فصل هشتم – متراکم کردن بتن
پس از جاگذاری بتن، باید حبابهای هوای ناخواسته با عمل تراکم حذف و یا کم گردد تا حداکثر چگالی در بتن حاصل شود. مقدار هوای محبوس بستگی به کارایی بتن دارد. بتن با کارایی کم، هوای حبس شده بیشتری دارد، به همین دلیل برای بتن با اسلامپ کم، نیاز به تراکم بیشتری احساس میشود. وجود حبابهای هوا باعث کاهش مقاومت بتن، افزایش نفوذپذیری بتن وکاهش مقاومت پیوستگی بین میلگرد و بتن میشود (شکل1).
برای تراکم بتن میتوان از دو روش زیر استفاده نمود:
- تراکم دستی
- تراکم مکانیکی
موثرترین روش تراکم بتن با کارایی متوسط (اسلامپ ردههایS3 ، S2) استفاده از لرزاننده یا ویبراتور است، زیرا بتنهای خیلی سفت به فشار و بتنهای شل به لرزش حساس هستند. عمل لرزاننده باعث کاهش اصطکاک داخلی بین سنگدانهها میشود تا آنها به یکدیگر نزدیک شده و حبابهای هوا به سطح برسند. در ابتدای عمل تراکم، سنگدانههای درشت از لرزاننده دور میشوند، زیرا جرم سنگدانههای درشت بیشتر از سنگدانههای ریز است. پس از برخورد سنگدانههای درشت، ملات شروع به جاری شدن بین سنگدانهها میکند.
1-8- تراکم دستی
در کارهای کوچک و محدود که امکان استفاده از لرزانندهها و وسایل مکانیکی وجود ندارد میتوان برای تراکم بتن از وسائل دستی به شرح زیر استفاده کرد:
الف - در مخلوطهای خمیری و روان (با اسلامپ بیش از 50 میلیمتر، رده S2 به بالا)، میتوان با اجازه دستگاه نظارت از میله فولادی (تخماق، کوبه) یا وسایل مشابه برای تراکم بتن استفاده نمود. میله بایستی به اندازه کافی وارد بتن شود تا بتواند به راحتی به انتهای قالب یا انتهای لایه مربوط به همان بتنریزی برسد، ضخامت میله بایستی چنان انتخاب شود که به راحتی از بین میلگردها عبور نماید.
ب - با عملیاتی شبیه بیلزنی میتوان ظاهر سطوح بتنی قالبگیری شده را بهتر کرد (شکل 2). یک وسیله بیل مانند باید مکرراً به درون بتن و در مجاورت قالب فرو برده و بیرون آورده شود. این عمل، درشت دانههای بزرگتر را وادار میسازد تا از قالب رانده شود و حبابهای هوای محبوس بتواند بالا بیاید. در این خصوص باید دقت کرد تا به وضعیت میلگردها و قالبها آسیبی نرسد. در این حالت، ضخامت بتن حدود 0/3 متر توصیه میشود.
پ - در مخلوطهای سفت (اسلامپ کمتر از 50 میلیمتر، رده S1) میتوان از تخماق سر پهن با مقطع دایره و یا مربع استفاده نمود. در این حالت، ضخامت هر لایه به 0/15 تا 0/2 متر محدود میشود.
ت - برای تراکم بتن دالهایی با ضخامت کمتر از 0/15 متر میتوان از ماله چوبی و اعمال ضربه به سطح بتن استفاده نمود.
2-8- تراکم مکانیکی (لرزانندهها)
متراکم کردن بتن، با وسایل مکانیکی مناسبترین روش برای تراکم بتن است. معمولترین نوع وسایل مکانیکی، ویبراتور یا لرزاننده داخلی (خرطومی) است. هر چند، در مواردی که تراکم میلگرد زیاد است میتوان از لرزانندههای قالب نیز استفاده نمود.
لرزاننده خرطومی از یک محرک انعطافپذیر (در درون پوشش) که سبب چرخش میله مرکزی میشود، تشکیل شده است (شکل 3). بر اثر چرخش میله مرکزی، یک قطعه فلزی که به میله متصل است به پوشش فلزی ضربه میزند که سبب لرزاندن آن میگردد. لرزانندهها بر اساس قطر آن، طبقهبندی میشوند، لرزانندههایی با قطر 15 سانتیمتر موجود است، اما معمولاً در کارگاههای ساختمانی، قطر 2/5 تا 7/5 سانتیمتر به کار گرفته میشود.
در هنگام استفاده از لرزاننده خرطومی باید موارد زیر رعایت گردد:
الف - برای اجتناب از حبس هوا، لایه بتن باید دارای ضخامت کم و نازک باشد، ولی در هر صورت لایه نباید کمتر از 150 میلیمتر یا سه برابر حداکثر اندازه سنگدانه بتن باشد. معمولاً حداکثر ضخامت لایه 500 تا 600 میلیمتر است.
ب - معمولاً زمان کافی برای اعمال لرزش با لرزاننده خرطومی بین 5 تا 15 ثانیه است. اما مدت زمان دقیق باید بر اساس ظاهر شدن شیره بتن بر سطح و تغییر صدای لرزاننده تعیین شود. اگر زمان لرزاندن کم باشد، سنگدانهها حرکت میکنند، اما ملات فرصت کافی برای جاری شدن ندارد و بتن متخلخل میشود. اگر زمان لرزاندن زیاد باشد، مقدار زیادی شیره بتن به سطح آمده که باعث جداشدگی در بتن و ایجاد ترک و کاهش مقاومت سطح بتن و کرمو شدن قسمتهای زیرین بتن میشود.
پ - برای حذف مؤثر هوا، ویبراتور باید سریعاً به داخل بتن وارد گردد و با حرکت ملایم بالا - پایین، ویبراتور به آهستگی خارج شود. نفوذ سریع ویبراتور سبب میشود تا بتن به طرف بالا و خارج از قالب حرکت کرده و هوا خارج میگردد. در زمانی که ویبراتور به آهستگی خارج میشود، هوای بالای ویبراتور به طرف بالا رانده میشود و از طرف دیگر، باعث جاری شدن ملات به صورت یکنواخت میشود. ضمناً در بتنهای سفت جای میله ویبراتور به این ترتیب پر میشود.
ت - لرزاننده باید به صورت عمودی و در فواصل یکنواخت به داخل بتن فرو برده شود و از خواباندن لرزاننده به صورت کاملاً مایل یا افقی پرهیز گردد، مگر برای دالها با ضخامت بیش از 0/1 متر و قطر خرطومی مناسب. فواصل مورد نظر بر اساس شعاع عمل لرزاننده تعیین میشود. از طرف دیگر، شعاعهای عمل باید تا چند سانتیمتر یکدیگر را پوشش دهند. معمولاً این فاصله 1/5 برابر شعاع عمل لرزاننده توصیه میشود. این فاصله برای لرزانندههای تا قطر 75 میلیمتر بین 150 تا 500 میلیمتر است و به قطر لرزاننده و نوع بتن مورد استفاده بستگی دارد (شکل 4 و 5). محدوده شعاع عمل لرزاننده در جدول 1 مشاهده میشود.
ث - هنگامی که لایه قبلی بتن، حالت خمیری دارد و هنوز به مرز گیرش اولیه آن نزدیک نشده است، لرزاننده باید به مقدار 50 تا 100 میلیمتر به داخل لایه قبلی نفوذ کند (شکل 5 و 6).
ج - لرزاننده نباید با سطح قالب و میلگرد تماس داشته باشد، زیرا ممکن است باعث صدمه زدن به سطح قالب شود و یا سبب لرزش میلگردها در بتن قبلی که در حال گیرش میباشند، گردیده و موجب کاهش پیوستگی بتن و میلگرد شود. همچنین لرزش قالب در قسمتهایی که بتن آن در حال گیرش است میتواند به نمای قسمت سطحی آسیب برساند.
چ - لرزاننده نباید برای حرکت جانبی و هل دادن بتن استفاده گردد، زیرا سبب جداشدگی اجزای مخلوط بتن میشود. برای صاف و تراز کردن سطح بتن میتوان لرزاننده را به وسط توده بتن داخل کرده تا بتن هموار گردد و از هر گونه حرکت جانبی اجتناب شود. در صورتی که ضروری باشد تا با ویبراتور جابجایی انجام شود، در شکل 7 نحوه صحیح نشان داده شده است.
ح - به عنوان یک قانون کلی، هر چه سنگدانهها بزرگتر باشند و کارایی (اسلامپ) کمتر باشد، نیاز به ویبراتوری با قطر بزرگ احساس میشود. معمولاً قطر 2/5 سانتیمتر برای مقاطع پر میلگرد و کوچک استفاده میشود. در چنین مواردی، دامنه نوسان ویبراتور کم بوده و قدرت تراکم نسبتاً کاهش مییابد. در جدول 1، اطلاعات کلی مربوط به بازده و کاربرد انواع لرزانندههای داخلی داده شده است. مقادیر جدول تقریبی است. لازم است قطر و قدرت لرزاننده با توجه به کارایی بتن، حداکثر اندازه سنگدانهها و ابعاد قالب و حجم بتنی که در هر نوبت ریخته میشود، انتخاب گردد.
گروه | قطر لرزاننده (سانتیمتر) | بسامد (دور در دقیقه) | دامنه نوسان (سانتیمتر) | شعاع عمل (سانتیمتر) | حجم بتنریزی به ازای هر لرزاننده | کاربرد |
1 | 2-4 | 9000 تا 15000 | 0/08 - 0/4 | 8-15 | 0/8-4 | برای بتنهای خمیری و روان و دراعضای نازک و اعضای پیشتنیده و نمونههای آزمایشگاهی |
2 | 3-6 | 8500 تا 12500 | 0/10 - 0/05 | 13-25 | 2/3-8 | بتن خمیری برای دیوارهای نازک، تیرها، شمعهای پیشساخته، ستونها و دالهای نازک |
3 | 5-9 | 8000 تا 12000 | 0/13 - 0/06 | 18-36 | 4/6-15 | برای بتن نسبتاً خمیری (کمتر از 8 سانت اسلامپ)، در اعضای عمومی، مانند دیوارها، ستون، تیرها و دالهای ضخیم |
4 | 8-15 | 7000 تا 10500 | 0/15 - 0/08 | 30-51 | 11-31 | برای بتنریزی حجیم و اعضای سازهای با اسلامپ 0 تا 5 سانتیمتر که کمتر از 3 متر مکعب بتن در هر نوبت ریخته میشود |
5 | 13-18 | 5500 تا 8500 | 0/20 - 0/10 | 40-61 | 19-38 | بـرای بتنریزی حجیم، مانند سدها، دیوارهای ضخیم و ستونهای پلها که در هر نوبت بیش از 3 مترمکعب ریخته میشود |
3-8- تراکم مجدد
معمولاً تراکم مجدد 1 تا 2 ساعت پس از تراکم اولیه و قبل از اینکه بتن به مرز گیرش اولیه نزدیک شود، انجام میگردد. این عمل برای بهبود تراکم، پیوستگی بتن و میلگرد، کاهش ترکخوردگی و منافذ ناشی از جمعشدگی و آبآوری بویژه در مورد بتنهایی با اسلامپ بیش از 75 میلیمتر مفید است. بنابراین، تراکم مجدد برای تولید بتن با کیفیت بهتر، مورد استفاده قرار میگیرد. اما اگر با تأخیر زیاد و در حین گیرش اولیه انجام شود، سبب صدمه زدن به بتن و کاهش مقاومت میشود. به هر حال تأخیر در تراکم مجدد به دمای بتن و محیط مجاور و نوع سیمان و بتن بستگی دارد. لرزش مجدد برای بتنهایی با اسلامپ کمتر از 50 میلیمتر (رده S1) که به خوبی متراکم شده است توصیه نمیشود و ممکن است آثار زیانباری داشته باشد.
شکل 8، یک نمونه از تراکم نامناسب بتن را نشان میدهد.