عمل آوری بتن و مراقبت از بتن تازه

بتن تازه می بایست در طول عمر اولیه خود از اثرات مخرب و مضر مانند آفتاب داغ، هوای خشک، بادهای خشک و یخبندان محافظت گردد لذا جهت دستیابی به دوام و استحکام مورد نیاز هر بتن، باید به عمل آوری آن دقت کرد.یکی از دلایل اصلی جهت عمل آوری بتن، کمک به توسعه، مقاومت و بهبود پتانسیل دوام بتن تازه می باشد. در برخی موارد عمل آوری همچنین اثرات انقباض حرارتی و تولید پوشش های سطحی رضایت بخش را کاهش می دهد.

عمل آوری و کیورینگ موثر از تبخیر آب از سطح بتن جلوگیری کرده و با استفاده از عایق اعمال شده می توان  به کنترل اختلاف دمای داخلی مخرب در توده های بزرگ بتن و حفظ دمای مناسب در بتن در هوای سرد و یخبندان برای هیدراته شدن کامل مواد سیمانی موجود کمک کرد.برای اطمینان از دستیابی به مزایای کامل عمل آوری، همه افراد (طراحان، مهندسان، عاملان) در تولید بتن باید به وضوح درک کنند که چرا و چگونه یک فرآیند پخت خاص باید استفاده شود.

تاثیر هیدراسیون بر خواص بتن:

مقاومت و دوام بتن صرف نظر از نوع سیمان به کار برده شده در طرح،  به حداکثر هیدراسیون سیمان بستگی دارد. خواص مذکور باعث می گردد بتن در برابر نفوذ آب به داخل بتن مقاوم گردد و واکنش های شیمیایی بین سیمان و آب تا حداکثر سطح خود ادامه یابد.

در صورتیکه بتن زودتر از زمان مدنظر خشک گردد واکنش شیمیایی در بتن متوقف خواهد شد و مقاومت و دوام بتن کاهش می یابد این امر باعث سایش سطحی بر روی دال های بتنی (مانند پیاده روها، پارکینگ ها، راهروها، کف، پوشش کانال ها) و بتن سازه ای (عرشه پل، پایه ها، ستون ها، تیرها، دال ها، پایه های کوچک، دیوارهای ریخته شده در محل، دیوارهای حائل) شده  و باعث بروز ترک، گرد و غبار و فرسایش سطحی در یک بازه زمانی کوتاه می گردد.

اثر مدت زمان پخت بر توسعه مقاومت فشاری بتن

مزایای عمل آوری بتن مناسب عبارتند از:

• افزایش مقاومت در برابر سایش
• کاهش فرسایش سطحی
• افزایش مقاومت در برابر سرما
• بهبود طول عمر
• توسعه قدرت بهینه
• کاهش در ترک خوردگی
• افزایش مقاومت در برابر انقباض حرارتی

سطوح افقی:

موادی که معمولا برای پخت ،کیورینگ و عمل آوری سطوح افقی مانند جاده ها، روسازی ها، دال های کف خانگی و صنعتی استفاده می شود عبارتند از:

• ایجاد غشاء اختصاصی (بازده حداقل 90٪ توصیه می شود).  زمان استفاده مهم و حیاتی می باشد و به محض اینکه بتن براقیت سطح خود را از دست داد باید اجرا شود.
• ورق غیر قابل نفوذ در تماس نزدیک با سطح بتن

پخت زود هنگام اسلب ها برای به حداقل رساندن خطر ترک خوردگی و انقباض پلاستیک در شرایط آب و هوایی که در دمای بالا با بادهای خشک کننده قوی هستند بسیار مهم و حیاتی می باشد.

آب موثرترین و ارزانترین محیط جهت پخت و کیورینگ می باشد اما به دلیل مشکلات عملی مربوط به تامین آب، مهار و دفع نهایی به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. گاهی اوقات از موادی مانند هسین مرطوب یا شن و ماسه مرطوب استفاده می شود، اما آنها باید به طور مداوم مرطوب نگه داشته شوند و اجازه ندهید خشک شوند.در شرایط آب و هوایی شدید، اقدامات احتیاطی ویژه برای به حداقل رساندن تبخیر آب هیدراتاسیون و کنترل اختلاف دما ضروری است.

اقدامات احتیاطی ویژه در هوای گرم

در بدترین شرایط هوای گرم و خشک با بادهای شدید، برای مقابله با شرایط خشک شدن سریع:

• ایجاد سپر، باد را برای کاهش حرکت هوا و به حداقل رساندن اتلاف آب فراهم کنید.
• ایجاد سایه موثر برای به حداقل رساندن تغییرات دمای سطح.
• در استفاده زودهنگام غشاء ضد آب بیشتر مراقب باشید.

دمای عمل آوری بالاتر باعث افزایش مقاومت اولیه در بتن می شود اما ممکن است مقاومت 28 روزه آن را کاهش دهد. اثر دمای پخت بر توسعه مقاومت فشاری در شکل ذیل شده است.

اقدامات احتیاطی ویژه در هوای سرد

در شرایط آب و هوایی سرد و خشک، به ویژه در شرایط یخبندان، اعمال فوری اقدامات بسیار ضروری است. این نه تنها برای به حداقل رساندن اتلاف آب، بلکه برای حفظ دمای کافی و در مورد مقاطع ضخیم و کنترل دمای سطح است تا گرادیان دما بین هسته و سطح بیش از حد نشود.

یکی از مؤثرترین راه‌ها برای دال‌ها، استفاده از پتوهای عایق الیاف شیشه یا پشم معدنی ضد آب است که مستقیماً روی بتن تازه قرار داده شده است. از طرف دیگر، نی یا سایر مواد عایق سبک وزن که روی ورقه های پلی اتیلن گذاشته شده اند، حفاظت کافی را به شرط خشک نگه داشتن مواد عایق فراهم می کند. به هیچ عنوان نباید از آب در دوره های سردسیر استفاده کرد.

هنگامی که بتن شکل گرفته در هوای سرد قرار می گیرد، قالب باید حداقل به مدت هفت روز در محل باقی بماند و همچنین باید عایق روی سطوح بتنی در معرض دید قرار گیرد. علاوه بر این، استفاده از مواد عایق قرار داده شده روی قالب به محدود کردن اثرات تغییرات دمای محیط کمک می کند.

 سطوح عمودی

در شرایط آب و هوایی معتدل در بیشتر سال، قالب باقی مانده در محل برای دو یا سه روز برای محافظت از بتن نارس در برابر از دست دادن آب توسط تبخیر کافی است.در شرایط خشک، بادی یا خشک، بسته به سرعت باد، دمای هوا و رطوبت نسبی، قالب ممکن است نیاز به مدت طولانی تری در جای خود باقی بماند.

در جایی که قالب باید برای استفاده در روز بعد از قرار دادن برداشته شود، ممکن است به پخت اضافی نیاز باشد. استفاده از ورق های پلاستیکی یا پانل های عایق می تواند موثر باشد، مشروط بر اینکه آنها بلافاصله پس از ضربه زدن به قالب اجرا شوند و در تمام مراحل در تماس نزدیک با سطح بتن باشند.

استفاده از ترکیبات عمل آوری با اسپری روی سطوح عمودی تشکیل شده دشوار است و بعید است که موثر باشد مگر اینکه عیار ترکیب انتخابی بلافاصله پس از برداشتن قالب اعمال شود. علاوه بر این، پوشش باید کامل باشد و هیچ ناحیه ای توسط غشاء محافظت نشود.غشاهای عمل آوری اسپری می توانند در جاهایی که از ساختار لغزشی استفاده می شود و بتن از قالب در عرض چهار تا شش ساعت پس از قرار دادن خارج می شود، مفید باشد. 

ترکیبات پخت بر روی سطوحی توصیه نمی شود که متعاقباً پوشش اعمالی مانند رندر، رنگ و سایر پوشش ها دریافت می کنند. استفاده از آب سرد می تواند خطرناک باشد، به ویژه در آب و هوای گرم، زیرا خطر شوک حرارتی منجر به ترک خوردن و سطح می شود. عیوب. اگرچه استفاده از اسپری مه مصنوعی می تواند موثرترین روش عمل آوری باشد، زیرا ایجاد یک محیط با رطوبت بالا در اطراف سطوح بتنی عملاً تبخیر و از دست دادن زودهنگام آب را متوقف می کند. با این حال، مانند هر فرآیند پخت دیگری، اثربخشی آن به کاربرد سریع پس از حذف قالب بستگی دارد.

مدت زمان و اثربخشی عمل آوری بتن:

دوره های پخت مورد نیاز اکثر مشخصات بین سه تا هفت روز است، صرف نظر از شرایط آب و هوایی نرخ از دست دادن رطوبت از نمونه های کنترل شده آزمایشگاهی ساخته شده با سیمان پرتلند معمولی نشان می دهد که سرعت تبخیر پس از 24 ساعت اول به سرعت کاهش می یابد و در عرض سه یا چهار روز به مقدار تقریباً ناچیز می رسد. بنابراین 24 ساعت اول بحرانی ترین هستند.

CP11013  بسته به نوع، دوره های پخت متفاوتی را توصیه می کند سیمان استفاده شده چهار روز برای بتن معمولی سیمان پرتلند و دو روز برای استفاده از سیمان پرتلند با سخت شدن سریع توصیه می شود. در شرایط نامساعد، یعنی هوای گرم یا باد، عمل آوری کامل باید حداقل به مدت هفت روز با تمام سیمان های پرتلند ادامه یابد.

سه عملکرد اصلی عمل آوری در بتن وجود دارد:

1- حفظ آب اختلاط در بتن در طول فرآیند سخت شدن اولیه

1-1-حوض و غوطه ور شدن:
حوض معمولاً برای درمان سطوح صاف در کارهای کوچکتر استفاده می شود. برای جلوگیری از ترک خوردن در اثر تنش های حرارتی باید دقت شود که دمای آب عمل آوری در دمای کمتر از 20 درجه فارنهایت خنک تر از بتن حفظ شود. غوطه وری عمدتاً در آزمایشگاه برای عمل آوری نمونه های آزمایشی بتن استفاده می شود.

1-2-اسپری و مه پاشی:
مه پاشی زمانی استفاده می شود که دمای محیط بسیار بالاتر از انجماد و رطوبت کم باشد. مه‌پاشی می‌تواند ترک خوردگی پلاستیک را تا زمانی که بتن به گیرش نهایی برسد، به حداقل برساند.

1-3-پوشش های مرطوب:
پوشش های مرطوب اشباع شده با آب باید پس از سخت شدن بتن به اندازه کافی برای جلوگیری از آسیب سطحی استفاده شوند. آنها باید دائما مرطوب نگه داشته شوند.

2- کاهش هدررفت آب اختلاط از سطح بتن:

2-1-پوشش بتن با کاغذ یا ورق های پلاستیکی غیر قابل نفوذ:

 پوشش و  ورق های پلاستیکی غیر قابل نفوذرا می توان بر روی بتن کاملا خیس شده اعمال کرد. سطح بتن باید به اندازه کافی سخت باشد تا از آسیب سطحی ناشی از فعالیت های جاگذاری جلوگیری شود.

2-2-استفاده از ترکیبات عمل آوری غشاء ساز ترکیبات:
عمل آوری غشاء ساز برای کند کردن یا کاهش تبخیر رطوبت از بتن استفاده می شود. آنها می توانند شفاف یا دارای رنگدانه سفید باشند. ترکیبات رنگدانه سفید برای شرایط آب و هوایی گرم و آفتابی برای انعکاس تابش خورشید توصیه می شود. ترکیبات کیورینگ باید بلافاصله پس از اتمام نهایی اعمال شوند. ترکیب کیورینگ باید با ASTM C309 4 یا ASTM C1315 5 مطابقت داشته باشد.

3-تسریع افزایش قدرت با استفاده از گرما و رطوبت اضافی:

3-1 -بخار
بخار در فشار اتمسفر و بخار پرفشار در اتوکلاوها دو روش پخت با بخار هستند. دمای بخار برای بخار زنده در فشار اتمسفر باید در حدود 140 درجه فارنهایت یا کمتر نگه داشته شود تا زمانی که مقاومت بتن مورد نظر حاصل شود.

3-2-کویل های گرمایشی
کویل های حرارتی معمولاً به عنوان عناصر تعبیه شده در نزدیکی سطح بتنی استفاده می شوند. هدف آنها محافظت از بتن در برابر یخ زدگی در هنگام بتن ریزی در هوای سرد است.

3-3-قالب ها یا پدها:
گرمایش الکتریکی قالبها یا پدهای گرمایش الکتریکی عمدتاً توسط تولیدکنندگان بتن پیش ساخته استفاده می شود.

3-4-پتوهای بتنی
پتوهای عایق بتنی برای پوشاندن و عایق کاری سطوح بتنی در معرض دمای انجماد در طول دوره پخت استفاده می شوند. 

شرکت آبادگران یک راه حل بسیار ساده اما مؤثر با طراحی نوعی ماده عمل‌آوری با نام ABA CURE  برای رفع ترک‌های ناشی از 1- تبخیر آب بتن در همان ساعات اولیه پس از بتن‌ریزی و 2- عدم امکان عمل‌آوری به دلایل اجرایی و نبود آب شیرین ارائه نموده است.

کیورینگ بتن ABA CURE :

پوشش غشایی ABA CURE بلافاصله پس از بتن‌ریزی باید روی سطوح باز بتن تازه و همچنین پس از بازنمودن قالب‌ها و انجام آب‌پاشی اولیه بر روی سایر سطوح بتنی اجرا شود، این غشاء با ایجاد فيلم غیر چرب بسيار نازكی روي سطح بتنی علاوه بر انعکاس بخش عمده‌ای از نور خورشید و جلوگیری از بالا رفتن دمای سطح، از تبخیر آب بتن جلوگیری به‌عمل آورده و ضمن ممانعت از بروز جمع‌شدگي و ترک ناشی از آن، موجب حفظ روند کسب مقاومت بتن با استفاده از رطوبت محبوس در آن می‌کند.

در ذیل تصویر یکی از اپرون‌های فرودگاه عسلویه که با استفاده از ماده ABA CURE عمل‌آوری شده را ملاحظه می‌فرمایید. مهمترین ویژگی ماده ABA CURE غیر چرب بودن این ماده می‌باشد لذا هرگز منجر به عدم چسبندگی رنگ یا سایر پوشش‌ها روی مقاطع عمل‌آوری شده نخواهد شد.

منابع

راهنمای عمل آوری بتن ، ACI 308R-01) www.concrete.org(

ASTM C309، مشخصات استاندارد برای ترکیبات تشکیل دهنده غشاء مایع برای پخت بتن ( (www.astm.org 

ASTM C1315، مشخصات استاندارد برای ترکیبات تشکیل غشاء مایع با خواص ویژه برای عمل آوری و آب بندی بتن )www.astm.org (

ASTM C192 / C192M، تمرین استاندارد برای ساخت و عمل آوری نمونه های آزمایشی بتن در آزمایشگاه )www.astm.org (

ASTM C31 / C31M، تمرین استاندارد برای ساخت و عمل آوری نمونه های آزمایشی بتن در میدان )www.astm.org (