پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
عمل آوری بتن (کیورینگ)
کیورینگ مجموعه اقداماتی است که موجب هر چه بهتر انجام شدن عمل هیدراتاسیون سیمان می‌شود. متداولترین روش برای این منظور، پوشاندن سطح بتن با یک لایه نازک است. کیورینگ از تبخیر آب سطحی بتن جلوگیری می‌نماید و به مرور زمان بر اثر عوامل جوی از روی سطح بتن پاک می‌شود و هیچ اثر سویی بر عمر بتن ندارد. این ماده با ایجاد یک لایه شفاف بر روی بتن موجب می‌شود که نور آفتاب از سطح آن منعکس می‌شود.
مقدار مصرف مواد عمل آورنده بستگی به صیقلی بودن سطح بتن دارد که هر چه سطح صافتر و صیقلی‌تر باشد، میزان مصرف آن نیز کمتر است. در هنگام کیورینگ باید دقت شود که تمام سطح با مواد عمل آورنده پوشش داده شده تا هیچگونه راه فراری برای بخار آب‌های ایجاد شده وجود نداشته باشد. در صورت وجود سوراخ در سطح کیورینگ، در همان محل، ترک‌هایی در سطح بتن مشاهده خواهد شد که مقاومت، کارایی و دوام بتن را کاهش خواهد داد.
اجرای عمل آوری بتن در سرما مقوله دیگری است. در محیط‌های سرد و امکان یخ زدگی بتن بخشی از ساز و کارهای عمل آوری با استفاده از ضد یخ بتن در درون بتن انجام خواهد گرفت.
فرایند 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 می‌شود. عمل‌آوردن در خصوصیات بتن سخت شده مانند مقاومت فشاری، دوام، مقاومت سایشی و مقاومت در مقابل یخبندان تأثیر قابل ملاحظه‌ای دارد. عملآوری به سه شکل محافظت، مراقبت (عملآوری) و پروراندن (عملآوری حرارتی) برای بتن ریخته شده در قالب ضروری است.
بهترین عمل آوری رطوبتی، غرقاب کردن بتن‌هایی است که گیرش خود را انجام داده است. رطوبت دهی مرتب مستقیم و سپس رطوبت رسانی غیر مستقیم با لایه‌های جاذب و جلوگیری از تبخیر و در آخرین مرتبه شیوه جلوگیری از تبخیر (به تنهایی) است. در این شیوه از نایلون یا مواد عمل آوری استفاده می‌شود. افزایش طول مدت عمل آوری رطوبتی به افزایش کیفیت مقاومتی و دوام جداول بتنی منجر می‌شود.
روش‌های مختلف عملآوری بتن
عمل آوری با آب
این روش از حذف آب سطح بتن به واسطه خیس کردن بیوقفه آن جلوگیری می‌کند. این کار با افشاندن یا پاشیدن آب روی سطح بتن به منظور اطمینان از مرطوب بودن سطح بتن به صورت مداوم انجام می‌شود. در نتیجه رطوبت بتن تا رسیدن به مقاومت لازم حفظ می‌شود. روش‌های عمل آوری بتن به این صورت هستند.
- غرقاب کردن
- پاشیدن آب
- مه‌سازی
- پوشش‌های مرطوب یا خیس
عمل آوری با ماده محافظ
در این روش رطوبت سطح بتن به واسطه پوشاندن شدن با ماده محافظ حفظ می‌شود. این مواد شامل موم، آکریلیک و مایعاتی بر پایه آب هستند. این مواد روی بتن تازه ریخته شده برای به وجود آوردن یک سطح محافظ اسپری می‌شوند. این کار حذف رطوبت بتن را کاهش می‌دهد. این کار به دو صورت حفاظ پالستیکی و قالب‌بندی انجام می‌شود.
عمل آوری با بخار
عمل آوری با بخار، سطح را مرطوب نگه می‌دارد و دمای بتن را برای سرعت بخشیدن به کسب مقاومت، افزایش می‌دهد. این کار برای سرعت دادن به سخت شدگی سریع بتن و مالت، با در معرض قرار دادن آنها در برابر بخار و رطوبت انجام می‌شود. این روش برای کارخانه‌های بتن پیش ساخته که تولید انبوه دارند و زمان چرخش قالب بسیار سریع بوده، رایج است.
در مواردی که کسب مقاومت اولیه در مدت زمان کم از اهمیت زیادی برخوردار بوده یا در هوای سرد که گرمای بیشتری برای تسریع عمل آبگیری سیمان مورد نظر است، برای عمل آوردن بتن از بخار استفاده می‌شود. دو روش برای عمل آوردن با بخار وجود دارد.
- عمل آوردن با بخار در فشار اتمسفر
- عمل آوردن با بخار تحت فشار زیاد
عمل آوردن با بخار در فشار اتمسفر
این روش برای سازه‌های بتنی واقع در محیط‌های بسته یا اعضا و قطعات پیش‌ساخته به کار گرفته می‌شود. در این شیوه عمل آوردن، کلیه مراحل باید قبلاً به تأیید دستگاه نظارت برسد. بسته به مشخصات سازه و شرایط محیط، عمل آوردن با رعایت مراحل زیر صورت می‌گیرد.
- مرحله اول: ریختن و تراکم بتن در قالب و حفظ آن در هوای آزاد به مدت ۲ الی ۵ ساعت
- مرحله دوم: افزایش دما در خیمه بخار تا رسیدن به دمای حداکثر طی مدت ۲/۵ ساعت
- مرحله سوم: حفظ مجموعه در دمای ثابت به مدت ۶ تا ۱۲ ساعت
- مرحله چهارم: کاهش تدریجی دما از دمای حداکثر به دمای مورد‌نظر در فاصله زمانی حدوداً ۲ ساعت
مدت زمان و دمای هر یک از مراحل چهارگانه فوق‌الذکر با توجه به نوع سازه، نوع بتن و شرایط محیطی، قبل از اجرا باید به تأیید دستگاه نظارت برسد. دمای مرحله سوم نباید از ۸۰ درجه سلسیوس و سرعت ازدیاد یا کاهش دما در مراحل دوم و چهارم نباید از ۲۰۰ درجه سلسیوس در ساعت تجاوزز نماید.
عمل آوردن در اتوکلاو
برای عمل آوردن سریع بتن و رسیدن به مقاومت‌های مورد‌نظر و قالب برداری فوری، استفاده از این روش معمول بوده و توصیه می‌شود. درجه حرارت عمل آوردن بین ۱۶۵ تا ۱۹۰ درجه سلسیوس و فشار کار در سیستم بخاردهی ۵/۵ تا ۷/۱۱ مگاپاسکال است. از این روش در ساخت لوله‌های بتنی و بعضی اعضا و قطعات ساختمانی سبک استفاده می‌شود.
مدت مراقبت
مدت مراقبت به عواملی نظیر نوع سیمان، مقاومت مورد نظر، نسبت سطوح نمایان به حجم، شرایط آب و هوایی به هنگام ساخت و ریختن بتن و نهایتاً شرایط رویارویی بستگی دارد.
نگهداری بتن در محیطی که باران نبارد، رطوبت زیاد نباشد، درجه حرارت کم باشد و بتن در تماس با خاک مرطوب قرار نگیرد، نگهداری معمولی تلقی می‌شود. در شرایط معمولی و هنگامی که دمای محیط کمتر از ۱۰ درجه سلسیوس باشد، برای رسیدن به مقاومت‌های خواسته شده و دوام مطلوب، با توجه به نوع سیمان مصرفی باید زمان عمل آوردن، حداقل برابر با ارقام زیر باشد.
- سیمان نوع ۱، (سیمان معمولی) ۷ روز
- سیمان نوع ۲، ۱۴ روز
- سیمان نوع ۳، ۳ روز
نوع سازه نیز در تعیین مدت مراقبت دخالت دارد.
دال‌ها
در دال‌های بتنی به علت زیاد بودن سطح نسبت به حجم بتن، تبخیر سطحی هنگام گیرش اولیه بسیار زیاد است. در صورت عدم رعایت اصول صحیح نگهداری، ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک در سطح بتن ایجاد می‌شود. هنگامی که بتن روی بستر خاکی ریخته می‌شود، برای جلوگیری از جذب آب بتن باید سطح زیر دال قبلاً کوبیده، آماده و آبپاشی شود
بتن‌های پیش‌ساخته
منظور از قطعات پیش‌ساخته، قطعاتی نظیر لوله، بلوک، آجر، تیر با مقاطع TT,T,U، ستون، دیوار، پانل و نظایر آن می‌باشد. در عمل آوردن این قطعات برای باز کردن سریع قالب‌ها و تخلیه کارگاه ساخت، غالباً از روش‌های عمل آوردن تسریع شده استفاده می‌شود. روش عمل آوردن با توجه به نوع سازه توسط پیمانکار، پیشنهاد و به تصویب دستگاه نظارت می‌رسد.
بعضی از قطعات پیش‌ساخته نظیر بلوک‌های سیمانی، آجرهای سیمانی و لوله‌ها، بلافاصله بعد از ریختن از قالب جدا می‌شوند و عمل آوردن آنها در هوا یا استخرهای آب، بسته به شرایط ادامه می‌یابد. در بعضی موارد برای قطعات پیش‌ساخته نظیر لوله‌ها یا پانل‌ها، قالب‌برداری ۱۲ تا ۲۴۴ ساعت بعد از بتن‌ریزی انجام می‌شود.
عمل آوردن اعضای پیش‌ساخته با بخار تحت فشار جو در دمای ۵۰ تا ۸۵ درجه سلسیوس و در مدت زمانی بین ۱۲ تا ۷۲ ساعت صورت می‌گیرد. چنانچه عمل آوردن با بخار و تحت فشار صورت گیرد، درجه حرارت ۱۶۵ تا ۱۹۰ درجه سلسیوس و مدت مراقبت حسب مورد ۵ تا ۳۶ ساعت خواهد بود.
قالب‌های لغزنده قائم
سازه‌هایی نظیر سیلوها، بونکرها، منابع و مخازن آب و چاه‌های آسانسور با قالب‌های لغزنده قائم ساخته می‌شوند. برای مراقبت از بتن تازه در بیرون سیلو از برزنت‌هایی که مرتباً آبپاشی می‌شود و همراه با سکوی کار حرکت می‌کند، استفاده می‌شود، چنانچه این تدابیر برای مراقبت از بتن کفایت ننماید، می‌توان از چتایی استفاده نمود.
استفاده از ترکیبات عمل آورنده با تأیید قبلی دستگاه نظارت، پس از عملآوری توسط برزنت، به شرطی که در رنگ سیلو تغییری حاصل نشود، بلامانع است. با توجه به مسائلی نظیر آتش‌سوزی و سمی بودن گازها، استفاده از ترکیبات عمل آورنده در داخل سیلو مجاز نمی‌باشد. دمای داخل سیلو در هوای سرد، همواره باید بیش از ۱۵ درجه سلسیوس باشد. با توجه به روش‌های ساخت سیلو، پیمانکار موظف است برای جلوگیری از بالا رفتن دما، نسبت به تهویه داخل سیلو اقدام نماید.
سقف‌های پوسته‌ای
سقف‌های پوسته‌ای نازک باید با دقت کامل عمل آورده شوند. به علت شرایط خاص این نوع سازه‌ها و به علت عدم رعایت دستورالعمل‌های فنی مراقبت از بتن در مراحل اولیه گیرش، امکان بروز ترک‌های سطحی در اثر جمع‌شدگی بسیار است. در آب و هوای گرم برای مراقبت و عمل آوردن، روش آبیاری بارانی و پس از آن پوشاندن سازه با کرباس یا گونی خیس و آبیاری مداوم توصیه می‌شود. در هوای سرد برای جلوگیری از یخ زدن، دستگاه نظارت دستورالعمل‌های لازم برای مراقبت از بتن را صادر خواهد نمود.
عملآوری عایقی
جلوگیری از تبخیر آب، روش دیگری جهت عمل‌آوردن بتن است و از آن جهت مزیت دارد که نیاز به خیس کردن مداوم پوشش نیست. این روش برای مناطقی که امکان فراهم کردن آب مناسب جهت عملآوری با مشکلاتی همراه است قابل به کارگیری خواهد بود. مصالح و روش‌های مختلف جلوگیری از تبخیر آب از سطح بتن به شرح زیر است.
ورق پلاستیک یا نایلون
ورق پلاستیک وزن بسیار سبک دارد و در رنگ‌های مختلف، مانند سفید و سیاه موجود است. رنگ سفید برای هوای گرم مناسب است، زیرا نور را منعکس می‌کند و رنگ سیاه برای هوای سرد مطلوب است، زیرا نور را جذب می‌کند. ورق پلاستیک معمولاً از نوع پلی اتیلنن 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 نشود. احتمال دارد که ورق پلاستیک باعث تغییر رنگ و ظاهر سطح بتن شود، به خصوص اگر ورق چروکیده باشد، در این صورت اگر یکنواختی رنگ و ظاهر سطح بتن اهمیت دارد، باید از روش‌های دیگری استفاده کرد. تعریق و چکه کردن آب ناشی از تبخیر سطح بتن می‌تواند به ظاهر بتن آسیب رساند.
بنابراین توصیه می‌شود، در چنین شرایطی نایلون یا پوشش دقیقاً بر سطح بتن قرار داده شود یا از روش‌های دیگری استفاده شود. مشکل استفاده از ورق نایلون، پاره یا سوراخ شدن آن در کارگاه بوده که امکان تعمیر آن وجود ندارد و در صورت عدم توجه به وجود سوراخ یا پار‌گی مشکلاتی برای عملآوری، به وجود می‌آورد. جهت محکم کردن ورق‌ها در اطراف تیرها و ستون‌ها، باید از طناب یا نوار استفاده شود.
عمل آوردن بتن به وسیله قالب‌ها
قالب‌ها خود محافظ مناسبی هستند و از خروج آب از بتن جلوگیری می کنند. البته در چنین مواردی، سطح افقی بتن باید مرطوب نگاه داشته شود. قالب‌های چوبی باید با آب افشانی مرطوب شوند، به خصوص در هوای گرم و خشک این عمل حایز اهمیت است. اگر مرطوب نگاه داشتن قالب‌های چوبی امکان پذیر نیست، باید بلافاصله قالب‌برداری شده و روش دیگری جهت عمل آوردن بتن به کار گرفته شود. در صورتی که امکان برداشتن سریع قالب‌ها به ویژه در سطوح یا دیوار یا تیرها وجود ندارد، توصیه می‌شود با شل کردن قالب‌ها، امکان عمل آوری با ریختن آب در درزهای موجود فراهم شود.
عملآوری حفاظتی بتن (محافظت)
لازم است در طول عملآوری بتن جوان و پس از ریختن بتن، از بتن به خوبی محافظت شود تا آسیب نبیند. بارش باران و تگرگ، لرزش‌های شدید ماشین آلات ثابت و متحرک موجود، یخبندان، اعمال ضربه به قالب می‌تواند به بتن جوان و نارس آسیب رساند و به ظاهر بتن و مقاومت و دوام آن لطمه بزند.
عملآوری حرارتی (پروراندن)
برای افزایش مقاومت بتن در روزهای اول و محفاظت آن، در هوای سرد و جلوگیری از یخ زدن آن می‌توان دمای بتن داخل قطعه را بالا برد. بهترین روش برای این کار، به کارگیری بخار آب است و دمای محیط و بتن بهتر است از حدود ۶۵ درجه سانتیگراد بیشتر نشود و عمل بخاردهی پس از گیرش بتن آغاز شود. 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 شود.
- قبل از گیرش بتن گرمادهی انجام نشود.
- گازهای ناشی از سوختن در مجاورت بتن تازه و یا جوان قرار نگیرد.
- خشک شدگی در قطعه بتنی به وجود نیاید و گرمارسانی به صورت یکنواخت و غیر متمرکز انجام شود.
- افزایش دمای بتن، در هر ساعت به ۲۰ درجه سانتیگراد و کاهش آن نیز در هر ساعت به ۲۰ درجه سانتیگراد محدود شود و از بروز شوک حرارتی به بتن جلوگیری شود. در قطعات حجیم کاهش دمای بتن در هر ساعت به ۱۰ درجه سانتیگراد محدود می‌شود.
- حداکثر دمای بتن به ۶۵ درجه سانتیگراد محدود شود.
- با ایجاد عایق حرارتی در سطح بتن می‌توان از افت دمای بتن جلوگیری نمود و حتی دمای آن را افزایش داد. قالب چوبی، پشم شیشه، و عایق‌های پلی یورتان و یونولیت، کاه و پوشال و غیره به ضخامت کافی می‌تواند عمل عایق‌بندی را به انجام برساند. باید از به کار بردن مواد عایق یا گرمازا در سطح بتن که دارای مواد مضر باشد، جلوگیری نمود.
ترکیبات عمل آوری بتن
ترکیبات عمل آوری به صورت مایع است که بر روی سطح بتن پاشیده یا مالیده می‌شود و با ایجاد یک غشاء از تبخیر آب بتن جلوگیری می‌کند. این محلول‌ها از اختلاط رزین‌های مصنوعی و طبیعی با حلال تشکیل شده‌اند. پس از اعمال ترکیبات عمل آوری بر سطح بتن، حلال تبخیر شده و رزین بر سطح باقی می‌ماند. غشای رزین برای مدت حدود یک تا چهار هفته باقی مانده و بر اثر هوازدگی و نور آفتاب، ترد و شکننده شده و از سطح بتن جدا می‌شود.
معمولاً در این نوع ترکیبات از رنگدانه‌های مختلف، مانند ذرات آلومینیوم بهره گرفته می‌شود. استفاده از رنگدانه‌ها در ترکیبات به دو دلیل انجام می‌پذیرد. رنگدانه‌های خاص سبب انعکاس نور شده و در نتیجه دمای بتن شدیداً افزایش نمی‌یابد و همچنین سبب رؤیت ترکیب بر روی سطح بتن می‌شود و بنابراین امکان ارزیابی کفایت و یکنواختی ترکیب در سطح بتن فراهم می‌شود. برای حصول اطمینان از پیوستگی غشای عملآوری، بهتر است آن را در دو لایه عمود بر یکدیگر اعمال نمود. اگرفقط یک لایه اعمال شود، باید از یکنواختی و پوشش غشاء اطمینان حاصل شود.
ترکیبات عملآوری باید بر روی سطح بتن مرطوب اعمال و از پاشیدن یا اعمال آن بر سطح خشک بتن اجتناب شود. ترکیبات عملآوری از تبخیر آب بتن جلوگیری کرده و در نتیجه سطح بتن خنک نمی‌شود. بنابراین توصیه می‌شود، در مناطقی که تابش شدید آفتاب وجود دارد، بر روی سطح بتن، سایبان ایجاد شود. در صورتی که از ترکیبات عملآوری غیر محلول در آب استفاده شو، 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 شود، بهتر است که از ترکیبات عمل‌آورنده استفاده نشود، زیرا این ترکیبات پیوستگی را کاهش می‌دهند. هر چند بعضی از انواع ترکیبات، پیوستگی را کاهش نمی‌دهند 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 شوند.
در مواردی که دوام بتن در برابر عوامل مضر و یا خوردگی میلگردها حایز اهمیت است یا هنگامی که نسبت آب به سیمان پایین است، بهتر است از روش‌های عملآوری با آب (ایجاد حوضچه، غوطه وری، افشاندن آب و پوشش‌های خیس) استفاده شود. در صورت اضطرار، از عملآوری عایقی استفاده نمایید.