گیرش بتن چیست؟ و معرفی تکنیک های گیرش بتن

گیرش بتن مرحله سخت شدن ملات سیمان است که باعث ایجاد ساختار فیزیکی بسیار مقاومی می‌شود. این فرآیند پس ‌از افزودن آب به سیمان و به شکل تدریجی رخ می‌دهد. تا جاییکه ابتدا حالت خمیری شده دارد و پس ‌از گذشت یک دوره تقریباً طولانی ‌مدت خمیر ملات سیمان به حجمی سخت و سنگ مانند تبدیل می‌شود.

از نگاه ساده، گیرش بتن فرایند شیمیایی است که طی آن خمیر سیمان از مخلوطی مایع به ترکیبی سخت تبدیل می‌شود. البته این پروسه سخت شدن در مدت زمانی طولانی انجام ‌شده و چگونگی طی شدن این مسیر در استحکام فیزیکی نهایی بتن و همچنین قابلیت‌ها و خصوصیات عمرانی آن تأثیرگذار است.

از نگاه مهندسی عمران اصول گیرش بتن از مباحث کلیدی است. هر اندازه که چگونگی تهیه ملات سیمان و ساخت بتن و یا تخلیه آن از اهمیت بالایی برخوردار است، مراحل پس ‌از تخلیه تا سخت شدن نهایی نیز از اهمیت قابل‌ توجهی برخوردار است. تا جاییکه ماهیت سازه و تداوم ساخت‌وسازهای عمرانی به رعایت اصول گیرش بتن بستگی دارد. در این مقاله نوشته ‌شده در تیم تحریریه کارشناسان گروه متسل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به اهمیت گیرش بتن و تمام جزئیات فنی آن می‌پردازیم. اگر هم دوست دارید تا درباره ملات خودتراز شونده بدانید در این مقاله همراه ما باشید.

گیرش بتن

تعریف اصول گیرش بتن

تغییر از حالت خمیری تا حالت سخت و جامد شده ملات سیمان را گیرش بتن می‌نامند. این مرحله در مدت زمان طولانی و به شکل تدریجی انجام می‌شود. به این بازه زمانی نیز اصطلاحاً زمان گیرش بتن گفته می‌شود.

گیرش بتن در امتداد یک زنجیره واکنش شیمیایی میان سیمان و آب اتفاق می‌افتد. به این واکنش شیمیایی اصطلاحاً هیدراتاسیون گفته می‌شود. در نظر داشته باشید که هیدراتاسیون یک زنجیره‌ی تغییرات شیمیایی است. خشک شدن ملات سیمان بخشی از این تغییرات شیمیایی می‌باشد.

هیدراتاسیون یک فرایند شیمیایی برگشت ‌ناپذیر است. این فرایند به شکل تدریجی رخ می‌دهد. سفت شدن خمیر سیمان به ‌سرعت اتفاق می‌افتد. اما سخت شدن ملات سیمان در بازه زمانی طولانی‌ مدت کامل می‌شود. این افزایش مقاومت بتن در اثر زمان همان اصول گیرش بتن است. البته جالب است بدانید که تحت برخی شرایط خاص احتمال افزایش مقاومت بتن نامحدود است و ممکن است در مدت زمان بسیار طولانی و حتی نامحدود به دامنه مقاومت فیزیکی بتن افزوده شود. اما در کل این بازه زمان گیرش بتن محدود است.

عوامل متعددی بر اصول گیرش بتن تأثیرگذار هستند. دمای هوا، دمای زمین، شرایط آب‌وهوایی و... از جمله عوامل کلیدی در طی شدن پروسه گیرش بتن هستند. این عوامل در چگونگی شکل‌گیری فرایند هیدراتاسیون تأثیر می‌گذارند که در نهایت باعث سخت شدن قابل ‌توجه بتن می‌شوند. اگر چه زمان گیرش بتن با افزایش دما کاهش پیدا می‌کند؛ اما در مواردی این افزایش دما تأثیر معکوس دارد. لکن از نگاه کلی در دماهای بالا و هوای خشک سرعت گیرش بتن بیشتر است.

اهمیت تکنیک‌ها در اصول گیرش بتن

عوامل محیطی تأثیر مستقیم بر زمان گیرش بتن می‌گذارند. حتی این عوامل محیطی می‌توانند ساختار بتن را ضعیف کرده و یا مراحل گیرش بتن را با چالش جدی مواجه کنند. لذا در شرایط گوناگون آب‌وهوایی و برای بتن‌های متفاوت از تکنیک‌های متنوع عمل آوری بتن استفاده می‌کنند.

در شرایط عادی مثلاً در دمای مناسب محیط و آب‌وهوای نسبتاً خشک و آفتابی، زمان گیرش بتن مسیر استانداردی را طی می‌کند. در چنین شرایطی با چالش‌های جدی مواجه نیستیم. اما شرایط گیرش بتن در هوای سرد و یا هوای خیلی گرم بحث ‌برانگیز است. در چنین شرایطی با آب‌وهوای غیرمتعارف مواجه هستیم که تأثیر مخرب در چگونگی گیرش بتن می‌گذارند.

در شرایط نامساعد جوی و یا مواجه شدن با هوای خیلی سرد و یا خیلی گرم از برخی افزودنی‌های بتن استفاده می‌کنند که اصطلاحاً با عنوان تکنیک‌های گیرش بتن معرفی می‌شوند. به ‌عنوان مثال برای گیرش بتن در هوای سرد از انواع تسریع کننده‌های بتن استفاده می‌کنند. اما برای عمل‌آوری بتن در هوای گرم از کندگیر کننده ها بهره‌مند می‌شوند.

مراحل گیرش بتن

مراحل گیرش بتن سلسله فرآیندهای شیمیایی است که در آن ساختار سیمانی در تماس مستقیم با آب به کل تغییر می‌کند. ابتدا حالت خمیری شکل دارد؛ اما این زنجیره تحولات شیمیایی تا سخت شدن و مقاومت زیاد بتن ادامه پیدا می‌کند. آنچه به ‌عنوان سیمان پرتلند می‌شناسیم، در واقع از ۵ ماده شیمیایی تشکیل شده ‌است.

  • سیلیکات دسی کلسیم
  • سیلیکات تری کلسیم
  • تری کلسیم آلومینات
  • تترا کلسیم آلومینو فریت
  • گچ

این ۵ ماده روی ‌هم سیمان را شکل می‌دهند. ترکیب ایجاد شده به ‌شدت به آب حساس است و پس ‌از تماس با آب از حالت پودری تغییر شکل داده و فرم خمیری شده پیدا می‌کند. در ادامه با از دست دادن آب، حالت آن سخت شده و بی‌نهایت مقاوم می‌شوند. البته برای افزایش حجم بتن و همچنین افزایش مقاومت بتن از انواع خرده سنگ‌ها مانند شن و ماسه در مخلوط ملات سیمان استفاده می‌کنند. آنچه به ‌عنوان بتن یا همان سنگ مصنوعی می‌شناسیم، در واقع مقاومت فیزیکی خرده سنگ‌ها است که کنار هم با قدرت بالای چسب سیمان قرار گرفته‌اند. خمیر سیمان نقش یک چسب قدرتمند را بازی می‌کند که پس ‌از سخت شدن می‌تواند خرده سنگ‌های شن و ماسه را کنار هم قرار داده و آنها را به حجمی سنگ مانند تبدیل کند.

  • ترکیب ۵ ماده شیمیایی سیمان با آب و تشکیل چسب خمیری شکل سیمان یک فرایند دامنه‌دار شیمیایی است. قبلاً گفتیم که این فرایند را هیدراتاسیون معرفی می‌کنند. واکنش شیمیایی سیمان یا همان هیدراتاسیون یک واکنش گرمازا است. یعنی در حین سخت شدن ملات سیمان گرمای محسوسی آزاد می‌شود. البته این گرما به ‌تدریج از سیمان تولید می‌شود. اما تأثیر عمیق در ساختار مقاوم نهایی بتن دارد. مراحل گیرش بتن را می‌توان در دو بخش کلی دسته‌بندی نمود.
  • زمان گیرش اولیه بتن
  • زمان گیرش ثانویه بتن (گیرش نهایی)

گیرش بتن چیست

زمان گیرش اولیه بتن

به زمان طی شدن در مسیر سخت شدن ملات بتن گفته می‌شود. این زمان از آغاز مرحله تخلیه بتن تا سخت شدن مقدماتی آن ادامه پیدا می‌کند. توضیح آنکه ملات سیمان در حالت اولیه فرم خمیری شکل دارد. اما پس ‌از تخلیه به ‌سرعت فرم خمیری شکل خود را از دست داده و اصطلاحاً دیگر آن قابلیت ارتجاعی را ندارد. در این مرحله بتن در حال سفت شدن است. این سفت شدن به شکلی است که کارپذیری بتن را غیرممکن می‌کند. یعنی بتن آن‌قدر سفت شده ‌است که دیگر قابلیت جریان پذیری و فرم پذیری را ندارد. به مدت زمان طی شدن از حالت خمیری تا سخت شدن مقدماتی به شکلی که دیگر بتن شرایط ارتجاعی نداشته باشد را اصطلاحاً زمان گیرش اولیه بتن می‌گویند. همچنین اگر دوست دارید درباره بچینگ بتن بدانید این مقاله را از دست ندهید.

زمان گیرش نهایی بتن

به زمان طی شده تا تشکیل فرم جامد بتن گفته می‌شود. این بازه از آغاز فرم سفت شده تا پایان مراحل جامد شدن بتن ادامه دارد. توضیح آنکه در انتهای زمان گیرش اولیه با بتنی مواجه هستیم که دیگر آن فرم خمیری شکل و انعطاف‌پذیر را ندارد. اما هنوز یک ساختار کاملاً سخت و جامد شده نیست. در این مرحله اصطلاحاً بتن قابلیت کارپذیری خود را از دست داده است؛ اما هنوز سختی لازم را ندارد. بازه زمانی طی شده تا سختی کامل بتن را اصطلاحاً زمان گیرش نهایی بتن می‌گویند. در این مرحله بتن آن‌قدر سفت است که می‌تواند شکل خود را حفظ کند. لذا هر نوع تلاش برای تغییر فرم بتن در این مرحله باعث تخریب بافت بتن می‌شود و در کاهش مقاومت آن نیز تأثیرگذار است.

از نگاه فنی هر نوع تغییر، جابه‌جایی، فرم پذیری، قالب‌گیری، اصلاح ساختار بتن باید تا پایان زمان گیرش اولیه بتن انجام شود. با آغاز زمان گیرش نهایی بتن مرحله تثبیت بتن آغاز شده ‌است و شما مجاز به تغییر فرم بتن نیستید. بلکه باید شرایط لازم برای سپری شدن اصول گیرش نهایی بتن را فراهم کنید.

اهمیت اطلاع از زمان گیرش بتن در چیست؟

زمان گیرش بتن از اطلاعات مفید در عملیات‌های عمرانی است. بدون اطلاع از این زمان و یا هر نوع کم اهمالی برای بررسی دقیق و فنی آن ما را با چالش‌های جدی مواجه می‌کند. البته نگاه فنی و اجرایی به زمان گیرش اولیه بتن با زمان گیرش ثانویه بتن متفاوت است.

اطلاع از زمان گیرش اولیه بتن در مراحل توزیع و قالب‌گیری بتن کارایی دارد. وقتی از زمان گیرش اولیه بتن اطلاع دارید، به ‌خوبی می‌دانید که بتن در دست شما با شرایط آب‌وهوایی پیش رو چه هنگام، شروع به سخت شدن می‌کند. لذا با دقت بهتری می‌توانید ترتیب کارهای عمرانی را سامان‌دهی کنید. همچنین می‌توانید برای مراحل تولید، حمل‌ونقل، روش تخلیه بتن، قالب گیری و... برنامه‌ریزی کنید. در بسیاری از پروژه‌ها از بتن آماده استفاده می‌کنند. در این‌ صورت به مدت زمان گیرش اولیه بیشتری نیاز دارند. چرا که باید بتن را از محل کارخانه تا محل پروژه جابجا کند. برای افزایش زمان گیرش اولیه بتن تکنیک‌های متعددی طراحی ‌شده است که همگی آنها در تکمیل مفید و سالم عملیات بتن‌ریزی تأثیرگذار هستند.

ضرورت اطلاع از زمان گیرش ثانویه بتن

اطلاع از زمان گیرش ثانویه بتن نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. در بسیاری از پروژه‌ها با حجم بتن‌ریزی قابل ‌توجه مواجه هستید. در این ‌صورت لازم است تا آغاز زمان گیرش نهایی بتن را به تأخیر انداخته و یا این مدت زمان را طولانی‌تر کنید. چرا که باید تمام مراحل بتن‌ریزی را هم‌زمان به انتها رسانده و فاز سخت شدن نهایی بتن را سپری کنید. از تکنیک‌های متنوع برای طولانی شدن زمان گیرش بتن استفاده می‌کنند. اما در نظر داشته باشید که هر نوع کم اهمالی باعث می‌شود تا زمان گیرش نهایی بتن بی‌نهایت شود. یعنی ساختار بتن فرم بی‌ثباتی گرفته و هرگز سخت نمی‌شوند. قطعاً چنین شرایطی غیر مطلوب است و مناسب طراحی سازه‌های سرسخت عمرانی نیست.

گیرش بتن

گیرش بتن چه هنگامی رخ می‌دهد؟

گیرش بتن بازه زمانی است که طی آن بتن از حالت خمیری به حالت کاملاً جامد تغییر شکل می‌دهد. اما این تغییر شکل به ناگهان اتفاق نمی‌افتد. بلکه در یک بازه زمانی تقریباً طولانی و کاملاً تدریجی انجام می‌شود. گیرش اولیه بتن با آغاز عملیات هیدراتاسیون و تولید گرما آغاز می‌شود. در کل می‌توانیم فرآیند گیرش بتن را در ۵ فاز خلاصه کنیم.

  • فاز اول؛ مرحله‌ی آغاز فرآیند هیدراتاسیون است. این فاز سرعت عمل بالایی دارد و گرمای زیادی تولید می‌شود. اصطلاحاً بتن به ‌سرعت سخت می‌شود.
  • فاز دوم؛ یک مرحله تثبیت از فرم پذیری بتن است. در این مرحله فرایند هیدراتاسیون در حال تکمیل است. گرمای زیادی تولید نمی‌شود؛ اما فرم نهایی بتن شکل ماندگاری دارد.
  • فاز سوم؛ مرحله‌ی عبور از زمان گیرش اولیه بتن تا وارد شدن به مرحله گیرش نهایی است. در این مرحله نیز گرمای زیادی حاصل می‌شود.
  • فاز چهارم؛ طی شدن مدت زمان گیرش نهایی بتن است. یک مرحله گرمازا است که تدریجی و پیوسته اتفاق می‌افتد.
  • فاز پنجم؛ مرحله تثبیت بتن است. این فاز در پایان گیرش ثانویه بتن تا همیشه آغاز شده ‌است.

مؤلفه‌های تأثیرگذار در گیرش بتن

مولفه‌های تاثیرگذار بر گیرش بتن متنوع هستند. شرایط آب‌وهوایی از جمله مهمترین مؤلفه‌های تأثیرگذار می‌باشند. هوای گرم باعث سریع شدن فعل‌ و انفعالات شیمیایی داخل بتن می‌شود. اما هوای سرد جریان گیرش بتن را کند می‌کند. همچنین مقدار رطوبت هوا نیز از جمله عوامل کلیدی در مراحل گیرش بتن است. بتن در هوای خشک یا رطوبت کم مقدار استحکام لازم را ندارد. از طرفی وزش باد نیز می‌تواند نگران‌ کننده باشد. زیرا وزش باد باعث سرعت بخشیدن به تبخیر رطوبت بتن می‌شود که قطعاً سرعت گیرش بتن را تسریع می‌کند. با در نظر داشتن این مقدمه، عوامل تأثیرگذار بر اصول و مراحل گیرش بتن را می‌توان در موارد زیر مطرح کرد.

نسبت آب به سیمان

نسبت آب به سیمان از مهمترین مؤلفه‌های فنی ساخت انواع بتن است. این نسبت را اصطلاحاً با معیار W/C معرفی می‌کنند و از عوامل کلیدی در مدت زمان گیرش بتن می‌باشد. همچنین بر کیفیت نهایی بتن نیز تأثیرگذار است.

از نگاه کلی هر اندازه نسبت آب به سیمان کمتر باشد، زمان گیرش بتن نیز کوتاه‌تر است و بتن زودتر سخت می‌شود. اما این دستور کلی در همه موارد صادق نیست. از طرفی وقتی نسبت آب به سیمان کم است، مخلوط ایجاد شده درجه روان پذیری کمی دارد. بنابراین کار کردن با این نوع بتن دشوار است. اصطلاحاً بتن انعطاف‌پذیری کمی دارد. لذا لازم است تا تمامی عملیات‌های تکمیل و ساخت بتن تا تخلیه و شکل‌پذیری آن را با سرعت انجام دهیم.

در مقابل هر اندازه نسبت آب به سیمان افزایش پیدا کند، مدت زمان گیرش بتن نیز افزایش پیدا می‌کند. به نوعی بتن فرایند سخت شدن کندتری دارد. اما در عوض از بتن روان و شکل‌پذیری برخوردار هستیم. همچنین فرصت کار با این بتن زیاد است. حتی می‌توانیم آن را در مکانی دیگر تولید کرده و با استفاده از وسایل مخصوص مانند میکسرها به محل پروژه منتقل کنیم. اصولاً طراحی بتن آماده این ‌چنین است. اما توجه به افزایش نسبت آب به سیمان ضروری است. زیرا عدم رعایت این تناسب باعث کاهش مقاومت بتن شده و حتی ممکن است زمان گیرش آن را بسیار طولانی تا حد بی‌نهایت افزایش دهد. موضوعی که تأثیر منفی در مقاومت نهایی بتن دارد.

درجه حرارت

دمای محیط از دیگر مؤلفه‌های تأثیرگذار بر مدت زمان گیرش بتن است. دما تأثیر مستقیم در اجرای سلسله فرایندهای شیمیایی هیدراتاسیون دارد. در دماهای بالاتر فرایند هیدراتاسیون سیمان سریع‌تر انجام می‌شود. لذا بتن زودتر سخت شده و مدت زمان گیرش بتن سریع‌تر است. اما وقتی دمای محیط کاهش پیدا می‌کند، روند هیدراتاسیون بتن نیز کند شده، در نتیجه گیرش بتن در مدت زمان طولانی‌تری اتفاق می‌افتد.

برای پایش درجه حرارت محیط و همچنین درجه حرارت لایه‌های داخلی بتن دستورالعمل‌ها و تکنیک‌های تخصصی طراحی ‌شده است.

مواد افزودنی

افزودنی‌ها از دیگر عوامل تأثیرگذار در زمان گیرش بتن هستند. این افزودنی‌ها از ترکیبات اصلی بتن نیستند. بلکه به ‌عنوان موارد مکمل بر بتن اضافه می‌شوند تا برخی خواص فیزیکی و شیمیایی آنها را بهبود بخشند. تأثیر در مدت زمان گیرش بتن یکی از همین تأثیرات در خواص شیمیایی بتن می‌باشد. این مواد افزودنی تأثیرگذار در مدت زمان گیرش بتن را به دو دسته کلی تفکیک می‌کنند.

  • زودگیر کننده ها: ترکیباتی هستند که برای افزایش میزان زمان هیدراتاسیون سیمان کارایی دارند. اصطلاحاً مدت زمان سخت شدن سیمان را سریع‌تر می‌کنند. برای همین است که به آنها زودگیر بتن می‌گویند.
  • کندگیر کننده ها: از این ترکیبات برای به تأخیر انداختن مدت‌ زمان گیرش بتن استفاده می‌کنند. کندگیرها عملیات هیدراتاسیون را به تأخیر انداخته و بازه سخت شدن بتن را طولانی می‌کنند.

مدت زمان طبیعی گیرش بتن چه مقدار است؟

سخت شدن بتن تا رسیدن به مقاومت استاندارد پروسه کافی برای تخمین مدت زمان گیرش بتن است. این مقاومت استاندارد رسیدن به حداقل مقاومت فشاری است که بتوان بر روی سطح بتن تجهیزات و ماشین‌آلات، ادوات و یا دیگر بخش‌های بتنی ساختمانی را نصب کرد. در شرایط نرمال یعنی درجه حرارت بالای ۱۲ درجه سانتی‌گراد و کمتر از ۴۰ درجه سانتی‌گراد به ‌همراه رطوبت طبیعی محیط، مدت زمان استاندارد گیرش بتن یک دوره ۲۵ روزه است. پس ‌از طی شدن این دوره ۲۵ روزه می‌توان از سطح سخت بتن برای نصب ماشین‌آلات و یا اجرای دیگر سازه‌های عمرانی و حتی ادامه عملیات بتن‌ریزی استفاده کرد.

چگونه از بتن تازه ریخته شده محافظت کنیم؟

محافظت از بتن تحت شرایط گوناگون متفاوت است. در این پروسه با شرایط آب‌وهوایی متفاوتی روبرو هستیم. لذا باید رفتار ما برای محافظت از بتن بسته به شرایط آب‌وهوایی تعیین شود. بنابراین می‌توان از تکنیک‌های زیر برای محافظت بتن تازه ریخته شده استفاده کرد.

  • از بتن در مواجهه با وزش بادهای سرد و منجمد کننده محافظت کنید.
  • سعی در ایجاد تعادل میان دمای بتن و دمای محیط خارج از بتن داشته باشید.
  • اجازه ندهید تا بتن تازه ریخته شده به دمای انجماد برسد. این پروسه چالش جدی برای طی شدن گیرش بتن در هوای سرد است.
  • از لایه‌های عایق گذاری شده برای حفظ دمای بتن و جلوگیری از انجماد آن استفاده کنید.
  • بهتر است بتن را در اواخر روز و یا اوایل شب تخلیه نکنید. چرا که در این بازه دمای محیط به ‌شدت تغییر می‌کند.
  • دقت کنید تا دمای آب در مرحله پخت بتن حداقل ۲۰ درجه فارنهایت خنک‌تر از دمای عمق بتن باشد. این اختلاف دمایی از ترک‌خوردگی بتن ناشی از تنش‌های گرمایی جلوگیری می‌کند.
  • در صورت مواجهه با دمای خیلی زیاد و رطوبت کم از قابلیت اسپری آب و یا مه پاش در سطح بتن استفاده کنید. این عمل از ترک‌خوردگی و جمع شدن بتن در هوای گرم و خشک جلوگیری می‌کند.
  • از پوشش‌های مرطوب اشباع ‌شده پس‌ از سفت شدن بتن برای جلوگیری از آسیب سطحی استفاده کنید.
  • بهتر است سطح بتن را با استفاده از پوشش‌های محافظتی مانند کاغذ یا ورق‌های پلاستیکی غیر قابل نفوذ بپوشانید. با این عمل مانع از کاهش آب در سطح بتن می‌شوید.
  • برای عقب انداختن یا کاهش تبخیر رطوبت بتن می‌توانید از ترکیبات غشایی استفاده کنید.
  • از تکنیک‌های پخت بخار برای سخت شدن زودتر و مستحکم‌تر بتن استفاده کنید. بخار زنده در فشار اتمسفر و بخار فشار بالا در اتوکلاو دو تکنیک مؤثر پخت تحت تأثیر بخار آب هستند.

گیرش بتن بحث کلیدی در عملیات‌های عمرانی است. در پروژه‌های بزرگ مراحل ساخت اسکلت‌های بتنی به شکل ترتیبی می‌باشد. به نوعی هر سازه بتنی در فازهای مختلف و زنجیره‌وار ساخته می‌شوند. قاعدتاً زمانی در احداث سازه‌های سنگین بتنی موفق هستیم که بتوانیم پروسه بتن‌ریزی فاز به فاز را به ‌درستی انجام دهیم. برای طی شدن درست این پروسه به درک فنی مناسب از عملیات گیرش بتن نیاز داریم. از طرفی لازم است تا بتن را در بهترین حالت نگه ‌داشته تا به سختی مناسب برسد. گیرش بتن در هوای سرد، هوای گرم و خشک، عملیات‌های فشرده عمرانی و یا سازه‌های سنگین بتنی از چالش‌های جدی مهندسی عمران است. در این مقاله از گروه متسل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به بررسی جامع زمان گیرش بتن پرداختیم. این مقاله راهنمای کلی از چگونگی ترتیب کارها در مدت زمان پس از تخلیه بتن است. البته لازم به ذکر است که باید در مقدمات امر مراحل ساخت با کیفیت بتن را سپری کرده باشید.

گیرش بتن چیست؟ و معرفی تکنیک های گیرش بتن

گیرش بتن مرحله سخت شدن ملات سیمان است که باعث ایجاد ساختار فیزیکی بسیار مقاومی می‌شود. این فرآیند پس ‌از افزودن آب به سیمان و به شکل تدریجی رخ می‌دهد. تا جاییکه ابتدا حالت خمیری شده دارد و پس ‌از گذشت یک دوره تقریباً طولانی ‌مدت خمیر ملات سیمان به حجمی سخت و سنگ مانند تبدیل می‌شود.

از نگاه ساده، گیرش بتن فرایند شیمیایی است که طی آن خمیر سیمان از مخلوطی مایع به ترکیبی سخت تبدیل می‌شود. البته این پروسه سخت شدن در مدت زمانی طولانی انجام ‌شده و چگونگی طی شدن این مسیر در استحکام فیزیکی نهایی بتن و همچنین قابلیت‌ها و خصوصیات عمرانی آن تأثیرگذار است.

از نگاه مهندسی عمران اصول گیرش بتن از مباحث کلیدی است. هر اندازه که چگونگی تهیه ملات سیمان و ساخت بتن و یا تخلیه آن از اهمیت بالایی برخوردار است، مراحل پس ‌از تخلیه تا سخت شدن نهایی نیز از اهمیت قابل‌ توجهی برخوردار است. تا جاییکه ماهیت سازه و تداوم ساخت‌وسازهای عمرانی به رعایت اصول گیرش بتن بستگی دارد. در این مقاله نوشته ‌شده در تیم تحریریه کارشناسان گروه متسل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به اهمیت گیرش بتن و تمام جزئیات فنی آن می‌پردازیم. اگر هم دوست دارید تا درباره ملات خودتراز شونده بدانید در این مقاله همراه ما باشید.

گیرش بتن

تعریف اصول گیرش بتن

تغییر از حالت خمیری تا حالت سخت و جامد شده ملات سیمان را گیرش بتن می‌نامند. این مرحله در مدت زمان طولانی و به شکل تدریجی انجام می‌شود. به این بازه زمانی نیز اصطلاحاً زمان گیرش بتن گفته می‌شود.

گیرش بتن در امتداد یک زنجیره واکنش شیمیایی میان سیمان و آب اتفاق می‌افتد. به این واکنش شیمیایی اصطلاحاً هیدراتاسیون گفته می‌شود. در نظر داشته باشید که هیدراتاسیون یک زنجیره‌ی تغییرات شیمیایی است. خشک شدن ملات سیمان بخشی از این تغییرات شیمیایی می‌باشد.

هیدراتاسیون یک فرایند شیمیایی برگشت ‌ناپذیر است. این فرایند به شکل تدریجی رخ می‌دهد. سفت شدن خمیر سیمان به ‌سرعت اتفاق می‌افتد. اما سخت شدن ملات سیمان در بازه زمانی طولانی‌ مدت کامل می‌شود. این افزایش مقاومت بتن در اثر زمان همان اصول گیرش بتن است. البته جالب است بدانید که تحت برخی شرایط خاص احتمال افزایش مقاومت بتن نامحدود است و ممکن است در مدت زمان بسیار طولانی و حتی نامحدود به دامنه مقاومت فیزیکی بتن افزوده شود. اما در کل این بازه زمان گیرش بتن محدود است.

عوامل متعددی بر اصول گیرش بتن تأثیرگذار هستند. دمای هوا، دمای زمین، شرایط آب‌وهوایی و... از جمله عوامل کلیدی در طی شدن پروسه گیرش بتن هستند. این عوامل در چگونگی شکل‌گیری فرایند هیدراتاسیون تأثیر می‌گذارند که در نهایت باعث سخت شدن قابل ‌توجه بتن می‌شوند. اگر چه زمان گیرش بتن با افزایش دما کاهش پیدا می‌کند؛ اما در مواردی این افزایش دما تأثیر معکوس دارد. لکن از نگاه کلی در دماهای بالا و هوای خشک سرعت گیرش بتن بیشتر است.

اهمیت تکنیک‌ها در اصول گیرش بتن

عوامل محیطی تأثیر مستقیم بر زمان گیرش بتن می‌گذارند. حتی این عوامل محیطی می‌توانند ساختار بتن را ضعیف کرده و یا مراحل گیرش بتن را با چالش جدی مواجه کنند. لذا در شرایط گوناگون آب‌وهوایی و برای بتن‌های متفاوت از تکنیک‌های متنوع عمل آوری بتن استفاده می‌کنند.

در شرایط عادی مثلاً در دمای مناسب محیط و آب‌وهوای نسبتاً خشک و آفتابی، زمان گیرش بتن مسیر استانداردی را طی می‌کند. در چنین شرایطی با چالش‌های جدی مواجه نیستیم. اما شرایط گیرش بتن در هوای سرد و یا هوای خیلی گرم بحث ‌برانگیز است. در چنین شرایطی با آب‌وهوای غیرمتعارف مواجه هستیم که تأثیر مخرب در چگونگی گیرش بتن می‌گذارند.

در شرایط نامساعد جوی و یا مواجه شدن با هوای خیلی سرد و یا خیلی گرم از برخی افزودنی‌های بتن استفاده می‌کنند که اصطلاحاً با عنوان تکنیک‌های گیرش بتن معرفی می‌شوند. به ‌عنوان مثال برای گیرش بتن در هوای سرد از انواع تسریع کننده‌های بتن استفاده می‌کنند. اما برای عمل‌آوری بتن در هوای گرم از کندگیر کننده ها بهره‌مند می‌شوند.

مراحل گیرش بتن

مراحل گیرش بتن سلسله فرآیندهای شیمیایی است که در آن ساختار سیمانی در تماس مستقیم با آب به کل تغییر می‌کند. ابتدا حالت خمیری شکل دارد؛ اما این زنجیره تحولات شیمیایی تا سخت شدن و مقاومت زیاد بتن ادامه پیدا می‌کند. آنچه به ‌عنوان سیمان پرتلند می‌شناسیم، در واقع از ۵ ماده شیمیایی تشکیل شده ‌است.

  • سیلیکات دسی کلسیم
  • سیلیکات تری کلسیم
  • تری کلسیم آلومینات
  • تترا کلسیم آلومینو فریت
  • گچ

این ۵ ماده روی ‌هم سیمان را شکل می‌دهند. ترکیب ایجاد شده به ‌شدت به آب حساس است و پس ‌از تماس با آب از حالت پودری تغییر شکل داده و فرم خمیری شده پیدا می‌کند. در ادامه با از دست دادن آب، حالت آن سخت شده و بی‌نهایت مقاوم می‌شوند. البته برای افزایش حجم بتن و همچنین افزایش مقاومت بتن از انواع خرده سنگ‌ها مانند شن و ماسه در مخلوط ملات سیمان استفاده می‌کنند. آنچه به ‌عنوان بتن یا همان سنگ مصنوعی می‌شناسیم، در واقع مقاومت فیزیکی خرده سنگ‌ها است که کنار هم با قدرت بالای چسب سیمان قرار گرفته‌اند. خمیر سیمان نقش یک چسب قدرتمند را بازی می‌کند که پس ‌از سخت شدن می‌تواند خرده سنگ‌های شن و ماسه را کنار هم قرار داده و آنها را به حجمی سنگ مانند تبدیل کند.

  • ترکیب ۵ ماده شیمیایی سیمان با آب و تشکیل چسب خمیری شکل سیمان یک فرایند دامنه‌دار شیمیایی است. قبلاً گفتیم که این فرایند را هیدراتاسیون معرفی می‌کنند. واکنش شیمیایی سیمان یا همان هیدراتاسیون یک واکنش گرمازا است. یعنی در حین سخت شدن ملات سیمان گرمای محسوسی آزاد می‌شود. البته این گرما به ‌تدریج از سیمان تولید می‌شود. اما تأثیر عمیق در ساختار مقاوم نهایی بتن دارد. مراحل گیرش بتن را می‌توان در دو بخش کلی دسته‌بندی نمود.
  • زمان گیرش اولیه بتن
  • زمان گیرش ثانویه بتن (گیرش نهایی)

گیرش بتن چیست

زمان گیرش اولیه بتن

به زمان طی شدن در مسیر سخت شدن ملات بتن گفته می‌شود. این زمان از آغاز مرحله تخلیه بتن تا سخت شدن مقدماتی آن ادامه پیدا می‌کند. توضیح آنکه ملات سیمان در حالت اولیه فرم خمیری شکل دارد. اما پس ‌از تخلیه به ‌سرعت فرم خمیری شکل خود را از دست داده و اصطلاحاً دیگر آن قابلیت ارتجاعی را ندارد. در این مرحله بتن در حال سفت شدن است. این سفت شدن به شکلی است که کارپذیری بتن را غیرممکن می‌کند. یعنی بتن آن‌قدر سفت شده ‌است که دیگر قابلیت جریان پذیری و فرم پذیری را ندارد. به مدت زمان طی شدن از حالت خمیری تا سخت شدن مقدماتی به شکلی که دیگر بتن شرایط ارتجاعی نداشته باشد را اصطلاحاً زمان گیرش اولیه بتن می‌گویند. همچنین اگر دوست دارید درباره بچینگ بتن بدانید این مقاله را از دست ندهید.

زمان گیرش نهایی بتن

به زمان طی شده تا تشکیل فرم جامد بتن گفته می‌شود. این بازه از آغاز فرم سفت شده تا پایان مراحل جامد شدن بتن ادامه دارد. توضیح آنکه در انتهای زمان گیرش اولیه با بتنی مواجه هستیم که دیگر آن فرم خمیری شکل و انعطاف‌پذیر را ندارد. اما هنوز یک ساختار کاملاً سخت و جامد شده نیست. در این مرحله اصطلاحاً بتن قابلیت کارپذیری خود را از دست داده است؛ اما هنوز سختی لازم را ندارد. بازه زمانی طی شده تا سختی کامل بتن را اصطلاحاً زمان گیرش نهایی بتن می‌گویند. در این مرحله بتن آن‌قدر سفت است که می‌تواند شکل خود را حفظ کند. لذا هر نوع تلاش برای تغییر فرم بتن در این مرحله باعث تخریب بافت بتن می‌شود و در کاهش مقاومت آن نیز تأثیرگذار است.

از نگاه فنی هر نوع تغییر، جابه‌جایی، فرم پذیری، قالب‌گیری، اصلاح ساختار بتن باید تا پایان زمان گیرش اولیه بتن انجام شود. با آغاز زمان گیرش نهایی بتن مرحله تثبیت بتن آغاز شده ‌است و شما مجاز به تغییر فرم بتن نیستید. بلکه باید شرایط لازم برای سپری شدن اصول گیرش نهایی بتن را فراهم کنید.

اهمیت اطلاع از زمان گیرش بتن در چیست؟

زمان گیرش بتن از اطلاعات مفید در عملیات‌های عمرانی است. بدون اطلاع از این زمان و یا هر نوع کم اهمالی برای بررسی دقیق و فنی آن ما را با چالش‌های جدی مواجه می‌کند. البته نگاه فنی و اجرایی به زمان گیرش اولیه بتن با زمان گیرش ثانویه بتن متفاوت است.

اطلاع از زمان گیرش اولیه بتن در مراحل توزیع و قالب‌گیری بتن کارایی دارد. وقتی از زمان گیرش اولیه بتن اطلاع دارید، به ‌خوبی می‌دانید که بتن در دست شما با شرایط آب‌وهوایی پیش رو چه هنگام، شروع به سخت شدن می‌کند. لذا با دقت بهتری می‌توانید ترتیب کارهای عمرانی را سامان‌دهی کنید. همچنین می‌توانید برای مراحل تولید، حمل‌ونقل، روش تخلیه بتن، قالب گیری و... برنامه‌ریزی کنید. در بسیاری از پروژه‌ها از بتن آماده استفاده می‌کنند. در این‌ صورت به مدت زمان گیرش اولیه بیشتری نیاز دارند. چرا که باید بتن را از محل کارخانه تا محل پروژه جابجا کند. برای افزایش زمان گیرش اولیه بتن تکنیک‌های متعددی طراحی ‌شده است که همگی آنها در تکمیل مفید و سالم عملیات بتن‌ریزی تأثیرگذار هستند.

ضرورت اطلاع از زمان گیرش ثانویه بتن

اطلاع از زمان گیرش ثانویه بتن نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. در بسیاری از پروژه‌ها با حجم بتن‌ریزی قابل ‌توجه مواجه هستید. در این ‌صورت لازم است تا آغاز زمان گیرش نهایی بتن را به تأخیر انداخته و یا این مدت زمان را طولانی‌تر کنید. چرا که باید تمام مراحل بتن‌ریزی را هم‌زمان به انتها رسانده و فاز سخت شدن نهایی بتن را سپری کنید. از تکنیک‌های متنوع برای طولانی شدن زمان گیرش بتن استفاده می‌کنند. اما در نظر داشته باشید که هر نوع کم اهمالی باعث می‌شود تا زمان گیرش نهایی بتن بی‌نهایت شود. یعنی ساختار بتن فرم بی‌ثباتی گرفته و هرگز سخت نمی‌شوند. قطعاً چنین شرایطی غیر مطلوب است و مناسب طراحی سازه‌های سرسخت عمرانی نیست.

گیرش بتن

گیرش بتن چه هنگامی رخ می‌دهد؟

گیرش بتن بازه زمانی است که طی آن بتن از حالت خمیری به حالت کاملاً جامد تغییر شکل می‌دهد. اما این تغییر شکل به ناگهان اتفاق نمی‌افتد. بلکه در یک بازه زمانی تقریباً طولانی و کاملاً تدریجی انجام می‌شود. گیرش اولیه بتن با آغاز عملیات هیدراتاسیون و تولید گرما آغاز می‌شود. در کل می‌توانیم فرآیند گیرش بتن را در ۵ فاز خلاصه کنیم.

  • فاز اول؛ مرحله‌ی آغاز فرآیند هیدراتاسیون است. این فاز سرعت عمل بالایی دارد و گرمای زیادی تولید می‌شود. اصطلاحاً بتن به ‌سرعت سخت می‌شود.
  • فاز دوم؛ یک مرحله تثبیت از فرم پذیری بتن است. در این مرحله فرایند هیدراتاسیون در حال تکمیل است. گرمای زیادی تولید نمی‌شود؛ اما فرم نهایی بتن شکل ماندگاری دارد.
  • فاز سوم؛ مرحله‌ی عبور از زمان گیرش اولیه بتن تا وارد شدن به مرحله گیرش نهایی است. در این مرحله نیز گرمای زیادی حاصل می‌شود.
  • فاز چهارم؛ طی شدن مدت زمان گیرش نهایی بتن است. یک مرحله گرمازا است که تدریجی و پیوسته اتفاق می‌افتد.
  • فاز پنجم؛ مرحله تثبیت بتن است. این فاز در پایان گیرش ثانویه بتن تا همیشه آغاز شده ‌است.

مؤلفه‌های تأثیرگذار در گیرش بتن

مولفه‌های تاثیرگذار بر گیرش بتن متنوع هستند. شرایط آب‌وهوایی از جمله مهمترین مؤلفه‌های تأثیرگذار می‌باشند. هوای گرم باعث سریع شدن فعل‌ و انفعالات شیمیایی داخل بتن می‌شود. اما هوای سرد جریان گیرش بتن را کند می‌کند. همچنین مقدار رطوبت هوا نیز از جمله عوامل کلیدی در مراحل گیرش بتن است. بتن در هوای خشک یا رطوبت کم مقدار استحکام لازم را ندارد. از طرفی وزش باد نیز می‌تواند نگران‌ کننده باشد. زیرا وزش باد باعث سرعت بخشیدن به تبخیر رطوبت بتن می‌شود که قطعاً سرعت گیرش بتن را تسریع می‌کند. با در نظر داشتن این مقدمه، عوامل تأثیرگذار بر اصول و مراحل گیرش بتن را می‌توان در موارد زیر مطرح کرد.

نسبت آب به سیمان

نسبت آب به سیمان از مهمترین مؤلفه‌های فنی ساخت انواع بتن است. این نسبت را اصطلاحاً با معیار W/C معرفی می‌کنند و از عوامل کلیدی در مدت زمان گیرش بتن می‌باشد. همچنین بر کیفیت نهایی بتن نیز تأثیرگذار است.

از نگاه کلی هر اندازه نسبت آب به سیمان کمتر باشد، زمان گیرش بتن نیز کوتاه‌تر است و بتن زودتر سخت می‌شود. اما این دستور کلی در همه موارد صادق نیست. از طرفی وقتی نسبت آب به سیمان کم است، مخلوط ایجاد شده درجه روان پذیری کمی دارد. بنابراین کار کردن با این نوع بتن دشوار است. اصطلاحاً بتن انعطاف‌پذیری کمی دارد. لذا لازم است تا تمامی عملیات‌های تکمیل و ساخت بتن تا تخلیه و شکل‌پذیری آن را با سرعت انجام دهیم.

در مقابل هر اندازه نسبت آب به سیمان افزایش پیدا کند، مدت زمان گیرش بتن نیز افزایش پیدا می‌کند. به نوعی بتن فرایند سخت شدن کندتری دارد. اما در عوض از بتن روان و شکل‌پذیری برخوردار هستیم. همچنین فرصت کار با این بتن زیاد است. حتی می‌توانیم آن را در مکانی دیگر تولید کرده و با استفاده از وسایل مخصوص مانند میکسرها به محل پروژه منتقل کنیم. اصولاً طراحی بتن آماده این ‌چنین است. اما توجه به افزایش نسبت آب به سیمان ضروری است. زیرا عدم رعایت این تناسب باعث کاهش مقاومت بتن شده و حتی ممکن است زمان گیرش آن را بسیار طولانی تا حد بی‌نهایت افزایش دهد. موضوعی که تأثیر منفی در مقاومت نهایی بتن دارد.

درجه حرارت

دمای محیط از دیگر مؤلفه‌های تأثیرگذار بر مدت زمان گیرش بتن است. دما تأثیر مستقیم در اجرای سلسله فرایندهای شیمیایی هیدراتاسیون دارد. در دماهای بالاتر فرایند هیدراتاسیون سیمان سریع‌تر انجام می‌شود. لذا بتن زودتر سخت شده و مدت زمان گیرش بتن سریع‌تر است. اما وقتی دمای محیط کاهش پیدا می‌کند، روند هیدراتاسیون بتن نیز کند شده، در نتیجه گیرش بتن در مدت زمان طولانی‌تری اتفاق می‌افتد.

برای پایش درجه حرارت محیط و همچنین درجه حرارت لایه‌های داخلی بتن دستورالعمل‌ها و تکنیک‌های تخصصی طراحی ‌شده است.

مواد افزودنی

افزودنی‌ها از دیگر عوامل تأثیرگذار در زمان گیرش بتن هستند. این افزودنی‌ها از ترکیبات اصلی بتن نیستند. بلکه به ‌عنوان موارد مکمل بر بتن اضافه می‌شوند تا برخی خواص فیزیکی و شیمیایی آنها را بهبود بخشند. تأثیر در مدت زمان گیرش بتن یکی از همین تأثیرات در خواص شیمیایی بتن می‌باشد. این مواد افزودنی تأثیرگذار در مدت زمان گیرش بتن را به دو دسته کلی تفکیک می‌کنند.

  • زودگیر کننده ها: ترکیباتی هستند که برای افزایش میزان زمان هیدراتاسیون سیمان کارایی دارند. اصطلاحاً مدت زمان سخت شدن سیمان را سریع‌تر می‌کنند. برای همین است که به آنها زودگیر بتن می‌گویند.
  • کندگیر کننده ها: از این ترکیبات برای به تأخیر انداختن مدت‌ زمان گیرش بتن استفاده می‌کنند. کندگیرها عملیات هیدراتاسیون را به تأخیر انداخته و بازه سخت شدن بتن را طولانی می‌کنند.

مدت زمان طبیعی گیرش بتن چه مقدار است؟

سخت شدن بتن تا رسیدن به مقاومت استاندارد پروسه کافی برای تخمین مدت زمان گیرش بتن است. این مقاومت استاندارد رسیدن به حداقل مقاومت فشاری است که بتوان بر روی سطح بتن تجهیزات و ماشین‌آلات، ادوات و یا دیگر بخش‌های بتنی ساختمانی را نصب کرد. در شرایط نرمال یعنی درجه حرارت بالای ۱۲ درجه سانتی‌گراد و کمتر از ۴۰ درجه سانتی‌گراد به ‌همراه رطوبت طبیعی محیط، مدت زمان استاندارد گیرش بتن یک دوره ۲۵ روزه است. پس ‌از طی شدن این دوره ۲۵ روزه می‌توان از سطح سخت بتن برای نصب ماشین‌آلات و یا اجرای دیگر سازه‌های عمرانی و حتی ادامه عملیات بتن‌ریزی استفاده کرد.

چگونه از بتن تازه ریخته شده محافظت کنیم؟

محافظت از بتن تحت شرایط گوناگون متفاوت است. در این پروسه با شرایط آب‌وهوایی متفاوتی روبرو هستیم. لذا باید رفتار ما برای محافظت از بتن بسته به شرایط آب‌وهوایی تعیین شود. بنابراین می‌توان از تکنیک‌های زیر برای محافظت بتن تازه ریخته شده استفاده کرد.

  • از بتن در مواجهه با وزش بادهای سرد و منجمد کننده محافظت کنید.
  • سعی در ایجاد تعادل میان دمای بتن و دمای محیط خارج از بتن داشته باشید.
  • اجازه ندهید تا بتن تازه ریخته شده به دمای انجماد برسد. این پروسه چالش جدی برای طی شدن گیرش بتن در هوای سرد است.
  • از لایه‌های عایق گذاری شده برای حفظ دمای بتن و جلوگیری از انجماد آن استفاده کنید.
  • بهتر است بتن را در اواخر روز و یا اوایل شب تخلیه نکنید. چرا که در این بازه دمای محیط به ‌شدت تغییر می‌کند.
  • دقت کنید تا دمای آب در مرحله پخت بتن حداقل ۲۰ درجه فارنهایت خنک‌تر از دمای عمق بتن باشد. این اختلاف دمایی از ترک‌خوردگی بتن ناشی از تنش‌های گرمایی جلوگیری می‌کند.
  • در صورت مواجهه با دمای خیلی زیاد و رطوبت کم از قابلیت اسپری آب و یا مه پاش در سطح بتن استفاده کنید. این عمل از ترک‌خوردگی و جمع شدن بتن در هوای گرم و خشک جلوگیری می‌کند.
  • از پوشش‌های مرطوب اشباع ‌شده پس‌ از سفت شدن بتن برای جلوگیری از آسیب سطحی استفاده کنید.
  • بهتر است سطح بتن را با استفاده از پوشش‌های محافظتی مانند کاغذ یا ورق‌های پلاستیکی غیر قابل نفوذ بپوشانید. با این عمل مانع از کاهش آب در سطح بتن می‌شوید.
  • برای عقب انداختن یا کاهش تبخیر رطوبت بتن می‌توانید از ترکیبات غشایی استفاده کنید.
  • از تکنیک‌های پخت بخار برای سخت شدن زودتر و مستحکم‌تر بتن استفاده کنید. بخار زنده در فشار اتمسفر و بخار فشار بالا در اتوکلاو دو تکنیک مؤثر پخت تحت تأثیر بخار آب هستند.

گیرش بتن بحث کلیدی در عملیات‌های عمرانی است. در پروژه‌های بزرگ مراحل ساخت اسکلت‌های بتنی به شکل ترتیبی می‌باشد. به نوعی هر سازه بتنی در فازهای مختلف و زنجیره‌وار ساخته می‌شوند. قاعدتاً زمانی در احداث سازه‌های سنگین بتنی موفق هستیم که بتوانیم پروسه بتن‌ریزی فاز به فاز را به ‌درستی انجام دهیم. برای طی شدن درست این پروسه به درک فنی مناسب از عملیات گیرش بتن نیاز داریم. از طرفی لازم است تا بتن را در بهترین حالت نگه ‌داشته تا به سختی مناسب برسد. گیرش بتن در هوای سرد، هوای گرم و خشک، عملیات‌های فشرده عمرانی و یا سازه‌های سنگین بتنی از چالش‌های جدی مهندسی عمران است. در این مقاله از گروه متسل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به بررسی جامع زمان گیرش بتن پرداختیم. این مقاله راهنمای کلی از چگونگی ترتیب کارها در مدت زمان پس از تخلیه بتن است. البته لازم به ذکر است که باید در مقدمات امر مراحل ساخت با کیفیت بتن را سپری کرده باشید.