جلوگیری شود، دمای بتن در هنگام ریختن آن باید در حد مناسب و توصیه شده باشد. جدول (۱)، حداقل دمای بتن در هنگام ریختن، عمل آوری و نگهداری آن را نشان می دهد. همان طور که در جدول مشاهده می شود، دمای مناسب بتن با افزایش ضخامت، کاهش می یابد. زیرا با افزایش سطح مقطع بتن، افت حرارت حاصل از هیدراتاسیون کمتر خواهد بود.

جدول (۱) دمای توصیه شده بتن در مراحل مختلف ساخت، بتن ریزی و نگهداری

مصالح تشکیل دهنده

شرایط اجزای مخلوط بتن، نقش مهمی در دمای آن دارد که این شرایط در این بخش شرح داده است:

1- سنگدانه ها

وقتی که دمای هوا بیشتر از صفر درجه است و در سنگدانه ها، یخ زدگی مشاهده نمی گردد می توان با حرارت دادن آب مخلوط، دمای مورد نظر بتن را به دست آورد. برای دمای هوای کمتر از صفر درجه وقتی که در سنگدانه ها، یخ زدگی مشاهده می شود، ممکن است حرارت دادن به سنگدانه ها لازم باشد.

انتخاب روش مناسب برای حرارت دادن مصالح سنگی، بستگی به امکانات و شرایط اقتصادی دارد. معمولاً از هوای گرم، آب گرم و بخار استفاده می شود. به هر حال، توصیه می گردد که در شرایط هوای سرد به خصوص در طول شب، سنگدانه ها با پوشش مناسب پوشانده شوند، تا ضمن عدم جذب رطوبت، یخ نزنند.

2- سیمان

مقدار و نوع سیمان در سرعت کسب مقاومت بتن اثر دارد. بنابراین، افزایش مقدار سیمان و یا استفاده از سیمان پرتلند نوع ۳ (با مقاومت اولیه زیاد)، مناسب است، اما الزامی نمی باشد، و در صورت امکان لازم است از سرد شدن سیمان در حد مقدور جلوگیری شود.

3- آب مخلوط

به طور کلی، آسانترین و ارزانترین روش افزایش دمای مخلوط بتن، افزایش دمای آب است. دمای آب باید کمتر از C°۶۰ باشد، زیرا سبب گیرش ناگهانی و کلوخه شدن سیمان می گردد و کارایی، مقاومت و دوام بتن را کاهش می دهد. اگر لازم گردد می توان از آب با دمای بیشتر از C°۶۰ استفاده کرد. توصیه می شود که ابتدا با مصالح سنگی مخلوط گردد و سپس سیمان به مخلوط افزوده شود.

4- مواد افزودنی

الف: ماده افزودنی حباب ساز

یکی دیگر از روش های جلوگیری از صدمه خوردن بتن، ناشی از یخ زدن و آب شدگی، استفاده از ماده افزودنی حباب ساز است. این ماده محافظت از بتن را در سن اولیه و همچنین در دوران بهره برداری انجام می دهد. حباب هوا که بر اثر استفاده از ماده افزودنی در بتن ایجاد می گردد با حباب هوای ناخواسته که در نتیجه تراکم نامطلوب بتن به وجود می آید، تفاوت دارد. خصوصیت حبابهای حاصل از ماده افزودنی از دو جنبه با خصوصیات حبابهای ناخواسته، متفاوت است:

حبابهای حاصل از ماده افزودنی بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ میکرومتر و قطر حبابهای ناخواسته بیش از ۱۰۰۰ میکرومتر است.

حبابهای ماده افزودنی با یکدیگر ارتباط دارند، در صورتی که حبابهای ناخواسته ممکن است با یکدیگر مربوط باشند.

وجود حبابهای هوا در بتن سبب می گردد تا فضای کافی برای انبساط یخ در بتن ایجاد گردد و در نتیجه از ترک خوردگی و خرابی بتن جلوگیری می شود. ماده افزودنی حباب ساز باعث افزایش کارایی بتن نیز می شود. در نتیجه می توان با ثابت نگه داشتن اسلامپ، مقدار آب مخلوط را کاهش داد.

ب: ماده افزودنی زودگیر کننده

مواد افزودنی زودگیر کننده که به غلط در بازار به مواد ضد یخ بتن یا سیمان نامیده می شود، می تواند سرعت هیدراتاسیون در بتن را افزایش داده و در طول مدت کمتر، مقاومت بیشتری را کسب نماید، به شرط آنکه دمای مناسب (بالاتر از C°5+) فراهم شده باشد. با مصرف این مواد به میزان توصیه شده عملاً تغییر چشمگیری در نقطه انجماد آب حاصل نمی گردد و بتن مصون از یخ زدن نمی باشد. بنابراین نباید تصور کد که مصرف این مواد جایگزین روش توصیه شده برای ساخت بتن و ریختن و عمل آوری آن می گردد.

مخلوط کردن و انتقال بتن

مخلوط کردن بتن، نباید دمای آن کمتر از اعداد جدول ۱ باشد. مسلماً در هنگام اختلاط بتن باتوجه به نوع وسیله حمل، مدت حمل و میزان محموله، اتلاف دما خواهیم داشت. بنابراین در جدول (۱) توصیه شده است که دمای پس از اختلاط تا حدودی بیش از حداقل دمای بتن ریزی باشد. بدیهی است که باید سعی کرد حمل و ریختن بتن تا حد امکان به سرعت انجام گیرد. همچنین در طول حمل بتن با تراک میکسر از چرخشهای بی مورد و زیاد از حد خودداری گردد.

ریختن بتن

مخلوط بتن باید در مدت کوتاه جای دهی گردد، در غیر این صورت، افت دما زیاد خواهد بود. دمای مورد نیاز بتن پس از جای دهی بستگی به حجم آن دارد. توصیه می گردد که در صورت امکان و هنگام بتن ریزی در هوای سرد از لایه های ضخیم تر استفاده شود. تمام وسایل کار، مانند جام ها و فرغونها باید در هنگام عملیات بتن ریزی، در مقابل یخ زدگی محافظت شوند.

حفاظت پس از بتن ریزی

خطر جدی در زمانی رخ می دهد که آب بتن تازه جای دهی شده یخ بزند. در چنین حالتی ممکن است بتن یخ زده با بتنی که گیرش معمولی دارد، اشتباه شده و عمل قالب برداری انجام گردد و در هنگام فرآیند آب شدن، امکان فروپاشی وجود دارد. برای اجتناب از آن، در هیچ مورد نباید دمای بتن در قالب کمتر از C°۵ باشد و تا زمانی که بتن سخت گردد، این دما باید حفظ شود. به طور کلی اگر برای ۴۸ ساعت دمای بتن بیشتر از C°۵ حفظ شود، مقاومت مذکور را کسب می کند. روشهای مختلف محافظت بتن، پس از جای دهی شامل پوشش مناسب یا حرارت دادن در فضای مسدود است. 

اعضای نازک بتن، نیاز به محافظت طولانی تری دارند، اما بتن های حجیم به خصوص در سن اولیه نیاز به محافظت ندارند (به شرطی که دمای هیدراتاسیون جبران کننده دمای بتن باشد). در هنگام هوای سرد باید از عمل آوری با آب اجتناب و به روش عایقی (استفاده از پوشش برای جلوگیری از تبخیر آب) اکتفا کرد. در عمل آوری حرارتی (پروراندن) نباید خشک شدگی موضعی حاصل شود و گازهای حاصل از سوزاندن مواد مختلف در تماس با بتن جوان و نارس قرار گیرد. استفاده از بخار آب در عمل آوری حرارتی امکان رطوبت رسانی را فراهم می آورد.

دمای بتن
کلینیک

1- توصیه می شود هنگام بتن ریزی، دمای هیچ قسمت از بتن تازه از ۱۰ درجه سیلسیوس کمتر نباشد، ولی به هر حال این دما نباید از ۵ درجه سیلسیوس به عنوان حداقل مجاز، کمتر شود.

2- در هوای سرد باید با گرم کردن مواد متشکله بتن، دمای مخلوط را به حد قابل قبول رسانید.

3- برای تهیه بتن در درجه حرارت زیر صفر، ابتدا باید قطعات یخ و مصالح یخ زده را از مصالح سنگی جدا و مصالح سنگی را تا بالای درجه و در صورت لزوم آب را تا ۶۰ درجه سیلسیوس گرم نمود.

4- در صورتی که مصالح سنگی خشک باشد، می توان ماسه را تا ۴۰ درجه سانتیگراد گرم کرد، در این حالت نیز آب نباید از ۶۰ درجه بیشتر گرم شود.

5- هنگامی که گرم کردن مصالح سنگی مشکل بوده و یا عملی نباشد، می توان با استفاده از آب گرم دمای مخلوط بتن را بالا برد.

6- تغییر سریع دمای سطح بتن پس از اتمام دوران حفاظت، باعث ایجاد ترک در سطوح خارجی خواهد شد. لذا باید در طول حداقل ۲۴ ساعت اولیه پس از اتمام دوران نگهداری بتن، تدابیر لازم را اتخاذ گردد.

7- دمای آب مصرفی باید یکنواخت و ثابت باشد تا تغییری در اسلامپ ساخت های مختلف بتن حادث نشود.

8- دمای نهایی مخلوط بتن از رابطه زیر محاسبه می شود: 

نمادهای بکار رفته در این فرمول عبارتند از:

T: دمای نهایی مخلوط بتن تازه بر حسب درجه سیلسیوس

Tw , Ta , Ts , Tc: به ترتیب، دمای سیمان، ماسه، شن و آب

Ww , Wa , Ws , Wc: به ترتیب، وزن سیمان، ماسه، شن خشک و آب بر حسب کیلوگرم و Wws و Wwa وزن ماسه و شن مرطوب بر حسب کیلوگرم است.

چنانچه دمای شن یا ماسه، زیر صفر باشد، رطوبت مصالح به صورت یخ ظاهر می شود. بنابراین گرمای نهان ذوب یخ برای آب کردن یخ باید به میزان فوق اضافه شود، در این صورت پارامترهای TaWwو TsWwsبه ترتیب به فاکتورهای مصالح (80-Ts5/0) Wws ، (80-Ta5/0) Wwa بدل می شوند.

9- پیش بینی های لازم، قبل و حین اجرای بتن ریزی، در هوای سرد به شرح زیر است:

شن، ماسه و آب مصرفی باید عاری از برف، یخ و مصالح یخ زده باشند.

قبل از اجرای بتن ریزی تمامی سطوح در تماس با بتن نظیر سطح قالب، آرماتورهای و کابلهای پیش تنیدگی باید عاری از برف و یخ زدگی بوده و حتی الامکان دارای دمای مخلوط بتن مورد نظر باشند.

از سیمانهای مخصوص زودگیر نظیر سیمان تیپ ۳ استفاده شود.

از پوشینه و قایقهای مناسب استفاده شود.

از طریق بالا بردن دمای محیط بتن ریزی و ایجاد بادشکن، مراقبت های لازم به عمل آید.

فاصله حمل بتن حتی الامکان کوتاه اختیار شود.

 
آشنایی با بتن ریزی در هوای گرم

برای دریافت اطلاعات بیشتر از مقالات زیر بازدید نمایید:

مراحل طرح اختلاط

شناخت افزودنی های شیمیایی بتن

کاهنده های آب و روان کننده های بتن

آشنایی با بتن های خاص و ویژه

بتن های خاص و ویژه - بخش بندی بتن ها

به بتن هایی که دارای کاربرد یا مشخصاتی ویژه باشند، بتن های ویژه اطلاق می شود. مشخصات و روش تهیه مصالح، ساخت بتن، ریختن و عمل آوردن بتن های ویژه در هر پروژه ای با هم تفاوت دارد. بعضی از بتن های ویژه، که دارای کاربرد بیشتری هستند، عبارتند از:

1- بتن کم مایه (لاغر)

بتن لاغر به بتن های رده ۱۰ Cو پاییم تر اطلاق می شود، قبل از اجرای بتن مسلح و پس از رگلاژ سطح بستر خاکی، باید قشر بتن لاغر ریخته، پخش و رگلاژ شود. ضخامت این قشر حداقل ۷ سانتیمتر اختیار 

می شود. از بتن لاغر می توان برای پر کردن خاکبرداری های اضافی یا حفره ها استفاده نمود.

2- بتن سبک ساختمانی

بتنی که وزن مخصوص آن بطور محسوسی کمتر از وزن مخصوص بتن معمولی است و با سنگدانه های طبیعی یا شکسته ساخته شود بتن سبک نامیده می شود. بتن سبک اغلب به عنوان جایگزینی مناسب و مکمل برای بتن معمولی و به منظور کاهش وزن سازه به کار می رود، هر چند مقاومت فشاری نهایی آن، در مقایسه با بتن های معمولی مقدار کمتری است. معمولاً افزایش هزینه ناشی از اعمال تمهیدات ویژه در ساخت بتن سبک به ازای هر متر مکعب، با کاهش بار مرده و افزایش مقاومت بتن در مقابل آتش سوزی جبران می شود. کاهش بار مرده در سازه موجب کاهش ابعاد پی ساختمان کاهش ابعاد پی های منفرد و کاهش عرض پی های زیر دیوار، ابعاد ستون ها، تیرها و همچنین کاهش ضخامت سقف می گردد. این کاهش در جرم بتن مصرفی موجب صرفه جویی در هزینه ساخت اعضای فوق الذکر و جبران اضافه هزینه ناشی از ساخت بتن سبک خواهد شد. علاوه بر این، میزان عایق سازی صوتی و حرارتی آن به گونه ای است که در اکثر موارد استفاده از لایه های اضافی جهت عایق بندی جزئی یا کلی را منتقل می سازد، که خود از لحاظ اقتصادی به صرفه خواهد بود.

در دنیای امروز با افزایش هر روزه ی ابعاد سازه ها، مهندسان با افزایش وزن ساختمان ها مواجه هستند. وزن زیاد سازه ها از جهات مختلف در سازه تاثیر گذاشته و طراحی را مشکل تر می یاد. اولین خطر افزایش وزن سازه، اعمال نیروی زیاد در هنگام وقوع زلزله است. نیرویی که زلزله به یک سازه وارد می سازد با جرم سازه رابطه مستقیم دارد. یعنی هر چه جرم سازه بیشتر باشد زلزله نیروی بیشتری به سازه وارد می سازد. این نیرو برای سازه بسیار مخرب است و برای مقابله با چنین نیروی زیادی در ساختمان باید از المان های بسیار قوی استفاده شود که خود باعث افزایش هزینه ی پروژه می شود. مهندسان برای مقابله با این شرایط سعی می کنند تا سازه ی ساخته شده هر چه بیشتر سبک باشد تا بتوانند با المان های کوچکتر به پایداری لازم دست یابند.

دومین مشکل وزن زیاد سازه، در خاک بستر بروز می کند. هر چه وزن سازه بیشتر باشد تنش وارده به خاک افزایش یافته و خاک را در معرض گسیختگی قرار می دهد. برای افزایش مقاومت خاک باید خاک را متراکم ساخت. واضح است که هر چه تنش وارده به خاک بیشتر باشد تراکم خاک باید افزایش یابد تا به مقاومت لازم دست یابد. روش های تراکم خاک بسیار پر هزینه و دشوارتر مخصوصاً در خاک های اشباع با توجه به دلایل ذکر شده مهندسان همیشه در پی یافتن مصالحی بوده اند که در عین داشتن مقاومت مطلوب، دارای حداقل وزن باشند. این گونه مصالح کمال مطلوب هستند. چرا که می توان با این مصالح، پروژه های بسیار عظیم را به راحتی و ضریب اطمینان بیشتر طراحی و اجرا کرد.

بتن از جمله مصالح پر کاربرد و پر طرفدار در صنعت ساختمان است. با پیشرفت تکنولوژی، صنعت بتن سازی نیز تحت تاثیر قرار گرفته و دچار تحول گشته است که تولید بتن سبک، حاصل همین پیشرفت است؛ بتنی که علاوه بر کاهش بار مرده ی ساختمان از نیروی وارد به سازه در اثر شتاب زلزله می کاهد و در صورت تخریب، وزن آوار حاصله نیز کاهش می یابد.

در سالیان اخیر استفاده از بتن سبک در دال سقف ساختمان های بلند مرتبه، عرشه پل ها و دیگر موارد مشابه و همچنین کاربردهای خاص مانند عرشه و پایه دکلهای استخراج نفت کاربرد فراوانی یافته است.

خصوصیات بتن سبک

از جمله خصوصیات بتن سبک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

با کاهش بار وارده بر فونداسیون موجب کوچک تر شدن ابعاد آن، کمتر شدن تعداد و کوچکتر شدن شمع ها و کاهش مقدار آرماتورهای و به طبع آن اجرا سریع و آسان تر فونداسیون می شود.

کاهش بار مرده سبب کوچکتر شدن اعضای نگهدارنده می شود.

کاهش بار مرده باعث کاهش نیروهای لرزه ای وارد بر سازه می گردد.

در گسترش پل ها می توان با استفاده از مواد سبک مانند بتن سبک، عرشه ی پل را جهت تحمل ترافیک بیشتر بزرگتر نمود، بدون اینکه تغییر در سازه و یا فونداسیون پل ایجاد کنیم.

با توجه به مقاومت بتن سبکدانه در برابر آتش سوزی از حداقل ضخامت بتن در کف ها کاسته می شود.

حمل و نقل قطعات پیش ساخته با بتن سبک بسیار راحت تر بوده و هزینه ی کمتری دارد.

بتن های خاص و ویژه 

طبقه بندی بتن های سبک 

طبقه بندی بتن های سبک عموماً به دو شکل کلی صورت می گیرد:

1. طبقه بندی براساس زمینه های کاربرد آن

2. طبقه بندی براساس روش دستیابی به سبکی (روش دستیابی به جرم حجمی کم)

از آنجا که جرم حجمی در بتن سبک معیار اصلی شناسایی آنست، اکثر استانداردها و آیین نامه های جهانی، حد بالای جرم حجمی خشک بتن سبک را حدود ۱۹۰۰ الی ۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و حد پایین جرم حجمی بتن سبک را حدوداً ۳۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب قید نموده اند.

بتن سبک براساس زمینه های کاربرد به شکل زیر دسته بندی می شود:

بتن سبک غیر سازه ای

این نوع بتن ها با جرم مخصوصی معادل ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و کمتر، به عنوان تیغه های جداساز و عایق های صوتی در کف، بسیار موثر هستند. این نوع بتن می تواند در ترکیب با مواد دیگر در دیوار، کف و سیستم های مختلف سقف مورد استفاده قرار گیرد. مزیت عمده آن، کاهش هزینه های لازم برای تهویه ی گرمایی یا سرمایی فضاهای داخلی ساختمان و کاهش انتقال صوت بین طبقات و فضاهای ساختمان 

می باشد. بتن های سبک غیر سازه ای براساس ساختار داخلی می توانند به دو گروه جداگانه تقسیم بندی شوند.

دسته اول: بتن های اسفنج که در حین ساخت آنها با ایجاد کف، حباب های هوا در خمیر سیمان یا در ملات سیمان - سنگدانه ایجاد می گردد. کف مورد نظر یا از طریق مواد کف زا در حین اختلاط تولید شده و یا به صورت کف آماده به مخلوط اضافه می شود. بتن اسفنج می تواند جرم مخصوصی تا حدود ۲۴۰ کیلوگرم بر مترمکعب داشته باشد.

دسته دوم: بتن با سنگدانه سبک یا به اختصار بتن سبکدانه است که با استفاده از پرلیت، ورمیکولیت منبسط شده و یا دیگر سبکدانه های طبیعی و مصنوعی ساخته می شوند. جرم مخصوص خشک این مخلوط بین ۲۴۰ تا ۹۶۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.

امروزه اضافه کردن ریزدانه هایی با وزن معمولی، موجب افزایش وزن بتن و مقاومت آن می شود، لیکن به منظور حصول خواص عایق بندی حرارتی (ضریب انتقال حرارت پایین)، حداکثر جرم مخصوص به

۸۰۰ کیلوگرم در متر مکعب محدود می گردد.

هنگام ساخت و استفاده از بتن سبک غیر سازه ای، سعی بر این است که با کاهش وزن بتوان خصوصیات عایق حرارتی را افزایش داد، اما ذکر این مطلب ضروری است که با کاهش وزن مخصوص بتن، مقاومت آن نیز کاهش می یابد. مقاومت فشاری و وزن مخصوص بتن، ارتباط نزدیکی با هم دارند و با افزایش وزن مخصوص، بالطبع باید مقاومت بالاتری را انتظار داشت. با توجه به مقاومت به دست آمده از این نوع بتن، محل کاربرد آن تعیین می گردد. به عنوان مثال بتن هایی با مقاومت فشاری حدود ۰/۷ نیوتن بر میلیمتر مربع و کمتر برای عایق سازی لوله های بخار زیر زمینی مناسب هستند و از بتن های با مقاومت بالاتر تا حدود ۳/۵ نیوتن بر میلیمتر مربع در پیاده روها استفاده می شود. باید توجه داشت که انقباض بتن های سبک در هنگام خشک شدن در اکثر موارد و به خصوص در موارد حذف سنگدانه های درشت از مخلوط، همواره مشکل ساز است.

بتن سبک با مقاومت متوسط

این نوع بتن از لحاظ وزن مخصوص و مقاومت فشاری در محدوده بتن های سبک سازه ای و بتن های سبک غیر سازه ای قرار دارد، بگونه ای که مقاومت فشاری آنها بین ۷ آلی ۱۷ نیوتن بر میلیمتر مربع و جرم مخصوص آنها ۸۰۰ الی ۱۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد. بتن های سبک نیم سازه ای با سنگدانه های تولید شده از روش های تکلیس (آهکی شدن)، سنگدانه کلینکر، محصولات منبسط شده ای نظیر سرباره های منبسط شده، خاکستر بادی، شیل و تسلیت یا سنگدانه های تولیدی از مصالح طبیعی، مانند پوکه سنگ آذرین، سنگ های آذرین متخلخل یا توف، ساخته می شوند. جرم مخصوص بتن تولید شده با سنگدانه های فوق، بین ۸۰۰ آلی ۱۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد. با تجدید نظر و اصلاح ترکیبات تشکیل دهنده بتن های سبک، می توان ساخت بتن های نیمه سازه ای را با سنگدانه هایی نظیر پرلیت، الیاف پلی استایرن و کف های اسفنج گسترش داد. مقاومت بتن به طور معمول تابعی است از وزن مخصوص آن. کاربرد مواد افزودنی نظیر تسریع کننده ها و روان کننده ها(مواد کاهش دهنده آب)، می تواند در تغییر مقاومت بتن های ساخته شده با سنگدانه های مذکور موثر باشد.

بتن سبک سازه ای

این نوع بتن عموماً دارای جرم مخصوصی بین ۱۴۰۰ تا ۱۹۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب بوده و حداقل مقاومت فشاری تعریف شده برای آنها، معادل ۱۷ نیوتن بر میلیمتر مربع است، بتن های سبک سازه ای دارای مقاومت و وزن مخصوص کافی بوده، بگونه ای که کاربرد آنها را در اعضای سازه ای مجاز می سازد. ساخت این بتنها صرفاً با استفاده از سنگدانه های سبک و مقاوم امکان پذیر است. تمام بتن های سبک سازه ای از خانواده بتن های سبکدانه می باشند که در آن برای کاهش وزن مخصوص بتن از سنگدانه های سبک استفاده شده است. به این دلیل بعضاً از عبارات بتن سبکدانه و بتن سبک سازه ای برای بیان یک مفهوم استفاده می شود. در بتن های سبکدانه سازه ای از سنگدانه هایی استفاده می شود که بتن ساخته شده، مقاومتی بیش از ۱۷ مگا پاسکال و جرم مخصوصی کمتر از ۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب دارا باشد. سنگدانه هایی که برای ساخت بتن سبک سازه ای مورد استفاده قرار می گیرند، عمدتاً عبارتند از:

1. شیل، رس و تسلیت منبسط شده در کوره ی دوار

2. سنگدانه هایی که از فرآیندهای کلوخه ای شدن به دست می آیند.

3. سرباره های منبسط شده

4. پوکه های معدنی

5. پوکه های صنعتی

6. خاکستر بادی ته نشین شده

تامین مقاومت فشاری معادل ۲۰ نیوتن بر میلیمتر مربع و بیشتر با بعضی از این سنگدانه ها امکان پذیر است. شرایط سایر سنگدانه ها نیز طوری است که قادر به حصول حداقل مقاومت فشاری مقرر شده برای بتن سبک سازه ای می باشند. همانطور که پیش از این ذکر شد، مقاومت بتن سبک تابعی از جرم مخصوص آن است. باید توجه داشت که جرم مخصوص بتن عمدتاً متاثر از جرم مخصوص سنگدانه های مصرفی است، به گونه ای که استفاده از مصالح سبکتر موجب کاهش وزن مخصوص بتن می شود. ولی استفاده از مصالح سنگین تر از سبکدانه ها، لزوماً باعث افزایش مقاومت بتن ساخته شده نخواهد شد. بیشترین مقاومت بتن سبکدانه معمولاً وقتی حاصل می شود که از سبکدانه های ساخته شده از شیل، رس و تسلیت منبسط شده در فرآیند کوره دوار برای سبک سازی چگالی بتن استفاده گردد.

طبقه بندی بتن های سبک براساس روش دستیابی به سبکی

اصول اولیه و روش پایه برای دستیابی به بتن سبک، ایجاد تخلخل در بتن است.

لذا بتن سبک را می توان از نقطه نظر مواد بکار برده شده و روش دستیابی و شیوه تولید آن به سه روش عمده تقسیم بندی نمود.

کاربرد سنگدانه های متخلخل در بتن به نام: بتن سبک دانه

ایجاد تخلخل در خمیر سیمان بتن که به عنوان بتن اسفنجی یا سلولی مطرح می باشد

ایجاد تخلخل و فضای خالی در بتن از طریق حذف ریزدانه ها بنام بتن بدون ریزدانه

3- بتن پیش ساخته

به منظور تامین سرعت عمل بیشتر در اجرای کارهای دارای تشابه و تکرار عضوهای ساختمانی نظیر دالها، تیرچه ها، لوله ها، بلوکها و آجرها از بتن پیش ساخته استفاده می شود. جزئیات دانه بندی مصالح، میزان آب، سیمان، مواد افزودنی، نحوه قالب بندی، روش حمل و عمل آوردن و بالاخره نحوه ذخیره سازی و مصرف، باید کاملاً با رعایت آیین نامه های ساختمانی انجام پذیرد. در نحوه حمل قطعات باید نهایت دقت به عمل آید تا تنشها و تغییر شکلهای غیر مجاز و زودهنگام، موجب خرابی نشود. از بتن خشک و بدون اسلامپ می توان برای تولید عضوهای پیش ساخته استفاده نمود.

4- بتن با حباب هوا

بتن با حباب هوا به منظور بهبود شرایط ساخت و اجرا و مقاومت نهایی بتن مورد استفاده قرار می گیرد. برای ایجاد حبابها میکروسکپی در مخلوط بتن، از مواد حباب ساز استفاده خواهد شد. ایجاد هوا در بتن در شرایط مختلف دارای آثاری مطلوب به شرح زیر خواهد بود:

کارایی: به علت عملکرد حبابها هوا، این نوع بتن تحت شرایط مساوی در مقایسه با بتن معمولی از نظر روانی و قطر حداکثر دانع، نیاز به آب کمتری داشته و دارای کارایی بهتری می باشد.

مقاومت در برابر یخبندان: ایجاد حباب هوا، باعث کارایی بیشتر بتن در شرایط یخبندان می شود. مقاومت چنین بتنی در قبال یخزدنها و ذوب شدنهای متوالی بیش از بتن های معمولی خواهد بود.

مقاومت در برابر مواد یخ زدا: مواد شیمیایی یخ زدا که برای از بین بردن یخ و برف به کار می روند، باعث پوسته شدن سطح بتن و نهایتاً تخریب آن می شوند. وسعت این پوسیدگی به میزان و نوع نمکهای مصرفی بستگی خواهد داشت. ایجاد حباب هوا در بتن باعث جلوگیری از پوسته شدن و فرسایش سطح بتن 

می گردد. مصرف مواد یخ زدا باید با نهایت دقت صورت گیرد. از مصرف موادی نظیر نیترات آمونیوم یا سولفات آمونیوم که دارای واکنش سریع شیمیایی با بتن می باشند، باید جداً خودداری شود.

مقاومت در برابر سولفاتها: تولید حباب هوا، مقاومت بتن را به میزان قابل ملاحظه ای در برابر حمله سولفات ها بهبود می بخشد.

مقاومت فشاری و آب بندی: به علت بالا بودن کارایی بتن با حباب هوا در شرایط مساوی، می توان نسبت آب به سیمان را تقلیل داد که این امر نقش عمده ای در بالا بردن مقاومت فشاری بتن خواهد داشت. با بالا بردن مقاومت فشاری، مقاومت در برابر سایش و آب بندی نیز افزایش می یابد.

نکات مهم در ساخت بتن با حباب هوا 

در ساخت بتن با حباب هوا باید به نکات زیر توجه شود:

میزان اسلامپ و زمان ارتعاش میزان هوا با افزایش اسلامپ تا ۱۵۰ میلیمتر فزونی می یابد و پس از این مقدار سیر نزولی خواهد داشت. در تمامی اسلامپها زمان ارتعاش بین ۵ تا ۱۵ ثانیه توصیه می شود و ارتعاش بیشتر از این میزان به هیچ وجه مجاز نیست.

دمای بتن: دمای بتن بر روی میزان هوا اثر می گذارد. با ازدیاد دمای بتن میزان هوا کاهش می یابد. در هوای سرد به کار بردن آب گرم، باعث کاهش کارایی ماده افزودنی حباب ساز می شود، لذا ماده افزودنی باید زمانی اضافه شود که دمای مصالح بتن به تعادل رسیده باشد.

عمل اختلاط: نحوه اختلاط در میزان هوای بتن، نقش بسیار مهمی خواهد داشت. میزان هوا به ثابت یا متحرک بودن مخلوط کن، مقدار بتن ساخته شده در هر ساخت و سرعت اختلاط بستگی خواهد داشت.

ماده افزودنی: میزان ماده حبابساز و نحوه به کار گرفتن باید بر اساس توصیه های سازنده این مواد و به میزان تعیین شده در مشخصات باشد. به کار بردن مواد افزودنی نظیر کندگیر کننده ها یا کاهنده میزان آب، باعث بالا رفتن کارایی و عملکرد ماده حبابساز خواهد شد.

میزان هوا: میزان هوا به شرایط آب و هوایی، دوره های یخ زدن و آب شدن، زمان رویارویی با مواد یخ زدا و نوع سازه بستگی خواهد داشت.

5- بتن اسفنجی 

بتن اسفنجی یک مخلوط سنگ دانه ی درشت (شن، سیمان، آب و ماسه) به میزان اندک (و گاهی اوقات بدون ماسه) است. در ساختار این بتن ۱۵ الی ۲۵٪ (از لحاظ حجم) فضای خالی وجود دارد و این امر موجب عبور آب از داخل این بتن می شود. در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده می شود و این مسئله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن، آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت ۱ ساعت کاملاً از آب تخلیه خواهد شد.

نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجی

برای آشنایی بیشتر با این بتن، در جدول (۱) میزان مواد مختلف بکار رفته شده در آن ذکر شده است:

جدول (۱) میزان مواد بکار رفته در بتن اسفنجی

نسبت مواد 

مقدار هوا 

مواد دارای خواص بتن 

270 تا 415 کیلوگرم بر متر مکعب 

سنگدانه 

1190 تا 1480 کیلوگرم بر متر مکعب 

نسبت آب به سیمان 

(از لحاظ جرم) 27/0 تا 3/0 

نسبت سنگدانه به سیمان 

(از لحاظ حجم) 4 تا 5/4 به یک 

نسبت سنگدانه ریز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن) 

صفر تا یک به یک 

رفتار بتن اسفنجی

همچنین به منظور آشنایی بیشتر با رفتار این بتن، ویژگی های آن در زیر بیان شده است:

مشخصات 

مقدار 

اسلامپ یا نشست 

20 میلیمتر 

چگالی (وزن مخصوص) 

1600 تا 2000 کیلوگرم بر متر مکعب 

زمان گیرش 

یک ساعت 

تخلخل (از لحاظ حجم) 

15 تا 25% 

کیزان نفوذ پذیری (از لحاظ سرعت) 

120 تا 320 Lit/( m^2 .min ) 

مقاومت فشاری 

1 تا 8/3 مگا پاسکال 

مقاومت خمشی 

1 تا 8/3 مگا پاسکال 

افت بتن 

106 × 200 

نقش مواد افزودنی (مواد دارای خاصیت سیمانی) در بتن اسفنجی

مواد افزودنی (یا همان مواد دارای خواص سیمانی) که در بتن اسفنجی به کار می روند عبارتند از: رقیق کننده های سیمان (C1157, ASTM C595)

خاکستر بادی و پوزولانی طبیعی ASTM C 618))

بخار سیلیس ( ASTM C1240)

در واقع این مواد بر عملکرد زمان گیرش، میزان افزایش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذیری و غیره در بتن تاثیر می گذارند. از آن جمله می توان به گاز سیلیس و خاکستر بادی که هر دو دوام بتن را به وسیله ی کم کردن نفوذ پذیری و شکاف (ترک خوردگی) افزایش می دهند اشاره نمود:

گاز سیلیس

یک فرآورده ی فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیکون است و از دانه های خیلی ریز و ذرات کروی شکل تشکیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن را افزایش می دهد و به طور مکرر برای ارتفاعات بلند ساختمان ها به منظور افزایش مقاومت فشار (با استفاده از گاز سیلیس مقاومت فشاری بتن از Psi ۲۰۰۰۰ هم فراتر می رود) استفاده می شود و می توان از آن به ازای ۵ الی ۱۲% به جای سیمان در بتن استفاده کرد.

خاکستر بادی

خاکستر بادی محصول فرعی انبار ذغال سنگ سوزان در نیروگاه های برق است که سال ها قبل به عنوان ماده ای بی مصرف روی زمین انباشته می شد و بدون استفاده بود. اما در حال حاضر به عنوان یک ماده ی مهم در صنعت سیمان سازی به کار برده می شود و می توان از آن به ازای ۵ الی ۶۵% به جای سیمان در بتن استفاده کرد.

مزایای بتن اسفنجی و موارد استفاده از آن

بتن سنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است که البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی آن می توان به پایین آمدن خرج های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می توان گفت با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی های آب فراوان در سطح شهر و کنار خیابان ها و کوچه ها و همچنین کانال های بزرگ آب نیست. زیرا این بتن هرگونه بارندگی را مستقیماً به زمین و سفره های آب زیر زمینی منتقل می کند و در واقع یک مزیت زیست محیطی نیز محسوب می شود. از دیگر مزایای زیست محیطی آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- جلوگیری از بروز جمع شدن آب در معتبر و مکان ها به هنگام بارندگی

2- جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی ها (زیرا اگر زمین غیره قابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمین که آلودگی های فراوان دارد جریان یافته و منجر به آلوده شدن آب بارندگی می شود.)

3- پر شدن ذخیره آبهای زیر زمینی

4- در نقاط سرد که ماندن برف و باران روی زمین بعد از بارش منجر به سرد شدن آن مناطق می شود، 

می توان با استفاده از این بتن، آب باران و برف را به داخل زمین هدایت کرد و از سردتر شدن آن ناحیه جلوگیری کرد.

5- همچنین می توان از این نوع بتن در مکان هایی که نیاز به زمین خشک است استفاده کرد، مثلاً در زیر سازی چمن های استادیوم های فوتبال.

6- همچنین در مناطق سردسیر به دلیل عبور آب از این بتن از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر، جلوگیری می شود که شهرداری ها می توانند از این بتن در پیاده روها و محوطه پارک ها، 

پارکینگ ها و معابری که مشکل آب گیری دارند استفاده نمایند.

بتن حاوی سنگ دانه های سبک

همان طور که اشاره شد ساخت بتن های سبک سازه ای تنها با استفاده از سنگ دانه های سبک و مقاوم امکان پذیر است. به طور کلی به کار بردن مصالح سبک در ساخت بتن دامنه وسیعی دارد و با روش های مناسب می توان بتن با وزن مخصوص بین ۳۰۰ تا حدود ۱۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب به دست آورد. برای هر مصالح خاص، مقاومت بتن سبک تهیه شده با افزایش وزن مخصوص آن بالا می رود، ولی به طور کلی میزان سیمان مصرفی در تهیه ی این نوع بتن ها تا حدی باید بیشتر از بتن حاوی سنگدانه های معمولی باشد تا مقاومت یکسان حاصل گردد. البته هیچگونه رابطه ی سازه ای بین مقاومت مصالح مصرفی و مقاومت بتن سبک ساخته شده وجود ندارد.

خواص بتن ساخته شده با سنگ دانه های سبک تحت تاثیر دانه بندی، مقدار سیمان، نسبت آب به سیمان، استفاده از مواد افزودنی و همچنین درجه ی تراکم قرار خواهد گرفت. خصوصیات اصلی که باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از: کارایی بتن، جمع شدگی ناشی از خشک شدن و تغییر شکل های ناشی از حرکت رطوبت.

بتن های حاوی سنگدانه های سبک به طور کلی براساس مصرف و خصوصیات فیزیکی به سه گروه اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارتند از: بتن سازه ای، بتن عایق کننده و بتن سازه ای - عایق کننده. در جدول زیر محدوده های وزن مخصوص و مقاومت فشاری هر گروه خلاصه شده است.

مورد مصرف بتن دانه سبک 

محدوده وزن مخصوص بتن سبک kg/m3 

محدوده متداول مقاومت فشاری (MPa) 

بتن سازه ای 

1440 تا 1840 

17 

بتن سازه ای – عایق کننده 

800 تا 1440 

4/3 تا 17 

بتن عایق کننده 

240 تا 800 

7/0 تا 4/3 

سنگدانه های سبک و بتن سازه ای سبک

بتن سازه ای سبک عمدتاً حاوی سنگدانه های سبک از جنس سنگ رس، رس، سنگ لوح منبسط شده، خاکستر بادی و همچنین سنگ دانه های متخلخل سبک حاصل از منابع طبیعی آتشفشانی می باشد.

حداقل مقاومت فشاری بتن سازه ای حاوی سنگ دانه های سبک توسط استاندارد ASTM-C130 به شرح زیر تعیین شده است:

در بتن سازه ای ساخته شده با سنگدانه های سبک، وزن مخصوص خشک شده در هوا در سن ۲۸ روز معمولاً بین ۱۴۴۰ تا ۱۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد. و مقاومت فشاری بیش از MPa ۱۷/۲ است. اما ممکن است وزن مخصوص تعادلی تا ۱۹۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب نیز مطابق با الزامات پروژه ها مورد استفاده قرار بگیرد. اغلب بتن های سبک سازه ای به کار رفته در سازه ها دارای وزن مخصوص تعادلی بین ۱۶۰۰ تا ۱۷۶۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشند.

به کارگیری روز افزون سنگ دانه های سبک مصنوعی در تعدادی از کشورهای پیشرفته در مصارف سازه ای نشان دهنده ی کاهش اثرات سوء زیست محیطی به کارگیری منابع طبیعی از قبیل ماسه و شن های طبیعی است، چرا که این محصولات از مواد اولیه ای که به صورت طبیعی مصرف سازه ای نداشته اند استفاده می نمایند و از تقاضای منابع محدود طبیعی مانند ماسه، سنگ و شن های طبیعی کاسته می شود.

سنگدانه های سبک ریز به کار رفته در ساخت بتن سبک سازه ای باید به طور مناسب دانه بندی گردد، به نحوی که ۸۵ الی ۱۰۰% آن از الک mm ۴/۷ عبور نماید و وزن مخصوص خشک توده ای آن نیز باید کمتر از ۱۱۲۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشد. چهار نوع دانه بندی شن جهت تهیه بتن سبک مشخص گردیده است و وزن مخصوص توده ای در حد ۱۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب محدود شده است.

استفاده از ماسه طبیعی به جای ماسه ریز دانه

ماسه طبیعی را اغلب به منظور کارآیی بهتر، کاهش انقباض ناشی از حک شدن، افزایش مقاومت بتن و یا به علت صرفه جویی بهتر در مصرف مصالح سبک، به درشت دانه های سبک می افزاید. البته اضافه کردن ماسه باعث افزایش وزن مخصوص بتن سبک خواهد شد. برای نمونه با جایگزین کردن حدود ۱۰% حجم ماسه، به جای ریز دانه های سبک در حدود ۱۰۰ کیلوگرم در متر مکعب به وزن مخصوص افزوده می شود و هم زمان مدول تغییر شکل، ۲۰% افزایش می یابد.

گفتنی است که جایگزین کردن ماسه طبیعی به جای مقداری از ریزدانه های سبک، مقاومت بتن بدست آمده را افزایش می دهد. این افزایش مقاومت به دو دلیل زیر قابل توجیه است:

1- جذب آب در ریزدانه های سبک با سطح زبر، بیشتر از دانه های با سطح صاف و گرد (ماسه) صورت گیرد. در نتیجه با استفاده از ماسه به جای ریزدانه سبک، نسبت آب به سیمان کاهش یافته و مقاومت افزایش می یابد.

2- ملات ماسه سیمان مقاوم تر از ریزدانه سبک و سیمان است. (ماسه مقاوم تر از ریزدانه سبک است).

وقتی ماسه طبیعی به عنوان ریزدانه به کار می رود، باید از به کار بردن ماسه درشت با ابعاد بیشتر از

۲ میلیمتر پرهیز نمود. زیرا ماسه ریزتر برای بهبود کارآیی مناسب تر می باشد. حداکثر ماسه مصرفی به ۲۰ تا ۳۰% حجم مصالح محدود می شود. چون به کارگیری مقادیر بیشتر، باعث افزایش چگالی بتن می شود.

افزودنی های شیمیایی

در مورد استفاده از مصالح سبک در ساخت بتن، باید توجه داشت، که مقاومت مصالح درشت دانه باید، حداقل ۵۰% مقاومت بتن باشد. برای بالا بردن مقاومت ملات یه راه حل، استفاده از میکرو سیلیس است. این ماده در کسب مقاومت بتن، حتی در سنین اولیه، نقش مهمی دارد. این خاصیت به دلیل کاهش حجم منافذ بزرگ است که سبب ایجاد بافت و ساختار متراکم بتن می شود. امروزه ثابت شده است که با کنترل کمیت و کیفیت اجزای بتن دارای سیلیس (مانند دانه بندی سنگدانه ها، نوع و مقدار روان کننده و ...) می توان مقاومتی در حدود ۲۰۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نیز به دست آورد.

از آنجایی که میکرو سیلیس فوق العاده ریزدانه است (اندازه ذرات حدود ۰/۰۱ اندازه ذرات در سیمان پرتلند می باشد) وقتی که با بتن مخلوط می گردد، ویسکوزیته بتن افزایش یافته و از کارایی آن سیمان پرتلند 

می باشد) وقتی که با بتن مخلوط می گردد، ویسکوزیته بتن افزایش یافته و از کارایی آن کاسته می شود، در نتیجه اسلامپ بتن کاهش می یابد. بنابراین بر مقدار آب مورد نیاز برای کسب کارآیی معین افزوده 

می گردد. برای جلوگیری از این پدیده می توان از ماده افزودنی فوق روان کننده استفاده نمود. به عبارت دیگر استفاده از میکروسیلیس امکان پذیر نیست، مگر آنکه فوق روان کننده به کار برده شود. فوق روان کننده ها از مواد کاهنده آب هستند، که برای ایجاد یک کارآیی معین میزان آب بتن را بین ۲۵ تا ۳۵% کاهش داده و مقاومت یک روزه را بین ۵۰ تا ۷۰% افزایش می دهند.

جهت بررسی امکان تولید بتن های سبک سازه ای و همچنین بررسی محدوده حداکثر مقاومت های قابل حصول با سبک دانه مورد مطالعه، مخلوط های بتن با مقادیر سیمان از ۳۵۰ تا ۶۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب ساخته شده اند. با توجه به اینکه، کاربرد ریزدانه طبیعی در ساخت بتن های سبک می تواند به مقاومت های بالاتر بیانجامد، در این مخلوط ها ماسه طبیعی به کار گرفته شده است و در همین راستا جهت دستیابی به مقاومت بالاتر اندازه حداکثر سبک دانه ها در این گروه مخلوط ها به غیر از یک مورد به ۱۲/۵ میلیمتر محدود شده است.

کاربرد های بتن سبک با مقاومت زیاد

استفاده از بتن معمولی در سازه های مرتفع موجب آشغال حجم زیادی می شود و وزن زیاد بتن در طبقات به عنوان بار مرده خود مزید بر علت است. بدین جهت بارهای وارده به خصوص در طبقات 

پایین رو به افزایش می گذارد؛ آشغال سطح زیادی از طبقات توسط بتن نه تنها مقرون به صرفه نیست بلکه از نظر معماری نیز مشکلاتی داشته است. با به دست آوردن بتن های سبک با مقاومت زیاد می توان علاوه بر کاهش بار مرده و در نتیجه کاهش نیروی زلزله، تنش مجاز را در طراحی این سازه ها افزایش داد. در نتیجه ی اعمال هر دو عامل می توان حجم سازه را کاهش داد. در سازه های دریایی با کاهش حجم اعضای بتنی سازه ها، می توان نیروی جایگزین حجم سازه در آب را کاهش داد.

این عامل به همراه عامل کم شدن بار مرده موجب کاهش میزان بار وارده بر سازه ها در طراحی فونداسیون شده و با افزایش تنش مجاز می توان سازه بتنی سبکدانه را کم کرد. تاکنون در ایران استفاده از بتن سبک در مقیاس وسیعی صورت نگرفته و تنش های مجاز آن در حد واقعی در طراحی ها مطرح نشده اند.

جنبه های اقتصادی بتن سبک

مهم ترین قضاوت درباره اقتصادی بودن بتن سبک، مقایسه آن با بتن ساخته شده از شن و ماسه معمولی می باشد. می توان برای یک سازه معین دو طرح جداگانه، یکی با بتن معمولی و دیگری با بتن سبک، تهیه نمود و سپس هزینه هر طرح را برآورد نمود و بین این دو، مقایسه به عمل آورد. در بسیاری از موارد علیرغم اینکه بتن سبک گرانتر از بتن معمولی است، اما قیمت ساختمان ساخته شده با آن کمتر از حالت استفاده از بتن معمولی می شود. امتیازات اقتصادی بتن سبک را می توان به دو دسته تقسیم نمود، یکی امتیازهای ناشی از بار مرده کمتر و دیگری، امتیازهای خواصی نظیر: عایق بندی حرارتی بیشتر، مقاومت در مقابل آتش و یخ زدگی و ...، به علاوه اینکه در مورد قطعات پیش ساخته ای که در آنها از بتن سبک استفاده شده، وزن کم، تاثیر به سزایی در هزینه های حمل و نقل خواهد گذاشت.

بتن سبک (فوم بتن)

فوم بتن پوششی است جدید جهت مصارف مختلف در ساختمان که به علت خواص فیزیکی منحصر به فرد خود بتنی سبک و عایق با مقاومت لازم و کیفیت مطلوب نسبت به نوع استفاده از آن ارائه می دهد. این پوشش از ترکیب سیمان، ماسه بادی (ماسه نرم)، آب و قوم(ماده شیمیایی تولید کننده کف) تشکیل 

می شود.

ماده کف زا در ضمن اختلاط با آب در دستگاه مخصوص، با سرعت زیادی، حباب های هوا را تولید و تثبیت نموده و کف حاصل که کاملاً پایدار می باشد در ضمن اختلاط با ملات سیمان و ماسه بادی در دستگاه مخلوط کن ویژه، خمیری روان تشکیل می دهد که در قالب های فلزی یا پلاستیکی قابل استفاده می باشد. این خمیر پس از خشک شدن با توجه به درصد سیمان و ماسه بادی دارای وزن فضایی از ۳۰۰ الی ۱۶۰۰ کیلوگرم در متر مربع خواهد بود.

ویژگی های عمده فوم بتن

1- عامل اقتصادی

سبکی وزن با مقاومت مطلوب فوم بتن با توجه به نوع کاربرد آن، بطور کلی به لحاظ اقتصادی مخارج ساختمان را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می دهد چون در نتیجه استفاده از آن، وزن اسکلت فلزی و دیوارها و سقف کاهش یافته و ضمناً باعث کاهش مخارج فونداسیون و پی در ساختمان می گردد که با توجه به خواص فوق، با سبک تر بودن ساختمان، نیروی زلزله خسارات کمتری را در صورت وقوع متوجه آن می سازد.

2- سهولت در حمل و نقل و نصب قطعات پیش ساخته

حمل و نقل قطعات پیش ساخته با فوم بتن هزینه کمتری را نسبت به قطعات بتنی در برداشته و نصب قطعات به علت سبکی آنها بسیار آسان می باشد. هر گونه نازک کاری به راحتی، روی پوشش فوم بتن قابل اجراست و ضمناً چسبندگی قابل توجهی با سیمان و گچ دارد.

3- خواص فوق العاده عایق بودن در مقابل گرما، سرما و صدا

قوم بتن به علت پایین بودن وزن مخصوص آن یک عایق موثر در مقابل گرما، سرما و صداست. ضریب انتقال حرارتی فوم بتن، بین ۰/۰۶۵ تا ۰/۴۳۵ می باشد (ضریب هدایت حرارتی بتن معمولی بین ۱/۳ تا ۱/۷ 

می باشد). استفاده از فوم بتن به عنوان عایق، باعث صرفه جویی در استفاده از وسایل گرمازا و سرمازا 

می گردد. فوم بتن عایق مناسبی جهت صدا با ضریب زیاد جذب آکوستیک به شمار می رود.

4- خصوصیات عالی در مقابل یخ زدگی و فرسایش ناشی از آن و مقاومت در برابر نفوذ رطوبت و آب

نظر به اینکه فوم بتن در قشرهای سطحی دارای تخلخل فراوان می باشد در نتیجه شکاف های کویین و درزهای کمتری در سطح ایجاد می شود و اگر پوشش فوم بتن با ضخامت کافی مورد استفاده قرار گیرد در مقابل خطر نفوذ باران و رطوبت مقاومت مطلوبی خواهد داشت.

5- مقاومت فوق العاده در مقابل آتش

مقاومت فوم بتن در مقابل آتش فوق العاده می باشد. به طور مثال قطعه ای از نوع فوم بتن با وزن فضایی ۷۰۰ الی ۸۰۰ کیلوگرم در متر مکعب که حداقل ۸ سانتیمتر ضخامت داشته باشد به راحتی تا ۲۷۰ درجه سانتیگراد را تحمل می نماید و اصولاً در وزن های پایین غیر قابل احتراق است.

6- قابل برش بودن

به دلیل قابل برش بودن با اره نجاری و میخ پذیر بودن آن، کارهای سیم کشی و نصب لوازم برقی و تاسیسات، خیلی سریع و به راحتی قابل عمل خواهد بود.

کاربرد فوم بتن در ساختمان

1- شیب بندی پشت بام

فوم بتن با صرفه ترین و محکم ترین مصالح سبکی است که می توان از آن برای پوشش شیب بندی استفاده نمود. نظر به اینکه با دستگاه مخصوص به صورت بتن یکپارچه در محل قابل تهیه و استفاده است، می توان مستقیماً روی آن را عایق بندی یا ایزولاسیون نمود.

2- کف بندی طبقات

به دلیل سبکی وزن فوم بتن و آسان بودن تهیه آن، می توان تمامی کف طبقات، محوطه و بالکن ساختمان را بعد از اتمام کارهای تاسیساتی با آن پوشانده و بلافاصله عملیات بعدی را مستقیماً روی آن انجام داد.

3- بلوک های غیر بار بر سبک

با بلوک های توپر به ابعاد دلخواه می توان تمامی کار تیغه بندی قسمت های جدا کننده ساختمان را با استفاده از ملات یا چسب بتن انجام داد. با این نوع بلوک ها علاوه بر اینکه از سنگین کردن ساختمان جلوگیری می شود عملیات حمل و نصب، خیلی سریع انجام می گیرد و دستمزد کمتری، هزینه می شود. پس از اجرای دیوار می توان مستقیماً روی آن را گچ نمود. این بلوک ها دارای وزن فضایی بین ۸۰۰ الی ۱۱۰۰ کیلوگرم می باشند.

4- پانل های جدا کننده یکپارچه و نرده های حصاری جهت محوطه و کاربری در موارد خاص

جهت ساخت دیوارهای سردخانه ها، گرم خانه ها و سالن های ضد صدا می توان در محل با قالب بندی، فوم بتن را به صورت یکپارچه عمودی ریخت. به دلیل ویژگی عمده عایق بودن این نوع بتن، به جهت عایق بندی سردخانه ها، گرم خانه ها، پوشش لوله های حرارتی و برودتی و... بسیار کاربرد دارد. ضمناً به دلیل اینکه عایق صدا می باشد برای موتورخانه ها و اتاق های آکوستیک مورد استفاده وسیع قرار می گیرد.

6- بتن سنگین

براساس تعریف موسسه ACI آمریکا بتن سنگین، بتنی است که اساساً دارای وزن مخصوص بزرگتری نسبت به بتن های ساخته شده با سنگدانه های معمولی می باشد، و معمولاً با استفاده از سنگدانه های سنگین تهیه شده و به طور ویژه به عنوان سپر محافظ در مقابل تشعشع به کار می رود. در ساخت بتن سنگین به جای شن و ماسه از خرده های فولاد، چدن و یا سولفات باریم استفاده می شود. وزن مخصوص بتن سنگین حدود ۱/۵ تا ۲/۵ برابر وزن مخصوص بتن معمولی است.

کاربرد اینگونه بتن در ساخت سپر محافظ در مقابل تشعشع، (نظیر دیواره نیروگاه ها، آزمایشگاه ها، تاسیسات اتمی و هر جا که امکان تشعشعات رادیواکتیو وجود داشته باشد) ساخت وزنه های تعادلی و در مواردی که در حداقل فضا، تراکم جرم (وزن مرده زیاد) مورد نیاز باشد، کاربرد ویژه خواهد داشت.

هنگامی که بحث از بتن سنگین است، منظور بتنی با جرم مخصوص بیش از ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد، که براساس نوع و اندازه سنگدانه مصرفی و شیوه تراکم و تخلیه، می تواند جرم مخصوص بیش از ۶۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب داشته باشد. بتن سنگین همواره هزینه ساخت بیشتری نسبت به بتن های معمولی دارد. این اضافه قیمت می تواند ناشی از مواردی نظیر؛ حفاری معدن، حمل مصالح، شکستن دانه بندی مصالح، اختلاط مناسب سنگدانه در خمیر سیمان، جا دادن و پرداخت سطح بتن ریخته شده باشد. هزینه حمل و نیل سنگدانه های سنگین در مقایسه با سنگدانه های معمولی که معملاً در نزدیکی کارگاه در دسترس می باشند، نسبتاً بالاست. اکثر تجهیزات مرتبط با مصالح سنگی نظیر سنگ شکن ها و دستگاه های دانه بندی براساس خصوصیات سنگدانه های معمولی ساخته و آماده می شوند، به همین جهت در صورت استفاده از سنگدانه های سنگین سرعت استهلاک این تجهیزات افزایش می یابد. در نتیجه بازده این تجهیزات نسبت معکوس با چگالی سنگدانه ها دارد. در این حالت اگر جرم مخصوص بتن معمولی حدود ۲۴۰۰ و بتن سنگین ۶۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب فرض شود، جهت تهیه یک مخلوط همگن و یکنواخت بدون اینکه بخواهیم فشار اضافی بر تجهیزات مکانیکی اعمال نماییم، باید از ۴۰٪ ظرفیت اسمی دستگاه مخلوط کن استفاده شود. برای بالا بردن جرم مخصوص بتن از سنگدانه هایی با جرم حجمی بالا مانند: باریت، فروفسفر، گوئیتیت، هماتیت، ایلمنیت، لیمونیت، مگنتیت، ساچمه ها و دم قیچی های فولادی استفاده می شود.

ویژگی های مهم بتن 

شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر از صفحات زیر نیز بازدید نمایید:

آشنایی با بتن های خاص و ویژه

افزودنی های حجم زای بتن

شناخت افزودنی های شیمیایی بتن

آشنایی با روش های پیمانه کردن اجزای بتن

روش های پیمانه کردن اجزای بتن

به طور کلی برای ساخت بتن، در کارگاه ها باید از روش وزنی استفاده شود. به عبارت دیگر برای پیمانه کردن اجزای مخلوط باید توسط ترازوی مناسب و یا توسط مخلوط کن های مجهز به دستگاه توزین، مقادیر اجزای بتن وزن شوند.

اما در شرایطی که دسترسی به تجهیزات مورد نیاز برای توزین مصالح امکان پذیر نباشد و یا حجم بتن مورد نیاز کم بوده و سازه جزء سازه های با اهمیت کم محسوب شود می توان از روش حجمی برای اندازه گیری اجزای بتن استفاده نمود. استفاده از روش حجمی در شرایطی مجاز است که:

برای بتن های با مقاومت مشخصه مساوی و یا کمتر از MPa 25 (25C).

کنترل کیفیت بتن تازه، براساس اندازه گیری اسلامپ انجام شود.

کنترل کیفیت بتن سخت شده براساس اندازه گیری مقاومت فشاری نمونه های استاندارد اعمال می گردد.

روش هایی برای پیمانه کردن اجزای بتن 

تجهیزات مورد نیاز برای روش حجمی

برای تبدیل نسبت های وزنی به حجمی باید از یک پیمانه با اندازه مشخص استفاده شود. در انتخاب پیمانه و استفاده از آن باید نکات زیر رعایت گردد:

الف: انتخاب ابعاد این پیمانه اختیاری است، ولی با توجه به حجم یک پاکت سیمان ۵۰ کیلوگرمی که حدوداً ۳۸ تا ۴۲ لیتر است توصیه می شود از یک ظرف با ابعاد ۳۰ در ۳۰ سانتیمتر و ۴۵ سانتیمتر ارتفاع استفاده گردد (شکل ۱). ظرف پیمانه می تواند دارای کف و یابدون کف باشد.

ب: جنس ظرف پیمانه باید از موادی باشد که اولاً آب زیادی جذب نکند و به مرور زمان دچار زنگ زدگی یا پوسیدگی نشود، ثانیاً ابعاد آن بر اثر استفاده تغییر نکند. به هر حال، استفاده از ظرف پیمانه چوبی با رعایت نکات فوق بلامانع است.

پ: نحوه پر کردن مصالح داخل ظرف پیمانه در هر نوبت یکسان باشد. به طور مثال می توان همه پیمانه های مصالح را با استفاده از بیل داخل ظرف ریخت، به گونه ای که بدون اعمال هیچگونه ضربه یا لرزش (تراکم)، مصالح در داخل ظرف پر گردد و سطح آن نیز صاف و با لبه های ظرف تراز شود.

- اثر رطوبت سنگدانه ها در وزن آب مخلوط

معمولاً در هنگام طرح مخلوط بتن، شرایط رطوبت سنگدانه ها به صورت اشباع با سطح خشک SSDدر نظر گرفته می شود و آب به صورت آب موثر یا آب آزاد در محاسبات منظور می گردد. بنابراین در کارگاه، ابتدا باید وضعیت سنگدانه ها از نظر مقدار رطوبت مشخص گردد. به طور کلی شرایط رطوبتی سنگدانه ها به دو حالت زیر است:

الف) مقدار رطوبت موجود سنگدانه کمتر از مقدار SSDاست.

ب) مقدار رطوبت موجود سنگدانه بیشتر از مقدار SSDاست.

با در نظر گرفتن مطالب فوق می توان برای تعیین مقدار املاح آب آزاد مخلوط بتن و سنگدانه، از روابط زیر استفاده نمود:

(وزن سنگدانه در حالت موجود - وزن سنگدانه در حالت SSD + آب آزاد) = آب مصرفی

(درصد تغییرات رطوبت + ۱) × وزن سنگدانه در حالت SSD = وزن سنگدانه در حالت موجود

در رابطه فوق باید دقت نمود در صورتی که سنگدانه های موجود دارای رطوبت کمتری نسبت به 

حالت SSD باشد، درصد تغییرات رطوبت عددی منفی و در غیر این صورت مثبت است.

در موارد عدم دسترس به تجهیزات لازم، و یا امکان کنترل رطوبت واقعی در کارگاه می توان با استفاده از جدول (۱)، به عنوان یک راهنمای تقریبی نسبت به اصلاح مقدار آب و سنگدانه استفاده نمود.

برای مشخص کردن مقدار رطوبت سنگدانه در کارگاه، می توان از روش زیر استفاده نمود.

مقداری از ماسه را برداشته و در مشت فشرده کنید. حال اگر ماسه از هم جدا شود و به دست نچسبد و به شکل گلوله نیز در نیاید، نشان می دهد که رطوبت موجود کمتر از ظرفیت جذب آب بوده و احتمالاً رطوبت نسبی کم، و حدوداً 2-1 درصد است. در صورتی که ماسه پس از فشردن در مشت از هم جدا نشود و خیلی کم به دست بچسبد رطوبت آن در حدود ظرفیت جذب آب بوده و بین 4-2 درصد تخمین زده می شود.

اگر ماسه حالت برق زدن و درخشش داشته و دست را خیس کند رطوبت آن زیاد بوده و می تواند بیش از ۴ درصد باشد.

                                                                          جدول (۱) تغییرات در وزن مصالح و آب 

اختلاط بتن

بتن باید به نحوی مخلوط شود، تا ظاهری یکنواخت داشته باشد و کلیه مواد تشکیل دهنده آن به صورت همگن در مخلوط کن پخش شود. پس از مخلوط کردن بتن، تمام قسمت های مخلوط باید دارای وزن مخصوص، درصد هوا، اسلامپ، سنگدانه و خمیر سیمان یکسان بوده و مخلوط به دست آمده همگن و یکنواخت باشد. مخلوط کردن بتن، معمولاً با وسایل مکانیکی انجام می شود، اما بعضی از مواقع امکان دارد در کارهای کم اهمیت و کوچک، مخلوط کردن بتن به صورت دستی انجام گردد.

اختلاط دستی

هدف از مخلوط نمودن پوشاندن سطح کلیه ذرات سنگدانه ها با خمیر سیمان همگن است. در مخلوط کردن، ترکیب کلیه مواد متشکل باید به نحوی باشد که مخلوط حاصل یکنواخت گردد. در مواردی که امکان ساخت بتن با دستگاه مخلوط کن فراهم نیست و بتن باید با دست مخلوط شود، به منظور اطمینان از تولید بتن یکنواخت باید دقت بیشتری گردد. حداکثر حجم بتن برای هر بار ساخت با دست، ۳۰۰ لیتر است. برای مخلوط کردن دستی باید موارد زیر رعایت گردد. عملیات مخلوط کردن باید بر روی سطح صاف و تمیز که آب را جذب نمی کند، انجام شود. بهتر است از یک ورق گالوانیزه استفاده شود.

برای ساخت بتن با دست، ابتدا باید سنگدانه ها را به صورت لایه یکنواختی بر روی سطح پهن کرد. سپس سیمان را روی سنگدانه ها پخش کرد و مواد خشک از یک طرف سطح به طرف دیگر آن زیر و رو گردد تا اینکه مخلوط یکنواخت حاصل شود. این عمل باید حداقل سه مرتبه تکرار شود. آنگاه آب با استفاده از یک آبفشان تدریجاً اضافه گردد به طوری که آب یا دوغاب سیمان به طرف خارج مخلوط جریان نیابد. مخلوط باید سه بار دیگر زیرورو گردد و نوک بیل به صورت مکرر داخل مخلوط شود تا از لحاظ رنگ و روانی یکنواخت گردد. در حین مخلوط کردن نباید اجازه داد خاک و یا دیگر مواد خارجی در بتن مخلوط گردد. از آبغوره کردن مصالح اکیداً خودداری شود. برای جبران برخی از کاستی ها در اختلاط دستی، حدود ۵ تا ۱۰ درصد به مقدار سیمان افزوده می شود.

مخلوط کن های مکانیکی

امروزه، مخلوط کن های متنوعی وجود دارد، اما به طور کلی می توان آنها را به دو گروه تقسیم کرد: 

1. مخلوط کن های استوانه ای

2. مخلوط کن های عمودی یا تغاری

1- مخلوط کن استوانه ای

مخلوط کن های با دیگ استوانه ای در ظرفیت های از ۱۴۰ تا ۲۸۰۰ لیتر ساخته می شود و تولید آنها بین ۴ تا ۹۰ متر مکعب در ساعت است. سرعت دوران دیگ حدود ۱۰ تا ۳۵ دور در دقیقه است. 

ترتیب ریختن مصالح به داخل این نوع مخلوط کن ها بستگی به نوع مخلوط دارد، ولی معمولاً ترتیب ریختن عبارت است از: شن، سیمان، ماسه و آب که بهتر است ابتدا قسمتی از آب مخلوط به مخلوط کن ریخته شود و سپس در حین اختلاط مصالح، بقیه آب بتدریج به مخلوط افزوده شود.

مخلوط کن های دارای دیگ استوانه ای به دو نوع دیگ کج شونده و دیگ غیر کج شونده تقسیم می شود. در مخلوط کن های کج شونده (شکل ۳ و ۴)، بتن بعد از اتمام اختلاط با کج شدن دیگ تخلیه می شود.

تخلیه بتن در مخلوط کن کج شونده بسیار سریع بوده و در نتیجه امکان جدا شدن دانه ها وجود ندارد، این نوع مخلوط کن برای بتن با کارایی کم و یا برای بتن با مصالح سنگی درشت، مناسب است.

در مخلوط کن های غیر کج شونده)، محور دیگ همیشه به صورت افقی است و تخلیه با معکوس کردن حرکت دیگ انجام می پذیرد. به دلیل آنکه تخلیه با سرعت کم انجام می گیرد، امکان جدا شدن سنگدانه ها وجود دارد. بنابراین اگر مخلوط بتن مستعد جداشدگی ذرات باشد، نباید از این نوع مخلوط کن استفاده شود.

مخلوط کن عمودی

این نوع مخلوط کن از یک ظرف استوانه ای تشکیل شده، که در محور آن، تیغه ها نصب شده است. در بعضی از انواع آن، تیغه ها و ظرف در جهت عکس یکدیگر می چرخند و در بعضی دیگر، فقط تیغه ها چرخش دارند. چرخش تیغه ها سبب می گردد تا اختلاط به نحو مطلوب انجام گیرد و از چسبیدن ملات بر روی دیواره ظرف جلوگیری شود.

در هنگام اختلاط، کیفیت مخلوط قابل مشاهده بوده و چنانچه نیاز به تنظیم مخلوط باشد، امکان آن وجود خواهد داشت. این نوع مخلوط کن ها، به خصوص برای بتن هایی با چسبندگی زیاد و کارایی کم و همچنین ساخت مقدار کم بتن مناسب است، به همین دلیل معمولاً در آزمایشگاه نیز مورد استفاده قرار می گیرد. شکل (۶)

دستگاه های تولید بتن (بچینگ)

تولید بتن با کمیت و کیفیت مورد نظر پروژه های عمرانی از اهمیت ویژه ای دارد. به همین دلیل بچینگ ها برای تهیه و تولید بتن مطابق با خواسته های مورد نظر به وجود آمده اند و امروزه در طیف گسترده ای از خصوصیات و احجام به کار گرفته می شوند. به طور کلی بچینگ عبارتست از مجموعه تجهیزاتی که برای تهیه بتن طبق طرح اختلاط مورد نیاز و نیز تحویل آن به تجهیزات حمل، به کار گرفته می شود. اجزاء مختلف بچینگ عبارتست از:

1. سیلوهای سیمان

2. مخازن نگهداری سنگدانه ها و آب

3. سیستمهای انتقال مصالح (نظیر تسمه نقاله)

4. تجهیزات توزین و پیمانه کردن اجزا

5. تجهیزات کنترل

6. بنا به مورد اجزای دیگری از قبیل دیگ آب گرم و تجهیزات فرمایشی مانند یخ سازها.

امروزه بچینگها در ظرفیت های مختلف تولید می شوند که ظرفیت تولید بتن در بچینگ معمولاً با میزان تولید متر مکعب در ساعت بیان نی شود. به طور معمول بچینگ ها در ظرفیت های ۴۵، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۲۰، ۱۵۰، ۱۸۰ و حتی ۴۰۰ متر مکعب در ساعت تولید می شوند.

البته ظرفیتهای بالاتر را می توان به صورت سفارشی تهیه نمود.

بچینگها براساس معیارهای مختلف به انواع گوناگونی تقسیم می شوند:

از دیدگاه جریان مواد در آنها و نحوه چینش فیزیکی ادوات: افقی (و یا بالاور) و عمودی (ثقلی)

از دیدگاه روش تولید: اختلاط مرکزی (اختلاط تر) و اختلاط در حین حمل (اختلاط خشک)

از دیدگاه کاربرد نهایی محصول به ایستگاه های بتن حجیم، بتن روسازی، بتن معمولی (بتن آماده) فرآورده های بتنی و نهایتاً به سه نوع ثابت، قابل حمل و متحرک تقسیم می شوند.

در اشکال (۷، ۸ و ۹) چند نمونه از انواع بچینگ ها را مشاهده می نمایید.

حمل بتن

انتقال بتن، مرحله مهمی در روند اجرای کارهای بتنی محسوب می گردد. انتقال بتن از مخلوط کن تا محل نهایی بتن ریزی، باید به نحوی انجام شود که از جدا شدن اجزای بتن جلوگیری گردد. از طرف دیگر، سرعت انتقال باید تا حدی باشد که بتن ریزی به صورت متوالی انجام شود و از گرفتن بتن لایه قبلی اجتناب شود، حتی لایه زیرین نباید به مرز گیرش اولیه نزدیک شده باشد. عدم آلودگی به مواد مضر در طول حمل و عدم تبادل شدید حرارتی در این مدت، از اصول مهم مرحله انتقال بتن است. انتخاب روش یا وسیله انتقال بتن تابع شرایط کارگاه و زمین، حجم کار، ارتفاع به کارگیری و تخلیه و فاصله انتقال می باشد.

7 استانبولی

برای انتقال بتن، در حجم ها و مسافت های خیلی کم و یا مکان هایی که امکان استفاده از فرغون وجود ندارد می توان از استانبولی و یا زنبه استفاده کرد. از استانبولی برای انتقال حدود ۲۵ کیلوگرم (۱۰ لیتر) بتن استفاده می شود، مسافت بهینه ۱۰ متر و حداکثر مسافت قابل حمل، ۲۵ متر توصیه می شود. حداکثر ظرفیت برای حمل بتن با زنبه ۶۰ کیلوگرم (۲۵ لیتر)، طول حمل نیز ۲۵ تا ۳۰ متر است.

چرخ دستی یا فرغون

در کارگاه های کوچک که حجم ساخت بتن از ۴۵۰ لیتر در هر نوبت تجاوز نمی کند، می توان برای حمل بتن از فرغون استفاده نمود. در هنگام استفاده از فرغون باید به موارد زیر توجه نمود:

الف) حجم جابجایی با فرغون حدود ۵۰ تا ۶۰ لیتر بتن است که حدود ۱۲۵ تا ۱۵۰ کیلوگرم وزن دارد.

ب) مسافت مجاز برای انتقال بتن به وسیله فرغون بین ۵۰ تا حداکثر ۱۰۰ متر است.

پ) سطح عبور فرغون باید کاملاً مسطح و هموار باشد تا از جدا شدن اجزای مخلوط بتن در هنگام حرکت فرغون جلوگیری شود). برای این منظور می توان از تخته الوار و یا بویژه نیمرخ های ناودانی فولادی استفاده نمود.

ت) به دلیل اینکه در پیمانه اول، بخشی از سیمان، آب و ماسه بر کف و دیواره های فرغون می چسبد، باید حدود ۵ درصد به سیمان، آب و ماسه در پیمانه اول اضافه شود.

دامپر (فرغون موتوری)

در کارگاه هایی با وسعت نسبتاً وسیع و دارای سطح هموار می توان از دامپر استفاده نمود. حداکثر طول حمل با این وسیله ۳۰۰ متر و طول حمل بهینه ۱۰۰ متر است. با استفاده از دامپر می توان در حدود 

۲۵۰ تا ۷۵۰ کیلوگرم (حدود ۱۰۰ تا ۳۰۰ لیتر) بتن را حمل کرد.

باید توجه نمود، مسیر حمل باید کاملاً هموار بوده و در هنگام انتقال باید با حداقل سرعت حرکت نمود، در غیر این صورت امکان جداشدگی وجود دارد. 

ناوه (شوت یا سطح شیبدار)

تاوه یا ناودانی وسیله ای ساده، ارزان و سریع برای انتقال بتن به نقاط پایین تر و در ارتفاع کمتر می باشد (شکل ۱۳). توجه به موارد زیر در هنگام استفاده از ناوه ضروری است:

الف) ناوه طولانی باعث جداشدگی اجزا و خشک شدن مخلوط بتن می گردد، بنابراین باید از ناوه کوتاه استفاده کرد.

ب) شکل مقطع ناوه ترجیحاً دایره ای و یا نیم دایره باشد و از به کار بردن مقاطع مستطیل با گوشه های تیز (به علت باقی ماندن بتن و افزایش اصطکاک - اثر جدار) خودداری گردد.

پ) قطر ماده باید حداقل ۸ برابر حداکثر اندازه سنگدانه باشد.

ت) شیب ناوه باید حداکثر به، ۲ به ۳ و یا حداقل ۳ به ۲ محدود شود.

ث) برای آنکه مخلوط درون ناوه مجدداً مخلوط گردد، بهتر است که در انتهای ناوه، یک ناودانی و یا قیف هادی به کار برده شود. این عمل همچنین باعث می شود که از جداشدگی اجزای بتن جلوگیری شود، بویژه اگر سرعت بتن روی ناوه زیاد شود.

ج) مخلوط بتن باید دارای کارایی کافی و چسبنده باسد تا به راحتی درون ناوه حرکت کند. به عنوان راهنمایی باید از بتن هایی با اسلامپ ۵ تا ۱۰ سانتیمتر استفاده نمود، به هر حال سایر عوامل، مانند عیار سیمان، دانه بندی، شکل و بافت سنگدانه ها و نسبت آب به سیمان در این مسئله موثرند.

شوط سقوطی

شوت سقوطی دارای سطح مقطع دایره ای است و قطر آن در بالا حداقل ۸ برابر حداکثر اندازه سنگدانه و در پایین حداقل ۶ برابر حداکثر اندازه سنگدانه است. شوت سقوطی می تواند از نوع صلب یا انعطاف پذیر باشد. بهتر است از لوله های پارچه ای یا پلاستیکی باز شونده استفاده گردد.

ترکیب ناوه و شوت سقوطی

تراک میکسر

از تراک میکسر برای حمل بتن استفاده می شود. این دستگاه امکان مخلوط نمودن مداوم بتن در زمان حمل (با گردش مخزن حمل بتن) آن را داراست.

به همین خاطر کارایی فراوانی در بتن ریزی های مختلف وجود دارد. این دستگاه قادر به حمل ۶ متر مکعب بتن بوده و در فصول گرم به منظور جلوگیری از بالا رفتن دمای بتن تازه حتی الامکان سعی می شود رنگ مخزن روشن انتخاب شده و بوسیله گونی اطراف مخزن پوشانده شود.

در پروژه های بزرگ و حجیم که دمای بتن از اهمیت بالایی برخوردار است در طول زمان حمل، مدام گونی های پیچیده شده به دور مخزن مرطوب نگه داشته می شوند. مخزن حمل بتن (درام) در حین حمل بار با سرعتی حدود ۵ دور در دقیقه می چرخد و پیش از تخلیه جهت اطمینان از همگن بودن بتن با سرعتی حدود ۲۰ دور در دقیقه چرخانده شده و سپس بتن تخلیه می گردد. انجام بازدید های دوره ای از درام بمنظور کنترل سرعت، صحت و سلامت پره های همین و عدم وجود بتن سخت شده الزامی است.

سرعت چرخش

معمولاً مخازن تراک میکسرها دارای دو سرعت چرخش متفاوت هستند. سرعت اختلاط که سریعتر از سرعت هم زدن است، در هنگام ریختن مواد و مصالح بتن تازه درون مخزن صورت می پذیرد و هدف از آن انجام اختلاط کامل اجزای بتن است. سرعت دوم که بسیار کمتر از سرعت اختلاط است، برای انتقال بتن کاربرد دارد و هدف از آن جلوگیری از گیرش بتن تا رسیدن به محل مصرف است.

به منظور اختلاط کامل سرعت چرخش در حین اختلاط باید بین ۱۰ تا ۱۴ دور در دقیقه و سرعت هنگام هم زدن بین ۳ تا ۵ دور در دقیقه باشد. البته سرعت چرخش در حین تخلیه یا بارگیری معمولاً برای کنترل بهتر مصالح، بیشتر خواهد بود. بتن باید پس از آنکه همه مصالح در داخل میکسر ریخته شدند، حدود ۷۰ تا ۱۰۰ بار با سرعت اختلاط چرخانده شود.

آب اختلاط باید قبل از آغاز اختلاط در میکسر باشد. اگر هرگونه آب بعد از اختلاط بتن اضافه شود، میکسر باید حداقل ۳۰ چرخش اضافه با سرعت اختلاط انجام دهد. هر چرخش اضافی میکسر باید در سرعت همزدن انجام شود. البته کل تعداد چرخشهای اختلاط نباید از ۲۵۰ مرتبه بیشتر شود.

زمان اختلاط

یکی از مهمترین فاکتورها در زمان اختلاط، نوع و ترتیب اضافه شدن مصالح است. بدین ترتیب که اگر مصالح بطور خشک، مخلوط شده و وارد میکسر شوند، زمان اختلاط به طور قابل ملاحظه ای کاهش 

می یابد. بتن در تراک میکسرها به زمان اختلاطی حدود ۸ تا ۱۵ دقیقه نیاز دارد. باید دقت شود که از اختلاط بیش از حد باید پرهیز شود. چون باعث افزایش ترکها و دمای مخلوط بتن و خارج شدن هوای مفید موجود در مخلوط بتن می گردد. در مشخصات ساخت بتن تعداد دوره ای لازم برای مخلوط شدن کامل و نیز سرعت دوران مخلوط کردن و هم زدن باید داده شود.

بدنه داخلی مخزن میکسر

سطوح داخلی تراک میکسرها باید بسیار صاف و صیقلی باشد تا چسبندگی بین بتن و دیواره را به حداقل رساند. در غیر اینصورت در مدت زمان کوتاهی بدنه میکسر کارایی خود را از دست داده و نیاز به ترمیم و بازسازی خواهد داشت. معمولاً روکشی بسیار صیقلی روی فولاد مورد استفاده برای بدنه میکسر کشیده می شود. هندسه دوار و سیلندری میکسرها، باعث تسریع در عملیات بارگیری و تخلیه و نیز بهینه شدن اختلاط و حداکثر شدن ظرفیت میکسر خواهد شد که البته نتیجه عملی آن اقتصادی تر شدن کل عملیات می باشد.

بدنه داخلی مخزن مخلوط کننده دوار (میکسر) و به خصوص دهانه تغذیه میکسر و شوت خروجی آن در معرض سایش و خوردگی بسیار می باشند. بنابراین جنس فولاد آنها باید از نوع مرغوب و با مقاومت بالا در مقابل سایش باشد. در غیر اینصورت آسیب های جدی در مدت زمان کم به این قطعات وارد خواهد آمد. البته ضخامت این ورقه های فلزی باید به دقت و با توجه به الگوی سایش، تعیین شود تا از اضافه وزن بی فایده جلوگیری گردد.

تیغه های چرخشی در سیلندر بطور پیوسته جوش خورده اند و همچنین در تمام سطوح در مقابل سایش حفاظت شده اند. عایق کاری و صیقلی کردن برای این مقاطع بغلت پتانسیل بالا برای چسبیدن به بتن به طور جدی انجام می شود. دهانه تغذیه و شوت خروجی نیز باید با صفحات مقاوم در برابر سایش مجهز شوند.

در این ماشین ها طراحی مخزن باید به شکلی انجام پذیرد که سبب پایین افتادن مرکز ثقل برای افزایش امنیت در هنگام حرکت در جاده ها به هنگام حرکت در سرعتهای بالا گردد.

باکت

باکت ها وسایلای هستند که برای جابجایی بتن در ارتفاع از آنها استفاده می شود و در احجام ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ لیتر موجود می باشند که پروژه های از حجم جامهای بیشتر استفاده می شود.

باکت ها حسب استفاده جهت حمل بتن های با روانی بالا یا پایین تقسیم بندی می شوند. راکتهای حمل بتن با روانی بالا سبکتر از نوع دیگر بوده و مقدار بازشدگی دهانه خروجی آنها م می باشد. بعبارت دیگر دهانه خروجی باکت که توسط دریچه های باکت مسدود می شود کوچکتر می باشد. باکت های حمل بتن با روانی پایین بسیار سنگین تر از مشابه خود جهت حمل بتن با روانی بالا هستند این باکت ها بنا به ملاحظات ۳۰۴ ACIباید دارای شرایط ذیل باشند:

1. شیب جانبی قیف تحتانی نسبت به افق حداقل ۶۰ درجه

2. حداقل باز شدگی دهانه خروجی باکت باید پنج برابر بزرگترین اندازه سنگدانه بتن باشد.

۳. دهانه خروجی باید حداقل ۱/۳ دهانه داخلی باکت باشد.

بازشوی دهانه خروجی برخی باکت ها جهت باز کردن راحت تر به سیستم هیدرولیک مجهز هستند. در برخی مدل ها نیز جهت تخلیه راحت تر بتن یک عدد کی برا بدنه روی بدنه باکت نصب می نمایند. در برخی پروژه های بزرگ حجمی از باکت هایی استفاده می شود که مسیر خروجی آن به یک لوله انعطاف پذیر (لوله خرطومی) پمپ بتن مجهز هستند. مسیر خروجی بوسیله دریچه ای تیغه ای کنترل می شود.

در هنگام تخلیه با ضربه زدن به تیغه گیوتینی قسمت سوراخدار آن در مقابل دهانه خروجی لوله انعطاف پذیر قرار می گیرد. جهت توقف باید با ضربه ای مجدد قسمت توپر تیغه روبروی دهانه لوله قرار گیرد.

پمپ بتن

استفاده از پمپ های بتن روش بسیار مناسبی برای بتن ریزی در فضاهای محدود مانند تونلها و یا خارج از دسترس مانند بتن ریزی در ارتفاع نظیر ساختمان های مرتفع محسوب می شود. برای این منظور بتن باید از کارایی و روانی بالا با اسلامپ ۷۵ (مقدار توصیه شده) تا ۱۲۵ میلیمتر برخوردار باشد.

در این ارتباط معمولاً استفاده از مواد افزودنی کندگیر کننده برای به تاخیر انداختن زمان گیرش بتن توصیه می شود. ضمناً برای جلوگیری از جدا شدن آب مخلوط در اثر فشار و در نتیجه انسداد خط لوله انتقال بتن، دانه بندی سنگدانه ها حائز اهمیت است. بتنی که با پمپ ریخته می شود مشکلی به نام تفکیک دانه بندی نخواهد داشت، زیرا پمپ توانایی جابجایی بتنی را که دچار جداشدگی شده ندارد. ضمناً باید از به کار بردن آن بیش از اندازه در مخلوط و همچنین سنگدانه های درشت با لبه های تیز نیز اجتناب کرد. پمپهای بتن برای انتقال سنگدانه های تا اندازه ۳۸ میلیمتر طراحی می شوند، اگر چه حداکثر اندازه سنگدانه توصیه شده تا ۲۵ میلیمتر در عمل محدود می شود. با این همه پمپ هایی نیز ساخته می شوند که توانایی انتقال سنگدانه تا ۷۵ میلیمتر را نیز داشته باشند.

1- پمپ کامیونی تیرک (بوم) دار

در این دسته از پمپ ها یک پمپ بتن بر روی شاسی کامیون که ممکن است به دلیل تحمل وزن دارای محورهای بیشتری از کامیون های معمول باشد، نصب می گردد. به همین دلیل اصطلاحاً به آنها پمپ هوایی نیز گفته می شود. همچنین به منظور انتقال بتن تا محل مصرف از بازوهای تاشو که تعداد آنها بین ۳ تا ۴ بازو متغیر است، بهره گرفته می شود. این بازوها به کمک جک هیدرولیک باز شده و در راستاها و زوایای مختلف قرار می گیرند. به موازات هر بازو لوله انتقال بتن با اتصالهای انعطاف پذیر شده که می تواند بتن را به محل مصرف انتقال دهد.

معمولاً این کامیونها مجهز به جکهای کناری تعادل Outrigger هستند، زیرا در اثر باز شدن بازوها ممکن است کامیون از حالت تعادل خارج شده و واژگون گردد. در صورتی که قابلیت مانور بابا و شعاع چرخش حداقل مورد نیاز باشد، از کامیونهایی با دو محور جلو و سه محور عقب استفاده می شود. این دستگاه ها به گونه ای طراحی شده اند که تیرک (بوم) آنها می تواند به ورودی های خیلی باریک ساختمانها یا در 

کارگاه های سازه های فولادی دسترسی داشته باشد. انتقال بتن و بتن ریزی می تواند در هر دو راستای افقی و قائم انجام شود. معمولاً این دستگاه ها توانایی بتن ریزی در سطوح بالاتر و پایین تر از تراز قرار گیری مدائن را تواماً دارا می باشد. این پمپ ها معمولاً تا راندمان اسمی (تئوری) ۱۶۰ متر مکعب در ساعت و با فشار بتن ۹۶ بار موجود هستند و تا قطر سنگدانه ۶۴ میلیمتر را انتقال می دهند، ولی در عمل پمپهای مرسوم راندمان ۷۰ مترمکعب در ساعت با تحمل فشار ۷۰ بار داشته و تا قطر ۲۵ میلیمتر را می توانند انتقال دهند.

2. تراک میکسر پمپ بتن

معمولاً این دستگاه ها در مواردی که حجم کمتر بتن ریزی یا جابجایی زیاد در محل بتن ریزی بزم است، اقتصادی تر می باشند. این ماشین ها نیز عموماً با تیرک (بوم) هیدرولیکی همانطور که در شکل دیده می شود، تجهیز شده اند که سوار بر تراک میکسرهای استاندارد می باشد. چرخش میکسر از طریق موتور محرک ماشین و یا با توجه به اینکه بتن تولید شده توسط میکسر باید درجا استفاده شده و پمپ شود باید در چگونگی چرخش آن دقت لازم شود و انحنای درونی آن مناسب باشد تا بتن مناسبی به پمپ تحویل داده شود. در حال حاضر به دلیل اشکالات بهره برداری از این دستگاه استفاده چندانی به عمل نمی آید.

3. پمپ بتن قابل حمل

این پمپ ها قدرت بیشتری نسبت به انواع دیگر پمپ های بتن معرفی شده تاکنون دارند. مورد استفاده این نوع پمپ ها در کارگاه هایی که حجم بتن ریزی زیاد دارند یا در برج هایی که نیاز به بتن ریزی در ارتفاع بالا دارند (ارتفاع تا ۴۸۰ متر اسمی ولی در عمل و متداول ۲۰۰ ) و یا در پروژه هایی مثل تونلهای و پلهای طولانی (تا ۲۰۰۰ متر طول) می باشد. این پمپها با لوله های به قطر ۱۲۵ میلیمتر می توانند بتن های با سنگدانه های به قطر حداکثر ۶۳ میلیمتر را پمپ کنند. این پمپها یا بر روی شاسی کامیونی نصب می شوند یا در مواردی به صورت خودکششی تولید می گردند، ولی در اغلب موارد باید توسط کشنده دیگری یدک کشیده می شوند که اصطلاحاً پمپ زمینی نامیده می شوند. توان این پمپها عموماً از دیزل تامین شده و در موارد معدودی دارای موتور برقی نیز مشاهده می شود.

پیمانه کردن اجزای بتن 

برای کسب اطلاعات بیشتر از صفحات زیر بازدید نمایید:

مراحل طرح اختلاط

طرح اختلاط بتن

مشخصات افزودنی ها و مواد شیمیایی بتن

منظور از پخش و تراکم بتن چیست؟

پخش و تراکم بتن

پس از جاگذاری بتن، باید حباب های هوای ناخواسته با عمل تراکم حذف و یا کم گردد تا حداکثر چگالی در بتن حاصل شود. مقدار هوای محبوس بستگی به کارایی بتن دارد. بتن با کارایی کم، هوای حبس شده بیشتری دارد، به همین دلیل برای بتن با اسلامپ کم، نیاز به تراکم بیشتری احساس می شود. وجود حباب های هوا باعث کاهش مقاومت بتن، افزایش نفوذ پذیری بتن و کاهش مقاومت پیوستگی بین میلگرد و بتن می شود.برای تراکم بتن می توان از دو روش زیر استفاده نمود:

1. تراکم دستی

2. تراکم مکانیکی

موثرترین روش تراکم بتن با کارایی متوسط (اسلامپ رده های S3یا S2 ) استفاده از لرزاننده ویبراتور است، زیرا بتن های خیلی سفت به فشار و بتن های شل به لرزش حساس هستند. عمل لرزاننده باعث کاهش اصطکاک داخلی بین سنگدانه ها می شود تا آنها به یکدیگر نزدیک شده و حباب های هوا به سطح برسند. در ابتدای عمل تراکم، سنگدانه های درشت از لرزاننده دور می شوند، زیرا جرم سنگدانه های درشت بیشتر از سنگدانه های ریز است. پس از برخورد سنگدانه های درشت، ملات شروع به جاری شدن بین سنگدانه ها می کند.

1. تراکم دستی

در کارهای کوچک و محدود که امکان استفاده از لرزاننده ها و وسایل مکانیکی وجود ندارد می توان برای تراکم بتن از وسایل دستی به شرح زیر استفاده کرد:

الف) در مخلوط های خمیری و روان با اسلامپ بیش از ۵۰ میلیمتر (رده S2 به بالا)، می توان از میله فولادی (تخماق، کوبه) یا وسایل مشابه برای تراکم بتن استفاده نمود. میله بایستی به اندازه کافی وارد بتن شود تا بتواند به راحتی به انتهای قالب یا انتهای لایه مربوط به همان بتن ریزی برسد، ضخامت میله بایستی چنان انتخاب شود که به راحتی از بین میلگردها عبور نماید.

ب) با عملیاتی شبیه بیل زنی می توان ظاهر سطوح بتنی قالب گیری شده را بهتر کرد.

یک وسیله بیل مانند باید مکرراً به درون بتن و در مجاورت قالب فرو برده و بیرون آورده شود. این عمل، درشت دانه های بزرگتر را وادار می سازد تا از قالب رانده شود و حبابهای هوای محبوس بتواند بالا بیاید. در این خصوص باید دقت کرد تا به وصعیت میلگردها و قالب ها آسیبی نرسد. در این حالت، ضخامت بتن حدود ۰/۳ متر توصیه می شود.

پ) در مخلوط های سفت (اسلامپ کمتر از ۵۰ میلیمتر، رده S1) می توان از تخماق سر پهن با مقطع دایره و یا مربع استفاده نمود. در این حالت، ضخامت هر لایه به ۰/۱۵ تا ۰/۲ متر محدود می شود.

ت) برای تراکم بتن دالهایی با ضخامت کمتر از ۰/۱۵ متر می توان از ماله چوبی و اعمال ضربه به سطح بتن استفاده نمود.

2. تراکم مکانیکی بتن

با وسایل مکانیکی، مناسب ترین روش برای تراکم بتن است. معمول ترین نوع وسایل مکانیکی، ویبراتور یا لرزاننده داخلی (خرطومی) است. هر چند، در مواردی که تراکم میلگرد زیاد است. می توان از لرزاننده های قالب نیز استفاده نمود.

لرزاننده خرطومی از یک محرک انعطاف پذیر (در درون پوشش) که سبب چرخش میله مرکزی می شود، تشکیل شده است. بر اثر چرخش میله مرکزی، یک قطعه فلزی که به میله متصل است به پوشش فلزی ضربه می زند که سبب لرزاندن آن می گردد. لرزاننده ها براساس قطر آن، طبقه بدی می شوند، لرزاننده هایی با قطر ۱۵ سانتیمتر موجود است، اما معمولاً در کارگاه های ساختمانی، قطر ۲/۵ تا ۷/۵ به کار گرفته می شود.

در صورت استفاده از بتن با روانی بالا از ویبراتورهای دستی در سایت های ۱ تا ۴ اینچ استفاده می شود. این ویبراتورها با هوای فشرده عمل می نماید. در بتن های با روانی پایین امکان استفاده از ویبراتور های دستی و ویبراتورکیس وجود دارد. در صورتی که ابعاد پروژه به اندازه کافی بزرگ باشد که بتوان از تجهیزات مکانیکی استفاده نمود، از ویبراتورکیس استفاده می شود. این دستگاه عبارت است از شش عدد ویبراتور با قطر ۱۵۰ میلیمتر که بر روی یک باکس (کیس) نصب بوده و بوسیله فشار روغن موتور وسیله مکانیکی که بر روی آن نصب می گردند، عمل می نمایند. برای استفاده از این سیستم می توان از یک بیل مکانیکی کمک گرفت. بدین صورت که با باز نمودن باکت بیل مکانیکی، کیس ویبراتور روی بازوی بیل مونتاژ شده و سیستم تامین فشار روغن ویبراتورها به سیستم هیدرولیک بیل متصل می گردد.

هر یک از ویبراتورها تشکیل شده از یک عضو لرزاننده که پوشش فلزی قرار گرفته و یک پمپ هیدرولیک که منحصراً برای لرزاندن این عضو طراحی شده است. سر ویبراتور بوسیله قسمت فلزی که مقاومت بالایی داشته همینطور فاقد قدرت جذب است پوشانده شده و لوله ای فلزی به قسمت لرزاننده متصل و این لوله فلزی به وسیله شیلنگ انعطاف پذیری که محافظ لوله های روغن تغذیه کننده قسمت لرزاننده است به باکس (کیس) متصل می گردد.

ضخامت لایه های بتن ریزی نباید از طول ویبراتور بیشتر باشد. ویبراتورها حتی الامکان باید بصورت قائم و سریع وارد بتن شده و به میزان ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر در لایه قبل فرو روند. این عمل بین ۵ تا ۱۵ ثانیه با حرکات متناوب رو به بالا و پایین ویبراتور باعث ایجاد اتصال مناسب دو لایه خواهد گردد. پس از آن ویبراتور خیلی آرام باید از بتن خارج شود. فواصل بین نقاط فرو بردن ویبراتور براساس شعاع عملکرد آن تعیین می گردد و بندی انتخاب می شود که عملکرد ویبراتور روی هم، همپوشانی داشته باشند. بطور معمول این فواصل باید حدود ۱/۵ برابر شعاع عملکرد ویبراتور باشد.

این فاصله برای لرزاننده های تا قطر ۷۵ میلی متر بین ۱۵۰ تا ۵۰۰ میلیمتر است و به قطر لرزاننده و نوع بتن مورد استفاده بستگی دارد:

روش غلط: نقاط فرو بردن مرکز به مرکز با فاصله زیاد باعث جا ماندن نقاط متراکم نشده می گردد.

روش درست: تداخل محدوده عمل هر یک از اجزاء تراکم بیشتری را تضمین می کند.

چگونگی پخش و تراکم بتن 

تعیین فواصل نفوذ ویبراتور

از ویبراتور نباید جهت جابه جا کردن بتن استفاده شود. بنابراین لازم است بتن دقیقاً در محلی که قرار بر پخش آن است ریخته شود تا از نیاز به جابجایی آن جلوگیری شود.

هنگامی که لایه قبلی بتن، حالت خمیری دارد و هنوز به مرز گیرش اولیه آن نزدیک نشده است، لرزاننده باید به مقدار ۵۰ تا ۱۰۰ میلی متر به داخل لایه قبلی نفوذ کند. 

لرزاننده نباید با سطح قالب و میلگرد تماس داشته باشد، زیرا ممکن است باعث صدمه زدن به سطح قالب شود و یا سبب لرزش میلگردها در بتن قبلی که در حال گیرش می باشند، گردیده و موجب کاهش پیوستگی بتن و میلگرد شود. همچنین لرزش قالب در قسمت هایی که بتن آن در حال گیرش است می تواند به نمای قسمت سطحی آسیب برساند.

لرزاننده نباید برای حرکت جانبی و هل دادن بتن استفاده گردد، زیرا سبب جداشدگی اجزای مخلوط بتن می شود. برای صاف و تراز کردن سطح بتن می توان لرزاننده را به وسط توده بتن داخل کرده تا بتن هموار گردد و از هرگونه حرکت جانبی اجتناب شود.

به عنوان یک قانون کلی، هر چه سنگدانه ها بزرگتر باشند و کارایی (اسلامپ) کمتر باشد، نیاز به ویبراتوری با قطر بزرگ احساس می شود. معمولاً قطر ۲/۵ سانتیمتر برای مقاطع پر میلگرد و کوچک استفاده می شود. در چنین مواردی، دامنه نوسان ویبراتور کم بوده و قدرت تراکم نسبتاً کاهش می یابد. در جدول (۱)، اطلاعات کلی مربوط به بازده و کاربرد انواع لرزاننده های داخلی داده شده است. مقادیر جدول تقریبی است. لازم است قطر و قدرت لرزاننده با توجه به کارایی بتن، حداکثر اندازه سنگدانه ها و ابعاد قالب و حجم بتنی که در هر نوبت ریخته می شود، انتخاب گردد.

جدول (۱) انواع لرزاننده ها برای کاربردهای مختلف

گروه 

قطر لرزاننده (سانتیمتر) 

بسامد (دور در دقیقه) 

دامنه نوسان (سانتیمتر) 

شعاع عمل (سانتیمتر) 

حجم بتن ریزی به ازای هر لرزاننده 

کاربرد 

1 

4-2 

9000 تا 15000 

08/0-4/0 

15-8 

4-8/0 

برای بتن های خمیری و روان و در اعضای نازک و اعضای پیش تنیده و نمونه های آزمایشگاهی 

2

3-6

8500 تا 12500 

10/0-05/0 

25-13 

8-3/2 

بتن خمیری برای دیوارهای نازک، تیرها، شمع های پیش ساخته، ستونها و دالهای نازک 

3

5-9

8000 تا 12000 

13/0-06/0 

36/18 

15-6/4 

برای بتن نسبتاً خمیری (کمتر از 8 سانت اسلامپ)، در اعضای عمومی، مانند دیوارها، ستون، تیرها و دالهای ضخیم 

4

8-15

7000 تا 10500 

15/0-08/0 

51/30 

31-11 

برای بتن ریزی حجیم و اعضای سازه ای با اسلامپ 0 تا 5 سانتیمتر که کمتر از 3 متر مکعب بتن در هر نوبت ریخته می شود 

5

13-18

5500 تا 8500 

20/0-10/0 

61-40 

38-19 

برای بتن ریزی حجیم، مانند سدها، دیوارهای ضخیم و ستون های پلها که در هر نوبت بیش از 3 متر مکعب ریخته می شود 

در هنگام عملیات تراکم مخصوصاً در بتن های با روانی بالا باید توجه شود که حتماً بتن ریزی باید در لایه های افقی انجام گرفته، سپس متراکم شود. در صورتی که بتن بصورت شیبدار ریخته شده باشد در هنگام کبیره زدن بتن به سمت پایین حرکت کرده و امکان متراکم کردن کامل آن وجود ندارد. بهتر است با جابجا تخلیه کردن باکت بتن یا جابجا نمودن لوله پمپ بتن سعی شود تا بتن ریزی بصورت افقی انجام گیرد. در صورتی که علیرغم تمامی مساعی این مهم میسر نشود می توان با وارد کردن سریع کی برا داخل بتن (بمدت کوتاه) در ابتدا سطح آن را تقریباً مسطح و افقی نموده سپس عملیات تراکم انجام گیرد. اجرای هر لایه جدید بتن تنها در صورتی مجاز خواهد بود که لایه قبلی به طور کامل و کافی متراکم شده و بتن لایه قبل حالت پلاستیک داشته باشد. عملیات تراکم بتن باید تا زمان تخلیه کامل حباب های هوا و آب اضافی داخل بتن و نیز پر شدن تمامی حرفات داخلی ادامه یابد. در صورتی که بدلیل تردد پرسنل یا تجهیزات روی بتن تازه متراکم شده، شکل و تراکم بتن، از بین برود لازم است تا با کبیره کردن مجدد این مشکل مرتفع گردد. اصولاً دوباره کی برا نمودن بتن، سبب خواهد شد تا با خارج شدن حباب های هوا یا آب، اتصال مناسب تری بین بتن و قطعات مدفونی مثل آرماتور و واتراستاپ شکل گیرد. تجربه نشان داده است کیفیت بتن هایی که دوباره کی برا می شوند (با تاخیر و فاصله زمانی مناسب بین دو مرحله ویبره) به مراتب بهتر از کیفیت بتن های یکبار ویبره شده می باشد.

در هنگام متراکم کردن بتن باید توجه شود که از برخورد ویبراتور به قالب یا قطعات مدفون که باعث خارج شدن آنها از موقعیت خود یا تخریب آنها می گردد، خودداری گردد. در هنگام انجام عملیات تراکم با ویبراتور های دستی، سرپرست تیم بتن ریزی با هدایت کارگران باید فعالیت آنها را زیر نظر داشته و از انجام کامل عملیات تراکم اطمینان یابد.

در این راستا لازم است تا وارد کردن ویبراتور در بتن براساس الگوی مناسب و با لحاظ همپوشانی شعاع عملکرد ویبراتورها با یکدیگر صورت پذیرد. در هنگام ویبره زدن بتن باید توجه شود محدوده ای از بتن که قصد ویبره کردن آنرا داریم باید حتماً بوسیله چیزی (مثل قالب یا بتن) محدود شده باشد در غیر اینصورت هنگام ویبره کردن بتن از محلی که محدودیتی بر حرکت آن وجود دارد بصورت شیب به سمت پایین جریان یافته امکان متراکم کردن صحیح بتن وجود نخواهد داشت.

ویبراتور های مورد استفاده در بتن ریزی های سازه های مسلح یا بعبارت دیگر بتن های ریزدانه با روانی بالا، بین ۱ تا ۴ اینچ قطر داشته و با هوای فشرده عمل می نمایند. بسته به حجم بتن و میزان روانی آن قطر مناسب ویبراتور انتخاب می گردد. بندی که در اثر عملکرد آن، نه جدایی در سنگدانه های بتن رخ داده و نه آنکه ویبراتور بکار گرفته شده قدرت لرزاندن بتن را نداشته باشد. ویبراتور های فوق الذکر بوسیله شیلنگ انعطاف پذیر به شیلنگ های تامین کننده هوای فشرده متصل می گردد.

شیلنگ انعطاف پذیر این امکان را فراهم می سازد که بتوان از ارتفاع بالاتر از تراز بتن ریزی ویبراتور را وارد بتن نموده و ضمناً بتوان براحتی آن را در اطراف قطعات مدفون حرکت داد. همینطور در هنگام بتن ریزی در محدوده ای که بدلیل وجود قطعات مدفون مثل آرماتور امکان دسترسی به تمامی نقاط برای وارد کردن قائم ویبراتور در بتن وجود ندارد بوسیله این شیلنگ انعطاف پذیر، ویبراتور به سمت مورد نظر فرستاده می شود. از طرف دیگر این شیلنگ محل عبور و قرارگیری پاره ای قطعات ویبراتورها نیز می باشد.

معمولاً تراکم مجدد ۱ تا ۲ ساعت پس از تراکم اولیه و قبل از اینکه بتن به مرز گیرش اولیه نزدیک شود، انجام می گردد. این عمل برای بهبود تراکم، پیوستگی بتن و میلگرد، کاهش ترک خوردگی و منافذ ناشی از جمع شدگی و آب آوری بویژه در مورد بتن هایی با اسلامپ بیش از ۷۵ میلیمتر مفید است. بنابراین، تراکم مجدد برای تولید بتن با کیفیت بهتر، مورد استفاده قرار می گیرد. اما اگر با تاخیر زیاد و در حین گیرش اولیه انجام شود، سبب صدمه زدن به بتن و کاهش مقاومت نی شود. به هر حال تاخیر در تراکم مجدد به دمای بتن و محیط مجاور و نوع سیمان و بتن بستگی دارد.

پرداخت سطح بتن

معمولاً پرداخت سطح بتن، بلافاصله پس از اتمام بتن ریزی و تراکم بتن انجام می شود. روش پرداخت، اثر مهمی در مقاومت فشاری، نفوذ پذیری و مقاومت سایشی لایه سطحی بتن دارد. مراحل پرداخت سطح به شرح زیر است:

1. شمشه یا تراز کردن

2. تخته ماله کشی با تخته ماله دستی بلند و کوتاه

3. ماله کشی

4. پرداخت نهایی

هدف و نحوه صحیح مراحل مختلف پرداخت در این بخش شرح داده شده است:

شمشه یا تراز کردن

شمشه کاری روندی برای حذف بتن اضافی و تراز کردن سطح بتن در ارتفاع یا تراز مورد نظر است. این عمل باید بلافاصله پس از بتن ریزی و تراکم انجام پذیرد. وسیله ای که برای شمشه گیری استفاده می شود شمشه یا شارلوت ساخته شده از چوب، آلومینیوم یا آلیاژ منیزیم است. در هنگام شمشه کاری، شمشه بر روی سطح بتن باید به صورت اره ای حرکت داده شود و در هر حرکت، مسافت کوتاهی به طرف جلو منتقل گردد.

بنابراین، بتن اضافی (بالاتر از سطح تراز) در جلو شمشه جمع شده و سپس قسمت هایی که پایین تراز سطح تراز است توسط بتن جمع آوری شده در جلو شمشه پر شده و سطح بتن تراز می گردد. در هنگام حرکت شمشه به طرف جلو باید مقدار مسافت طی شده بسیار کوتاه باشد تا شمشه سبب آسیب دیدگی سطح بتن نگردد.

در بعضی موارد، شمشه مجهز به ویبره است و عمل تراز کردن همزمان (با تراکم بتن) فقط برای دال هایی کف انجام می شود. 

تخته ماله کشی با تخته ماله دسته بلند و کوتاه

تخته ماله دسته بلند قطعه ای مستطیلی شکل به عرض تقریبی ۲۰۰ میلیمتر و به طول ۱ تا ۱/۵ متر که دسته ای به طول ۱ تا ۵ متر به آن متصل است. منظور از عمل تخته ماله کشی با تخته ماله دسته کوتاه، مانند تخته ماله دسته بلند است و فقط دسته آن کوتاهتر می باشد.

استفاده از شمشه های دارای ویبره برای تراز کردن و متراکم نمودن سطح، به صورت همزمان بنابراین معمولاً فقط یکی از آنها در عملیات پرداخت به کار گرفته می شود. اگر سطح بتن بزرگ بوده، ولی تمام سطح بتن در دسترس نباشد، تخته ماله دسته بلند مناسب تر است و بالعکس تخته ماله دسته کوتاه در سطوح محدود و کوچک کاربرد بهتری دارد. باید توجه داشت که دسته بلند تخته ماله از دقت کار می کاهد و فقط در سطح های وسیع به ناچار به کار می رود. معمولاً تخته ماله دسته کوتاه ۷۰ تا ۱۰۰ میلیمتر عرض و ۱۵۰ تا ۲۰۰ میلیمتر طول دارد و دسته ای کوتاه بر روی آن نصب شده است. معمولاً جنس تخته ماله از چوب، آلیاژ آلومینیوم و یا منیزیم است. برای بتن معمولی نوع چوبی بهتر است زیرا چوب، ملات (خمیر سیمان و ماسه) را بر سطح حرکت داده و در نتیجه سطح بتن به صورت باز باقی مانده و آب آوری شدت نمی یابد.

در مواردی که بتن از نوع سبک است و یا چسبنده باشد، باید از تخته ماله از نوع آلیاژ منیزیم استفاده گردد. تخته ماله منیزیمی فقط خمیر سیمان و ماسه بسیار ریز موجود در سطح را حرکت می دهد و انرژی کمتری صرف ماله کشی می شود و همچنین سطح بتن گسیخته نمی گردد. هنگامی که برای بتن با وزن مخصوص (چگالی) معمولی از تخته ماله منیزیمی استفاده می شود بهتر است که اولین ماله کشی با ماله چوبی باشد تا سطح نیمه بسته بتن باز گردد، زیرا تخته ماله منیزیمی سطح بتن را مسدود می کند.

ماله کشی

پس از تعبیه درزها، سطح بتن باید ماله کشی شود، ماله کشی به علل زیر انجام می گیرد:

1. فرو بردن سنگدانه های درشت به درون بتن

2. حذف ناهمواری ها و منافذ باقی مانده و ایجاد یک سطح کاملاً هموار

تراکم سطح بتن

ماله به صورت نوع دستی و مکانیکی موجود است. ماله دستی از جنس چوبی، آلومینیومی و منیزیمی است. ماله آلومینیومی و منیزیمی راحت تر در سطح بتن حرکت می کنند، در این صورت، از مقدار انرژی مورد نیاز کاسته می شود. برای ماله کشی بتن حباب دار (به علت استفاده از ماده افزودنی حباب ساز) استفاده از ماله فلزی ضروری است، زیرا ماله چوبی بر سطح بتن چسبیده و سبب خرابی سطح می گردد.

عرض ماله دستی باید به صورت کاملاً افقی (بدون ایجاد زویه) بر روی سطح بتن قرار داره ود و آن را به صورت اره ای و قوسی حرکت داده تا منافذ پر شده و سطح بتن کاملاً هموار گردد. ماله کشی سبب می شود تا سطح بتن هموار شده (ولی صاف نمی شود) و مقاومت مناسبی در مقابل لیز خوردن به وجود آید و معمولا به عنوان پرداخت نهایی تلقی می گرد. ماله کشی با دستگاه مکانیکی نیز امکان پذیر است. دستگاه ماله کشی شامل یک محور عمودی است که به آن چند پره به شکل ماله متصل است و حرکت دورانی پره ها سبب هموار شدن سطح بتن می گردد.

پرداخت نهایی

بعد از عمل ماله کشی می توان با ابزارهای دستی یا مکانیکی مخصوص پرداخت نهایی، سطح بتن را کاملاً صاف نمود. مرحله نهایی بلافاصله بعد از ماله کشی و با ابزار دستی یا ماشین انجام می پذیرد. ابزار دستی که برای پرداخت نهایی استفاده می شود (شکل ۳۵)، یک صفحه فولادی پهن به ابعاد ۱۰۰ × ۴۰۰ میلیمتر است.

استفاده از صفحه فولادی با ابعاد کوچکتر برای مرتبه دوم و یا سوم پرداخت نهایی اشکال ندارد. در بعضی موارد (مانند دالها)، پرداخت نهایی با دستگاه مکانیکی انجام می شود. این دستگاه مشابه ماله دستی است، تنها تفاوت آن، ابعاد کوچکتر پره ها و امکان تغییر و فشار بر روی آنهاست. در مرحله اول پرداخت، پره ها به صورت مستقیم و در مراحل بعدی، به زاویه پره ها افزوده می شود.

باید توجه داشت با پرداخت نهایی، از مقاومت لغزش سطح بتن کاسته می شود، اما مقاومت سایش سطح افزایش می یابد. بنابراین اگر مقاومت سایشی بتن در حد نسبتاً زیاد ضروری است باید حداقل یکبار نسبت به پرداخت نهایی اقدام گردد و با افزایش تعداد عمل پرداخت نهایی، مقاومت سایش افزایش می یابد. اما اگر مقاومت لغزش اهمیت بیشتری دارد، باید مرحله پرداخت نهایی حذف گردد.

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 می گردد. عمل آوردن در خصوصیات بتن سخت شده، مانند مقاومت فشاری، دوام، مقاومت سایشی و مقاومت در مقابل یخبندان تاثیر قابل ملاحظه ای دارد. عمل آوری بتن به سه شکل محافظت، مراقبت (عمل آوری) و پروراندن (عمل آوری حرارتی) برای بتن ریخته شده در قالب ضروری است.

هنگامی که سیمان پرتلند با آب مخلوط می شود، فعل و انفعال شیمیایی که به آن هیدراتاسیون می گویند، آغاز می گردد. پیشرفت و وسعت این واکنش شیمیایی در دوام، مقاومت و وزن مخصوص بتن اثر می گذارد. معمولاُ مقدار آب موجود در مخلوط های بتن، بیش از آب مورد نیاز برای تکمیل هیدراتاسیون است، اما به هر حال کاهش آب به علت تبخیر، باعث تاخیر و یا توقف فرآیند هیدراتاسیون می گردد.

در چند روز اول، پس تز جاگذاری بتن، در درجه حرارت مناسب، هیدراتاسیون نسبتاً سریع است. بنابراین حفظ آب بتن، در طول این زمان بسیار با اهمیت است. هنگامی که عمل آوردن متوقف شود، کسب مقاومت بتن برای مدت کوتاهی ادامه می یابد، ولی پس از آنکه درجه اشباع حفره های مویینه داخل بتن به ۸۰ درصد می رسد، کسب مقاومت بتن متوقف می گردد.

روشهای مختلف عمل آوری رطوبتی (مراقبت) به شرح زیر است:

1. عمل آوری با آب

2. عمل آوری عایقی 

عمل آوری با آب

روشی است که سبب افزایش رطوبت بتن می گردد و همچنین از افت رطوبت بتن جلوگیری می کند. آب مصرفی باید دارای مواد زائد و مضر در حد مجاز استاندارد و آیین نامه های موجود باشد تا در کیفیت بتن اثر نامطلوبی باقی نگذارد. همچنین نباید از آب سرد و یا گرم، که سبب شوک حرارتی در بتن شده و موجب ترک خوردگی سطح بتن می شود، استفاده نمود. روش های مختلف عمل آوری با آب به شرح زیر است:

ایجاد حوضچه و غوطه ور سازی

ایجاد حوضچه برای سطوح افقی، مانند دالها مناسب است. در پیرامون دال، لبه هایی ساخته می شود و در درون این حوضچه آب قرار می گیرد. آب درون حوضچه نباید بیش از C° ۱۲ سردتر از بتن باشد. همچنین می توان (قطعات پیش ساخته) را از درون آب غوطه ور کرد، که در این حالت، ضوابط دمای آب باید رعایت شود.

افشاندن آب

در دمای بیش از C°12+ 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 تر و خشک شدن می گردد و در نتیجه عارضه پوسته شدن در سطح بتن بروز می کند. آب فشانی معمول در برخی از کارگاه های کشور ما، علاوه بر ایجاد تر و خشک شدن، باعث شوک حرارتی نیز می گردد، زیرا با خشک شدن سطح در زیر آفتاب، دمای سطح بتن بالا رفته و با پاشیدن آب خنک، مشکل ترک خوردگی وجود خواهد داشت.

پوشش های خیس

در صورتی که نتوان به طور مداوم با افشاندن آب، سطح بتن را مرطوب نگه داشت، استفاده از پوشش های جذب آب از قبیل چتایی، گونی، گلیم و حصیر برای عمل آوردن بتن توصیه می شود.

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 نصرف، گونی کاملاً شسته شود، زیرا برخی از مواد شیمیایی می توانند همراه آب عمل آوری، 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 می شود و نیاز به مرطوب کردن متوالی آن کمتر 

می گردد. در غیر این صورت، بهتر است از دو لایه چایی استفاده شود. چنانچه ورق پلاستیک بر روی چتایی قرار داده شود، از تبخیر آب چتایی جلوگیری می گردد که مشابه عمل آوری عایقی خواهد بود. این نوع پوشش ها 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 می بیند. 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 پوشش ها باید حداقل ۵۰ میلیمتر باشد و تمام سطح بتن پوشانده شود و به طور مداوم خیس نگاه داشته شود. 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 پراکنده شدن کاه و یا پوشال نگردد. به طور کلی این نوع پوشش ها ممکن است باعث تغییر رنگ سطح بتن شوند و در همه موارد، مانند سطوح قائم امکان به کار گیری از آنها وجود ندارد. ، روش عمل آوری با پارچه چتایی را نشان می دهد.

توصیه می شود، پس از اتمام مدت عمل آوری 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.

عمل آوری عایقی

جلوگیری از تبخیر آب، روش دیگری جهت عمل آوردن بتن است و به این دلیل مزیت دارد که نیاز به خیس کردن مداوم پوشش ندارد. این روش برای مناطقی که امکان فراهم کردن آب مناسب جهت عمل آوری با مشکلاتی همراه است قابل به کارگیری خواهد بود. مصالح و روش های مختلف جلوگیری از تبخیر آب از سطح بتن به شرح زیر است:

ورق پلاستیک یا نایلون

ورق پلاستیک، وزن بسیار سبکی دارد و در رنگ های مختلف، مانند سفید و سیاه موجود است. رنگ سفید برای هوای گرم مناسب است، زیرا نور را منعکس می کند و رنگ سیاه برای هوای سرد مطلوب است، زیرا نور را جذب می کند. 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 روش های دیگری استفاده کرد. تعریق و چکه کردن آب ناشی از تبخیر سطح بتن می تواند به ظاهر بتن آسیب رساند.

بنابراین بهتر است، در چنین شرایطی نایلون و یا پوشش دقیقاً بر سطح بتن قرار داده شود و یا از روش های دیگری استفاده شود. مشکل استفاده از ورق نایلون پاره و یا سوراخ شدن آن در کارگاه این است کخ امکان تعمیر آن وجود ندارد و در صورت عدم توجه به وجود سوراخ یا پارگی مشکلاتی برای عمل آوری، به وجود می آورند. برای محکم کردن ورق ها در اطراف تیرها و ستون ها، باید از طناب یا نوار استفاده گردد. شکل (۲)، استفاده از ورق پلاستیک شکل (۳)، عمل آوری با استفاده از پوشش های مرکب (مواد عایق، ترکیبی از پلاستیک و چتایی) را نشان می دهند.

ترکیبات عمل آوری

ترکیبات عمل آوری به صورت مایع است که بر روی سطح بتن پاشیده یا مالیده می شود و یا ایجاد یک غشاء از تبخیر آب بتن جلوگیری می کند. این محلول ها از اختلاط رزین های مصنوعی و طبیعی با حلال تشکیل شده است. پس از اعمال ترکیبات عمل آوری بر سطح بتن، حلال تبخیر شده و رزین بر سطح باقی می ماند. غشای رزین برای مدت محدود یک تا چهار هفته باقی مانده و بر اثر هوازدگی و نور آفتاب، ترد و شکننده می گردد و از سطح بتن جدا می شود. معمولاً در این نوع ترکیبات از رنگدانه های مختلف، مانند ذرات آلومینیوم بهره گرفته نی شود. استفاده از رنگدانه ها در ترکیبات به دو دلیل انجام می پذیرد.

رنگدانه های خاص سبب انعکاس نور شده و در نتیجه دمای بتن شدیداً افزایش نمی یابد و همچنین سبب رویت ترکیب بر روی سطح بتن می شود و بنابراین امکان ارزیابی کفایت و یکنواختی ترکیب در سطح بتن فراهم می گردد. برای حصول اطمینان از پیوستگی غشای عمل آوری، بهتر است آن را در دو لایه عمود بر یکدیگر اعمال نمود. اگر فقط یک لایه اعمال شود، باید از یکنواختی و پوشش غشاء اطمینان حاصل گردد.

ترکیبات عمل آوری باید بر روی سطح بتن مرطوب اعمال و از پاشیدن یا اعمال آن بر سطح خشک بتن اجتناب گردد. ترکیبات عمل آوری از تبخیر آب بتن جلوگیری کرده و در نتیجه سطح بتن خنک نمی شود. بنابراین در مناطقی که تابش شدید آفتاب وجود دارد، باید بر روی سطح بتن، سایبان ایجاد گردد. در صورتی که از ترکیبات عمل آوری غیر محلول در آب استفاده می شود، 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 عمل آورنده استفاده نشود، زیرا این ترکیبات پیوستگی را کاهش 

می دهند. هر چند بعضی از انواع ترکیبات، پیوستگی را کاهش نمی دهند 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 حائز اهمیت است و یا هنگامی که نسبت آب به سیمان پایین است، بهتر است از روش های عمل آوری با آب (ایجاد حوضچه، غوطه وری، افشاندن آب و پوشش های خیس) استفاده کرد، و در صورت اضطرار از عمل آوری عایقی بهره بگیریم. شکل (۴)، روش عمل آوری با ماده شیمیایی عمل آوری را نشان می دهد.

عمل آوردن بتن به وسیله قالب ها

قالب ها 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. قالب های چوبی باید با آب افشانی مرطوب شوند، به خصوص در هوای گرم و خشک این عمل حائز اهمیت است. اگر مرطوب نگاه داشتن قالب های چوبی امکان پذیر نیست، باید بلافاصله قالب برداری شده و روش دیگری جهت عمل آوردن بتن به کار گرفته شود.

در صورتی که امکان برداشتن سریع قالب ها بویژه در سطوح و یا دیوار و یا تیرها وجود ندارد، توصیه می شود با شل کردن قابها، امکان عمل آوری با ریختن آب در درزهای موجود فراهم شود. شکل (۵)، یک نمونه از قالب های مخصوص را که از مواد مختلف تشکیل شده است نشان می دهد.

عمل آوری حفاظتی (محافظت)

لازم است در طول عمل آوری بتن جوان و پس از ریختن بتن، از بتن به خوبی محافظت شود تا آسیب نبیند. بارش باران و تگرگ، لرزش های شدید ماشین آلات ثابت و متحرک موجود، یخبندان، اعمال ضربه به قالب می تواند به بتن جوان و نارس آسیب برساند و به ظاهر بتن و مقاومت و دوام آن لطمه بزند.

عمل آوری حرارتی (پروراندن)

برای افزایش مقاومت بتن در روزهای اول و محافظت آن، در هوای سرد و جلوگیری از یخ زدن آن می توان دمای بتن داخل قطعه را بالا برد. بهترین روش برای این کار، به کار گیری بخار آب است. دمای محیط و بتن بهتر است از حدود C° ۶۵ 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. 

ولی به طور کلی باید نکات زیر در آن رعایت شود تا مقاومت و دوام مورد نظر حاصل گردد:

الف) قبل از گیرش بتن گرمادهی انجام نشود.

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

پ) خشک شدگی در قطعه بتنی به وجود نیاید و گرمازایی به صورت یکنواخت و غیر متمرکز انجام گردد.

ت) افزایش دمای بتن، در هر ساعت به C° ۲۰ و کاهش آن نیز در هر ساعت به C° ۲۰ محدود شود و از بروز شوک حرارتی به بتن جلوگیری گردد. در قطعات حجیم کاهش دمای بتن در هر ساعت به C° ۱۰ محدود می شود.

ج) حداکثر دمای بتن به C° ۶۵ محدود شود.

چ) با ایجاد عایق حرارتی در سطح بتن می توان از افت دمای آن جلوگیری نمود و حتی دمای آن را افزایش داد. قالب چوبی، پشم شیشه، و عایق های پلی یارتان و یونولیت، کاه و پوشال و غیره به ضخامت کافی 

می تواند عمل عایق بندی را به انجام برساند. باید از به کار بردن مواد عایق یا گرمازا در سطح بتن که دارای مواد مضر باشد، جلوگیری نمود.

مدت زمان مراقبت (عمل آوری)

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

مدت زمان عمل آوری بتن در هر پروژه به دلیل شرایط مختلف، متفاوت است. در صورتی که، زمان خاصی برای عمل آوری پیش بینی نشده باشد، حداقل زمان عمل آوردن بتن از مندرجات جدول (۱) محاسبه 

می شود. با توجه به شرایطی که ممکن است در کارگاه های کوچک حاکم باشد و عمل آوری مطابق 

روش های ارائه شده، کاملاً صحیح انجام نگردد و یا در مناطقی که مسائل دوام و خوردگی میلگردها حائز اهمیت است توصیه می شود، زمان عمل آوری بیش از حداقل ارقام موجود در جدول اختیار گردد.

جدول (۱) حداقل زمان عمل آوری بتن

شرایط مندرج در این ستون به شرح زیر تعریف می شود:

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

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

متوسط: شرایطی بین دو حد خوب و ضعیف

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

 
عمل آوری بتن

شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر از صفحات زیر بازدید نمایید:

مراحل طرح اختلاط

شناخت افزودنی های شیمیایی بتن

رفتار بتن در برابر آتش

تست ها و آزمایش های غیر مخرب بتن

آزمایش های غیر مخرب بتن بر روی سازه های بتنی به مانند التراسونیک ،اسکن بتن و هافسل از جمله آزمایش هایی هستند که جهت تعیین شناسنامه سازه و بررسی آن بر روی سازه انجام می گیرند.

در زیر توضیحاتی در مورد این نوع آزمایش ها شرح داده شده است.

تصاویر در این مقاله آزمایش های مذکور را نشان می دهند.

تست ها و آزمایش های غیر مخرب بتن

تست التراسونیک به روی بتن چگونه است

تست التراسونیک یا تست سرعت پالس های التراسونیک یک از انواع آزمایش های غیر مخرب برای سنجش میزان همگنی و مقاومت بتن می باشد. با انجام آزمایش التراسونیک ما می توانیم ضمن ارزیابی کیفی مقاومت بتن، به کیفیت دانه بندی در بتن در قسمت های مختلف و همچنین منحنی دانه بندی بتن دست پیدا کنیم. این آزمایش هم چنین نشان می دهد که آیا ناپیوستگی هایی مانند ترک و غیره در بتن وجود دارد یا خیر. در صورت وجود ناپیوستگی و ترک در بتن، به وسیله‌ ی این آزمایش می توانیم عمق ترک های موجود را تخمین بزنیم. 

✔ اهداف تست التراسونیک بر روی بتن کدام است

۱. ارزیابی کیفی مقاومت بتن، دانه ‌بندی بتن در قسمت‌های مختلف سازه و به دست آمدن منحنی دانه‌ بندی.

۲. پیدا کردن هر گونه ناپیوستگی در مقاطع مانند ترک، لایه لایه شدن بتن و غیره.

۳. مشخص کردن عمق ترک‌ های سطح بتن.

تست التراسونیک بر روی بتن با هدف اندازه ‌گیری مدت زمان عبور یک پالس التراسونیک با فرکانس ۵۰ تا ۵۴ هرتز می ‌باشد که توسط یک فرستنده تولید و به داخل بتن فرستاده می‌شود. این پالس از سوی دیگر توسط گیرنده ‌ای مشابه دریافت می‌شود. بدین ترتیب زمان عبور این پالس به دست می‌آید و با استفاده از میزان طول می‌ توان سرعت آن را به دست آورد. (سرعت برابر است با فاصله تقسیم بر زمان).

سرعت پالس التراسونیک به چگالی و ویژگی ‌های الاستیک ماده ‌ای که آزمایش بر روی آن صورت می ‌گیرد بستگی دارد. هر چه سرعت پالس بیشتر باشد، به آن معنی است که مدول الاستیسیته‌ ی بتن، چگالی و مقاومت آن بیشتر و بالاتر است.

تست سرعت پالس های التراسونیک

✔ نحوه انجام تست التراسونیک

نحوه انجام تست التراسونیک به این شکل است که یک پالس التراسونیک یا فراصوت با فرکانسی در حدود ۵۰ هرتز توسط یک فرستنده تولید می شود و به داخل بتن ارسال می گردد. در سوی دیگر بتن نیز گیرنده‌ای وجود دارد که وظیفه‌ی دریافت این پالس ها را بر عهده دارد. زمان عبور پالس از مقطع محاسبه می شود و با داشتن طول سرعت پالس محاسبه می گردد. سرعت پالس التراسونیک به عوامل مختلفی از جمله چگالی و ویژگی های الاستیک ماده (بتن) بستگی دارد. سرعت پالس با مدول الاستیسیته‌ ی بتن، چگالی و مقاومت آن نسبت مستقیم دارد و هر چه سرعت بیشتر باشد، این متغیرها دارای مقدار بیشتری خواهند بود. با وجود این که میان سرعت پالس و مقاومت بتن یک رابطه‌ی مستقیم وجود دارد، اما تا کنون هیچ رابطه‌ی فرمولی و عددی بین این دو به دست نیامده و ارتباط عددی ای بین آنها وجود ندارد.

مدول الاستیسیته‌ی بتن

تاثیر عوامل مختلف بر نتایج آزمایش التراسونیک

سرعت ثبت شده‌ی پالس در عبور از بتن می تواند به عواملی همچون طول مسیر، ابعاد نمونه آزمایشی، مسلح بودن یا نبودن بتن و میزان رطوبت موجود در بتن بستگی داشته باشد. شکل نمونه‌ی آزمایشی معمولاً تاثیری روی سرعت پالس ندارد، مگر این که ابعاد نمونه از طول موج پالس های ارسالی کمتر باشد. مثلاً برای عبور یک فرکانس ۵۰ هرتزی، ابعاد نمونه‌ی آزمایشی نباید از ۸۰ میلیمتر کمتر باشند. سرعت عبور پالس ها از فلزات بسیار بالاست. به همین خاطر در بتن هایی که از میلگرد استفاده می کنند و اصطلاحا مسلح شده‌اند، سرعت بالای پالس می تواند مربوط به همین موضوع باشد. رطوبت یکی از شرایط محیطی است که به صورت مستقیم بر روی نتایج تست التراسونیک بتن تاثیر دارد. رابطه‌ی آن هم با سرعت پالس مستقیم است به این معنی که هر چه رطوبت بیشتر باشد، سرعت پالس نیز به همان نسبت بیشتر خواهد بود. بنابراین در هنگام انجام تست التراسونیک، رطوبت باید از عواملی باشد که مورد اندازه گیری قرار می گیرد و در نتایج آزمایش لحاظ می شود. همچنین در نحوه‌ی کیورینگ بتن نیز این موضوع باید حتما در نظر گرفته شود، چرا که در همین مرحله مشخص می شود که رطوبت بتن چه مقداری خواهد بود. دمای محیط نیز یکی از عوامل تأثیر گذار بر نتایج تست التراسونیک است و با سرعت پالس عبوری رابطه‌ی عکس دارد. یعنی هر چه دمای بتن و محیط بتن پایین تر باشد، سرعت پالس افزایش پیدا خواهد کرد. دلیل آن هم این است که با کاهش دما، اندازه‌ی فضاهای خالی موجود در بتن کاهش می یابد. فضاهای خالی از عواملی هستند که باعث کاهش سرعت پالس می شوند و هر چه اندازه شان بیشتر باشد، کاهش سرعت بیشتر خواهد بود. بنابراین با کوچک تر شدن این فضاها، میزان کاهش سرعت در آن ها کم می شود و در نتیجه با پایین آمدن دمای بتن، سرعت پالس عبوری از آن افزایش پیدا می کند.

نحوه‌ ی کیورینگ بتن 

رطوبت: رطوبت بر روی تست التراسونیک بسیار موثر است و رابطه‌ی آن با سرعت پالس مستقیم است. یعنی هر چه میزان رطوبت بتن بیشتر باشد، سرعت پالس بیشتر خواهد بود. این مورد حتما باید در آزمایش التراسونیک مورد بررسی قرار بگیرد و در محاسبات لحاظ شود، در غیر این صورت نتایج آزمایش کاملا اشتباه از آب در خواهند آمد. مهم‌ترین عاملی که در رطوبت بتن تاثیر گذار است، نحوه‌ی کیورینگ آن است.

دما: دمای محیط بتن و دمای خود بتن با سرعت پالس در بتن رابطه‌ی معکوس دارد. هر چه دمای بتن پایین‌تر برود، هوای موجود در بتن و همچنین آب موجود در بتن متخلخل کمتر می ‌شود و در نتیجه عوامل کاهش سرعت پالس کمتر می‌شود. البته شیب رابطه‌ ی بین این دو کمیت ثابت نیست و در دماهای مختلف تغییر می‌ کند.

تاثیر طول و شکل مسیر: برای بتن‌هایی که ناهمگون هستند و این ناهمگونی عمدا در آن ایجاد شده، بایستی برای رسیدن به نتایج دقیق‌تر، طول مسیر بلندتری را انتخاب کرد. معمولا این موضوع در فیلد مشکلی ایجاد نمی‌کند، چرا که عموما و خود به خود طول مسیرها بلند است. اما در آزمایشگاه و در تست بر روی نمونه‌های آزمایشی، به دلیل اندازه‌ی کوچک نمونه‌ها، نتایج دستخوش تغییر می‌شوند.

به طور عمومی می‌توان گفت که شکل و اندازه‌ی تیر بتنی و یا نمونه‌ی آزمایشی بر روی سرعت پالس ارسالی تاثیری ندارد، مگر آن که اندازه و ابعاد بتن از حداقل اندازه (۸۰ میلیمتر برای فرکانس ۵۰ هرتز) کم‌تر باشد.

از جمله آزمایش های غیرمخرب بتن، هافسل (نیم پیل) می باشد. می دانیم یک جریان الکتریکی در بتن مسلح و جود دارد. پس باید بتوان آن را اندازه گیری نمود. اگر یک سر سیم را به میلگرد وصل کنیم و سر دیگر سیم را به کمک یک الکترود به سطح بتن مرطوب بچسبانیم و در این فاصله ولت متری را قرار دهیم اختلاف پتانسیل را بر صفحه دستگاه مشاهده می نماییم که در حدود چند ده تا چند صد میلی ولت است. بسته به نوع الکترود مصرفی ولتاژ قرایت شده متفاوت خواهد بود و قابل تبدیل به یکدیگر می باشند. آزمایش هافسل دارای دستورالعمل استاندارد برای کارگاه می باشد اما دستور استاندارد آزمایشگاهی ندارد. در کارگاه ASTM الکترود مس-سولفات را توصیه کرده است و در آزمایشگاه معمولا از الکترود کالومل اشباع استفاده می شود. باید دانست که این آزمایش فقط اختلاف پتانسیل موجود را به دست می دهد که پتانسیل خوردگی نام دارد و به هیچ وجه آهنگ خوردگی یا میزان خوردگی میلگرد را به نمایش می گذارد. این آزمایش با ارائه پتانسل خوردگی، به طراحان و کارشناسان فرآیند طرح و اجرای ترمیم و بازسازی سازه های بتنی امکان تصمیم گری برای عملیات های انجامی را می دهد.

اجرای ترمیم و بازسازی سازه های بتنی