بتن مكيده ( بتن با اعمال خلأ )

 

بتن مكيده ( بتن با اعمال خلأ )

همواره كاهش نسبت آب به سيمان به كاهش كارآئي منجر مي شود . سعي وافري بكار رفته است تا براي ايجاد بتن هاي مقاوم تر و با دوام تر بتوان بتن كارآتري را مصرف نمود . امروزه استفاده از روان كننده ها باعث شده است تا بتن كارآتر شده و كار كردن با آن( ريختن و تراكم ) ساده ترگردد . بتن مكيده تنها بتني است كه ابتدا با نسبت آب به سيمان بيشتر آن را در قطعه مي ريزيم و سپس نسبت آب به سيمان آن را با اعمال خلأ کاهش می دهیم.

كاربردها و محدوديت ها

             با توجه به اصول كلي اين بتن ريزي  و فلسفه بكارگيري آن كاربردها و محدوديت هاي آن ارائه مي شود .

            2-1- كاربردها

           بتني كه مكش بر سطح آن اعمال مي شود بخشي از آب خود را از دست داده و علاوه بر سفت تر شدن سريع ، داراي W/C كمتري مي گردد و بويژه سطح آن از مقاومت و دوام بيشتري در برابر عوامل خارجي و محيطي برخوردار مي شود . بنابر اين كاربردهاي زير را مي توان براي آن نام برد . همچنين بايد گفت حفرات سطحي ( مك ) قطعات با اين شيوه حذف خواهد شد .

            2-1-1- اين شيوه در كارخانجات قطعات پيش ساخته بتني براي استفاده بيشتر از قالبها و با دفعات متعددتري در طول روز بكار مي رود به نحوي كه حتي توانسته اند ظرف 30 دقيقه با اين روش قالب يك ستون 4 متري را بردارند . اين امر به اقتصادي تر شدن كار پيش ساخته منجر مي شود زيرا هر چه بتن در قالب بماند هزينه ها براي كارخانه قطعات پيش ساخته بيشتر مي گردد .

            2-1-2- در كليه دالهاي بتني بويژه در راهسازي مي توان اين شيوه را براي بهبود كيفي سطح بتن بكار گرفت .

            2-1-3- در بتن سرريزها و كانالها و لوله هاي آب بر مي توان از اين شيوه استفاده نمود . در اينگونه موارد مقاومت كل قطعه چندان مهم نيست بلكه مقاومت و دوام سطحي در برابر سايش و قلوه كن شدن ناشي از خلأزايي ( Cavitation ) از اهميت زيادي بر خوردار مي باشد .

            2-1-4- اتصال خوب روكش بتني تعميري در رويه راه يا سرريزها و…. با اين شيوه بهتر تأمين   مي گردد .

            2-2- محدوديت ها

             هر روشي داراي محدوديت هائي است كه بايد آن را شناخت . اين روش نيز از محدوديت هائي برخوردار است كه با آن آشنا مي شويم .

            2-2-1- استفاده از اين روش مستلزم داشتن وسايل اعمال خلأ و مكشي مي باشد كه تأمين آن گران بوده و از تعمير و نگهداري پر هزينه اي برخوردار است . لذا اين روش در كشورهائي پر طرفدارتر است كه با اين وسايل سروكار بيشتري دارند . كشورهاي اسكانديناوي ( بويژه سوئد ) به دليل تبحر و تجربه در ساخت پمپ و كمپرسورهاي هوا و خلأ كاربرد اين شيوه بتن ريزي را معمول نموده اند  در حاليكه در ايالات متحده امريكا كمتر مورد استقبال قرار گرفته است .

            2-2-2- عمل مكش و كاهش آب به طور نامحدودي انجام نمي شود و معمولا حدي براي كاهش W/C وجود دارد كه به طور كلي يك محدوديت محسوب مي شود .

            2-2-3- همه بتن ها به يك ميزان در اين روش از بهببود برخوردار نميشوند . همچنين وجود برخي مواد پوزولاني و ريز باعث مي شود نتوان به خوبي از اين روش استفاده كرد .

            2-2-4- همه قسمتهاي بتن به يك اندازه بهبود نمي يابند ( هم از نظر مقاومتي و هم از نقطه نظر دوام ) زيرا W/C در همه قسمتها به يك ميزان كم نمي شود . قسمتهاي فوقاني با بخش هاي مياني و تحتاني يك قطعه ( مانند دال ) كاملا متفاوت خواهد بود .

            البته در اين مورد نوع كاربرد ها ممكن است به نحوي باشد كه اين اختلاف كيفيت در قطعه نامطلوب نبوده بلكه خواسته ما نيز همين باشد .

            2-2-5- صرف وقت براي اعمال مكش در قسمت هاي مختلف سطح قطعه از جمله محدوديت هاي مهم مي باشد . در هواي معتدل يا گرم مسئله گيرش بتن بايد به ما اجازه چنين كاري را بدهد زيرا هر چه به زمان گيرش اوليه بتن نزديك مي شويم كار خروج آب با مشكل بيشتري همراه مي گردد .

            3- وسايل مورد نياز

             در اين روش ما به وسايل زير نياز داريم .

            3-1- پمپ مكش ( خلأ )

            يك پمپ خلأ براي اينكه فشاري در حدود 40 تا60 سانتيمتر جيوه داشته باشيم ، لازم است . انتخاب پمپ به محيط فرش خلأ ما بستگي دارد و بايد با اين محاسبات ، پمپ از نظر قدرت و تخليه هوا مشخص گردد . مسلما پمپ ها ممكن است برقي باشند ، بنابر اين تأمين برق ضروري است . اما ممكن است پمپ و كمپرسور با موتور ديزل كار كند . با توجه به مصرف بيش از يك فرش خلأ در پروژه هاي با سطح زياد لازم است پمپ يا پمپ هاي متناسب بكار رود .

            3-2- فرش خلأ ( Vacuum  Mat ) :

             براي اعمال خلأ به يك وسيله براي اينكه از سطح بتن هوا و سپس آب تخليه گردد ، احتياج داريم كه بدان فرش خلأ مي گوئيم . اين فرش مربعي يا مستطيلي و با مساحت معمول   1.2  -1 مترمربع است ( طول و عرض حدود 0.9 تا 1.2 است ) . اين وسيله از يك دوره ( قاب ) تشكيل شده كه پارچه يا نمد مخصوص به آن متصل شده است ( مثل يك تابلوي نقاشي ) . اين پارچه يا نمد مخصوص ريز ، به يك توري سيمي ريز متصل است و توري سيمي به يك خرپاي نازك فلزي ( Joist ) وصل مي باشد . همچنين يك پوشش فلزي يا چوبي در بالا داريم كه لوله اي از ميان آن هوا را خارج  مي كند و در انتهاي آن شير فلكه اي قرار دارد . معمولا محيط اين فرش در محاسبات مهم است و لذا آن را زياد بزرگ نمي گيرند تا پمپ بزرگ و گران نشود ( سطح اهميتي ندارد ) . شكل اين فرش خلأ در آخر اين بخش مشاهده مي شود . در كارخانه قطعات پيش ساخته اين فرش به عنوان قالب هم بكار مي رود .

            گاه به جاي استفاده از تخته چند لا در بالاي فرش خلأ ، از يك ورق فولادي انعطاف پذير ( بويژه سطوح داراي انحنا ) استفاده مي گردد . دور ه فرش خلأ داراي يك لاستيك براي هوابندي است و با اعمال فشار روي سطح بتن هوابندي خوبي خواهيم داشت .

            3-3- وسايل ارتباطي مانند لوله هاي صلب و انعطاف پذير ( شيلنگ مخصوص ) به همراه لوازم اتصال مانند بست ها ، آچارهاي مخصوص و ساير لوازم مورد نياز از جمله وسايلي است كه بكار مي رود . با توجه به اينكه به ويژه در كارگاهها لازم است فرش خلأ از تحرك پذيري خوبي برخوردار باشد لذا از شيلنگهاي مخصوص به شدت استفاده مي شود .

            4- بتن و مصالح مصرفي :

                هر روش بتن ريزي نياز به بتن هائي دارد كه با آن روش ، بهتر تناسب دارند در زير به اين موارد  مي پردازيم .

            4-1- كارآئي بتن براي كاربرد اين روش بايد نسبتا زياد باشد . اسلامپ بتن هاي مربوطه معمولا از 5 سانتيمتر بيشتر است زيرا اصولا در اين روش مي خواهيم بتن ريزي سهل و ساده اي را داشته باشيم و به مسئله تراكم چندان بهائي ندهيم و گرنه مي توانستيم از يك بتن سفت با W/C كم استفاده كنيم و آن را با دقت و با وسايل مناسبي متراكم نمائيم .

            4-2- از نظر حداكثر اندازه و بافت دانه بندي بايد گفت بتن هاي با حداكثر اندازه بيشتر و بافت دانه بندي درشت تر بهتر آب خود را پس مي دهند . به هرحال ضوابط ديگر حاكم بر طراحي بتن نيز در اين رابطه تعيين كننده است .

            4-3- بتن هائي با شن و ماسه غلتيده و گردگوشه آب خود را بهتر پس مي دهند و از اين نظر مطلوب تر هستند . به هرحال بهتر است حداقل ، ماسه اين بتن ها گرد گوشه باشد .

            4-4- هر چه بتن پر سيمان تر و داراي مواد ريزدانه تر مانند پوزولانها ، پودر سنگ و گل و لاي بيشتر باشد ، كار خروج آب مشكل تر مي گردد . در واقع هر چه سطح ويژه بتن بيشتر شود آب كمتر پس مي دهد و آن را بيشتر در سطح خود نگه مي دارد .

            4-5- مصرف روان كننده هائي كه لزجت آب را نيز كم كنند مناسب است .

            4-6- براي اينكه بتوانيم در مدت زمان قابل قبولي اين عمل مكش را در تمام سطح بتن ( به ويژه دالهاي بزرگ ) انجام دهيم ، نياز به يك كندگير كننده هم داريم . لذا بهتر است از يك كندگير كننده روان ساز ( روان كننده كندگير ) مثل ليگنوسولفوناتها استفاده نمائيم .

            4-7- استفاده از مواد حبابزا و بتن حبابدار توصيه نمي شود زيرا اين حبابها در اثر مكش خارج  مي شوند و خروج آب را نيز دشوار مي كنند . اصولا بكارگيري هر ماده در بتن كه بتواند خارج شود و يا از خروج آب جلوگيري كند ، توجيه ندارد .

            5- شيوه كار :

                        گفته شد اين شيوه بتن ريزي راه حل تضاد بين ايجاد كارآئي و كاهش W/C را در اجرا ، به نمايش مي گذارد كه در زير بدان مي پردازيم .

            5-1- ابتدا بتن نسبتا شل يا شل خود را در محل مي ريزيم و پس از تراكم و تراز كردن آن با شمشه بدون اينكه آن را ماله كشي كنيم ، در اسرع وقت آماده اعمال خلأ مي شويم . اين كار بايد قبل از سفت تر شدن بتن صورت گيرد .

            5-2- فرش خلأ را بر روي بتن قرار مي دهيم و پس از اتصال به پمپ ، آن را روشن نموده تا مكش اعمال شود و آب بتن خارج گردد . اين عمل معمولا 10 تا 20 دقيقه ادامه مي يابد .

            5-3- پس از پايان كار در يك قسمت ، فرش خلأ را به قسمتهاي مجاور منتقل نموده و عمليات را عينا ادامه مي دهيم . مسلما در صورت وجود فرش خلأ به تعداد زيادتر ، مي توان از آنها استفاده نمود . فرشهاي متعدد باعث تسريع كار شده و از سفت شدن بتن نيز جلوگيري مي شود .

            5-4- بعد از اعمال مكش در هر قسمت ، مي توان آن را با ماله چوبي و سپس فلزي صاف نمود .

            5-5- مكش معمولا تا عمق 15 سانتيمتري مؤثر است و مي تواند آب را تا حدود 20 درصد خارج نمايد . اين خروج آب ممكن است به نشست بتن تا حدود 3 درصد ضخامت منجر شود .

            بديهي است در ابتدا آب بيشتر خارج شده و به تدريج خروج آب از بتن كم مي شود . همچنين  مي توان گفت توزيع ميزان خروج آب در ضخامت قطعه يكسان نيست . افزايش زمان نيز نمي تواند تأثير چنداني بر افزايش خروج آب و بالاتر بردن كيفيت بتن داشته باشد ( به ويژه بيش از 25 تا 30 دقيقه ) .

            6- نكات و عوامل مؤثر بر كيفيت كار:

                        در استفاده از اين شيوه بتن ريزي ، بايد گفت برخي نكات و عوامل را بايد ازنظر دور نداشت تا با ديد بهتري كار را به انجام رسانيد .

            6-1- با خارج كردن آب قبل از گيرش اوليه بتن ، نسبت آب به سيمان كاهش مي يابد و در صورت ايجاد تراكم مطلوب و عدم ايجاد فضاي خالي كيفيت بتن از نظر مقاومتي و دوام افزايش مي يابد . مقداري از آب عملا بين حفرات سنگدانه ها و ميلگردهاي كلفت باقي مي ماند و نتيجه مورد انتظار عايد نمي گردد .

            6-2- عليرغم كاهش نسبت آب به سيمان بايد گفت مقاومت و دوام حاصله كمتر از مقاومت و دوام بتني است كه در ابتدا با نسبت آب به سيمان مشابه ريخته شده باشد اما بهرحال بيشتر از حالتي است كه بدون استفاده از اين روش آب بتن خارج گردد . شايد ايجاد برخي حفرات بعد از خروج آب و عدم امكان براي تراكم مجدد دليلي بر اين موضوع باشد . در جدول زير مثالهائي از اين مسئله ديده مي شود . بايد گفت اين جدول براي يك سري بتن هاي خاص تنظيم شده و در هر مورد و با استفاده از طرحهاي اختلاط متفاوت با مصالح ديگر جوابهاي ديگري ممكن است بدست آيد . در يك بتن ، مقاومت 3 روزه               6 مگاپاسكالي با اين شيوه به 12 مگاپاسكال رسيده است .

W/C قبل از اعمال خلأ	W/C بعد از اعمال خلأ	مقاومت Mpa  قبل از اعمال خلأ	مقاومت Mpa  بعد از اعمال خلأ
0.74	0.68	17.5	23
0.71	0.59	15.0	22.5
0.65	0.57	20.5	27
0.6	0.55	29.5	33

            6-3- مقدار خلأ اعمال شده معمولا در حدود 40 تا 60 سانتيمتر جيوه ( فشار اتمسفر 76 سانتيمتر جيوه در حالت عادي و كنار دريا ) مي باشد . افزايش خلأ ممكن است به خروج و حركت ذرات ريز منجر شود . بنابر اين براي هر بتني با طرحهاي اختلاط متفاوت فشار خلأ خاصي بكار مي رود . بديهي است خلأ بيشتر موجب خروج آب بيشتر ( استعداد خروج آب بيشتر ) مي شود .

            6-4- افزايش سطح ويژه ذرات بتن شامل كاهش حداكثر اندازه ، ريزبافت شدن ، وجود ذرات ريز زياد مانند سيمان ( بويژه سيمان ريز دانه تر و حاوي سرباره و پوزولانهاي خيلي ريز ) و پوزولانها و سرباره ها بويژه ميكرو سيليس ، همچنين پودر سنگ و گل و لاي بيشتر مي تواند كار خروج آب را مشكل كند و خلأ بيشتر و زمان بيشتر براي اين كار لازم است مشروط بر اينكه اين امر شدني باشد .

            6-5- زمان اعمال خلأ نيز يك عامل در جهت افزايش كيفيت كار محسوب مي شود . زمان اعمال خلأ 10 دقيقه تا 30 دقيقه مي باشد كه زمان بيش از 30 دقيقه عملا در مقايسه با هزينه ، اثر چندان را نشان نمي دهد . زمانهاي مطلوب و بهينه 15 تا 25 دقيقه است . مسلما در ابتدا آب بيشتري خارج شده و سپس بتدريج آب خروجي كمتر مي گردد .

            6-6- ايجاد يك فضاي خالي بعد از اعمال مكش بويژه در بتن هاي سفت تر باعث مي شود تا افزايش مقاومت و دوام چندان چشمگير نباشد . لذا به نظر مي رسد ايجاد تراكم و لرزش حين مكش يا بعد از آن بتواند كيفيت كار را به مراتب بهتر كند . تحقيقات و آزمايشهاي گوناگون اين امر را تأييد نموده و همچنين نشان داده است كه لرزش در حين مكش مقدار آب خروجي را تا دو برابر افزايش داده است . لذا دو عامل باعث افزايش كيفيت شده است : يكي كاهش بيشتر آب و ديگري كاهش فضاي خالي ناشي از خروج آب .

            يكي از محققين به نام Garnett در سال 1959 نشان داده كه يك نتيجه بسيار خوب ضمن 20 دقيقه اعمال خلأ وقتي حاصل شده است كه بين زمانهاي 4 تا 8 دقيقه و مجددا بين 14 تا 18 دقيقه لرزش اعمال نموده ايم . اين محقق علاوه بر نمايش صحت نظريه فوق ، نشان مي دهد كه دامنه تحقيقات در برخي كشورها بر روي اين نوع بتن تا چه حد پيشرفته و گسترده شده است .

            6-7- ميزان خروج آب از عمق 15 تا 30 ساتيمتري را در يك مكش معمولي تا 20 درصد ذكر نموده اند و در عمقهاي كمتر خروج آب تا بيش از 30 درصد مي رسد . فشار مكش ، نوع بتن و مصالح آن و ميزان كارآئي و آب اوليه در ساخت بتن در اين زمينه مؤثر مي باشد . ضخامت قطعه نيز بي تأثير نيست و بايدگفت در نزديكي سطح ، آب بيشتري خارج مي شود و كيفيت قسمتهاي سطحي بمراتب بهتر از بخشهاي عميق تر خواهد شد . به هرحال عمق مؤثر را 15 سانتيمتر در نظر مي گيرند و براي قطعات ضخيم پيش ساخته مكش از دو طرف بايد اعمال شود .

            6-8- به طور مثال از يك پمپ خلأ ( مكش ) 22 متر مكعبي در دقيقه ( 800 فوت مكعب در دقيقه ) واقع در فاصله 400 متري از قالب ها با مكش متوسط 50 سانتيمتر جيوه را در سطح 110 متر مربعي ( 1200 فوت مربع ) استفاده نموده اند . همچنين از يك پمپ خلأ 30 متر مكعب در دقيقه براي اعمال خلأ 38 سانتيمتر جيوه در سطح 37 متر مربعي استفاده گرديده و موفقيت آميز بوده است . به هرحال اين پمپها بزرگ بوده و در كارهاي كوچكتر پمپهاي خاص نياز نيست .

            6-9- مسلما گذشت زمان كار خروج آب را مشكل مي كند . ضمنا با خروج آبهاي اوليه بتن  سفت تر شده و عمل خارج كردن آب با مشكل بيشتري همراه مي گردد لذا تسريع در كار همواره بر كيفيت تأثير مثبتي دارد .

            7- كنترل كيفي بتن :

                                    در هر روش بتن ريزي كنترلهاي كيفي خاصي ممكن است معمول باشد . در اين روش نيز به مقتضاي شكل كار ، كنترلهاي زير بايد اعمال شود .

            7-1- كنترل بتن تازه معمولا با كنترل كارآئي ( اسلامپ ) همراه است . هرچند بايد با كنترل اسلامپ به طرز غير مستقيم به صحت ساخت و درستي نسبت آب به سيمان دست يافت اما اين بتن بعدا دستخوش تغييراتي مي شود . لذا بايد با داشتن طرح اختلاط مشخص و كنترل اين طرح در آزمايشگاه و تحت شرايط مكش ، زمان و ميزان فشار را كنترل نمود و به نسبت آب به سيمان مورد نظر دست يافت و سپس در كارگاه نيز اين اطلاعات را بكار گرفت . به هرحال كارآئي بتن پس از اعمال مكش قابل كنترل نيست مگر اينكه ما بخشي از بتن ريخته شده را پس از اعمال خلأ مجددا برداشته و اسلامپ آن را كنترل كنيم ( در اكثر موارد اين اسلامپ ممكن است بسيار كم يا صفر باشد ) .

            7-2- كنترل كيفي بتن مي تواند  قبل از ريختن  با تهيه  قالب نمونه انجام شود و چندان با ارزش نيست و صرفا مقاومت بتن قبل از اعمال خلأ را بدست مي دهد مگر اينكه روي بتن ريخته شده در يك قالب يا پانل مخصوص ، خلأ را اعمال و از آن مغزه گيري نمائيم و يا بتوان خلأ را دقيقا روي قالب مخصوص اعمال نمود . همچنين مي توان از بتن ريخته شده در قطعه پس از اعمال خلأ و تراكم در سن مقرر مغزه گيري نمود .

            7-3- در اكثر موارد مسئله مقاومت در اين قطعات از اهميت كمتري برخوردار است و لازم است آزمايشهاي سايش و … را روي سطح آن انجام داد .

            9- منابع و مراجع :

1- ACI  Manual  of  Practice         ACI  302

2- Properties  of  Concrete             Neville

3- Concrete  Manual                     USBR – USDI

4- اجراي ساختمانهاي بتن آرمه                مهدي قاليبافيان – كاميار سلطاني عربشاهي     

 

 

 

 

 

 

دسترسی به مطالب مرتبط :

اسکن میلگرد و یا آرماتور در بتن ، روان کننده بتن ، افزودنی های بتن ، گروت چیست ، گروت اپوکسی ، ترمیم کننده بتن ، ترمیم بتن ، فوق روان کننده بتن ، افزودنی بتن ، مقاوم سازی بتن ، تعمیر بتن ، بتن ریزی در هوای گرم ، بتن ریزی در هوای سرد ، عمل آوردن بتن ، ماستیک پلی یورتان ، کف پوش اپوکسی ، واتراستاپ بتن ،ژل میکروسیلیس ،  آب بندی استخر ، محصولات کلینیک بتن ایران ، پودر میکروسیلیس ، انواع ترک های بتن ( انواع ترک خوردگی بتن ) ، خمیر یا چسب کاشت میلگرد و آرماتور ،  فوق روان کننده پلی کربوکسیلات بتن ،  چسب بتن ، الیاف بتن ،  آب بندی بتن ، مدت زمان مجاز حمل بتن ، آزمایش های غیرمخرب بتن ، عمل آوری بتن با بخار ، آزمایش چکش اشمیت ، مزایای کف پوش اپوکسی ، انواع مصالح ترمیم بتن ، چسب بتن اپوکسی ، مقاوم سازی با الیاف FRP ، انواع روش کیورینگ بتن ، طرح اختلاط بتن ، نکات اجرایی بتن حجیم ، وزن مخصوص ماستیک پلی یورتان ، وزن مخصوص گروت اپوکسی و استاندارد اجرا ، اثرات هوای گرم بر بتن ریزی ، آزمایش هافسل بتن ، آزمایش التراسونیک بتن ، آزمایش ذوب و یخ بتن ، آزمایش کربناتاسیون بتن ، آزمایش نفوذ یون کلر ، اسکن بتن ، ترمیم تیر بتنی ، اسکن میلگرد در بتن ، کیورینگ بتن ، تراکم بتن ، کارایی بتن ، مقالات به روز مهندسی عمران ،