عمل آوری بتن چگونه باید انجام شود؟ بررسی جامع مراحل

• توصیه‌‌می‌شود که کل فرآیند عمل‌آوری با بخار (غیر از دوره تأخیر) بیش‌تر از هجده‌ساعت طول ‌نکشد.

شکل  ارتباط بین تاخیر عمل‌آوری با بخار ومقاومت ‌اولیه

دمای بخار در محفظه باید حدود 60 درجه سانتیگراد باقی بماند تا زمانی که مقاومت مورد نظر در بتن به دست آید. اگر حداکثر دمای بخار از 60 درجه سانتیگراد به 70 درجه سانتیگراد افزایش یابد.آن گاه شاهد افزایش چشمگیر در مقاومت بتن نخواهیم بود. باید تا حد امکان از دمای بخار بیشتر از 70 درجه در عمل آوری جلوگیری کرد، چون می‌تواند منجر به آسیب‌هایی در بتن شود. علت این امر را می‌توان در پدیده‌ای به نام تشکیل تأخیری اترینگت جستجو کرد. توصیه می‌شود جهت جلوگیری از انبساط تبخیری ناشی از گرما و کاهش بی رویه مقاومت نهایی بتن، دمای داخلی بتن از 70 درجه سانتیگراد تجاوز نکند. در صورتی می‌توان از بتن با دمای داخلی بیشتر از 70 درجه سانتیگراد استفاده کرد که داده‌های میدانی و تحقیقاتی قبلی، صحت کار را تأیید کنند. بدین جهت ، کنترل دمای هوا به تنهایی کافی نیست؛ زیرا حرارت هیدارسیون می‌تواند دمای داخل بتن را حتی به بیش تر از 70 درجه سانتیگراد برساند.

می‌دانیم که اگر تغییرات ‌حجم کنترل نشوند،باعث گسترش ترک‌ها و آسیب‌های مختلف در بتن‌می‌شوند.برای جلوگیری از این‌تغییرات‌حجم،باید ازگرمایش وسرمایش بیش‌ازحد اجتناب‌شود.دما در محفظه مذکور اطراف بتن،بسته به شکل و ابعاد عضو بتنی،نباید با نرخ بیش‌تر از22تا33درجه سانتیگراد در ازای هر‌ساعت افزایش‌یابد.دمای‌‌عمل‌آوری در محفظه باید تا زمانی که  بتن به مقاومت ‌مطلوب‌ برسد،ثابت مانده و حفظ‌شود.تعیین این‌زمان به‌عواملی مانند وضعیت اختلاط بتن و دمای‌‌بخار در محفظه بستگی‌ دارد.

•   تشکیل تأخیری اترینگیت

می‌دانیم که اترینگیت، یکی از فرآورده‌های اصلی فرآیند هیدراتاسیون سیمان در بتن است. تشکیل این ماده نقش مهمی در کنترل و به تاخیر انداختن زمان گیرش ایفا می‌کند.

اترینگیت، که شکلی از سولفوآلومینات کلسیم است، در خمیر سیمان‌های مختلف یافت‌می‌شود. در طول آسیاب نهایی سیمان، منابع سولفات کلسیم مانند گچ به سیمان اضافه‌شده تا از گیرش سریع جلوگیری‌شود. گچ و سایر ترکیبات سولفات با تری کلسیم آلومینات که از مواد تشکیل دهنده سیمان است واکنش نشان داده و در اثر این واکنش، اترینگیت در چند ساعت اول بعد از مخلوط‌شدن با آب، تشکیل‌می‌شود. در این مرحله، اترینگیت به طول یکنواخت در کل خمیر سیمان پخش‌می‌شود. به این اترینگیت، اترینگیت اوّلیه می‌گویند. اگر بتن برای مدّت طولانی (معمولاً چندین سال) در معرض رطوبت قرار گیرد، اترینگیت می‌تواند به آرامی حل و تجزیه‌شود. در مقیاس میکروسکوپی، کریستال‌های سوزنی مانند سفید رنگ و بی ضرر اترینگیت، حفرات هوا یا ترک‌های موجود را پوشش می‌دهند. به این اترینگیت، اترینگیت ثانویه گفته‌می‌شود. این ترک‌ها می‌توانند به دلایلی مختلفی اعم از یخبندان، واکنش شیمیایی سنگدانه‌های قلیایی، افت خشک‌ شدگی، آثار حرارتی و انبساط و انقباض، یا … ایجاد شوند.

گفته شد که توصیه‌می‌شود دمای‌داخلی بتن از 70‌درجه سانتیگراد تجاوز نکند. علّت این امر را باید در پدیده‌ای به نام تشکیل تأخیری اترینگیت جستجو کرد. در منابع لاتین، این پدیده به نام Delayed Ettringite Formation و به صورت مخفف DEF معرفی‌می‌شود.

پدیده تشکیل تأخیری اترینگیت، جلوه‌ای از حمله سولفات در بتن است که می‌تواند بعد از تجزیه اترینگیت اولیه و تشکیل اترینگیت ثانویه در بتن سخت‌شده، پس از ماه‌ها یا حتی سال‌ها اتّفاق بیافتد. بر خلاف حمله‌های خارجی سولفات، در حمله داخلی سولفات، نیازی به قرار گرفتن بتن در معرض محیط حاوی سولفات نیست، چون منبع این یون‌های سولفات در خود بتن است. افزایش مقدار سولفات به دلیل ناخالصی سنگدانه‌ها یا وجود مقدار بیش از حد آن در سیمان، می‌تواند باعث حمله داخلی‌شود. اما این پدیده هم‌چنین می‌تواند در سیمان‌های حاوی مقادیر عادی سولفات نیز رخ دهد.تشکیل تأخیری اترینگیت معمولاً در مورد بتن‌های پیش ساخته یا بتن‌های عمل آوری‌شده به وسیله بخار صدق می‌کند، اما تجربه نشان داده است که سایر علل افزایش حرارت (مثل گرمای هیدراتاسیون سیمان) نیز می‌تواند منجر به این اتفاق‌شود. به همین دلیل، به این پدیده، حمله داخلی سوفات ناشی از حرارت نیز می‌گویند.

شروط لازم برای پدیده تشکیل تأخیری اترینگیت عبارتند از:

1. دمای‌بتن به بالاتر از 70‌درجه سانتیگراد بعد از بتن‌ریزی برسد.
2. بتن به طور مداوم یا متناوب در معرض آب یا محیط مرطوب اشباع قرار گیرد.

البتّه این شرایط کافی نیستند، و عوامل زیاد دیگری نیز می‌توانند باعث یا مانع این پدیده شوند.

پدیده تشکیل تاخیری اترینگیت، یک پدیده انبساطی است که با ترک‌خوردگی گسترده در خمیر سیمان، خود را نشان می‌دهد. این ترک‌ها در خمیر سیمان و سطح تماس سنگدانه با خمیر سیمان ظاهر‌می‌شوند.

اما راه‌های پیشگیری از این پدیده چیست؟

حفظ دمای‌عمل آوری با بخار در زیر 70‌درجه سانتیگراد و اعمال تأخیر در عمل آوری با بخار، می‌تواند از وقوع این پدیده جلوگیری کند. تشکیل تأخیری اترینگیت معمولاً در سیمان‌های زودگیر که مقاومت اولیه بالاتری دارند، رخ می‌دهد. بنابراین، استفاده از سیمان‌های دیرگیر که مقاومت کوتاه مدت کم‌تری دارند، یا استفاده از سیمان‌های حاوی افزودنی‌های معدنی از قبیل خاکستر بادی یا سرباره، می‌تواند در پیشگیری از این پدیده مؤثّر‌باشد. استفاده از نسبت‌های پایین آب به سیمان نیز در پیشگیری از این پدیده مؤثّر است زیرا می‌تواند جلوی ترک‌خوردگی خمیر سیمان را بگیرد.

• عمل‌آوری پیش‌ساخته با استفاده ازبخار پر فشار (اتوکلاو‌کردن)

از آن‌جا که در این روش‌، از فشارهای بالاتر از فشار اتمسفر استفاده می‌شود، باید از یک محفظه تحت فشار با منبع بخار مرطوب استفاده شود.بخار خیلی‌داغ نباید با بتن تماس‌یابد،چون باعث خشک‌شدن  بتن می‌شود.

به‌این‌محفظه،اتوکلاو،وبه عمل‌آوری با بخار با فشار بالاتر ازفشار اتمسفر،اتوکلاو‌کردن می‌گویند.

این‌روش،معمولا برای عمل‌آوری اعضای بتنی پیش‌ساخته کوچک،یا اعضای خرپایی پل‌ها ‌ استفاده‌‌می‌شود.

چنان‌چه حصول خصوصیات زیر در بتن موردنظر‌باشند،از ‌روش اتوکلاو‌کردن ‌ استفاده‌‌می‌شود:

• حصول مقاومت ‌اولیه بالا:با استفاده از‌روش اتوکلاو‌کردن،می‌توان در 24  ساعت،به‌همان مقاومت 28‌روزه که از عمل‌آوری معمولی بتن به‌دست می‌آمد،دست یافت.
• حصول دوام بالا:اتوکلاو‌کردن،مقاومت ‌بتن را دربرابر حمله سولفات‌ها و سایر حملات شیمیایی،و چرخه انجماد وذوب افزایش ‌داده و شوره‌  سطحی‌ راکاهش ‌می‌دهد.
• کاهش ‌افت خشک ‌شدگی:به‌طور تجربی،دمای‌‌بهینه برای عمل‌آوری به‌این‌روش،177درجه سانتیگراد‌ است.

*نرخ حرارت‌دهی و افزایش ‌حرارت در این‌روش نباید زیاد‌باشد،زیرا ممکن‌ است در فرآیند گیرش بتن تداخل ایجادکند.

*دوره ‌عمل‌آوری طولانی‌تر با دمای‌‌پایین‌تر،منجر به مقاومت ‌بالاتری،در مقایسه ‌با عمل‌آوری با دمای‌‌بیشتر در زمان کوتاه‌تر،می‌رسد.

*این‌روش عمل‌آوری فقط باید روی بتن‌های دارای سیمان پرتلند اعمال‌شود.دمای‌‌بالا ‌می‌تواند اثر منفی روی سایر انواع سیمان‌ها ازجمله سیمان‌های دارای آلومینات بالا بگذارد.با اتوکلاو‌کردن یک ‌بتن ترد به‌دست‌ می‌آید.

بررسی ‌روش‌های مبتنی‌بر آب‌بندی و حفظ ‌رطوبت

• استفاده از پوشش ‌های خیس:

پوشش ‌های پارچه‌ای، کرباس، گونی، موکت، و سایر مواد نگهدارنده رطوبت اگر به صورت خیس روی بتن قرار گیرند،بسیار برای عمل‌آوری مفید خواهد بود. گونی ها وپوشش های مشابه باید عاری از هر گونه ماده مضر برای بتن باشد. گونی ها، کرباس‌ها و پوشش‌های جدید را باید قبل از مصرف، در آب شستشو داد تا مواد محلول آن از بین رفته و به این ترتیب جذب کرباس‌ها افزایش می‌یابدو پوشش‌های نگه دارنده رطوبت مذکور باید بلافاصله بعد از سخت شدن بتن مورد استفاده قرار گیرند تا از آسیب دیدن و ناصاف شدن سطح بتن جلوگیری گردد. این پوشش ها با توجه به دمای هوا و ضخامتشان، باید یه طور مداوم مرطوب نگه داشته شوند.

عیب این‌ روش،این‌ است که ممکن‌ است سطح ‌بتن لکه ‌دار‌شود.پس اگر قرار‌ است از بتن به ‌عنوان نما‌ استفاده ‌شود، این‌ روش مناسب نخواهد بود.

• ازمزایای این‌روش،می‌توان به موارد زیر اشاره‌کرد:

1. جلوگیری از تابش مستقیم خورشید به  سطح ‌بتن
2. کاهش ‌تبخیر آب بتن
3. حفظ ‌رطوبت طولانی‌مدت

• استفاده از کاغذهای نفوذناپذیر:

کاغذهای نفوذناپذیر برای عمل‌آوری،متشکل از دو لایه کاغذ کرافت هستند که به وسیله یک‌لایه قیر با تقویت الیافی به‌هم چسبانده‌‌شده‌اند.این‌کاغذ‌ها چرب بوده و‌عایق نسبی رطوبت هستند.با ‌ استناد به ‌ استاندارد ASTM C171 که‌ استاندارد مواد کاغذی برای عمل‌آوری‌ است، این‌کاغذ باید روشن‌رنگ،عاری از عیوب ظاهری و قابل مشاهده‌باشد،و ظاهر آن یکنواخت‌باشد.هم‌چنین،این‌کاغذها نباید بتن را لکه‌دار‌کنند.

مزیت این ‌روش این‌ است که اگر  سطح ‌بتن را کاملاً خیس‌ کرده وسپس کاغذ نفوذناپذیر را روی بتن پهن ‌کنیم، این‌ کاغذ اجازه تبخیر آب بتن را نمی‌دهد؛ و بنابراین نیازی به آب ‌پاشی دوره‌ای تا حد زیادی کاهش ‌‌می‌ یابد.عمل‌آوری با استفاده از کاغذ نفوذناپذیر،به‌ خاطر جلوگیری از اتلاف آب بتن، به انجام واکنش هیدراسیون سیمان کمک ‌می‌کند. به محض این‌ که بتن به اندازه ‌‎کافی سخت شد و دیگر امکان ناصاف ‌شدن   سطح ‌آن وجود نداشت، بتن باید کاملاً خیس‌‌ شده وسپس عریض ‌ترین کاغذ نفوذناپذیر موجود روی آن پهن ‌‌شده و‌ استفاده ‌شود.عرض کاغذهای نفوذناپذیر مجاور باید حداقل ‌حدود 15سانتیمتر هم‌ پوشانی‌ داشته و با استفاده ازچسب، محکم به‌ هم بسته ‌شوند.

یکی ازعیوب این‌ روش این‌ است که این کاغذها گران هستند.از این‌ کاغذها می‌توان چندین ‌بار‌ استفاده‌ کرد. درصورت مشاهده سوراخ یا پارگی روی کاغذ، می‌توان با وصله‌ کردن یک ‌تکه از همان کاغذ، آن را تعمیر‌کرد.اگر کاغذ نفوذناپذیر هم‌چنان‌ بتواند رطوبت را حفظ  کند، می‌توان مجدّداً از آن‌ ‌ استفاده ‌کرد.

شکل کاغذهای نفوذناپذیر

• استفاده از پوشش  پلاستیکی:

برای عمل‌آوری می‌توان از پوشش‌های پلاستیکی مثل پوشش ‌نازک پلی‌اتیلن‌ استفاده ‌کرد.این پوشش، سبک و کندکننده تبخیراست.روش کاربرد آن مانند کاغذهای نفوذ ناپذیر‌ است. این روش، مخصوصاً اگر بتن حاوی کلرید کلسیم ‌باشد، ‌می‌تواند روی بتن لکه‌های ‌رنگی ایجاد کند.تغییر‌رنگ بتن زمانی که  پوشش ‌نازک پلی‌اتیلن چروک ‌شود بیشتر خودش را نشان می‌دهد.آب ‌پاشی وخیس‌ کردن بتن زیر پوشش ‌می‌تواند از تغییر‌رنگ بتن جلوگیری کند، امّا زمانی که ‌رنگ یکنواخت در بتن مهم ‌‌باشد، باید از‌ روش‌های دیگر برای عمل‌آوری ‌ استفاده‌شود.

پوشش ‌نازک پلی ‌اتیلن باید مطابق ‌با ضوابط‌ استاندارد ASTM C171‌باشد؛ به ‌این ‌صورت ‌که باید دارای ضخامت اسمی 0.1 میلی‌متر‌باشد، اما ضخامت درهیچ ‌نقطه‌ای از پوشش ‌نازک پلی‌اتیلن نباید کم‌تر از0.075 میلی ‌متر‌باشد.دراین‌ استاندارد،صرفا به لایه‌های سفید ‌رنگ و شفاف اشاره‌ می‌کند؛ امّا لایه‌های مشکی‌ رنگ نیز در دسترس بوده و تحت شرایطی می‌توان از آن‌ها‌ استفاده‌ کرد و به نتیجه مطلوب رسید.از پوشش ‌های نازک سفید ‌رنگ فقط باید برای عمل‌ آوری خارجی درهوای ‌گرم‌ جهت انعکاس و بازتاب نور خورشید‌ استفاده می‌‎شود؛ درحالی‌ که از پوشش ‌های نازک سیاه درهوای ‌سرد یا برای بتن‎ داخلی ساختمان‌ استفاده‌‌ می‌شود.

می‌توان پوشش نازک پلی‌اتیلن را روی گونی، پارچه، کرباس خیس یا سایر مواد پوششی مرطوب قرارداد تا رطوبت پوشش  حفظ ‌شود.این‌ روش نیاز شدید به خیس‌ کردن مجدد مواد پوششی را کاهش ‌می‌دهد. پوشش ‌های پلاستیکی یک ‌بار مصرف برای تهیه و‌ استفاده در دسترس هستند واز آن‌ها می‌توان برای ازبین بردن لکه‌های احتمالی ناشی‌ از‌استفاده مجدد از پوشش ها کمک گرفت. چون اگر سایر پوشش ‌های پلاستیکی مذکور چندین ‌بار‌ استفاده ‌کنیم، ممکن‌ است روی بتن لکه‌هایی ایجاد‌ گردد.

پتو یا پوشش ‌عایق

ازمواد خشک و متخلخل مثل کاه و یونجه می‌توان برای ایجاد‌ عایق و حفاظ دربرابر یخ‌زدگی بتن در دمای ‌‌زیر صفر درجه سانتیگراد‌ استفاده‌کرد.قالب‌های بتن‌ریزی را می‌توانیم با پتو یا پوشش ‌های‌ عایق تجاری که مقاوم دربرابر رطوبت هستند،عایق‌کنیم. پتوهای‌ عایق مناسب،از فایبرگلاس، الیاف سلولزی،فوم وینیل، و…تشکیل‌‌شده‌اند. هنگامی‌ که قالب‌ها‌عایق ‌شوند،باید از افزایش ‌دمای‌‌ بتن جلوگیری‌شود.

می‌توانیم پوشش ‌نایلون یا پلی‌اتیلن در اطراف سازه قرار‌ دهیم و ازحرارت غیر مستقیم آتش یا بخار یا بخاری مخصوص فضای ازاد برای گرمابخشی‌ استفاده‌کرد.

قالب‌های در جا نگه‌داشته‌‌شده

یک‌روش مؤثّر برای کنترل  اتلاف‌ رطوبت در اعضای بتنی قائم،نگه‌داشتن قالب‌ها در جای خودشان برای یک‌مدت تقریباً طولانی و تا چند‌‌روز ‌ است.اگر این‌قالب‌ها چوبی ‌باشند،عایق‌حرارتی خوبی نیز خواهند بود.برای جلوگیری از شوک حرارتی در سطح ‌بتن،چنان‌چه دمای‌‌محیط پایین‌باشد،قالب‌ها را نباید برداشت. درصورت لزوم،باید بلافاصله بعد ازبرداشتن قالب‌ها،سایر ‌روش‌های عمل‌آوری به‌کار برده‌شود تا ازخشک‌شدن  سطح ‌بتن جلوگیری‌کرد.

قالب‌های چوبی در جا نگه ‌داشته‌‌شده، مخصوصا در هوای ‌گرم و خشک، باید ازطریق آب‌پاشی، مرطوب باقی ‌بمانند.درصورتی ‌که امکان این‌کار وجود نداشته ‌باشد، باید در اسرع‌ وقت آن‌ها را برداشت و بلافاصله ازیک ‌روش عمل‌آوری دیگری‌ استفاده ‌کرد.

عمل‌آوری تسریع‌‌شده

عمل‌ آوری تسریع ‌‌شده در مواردی ‌که نیاز به کسب مقاومت ‌سریع در مدت کوتاهی وجود‌داشته ‌باشد،به ‌کار برده‌‌ می‌شود. در مواردی ‌که عمل‌ آوری تسریع ‌‌شده در دمای‌‌ بیش ‌از45درجه سانتیگراد انجام‌شود، رعایت موارد زیر الزامی‌ است:

1. دمای‌‌ سطح ‌بتن قبل از گیرش اوّلیه آن،از 45 درجه سانتیگراد بالاتر نرود.درغیراین‌صورت، باید عمل‌آوری تسریع ‌‌شده را به ‌تأخیر‌انداخت.
2. افزایش ‌دما باید با نرخ خاصی صورت گیرد. توصیه ‌‌می‌شود برای قطعات نازک ‌تر از300 میلی‌متر، حداکثر ‌نرخ افزایش ‌دما25درجه‌سانتی‌گراد در‌ساعت،وبرای قطعات ضخیم‌تر از1800 میلی‌متر،نرخ حداکثر ‌10درجه‌سانتی‌گراد در‌ساعت در نظر گرفته ‌شود.برای ضخامت‌های بین مقادیر فوق، می‌توان ازدرون‌یابی خطی‌ استفاده‌ کرد. برای این‌که مدت زمان رسیدن به حداکثر ‌دما تاحد امکان کاهش‌یابد، دمای‌‌ اولیه بتن در هنگام بتن ریزی بهتر است در حدود 25 الی 30 درجه سانتیگراد باشد.
3. با افزایش ‌حداکثر ‌دمای‌‌ عمل‌آوری حرارتی، می‌توان طول مدت عمل‌آوری راکاهش ‌داد.توصیه ‌‌‌می‌شود  دمای حداکثر برای عمل آوری تسریع شده، به 70 درجه سانتیگراد محدود شود.
4. لازم‌ است پس ازخاتمه ‌نگهداری بتن در حداکثر ‌دمای‌‌ موردنظر،گرما دهی کاهش ‌یا قطع ‌شود و بتن به ‌تدریج خنک ‌شود تا دمای‌‌ سطح ‌آن به دمای ‌‌محیط ‌برسد. نرخ کاهش ‌دما باید محدود‌ شود تا ترک‌های ناشی ‌از شوک حرارتی یا تنش‌های‌ حرارتی به وجود نیاید. توصیه‌‌ می‌شود حداکثر ‌نرخ کاهش ‌دمای‌سطح ‌بتن ازحداکثر ‌نرخ افزایش ‌دما بیش‌تر نباشد. چنان‌چه حداکثر ‌دمای ‌‌عمل‌آوری تسریع ‌‌شده زیاد و دمای ‌‌محیط کم ‌باشد، مدت لازم برای کاهش ‌دمای‌‌ سطح ‌بتن،افزایش ‌چشمگیری ‌داشت و کار ازنظر اجرایی با مشکلات خاصی روبه‌رو‌‌‌می‌شود.در عمل‌آوری تسریع‌‌شده، اکثر ترک‌های حاصله به دلیل عدم رعایت نرخ مجاز کاهش ‌دمای‌‌ سطح ‌بتن ایجاد‌‌ می‌شود.بهتر‌ است دمای‌‌ محیط افزایش‌ یابد تا زمان خنک ‌سازی آن کاهش ‌یابد. گاه توصیه‌‌ می‌شود که نرخ کاهش ‌دما کم‌تر از نرخ افزایش ‌دما‌باشد. بنابراین،توصیه‌‌ می‌شود حداکثر  ‌نرخ کاهش  ‌دمای‌ ‌ سطح  ‌بتن به20درجه‌ سانتی‌گراد در‌ ساعت محدود ‌شود.

  مشخّصات آب مناسب برای عمل‌آوری

آبی که برای اختلاط بتن مناسب‌باشد،معمولا  برای عمل‌آوری نیز مناسب خواهد بود.

• آبی که از ذوب یخ یا منابع کوهستانی به‌دست می‌آیند،حاوی دی‌اکسید کربن هستند که باعث تجزیه‌شدن کلسیم هیدروکسید موجود در بتن و فرسایش‌  سطحی‌ بتن‌می‌شود.

آهن و مواد آلی موجود در آب باعث تغییر‌رنگ یا ایجاد لکه در بتن‌می‌شوند؛مخصوصاً زمانی که  بتن در معرض رطوبت وخیس‌‌شده در طولانی‌مدّت قرارگیرد یا زمانی که  جریان آب ازداخل به  سطح ‌بتن،کندتر از تبخیر آب صورت گیرد.،حتی غلظت بسیار کم این‌مواد‌می‌تواند باعث ایجاد لکه روی بتن‌شود.آب مناسب برای اختلاط بتن،فقط باید برای عمل‌آوری ونه مقاصد دیگر‌ استفاده‌شود.

در برخی موارد که تغییر‌رنگ و ظاهر بتن مهم نباشد،هر آبی که برای اختلاط بتن مناسب‌باشد، یا حتی کیفیت کمی ‌پایین‌تری نسبت به آب مورد استفاده در اختلاط ‌داشته ‌باشد، برای عمل‌آوری مناسب خواهد بود. آب مورد استفاده در عمل‌آوری، باید عاری از مواد شیمیایی مضر ‌باشند که به بتن ‌سخت‌‌ شده حمله می‌کنند.عمل‌آوری با آب دریا ممکن‌ است منجر به خوردگی میلگردهای فولادی‌شوند.اگر آب مورد استفاده برای عمل‌آوری، آب دریا‌‌ باشد،یون‌های کلرید وارد سطح ‌بتن‌‌شده وازآنجا،به طریقی (مثل وجود ترک) به داخل بتن نفوذ می‌کنند.

  عمل‌آوری ضعیف بتن و پیامدهای آن

بتنی که به شکل مناسب عمل‌آوری‌شود،مقاومت ‌دربرابر سایش بیش‌تر، نفوذناپذیری و آب بندی آن بهتر خواهد بود.هم‌چنین،نفوذ رطوبت ومواد شیمیایی به داخل بتن با عمل‌آوری بهتر،به مراتب دشوارتر خواهد بود؛بنابراین،دوام و شرایط  بهره‌برداری بتن در عمر مفید آن بهبود‌‌می‌یابد.

متأسّفانه در برخی کارگاه‌های ساختمانی دیده ‌‌می‌شود که معمولاً در 3 یا 4‌‌ روزعمل‌آوری را متوقّف ‌کرده وبه اتمام می‌رسانند.عمل‌آوری ناقص یا عدم عمل‌آوری،میزان ترک ‌خوردگی در سازه بتنی را به ‌شدّت افزایش ‌می‌دهد.خاتمه ‌زود هنگام عمل ‌آوری باعث‌‌ می‌شود بتن درزمانی که  هنوز مقاومت ‌پایینی‌ دارد، دچارافزایش ‌انقباض‌شود.عدم یا نقص هیدراسیون سیمان در اثر خشک ‌بودن و مرطوب نبودن، نه تنها باعث کاهش ‌مقاومت ‌طولانی ‌مدّت ‌‌می‌شود، بلکه شرایط  دوام سازه بتنی نیز کاهش ‌‌می‌یابد.

نمودار زیر که از ACI308R گرفته ‌‌شده، آثار عمل‌آوری مرطوب روی توسعه و افزایش  ‌مقاومت  ‌بتن (دارای نسبت آب ‌به ‌سیمان کمتر از0.5)  بعد از توقّف عمل‌ آوری مرطوب در سنین مختلف و قرارگرفتن درهوای  آزاد را نشان می‌دهد. باتوجّه به ‌این ‌نمودار،ملاحظه می‌گردد که توقّف زودهنگام عمل‌آوری مرطوب و انتقال زود هنگام بتن از شرایط  مرطوب به خشک، اثرمخربی روی مقاومت ‌بتن‌ خواهد داشت.هم‌چنین با خشک ماندن اعضا و عدم عمل ‌آوری، تقریباً هیچ‌ افزایش ‌مقاومتی در بتن نخواهیم‌‌ داشت.

شکل ارتباط زمان دوام عمل‌آوری با مقاومت ‌فشاری آن

عمل‌آوری درهوای ‌گرم

مطابق ‌با تعریف ACI305  هوای ‌گرم عبارت‌ است از شرایطی در کارگاه که باعث تسریع کاهش ‌رطوبت یا افزایش نرخ واکنش هیدراسیون بتن ‌تازه ‌می‌ ‌شود؛ این ‌شرایط شامل دمای ‌‌محیط حداقل ‌27درجه سانتیگراد می‌باشد. در آیین نامه CSA کانادا تصریح‌‌ شده‌ است که زمانی‌ که دمای‌ ‌هوای محیط حداقل ‌27درجه سانتیگراد‌‌ باشد یا این‌که احتمال افزایش دمای‌ ‌هوا به‌حداقل ‌27درجه سانتیگراد وجود ‌داشته ‌باشد، بعد از بتن‌ریزی و پرداخت  بتن، باید از تبخیر آب در سطوح ‌بتن جلوگیری‌کرد یا آن را به‌حداقل ‌ رساند.

بلافاصله بعد از بتن‌ریزی درهوای ‌گرم،سطوح ‌افقی بتن را باید با پوشش ‌پلی‌اتیلن سفید یا گونی؛و سطوح ‌قائم بتن را باید با پوشش ‌هایی آویزان پوشانید تا از تابش مستقیم اشعه‌خورشید جلوگیری‌شود.

زمانی که بتن شروع ‌به سخت‌شدن کند، باید به مرطوب‌کردن گونی‌ها یا با پاشش‌ خفیف آب به بتن زیر پوشش ‌پلی‌اتیلن، ازخشک ‌شدن  سریع آن جلوگیری ‌شود.

• برای دفع وازبین بردن گرما، نباید سطح ‌بتن را خنک ‌کرد؛ چون باعث ایجاد گرادیان حرارتی (اختلاف ‌دمای ‌‌بین سطوح ‌خارجی وداخل بتن) ‌می‌شود.
• عمل‌آوری درهوای ‌گرم باید حداقل ‌به مدّت هفت ‌‌روز تداوم‌ یابد.

ترکیبات عمل‌آوری ‌با رنگ ‌روشن، اشعه‌خورشید را منعکس می‌کنند؛ بنابراین روند افزایش ‌دمای ‌‌بتن راکاهش ‌می‌دهد و می‌توانند در عمل‌آوری به ما کمک‌ کنند.

در عمل‌آوری بتن‌سخت‌‌شده و مخصوصا سطوح ‌تخت افقی،دمای‌‌آب مورد استفاده در عمل‌آوری نباید بیش‌تر از11درجه از بتن خنک‌تر‌باشد.این‌امر،ترک‌خوردگی ناشی‌از تنش‌های‌حرارتی  دراثر اختلاف ‌دما بین بتن و آب را به‌حداقل ‌می‌رساند.

• برای جلوگیری ازخشک ‌شدن سطوح ‌بتن نمایان ودر معرض هوای ازاد،عمل‌آوری مرطوب باید بلافاصله بعد از اتمام پرداخت  سطوح ‌بتنی،شروع‌‌شده و تا حداقل  24ساعت تداوم‌‌ یابد. درهوای ‌گرم ترجیح ‌داده‌‌ می‌شود که عمل‌آوری مرطوب برای کل دوره عمل‌آوری تداوم ‌یابد؛ هم‌چنین، ازچرخه‌ های خشک ‌شدن وخیس‌شدن سطح ‌اجتناب ‌شود.اگرامکان تداوم عمل‌آوری مرطوب تا حداقل  24 ساعت وجود نداشته ‌باشد، اما سطوح ‌بتنی هنوز مرطوب ‌باشند، می‌توانیم از کاغذهای نفوذناپذیر، پوشش پلاستیک، یا ترکیبات عمل‌آوری غشاساز برای جلوگیری از تبخیر آب بتن‌ استفاده ‌کرد.

درهوای ‌گرم،درصورت نیاز به‌ استفاده از ترکیبات عمل‌آوری، باید  قبل از عمل‌آوری مرطوب 24  ساعته مورد استفاده قرارگیرند.درصورت عدم‌امکان،این‌ترکیبات باید بلافاصله بعد از پرداخت ‌نهایی بتن مورد استفاده قرارگیرند تابه‌این‌ترتیب، سطح ‌بتن مرطوب باقی‌بماند.

• سطوح ‌بتنی بعد از دوره ‌عمل‌آوری باید به ‌‌آرامی خشک ‌شوند تا احتمال ترک‌خوردگی‌ سطحی‌ و ترک‌خوردگی پوست ‌ماری کاهش ‌یابد.

 عمل‌آوری درهوای ‌سرد

بر اساس تعریف ACI306 هوای ‌سرد عبارت‌ است از شرایط ی که دمای‌‌هوا در طول دوره ‌عمل‌آوری به زیر4درجه سانتیگراد ‌برسد ( یا این‌که احتمال افت دما  به زیر4درجه سانتیگراد وجود‌داشته‌باشد) .

استاندارد کانادا CSA-A23.1-14،زمانی احتیاطات لازم درهوای ‌سرد را لازم می‌‎داند که احتمال افت دمای ‌‌هوا به زیر 5درجه در طی 24  ساعت بعد از بتن‌ریزی وجود‌داشته ‌باشد.

در دمای‌‌ پایین، به دلیل یخ‌زدن آب داخل اختلاط بتن، بتن ‌تازه نیز یخ می‌زند و در نتیجه،حجم کلی بتن افزایش ‌‌می‌یابد. چنان‌چه آب به اندازه‌‎ کافی برای انجام واکنش شیمیایی هیدراسیون وجود نداشته ‌باشد،گیرش و سخت‌ شدن  بتن به ‌تأخیر افتاده و بتن حاصله مقاومت ‌کمی ‌خواهد ‌داشت.

سریع سرد‌شدن  سطح ‌بتن یا اختلاف ‌دمای‌‌زیاد بین سطوح ‌خارجی و داخل بتن،مخصوصا قبل از این‌که بتن به مقاومت ‌کافی برای تحمّل تنش‌‎های حرارتی دست‌یابد،باعث ایجاد ترک در بتن‌‌شده و بنابراین،اثر منفی روی مقاومت ‌و دوام سازه بتنی خواهد گذاشت.

شکل عمل‌آوری درهوای ‌سرد

استفاده از برزنت و پتوهای ‌عایق برای حفظ حرارت هیدراسیون و گرم نگه ‌داشتن بتن ضروری و سودمند به ‌نظر می‌رسد. استفاده از دماسنج و قرائت آن برای دمای ‌‌بتن، به ما نشان می‌دهد که آیا پوشش ‌کافی برای بتن تأمین ‌‌شده یاخیر. حرارت ازاد‌‌ شده در طی فرآیند هیدراسیون تا حد قابل ‌توجّهی اتلاف گرما در حین بتن‌ ریزی، پرداخت وعمل ‌آوری درهوای ‌سرد را جبران ‌می‌کند. با کاهش ‌گرمای هیدراسیون، نیاز به پوشاندن بتن بیش‌ ازپیش احساس ‌‌شده واهمّیّت آن بیش‌تر درک‌‌ می‌شود.

کسب مقاومت ‌اوّلیه بالا در بتن را می‌توان با استفاده از  یک ‌یا ترکیبی از موارد زیر به‌دست آورد:

1.  استفاده از سیمان های زودگیر مثل سیمان نوع3
2. افزایش ‌ استفاده از میزان سیمان (افزایش ‌عیار بتن)
3.  استفاده از ترکیبات زودگیر‌کننده

نباید از ترکیبات زودگیر‌کننده حاوی کلرید برای بتن‌آرمه ‌ استفاده‌شود؛چون احتمال خوردگی میلگرد فولادی وجود ‌ دارد. استفاده از کلرید برای بتن‌هایی که در معرض خاک یا آب حاوی سولفات هستند توصیه نمی‌شود.

هرگز نباید ازمحلول‌های ضدّیخ که در خودروها کاربرد دارند،برای بتن‌ استفاده‌شود؛چون برای کاهش ‌قابل ملاحظه نقطه انجماد بتن،باید از مقدار زیادی از این‌مواد ضدّیخ‌ استفاده‌شود،و این‌کار،اتّفاقا‌می‌تواند روی مقاومت ‌و سایر خصوصیات و رفتار بتن به‌طور جدی اثر منفی بگذارد.

ACI306،برای جلوگیری از ترک خوردن بتن ناشی‌از تغییرات سریع دما در پایان‌عمل‌آوری،الزام‌کرده‌ است که ‌ استفاده از منبع گرمادهی و پوشش ‌های محافظ به‌تدریج متوقّف و حذف‌شود.حداکثر ‌افت دمای‌‌مجاز در 24  ساعت اوّل بعد از پایان‌دوره ‌عمل‌آوری در جدول زیر آورده‌‌شده‌ است.باتوجّه به جدول زیر که از ACI306 برگرفته‌‌شده‌ است، هرچه مقطع ضخیم‌تر‌باشد،نرخ افت دما کاهش ‌‌می‌یابد؛یعنی نرخ خنک‌شدن  و کاهش ‌دما در مقاطع ضخیم،کم‌تر از اعضای نازک‌تر وظریف‌تر‌ است.

• علّت ضوابط وتوصیات مذکور این‌ است که اگر سطح ‌بتن به ‌طور ناگهانی سرد ‌شود، درحالی‌ که داخل بتن همچنان گرم ‌باشد، باعث ایجاد تنش‌های ‌حرارتی و ترک‌های ناشی ‌از آن می‌شود. این ‌موضوع مخصوصا در مقاطع ضخیم و بتن‌ ریزی‌های حجیم از قبیل  پایه‌های پل، سدها واعضای بزرگ در سازه اهمّیّت پیدا ‌می‌کند. بنابراین خنک ‌سازی باید تدریجی ‌باشد.

 عمل‌آوری بتن ‌ استخر

روش‌ها وترکیبات عمل‌آوری مناسب برای بتن

برای عمل‌آوری‌ استخر،سه‌روش عمده را می‌توان نام‌برد:

1. استفاده ازغشاها (به‌صورت پاششی با استفاده از اسپری یا…)
2. پوشش ‌ها و مواد کاغذی
3. عمل‌آوری مرطوب

• استفاده ازغشاها (به‌صورت پاششی با استفاده ازاسپری یا…)

این ‌ترکیبات عمدتا مبتنی ‌بر آب یا رزین هستند و باید در اسرع ‌وقت بعد از اتمام ویبره و متراکم‌ کردن و پرداخت ‌نهایی بتن (در سطوح ‌افقی) ، مورد استفاده قراربگیرند.چنان‌ چه بتن‌ریزی در قالب انجام‌ شد، حتما باید بعد از برداشت قالب‌ها ازاین ‌ترکیبات‌ استفاده ‌شود. بسیاری ازاین ‌ترکیبات در طی زمان به‌ تدریج از بین می‌روند؛ اما اگر قرار‌است که یک ‌پوشش ‌یا لایه دیگری مثلا برای بستر کاشی یا…روی بتن‌ استفاده ‌شود،حتما باید با سازندگان این ‌ترکیبات دراین ‌مورد مشورت ‌شود؛ زیرا اکثر آن‌ها اثر نامطلوبی روی سطح ‌تماس مشترک بتن زیرین با لایه یا پوشش ‌روی بتن می‌گذارند.

• پوشش ‌های پلاستیکی ومواد کاغذی

پوشش ‌پلاستیکی که عمدتا برای عمل‌آوری از آن‌ استفاده‌‌ می‌شود، پوشش ‌های پلی‌اتیلن‌ است. درصورتی‌که بلافاصله پس از ریختن بتن،از این‌پوشش ‌ها‌ استفاده‌‌ شده و در لبه‌ها،همپوشانی‌ داشته وحداقل ‌به مدّت چهار‌‌ روز نگه‌داشته‌ شوند؛این‌ پوشش ‌ها،در کاهش ‌اتلاف‌ رطوبت بسیار مؤثر خواهند بود.

• عمل‌آوری مرطوب

عمل‌آوری با استفاده از پاشش‌آب در‌ استخر،فقط در شرایط خاصی که در آن نیاز شدید به کنترل ‌دمای‌‌بتن‌باشد،انجام می‌پذیرد.این‌روش،بیش‌تر برای بتن دارای سیمان با میزان آلومینای بالا توصیه‌‌می‌شود.

عمل‌آوری کف و دیواره‌های‌ استخر

استخرهای بتنی معمولا  دارای پوشش ‌تزئینی بوده و به‌راحتی تمیز‌می‌شوند. پوشش ‌این‌ استخرها معمولاً شامل پوشش ‌سرامیکی یا موزائیکی،یا…می‌باشد. لازم‌ است که این‌پوشش ‌ها اتّصال مناسبی با بتن زیرین خود‌ داشته‌ باشند.بنابراین،در این‌مورد، استفاده از مواد غشاساز به‌صورت اسپری توصیه نمی‌شود؛ زیرا در اتصال  سطح ‌تماس مشترک پوشش ‌مذکور با بتن زیرین تداخل ایجاد‌ می‌کند. استفاده از عمل‌آوری مرطوب (آب‌پاشی) نیز توصیه نمی‌شود؛ زیرا معمولا کنترل  مناسبی روی کیفیت آن وجود ندارد.

یک‌راه عملی برای عمل‌آوری کف‌ها و دیوار‌های‌ استخر، استفاده از پوشش ‌های پلی‌اتیلن‌ است،به‌گونه‌ای‌که به‌صورت محکم و ایمن به بتن متصّل‌ ‌شده و باد نتواند از زیر به آن وزیده و آن را از بتن جدا نماید. این‌پوشش  ‌باید حداقل  ‌به ‌مدّت چهار‌‌ روز به‌طور مداوم مورد استفاده قرار گیرد.

برای عمل‌آوری دیواره‌های‌ استخر بتنی،باید از قالب‌های مخصوصی برای نگه‌داشتن پوشش ‌های پلی‌اتیلن روی دیواره‌ استخر‌ استفاده‌شود. این‌پوشش ‌ها باید به مدّت چهار‌‌ روز بعد از بازکردن قالب بتن روی بتن باقی‌ بمانند. اگر شرایط ‌هوایی معتدل و مرطوب‌باشد،توصیه‌‌می‌شود که این‌قالب مخصوص را چند‌‌ روز بیش‌تر نگه‌داشته و ‌ استفاده‌کنیم.

جمع بندی:

در این‌ مقاله ، سعی بر آن بود تا با مطالعه آیین‌نامه‌ها، استانداردها، کتب و مقالات معتبر مختلف و گردآوری نکات مهم آن‌ها، به مبحث مهم عمل‌آوری(کیورینگ) بتن به ‌طور دقیق و جامع پرداخته ‌‌شده ومواردی از قبیل اهمّیّت عمل‌آوری و تاثیر آن روی رفتار و خصوصیات بتن،انواع ‌روش‌های عمل‌آوری وعوامل مؤثّر برانتخاب آن‌ها،و موارد خاص در عمل‌ آوری بررسی ‌شود.

امیدوارم ازمطالعه این‌مقاله لذّت برده ‌باشید.

در ادامه،منابع مورد استفاده در این ‌مقاله، جهت مطالعه بیشتر شما همراهان علاقمند معرفی می‌گردند.

منابع

1. آیین‌نامه بتن ایران؛جلد دوّم (مصالح واجرا) ؛تجدیدنظر دوم؛1400
2. استاندارد ملی ایران 12149؛ استاندارد ‌رنگدانه‌ها برای ‌رنگی‌کردن مصالح ساختمانی پایه سیمانی و یا آهکی- ویژگی‌ها وروش‌های ازمون؛تجدیدنظر اوّل؛1397
3. کتاب تکنولوژی وطرح اختلاط بتن؛چاپ 43؛ویرایش دوم؛جناب آقای دکتر داود مستوفی نژاد
4. کتاب بتن به زبان ساده در کارگاه‌های ایران؛تالیف جناب آقای مهندس سیاوش کباری؛چاپ دوم؛انتشارات دانش وفن؛1393
5. ASTM C171:Standard Specification for Sheet Materials for Curing Concrete
6. ASTM C1602:Standard Specification for Mixing Water Used in the Production of Hydraulic Cement Concrete
7. ACI301:Specifications for Structural Concrete
8. ACI305:Guide to Hot Weather Concreting
9. ACI306:Guide to Cold Weather Concreting
10. Kosmatka, S.H., & Wilson, M.L. (2011) .Design and Control of Concrete Mixtures:The guide to applications, methods, and materials.Portland Cement Association.
11. Taylor, P.C. (2014) .Curing Concrete.CRC Press.
12. El-Reedy, M.A. (2015) .Advanced Materials and Techniques for Reinforced Concrete Structrues.CRC Press.
13. Newman, J., & Choo, B.S. (2003) .Advanced Concrete Technology.
14. Neville, A.M., & Brooks, J.J. (2010) .Concrete Technology.Prentice Hall.
15. Neville, A.M. (2012) .Properties of Concrete.Pearson Education Limited.
16. Shetty, M.S. (2000) .Concrete Technology:Theory and Practice.New Delhi:S.Chand Group.
17. Surahyo, A. (2019) .Concrete Construction:Practical Problems and Solutions.

Perkins, P.H. (2000) .Swimming Pools