نکات حائز اهمیت در جزئیات سازه های بتنی

1. حداقل طول وصله در تیرها، ستونها و دالها، 55 برابر قطر آرماتور رعایت گردد. در صورتی که طول وصله کمتر از این مقدار باشد، محاسبات مربوطه در دفترچه محاسبات اضافه شود.

2. در ستونهای قابهای با شکل پذیری متوسط و زیاد، توجه شود که حداکثر نسبت آرماتور طولی در محل وصله به 6% محدود گردد. لذا در صورتی که نسبت آرماتور ستون بیش از 3% باشد، باید آرماتورهای مقطع، در طول ستون در محلهای متفاوت وصله شوند به نحوی که در هر مقطع ستون، نسبت آرماتور از 6% فراتر نباشد.

3. طبق بند های 9-20-3-2-2-7 و 9-20-4-2-3-10 در قابهای با شکل پذیری متوسط و زیاد، در محل اتصال ستون به شالوده، باید آرماتور عرضی حداقل در طول 300 میلیمتر در شالوده ادامه یابد. همچنین در قسمت های خارج از ناحیه بحرانی ستونها (محدوده میانی ستونها) طبق بند 9-12-6-4-1 حداکثر فاصله بین آرماتورهای عرضی ستون به d/2 محدود میشود.

4. در مورد آرماتور عرضی تیرها در قابهای با شکل پذیری متوسط و زیاد، حداقل طول "دو برابر ارتفاع تیر" برای آرماتورگذاری عرضی ویژه کنترل شود. همچنین حداکثر فاصله مجاز آرماتورهای عرضی در این ناحیه برابر یک چهارم ارتفاع موثر تیر (d) در نظر گرفته شود و فاصله اولین آرماتور عرضی از بر ستون بیش از 5 سانتیمتر نباشد.

5. در مورد تیرهای اصلی که تیرهای فرعی با بار قابل توجه به صورت تودلی به آنها متصل میشوند، باید آرماتور پیچشی طولی و عرضی محاسبه شده توسط نرم افزار به طور مناسب با آرماتورهای خمشی و برشی تیرهای اصلی ترکیب شده و در نقشه ها درج شود. در مورد جزئیات طراحی و نحوه ترکیب آرماتورها و چیدمان آنها در مقطع، توجه به بخشهای 9-12-7 تا 9-12-12 مبحث نهم لازم است. طبق بندهای 9-12-8-3، 9-12-9-1 و 9-12-12-1 باید آرماتور پیچشی طولی به طور یکنواخت دور تا دور مقطع توزیع شده و ترکیب آرماتور پیچشی (طولی و عرضی) با آرماتور خمشی و برشی انجام شود.

6. در مورد تغییر مقطع ستونهای بتونی که در نما قرار میگیرند، باید کوچک شدن ستون فقط از سمت داخل ساختمان انجام شود. با توجه به بخش 9-11-12 مبحث نهم، در صورتی که میزان عقب نشینی مقطع ستون از یک سمت بیش از 75 میلیمتر باشد یا شیب ملایم تر از 1 به 6 برای میلگرد طولی ستون تامین نشود باید در محل عقب نشینی آرماتور ستون پایینی با خم استاندارد مهار شود و برای ستون بالایی آرماتور انتظار در ستون پایینی پیش بینی شود. در مورد ستونهای میانی نیز که کوچک شدن مقطع از دو طرف انجام میگیرد، در صورتی که شرایط فوق برقرار باشد، باید آرماتوربندی با توجه به این جزئیات رسم شود.

7. برای تیرهای با دهانه کوتاه در قابهای شکل پذیر متوسط و زیاد، توجه شود که طبق بند 9-20-3-1-1-1 مبحث نهم، حداکثر مقدار عمق موثر تیر باید به یک چهارم دهانه آزاد تیر محدود شود. همچنین به علت طول کوتاه این دهانه ها، نیروی برشی حاصل از زلزله در این دهانه ها نسبت به دیگر تیرها بیشتر بوده و آرماتور برشی مورد نیاز نسبت به دیگر تیرها بیشتر خواهد بود که توجه طراح سازه به آن ضروری است.

8. در تیرهای قاب های خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط و زیاد، طبق بندهای 9-20-3-1-2-2 و 9-20-4-1-2-2 باید در بر ستون مقاومت لنگر خمشی مثبت حداقل به میزان نصف مقاومت لنگر خمشی منفی تامین شود. به این منظور لازم است در بر ستونها مقدار آرماتور تحتانی (آرماتور فشاری) کمتر از نصف آرماتور فوقانی (آرماتور کششی) نباشد.

9. در تیرهای قاب های خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط و زیاد، طبق بندهای 9-20-3-1-2-2 و 9-20-4-1-2-3 باید حداقل یک چهارم آرماتور موجود در مقاطع بر تکیه گاه ها، (هر انتها که آرماتور بیشتری دارد) در سراسر طول تیر ادامه داشته باشند.

10. در مقاطع تیرها، حداقل فواصل آزاد بین میلگردها طبق بخش 9-11-11 مبحث نهم رعایت گردد. رابطه تقریبی زیر به عنوان راهنما پیشنهاد می شود:

n=Integer[ (b-65) / (2db+35) ]

b : عرض تیر بر حسب میلیمتر

db : قطر میلگرد طولی بر حسب میلیمتر

n : حداکثر تعداد میلگرد با احتساب میلگردهای سراسری و تقویتی

رابطه فوق درحالت وصله شدن کلیه میلگردها به دست آمده است. در صورتی که طول تیر به نحوی باشد که احتیاج به وصله نداشته باشد، حداکثر تعداد میلگردها قابل افزایش خواهد بود. به هر حال، در مواردی که تعداد میلگرد مورد نیاز بیشتر از حداکثر تعداد مجاز میلگرد باشد، باید آرماتورها در دو یا چند سفره چیده شوند. در این حالت حداقل فاصله لازم بین سفره های متوالی، طبق بند 9-11-11-1-3 باید برابر حداکثر دو مقدار 25 میلیمتر و بزرگترین قطر میلگرد طولی باشد. در فایل کامپیوتری سازه نیز باید مقدار پوشش بتنی تیرها متناسب با تعداد سفره های میلگرد افزایش یابد به نحوی که نشان دهنده مرکز سطح تقریبی مجموعه میلگردها باشد. جزئیات مورد نظر در شکل های فوق نشان داده شده است.

11. در مقاطع ستونها، حداقل فواصل آزاد بین میلگردها طبق بخش 9-11-11 مبحث نهم رعایت گردد. رابطه تقریبی زیر به عنوان راهنما پیشنهاد می شود:

n=Integer[ (c-55) / (2db+40) ]

c : عرض ستون بر حسب میلیمتر

db : قطر میلگرد طولی ستون بر حسب میلیمتر

n : حداکثر تعداد میلگرد در ضلع ستون به عرض c

12.در مورد تیرهایی که عرض آنها بزرگتر از عرض ستون تکیه گاهی است، جزئیات کامل اتصال تیر به ستون با رسم نحوه عبور آرماتورهای تیر از ستون نشان داده شوند.

13. توجه شود که برای قابهای با شکل پذیری متوسط و زیاد، طبق بندهای 9-20-3-1-1-2 و 9-20-4-1-1-2 برون محوری هر عضو خمشی نسبت به ستونی که با آن قاب تشکیل می دهد، (فاصله محورهای هندسی دو عضو) نباید بیشتر از یک چهارم عرض مقطع ستون باشد.

14. با توجه به اینکه باید آرماتور تیرها با قلاب ◦90 در ستونهای کناری سازه مهار شوند و با توجه به اینکه طول قلاب استاندارد ◦90 حدود 15 برابر قطر میلگرد است، حداقل اندازه مجاز ستونها 35x35 سانتیمتر خواهد بود که در این حالت حداکثر قطر مجاز برای آرماتور طولی تیر برابر 18 میلیمتر است. به عنوان یک رابطه تقریبی، حداقل بعد لازم برای ستون بر حسب قطر میلگرد تیر، برابر "15 برابر قطر میلگرد + 70" میلیمتر خواهد بود.

15. در صورت استفاده از آرماتور برشی مارپیچ، طبق بند 9-11-9-4-3 در هر گام مارپیچ فاصله آزاد بین میلگردها نباید از 75 میلیمتر بیشتر باشد.

16. در صورت استفاده از قاب خمشی بتنی با شکل پذیری زیاد، توجه شود که کنترل آرماتور عرضی ستونها در نواحی بحرانی (موضوع بند 9-20-4-2-3-2) توسط نرم افزار انجام نمی شود و این محاسبات باید به صورت دستی در دفترچه محاسبات انجام و آرماتور لازم در نقشه ها درج گردد.

17. در صورت استفاده از دیوار برشی، برای انتقال بار از دیافراگم سقف به دیوار برشی باید آرماتور دوخت مورد نیاز با عملکرد برش اصطکاکی طبق بخش 9-12-13 برای نیروهای انتقالی دیافراگم که از بخش 6-7-2-7 محاسبه می شود طراحی گردد. این نکته باید در مورد دیوارهایی که به علت قرار گرفتن در کنار بازشوهای سقف، اتصال کامل به دیافراگم ندارند به طور ویژه بررسی شود. توصیه می شود اصولا از کاربرد دیوارهای برشی در کنار بازشوهای سقف اجتناب گردد.

18. در مورد دالهای بتنی (سقف و رمپ) کنترل حداقل ضخامتها طبق ضوابط فصل 14 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در دفترچه محاسبات انجام گیرد. در غیر این صورت باید کنترل تغییر شکل برای ضخامت مورد نظر، طبق ضوابط این فصل با انجام محاسبات تغییر شکل در حالت بهره برداری، انجام شود.

19. طبق بند 9-9-7-2 در سازه های بتنی در صورتی که طول یا عرض ساختمان از مقادیر تعیین شده (35 متر برای شرایط آب و هوایی تهران) تجاوز کند، اجرای درز انبساط به مقدار حداقل الزامی است. درز انبساط باید در شالوده نیز ادامه یابد. در ضمن با توجه به شرایط سازه باید مقدار درز انبساط با حداقل عرض درز انقطاع نیز طبق بند 6-7-1-3-4 کنترل گردد.

20. در مورد آرماتور عرضی ستونها در قابهای با شکل پذیری متوسط و زیاد، حداقل طول برای ناحیه آرماتورگذاری عرضی ویژه برابر حداکثر مقادیر"یک ششم ارتفاع آزاد ستون، ضلع بزرگتر مقطع مستطیل یا قطر دایره و 450 میلیمتر" کنترل شود. همچنین حداکثر فاصله مجاز آرماتورهای عرضی در این ناحیه برابر حداقل مقادیر"8 برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی ستون، 24 برابر قطر خاموت، نصف کوچکترین ضلع مقطع ستون و 150 میلیمتر" در نظر گرفته شود و فاصله اولین آرماتور عرضی از بر اتصال ستون به تیر نباید بیش از نصف مقادیر فوق باشد. در ناحیه میانی ستون، حداکثر فاصله مجاز آرماتورهای عرضی برابر حداقل مقادیر "نصف ارتفاع موثر مقطع (d/2) و 250 میلیمتر" در نظر گرفته شود.

21. در مورد ستونهایی که هم در تراز طبقه و هم در تراز میان طبقه به آنها تیر متصل می شود (مانند ستونهای پاگرد پله ها و ستونهای واقع در مرز اختلاف تراز ساختمانهای دوبلکس) برای کنترل بند 20، در اغلب موارد ابعاد ستون به نحوی است که باید خاموت گذاری ویژه در کل ارتفاع ستون به صورت پیوسته انجام گیرد.

 

نویسنده :دپارتمان تحقیق و توسعه.کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی وارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن))

نکات اجرایی مراحل ساخت قطعات بتنی

- مراحل اجرایی برای ساخت قطعات بتنی

در اجرای بتن باید به نکاتی در مراحل مختلف توجه نمائیم و این مراحل عبارت اند از:

- انتخاب مصالح مناسب

- انبار کردن صحیح مصالح

- تهیه طرح اختلاط آزمایشگاهی بتن با رعایت نکات علمی حاکم بر آن

- توزین یا پیمانه کردن حجمی مصالح

- رعایت طرح اختلاط و نسبت های اختلاط بویژه نسبت آب به سیمان

- اختلاط صحیح و دستیابی به بتن همگن

- حمل و ریختن صحیح بتون در قالب

- جایدهی و تراکم بتن به طرز مناسب و قابل قبول

- پرداخت سطح با شیوه صحیح

- عمل آوری بتن به صورت مناسب

- قالب بندی مناسب و قالب برداری صحیح ( استفاده از روغن قالب )

- میلگرد گذاری صحیح و حفظ میلگرد ها در محل صحیح خود ( استفاده از اسپیسر جهت حفظ کاور مناسب بتن )

- آماده سازی درزها و اجرای صحیح درزهای اجرائی

- کنترل و پذیرش بتن تازه و سخت شده طبق ضوابط موجود

2- انتخاب مصالح مناسب

2-1- انتخاب سیمان

مصرف سیمانهای پرتلند نوع 1و2و5 که فعلاً در ایران تولید می شود مشکلی ندارد. مسلماً برخی از سیمانها از روند کند تری در کسب مقاومت برخوردارند اما این به معنای نا مناسب بودن آنها نیست.

در مواردی که بتن در معرض خوردگی میلگردها قرار دارد (بویژه در مناطق خورنده سواحل جنوبی کشور) توصیه می شود که از سیمانهائی استفاده شود که آن از 6 در صد بیـشتر باشد و لذا مصرف سیمان پرتلند نوع 5 (ضد سولفات) در بتن مسلح این مناطق ممکن نیست.

سیمانهای پرتلند پوزولانی و پرتلند سرباره ای و پرتلند آهکی نیز می تواند استفاده شود. مسلماً این سیمانها نیاز به عمل آوری طولانی تری دارند و قالب برداری را نیز ممکن است به عقب بیندازند اما مزایای آنها قابل چشم پوشی نیست. توصیه می شود سن مقاومت مشخصه برای بتن های حاوی سیمان هائی با آهنگ هیدراسیون کند تر افزایش یابد و از سن 42 و 56 روز و یا بیشتر با توجه به شرایط پروژه و سرعت اجرا و بهره برداری آن استفاده گردد.

در غیر اینصورت مسلماً باید با کاهش نسبت آب به سیمان زمینه دستیابی به مقاومت لازم را در سن 28 روز فراهم آورد که معنای آن با توجه به حفظ کار آئی و مقدار آب لازم، افزایش مصرف سیمان خواهد بود.

2-2- انتخاب سنگدانه

علاوه بر رعایت استاندارد ویژگیهای سنگدانه بتن (استاندارد 302 ایران یا ASTMC33) در زمینه ویژگیهای مکانیکی، فیزیکی، دوام و مقادیر مجاز مواد زیان آور لازم است به نکات زیر توجه نمود.

در صورتیکه محدوده دانه بندی استاندارد رعایت نشده باشد که معمولاً در مورد سنگدانه های ریز دانه این امر در کشور ما محقق است غالباً می توان با تنظیم نسبت های شن و ماسه، دانه بندی مخلوط سنگدانه را به صورت مناسب و قابل قبولی در آورد.

مع الاسف ماسه های تولیدی در کشور ما به دلایل متعددی فاقد ریزهای کافی است بویژه ذرات ریز تر از 6/0 میلی متر در ماسه ها کم است و این می تواند بر کار آئی بتن، مصرف سیمان، پمپ پذیری، آب انداختن و جمع شدگی بتن اثرات نامطلوبی را باقی گذارد. این عقیده که ریز ها در بتن خوب نیستند و بتن باید سنگدانه های درشت زیاد تری داشته باشد مبنای علمی ندارد و امروزه براین عقیده اند که باید ریزها را افزایش داد.

شستشوی زیاد و غلط ماسه ها به نیت حذف گل از آنها کار ناپسند و رایج در ایران است که به کاهش ذرات ماسه های ریز منجر می شود. سنت های دو بار شور یا سه بار شور کردن را باید کنار گذاشت و در سایر نقاط دنیا نیزکاربردی ندارند. توجه به آزمایش ارزش ماسه ای غلط است و امروزه در هیچ کشوری در دنیا به نتیجه SE توجهی در جهت رد یا قبول ماسه نمی شود و صرفاً رعایت در صد گذشته از الک شماره 200 طبق آنچه در آبا آمده است ضروری می باشد. در برخی موارد آئین نامه اروپائی اجازه داده است درصد ذرات ریز تر از 063/0 میلی متر برای ماسه های شکسته تا 16 در صد برسد در حالیکه در استاندارد ایران و آبا برای ماسه شکسته و برای بتن هائی که در معرض سایش نیستند در صد گذشته از الک 075/0 میلی متر تا حد 7 در صد مجاز است.

بهتر است ماسه ها گرد گوشه و نشکسته باشند، ماسه شکسته کوهی مزیت خاصی را برای اجرای یک بتن معمولی در بر ندارد و کمکی به بهبود و مقاومت و دوام نمی کند و برای کارآیی (روانی، پمپ پذیری و ماله خوری و خوشکاری و تراکم پذیری) اثر بدی دارد. ماسه شکسته مصرف سیمان را تا 10 در صد افزایش می دهد و اقتصادی و فنی به نظر نمی رسد.

در مورد شن امکان مصرف شن گرد گوشه، نیمه شکسته یا صد در صد شکسته وجود دارد. برای مقاومت های تا حد 25 مگا پاسکال استوانه ای و 30 مگا پاسکال مکعبی مصرف شن گرد گوشه براحتی ممکن است و کارآیی بهتری دارد. بهر حال معمولاً شن شکسته می تواند تا حدود 5 در صد مصرف سیمان را برای دستیابی به مقاومت و کارآیی معین کمتر کند.

این تفکر که لازمست نتیجه آزمایش لوس آنجلس (سایش) عدد بسیار پائینی باشد تا بتوان مقاومت بالاتری را در بتن داشت نیز صحیح بنظر نمی رسد و همواره نمی توان از این نظر دفاع نمود و فقط کافی است از نظر مکانیکی بتوان سنگدانه را قابل قبول تلقی نموده مگر اینکه مسئله سایش در کف بتنی بشدت مطرح باشد.

2-3- انتخاب آب

آب شهری قابل شرب مناسب است و میزان مجاز املاح در آب های غیرقابل شرب و سایر ضوابط مربوطه در آبا آمده است.

3- انبار کردن مصالح بتن

3-1- انبار کردن سیمان

سیمان فله ای باید در سیلوهای فلزی انبار شود. در شرایط کاملاً مطلوب حداکثر مدت انبار کردن سیمان از تاریخ تولید 4 ماه در سیلو فلزی می باشد. از انبار کردن سیمان فله ای در انبار های بنائی خودداری شود و در صورت اضطرار لازم است کف و دیوار و سقف انبار آب بندی و نم بندی باشد و سیمان به ترتیب ورود به انبار مصرف گردد و حداکثر مدت انبار کردن دو هفته خواهد بود.

سیمان کیسه ای باید در انبار مناسب قرار داده شود. کف انبار باید حداقل 8/0 متر بالاتر از زمین طبیعی باشد. ارتفاع سقف انبار از کف به4/2 متر محدود شود. انبار دارای حداقل درب و ترجیحاً بدون پنجره باشد. کف، دیوار و سقف انبار آب بندی و نم بندی شده باشد. سیمانها به دیوار تکیه داده نشود و فاصله 15 سانتی متر مناسب است کیسه های سیمان بر روی کف قرار می گیرد و یک سکوی چوبی با فاصله 10 سانتی متر از کف مورد استفاده باشد و یا در زیر کیسه ها نایلون پهن شود.

سیمانها در ردیف های 3 تا 4 تائی چیده شود (در عرض) فاصله ای در حدود 6/0 تا 8/0 متربرای تردد بین ردیف ها منظور شود. سیمانها در منطقه مرطوب و حتی خشک بهم بچسبد و تعداد کیسه های روی هم در مناطق خشک و خنک برای مدت کم 14 کیسه و برای مدت طولانی 10 تا 12 کیسه باشد. در مناطق مرطوب و گرم برای مدت کم 10 کیسه و برای مدت طولانی به 7 کیسه محدود شود. حداکثر مدت انبار کردن در مناطق خشک 3 ماه و در مناطق مرطوب 2 ماه می باشد.

از مصرف سیمان فاسد و کلوخه در بتن پرهیز شود و این سیمانها ترجیحاً در کارهای کم اهمیت و بنائی مورد استفاده قرار گیرد.سیمان هیدراته و فاسد و کلوخه در بتن بخوبی توزیع نمی شود و آب دور دانه ها را نمی گیرد. همچنین زمان گیرش آن طولانی و مقاومت های اولیه و میان مدت آن به شدت کاهش می یابد.

در فضای روباز سیمانها برای مصرف روزانه می تواند انبار شود و لازم است با نایلون کاملاً پوشانده شود.

3-2- انبار کردن سنگدانه ها

انبار کردن سنگدانه ها بر حسب اندازه بصورت جداگانه انبار شود. جدائی در یک توده سنگدانه نباید حاصل شود رطوبت و آب باران باید زهکشی شود. سنگدانه ها نباید در معرض آلودگی و خاک قرار گیرد.

همچنین در هوای گرم سنگدانه ها باید از تابش آفتاب حتی الامکان مصون بماند و در هوای سرد باید آن را از یخبندان محفوظ نگه داشت.

4- تهیه طرح اختلاط بتن

هدف طرح مخلوط بتن تعیین مقادیر و نسبت های اجراء بتن برای دستیابی به خواسته های مقاومتی، کارآیی و دوام است. بهترین راه حل طرح اختلاط آزمایشگاهی بتن بر مبنای ویژگیهای مصالح و داده های حاصل از آن است که با ساخت مخلوط آزمون مورد بررسی قرار می گیرد. برای بتن های با مقاومت 25 مگا پاسکال استوانه ای و بالاتر و یا در مواردی که محدودیت های خاصی مطرح است باید از روشآزمایشگاهی طرح اختلاط بهره گرفت. در سایر موارد می توان با توجه به تجربیات قبلی و جداول مخلوط های تجویزی مقادیر و نسبت ها را بدست آورد.

بهر حال لازم است مقدار وزنی آب آزاد، آب کل، سنگدانه های خشک و سیمان و افزودنی های بتن به همراه اطلاعات مربوطه شامل روانی بتن حاصله در زمان خاص و مقاومت فشاری و غیره داده شود.

5- توزین یا پیمانه کردن مصالح بتن

در توزین مصالح بتن مشکل عمده رطوبت متغیر مصالح است و باید مقدار آب مصرفی را چنان به دست آورد که نسبت آب به سیمان بتن ثابت بماند و در نتیجه روانی بتن تغییر ننماید.

در عمل عمدتاً مقدار آب را چنان اختیار می کنند که روانی بتن حول و حوش روانی بتن طرح مخلوط در زمان مورد نظر باشد. لذا با محدود کردن روانی و با فرض ثابت بودن سایر اجزاء بتن ، بجز آب ، سعی می کنند تا نسبت آب به سیمان را کنترل نمایند . در روش پیمانه کردن علاوه برحل مشکل فوق، لازم است حجم مصالح مصرفی بدست آیدکه درمورد شن وسیمان این کار با تقسیم وزن به وزن مخصوص توده ای، حجم آنها بدست می آید. اما مشکل عمده پدیده افزایش حجم ماسه است و حجم ماسه مرطوب از حجم ماسه خشک بیشتر است ولی در مورد شن چنین نیست.

تقریباً به ازای هر یک در صد رطوبت در ماسه حدود 5 در صد باید به حجم خشک افزود ولی اگر رطوبت بیش از 5 در صد شود لازم است به ازای هر یک در صد رطوبت مازاد بر 5 در صد، مجدداً 5 در صد از حجم ماسه کاست در غیر اینصورت با پدیده کم ماسه گی و درشتی بافت بتن و خشن بودن آن مواجه می شویم و مخلوط مورد نظر حاصل نمی گردد.

6- اختلاط صحیح بتن

بتن باید تا دستیابی به وضعیت همگن، مخلوط شود تا توزیع مصالح و اجزا آن در بتن یکنواخت شده و آب بخوبی دور دانه های سیمان را بگیرد.

اختلاط دستی تحت شرایط خاص برای بتن های با اهمیت کم و حجم محدود و در شرایط اضطراری ممکنست اجازه داده شود. هر نوبت مخلوط در این حالت باید به 300 لیتر محدود شود و مصالح روی یک سطح غیر جاذب و تمیز ابتدا به صورت خشک مخلوط شده و بدون آبخوره کردن، آب را باید ترجیحاً به صورت پخش و افشان روی مصالح پاشید و در همان حال با بیل آن را بهم زد. بهتر است گاه بانوک بیل ضربات سریع و تندی را به توده بزنیم تا بتن بخوبی مخلوط شود و همگن گردد . افزایش 5 تا 10 درصد به وزن سیمان توصیه می شود. در بتن سازه ای مخلوط کن مکانیکی، اگر پره به دیگ متصل باشد نمی توان بتن های کم اسلامپ و یا چسبنده با حداکثر اندازه بزرگتر از 50 میلی متر را بخوبی مخلوط نمود .بتونیرها، تراک میکسر یا اتو میکسر و برخی دیگهای بتن ساز مرکزی از این قبیل به حساب می آیند.

برای بتن ساز مرکزی و بتونیر ها حداقل مدت اختلاط را بتن پس از ریختن آخرین جزء در دیگ، با توجه به گردش دیگ با سرعت مناسب و استاندارد بودن آن 5/1 دقیقه است مگر اینکه ثابت شود زمان کمتر هم به اختلاط همگن منجر می شود.

با تراک میکسر نیز می توان بتن را با 70 تا 100 دور تند نیز بخوبی مخلوط نمود و مجموع گردش های تند و کند دیگ نباید از 300 دور تجاوز نماید. در اختلاط بتن با دیگ تراک میکسر بتن نباید بیش از دو سوم ظرفیت اسمی دیگ باشد. بهر حال معمولاً این اختلاط بین 7 تا 10 دقیقه به طول می انجامد.

در اختلاط بتن و با توجه به دمای اجزاء بتن باید دمای مطلوب را در حین ساخت بدست آورد که مسلماً اتلاف مدت حمل باید مد نظر باشد.

7- حمل و ریختن بتن در قالب

7-1- اصول حمل و ریختن

در حمل و ریختن بتن اصول مهم زیر باید رعایت شود:

- نباید اجازه داد جداشدگی در بتن بوجود آید.

- اصل پیوستگی ریختن بتن و بوجود نیامدن درزسرد باید رعایت شود.

- از بتنی که نزدیک به مرز گیرش است نباید استفاده کرد.

- زمان حمل و ریختن را باید چنان انتخاب کرد که در پایان کار، کارآیی لازم را داشته باشیم.

- عملیات باید در مدت پیش بینی خاتمه یابد.

- آلودگی و مواد زیان آور نباید به بتن راه یابد و نسبت آب سیمان نباید زیاد شود.

- دمای بتن در هنگام ریختن نباید از سقف مجاز یا میزان مطلوب بالاتر رفته باشد. همچنین دمای بتن نباید از کف مجاز تعیین شده و یا حد مطلوب آن پائین تر رود.

- اقتصادی بودن و در دسترس بودن وسایل کار و آشنائی پرسنل به روش حمل و ریختن

- ایمنی لازم باید تامین شود

7-2- جداشدگی (تعریف، عوامل و راه حلها)

بهم خوردن همگنی و توزیع یکنواخت مصالح در بتن را جداشدگی می نامند.

جداشدگی به کاهش مقاومت و دوام و افزایش نفوذ پذیری و ایجاد نمای بد و نا مناسب منجر می شود و در هر حال پدیده ای نامطلوب به حساب می آید.

بالا بودن روانی بتن، افزایش نسبت آب به سیمان، کاهش سیمان و مواد چسباننده، افزایش حداکثر اندازه سنگدانه، بافت درشت دانه بندی، کمبود ریز دانه در ماسه ، گرد گوشگی سنگدانه بویژه درشت دانه ها، صاف و شیشه ای بودن بافت سطحی سنگدانه و عدم وجود حبابهای هوای عمدی می تواند عامل استعداد زای جداشدگی بتن باشد که عوامل درونی محسوب می شود.

عوامل خارجی ایجاد کننده جداشدگی در بتن شامل بر خورد بتن به بدنه قائم قالب، بر خورد مکرر بتن به میلگردها، پرتاب بتن با بیل و انتقال با ویبراتور، مهار نکردن بتن در انتهای سطح شیبدار (شوت) و تسمه نقاله می باشد همچنین ایجاد لرزش و ضربات شدید در طول حمل می تواند به جداشدگی منجر شود. در مورد اثر ریختن بتن از ارتفاع (سقوط آزاد بتن) بر جداشدگی تردید وجود دارد.

راه حلهای حفظ همگنی و جلوگیری از جداشدگی، کاهش استعداد جداشدگی بتن و پرهیز از ایجاد شرایطی است که عامل خارجی جداشدگی شناخته می شود. ریختن بتن با قیف و لوله، استفاده از شوت سقوطی، هل دادن بتن در قالب و عدم پرتاب و حمل آن با ویبراتور، بکار گیری یک مانع و قیف در انتهای شوت و تسمه نقاله، هموار کردن مسیر حمل بتن و استفاده از وسایل حملی است که بتواند جداشدگی را بر طرف کند (مانند تراک میکسر و اتو میکسر) بهر حال در مواردی که امکان برخورد به قالب و میلگرد ها وجود دارد کاهش سقوط آزاد بتن یک عمل محافظه کارانه و منطقی است.

7-3- اصل پیوستگی در بتن ریزی (عدم ایجاد درز سرد)

اگر قرار باشد در فاصله دو درز اجرائی متوالی، بتن در چند لایه ریخته شود و فاصله زمانی بین ریختن لایه ها آنقدر زیاد شود که بتن ریزی گیرش خود را آغاز کند و نتوان ویبراتور را در لایه زیرین فرو نمود، درز سرد که یک درز ضعیف ناخواسته اجرائی است حاصل می شود.

ناپیوستگی در جسم بتن، ضعف سازه ای، افزایش نفوذ پذیری، کاهش دوام، خوردگی میلگردها و نمای بد از آثار ایجاد این نوع درز بتن است.

عامل ایجاد این نوع درز نامطلوب یک یا چند عامل زیر است:

- توان کم در ساخت، حمل و ریختن بتن از نظر حجم کار

- کم بودن زمان گیرش بتن و نبودن فرصت کار کافی (سیمانهای با زمان گیرش کوتاه، شرایط محیطی گرم، وجود زود گیر کننده و ...)

- زیاد بودن ضخامت لایه های بتن ریخته شده

- زیاد بودن سطح کار

7-4- عدم استفاده از بتن در حال گیرش

بتن باید قبل از گیرش اولیه ریخته و متراکم شود و حتی فرصت داشته باشیم تا لایه روئی را بریزیم و با لایه زیرین متراکم نمائیم. هر چند ممکن است عنوان شود که بهم زدن بتن در حال گیرش، زمان گیرش را به تاخیر می اندازد اما این امر مطلوب و پسندیده نیست و بهتر است زمان گیرش را با بکار گیری سیمان مناسب و افزودنی های بتن دیرگیر کننده بتن و ایجاد خنکی در بتن یا هوای مجاور به تاخیر انداخت.

روش ایجاد تاخیر در گیرش با چرخاندن و بهم زدن بتن به کاهش مقاومت و دوام و افزایش نفوذ پذیری منجر می شود (مانند گچ زنده که با بهم زدن به صورت گچ کشته در آمده و مقاومت خود رااز دست می دهد).

7-5- رعایت کارآیی با گذشت زمان

بتن باید در ابتدا با چنان کارآیی ساخته شود که با گذشت زمان و از دست دادن بخشی از کارآیی خود به کارآیی مطلوب و مناسب جهت اجرا دست یابد. مواد کند گیر کننده و حفظ کننده روانی می تواند کمک موثری باشند. حفظ خنکی در بتن عامل تاثیر گذاری مهمی به حساب می آید. شرایط اقلیمی (گرما و خشکی هوا) عوامل مهمی در کاهش کارآیی در طول زمان هستند برخی مواد روان کننده تحت شرایط خاص ممکن است در مدت کوتاهی به ناگاه خاصیت خود را از دست بدهند و بتن به سرعت روانی خود را از دست دهد و سفت شود. بدیهی است افزایش مدت حمل و معطلی ها به افت بیشتر کارآیی کمک می کند.

آشنائی با عوامل فوق و انجام آزمایشهای آزمایشگاهی و کار گاهی می تواند ما را در استفاده از حاشیه امنیت کافی برای داشتن کارآیی مناسب یاری نماید. عدم رعایت این موارد راه را برای برخی کار های خلاف مانند افزودن آب به بتن باز می کند.

کاهش طول زمان حمل و تنظیم امور برای سرعت بخشیدن به کار ها همواره یک گام مثبت و مهم محسوب می شود.

7-6- اتمام کار در مدت معین شده

باید وسایل و روش های حمل و ریختن را چنان سامان داد (از نظر حجم و سرعت کار) که کار در مدت پیش بینی شده به پایان برسد.کش دادن کار به خستگی، کاهش دقت و کیفیت و کاهش ایمنی و افزایش حوادث و همچنین بالا رفتن هزینه ها منجر می شود و ممکن است بخشی از کار به شب بیفتد وگرفتاری های متعدد بوجود آورد مگر اینکه کار در شب و نیاز های آن پیش بینی شده باشد.

7-7- عدم آلودگی بتن به مواد زیان آور

در طول حمل و ریختن نباید مواد زیان آوری همچون خاک، روغن ها، افزودنی های بتن نامطلوب، یخ و برف زیاد، باران با حجم زیاد، قیر و مواد نفتی، مواد آلی نامطلوب مانند مواد گیاهی و حیوانی و فضولات آنها به بتن راه یابد. افزودن آب خارج از مقادیر و نسبت های طرح مخلوط بتن نیز مجاز نمی باشد. افزودن آب در چار چوب طرح مخلوط و با فاصله زمانی پس از ساخت بتن با اجازه نظارت و هنگامی مجاز است که بتن به مرز گیرش نزدیک شده باشد و زیاد معطل نماند و روانی آن پس از افزودن آب در مقایسه با روانی قبلی از آن قابل کنترل باشد به نحوی که مطمئن شویم نسبت آب به سیمان بالاتر نرفته است.

در صورتیکه پس از ریختن بتن اولیه متوجه شویم اسلامپ بتن زیاد است این امکان وجود دارد تا در اسرع وقت و بدون معطلی آنقدر سیمان اضافه نمائیم تا نسبت آب به سیمان و روانی مطلوب بدست آید. به هر حال این عملیات وقتی مجاز است که مطمئن باشیم افزایش روانی بتن ناشی از در مصرف زیاد آب بوده است و ربطی به تغییر مقدار و نوع مصالح مصرفی ندارد.

7-8- کنترل دمای بتن قبل از حمل و در هنگام ریختن

اگر قبل از حمل دمای مناسب و مطلوب داشته باشیم لازم است روش و وسایل حمل و مدت آن چنان باشد که در هنگام ریختن نیز دمای مطلوب رعایت شود. در طول حمل، اتلاف دما با توجه به دمای بتن و دمای هوای مجاور و دمای اولیه وسایل کار صورت می گیرد و به نوع وسیله و حجم بتن و مدت حمل نیز مربوط می شود.

پوشاندن روی بتن، عایق بندی وسیله، تنظیم دمای وسایل کار، سرعت بخشیدن به حمل و چرخش کمتر تراک میکسر می تواند به اتلاف کمتر منجر شود.

حداقل دمای مجاز بتن در هنگام ریختن 5+ سانتیگراد و مقدار توصیه شده دمای حداقل برای قطعات نازک 10 یا 13 سانتیگراد می باشد. حداکثر دمای مجاز بتن در هنگام ریختن 32 سانتیگراد و برای قطعات بتنی غیر حجیم حداکثر 30 سانتی گراد توصیه شده است.

7-9- اقتصادی و در دسترس بودن و سایل و آشنایی با روش کار

در یک کار مهندسی اصل اقتصادی و به صرفه بودن اهمیت دارد. گاه عدم دسترسی به وسیله خاص می تواند تغییر روش کار را در پی داشته باشد. آشنایی پرسنل با وسایل و روشهای خاص می تواند در تصمیم گیری برای استفاده از آنها مهم باشد.

8- جایدهی و تراکم بتن در قالب

هدف از جایدهی و تراکم بتن پر کردن زوایای قالب و اطراف میلگرد و خروج هوای غیر عمدی (نا خواسته‌) از بتن می باشد. برای بتن های شل و نیمه شل، لرزش بخوبی موثر است اما دربتن های خیلی سفت و فوق العاده سفت در واقع فشار تاثیری زیادی را برای بتن هائی در حد فاصل ایندو (بتن های سفت و نیمه سفت) فشار تراکم با لرزش یا ضربه می تواند به تراکم منجر شود.

برخی بتن های خیلی شل و روان عملاً به تراکم نیاز ندارند و عمل تراکم می تواند به آنها زیان برساند (اسلامپ بیشتر از 180 میلی متر).

وسایل تراکمی به دو دسته دستی و ماشینی تقسیم می شود. وسایل دستی شامل ماله و تخته ماله، تخماقهای سر نازک و میله ای و یا تخماقهای کله پهن هستند. اگر ضخامت بتن کمتر از 15 سانت باشد (یک لایه مانند دال) با اعمال ضربه توسط ماله یا تخته ماله می توان بتن را بخوبی متراکم نمود. بتن های شل و نیمه شل را می توان با تخماقهای سر نازک و میله ای (مانند بیل، دسته بیل، میلگرد قطور و غیره) تا حداکثر ضخامت لایه 30 سانتی متری با زدن ضربه های سریع و پشت سر هم که موجب فرو رفتن وسیله در بتن شود متراکم نمود (اسلامپ بیش از 5 سانتی متر) بتن های سفت ونیمه سفت (اسلامپ کمتر از 5 سانتی متر) را می توان با تخماق کله پهن با کوبیدن بر سطح آن متراکم کرد شروط بر اینکه ضخامت لایه به حدود 20 سانتی متر محدود شود.

وسایل تراکمی ماشینی شامل وسایل لرزشی، فشاری و فشاری توام با لرزش یا ضربه می باشد. وسایل به دو نوع درونی و بیرونی تقسیم می شوند. لرزاننده های درونی شامل لرزاننده خرطومی و تیغه ای است که ویبراتور خرطومی در ایران و در دنیا کاربرد وسیع تری در مقایسه با سایر وسایل تراکمی ماشینی و لرزشی دارد.

وسایل تراکمی لرزشی بیرونی عبارت اند از لرزاننده قالب میز لرزان، لرزاننده های سطحی (تیر، شمشه و ماله لرزان) وسایل تراکمی فشاری مانند پرس و غلتک فشاری است که غلتک های لرزان، تیرهای ضربه زننده سطحی، ماله های ضربه ای و چکش ها از وسایل دیگر هستند که ترکیبی می باشند.

لرزاننده خرطومی با عوامل محرک مختلفی مانند هوای فشرده، برق، موتور احتراقی کار می کند قطر لرزاننده نشانه قدرت آن است. قطر لرزاننده از 20 تا 180 میلی متر متغیر است. در قطعات نازک و کم حجم بویژه وقتی بتن های شل و نیمه شل بکار می رود از قطر 25 تا 40 میلی متر استفاده می شود. در تیر ها و دیوارها و ستونها ضخیم و بتن های نیمه شل و نیمه سفت از قطر 40 تا 50 و حتی 60 میلی متر استفاده می گردد.

در بتن های حجیم و شالوده های بزرگ و بتن های نیمه سفت یا سفت از ویبراتور های به قطر 60 تا 180 میلی متر بهره گیری می شود که گاه نمی توان بصورت دستی از آن استفاده نمود لرزاننده خرطومی را باید با فشار کم و بصورت شاغولی به درون بتن راند تا تمام لایه را طی کند وحسب مورد به میزان 5 تا 10 سانتی متر در لایه خمیری زیرین فرو رود. لرزاندن باید آنقدر ادامه یابد تا تقریباً هوای خروجی شدیداً کاهش یافته و شیره بتن شرو ع به روزدن نماید. پس باید به آرامی لرزاننده را از بتن خارج نمود ودرنقطه ای دیگر به فاصله حدود 5/1 برابر شعاع عمل موثر لرزاننده در این بتن فرو برد تا تمام سطح و حجم بتن به صورت یکنواخت متراکم گردد. لرزاندن بیش از حد بتن، موجب رو زدن شدید شیره و جداشدگی خواهد بود.

هل دادن بتن با ویبراتور خرطومی، حرکت دادن ویبراتور به صورت جانبی، خواباندن ویبراتور به صورت افقی اعمالی غلط و غیر مجاز هستند. توصیه می شود از لرزاندن میلگرد ها و فالب ها به کمک لرزاننده خرطومی پرهیز شود مگر در مواردی مطمئن باشیم خسارتی به بتن اطراف میلگرد در فاصله نزدیک یا دور و به بتن چسبیده به قالب وارد نمی آید.

حداکثر ضخامت لایه برای تراکم با ویبراتور خرطومی 60 سانتی متر است. حداقل ضخامت لایه 15 سانتی متر و یا سه برابر حداکثر اندازه سنگدانه بتن (هر کدام بزرگتر باشد‌) خواهد بود.

معمولاً لرزاندن یا لرزیدن میلگرد ها ممکن است ترک های طولی به موازات و محاذات میلگرد ها در سطح بوجود آورد و موجب ضعف درگیری بتن و میلگرد گیرد.

9- پرداخت نهایی سطح بتن

نیاز هر پروژه، خواسته های ما را از نوع پرداخت سطح بتن مشخص می کند. گاه سطوح بسیار زبر و خشن و گاه سطوح کاملاً لیسه ای و صاف مورد نظر است سطح زبر را با گونی کشی، برس کشی و جارو کشی و پس از تسطیح آن با تخته ماله بوجود می آورند. اگر سطوح لیسه ای مد نظر باشد سطح پرداخت شده و با تخته را با ماله فلزی یا لاستیکی مخصوص کاملاً صاف و پرداخت می نمایند و نباید از ابتدا سطح بتن را با ماله فلزی پرداخت نمود، پرداخت مناسب سطح بتن بر عملکرد سطح در برابر تردد، سایش و نفوذ مواد زیان آور و حتی ترک خوردگی و دوام آن اثر می گذارد.

در پرداخت سطح بتن ممکن است اشکالاتی بوجود آید که عمدتاً مربوط به پدیده آب انداختن بتن و یا جمع شدگی و ترک خوردگی سطح بتن می باشد. آب بتن پس از خاتمه عمل تراکم ممکن است به تدریج در سطح بتن بصورت تقریباً زلال ظاهر شود که پدیده آب انداختن یا رو زدن آب نام دارد. اگر عمل پرداخت قبل از آب انداختن و زدودن آب یا تبخیر آن انجام شود معمولاً به کاهش کیفیت سطح از نظر مقاومتی، سایشی و دوام منجر می گردد. اگر قبل از رو زدن آب، سطح بتن ماله کشی شود (بویژه با ماله فلزی)، آب در مسیر خود در زیر این لایه ریز و نفوذ ناپذیر سطحی جمع می شود و منطقه ای کم مقاومت وکم دوام و نفوذ پذیر را به دلیل افزایش نسبت آب به سیمان بوجود می آورد که باعث می شود لایه روئی در شرایط حاکم بر محیط و یا بهره برداری از سطح مزبور جدا شود و قسمت زیرین نیز به سرعت تخریب گردد.

اگر اجازه دهیم آب رو بزند و سپس با تعجیل ماله کشی نموده آب رو زده با بتن و ملات سطح مخلوط نمائیم یک لایه چند میلیمتری ضعیف و کم دوام حاصل می شود که به زودی تخریب می گردد. گاه در کشور ما مقداری سیمان و یا پودر سنگ بر سطح بتن و روی آب روزده می پاشند و عمل پرداخت را انجام می دهند این کار نیز هر چند نمای خوبی را در ابتدا بوجود می آورد به لحاظ نسبت آب به سیمان زیاد تفاوت در ویژگی ها نسبت به لایه زیرین خیلی زود آسیب می بیند و تخریب می شود. بنابر این روش صحیح آن است که اجازه دهیم آب روزده تبخیر گردد و در صورتیکه هوا خنک و یا گرم و مرطوب می باشد و آب روز ده تبخیر نمی شود و می تواند مشکلات و اختلالاتی را در امر پرداخت نهائی سطح بوجود آورد لازم است آب روزده را با گونی چتائی و یا اسفنج جمع کرد و سپس با ماله کشی یا تخته ماله و در نهایت با ماله فلزی و یا لاستیکی آن را بخوبی صاف و لیسه ای نمود (در صورت لزوم).

اگر به دلیل معطلی، سطح بتن کمی سفت شده و کار آئی لازم جهت پرداخت را از دست داده باشد می توان با ضربه زدن توسط تخته ماله شیره مختصری را به سطح آورد و به کمک آن سطح را صاف نمود.

حجم روزدن آب (آب انداختن) معمولاً تقریباً در هوای گرم و سرد یکسان است اما سرعت آب انداختن در هوای گرم بیشتر است ولی در هوای گرم و خشک ممکن است در هر لحظه آب کمی در سطح دیده شود و یا به دلیل تبخیر زیاد اصولاً نتوان پدیده آب انداختن را به وضوح مشاهده نمود. روزدن آب کمک می کند تا سطح ما با ساز و کار خود نگهداری (خود عمل آوری) مواجه شود که دردقایق و ساعات اولیه برای بتن مهم است ودر غیر اینصورت سطح بتن سریعاً خشک شده، جمع می شود و ترک می خورد.

آب انداختن نسبت آب به سیمان قسمت های تحتانی را کمتر نموده ولی ممکن است آب در زیر سنگدانه های درشت یا میلگرد ها جمع شود که موجب کاهش مقاومت و کیفیت بتن و کاهش درگیری بتن ومیلگرد می گردد. آب انداختن بتن ها تابع عواملی هم چون نسبت آب به سیمان، روانی، عیار سیمان، نوع وریزی سیمان، حداکثر اندازه سنگدانه ها، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها، دانه بندی مخلوط سنگدانه ها، وجود مواد ریز دانه یا پودر سنگ و پودر پوزولان در بتن و حبابهای عمدی هوا می باشد که در صورت لزوم می توان با تغییر این عوامل، آب انداختن را کم یا زیاد نمود. سهولت پرداخت بتن به روانی و کار آئی بتن ، حداکثر اندازه سنگدانه ها بویژه دانه بندی آنها، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها، عیار سیمان و مواد چسباننده ارتباط دارد.

جمع شدگی بتن ممکن است قبل یا بعد از پرداخت سطح بتن به ترک خوردگی منجر شود. با لرزاندن مجدد بتن قبل از گیرش و کوبیدن ماله بر سطح بتن می توان ترکهای حاصله را بر طرف نمود. جمع شدگی به دلیل تبخیر آب از سطح بتن و یا به صورت خودزا به وجود می آید و تبخیر تابع دمای بتن، دما هوا، تابش آفتاب، رطوبت نسبی هوا، سرعت وزش باد و ارتفاع از سطح دریا (فشار هوا) می باشد. جمع شدگی بتن تابع نسبت عیار سیمان، نوع سیمان، شکل و بافت سطحی سنگدانه، دانه بندی، مواد افزودنی بویژه حباب زاها و برخی عوامل دیگر می باشد.

10- عمل آوری (نگهداری) بتن

عمل آوری بتن برای ادامه عمل هیدراسیون و آسیب نرسیدن به بتن ضرورت دارد. مجموعه اعمالی که برای پرهیز از ایجاد آسیب به بتن تازه و جوان و نارس انجام میشود محافظت نامیده می شود. جلوگیری از آسیب تگرگ و بارش رگبار به سطح بتن، جریان یافتن آب و ایجاد شیار در سطح بتن، ایجاد ترکهای جمع شدگی زود هنگام (خمیری) جلوگیری از ایجاد لرزش یا ضربه ای که موجب ترک خوردگی یا قلوه کن شدن می شود و جلوگیری از یخ زدگی سریع و زود هنگام از جمله مواد نگهداری حفاظتی است.

ادامه عمل هیدراسیون سیمان منوط به وجود شرایط مساعد از نظر دما و وجود رطوبت کافی است حداقل دمای 5+ درجه سانتیگراد برای ادامه هیدراسیون ضروری است.

همچنین باید رطوبت کافی یا بیش از حد نیاز در اختیار سیمان قرار گیرد. وجود آب در حد تشکیل ژل سیمان کافی نیست و تدوام منطقی هیدراسیون با سرعت معمولی نیازمند اشباع بودن فضاهای خالی خمیر سیمان و بتن است و اگر درصد اشباع به زیر 80% برسد عملاً هیدراسیون به شدت کند می شود یا متوقف می گردد. با افزایش دما سرعت هیدراسیون بیشتر می شود.

10-1- عمل آوری حرارتی(پروراندن)

در مواردی که هوا سرد است و یا در مورد قطعات پیش ساخته و یا تولید بتن در جا برای کسب مقاومت بیشتر در کوتاه مدت روش تسریع در هیدراسیون با افزایش دمای محیط و بتن در هنگام عمل آوری حرارتی ضرورت پیدا می کند. هرچند ضرورتهای اجرائی منشاء توجیه عمل آوری حرارتی برای پیش ساختگی و تولید سریع است اما باید دانست تسریع هیدراسیون عملاً بر مقاومتهای دراز مدت، دوام و نفوذ پذیری کم و بیش اثر منفی دارد. مدول ارتجاعی و درگیری بتن و میلگرد را نیز در نهایت کم می کند اما کاهش جزئی در این موارد قابل صرف نظر کردن است.

تجربه های جدید نشان می دهد برای سیمانهای پرتلند محدود کردن دما به سقف60 تا 65 سانتیگراد ضروری است اما در سیمانهای آمیخته بویژه اگر سرباره و پوزولان زیاد باشد و ممکن است بتوان سقف دما را تا حدود زیادی افزایش داد آهنگ افزایش دما در قطعات نازک معمولاً به 20 تا 30 درجه سانتیگراد در ساعت محدود می شود و آهنگ کاهش دما در پایان عمل آوری حرارتی بر قطعات نازک به 15 تا 20 درجه سانتی گراد در ساعت محدود می گردد.

در عمل آوری حرارتی افزایش دمای بتن از 35 درجه به بالا را باید به گیرش اولیه و حتی گیرش نهایی بتن مشروط کرد یعنی بالا بردن دما از حد 35 سانتیگراد معمولاً باید پس از 3 تا 5 ساعت آغاز شود.

در بتن های حباب دار ممکن است عمل آوری حرارتی مشکلاتی منجمله ترک خوردگی را به دنبال داشته باشد. عمل آوری حرارتی با دو روش کلی انجام می شود. ایجاد گرما در بتن و محیط اطراف و یاحفظ گرما و بهره بردن از گرما زائی درونی هیدراسیون و دمای اولیه ایجاد گرما در محیط و بتن با روشهای سوزاندن یک ماده سوختنی، استفاده از بخاری و المنت برقی، بکارگیری لامپهای مادون قرمز، استفاده از جریان برق کم ولتاژ در قالب فلزی و میلگردهای بتن و دمیدن بخار آب به محیط بتن انجام می شود که آخرین آنها علاوه بر عمل آوری حرارتی، عمل آوری رطوبتی نیز محسوب می شود.

در روش حفظ گرما صرفاً اطراف بتن عایق بندی می شود تا گرمای حاصله از هیدراسیون سیمان را در خود نگهدارد. استفاده از پشم شیشه، پشم سنگ، یونولیت و فومهای مختلف، بکارگیری خاک اره، کاه و پوشال حتی پهن (بدون تماس مستقیم با بتن و به شرط بی اهمیت بودن مسایل بهداشتی) از جمله انواع عایق بندی به حساب می آید.

در عمل آوری حرارتی علاوه بر نکات کلی قبلی باید به نکات زیر توجه کرد:

- دود و گازهای حاصل سوختن مواد نباید در تماس با بتن جوان و نارس قرار گیرد.

- شوک حرارتی نباید در بتن بوجود آید.

10-2- عمل آوری رطوبتی (مراقبت)

عمل آوری رطوبتی با روش های مختلفی صورت می گیرد که به ترتیب اولویت و نتیجه بخشی ذکر می شود. اصول عمل آوری رطوبتی، عدم ایجاد تری و خشکی مکرر می باشد ضمن اینکه در عمل آوری رطوبتی شوک حرارتی نیز باید بوجود آید.

هر چه در این نوع عمل آوری بتوان آب بیشتری در اختیار بتن گذاشت وضعیت بهتری خواهیم داشت. غرقاب کردن بتن، آب بستن روی بتن به نحوی که روی بتن بایستد، آب پاشی به بتن به روش بارانی، ایجاد غبار آب و مه سازی دمیدن بخار آب به بتن از جمله روشهای رطوبت رسانی مستقیم می باشد و بهترین روشها محسوب می شود بهر حال نباید اجازه داد بتن خشک شود و دوباره بر روی آن آب پاشید. ضمناً آبی که در تماس با بتن قرار گیرد نباید بیش از 12 درجه سانتی گراد خنک تر از بتن باشد بنابر این پاشیدن آب خنک به بتن خشکی که زیر آفتاب داغ شده است صحیح نیست بلکه خشک شدن بتن در ابتدای کار صحیح نمی باشد.

رطوبت رسانی غیر مستقیم و با واسطه جاذب آب به نحوی که تا حدوی جلوی تبخیر از سطح بتن را بگیرد روش دیگری است که می تواند بکار رود بویژه اگر بکارگیری روشهای قبلی به دلائل اشکالات اجرائی و کمبود آب ممکن نباشد. پوششهای جاذب آب می تواند از جنس چتائی، گلیم، حصیر، خاک اره، کاه و پوشال و حتی خاک و ماسه باشد. هرچه ضخامت این مواد بیشتر و جذب آب آنها بالاتر باشد بهتر است. بهر حال نباید مواد مضر در این مواد به میزان قابل توجهی وجود داشته باشد. پوشش باید به طور کامل ایجاد شده و باد و سایر عوامل نباید آن را از سطح جدا کند و بتن آشکار شود. در موارد اضطراری و به ناچار می توان از پوشش های مانع تبخیر مانند نایلون یا مواد شیمیایی خاص استفاده نمود. این مواد بر روی سطح پاشیده یا مالیده می شود و به مدت 7 تا 10 روز جلوی تبخیر را می گیرد و نوع مر غوب آن پس از این مدت به تدریج پوسته شده وجدا می شود. نوع محلول در آب آن به نوع غیر محلول در آب ارجحیت دارد بهر حال هریک از این پوشش ها باید بطور کامل انجام شود و گرنه خسارت زیادی به بار می آورد.

10-3- مدت عمل آوری

مدت عمل آوری به دمای بتن (هوای مجاور سطح)، نوع سیمان و شرایط محیطی حاکم پروژه، نوع بتن، نوع افزودنی بتن مصرفی و حتی نسبت آب به سیمان، اهمیت پروژه و بتن موجود درآن بستگی دارد. در آئین نامه بتن ایران حداقل مدت عمل آوری با توجه به نوع سیمان، دمای بتن یا هوای مجاور و شرایط محیطی حاکم بر پروژه ارائه شده است که از کمتر از 3 روز تا بیش از 10 روز تغییر می کند.

در آبا روش کنترل کفایت عمل آوری ذکر شده است. همچنین می توان با تهیه نمونه آگاهی مقاومت بتن را در طی عمل آوری یا پس از بدست آورد.

11- قالب بندی و قالب برداری

قالب مناسب می تواند به شکل و نمائی مناسب کمک کند و ممکن است قالب نا مناسب بر عملکرد سازه ای و معماری یک پروژه اثر گذارد. امروزه قالب چوبی (بدنه چوبی) بهتر است و در هوای گرم و سرد و معتدل بخوبی میتواند بکار رود.

برای سهولت قالب برداری باید بتوان به راحتی آن را از بتن جدا نمود. بدین منظور باید از یک ماده رهاساز قالب استفاده کرد. این ماده می تواند روغن سوخته، گازوئیل یا مخلوط آن باشد. هرچه مواد رها ساز از لزجت بیشتری بر خوردار باشد احتمال ایجاد مک (حفرات سطحی) بیشتر است استحکام قالب نیز در ایجاد خطرات سطحی موثر است.

در قالب فلزی این حفرات سطحی به دلیل جذب ماده رها ساز بیشتر می باشد و باید در بکارگیری ماده رها ساز از نظر مقداردقت کرد و ماده اضافی در سطح قالب نماند. روغن سوخته ممکن است بر نمامی بتن اثر باقی گذارد. بکار گیری روغن های مخصوص قالب که از شرکت های معتبر تهیه می شود ارحج خواهد بود.

اگر قالب در حین بتن ریزی و پس از آن حرکت نماید احتمال بروز ترک در بتن وجود دارد.

درزها باید بخوبی پر شود تا شیره بتن خارج نگردد. شمع ها باید به خوبی محکم شود بویژه در برابر باد استحکام و بادبندی لازم را داشته باشد. استفاده از رامکا (پاشنه) در مناطق زلزله خیز مجازنیست مگر اینکه هم زمان با بتن ریزی زیرین اجرا شود و از کیفیت بتن مناسب، تراکم و عمل آوری خوب برخوردارباشد.

زمان قالب برداری تابع نوع سیمان، دمای بتن و محیط مجاور آن، نوع قطعه (دیوار و ستون و بدنه تیر، کف تیر و دال) و نوع بتن و اهمیت آن در کنار مصرف افزودنی های بتن می باشد. برای پایه ها وکف تیر و دال زمانهایی کمتر از پایه اطمینان منظور می شود و قالب بدنه تیر، دیوار و ستون را بین 9 تا 24 ساعت می توان باز کرد.

مقادیر حداقل زمان قالب برداری در فصل نهم آبا داده شده است.

برای شرایط خاص و قطعات پر اهمیت باید نمونه آگاهی تهیه و در شرایط عمل آوری واقعی قرار داد و شرط بر داشتن قالب زیرین و شمع های معمولی تیر ودال دستیابی به 70 % مقاومت مشخصه و شرط برداشتن شمع های (پایه های) اطمینان رسیدن به 100 در صد مقاومت مشخصه است. در هنگام برداشتن قالب نباید ضرباتی را وارد نمود که موجب آسیب رساندن و ترک خوردگی بتن شود.

پایه های قالب تیر و دال را باید از وسط دهانه به تدریج برداشت و به طرفین رفت و اگر مشکلی وجود داشت عملیات را متوقف نمود. بنابراین بهترین شمع ها، شمع تلسکوپی است که باربرداری توسط آن قابل کنترل است.

12- میلگرد گذاری

بسته به نظر طراح، معمولاً در اکثر سازه های بتنی و دالها مصرف فولاد S220،S300،S350،S400 رایج است بجز فولادS220 بقیه میلگرد ها آجدار هستند. به هر حال میلگردها باید آزمایش شوند و انطباق آنها با نوع مورد نظر ثابت گردد. میلگردهای سرد پیچانده شده دارای یک مارپیچ سراسری در سطح هستند.

میلگردهای به ترتیب شباهتی با S220،S300،S400 دارند. اعداد ذکر شده نشانه حد تسلیم میلگرد بر حسب مگا پاسکال است.

میلگردها باید به نحوی انبار شود که زنگ زدگی کمتری داشته باشد. میلگرد نباید مستقیماً روی زمین قرار گیرد و استفاده از خرک یا چهار تراش یا چوب گرد در زیر آن به نحوی که حداقل 10 تا 15 سانتی متر بالاتر از زمین طبیعی قرار گیرد ضروری است. مصرف میلگردهایی که زنگ آنها در حد پوسته شدن است مجاز نمی باشد و در مناطق خورنده زنگ میلگردها باید در حدی باشد که بتوان براحتی با برس کشی، گونی کشی وناخن زنگ آن را پاک کرد و زنگ بیشتر را باید با ماسه پاشی یا روشهای دیگر پاک نمود.

میلگرد ها با مقاومت بالاتر و یا سرد نورد شده و یا سرد اصلاح شده با پیچاندن (تُر) زودتر زنگ می زنند و به مراقبت بیشتری احتیاج دارند. پوشش میلگرد ها با نایلون انداختن روی کلافها یا بندیل شاخه ها ممکن است زنگ زدگی را افزایش دهد مگر اینکه کوتاه مدت بوده و در هنگام بارندگی به کار رود. انداختن برزنت بر روی میلگرد ها بهترین شیوه است و یا اینکه آنها را در محیط سر پوشیده نگهداشت.

بریدن با روش مکانیکی بهتر است. استفاده از شعله (روش حرارتی) در موارد کم اهمیت و در مواردی که میلگردهای گرم نورد شده و سرد اصلاح نشده داشته باشیم با اجازه نظارت میسر و بهتر است شره های اکسیده شده باقیمانده در سر میلگرد های بریده شده پاک شود. میلگرد ها باید تمیز و عاری از زنگ، ضد زنگ، قیر، یخ و برف، بتن و ملات و دوغاب سخت شده، روغن و چربیها و مواد افزودنی، موارد آلی و املاح مضر باشد و در صورت وجود این مواد باید آنها را از سطح پاک کرد.

معمولاً خم کردن به روش سرد انجام می شود در هوای سرد با دمای کمتر از 5- سانتی گراد نباید میلگرد ها را خم کرد ودر هوای خنک باید سرعت خم کردن را کم نمود و یا قطر خم را بزرگتر کرد. بهترین روش خمکاری استفاده از دستگاه فلکه خم کن برقی است که سرعت و قطر خم در آنها کنترل می شود حداقل قطر خم باید طبق ضوابط فصل هشتم آبا باشد.

بستن میلگرد ها باید با مفتول 1 تا 5/1 میلی متری گالوانیزه سفید انجام شود. استفاده از مفتول های فولادی فنری جدید و یا سیمهای پلاستیکی نیز امکان پذیر است. جوش دادن میلگر های متقاطع مجاز نیست مگر برای شبکه های جوشی کار خانه ای آماده جوش میلگرد های طولی و عرضی در شرایط خاص و با اجازه و کنترل نظارت مشروط بر اینکه در نقشه ها و طراحی پیش بینی شده باشد مجاز است.

در صورت نیاز به اتصال میلگرد ها به تیر آهن وغیره باید از حداقل جوش با آمپر کم و الکترود ضعیف استفاده نمود. پوشش بتنی روی میلگرد ها باید طبق نقشه و مشخصات تامین شود (بویژه در مناطق خورنده) و سر مفتول ها نباید در مناطق خورنده داخل پوشش باشد. خرک و لقمه فلزی در مناطق خورنده مجاز نیست.

استفاده از لقمه های بتنی (ملاتی) با کیفیت مشابه بتن اصلی و با نسبت آب به سیمان مساوی یا کمتر از آن ضروری است. این لقمه ها باید در قالب مخصوص ریخته، متراکم و عمل آوری گردد و به هیچ وجه نباید آنها را کم اهمیت دانست لقمه های پلاستیکی در اکثر موارد مناسب و مورد تائید هستند و توصیه می شود اما به کار گیری آنها در مناطق خورنده هنوز مورد تردید است. خرک ها و لقمه ها باید محکم و با دوام باشند و زیر بار میلگرد و بتن و ضربات حین اجرا بویژه حرکت افراد بر روی میلگرد ها آسیب نبینند و فاصله آنها باید طوری باشد که میلگرد ها خم نشوند وپوشش بتنی تغییر ضخامتی بیش از روا داری مجاز نداشته باشد.

استفاده از کلوخ و آجر و چوب ابداً بعنوان لقمه و خرک مجاز نیست و بکار گیری سنگ، محل تردید است.

13- درز های بتن

انواع درز در بتن عبارت اند از:

13-1- درز انقطاع (جدائی)

که در آن میلگرد و بتن کاملاً قطع می شود و دو بخش سازه را از یکدیگر از نظر سازه ای جدا می کند در برخی موارد مانند باد و زلزله یک حداقل فاصله بین بتن منظور می کنند اما در مواردی که درز انقطاع برای نشست نا مساوی تعبیه شده است این فاصله ضرورت ندارد و تا انتهای شالوده ادامه می یابد در حالیکه در مورد باد و زلزله ادامه آن تا روی شالوده معمول است. با قالب بندی و گاه گذاشتن یونولیت درز اجرا می شود و فاصله درز پر نمی گردد و سطح آن پوشانده می شود به نحوی که در اثر حرکت سازه بتن آسیب نبیند.

13-2- درز انبساط

در این درز نیز بتن قطع و میلگر دها نیز معمولاً قطع می شوند هر چند ممکن است با جزئیات خاص ادامه یابد (غلاف متحرک). این نوع درز به دلیل انبساط و انقباض بتن در اثر تغییر دما و رطوبت کاربرد دارد. این درز ها معمولاً تا روی شالوده ادامه می یابند.

فاصله درز انبساط معمولاً بین 20 تا 50 میلی متر و فاصله بین دو درز با توجه به شرایط محیطی و اختلاف دما در طول سال معمولاً بین 20 تا 50 متر توصیه می شود. فاصله درز باید خالی باشد اما در کف ها و موارد مشابه برای عدم لب پریدگی و پر شدن توسط آب و یخ زدگی و پر شدن توسط مواد نا خواسته، آن را با یک ماده درزگیر ارتجاعی به نحوی که بتوان براحتی جمع و باز گردد و اتصال خود را از بتن از دست ندهد.

با قالب بندی از یک طرف و گذاشتن یونولیت با ضخامت مورد نظر پس از باز قالب اولیه می توان بتن بعدی را ریخت و درز را ایجاد کرد.

13-3- درز کنترل یا درز جمع شدگی

این درز صرفاً به دلیل جمع شدگی بتن در هنگام گیرش و یا جمع شدگی ناشی از خشک شدگی بتن سخت شده و جلوگیری از ایجاد ترک های پخش در سطح بتن، در فواصل خاصی پیش بینی می شود و گاه نیاز به قطع کامل بتن در تمام ضخامت وجود ندارد. این درز عمدتاً در دالهای کف و بویژه در انواع غیر مسلح ضرورت بیشتری دارد. میلگرد ها ممکن است در این نوع درز ادامه یابد.

عرض درز مهم نیست و می تواند به سادگی با ضخامت یک برگ کاغذ یا ضخامت یک نایلکس اجرا شود مگر اینکه بخواهیم نقش درز انبساط را نیز بازی کند. عمق و ارتفاع درز باید از یک چهارم ضخامت دال بیشتر باشد تا ضعف لازم برای ایجاد ترک متمرکز در محل درز بوجود آید. (درز کنترل جزئی یا بخشی)

فاصله درزهای کنترل به ویژگی های بتن، ضخامت دال، حداکثر اندازه سنگدانه و عیار سیمان مربوط می شود و معمولاً از حدود یک متر تا چهار الی پنج متر می باشد.

13-4- درز اجرائی (ساخت)

این نوع درز در نقشه برای پایان دادن به بتن ریزی مشخص می شود. بتن و میلگرد در درز اجرائی امتداد می یابد و در طراحی تداوم قطعه منظور می شود و هیچ نوع ضعف و جدائی نباید بوجود آید.

درز اجرائی گاه به صورت طبیعی در سازه وجود دارد مثلاً اعضاء قائم باید بتن ریزی و پس از سخت شدن اعضاء افقی مانند تیر و دال باید اجرا شوند هم چنین شالوده اجرا می شود و سپس ستون و دیوار با فاصله زمانی بیش از یک روز اجرا می گردد.

در برخی موارد درز اجرائی با توجه به توان اجرائی و حجم محتمل بتن ریزی در یک روز یا یک شیفت توسط طراح پروژه در یک قطعه بزرگ (بویژه از نظر سطح کار) مشخص می شود تا از بروز درز سرد جلوگیری نماید. درز اجرائی ممکن است افقی یا قائم باشد. درزها اجرائی مایل امروزه کاربرد ندارد و نباید ایجاد شود مگر اینکه قطعه مایل یا شیب دار باشد به هر حال درز باید عمود بر طول قطعه پیش بینی گردد. درز اجرائی در بین تیر یا شناژ و دال بهتر است در جائی باشد که کمترین برش وجود دارد. در حالات عادی درز اجرائی باید در صورت لزوم در یک سوم میانی تیر یا دال قرار گیرد. در تیر ها و دالهای خیلی ضخیم (عمیق) با گذاشتن درز اجرائی پلکانی می توان برش را به نحو مناسب تری تحمل نمود.

با گذاشتن قالب یا رابیتس یا توری سیمی یا چشمه های بسیار ریز می توان درز اجرا نمود و بتن در پشت قالب باید متراکم شود. سپس بهتر است هر چه زودتر قالب یا رابیتس یا توری باز شود و چنانچه زبری محل کافی نباشد با جت آب یا وسیله مناسب دیگر سطح بتن خشن گردد و شن ها آشکار شود. برای بتن ریزی در کنار یا روی بتن سخت شده قبلی باید سطح خشن را اشباع از آب نمود اما در هنگام بتن ریزی نباید آب بر سطح بتن مشاهده شود و باید به صورت اشباع با سطح خشک باشد. بهتر است لایه اول یا بتن مجاور بتن سخت شده از بتن ریز دانه تر و روان تری تشکیل شده باشد. در سطح افقی خوب است از یک ملات ریز دانه روان با نسبت آب به سیمان مساوی یا کمتر از بتن اصلی و با ضخامت کم (چند سانتی متری) استفاده شود سپس بتن اصلی ریخته شود.

عدم رعایت این موارد می تواند به ضعف اساسی بویژه ضعف برشی در این درز منجر شود و نفوذ پذیری به شدت افزایش یابد که اصلاح آن معمولاً میسر نیست. برای بهبود اتصال بتن قدیم و جدید می توان از لاتکس در سطح بتن قدیم استفاده کرد هم چنین می توان در ملات واسطه با بتن اولین لایه مجاور بتن قدیم از لاتکس به میزان 10 درصد وزن سیمان استفاده نمود. در صورت پاشیدن یا مالیدن لاتکس به سطح بتن قدیمی ممکن است به اشباع کردن آن احتیاج نباشد.

14- محدودیت های بتن و اجراء آن در دالها و قطعات تیر و ستون و دیوار

حداکثر اندازه سنگدانه در مواردی که بین دو قالب قرار می گیرد (مانند: تیر، ستون، دیوار و ...) به یک پنجم حداقل فاصله قالب ها از یکدیگر محدود می شود. در دالها (وقتی فقط یک قالب موجود است) حداکثر اندازه سنگدانه ها به یک سوم ضخامت دال محدود می گردد. مثلاً در یک دال 5 سانتی متری یک سقف تیرچه بلوک نمی توان حداکثر اندازه را از 16 میلی متر بالاتر برد و لذا شن بادامی نمی تواند در بتن بکار رود. در تیرچه با ضخامت 10 سانتی متر حداکثر اندازه سنگدانه به 20 میلی متر محدود می شود و لذا شن بادامی ریز باید بکار رود یا اصلاً بادامی حذف گردد.

حداکثر اندازه سنگدانه باید از 75/0 فاصله افقی میلگرد ها کمتر باشد هم چنین باید از فاصله میلگرد های قائم و ضخامت پوشش بتنی روی میلگرد ها کمتر باشد. حداکثر اندازه سنگدانه بتن باید از یک سوم قطر داخلی لوله پمپ نیز کمتر منظور شود.

حداقل عیار سیمان برای پمپ 300 کیلو گرم بر متر مکعب و حداکثر آن 450 کیلو گرم بر متر مکعب منظور می شود. در دالهای بتنی نیز حداقل عیار سیمان باید به 300 کیلو گرم بر متر مکعب محدود شود در مناطق خورنده حداقل سیمان 350 و حداکثر 450 می باشد. در منابع آب حداقل 350 و حداکثر 400 خواهد بود.

در اکثر بتن ها نسبت آب به سیمان با توجه به مقاومت مطلوب مشخص می شود اما به خاطر دوام زیاد و سایش پذیری کم یا نفوذ پذیری محدود و هم چنین کاهش خوردگی میلگردها، محدودیتهایی در سقف نسبت آب به سیمان منظور می شود.

در کف صنعتی یا در معرض تردد سنگین و سایش 45/0

در بتن نفوذ ناپذیر و منابع آب 45/0

در مناطق خورنده (زیرآب شور و با فاصله ازدریا) 45/0

در مناطق خورنده (در جزر و مد و بیرون آب و نزدیک دریا) 4/0

در مناطق دیگر محدودیتهائی از نظر رویاروئی با سولفاتها منظور می شود. در مناطقی با سولفات کم در آب و خاک سیمان پرتلند نوع 1 یا پرتلند پوزولانی و سایر انواع دیگر می توان مصرف کرد. در مناطقی با سولفات متوسط سیمان پرتلند نوع 2 یا پرتلند پوزولانی (بویژه با پوزولان بیشتر از 15 در صد) و سیمان نوع 5 قابل مصرف است که نسبت آب به سیمان آن باید به 5/0 محدود شود. در مناطق با سولفات زیاد، سیمان نوع 5 با نسبت آب به سیمان حداکثر 45/0 قابل مصرف است. در برخی آئین نامه ها حداقل عیار سیمان را با توجه به نوع سیمان و شدت رویاروئی با سولفات مشخص می نمایند که معمولاً این حداقل کمتر از 300 و بیشتر از 400 کیلوگرم در متر مکعب بتن نیست. درمواردی که جمع شدگی باید کنترل شود باید اسلامپ، حداکثر اندازه و عیار سیمان محدود شود.

اسلامپ بتن با توجه به نوع قطعه، در همی میلگرد ها، وسیله حمل و ریختن و قدرت وسایل تراکمی مشخص می شود شرایط دیگر مانند جمع شدگی، جدا شدگی و آب انداختن گاه محدودیتهائی را برای اسلامپ بوجود می آورد. محدودیت های عیار سیمان گاه ما را در بکار گیری اسلامپ زیاد محدود می کند.

نویسنده : دپارتمان تحقیق و توسعه |کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن))

نقش فاصله نگهدار ها ( اسپیسر ، Spacer )در افزایش کیفیت اجرایی ساختمان های بتنی

نقش فاصله نگهدار ها ( اسپیسر ، Spacer )در افزایش کیفیت اجرایی ساختمان های بتنی

ساختمانها در هر کشوری جزو سرمایه های ملی آن کشور به حساب می آیند و ارتقائ کیفیت ...

ساختمانها در هر کشوری جزو سرمایه های ملی آن کشور به حساب می آیند و ارتقائ کیفیت ساخت ساختمانها (به طور عام هر فضا یا حجمی که برای تسهیل در زندگی مردم ایجاد میگردد) باعث ارتقاء در سطح کیفی زندگی مردم آن کشور می گردد.طول مدت بهره برداری از هر ساختمان با طول عمر و کارایی اجزای سازه ای آن ساختمان رابطه مستقیم دارد و تا زمانیکه اجزائ ساختمان وظیفه خود را به خوبی و به طور مطلوب انجام دهند و پایایی اجزائ آن حفظ گردد امکان بهره برداری از ساختمان مهیا می باشد.

پس از گذر از بحث ضعف ها، اشکالات و خطاهای طراحی ساختمان به بحث اجرا و برآوردن رواداریهای میلگردها و بتن و به طور خاص به پوشش آرماتورها میپردازیم.

یکی از نکاتی که به افزایش عمر سازه ها و المانهای بتنی می انجامد رعایت اجرای صحیح رواداریهای مذکور میباشد

حداقل پوشش بتنی یا کاور بتن آرماتورها که به عنوان محافظ برای آرماتورها در برابر هوا و اثرات دیگر است ، از سطح بتن تا سطح بیرونی فولادی که ضابطه پوشش در مورد آن اعمال میگردد،محاسبه میشود.

در موردی که حداقل پوشش برای یک نوع عضو ساختمانی بیان شده است،حداقل پوشش بتون اگر آرماتور عرضی،میلگردهای اصلی را در بر گرفته باشد تا لبه خارجی خاموتها ،تنگها و مارپیچها اندازه گیری می شود

و اگر بیش از یک ردیف آرماتور اصلی بدون خاموتها یا تنگ بکار برده شود،تا سطح خارجی بیرونی ترین ردیف میلگردها اندازه گیری میشود و در مورد فولاد پیش تنیدگی و پس کشیده تا غلاف یا مهارگاه انتهای فلزی اندازه گیری می شود.

"سطوح بتنی در معرض هوا"

در مورد سطح پایینی دالها یا پوسته های نازک معمولا مستقیما در معرض تغییرات رطوبتی قرار نمیگیرند مگر اینکه تحت اثرخیس شدن و خشک شدن پی در پی قرار گیرند مانند اینکه در اثر شرایط تقطیر یا نشت مستقیم آب از سطوح بالایی رواناب، یا ذرات مشابه به وجود آید.

برای محافظت آرماتورها در برابر هوا میتوان از روشهای دیگری استفاده کرد،مشروط بر انکه این روشها با پوشش اضافی لازم بر اساس آیین نامه معادل باشند،در صورت تایید بازرس ساختمان بر اساس ضوابط مربوطه آرماتوری که دارای یک نوع محافظت دیگر در برابر هوا باشد، میتواند یک پوشش بتنی حداقل برابر با پوشش لازم برای آرماتوری که در معرض هواست را دارا باشد.

طولهای مهاری بصورت تابعی از پوشش میلگردها هستند،از اینرو در پاره ای از موارد ممکن است استفاده از مقادیری بزرگتر از پوشش حداقل ،مطلوب واقع شود.

 space به معنی فضا ،فضا دادن و فاصله گذاشتن مشتق شده است ودر ترجمه فارسی به صورت فضا ساز یا فاصله گذار ترجمه شده است. در تعریف استاندارد هرقطعه ای که برای ایجاد و حفظ فاصله الزامی میان قالب و میلگرد در حین عملیات بتن ریزی استفاده شود ، اسپیسر نامیده می شود .اسپیسرها مهمترین ابزار برای رسیدن به پوشش بتنی الزامی ،هستند .

کارایی متفاوت از یک قطعه در پی و ستون به طور مثال در شکل صندلی چفت و بست دار زیر که با یک حفره مخروطی شکل ،دارای مقاومت باربری بیشتری بوده ضمن انکه فضای مورد نیاز اشغال شده به حداقل رسانده شده است ،این فضاها و باز شدگی ها اجازه جاری شدن بتن در بین این سوراخها را به راحتی میدهد ودر محل عبور میلگردها از روی هم کاربرد دارد. ،به طوری که در یک نقطه همزمان میلگرد بالایی و پایینی را قفل و بست نموده و تثبیت می نماید.

می توان گفت:

یک کارگر در یک زمان میتواند تعداد زیادی از این فاصله دهنده ها ( اسپیسرها) را در داخل سایت کارگاه به راحتی حمل نماید بدون انکه به محل ذخیره و نگهداری آنها رفت و آمد کند.

قابلیت بالای بعضی از این قطعات در دور گیری انواع میلگردها و سهولت و روانی در هنگام کار مثال زدنی است.

در بسیاری از انواع این فاصله نگهدارها قابلیت قفل و بست کردن میلگردها وجود ندارد و در بعضی دیگر یک مقدار غیر معمول فضا برای دور گیری و جفت وجور کردن میلگردها مورد نیاز است و تعدادی نیز فاقد قابلیت قفل و بست و ایمنی قابل اعتماد برای

اعضای بتن مسلح می باشند.

آنچه از یک فضا ساز مورد انتظار میباشد آنستکه با شبکه های میلگرد همخوانی داشته باشد و وظیفه نگهداری شبکه های میلگرد در خلال بتن ریزی سازه مسلح را به عهده بگیرد و نه فقط ایمنی در شبکه مش بندی را داشته باشد.این وظیفه با استفاده از نشیمنگاههای ساخته شده با استفاده از مواد با دوام و غیر خورنده ایجاد میشود که تولید آنها آسان است و استفاده از آنها نیز در شبکه های آرماتور به راحتی انجام می شود.

  دپارتمان تحقیق و توسعه.کلینیک بتن ایران((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی وارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن))

نقش سیمان های پر مقاومت در کاهش مصرف سیمان و توسعه پایدار

مشخصات سیمان های پرتلند رده های 425-1 و 525-1 با اقتباس از رده های مقاومتی سیمان استاندارد EN 197-1 در استاندارد 389 ایران از سال 1377 ارائه شده است. در سال های اخیر تعدادی از کارخانه های سیمان اقدام به تولید سیمان پرتلند 425-1 و به تازگی برخی از کارخانه ها در مقیاس محدودتر سیمان پرتلند 525-1 تولید کرده اند. با استفاده از روش ملی طرح مخلوط بتن ایران و انجام آزمایش های تجربی می توان نشان داد.

مقدمه

تولید سیمان نیاز به 45/1 تا 50/1 تن سنگ آهک، خاک رس و سنگ گچ و در مواردی سیلیس، بوکسیت و سنگ آهن دارد.

همچنین خردایش و آسیاب کردن مواد اولیه و آسیاب کردن کلینکر و سنگ گچ و راه اندازی دستگاه های مختلف  کوره و خنک کن و غیره نیاز به انرژی برق زیادی وجود دارد که در حدود 110 تا 130 کیلو وات ساعت در هر تن می باشد.

کوره پخت کلینکر به سوخت نیاز دارد که در حدود 100 تا 120 متر مکعب گاز طبیعی برای هر تن کلینکر است و معادل 90 تا 110 لیتر مازوت (نفت کوره) می باشد.

اگر انرژی های مصرفی در معدن و برای حمل مواد اولیه به کارخانه و حمل سیمان به کارگاه ها و محل مصرف نیز در نظر گرفته شود وضعیت مصرفی انرژی در این صنعت روشن تر می گردد. گفته می شود کل انرژی مصرفی در کارخانه برای هر تن کلینکر در روش خشک با پیش تکلیس 16/3 گیگا ژول و با پیش گرم کن 44/3 گیگا ژول می باشد که 8 درصد آن انرژی الکتریسیته است. در هنگام پخت مواد اولیه و یا در کلسینه کردن سنگ آهک و سوزاندن مواد سوختی در مراحل مختلف از معدن تا محل کارگاه نزدیک به یک تن دی اکسید کربن به ازای هر تن سیمان تولید می شود که بسیار وحشتناک است.

امروزه با تولید 60 میلیون تن سیمان و بیش از 55 میلیون تن کلینکر بیش از 7 درصد انرژی برق کشور صرف تولید سیمان می­شود و برای تولید سیمان (در­صورت مصرف مازوت) در­حدود 4 تا 5 درصد سوخت مایع مصرفی کشور را می­بلعد که با احتساب تولید انرژی برق این مقدار به 7 درصد بالغ می گردد.

بنابراین دیده می شود برای توسعه پایدار و حفظ محیط زیست و منابع طبیعی تجدید ناپذیر نیاز به کاهش تولید کلینکر یا سیمان می باشد و یا حداقل باید افزایش تولید را متوقف نمود. به هر حال آنچه مسلم است باید مصرف سیمان برای تولید هر متر مکعب بتن را کاهش داد و یا نسبت مصرف سیمان به مقاومت بتن را پایین آورد.

راه حل های مختلفی برای کاهش مصرف سیمان وجود دارد که یکی از موثرترین آنها افزایش سطح مقاومتی سیمان­های مصرفی می باشد که سال ها است از این روش در کشورهای پیشرفته دنیا بهره گیری می شود.

در برخی کشورهای اروپایی سال ها است از سه رده مقاومتی سیمان استفاده می شود که در نهایت در سال 1992 در مشخصات استاندارد سیمان ها یعنی EN 197-1 سه رده 5/32، 5/42 و 5/52 مگا­پاسکال پیش بینی شده است. این رده­ها می تواند برای همه انواع سیمان های پرتلند و آمیخته و مرکب برقرار باشد و محدودیتی از این نظر وجود ندارد.

در سال 1377 در مشخصات فنی سیمان های پرتلند ISIRI 389 صرفا برای سیمان پرتلند نوع 1 سه رده مقاومتی 325، 425 و 525 کیلوگرم بر سانتی­متر مربع در نظر گرفته شد و سایر انواع سیمان ها فاقد این رده بندی بودند که سوال برانگیز است و لازم است اصلاحاتی در این مورد صورت گیرد.

رده­های­مقاومتی، نمایانگر حداقل­مقاومت­فشاری ملات 28 روزه ماسه­سیمان استاندارد طبق EN 196 یا ISIRI 393می­باشد.

در ابتدای دهه 80 هجری برخی کارخانه های سیمان اقدام به تولید سیمان 425-1 نمودند و به تدریج بر تعداد آنها افزوده شده است. از نیمه دوم دهه 80 به تدریج تعداد بسیار اندکی از آنها به تولید آزمایشی سیمان 525-1 دست زدند و شاهد آن هستیم که در طول سه سال گذشته تعداد آنها به تعداد انگشتان یک دست یا بیشتر می رسد.

سوال­های اساسی آن است که تولید این سیمان ها چگونه می تواند به کاهش مصرف سیمان در بتن های کشور منجر شود.

آیا بطور کلی این کاهش مصرف در همه موارد از جمله ساخت ملات های بنایی و بتن های پرکننده و یا کم مقاومت و یا مقاومت متوسط و زیاد بطور یکسان وجود دارد.

آیا بدون فرهنگ سازی و زمینه سازی برای مصرف صحیح سیمان های پر مقاومت می توان موفقیتی را انتظار داشت.

آیا با استفاده از روش های طرح مخلوط بتن در طرح اولیه می توان تاثیر مقاومت سیمان ها را دید و در نهایت آیا این کاهش مصرف سیمان اتفاق می افتد.

در این نوشته سعی می شود پاسخ این سوالات به نحو مقتضی ارائه گردد.

 

معرفی روش ملی طرح مخلوط بتن

در سال های 84 و 85 در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، ایده ارائه یک روش متحد طرح مخلوط بتون در کشور مطرح شد و بر این اساس روش های مختلف و معروف طرح مخلوط در دنیا بررسی شد.  پس از بحث های مفصل و تبادل نظرهای فراوان و طرح مزایا و معایب روش های مختلف قرار شد از روش آلمانی به عنوان روش مرجع استفاده شود. به هر حال امکان استفاده از روش آلمانی بطور کامل وجود نداشت. بنابراین سعی شد با اعمال تغییراتی اندک و یا گاه تغییراتی وسیع از این روش بهره گیری شود و در پایان سال 86 اولین ویرایش روش ملی طرح مخلوط بتن ارائه شد و  یک سال بعد ویرایش دوم آن ارائه گشت. همچنین راهنمایی برای بکارگیری آن نوشته و به صورت محدود منتشر گشت که بزودی در مقیاس وسیع تر ارائه خواهد شد. ضمنا نرم افزاری نیز برای آن تهیه شده است که سهولت بکارگیری از این روش را تضمین می کند.

یکی از مزایای این روش، مشاهده تاثیر رده های مختلف مقاومتی سیمان در مقاومت بتن است. همچنین می توان تاثیر شکل سنگدانه درشت در مقاومت را دید. امکان استفاده از دانه­بندی­های مختلف شن و ماسه حتی به صورت غیر استاندارد، ارائه دانه بندی های مطلوب برای کاربردهای مختلف، دقت در تعیین آب آزاد بتن با توجه به بافت دانه بندی و شکل سنگدانه های درشت و ریز با سطوح مختلف کارایی از 10 تا 210 میلی متر و توجه به تاثیر عیار سیمان و مصرف دوده سیلیسی و مواد پوزولانی و سرباره ای در مقدار آب و استفاده از رابطه حجم مطلق برای تعیین آخرین مجهول طرح مخلوط بتن و ایجاد  امکان برای تهیه نرم­افزار از جمله این مزایا به حساب می­آید که این روش را بسیار کارا و پیشرفته نموده است.

 

مواردی که باید بررسی شود :رابطه نسبت آب به سیمان و مقاومت فشاری بدون مصرف روان کننده بتن ،فوق روان کننده بتن ، ژل میکروسیلیس .

 مواردی که باید بررسی شود ::رابطه نسبت آب به سیمان و مقاومت فشاری با توجه به مصرف روان کننده بتن ، فوق روان کننده بتن ، ژل میکروسیلیس .

رابطه اصلاح شده فولر- تامسون، در صورتی­که مرز سنگدانه و مواد ریز دانه 075/0 میلی­متر فرض شود، عبارت است از:

رابطه حجم مطلق برای بدست آوردن حجم سنگدانه های اشباع با سطح خشک به صورت زیر می باشد.

                                                                                                         

که در آن:

c: جرم سیمان بر حسب kg/m3

wf: جرم آب آزاد بر حسب kg/m3

D: جرم مواد جایگزین سیمان بر حسب kg/m3

Va: حجم هوای موجود در بتن (عمدی و ناخواسته) بر حسب dm3

ρc: جرم مخصوص سیمان بر حسب kg/dm3

ρw: جرم مخصوص آب بر حسب kg/dm3 که معادل 1 منظور می‌شود 

ρD: جرم مخصوص افزودنی معدنی بر حسب kg/dm3

بررسی روش های رایج دیگر و مقایسه با روش ملی

در روش طرح مخلوط ACI 211.1 امکان استفاده از یک رده مقاومتی سیمان یعنی پرتلند نوع 1 در طرح مخلوط اولیه بتن وجود دارد و روشن نیست که شکل سنگدانه های درشت مصرفی در هنگام تعیین نسبت آب به سیمان چیست.

در روش جدید طرح مخلوط BRE انگلیس امکان بکارگیری سه رده مقاومتی اروپایی برای سیمان وجود دارد و شکل سنگدانه های درشت تا حدودی قابل استفاده در تعیین نسبت آب به سیمان می باشد.

به هرحال اگر به صورت اصولی از ساخت مخلوط آزمون طرح مخلوط اولیه بهره گیری نماییم، تاثیر رده های مقاومتی سیمان را در مقاومت بتن حاصله خواهیم بود و می توانیم در نسبت آب به سیمان و سایر اجزا به ویژه سیمان اصلاحات لازم را به عمل آوریم و طرح مخلوط تعدیل شده نهایی را مشخص کنیم.

در روش ملی طرح مخلوط بتن می توان انتظار داشت مخلوط آزمون، مقاومتی نزدیک به مقاومت هدف را با در نظر گرفتن مقاومت واقعی سیمان بدست دهد.

 

ارائه طرح های مخلوط رده های مقاومتی بتن با رده های مختلف مقاومتی سیمان

فرضیات

با استفاده از سه رده مقاومتی سیمان یعنی 325-1، 425-1 و 525-1، طرح مخلوط اولیه بتن بر اساس روش ملی برای رده­های مقاومتی C12، C16، C20، C25، C30، C35، C40 و C45 ارائه می­شود. در این طرح­ها حداکثر اندازه شن 25 میلی­متر و به­صورت شن صد­درصد شکسته منظور می­گردد. در حالی­که ماسه ها به صورت کاملا گرد گوشه رودخانه ای در نظر گرفته می­شود.

برای محاسبه مقاومت هدف (متوسط لازم) طرح اختلاط، از حاشیه امنیت ارائه شده در آیین نامه بتن ایران استفاده شده است و فرض آن است که انحراف معیار مقاومتی کارگاه مشخص نیست. 

* بتن مصرفی برای پمپاژ در نظر گرفته شده است و اسلامپ بتن آن پس از ساخت ،125 میلی متر فرض شده است.

دانه بندی شن و ماسه به صورت زیر منظور شده است و برای دانه بندی مطلوب مخلوط سنگدانه آن جهت بتن پمپی، دانه بندی متوسط با توان 4/0– 5/0n= در نظر گرفته شده است.

جدول 2- دانه بندی شن و ماسه مصرفی و دانه بندی مورد استفاده و دانه بندی های مطلوب پمپی

در طرح های اختلاط بتن ها از مواد روان کننده بتن  استفاده نمی شود

 

روند تهیه طرح های اختلاط با توجه به فرضیات موجود

طبق روش ملی طرح مخلوط، مدول ریزی مخلوط سنگدانه 40/5 بدست می آید. بر اساس این روش درصد شکستگی متوسط معادل سنگدانه برای محاسبه مقدار آب 33 درصد محاسبه می شود.

برای تعیین نسبت آب به سیمان از منحنی های نسبت آب به سیمان – مقاومت فشاری که برای رده های مختلف مقاومتی سیمان و سنگدانه های درشت گرد­گوشه و شکسته تهیه شده است استفاده می شود. با توجه به شکستگی کامل شن ها از منحنی­های 325-C، 425-C و 525-C استفاده می گردد.

مقدار آب مورد نیاز بتن با استفاده از مدول ریزی و درصد شکستگی معادل و اسلامپ مورد نیاز بدست می آید که پس از تعیین مقدار سیمان، مقدار آب اصلاح می گردد و سپس مجددا مقدار سیمان طرح اختلاط اولیه بتن محاسبه می شود. در نهایت مقدار شن و ماسه مصرفی با توجه به رابطه حجم مطلق و درصد هوای غیر عمدی یک درصد و با در نظر گرفتن چگالی اشباع با سطح خشک آنها بدست می آید.

 

طرح های اختلاط اولیه بدست آمده

اطلاعات و نتایج زیر پس از محاسبات انجام شده بر اساس فرضیات و داده های فوق بدست آمده است.

 

جدول 4- نتایج طرح های اختلاط اولیه بتن رده های مقاومتی مختلف برای رده سیمان 325-1

رده مقاومتی بتن
    رای رده مقاومتی C40  و بالاتر با حاشیه امنیت مفروض، نسبت آب به سیمان لازم در محدوده روش­ملی طرح­مخلوط نمی­باشد.

 

برای رده مقاومتی C45  و بالاتر با حاشیه امنیت مفروض، نسبت آب به سیمان لازم در محدوده روش­ملی طرح­مخلوط نمی­باشد.

 



 

تفسیر نتایج و بحث

همانگونه که مشاهده می شود، با تغییر رده مقاومتی سیمان و افزایش آن، با توجه به فرض های انجام شده، عیار سیمان مصرفی در بتن کاهش می یابد.

همچنین با افزایش رده مقاومتی بتن، تاثیر افزایش رده مقاومتی سیمان در کاهش عیار سیمان بیشتر می گردد.

 

در صورتی که در طرح های اختلاط فوق، محدودیت نسبت آب به سیمان و حداقل عیار سیمان یا حداکثر عیار سیمان وجود داشته باشد، وضعیت طرح ها متفاوت خواهد بود.

در صورتی که حداقل عیار سیمان مجاز مطرح شود، اگر این حداقل مجاز بیشتر از مقدار سیمان حاصل از محاسبه باشد نمی توان به کاهش عیار سیمان امید داشت. فرض کنید در طرح مخلوط بتن C25 موضوع رویارویی با حمله سولفات ها ایجاب کند که حداقل 370 کیلوگرم سیمان بکار رود. هنگامی که از سیمان 325-1 استفاده شود عیار سیمان 372 و با بکارگیری سیمان های 425-1 و 525-1 به ترتیب عیار سیمان 321 و 288 بدست می آید که به دلیل محدودیت فوق مجبور خواهیم شد تا عیار سیمان 370را بکار بریم. بنابراین بالا بردن رده مقاومتی سیمان، کمکی به کاهش عیار سیمان نخواهد کرد.

 باوجود محدودیت نسبت آب به سیمان و بکارگیری حداکثر مجاز برای آن و کمتر بودن این نسبت آب به سیمان در مقایسه با نسبت آب به سیمان حاصل از مقاومت ،کاهش عیار سیمان به صورت جدی ممکن است حاصل نشود.  اگر در این طرح مخلوط قرار باشد به دلیل محدودیت حداکثر نسبت آب به سیمان برابر 5/0، طرح اختلاط کامل شود، از آنجا که با سیمان 325-1، نسبت آب به سیمان 48/0 و با سیمان های 425-1 و 525-1 به ترتیب نسبت آب به سیمان 55/0 و 62/0 بدست می آید. با محدودیت فوق مجبور هستیم نسبت آب به سیمان را به 5/0 محدود کنیم. هنگام بکارگیری سیمان های 425-1 و 525-1 عیار سیمان برابر 356 بدست می آید و صرفه جویی چندانی در مقایسه با عیار سیمان 372 برای سیمان های رده 325-1 حاصل نمی شود.

اگر حداکثر عیار سیمان مجاز اعمال گردد، بکارگیری رده سیمانی بالاتر کمک می کند در بسیاری از موارد محدودیت مزبور رعایت شود و تهیه طرح مخلوط بدون بکارگیری روان کننده تسهیل گردد. فرض کنید در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان قرار باشد طرح مخلوط بتن با رده C35 با حداکثر نسبت آب به سیمان 45/0 و حداقل سیمان 350 و حداکثر عیار سیمان 425 کیلوگرم در متر مکعب بتن طبق آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در خلیج فارس و دریای عمان را ارائه دهیم. طبق جداول فوق برای سیمان 325-1، نسبت آب به سیمان 36/0 و عیار سیمان 552 کیلوگرم حاصل می شود که نمی توان از آن استفاده کرد زیرا عیار سیمانی بیش از 425 کیلوگرم دارد و لذا با مصرف فوق روان کننده، مقدار آب و در نتیجه سیمان مصرفی را می توان کاهش داد.

در حالی که با مصرف سیمان 425-1، نسبت آب به سیمان 44/0 و عیار سیمان 419 کیلوگرم را داریم و بدون مصرف روان کننده به نتیجه می رسیم. با مصرف سیمان 525-1، نسبت آب به سیمان 52/0 و عیار سیمان 341 کیلوگرم می شود که نیاز به تغییر دارد. اولا نسبت آب به سیمان باید به 45/0 تبدیل شود و بدین ترتیب عیار سیمان اولیه 396 کیلوگرم می شود که با اصلاح مقدار آب از 178 به 184 مقدار سیمان طرح 409 کیلوگرم در متر مکعب خواهد شد و بدون مصرف روان کننده بتن همه چیز قابل قبول خواهد بود.

همانگونه که در بتن هایی با رده مقاومتی کم ،تاثیر رده سیمانی بر مصرف سیمان جدی نیست، در ملات های بنایی نیز نمی توان به کاهش جدی مصرف سیمان امیدوار بود بویژه اینکه کاهش شدید عیار سیمان، ملات را از کارایی مناسب دور می کند و نمی توان عیار سیمان را در این ملات ها از 200 کیلوگرم در متر مکعب و حتی در مواردی از 250 کیلوگرم در متر مکعب کمتر در نظر گرفت. در واقع محدودیت مصرف حداقل سیمان در این ملات ها و کم اهمیت بودن مقاومت در اینگونه موارد، کاهش مصرف سیمان را به دنبال نخواهد داشت.

مخلوط های تجویزی در نشریه 101 و 55 (مشخصات فنی عمومی راه و کارهای ساختمانی) ارائه شده است. در نشریه 101 مقادیر عیار سیمان با توجه به طبقه بتن (رده بتن) به صورت زیر ارائه شده است.

 

لازم به ذکر است که این عیار­ها بدون توجه به حداکثر اندازه سنگدانه، شکل سنگدانه ها و نوع و رده مقاومتی سیمان ارائه شده است و اگر قرار باشد از این مخلوط های تجویزی استفاده شود، مصرف سیمان پر مقاومت در کاهش عیار سیمان تاثیری نخواهد داشت. تاثیر افزایش اسلامپ در عیار بتن نیز طرح نشده است. ضمناً لازم به ذکر است در این نشریه به صراحت اعلام شده است که جدول مخلوط های تجویزی برای بتن های با رده بالاتر از C25 کاربردی ندارد و باید       نسبت های اختلاط از طریق مطالعات آزمایشگاهی بدست آید اما متاسفانه در جدول مزبور نسبت ها و مقاومت های رده C30 و C35 ارائه شده است.

 

نتیجه گیری

- رده های مقاومتی بالاتر در سیمان (مصرف سیمان پر مقاومت تر) به کاهش مصرف سیمان در بتن ها منجر می گردد.

- در بتن های پر مقاومت، تاثیر مصرف سیمان پر مقاومت در کاهش مصرف سیمان بیشتر خواهد بود.

- در صورتی که مصرف بتن های پر مقاومت در کشور رایج تر شود، سیمان های پر مقاومت می تواند مفیدتر واقع گردد.

- مصرف سیمان های پر مقاومت در ملات های بنایی توصیه نمی شود و به هدر رفتن پتانسیل های این نوع سیمان­ها منجر می­شود.

- در صورتی که محدودیت نسبت آب به سیمان موجب شود تا نتوان از نسبت آب به سیمان بالاتر استفاده نمود، مصرف سیمان های پر مقاومت به کاهش عیار سیمان منجر نمی گردد.

- در صورتی که حداقل مجاز برای عیار سیمان مشخص شده باشد، در مواردی که عیار سیمان کمتر از حداقل عیار مجاز بدست آید، کاهش عیار سیمان میسر نیست.

- در مواردی که حداکثر مجاز عیار سیمان شود، به­دلیل امکان مصرف نسبت آب به سیمان بالاتر و پایین آمدن عیار سیمان مصرفی، ممکن است نیاز به مصرف روان کننده منتفی شود.

- به دلیل پیچیدگی های موجود، کاهش مصرف سیمان در صورت مصرف سیمان های پر مقاومت وقتی میسر است که طرح اختلاط آزمایشگاهی تهیه شود و در این صورت ساخت مخلوط آزمون در آزمایشگاه ضرورت دارد.

- در صورت استفاده از مخلوط­های تجویزی موجود، مصرف سیمان های پر مقاومت به کاهش عیار سیمان منجر نمی­شود.

- برای بهره گیری از پتانسیل های سیمان های پر مقاومت باید آموزش های لازم به مهندسین و دست اندرکاران داده شود و زمینه مصرف آنها فراهم گردد.

- کاهش مصرف سیمان به کاهش مصرف انرژی و مواد اولیه منجر می شود و به حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی و از بین نرفتن منابع طبیعی تجدید ناپذیر می انجامد.

منابع و مراجع

1- عزیزیان، محمدرضا، "تکنولوژی سیمان"، سیمان اکباتان

2- بکائیان، منوچهر، "هندبوک مهندسی سیمان، مواد نسوز و مصالح ساختمانی"، سیمان آبیک

3- قدوسی، پرویز، همکاران، "روش ملی طرح مخلوط بتن"، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن

4- تدین، محسن، همکاران، "راهنمای روش ملی طرح مخلوط بتن"، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن

5- موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی، "ویژگی های استاندارد سیمان های پرتلند"، استاندارد ملی شماره 389 ایران

6- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، "آیین نامه (پیشنهادی) پایایی بتن در محیط خلیج فارس و دریای عمان"، نشریه شماره 428

7- سازمان مدیریت و برنامه ریزی، "آیین نامه بتن ایران (آبا)"، نشریه شماره 120، 1379

8- سازمان مدیریت و برنامه ریزی، "مشخصات فنی عمومی راه"، نشریه شماره 101، 1382

9- سازمان مدیریت و برنامه ریزی، "مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی"، نشریه شماره 55

10- نویل، مترجم: هرمز فامیلی، "هرمز فامیلی"، ویرایش چهارم

10- EN 197-1, "Cement; Part1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements"

11- American Concrete Institute, "Standard Practice for Selecting Proportions for Normal Heavyweight, and Mass Concrete", ACI 211.1

12- Building Research Establishment, "Design of Normal Concrete Mixes", second edition

دپارتمان تحقیق و توسعهکلینیک  بتن ایران.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی وارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن)) 

نقش افزودنی های بتن درمقاوم سازی سازه های بتنی

پروژه مقاوم سازی شامل دو مرحله می باشد:

مقاوم ساختن

مقاوم سازی

مقاوم ساختن: به این معنی است که قبل ازساخت(مراحل مطالعه و طراحی)، در هنگام اجرا و همچنین پس از ساخت سازه (مراحل مراقبت و مونیتورینگ)، تمام دست اندر کاران پروژه طبق استانداردهای موجود و معتبر عمل کنند. بعنوان مثال کیفیت مواد افزودنی بتن و مصالح بکار رفته در پروژه مورد نظر دارای کیفیت مطلوب و استاندارد باشند.

و اما مقاوم سازی کردن به این معنی است که: چنانچه پس از ساخت و در مرحله مونیتورینگ بخصوص در برابر حوادثی که باید در هنگام طراحی و اجرا در نظر گرفته می شد(مانند زلزله مورد انتظار در منطقه مورد نظر) سازه عملکرد مطلوبی از خود نشان نداده و از حداکثر تغییر شکل های مجاز در استاندارد تجاوز نماید، آنگاه عملیات تقویت سازه ضروری خواهد بود.

در اینجا در مورد روش های و اینکه مقاوم ساختن بهتر است یا مقاوم سازی کردن! صحبتی نخواهیم کرد بلکه می خواهیم به این موضوع بپردازیم که در مقوله مذکور،بخصوص مورد دوم که تقریبا رایج ترین بحث صنعت ساختمان در کشور است، سهم مواد افزودنی چقدراست؟ و اینکه اصولا آیا مواد افزودنی بتن هیچ نقشی در ساختمان می توانند داشته باشند؟ و اگر دارند آیا می توانند در مقابل این سوال همیشگی پیمانکاران یعنی صرفه اقتصادی توجیهی داشته باشد یا خیر؟

براستی مهندسین فعال در پروژه های عمرانی و همچنین مسئولین شرکتهای ساخت افزودنی بتن یا (بتن آماده) توجه دارند که در حال حاضر سازه ها باید مقاوم سازی شوند نه عیار بالا سازی؟در واقع شاید بهتر باشد قانون برای مقاومت بالا،عیار سیمان بیشتر را به صورت برای مقاومت بالاتر، طرح اختلاط خوب تغییر داد.با توجه به اهمیت بحث، ابتدا استفاده از مواد افزودنی بتن را در مقاوم سازی کردن بررسی کرده و سپس مختصری به نقش آنها در مقاوم ساختن سازه ها هم اشاره خواهیم کرد.

بطور عمده مقاوم سازی کردن یا به اختصار مقاوم سازی سازه ها به سه طریق صورت می گیرد:

کاهش بارهای وارده برسازه

وصله کردن یا به عبارتی تقویت اعضای موجود

اضافه کردن یک تعداد اعضای جدید.

در اینجا لازم است به این نکته اشاره گردد که در بحث حاضر مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده بتن مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

مواد افزودنی روان کننده بتن و فوق روان کننده بتن در کاهش بارهای وارده بر سازه بطور مستقیم نمی توانند نقشی داشته باشند اما بطور غیر مستقیم می توانند بدین شکل عمل کنند. چنانچه سازه با بتن بدون مواد افزودنی بتن (بتن ساده) ساخته شود، چون مقاومت آن از بتن با ماده افزودنی بتن کمتر خواهد بود، لذا اندازه اعضای سازه بیشتر و بار وارده بر سازه زیادتر خواهد بود. به عبارت دیگر ساختن بتن با مقاومت بالا در شرایط یکسان با مواد افزودنی بتن راحت تر است. کما اینکه در بسیاری موارد بخصوص هنگامیکه درصد آب به سیمان از یک مقدار اجرایی کمتر می شود، ساختن بتن اصولا غیر ممکن است. در صورتیکه با استفاده از مواد افزودنی بتن این امر امکان پذیر می باشد.

اما نقش مواد افزودنی بتن در روش های دوم و سوم مقاوم سازی سازه معقول تر و بطور مشهود تری قابل بررسی است. معمولا در هنگام مقاوم سازی به روش تقویت اعضای موجود، مطلوب است که از مصالحی با کیفیت بالاتر و بهتر از مصالح بکار رفته در سازه استفاده می شود که در مورد بتن، اغلب بتون با مقاومت بالا و یا بتن چگال تر مد نظر است. برای ساخت بتن با مقاومت بالا مهمترین کار، کاهش مقدار نسبت آب به سیمان تا حداقل مقدار ممکن است، اما این کار مشکلات اجرایی را در بر خواهد داشت بطوریکه یک درصد مشخص آب به سیمان اجرایی تعریف می شود(5/0 الی 55/0). مواد افزودنی بتن حتی در نسبت های آب به سیمان کمتر از عددی که اجرایی نامیده می شود می توانند به گونه ای بتن را مجهز کنند که مشکلات اجرایی را مرتفع نمایند.

در روش سوم مقاوم سازی همانند روش قبل معمولا مطلوب این است که اعضای اضافه شده بهتر از اعضای موجود باشند لذا دوباره همانند آنچه در بالا توضیح داده شد می توان یک سازه بتنی با مقاومت بالا را اجرا کرد.

روش های مذکور به عبارتی روش های درمان سازه بتنی بیمار هستند اما همواره پیشگیری بر درمان مقدم است بعبارت دیگر بجای مقاوم سازی بعد از ساخت که بخصوص در اکثر موارد روش های اجرای خاص را می طلبد،بهتر است سازه در هنگام طراحی و ساخت، مقاوم و مجهز ساخته شود. در مورد یک سازه و یا عضو بتنی مقاومت بتن مهمترین خصوصیت آن است که تقریبا اکثر خواص دیگر بتن را می توان با آن سنجید. بنابراین بطور کلی و در اکثر موارد و نه همیشه ساخت یک بتن خوب به معنای ساخت بتن با مقاومت فشاری مطلوب است.

و همانطور که اشاره شد چنانچه ماده افزودنی در بتن استفاده گردد نگرانی دست یافتن به مقاومت مورد نظر کمتر خواهد بود.

بد نیست پس از اینکه فواید مواد افزودنی روان کننده بتن و فوق روان کننده بتن و همچنین مزایای استفاده از بتن مجهز بررسی شد، سوالاتی را هم که در ذهن اکثر مهندسان عمران همواره وجود دارد پاسخ داده شود. به عبارت بهتر ذهنیت موجود در صنعت ساختمان نسبت به مواد افزودنی بتن منفی بوده و یا حداقل مثبت نیست.

اولین سوال صرفه اقتصادی است.

با این ذهنیت که اگر از مواد افزودنی بتن استفاده کنم هزینه هر متر مکعب بتن بالا خواهد رفت. این قضیه در اکثر موارد درست نیست.بخصوص اگر در یک ساختمان بررسی شود، برای استفاده از بتن مجهز به دو صورت می توان عمل کرد:

اول اینکه استفاده از مواد افزودنی بتن در اسلامپ ثابت باعث کاهش آب می شود، از طرفی با توجه به اینکه مقاومت بتن به نسبت آب که به سیمان بستگی دارد لذا می توان مقدار سیمان را به اندازه ای کم کرد که نسبت قبلی ثابت بماند و با استفاده از مواد افزودنی بتن یک بتن مهربانتر ساخت که با توجه به نوع بتن و کاهش سیمان می تواند حتی باعث کاهش قیمت تمام شده بتن شود. البته با توجه به وضعیت فعلی بازار سیمان، کاهش مصرف سیمان هم می تواند یک امتیاز مثبت باشد.

دوم اینکه اکثرا در هنگام طراحی اعضای بتنی مقاومت آن به اندازه ای در نظر گرفته می شود که به راحتی می توان مقاومتی بالاتر از آنرا با ماده افزودنی بتن گرفت. در نگاه اول هزینه اجرای سازه به علت اضافه شدن ماده افزودنی بتن و تبدیل بتن ساده به بتن مجهز ( تکنولوژی بتن )، بیشتر شده و به صورت ظاهری نا مطلوب می نماید، در صورتی که کاهش هزینه کلی اجرای سازه به علت کاهش اندازه مقاطع اعضای سازه و در نتیجه کاهش بار مرده ساختمان اصلا در نظر گرفته نمی شود.

علاوه بر دو مورد بالا شعار کاهش مصرف سیمان را نیز همگ شنیده اند!!!

پس از اینکه به این نتیجه رسیدیم که : شاید هم مواد افزودنی بتن بد نباشد، حتما بد نیست، شاید خوب باشد،حتما خوب است و یا حتما باید استفاده شود،همانند هر کالای دیگری استفاده از نوع مناسب ماده روان کننده بتن یا فوق روان کننده بتن در اینجا نیز مطرح خواهد بود.

اما چرا تولید نسل های پی در پی مواد فوق روان کننده بتن احساس شد؟ در جواب سوال می توان این گونه بیان کرد، که بتن یک موجود زنده است. لذا این موجود زنده در شرایط، مکان های مختلف و با مصالح مختلف رفتار متفاوتی از خود نشان می دهد.

بنابراین نسل اول مواد افزودنی بتن در بسیاری مورد نتوانست باعث افزایش اسلامپ بتن تا حد مطلوب شود، حتی وقتی که حداکثر مقدار دوزاج کمتر از نسل اول، بتن قوی مذکور را تکان دهد ولی نسل دوم افزودنی های بتن هم در برخی موارد نتوانست مقدار آب بتن را تا جایی که مطلوب بود، کاهش دهد. لذا نسل سوم فوق روان کننده های بتن بر پایه پلی نفتالین به بازار آمد.

این مواد با دوزاج تقریبی یک درصد وزن سیمان، بتنی را که اسلامپ آن حدود صفر باشد به سانتی متر و با دوزاج 5/1 درصد به حدود اسلامپ بتن می رساند. البته وقتی که مقصود، اسلامپ ثابت و کاهش آب بتن باشد، مقاومت را در بتن مذکور تا 110 کیلوگرم بر سانتی متر مربع نسبت بتن شاهد افزایش خواهد داد. نسل چهارم فوق روان کننده های بتن که بر پایه پلی کربوکسیلات است. بتن فوق را فقط با 5/0 درصد وزن سیمان از اسلامپ حدود صفر به بتن تبدیل می کند. در حال حاضر استفاده از فوق روان کننده های نسل اول و دوم تقریبا منسوخ شده و نسل سوم و حتی چهارم در پروژه ها استفاده می شود.

توجه به این نکته در استفاده از مواد فوق روان کننده بتن ضروری است که:

تفاوت عملکرد فوق روان کننده های بتن، تفاوت قدرت آنها در کاهش آب و یا افزایش اسلامپ( و یا نگهداری اسلامپ) بتن می باشد. یعنی همانگونه که نمی توان برای طی یک مسیر مشکل از تجهیزات ابتدایی و ضعیف استفاده کرد، نمی توانید یکفوق روان ساز بتن نسل اول، دوم و شاید سوم را برای تولید یک بتن قوی انتخاب کنید. هر چند که ممکن است بتوانید به ظاهر و در ابتدای امر با خرید محصول ارزانتر و صرفا اضافه کردن یک ماده، به عنوان فوق روان ساز بتن در پروژه صرفه جویی کنید.

بطور کلی چهار عامل انگیزشی و امتیازی، در مصرف مواد افزودنی بتن(فوق روانسازهای بتن)، بشرح زیر متصور می باشد:

1- افزایش روانی بتن

2-افزایش مقاومت بتن

3- کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن

4-صرفه جویی در مصرف سیمان و نهایتا تقلیل هزینه های متعلقه که هر کدام از موارد مذکور به جای خود و در زمان مناسب قابل محاسبه و وصول خواهد بود.

بدنبال اظهار مزایای مشروحه استفاده از مواد افزودنی بتن فقط یک عامل مهم و باز دارنده مصرف مواد افزودنی بتن ، بعنوان دغدغه مهم و پر اهمیت مهندسین و مصرف کنندگان،که همان تضمین کیفیت مواد افزودنی در بتن که در صد بسیار بسیار نازلی از قیمت کل سازه بتنی را شامل می شود مطرح می باشد.

چگونه به این کالا اعتماد کنیم؟ متولی تایید صلاحیت تولید کنندگان محصولات افزودنی بتن تولید شده کیست؟

خوشبختانه هم اکنون در کشورمان استاندارد مواد افزودنی بتن  و فوق روانساز بتنموجود است و یا به عبارت بهتر همه شرکت های تولید کننده مواد افزودنی بتنموظف شده اند که محصولات خود را به تایید اداره استاندارد برسانند و افزون بر این امر از سوی موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران نیز ورود، تولید و توزیع مواد افزودنی بتن( شامل روان کننده بتن، فوق روان کننده بتن و کند گیر کننده بتن و مواد حباب ساز بتن) بصورت غیر استاندارد ممنوع و عاملین به ورود، تولید و یا توزیع مواد افزودنی بتن غیر استاندارد تهدید به تعقیب قانونی شده اند و این دغدغه استفاده از مواد غیر استاندارد با اخذ مجوز کاربرد علامت استاندارد مرتفع گردیده است.

 دپارتمان تحقیق و توسعه.کلینیک  بتن ایران ((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن))