عمل آوری بتن (کیورینگ)
روش های کیورینگ و عمل آوری بتن :
از جمله مواردی که تاثیر زیادی در دوام و مقاومت بتن دارد کیورینگ و عمل آوری بتن می باشد. روش های مختلفی برای کیورینگ بتن وجود دارد. از جمله این روش ها می توان غرق آب کردن بتن، استفاده از پوشش پلی اتیلن، استفاده از مواد عمل آوری، استفاده از تجهیزات قالب بندی، استفاده از سیستم بخار و غیره می باشد.
هر یک از این سیستم ها دارای معایب و نقاط ضعفی می باشند. شاید قدیمی ترین و اثر بخش ترین روش سیستم آبدهی و غرقاب بتن باشد. روش غرق آب یا آب دهی مستقیم به بتن در صورت انجام صحیح بیشترین اثربخشی را در یک سیستم کسب مقاومت معمول دارد. اما آنچه کمی نگران کننده است دقت و لزوم کنترل های دقیق در زمان های مختلف و تکرار آب دادن به بتن می باشد. در این بخش در بسیاری مواقع دیده شده است به علت انجام کار توسط نیروی کارگری نامتعهد، عدم کنترل دقیق و سهل انگاری این امر دچار اختلال و مشکلاتی می گردد در این صورت استفاده از سایر روش ها مانند استفاده از مواد عمل آوری می تواند موثر تر و کارآمد تر باشد. از جمله دیگر موارد ضعف در این سیستم پرت آب زیاد می باشد.
عمل آوری بتن:
عمل آوری روندی است كه جهت حفظ رطوبت و حرارت بتن در مدت زمان معین بلافاصله پس از جاگذاری و پرداخت بتن انجام می‌گردد. عملآوردن در خصوصیات بتن سخت شده مانند: مقاومت فشاری، دوام، مقاومت سایشی و مقاومت در مقابل یخبندان تأثیر قابل ملاحظه‌ای دارد. عملآوری به سه شكل: محافظت، مراقبت(عملآوری) و پروراندن(عملآوری حرارتی) برای بتن ریخته شده در قالب ضروری است.
هنگامی كه سیمان پرتلند با آب مخلوط می‌شود، فعل و انفعال شیمیایی كه به آن هیدراتاسیون می‌گویند، آغاز می‌گردد. پیشرفت و وسعت این واكنش شیمیایی در دوام، مقاومت و وزن مخصوص بتن اثر می‌گذارد. معمولاً مقدار آب موجود در مخلوط های بتن، بیش از آب مورد نیاز برای تكمیل هیدراتاسیون است، اما به هر حال كاهش آب به علت تبخیر، باعث تأخیر و یا توقف فرآیند هیدراتاسیون می‌گردد.
در چند روز اول، پس از جاگذاری بتن و در درجه حرارت مناسب، هیدراتاسیون نسبتاً سریع است. بنابراین حفظ آب بتن، درطول این زمان بسیار با اهمیت است. هنگامی كه عملآوردن متوقف شود، كسب مقاومت بتن برای مدت كوتاهی ادامه می‌یابد، ولی پس از آنكه درجه اشباع حفره‌های موئینه داخل بتن به 80 درصد می‌رسد، كسب مقاومت بتن متوقف می‌گردد.
روشهای مختلف عملآوری رطوبتی (مراقبت) به شرح زیر است:
1- عملآوری با آب
2- عملآوری عایقی
عملآوری با آب:
روشی است كه سبب افزایش رطوبت بتن می‌گردد و همچنین از افت رطوبت بتن جلوگیری می‌كند. آب مصرفی باید دارای مواد زاید و مضر در حد مجاز استاندارد و آیین‌نامه‌های موجود باشد تا در كیفیت بتن اثر نامطلوب باقی نگذارد. همچنین استفاده از آب بسیار سرد و یا گرم، كه سبب شوك حرارتی در بتن شده و سطح بتن ترك می‌خورد باید اجتناب نمود.
روشهای مختلف عملآوری با آب به شرح زیر است:
ایجاد حوضچه و غوطه‌ورسازی:
ایجاد حوضچه برای سطوح افقی مانند دالها مناسب است. در پیرامون دال، لبه‌هایی ساخته می‌شود و در درون این حوضچه آب قرار می‌گیرد. آب درون حوضچه نباید بیش از 12 درجه سانتیگراد سردتر از بتن باشد. همچنین می توان (قطعات پیش ساخته) را درون آب غوطه‌ور كرد، كه در این حالت، ضوابط دمای آب باید رعایت شود.
افشاندن آب:
در دمای بیش از 5 درجه سانتیگراد روش افشاندن آب برای عمل آوردن بتن بسیار مناسب است. روند افشاندن آب باید پیوسته باشد، در صورتی كه افشاندن با وقفه انجام پذیرد، باعث تر و خشك شدن می‌گردد و در نتیجه عارضه پوسته شدن در سطح بتن بروز می‌كند. آب افشانی معمول در برخی از كارگاه‌های كشور ما، علاوه بر ایجاد تر و خشك شدن، باعث شوك حرارتی نیز می‌گردد، زیرا با خشك شدن سطح در زیر آفتاب دمای سطح بتن بالا رفته و با پاشیدن آب خنك، مشكل ترك خوردگی وجود خواهد داشت.
پوششهای خیس:
در صورتی كه نتوان به طور مداوم با افشاندن آب، سطح بتن را مرطوب نگه داشت، استفاده از پوششهای جاذب آب از قبیل چتایی، گونی، گلیم و حصیر برای عمل آوردن بتن توصیه می‌شود. چتایی نو باید قبل از مصرف كاملاً شسته شود تا مواد قابل حل آن پاك شده و قابلیت جذب آن بیشتر گردد. همچنین در صورت استفاده از گونی، كه قبلاً حاوی مواد شیمیایی یا شكر و غیره بوده ، لازم است قبل از مصرف، گونی كاملاً شسته شود، زیرا برخی از مواد شیمیایی می‌توانند همراه آب عملآوری، در بتن جوان نفوذ نموده و ضمن اختلال در گیرش بتن ، مقاومت و دوام آن را كاهش دهند. با افزایش وزن چتایی یا سایر پوششهای جاذب، امكان نگهداری آب توسط آن بیشتر می‌شود و نیاز به مرطوب كردن متوالی آن كمتر می‌گردد. در غیر این صورت بهتر است از دو لایه چتایی استفاده شود. چنانچه ورق پلاستیك بر روی چتایی قرار داده شود، از تبخیر آب چتایی جلوگیری می‌گردد كه مشابه عمل آوری عایقی خواهد بود. این نوع پوشش‌ها باید به نحوی روی سطح بتن قرار گیرند كه لبه آنها حدود 100 میلیمتر 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 خمیری است، پوشش روی آن قرار داده شود، سطح بتن آسیب می‌بیند. پوشش باید تمام سطح بتن را بپوشاند و به طور مداوم خیس نگاه داشته شود.
برای مقاطع كوچك بتن، عمل آوردن بتن با استفاده از خاك، ماسه، خاك اره، كاه و پوشال خیس مناسب است. ضخامت این نوع پوشش‌ها باید حداقل 50 میلیمتر باشد و تمام سطح بتن پوشانده شود و به طور مداوم خیس نگاه داشته شود. می‌توان از پوشال خیس برای عملآوردن استفاده نمود. ضخامت لایه كاه ، 100 میلیمتر و پوشال باید حداقل 150 میلیمتر باشد و در صورت وزش باد با شبكه سیمی و یا چتایی روی آنها پوشانده شود تا وزش باد سبب حركت كاه و یا پوشال نگردد. به طور كلی این نوع پوشش‌ها ممكن است باعث تغییر رنگ سطح بتن شوند و در همه موارد، مانند سطوح قائم امكان به كار گیری از آنها وجود ندارد.
توصیه می‌شود پس از اتمام مدت عملآوری رطوبتی، اجازه دهیم پوشش موجود خشك و سپس از روی سطح بتن برداشته شود تا مشكل ایجاد نگردد. این عمل برای مناطقی كه باد خیز هستند ضرورت دارد.
عملآوری عایقی:
جلوگیری از تبخیر آب، روش دیگری جهت عمل آوردن بتن است و از آن جهت مزیت دارد كه نیاز به خیس كردن مداوم پوشش نمی‌باشد. این روش برای مناطقی كه امكان فراهم كردن آب مناسب جهت عملآوری با مشكلاتی همراه است قابل به كارگیری خواهد بود. مصالح و روشهای مختلف جلوگیری از تبخیر آب از سطح بتن به شرح زیر است:
ورق پلاستیك یا نایلون:
ورق پلاستیك وزن بسیار سبك دارد و در رنگهای مختلف، مانند سفید و سیاه موجود است. رنگ سفید برای هوای گرم مناسب است، زیرا نور را منعكس می‌كند و رنگ سیاه برای هوای سرد مطلوب می‌باشد، زیرا نور را جذب می‌كند. ورق پلاستیك معمولاً از نوع پلی اتیلن است. ورق پلاستیك باید كاملاً سطح بتن را بپوشاند و لبه بالای آن حدود 100 میلیمتر روی هم قرار گیرد 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 پلاستیك باعث تغییر رنگ و ظاهر سطح بتن گردد، به خصوص اگر ورق چروكیده باشد، در این صورت اگر یكنواختی رنگ و ظاهر سطح بتن اهمیت دارد، باید از روشهای دیگری استفاده كرد. تعریق و چكه كردن آب ناشی از تبخیر سطح بتن می‌تواند به ظاهر بتن آسیب رساند.
بنابراین توصیه می‌شود، در چنین شرایطی نایلون و یا پوشش دقیقاً بر سطح بتن قرار داده شود و یا از روشهای دیگری استفاده شود. مشكل استفاده از ورق نایلون، پاره و یا سوراخ شدن آن در كارگاه می‌باشد كه امكان تعمیر آن وجود ندارد و در صورت عدم توجه به وجود سوراخ یا پار‌گی مشكلاتی برای عملآوری، به وجود می‌آورد. جهت محكم كردن ورق‌ها در اطراف تیرها و ستونها، باید از طناب یا نوار استفاده گردد.
تركیبات عملآوری:
تركیبات عملآوری به صورت مایع است كه بر روی سطح بتن پاشیده یا مالیده می‌شود و با ایجاد یك غشاء از تبخیر آب بتن جلوگیری می‌كند. این محلولها از اختلاط رزینهای مصنوعی و طبیعی با حلال تشكیل شده‌اند. پس از اعمال تركیبات عملآوری بر سطح بتن، حلال تبخیر شده و رزین بر سطح باقی می‌ماند. غشای رزین برای مدت حدود یك تا چهار هفته باقی مانده و بر اثر هوازدگی و نور آفتاب، ترد و شكننده می‌گردد و از سطح بتن جدا می‌شود.
معمولاً در این نوع تركیبات از رنگدانه‌های مختلف، مانند ذرات آلومینیوم بهره گرفته می‌شود. استفاده از رنگدانه‌ها در تركیبات به دو دلیل انجام می‌پذیرد. رنگدانه‌های خاص سبب انعكاس نور شده و در نتیجه دمای بتن شدیداً افزایش نمی‌یابد و همچنین سبب رؤیت تركیب بر روی سطح بتن می‌شود و بنابراین امكان ارزیابی كفایت و یكنواختی تركیب در سطح بتن فراهم می‌گردد. برای حصول اطمینان از پیوستگی غشای عملآوری، بهتراست آن را در دو لایه عمود بر یكدیگر اعمال نمود. اگر فقط یك لایه اعمال شود، باید از یكنواختی و پوشش غشاء اطمینان حاصل گردد.
تركیبات عملآوری باید بر روی سطح بتن مرطوب اعمال و از پاشیدن یا اعمال آن بر سطح خشك بتن اجتناب گردد. تركیبات عملآوری از تبخیر آب بتن جلوگیری كرده و در نتیجه سطح بتن خنك نمی‌شود. بنابراین توصیه می‌شود، در مناطقی كه تابش شدید آفتاب وجود دارد، بر روی سطح بتن، سایبان ایجاد گردد. در صورتی كه از تركیبات عملآوری غیر محلول در آب استفاده می‌شود لازم است این تركیبات پس از تبخیر آب رو زده، به كار روند.
اگر قرار است كه بر روی سطح بتن، یك لایه دیگر بتن ریخته شود، یا كاشی و موزائیك بر روی سطح بتن نصب گردد، بهتر است كه از تركیبات عمل‌آورنده استفاده نشود، زیرا این تركیبات پیوستگی را كاهش می‌دهند. هر چند بعضی از انواع تركیبات، پیوستگی را كاهش نمی‌دهند و یا امكان پاك كردن غشاء وجود دارد. همچنین در برخی از منابع و مخازن نگهداری مواد بهداشتی، غذایی و آب باید قبل از بهره برداری این مواد كاملاً تمیز گردند.
در مواردی كه دوام بتن در برابر عوامل مضر و یا خوردگی میلگردها حایز اهمیت است و یا هنگامی كه نسبت آب به سیمان پایین است، بهتر است از روشهای عملآوری با آب (ایجاد حوضچه، غوطه وری ، افشاندن آب و پوششهای خیس) استفاده كرد، و در صورت اضطرار از عملآوری عایقی بهره بگیریم.
عمل آوردن بتن به وسیله قالبها:
قالبها خود محافظ مناسبی هستند و از خروج آب از بتن جلوگیری می كنند. 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 خشك این عمل حایز اهمیت است. اگرمرطوب نگاه داشتن قالب‌های چوبی امكان پذیر نیست، باید بلافاصله قالب‌برداری شده و روش دیگری جهت عمل آوردن بتن به كار گرفته شود. در صورتی كه امكان برداشتن سریع قالبها بویژه در سطوح و یا دیوار و یا تیرها وجود ندارد، توصیه می‌شود با شل كردن قالبها، امكان عمل آوری با ریختن آب در درزهای موجود فراهم شود.
عملآوری حفاظتی (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 متحرك 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 كار، به كارگیری بخار آب می‌باشد و دمای محیط و بتن بهتر است از حدود 65 درجه سانتیگراد بیشتر نشود و عمل بخاردهی پس از گیرش بتن آغاز گردد. روشهای حرارت رسانی خشك با سوزاندن مواد سوختی، نیروی برق و غیره، امكان پذیر است. ولی به طور كلی باید نكات زیر در آن رعایت شود تا مقاومت و دوام مورد نظر حاصل گردد:
1. قبل از گیرش بتن گرمادهی انجام نشود.
2. گازهای ناشی از سوختن در مجاورت بتن تازه و یا جوان قرار نگیرد.
3. خشك شدگی در قطعه بتنی به وجود نیاید و گرمارسانی به صورت یكنواخت و غیر متمركز انجام گردد.
4. افزایش دمای بتن، در هر ساعت به 20 درجه سانتیگراد و كاهش آن نیز در هر ساعت به 20 درجه سانتیگراد محدود شود و از بروز شوك حرارتی به بتن جلوگیری گردد. در قطعات حجیم كاهش دمای بتن در هر ساعت به 10 درجه سانتیگراد محدود می‌شود.
5. حداكثر دمای بتن به 65 درجه سانتیگراد محدود شود.
6. 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، كاه و پوشال و غیره به ضخامت كافی می‌تواند عمل عایق‌بندی را به انجام برساند. باید از به كار بردن مواد عایق یا گرمازا در سطح بتن كه 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 به هنگام ساختن با نسبت آب به سیمان و ریختن بتن بستگی دارد.
مدت زمان عمل آوری مطابق با شرایط خصوصی پیمان و نظر مشاور و دستگاه است. در صورتی كه زمان خاصی برای عملآوری پیش بینی نشده باشد، حداقل زمان عمل آوردن بتن از مندرجات جدول 1، محاسبه می‌شود. با توجه به شرایطی كه ممكن است در كارگاه‌های كوچك حاكم باشد و عملآوری مطابق روشهای ارائه شده، كاملاً صحیح انجام نگردد و یا در مناطقی كه مسایل دوام و خوردگی میلگردها حایز اهمیت است توصیه می‌شود، زمان عمل آوری بیش از حداقل ارقام موجود در جدول اختیار گردد.
جدول 1: حداقل زمان عملآوری بتن
| زمان عملآوری | روند افزایش مقاومت بتن ** | ||||||
| سریع | متوسط | کند | |||||
|
دمای متوسط سطح بتن (هوای مجاور)(سانتیگراد) |
5-10 | بالاتر از 10 | 5-10 | بالاتر از 10 | 5-10 | بالاتر از10 | |
| شرایط محیطی | ضعیف | 4 | 3 | 8 | 6 | 10 | 8 |
| متوسط | 4 | 3 | 6 | 4 | 8 | 5 | |
| خوب | 4 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
شرایط محیطی مندرج در این ستون به شرح زیر تعریف می‌شود:
خوب: محیط مرطوب و محافظت شده (رطوبت نسبی بیشتر از 80 درصد و محافظت شده در برابر خورشید و باد).
ضعیف: محیط خشك و محافظت نشده (رطوبت نسبی كمتر از 50 درصد و محافظت نشده در برابر خورشید و باد).
متوسط: شرایطی بین دو حد خوب و ضعیف.
**مفاهیم روند افزایش مقاومت بتن؛ سریع: بتن دارای سیمانهای زودگیر (مانند پرتلند نوع 3 ) افزودنی‌های زودگیر كننده، نسبت آب به سیمان بسیار كم و عیار سیمان زیاد است، متوسط: نوع 1 و 2 پرتلند پوزولانی، كند : نوع 5 و پوزولانی ویژه
