مراحل تولید بتن

هنگام تولید بتن باید مطمئن شد که هر دسته از بتن دارای نسبت‌های یکسانی از مواد تشکیل دهنده است. این کار یک نیاز اجباری است تا دو جنبه را برآورده کند که شامل کارایی یکسان و استحکام یکنواخت مخلوط بتنی است. مراحل تولید بتن شامل قسمت‌های مختلفی است که هدفش ایجاد یک محصول یکپارچه و مقاوم در برابر نیروهای محیطی است. برای درک بهتر مراحل تولید بتن با پارس زاگرس همراه باشید.

1- طرح اختلاط بتن

انتخاب مقدار مناسب سیمان، شن، ماسه و آب برای به دست آوردن کیفیت مطلوب به طرح اختلاط بتن معروف است. بتن از پر کردن پی در پی حفره‌های سنگدانه توسط ماسه، حفره‌های موجود در ماسه توسط سیمان و حفره‌های موجود در سیمان توسط آب و تحت یک واکنش شیمیایی تشکیل می‌شود.

بتن ساخته شده از تناسب مناسب مواد باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

بتن تازه باید کارایی کافی برای ریختن یکنواخت در قالب را داشته باشد.
بتن سخت شده پس از گیرش باید مقاومت و دوام مطلوب را داشته باشد.
بتن باید با توجه به مواد و نیروی کار ارزان باشد.

دو رویکرد برای طرح اختلاط بتن وجود دارند. در روش اول هیچ آزمایش اولیه‌ای انجام نمی‌شود. اما بر اساس تجربه، نسبت‌های دلخواه مانند 1:2:4; 1:1½:3; 1:1:2 و غیره استفاده می‌شوند. این روش طرح اختلاط با اتخاذ یک نسبت دلخواه را روش اختلاط و بتن تشکیل شده از این روش را بتن معمولی می‌نامند.

این نوع بتن برای کارهای معمولی مانند ستون‌ها و اعضای تحت بارهای متوسط، کلیه کارهای RCC عمومی ساختمان، بتن کاری انبوه، دیوارهای حائل، دیوارهای مرکب و پایه ماشین آلات معمولی کاربرد دارد. بتن معمولی همچنین می‌تواند برای قوس‌های بلند دهانه با مخلوط 1:1:2 و برای اعضای با تنش شدید با مخلوط 1:2:2 استفاده شود.

در روش دوم، آزمایش‌های اولیه انجام می‌شوند، مخلوط با هر یک از روش‌های طرح اختلاط طراحی می‌شود تا استحکام و دوام مورد نظر به دست آید. بتن تشکیل شده توسط این روش را بتن کنترل شده می‌گویند. این نوع بتن برای کلیه سازه‌های بتنی ساده و بتن مسلح کاربرد دارد. مخلوط‌های بتن برای بتن کنترل‌ شده طوری طراحی شده‌اند که در آزمون مقاومت اولیه مقاومت متوسطی داشته باشند که در جدول زیر نشان داده شده است.

2- دسته بندی مواد

پس از تثبیت، نسبت مورد نظر از تعداد مواد مورد نیاز یعنی سیمان، سنگدانه درشت، سنگدانه ریز و آب به صورت دسته‌ای برای مخلوط کردن اندازه گیری می‌شود. این فرآیند اندازه گیری مواد تشکیل دهنده، بچینگ نامیده می‌شود. بچینگ ممکن است بر اساس وزن یا حجم انجام شود. بچینگ حجمی نسبت به دسته بندی وزنی پایین‌تر است، زیرا استفاده از نمونه اول می‌تواند حجم شن و ماسه را در حجم دهی تغییر دهد یا امکان سنجی خالی ثابت کل را تغییر دهد.

1- دسته بندی براساس وزن

در این روش بچینگ کلیه مواد تشکیل دهنده بتن مستقیماً بر حسب کیلوگرم وزن می‌شوند. با توجه به اینکه وزن کیسه سیمان 50 کیلوگرم است، برای 1 تن سیمان به 20 کیسه نیاز است. برای تمام کارهای مهم باید از روش بچینگ استفاده شود.

2- دسته بندی برساس حجم

در این روش بچینگ از دو واحد اندازه گیری استفاده می‌شود که شامل مایعات بر حسب لیتر و جامدات بر حسب متر مکعب هستند. این همه مواد تشکیل دهنده هستند، یعنی آب، سیمان، ماسه و شن با لیتر اندازه گیری می‌شوند، در حالی که بتن محصول نهایی با متر مکعب اندازه گیری می‌شود. در بچینگ حجمی، مقادیر دیگر با نگه داشتن سیمان به عنوان پایه اندازه گیری می‌شوند.

با توجه به اینکه 1 لیتر سیمان معادل 1.44 کیلوگرم است، یک کیسه سیمان 50 کیلوگرمی 3.5 لیتر حجم دارد. از این رو برای اندازه گیری سنگدانه‌ها باید از جعبه‌های چوبی با حجم داخلی 3.5 لیتر استفاده شود. اندازه یک جعبه 40 سانتی متر × 35 سانتی متر × 25 سانتی متر این نیاز حجم 3.5 لیتری را برآورده می‌کند. دستگیره‌هایی در طرفین برای جابجایی در نظر گرفته شده‌اند.

از آنجایی که چگالی آب 1 گرم در میلی لیتر است، می‌توان آن را با وزن یا حجم اندازه گیری کرد. مقدار آب مورد نیاز بستگی به نسبت آب به سیمان دارد. بنابراین، برای نسبت آب به سیمان 0.50، مقدار آب مورد نیاز 25 لیتر (0.50 × 50 = 25 لیتر) است. برای بچینگ دقیق، رطوبت و جذب سنگدانه‌ها و حجیم شدن ماسه باید مشخص شود.

3- اختلاط بتن

اختلاط بتن ممکن است با دست یا ماشین انجام شود. اختلاط باید به طور کامل صورت گیرد تا مواد به طور یکنواخت توزیع شوند. این موضوع را می‌توان از روی یکنواخت بودن رنگ و قوام بتن قضاوت کرد. سیمان و ماسه روی یک پلتفرم تمیز، سخت و ضد آب با استفاده از بیل به صورت خشک مخلوط می‌شوند تا زمانی که مخلوط رنگ یکنواختی را نشان دهد. سپس سنگدانه‌ها را اضافه کرده و مواد را کاملاً مخلوط می‌کنند.

بر اساس نسبت آب به سیمان، مقدار آب مورد نیاز محاسبه و به مخلوط خشک اضافه می‌شود. سپس جرم را برگردانده تا توده‌ای کارپذیر به دست آید و در مدت 30 دقیقه در ناحیه مورد نیاز قرار گیرد. اختلاط دستی را می‌توان برای مقادیر کم بتن یا به دلیل در دسترس نبودن دستگاه یا جاهایی که باید از صدای دستگاه پرهیز کرد استفاده نمود.

به طور کلی برای جبران نارسایی احتمالی، از سیمان اضافی 10 درصد استفاده می‌شود. مخلوط کردن با ماشین همیشه ترجیح داده می‌شود. میکسرهای بتن برای اختلاط بتن استفاده می‌شوند و دو نوع می‌باشند، یعنی میکسر پیوسته و میکسر دسته‌ای! میکسرهای پیوسته برای مصارفی استفاده می‌شوند که مقادیر زیادی بتن مورد نیاز است مانند سدها، پل‌ها و غیره.

میکسرهای بچ را درام میکسر نیز می‌گویند که از درام‌هایی تشکیل شده‌اند که داخل آنها تیغه‌ها یا بافل‌هایی قرار دارند و به صورت چرخشی هستند. در مخلوط کن دسته‌ای، تمام مواد مورد نیاز به مقدار نادرست وارد قیف درام گردان می‌شوند. هنگامی که مخلوط به قوام مورد نظر رسید، مخلوط از درام تخلیه شده و به محوطه بتن ریزی منتقل می‌شود.

4- انتقال بتن

مخلوط بتن باید در اسرع وقت اما در زمان گیرش اولیه سیمان به محوطه بتن ریزی منتقل شود. انتخاب حمل و نقل به عوامل مختلفی بستگی دارد که شامل ماهیت کار، فاصله از محل اختلاط تا محل ساخت و ساز، ارتفاعی که قرار است بلند شود، نوع سیمان و غیره هستند. در طول انتقال از نقطه اختلاط به نقطه قرار دادن، عوامل زیر باید در نظر گرفته شوند:

باید مراقب بود که اجازه تفکیک سنگدانه‌ها داده نشود.
ظروف درام‌ها باید به گونه ای محکم باشند که حداقل اتلاف آب وجود داشته باشد.
بتن مخلوط باید قبل از زمان گیرش اولیه سیمان به محل آورده شود.

برای کارهای ساده معمولی، یک نردبان موقت برای انتقال بتن با استفاده از سبدها برپا می‌شود یا از دستی به دست دیگر منتقل می‌گردد (یعنی با کار دستی). برای کارهای بزرگتر و مهمتر از وسایل مکانیکی مختلف مانند بالابرهای عمودی، چاه بالابر سازه‌های بلند، چرخ دستی و غیره استفاده می‌شود.

5- تراکم بتن

تراکم بتن باید در اسرع وقت پس از قرار دادن بتن در محل انجام شود. هدف از تراکم خارج کردن هوا و نزدیک کردن ذرات به منظور کاهش فضای خالی و متراکم شدن بتن است. این افزایش چگالی استحکام بیشتری به بتن می‌دهد و باعث نفوذ ناپذیری بتن می‌شود. تراکم بیش از حد منجر به جدایی می‌شود در حالی که تراکم کم باعث لاغر شدن بتن می‌شود.

برای بررسی تراکم صحیح، به محض اینکه خمیرسیمان در سطح بالای بتن ظاهر شد، این باید متوقف شود. فشرده سازی با دست ممکن است با میله زدن، ضربه زدن، کوبیدن یا چکش کاری انجام شود. چکش‌های چوبی یا فولادی برای کوبیدن کارهای بتنی عظیم استفاده می‌شوند.

دستکاری برای فشرده سازی اسلب‌ها سقف بتنی یا سایر سطوح افقی اتخاذ می‌شود. میله گذاری برای فشرده سازی مقاطع عمودی دنبال می‌شود. در تمام موارد تراکم دستی باید نسبت آب به سیمان بالا اتخاذ شود. تراکم توسط ماشین‌ها با استفاده از ویبراتورهای مکانیکی انجام می‌شود. این روش تراکم دارای چندین مزیت است که در زیر توضیح داده شده است:

بتن تولید شده متراکم و غیر قابل نفوذ باشد.
نسبت آب به سیمان کمتر باعث کاهش حدود 15 درصدی استفاده از سیمان می‌شود.
پیوند بهتری بین فولاد و بتن وجود دارد.
سطح بتن به دلیل متراکم شدن ماشین یکنواخت است.
به دلیل بالا بودن نسبت سنگدانه به سیمان، امکان کاهش خزش و انقباض وجود دارد.
پر کردن دهانه‌های کوچک به دلیل قوام خوب در بتن امکان پذیر است.
زمان، مواد و نیروی کار نسبتاً کمتری مصرف می‌کند و از این رو مقرون به صرفه است.

6- عمل آوری بتن

بسته به نوع کار روش‌های عمل آوری به صورت زیر اتخاذ می‌شوند:

عمل آوری مستقیم: در این روش آب به طور مستقیم به سطح کیورینگ اعمال می‌شود. در این فرآیند با راکد شدن آب و یا استفاده از گونی مرطوب، نی و غیره، سطح به طور مداوم عمل آوری می‌شود که این روش‌ها برای سطوح افقی نیز استفاده می‌شوند. سطوح عمودی را می‌توان با پوشاندن کیسه‌ها یا نی‌های مرطوب خشک کرد.
کیورینگ غشایی: در این روش اقداماتی برای جلوگیری از تبخیر آب از سطوح بتن تمام شده انجام می‌شوند. این کار با پوشاندن سطوح با کاغذهای ضد آب، کاغذهای پلی اتیلن یا پاشش با ترکیبات ثبت اختراع یا پوشش با یک لایه قیری برای تشکیل یک لایه غیر قابل نفوذ روی سطح بتن انجام می‌شود.
عمل آوری با بخار: این روش به طور گسترده در واحدهای بتنی پیش ساخته استفاده می‌شود. در اینجا واحدهای پیش ساخته در فضای گرم و مرطوب در یک محفظه بخار نگهداری می‌شوند.
کاربرد سطحی توسط مواد شیمیایی: مواد شیمیایی مانند کلرید کلسیم به صورت یک لایه روی بتن تمام شده پخش می‌شوند. این ماده شیمیایی رطوبت جو را جذب می‌کند و از تبخیر رطوبت از سطح بتن جلوگیری می‌نماید.

5 نکته برای دوام بیشتر بتن تولیدی

بتن مصالح ساختمانی انتخاب امپراتوری روم بود و در بناهای تاریخی مانند پانتئون در رم و همچنین در اسکله‌ها، موج شکن‌ها و دیگر سازه‌های بندری استفاده می‌شد. جای تعجب نیست که سازه‌های بتنی برای تمام عمر دوام بیاورند. معمولا سازه‌های بتنی عمر طراحی 50 یا 100 ساله دارند، اما متاسفانه بسیاری از سازه‌های امروزی انتظارات را برآورده نمی کنند. اغراق آمیز نیست اگر بگوییم آب تقریباً باعث هر اتفاق بدی در بتن می‌شود.

آب آلاینده‌های شیمیایی را وارد بتن می‌کند که می‌تواند آرماتور فولادی را خورده و باعث انبساط و فرسایش سطح شود. شما می‌خواهید هر کاری که می‌توانید برای جلوگیری از زوال زودرس زیرساخت‌های بتنی و افزایش دوام بتن خود انجام دهید، به موارد زیر توجه کنید:

طراحی ترکیبی

دوام با طرح اختلاط بتن مناسب برای شرایط خدماتی که بتن در معرض آن قرار می‌گیرد شروع می‌شود. مقدار آب مشخص شده ممکن است تنها مهم‌ترین جزء طراحی مخلوط باشد. نسبت آب به سیمان پایین بین 0.40 و 0.50 معمولاً برای بتن‌هایی که اغلب در معرض عوامل شدید قرار می‌گیرند توصیه می‌شود. آب اضافی در محل اضافه نکنید. آب اضافی باعث کاهش استحکام و افزایش نفوذپذیری و احتمال پوسته پوسته شدن می‌شود.

هیچ طرح ترکیبی واحدی نمی‌تواند در هر شرایطی بادوام تلقی شود. به عنوان مثال، در طراحی مخلوط باید از سیمان مقاوم به سولفات استفاده کرد، زمانی که بتن در معرض خاک آلوده به سولفات قرار می‌گیرد. با این حال، این طرح اختلاط زمانی مناسب نیست که یک سازه بتنی در معرض چرخه‌های انجماد و ذوب در یک محیط مرطوب قرار گیرد.

طرح اختلاط باید شامل یک ماده افزودنی حباب کننده هوا باشد زیرا هوای وارد شده به محافظت از بتن در این شرایط کمک می‌کند. افزودنی‌های کاهنده آب، مقدار آب مورد نیاز برای یک قوام معین را کاهش می‌دهند و به درجه هیدراتاسیون سیمان کمک می‌کنند و به نوبه خود خمیر سیمانی بادوام‌تری تولید می‌نمایند.

افزایش هیدراتاسیون منجر به بتن با دوام‌تری می‌شود. سایر اجزای مهم طراحی مخلوط، سنگدانه‌ها هستند. سنگدانه‌های آلوده می‌توانند باعث خروجی یا واکنش ‌پذیری سیلیس قلیایی (ASR) شوند و سیمان خارج از مشخصات می‌تواند باعث ایجاد مشکلات تکمیلی با زمان‌های گیرش ناسازگار شود.

اتصالات ساختمانی

اتصالات ساختمانی یک نقطه ضعف رایج در سازه است که در آن آب اغلب به داخل و از طریق آن راه پیدا می‌کند. خوردگی فولاد تقویت کننده ناشی از نفوذ آب از طریق اتصالات می‌تواند به ساختار شما آسیب برساند. مطمئن شوید که سازه خود را با مکان‌های اتصال کنترلی کافی و از پیش تعیین شده طراحی کنید تا از ترک‌های تصادفی جلوگیری شود و مطمئن شوید که هر اتصال از یک سیستم ضد آب قابل اعتماد خود استفاده می‌کند.

بهترین حفاظت طولانی مدت در محل اتصال به دلیل یک سیستم ضد آب مشترک است که شامل فناوری کریستالی می‌باشد که ترک‌های تصادفی را خود آب بندی می‌کند و در نتیجه قابلیت اطمینان و محافظت بیشتری را فراهم می‌کند.

جلوگیری از از دست دادن رطوبت زودرس

مرطوب نگه داشتن بتن و در دمای مناسب به تامین هیدراتاسیون مناسب سیمان برای حداکثر استحکام، افزایش تراکم، نفوذپذیری کمتر و مقاومت بیشتر در برابر پوسته شدن کمک می‌کند. برای بتن بادوام، قرار دادن و پرداخت مناسب ضروری است، زیرا پرداخت بیش از حد یا زودرس باعث ایجاد تاول می‌شود و میزان هوای سطح و دوام کلی بتن را کاهش می‌دهد.

افزایش نسبت آب به سیمان در سطح، بتن را در ناحیه سایش نزدیک به سطح ضعیف می‌کند. استفاده از یک بازدارنده تبخیر در شرایط از دست دادن سریع رطوبت می‌تواند مفید باشد. این امر از ایجاد پوسته سطحی و ترک خوردگی انقباض پلاستیک جلوگیری می‌کند و هزینه‌های کلی جاگذاری را کاهش می‌دهد و در عین حال بهره وری نیروهای کار و کیفیت کلی بتن را افزایش می‌دهد.

نفوذپذیری کم

ممکن است مجبور شوید طرح‌های مخلوط را مطابق با شرایط تنظیم کنید اما یک عامل وجود دارد که در همه بتن‌های خوب مشترک است و آن نفوذپذیری کم می‌باشد. برای نفوذپذیری کمتر، تناسب خوب مخلوط با کاهش مقدار آب آزاد در مخلوط شما و استفاده از افزودنی‌های کاهنده آب یا نرم کننده‌ها ضروری است. برای محافظت از بتن در برابر نفوذ آب باید از یک افزودنی ضد آب استفاده شود.

عمل آوری مناسب

عمل آوری به معنای حفظ شرایطی است که به بتن اجازه سخت شدن و استحکام بهینه را می‌دهد و این مرحله برای افزایش طول عمر بتن شما بسیار مهم است. دما و رطوبت مناسب از همه مهمتر است. دما باید بالاتر از 10 درجه سانتیگراد باشد تا رشد استحکام با سرعت معقولی پیش رود. رطوبت باید حفظ شود، مخصوصاً در چند روز اول به منظور ارتقاء هیدراتاسیون سیمان و جلوگیری از خشک شدن، انقباض و ترک خوردن بتن.

خیس شدن و خشک شدن مکرر بتن در سنین اولیه باعث ایجاد چروکیدگی، پوسته پوسته شدن، کاهش مقاومت بتن و افزایش احتمال جرم گیری می‌شود. ضروری است که بتن در روزهای اول هیدراتاسیون از دمای انجماد محافظت شود.

زمانی که استحکام کم و رطوبت زیاد آن را بیشتر مستعد آسیب یخ زدگی/ذوب می‌کند. در مواردی که وجود عوامل یخ ‌ساز را نمی‌توان از بین برد، سطح را با چیزی مانند آکواپل درمان کنید تا از مهاجرت تقریباً 90 درصد نمک‌های یخ ‌ساز جلوگیری کرده و درصد بالایی از رطوبت که باعث خرابی می‌شود را دفع کند.

بتن ریزی اصولی

بتن باید به درستی قرار داده شود و در یک توده جامد که عاری از هر گونه حفره باشد، یکپارچه گردد. حفره‌ها معمولاً در زیر یا پشت میلگردهای فولادی تقویت‌ کننده ایجاد می‌شوند، به خصوص در مناطقی که تراکم میلگردها وجود دارد. مطمئن شوید که تمام بتن را با توجه ویژه در اطراف آرماتورهای متراکم به درستی ارتعاش دهید.

قبل از بتن ریزی در محل مطمئن شوید که آب راکدی وجود ندارد و بتن را با فاصله زیاد از جایی که در ابتدا ریخته می‌شود حرکت ندهید. استفاده از بتن خود تحکیم می‌تواند بسیاری از این نگرانی‌ها را کاهش دهد. با طراحی اختلاط مناسب، کاهش نفوذپذیری و توجه به اتصالات خوب، قرار دادن و عمل آوری، می‌توان سازه‌های بتنی بادوامی ایجاد کرد که در برابر ایجاد شرایط خورنده و سایر مکانیسم‌های زوال مقاومت می‌کنند.