تعریف عمل‌آوری خارجی بتن

عمل‌آوري بتن مطابق تعریف آیین‌نامه بتن ایران – آبا (ضابطه 2-120 سازمان برنامه و بودجه) و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های بتن آرمه)، به مجموعه اقدامات بر روي بتن ريخته و متراكم شده گفته مي‌شود كه براي دستیابی بتن به مقاومت و دوام مدنظر، انجام می‌شود.

بطور کلی عمل‌آوری برای بتن، ملات، دوغاب، چسب کاشی، پوشش، اندود و بطور کلی تمام مخلوط‌های سیمانی ضروری و لازم می‌باشد.

علت عمل‌آوری بتن

قبل از زمان گیرش بتن یا گاهی حتی تا مدتی پس از آن، در صورت وجود عوامل خارجی نظیر رگبار، تبخیر زیاد، یخ‌زدگی، لرزش یا ضربه، از آنجا که بتن هنوز حالت خمیری دارد یا دارای مقاومت کم می‌باشد، باید از بتن در برابر عوامل خارجی محافظت نمود تا از ایجاد اثرات نامطلوب یا آسیب به بتن جوان (Green Concrete) و تازه (Fresh Concrete) جلوگیری شود.

ادامه هيدراته شدن سيمان پس از زمان گیرش، به رطوبت نياز دارد و دماي بتن بر سرعت واکنش‌های سیمان (مانند هر واکنش شیمیایی دیگر) تاثیرگذار است. بنابراین با کاهش رطوبت بتن (در اثر روند واکنش‌های سیمان با آب یا خروج آب از محیط) یا کاهش دما به كمتر از 5 درجه سانتی‌گراد، آهنگ هيدراته شدن آنقدر كاهش مي‌يابد كه از نظر مهندسي مي‌توان آنرا متوقف درنظر گرفت.

بنابراین برای جلوگیری از توقف واکنش‌های سیمان و دستیابی به بتن با مقاومت، نفوذپذیری و دوام مطلوب در زمان مدنظر، نیاز به مراقبت کافی از بتن می‌باشد. این عملیات برای تمامی بتن‌ها شامل بتن‌های آماده، بتن‌های درجا، بتن‌های پیش‌ساخته، بتن‌های معمولی، بتن‌های ویژه (نظیر بتن پرمقاومت، بتن توانمند، بتن با عملکرد بالا، بتن سبک، بتن سنگین، بتن خودتراکم، بتن آب‌بند) و غیره انجام می‌شود. در برخی موارد اهمیت عمل‌آوری بسیار بیشتر می‌باشد.

مراحل عمل‌آوری بتن

اقدامات مربوط به عمل‌اوری بتن شامل دو مرحله حفاظت (عمل‌آوری اولیه) (Protection / Initial Curing) و مراقبت (عمل‌آوری نهایی) (Final Curing) بتن می‌باشد. گاهی یک مرحله دیگر با نام عمل‌آوری میانی (Intermediate Curing) نیز انجام می‌گیرد.

عمل‌آوری اولیه مربوط به مرحله‌اي است كه بتن، سخت نشده است يا مراحل ابتدايي سخت شدن را مي‌گذراند. در اين مرحله بتن ممكن است تحت اثر آسيب‌ها و اثرات نامطلوب، مانند شسته شدن با جريان آب يا رگبار، خشک شدگي اوليه در اثر وزش باد يا تابش مستقيم آفتاب، يخ زدن سريع در هواي بسيار سرد، تغییرات ناگهانی دما (شوک حرارتی)، لرزش و ضربه ناگهاني قرار گيرد. براي جلوگيري از اين آسيب‌ها بايد تدابير و اقدامات لازم پيش‌بيني شود.

عمل‌آوري نهایي مربوط به زمان پس از گيرش (Setting) بتن و در مرحله سخت شدن است، كه در آن بايد رطوبت سطحي (Surface Moisture) و حداقل دماي لازم براي واکنش‌های سيمان (هیدراته‌شدن، هیدراسیون یا هیدراتاسیون) (Cement Hydration) فراهم شود. تامین حداقل دمای لازم برای پیشرفت واکنش‌ها، عمل‌آوری حرارتی (Thermal Curing) یا پروراندن بتن نیز نامیده می‌شود که بیشتر در شرایط بتن‌ریزی در هوای سرد (Cold Concreting) یا برای تولید قطعات پیش‌ساخته بتنی (Precast Concrete Elements) استفاده می‌گردد.

در مواردي كه در فاصله زماني پرداخت سطح (Surface Finishing)، تا شروع عمل‌آوري نهايي، امكان آسيب‌رساني به سطح بتن وجود دارد، حفاظت از سطح در این فاصله را عمل‌آوري مياني (Intermediate Curing) می‌گویند.

روش‌های حفاظت (عمل‌آوری اولیه) بتن

– پرهیز از قرارگیری بتن در معرض تغییرات شدید دمایی (شوك‌هاي حرارتي) مانند ريختن بتن روي سطوح بسيار سرد و يخ زده و در مجاورت قالب‌هاي خيلي سرد (به‌ويژه فلزي) و يا ميلگردهاي سرد و يخ‌زده، و همچنين بتن‌ريزي در مجاورت قالب‌ها و ميلگردهاي داغ

– ايجاد پوشش در سطح بتن تازه با استفاده از روکش کاهش تبخیر (محصول ARASpare CSH)، براي جلوگيري از آسيب رگبار و شسته شدن در اثر جريان آب، و جلوگيري از تبخير سريع در اثر وزش باد، به‌ويژه باد گرم و خشک (چنانچه نماي سطح مهم باشد، بايد به كمک وسايل مناسب از تماس روکش با سطح بتن تازه، جلوگيري كرد)

– حفاظت بتن تازه ريخته شده و جوان با استفاده از مواد شيميايي كاهنده تبخير (Evaporation Reducing Chemicals) (محصولات خانواده ARASpare CA) یا روکش کاهنده تبخیر (Evaporation Reducing Covers) (محصول ARASpare CSH) بویژه در بتن‌هایی که آب انداختن کمی دارند (بتن‌های حاوی پوزولان‌هاي مختلف به‌ويژه دوده سيليسی یا میکروسیلیس (Silica Fume / Microsilica)، بتن‌های دارای مواد سيماني يا پودري زياد، بتن‌های با نسبت آب به مواد سيماني کم، بتن خودتراكم (Self-Compacted Concrete / SCC)، بتن غلطكي (Roller Compacted Concrete / RCC)، بتن پرمقاومت (High Strength Concrete) و غیره)

– عايق‌بندي حرارتي براي جلوگيري از يخبندان سريع و زودهنگام در هواي خيلي سرد

– جلوگيري از وارد آمدن ضربه به بتن يا قالب

– ممانعت از ايجاد لرزش در اثر عوامل مختلف مانند حركت ماشين آلات سنگين، غلتک ها و غيره، و همچنین لرزش و حرکت میلگردهای انتظار متصل به بتن جوان

روش‌های عمل‌آوری میانی بتن

در مواردي كه در فاصله زماني پرداخت سطح، تا شروع عمل‌آوري نهايي، استفاده از آب پاشي با فشار يا روکش، امكان آسيب‌رساني به سطح بتن را دارد، حفاظت از سطح، در اين مدت با كمک مه‌پاشي يا مواد شيميايي غشاساز (Curing Compounds) یا کاهنده تبخیر (محصولات خانواده ARASpare CA)، انجام می‌گیرد.

روش‌های مراقبت (عمل‌آوری نهایی) بتن

الف) فراهم کردن رطوبت سطحی بتن: انتخاب شيوه تامین رطوبت با توجه به شرايط عضو، امكانات كارگاهي، عوامل فني و اقتصادي صورت مي‌گيرد.

1) رطوبت‌رسانی (Moist Curing): مناسب‌ترین روش مراقبت از بتن است و در صورت امكان بر ساير روش‌ها ارجحیت دارد. دارای روش‌های مستقیم (غرقاب سازی (Immersion)، ایجاد حوضچه روی سطح (Ponding)، آب‌پاشی (Sprinkling)، مه‌پاشی (Fogging)، و بخاردهی (Steaming)) و غیرمستقیم (استفاده از ماده جاذب آب (Absorbents)، مانند چتایی (Burlap)، حصیر (Matt)، کاه و پوشال (Straw & Hay)، خاک اره (Saw Dust)، ماسه (Sand)، به عنوان واسطه حفظ رطوبت به همراه رطوبت‌رساني) می‌باشد

2) حفظ رطوبت (Retention of Water) (با استفاده از عایق رطوبت): با استفاده از روکش عایق پلاستیکی (Plastic Sheets or Films) (محصول ARASpare CSH) یا مواد شیمیایی مایع غشاساز یا کاهنده تبخیر (Liquid Membrane Forming compounds) (محصولات خانواده ARASpare CA)، پوشش مانع تبخیر بر روی سطح بتن ایجاد می‌گردد. اين روش ترجیحا براي بتن‌هايی با نسبت آب به مواد سيماني كم و پر مقاومت، توصيه نمي‌شود، ولي در صورت وجود اضطرار، مي‌تواند بكار گرفته شود.

3) ترکیب دو حالت 1 و 2: ترکیب اين دو مي‌تواند، مزاياي هر دو را دارا باشد، و معايب هر يک را پوشش دهد. در روش تركيبي، ابتدا از روش رطوبت رساني و سپس از روش حفظ رطوبت استفاده مي‌شود. مزيت اصلی روش تركيبي، به‌كارگيري آب كمتر و جلوگيري از تر و خشک شدن پي در پي آن است.

ب) عمل‌آوری حرارتی یا پروراندن بتن: پروراندن بتن ممكن است بصورت خشک يا مرطوب انجام شود. در حالت خشک، تنها دماي بتن افزايش داده مي‌شود و در حالت مرطوب، از رطوبت رساني نيز استفاده مي‌شود.

1) پروراندن خشک: با گرمارسانی شامل استفاده از بخاری‌های سوختی، المنت‌ها یا بخاری‌های برقی فن‌دار یا بدون فن، رادیاتورهای آب‌گرم یا روغن داغ یا بخار داغ، وسایل تشعشعی مانند لوله‌های روغن داغ یا لامپ‌های مادون قرمز، استفاده از برق با ولتاژ کم برای گرم کردن قالب فلزی یا میلگردها

2) حفظ گرما (عایق حرارت): حفظ گرمای بتن، اعم از گرمایی که هنگام ریختن دارد و همچنین گرمای ناشی از هیدراته شدن سیمان با کمک لحاف‌های پشم سنگ یا پشم شیشه، ورق‌های پلی‌یورتان منبسط‌شده، پلی‌استایرن منبسط‌شده (یونولیت)، تخته‌های چند لایه، خرده چوب، خاک اره، پرلیت و نظایر آن

3) پروراندن مرطوب: به دلیل کاهش احتمال آسیب دیدن بتن در اثر خشک‌شدگی، جمع‌شدگی و ترک‌خوردگی نسبت به روش پروراندن خشک، توصیه می‌شوند. رطوبت رسانی به شکل آب‌دهی مستقیم یا پاشش آب و غیره انجام می‌شود. بهترین شیوه، استفاده از بخار آب با دمای مناسب (در حالت معمولی حداکثر 45 درجه سانتی‌گراد) است.

4) عمل‌آوری تسریع‌شده (Accelerated Curing): در مواردي كه نياز به كسب مقاومت سريع در مدت كوتاهي وجود دارد، بكار برده مي‌شود. در این روش، قبل از زمان گیرش، حداکثر دمای مجاز سطح بتن، 45 درجه‌سانتی‌گراد است. پس از زمان گیرش می‌توان با نرخ افزایش دمای مناسب (مطابق توصیه آیین‌نامه بتن ایران)، سطح بتن را تا حداکثر 70 درجه‌سانتی‌گراد گرم نمود. پس از اتمام عمل‌آوری، دمای سطح بتن باید با نرخ کاهش دمای مناسب (مطابق توصیه آیین‌نامه بتن ایران)، به دمای محیط برسد.

مدت عمل‌آوری بتن

مدت عمل‌آوري نهايي يا مراقبت بتن به عواملي از جمله نوع مواد سيماني، آهنگ یا نرخ كسب مقاومت بتن، دماي سطح بتن و هواي مجاور، شرايط محيطي پس از پايان دوره عمل‌آوري و همچنين اهميت بتن و سازه، به‌ويژه از نقطه نظر دوام بستگي دارد.

نسبت آب به مواد سيماني، مقدار مواد سيماني و رده مقاومت مورد نياز بتن، از جمله عوامل ديگري است كه مي‌تواند مورد توجه قرار گيرد. آهنگ كسب مقاومت بتن علاوه بر نوع سيمان، تركيب شيميايي و ريزي آن، به نوع و مقدار مواد جايگزين سيمان، نسبت آب به مواد سيماني و همچنين به نوع و مقدار مواد افزودني شيميايي نيز ارتباط دارد.

حداقل مدت عمل‌آوري در حالت عادي (تسريع نشده) بايد طبق جداول آیین‌نامه بتن ایران (تعریف رده‌های عمل‌آوری با توجه به اهمیت و شرایط محیطی، و جدول حداقل مدت با توجه به دمای سطح بتن و روند کسب مقاومت آن) تعیین شود. در موارديكه دماي سطح بتن در طي اين مدت از 5+ درجه سانتی‌گراد كمتر شود، معادل آن را بايد به مدت عمل‌آوري افزود.

در مواردي‌كه حداقل مدت عمل‌آوري خاصي توسط مهندس مشاور پروژه مشخص نشده باشد، لازم است از حداقل مدت توصيه شده مذکور استفاده شود.

چنانچه مقاومت نمونه آگاهي بتن بدست آيد، نيازي به رعايت حداقل مدت عمل‌آوري مذکور نخواهد بود.

در صورتي كه رابطه همبستگي مقاومت بتن با بلوغ بتن نيز در دست باشد، مي‌توان مدت عمل‌آوري را براي نوع عمل‌آوري مورد استفاده بدست آورد. بلوغ بتن را مي‌توان طبق روابط مربوط (مانند رابطه سائول يا رابطه آرنيوس) محاسبه کرد و در نظر گرفت.