روش های کیورینگ و عمل آوری بتن
عمل آوري روندي است كه جهت حفظ رطوبت و حرارت بتن در مدت زمان معين بلافاصله پس از جاگذاري و پرداخت بتن انجام مي‌گردد. عملآوردن در خصوصيات بتن سخت شده مانند: مقاومت فشاري، دوام، مقاومت سايشي و مقاومت در مقابل يخبندان تأثير قابل ملاحظه‌اي دارد. عملآوري به سه شكل : محافظت، مراقبت (عملآوري ) و پروراندن (عملآوري حرارتي) براي بتن ريخته شده درقالب ضروري است.
هنگامي كه سيمان پرتلند با آب مخلوط مي‌شود، فعل و انفعال شيميايي كه به آن هيدراتاسيون مي‌گويند، آغاز مي‌گردد. پيشرفت و وسعت اين واكنش شيميايي در دوام، مقاومت و وزن مخصوص بتن اثر مي‌گذارد. معمولاً مقدار آب موجود در مخلوط‌هاي بتن، بيش از آب مورد نياز براي تكميل هيدراتاسيون است، اما به هر حال كاهش آب به علت تبخير، باعث تأخير و يا توقف فرآيند هيدراتاسيون مي‌گردد.
در چند روز اول، پس از جاگذاري بتن و در درجه حرارت مناسب، هيدراتاسيون نسبتاً سريع است. بنابراين حفظ آب بتن، درطول اين زمان بسيار با اهميت است. هنگامي كه عملآوردن متوقف شود، كسب مقاومت بتن براي مدت كوتاهي ادامه مي‌يابد، ولي پس از آنكه درجه اشباع حفره‌هاي موئينه داخل بتن به 80 درصد مي‌رسد، كسب مقاومت بتن متوقف مي‌گردد.
روش هاي مختلف عملآوري رطوبتي (مراقبت) به شرح زير است :
- عملآوري با آب
- عملآوري عايقي
عملآوري با آب
روشي است كه سبب افزايش رطوبت بتن مي‌گردد و همچنين از افت رطوبت بتن جلوگيري مي‌كند. آب مصرفي بايد داراي مواد زايد و مضر در حد مجاز استاندارد و آيين‌نامه‌هاي موجود باشد تا در كيفيت بتن اثر نامطلوب باقي نگذارد. همچنين استفاده از آب بسيار سرد و يا گرم ، كه سبب شوك حرارتي در بتن شده و سطح بتن ترك مي‌خورد بايد اجتناب نمود. روشهاي مختلف عملآوري با آب به شرح زير است :
ايجاد حوضچه و غوطه‌ورسازي: ايجاد حوضچه براي سطوح افقي مانند دالها مناسب است. در پيرامون دال، لبه‌هايي ساخته مي‌شود و در درون اين حوضچه آب قرار مي‌گيرد. آب درون حوضچه نبايد بيش از oC12 سردتر از بتن باشد. همچنين مي توان (قطعات پيش ساخته) را درون آب غوطه‌ور كرد، كه در اين حالت، ضوابط دماي آب بايد رعايت شود.
افشاندن آب : در دماي بيش از oC 5+ روش افشاندن آب براي عمل آوردن بتن بسيار مناسب است. روند افشاندن آب بايد پيوسته باشد، در صورتي كه افشاندن با وقفه انجام پذيرد، باعث تروخشك شدن مي‌گردد و در نتيجه عارضه پوسته شدن در سطح بتن بروز مي‌كند. آب افشاني معمول در برخي از كارگاه‌هاي كشور ما، علاوه بر ايجاد تر و خشك شدن، باعث شوك حرارتي نيز مي‌گردد، زيرا با خشك شدن سطح در زير آفتاب دماي سطح بتن بالا رفته و با پاشيدن آب خنك، مشكل ترك خوردگي وجود خواهد داشت.
پوششهاي خيس : در صورتي كه نتوان به طور مداوم با افشاندن آب، سطح بتن را مرطوب نگه داشت، استفاده از پوششهاي جاذب آب از قبيل چتايي، گوني، گليم و حصير براي عمل آوردن بتن توصيه مي‌شود. چتايي نو بايد قبل از مصرف كاملاً شسته شود تا مواد قابل حل آن پاك شده و قابليت جذب آن بيشتر گردد. همچنين در صورت استفاده از گوني، كه قبلاً حاوي مواد شيميايي يا شكر و غيره بوده ، لازم است قبل از مصرف، گوني كاملاً شسته شود، زيرا برخي از مواد شيميايي مي‌توانند همراه آب عملآوري، در بتن جوان نفوذ نموده و ضمن اختلال در گيرش بتن ، مقاومت و دوام آن را كاهش دهند.
با افزايش وزن چتايي يا ساير پوششهاي جاذب، امكان نگهداري آب توسط آن بيشتر مي‌شود و نياز به مرطوب كردن متوالي آن كمتر مي‌گردد. در غير اين صورت بهتر است از دو لايه چتايي استفاده شود. چنانچه ورق پلاستيك بر روي چتايي قرار داده شود، از تبخير آب چتايي جلوگيري مي‌گردد كه مشابه عمل آوري عايقي خواهد بود. اين نوع پوشش‌ها بايد به نحوي روي سطح بتن قرار گيرند كه لبه آنها حدود 100 ميليمتر روي هم قرار داده شوند، و بلافاصله پس از آنكه بتن به اندازه كافي سخت شد، بر روي سطح قرار داده شوند. اگر زماني كه بتن در حالت خميري است، پوشش روي آن قرار داده شود، سطح بتن آسيب مي‌بيند. پوشش بايد تمام سطح بتن را بپوشاند و به طور مداوم خيس نگاه داشته شود.
براي مقاطع كوچك بتن، عمل آوردن بتن با استفاده از خاك، ماسه، خاك اره، كاه و پوشال خيس مناسب است. ضخامت اين نوع پوشش‌ها بايد حداقل 50 ميليمتر باشد و تمام سطح بتن پوشانده شود و به طور مداوم خيس نگاه داشته شود. مي‌توان از پوشال خيس براي عملآوردن استفاده نمود. ضخامت لايه كاه ، 100 ميليمتر و پوشال بايد حداقل 150 ميليمتر باشد و در صورت وزش باد با شبكه سيمي و يا چتايي روي آنها پوشانده شود تا وزش باد سبب حركت كاه و يا پوشال نگردد. به طور كلي اين نوع پوشش‌ها ممكن است باعث تغيير رنگ سطح بتن شوند و در همه موارد، مانند سطوح قائم امكان به كار گيري از آنها وجود ندارد. .
توصيه مي‌شود پس از اتمام مدت عملآوري رطوبتي، اجازه دهيم پوشش موجود خشك و سپس از روي سطح بتن برداشته شود تا مشكل ايجاد نگردد. اين عمل براي مناطقي كه باد خيز هستند ضرورت دارد.
عملآوري عايقي
جلوگيري از تبخير آب، روش ديگري جهت عملآوردن بتن است و از آن جهت مزيت دارد كه نياز به خيس كردن مداوم پوشش نمي‌باشد. اين روش براي مناطقي كه امكان فراهم كردن آب مناسب جهت عملآوري با مشكلاتي همراه است قابل به كارگيري خواهد بود. مصالح و روشهاي مختلف جلوگيري از تبخير آب از سطح بتن به شرح زير است :
ورق پلاستيك يا نايلون : ورق پلاستيك وزن بسيار سبك دارد و در رنگهاي مختلف، مانند سفيد و سياه موجود است. رنگ سفيد براي هواي گرم مناسب است، زيرا نور را منعكس مي‌كند و رنگ سياه براي هواي سرد مطلوب مي‌باشد، زيرا نور را جذب مي‌كند. ورق پلاستيك معمولاً از نوع پلي اتيلن است. ورق پلاستيك بايد كاملاً سطح بتن را بپوشاند و لبه بالاي آن حدود 100 ميليمتر روي هم قرار گيرد و قطعات چوب بر روي آن قرار داده شود تا ورق كاملاً در تماس با سطح بتن باشد، و وزش باد سبب بلند كردن و حركت آن نگردد.
احتمال دارد كه ورق پلاستيك باعث تغيير رنگ و ظاهر سطح بتن گردد، به خصوص اگر ورق چروكيده باشد، در اين صورت اگر يكنواختي رنگ و ظاهر سطح بتن اهميت دارد، بايد از روشهاي ديگري استفاده كرد. تعريق و چكه كردن آب ناشي از تبخير سطح بتن مي‌تواند به ظاهر بتن آسيب رساند.
بنابراين توصيه مي‌شود، در چنين شرايطي نايلون و يا پوشش دقيقاً بر سطح بتن قرار داده شود و يا از روشهاي ديگري استفاده شود. مشكل استفاده از ورق نايلون، پاره و يا سوراخ شدن آن در كارگاه مي‌باشد كه امكان تعمير آن وجود ندارد و در صورت عدم توجه به وجود سوراخ يا پار‌گي مشكلاتي براي عملآوري، به وجود مي‌آورد.جهت محكم كردن ورق‌ها در اطراف تيرها و ستونها، بايد از طناب يا نوار استفاده گردد.
تركيبات عملآوري
تركيبات عملآوري به صورت مايع است كه بر روي سطح بتن پاشيده يا ماليده مي‌شود و با ايجاد يك غشاء از تبخير آب بتن جلوگيري مي‌كند. اين محلولها از اختلاط رزينهاي مصنوعي و طبيعي با حلال تشكيل شده‌اند. پس از اعمال تركيبات عملآوري بر سطح بتن، حلال تبخير شده و رزين بر سطح باقي مي‌ماند. غشاي رزين براي مدت حدود يك تا چهار هفته باقي مانده و بر اثر هوازدگي و نور آفتاب، ترد و شكننده مي‌گردد و از سطح بتن جدا مي‌شود.
معمولاً در اين نوع تركيبات از رنگدانه‌هاي مختلف، مانند ذرات آلومينيوم بهره گرفته مي‌شود. استفاده از رنگدانه‌ها در تركيبات به دو دليل انجام مي‌پذيرد. رنگدانه‌هاي خاص سبب انعكاس نور شده و در نتيجه دماي بتن شديداً افزايش نمي‌يابد و همچنين سبب رؤيت تركيب بر روي سطح بتن مي‌شود و بنابراين امكان ارزيابي كفايت و يكنواختي تركيب در سطح بتن فراهم مي‌گردد. براي حصول اطمينان از پيوستگي غشاي عملآوري، بهتراست آن را در دو لايه عمود بر يكديگر اعمال نمود. اگرفقط يك لايه اعمال شود، بايد از يكنواختي و پوشش غشاء اطمينان حاصل گردد.
تركيبات عملآوري بايد بر روي سطح بتن مرطوب اعمال و از پاشيدن يا اعمال آن بر سطح خشك بتن اجتناب گردد. تركيبات عملآوري از تبخير آب بتن جلوگيري كرده و در نتيجه سطح بتن خنك نمي‌شود. بنابراين توصيه مي‌شود، در مناطقي كه تابش شديد آفتاب وجود دارد، بر روي سطح بتن، سايبان ايجاد گردد. در صورتي كه از تركيبات عملآوري غير محلول در آب استفاده مي‌شود لازم است اين تركيبات پس از تبخير آب رو زده، به كار روند.
اگر قرار است كه بر روي سطح بتن، يك لايه ديگر بتن ريخته شود، يا كاشي و موزائيك بر روي سطح بتن نصب گردد، بهتر است كه از تركيبات عمل‌آورنده استفاده نشود، زيرا اين تركيبات پيوستگي را كاهش مي‌دهند. هر چند بعضي از انواع تركيبات، پيوستگي را كاهش نمي‌دهند و يا امكان پاك كردن غشاء وجود دارد. همچنين در برخي از منابع و مخازن نگهداري مواد بهداشتي، غذايي و آب بايد قبل از بهره برداري اين مواد كاملاً تميز گردند.
در مواردي كه دوام بتن در برابر عوامل مضر و يا خوردگي ميلگردها حايز اهميت است و يا هنگامي كه نسبت آب به سيمان پايين است، بهتر است از روشهاي عملآوري با آب (ايجاد حوضچه، غوطه وري ، افشاندن آب و پوششهاي خيس) استفاده كرد، و در صورت اضطرار از عملآوري عايقي بهره بگيريم.
عمل آوردن بتن به وسيله قالب ها
قالب ها خود محافظ مناسبي هستند و از خروج آب از بتن جلوگيري مي كنند. البته در چنين مواردي، سطح افقي بتن بايد مرطوب نگاه داشته شود. قالب‌هاي چوبي بايد با آب افشاني مرطوب شوند، به خصوص در هواي گرم و خشك اين عمل حايز اهميت است.
اگرمرطوب نگاه داشتن قالب‌هاي چوبي امكان پذير نيست، بايد بلافاصله قالب‌برداري شده و روش ديگري جهت عمل آوردن بتن به كار گرفته شود. در صورتي كه امكان برداشتن سريع قالبها بويژه در سطوح و يا ديوار و يا تيرها وجود ندارد، توصيه مي‌شود با شل كردن قالبها، امكان عمل آوري با ريختن آب در درزهاي موجود فراهم شود. شکل 5 یک نمونه از قالب‌های مخصوص، که از مواد مختلف تشکیل شده است را نشان می‌دهد.
عملآوري حفاظتي (محافظت)
لازم است در طول عملآوري بتن جوان و پس از ريختن بتن، از بتن به خوبي محافظت شود تا آسيب نبيند. بارش باران و تگرگ، لرزش‌هاي شديد ماشين آلات ثابت و متحرك موجود، يخبندان، اعمال ضربه به قالب مي‌تواند به بتن جوان و نارس آسيب رساند و به ظاهر بتن و مقاومت و دوام آن لطمه بزند.
عملآوري حرارتي (پروراندن)
براي افزايش مقاومت بتن در روزهاي اول و محفاظت آن، در هواي سرد و جلوگيري از يخ زدن آن مي‌توان دماي بتن داخل قطعه را بالا برد. بهترين روش براي اين كار، به كارگيري بخار آب مي‌باشد و دماي محيط و بتن بهتر است از حدود oC 65 بيشتر نشود و عمل بخاردهي پس از گيرش بتن آغاز گردد. روش هاي حرارت رساني خشك با سوزاندن مواد سوختي، نيروي برق و غيره، امكان پذير است. ولي به طور كلي بايد نكات زير در آن رعايت شود تا مقاومت و دوام مورد نظر حاصل گردد:
1. قبل از گيرش بتن گرمادهي انجام نشود.
2. گازهاي ناشي از سوختن در مجاورت بتن تازه و يا جوان قرار نگيرد.
3. خشك شدگي در قطعه بتني به وجود نيايد و گرمارساني به صورت يكنواخت و غير متمركز انجام گردد.
4. افزايش دماي بتن، در هر ساعت به oC 20 و كاهش آن نيز در هر ساعت به oC 20 محدود شود و از بروز شوك حرارتي به بتن جلوگيري گردد. در قطعات حجيم كاهش دماي بتن در هر ساعت به oC 10 محدود مي‌شود.
5. حداكثر دماي بتن به oC 65 محدود شود.
6. با ايجاد عايق حرارتي در سطح بتن مي‌توان از افت دماي بتن جلوگيري نمود و حتي دماي آن را افزايش داد. قالب چوبي، پشم شيشه، و عايق‌هاي پلي يورتان و يونوليت، كاه و پوشال و غيره به ضخامت كافي مي‌تواند عمل عايق‌بندي را به انجام برساند. بايد از به كار بردن مواد عايق يا گرمازا در سطح بتن كه داراي مواد مضر باشد، جلوگيري نمود.
مدت زمان مراقبت (عمل آوري)
مدت مراقبت به عواملي نظير نوع سيمان، مقاومت مورد نظر، نسبت سطوح نمايان به حجم، شرايط آب و هوايي به هنگام ساختن با نسبت آب به سيمان و ريختن بتن بستگي دارد.
مدت زمان عمل آوري مطابق با شرايط خصوصي پيمان و نظر مشاور و دستگاه است. در صورتي كه زمان خاصي براي عملآوري پيش بيني نشده باشد، حداقل زمان عمل آوردن بتن از مندرجات جدول 1، محاسبه مي‌شود. با توجه به شرايطي كه ممكن است در كارگاه‌هاي كوچك حاكم باشد و عملآوري مطابق روشهاي ارائه شده، كاملاً صحيح انجام نگردد و يادر مناطقي كه مسايل دوام و خوردگي ميلگردها حايز اهميت است توصيه مي‌شود، زمان عمل آوري بيش از حداقل ارقام موجود در جدول اختيار گردد.
جدول 1 : حداقل زمان عملآوري بتن
زمان عملآوري روند افزايش مقاومت بتن **
سريع متوسط كند
دماي متوسط سطح بتن (هواي مجاور) 0C 10-5 بالاتر از10 10- 5 بالاتراز 10 10- 5 بالاتراز 10
شرايط محيطي ضعيف 4 3 8 6 10 8
متوسط 4 3 6 4 8 5
خوب 4 2 3 3 3 3
شرايط محيطي مندرج در اين ستون به شرح زير تعريف مي‌شود :
خوب : محيط مرطوب و محافظت شده (رطوبت نسبي بيشتر از 80 درصد و محافظت شده در برابر خورشيد و باد).
ضعيف : محيط خشك و محافظت نشده (رطوبت نسبي كمتر از 50 درصد و محافظت نشده در برابر خورشيد و باد).
متوسط : شرايطي بين دو حد خوب و ضعيف.
** مفاهیم روند افزايش مقاومت بتن؛ سريع : بتن داراي سيمانهاي زودگير (مانند پرتلند نوع 3 ) افزودني‌هاي زودگير كننده، نسبت آب به سيمان بسيار كم و عيار سيمان زياد است، متوسط: نوع 1 و 2 پرتلند پوزولاني، كند : نوع 5 و پوزولاني ويژه
ملاحظات كلي
پس از ريختن بتن، آب مخلوط بر اثر تبخير از سطح كاهش مي‌يابد. وقتي رطوبت نسبي در بتن كمتر از 80 درصد گردد، هيدراتاسيون سيمان بسيار كند و تقريباً متوقف مي‌شود و كسب مقاومت ادامه نمي‌يابد. لذا عملآوري بتن به منظور رسيدن به ويژگي هاي مورد نظر بتن سخت شده بسيار مؤثر است و اين امر در مواردي كه نسبت آب به سيمان كم است و يا شرايط اقليمي بسيار گرم است و روند كسب مقاومت بسيار سريع است و يا هنگامي كه در طرح اختلاط از انواع مواد مكمل سيمان (روباره يا پوزولانها) استفاده مي‌شود اهميت بيشتري مي‌يابد.
براي حصول اطمينان از شرايط لازم براي حداكثر فرآيند هيدراتاسيون، حفظ يا افزايش رطوبت موجود در بتن بسيار ضروري است. لذا محافظت و عملآوري بتن بايد بلافاصله بعد از تراكم و پرداخت شروع شود.