خانه - خدمات ایستاسازه - ابنیه و ساختمان - بتن ریزی و بتن چیست ؟ عملیات بتن ریزی چگونه صورت می گیرد؟ (?What is Concrete)

تاریخچه بتن

در سال ۱۷۵۶، یک فرد انگلیسی به نام اسمیتم، با استفاده از آهک آبی (که در زیر آب سفت و محکم می شوند) و اختلاط آن با مواد خاکسترهای آتشفشانی (که در ابتدا برای اولین بار در ناحیه پوزل، دامنه کوه وزوو کشف شد و به آن نام پوزلان اختصاص داده شده است)، مخلوطی به دست آمد که مانند سنگ ناحیه پرتلند سخت بود. بعد از آن در سال ۱۸۱۷ یک فرد فرانسوی به نام ویکا، از طریق علمی، اصول شیمیایی سیمان ها را مطالعه نمود و قواعدی برای به عمل آوری آن مشخص کرد.

این کشفیات صورت گرفته علمی بیانگر این بود که از اختلاط سیمان، سنگدانه ها (شن و ماسه) و آب، ماده ای به دست خواهد آمد که قابل ریختن در قالب بوده و سخت می شود و به صورت یک سنگ واقعی مصنوعی شکل می گیرد. این مخلوط سفت شده که از ترکیبات فوق به دست آمده را بتن می نامند.

در سال ۱۸۹۲، در فرانسه اولین پل های بتن مسلح توسط هنبیک ساخته شد، که یکی شهر پرپینیان به دهانه ۱۵ متر و دومی در شهر شاتل به دهانه ۵۰ متر بود. در چندین سال بعد، درسال ۱۹۰۰ میلادی، همین شخص اولین ساختمان بتن مسلح را در کوچه دانتن در شهر پاریس احداث کرد. برای اولین بار سیمان پرتلند در سال 1824 میلادی در جزیره پرتلند انگلستان توسط joseph aspdin کشف، تولید و به ثبت رسیده است. او ابتدایی ترین شکل سیمان را با پختن آهک و خاک رس در دمای بالا و سپس آسیاب نمودن آن، کشف نمود و از آن برای ساخت فانوس دریایی استفاده کرده است.

 به دلیل آن که سیمان بعد از پخته شدن به رنگ سبز تیره در می آید و این رنگ مشابه سنگ های جزیره پرتلند انگلستان می باشد، به آن نام پرتلند اختصاص داده شده است. گفتنی است این سیمان پرتلند علاوه بر اینکه موفق به کسب لوح تقدیر از جورج چهارم انگلستان شده، به علت مقاومت بالای آن در ساخت پارلمان جدید انگلستان که در طی سال های 1840 تا 1852 ساخته و بنا شده است، استفاده گردید و بدین صورت اولین محصول صنعتی دارای استاندارد با نام پرتلند تولید گردید و به جهانیان معرفی شد.

در همین راستا در پاره ای از کشورها دستورالعمل ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها شده اند، ١٢ ميليون سال قبل از ميلاد مسيح، اختلاط ميان سنگ آهک و مايع موجود در سنگهای کناری ديواره های مناطق نفت خيز، باعث پديد آمدن بتن امروزی شده است.

٣٠٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح: مصریان جهت ساخت اهرام از اختلاط سنگهای آهکی و گچی با آب به صورت بلوک های منظم استفاده می کردند.

 ٨٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح: استفاده از ملات های ساختمانی در يونان باستان رواج پیداکرد.

٤٧٦ سال قبل از ميلاد مسيح: استفاده از جسمی شبيه خاک که تيره تر از خاک معمولی بوده و مقدار زيادی در پوزول منطقه ای واقع در نزديکی خليج ناپل يافت شده بود که در بناهايی از قبيل Coliseum در رم، Basilica of Constantine در رم، Pantheon در رم و همچنين Pont dv Gard در جنوب فرانسه استفاده گرديده اند که هم اکنون نيز اين بناها پابرجا می باشد.

٥٦0 سال قبل از ميلاد مسيح: ساخت اولين بنای بتنی شکل گرفت.

٣٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح: استفاده بابليان و آشوريان از مخلوط مواد معدنی به صورت سنگ و آجر.

١٢٠٠ تا ١٥٠٠ ميلادی: استفاده از آهک پخته و پوزولان در بناهای قديمی جهت استحکام بخشيدن به بناها و سازه ها استفاده بیشتری گردید.

١٧٧٤ ميلادی: کشف سيمان توسط آقای جان اسميتون به روش جديد.
١٧٧٩ ميلادی: کشفیاتی در مورد خواص هيدروليکی سيمان.
١٧٨0ميلادی: انتشار کتاب اکتشافات و مشاهدات ملات های ساختمانی گرفته شده از سيمان ها.
١٧٩٦ ميلادی: ثبت خواص هيدروليکی سيمان توسط  Mr.James parkerصورت گرفت.

١٨٠٠ ميلادی: ساخت لنگرگاهی عظيم از بتن در انگليس توسط Mr.william Jessop
١٨٠٢ ميلادی: استفاده از سيمان معمولی در فرانسه رایج شد.

١٨١٠ميلادی: استفاده از سيمان مقاوم و تحقيق درباره خواص هيدروليکی سيمان در فرانسه.
١٨٢٤ ميلادی: به دست آوردن سيمان پرتلند توسط Joseph Aspdin

١٨٢٥ ميلادی: ساخت اولين کانال مدرن بتنی در آمريکا و همچنين ساخت تعدادی سازه در نيويورک صورت گرفت.

١٨٢٨ ميلادی: اولين استفاده ترميمی از سيمان پرتلند جهت تقويت و ترميم تونل ها thames آمريکا.
١٨٣٠ ميلادی: توليد اولين نوع آهک و سيمان در کانادا و ساخت ديوارهای بتنی در آمريکا.
١٨٣٦ميلادی: اولين آزمايش سيستماتيک جهت تست مقاومت کششی و فشاری سيمان در آلمان انجام گرفت.

١٨٤٣ ميلادی: ثبت توليد سيمان پرتلند توسط شرکت J.M.Mouder,Son & Co
١٨٤٩ ميلادی: ساخت اولين آزمايشگاه شيمی دقيق جهت تست سيمان های پرتلند در آلمان.
١٨٥٠ ميلادی: بدست آوردن اولين بتن مسلح و آزمايشات دقيق بر روی آن در فرانسه.
١٨٥٤ ميلادی: ساخت اولين ميکسر بتن در فرانسه انجام گرفت جهت انتقال بتن از کارخانجات.

١٨٦٠ميلادی: ترکيبات جديد سيمان گرفته شده از سيمان پرتلند بدست آمد.

١٨٦٧ ميلادی: ساخت و تست انواع سيلندرهای بتنی عمودی به صورت بتن مسلح با سيم های فلزی توسط Mr.Joseph monier از فرانسه و Mr.william wands از آمريکا.
 ١٨٦٨ ميلادی: ساخت بلوکهای سيمانی مستحکم در آمريکا.
 ١٨٧٩ ميلادی: ساخت جاده حمل و نقل باری از سيمان پرتلند با بهترين کيفيت در اسکاتلند.
 ١٨٨٦ ميلادی: طراحی و تست ابتدائی کوره دوار سيمان جهت جايگزينی کوره های عمودی.
 ١٨٨٩ ميلادی: ساخت اولين پل سیمانی در آمريکا.

 ١٨٩٠ ميلادی: طرح جايگزينی کوره دوار به جای کوره عمودی و همچنين آسيابهای گلوله ای افقی جهت خرد شدن و فرسایش بهتر سيمان.
 ١٨٩٨ ميلادی: اعلام ٩١ فرمول مختلف جهت ساخت انواع سيمان های مختلف.

١٩٠٠ ميلادی: استاندارد شدن تست های مقدماتی سيمان معمولی.
 ١٩٠٢ ميلادی: ساخت اولين آپارتمان بلند بتنی توسط فرانسه رد فرانسه.
 ١٩٠٣ ميلادی: ساخت اولين آسمان خراش بتنی در سين سيناتی آمريکا (ohio).
 ١٩٠٨ ميلادی: ساخت خانه ای از جنس بتن توسط توماس اديسون در نيوجرسی آمريکا.
 ١٩٠٩ ميلادی: ثبت طرح کوره دوار سيمان توسط توماس اديسون.
 ١٩١١ ميلادی: احداث و ساخت پل بتنی ٣٢٨ فوتی در رم.
 ١٩١٤ ميلادی: اتمام اجرای کانال پاناما توسط سازه های بتن مسلح به ضخامت٢٠ فوت.
 ١٩١٥ ميلادی: ساخت اتاق تست بتنی اتومبيل در شرکت فيات در تورين ايتاليا.
 ١٩١٦ ميلادی: تاسيس انجمن سيمان پرتلند در شيکاگو آمريکا.
 ١٩١٧ ميلادی: تاسيس اداره استاندارد تست سيمان پرتلند در آمريکا.
 ١٩٢٣ ميلادی: تاسيس شرکتهای توليد سنگ فرش های بتنی خيابانی در آمريکا.
 ١٩٢٧ ميلادی: ساخت اولين تراک ميکسر افقی بتن در سياتل آمريکا.
 ١٩٣٠ ميلادی: ساخت تراک ميکسرهای افقی و عمودی بتن به شکل ماشين آلات امروزی در آمريکا.
 ١٩٣٣ ميلادی: اتمام سازه های بتنی زندان آلکاتراز.
 ١٩٣٦ ميلادی: ساخت اولين سد بتنی در آمريکا.
 ١٩٤٨ ميلادی: اجرای سطح بتنی فرودگاه های آمريکا به صورت بتن مسلح.
 ١٩٥٦ ميلادی: تاييديه مبنی بر تاسيس اتوبان های آمريکا از سازه های بتنی.
 ١٩٦٧ ميلادی: ساخت اولين استاديوم بتنی در آمريکا.
 ١٩٧٣ ميلادی: ساخت سالن اپرای سيدنی در استراليا.
 ١٩٧٥ ميلادی: ساخت برج CN در تورنتو کانادا.
 ١٩٨٥ ميلادی: استفاده پی در پی از سيمان پوزولان در سازه های مختلف آمريکا.
 ١٩٩٢ ميلادی: بلندترين سازه مسلح بتنی در جهان در شيکاگو آمريکا.
 ١٩٩٣ ميلادی: ساخت موزه JFK در بوستون آمريکا ساخته شده از شيشه و بتن و تا امروز که می توان گفت، سيمان نقش اول را، در ساخت و ساز انواع سازه های بزرگ و کوچک می باشد.

بتن چیست؟ چگونه تشکیل می شود؟ کارآیی آن چیست؟

بتن به فرانسوی (Beton)، از ریشه لاتین (Bitume) به عبارتی بتن در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود و که حاصل فعل و انفعال سیمان های هیدرولیکی و آب می باشد که شامل ترکیباتی مهم اعم از:

• سنگدانه‌ ها شامل شن و ماسه که در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند.
• ملات سیمان و آب که یک چهارم حجم آن را تشکیل می دهد.

در اصل مواد اصلی بتن عبارتند از: شن، ماسه، سیمان، آب و مواد افزودنی به مقدار کافی.

در بتن تمامی عوامل باید از کیفیت خوبی برخوردار باشند اولین موضوعی که در بتن مطرح است وجود آب و نوع سیمان با کیفیت می باشد. مقدار آب مصرفی در داخل بتن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است زیرا که به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز می باشد.

در صورتی که این مقدار کمتر از حد مجاز باشد قسمتی از سیمان برای واکنش، آب کافی دریافت نکرده و واکنش نداده باقی خواهد ماند. در صورتی که بیش از حد مورد نیاز، آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت اضافه و آزاد در داخل بتن باقی خواهد ‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی بتن شده و در نتیجه کاهش مقاومت بتن را شاهد خواهیم بود.

به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا الزامی می باشد. اغلب برای بتن ریزی این نسبت که به نام نسبت آب به سیمان شناخته می شود، توسط کارخانه بتن تنظیم و با توجه به اسلامپ مورد نیاز تهیه و تحویل می گردد. به جای افزودن آب می توان از افزودنی های مجاز استفاده نمود تا باعث ایجاد عوامل فوق الذکر و ترک و کاهش مقاومت بتن نگردد.

این نسبت آب به سیمان برای سیمان پرتلند معمولی حدود 25 درصد بوده است. که با این مقدار آب ، بتن فاقد کارایی لازم شده و معمولا نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه های ساختمانی بیش از این مقدار است که قبل از سفارش در کارخانه بتن (بچینگ) با توجه به نیاز و موقعیت بتن ریزی و دمای هوا بتن مقدار آب به سیمان و مواد افزودنی تعیین و تهیه می گردد.

در تعیین نسبت اختلاط بتن، مشخصه ای (پارامتری) لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه ‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می ‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگدانه ها را از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)  شامل می باشد.

از مزیت های بتن، می توان به در دسترس بودن مصالح بتن، دوام نسبتا زیاد و بالا و نیاز روز افزون به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی شامل ساختمان ها، سدها، پل ها، تونل ها، راه ها و … اشاره نمود. بتن باید به صورت همگن، کارا، مقاوم، پایا و کم تراوا باشد.

وزن مخصوص بتن

وزن مخصوص اکثر سنگدانه های بتن معمولی در محدوده 2400 الی 2800 کیلوگرم بر متر مکعب قرار دارد، در نتیجه چگالی بتن ساخته شده با سنگدانه های طبیعی معمولی در دامنه 2200 الی 2600 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد. در نتیجه وزن مرده قطعات بتنی معمولا زیاد بوده و نسبت زیادی از بار وارده بر سازه را تشکیل می دهد در چنین مواردی باید از بتن های سبک تر استفاده نمود و بر عکس در بعضی موارد به منظور حفاظت از آن نیاز به این می باشد که از بتن های سنگین تر استفاده گردد. بنابراین بتن به کار رفته در سازه ها را می توان به 3 دسته تقسیم بندی نمود:

1- بتن سبک با وزن مخصوص کمتر از 1800 کیلوگرم بر متر مکعب که در ساخت آن از مصالح سبک نظیر سنگ آتش فشانی متخلخل استفاده می شود را با توجه به روش تولید آن ها به صورت زیر طبقه بندی می کنند:

الف- استفاده از دانه های سنگی سبک و متخلخل که دارای وزن مخصوص ظاهری کمتر از 2000 کیلوگرم بر متر مکعب دارند، به این نوع بتن، نام بتن سبک دانه را اختصاص می دهند.

ب- ایجاد حفره های بزرگ در داخل بتن و یا ملات (این حفره ها به آسانی نسبت به حفرهای فوق العاده ریز ناشی از مواد حباب زا بتن قابل تشخیص می باشند)، سبب ایجاد حباب های گازی شکل در بتن شده (با حباب های به قطر 0.1 الی 1 میلی متر) و حباب ها باید در هنگام اختلاط و تراکم بتن، پایداری خود را حفظ نمایند و بتن به دست آمده از این روش را بتن اسفنجی نام گذاری می کنند.

ج- با حذف ریز دانه ها از مخلوط، به صورتی که حفره های درونی به تعداد زیاد در بتن به وجود بیاید. در این موارد معمولا از ذرات درشت دانه استفاده می گردد. بتن ساخته شده به این روش را بتن فاقد ریز دانه نام نهاده اند.

2- بتن معمولی با وزن مخصوص 2200 الی 2600 کیلوگرم بر متر مکعب برای ساختمان های معمولی، پل ها، دال های بتنی، تیر، ستون و پی ها … استفاده می شود.

3- بتن های سنگین با وزن مخصوص 3000 الی 4000 کیلوگرم بر متر مکعب برای حفاظت در برابر تشعشعات گاما و ایکس در راکتورهای هسته ای و پناهگاه ها و نیروگاه های اتمی…. استفاده می گردد.

وزن مخصوص بتن مگر و بتن مسلح

وزن مخصوص بتن به طور کلی برای بتن های معمولی (به جز بتن سنگین و بتن سبک)، در حدود 2300 تا 2400 کیلوگرم بر مترمکعب در نظر گرفته می شود.

این امر در بتن های سبک و بتن های سنگین بسته به نوع آن می تواند نشات گرفته از تغییر در سنگدانه ها باشد و یا استفاده از افزودنی های خاص مانند فوم در آن باشد. لذا به طور کلی برای بتن با عیارهای مختلف از جمله بتن با عیار 350، 300 و 250 (به ترتیب 350، 300 و 250 کیلوگرم سیمان در مترمکعب) در حدود 2300 تا 2400 کیلوگرم می باشد.

مزایای استفاده از بتن در ساختمان

• ارزان قیمت بودن نسبت به سایر مصالح.
• عمر طولانی تر با توجه به اجرای صحیح.
• کمترین نیاز به تعمیر و نگهداری.
• انعطاف پذیری بالا قبل از سخت شدن.
• به راحتی به شکل قالب در می آید.
• روش های اجرای مختلف.
• دارای مقاومت فشاری بالا.
• دسترسی به سنگندانه‌ها در تمام دنیا.
• هزینه‌های عملیاتی کمتر.
• سهولت نگهداری.
• مقاومت در برابر آتش.
• افزایش مقاومت در طول زمان.
• دوام و سختی بالا.
• مقاوم در برابر پوسیدگی.
• هزینه کم در مقایسه با سایر مصالح.
• مقاوم در برابر باد و آب.
• عایق صدا بودن.
• مقاوم در برابر حمله مورچه یا موریانه.
• عدم کپک زدن و پوسیدگی.
• عدم تولید دود و گاز سمی.

معایب استفاده از بتن در ساختمان

1. مقاومت کششی بتن پایین است بنابراین به منظور جلوگیری از ایجاد ترک، باید بتن را تقویت کرد.

2. به علت انقباض ناشی از خشک شدن و انبساط ناشی از رطوبت، بتن ممکن است دچار ترک شود.

3. در صورت وجود نمک محلول در بتن در شرایط تماس با رطوبت موجب شوره زنی سطح بتن و خوردگی می شود.

4. افزایش میزان بارگیری موجب توسعه خزش ساختمان می شود.

استحکام بتن

استحکام یا مقاومت فشاری بتن توسط نیروی مورد نیاز برای خرد شدن آن تعیین می گردد و بر حسب پوند بر اینچ مربع یا کیلوگرم بر سانتی متر مربع اندازه گیری می شود. مقاومت فشاری برحسب متغیرهایی مانند نوع کاربرد، طرح اختلاط، نوع سنگدانه‌ها، شرایط آب و هوایی و … می تواند تغییر کند.

بتن در کشش ضعیف می باشد! از این رو، می توان مقاومت کششی بتن را با افزودن میلگردها بهبود داد. در مواردی که تنش‌های کششی بسیار بالایی انتظار می‌رود (مانند دهانه بلند بین دو ستون)، بتن می‌تواند شامل آرماتورهای فولادی از پیش کشیده شده باشد. این امر باعث ایجاد نیروهای فشاری در بتن می‌شود که به جبران ضعف‌های کششی سازه می تواند کمک کند.

آب انداختگی بتن

آب انداختن بتن در واقع نوعی جداشدگی در بتن می باشد به عبارت دیگر جداشدگی به این معنی است که لایه ای نازک از آب آغشته به سیمان روی بتن جمع شود که این امر می تواند دلایل بسیاری داشته باشد از جمله مهمترین آن ها عبارتند از:

• نسبت آب به سیمان زیاد
• زیاد شدن مدت ویبره زدن بتن

برای رفع این مشکل به صورت سطحی باید به آن مقداری سیمان اضافه کرد تا آب موجود را جذب کند و از آب انداختگی جلوگیری کند.

راهکارهای پیشگیری از آب انداختگی بتن:

• استفاده از سیمان های ریز دانه در بتن.
• استفاده از عیار سیمان بالاتر.
• اضافه کردن پودر آلومینیوم.
• اضافه کردن مواد حباب زا.

اضافه نمودن کمی نمک طعام به بتن می تواند آب انداختن آن را کاهش دهد اما باید دقت داشت افزودن بیش از حد سبب ایجاد شوره در بتن پس از خشک شدن می گردد.

استفاده از بتن با اسلامپ پایین خطر آب انداختن بتن را کاهش می دهد.

استفاده از افزودنی هایی مانند روان کننده ها و فوق روان کننده ها به جز در اسلامپ های خیلی زیاد خطر آب انداختن را کاهش می دهد.

اسلامپ بتن

به زبانی ساده به میزان روانی بتن اسلامپ بتن گفته می شود. معیاری برای بررسی جریان ‌پذیری یا روانی بتن تازه پیش از استفاده در محل مورد نیاز است. در آزمایش اسلامپ حد فاصل ارتفاع بین قالب و افت بتن را میزان اسلامپ بتن می گویند.

سنجش اسلامپ بتن معیاری برای ارزیابی یکنواختی کیفیت بتن از نظر روانی و کارایی در سرویس‌های مختلف میکسر یا اصطلاحا هر بچ (Batch) است. با استفاده از سنجش اسلامپ بتن، تاثیر تغییرات مواد میکسر بر روی روانی بتن به صورت روزانه یا ساعتی کنترل می‌شود. به عنوان مثال، افزایش اسلامپ بتن می‌تواند بیانگر افزایش ناگهانی رطوبت سنگدانه‌ها باشد.

تجهیزات مورد نیاز سنجش اسلامپ بتن و نحوه نمونه گیری

استفاده از موارد زیر برای انجام برداشت نمونه الزامیست:

مخروط اسلامپ: قالب فلزی به شکل مخروط ناقص با ارتفاع 300 میلی‌متر، قطر پایینی به اندازه 200 میلی‌ متر، قطر بالایی 100 میلی ‌متر و ضخامت حداقل 1.5 میلی‌متر (جنس این قالب باید به گونه‌ای باشد که با خمیر سیمان واکنشی ندهد)

میله کوبه (تراکم): یک میله فولادی گرد توپر به طول 600 میلی‌ متر، قطر 15 میلی ‌متر.

صفحه پایه، خط کش فلزی.

چمچه (سرتاس): یک ملاقه فلزی برای ریختن ملات در مخروط اسلامپ.

برس (فرچه).

پارچه مرطوب، قیف، بیلچه، ظرف اختلاط، پارچه مرطوب و زمان‌سنج

نحوه انجام نمونه گیری

در هنگام بتن ریزی از هر تراک میکسر نمونه هایی گرفته می شود به این صورت که ابتدا نمونه گرفته می شود سپس در ظرف های مکعبی یا استوانه ای شکل که به آن روغن سوخته زده شده تا نمونه پس از سفت شدن نچسبد می ریزند، در سه مرحله ریخته به طوری که در هر محله 3/1 (یک سوم) قالب را بگیرد و در هر 3/1 که ریخته می شود 25 ضربه توسط میله کوبه زده می شود، تا هوا از میان آن خارج شود و ادامه مراحل انجام می شود تا نمونه مکعبی یا استوانه ای 3/3 کامل گردد. روی آن را صاف کرده و کنار می گذارند تا بتن به مقاومت رسیده و سپس به کارگاه به آزمایشگاه جهت بررسی مقاومت ارائه می گردد.

عدد اسلامپ چیست؟

عدد اسلامپ (نشست عمودی)، معیاری برای ارزیابی روانی بتن بر حسب میلی‌متر یا اینچ است. هر عدد اسلامپ یک کاربری مخصوص دارد. در جدول زیر، عدد اسلامپ بر حسب کارایی و کاربرد مورد نظر مشخص شده است.

عوامل موثر بر اسلامپ بتن

• نسبت آب به سیمان.
• خواص مواد تشکیل‌دهنده.
• افزودنی‌های شیمیایی.
• حفره‌های موجود.
• دمای بتن.

بتن ریزی و عیار بتن چیست و عملیات بتن ریزی چگونه صورت می گیرد؟

بتن ریزی به فرآیندی گفته می‌شود که در محلی مانند کف سازه، فونداسیون سازه، سقف سازه، زیرسازی و … اقدام به ریختن بتن می گردد. بتن ریزی اصولاً درون قالب‌هایی انجام می‌شود که پس از گیرش بتن، قالب‌ها را از آن جدا کرده و تا زمانی از بتن نگهداری می‌شود تا به صد درصد گیرش خود برسد.

بتن ریزی یا به عبارتی دیگر (Concreting)، یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین عملیات‌ها در ساخت سازه‌های بتنی می باشد و همچنین در برخی مراحل ساخت سازه فلزی همچون فونداسیون و سقف کاربرد دارد. این فرآیند معمولا طی هفت مرحله شامل آماده‌سازی (قالب‌بندی)، اختلاط، انتقال، ریختن، تراکم، ویبره، چکش زدن قالب ها، پرداخت و عمل آوری انجام می گردد. مراحل بتن ریزی، تاثیر قابل توجهی بر روی کیفیت سازه بتنی دارد.

عیار بتن چیست؟

منظور از عیار بتن مقدار سیمان مصرفی بر حسب کیلوگرم در واحد حجم بتن می باشد. عیار بتن با مقاومت نهایی آن رابطه مستقیمی دارد. با توجه به روابط تجربی می‌توان مقدار سیمان مصرفی برای رسیدن به مقاومت مشخص را تعیین نمود.

به طور مثال، می‌گویند: «عیار بتن مگر 150 کیلوگرم سیمان بر مترمکعب است.» این بدین معناست که در هر متر مکعب، 150 کیلوگرم سیمان برای بتن مگر مورد نیاز می باشد. بنابراین، عیار به میزان سیمان مخلوط شده در بتن اشاره دارد.

برای مثال اگر عیار بتنی 500 باشد یعنی 500 کیلوگرم سیمان در هر متر مکعب آن بتن وجود دارد و مقاومت آن 40C می باشد.

مقاومت بتن چیست؟

منظور از مقاومت بتن، توانایی بتن در تحمل بارگذاری فشاری می باشد. به طور مثال بتنی با عیار 500 کیلوگرم بر متر مکعب دارای مقاومت 400 مگاپاسکال یا به عبارتی از رده مقاومتی 40C می باشد.

عملیات بتن ریزی

ابتدا در عملیات بتن ریزی لوله های بتن تا محل بتن ریزی (کارگاه) توسط بچینگ بتن انتقال می یابد و بعد از آن لوله کشی بتن تا محل بتن ریزی صورت می گیرد. لوله های بتن توسط بست هایی به هم متصل می شود. پس از اتمام لوله کشی بتن نوبت به درست کردن دوغاب بتن که همان مخلوط سیمان و آب است، می شود و سپس عملیات بتن ریزی شروع می گردد.

به دلیل آنکه لوله ها در ابتدا روان تر شده و بتن در داخل آن حرکت کند ابتدا دوغاب بتن را زده تا اگر در لوله ها مانعی وجود دارد آزاد شوند اما این دوغاب در بتن ریزی فضای مورد نظر استفاده نمی گردد و باید به صورت دور ریز باشد زیرا که مقاومت و خواص بتن سفارش داده شده جهت استفاده در محل مشخص شده را ندارد. پس از آنکه مرحله دوغاب به پایان رسید به ترتیب میکسر های بتن وارد جایگاه شده و در پشت دستگاه پمپ قرار می گیرد.

بعد از بررسی تراک میکسر توسط دستگاه نظارت و مسئول نمونه گیری آزمایشگاه و در صورت نیاز میکس مواد افزودنی به آن، تراک میکسر در پشت پمپ قرار می گیرد تا شروع به بتن ریزی در داخل وان پمپ گردد و پمپ آن را با قدرت به داخل لوله ها هدایت می کند تا بتن به محل مورد نظر جهت بتن ریزی برسد. هر یک از مراحل بتن ریزی، نیازمند تجهیزات مخصوصی نظیر میکسر، انتقال دهنده (پمپ، شوت، لوله)، ویبراتور و ابزار پرداخت (ماله و شمشه) می باشد.

بعد از مراحل بتن ریزی در جای مورد نظر اگر دیوار و یا ستون باشد توسط کارگران ابتدا مرحله ویبره زدن جهت خارج کردن هواهای ریز موجود در داخل بتن صورت می گیرد تا در بتن هیچگونه هوایی وجود نداشته باشد زیرا که این هوا موجب می شود تا بتن به صورت کرمو یا شن زده در آمده و یا به مقامت بالای خود نرسد، سپس عملیات چکش زنی به قالب های دیوار و ستون انجام می شود.

این مرحله می توان همراه با ویبره کردن صورت بگیرد تا شیره بتن به سمت قالب حرکت کند تا پس از بازکردن قالب ها سطحی صیقلی را در اختیار ما قرار بدهد، هرچه ویبره و چکش زدن با دقت بیشتری صورت بگیرد ما شاهد کیفیت بهتر بتن ریزی خواهیم بود.

اگر بتن ریزی در سطح قسمت سقف و یا قسمتی از بازشوها باشد باید پس از انجام عملیات ویبره با استفاد از ابزاری به نام شاخص، ضخامت بتن ریخته شده بررسی گردد. سپس در حین اجرای عملیات بتن ریزی به سراغ استفاده از وسایلی مانند: ماله پروانه ای، ماله و یا شمشه برای صاف کردن سطح بتن می رویم تا بتنی صاف و یک دست داشته باشیم.

اگر سطح مساحت بتن ریزی ما گسترده باشد پس از آنکه قسمتی از بتن ریزی انجام شد در صورت وجود مشکل، بتن ریزی باید متوقف گردد و باقی آن باید در مرحله ای دیگر انجام گردد. اگر بتن ریزی سقف کامل انجام نشده باشد باید میلگردهایی را بر روی مش سقف به صورت افقی قرار داد تا به صورت میلگردهای انتظار سقف باشد تا بتوان سقف را در مرحله دیگر بتن ریزی به اصطلاح اجرایی به یکدیگر دوخت، با این روش سقف مورد نظر از یکدیگر جدا نبوده و به یکدیگر اتصال داده می شود و برای جلوگیری از اینکه مقداری از بتن در تیرها جاری شود باید از رابیتس برای بستن جلوی بتن استفاده کرد و در صورت اجرای بتن ریزی در مراحل بعدی باید این رابیتس را جدا نمود.

بتن ریزی در گرما

بتن ریزی در هوای گرم باعث پایین آمدن کیفیت بتن تازه می شود. هوای گرم به دمای زیاد هوا همراه با باد یا بدون باد و رطوبت کم گفته می شود. این عوامل باعث تبخیر سریع آب، افزایش سرعت آبگیری سیمان، کاهش کارایی بتن تازه و تسریع گیرش آن می گردد که می تواند موجب کاهش مقاومت نهایی بتن گردند. هوای گرم همچنین باعث مشکلاتی در بتن ریزی و متراکم کردن آن و تشدید جمع شدگی بتن به صورت خمیری می شود.

و موجب ترک در بتن تازه ریخته شده می گردد. باید قبل از بتن ریزی و در تراک میکسر ها از روان کننده و دیر گیر کننده ها استفاده نمود و پس از مدتی که در میکسر میکس شد بتن ریزی انجام گردد، در تابستان باید بتن ریزی با سرعت بالاتری صورت گیرد و در دماهای بالاتر مجاز به بتن ریزی نمی باشیم. استاندارد اروپایی ENV 206 حداکثر دمای بتن را به 30 درجه محدود نموده و موارد زیر را بیان نموده است.

1. بتن به سرعت آب خود را از دست می دهد و در نتیجه گیرش و سخت شدن بتن زودتر انجام می گردد و کارایی آن به سرعت کاهش می یابد.

2. هیدراتاسیون سیمان سریع تر انجام می شود و درجه حرارت بتن سریع تر بالا می رود.

3. امکان ظاهر شدن ترک های خمیری شدیدا افزایش می یابد.

4. نیاز شدید به عمل آوری سریع.

در صورت عدم رعایت ملاحظات فنی، دوام بتن کاهش می یابد.

مطابق با آبا و مبحث نهم برای کاهش دمای بتن در بتن ریزی در هوای گرم بر حسب مورد رعایت روش های زیر الزامی می باشد.

الف) برنامه ریزی مناسب و دقیق برای زمان های شروع و مراحل ساخت بتن و بتن ریزی الزامیست.

ب) تنظیم زمان بتن ریزی در هنگام خنک بودن هوا.

پ) عدم استفاده از سیمان با دمای بیش از 75 درجه سیلیسیوس در هنگام اختلاط.

ت) پایین نگهداشتن دمای سیمان با نگهداری سیمان در سیلوهای عایق بندی شده و یا رنگ آمیزی شده به رنگ سفید.

ث) کاهش دمای سنگدانه ها با انبار کردن آن ها در سایه ها یا آب پاشی یا دمیدن هوای سرد به آن ها.

ج) خنک کردن آب مصرفی و یا جایگزین کردن بخشی از آن با یخ خرد شده و یخ پولکی.

چ) عایق کردن منابع و لوله های تامین آب و یا رنگ آمیزی آن به رنگ سفید برای قسمت هایی که در برابر تابش مستقیم آفتاب قرار می گیرد.

ح) نگهداری ابزار و ماشین آلات تهیه و حمل و مخلوط بتن در سایه و یا آب پاشی آن ها.

خ) عایق کردن مخلوط کن ها و یا پاشیدن آب سرد و یا دمیدن هوای سرد به آن ها یا رنگ آمیزی آن ها به رنگ سفید.

باید در نظر داشته باشیم حتما باید عملیات نگهداری و یا همان کیورینگ بتن پس از مدت معین آیین نامه صورت گیرد.

بتن ریزی در سرما

به هوایی سرد گفته می شود که:

۱-  متوسط دما در سه شبانه روز متوالی کمتر از 5 درجه باشد.
۲-  دماي هوا براي بیشتر از نصف روز از 10 درجه بیشتر نباشد.

دماي بتن در سه روز اول پس از بتن ریزی اهمیت خاصی دارد. زیرا در دماي پایین امکان:

۱-  یخ زدن آب بتن
۲ – کاهش یا توقف فرآیند گیرش سیمان و کسب مقاومت.
۳-  کاهش عمر مفید سازه ها وجود دارد.

در بتن ریزی در هوای سرد باید تمامی مراحل زیر را رعایت نمود و باید سعی شود تا بتن ریزی در هوای معتدل صورت گیرد. در تراک میکسرها از مواد افزودنی همچون ضد یخ ها و مواد شیمیایی تسریع کننده استفاده می گردد.

پس از انجام عملیات بتن ریزی از پشم شیشه بر روی بتن جهت گرم کردن سطح بتن و استفاده از جت فن در زیر سقف برای گرم شدن سقف و مکان بتن ریزی و یا روشن کردن آتش در محل بتن ریزی با رعایت تمامی الزامات ایمنی جهت معتدل نمودن هوا استفاده می گردد.

ویدیو عملیات بتن ریزی پی ساختمان

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
• قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
• نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
• مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
• مدیریت پیمان (Management Contracting)
• مدیریت طرح (Construction Management)
• انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
• مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
• آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
• سازه فولادی یا اسکلت فلزی (Steel Structure)
• سازه بتنی یا اسکلت بتنی (Concrete Structures)

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
• نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
• انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
• مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
• سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

• تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
• اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

• مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
• مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)

در زمینه طراحی و مشاوره بیشتر مطالعه کنید : 

• معرفی نرم‌ افزار ETABS
• معرفی نرم افزار SAFE
• معرفی نرم افزار SAP2000
• معرفی نرم افزار AutoCAD
• معرفی نرم افزار Plaxis
• معرفی نرم افزار ABAQUS

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

• مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
• خاکبرداری چیست؟ (Excavation)

مطالب مرتبط :

• ?civiltoday , What is Concrete
• britannica , concrete