مراقبت و عمل آوری بتن

مراقبت و عمل آوری بتن عمل آوردن بتن به سلسله اقداماتی اطلاق میشود که برای تکمیل و پیشرفت هیدراتاسیون و افزایش مقاومت بتنی مورد استفاده قرار گرفته به مرحله اجرا در می آید .این اقدامات در حقیقت نوعی مراقبت و نگهداری در جهت پرورش و عمل آوردن بتن است که این مفاهیم بدین معناست که مراقبت باعث میشود سیمان موجود در بتن به مدت کافی مرطوب نگه داشته شود، به طوری که حداکثر میزان آبگیری آن چه در لایه‌‌های سطحی دانه‌ها و چه در حجم آنها صورت پذیرد. پرورش و پروراندن بتن به معنی ، تسریع گرفتن و سخت شدن آن به کمک حرارت می‌باشد. که از طریق آن دمای بتن،ورود آب به جسم بتن ، افزایش درجه اشباع ،خروج آب از جسم بتن و کاهش درجه اشباع را کنترل کرد. تغییرات احتمالی مقدار رطوبت بتن در مراحل اولیه سخت شدن نه تنها بر مقاومت بلکه بر دوام و پایایی بتن نیز اثر میگذارد. اهداف عمل آوردن بتن 1) جلوگیری از کاهش رطوبت یا تامین رطوبت از دست رفته در روزهای نخست پس از بتن ریزی 2) کنترل وو حفظ دمای بتن در حدی مطلوب برای مدت زمانی معین 3) توسعه مقاومت بتن با تکمیل عملیات هیدراسیون سیمان زمان لازم برای عمل آوردن را نمی توان بسادگی توصیه نمود و لیکن معمولا” حداقل مدت هفت روز را برای بتن ساختن شده با سیمان پرتلند معمولی توصیه می نمایند و حداقل مدت ده روز را برای بتن ساختن شده با سیمان پرتلند پوزولانی معمولی توصیه میشود. عوامل موثر در مراقبت از بتن عواملی نظیر سرعت باد، میزان تبخیر سطحی، دمای مخلوط بتن هنگام ریختن، رطوبت محیط و دمای آن، عواملی می‌باشند که روی یکدیگر اثر متقابل خواهند داشت. چنانچه میزان تبخیر سطحی بیش از 1 کیلوگرم بر متر مربع در ساعت باشد، پیمانکار باید تدابیر لازم را برای جلوگیری از تبخیر اتخاذ نماید. تبخیر بیش از میزان 1 کیلو گرم بر مترمربع در ساعت باشد ، باعث به وجود آمدن ترکهای خمیری در سطح بتن خواهد شد. مدت عمل آوری مدت زمانی که بتن باید از نظر کاهش رطوبت محافظت شود ، به نوع سیمان ، نسبت اجزای مخلوط ، مقاومت مورد نیاز ، اندازه و شکل عضو بتنی ، هوای محیط و به شرایط بعدی که بتن در معرض آن قرار خواهد گرفت ، یستگی دارد. در اینجا همه شرایط یکسان فرض شده و فقط نوع سیمان مصرفی ( سیمان پرتلند دو – سیمان پرتلند پوزولانی ) که اکثرا" در سازه های بتنی مورد استفاده قرار میگیرد ، بررسی و نتیجه گیری میشود. تاثیر عمل آوری در رطوبت بر مقاومت را می توان بصورت نمودار زیر که برای بتن با نسبت آب به سیمان 0.50 بدست آمده است ، مشاهده کرد. نمودار فوق نشان می دهد که بتن ساخته شده با سیمان پرتلند و نگهداری شده در محیط کارگاهی ، و بدون عمل آوری و مراقبت تقریبا" 52 درصد مقاومت مورد نیاز را کسب می کند و پس از سه روز ، هفت روز ، حالت مرطوب کامل به ترتیب 78 درصد و 90 درصد و 125 درصد افزایش می یابد. بتن ساخته شده با سیمان پرتلند پوزولانی به علت پایین بودن میزان حرارت هیدراتاسیون این نوع سیمان نسبت به سیمانهای دیگر و ماهیت دیرگیر بودن آن تا 90 روزه ، درصد کمتری نسبت که سیمان پرتلند دارد و نگهداری بیشتری را می طلبد. دمای محیط و تاثیر آن بر بتن دما محیط فاکتور مهمی در عمل آوری بتن می باشد ، بی شک افزایش درجه حرارت عمل آوری با عث تسریع واکنشهای شیمیایی هیدراسیون میگردد ، ولی اثرات نامساعد درجه حرارت زیاد بر مقاومت بعدی در عمر بتن متفاوت است. در روزهای اول عمر بتن که رطوبت مورد نیاز عمل هیدراسیون در داخل بتن وجود دارد ، افزایش درجه حرارت روند کسب مقاومت بتن را افزایش می دهد. اما بعد از 28 روز که عملیات هیدراسیون نسبتا تکمیل شده است ، افزایش درجه حرارت موجب کاهش رطوبت بتن میشود و روند کسب مقاومت بتن کاهش می یابد. حداقل نسبت آب به سیمان برای هیدراسیون کامل سیمان تقربیا 0.22 تا 0.25 است. مادام که سیمان هیدرات نشده موجود باشد ، افزایش مقاومت بتن نسبت به زمان ادامه می یابد ، مشروط براینکه بتن مرطوب باقی بماند یا رطوبت نسبی داخل بتن بیش از 80 درصد بوده و دمای بتن نیز مناسب و مطلوب باشد. سیمان پرتلند پوزولانی با توجه به مواد جانشین سیمان ، خیلی بکندی مقاومت کسب می نماید ، بنابراین احتیاج به یک زمان عمل آوری نسبتا طولانی نسبت به سیمان پرتلند معمولی دارد و براین اساس توصیه میشود که برای سیمان پرتلند پوزولانی در دمای کمتر از شش درجه از حتما از موادافزودنی استفاده شود. مصالح و روشهای عمل آوردن بتن در شرایط مطلوب بهتریت روش مراقبت با توجه به نوع و مشخصات پروژه، شرایط محل اجرا و مصالح موجود برای عمل آوردن، توسط دستگاه نظارت، تعیین و به پیمانکار ابلاغ می‌شود. الف) روش هایی که با اشباع کردن محیط پیرامون بتن ، حضور آب اختلاط در بتن را در دوره سخت شدن اولیه حفظ می کنند: 1) ایجاد برکه یا غوطه وری یا آب راکد : • عمل آوردن سطوح تخت مانند جاده ها ،پیاده رو ها و کفها با ایجاد برکه (دیواره هایی از ماسه یا خاک های نفوذ ناپذیر در پبرامون بتن )صورت میگیرد. • ضخامت لایه آب 5-10 سانتیمتر • آّ ب عمل آوردن نباید بیش از 11درجه سانتیگراد خنک تراز بتن باشد تا از تنش های حرارتی و ترکهای مویین جلوگیری کند. • آب مصرفی نباید دارای عناصر شیمیایی مخرب باشد. • کاملترین روش عمل آوردن با آب از طریق غوطه وری کامل عضو بتن انجام میگیرد. • معایب:مصرف آب زیاد است. 2) آب پاشی و ایجاد مه: • آب بصورت ریز شده و پودر شده پاشیده میشود تا روی بتن را مه آب بپوشاند. • در جاهایی که دمای محیط به اندازه کافی بالاتر از یخ زدگی باشد،استفاده میشود. • شلنگ های آب با جریان مداوم برای سطوح قائم یا تقریبا قائم سودمند است. • معایب: هزینه آب پاشی ،فرسایش سطح، ایجاد ترک ناشی از آبرفتگی به دلیل سیکلهای متناوب تر و خشک شدن. 3) پوشش های خیس اشباع شده: • کرباس خیس ،سفره های کتانی ضخیم ،موکت خیس،لایه ای خیس از خاک،ماسه یا خاک اره به ضخامت حدود 5 سانتیمتر کاه یا علف خیس درلایه ای به ضخامت 15سانتیمتر (با وسایلی نظیر تور سیمی در برابر وزش باد محافظت شوند) • از تابش مستقیم خورشید بر سطح بتن جلوگیری میکند. • پوششها مقداری از آب را در خود ذخیره میکنند که مدت زمانی طول میکشد تا این آب تبخیر شود. توجه: از ریختن بتن باید چند ساعتی گذشته باشد تا از پوشش استفاده کرد و گرنه سطح بتن خرای و ناصاف میشود. • معایب: در استفاده از پوششهای خیس خاک،ماسه ،خاک اره، علف و کاه امکان تغییر رنگ و لکه کردن بتن میشود. ب) روش هایی که از طریق اندود کردن سطح، از کاهش آب اختلاط بتن جلوگیری می کنند: 1) پوشاندن با کاغذ نفوذ ناپذیر • ترکیبی از 2لایه کاغذ گرافیتی که بوسیله ماده قیری بهم چسبانده شده و مجهز به رشته های نازک تقویتی است. • این کاغذ ها چرب و روغنی بوده و تاحدی عایق رطوبت هستند. • ابتدا سطح بتن را خیس کرده سپس کاغذ را روی آن بصورت نواری قرار میدهند. • هر نوار باید حداقل 25میلیمتر روی نوار مجاور را بپوشاند. • روش موثر برای عمل آوردن سطح افقی به شمار می رود. 2) پوشاندن با نایلون • پوشش نایلونی مانند ورق پلی اتیلن مصالح ضد رطوبت موثری هستند که براحتی برای اشکال پیچیدهو ساده مورد استفاده قرار میگیرند. • ورقهای پلی اتیلن باید ضخامتی برابر 0.1 میلیمتر دارا باشد. • در هوای گرم از ورقهای نایلونی سفید و در هوای سرد از نوع سیاه رنگ استفاده میشود. 3) اعمال مواد غشاساز • ترکیبات غشاساز مایع: موم،رزین ، لاستیک کلرینه شده و حلالهای بسیار فرار • مواد غشاساز از 2نوع کلی تشکیل شده اند: . 1- روشن با نیمه شفاف 2- سفید رنگ • مواد محافظ باید بلافاصله پس از پرداخت نهایی بتن با دستگاه های اسپری دستی یا برقی اعمال شود تا به گونه ای صاف و یکنواخت تمامی سطح را بپوشاند. ج) روشهایی که با تامین حرارت و رطوبت اضافی برای بتن ، رشد مقاومت آن را تسریع می کنند: 1) بخار زنده • 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 مورد‌نظر است، برای عمل آوردن بتن از بخار استفاده می‌شود • دو روش برای عمل آوردن با بخار آب جهت کسب مقاومت اولیه بتن وجود دارد: عمل آوردن با بخار در فشار اتمسفری (برای سازه های بتنی در جایی که در محیط بسته قرار داده شده اند و واحد های پیش ساخته ) بسته به مشخصات سازه و شرایط محیط، عمل آوردن با رعایت مراحل زیر صورت می‌گیرد: ـ مرحله اول: ریختن و تراکم بتن در قالب و حفظ آن در هوای آزاد به مدت 2 الی 5 ساعت ـ مرحله دوم: افزایش دما در خیمه بخار تا رسیدن به دمای حداکثر طی مدت 2/5 ساعت ـ مرحله سوم: حفظ مجموعه در دمای ثابت به مدت 6 تا 12 ساعت ـ مرحله چهارم: کاهش تدریجی دما از دمای حداکثر به دمای مورد‌نظر در فاصله زمانی حدوداً 2 ساعت مدت زمان و دمای هریک 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 80 درجه سلسیوس و سرعت ازدیاد یا کاهش دما در مراحل دوم و چهارم نباید از 20 درجه سلسیوس در ساعت تجاوز نماید. 2) عمل آوردن با بخار تحت فشار زیاد برای عمل آوردن سریع بتن و رسیدن به مقاومتهای مورد‌نظر و قالب‌برداری فوری، استفاده از این روش معمول بوده و توصیه می‌شود. درجه حرارت عمل آوردن بین 165 تا 190 درجه سلسیوس و فشار کار در سیستم بخاردهی 5/5 تا 7/11 مگاپاسکال می‌باشد. از این روش در ساخت لوله‌های بتنی و بعضی اعضا و قطعات ساختمانی سبک استفاده می‌شود.مدت مراقبت به عواملی نظیر نوع سیمان، مقاومت مورد‌نظر، نسبت سطوح نمایان به حجم، شرایط آب و هوایی به هنگام ساخت و ریختن بتن و نهایتاً شرایط رویارویی بستگی دارد. 3) سیم پیچ های گرمازا 4) لحاف های عایق • لحاف های عایق است که معمولا پوشش های عایق پشم شیشه ای ، مناسب ترین پوشش هستند . • با توجه به اینکه بتن در هنگام گرفتن ، گرمازا بوده و گرمای آزاد شده ، دمای محدوده ی خود بتن را بالا می برد ، اگر چنانچه یک پوشش عایق روی بتن کشیده شود ، دمای بتن از دمای محیط بالاتر رفته و به دلیل عایق بودن پوشش ، تبادل حرارتی بتن با محیط خارج قطع شده و در نتیجه قطعه ی بتنی نسبت به دمای بیرون گرم تر می شود . • این تکنیک ساده و عملی است ، به خصوص برای دمای حدود صفر درجه بسیار مناسب است ، ولی متاسفانه در عمل کمتر از آن استفاده می شود • اگر دما باز هم سردتر باشد ( مثلا حدود 4 الی 5 درجه زیر صفر ) استفاده از پوشش هایی که مجهز به وسایل گرمازا هستند مناسب است . • در این روش پوشش هایی که المان های حرارتی از داخل آنها عبور کرده است ( شبیه پتوهای برقی ) را مورد استفاده قرار داده و با اتصال این وسایل به برق و تولید گرما ، مراقبت از بتن را انجام می دهند . • استفاده از این گونه وسایل ، باید کاملا توجیه اقتصادی داشته باشد 5) قالبهایی که بطور الکتریکی گرم میشوند. • قالب های فلزی این فرصت را دارند که مانع ازتبخیرآب می شوند. لذا با نگه داشتن قالب روی سطح بتن و آب دادن بتن ها می توان آب مورد نیاز بتن را تأمین گرد. • قالب های چوبی نه تنها مانع ازتبخیرآب نمی شوند بلکه مقداری ازآب بتن را جذب می کنند. آسیب های ناشی از عدم عمل آوری شرایط موثر در بهره دهی بتن می تواند در هرزمانی از عمر سازه اتفاق بیفتد. اگر بتن خوب عمل آوری نشود تا 50 درصد مقاومت بالقوه خود را از دست می دهد. سطح بتن را نباید تحت تاثیر تر و خشک شدن های متوالی که نتیجه عمل آوری نامناسب است قرارداد ، چون این عمل در عمر اولیه بتن باعث انقباض ، ترک برداری ، پودر شدگی ، سایش سطح شده و محیط حمله عوامل فیزیکی و شیمیایی بر بتن بیشتر میشود ، که این آسیب ها در سیمان پرتلند پوزولانی بدلیل کند بودن کسب مقاومت اولیه به مراتب بیشتر از سایر سیمانهاست. از آسیب های دیگر بتن می توان به قالب برداری زودتر از موعد اشاره کرد که بتن تنش های موثر را تحمل نکرده و تغییر شکل آن از تغییر شکل پیش بینی شده تجاوز می کند. حداقل زمان پیشنهادی برای قالب برداری بتن با سیمان پرتلند پوزولانی با در نظر گرفتن مواد پوزولانی و جانشین سیمان بشرح زیر می باشد.