عملآوری بتن
پس از افزودن آب به مخلوط بتن (سیمان، ماسه و سنگدانه) واکنش هیدراتاسیون بین سیمان و آب صورت میگیرد و با تشکیل واکنشهای شیمیایی مختلف به تنظیم و سخت شدن بتن کمک مینماید. از آنجا که سخت شدن بتن شامل گذر زمان میباشد؛ به میزان آب بیشتری برای انجام عمل هیدراتاسیون نیاز است، برای این منظور بتن مرطوب نگه داشته میشود تا واکنش هیدراتاسیون کامل شود که به این فرآیند عملآوری یا پخت بتن گفته میشود.
در طی فرآیند عملآوری بتن، رطوبت ناشی از هیدراتاسیون سیمان تحت کنترل است و با احتمال از بین رفتن رطوبت جو، واکنش هیدراتاسیون باید پیوسته تحت کنترل قرار بگیرد. فرآیند هیدراتاسیون تحت تأثیر دمای اولیه بتن، دمای محیط، حجم بتن و طرح مخلوط قرار دارد. به همین منظور باید شرایط را بهگونهای فراهم کرد که بتن از رطوبت کافی و دمایی برخوردار باشد که طی سرعت مناسب و مداوم این واکنش شیمیایی تحریک شده و با روند خوبی پیش رود.
عملآوری یک قطعه بتنی توسط پرسنل شرکت پایهان
انستیتو بتن امریکا ACI مدت زمان عملآوری را حداقل یک دوره مناسب جهت دستیابی به ۷۰٪ مقاومت فشاری بتن توصیه مینماید که معمولا پس از طی هفت روز اتفاق میافتد. با این حال در صورتیکه سطح بتن، خراش داده شود و یا از مواد افزودنی خاص در مخلوط بتن استفاده شده باشد رسیدن به ۷۰٪ از مقاومت سریعتر اتفاق میافتد.
چنانچه دمای محیط و یا حتی دمای خود بتن کاهش یابد مدت زمان بیشتری برای عملآوری نیاز است، بهطور معمول دمای ۲۰ درجه سانتیگراد، درجه حرارت مناسب برای عملآوری است.
ضرورت عملآوری بتن
بتن مادهای سخت و بادوام میباشد که از مخلوط سیمان، سنگدانه و آب تهیه میگردد و پس از عملیات بتن ریزی لازم است زمان داده شود تا بتن طی پیوندهای شیمیایی به استحکام و مقاومت موردنیاز برسد. بتن در طول زمان گیرش، بسیار آسیبپذیر بوده و حتی به نوعی میتوان گفت قابل انعطاف نیز میباشد بدین جهت لازم است به عملآوری بتن سرعت داده شود تا از آسیبهای احتمالی جلوگیری گردد.
اهمیت عملآوری بتن
کنترل دقیق رطوبت و دمای بتن حین گیرش بتن، بخشی اساسی در کنترل و تضمین کیفیت سازه بتنی است. روشهای صحیح عملآوری موجب جلوگیری از خشک شدن بتن، جمع شدگی و ترک خوردگی بتن میگردد و در نهایت بر عملکرد سازه به خصوص سطح پوشانندگی آن تآثیر بسزایی دارد.
بسیار ضروری است که نظارت پیوسته بر عملآوری بتن طی دوره عملآوری انجام شود. چنانچه آب بتن قبل از رسیدن به مقاومت موردنظر تبخیر شود، به میزان کافی آب در بتن نخواهد بود تا سیمان را بهطور کامل هیدراته نموده و به حداکثر مقاومت فشاری برساند، این پدیده بیشتر در شرایط آب و هوایی شدید اتفاق میافتد و مقاومت بتن را به خطر میاندازد.
عملآوری بلافاصله پس از اتمام بتن ریزی آغاز میگردد و چنانچه حفظ رطوبت در سطح بتن و عمق آن با توجه به شرایط آب و هوایی بهطور صحیح صورت پذیرد، بتنی که با روشهای صحیح ساخته شود از رطوبت کافی برای ادامه هیدراتاسیون برخوردار بوده، استحکام لازم را داشته، مقاوم در برابر تغییر حجم، انجماد و انقباض و همچنین در برابر سایش و پوستهشدن و یا به اصطلاح ترک خوردگی میباشد.
عوامل مؤثر در عملآوری بتن:
۱- نسبتهای اختلاط
۲- مقاومت مشخصه
۳- ابعاد سازه بتنی
۴- شرایط آب و هوایی
۵- پیشبینی شرایط محیطی در درازمدت
تکنیکهای عملآوری بتن:
عوامل زیادی بر میزان تبخیر آب از بتن تازه تاثیرگذارند که این عوامل شامل دمای هوا، رطوبت، دمای بتن و حتی سرعت وزش باد میباشد. بدین منظور تکنیکهای بسیاری جهت حفظ رطوبت بتن به خصوص در سنین پایین ارائه گردیده است. همچنین روشهای زیادی برای عملآوری بتن پیشنهاد میشود که بیشتر به منظور دستیابی به شرایط زیر میباشند:
- حفظ آب موجود در بتن در اوایل دوره گیرش
- جلوگیری از تبخیر آب از سطح بتن
- افزایش مقاومت بتن با فراهم نمودن رطوبت اضافی و گرم نگهداشتن بتن
◄البته باید به این نکته بسیار مهم توجه داشت که افزایش درجه حرارت در طول مدت عملآوری بتن باعث افزایش مقاومت اولیه آن میگردد اما میتواند مقاومت ۲۸ روزه آن را کاهش دهد.
انتخاب روش یا ترکیبی از روشها بستگی به عواملی از قبیل در دسترس بودن مواد عملآوری، اندازه، شکل و سن بتن، محل بتنریزی، اهمیت ظاهر نهایی بتن و هزینه برآورد شده دارد.
در نتیجه عملآوری شامل یک سری مراحل است که ارتباط مستقیم با زمان و سن بتن دارد و زمان پیشنهادی، تابع درجه سختی موردنیاز میباشد تا مرحلهای که به سطح بتن آسیب نرساند. بسیاری از شیوهها برای مرطوب نگهداشتن بتن وجود دارد که در ادامه به یک سری از این مراحل که بهطور برجسته مورد استفاده قرار گرفته اشاره میکنیم:
ا- حفظ رطوبت
الف- حوضچه (برکه) و غوطهوری
ایجاد آبگیر معمولا برای عملآوری سطوح صاف مانند دالها استفاده میگردد چرا که با ایجاد لبه اطراف سطح بتن میتوانند یک حوضچه آب بوجود آورند و آب آن را حفظ نمایند. ایجاد حوضچه یک روش ایدهآل جهت حفظ رطوبت است و باعث حفظ دمای یکنواخت در کل بتن میگردد.
عملآوری با ایجاد حوضچه ( برکه )
در مورد قطعات بتنی پیش ساخته نیز میتوان از غوطهورسازی درون آب استفاده نمود که ضوابط خاص خود را جهت دمای آب دارد. اماباید خاطر نشان نمود که غوطهوری عمدتا در نمونههای آزمایشگاهی استفاده میشود.
ب- اسپری و مهشکن
اسپری و مهشکن زمانی استفاده میشود که دمای محیط از دمای انجماد بالاتر بوده و رطوبت آن کم باشد جهت ایجاد مه غالبا از سمپاش یا نازل استفاده میشود. در این حال رطوبت نسبی هوا از رطوبت سطح بیشتر شده و تبخیر از سطح بتن کاهش مییابد.
چنانچه پاشش آب در فواصل زمانی تعریف شده انجام پذیرد، جهت جلوگیری از خشک شدن سطح بتن باید از چاله آب یا موارد مشابه استفاده شود در غیر اینصورت با بهوجود آمدن چرخههای متناوب خیس و خشک شدن امکان ترک خوردگیهای سطحی افزایش مییابد.
عملآوری بتن با پاشش آب
ج- پوشش مرطوب
بدین منظور از روکشهای مرطوب اشباع شده از آب مانند گلیم، حصیر، فرش، گونی، چتایی و پارچههای نگهدارنده رطوبت استفاده میشود. ضمن اینکه وسایل فوق، هنگام استفاده باید تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشند. استفاده از آنها باید بعد از سفت شدن بتن صورتپذیرد زیرا امکان آنکه به سطح بتن آسیب برسانند زیاد است. در عملآوری مقاطع کوچکتر میتوان از کاه، پوشال، خاک اره و حتی ماسه یا خاک نیز استفاده نمود.
این روکشها باید پیوسته مرطوب نگه داشته شوند بهطوریکه پیوسته یک لایه از آب در طول زمان عملآوری در سطح بتن وجود داشته باشد.
د- قالب
قالبها معمولا بهعنوان محافظ عمل کرده و اجازه از دست دادن رطوبت سطحی بتن را نمیدهند و تا انتهای زمان عملآوری بتن در محل باقی میمانند. اگر از قالبهای چوبی استفاده شود باید پیوسته آنها را مرطوب نگه داشت بهخصوص در هوای گرم و خشک باید به این نکته دقت بیشتری نمود.
۲- کاهش هدر رفتن آب
الف- با پوشاندن سطح بتن با کاغذهای ضدآب، نایلون یا ورقهای پلاستیکی از هدر رفتن آب بتن میتوان جلوگیری نمود. برای این منظور میتوان از ورقهای پلی اتیلن استفاده کرد که به عنوان یک رطوبتگیر با وزن بسیار کم مورد توجه واقع شده است، که ضمن آن که رطوبت موجود در بتن را حفظ مینماید، کنترل دما را نیز بهبود میبخشد. این ابزار بسیار سبک بوده و به راحتی قابل استفاده میباشند. باید دقت داشت که هنگام استفاده، سطح بتن باید به اندازهای سخت شده باشد که در حین قرارگیری از آسیب رساندن به سطح جلوگیری شود.
در درجه حرارتهای پایین بهتر است از ورقهای پلاستیکی تیرهرنگ استفاده شود تا جذب نور بیشتر شده و دما را افزایش دهد اما در درجه حرارتهای بالا باید از ورقهای بازتابنده سفید رنگ استفاده شود تا ضمن خنک نگهداشتن بتن به عملآوری آن نیز کمک نماید. باید دقت داشت که ورقهای مورداستفاده سوراخ نبوده و یا پارگی نداشته باشند و کامل بر روی سطح بتن قرار گیرند تا عملآوری دچار مشکل نگردد.
چنانچه شکل ظاهری بتن حائز اهمیت باشد پیشنهاد میشود روش دیگری را انتخاب نمایید.
ب- با استفاده از ایجاد یک غشا میتوان تبخیر رطوبت بتن را به تعویق انداخت غشاها به دو صورت شفاف و یا شفاف با رنگدانه سفید موجود میباشند. ترکیبات غشایی با رنگدانه سفید بیشتر در شرایط آب و هوایی گرم و آفتابی جهت منعکس کردن اشعههای خورشید توصیه میشوند تا از افزایش شدید دمای بتن جلوگیری شود و اجازه میدهد که سطح بتن و تغییرات آن در هنگام عملآوری قابل مشاهده باشد. این ترکیبات نیز بعد از اتمام بتنریزی بر روی سطح مرطوب بتن استفاده میگردند. در این حالت با ایجاد یک غشاء بر روی سطح بتن از هدر رفتن آب جلوگیری میشود؛ غشاء میتواند جامد یا مایع باشد که بهعنوان مواد ضدآب و یا ترکیبات آببند نیز شناخته میشوند.
ج- قیر اندود کردن
۳- تسریع استحکام بتن
الف- بخار
با استفاده از این روش، بتن بسیار سریع به استحکام موردنظر دست پیدا میکند. عمل بخاردهی بعد از گیرش بتن به منظور افزایش مقاومت، ممانعت از یخزدگی بتن و حفظ آن در آب و هوای سرد با بالا بردن دمای قطعه بتنی اتفاق میافتد. در این روش نیز باید دقت داشت که عمل بخاردهی به صورت پیوسته و یکنواخت باشد بهطوریکه خشکشدگی در بتن صورت نپذیرد.
بدینمنظور شرکت پایهان از دو دیگ بخار با ظرفیت ۵ تن و ۳ تن جهت عملآوری قطعات بتنی بهره میبرد. قطعات بتنی که با سیستم بخار عملآوری میگردند بعد از ۲۴ ساعت به ۷۰٪ مقاومت خود دست پیدا میکنند.
عملآوری قطعات بتنی در شرکت پایهان با بخار و پوشش پلاستیک
ما در شرکت پایهان بعد از تحقیقات و آزمایشات مختلف در مورد قطعات بتنی که تحت بخار عملآوری میشوند توانستیم به یک درجهای از حرارت برسیم که بعد از ۲۴ ساعت به ۷۰٪ مقاومت اولیه بتن دست یابیم ما به این نتیجه رسیدیم که بخار بیش از حد متعارف باعث افت کیفیت بتن میشود پس باید توجه داشت که دمای بخار آب برای عملآوری در فصول مختلف یکسان نیست و برای هر شرایط آب و هوایی باید درجه آن تنظیم گردد.
نمای کلی پس ازعملآوری قطعات بتنی در شرکت پایهان
ب- کویلهای گرمایشی
با هدف محافظت بتن در مقابل یخزدگی در هنگام بتنریزی در هوای سرد استفاده شدهاند. احتمال خشک شدگی در این روش زیاد است.
ج- روکشهای الکتریکی
بیشتر در قطعات بتنی پیشساخته کاربرد دارند.
د- عایق حرارتی
این عایق مانند پشم شیشه جهت پوشش و عایق نمودن سطوح بتنی که در طی دوره عملآوری در معرض انجماد قرار دارند استفاده میشوند.
از آنجا که بتن تازه معمولا حاوی آب بیشتر از حد نیاز جهت هیدراتاسیون سیمان میباشد جلوگیری از تبخیر آن میتواند در هیدراتاسیون سیمان اثر منفی داشته و آنرا به تآخیر بیاندازد این مساله بیشتر در مورد دالهای بتنی اتفاق میافتد از اینرو این روشها برای حفظ رطوبت بتن جهت انجام عمل هیدراتاسیون به موقع از اهمیت زیادی برخوردارند تا بتن بتواند مقاومت فشاری مناسب را بهدست آورد.
ملاحظات
عملآوری بهطور مستقیم بر کیفیت ساختار کلی سازه بتنی تآثیر میگذارد، افزایش مقاومت در سنین پایین سریع اتفاق میافتد اما در یک دوره نامحدود به آرامی این روند ادامه پیدا میکند. عملآوری مناسب میتواند دوام، استحکام، مقاومت در برابر سایش، ثبات حجم و همچنین مقاومت در برابر انجماد و انقباض را افزایش دهد.
چگونه دمای بتن را تحت نظر داشته باشیم؟
فرآیند عملآوری نیاز به کنترل دقیق دما و مقاومت دارد تا تمامیت ساختار بتن آسیب نبیند برای این منظور SmartRock™ را پیشنهاد میدهند که سنسور اندازهگیری بیسیم دما و مقاومت میباشد. این دستگاه بهطور مداوم تاثیر دمای محیط داخلی و خارجی را بر روی بتن موردنظر شما اعلام میکند و این امر کنترل را آسانتر مینماید و در نتیجه باعث میگردد از شرایط بهینه جهت افزایش مقاومت فشاری بتن اطمینان حاصل شود.
تست اندازهگیری دما و مقاومت
واحد تحقیق و توسعه شرکت پایهان بتن