روش های کیورینگ یا عمل آوری بتن همراه با نکات آیین نامه ای

با مطالعه این مقاله چه می آموزید؟

• 1. عمل‌آوری بتن (کیورینگ بتن) چیست؟
  • 1.1. عمل‌ آوری بتن به چه عواملی بستگی دارد؟
• 2. جمع شدگی بتن چیست؟ و چه تفاوتی با خزش دارد؟
  • 1.2. جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن بتن
  • 2.2. جمع‌شدگی ناشی از فرآیندهای شیمیایی
  • 3.2. جمع‌شدگی پلاستیک
  • 4.2. جمع‌شدگی خودبه‌خودی
• 3. انواع روش‌های عمل‌آوری بتن
  • 1.3. عمل آوری اولیه یا محافظت
    • 1.1.3. مواد شیمیایی کاهنده تبخیر و عایق‌بندی حرارتی
    • 2.1.3. ایجاد پوشش در سطح بتن با استفاده از ورقه نایلونی
    • 3.1.3. استفاده از مواد پزولانی
    • 4.1.3. مه‌پاشی یا مواد شیمیایی غشاساز
  • 2.3. عمل‌آوری نهایی یا مراقبت
    • 1.2.3. روش‌های رطوبت‌رسانی
      • 1.1.2.3. رطوبت‌رسانی مستقیم
      • 2.1.2.3. رطوبت‌رسانی غیرمستقیم (با ماده جاذب)
    • 2.2.3. روش‌های حفظ رطوبت یا عایق رطوبت
      • 1.2.2.3. ورق نایلون یا پلی‌اتیلن
      • 2.2.2.3. مواد شیمیایی غشاء ساز مایع
    • 3.2.3. روش‌های ترکیبی
• 4. مدت زمان مناسب برای عمل‌آوری بتن
  • 1.4. مدت زمان مناسب برای عمل آوری بتن بر اساس آیین‌نامه بتن ایران
  • 2.4. مدت زمان مناسب برای عمل آوری بتن بر اساس مقررات ملی مبحث نهم
  • 3.4. مدت زمان مناسب برای عمل آوری بتن بر اساس آیین‌نامه‌های بین المللی
    • 1.3.4. زمان مناسب بر اساس آیین‌نامه  ACI 308-23
    • 2.3.4. زمان مناسب براساس آیین نامه  ACI 301-20
  • 4.4. تأثیر مدت‌ زمان عمل‌آوری بر روی مقاومت فشاری بتن
• 5. تأثیر دما بر عمل‌آوری بتن
  • 1.5. عمل‌آوری در هوای گرم
    • 1.1.5. تعریف هوای گرم
    • 2.1.5. روش‌ها و مدت زمان کیورینگ در هوای گرم
  • 2.5. عمل‌آوری در هوای سرد
    • 1.2.5. تعریف هوای سرد
    • 2.2.5. روش‌ها و مدت زمان عمل‌آوری در هوای سرد
    • 3.2.5. پروراندن بتن
    • 4.2.5. سایر الزامات و توصیه‌های مرتبط با عمل‌آوری در هوای سرد
  • 3.5. تخمین سرعت تبخیر آب از سطح
  • 4.5. معرفی نمودار نرخ تبخیر و نحوه استفاده از آن
    • 1.4.5. نحوه استفاده از نمودار
  • 5.5. کنترل کیفیت عمل آوری
• 6. روش و مدت زمان مناسب برای عمل آوری انواع بتن
  • 1.6. بتن معمولی
  • 2.6. بتن غیرمسلح
  • 3.6. بتن مسلح
    • 1.3.6. کیورینگ بتن ستون‌
    • 2.3.6. کیورینگ بتن سقف
    • 3.3.6. کیورینگ بتن کف
  • 4.6. بتن سبک
  • 5.6. بتن پرمقاومت
  • 6.6. بتن پلیمری
  • 7.6. بتن آهکی
  • 8.6. بتن مگر
  • 9.6. نکته تکمیلی
• 10. پرسش و پاسخ
• 11. نتیجه گیری

1. عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) چیست؟

برای پاسخ به سوال کیورینگ بتن چیست بهتر است که ابتدا به تعریف آن بپردازیم. به‌طورکلی عمل‌آوری بتن یا همان کیورینگ بتن عبارت است از پروسه‌ای که در آن فرآیند هیدراسیون سیمان انجام‌ شده و به دلیل وجود مستمر رطوبت و دمای مناسب، بتن باگذشت زمان سخت می‌شود. برای درک بهتر این موضوع باید در نظر داشت که بتن تازه نیز همانند نوزاد تازه متولد شده نیاز به مراقبت و نگهداری دارد به همین جهت باید تا زمانی که بتن به مقاومت مورد نیاز برسد، از آن محافظت نمود که این کار با حفظ رطوبت کافی و دمای مناسب صورت می‌گیرد؛ بنابراین به‌طورکلی می‌توان گفت با توجه به تعریف کیورینگ بتن هدف از انجام آن، جلوگیری از خروج رطوبت از بتن و همچنین در مواقع لزوم، افزایش رطوبت و حفظ دمای مناسب بتن است.

بر اساس ویرایش ۱۴۰۰ آیین‌نامه بتن ایران (آبا)، عمل ­آوری بتن به مجموعه­ ای از اقدامات یا تدابیری گفته می­شود که برای رسیدن به مقاومت و دوام موردنظر باید بر روی بتن ریخته و متراکم شده، انجام شود. این اقدامات شامل مراحل «الف» و «ب» زیر است:

الف- مرحله اولیه یا مرحله محافظت؛

ب- مرحله نهایی یا مرحله مراقبت.

1.1. عمل آوری بتن به چه عواملی بستگی دارد؟

فرآیند عمل‌آوری شامل محافظت از شرایط دمایی و رطوبتی بتن است که این کار هم در عمق و هم در نزدیکی سطح بتن طی دوره‌های متوالی صورت می‌گیرد. این فرآیند دقیقاً بعد از بتن‌ریزی و پرداخت سطح آن، شروع می‌گردد. بتن خوب عمل‌آوری شده، همواره رطوبت موردنیاز برای هیدراسیون مداوم و رشد مقاومت، پایداری حجمی، افزایش مقاومت در برابر سیکل‌های یخ زدن و ذوب شدن، مقاومت در برابر سایش و پوسته‌شدن را دارا است.

▪️ ترکیب شیمیایی سیمان با آب را هیدراسیون سیمان می‌نامند.

زمان موردنیاز برای عمل‌آوری بستگی به عوامل زیادی دارد که عبارت‌اند از: نسبت اختلاط، مقاومت مشخصه، اندازه و شکل سنگ‌دانه‌های بتن، شرایط آب و هوایی پیرامون بتن، شرایط تابش نور خورشید به بتن در آینده

شکل ‏1- تفاوت مقطع و سطح رویی بتن قبل و بعد از عمل‌آوری

2. جمع شدگی بتن چیست و چه تفاوتی با خزش دارد؟

جمع‌شدگی بتن یا Shrinkage به تغییر حجم و شکل بتن بدون وابستگی به بارهای خارجی گفته می‌شود. دلیل اصلی به‌وقوع‌پیوستن پدیده جمع‌شدگی عمل‌آوری نامناسب و همچنین اختلاف دما و رطوبت بین داخل بتن و خارج آن است؛ به همین علت کیورینگ بتن باید به‌درستی انجام شود. عوامل اولیه‌ای که سبب ایجاد و افزایش جمع‌شدگی در بتن می‌شوند عبارت‌اند از: نسبت آب به سیمان بالا، درصد دانه‌های سنگی کمتر، سنگ‌دانه‌های نامرغوب و … .

شکل 2 ظاهر شدن علاِئم جمع شدگی بتن در سطح آن به‌صورت ترک­ های انقباضی

با توجه به اینکه بعضی از  دلایل ایجاد جمع‌شدگی در بتن با عواملی که سبب ایجاد خزش در بتن می‌شود مشابه است؛ در ادامه به شرح خزش و علل رخ‌دادن این پدیده و همچنین تفاوت جمع‌شدگی با خزش می‌پردازیم.

به‌طورکلی خزش زمانی رخ می‌دهد که سازه تحت تاثیر فشارها و نیروهای خارجی قرار گیرد به‌صورتیکه دچار تغییر شکل شود. این تغییر به‌مرور زمان رخ ‌می‌دهد و به‌واسطه آن، آب جذب شده سطحی بتن از ساختار خمیر سیمان خارج می‌شود. عوامل موثر در ایجاد خزش بتن عبارت‌اند از: رطوبت و دمای محیط، میزان تنش وارد شده به بتن، دانه‌بندی و مقاومت اجزای تشکیل‌دهنده بتن، مواد افزودنی و سن بتن

بر اساس تعاریف ارائه شده می‌توان نتیجه گرفت که بین خزش و جمع‌شدگی تفاوت‌ها و شباهت‌هایی وجود دارد. برای مثال جمع‌شدگی ناشی از خشک‌شدن بتن رخ می‌دهد درصورتیکه خزش بر اثر وارد شدن نیروهای خارجی بر عضو بتنی به وجود می‌آید؛ همچنین با عمل‌آوری مناسب جمع‌شدگی بتن جلوگیری کرد درصورتی‌که موثرترین روش برای کنترل خزش استفاده از میلگردهای حرارتی است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خیز بتن و همچنین روش‌های محاسبه آن پیشنهاد می‌شود که مقاله کنترل خیز مجاز تیر و دال بتنی با بررسی ضوابط حداقل ارتفاع تیر بتنی را مطالعه فرمایید.

به‌طورکلی جمع‌شدگی در بتن به چهار دسته تقسیم می‌شود:

1. جمع شدگی ناشی از خشک‌شدن بتن
2. جمع‌شدگی ناشی از فرآیندهای شیمیایی
3. جمع‌شدگی پلاستیک
4. جمع‌شدگی خودبه‌خودی

1.2. جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن بتن

جمع‌شدگی ناشی از خشک‌شدن بتن متداول‌ترین نوع جمع‌شدگی در سازه‌ها است که علت اصلی رخ‌دادن آن ازدست‌رفتن آب موجود در بتن تازه است، به همین علت باید در نظر داشت که هرچه مقدار آب بتن بیشتر باشد، بر جمع‌شدگی تاثیرگذارتر است. علاوه‌بر این، این پدیده به عواملی همچون نحوه اختلاط، نسبت اجزا تشکیل‌دهنده بتن، رطوبت و دمای محیط در زمان عمل‌آوری و اندازه سنگدانه‌ها بستگی دارد.

اما اگر بخواهیم به تاثیر جمع شدگی بر سازه بپردازیم باید توجه داشته باشم که جمع‌شدگی بتن سبب افزایش تنش کششی می‌شود که ممکن است منجر به ترک‌خوردگی و خم‌شدن قطعات بتنی سازه شوند. زمانی که جمع‌شدگی در بتن ایجاد می‌شود، حجم دچار تغییر خواهد شد که برای مهندسین سازه اهمیت فراوانی دارد. جمع‌شدگی ناشی از خشک‌شدن بتن می‌تواند در دال‌ها، تیرها، ستون‌ها، اعضای پیش‌تنیده، مخازن و فونداسیون‌ها رخ دهد.

2.2. جمع‌شدگی ناشی از فرآیندهای شیمیایی

این جمع‌شدگی در نتیجه اتصال شیمیایی آب در فرآیند هیدراتاسیون سیمان رخ می‌دهد. به زبان ساده‌تر در فرآیند هیدراتاسیون سیمان (واکنش بین سیمان و آب که همراه با گرما است) چندین فرآیند شیمیایی به‌صورت پی‌در‌پی رخ می‌دهد که باعث کاهش آب موجود در بتن تازه می‌گردد که این امر در کاهش حجم بتن مؤثر است.

3.2. جمع‌شدگی پلاستیک

علت اصلی ترک‌های “جمع‌شدگی پلاستیک” تبخیر سریع آب از سطح بتن است. بلافاصله پس از قراردادن بتن، ذرات داخل بتن شروع به ته‌نشین شدن می‌کنند. هنگامی که ذرات ته‌نشین می‌شوند، آب درون بتن جابه‌جا شده و به سمت بالا می‌رود. در اکثر شرایط آب‌وهوایی، مقداری از آب روی سطح بتن تبخیر می‌شود. میزان تبخیر به عواملی مانند دمای بتن، دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد اطراف بتن بستگی دارد. بیشترین میزان تبخیر زمانی حاصل می‌شود که دمای بتن و هوا بالا باشد، رطوبت نسبی هوا کم باشد، دمای بتن در مقایسه با دمای هوا بالا باشد و باد شدیدی بر روی سطح بتن وزد. تبخیر سریع آب در سطح بیشترین ارتباط را با قراردادن بتن در شرایط آب‌وهوایی گرم دارد. بااین‌حال، ترک‌های انقباض پلاستیک نیز می‌توانند در شرایط آب‌وهوایی سرد زمانی که دمای بتن در مقایسه با دمای هوای اطراف بالا است، ایجاد شوند.

ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک معمولاً در سطوح افقی در معرض جو ایجاد می‌شوند. این ترک‌ها با دیگر ترک‌های اولیه متفاوت هستند؛ زیرا عمیق‌تر و گسترده‌تر هستند و معمولاً دو تا چهار اینچ عمق و تقریباً یک‌هشتم اینچ عرض دارند. این ترک‌ها قبل از ایجاد پیوند بین ذرات سنگدانه و ملات ایجاد می‌شوند؛ بنابراین، ترک‌ها تمایل دارند که لبه‌های ذرات سنگدانه بزرگ یا میلگردهای تقویت‌کننده را دنبال کنند و هرگز از ذرات سنگدانه عبور نمی‌کنند. اگرچه این ترک‌ها معمولاً عملکرد سازه‌ای دال را مختل نمی‌کنند، اما در برخی از طبقات ساختمان‌ها عامل نشتی هستند.

4.2. جمع‌شدگی خودبه‌خودی

این جمع‌شدگی زمانی رخ می‌دهد که در بتن تازه نسبت آب به سیمان کم باشد. در این حالت، آب موجود در بتن بر اثر فرآیند هیدراتاسیون به‌سرعت جذب شده و کمبود آب باعث ایجاد ترک‌هایی ریز درون بتن می‌شود. برای جلوگیری از این اتفاق، باید سطح بتن را به روش آب راکد (غوطه‌ور‌سازی) همواره مرطوب نگه‌داشت.

3. انواع روش‌های عمل‌آوری بتن

مطابق با توضیحات آیین‌نامه بتن ایران (آبا) ویرایش ۱۴۰۰ انواع کیورینگ بتن در گروه‌های زیر تقسیم‌بندی می‌شوند که در ادامه این بخش به بررسی هر یک از روش‌ها خواهیم پرداخت:

1.3. عمل‌آوری اولیه یا محافظت

عمل آوری اولیه مربوط به مرحله ای است که بتن، سخت نشده است یا مراحل ابتدایی سخت‌شدن را می گذراند. در این مرحله بتن ممکن است تحت اثر آسیب ها و اثرات نامطلوب، مانند، شسته شدن با جریان آب یا رگبار، خشک‌شدگی اولیه بر اثر وزش باد یا تابش مستقیم آفتاب، یخ‌زدن سریع در هوای بسیار سرد و لرزش و ضربه ناگهانی قرار گیرد. برای جلوگیری از این آسیب ها باید تدابیر و اقدامات لازم پیش‌بینی شود.

1.1.3. مواد شیمیایی کاهنده تبخیر و عایق‌بندی حرارتی

ازجمله روش های حفاظتی برای بتن تازه ریخته شده و جوان، می توان به مواد شیمیایی کاهنده تبخیر و عایق بندی حرارتی برای جلوگیری از یخبندان سریع و زودهنگام در هوای خیلی سرد و یا جلوگیری از وارد شدن ضربه به بتن یا قالب و ممانعت از ایجاد لرزش بر اثر عوامل مختلف مانند حرکت ماشین آلات سنگین، غلتک‌ها و غیره، اشاره کرد.

2.1.3. ایجاد پوشش در سطح بتن با استفاده از ورقه نایلونی

ایجاد پوشش در سطح بتن با استفاده از ورقه نایلونی، برای جلوگیری از آسیب رگبار و شسته شدن بر اثر جریان آب، جلوگیری از تبخیر سریع بر اثر وزش باد، به‌ویژه باد گرم و خشک لازم است. چنانچه نمای سطح، مهم باشد، باید به کم وسایل مناسب از تماس نایلون با سطح بتن تازه، جلوگیری کرد.

3.1.3. استفاده از مواد پزولانی

در مواردی که آب انداختن بتن، به‌شدت کم می شود یا از بین می رود، نیاز به حفاظت بیشتر در برابر تبخیر وجود خواهد داشت. استفاده از پوزولان های مختلف به‌ویژه دوده سیلیس یا استفاده از مواد سیمانی یا پودری زیاد در بتن و یا کاهش شدید نسبت آب به مواد سیمانی می تواند موجب حذف یا کاهش شدید آب انداختن شود.

4.1.3. مه‌پاشی یا مواد شیمیایی غشاساز

در مواردی که در فاصله زمانی پرداخت سطح تا شروع عمل آوری نهایی، استفاده از آب‌پاشی با فشار یا پوشش های مرطوب امکان آسیب‌رسانی به سطح بتن را دارد، نیاز به حفاظت از سطح، در این مدت با کمک مه پاشی یا مواد شیمیایی غشاساز، وجود دارد که گاه آن را «عمل آوری میانی» نیز می گویند. استفاده از مواد شیمیایی غشاساز، جهت به تأخیرانداختن یا کاهش تبخیر رطوبت از بتن مورداستفاده قرار می‌گیرد.

این مواد می‌توانند شفاف، مات و یا سفیدرنگ باشند. ترکیبات سفیدرنگ برای شرایط آب‌وهوایی آفتابی و گرم مناسب هستند که اشعه خورشید را منعکس می‌کنند. ترکیبات عمل‌آوری بلافاصله بعد از آخرین پرداخت باید اعمال شوند. ترکیبات عمل‌آوری باید الزامات ASTM C309 یا ASTM C1315 را برآورده نمایند.

2.3. عمل‌آوری نهایی یا مراقبت

عمل آوری نهایی مربوط به زمان پس از گیرش بتن و در مرحله سخت‌شدن است، که در آن باید رطوبت سطحی و حداقل دمای لازم برای هیدراته شدن سیمان فراهم شود.

این مرحله از عمل‌آوری می‌تواند معمولاً به یکی از سه روش «الف» تا «پ» زیر انجام شود:

الف- رطوبت‌رسانی؛

ب- حفظ رطوبت (عایق رطوبت)؛

پ- ترکیبی از دو حالت «الف» و «ب»

نکته‌ای که باید در این بخش در نظر گرفته شود این است که نمی‌توان بهترین روش کیورینگ بتن را معرفی نمود و روش مناسب عمل‌آوری هر بتن باید باتوجه‌به کاربرد آن و محیط اطراف انتخاب گردد.

1.2.3. روش‌های رطوبت‌رسانی

در روش های رطوبت‌رسانی، هدف مرطوب نگه‌داشتن بتن و جلوگیری از تر و خشک‌شدن آن است. این روش ها ممکن است به‌صورت مستقیم و یا باواسطه انجام شود. انتخاب شیوه رطوبت‌رسانی باتوجه‌به شرایط عضو و امکانات کارگاهی و صرفه و صلاح فنی و اقتصادی صورت می‌گیرد. به‌طورکلی رطوبت‌رسانی روش مناسبی برای مراقبت از بتن است و در صورت امکان بر سایر روش ها رجحان دارد. البته باید توجه داشت که مطابق با مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ۹۹، آب مصرفی در بتن و عمل‌آوری آن باید عاری از هرگونه مواد یا محلول هایی باشد که عملکرد مطلوب بتن را در کوتاه‌مدت و در درازمدت، دچار اختلال کند.

1.1.2.3. رطوبت‌رسانی مستقیم

در رطوبت‌رسانی مستقیم رطوبت به شکل مایع یا بخار، در تماس مستقیم با بتن قرار می گیرد. در این روش دمای آب نباید بیش از ۱۲ درجه سلسیوس خنک‌تر از دمای سطح بتن باشد. این روش می تواند شامل موارد «الف» تا «ت» زیر باشد:

الف- غرقاب‌سازی

این روش عمدتاً برای قطعات پیش ساخته است، اما امکان به‌کارگیری آن در برخی از قطعات و اعضای درجا مانند شالوده‌ها، نیز میسر است. شیوه غرقاب‌سازی یک نوع عمل آوری رطوبتی مطلوب است، زیرا آب همواره می تواند حفرات موئینه موجود را اشباع کند.

شکل ۴- عمل آوری بتن در شرایط آزمایشگاهی

ب-ایجاد حوضچه روی سطح یا آب بستن روی بتن

ایجاد حوضچه آب کم‌عمق روی سطح بتن به‌ویژه دال های افقی یا سقف و شالوده ها، روش رایجی برای رطوبت‌رسانی مستقیم و اجازه‌دادن به نشت آب در داخل فضاهای خالی و موئینه خمیر سیمان و بتن، روش مؤثری برای عمل آوری رطوبتی است.

شکل ۵- عمل‌آوری به روش ایجاد حوضچه روی سطح یا آب بستن روی بتن

پ- آب‌پاشی

آب‌پاشی معمولاً به‌صورت بارانی، آب‌پاشی با قطرات درشت و آب‌پاشی با ذرات ریز (غبار آب) یا مه‌پاشی انجام می شود. در استفاده از این روش ها باید به‌احتمال شسته شدن سطح بتن توجه شود.

ت- بخاردهی

بخار آب با دماهای مختلفی می‌تواند برای عمل آوری رطوبتی به کار رود. در مواردی که دمای بخار آب در مجاورت سطح بتن از حدود ۴۵ درجه سلسیوس بالاتر رود، شرایط عمل آوری تسریع شده به وجود می آید و ضوابط مربوط را باید رعایت کرد.

2.1.2.3. رطوبت‌رسانی غیرمستقیم (با ماده جاذب)

در شیوه های رطوبت‌رسانی غیرمستقیم، از یک ماده جاذب آب به‌عنوان واسطه حفظ رطوبت و همچنین رطوبت‌رسانی استفاده می-شود. هر چه میزان جذب آب در واحد سطح این ماده بیشتر باشد، برای عمل آوری رطوبتی، مناسب تر است. در مواردی که نتوان آب لازم را برای رطوبت‌رسانی مستقیم فراهم نمود یا امکان تر و خشک‌شدن پی درپی وجود داشته باشد، این شیوه ها به کار می رود. فواصل آب‌دهی در این موارد می تواند بیشتر شده و عملیات نگهداری رطوبتی با دغدغه کمتری صورت پذیرد. به‌هرحال تر و خشک‌شدن سطح بتن امری نامطلوب است. این روش می تواند شامل موارد «الف» تا «ت» زیر باشد:

الف- چتایی (پارچه کنفی) خیس

استفاده از یک یا دولایه چتایی خیس در سطوح افقی و یا حتی عمودی بسیار معمول است. چتایی باید از نوع درجه یک، با تاروپود به‌هم‌چسبیده باشد، به‌نحوی‌که نور به‌راحتی از آن عبور نکند. همپوشانی چتایی ها به میزان 0.1 متر ضرورت دارد. همچنین توصیه می شود در صورت استفاده از لایه دوم چتایی خیس، این لایه عمود برجهت لایه زیرین باشد. چتایی باید در تمام مدت عمل-آوری، به‌ویژه در محیط گرم و خشک و بادخیز، خیس نگه‌داشته شود. لایه های چتایی باید تاحدامکان به سطح بتن بچسبد و امکان عبور جریان هوا در زیر چتایی از بین برود.

ب-بافته پنبه ای یا حصیر

حصیر طبیعی که از گیاهان تهیه شده و بافته های پنبه ای یا سایر مواد جاذب برای عمل آوری رطوبتی غیرمستقیم به کار برده می-شود. این مواد هرچه سنگین تر و ضخیم تر و دارای جذب آب بیشتری باشند، مفیدتر و کاراتر خواهند بود و تثبیت آن‌ها نیز ساده تر است. همپوشانی، تداوم خیس بودن و تثبیت آن‌ها و سایر موارد مانند چتایی خیس است.

پ-کاه، پوشال و خاک‌اره

موادی جاذب، مانند کاه، پوشال و خاک‌اره، چنانچه خیس و دارای ضخامت کافی باشند، برای عمل آوری رطوبتی مناسب هستند. توصیه می شود حداقل ضخامت این مواد در سطح بتن ۷۵ میلی متر باشد.

ت-ماسه یا خاک

خاک یا ماسه خیس نیز به‌عنوان یک ماده جاذب می تواند در سطح افقی و گاه در سطح عمودی، کنار شالوده، به کار رود. به‌هرحال مواد زیان‌آور آن، به‌ویژه یون سولفات یا یون های کلرید، نباید در حدی باشد که به بتن جوان آسیب برساند. حداقل ضخامت این مواد در سطح بتن ۱۰۰ میلی‌متر توصیه می شود. هرچه خاک یا ماسه ریزدانه‌تر باشد، آب به مدت طولانی تری حفظ می شود. از خاک-های حاوی مواد آلی زیاد و خاک‌برگ و غیره نباید استفاده نمود. خاک های کشاورزی به‌طورکلی مناسب نیستند. احتمال تغییر رنگ سطح بتن با استفاده از برخی خاک ها یا ماسه ها وجود دارد.

2.2.3. روش‌های حفظ رطوبت یا عایق رطوبت

در این روش ها، حفظ رطوبت یا جلوگیری از تبخیر آب در دستور کار قرار دارد. این روش ها، برای بتنی ها با نسبت آب به مواد سیمانی 0.42 یا کمتر توصیه نمی شود. برای حفظ رطوبت بتن می توان از ورق ها یا مواد پوششی مانع تبخیر مانند ورق نایلون، مواد شیمیایی غشاء ساز استفاده نمود. این روش ها برای بتن های با نسبت آب به مواد سیمانی کم و پر مقاومت، توصیه نمی شود ولی در صورت وجود اضطرار می تواند بکار گرفته شود. همچنین قالب ها نیز در بیشتر موارد نوعی پوشش مانع تبخیر محسوب می شود. روش های حفظ رطوبت و مواد مورداستفاده در هریک از آن ها همراه با ملاحظاتی که باید موردتوجه قرار گیرند دربندهای زیر ارائه شده اند:

1.2.2.3. ورق نایلون یا پلی‌اتیلن

استفاده از این ورق ها به دلیل سبکی و سهولت به‌کارگیری، بسیار رایج است و پس از بتن‌ریزی می توان از آن استفاده نمود. حداقل ضخامت این ورق ها باید 0.1 میلی متر باشد. همپوشانی 0.1 متری ورق ها لازم است. همچنین تثبیت آن‌ها با چارتراش چوبی یا میله ها و پروفیل های فولادی به‌ویژه در محل همپوشانی ضرورت دارد.

شکل ۷- عمل‌آوری به روش ورق نایلون یا پلی اتیلن

2.2.2.3. مواد شیمیایی غشاء ساز مایع

کیورینگ بتن با مواد باهدف جلوگیری از تبخیر آب، بر روی سطح بتن مالیده یا پاشیده می شود. این مواد شیمیایی باید از مواد پلیمری (رزینی) یا موم تشکیل‌شده باشند. در صورت استفاده از محلول کیورینگ بتن، نوعی که دارای رنگ روشن سفید یا خاکستری اند ترجیح داده می شوند. یکی از انواع آن محلول کیورینگ کامپاند (ماده عمل آورنده مرغوب) است که باعث می‌شود آب موجود در بتن محبوس شده و رطوبت داخلی بتن حفظ گردد و همین باعث می‌شود که عمل هیدراتاسیون به‌خوبی انجام گردد.

از این محلول می‌توان برای عمل‌آوری انواع سطوح بتنی استفاده نمود. این محلول در محل‌هایی که در معرض تابش مستقیم آفتاب هستند و یا مناطقی که امکان آبپاشی و مرطوب نگه‌داشتن بتن محدود است، کاربرد دارد. در مواردی که از نوع غیرمحلول در آب بر روی سطوح افقی استفاده می شود باید اطمینان یافت که قبل از اعمال آن، آب از روی سطح بتن زدوده شده باشد. رعایت الزامات ۱ تا ۴ زیر در مورد این مواد الزامی است:

1. رعایت استاندارد ملی ۸۲۸۸
2. برای موادی که مشخصات آن در استاندارد ملی وجود ندارد، استاندارد ASTM C1315
3. مصرف بین 0.2 تا 0.35 لیتر در هر مترمربع سطح، بسته به میزان زبری و صافی سطح بتن
4. توصیه می شود، این مواد در دولایه عمود بر هم بر روی سطح مالیده یا پاشیده شوند

3.2.3. روش‌های ترکیبی

استفاده از ترکیب هر دو روش رطوبت‌رسانی و حفظ رطوبت، مجاز است. ترکیب این دو می تواند، مزایای هر دو را دارا باشد و معایب هر یک را پوشش دهد. در روش ترکیبی، ابتدا از روش رطوبت‌رسانی و سپس از روش حفظ رطوبت استفاده می شود. مزیت روش ترکیبی به کارگیری آب کمتر و جلوگیری از تر و خشک‌شدن پی‌درپی آن است.

4. مدت زمان مناسب برای عمل‌آوری بتن

باتوجه‌به مطالعاتی که در بخش‌های پیشین انجام شد، عمل‌آوری نقش بسیار مهمی بر، مقاومت، کاهش نفوذپذیری، افزایش مقاومت سایشی، کاهش جمع‌شوندگی و افزایش مقاومت در مقابل یخزدگی بتن دارد؛ بنابراین سوالی که ممکن است مورد توجه قرار گیرد این است که حداقل زمان عمل‌آوری بتن چقدر است؟ کیورینگ بتن چند روز است؟ زمان شروع کیورینگ بتن چگونه تعیین می‌شود؟ در ادامه این بخش می‌خواهیم بر اساس آیین‌نامه بتن ایران(آبا)، مبحث نهم مقررات ملی و آیین‌نامه ACI به پاسخ این سوال بپردازیم.

1.4. مدت زمان مناسب برای عمل آوری بتن بر اساس آیین‌نامه بتن ایران

مدت زمان کیورینگ بتن باید با توجه به عواملی مانند نوع مواد سیمانی، آهنگ کسب مقاومت، دمای سطح بتن و هوای مجاور، شرایط محیطی پس از پایان دوره عمل‌آوری و همچنین اهمیت بتن و سازه در نظر گرفته شود. بر اساس این آیین‌نامه، حداقل زمان کیورینگ بتن در جدول ۷-۶ ارائه شده است. در این جدول عمل‌آوری بتن با توجه به رده بتن و شرایط دمایی تقسیم شده است.

البته باید توجه داشت که اگر دمای متوسط بتن در طی این مدت از ۵+ درجه سلسیوس کمتر شود، معادل آن را باید به مدت زمان عمل‌آوری افزود.

برای اینکه مدت زمان مناسب عمل‌آوری بتن را متوجه شویم باید بدانیم که دستیابی به چه مقاومتی برای سازه موردنظر مناسب است. برای پی‌بردن به این نکته ابتدا باید رده‌های عمل‌آوری سازه موردنظر را مشخص کنیم. به‌طورکلی رده‌های عملکردی بر اساس دو عامل در نظر گرفته می‌شوند که این عوامل عبارت‌اند از:

– شرایط محیطی موجود به‌ویژه در پایان مدت عمل‌آوری
– اهمیت سازه یا بتن موردنظر به‌ویژه از نظر دوام

براین‌اساس، چهار رده عملکردی در نظر گرفته شده است که در جدول ۷-۵ قابل مشاهده است و مقدار مقاومت مشخصه سازه با توجه به رده عملکردی آن مشخص خواهد شد (جدول ۷-۴).

2.4. مدت زمان مناسب برای عمل‌آوری بتن بر اساس مقررات ملی مبحث نهم

در این بخش به بررسی نکات ارائه شده در مقررات ملی مبحث نهم ویرایش ۱۳۹۹ می‌پردازیم.

مطابق آنچه که در جدول 7-6 ارائه شده است، اگر یک شرایط محیطی یکسان را در نظر بگیریم مدت زمان عمل‌آوری بتن با توجه روند کسب مقاومت بتن می‌تواند از سه تا چهارده روز به طول انجامد.

درصورتی‌که دوام بتن اهمیت داشته باشد باید عمل‌آوری را تا زمانی که بتن به ۷۰ درصد مقاومت مشخصه خود نرسیده باشد ادامه داد.

3.4. مدت زمان مناسب برای عمل‌آوری بتن بر اساس آیین‌نامه‌های بین المللی

در این بخش به بررسی مدت‌زمان کیورینگ بتن بر اساس دو آیین‌نامه ACI می‌پردازیم. استانداردهای ACI از این جهت مهم هستند که مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها و مشخصات را برای ساخت بتن ارائه می‌دهند و کیفیت، ایمنی و ثبات را تضمین می‌کنند. همچنین به پیمانکاران کمک می‌کنند تا با فناوری‌های نوظهور آشنا شوند، فناوری‌های فعلی را درک کنند و از آزمایش درست میدانی اطمینان حاصل کنند. البته باید توجه داشت که این‌ها فقط دستورالعمل‌های کلی هستند و همیشه باید الزامات خاص پروژه مورد بررسی قرار گیرد.

1.3.4. زمان مناسب عمل آوری بر اساس آیین‌نامه ACI 308-23

بر اساس آیین‌نامه ACI 308-23، مدت ‌زمان عمل‌آوری بتن به ترکیبات شیمیایی، مقدار سیمان، نسبت اختلاط بتن، مشخصات سنگ‌دانه‌ها، مواد افزودنی شیمیایی و معدنی، دمای بتن و همچنین روش کیورینگ بتن بستگی دارد؛ بنابراین تخمین دقیق مدت‌زمان کیورینگ بتن می‌تواند دشوار باشد. هرچند به‌طورکلی پیشنهاد می‌شود که بتن تا زمانی‌که به %۷۰ مقاومت خود برسد باید عمل‌آوری شود. معمولاً مقاومت مشخصه ۷ روزه بتن عمل‌آوری شده با %۷۰ مقاومت مشخصه فشاری مطابقت دارد.

البته رسیدن به %۷۰ مقاومت مشخصه فشاری در زمانی زودتر از ۷ روز هم میسر است؛ به‌عنوان‌مثال درصورتی‌که بتن در دمای بالاتر عمل‌آوری شود و یا اینکه در ترکیبات سیمان از مواد افزودنی خاصی استفاده شود، امکان رسیدن به مقاومت %۷۰ در زمانی کمتر از ۷ روز وجود دارد.

تعیین زمان دقیق لازم برای انجام فرآیند عمل‌آوری با توجه به وجود فاکتورهای تأثیرگذار مختلف، چندان ساده نیست. به‌طورکلی برای بتن‌های معمولی، بتن‌های پوزولانی و یا بتن‌های همراه با افزودنی معمولاً حداقل ۷ روز عمل‌آوری تا رسیدن به %۷۰ مقاومت فشاری مشخصه مناسب است. دماهای بالای بتن سبب کاهش مدت‌زمان ۷ روزه شده و دمای پایین بتن هم این مدت را طولانیتر خواهد کرد. در ادامه مدت‌زمانی تقریبی عمل‌آوری با توجه به نوع سیمان مصرفی نشان‌داده‌شده است.

به‌طورکلی عمل‌آوری باید تا زمان رسیدن به مقادیر زیر و همچنین تا زمان رسیدن به مقاومت فشاری مشخصه ۷۰%، هرکدام که طولانی‌تر باشد، ادامه یابد. کمیته ACI 308 حداقل دوره‌های عمل‌آوری زیر را توصیه می‌کند:

• طبق ASTM C150 مدت عمل‌آوری برای سیمان تیپ: I 7 روز
• طبق ASTM C150 مدت عمل‌آوری برای سیمان تیپ II: 10 روز
• طبق ASTM C150 مدت عمل‌آوری برای سیمان تیپ III: 3 روز
• طبق ASTM C150 مدت عمل‌آوری برای سیمان تیپ IV و V: 14 روز
• طبق ASTM C595 و ASTM C845 و ASTM C1157 مدت عمل‌آوری برای سیمان‌ها متغیر است.

به‌عنوان یک نکته کلی میتوان گفت که عموماً با کاهش نسبت آب به سیمان نیاز بتن به عمل آوری و حفظ رطوبت آن افزایش می‌یابد. به‌طورکلی برای نسبت آب به سیمان زیر 0.5 رطوبت طبیعی بتن برای رسیدن به مشخصات مطلوب بتن کافی نبوده و نیاز به عمل‌آوری و افزایش رطوبت بتن خواهیم داشت.

2.3.4. زمان مناسب عمل آوری براساس آیین نامه ACI 301-20

این آیین‌نامه دستورالعمل‌هایی را برای کیورینگ سطوح بتنی، تضمین هیدراتاسیون مناسب و توسعه مقاومت ارائه می‌دهد. به‌طورکلی، در شرایطی که دمای محیط از ۴ درجه سانتیگراد بیشتر باشد، بتن معمولی حداقل ۷ روز باید عمل‌آوری شود؛ درحالی‌که برای بتن با مقاومت اولیه بالا می‌توان این مدت را به ۳ روز کاهش داد. البته باید توجه داشت که اگر بتن قبل از اتمام این دوره‌ها به ۷۰ درصد مقاومت فشاری خود برسد، می‌توان عمل‌آوری را متوقف نمود.

نکته حائز اهمیت این است که برای سطوحی که نیاز به دوام بهتر دارند، ممکن است به زمان‌های عمل‌آوری طولانی‌تری نیاز باشد، برای مثال، اگر بتن از نوع بتن با مقاومت بالا باشد، به ۷ روز عمل‌آوری نیاز است و اگر بتن از سیمان‌های تیپ I یا II درست شده باید ۱۴ روز عمل‌آوری شود و کیورینگ بتن‌های حاوی پوزولان نیز باید به مدت ۱۴ تا ۲۱ روز انجام گردد.

4.4. تأثیر مدت‌ زمان عمل‌آوری بر روی مقاومت فشاری بتن

همان‌طور که اشاره شد، عمل‌آوری مناسب نقش مؤثری بر مقاومت فشاری بتن دارد. در شکل 9 تفاوت مقاومت فشاری نمونه بتنی تحت شرایط مختلف عمل‌آوری مشاهده می‌شود. همان‌طور که در شکل سمت چپ مشخص است، برای نمونه‌ای که در تمام مدت تا ۲۸ روز به‌صورت ممتد عمل‌آوری شده، مقاومت فشاری ۲۸ روزه ۱۰۰ مقاومت مشخصه است، همچنین برای نمونه‌ای که به مدت ۷ روز عمل‌آوری شده هم مقاومت ۲۸ روزه، تقریباً معادل با %۹۵ مقاومت مشخصه است.

نکته‌ مهم در رابطه با اهمیت عمل‌آوری نمونه‌ها، زمانی مشخص می‌شود که مشاهده می‌کنیم مقاومت ۲۸ روزه‌ نمونه‌ای که در آزمایشگاه ساخته شده و عمل‌آوری نشده در حدود %۶۰ مقاومت مشخصه شده است.

شکل ۹- نمودار رشد مقاومت بتن بر اساس مدت‌زمان عمل‌آوری (نشان‌دهنده میزان مقاومت نمونه)

شکل ۱۰- نمودار رشد مقاومت بتن بر اساس مدت‌زمان عمل‌آوری (بر اساس درصدی از مقاومت مشخصه ۲۸ روزه)

همان‌طور که در شکل ۱۰ هم مشاهده می‌گردد مقاومت بتن تا روز چهاردهم هیچ وابستگی به وجود یا عدم وجود عمل‌آوری مناسب ندارد و مقاومت ۱۴ روزه تمام نمونه‌ها یکسان است. آنچه باعث تفاوت در کیفیت بتن می‌گردد تعداد روزهایی است که نمونه‌ها مرطوب نگه‌داشته می‌شوند و طولانی‌تر شدن این دوره زمانی تأثیر مستقیم بر افزایش مقاومت بتن دارد.

به‌عنوان‌مثال نمونه‌ای که در تمام مدت تحت دمای محیط آزمایشگاه قرار داشته و هیچ‌گونه فرآیند عمل‌آوری برای آن انجام‌نشده، به حداکثر مقاومت حدود ۳۰ مگاپاسکال رسیده، اما نمونه‌ای که به مدت ۲۸ روز عمل‌آوری مناسبی بر روی آن انجام‌شده به مقاومتی در حدود ۴۲ مگاپاسکال رسیده است.

5. تأثیر دما بر عمل آوری بتن

بالا بودن دمای کیورینگ بتن ممکن است سبب شود که شیب افزایش مقاومت بتن در روزهای ابتدایی تندتر باشد، اما این امر ممکن است سبب شود که بتن به %۱۰۰ مقاومت ۲۸ روزه خود نرسد. تأثیر دمای عمل‌آوری بر روی افزایش مقاومت فشاری در شکل زیر قابل‌مشاهده است.

شکل ۱۱- نمودار رشد مقاومت بتن بر اساس دمای عمل‌آوری در روز اول و روز بیست و هشتم پس بتن‌ریزی

همان‌طور که در شکل فوق مشاهده می‌شود عمل‌آوری بتن در دمای بالاتر سبب افزایش نرخ رشد مقاومت اولیه بتن می‌شود؛ اما ممکن است مقاومت ۲۸ روزه را کاهش دهد. به‌عنوان‌مثال درصورتی‌که دو نمونه بتنی یکی در دمای ۴۰ درجه‌ سانتی‌گراد و دیگری در دمای ۲۰ درجه‌ سانتی‌گراد عمل‌آوری شوند، مقاومت این دو نمونه در روز اول به ترتیب برابر با ۱۶ و ۱۰ مگاپاسکال خواهد بود، این در حالی است که این مقاومت در روز بیست و هشتم روند کاملاً برعکس داشته و برابر با ۳۰ و ۴۰ مگاپاسکال خواهد شد.

به‌عبارت‌دیگر نمونه‌ای که در دمای بالاتر عمل‌آوری شده در روزهای ابتدایی دارای مقاومت بالاتری بوده، اما نهایتاً مقاومت ۲۸ روزه برای نمونه‌ای که در دمای پایین‌تر عمل‌آوری شده بزرگ‌تر خواهد بود؛ بنابراین می‌توان به این نکته پی برد که عمل‌آوری در هوای گرم و سرد باید به روندی متفاوت صورت گیرد.

با توجه به تأثیر دما بر عمل‌آوری بتن لازم است که تاثیر هوای گرم و سرد بر عمل‌آوری بتن مورد بررسی قرار گیرد. بطورکلی هوای گرم سبب افزایش سرعت خشک‌شدن بتن می‌شود و تبخیر آب بتن را تسریع می‌کند و به همین دلیل ممکن است بتن در معرض مشکلاتی مانند جمع‌شدگی، ترک‌خوردگی و کاهش مقاومت‌های مکانیکی و دوام قرار گیرد.

بر اساس بند ‌7-10-1-2 آیین‌نامه آبا، بتن‌ریزی در هوای سرد احتمال رویارویی زود هنگام بتن را با شرایط یخبندان افزایش و آهنگ کسب مقاومت بتن را کاهش می‌دهد.
بنابراین، با توجه به تأثیر هوای گرم و سرد بر آهنگ کسب مقاومت بتن و شرایط آن می‌توان نتیجه گرفت که در هر شرایط آب‌وهوایی باید روش‌های مناسب عمل‌آوری اعمال شود.

1.5. عمل آوری در هوای گرم

در هوای گرم، منظور از عمل‌آوری، حفظ آب در بتن توسط روش‌های متفاوت مرطوب‌سازی برای جلوگیری از خشک‌شدن بتن است.

1.1.5. تعریف هوای گرم

بر اساس بند ۹-۲۲-۵-۵-۱ مبحث نهم مقررات ملی ایران، بتن ریزی در هوای گرم به مواردی اطلاق می شود که بتن با دمای بیش از ۳۲ درجه سلسیوس ریخته می شود. در این موارد باید تمهیدات خاص، برای کاهش دمای بتن در زمان ریختن، به کار گرفته شوند؛ تا از ایجاد اختلال در کسب مقاومت و دوام مطلوب، افزایش ترک‌خوردگی‌های ناشی از جمع‌شدگی خمیری، حرارتی و خشک‌شدگی، جلوگیری کند. البته باید توجه داشت که دمای ذکر شده برای بتن‌های معمولی در نظر گرفته شده است و اگر بتن از نوع حجیم بود، حداکثر دما ۱۵ درجه سلسیوس در نظر گرفته می‌شود.

علاوه‌براین، در آیین‌نامه بتن ایران (آبا) الزاماتی که برای بتن‌ریزی در هوای گرم لازم است، ارائه شده؛ برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه پیشنهاد می‌کنیم که مقاله راهنمای جامع بتن‌ریزی در هوای گرم؛ بررسی الزامات، نکات و راهکارها را در سایت سبز سازه را مطالعه فرمایید.

2.1.5. روش‌ها و مدت زمان کیورینگ در هوای گرم

بر اساس تعریفی که از هوای گرم در این بخش ارائه شد باید در نظر داشت که بهترین روش برای عمل‌آوری بتن در تابستان (هوای گرم) روش‌هایی است که با استفاده از آب انجام می‌شوند؛ این روش‌ها عبارت‌اند از: روش‌های رطوبت‌رسانی مستقیم و غیرمستقیم که در بخش‌های قبل شرح داده شده‌ است. اما گاهی ممکن است با توجه به شرایط موجود نیاز باشد که از روش‌های حفظ رطوبت با عایق رطوبت استفاده گردد،.

بر اساس بند ۷-۱۱-۶-۱ آیین‌نامه بتن ایران (آبا)، در هوای گرم بهترین روش عمل‌آوری برای دال‌ها ایجاد حوضچه آب بر سطح آن‌ها است. همچنین استفاده از چتایی خیس همراه با پوشش نایلون بر روی اعضای بتنی، توصیه می‌شود. چتایی باید در طول مدت عمل‌آوری به طور مداوم خیس باشد، اگر چتایی خشک و مجدداً خیس شود، چرخه‌های تر و خشک‌شدن در سطح بتن رخ می‌دهد، و عمل‌آوری مطلوبی حاصل نمی‌شود.

همچنین بر اساس بند ۷-۱۱-۶-۲ آیین‌نامه بتن ایران (آبا)، برای عمل‌آوری می‌توان از محلول شیمیایی غشاساز با رنگ روشن یا سفید استفاده نمود. برای بتن‌های پرمقاومت با نسبت آب به مواد سیمانی کمتر از 0.42، استفاده از روش‌های صرفاً جلوگیری‌کننده از تبخیر مانند استفاده از پوشش نایلونی تنها، و محلول شیمیایی غشاساز توصیه نمی‌شود، مگر آنکه استفاده از آنها توسط دستگاه نظارت، بلامانع تشخیص داده شود.

در جدول ۷-۶ آیین‌نامه آبا حداقل مدت زمان مناسب برای رده‌های مختلف بتن با توجه به شرایط آب‌وهوایی ارائه شده است. بر اساس این جدول در شرایط دمایی بالای ۲۵ درجه سلسیوس حداقل زمان عمل‌آوری با توجه به رده بتن بین یک تا شش روز در نظر گرفته می‌شود. البته باید توجه داشت که اگر دمای متوسط روزانه بیش از ۳۰ درجه سلسیوس باشد، استفاده از حداقل مدت زمان به‌صورت محافظه‌کارانه می‌باشد.

2.5. عمل آوری در هوای سرد

در هوای سرد منظور از عمل آوری، ایجاد پوشش عایق بر روی بتن و یا گرم‌کردن بتن است. در محیط بسته اگر ایجاد گرما باعث خشک‌شدن بتن می شود، می توان از رطوبت‌رسانی با آب یا بخار آب استفاده کرد.

1.2.5. تعریف هوای سرد

بر اساس تعریف ارائه شده در بند ۹-۲۲-۵-۴-۱ مبحث نهم مقررات ملی، بتن‌ریزی در هوای سرد به مواردی اطلاق می شود که بتن در دمای محیطی کمتر از ۵ درجه سلسیوس ریخته و نگه‌داری شود. در این موارد باید تمهیدات خاص، هم برای ریختن و هم برای عمل‌آوردن، به کار گرفته شوند؛ تا از شرایط یخ‌زدگی جلوگیری شده و شرایط مناسب برای کسب مقاومت مطلوب تأمین شوند.

2.2.5. روش‌ها و مدت زمان عمل‌آوری در هوای سرد

با توجه به اینکه در هوای سرد احتمال یخ‌‌‌زدگی آب وجود دارد، بنابراین بهتر است برای کیورینگ بتن در فصل سرما از روش‌های حفظ رطوبت یا عایق رطوبت استفاده نمود؛ زیرا در این روش‌ها با ایجاد یک سطح نفوذناپذیر از تبخیر سطحی آب بتن جلوگیری می‌شود و گرمای آن حفظ می‌شود. در این شرایط جوی اگر از نایلون یا پوشش با کاغذ نفوذناپذیر استفاده شود بهتر است که رنگ‌ آن‌ها تیره و مشکی انتخاب گردد تا قدرت تأثیرگذاری بیشتری داشته باشند. توجه داشته باشید که اگر بتن در شرایطی قرار داشت که احتمال یخ‌زدگی وجود داشته باشد، عمل‌آوری به روش آب‌پاشی به‌هیچ‌عنوان توصیه نمی‌شود.

در جدول ۷-۶ آیین‌نامه آبا حداقل مدت زمان مناسب برای رده‌های مختلف بتن با توجه به شرایط آب‌وهوایی ارائه شده است. بر اساس این جدول در شرایط دمایی کمتر از ده و بیشتر از پنج درجه سلسیوس حداقل زمان عمل‌آوری با توجه به رده بتن بین سه تا سی روز در نظر گرفته می‌شود.

3.2.5. پروراندن بتن

پروراندن بتن به عملیاتی اطلاق می‌شود، که منجر به افزایش دمای سطح بتن در هوای سرد می شود. در ادامه بندهایی از آیین‌نامه آبا را جهت تعریف بیشتر پروراندن بتن و انواع روش های آن را بیان می کنیم.

4.2.5. سایر الزامات و توصیه‌های مرتبط با عمل‌آوری در هوای سرد

بر اساس مفاد بند ۷-۱۰-۵-۱ از آیین‌نامه در هوای سرد، آب ناشی از آب انداختن به مدت طولانی تری بر سطح بتن باقی می-ماند. عملیات پرداخت سطح در هوای سرد باید بادقت بیشتری، به ویژه برای سطوحی که دارای تردد یا سایش هستند، اندام پذیرد.

با استناد به مفاد بند ۷-۱۰-۵-۲ از آیین‌نامه آبا استفاده از عایق حرارتی جهت عمل‌آوری مجاز بوده؛ ولی باید از روشن‌کردن آتش بر روی عضو بتنی جلوگیری شود؛ زیرا ایجاد آتش مستقیم بر روی بتن باعث می شود ساختار محصولات هیدراته شده تخریب شود.

در هوای سرد هرچند آب انداختن در فاصله زمانی بیشتری از تراکم اتفاق می افتد، اما مقدار آب رو زده کمتر از هوای معتدل یا گرم نیست. باقی ماندن طولانی‌مدت آب رو زده (به دلیل کاهش تبخیر)، علاوه بر خطر یخ‌زدن، زمان شروع به پرداخت را به مقدار قابل‌توجهی به تأخیر می اندازد و مشکلات اجرایی به وجود می آورد. استفاده از آب کمتر در مخلوط بتن در هوای سرد، به این دلیل و سایر دلایل دیگر اکیداً توصیه می شود.

3.5. تخمین سرعت تبخیر آب از سطح

نرخ کاهش رطوبت بتن بستگی به حجم آبی دارد که می‌تواند با حرکت از میان بتن تازه به سطح آن رسیده و آزاد گردد. همچنین نرخ عرق‌کردن بتن، نرخ جذب آب بتن و نرخ تبخیر آب از سطح مجاور با هوا، از عوامل تأثیرگذار در کاهش رطوبت می‌باشند.

روش‌های تقریبی برای تخمین نرخ تبخیر آب از یک سطح آب‌پوش شده از قرن ۱۸ پیشنهاد شده است (روش Brutsaert 1982، روش Viehmeyer 1964 و روش Uno 1998). هرکدام از این روش‌ها در تخمین نرخ تبخیر، دما و رطوبت هوا و یا دمای آب و سرعت باد را در نظر گرفته اند.

تبخیر آب بتن سبب می‌شود خطوطی به شکل شبکه آرماتور در سطح بتن به وجود آیند که این خطوط نشان‌دهنده ایجاد ترک‌های مویی در آن نواحی می‌باشند.

شکل 12- ایجاد خطوط شبیه به شبکه آرماتور در سطح بتن

رایج‌ترین روش از میان این روش‌های تقریبی که در صنعت بتن کاربرد دارد رابطه‌ای است که از آزمایش‌های هیدرولوژیکی Menzel 1954, Veinmeyer1964 و Uno 1998 گرفته‌شده است. این رابطه بعدها توسط انجمن ملی بتن آماده آمریکا (NMRCA1960) اصلاح و نهایتاً نمودار محاسباتی که در بخش بعد معرفی‌شده ارائه گردید.

4.5. معرفی نمودار نرخ تبخیر و نحوه استفاده از آن

این نمودار برای محاسبه نرخ تبخیر باهدف محاسبه ریسک ترک‌های انقباضی پلاستیک (Lerch 1957, NRMCA 1960) مورداستفاده قرار می‌گیرد. این نمودار بر پایه این فرض است که خشک‌شدن سطح بتن زمانی شروع میشود که نرخ تبخیر بیشتر از نرخ عرق‌کردن بتن گردد. نرخ عرق‌کردن بتن برای مخلوط‌های مختلف بتنی از ۰ تا 1 (Kg/m²/h) متغیر است که این واحد همان‌طور که مشخص است نشان‌دهنده میزان تبخیر آب (به کیلوگرم) از سطح واحد بتن (به مترمربع) در مدت‌زمان مشخص (یک ساعت) است.

نرخ عرق‌کردن باگذشت زمان بعد از بتن ریزی تغییر کرده و معمولاً در کارگاه اندازه گرفته نمی‌شود، به همین دلیل اغلب یک مقدار برای نرخ عرق‌کردن بتن فرض می‌شود. رایج‌ترین این مقدار 1/0 Kg/m²/h در نظر گرفته می‌شود که این عدد بر اساس آزمایش‌ها گزارش‌شده در ۱۹۵۴ و 1955 (Menzel 1954, Lerch 1957) انتخاب‌شده است.

شکل 13- نمودار تخمین بیشترین احتمال سرعت تبخیر با استفاده از شرایط محیطی و خود بتن

برای استفاده از این نمودار باید اطلاعات مربوط به شرایط بتن و شرایط محیط را در اختیار داشته باشیم. اطلاعاتی از قبیل: دمای هوا، رطوبت نسبی محیط، سرعت باد و

دمای بتن

خروجی این نمودار نرخ تبخیر آب از سطح بتن بر اساس Kg/m²/h خواهد بود.

1.4.5. نحوه استفاده از نمودار

مطابق آنچه در شکل بالا با خط‌چین قرمز مشخص‌شده است، ابتدا خطی عمود از محور دمای هوا به نمودار مربوط به درصد رطوبت فعلی هوا وصل می‌کنیم و سپس نقطه قطع‌شده را با یک خط افقی به نمودار دمای بتن وصل می‌کنیم که این مقدار توسط دماسنج بتنی اندازه‌گیری می‌شود. سپس با ترسیم یک‌خطی عمود به نمودار سرعت باد مربوط به شرایط آب‌و‌هوایی فعلی می‌رسیم. با رسم خطی افقی از این نقطه به محور عمودی به نرخ تبخیر آب مربوطه می‌رسیم. مثلاً با فرض دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد، رطوبت ۵۰ درصدی هوا، دمای بتن ۳۰ درجه سانتی‌گراد و سرعت باد ۲۸ کیلومتر بر ساعت، در هر ساعت 1.8 کیلوگرم آب از روی یک مترمربع سطح بتن تبخیر می‌شود.

برای درک بهتر نمودار به مثال زیر توجه نمایید:

بتن تازه با مقدار آب 180 لیتر بر متر مکعب، درواقع دارای 1.8 لیتر آب در هر مترمربع سطحی به ضخامت 1cm است  1.8 = 180×0.01  درصورتی‌که میزان تبخیر 0.6L  در هر مترمربع بر ساعت (h )/(L/m²)، یعنی بتن مقدار آبی معادل کل آب لایه یک سانتی‌متری را در سه ساعت ( 3= 1.8/0.6) و لایه سه سانتی‌متری را در 9 ساعت از دست می‌دهد

0.6/(180×0.03)=9h

5.5. کنترل کیفیت عمل‌آوری

طبق بند ۷-۸-۱ آیین‌نامه آبا در مواردی که دستگاه نظارت در ارتباط با مدت یا شیوه عمل آوری بتن سازه، مشکوک باشد، لازم است قبل از اجرای بتن، آزمایش هایی برای کنترل کفایت عمل آوری انجام شود. این آزمایش ها بر روی بتن عمل آوری شده در شرایط استاندارد و همچنین عمل آوری شده در شرایط واقعی کارگاهی انجام می شود. الزامات کنترل کیفیت عمل‌آوری دربندهای زیر از آیین‌نامه آبا آورده شده است:

6. روش و مدت زمان مناسب برای عمل‌آوری انواع بتن

همان‌طور که می‌دانید، بتن از ترکیب آب، سیمان، سنگدانه و افزودنی‌های مجاز تشکیل شده است که کیفیت این مواد بسیار بر مقاومت فشاری بتن تأثیرگذار هستند؛ به همین دلیل در آیین‌نامه‌های بین‌المللی و داخلی ویژگی‌های مصالح تشکیل‌دهنده بتن شرح داده شده است. برای مثال، در فصل سوم از جلد دوم آیین‌نامه بتن ایران (آبا) خصوصیات و ویژگی‌های این اجزا به طور کامل ارائه شده است.

با توجه به کاربرد وسیع بتن، طرح‌های اختلاط مختلفی برای آن ارائه شده که هر کدام بر اساس مقاومت و خواصی که دارند در حوزه‌های مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد. به همین علت در این بخش به معرفی مختصری از پرکاربردترین نوع بتن‌ها خواهیم پرداخت و روش مناسب برای عمل‌آوری آن‌ها را شرح خواهیم داد.

1.6. بتن معمولی

یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع بتن است بر اساس بند ۳-۲-۱ آیین‌نامه آبا بتن معمولی بتنی است با سنگدانه‌های معمولی و با چگالی بین ۲۱۵۰ تا ۲۵۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب و چگالی این بتن نیز در محاسبات ۲۳۰۰ منظور می‌شود. در بتن معمولی، زمان گیرش اولیه بین ۳۰ تا ۹۰ دقیقه می‌باشد. این زمان گیرش به خواص سیمان مورداستفاده و شرایط آب‌وهوایی محل ساخت‌وساز وابسته است. از این نوع بتن در روسازی‌ها، پروژه‌های ساخت خانه و ساختمان‌هایی که به حداکثر مقاومت کششی نیاز ندارند استفاده می‌شود.

برای بیشتر سازه‌های بتنی، دوره کیورینگ در دماهای بالاتر از ۵ درجه سانتی‌گراد (۴۰ درجه فارنهایت) باید حداقل ۷ روز یا تا زمانی که ۷۰ درصد مقاومت فشاری یا خمشی مشخص شده به دست آید، باشد. در صورت استفاده از بتن با مقاومت اولیه بالا و دمای بالای ۱۰ درجه سانتی‌گراد (۵۰ درجه فارنهایت) این دوره را می‌توان به ۳ روز کاهش داد.

برای این بتن از روش عمل‌آوری رطوبت‌رسانی با عایق‌کاری می‌توان استفاده نمود و انتخاب روش مناسب عمل‌آوری برای این بتن باید بر اساس شرایط دمایی و میزان رطوبت محیط انتخاب گردد (به بخش‌های ۵-۱ و ۵-۲ این مقاله مراجعه فرمایید).

2.6. بتن غیرمسلح

بتن غیرمسلح به بتنی گفته می‌شود که از مخلوط سیمان، سنگدانه ریز (ماسه) و سنگدانه درشت بدون فولاد درست شده است. چگالی آن از ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است و مقاومت فشاری آن بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع برآورد می‌شود. به‌طورکلی از این بتن زمانی استفاده می‌شود که به مقاومت کششی زیادی نیاز نباشد. این بتن در ساخت روسازی‌ها، ساختمان‌ها، سنگ‌فرش‌ها و کف‌پوش‌ها کاربرد دارد.

برای عمل‌آوری این بتن در ابتدا باید حدود دو ساعت بعد از اینکه بتن شروع به سفت‌شدن کرد، آن را با کیسه‌های خیس، ماسه یا سایر مواد پوشاند تا از خشک‌شدن سریع آن جلوگیری شود. پس از اینکه رطوبت بتن کاهش یافت یا به روش ایجاد حوضچه روی سطح یا با مواد جاذب وزن می‌توان آن را عمل‌آوری کرد.

3.6. بتن مسلح

بتن مسلح به بتنی گفته می‌شود که توسط انواع مسلح‌کننده‌های بتن تقویت شده باشد. این مسلح‌کننده‌ها عبارت‌اند از: فولاد (میلگرد، آرماتور، مش، کابل) و الیاف (فولادی، شیشه‌ای، پلی‌پروپیلن، طبیعی، آزبست، کربن، پلی‌استر). هدف از استفاده این مسلح‌کننده‌ها افزایش مقاومت کششی و انعطاف‌پذیری بتن است و به دلیل خاصیت این بتن‌، از آن‌ها در تمامی پروژه‌ها استفاده می‌شود.

این بتن در ساختمان‌های بزرگ برای کف، دال‌های سقف، تیرها و ستون‌ها استفاده می‌گردد. علاوه‌براین، می‌توان در ساخت پل‌ها، جاده‌ها، سازه‌های مبتنی بر آب نیز از این نوع بتن استفاده نمود.

به‌طورکلی در شرایط معمولی برای عمل‌آوری بتن مسلح می‌توان از انواع روش‌های کیورینگ که در بخش‌های قبل ارائه شد استفاده کرد. هرچند باید توجه داشت که با توجه به کاربردی که برای این بتن در سازه در نظر گرفته می‌شود و همچنین با توجه به شرایط آب‌وهوایی بعضی روش‌ها بر دیگری برتری دارند به همین دلیل در ادامه این بخش به شرح نحوه عمل‌آوری مناسب در اجزای مختلف سازه می‌پردازیم.

1.3.6. کیورینگ بتن ستون‌

برای عمل‌آوری این جز از سازه می‌توان با توجه به شرایط محیطی از انواع روش‌های کیورینگ استفاده کرد. برای مثال در مناطقی که دمای هوا بیش از ۵ درجه سلسیوس باشد، برای عمل‌آوری روش رطوبت‌رسانی غیرمستقیم پیشنهاد می‌گردد. مدت زمان عمل‌آوری بتن ستون را می‌توان بر اساس جدول کیورینگ بتن (جدول ۷-۶) تعیین نمود.

2.3.6. کیورینگ بتن سقف

برای عمل‌آوری بتن سقف می‌توان با توجه به شرایط دمایی از روش‌های بخاردهی، مواد شیمیایی غشاء‌ساز مایع( کیورینگ کامپاند) و روش‌های رطوبت‌رسانی مستقیم و غیرمستقیم استفاده کرد.

3.3.6. کیورینگ بتن کف

برای عمل‌آوری بتن کف بهتر است که از روش رطوبت‌رسانی مستقیم استفاده نمود؛ هر چند اگر شرایط آب‌وهوایی مناسب این روش نبود، روش‌های عایق‌کاری نیز برای عمل‌آوری بتن کف کاربرد دارند.

4.6. بتن سبک

بتن سبک به بتنی گفته می‌شود که در آن از پرلیت و پوکه معدنی استفاده شده است. این بتن‌ها نسبت به بتن‌های معمولی از چگالی کمتری برخوردار هستند (چگالی آن‌ها کمتر از ۱۹۲۰ کیلوگرم بر مترمکعب است). در مصارف نیمه سازه‌ای، از این بتن می‌توان به‌عنوان تیغه‌های جداساز و عایق‌های حرارتی و صوتی در کف استفاده نمود. همچنین، این نوع بتن می‌تواند در ترکیب با مواد دیگر در دیوار، کف و سیستم‌های مختلف سقف مورداستفاده قرار گیرد.

برای مثال، فوم بتن یک نوع بتن سبک است که از ملاتی با آب، سیمان، فوم کف زا (نوعی ماده شیمیایی) و ماسه‌بادی یا ماسه نرم ساخته شده است. این بتن عایق بسیار خوبی برای حرارت است و می‌توان از آن در کف سازه استفاده کرد. برای کیورینگ فوم بتن باید ۱۲ ساعت پس از بتن‌ریزی سطح تمام شده بتن را یک یا چند بار در روز (بسته به شرایط آب‌وهوایی غالب) با آب عمل‌آوری کرد، در طی این مدت سطح بتن باید توسط گونی یا ورق پلی‌اتیلن پوشانده شود و این روند را باید حداقل سه روز ادامه داد.

5.6. بتن پرمقاومت

بتن پرمقاومت بتنی است که مقاومت فشاری آن بیش از 50 مگاپاسکال برآورد شده. در ساخت این بتن از یک سیمان ویژه یا افزودنی جهت افزایش چسبندگی سیمان استفاده شده تا مقاومت فشاری مخلوط بتنی افزایش یابد. کاربرد این بتن را می‌توان در ساخت ساختمان‌های چندطبقه، سازه‌های بتنی باهدف خاص، سازه‌های ساحلی و بزرگراه‌ها مشاهده نمود.

برای کیورینگ بتن پرمقاومت باید برای جلوگیری از تبخیر سطحی، سطح مخلوط بتنی را با استفاده از پلاستیک پوشاند. با توجه اینکه در این بتن از سیمان ویژه استفاده شده است، برای جلوگیری از جمع‌شدگی و خمیری بتن باید کیورینگ با آب انجام شود. کیورینگ این بتن تا زمانی که بتن به هفتاد درصد مقاومت خود نرسیده باشد باید ادامه یابد.

6.6. بتن پلیمری

بتن پلیمری بتنی است که در آن به‌جای سیمان، پلیمرها وظیفه ایجاد پیوند سنگدانه‌ها را به عهده دارند. این بتن چگالی پایینی که دارد و به همین علت می‌توان از آن تولیدات پیش‌ساخته و سنگ‌های تزیینی استفاده نمود.

برای کیورینگ این بتن ابتدا باید ۵ روز عمل‌آوری به‌صورت مرطوب انجام شود تا هیدراتاسیون سیمان به‌خوبی انجام گردد. پس از این ۵ روز، برای کیورینگ پلیمر باید عمل‌آوری خشک انجام داد این فرآیند باید تا زمانی که بتن به 70 درصد مقاومت خود نرسیده باشد ادامه یابد.

7.6. بتن آهکی

بتن آهکی بتنی است که از ترکیب آهک، ماسه و شن با نسبت مناسبی ساخته شده است. این بتن از انعطاف‌پذیری مطلوبی برخوردار است و به دلیل خاصیت ضد آب بودن از نفوذ رطوبت زیرخاک جلوگیری می‌کند.

برای کیورینگ بتن آهکی می‌توان از روش‌های رطوبت‌رسانی و عایق‌کاری استفاده نمود. مدت زمان عمل‌آوری این بتن باید بتن چهار تا هفت روز در نظر گرفته شود و پس از آن نیز به مدت ۱۴ روز از آن مراقبت شود تا از ایجاد آسیب در آن جلوگیری شود.

8.6. بتن مگر

ترکیبات این بتن مانند بتن معمولی است با این تفاوت که ملات آن از سیمان کمتری برخوردار است. از این بتن برای پایه سازی ساختمان‌ها و ایجاد سطحی صاف برای ادامه پی‌سازی و همچنین برای جلو‌گیری از تماس مستقیم بتن با خاک استفاده می‌شود.

کیورینگ بتن مگر باید بلافاصله پس از بتن‌ریزی انجام شود. عمل‌آوری این بتن باید با پوشاندن سطح توسط گونی در دولایه انجام شده و در مدت ۷ روز به طور مداوم آب‌‌پاشی گردد.

9.6. نکته تکمیلی

باید توجه شود که در سازه باید به کیورینگ ملات و کیورینگ گروت نیز توجه شود. در شرایط معمولی، ملات طی ۲۴ ساعت به ۶۰ درصد مقاومت خود می‌رسد؛ اما برای رسیدن به مقاومت کامل ۲۸ روز زمان نیاز دارد. برای عمل‌آوری ملات می‌توان بین سه تا هفت روز با جلوگیری از نفوذ مستقیم آب به ملات توسط گونی از آن محافظت نمود.

همان‌طور که می‌دانید، از گروت برای پر کردن فضای خالی بین صفحه‌ستون‌ها (بیس پلیت) و فونداسیون و همچنین برای پر کردن ترک‌های بتن یا شکاف‌ها استفاده می‌گردد. در شرایط معمولی برای عمل‌آوری گروت بتن لازم است که آن را حداقل بین ۲۴ تا ۷۲ ساعت دور از رطوبت نگه‌داشت البته پیشنهاد می‌شود که این زمان تا ۷ روز ادامه یابد.

پرسش و پاسخ

نتیجه گیری

در این مقاله ابتدا با اهمیت کیورینگ بتن آشنا شدیم و عوامل تأثیرگذار بر روند عمل‌آوری را بررسی کردیم و پس از آن به شرح عواقب عمل‌آوری نامناسب پرداختیم. در بخش بعدی این تحقیق، انواع روش‌های کیورینگ شرح داده شد و تأثیر دما بر مدت زمان عمل‌آوری نیز مورد بررسی قرار گرفت و در ادامه نیز روش‌های مناسب برای عمل‌آوری انواع بتن‌ها بیان شد. با خواندن این مقاله انتظار می‌رود که به دید کاملی از فرآیند کیورینگ بتن و عوامل تأثیرگذار بر آن دست یابید.

روش های عمل آوری بتن را به‌صورت خلاصه در زیر بیان شده است:

شکل 14- جمع بندی روش های کیورینگ یا عمل آوری بتن

منابع

1. آیین نامه بتن ایران (آبا) ویرایش ۱۴۰۰
2. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش ۱۳۹۹
3. Building code requirements for structural concrete, ACI318-19
4. Guide to External Curing of Concrete, ACI308-23
5. Specifications for Concrete Construction, ACI 301-20