کیورینگ (عمل آوری) بتن

کیورینگ یا عمل‌آوری بتن، به پروسه‌ی نگهداری از بتن تازه گفته می‌شود که هدف از آن ارتقا سطح کیفی بتن و جلوگیری از افت ویژگی‌های آن می‌باشد. احتیاج بتن به یک کیورینگِ مناسب بسیاری ضروری است. کیورینگ تاثیر بسیاری زیادی در ویژگی‌های بتن سخت شده دارد؛ کیورینگِ مناسب باعث افزایش دوام، مقاومت، مقاومت در برابر فرسایش، ثبات حجم و مقاومت در برابر چرخه‌ی انجماد آب می‌شود. سطوح خارجی بتن، به طور خاص به کیورینگ بیشتر نیاز دارند، چرا که بیشتر در مواجهه با عوامل خارجی هم چون چرخه‌ی انجماد آب هستند.

زمانی که سیمان پرتلند با آب ترکیب می‌شود، واکنشی رخ می‌دهد که به آن هیدراسیون گفته می‌شود. دوام و مقاومت بتن، به کیفیت و محدوده‌ی این واکنش بستگی دارد. بتن تازه، معمولاً حاوی آب بیشتری نسبت به نیازش برای انجامواکنش هیدراسیون را داراست. با این حال، تبخیر آب می‌تواند هیدارسیون مناسب را به تاخیر بیندازد یا حتی جلوی آن را بگیرد. خصوصاً سطوح خارجی که به دلیل تبخیر بیش از حد، معمولاً هیدراسیون در آن‌ها به صورت کامل صورت نمی‌پذیرد. اگر دمای بتن مناسب باشد، هیدراسیون در چند روز نخست پس از بتن‌ریزی به سرعت پیش می‌رود. نکته‌ای که در این حین مهم و حیاتی است، این است که همواره آب بتن باید به مقدار کافی باشد که به خاطر تبخیر معمولاً این طور نمی‌شود. در واقع هدف از کیورینگ، ایجاد شرایطی برای بتن تازه است که هیدراسیون در آن به بهترین نحو صورت بگیرد.

انتخابِ روش کیورینگ بتن به عواملی چون مواد مورد استفاده، متد ساخت و ساز و مقاومت نهایی مورد نظر بتن بستگی دارد. در بیشتر پروژه‌ها، کیورینگ به معنای اضافه کردن مواد، پوشاندن بتن با روکش‌های مخصوص و یا پتوهای خیس می‌باشد. در برخی موارد خاص در مناطقی که آب و هوای سرد یا گرم دارند، کیورینگ به اقدامات دیگری نیز احتیاج دارد.

بتن‌هایی با نسبت آب به سیمان کم (کم‌تر از 0٫40) ممکن است به کیورینگ ویژه احتیاج داشته باشند. هنگامی کهسیمان در این نوع بتن‌ها هیدارته می‌شود، رطوبت نسبی داخل بتن کاهش می‌یابد و باعث خشک شدن چسب سیمانمی‌شود. در این هنگام بایستی آب اضافی برای جلوگیری از این اتفاق برای بتن فراهم شود. اگر رطوبت نسبی داخلیبتن در هفت روز نخست به کم‌تر از 80 درصد کاهش یابد، می‌توان تاثیر بدی بر روی ویژگی‌های مورد نظر بتن بگذارد. در این شرایط ایجاد رطوبت محیطی و کیورینگ مرطوب برای به حداکثر رساندن هیدراسیون ضروری می‌باشد.

زمانی که دمای بتن کم باشد، هیدراسیون با سرعت بسیاری کم‌تری پیش‌روی می‌کند. دمای زیر 10 درجه سانتی گراد برای پیشرفت گیرش و سخت شدن بتن نامناسب می‌باشد. اگر دما به زیر 4 درجه سانتی گراد برسد، سخت شدن بتنتا حد زیادی به تاخیر می‌افتد. در دمای منفی 10 درجه و کمتر، هیدراسیون متوقف شده و بتن هیچ مقاومتی کسب نمی‌کند. از این جهت است که دمای بتن تاثیر قابل توجهی بر روی ویژگی‌های بتن و هیدراسیون دارد. در کیورینگ بتن‌هایی که در مناطق بسیار سرد و یا گرم صورت می‌گیرد، بایستی تدابیر ویژه‌ای برای تنظیم دمای بتن تازه اعمال شود.

تجربیات ترمیم بتن در پروژه های سد سازی

گزارش‌ها نشان می‌دهد که در آمریکای شمالی، ژاپن و اروپا، چیزی در حدود دو سومِ زباله‌های ساختمانی از بتن قدیمیمخروب و ضایعات سنگ‌تراشی تشکیل شده است. اگر از این ضایعات و مواد اضافی، به جای سنگدانه در بتن استفاده کنیم، بهره‌وری ناشی از تولید بتن افزایش چشمگیری پیدا می‌کند و زیان بتن برای طبیعت تا حد مطلوبی کاهش می‌یابد.

در کنار این‌ها، ضایعات مربوط به گودبرداری و معدن‌کاری، نیز می‌تواند با اعمال اصلاحات، جای سنگدانه‌ها را در بتنبگیرد. با وجود این که اعمال اصلاحات بر روی این نوع مواد، نیازمند صرف هزینه است؛ اما با توجه به این که در بسیاری از کشورها دفع زباله هزینه‌ی به مراتب بیشتری دارد، می‌توان گفت که این روش حتی اقتصادی و به صرفه نیز هست.

تاثیر بازیافت و استفاده‌ی مجدد از ضایعات آن‌قدر بالاست که در بسیاری از مناطق، مشکلاتت کمبود منابع را حل می‌کند و از هزینه‌های اضافی برای جابه‌جایی سنگدانه‌های تازه جلوگیری می‌نماید. تحقیقات نشان داده که سالانه حدود 1 میلیارد تن ضایعات ساختمانی و سنگ‌تراشی تولید می‌شود و مقدار بسیار ناچیزی از آن بازیافت می‌شود.

هزینه‌ی بالای دفع ضایعات و حفاظت از محیط زیست، بسیاری از کشورهای اروپایی را بر آن داشته تا با مشخص کردن اهدافی کوتاه‌مدت، به سمتی بروند که بین 50 تا 90 درصد ضایعات ساختمانی بازیافت شود.

به این نکته نیز بایستی اشاره کرد که سنگدانه‌ها و مواد بازیافتی، تخلخل بسیار بیشتری نسبت به سنگدانه‌ها طبیعیدارند و برای رسیدن به کارایی مشابه، بایستی آب بیشتری مصرف شود. برای مقابله با این مشکل، از روش‌های مختلفی هم چون ترکیب سنگدانه‌ی طبیعی و بازیافتی، استفاده از خاکستر سرباره و افزودنی‌های کاهنده‌ی آباستفاده می‌شود.

جایگزینی آب برای کاهش زیان بتندر طبیعت

بر طبق آمار سازمان‌ها و موسسات تحقیقاتی، تنها حدود 3 درصد از آب کل کره‌ی زمین شیرین است و بیشتر مقدار این 3 درصد، یا به صورت یخ زده است و یا در اعماق زمین جای دارد.

با پیشرفت صنعت، کشاورزی و نیاز بیشتر به آب آشامیدنی (به خاطر افزایش جمعیت) و از طرف دیگر افزایش آلودگی منابع آبی، آب شیرین در دسترس ما روز به روز، رو به کاهش است. منطقی‌ترین و تنها راه حل پیش روی ما، استفاده‌ی منطقی و بهره‌وری حداکثری از منابع موجود می‌باشد.

برای تولید بتن، آب زیادی مصرف می‌شود. تخمین زده می‌شود که برای تولید هر متر مکعب بتن، 100 لیتر آب مصرف می‌شود. (مجموع آب مخلوط، عمل‌آوری و غیره). سالیانه حدود 1 تریلیون لیتر آب برای تولید بتن استفاده می‌شود که این مقدار می‌تواند با صرفه‌جویی و بهره‌وری بیشتر به نصف کاهش پیدا کند. استفاده از سنگدانه با دانه‌بندی مناسب و استفاده از افزودنی‌های روان‌کننده می‌تواند نیاز به مصرف آب را تا حد بالایی کاهش دهد.

یکی دیگر از راه‌ها، جایگزین کردن استفاده از آب شیرین با پساب صنعتی یا آب شور تصفیه شده می‌باشد. همچنین استفاده از مواد کندگیرکننده به جای آب، مصرف این ماده‌ی حیاتی را نیز کاهش می‌دهد. استفاده از روش‌های مخصوص مانند کشیدن روکش بر روی بتن در هنگام عمل‌آوری (برای جلوگیری از تبخیر) نیز از راه‌های کاهش مصرف آب می‌باشد.

ژل سیلیکا فیوم چیست؟

ژل سیلیکا فیوم که یک ماده ترکیبی می باشد برپایه روان کننده، میکروسیلیس ومواد دافع آب تولید گردیده است که بعنوان پدیده ای کارآمد وتجربه شده در دستورکار اغلب کار فرمایان ومشاورین قرار گرفته است. امروزه با آشکار شدن مزایای بتن هایی که در ساختار آنها از میکروسیلیس وفوق روان کننده به خاطر قیمت مناسب وخصوصیات ارزنده که در قسمت مربوط به میکرو سیلیکا شرح گردیده است خصوصیات ارزنده ای به بتن می دهد ولی میکروسیلیس به خاطر وزن حجمی کم و ریزی ذرات، حمل ونقل، نگهداری ومصرف ان مشکل وپرهزینه بوده وچون هنگام اضافه شدن به بتن، اختلاط به طور کامل ومطلوب انجام نمی گیرد لذا خصوصیات بهینه آن بطور کامل ظهور نکرده به علاوه از نظر محیط زیست وشرایط بهداشتی ٫ همواره برای مصرف کننده گان مشکل آفرین بوده است ومیزان روان کننده نیز همیشه به تناسب مصرف وزمان مخلوط با میکروسیلیس همیشه مورد اشتباه قرار می گرفت.لذا جهت رفع مشکلات فوق از این ماده که با توجه به تکنولوژی پیشرفته وبهینه سازی مواد اقدام گرفته وعرضه می گردد.

مصارف:

ساخت بتن های پرمقاومت

بتن ریزی در مناطقی که تحت حمله مواد شیمیایی وخورنده قرار گرفته است

بتن ریزی در سواحل جنوبی کشورواسکله ها

ساخت بتن اسکله، پل، مخازن وسدها

ساخت بتن با نفوذ پذیری کم

خصوصیات ویژه:

با توجه به خصوصیات مندرج در بخش میکرو سیلیس و فوق روان کننده می توان گفت این ماده کلیه خصوصیات هر دو را در بتن بوجود می اورد.

افزایش روانی بتن بدون نیاز به فوق روان کننده.

مقاومت شیمیایی، مکانیکی و نفوذ ناپذیری بتن

اقتصادی ومقرون به صرفه بودن

جابجایی، نگهداری ومصرف بسیار آسان وراحت

حفظ سلامت وبهداشت کارکنان در اثر عدم پخش ذرات ریز میکرو سیلیس در هوا

استفاده دقیق وبهینه از افزودنی با توجه به استفاده یک جزء برای ساخت بتن

مشخصات فیزیکی وشیمیایی:

حالت فیزیکی

ژله ای

رنگ

خاکستری مایل به قهوه ای

وزن مخصوص gr/cm3 4/1

PH    10-9

یون کلر   ندارد

میزان مصرف:

مقدار مصرف مناسب باید به وسیله آزمونهای آزمایشگاهی به منظور حصول مقاومت وکارایی بهینه صورت گرفته شود ولی بعنوان معیار مناسب میزان5الی10درصد وزن سیمان مصرفی پیشنهاد می گرددوبایستی به میزان تقریبی 10الی20درصد از آب مصرفی و 5 درصد ازسیمان مصرفی کاست.

نحوه مصرف ونکات ضروری:

خمیر میکرو سیلیس را می توان پس از اختلاط کامل تمام اجزاء (با احتساب کاهش سیمان وآب مصرفی) به بتن افزود ویا درآب بتن حل نمود وسپس به اجزاء خشک بتن افزوده گردد . حتما از مواد عمل آورنده مانند کیورینگ جهت حصول مقاومت بالاتر استفاده نمود از مصرف بیش ازحد 25% وزن سیمان خودداری شود. ژل سیلیکافیوم را می توان در ظروف دربسته ودر دمای 5الی 25درجه سانتیگراد نگهداری نمود

تاثیر ناخالصی های آب بر روی مقاومت بتن

وجود ناخالصی در آب مخلوط بتن باعث تغییراتی در ویژگی‌های سازه‌ای بتن نظیر مقاومت و دوام می‌شود. به طور کلی، تاثیر ناخالصی‌ها بر روی ویژگی‌های بتن را می‌توان به دو صورت بررسی کرد. نخست: تغییرات زمان گیرش سیمان پرتلند در زمان استفاده از آب حاوی ناخالصی و آب مقطر. دوم: تغییرات مقاومت بتن در زمان استفاده از آب حاوی ناخالصی و آب مقطر.

تاثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت و دوام بتن

آزمایش‌های مختلف نشان داده که استفاده از آب‌هایی که حاوی انواع مختلف نمک‌ها به صورت محلول هستند، باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می‌شود. نرخ کاهش مقاومت بتن بر اثر وجود نمک محلول در آب، بین 10 تا 30 درصد می‌باشد. این کاهش مقاومت، در مقایسه با بتنی که در آن از آب مقطر استفاده شده، محاسبه شده است.

میزان بالای کلرید در آب باعث فرسایش سطوح بتن می‌شود و شانس خوردگی فولاد تقویت شده که در بتن قرار دارد را افزایش می‌دهد. این مشکل در مناطق استوایی بسیار شایع است. در جدول زیر، میزان تاثیر مواد مختلف بر رویمقاومت فشاری بتن آمده است :

درصد نمک در آب
درصد کاهش مقاومت فشاری
نیم درصد SO4
4
یک درصد SO4
10
5 درصد NaCl
30
1 درصد CO2
20
 

تاثیر ذرات معلق در آب بر روی ویژگی‌های آب

اگر آب استفاده شده در مخلوط بتن، حاوی ذرات معلق کم تر از 0٫02 درصد وزن کل آب باشد، بر روی ویژگی‌های بتنتاثیر گذار نخواهد بود. میزان زیاد درات معلق بر روی مقاومت فشاری بتن تاثیری نخواهد داشت، اما بر روی دیگر ویژگی‌های بتن اثرگذار است. به طور مثال، آب حاوی ذرات معلق بیش از حد مجاز، دوام بتن را کاهش می‌دهد. توصیه‌ی تمامی آیین‌نامه‌ها و استانداردهای بین‌المللی این است که از آب‌های گل‌آلود در مخلوط بتن استفاده نشود.

تاثیر نمک‌های معدنی غیر متفرقه در آب بر ویژگی‌های بتن

وجود نمک در آب بتن، تاثیر منفی در ویژگی‌های آن دارد. نمک‌های عناصرِ منگنز، قلع، سرب، مس و روی اگر چه به صورت گسترده در آب وجود ندارند، اما بعضاً دیده شده و اثراتی بر روی ویژگی‌های بتن دارند.

مثلا وجود کلرید روی در آب باعث تاخیر در کسب مقاومت بتن می‌شود. این تاخیر با مقایسه و آزمایش بتن در روز دوم یا سوم عمل‌آوری به دست آمده است. نیترات سرب دیگر نمکی است که اثر مخرب بر روی بتن می‌گذارد. دیگر نمک‌ها مانند سدیم فسفات، سدیم آرسنات، سدیم یدات و سدیم برات باعث کاهش مقاومت اولیه‌ی بتن می‌شوند. سدیم و پتاسیم کربنات باعث افزایش سرعت گیرش در بتن‌ریزی‌های بزرگ می‌شود. که این موضوع نهایتاً باعث کاهش مقاومت نهایی بتن می‌شود.

وجود کلسیم کلرید سرعت گیرش و سخت شدن بتن را افزایش می‌دهد. اما از طرف دیگر وزن کلسیم کلرید موجود، نباید از 1٫5 درصدِ وزن کل سیما بیشتر شود.

تاثیر نمک‌های آب دریا بر روی ویژگی‌های بتن

3٫5 درصد از آب دریا، نمکِ محلول است. ترکیب شیمیایی آب دریا در تمامی دنیا یکسان است. بیشتر نمک موجود در آب، سدیم کلراید یا همان نمک خوراکی است؛ هر چند مقداری پتاسیم کلرید و منیزیم سولفات نیز یافت می‌شود.

در محاسبه ترکیب شیمیایی آب و مقدار یون موجود در آن، از کل میزان یون موجود، 51٫3 درصد کلرید، 3٫6 درصد منیزیم، 7٫2 درصد سولفات، 28٫5 درصد سدیم، 1٫ درصد کلسیم و 1 درصد پتاسیم می‌باشد. مجموع میزان نمک‌ها ممکن است متفاوت باشد.

تفاوت های میان بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا

در تقسیم‌بندی انواع بتن، به بتنی که مقاومتش بین 20 تا 40 مگاپاسکال باشد، بتن معمولی گفته می‌شود. همچنین به بتنی که مقاومتش بیش از 140 مگاپاسکال باشد، بتن با مقاومت بالا یا High Strength Concrete گفته می‌شود.

با گذشت زمان، فاکتورهای مشخص‌کننده‌ی بتن معمولی و مقاومت بالا نیز تغییر کرده است. به طور مثال، صد سال پیش، بتنی با مقاومت 28 مگاپاسکال، بتن با مقاومت بالا محسوب می‌شده. ولی هم‌اکنون بتن‌هایی تولید شده‌اند که تا 800 مگاپاسکال مقاومت دارند.

از لحاظ میزان استفاده، بتن معمولی پرمصرف‌تر از بتن با مقاومت بالاست. دلیل اصلی استفاده از بتن با مقاومت بالا، کاهش وزن، جمع شدگی، نفوذپذیری و افزایش دوام سازه است. همچنین در برخی سازه‌ها، به دلایل مختلف که معمولاً مربوط به معماری می‌شود، لازم داریم تا ستونی کوچک بار زیادی را تحمل کند. در این صورت نیاز به استفاده از بتن با مقاومت بالا داریم.

بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا، در ویژگی‌های مختلف، تفاوت‌هایی با هم دارند که در این نوشتار قصد داریم تا به این تفاوت‌ها بپردازیم.

بتن معمولی، اغلب و در صورت استفاده از سنگدانه‌های مناسب کارایی بالایی دارد و در هنگام بتن‌ریزی و کار کردن بابتن، به سادگی جاری می‌شود. در مقابلبتن با مقاومت بالا معمولا چسبناک‌تر است و جاری شدن و بتن‌ریزی آن بسیار دشوارتر می‌باشد. به همین دلیل معمولاً از افزودنی‌های روان‌کننده برای این نوع بتن استفاده می‌کنند. دلیل اصلی کاراییِ کم بتن با مقاومت بالا، مقدار زیاد سیمان مورد استفاده در آن است.

پدیده آب انداختگی معمولاً در سطح بتن‌های معمولی رخ می‌دهد و آسیب دیدگی معمولی در این نوع بتن است. اما یکی از ویژگی‌های بسیار خوب بتن با مقاومت بالا این است که آب انداختگی‌اش بسیار بسیار کم است و حتی در بسیاری موارد می‌توان گفت که بتن با مقاومت بالا آب انداختگی ندارد.

به دلیل مقاومت و سختی بالا، بتن با مقاومت بالا نفوذپذیری کم‌تری نسبت به بتن معمولی دارد. همین موضوع باعث می‌شود تا دی‌اکسید کربنِ کم‌تری وارد بتن شود و پدیده‌ی کربناتاسیون نیز در این نوع بتن به ندرت رخ بدهد. کربناتاسیون پدیده‌ای است که در آن دی‌اکسید کربن موجود در هوا با چسب سیمانِ سخت شده واکنش می‌دهد و کلسیم کربنات تولید می‌کند؛ که این پدیده باعث آسیب دیدگی بتن می‌شود.

ویژگی نفوذپذیری بسیار پایین در بتن با مقاومت بالا، باعث جلوگیری و پیش‌گیری از بسیاری از انواع آسیب دیدگی‌ها در بتن می‌شود. اول این که مواد سولفاتی و شیمایی راهی به بتن پیدا نمی‌کنند و در نتیجه حمله سولفاتی یا شیمیاییاتفاق نمی‌افتد. دوم این که احتمال خوردگی فولاد در بتن بسیار پایین می‌آید. هم چنین احتمال حمله‌ی کلریدی به بتنتا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.

از دیگر تفاوت‌های میان بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا، می‌توان به تفاوت در سطح بتن سفت شده اشاره کرد. در بتن معمولی، سطح بتن معمولا زبر و خشن است و در اغلب اوقات ناصاف است. اما در بتن با مقاومت بالا، سطح بتن صاف و صیقلی است و کم‌تر زبری در آن دیده می‌شود.