بهترین روشهای بتن ریزی

درباره بتن ریزی

بتن‌ ریزی را می توان به عنوان یکی از مهمترین و حساس ترین مرحله از مراحل ساخت و ساز در نظر گرفت که داری اهمیت زیادی بوده که به سادگی نمی توان از کنار آن گذشت، زیرا قبل از ساخت هر بنایی باید مقاومت، دوام و استحکام آن در برابر حوادث طبیعی و غیر طبیعی، مثل سیل، زلزله، طوفان، آتش سوزی و غیره را در نظر گرفت، بتن ‌ریزی در واقع یکی از مهمترین بخشهایی می باشد که باید با دقت و اصولی  و زیر نظر کارشناسان و مهندسین ساخته و اجرا شود تا مشکلی از بابت ایمنی ساختمان نداشته باشد.

بتن

بتن به زبان اینگلیسی Beton به این صورت نوشته می شود:  بتن در در معنی و مفهوم کلی به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. مواد تشکیل دهنده بتن می تواند انواع مختلفی داشته باشد مثل سیمان، پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره. که در ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلأ، فشارهای هیدرولیکی و متراکم‌ کننده‌های مختلف استفاده شود. بعضی وقت ها برای تغییر خاصیت بتن درهنگام مخلوط کردن مواد باهم یکسری مواد افزودنی به آن اضافه می کنند تا بتن مورد نظر برای استفاده آماده شود. پس از ساخت بتن در مرحله اولیه به صورت خمیری بوده و با ریختن در قالب ها مورد نظر شکل قالب را به خود گرفته و سخت شده، بعد از مدت زمانی استحکام و مقاومت موردنظر را به خود می گیرد.

بتن را می توان به عنوان یکی از مصالح ساختمانی پرکاربرد معرفی کرد. یکی از مهمترین ویژگی های بتن ارزان قیمت بودن و دسترسی ساده و آسان به مواد اولیه آن است. بتن در واقع محصولی می باشد که از مخلوط آب با سیمان و سنگدانه‌های ریز و مختلفی بر اثر واکنش آب با سیمان با شرایط محیطی خاصی تولید شده و دارای ویژگی‌های خاصی می باشد. با گذشت بیش از ۱۷۰ سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، باعث تحول و پیشرفت‌های زیادی شده‌. با در دسترس بودن مصالح بتن، مقاومت زیاد و ساخت و سازهای گسترده سازه‌های بتنی همچون برج ها، ساختمان‌ها، سوله ها، سدها، پل‌ها، آشیانه هواپیما ها، تونل‌ها و راه‌ها، این ماده را بسیار پر مصرف و پرطرفدار کرده است. از آنجایی که بیش از سه تا چهار دهه بوده که کاربرد این ماده ساده در شرایط مختلف مورد استقبال خواهان آن قرار گرفته. امروزه با گذشت زمان و پیشرفت علم نمایان شده که با توجه به مقاومت به عنوان یک معیار برای طرح بتن در ضمینه های مختلف برای کاربردهای گوناگون جوابگوی مشکلاتی نمی تواند باشد که با گذشت زمان در سازه‌های بتنی ایجاد می‌گردد. چند مدتی می باشد که مسئله دوام بتن در محیط‌های مختلف مورد توجه کاربران قرار گرفته ‌است. مشاهده خرابی‌هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن‌ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار و اذهان مهندسان و شیمیدانان را به سمت طرح بتن‌هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده‌است. در این راستا در پاره‌ای از کشورها دستورالعمل‌ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل‌ها گشته‌اند.

خواص ظاهری بتن

بتن داری رنگ خاکستری بوده و با ریختن در هر قالبی بعد از سفت شدن شکل آن قالب را به خود می گیرد.بتن دارای بو نمی باشد و بافت  خاصی هم ندارد.

• خواص فیزیکی بتن
• وزن فضایی بتن

وزن بتن را می توان از بزرگی و کوچیکی سنگ دانه ها و تراکم قطعه در نظر گرفت هر چه سنگدانه ها کوچک تر و سبک تر باشند قطعه سبک تر و تاب مکانیکی کمتری را از خود بروز می‌دهد. ولی اگر سنگدانه ها بزرگ تر و سنگین تر باشند قطعه ‌ای باکیفیت و با استحکام و دوام بیشتر ارائه می‌دهد. می توان گفت وزن فضایی بتن به طور کلی در وسعت ۳۰۰ تا۵۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب در نوسان می باشد.

تخلخل در بتن

۸ تا ۲۵ درصد تخلخل در بتن هنگام  محاسبات برای آن در در نظر گرفته شده که با افزایش آن، قسمت بتنی خواصی چون مقاومت در برابر یخبندان و نیرو را از دست می‌دهد و در عوض ضریب هدایت حرارت را کاهش می‌دهد.

عمل یخ زدن

همان گونه که درجه حرارت بتن سفت که با آب سیر شده‌، آب موجود در منافذ موئین خمیر سیمان کاهش یافته، به طوری که هنگام یخ زدن در لوله‌های موئین، سنگ های موجود در بتن یخ زده و باعث منبسط شدن بتن می‌شود. اگر بتن به صورت مجدد یخ بزند باعث انبساط بیشتری می شود که این یخ زدن ها و آب شدن های پی در پی تجمعی خواهد بود. منافذ بزرگ‌تر یا همان نفوذپذیری بتن که در اثر تراکم ناقص هنگام ایجاد آوردن بتن به وجود می آیند پر از هوا می‌باشند و بنابراین به میزان قابل‌ ملاحظه‌ای در معرض عمل یخ زدن واقع نمی‌شوند. هنگامی که مقدار فشار منبسط‌ کننده در بتن از مقاومت کششی آن تجاوز کند باعث خسارت بتن خواهد شد و میزان خسارت وارد شده از پوسته‌ شدن سطحی بتن تا از هم جدا شدن کامل بتن متغیر می باشد. می توان گفت ممکن است خسارت از سطحی که در معرض یخ ‌زدگی قرارمی گیرد شروع می‌شود و تا عمق آن پیشروی می‌نماید.

خواص مکانیکی

خواص فشاری بتن

اگر مقاومت در برابر فشار بالا باشد این عمل مشخص کننده استحکام و مرغوبیت بتن می باشد. برای آزمایش فشار بروی بتن از روشهای خاصی برو روی نمونه های مکعبی یا مکعب مستطیل یا استوانه ای در یک دوره استفاده می شود. نیروی فشاری به صورت قائم بر روی سطوح فوقانی و تحتانی که به طور کامل مسطح و صاف‌ شده وارد می‌شود. حد مقاومت زمانی مشخص می شود که نمونه خرد و ازهم‌گسیخته شود. تقریبا مقامت بتن بعد از ۲۸ روز ساخت مورد محاسبات قرار می‌گیرد. در بعضی از کشورها مقاومت بتن را بعد از ۹۰ روز مورد ارزیابی قرار می گیرند.

نکته: مقاومت فشاری بتن می تواند نسبت به سن بتن افزایش یابد.

مقاومت کششی بتن

مقاومت کششی یکی از ویژگی های مهم  و تاثیرگذار در بتن بوده و ضروری هست که برای طراحی یک سازه ، مقدار آن را بدانیم. مقاومت و دوام کششی بتن بسیار کم و مقدار آن حدود ۱۱۰ تا ۱۲۰ مقاومت فشاری می باشد، اما به دلیل وجود فولاد در بتن مسلح باعث جلوگیری از تقلیل حجم بتن در اثر انقباض ناشی از خودگیری خواهد شد. ممکن است بر اثر انقباض در دوران خودگیری ترک‌هایی ریز در بتن بوجود آید که همین امر موجب خواهد شد تا مقاومت کششی به صفر برسد.

مقاومت دربرابر نیروی برشی

برای مشخص کردن مقاومت در برابر این آزمایش به صورت مستقیم امکان پذیر نمی باشد. چون برای بدست آوردن مقاومت این نوع آزمایش باید از روش های محاسباتی به دست می آید. مقدار موجود در آن حدود ۱/۵ تا 2 برابر مقاومت کششی مقطع بتنی می باشد.

خواص شیمیایی بتن

اثر اسیدها بر روی بتن

چگونگی اثر اسیدها بر بتن سخت شده، در این روش ممکن است همه یا قسمتی از بتن به ترکیبات کلسیم تبدیل شود مانند تبدیل آلومینات کلسیم هیدراته به نمک‌های کلسیم اسید و همچنین تبدیل هیدروکسید کلسیم به سیلیکات کلسیم هیدراته و غیره. در روش ماده مرطوب SO2 و CO2 و دیگر بخارات اسیدی که در هوا وجود داشته نیز از طریق تحلیل قسمتی از سیمان سفت شده و انتقال آن به بیرون از سطح بتن و نهایتاً جا گذاشتن یک تودهٔ نرم و خمیری شکل تأثیر می‌گذارند. این نوع حمله اسیدی بیشتر در قسمت های صنعتی رخ می‌دهد و خسارات زیادی به بتن وارد می کند.

اثر بازها بر روی بتن

در اثر بازها بر روی بتن محلول‌های رقیق ده درصدی سودیا پتاس که از سیمان پرتلند با مصالح سنگی مقاوم در مقابل محلول‌های قلیایی تولید شده تاثیری ندارند. در واحدهای تولیدی که مواد شیمیایی بتن به صورت مستقیماً در معرض سود قرار دارد صدمات جدی به آن وارد می‌شود.

سفیدک

در بعضی از شرایط ممکن است با خارج شدن ترکیبات آهک از بتن باعث تشکیل رسوباتی بر روی سطوح بتن شود که به آن سفیدک می‌گویند. به عنوان مثال هنگامی که آب از میان بتنی که خوب متراکم نشده، یا اینکه از میان ترک‌ها موجود در بتن یا در امتداد درزها عبور می‌کند و بر روی سطح بتن تبخیر شده یا در آن محل ظاهر می‌شود، کربنات کلسیم تشکیل‌ شده به صورت رسوب سفید رنگ به جا می ماند. و به همین صورت رسوبات سولفات کلسیم نیز بر روی سطوح بتنی دیده می شود. همچنین ممکن است مصرف مصالح سنگی ساحلی شسته نشده در بتن باعث ایجاد سفیدک گردد در این صورت ممکن است املاحی که سطح دانه‌های سنگی را می‌پوشانند به‌ مرور زمان سبب ایجاد رسوبات سفیدی بر روی سطح بتن گردند. گچ و قلیایی‌های موجود در مواد سنگی اثر مشابهی دارند. به ‌غیر از مسئله حل شدن مواد سیمان و به خارج راه یافتن آن‌ها، بروز سفیدک فقط تا این حد اهمیت داد که ظاهر بتن را زشت می کند.

انواع بتن

بتن را می توان به انواع مختلفی دسته بندی کرد، بتن نه تنها در کشور ما بلکه در تمام جهان کاربردهای زیادی دارد پرکاربردترین و مهمترین بتن های مورد استفاده در کل دنیا را می توان به صورت معرفی کرد.

• بتن پرمقاومت
• بتن سبک
• بتن سنگین
• بتن پاششی یا همان شاتکریت
• بتن اصلاح شده با پلیمر
• بتن خود متراکم شونده
• بتن الیافی
• بتن هوادار اتوکلاو شده
• بتن اسفنجی
• بتن شفاف
• بتن رنگی
• بتن غلتکی
• بتن انعطاف‌پذیر
• بتن مگر

انواع مواد تشکیل دهنده بتن

بتن را می توان به عنوان یک توده عظیم مقاومتی تشبیح کرده که متشکل از سیمان، آب و سنگدانه های ریز یا درشت شده که تک تک شنگدانه ها با ماده سیمانی مخلوط شده اند. همچنین تغییر در مقادیر یا جنس، نوع و مواد همراه و همین‌طور شرایط محیطی محصولی با مشخصات متفاوت به دست می‌دهد. با طی مدت زمان و تاثیر آب و هوا و رطوبت سیمان، کیفیت آن را تنزل می‌دهد.

نکته: اگر سیمان فاسد شده باشد، مقاومت بتن از بین می رود یا کاهش پیدا می کند

سیمان  Cement

سیمان پودری می باشد که از سنگ آهک و خاک رس تهیه و تولید شده که بعد از مخلوط کردن آن با مصالح سنگی دیگر مثل ماسه، شن و سنگ برای ساخت انواع بتن مورد استفاده قرار می گیرد. قسمت عمده سیمان مصرفی از نوع سیمان پرتلند می باشد، که به آن سیمان پرتلند معمولی یا OPC13 نیز وجود ندارند که اکثرا در کارهای اجرایی در لایه های زیر سطحی استفاده می شود و همین طور سیمان با آلومینای بالا HAC15. 

سیمان پرتلند در واقع از مخلوط کردن یا آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن و یکنواخت زیر دمای ۱۰۰۰درجه، تا CO2 از سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب می‌شود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانه‌های گرد داغ شده و ضمن عرق کردن به هم می‌چسبند و به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آن‌ها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید می‌شود

اثر سیمان بر مقاومت بتن

در این روش باید سیمان را بگونه ای تهیه و تولید کرد که مقاومت و استحکام آن کم نشود، برای این امر باید نکات زیر توجه نمود:

• مقدار سیمان
• نوع سیمان
• کیفیت سیمان

مقدار مصرفی سیمان در حالت کم برای بتن باید به مقداری باشد که هنگامی استفاده دوغاب بر روی سیمان سنگ دانه های موجود بر سیمان را بپوشاند. مقدار مصرفی سیمان در حالت زیاد برای استفاده در بتن باید به مقداری باشد که نه تنها حالت اول را به صورت کامل در بر بگیرد، بلکه فضاهای خالی استخوان بندی سنگی را هم به صورت کامل بپوشاند. اگر سیمان مصرف شده را از حداقل اندازه حالت اول کمتر استفاده شود باعث عدم چسبندگی بین دانه‌های سنگی و در نتیجه سقوط تاب مکانیکی قطعه می‌شود، همچنین سیمان مورد استفاده بیشتر از حالت دوم شود بدون اینکه تاب قطعه بتنی افزایش پیدا کند، از صرفه اقتصادی کم می‌شود. با زیاد شدن مقدار سیمان مقاومت در برابر فشار و ضریب الاستیسیته آن نیز زیاد می شود.

آب  Water

می توان گفت هر نوع آبی که مزه و بوی خاصی نداشته و قابل آشامیدن باشد برای ساخت بتن می توان مورد استفاده قرار گیرد. مقدار مورد استفاده آب به سیمان ۰٫۵ که معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون‌های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای ساخت بتن مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که PH  درجه اسیدیته آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند. اگر آب مورد استفاده برای بتن نامناسب باشد ممکن است بر روی استحکام و مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و باعث بروز لکه‌هایی بر روی بتن و حتی باعث زنگ زدن آرماتور شود.

مقدار آب مصرفی

اندازه آبی که در داخل بتن می خواهید استفاده کنید دارای اهمیت زیادی می باشد، برای مخلوط کردن سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. اگر مقدار مورد استفاده آب برای سیمان کمتر از حد باشد قسمت هایی از سیمان برای واکنش، آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. و همچنین آب مورد استفاده برای سیمان اگر بیش از مقدار مورد نیاز باشد پس از تکمیل واکنش، ممکن است مقداری از آب آزاد در داخل بتن باقی بماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن شده و در نهایت موجب کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگ‌دانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی، یا کمبود رطوبت، مقدار رطوبت مازاد، کمبود رطوبت، سنگ‌دانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است.

عمل آوری بتن

اگر بعد از اجرای بتن آب کافی به بتن داده شود همین امر باعث استحکام و داوم بتن شده، این واکنش موجب افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرایند  آبرسانی باید رطوبت نسبی حداقل 80 درصد باشد. هنگامی که رطوبت موجود در بتن کمتر از 80 درصد شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت تسبی به بالای 80 درصد بازگردد فرایند هیدراسیون یا آبرسانی دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان، که چندین روز طول می‌کشد، قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایق کاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

تأثیر آب بر مقاومت بتن

تغییرات در مقدار آب بتن موجب مقاومت آن می شود. علاوه بر املاح موجود در آب و سختی آن که در بخش مربوط به سیمان در مورد آن بحث شد، عوامل تاثیرگذار آب بر مقاومت بتن عبارت است از:

• غلظت بتن مورد نیاز
• درشتی مصالح سنگی مورد مصرف
• نمناکی مصالح سنگی مورد مصرف
• شکل مصالح سنگی موردنیاز و زبری سطح آن‌ها
• گرما و خشکی هوا در هنگام ساخت و بتن ریزی
• مقدارسیمان مورد مصرف
• نوع قالب (چوبی یا فلزی)

هر چه بتن غلیظ تر باشد و دانه‌های مصالح سنگی درشت تر و نمناک تر باشند و همچنین سطح دانه‌های مصالح سنگی صاف‌تر و شکل آن‌ها کره‌ای تر و محیط مرطوب تر و کم بادتر و مقدار سیمان مورد مصرف کمتر باشد مقدار آب لازم برای ساختن بتن کمتر است. آنچه در این مطلب بسیار اهمیت دارد، تناسب آب و سیمان است. ایده‌آل ‌ترین کار این است که مقدار آب مخلوط را تا حداقل ممکن پایین بیاوریم و درضمن بتن تولید شده نیز به اندازه کافی پلاستیک باشد و به خوبی در محل لازم جایگزین گردد. برای بتن معمولی مقدار آب باید بین ۴۲ تا۵۶ لیتر در هر ۱۰۰ کیلوگرم سیمان در نظر گرفته شود.

سنگدانه‌ها  Aggregates

سنگدانه‌ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن‌ها در عملکرد بتن تأثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً به وسیلهٔ هوازدگی و فرسایش یا به‌ طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند. البته این مطلب نباید در مورد سنگدانه‌ها فراموش شود. سطح سنگدانه‌های اگر آغشته به گل و لای باشد باید سطح آن تمیز شود حتی الامکان باید شسته شود در صورت لزوم.