بتن ریزی در زیر آب در ساختمانهای دریایی و آبی به کار می رود و لازمه آن :

کاربرد روشهای ویژه برای جلوگیری از خطر آب شستگی است ،

استفاده از فرمول مخصوص برای ترکیب بتن ، تا بتون همگنی خود را به هنگام فرو رفتن در آب حفظ کند .

1-روشهای مورد استفاده

برای بتن ریزی در زیر آب، چندین روش به کار برده می شود که تمام آنها حاصل یک اصل می باشند : به استثنای اولین بتنی که در زیر آب قرار داده می شود ، بقیه باید طوری ریخته شوند که در تماس با آب واقع نشوند ، بیشترین طرق مورد استفاده به شرح زیرند :

* روش پشته پیشرو

این روش در جاهایی به کار می رود که عمق آب کم بوده (حداکثر 8ر0متر9 و آب به حد کافی آرام باشد . روش این است که ابتدا مقداری بتن در آب ، روی شیب ساحل ، می ریزند، تا سطح بتن به بالای آب برسد ، سپس بتن ریزی را روی آن ادامه می دهند . بتن جدید مقداری را که اول ریخته شده به طرف آب می راند ، و این بتن است که در ادامه بتن ریزی ، در تماس با آب خواهد بود و بقیه محفوظ خواهد ماند .

* روش بتن ریزی با لوله در داخل آب

این روش به کار می رود و نتیجه بهتری دارد . طریقه عمل این است که لوله ای فلزی ، به قطر 25 تا 45 سانتی متر ، که به طور موقت پاین آن را بسته اند ، در آب فرو برده می شود و از داخل آن بتن را به پایین می فرستند ، و موقعی که وزن بتن ریخته شده از رانش آب روی دهانه بیشتر می شود ، بتن بیرون می ریزد و توده هایی به شکل حباب تشکیل می دهد که به تدریج که بتن اضافه می کنند ، بزرگتر می شود .

لازم است که انتهای لوله در داخل بتن ریخته شده باقی بماند تا اثر آب فقط بر رویه حباب محدود گردد . این روش ، به ویژه برای بتن ریزی در زیر آب پی پیاه های پلها (تحت حفاظت سیرهای فلزی یا سد موقتی) و برای بتن ریزی شمع ها و دیوارهای جدا کننده ، در زر گل بنتونیت ، به کار برده می شود .

2-مشخصات بتن ریخته شده در زیر آب

مشخصات بتن مورد استفاده در زیر آب را باید آزمایشگاه متخصص و با سابقه در این نوع کار تعیین کند ، و نکات زیر رعایت شود :

چون بتن را زیر آب نمی توان لرزش داد ، لذا باید سفتی بین 14 تا 16 سانتی متر داشته باشد که با اضافه کردن موادی که حالت خمیری به بتن بدهد و یا آن را روان تر نماید می توان تامین کرد .

مواد ریز کوچکتر از 80 میکرون (که ذرات سیمان هم جزو آن است) بیشتر از 400 کیلوگرم در متر مکعب بتن باشد ، تا در مقابل آب شستگی بهتر مقاومت کند .

غالباً افزودنی های بتن کاهنده مقدار آب و دیر گیرکننده بتن به کار گرفته می شوند .

موسساتی که بتن آماده به کار تهیه می کنند ، در این موارد موادی از نوع کولوییدها به صورت گرد به بتن در حال مخلوط شدن اضافه می نمایند . این مواد با اجزای ریز بتن پوششی را به وجود می آورند ، که در برابر شسته شدن مقاوم است .

برقراری پناهگاه حفاظتی

این عمل در تکمیل روش هایی که ذکر شد و برای کاهش اثرات تشعشع آفتاب یا باران بر روی بتن تازه انجام می شود. ضمنا نباید برقرار کردن پرده هایی را در دو طرف ساختمان که جریان هوا را از روی بتن محدود می کند (جریان هوایی که سبب تسریع تبخیر می شود) فراموش کرد.

3-شرایط اجرایی عمل آوری بتن (کیورینگ)

عمل آوری بتن پس از قالب برداری و بر حسب طول مدتی که قالب بر قرار بوده انجام می شود.

اگر روی بتن قالب بندی نداشته باشد مانند کف ها ، سطوح بالای تیرها ، و سطوح از سرگیری بتن ریزی ، عمل آوری بتن بلافاصله پس از اینکه آب زیادی را از دست داد (سطح بتن مات شد)، انجام می شود :

طول مدت ادامه عمل آوری تابع چندین عامل است:

سرعت سخت شدن بتن که تابع طبقه مقاومت بتن است،

رطوبت نسبی هوا،

گرمای هوا،

باد،

تابندگی آفتاب،

از سرگیری بتن ریزی

کمتر اتفاق می افتد که یک سازه بتنی در یک مرحله بتن ریزی شود . لذا باید در پایان بتن ریزی مرحله اول، و در ابتدای مرحله بعدی، ترتیباتی اتخاذ گردد که ظاهر بتن قابل پسند شود، و به پیوستگی مکانیکی هم خدشه ای وارد نگردد .

برای تامین زیبایی منظر ، به هنگام تهیه طرح ، مقاطع از سرگیری بتن ریزی را مشخص می نمایند و برای حسن انجام کار باید:

روی قالب ها ، در نقاط تعیین شده قطعه چوبهای تراشیده ای قرار داد تا در سطح بتن یک خط صاف به وجود آورد ، و یا در خط از سرگیری بتن ریزی "فرو رفتگی ایجاد شود که جزیی از منظره بنا به چشم آید . ضمناً ضخامت پوششی میله های فولادی در مقطع فرو رفته باید کافی باشد .

نقشه آهن بندی باید طوری تهیه شود که از سرگیری بتن ریزی در مقطع پیش بینی شده میسر باشد ، البته آهنهای انتظاری که احیاناً لازم باشند ، در نقشه منظور شده باشد .

در از سرگیری بتن ریزی باید دو گونه آماده سازی ، هر دو روی بتن مرحله اول رعایت شود : یکی بعد از بتن ریزی مرحله اول و دوم قبل از شروع بتن ریزی مرحله دوم .

1-آماده سازی بعد از بتن ریزی مرحله اول

از سرگیری بتن ریزی ممکن است در سطحی افقی یا سطحی قائم انجام شود ، ولی در هر حال باید سطح بتن قبلی زبر و عاری از شیره سیمان و گردوخاک و برآمدگی و تیزی قابل خورد شدن و ضایعات بتن و هر نوع ماده خارجی باشد .

اگر سطح بتن ریزی افقی باشد ، ولو اینکه در آن آهنهای انتظار وجود داشته باشد ، بتن ریزی به سهولت انجام و سطح افقی به آسانی به دست می آید . ولی برای سطوح قائم لازم است قالبی قبلاً قرار داد تا کار به نتیجه برسد .

قالب برای از سرگیری بتن در سطح قائم ممکن است :

مانند سایر سطوح قسمت مورد عمل بنا باشد،

به ترتیب فوق ولی با نصب شبکه فولادی یا قطعه فلز گسترده ،

یا با شبکه فلزی ریز بافت که به وسیله گیره هایی کشیده شده و در جا نگهداری شده باشد .

آماده کردن محل از سرگیری بت ممکن است در زمانهای مختلف پس از بتن ریزی مرحله قبلی انجام شود:

- حالت بتن نسبتاً تازه و یا در حال گیرش (حدود 2 تا 3 ساعت پس از بتن ریزی)

آماده سازی محل از سرگیری بتن ، در این حالت تنها در سطوح افقی میسر است ، و عبارت است از شستن سطح بتن با آب تحت فشار خفیف (5 بار) که شیره سیمان را پاک کرده و سنگدانه های داخل بتن را آشکار می سازد .

- حالت بعد از پایان گیرش بتن (3 تا 24 ساعت پس از بتن ریزی)

در این حالت ، آماده سازی ممکن است هم در سطوح افقی و هم در سطوح قائم ، بلافاصله پس از قالب برداری و کندن شبکه فلزی انجام شود . طرز عمل این است که سطح بتن با آب تحت فشار تا حدی که مورد نظر است پاک شود .

- حالت پس از سخت شدن بتن
این روش که در تمام موارد قابل اجراست ، از سایر موارد گرانتر است و در آن چکش هوایی یا کلنگ حجاری به کار برده می شود و در پی آن ، با هوای تحت فشار سطح بتن را پاک می کنند . این روش تنها در صورتی که نتوانسته باشند در شرایط قبلی اقدام کرده باشند ، اجرا می شود .

- به تاخیر انداختن سخت شدن بتن

یک ماده تاخیر کننده گیرش روی سطح بتن می پاشند ، تا بتوانند بدون مشکلات اضافی ، کار از سرگیری بتن را به تاخیر اندازند . در این مورد باید حداکثر توجه به سطح مورد نظر معطوف گردد ، زیرا هر تجاوزی که به سطح مورد نظر بشود ، در موقع به کار برد هوا فشرده یا آب تحت فشار ، منجر به خسارت دیدن آن خواهد شد .

برای سطوح قائم ، بهتر است یک کاغذ مخصوص آغشته به ماده تاخیر کننده روی سطح مورد نظر چسبانده شود . در مواردی که آب تحت فشار به کار برده می شود ، باید آب یا شی به حد وفور انجام شود تا تمام آبهای آلوده به شیره سیمان تخلیه گردد .

2- آماده کردن محل قبل مرحله دوم بتن ریزی

برای اینکه بتن مرحله دوم بتواند گیرش را در شرایط مناسب انجام دهد ، و با بتن مرحله اول یک پارچه گردد ، کاری که معمولاً انجام می دهند ، اشباع کردن سطح بتن مرحله اول از آب است تا سطح خشک بتن مرحله ، آب بتن مرحله دوم را نکشد .

بررسیهای زیادی جهت تهیه چسبهایی خاص برای بتن انجام شده ، که از سرگیری بتن ریزی آسان گردد . این مواد گاهی "مواد چسبان" نامیده می شود . هر چند آنها گران قیمت هستند ، ولی نتیجه کاربردشان رضایت بخش است . با این وجود در هر مورد حساسیت آنها به آب باید بررسی شود .

کاربرد بتن در شرایط جوی سخت

هنگامی که در کارگاه ، درجه گرمای هوا کمتر از 5 درجه سانتی گراد ، و یا بالاتر از 25 درجه باشد ، باید ترتیبات خاصی هم در مرحله بتن سازی و هم در مرحله کاربرد آن اتخاذ شود .

انواع محصولات بتنی

با قرار دادن اعضای کششی در قطعات بتنی توان کششی آنها را بالا می برند. این تکنیک محصولات بتنی را به دو دسته اصلی قطعات بتنی غیر مسلح و قطعات بتنی مسلح تقسیم می نماید.

با بالا رفتن مهاجرت به شهر و گسترش جمعیت در آنها ، نیاز به ابنیه روز به روز افزایش می یابد. این مساله متخصصان دانش ساختمانی را بر آن داشت که در شرایط مطلوبی که در کارخانه ها فراهم می آورند در تمام طول سال قطعات بتنی را در مدت زمان کوتاه ریخته و آماده مصرف نمایند.این پیشرفت قطعات بتنی را به دو سته کلیمحصولات بتنی در محل ریخته شده و محصولات بتنی پیش ساخته تقسیم می نماید.

بتن مسلح

بتن در برابر فشار مقاوم است ، مقاومت آن در برابر خورد شدگی بین N/mm2 20 – 40 است و این مقدار در بتن های محکم N/mm2 100 می باشد. با این حال مقاومت بتن در برابر کشش فقط 10 در صد مقاومت فشاری آن است. فولاد به عنوان یک ماده تقویت کننده در همه جا پذیرفته شده، چون مقاومت کششی بالایی دارد و ضریب انبساط حرارتی آن نزدیک به بتن است. قرار گیری فولاد در بتن مسلح بسیار مهم است. و باید اطمینان حاصل کرد که نیروه های کششی و برشی بر فولاد منتقل می شوند. میلگردهای طولی نیروهای کششی را تحمل می کنند در حالی که میلگرد های عرضی ( خاموت) نیروهای برشی را متحمل می شوند و همچنین فولا را در داخل بتن ثابت نگه می دارند . به همبن دلیل خاموت ها بیشتر در محل هایی که نیروی برشی زیاد است و جود دارند، هرجند می توان از خم کردن میلگرد نیز برای این منظور استفاده کرد.

فولاد مورد استفاده در بتن مسلح به صورت میلگرد ، میلگرد آجدار و یا میلگرد آجدار تاییده تولید می شود . فولاد با مقاومت بالا نیز با نورد گرم به میلگرد آج دار تبدیل می شود و همچنین با آهنکاری سرد به به میلگردهای تاییده آجدار تبدیل می شود.

حد اقل مقاومت متوسط فولاد با مقاومت بالا N/mm2 460 است ، تقریبا دو برابر فولاد معمولی . از فولاد ضد رنگ می توان در جاهایی که خطر خوردگی و جود دارد برای بتن مسلح استفاده کرد. شبکه های فولادی جوش کاری شده ( مش ) نیز برای تقویت دال های بتنی ، راه ها و بتن پاشیده شده به کار می رود.

پیوند بین بتن و فولاد

برای اینکه بتن مسلح بتواند به عنوان یک ماده مرکب عمل کند باید پیوند بین بتن و فولاد محکم باشد ، به این ترتیب همه نیروهای کششی به فولاد منتقل می شوند.

شکل و وضعیت سطح فولاد و کیفیت بتن همگی بر قدرت پیوند تاثیر می گذارند.

برای اینکه کارآتر ین پیوند ممکن به دست بیاید ، باید سطح فولاد پوسته به صورت زنگ نداشته و چرب نباشد ، ولی لایه نازک رنگی را که معمولا در نگه داری در کارگاه ایجاد می شود نباید برداشت. استفاده از انتهای قلاب شده در میلگرد معمولی خط بیرون آمدن میلگردها از بتن را تحت بار کاهش می دهد، ولی بهترین چسبندگی در میلگردها ی آجدار ، که در تمام طول خود با بتن با بتن درگیر می شوند ، به و جود می آید.گاهی تقویت بتن با استفاده از قفس های پیش ساخته ( که می توان آنها را به جای بست ها و با مفتول های آهنی با جوش کاری به هم متصل کرد) انجام می شود . البته باید دانست که جوش کاری خیلی به ندرت در کارگاه بر روی خاموت ها انجام می گیرد.

این اتصالات را می توان به راحتی با مفتول فولادی که با پیچاندن سفت می شود ، محکم کرد. از فاصله نگه دارها برای تامین فاصله مناسب بین تقویت کننده ها و سطح قالب بندی استفاده می شود.

بتن مرغوب چگال بهترین پیوند با فولاد را ایجاد می کند، باید بتن اطراف میلگردها را به خوبی متراکم کرد. بنا بر این اندازه دانه بندی سنگی در بتن نباید بیش از حد اقل فاصله قطعات فلز باشد.

خوردگی فولاد در بتن مسلح

فولاد در صورتی که بتن اطراف آن مرغوب باشد به خوبی متراکم شده و خود گیری آن کامل باشد ، خودگی ندارد محیط قوی قلیایی داخل بتن ( بر اثر سیمان هیدراته ) فولاد را حفظ می کند . اما ، اگر به دلیلی فضای خالی ایجاد شود یا پوشش کافی نباشد فولاد خراب می شود. ازدیاد حجمی که در اثر زنگ زدگی ایجاد می شود سطح فولاد را پوسته پوسته می کند و در نتیجه فولاد عریان می شود و زنگ زدگی پیشرفت می کند و در نهایت زنگ در به سطح بتن رسوب می کند. در بتن مسلح نباید از زود گیرهای کلرید کلسیم استفاده کرد.چون پس مانده آن باعث خوردگی سریع فولاد می شود.برای محافظت بیشتر در برابر خوردگی می توان از فولاد ضد زنگ یا فولاد گالوانیزه ، با پوشش اپوکسی استفاده کرد.

سطح بتن بر اثر عمل کربناسیون حالت قلیایی خود را از دست می دهد و این باعث عدم محافظت از فولاد می شود . عمق کربناسیون به نفوذ پذیری بتن ، مقدار رطوبت و ترک خوردگی در سطح آن بستگی دارد. به همین دلیل میزان اسمی پوشش محافظتی فولاد داخل بتن بر اساس میزان پیش بینی شده شرایط محیطی و درجه بندیمقاومت بتن محاسبه می شود.

میزان محافظت شده محاسبه شده برای همه نو مسلح کننده از جمله میلگرد ، مفتول و الیاف مسلح کننده ثابت اعتبار دارد . گاهی می توان میزان کربناسیون را با استفاده از پوشش های محافظتی کاهش داد.

در حالی که در مورد ضخامت بتن پوششی اطراف اجزای کششی شک داریم می توان با یک دستگاه پوشش سنج ضخامت بتن را اندازه گرفت. اگر فولاد در بتن در حال پوسیدگی باشد می توان از محافظت کاتدیک به

وسیله یک جریان پیوسته که به فولاد وارد می شود برای جلو گیری از پوسیدگی بعدی استفاده کرد، این کار بتن کربناته را دوباره قلیایی می کند.

بتن پیش فشرده

مقاومت بتن در برابر فشار بالا است ولی در مقابل کشش ضعیف است. ایجاد پیش فشردگی در بتن با کابل های فولادی باعث می شود بتن همواره در تنش فشاری باقی بماند و در نتیجه میزان بار بری آن افزایش خواهد یافت. چون کابل ها در حالت فشرده قرار دارند و هر نیرویی را به نیروی فشاری تبدیل می کند و هیچ ضعفی در مقطع بتنی ایجاد نمی کند و بتن فقط تحت بارهای بسیار زیاد به کشش می افتد و ترک می خورد.

برای پیش فشرده کردن بتن دو سیستم متفاوت وجود دارد . در پیش کشیدن ، کابل ها قبل از خود گیری بتن کشیده می شود و در پس کشیدن کابل ها پس از سخت شدن بتن کشیده می شوند.

پیش کشیدن

تعداد زیادی از قطعات بتن پیش فشرده ، از جمله دال ها ی کف با روش پیش کشیدن تولید می شوند. کابل ها را به صورت آزاد در داخل قالب قرار می دهند و با دستگاه مخصوص کشش لازم را وارد می کنند. بتن ریزی را انجام می دهند و به کمک لرزاندن ، هوای آن را تخلیه می کنند و شرایط لازم برای انجام خود گیری سریع تر را فراهم می کنند.طول اضافی کابل ها را که در دو انتها به کمک قطعات مخصوص صابت شده اند می برند و بتن را تحت فشار رها می کنند . مانند بتن مسلح پیش ساخته مقطع و محل قرار گیری کابل ها بر اساس بارها ی محاسبه شده مشخص و رعایت می شود .

پس کشیدن

در روش پس کشیدن ، کابل ها را در قالب کار، داخل غلاف هایی قرار می دهند ، بتن ریزی را انجام می دهند و وقتی به اندازه کافی خود را گرفت دو سر کابل ها را به طرف بیرون می کشند . این کار به وسیله گوه های مخصوصی که به دو سر سیم ها بسته می شوند و پس از قطع شدن کشش محکم می شوند انجام می گیرد.

معمولا بتن را به ویژه در نزدیکی گوه

ها ، مسلح می کنند . در یک روش پس از کشیدن فضاهای خالی داخل غلاف را با دوغاب مخصوص پر می کنند . این کار فشار بر قلاب ها را کاهش می دهد. البته در روش دیگر سیم ها رها می مانند تا در داخل بتن آزادانه حرکت کنند. غلاف ها از تسمه های گالوانیزه یا پلی تن سنگین ساخته می شوند. ضریب پس کشیدن بر پیش کشیدن این است که می توان آنها را خمیده کرد تا در مسیر تنش قرار گیرند. به این ترتیب می توا ن بتن را به شکلی ریخت که کمترین حجم ممکن را داشته باشد . در تخریب یا دوباره سازی بهتر است بتن های پیش فشرده نچسبیده را از فشار خلاص کرد. البته تجربه نشان داده است که در صورت آزاد نکردن قطعه از فشار خطری ایجاد نمی شود. در دوباره سازی و تعییرات، سیم های تحت فشار گاهی باید دوباره قلاب دار و فشرده شوند. البته استفاده از بتن پیش فشرده جلوی جا به جایی سازه ای را نمی گیرد

بتن در نما

در بتن نما ، چه پیش ساخته چه در کارگاه نه تنها به کنترل کیفیت بالایی نیاز است بلکه باید مشخصات و جزئیات مصالح را کاملا و با دقت در نظر گرفت . و یک سطح پایانی مرغوب که هوا زدگی شکل آن را به هم نریزد به دست آورد.

عوامل اصلی موثر در ظاهر بتن عبارتند از :

- ترکیب مخلوط اولیه ( نسبت ها ، نوع مواد )

بتن پیش ساخته

قطعات بتن پیش ساخته به صورت عمودی یا افقی هستند.البته نوع دوم فراوان است.به هر حال در قطعه نما دار و یا بدون نما رعایت مشخصات وکنترل کیفیت از اهمیت زیادی برخوردار است.قالب ها معمولا از تخته چند لا یا فولاد ساخته می شوند. هرچند قالب های فولادی با دوام ترند و برای استفاده مداوم منااسب می باشند، در کارهایی که فرم های پیچیده دارند از قالب های چوبی استفاده می شود. زیرا آنها را راحت تر می توان به شکل مورد نظر درآورد. قالب ها طوری طراحی می شوند که بتن به آنها نچسبد و اندازه های آنها دقیق باشد تا از کیفیت کاراطمینان حاصل شود.

از آنجایی که برای ساخت قالب ها قیمت بالایی پرداخت می شود ، در کارها ی اقتصادی باید تعداد طرح های مختلف را کاهش داد. این مضوع می تواند اثر محسوسی در زیبایی ساختمان بگذارد .اتصالات و نگاهدارنده ها باید در داخل بتن کارگزاشته شوند و معمولا به قطعات کششی داخل بتن وصل می شند.

بتن کارگاهی

کیفیت بتن کارگاهی بستگی زیادی به قالب کار دارد، چون هر نقصی در بتن منعکس می شود. قاب باید به اندازه کافی محکم باشد تا فشار بتن تازه را تحمل کند و اتصالات باید بتوانند جلوی نشت بتن یا دوغاب آن را بگیرند. که در غیر این صورت سطح بتن به هم می ریزد . برای ساخت قالب می توان از انواع چوب ، فلزات و پلاستیک ها بسته به سطح نهایی دلخواه استفاده کرد،بهتر است برای حفظ و نگهداری از قالب ها و مهمتر از همه سطح بتن مورد نظر بتن ریزی از روغن قالب استفاده گردد.

مطالب: مهندس علیرضا مهتدی

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))