روش های عمل آوری بتن همراه با الزامات آیین نامه ای
عمل آوری بتن یا کیورینگ بتن به مجموعه اقداماتی گفته می شود كه با هدف حفظ رطوبت و حرارت بتن در مدت زمان معين بلافاصله پس از بتن ریزی و پرداخت بتن انجام می شود. در این مقاله با روش های عمل آوری بتن (همراه با الزامات آیین نامه ای) آشنا خواهید شد، پس در ادامه با ایران عمران همراه شوید.
1- مقدمه
عمل آوری بتن در خصوصیات آن مانند مقاومت فشاری، دوام، مقاومت سايشی و مقاومت در مقابل يخبندان تأثير قابل توجهی دارد. عمل آوری به سه شكل محافظت، مراقبت (عمل آوری) و پروراندن (عمل آوری حرارتی) برای بتن ريخته شده در قالب ضروری است.
هنگامي كه سيمان پرتلند با آب مخلوط می شود، فعل و انفعالات شيميايی كه به آن هيدراتاسيون مي گويند، آغاز می شود. پيشرفت و وسعت اين واكنش شيميايی در دوام، مقاومت و وزن مخصوص بتن اثر می گذارد. معمولاً مقدار آب موجود در مخلوط های بتن که بر اساس طرح اختلاط بتن مشخص می شود، بيش از آب مورد نياز برای تكميل هيدراتاسيون است، اما به هر حال كاهش آب به علت تبخير، باعث تأخير و يا توقف فرآيند هيدراتاسيون می شود.
در چند روز اول، پس از جاگذاری بتن، در درجه حرارت مناسب، هيدراتاسيون نسبتاً سريع است. بنابراين حفظ آب بتن، در طول اين زمان بسيار با اهميت است. هنگامی كه عمل آوری متوقف شود، كسب مقاومت بتن براي مدت كوتاهی ادامه می يابد ولی پس از آنكه درجه اشباع حفره های مويينه داخل بتن به 80 درصد می رسد، كسب مقاومت بتن متوقف می گردد.
2- روش های عمل آوری بتن
1-2- کیورینگ بتن با آب
کیورینگ بتن با آب، موجب افزايش رطوبت بتن می شود و همچنين از افت رطوبت بتن جلوگيری می كند. آب مصرفی بايد دارای مواد زائد و مضر در حد مجاز استاندارد و آيين نامه های موجود باشد تا در كيفيت بتن اثر نامطلوب نگذارد. همچنين در استفاده از آب بسيار سرد و يا گرم كه سبب شوك حرارتی در بتن شده و سطح بتن ترك می خورد، بايد اجتناب نمود. روش های مختلف عمل آوری بتن با آب به شرح زير است:
ايجاد حوضچه و غوطه ورسازی: ايجاد حوضچه برای سطوح افقی، مانند دال ها مناسب است. در پيرامون دال، لبه هايی ساخته می شود و در درون اين حوضچه آب قرار مي گيرد. آب درون حوضچه نباید بیش از 12 درجه سردتر از بتن باشد. همچنین می توان قطعات پیش ساخته را درون آب غوطه ور کرد، که در این حالت ضوابط دمای آب باید رعایت شود.
افشاندن آب: در دمای بیش از 5 درجه سانتی گراد، روش افشاندن آب برای عمل آوردن بتن بسیار مناسب است. روند افشاندن آب بايد پيوسته باشد، در صورتی كه افشاندن با وقفه انجام شود، باعث تر و خشك شدن می شود و در نتيجه عارضه پوسته شدن در سطح بتن اتفاق می افتد. آب افشانی معمول در برخی از كارگاه های كشور ما، علاوه بر اینکه موجب تر و خشك شدن می شود، باعث شوك حرارتی نيز می شود چرا که با خشك شدن سطح در زیر آفتاب، دمای سطح بتن بالا رفته و با پاشیدن آب خنک، مشکل ترک خوردگی به وجود می آید.
پوشش های خیس: در صورتی كه نتوان به طور مداوم با افشاندن آب، سطح بتن را مرطوب نگه داشت، استفاده از پوشش های جاذب آب از قبيل چتايی، گونی، گليم و حصير برای عمل آوری بتن توصيه می شود. چتايی نو بايد قبل از مصرف كاملاً شسته شود تا مواد قابل حل آن پاك شده و قابليت جذب آن بيشتر گردد. همچنين در صورت استفاده از گونی، كه قبلاً حاوی مواد شيميايی يا شكر و غيره بوده، لازم است قبل از مصرف، گونی كاملاً شسته شود، زيرا برخی از مواد شيميايی می توانند همراه آب عمل آوری، در بتن جوان نفوذ نموده و ضمن اختلال در گيرش بتن، مقاومت و دوام آن را كاهش دهند. با افزايش وزن چتايی يا ساير پوشش های جاذب، امكان نگهداری آب توسط آن بيشتر می شود و نياز به مرطوب كردن متوالی آن كمتر می گردد. در غير اين صورت، بهتر است از دو لايه چتايی استفاده شود. چنانچه ورق پلاستيك بر روی چتايی قرار داده شود، از تبخير آب چتايی جلوگيری می گردد كه مشابه عمل آوری عايقی خواهد بود. اين نوع پوشش ها بايد به نحوی روی سطح بتن قرار گيرند كه لبه آنها حدود 100 ميليمتر روی هم قرار داده شوند و بلافاصله پس از آنكه بتن به اندازه كافی سخت شد، بر روی سطح قرار داده شوند. اگر زمانی كه بتن در حالت خميری است، پوشش روی آن قرار داده شود، سطح بتن آسيب می بيند. پوشش بايد تمام سطح بتن را بپوشاند و به طور مداوم خيس نگه داشته شود.
برای مقاطع كوچك بتن، کیورینگ بتن با استفاده از خاك، ماسه، خاك اره، كاه و پوشال خيس مناسب است. ضخامت اين نوع پوشش ها بايد حداقل 50 ميلی متر باشد و تمام سطح بتن پوشانده شود و به طور مداوم خيس نگه داشته شوند. ضخامت لايه كاه، 100 ميليمتر و پوشال بايد حداقل 150 ميليمتر باشد و در صورت وزش باد، با شبكه سيمی و يا چتايی روی آن ها پوشانده شود تا وزش باد سبب پراكنده شدن كاه و يا پوشال نگردد. به طور كلي اين نوع پوشش ها ممكن است باعث تغيير رنگ سطح بتن شوند و در همه موارد، مانند سطوح قائم امكان به كار گيری از آنها وجود ندارد. شكل 1، روش عمل آوری با پارچه چتايی (پارچه کنفی) را نشان می دهد.
توصيه می شود پس از اتمام مدت عمل آوری رطوبتی، اجازه دهيم پوشش موجود، خشك و سپس از روی سطح بتن برداشته شود تا مشكلی به وجود نیاید. اين عمل برای مناطقی كه باد خيز هستند، ضرورت دارد.
شکل 1- عمل آوری بتن با پارچه چتایی (پارچه کنفی)
2-2- عمل آوری عایقی
جلوگيری از تبخير آب، روش ديگری برای کیورینگ بتن است و به اين دليل مزيت دارد كه نياز به خيس كردن مداوم پوشش ندارد. اين روش برای مناطقی كه امكان فراهم كردن آب مناسب جهت عمل آوری با مشكلاتی همراه است، قابل استفاده است. مصالح و روش های مختلف جلوگيری از تبخير آب از سطح بتن به شرح زير است:
ورق پلاستيك يا نايلون: ورق پلاستيك وزن بسيار سبکی دارد و در رنگ های مختلف، مانند سفيد و سياه موجود است. رنگ سفيد براي هوای گرم مناسب است، زيرا نور را منعكس می كند و رنگ سياه برای هوای سرد مطلوب است، زيرا نور را جذب می كند. ورق پلاستيك معمولاً از نوع پلی اتيلن است. ورق پلاستيك بايد كاملاً سطح بتن را بپوشاند و لبه بالای آن حدود 100 ميلی متر روی هم قرار گيرد و قطعات چوب بر روی آن قرار داده شود تا ورق كاملاً در تماس با سطح بتن باشد و وزش باد سبب بلند كردن و حركت آن نگردد. احتمال دارد كه ورق پلاستيك باعث تغيير رنگ و ظاهر سطح بتن گردد به خصوص اگر ورق چروكيده باشد. در اين صورت اگر يكنواختی رنگ و ظاهر سطح بتن اهميت دارد، بايد از روش های ديگری استفاده كرد. تعريق و چكه كردن آب ناشی از تبخير سطح بتن می تواند به ظاهر بتن آسيب رساند.
بنابراين توصيه می شود در چنين شرايطی، نايلون و يا پوشش دقيقاً بر سطح بتن قرار داده شود و يا از روش های ديگری استفاده شود. مشكل استفاده از ورق نايلون پاره و يا سوراخ شدن آن در كارگاه اين است كه امكان تعمير آن وجود ندارد و در صورت عدم توجه به وجود سوراخ يا پارگی، مشكلاتی برای عمل آوری، به وجود می آورد. برای محكم كردن ورق ها در اطراف تيرها و ستون ها، بايد از طناب يا نوار استفاده گردد. شكل 2، استفاده از ورق پلاستيك و شكل 3، عمل آوری بتن با استفاده از پوشش های مركب (مواد عايق، تركيبی از پلاستيك و چتايی) را نشان می دهند.
شکل 2- عمل آوری با پلاستیک
شکل 3- عمل آوری عایقی (پوشش های مرکب)
3-2- ترکیبات عمل آوری (Concrete Curing Compound)
تركيبات عمل آوری به صورت مايع است كه بر روی سطح بتن پاشيده يا ماليده می شود و با ايجاد يك غشاء ، از تبخير آب بتن جلوگيری می كند. اين محلول ها از اختلاط رزين های مصنوعی و طبيعی با حلال تشكيل شده اند. پس از اعمال تركيبات عمل آوری بر سطح بتن، حلال تبخير شده و رزين بر سطح باقی می ماند. غشای رزين براي مدت حدود يك تا چهار هفته باقی مانده و بر اثر هوازدگی و نور آفتاب، ترد و شكننده می گردد و از سطح بتن جدا می شود.
معمولاً در اين نوع تركيبات از رنگدانه های مختلف، مانند ذرات آلومينيوم استفاده می شود. از رنگدانه ها در تركيبات عمل آوری بتن به دو دليل استفاده می شود. رنگدانه های خاص سبب انعكاس نور شده و در نتيجه دمای بتن شديداً افزايش نمی يابد و همچنين سبب رؤيت تركيب بر روی سطح بتن می شود و بنابراين امكان ارزيابی كفايت و يكنواختی تركيب در سطح بتن فراهم می گردد. براي حصول اطمينان از پيعمل آوستگی غشای عمل آوری، بهتر است آن را در دو لايه عمود بر يكديگر اعمال نمود. اگر فقط يك لايه اعمال شود، بايد از يكنواختی و پوشش غشاء اطمينان حاصل گردد.
تركيبات کیورینگ بتن بايد بر روی سطح بتن مرطوب اعمال و از پاشيدن يا اعمال آن بر سطح خشك بتن اجتناب گردد. تركيبات عمل آوری از تبخير آب بتن جلوگيری كرده و در نتيجه سطح بتن خنك نمی شود. بنابراين توصيه می شود، در مناطقی كه تابش شديد آفتاب وجود دارد، بر روی سطح بتن، سايبان ايجاد گردد. در صورتی كه از تركيبات عمل آوری بتن غير محلول در آب استفاده می شود، لازم است اين تركيبات پس از تبخير آب رو زده، به كار روند.
اگر قرار است كه بر روی سطح بتن، يك لايه ديگر بتن ريخته شود، يا كاشی و موزائيك بر روی سطح بتن اجرا گردد، بهتر است كه از تركيبات عمل آورنده استفاده نشود، زيرا اين تركيبات پيوستگی را كاهش می دهند. هر چند بعضی از انواع تركيبات، پيوستگي را كاهش نمی دهند و يا امكان پاك كردن غشاء وجود دارد. همچنين در برخی از منابع و مخازن نگهداری مواد بهداشتی، غذايی و آب بايد قبل از بهره برداري اين مواد كاملاً تميز گردند.
در مواردي كه دوام بتن در برابر عوامل مضر و يا خوردگی ميلگردها حائز اهميت است و يا هنگامی كه نسبت آب به سيمان پايين است، بهتر است از روش های عمل آوری با آب (ايجاد حوضچه، غوطه وري، افشاندن آب و پوشش های خيس) استفاده كرد و در صورت اضطرار از عمل آوری عايقی بهره بگيريم. شكل 4، روش عمل آوری با ماده شيميايی عمل آوری را نشان می دهد.
شکل 4- ترکیبات عمل آوری بتن (با ماده شیمیایی غشایی)
4-2- کیورینگ بتن با استفاده از قالب
قالب، محافظ مناسبی است که از خروج آب از بتن جلوگيری می كند. البته در چنين مواردی، سطح افقی بتن بايد مرطوب نگه داشته شود. قالب های چوبی بايد با آب افشانی مرطوب شوند، به خصوص در هوای گرم و خشك اين عمل حائز اهميت است. اگر مرطوب نگه داشتن قالب های چوبی امكان پذير نيست، بايد بلافاصله قالب برداری انجام شده و روش ديگری جهت عمل آوردن بتن به كار گرفته شود. در صورتی كه امكان برداشتن سريع قالب ها به ويژه در سطوح و يا ديوار و يا تيرها وجود ندارد، توصيه می شود با شل كردن قالب ها، امكان عمل آوری با ريختن آب در درزهای موجود فراهم شود. شكل 5، يك نمونه از قالب های مخصوص را كه از مواد مختلف تشكيل شده است، نشان می دهد.
شکل 5- کیورینگ بتن با استفاده از قالب
5-2- عمل آوری حرارتی (پروراندن)
برای افزايش مقاومت بتن در روزهای اول و محفاظت آن در هوای سرد و جلوگيری از يخ زدن آن می توان دمای بتن داخل قطعه را بالا برد. بهترين روش برای اين كار، به كارگيری بخار آب است. دماي محیط و بتن بهتر است از حدود 65 درجه سانتی گراد بیشتر نشود و عمل بخاردهی پس از گيرش بتن آغاز گردد. روش های حرارت رسانی خشك با سوزاندن مواد سوختی، نيروي برق و غيره، امكان پذير است (شكل 6)، ولی به طور كلی بايد نكات زير در آن رعايت شود تا مقاومت و دوام مورد نظر حاصل گردد:
- قبل از گيرش بتن گرمادهی انجام نشود.
- گازهای ناشی از سوختن در مجاورت بتن تازه و يا جوان قرار نگيرد.
- خشك شدگی در قطعه بتنی به وجود نيايد و گرمارسانی به صورت يكنواخت و غير متمركز انجام گردد.
- افزايش دمای بتن، در هر ساعت به 20 درجه سانتی گراد و کاهش آن نیز در هر ساعت به 20 درجه سانتی گراد محدود شود و از بروز شوک حرارتی به بتن جلوگیری گردد. در قطعات حجیم، کاهش دمای بتن در هر ساعت به 10 درجه سانتی گراد محدود شود.
- حداکثر دمای بتن به 65 درجه سانتی گراد محدود شود.
- با ايجاد عايق حرارتی در سطح بتن می توان از افت دمای آن جلوگيری نمود و حتی دمای آن را افزايش داد. قالب چوبی، پشم شيشه، و عايق های پلی يورتان و يونوليت، كاه و پوشال و غيره به ضخامت كافی می توانند عمل عايق بندی را انجام دهند. بايد از به كار بردن مواد عايق يا گرمازا در سطح بتن که دارای مواد مضر می باشند، جلوگيري نمود.
شکل 6- عمل آوری حرارتی بتن
3- مدت زمان کیورینگ بتن
مدت زمان عمل آوری به عواملی مانند نوع سيمان، مقاومت مورد نظر، نسبت سطوح نمايان به حجم، شرايط آب و هوايی در هنگام بتن ریزی و نسبت آب به سيمان بستگی دارد. مدت زمان عمل آوری به شرايط خصوصی پيمان و نظر مشاور پروژه نیز بستگی دارد اما در صورتی كه زمان خاصی برای عمل آوری پيش بينی نشده باشد، حداقل زمان عمل آوردن بتن از جدول 1 محاسبه می شود. با توجه به شرايطی كه ممكن است در كارگاه های كوچك حاكم باشد و عمل آوری مطابق روش های ارائه شده، كاملاً صحيح انجام نگردد و يا در مناطقی كه مسائل دوام و خوردگی ميلگردها حائز اهميت است، توصيه می شود زمان کیورینگ بتن بيش از حداقل ارقام موجود در جدول 1 اختيار گردد.
جدول 1- حداقل مدت زمان کیورینگ بتن بر اساس نشریه شماره 327
شرایط محیطی و روندهای افزایش مقاومت بتن به شرح زیر می باشند:
- شرایط محیطی خوب: محيط مرطوب و محافظت شده (رطوبت نسبی بيشتر از 80 درصد و محافظت شده در برابر تشعشع خورشيد و باد)
- شرایط محیطی ضعيف: محيط خشك و محافظت نشده (رطوبت نسبی كمتر از 50 درصد و محافظت نشده در برابر تشعشع خورشيد و باد)
- شرایط محیطی متوسط: شرايطی بين دو حد خوب و ضعيف
- روند افزايش مقاومت بتن؛ سريع: بتن دارای سيمان های زودگير (مانند پرتلند نوع 3 )، افزودنی های زودگير کننده، نسبت آب به سیمان، بسیار کم و عیار سیمان زیاد است.
- روند افزايش مقاومت بتن؛ متوسط: بتن دارای سیمان های پرتلند نوع 1 و 2 و پرتلند پوزولانی
- روند افزايش مقاومت بتن؛ کند: بتن دارای سیمان های پرتلند نوع 5 و پوزولانی ویژه
الزامات آیین نامه ای عمل آوری بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
طبق بندهای 9-22-5-3 تا 9-22-5-5 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (ویرایش سال 1399)، موارد زیر در رابطه با بتن ریزی و کیورینگ بتن باید رعایت شوند:
3-5-22-9- عمل آوری بتن
1-3-5-22-9- اطلاعات طراحی
در مواردی که آزمایش های تکمیلی روی نمونه های عمل آمده کارگاهی به منظور تایید کفایت عمل آوری لازم باشند، روش انجام آن ها باید مشخص شود.
2-3-5-22-9- الزامات اجرایی
الف- مدت عمل آوری بتن بسته به شرایط محیطی حاکم پس از دوره عمل آوری، دمای محیط و روند کسب مقاومت بتن و همچنین دوام بتن است. در این رابطه ضوابط بندهای ب تا ج باید رعایت شوند.
ب- بتن با روند کسب مقاومت متوسط، در دمای حداقل 10 درجه و محیط مرطوب، باید به مدت معمولا 7 روز پس از بتن ریزی نگه داری شود، مگر در مواردی که از روش عمل آوری سریع استفاده شده باشد.
پ- بتن با روند کسب مقاومت سریع، باید در دمای حداقل 10 درجه و در محیط مرطوب به مدت معمولا 3 روز پس از بتن ریزی نگه داری شود، مگر در مواردی که از روش عمل آوری سریع استفاده شده باشد.
ت- بتن با روند کسب مقاومت کند، باید در دمای حداقل 10 درجه و در محیط مرطوب به مدت معمولا 14 روز پس از بتن ریزی نگه داری شود، مگر در مواردی که از روش عمل آوری سریع استفاده شده باشد.
ث- در مواردی که دوام بتن از اهمیت برخوردار باشد، مدت عمل آوری بتن باید حداقل تا رسیدن به 70 درصد مقاومت مشخصه ادامه یابد.
ج- روش عمل آوری سریع، به منظور کسب سریع مقاومت و کاهش زمان عمل آوری، با بخار در فشار معمولی، گرما و رطوبت و دیگر روش های قابل قبول از نظر مهندس ناظر، می تواند به کار گرفته شود. در صورت استفاده از روش عمل آوری سریع، بندهای 1 و 2 در زیر باید رعایت شوند.
1- مقاومت فشاری در مرحله بارگذاری مورد نظر باید حداقل به میزان مقاومت فشاری تعیین شده باشد.
2- روش عمل آوری سریع نباید بر دوام بتن تاثیر نامطلوب بگذارد.
چ- در مواردی که مقام قانونی مسئول یا مهندس ناظر لازم بداند، قبل از عملیات اجرایی نتایج آزمایش نمونه های استوانه ای کارگاهی که مطابق بندهای 1 و 2 در زیر، ساخته و عمل آوری شده باشند، علاوه بر نتایج آزمایش مقاومت نمونه عمل آمده به صورت استاندارد، باید ارائه گردند.
1- حداقل دو نمونه استوانه ای 150 در 300 میلی متر یا سه آزمونه استوانه ای 100 در 200 میلی متر عمل آوری شده در کارگاه
2- آزمونه های کارگاهی باید مطابق دستور العمل آیین نامه بتن ایران (آبا) عمل آوری شده و در سن مقاومت مشخصه آزمایش شوند.
ح- روش های نگه داری و عمل آوری بتن هنگامی مناسب تلقی می شوند که شرایط بندهای 1 و 2 در زیر تامین شده باشند:
1- میانگین مقاومت استوانه های عمل آمده در کارگاه، در سن مشخص شده برای تعیین مقاومت فشاری مشخصه بتن، باید حداقل 85 درصد میانگین مقاومت استوانه های عمل آوری در شرایط استاندارد باشد.
2- میانگین مقاومت استوانه های عمل آوری شده در کارگاه در سن مورد نظر، 3/5 مگاپاسکال بیش از مقاومت فشاری مشخصه بتن باشد.
4-5-22-9- بتن ریزی در هوای سرد
1-4-5-22-9 بتن ریزی در هوای سرد به مواردی اطلاق می شود که بتن در دمای محیطی کمتر از 5 درجه سلسیوس ریخته و نگهداری می شود. در این موارد باید تمهیدات خاص، هم برای ریختن و هم برای عمل آوردن، به کار گرفته شوند تا از شرایط یخ زدگی جلوگیری شده و شرایط مناسب برای کسب مقاومت مطلوب تامین شوند.
2-4-5-22-9 رعایت ضوابط و الزامات بتن ریزی در هوای سرد که در آیین نامه بتن ایران (آبا) ارائه شده، الزامی است.
5-5-22-9- بتن ریزی در هوای گرم
1-5-5-22-9 بتن ریزی در هوای گرم به مواردی اطلاق می شود که بتن با دمای بیشتر از 32 درجه سلسیوس ریخته می شود. در این موارد باید تمهیدات خاص، برای کاهش دمای بتن در زمان ریختن، به کار گرفته شوند تا از ایجاد اختلال در کسب مقاومت و دوام مطلوب و افزایش ترک خوردگی های ناشی از جمع شدگی خمیری، حرارتی و خشک شدگی جلوگیری گردند.
2-5-5-22-9 ضوابط و الزامات بتن ریزی در هوای گرم در آیین نامه بتن ایران (آبا) ارائه شده و باید رعایت گردند.
منابع:
- نشریه شماره 327 (دستورالعمل ساخت و اجرای بتن در کارگاه)
- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
دیدگاهتان را بنویسید