نکات اجرایی مراحل ساخت قطعات بتنی

مراحل مختلف اجرای بتن عبارتند 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 به ویژه نسبت آب به سیمان - اختلاط صحیح و دستیابی به بتن همگن - حمل و ریختن صحیح بتن در قالب – جای دهی و تراکم بتن.

1. 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 بتن)

- آماده سازی درزها و اجرای صحیح درز های اجرایی

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

2. انتخاب مصالح مناسب

2.1. انتخاب سیمان

مصرف سیمان های پرتلند نوع 1و2 و 5 که فعلا در ایران تولید می شود مشکلی ندارد. مسلما برخی از سیمان ها از روند کند تری در کسب مقاومت برخوردارند اما این به معنای نا مناسب بودن آنها نیست.

در مواردی که بتن در معرض خوردگی میلگرد ها قرار دارد (بویژه در مناطق خورنده سواحل جنوبی کشور) توصیه می شود که از سیمان هایی 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.

سیمان های پرتلند پوزولانی و پرتلند سرباره ای و پرتلند آهکی نیز می تواند استفاده شود. مسلما این سیمان ها 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 هایی 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 مسلما 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 ویژگی های سنگدانه بتن (استاندارد 302 ایرانی ASTMC33) در زمینه ویژگی های 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 معمولا در مورد سنگدانه های ریز دانه این امر در کشور ما محقق است غالبا 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 آیی 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 ریز ها 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 صرفا رعایت در صد گذشته از الک شماره 200 طبق آنچه در آبا آمده است ضروری می باشد. در برخی موارد آیین نامه اروپایی 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 هایی 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 معمولا شن شکسته می تواند تا حدود 5 در صد مصرف سیمان را برای دستیابی به مقاومت و کارآیی معین کمتر کند.

این تفکر که لازم است نتیجه آزمایش لوس آنجلس (سایش) عدد بسیار پایینی 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 سیلو های فلزی انبار شود. در شرایط کاملا 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 بنایی 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 ترجیحا بدون پنجره باشد. کف، دیوار و سقف انبار آب بندی و نم بندی شده باشد. سیمان ها 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.

سیمان ها 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. سیمان ها 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 ترجیحا در کارهای کم اهمیت و بنایی 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 سیمان ها برای مصرف روزانه می تواند انبار شود و لازم است با نایلون کاملا پوشانده شود.

3.2. انبار کردن سنگدانه ها

انبار کردن سنگدانه ها بر حسب اندازه بصورت جداگانه انبار شود. جدایی 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 اجرای بتن برای دستیابی به خواسته های مقاومتی، کارآیی و دوام است. بهترین راه حل طرح اختلاط آزمایشگاهی بتن بر مبنای ویژگی های 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 روش آزمایشگاهی 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 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 عمدتا 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 اجزای 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.

تقریبا 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، مجددا 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 ممکن است 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 ترجیحا 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. بتونیر ها، تراک میکسر یا اتو میکسر و برخی دیگ های 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 جز 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 معمولا این اختلاط بین 7 تا 10 دقیقه به طول می انجامد.

در اختلاط بتن و با توجه به دمای اجزا بتن باید دمای مطلوب را در حین ساخت بدست آورد که مسلما 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 پایین 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 حل ها)

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 حباب های 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 میلگرد ها، 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 حل های 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 اجرایی 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 اجرایی است حاصل می شود.

ناپیوستگی در جسم بتن، ضعف سازه ای، افزایش نفوذ پذیری، کاهش دوام، خوردگی میلگرد ها 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 (سیمان های با زمان گیرش کوتاه، شرایط محیطی گرم، وجود زود گیر کننده) ...

- 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 رویی را بریزیم و با لایه زیرین متراکم نماییم. 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 را از 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.

آشنایی با عوامل فوق و انجام آزمایش های 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 و گرفتاری 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.