اثرات مخرب ویبره نکردن بتن و علت ویبره زدن بتن

بتن چیست 

این ماده ی چسبنده معمولاحاصل فعل و انفعال سیمان های هیدرولیکی و آب است. امروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات می‌باشد. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و پوزولان ها، سرباره کوره ‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی بتن، پلیمر های بتن، الیاف بتن و غیره تهیه گردد. همچنین در نحوه ساختن آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده ‌های مختلف استفاده گردد.

شناخت خواص بتن 

با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی های فراوان در قرن اخیر، شناختن بتن و خواص آن  توسعه زیادی داشته است.به صورتی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خاصیت و کاربری ویژه ای دارند. اکنون انواع مختلفی از سیمان ها که شامل پوزولانها، سولفورها، پلیمر ها، الیاف های مختلف و افزودنی های متفاوتی هستند تولید می شوند.

همچنین می توان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن ها با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می گیرد. بتن به صورت کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی مخصوصی حاصل می شود و حاوی ویژگی های مخصوصی است. 

تحولات  و کاربرد جدید در بتن

بتن اینک با گذشتن بیشتر از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به شکل کنونی به وسیله یک بنّای لیندزی، دستخوش تحولات و پیشرفت های شگرفی شده است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتا زیاد و نیاز به ساختن و سازهای فراوان سازه های بتنی مانند ساختمان ها، سازه ها، سد ها، پل ها، تونل ها و راه ها، این ماده را بسیار پر مصرف کرده است.

اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط ویژه مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت  تکنولوژی مشخص شده است که فقط توجه به مقاومت به عنوان یک معیار برای طرح بتن خشک برای مکان های مختلف و کاربردهای مختلف نمی تواند پاسخ گوی مشکلاتی باشد که در دراز مدت در سازه های بتنی ایجاد می شود.

چند سالی است که مساله دوام بتن در مکان های گوناگون مورد توجه قرار گرفته است. مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار و اذهان را به سوی طرح بتن هایی با ویژگی مخصوص و با دوام لازم سوق داده است.

در این راستا در پاره ای از کشورها دستورالعمل ها و استانداردهایی  برای طرح  بتن با عملکرد بالا تهیه گردیده و طراحان و مجریان در برخی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها شده اند.

عناصر تشکیل دهنده بتن

مواد بتن از سنگدانه‌ ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند و ملات سیمان و آب یک چهارم را تشکیل می دهد.

- سیمان 

ملات سیمان از مواد تشکیل دهنده بتن است.

-آب 

کیفیت آب در بتن به این خاطر اهمیت دارد که ناخالصی ‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان تاثیر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر بدی گذاشته و موجب بروز لکه‌ هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور گردد. در اکثر اختلاط‌ ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.

مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از 2000 قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از 1000 ppm می‌ باشد. این اندازه به ازای نسبت آب به سیمان 0٫5 معادل 0٫05 وزن سیمان است.

معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به خاطر داشتن درصد بالایی از یون های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌ های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک اصل کلی هر آبی که درجه اسیدیته آن بین 6 الی 8 است و طعم شوری ندارد می ‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی ‌رساند.

-میزان آب مصرفی در سیمان

میزان آب مصرفی در داخل بتن بسیار حائز اهمیت است. به خاطر تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد بخشی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌ کند و واکنش نداده باقی می ‌ماند.

در صورتی که بیشتر از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود بعد از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می ‌ماند که بعد از سخت شدن بتن موجب پوکی آن و نتیجتا کم شدن مقاومت می شود. به همین خاطر دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به خاطر حصول مقاومت بالا ضروری است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به شکل پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌ شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود 25 درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و عموما نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیشتر از این مقدار است.

در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که میزان رطوبت سنگدانه‌ها را قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می ‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز خیلی اهمیت دارد. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد سنگدانه ‌ها از حالت اشباع با سطح خشک است.

افزودنی ‌های بتن 

عموما به جای استفاده کردن از یک سیمان ویژه این امکان وجود دارد که برخی از خواص سیمان های معمولی مورد استفاده را توسط ترکیب کردن آن با یک افزودنی تغییر داد. باید توجه داشت که نباید عبارات «مواد ترکیبی» و  مواد افزودنی بتن با معنی های مترادف به کار روند، زیراکه مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌ گردند در حالی که مواد افزودنی بتن در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌ گردند.

افزودنی‌ های شیمیایی اساسا عبارتند از: کم کننده دهنده‌ های آب، کندگیر کننده‌ ها و تسریع کننده‌ های گیرش که در آیین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان ‌های تیپ ‌های C،B،A طبقه بندی شده ‌اند. دسته بندی افزودنی‌ ها در استاندارد BS مشابه هستند. علاوه بر این افزودنی‌ های دیگری وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آنها محافظت کردن بتن از اثرات زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است. 

انواع بتن

کاربرد بتن ساختمان براساس نوعی که دارد به انواع مختلفی تقسیم می شوند که در زیر بیان می کنیم.

- بتن معمولی

معمولی ترین نوع بتن مخلوط است از سیمان پرتلند، ماسه، شن و آب، این بتن به همراه آرماتور و یا بدون آن در سازه ها، راه ها و پی به کار می رود. نسبت مخلوط شن، ماسه و سیمان این بتن از 1:1:2 برای قوی ترین مخلوط تا 1:3:6 در تغییر است. بتن معمولی ساخته شده با سنگدانه ها و سیمان های معمولی تیپ یک تا پنج پرتلند و با وزن ویژه ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

- بتن ساده حجیم

بتن ساده به بتن بدون آرماتور گفته می شود. از این بتن در بتن ریزی های حجیم مثل ساختن پی سد، دیوار حایل وزنی و غیره استفاده می گردد.

- بتن بستر 

بتن بستر بتن ساده با درصد بالای شن نسبت به سیمان در مقایسه با بتن سازه ای است. از این بتن  برای پرکننده و در کارهای غیرسازه ای و یا به عنوان لایه محافظ بتن سازه ای در مقابل نفوذ املاح و مواد موجود در خاک بستر که برای بتن زیان دارد استفاده می شود.

بتن مگر یا بتن نظافت یا همان بتن رگلاژ کف قالب بندی فونداسیون، در واقع یک بتن با عیار سیمان کم  که بین ۱۰۰تا ۱۵۰ کیلوگرم سیمان بر متر مکعب است می باشد که برای آماده سازی بستر خاک برداری شده جهت آرماتوربندی و صفحه گذاری اجرا می شود.

- بتن سازه ای 

بتن سازه ای بتنی است که می تواند برای اعضای باربر سازه استفاده شود. وزن این بتن در حالی که متراکم شده باشد حدود 2400 kg/m3 است و بایستی مقاومت بالایی داشته باشد. اگر این بتن از مصالح سنگی سبک وزن تشکیل شده باشد با رعایت شرایط ویژه در طراحی آن می تواند دارای مقاومت بالا باشد. 

- بتن مسلح – بتن آرمه

بتن مسلح یا بتن آرمه به بتن مسلح شده با میلگرد آرماتور گفته می شود. جهت مسلح کردن بتن از میلگرد های تقویتی، شبکه های توری تقویتی، صفحه های فلزی یا الیاف تقویتی استفاده می شود. هدف اصلی استفاده کردن از بتن آرمه، واگذاری کردن نیروهای کششی به وجود آمده در بتن به میلگردها است.

مقاومت کششی بالای میلگرد باعث می شود  نیروهای کششی به بتن وارد نشده و جهت ترک خوردگی و در نهایت پکیدن بتن نشود.

- بتن پیش تنیده

بتن پیش تنیده بتن سازه ای است که در آن بخش هایی از عضو که به هنگام بهره برداری تحت تاثیر تنش کششی قرار می گیرد را از ابتدا تحت فشار قرار می دهند. زیر بار وارده بتن هیچگاه به کشش نمی افتد. بیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به روش دلخواه و به اندازه لازم، به طوری که در اثر این تنش مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و مقاومت باربری آن افزایش پیدا می کند.

هدف اصلی آن محدود کردن تنش های کششی و ترک های ناشی از لنگر خمشی، تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد. بتن جسمی است مقاوم در برابر فشار، ولی مقاومت آن در برابر کشش بسیار کم است. می توان با وارد کردن فشار  به بتن، کشش ایجاد شده در اثر بار مرده و زنده را در عضو بتنی تقلیل و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد.

-بتن درجا چیست

بتنی است که در محل مصرف دائمی خود ریخته و سفت می شود. این روش متداول ترین روش اجرایی در سازه های بتنی است.

- بتن پیش ساخته

بتنی است که در کارخانه بتن در قالب های جداگانه ریخته می شود و به صورت کنترل شده ای به عمل آمده و سفت می شود و به هنگام لزوم برای نصب کردن نهایی به محل کارگاه انتقال پیدا می کند. در این فرآیند می توان بتن با کیفیت بالای قالب بندی و مقاومت و قیمت نسبی پایین ساخت.

این راه برای تولید کردن دال های کف، بلوک ها ، جداول راه سازی، پی نرده های حصار، تیرهای پل ها و دیوارها و غیره به کار می رود. قطعه های پیش ساخته می توانند حاوی آرماتور بوده و قطعات فولادی مهندسی نیز در آن جاسازی و نصب شوند.

-بتن خلا

بتنی است که دارای درصد آب بالایی است تا کارایی لازم را فراهم کند و بتوان بتن را در قالب های پیچیده یا در اطراف آرماتور گذاری فشرده ریخت. سپس بتن تحت اثر خلاء قرار می گیرد و قسمت اعظم آب آن برداشته می شود و بدین ترتیب بتن به هنگام سخت شدن مقاومت بیشتری بدست می آورد.

- بتن پمپی

بتن پمپی بتنی است که از میکسر به محل تخلیه توسط لوله منتقل می شود. بتن از میکسر به یک قیف تخلیه می شود و از آنجا وارد پمپ شده که با اعمال نیرو بر آن سبب حرکت به جلوی بتن در لوله می شود. قطر لوله 100-150 mm می باشد و با این روش بتن را می توان تا فاصله افقی حدود 650 m یا فاصله عمودی حدود 50 m یا ترکیبی از این دو اندازه پمپاژ کرد.

بتنی که پمپاژ می شود لازم است درصد آب بالاتری داشته باشد تا خاصیت روانی بتن را بهبود بخشد. اگر بتن با مقاومت بالایی مورد نیاز باشد باید مواد افزودنی خاصی به جای آب اضافی به کار برده شود.

-بتن تنیده

از این روش در تولیدکردن منابع و لوله های بتنی استفاده می شود. فرآیند تولید شامل ریختن بتن نسبتا خشک به داخل یک قالب استوانه ای دورانیست. بتن تحت اثر عمل سانتریفوژ به جداره قالب پرتاب شده و یک دیواره سخت متراکم نفوذ ناپذیر را بوجود می آورد.

- بتن حاضری

بتنی است که در کارخانه بتن ساخته و توسط تراک میکسر به کارگاه حمل می شود. در این انتقال منبع استوانه ای که بتن تازه در آن ریخته شده به صورت مداوم از زمان بارگیری تا تخلیه بتن در حال چرخش می باشد. مشخصات مخلوط بتن بین تولید کننده و مصرف کننده قبل از ساخت به توافق رسیده و معمولا تولید حاصل با کیفیت بالا می باشد.

-بتن مقاوم در برابر آب

بتن مقاوم در برابر آب می تواند ضد آب یا آب بند باشد. بتن ضد آب از یک سطح رویی با لایه مقاوم در مقابل آب تشکیل شده در حالی که حجم داخلی بتن از بتن معمولی است. لایه ضد آب را می توان با بکار بردن اسپری لاک الکل به وجود آورد یا با اجرای یک لایه پوشش قیر یا آسفالت روی سطح بتن و یا به کار بردن کربنات سدیم یا سیلیکات سدیم محلول تهیه کرد.

بتن آب بند را می توان از روش ساختن بتن متراکم با روش کنترل کیفیت دقیق برای ممانعت از داخل شدن آب یا هوا تولید کرد. بتنی که به این روش ساخته می شود به حدی کافی آب بند خواهد بود و قابل استفاده برای مخازن آب می باشد.

ویبره بتن چیست

در ویبره زدن بتن خواه به شکل کوبیدن خواه به شکل لرزاندن هدف اصلی حذف کردن هوای محبوس در بتن است تا اینکه در یک مخلوط معین، بافت حتی الامکان فشرده ساخته شود. تعریف فیزیکی آن عبارت است از کار انجام شده برای از بین بردن اصطکاک میان ذرات درون بتن و به علاوه از بین بردن اصطکاک بین بتن و سطح قالب و سطح میلگردها است.

بتن ویبره شده حدودا حالت مایع به خود گرفته و موجب می شود اصطکاک درونی ذرات سنگی کاهش یافته و در نتیجه درصدد تراکم افزایش یافته و بتن توپری به دست آید و مقاومت آن نیز افزایش می یابد. در عمل هنگامی تراکم حاصل می شود که حباب های هوا در سطح بتن دیده شود. هوای میان دانه های درشت و ریز سنگدانه ها به سطح بتن می آید و به شکل کف های ریز روی بتن را می گیرد که اصطلاحا آن را شیره بتن می گویند.

روش های پیشگیری از ویبره بتن

روش هایی هم برای پیشگیری کردن از ویبره بتن وجود دارد که در اینجا به توضیح آنها می پردازیم

1-اسلامپ بتن و قدرت لرزاننده و همچنین ماهیت مقطع مورد تراکم شکل و فرم قالب

برای پیشگیری کردن از ویبره بتن باید همه گوشه ها و زوایای قالب را پر کرد.

2-مشاهدات سطح بتن

زمانی که حباب های بزرگ هوا وسط سطح بتن یا ظاهر شدن غشای درخشان روی سطح بتن و یا تراز شدن سطح فوقانی بتن و فرو رفتن کامل سنگدانه های درشت را مشاهده کردیم نشان دهنده مرحله پایانی زمان ویبره است.

ویبره زیاد بتن باعث می شود که سنگدانه های درشت به طرف پایین حرکت کرده و دوغاب سیمان و ریزدانه به طرف بالا حرکت کند. مقاومت فشاری بتن اساسا ارتباط معکوس با درصد منافذ بتن دارد. در واقع منافذ داخل بتن عمدتا به شکل یکی از موارد زیر در بتن ظاهر می گردد.

الف-به شکل حباب های هوا حبس شده در بتن ظاهر می شوند

حباب های هوا به وسیله دانه بندی ریزترین ذرات مخلوط بتن و تراکم بتن کنترل و هدایت می شود. 

ب-در اثر فضای خالی بعد از خارج شدن آب اضافی بتن ظاهر می شوند

حجم این منافذ به نسبت آب به سیمان مخلوط شده بستگی دارد. بنابراین برای هر تراکم می توان یک مقداری از آب بهینه را معین کرد و در این صورت بیشترین نسبت چگالی بتن برای آن حالت خاص به دست می آید.