همه‌ چیز در خصوص عمل آوری بتن

عمل آوری بتن یا کیورینگ بتن سلسله عملیات‌ها پس ‌از تخلیه بتن تا سخت شدن نهایی آن است. در این عملیات‌ها قرار است انواع بتن تازه تخلیه‌ شده را در مسیری مناسب برای سخت شدن حداکثری قرار دهیم. در عمل کیورینگ بتن روش‌های حفظ میزان رطوبت و دمای مناسب بتن در روزهای نخست پس ‌از عملیات بتن‌ریزی است. به شکلی که بتن می‌تواند پس‌ از سخت شدن خصوصیات اهداف طراحی‌ شده را تأمین نماید.

عمل آوری بتن بلافاصله پس‌ از مرحله تخلیه و پرداخت سطح بتن آغاز می‌شود و تا مدتی ادامه پیدا می‌کند. این عمل آوری باید به گونه‌ای باشد که بتن بتواند در نهایت مقاومت و پایایی مناسب و استاندارد را تأمین نماید. بتن پس‌ از تخلیه به ‌سرعت آب خود را از دست می‌دهد. شرایط محیطی در تبخیر رطوبت بتن تأثیرگذار هستند. اگر چه این امر بدیهی است؛ اما باید با سرعت مناسب اتفاق بیافتد. بدون حضور رطوبت، مصالح سیمانی بتن قادر به تکمیل واکنش‌های مطلوب شیمیایی نیستند. لذا بتن با درجه کیفی مرغوب تهیه نمی‌شود.

کیورینگ بتن یک راه‌حل کلی از سلسله فعالیت‌هایی است که باعث می‌شود تا بتن در مسیری بهینه فرآیند خشک شدن و سخت شدن را سپری کند. در این مقاله از تیم کارشناسی گروه متسل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به کلیاتی جامع از اصول کیورینگ بتن می‌پردازیم.

کیورینگ بتن

کیورینگ بتن چیست؟

همان ‌طوری‌ که می‌دانید، بتن مصالحی ترکیبی است که از مخلوط شدن کامل سیمان، شن و ماسه به ‌همراه آب تهیه می‌شود. این مصالح باید در نسبت‌های معین با یکدیگر مخلوط شوند. بتن در فاز مقدماتی حالتی خمیری شکل و انعطاف‌پذیر دارد. این ترکیب پس ‌از گذشت مدت زمان کوتاه خشک شده و سخت می‌شود. اما این جریان خشک شدن باید با سرعت مناسب انجام شود.

تبخیر آب یا خشک شدن زودهنگام بتن تأثیر مخرب در تکمیل فرایند شیمیایی سیمان دارد. این فرایند شیمیایی سیمان را اصطلاحاً هیدراتاسیون می‌نامند. هیدراتاسیون یک فرآیند گرمازا و نسبتاً طولانی ‌مدت است. به شکلی که سیمان در یک بازه زمانی نسبتاً کوتاه سفت می‌شود. اما سخت شدن نهایی آن در بازه‌ای به ‌مراتب طولانی‌تر اتفاق می‌افتد.

وقتی سرعت تبخیر آب بتن خیلی بیشتر از سرعت سخت شدن سیمان باشد، عملیات شیمیایی هیدراتاسیون به‌ طور کامل انجام نمی‌شود. در این حالت بتن سختی مطلوب را ندارد. عمل آوری بتن و یا همان کیورینگ بتن سلسله فعالیت‌هایی است که سرعت تبخیر رطوبت بتن را کنترل کرده و آن را با سرعت سخت شدن سیمان هماهنگ می‌کند.

دما، عامل تاثیرگذار در تبخیر زودهنگام آب است. همچنین عامل کلیدی در سرعت بخشیدن به فرایند هیدراتاسیون می‌باشد. سطح بزرگ فضاهای بتن‌ریزی، رطوبت اضافی و حتی وزش باد از دیگر عوامل تأثیر تأثیرگذار در تکمیل فرایند هیدراتاسیون هستند.

آنچه مسلم است، افزایش دما، وزش باد، آب اضافی و یا پهنه‌ی بزرگ سطوح بتنی در افزایش سرعت تبخیر آب بتن تأثیرگذار هستند که در نهایت باعث ایجاد ترک در سطح و عمق بتن می‌شوند. عمل آوری بتن (کیورینگ) در تقابل با این افزایش سرعت تبخیر آب انجام می‌شود.

چرا به کیورینگ بتن (عمل آوری بتن) نیاز داریم؟

کیورینگ بتن راهکار رسیدن به بتن مقاوم‌تر و ماندگارتر است. بتن پس ‌از تخلیه مسیر خشک شدن را سپری می‌کند. اما مهم است که تلاش کنیم تا فرایند هیدراتاسیون به ‌طور کامل انجام ‌شده و بتن با بهترین قابلیت‌های مکانیکی و پایایی سخت شود. اهمیت بهره‌مندی از اصول عمل آوری بتن را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد.

  • تأمین مقاومت از پیش ‌طراحی ‌شده: قطعاً در فاز طراحی برای بتن درجه مقاومت معینی را تعریف می‌کنند. بتن پس‌ از تخلیه تا سخت شدن نهایی باید این درجه مقاومت هدف را تأمین نماید. اما تست‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که بتن در محیط‌های خیلی خشک بالغ بر نیمی از مقاومت خود را از دست می‌دهد. بتن ریخته شده در دمای بالای محیط به ‌سرعت سخت می‌شود. اما هرگز نمی‌تواند مقاومت حداکثری را تأمین نماید. همچنین بتن‌ریزی در هوای سرد نیز چالش‌ برانگیز است. چنین بتنی در مدت زمان طولانی سخت می‌شود و به ‌علت قرار گرفتن در معرض یخ‌زدگی خصوصیات فیزیکی ایده‌آل ندارد. با استفاده از کیورینگ بتن می‌توانیم دمای بتن را در حد ایده‌آل حفظ کرده و از خطر سخت شدن سریع و یا یخ‌زدگی در هوای سرد جلوگیری کنیم. به ‌این ‌ترتیب احتمال رسیدن به مقاومت طراحی ‌شده افزایش پیدا می‌کند.
  • باعث افزایش دوام و پایایی بتن می‌شود: عمل آوری بتن باعث می‌شود تا سطح بتن ساختار سخت‌تر و غیر قابل نفوذتری داشته باشد. چنین بتنی در مقابل نفوذ آب‌های سطحی و ورود دیگر عوامل مخرب محیطی مقاوم‌تر است. با کیورینگ مناسب بتن مقدار نفوذپذیری بتن کاهش پیدا می‌کند. در نتیجه بتن تحت تأثیر رطوبت محیط یا مواد شیمیایی قرار نمی‌گیرد. به ‌طور کلی رعایت اصول کیورینگ بتن با مقاوم‌تر شدن و نفوذناپذیری آن همراه است. چنین بتنی از دوام و پایایی بالایی برخوردار است.

عمل آوری بتن

اهمیت کیورینگ بتن در یک نگاه

در نظر داشته باشید که کیورینگ بتن یک سلسله فعالیت‌های تخصصی پس‌ از مرحله بتن‌ریزی است. چگونگی انجام کیورینگ بتن در پروژه‌های مختلف متفاوت است. به ‌عنوان مثال اصول کیورینگ بتن در هوای سرد با عمل آوری بتن در هوای گرم به کلی متفاوت است. اما در تمامی روش‌ها یک هدف کلی یعنی حفظ و ارتقاء ویژگی‌های بتن به وسیله جلوگیری از کاهش رطوبت و حفظ دمای بتن انجام می‌شود.

در تمامی روش‌ها و مراحل اصول کیورینگ بتن به ‌دنبال آن هستیم که عملیات شیمیایی هیدراتاسیون سیمان به ‌طور کامل انجام شود. اما فرایند هیدراتاسیون سیمان یک عملیات طولانی است که ساعت‌ها، روزها و حتی هفته‌ها ادامه پیدا می‌کند. در تمام این مدت فرایند شیمیایی بر روی سیمان در حال انجام شدن است و هر لحظه بر مقاومت و دوام بتن افزوده می‌شود. هر اندازه بتوانیم با استفاده از تکنیک‌های کیورینگ بتن کنترل دمای بهتر و حفظ مناسب‌تر رطوبت بتن را تأمین کنیم، قاعدتاً توانسته‌ایم عملیات هیدراتاسیون را کامل‌تر کرده و به ‌این‌ ترتیب مقاومت بتن و پایایی آن را افزایش دهیم.

اصول کیورینگ بتن

اصول کیورینگ بتن براساس حفظ رطوبت بتن می‌باشد. آنچه بتن را با چالش مواجه می‌کند، مدت ‌زمان تقریباً طولانی ‌مدت عمل شیمیایی هیدراتاسیون خمیر سیمان است. این فرایند شیمیایی تقریباً طولانی ‌مدت به آب نیاز دارد. اما تبخیر آب از سطح بتن در اثر افزایش دما و یا وزش باد و یا یخ بستن آب در هوای سرد مانع از تکمیل فرایند شیمیایی هیدراتاسیون می‌شود.

آنچه مسلم است، باید از بتن در مقابل از دست دادن رطوبت در حد فاصل تخلیه تا اندودکاری نهایی محافظت کنیم. برای این منظور سلسله فعالیت‌ها از اصول عمل آوری بتن طراحی ‌شده است. روش‌ها مانند پوشش‌های بتنی، محافظ مانع وزش باد، اسپری‌های پرکننده و... از جمله روش‌های متداول کیورینگ بتن هستند.

سطح بتن پس‌ از تخلیه و مسطح سازی کاملاً مستعد انقباض‌های شدید است. این انقباض‌ها در اثر حذف تدریجی اما سریع آب اتفاق می‌افتد و باعث ایجاد ترک‌های سطحی و عمیق در بتن می‌شود. اصول کیورینگ بتن انجام روش‌هایی است که سطح بتن را برای مدتی در بازه‌ای چند روزه به ‌طور دائم مرطوب نگه می‌دارد. به ‌عنوان مثال مهندسین با پوشاندن سطح بتن از تبخیر آب آن در هوای گرم و یا یخ بستن آب در هوای سرد جلوگیری می‌کنند.

در جدول زیر می‌توانید اطلاعات تقریبی از دوره عمل آوری بتن را مشاهده کنید. این جدول برای عمل آوری در حالتی است که حداقل نیمی از مقاومت بتن تأمین شده باشد.

 

درجه حرارت ۱۰ درجه سانتی‌گراد

درجه حرارت ۲۱ درجه سانتی‌گراد

بتن با سیمان پرتلند تیپ ۱

۲ الی ۱۶ روز

۶ الی ۸ روز

بتن با سیمان پرتلند تیپ ۲

۷ الی ۹ روز

۶ الی ۷ روز

بتن با سیمان پرتلند تیپ ۳

۳ الی ۶ روز

۳ الی ۴ روز

 

دقت کنید که اطلاعات درج شده در این جدول مقادیر تقریبی هستند. قاعدتاً الگوی دانه‌بندی بتن، روش ساخت، مقدار آب و شرایط محیطی مانند وزش باد در چگونگی طی شدن دوره سخت شدن و مقاومت نهایی بتن تأثیرگذار است.

عمل آوری بتن

سیستم‌های متداول عمل آوری بتن

برای حفظ رطوبت بتن در عملیات کیورینگ بتن از روش‌های متعددی استفاده می‌شود که به‌ قرار زیر هستند.

  • بهره‌مندی از زمین مرطوب و یا ماسه و خاک اره در کف فرآیند بتن ریزی
  • استفاده از گونی و یا حصیرهای کتانی که پوشش‌هایی یکسره برای جلوگیری از تبخیر سریع آب هستند.
  • آب پاشیدن مداوم سطح بتن که مناسب عمل آوری بتن در هوای گرم و خشک است. در این روش از خشک شدن بتن در حد فاصل خیس شدن‌های متوالی جلوگیری می‌شود.

با استفاده از روش‌های ذکر شده می‌توانیم سطح رطوبت بتن را حفظ کرده؛ البته در نهایت رطوبت بتن باید تبخیر شده تا سطح بتن خشک و سخت شود. ولی با استفاده از این روش‌ها می‌توانیم از سرعت بیش ‌از حد زیاد تبخیر رطوبت بتن کاسته و یک جریان هماهنگ با مدت‌ زمان فرایند هیدراتاسیون ایجاد کرد.

روش‌های کنترل دما در اصول کیورینگ بتن

دمای محیط چالشی‌ترین بحث در عملیات کیورینگ بتن است. سرعت تبخیر آب در دمای بالا زیاد است و به انقباض‌های شدید و ایجاد ترک‌های عمیق می‌انجامد. در مقابل کندی عملیات سخت شدن تا خطر انجماد آب در دماهای خیلی سرد نیز وجود دارد که کیورینگ بتن در هوای سرد را دشوارتر می‌کند.

کیورینگ بتن در هوای سرد یک عملیات بازدارنده است. در این عملیات باید مانع از سرد شدن سریع بتن شویم. به شکلی که در ۲۴ ساعت اولیه پس ‌از تخلیه بتن نباید اجازه دهیم که دمای بتن با سرعتی بیش ‌از ۳ درجه سانتی‌گراد در هر ساعت سرد شود. به هر صورت باید سطح بتن را با استفاده از عایق‌های محافظتی پوشانده تا از یخ‌زدگی آن در هوای سرد جلوگیری کنیم.

اما در هوای گرم با رویکرد کاملاً متفاوتی مواجه هستیم. در نظر داشته باشید که دمای اولیه عمل آوری بالاتر باعث دستیابی سریع‌تر به مقاومت سخت شده بتن می‌شود. در این ‌صورت ممکن است مقاومت ایجاد شده حد نهایی را کسب نکرده باشد. لذا اگر بتن را در هوای گرم به حال خود رها کنید، احتمالاً مقاومت نهایی آن به‌ شدت کاهش پیدا می‌کند. برای این منظور باید دمای بتن را به کمتر از دمای محیط برسانیم. آب پاشی در روزهای تابستانی پیشنهاد مناسبی است. اما اگر تغییرات دما در شب و روز بیشتر از ۳ درجه سانتی‌گراد در هر ساعت باشد، مجاز به آب‌پاشی نیستیم.

کیورینگ بتن در هوای سرد

اهداف کلی عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) چیست؟

عمل آوری بتن تأثیر مثبتی بر خواص بتن سخت شده دارد. با استفاده مناسب از عملیات کیورینگ بتن می‌توانیم درجه مقاومت، دوام و شرایط آب‌بندی بتن را ارتقا بخشیم. همچنین مقاومت سایشی آن را افزایش داده و از آن در مقابل یخ‌زدگی محافظت کنیم. از طرفی بتن با درجه نفوذپذیری کمتر تهیه خواهد شد تا در برابر نفوذ مواد شیمیایی مانند انواع نمک‌ها مقاوم‌تر باشد. در کل اهداف عمل آوری بتن را می‌توان در ۳ بند خلاصه کرد.

  • جلوگیری از کاهش رطوبت و در مواردی تأمین رطوبت از دست ‌رفته
  • حفظ دمای بتن در حدی مطلوب برای بازه زمانی معین
  • توسعه مقاومت بتن با تکمیل عملیات هیدراتاسیون سیمان

مدت زمان اجرای کیورینگ بتن چه مقدار است؟

مدت زمان محافظت بتن برای جلوگیری از کاهش رطوبت متغیر است. مؤلفه‌های متعددی در مدت زمان اجرای کیورینگ بتن تأثیرگذار هستند. این مؤلفه‌ها شامل نوع سیمان، نسبت اجزای مخلوط بتن، مقاومت مورد نیاز بتن، اندازه و شکل سازه‌ی بتنی، شرایط آب‌وهوایی محیط، دمای محیط و... می‌شود.

اگر بخواهیم وارد جزئیات شویم، با شرایط بسیار متنوع و متفاوتی روبه‌رو هستیم که قید به همگی آنها در این مقاله غیرممکن است. خواننده محترم در صورت علاقه می‌تواند استانداردهای کلی تعریف و طراحی انواع روش‌های کیورینگ بتن را مطالعه نماید. اما در ادامه این مطلب با فرض استفاده از سیمان پرتلند تیپ ۲ و یا سیمان پرتلند پوزولانی که در اکثر پروژه‌های بتن‌سازی استفاده می‌شوند، به تشریح مدت زمان اجرای کیورینگ بتن می‌پردازیم.

جدول حداقل زمان عمل آوری بتن

دمای متوسط بتن

نوع سیمان

شرایط محیطی

۵ الی ۱۰ درجه سانتی‌گراد

بالاتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد

هر درجه دمایی مابین ۵ الی ۲۵ درجه سانتی‌گراد

سیمان نوع ۱، ۲، ۳ پرتلند

متوسط

۴ روز

۳ روز

60T+10   روز

ضعیف

۶ روز

۴ روز

80T+10   روز

سیمان‌های پرتلند حاوی مواد پوزولانی

متوسط

ضعیف

10 روز

7 روز

 120T+10  روز

همه سیمان‌ها

خوب

اقدام خاصی ضرورت ندارد

 

  • نکته1: منظور از شرایط محیطی خوب، هر نوع فضای مرطوب و محافظت شده ‌است. به شکلی که بیش ‌از ۸۰ درصد رطوبت نسبی باقی می‌ماند. این محیط باید از تابش مستقیم نور خورشید و وزش باد محافظت شود.
  • نکته2: منظور از شرایط محیطی ضعیف، هر نوع فضای خشک و محافظت ‌نشده است. به شکلی که رطوبت نسبی سیمان تا ۵۰ درصد کاهش پیدا می‌کند. این بتن هیچ محافظتی در مقابل تابش نور خورشید و یا وزش باد ندارد.
  • نکته3: منظور از شرایط محیطی متوسط هر نوع فضای طراحی ‌شده در حدود خوب تا ضعیف است.

نگاه تحلیلی برای بررسی مدت زمان کیورینگ بتن

با بررسی جدول تدوین شده به ‌راحتی می‌توانیم شرایط هر نوع بتن در وضعیت‌های مختلف را ارزیابی کنیم. به ‌عنوان مثال بتن تهیه شده از سیمان پرتلند و نگهداری شده در شرایط کارگاهی بدون عمل آوری تحت مراقبت تقریباً ۵۲ درصد، مقدار مقاومت نهایی را کسب می‌کند. اما اگر شرایط محیطی وضعیت خوب و محافظت ‌شده داشته باشند، ممکن است بتن به 90 و حتی ۱۲۵ درصد از مقاومت تعیین ‌شده برسد.

سیمان پوزولانی فرایند هیدراتاسیون کندی دارد. مقدار حرارت بتن تهیه شده از سیمان پوزولانی کم است. لذا دوره کیورینگ بتن آنها طولانی‌تر از بتن‌های معمولی تهیه شده با سیمان پرتلند است. بنابراین بتن تهیه شده از سیمان پوزولانی نوعی بتن دیرگیر است که ممکن است بازه سخت شدن آن تا ۹۰ روز به طول انجامد. بنابراین به محافظت بیشتری در ترتیب عملیات کیورینگ بتن نیاز دارد.

روش‌های عمل آوری بتن

برای تکمیل کیورینگ بتن و مرطوب نگه‌ داشتن آن ۳ روش عمل آوری وجود دارد.

  1. روش‌هایی که متکی بر اشباع کردن محیط پیرامون بتن هستند. با استفاده از روش اشباع کردن می‌توانیم آب اولیه در اختلاط بتن را حفظ کنیم. این روش با استفاده از تکنیک‌های ایجاد برکه و یا غوطه‌ور سازی و یا آب‌پاشی و پوشش‌های خیس مانند پوشش گونی خیس شده انجام می‌شود.
  2. روش‌هایی که با استفاده از اندود کردن بتن برای جلوگیری از کاهش آب تأثیرگذار هستند. این کار معمولاً با استفاده از پوشش یکسره کاغذهای نفوذناپذیر و یا ورق‌های نایلونی انجام می‌شود.
  3. روش‌هایی که از طریق ایجاد حرارت و رطوبت اضافی برای بتن انجام می‌شوند. این روش در رشد مقاومت بتن و تسریع خشک شدن آن تأثیرگذار هستند. تکنیک‌ها مانند اعمال بخار زنده، سیم‌پیچ‌های گرمازا، قالب‌ها با بالشتک‌های گرم‌کننده از این روش‌ها هستند. این تکنیک‌ها برای کیورینگ در هوای سرد کاربرد گسترده‌ای دارند.

روش‌های کیورینگ بتن از دید عملیاتی

در بخش قبلی به اصول کیورینگ بتن با ایده‌های علمی و عملیاتی اشاره کردیم. حالا می‌خواهیم ببینیم که این روش‌های عملیاتی مانند اشباع سازی، اندودکاری و یا حرارت اضافی چگونه انجام می‌شوند. در کل روش‌های کیورینگ بتن را در دو دسته‌بندی کلی بررسی می‌کنند. دسته اول روش‌هایی هستند که با اعمال شرایط خاص از تبخیر رطوبت جلوگیری می‌کنند. پوشاندن بتن با پارچه‌های خاص و یا بهره‌مندی از قالب‌های حرارتی چنین روش‌هایی هستند. اما دسته دوم ترتیب کارهایی است که به شکل پاشش مداوم آب بر سطح بتن انجام می‌شود.

  • کیورینگ با استفاده از پاشش آب: در این روش از جریان پیوسته پاشش آب برای حفظ رطوبت بتن استفاده می‌شود. این روش مناسب سطوح بزرگ بتنی مانند بتن‌ریزی در کف و یا محوطه‌سازی است.
  • پاندینگ بتن: پاندینگ روش درست کردن حوضچه‌های آب است. این حوضچه‌های آب علاوه‌بر حفظ رطوبت در ثابت نگه ‌داشتن دمای بتن هنگام مواجهه با هوای گرم نیز تأثیرگذار هستند. پاندینگ روش مؤثر در فضاهای کوچک بتن‌ریزی می‌باشد.
  • اسپری کردن آب: این روش به مانند پاشش آب است. اما جریان آب در حجم کمتر و در مدت زمان طولانی‌تر به شکل اسپری شده بر سطح بتن پاشیده می‌شود. اسپری کردن آب به شکل دائمی است و نباید فاصله‌ای میان آن باشد. هزینه اجرای این رو روش زیاد است و به نظارت دائمی نیاز دارد. اما اثربخشی آن بهتر از روش‌های پاشش آب است.
  • کیورینگ بتن با ورقه: پوشاندن بتن با ورق‌های عمودی یا افقی از روش‌های کمتر متداول است. اما در کل مناسب بتن‌های کار شده به شکل حجم‌های مکعبی است.
  • پوشش‌های خیس: این پوشش‌ها از متریال‌هایی هستند که می‌توانند مقدار آب زیادی را در خود نگه دارند. با پاشش آب در این سطوح و قرار دادن آنها بر بتن می‌توانیم سطح بتن را همواره خیس کنیم.

اصول عمل آوری بتن

کیورینگ بتن

کیورینگ بتن از مهمترین عملیات‌های عمرانی است که مستقیم با استحکام سازه‌های عمرانی در ارتباط است. این فرآیند باید با دقت بالا و رعایت تمامی نکات مهندسی شده انجام شود. در مراحل بتن‌سازی و آغاز عملیات کیورینگ بتن از نوع سیمان پرتلند استفاده ‌شده اطلاع داشته باشید. همچنین لازم است تا نسبت سیمان در مخلوط بتن را بررسی کنید. برای این منظور کافی است که اطلاعات درج شده در بسته‌بندی و مقدار درجه فعال بودن سیمان‌ها را بررسی کنید.

از نگاه عملیاتی نمی‌توان یک فرمول مشخص برای تعیین زمان عمل آوری بتن معرفی کرد. لذا حداقل دوره زمانی ۷ روز را برای تکمیل عملیات کیورینگ بتن در نظر داشته باشید. البته برای بتن تهیه شده با سیمان پوزولانی توصیه می‌کنیم که دوره حداقل ۱۰ روزه را برای تکمیل عملیات کیورینگ بتن طی نمایید. از نگاه فنی هر نوع سازه بتنی که سطح بیشتر به نسبت ضخامت دارد، مانند دال‌ها و یا سقف‌های تیرچه بلوکی به نسبت دیگر سازه‌ها که سطح کمتری دارند، نیاز به مدت ‌زمان کیورینگ بیشتری دارند. به هر صورت تداوم عملیات کیورینگ تأثیر منفی بر مقاومت سازه نمی‌گذارد. اما در تکمیل دوره استحکام آن کاملاً تأثیرگذار است.

همه‌ چیز در خصوص عمل آوری بتن

عمل آوری بتن یا کیورینگ بتن سلسله عملیات‌ها پس ‌از تخلیه بتن تا سخت شدن نهایی آن است. در این عملیات‌ها قرار است انواع بتن تازه تخلیه‌ شده را در مسیری مناسب برای سخت شدن حداکثری قرار دهیم. در عمل کیورینگ بتن روش‌های حفظ میزان رطوبت و دمای مناسب بتن در روزهای نخست پس ‌از عملیات بتن‌ریزی است. به شکلی که بتن می‌تواند پس‌ از سخت شدن خصوصیات اهداف طراحی‌ شده را تأمین نماید.

عمل آوری بتن بلافاصله پس‌ از مرحله تخلیه و پرداخت سطح بتن آغاز می‌شود و تا مدتی ادامه پیدا می‌کند. این عمل آوری باید به گونه‌ای باشد که بتن بتواند در نهایت مقاومت و پایایی مناسب و استاندارد را تأمین نماید. بتن پس‌ از تخلیه به ‌سرعت آب خود را از دست می‌دهد. شرایط محیطی در تبخیر رطوبت بتن تأثیرگذار هستند. اگر چه این امر بدیهی است؛ اما باید با سرعت مناسب اتفاق بیافتد. بدون حضور رطوبت، مصالح سیمانی بتن قادر به تکمیل واکنش‌های مطلوب شیمیایی نیستند. لذا بتن با درجه کیفی مرغوب تهیه نمی‌شود.

کیورینگ بتن یک راه‌حل کلی از سلسله فعالیت‌هایی است که باعث می‌شود تا بتن در مسیری بهینه فرآیند خشک شدن و سخت شدن را سپری کند. در این مقاله از تیم کارشناسی گروه متسل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به کلیاتی جامع از اصول کیورینگ بتن می‌پردازیم.

کیورینگ بتن

کیورینگ بتن چیست؟

همان ‌طوری‌ که می‌دانید، بتن مصالحی ترکیبی است که از مخلوط شدن کامل سیمان، شن و ماسه به ‌همراه آب تهیه می‌شود. این مصالح باید در نسبت‌های معین با یکدیگر مخلوط شوند. بتن در فاز مقدماتی حالتی خمیری شکل و انعطاف‌پذیر دارد. این ترکیب پس ‌از گذشت مدت زمان کوتاه خشک شده و سخت می‌شود. اما این جریان خشک شدن باید با سرعت مناسب انجام شود.

تبخیر آب یا خشک شدن زودهنگام بتن تأثیر مخرب در تکمیل فرایند شیمیایی سیمان دارد. این فرایند شیمیایی سیمان را اصطلاحاً هیدراتاسیون می‌نامند. هیدراتاسیون یک فرآیند گرمازا و نسبتاً طولانی ‌مدت است. به شکلی که سیمان در یک بازه زمانی نسبتاً کوتاه سفت می‌شود. اما سخت شدن نهایی آن در بازه‌ای به ‌مراتب طولانی‌تر اتفاق می‌افتد.

وقتی سرعت تبخیر آب بتن خیلی بیشتر از سرعت سخت شدن سیمان باشد، عملیات شیمیایی هیدراتاسیون به‌ طور کامل انجام نمی‌شود. در این حالت بتن سختی مطلوب را ندارد. عمل آوری بتن و یا همان کیورینگ بتن سلسله فعالیت‌هایی است که سرعت تبخیر رطوبت بتن را کنترل کرده و آن را با سرعت سخت شدن سیمان هماهنگ می‌کند.

دما، عامل تاثیرگذار در تبخیر زودهنگام آب است. همچنین عامل کلیدی در سرعت بخشیدن به فرایند هیدراتاسیون می‌باشد. سطح بزرگ فضاهای بتن‌ریزی، رطوبت اضافی و حتی وزش باد از دیگر عوامل تأثیر تأثیرگذار در تکمیل فرایند هیدراتاسیون هستند.

آنچه مسلم است، افزایش دما، وزش باد، آب اضافی و یا پهنه‌ی بزرگ سطوح بتنی در افزایش سرعت تبخیر آب بتن تأثیرگذار هستند که در نهایت باعث ایجاد ترک در سطح و عمق بتن می‌شوند. عمل آوری بتن (کیورینگ) در تقابل با این افزایش سرعت تبخیر آب انجام می‌شود.

چرا به کیورینگ بتن (عمل آوری بتن) نیاز داریم؟

کیورینگ بتن راهکار رسیدن به بتن مقاوم‌تر و ماندگارتر است. بتن پس ‌از تخلیه مسیر خشک شدن را سپری می‌کند. اما مهم است که تلاش کنیم تا فرایند هیدراتاسیون به ‌طور کامل انجام ‌شده و بتن با بهترین قابلیت‌های مکانیکی و پایایی سخت شود. اهمیت بهره‌مندی از اصول عمل آوری بتن را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد.

  • تأمین مقاومت از پیش ‌طراحی ‌شده: قطعاً در فاز طراحی برای بتن درجه مقاومت معینی را تعریف می‌کنند. بتن پس‌ از تخلیه تا سخت شدن نهایی باید این درجه مقاومت هدف را تأمین نماید. اما تست‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که بتن در محیط‌های خیلی خشک بالغ بر نیمی از مقاومت خود را از دست می‌دهد. بتن ریخته شده در دمای بالای محیط به ‌سرعت سخت می‌شود. اما هرگز نمی‌تواند مقاومت حداکثری را تأمین نماید. همچنین بتن‌ریزی در هوای سرد نیز چالش‌ برانگیز است. چنین بتنی در مدت زمان طولانی سخت می‌شود و به ‌علت قرار گرفتن در معرض یخ‌زدگی خصوصیات فیزیکی ایده‌آل ندارد. با استفاده از کیورینگ بتن می‌توانیم دمای بتن را در حد ایده‌آل حفظ کرده و از خطر سخت شدن سریع و یا یخ‌زدگی در هوای سرد جلوگیری کنیم. به ‌این ‌ترتیب احتمال رسیدن به مقاومت طراحی ‌شده افزایش پیدا می‌کند.
  • باعث افزایش دوام و پایایی بتن می‌شود: عمل آوری بتن باعث می‌شود تا سطح بتن ساختار سخت‌تر و غیر قابل نفوذتری داشته باشد. چنین بتنی در مقابل نفوذ آب‌های سطحی و ورود دیگر عوامل مخرب محیطی مقاوم‌تر است. با کیورینگ مناسب بتن مقدار نفوذپذیری بتن کاهش پیدا می‌کند. در نتیجه بتن تحت تأثیر رطوبت محیط یا مواد شیمیایی قرار نمی‌گیرد. به ‌طور کلی رعایت اصول کیورینگ بتن با مقاوم‌تر شدن و نفوذناپذیری آن همراه است. چنین بتنی از دوام و پایایی بالایی برخوردار است.

عمل آوری بتن

اهمیت کیورینگ بتن در یک نگاه

در نظر داشته باشید که کیورینگ بتن یک سلسله فعالیت‌های تخصصی پس‌ از مرحله بتن‌ریزی است. چگونگی انجام کیورینگ بتن در پروژه‌های مختلف متفاوت است. به ‌عنوان مثال اصول کیورینگ بتن در هوای سرد با عمل آوری بتن در هوای گرم به کلی متفاوت است. اما در تمامی روش‌ها یک هدف کلی یعنی حفظ و ارتقاء ویژگی‌های بتن به وسیله جلوگیری از کاهش رطوبت و حفظ دمای بتن انجام می‌شود.

در تمامی روش‌ها و مراحل اصول کیورینگ بتن به ‌دنبال آن هستیم که عملیات شیمیایی هیدراتاسیون سیمان به ‌طور کامل انجام شود. اما فرایند هیدراتاسیون سیمان یک عملیات طولانی است که ساعت‌ها، روزها و حتی هفته‌ها ادامه پیدا می‌کند. در تمام این مدت فرایند شیمیایی بر روی سیمان در حال انجام شدن است و هر لحظه بر مقاومت و دوام بتن افزوده می‌شود. هر اندازه بتوانیم با استفاده از تکنیک‌های کیورینگ بتن کنترل دمای بهتر و حفظ مناسب‌تر رطوبت بتن را تأمین کنیم، قاعدتاً توانسته‌ایم عملیات هیدراتاسیون را کامل‌تر کرده و به ‌این‌ ترتیب مقاومت بتن و پایایی آن را افزایش دهیم.

اصول کیورینگ بتن

اصول کیورینگ بتن براساس حفظ رطوبت بتن می‌باشد. آنچه بتن را با چالش مواجه می‌کند، مدت ‌زمان تقریباً طولانی ‌مدت عمل شیمیایی هیدراتاسیون خمیر سیمان است. این فرایند شیمیایی تقریباً طولانی ‌مدت به آب نیاز دارد. اما تبخیر آب از سطح بتن در اثر افزایش دما و یا وزش باد و یا یخ بستن آب در هوای سرد مانع از تکمیل فرایند شیمیایی هیدراتاسیون می‌شود.

آنچه مسلم است، باید از بتن در مقابل از دست دادن رطوبت در حد فاصل تخلیه تا اندودکاری نهایی محافظت کنیم. برای این منظور سلسله فعالیت‌ها از اصول عمل آوری بتن طراحی ‌شده است. روش‌ها مانند پوشش‌های بتنی، محافظ مانع وزش باد، اسپری‌های پرکننده و... از جمله روش‌های متداول کیورینگ بتن هستند.

سطح بتن پس‌ از تخلیه و مسطح سازی کاملاً مستعد انقباض‌های شدید است. این انقباض‌ها در اثر حذف تدریجی اما سریع آب اتفاق می‌افتد و باعث ایجاد ترک‌های سطحی و عمیق در بتن می‌شود. اصول کیورینگ بتن انجام روش‌هایی است که سطح بتن را برای مدتی در بازه‌ای چند روزه به ‌طور دائم مرطوب نگه می‌دارد. به ‌عنوان مثال مهندسین با پوشاندن سطح بتن از تبخیر آب آن در هوای گرم و یا یخ بستن آب در هوای سرد جلوگیری می‌کنند.

در جدول زیر می‌توانید اطلاعات تقریبی از دوره عمل آوری بتن را مشاهده کنید. این جدول برای عمل آوری در حالتی است که حداقل نیمی از مقاومت بتن تأمین شده باشد.

 

درجه حرارت ۱۰ درجه سانتی‌گراد

درجه حرارت ۲۱ درجه سانتی‌گراد

بتن با سیمان پرتلند تیپ ۱

۲ الی ۱۶ روز

۶ الی ۸ روز

بتن با سیمان پرتلند تیپ ۲

۷ الی ۹ روز

۶ الی ۷ روز

بتن با سیمان پرتلند تیپ ۳

۳ الی ۶ روز

۳ الی ۴ روز

 

دقت کنید که اطلاعات درج شده در این جدول مقادیر تقریبی هستند. قاعدتاً الگوی دانه‌بندی بتن، روش ساخت، مقدار آب و شرایط محیطی مانند وزش باد در چگونگی طی شدن دوره سخت شدن و مقاومت نهایی بتن تأثیرگذار است.

عمل آوری بتن

سیستم‌های متداول عمل آوری بتن

برای حفظ رطوبت بتن در عملیات کیورینگ بتن از روش‌های متعددی استفاده می‌شود که به‌ قرار زیر هستند.

  • بهره‌مندی از زمین مرطوب و یا ماسه و خاک اره در کف فرآیند بتن ریزی
  • استفاده از گونی و یا حصیرهای کتانی که پوشش‌هایی یکسره برای جلوگیری از تبخیر سریع آب هستند.
  • آب پاشیدن مداوم سطح بتن که مناسب عمل آوری بتن در هوای گرم و خشک است. در این روش از خشک شدن بتن در حد فاصل خیس شدن‌های متوالی جلوگیری می‌شود.

با استفاده از روش‌های ذکر شده می‌توانیم سطح رطوبت بتن را حفظ کرده؛ البته در نهایت رطوبت بتن باید تبخیر شده تا سطح بتن خشک و سخت شود. ولی با استفاده از این روش‌ها می‌توانیم از سرعت بیش ‌از حد زیاد تبخیر رطوبت بتن کاسته و یک جریان هماهنگ با مدت‌ زمان فرایند هیدراتاسیون ایجاد کرد.

روش‌های کنترل دما در اصول کیورینگ بتن

دمای محیط چالشی‌ترین بحث در عملیات کیورینگ بتن است. سرعت تبخیر آب در دمای بالا زیاد است و به انقباض‌های شدید و ایجاد ترک‌های عمیق می‌انجامد. در مقابل کندی عملیات سخت شدن تا خطر انجماد آب در دماهای خیلی سرد نیز وجود دارد که کیورینگ بتن در هوای سرد را دشوارتر می‌کند.

کیورینگ بتن در هوای سرد یک عملیات بازدارنده است. در این عملیات باید مانع از سرد شدن سریع بتن شویم. به شکلی که در ۲۴ ساعت اولیه پس ‌از تخلیه بتن نباید اجازه دهیم که دمای بتن با سرعتی بیش ‌از ۳ درجه سانتی‌گراد در هر ساعت سرد شود. به هر صورت باید سطح بتن را با استفاده از عایق‌های محافظتی پوشانده تا از یخ‌زدگی آن در هوای سرد جلوگیری کنیم.

اما در هوای گرم با رویکرد کاملاً متفاوتی مواجه هستیم. در نظر داشته باشید که دمای اولیه عمل آوری بالاتر باعث دستیابی سریع‌تر به مقاومت سخت شده بتن می‌شود. در این ‌صورت ممکن است مقاومت ایجاد شده حد نهایی را کسب نکرده باشد. لذا اگر بتن را در هوای گرم به حال خود رها کنید، احتمالاً مقاومت نهایی آن به‌ شدت کاهش پیدا می‌کند. برای این منظور باید دمای بتن را به کمتر از دمای محیط برسانیم. آب پاشی در روزهای تابستانی پیشنهاد مناسبی است. اما اگر تغییرات دما در شب و روز بیشتر از ۳ درجه سانتی‌گراد در هر ساعت باشد، مجاز به آب‌پاشی نیستیم.

کیورینگ بتن در هوای سرد

اهداف کلی عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) چیست؟

عمل آوری بتن تأثیر مثبتی بر خواص بتن سخت شده دارد. با استفاده مناسب از عملیات کیورینگ بتن می‌توانیم درجه مقاومت، دوام و شرایط آب‌بندی بتن را ارتقا بخشیم. همچنین مقاومت سایشی آن را افزایش داده و از آن در مقابل یخ‌زدگی محافظت کنیم. از طرفی بتن با درجه نفوذپذیری کمتر تهیه خواهد شد تا در برابر نفوذ مواد شیمیایی مانند انواع نمک‌ها مقاوم‌تر باشد. در کل اهداف عمل آوری بتن را می‌توان در ۳ بند خلاصه کرد.

  • جلوگیری از کاهش رطوبت و در مواردی تأمین رطوبت از دست ‌رفته
  • حفظ دمای بتن در حدی مطلوب برای بازه زمانی معین
  • توسعه مقاومت بتن با تکمیل عملیات هیدراتاسیون سیمان

مدت زمان اجرای کیورینگ بتن چه مقدار است؟

مدت زمان محافظت بتن برای جلوگیری از کاهش رطوبت متغیر است. مؤلفه‌های متعددی در مدت زمان اجرای کیورینگ بتن تأثیرگذار هستند. این مؤلفه‌ها شامل نوع سیمان، نسبت اجزای مخلوط بتن، مقاومت مورد نیاز بتن، اندازه و شکل سازه‌ی بتنی، شرایط آب‌وهوایی محیط، دمای محیط و... می‌شود.

اگر بخواهیم وارد جزئیات شویم، با شرایط بسیار متنوع و متفاوتی روبه‌رو هستیم که قید به همگی آنها در این مقاله غیرممکن است. خواننده محترم در صورت علاقه می‌تواند استانداردهای کلی تعریف و طراحی انواع روش‌های کیورینگ بتن را مطالعه نماید. اما در ادامه این مطلب با فرض استفاده از سیمان پرتلند تیپ ۲ و یا سیمان پرتلند پوزولانی که در اکثر پروژه‌های بتن‌سازی استفاده می‌شوند، به تشریح مدت زمان اجرای کیورینگ بتن می‌پردازیم.

جدول حداقل زمان عمل آوری بتن

دمای متوسط بتن

نوع سیمان

شرایط محیطی

۵ الی ۱۰ درجه سانتی‌گراد

بالاتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد

هر درجه دمایی مابین ۵ الی ۲۵ درجه سانتی‌گراد

سیمان نوع ۱، ۲، ۳ پرتلند

متوسط

۴ روز

۳ روز

60T+10   روز

ضعیف

۶ روز

۴ روز

80T+10   روز

سیمان‌های پرتلند حاوی مواد پوزولانی

متوسط

ضعیف

10 روز

7 روز

 120T+10  روز

همه سیمان‌ها

خوب

اقدام خاصی ضرورت ندارد

 

  • نکته1: منظور از شرایط محیطی خوب، هر نوع فضای مرطوب و محافظت شده ‌است. به شکلی که بیش ‌از ۸۰ درصد رطوبت نسبی باقی می‌ماند. این محیط باید از تابش مستقیم نور خورشید و وزش باد محافظت شود.
  • نکته2: منظور از شرایط محیطی ضعیف، هر نوع فضای خشک و محافظت ‌نشده است. به شکلی که رطوبت نسبی سیمان تا ۵۰ درصد کاهش پیدا می‌کند. این بتن هیچ محافظتی در مقابل تابش نور خورشید و یا وزش باد ندارد.
  • نکته3: منظور از شرایط محیطی متوسط هر نوع فضای طراحی ‌شده در حدود خوب تا ضعیف است.

نگاه تحلیلی برای بررسی مدت زمان کیورینگ بتن

با بررسی جدول تدوین شده به ‌راحتی می‌توانیم شرایط هر نوع بتن در وضعیت‌های مختلف را ارزیابی کنیم. به ‌عنوان مثال بتن تهیه شده از سیمان پرتلند و نگهداری شده در شرایط کارگاهی بدون عمل آوری تحت مراقبت تقریباً ۵۲ درصد، مقدار مقاومت نهایی را کسب می‌کند. اما اگر شرایط محیطی وضعیت خوب و محافظت ‌شده داشته باشند، ممکن است بتن به 90 و حتی ۱۲۵ درصد از مقاومت تعیین ‌شده برسد.

سیمان پوزولانی فرایند هیدراتاسیون کندی دارد. مقدار حرارت بتن تهیه شده از سیمان پوزولانی کم است. لذا دوره کیورینگ بتن آنها طولانی‌تر از بتن‌های معمولی تهیه شده با سیمان پرتلند است. بنابراین بتن تهیه شده از سیمان پوزولانی نوعی بتن دیرگیر است که ممکن است بازه سخت شدن آن تا ۹۰ روز به طول انجامد. بنابراین به محافظت بیشتری در ترتیب عملیات کیورینگ بتن نیاز دارد.

روش‌های عمل آوری بتن

برای تکمیل کیورینگ بتن و مرطوب نگه‌ داشتن آن ۳ روش عمل آوری وجود دارد.

  1. روش‌هایی که متکی بر اشباع کردن محیط پیرامون بتن هستند. با استفاده از روش اشباع کردن می‌توانیم آب اولیه در اختلاط بتن را حفظ کنیم. این روش با استفاده از تکنیک‌های ایجاد برکه و یا غوطه‌ور سازی و یا آب‌پاشی و پوشش‌های خیس مانند پوشش گونی خیس شده انجام می‌شود.
  2. روش‌هایی که با استفاده از اندود کردن بتن برای جلوگیری از کاهش آب تأثیرگذار هستند. این کار معمولاً با استفاده از پوشش یکسره کاغذهای نفوذناپذیر و یا ورق‌های نایلونی انجام می‌شود.
  3. روش‌هایی که از طریق ایجاد حرارت و رطوبت اضافی برای بتن انجام می‌شوند. این روش در رشد مقاومت بتن و تسریع خشک شدن آن تأثیرگذار هستند. تکنیک‌ها مانند اعمال بخار زنده، سیم‌پیچ‌های گرمازا، قالب‌ها با بالشتک‌های گرم‌کننده از این روش‌ها هستند. این تکنیک‌ها برای کیورینگ در هوای سرد کاربرد گسترده‌ای دارند.

روش‌های کیورینگ بتن از دید عملیاتی

در بخش قبلی به اصول کیورینگ بتن با ایده‌های علمی و عملیاتی اشاره کردیم. حالا می‌خواهیم ببینیم که این روش‌های عملیاتی مانند اشباع سازی، اندودکاری و یا حرارت اضافی چگونه انجام می‌شوند. در کل روش‌های کیورینگ بتن را در دو دسته‌بندی کلی بررسی می‌کنند. دسته اول روش‌هایی هستند که با اعمال شرایط خاص از تبخیر رطوبت جلوگیری می‌کنند. پوشاندن بتن با پارچه‌های خاص و یا بهره‌مندی از قالب‌های حرارتی چنین روش‌هایی هستند. اما دسته دوم ترتیب کارهایی است که به شکل پاشش مداوم آب بر سطح بتن انجام می‌شود.

  • کیورینگ با استفاده از پاشش آب: در این روش از جریان پیوسته پاشش آب برای حفظ رطوبت بتن استفاده می‌شود. این روش مناسب سطوح بزرگ بتنی مانند بتن‌ریزی در کف و یا محوطه‌سازی است.
  • پاندینگ بتن: پاندینگ روش درست کردن حوضچه‌های آب است. این حوضچه‌های آب علاوه‌بر حفظ رطوبت در ثابت نگه ‌داشتن دمای بتن هنگام مواجهه با هوای گرم نیز تأثیرگذار هستند. پاندینگ روش مؤثر در فضاهای کوچک بتن‌ریزی می‌باشد.
  • اسپری کردن آب: این روش به مانند پاشش آب است. اما جریان آب در حجم کمتر و در مدت زمان طولانی‌تر به شکل اسپری شده بر سطح بتن پاشیده می‌شود. اسپری کردن آب به شکل دائمی است و نباید فاصله‌ای میان آن باشد. هزینه اجرای این رو روش زیاد است و به نظارت دائمی نیاز دارد. اما اثربخشی آن بهتر از روش‌های پاشش آب است.
  • کیورینگ بتن با ورقه: پوشاندن بتن با ورق‌های عمودی یا افقی از روش‌های کمتر متداول است. اما در کل مناسب بتن‌های کار شده به شکل حجم‌های مکعبی است.
  • پوشش‌های خیس: این پوشش‌ها از متریال‌هایی هستند که می‌توانند مقدار آب زیادی را در خود نگه دارند. با پاشش آب در این سطوح و قرار دادن آنها بر بتن می‌توانیم سطح بتن را همواره خیس کنیم.

اصول عمل آوری بتن

کیورینگ بتن

کیورینگ بتن از مهمترین عملیات‌های عمرانی است که مستقیم با استحکام سازه‌های عمرانی در ارتباط است. این فرآیند باید با دقت بالا و رعایت تمامی نکات مهندسی شده انجام شود. در مراحل بتن‌سازی و آغاز عملیات کیورینگ بتن از نوع سیمان پرتلند استفاده ‌شده اطلاع داشته باشید. همچنین لازم است تا نسبت سیمان در مخلوط بتن را بررسی کنید. برای این منظور کافی است که اطلاعات درج شده در بسته‌بندی و مقدار درجه فعال بودن سیمان‌ها را بررسی کنید.

از نگاه عملیاتی نمی‌توان یک فرمول مشخص برای تعیین زمان عمل آوری بتن معرفی کرد. لذا حداقل دوره زمانی ۷ روز را برای تکمیل عملیات کیورینگ بتن در نظر داشته باشید. البته برای بتن تهیه شده با سیمان پوزولانی توصیه می‌کنیم که دوره حداقل ۱۰ روزه را برای تکمیل عملیات کیورینگ بتن طی نمایید. از نگاه فنی هر نوع سازه بتنی که سطح بیشتر به نسبت ضخامت دارد، مانند دال‌ها و یا سقف‌های تیرچه بلوکی به نسبت دیگر سازه‌ها که سطح کمتری دارند، نیاز به مدت ‌زمان کیورینگ بیشتری دارند. به هر صورت تداوم عملیات کیورینگ تأثیر منفی بر مقاومت سازه نمی‌گذارد. اما در تکمیل دوره استحکام آن کاملاً تأثیرگذار است.