تراکم بتن
به معنای فشرده سازی بتن تازه است تا در اطراف قالبها و نیز در اطراف میلگردها دقیقاً شکل گرفته و دور آنها را بپوشاند. همچنین هوای محبوس را به میزان زیادی از بتن خارج کرده و از کرمو شدن داخل و سطوح بتن جلوگیری نماید، و ذرات جامد را به یکدیگر نزدیک کند.
مهمترین مسئله این است که روش تراکم باید به گونه ای اتخاذ و اجرا شود که از جداشدگی اجزا به هر صورت جلوگیری شود. بویژه آنکه عموماً جداشدگی اجزا قابل رویت نیست و لذا باید روشهای صحیح و غلط را دقیقاً شناخت و در اجرا از این شناخت استفاده کرد.
در صورتی که از روشهای تراکم استفاده نشود، امکان ساخت بتن های با اسلامپ کم، سیمان کم، و در عین حال مقاومت زیاد میسّر نخواهد بود.
روش های تراکم، به دلیل ضربه یا ارتعاشی که عموماً در آنها به کار گرفته می شود، موجب آن می شود که به قالبهای با مقاومت بیشتری نیاز داشته باشیم.
انتخاب مناسب روش تراکم و در عین حال استفاده از نیروی انسانی ماهر متناسب با روش انتخاب شده موجب آن می شود که بتنی با کیفیت خوب و با هزینه مناسب به دست آید.
عدم اجرای صحیح تراکم در روش های دستی معمولاً موجب تراکم ناکافی بتن، و در روش های ماشینی، معمولاً موجب غیر یکنواختی بتن خواهد بود.
بتن های خودتراز (SLC) و خودتراکم (SCC) نیاز به تراکم ندارند.
بتن باید در طول عملیات بتن ریزی با استفاده از وسایل مناسب کاملاً متراکم شود، به طوری که کاملاً میلگردها را در بر گیرد و نیز حبابهای هوای آن به حداقل برسد.
باید توجه داشت که هرچه اسلامپ بتن کمتر باشد درصد مقدار هوای موجود در آن بیشتر و ضرورت تراکم آن برای خارج کردن این هوا بیشتر است. به ازای هر یک درصد هوای محبوس شده در بتن، در حدود 5 تا 6 درصد از مقاومت آن کاسته می شود.
حباب های هوا، همچنین موجب کاهش چسبندگی بین میلگرد و بتن می شود.
انواع کلی روشهای تراکم
دستی
میله کوبی
وزنه کوبی بر روی بتن
بیل زنی
ماشینی (مکانیکی)
دستگاههای مبتنی بر نیروی گریز از مرکز
دستگاههای با کوبنده موتوری
میزهای سقوط کننده
دستگاههای لرزاننده یا ویبراتورها
ویبراتورهای درونی
ویبراتورهای بیرونی
ویبره های قالب
ویبراتورهای سطحی
میزهای لرزان
عوامل موثر بر انتخاب روش تراکم
روانی بتن
میزان آرماتورها، فاصله بین آنها، و تراکم آنها
پیچیدگی قالب بندی و شکل هندسی عضو یا اعضا
حجم بتن ریزی
نوع بتن
نوع روش انتقال و جای دادن بتن (نظیر استفاده از پمپ بتن)
امکانات موجود
میله کوبی
بتن از طریق فرو کردن پی در پی یک میله فولادی یا یک ابزار مناسب دیگر به داخل آن متراکم می شود.
برای مخلوطهای کارآ و روان مناسب است.
طول میله باید به اندازه کافی زیاد باشد، و نیز قطر آن به اندازه کافی کم باشد که امکان تراکم مطلوب فراهم آید و به راحتی از میان قالبها عبور کرده و تا ته قالب برسد.
استفاده از مواد روان کننده یا فوق روان کننده در این بتنها می تواند نتیجه کار را تا حد زیادی بهبود بخشد.
برای کارهای کوچک مناسب است.
در بتن های با روانی زیاد و در عین حال با امکان بیشتر جداشدگی اجزاء، استفاده از روش دستی ممکن است نامناسب تر از روش ماشینی باشد، زیرا ارتعاش شدید موجب جداشدگی اجزای آنها می شود.
وزنه کوبی بر روی بتن
– با استفاده از تخماق بر روی بتن می کوبند و آن را متراکم می کنند.
بیل زنی
معمولاً به عنوان یک روش کمکی برای سایر روشهای دستی به کار می رود.
از جمله برای بهبود سطوح در تماس با قالب به کار می رود.
فرو بردن مکرر بیل در بتن در نزدیکی قالب، موجب می شود که سنگدانه های درشت تر از سطح قالب دور شوند و به حبابهای محبوسی که می توانند رها شوند برای حرکت به سمت بالا یاری کنند.
دستگاههای مبتنی بر نیروی گریز از مرکز
از این دستگاهها برای ریختن و تراکم بتن هایی با کارآیی متوسط تا زیاد و در کارهای پیش ساخته نظیر لوله ها و شمعها استفاده می شود.
دستگاههای با کوبنده موتوری (Power Tampers)
از این دستگاهها، که به صورت کمپکتور عمل می کنند، برای تراکم بتن های بسیار سفت و در کارهای پیش ساخته استفاده می شود.
میزهای سقوط کننده یا میزهای سقوط یا میزهای ضربه زن (Drop Tables)
این میزها مرتباً بالا رفته و پس از رسیدن به یک ارتفاع معین سقوط می کنند. این کار مکرّراً تکرار می شود.
از این میزها بیشتر برای تراکم بتن در کارهای پیش ساخته نما استفاده می شود.
ویبراتورها یا دستگاههای لرزاننده
ویبراتورها، در هر نوع آنها، با تولید ارتعاش موجب آن می شوند که اصطکاک داخلی بین سنگدانه ها موقتاً از بین برود و بتن مانند یک مایع رفتار کند. در نتیجه بتن تحت تاثیر ثقل در قالب فرو می نشیند و حبابهای بزرگ هوای محبوس با سهولت بیشتری به سوی سطح بتن صعود می کنند. بلافاصله پس از اتمام ارتعاش، اصطکاک داخلی بتن مجدداً برقرار می شود.
دو پارامتر و مشخصه عمده ویبراتورها عبارتند از فرکانس (بسامد) ارتعاش، که برحسب تعداد ارتعاشات در دقیقه (VPM) مشخص می شود، و دامنه ارتعاش، یعنی انحراف از نقطه ساکن، که بر حسب mm مشخص می شود.
به دلیل احتمال خرابی این گونه دستگاهها در حین کار، اکیداً توصیه می شود که یک دستگاه اضافی یدکی در تمام مدت کار در دسترس باشد.
مخلوط های با کارآیی بیشتر به فرکانس بیشتری نیاز دارند.
افزایش تدریجی فرکانس و دامنه ارتعاش، تراکم را بهتر می کند.
ویبره های درونی یا داخلی یا غوطه ور یا حجمی
متداول ترین روش تراکم ماشینی است.
ویبراتور در داخل بتن باید به طور منظم و فواصل مشخص به نحوی فرو برده شود که دو قسمت لرزانیده شده با هم همپوشانی داشته باشند. قسمتی از ویبراتور باید در لایه زیرین که هنوز حالت خمیری دارد فرو رود. (بند 7-4-9 آبا)
ویبراتور باید تا حد امکان به صورت قائم وارد بتن گردد و به آرامی بیرون کشیده شود تا حباب هوا در داخل بتن باقی نماند. (بند 7-4-10 آبا)
این ویبراتورها دارای یک سر مرتعش شونده هستند که با یک فنر خرطومی انعطاف پذیر به موتور محرک متصل می شود.
مکانیسم ارتعاش سر مرتعش شونده، یک وزنه نامتعادلِ متصل به فنر خرطومی است که با سرعت زیاد در داخل محفظه لوله ایِ سر ارتعاشگر در یک مدار دایره ای می چرخد.
نیروی محرکه موتور ارتعاشگر معمولاً برق، بنزین، یا هوای فشرده است.
سر مرتعش شونده ارتعاشگر معمولاً استوانه ای است و قطر آن از 20 تا 180 میلیمتر تغییر می کند.
در داخل سر برخی از ارتعاشگرها یک موتور برقی کار گذاشته شده است. قطر سر اینگونه ارتعاشگرها حداقل 50 میلیمتر است.
پارامترهای مشخصه مهم این نوع ارتعاشگرها عبارتند از فرکانس ارتعاش، دامنه ارتعاش، و ابعاد سر ارتعاشگر.
شعاع عمل (یا شعاع عملکرد) موثر ارتعاشگر با افزایش قطر آنها زیاد می شود.
ارتعاشگرهای با قطر سر 20 تا 40 میلیمتر دارای شعاع عملی در حدود 75 تا 150 میلیمتر در بتن تازه هستند.
ارتعاشگرهای با قطر سر 50 تا 90 میلیمتر دارای شعاع عملی در حدود180 تا 360 میلیمتر هستند.
فاصله بین نقاطی که ارتعاشگر در بتن فرو می رود باید در حدود 5/1 برابر شعاع عمل ارتعاشگر باشد تا سطحی که به طور نمایان تحت تاثیر ارتعاشگر قرار دارد به اندازه چندین سانتیمتر با ناحیه مجاورش که قبلاً به ارتعاش درآمده است همپوشانی داشته باشد.
ارتعاشگرهای با قطر سرِ کوچک، دارای فرکانسهای زیاد (Hz250 -170) (VPM15000-10000)، و دامنه های ارتعاش کم (mm76/0-38/0) هستند.
به طور کلی فرکانس ارتعاش ویبراتورهای داخلی متعارف بین 70 تا 200 هرتز (VPM 12000-4000) و با شتابی بیش از g4 است.
با افزایش قطر ارتعاشگرها، فرکانس آنها کم و دامنه ارتعاششان زیاد می شود.
در دالهای نازک، برای آنکه سر ارتعاشگر کاملاً در بتن قرار بگیرد لازم است که ارتعاشگر با یک زاویه یا به صورت افقی در بتن فرو برده شود.
در دالهای روی زمین، ارتعاشگر نباید با بستر تماس پیدا کند.
ارتعاشگر باید به اندازه لازم ساکن نگه داشته شود تا تراکم کافی به دست آید، و سپس به آرامی (با سرعت حدود 80 میلیمتر در ثانیه) از بتن بیرون آورده شود. معمولاً زمان فرو بردن بین 5 تا 15 ثانیه، تراکم کافی را فراهم می آورد.
از جدول تقریبی زیر می توان برای انتخاب تقریبی اولیه زمان لازم برای لرزانیدن بتن استفاده کرد:
در هنگام بیرون کشیدن ارتعاشگر، بتن باید به طرف حفره ای که توسط ارتعاشگر برجا مانده است حرکت کند و آن را پر کند. چنانچه حفره پر نشود، فرو بردن دوباره ارتعاشگر در نقطه ای نزدیک به حفره، مشکل را حل می کند.
کافی بودن میزان ارتعاش داخلی از روی تجربه و نیز از روی تغییراتی که در سطح بتن پدید می آید، مشخص می شود. تغییراتی که در حین کار در بتن پیش می آید به ترتیب وقوع عبارتند از:
فرو رفتن دانه های درشت سنگدانه به درون بتن
تراز شدن سطح بتن
ظاهر شدن لایه نازکی از خمیر براق در اطراف سر ارتعاشگر
متوقف شدن خروج هوای محبوس از سطح بتن
خروج شیره بتن از آن و ظاهر شدن غشاء نازکی از خمیر شفاف
یکنواخت شدن صدای ویبراتور
در این مرحله است که می باید ویبراتور را به آرامی از درون بتن بیرون آورد.
دو نکته مهم در کار با ویبراتورهای درونی عبارتند از:
فرو بردن و بیرون کشیدن ویبراتور به صورت قائم (و نه مایل)
فرو بردن ویبراتور تا حدی در بتن خمیری لایه قبلی
غوطه ور نگه داشتن ارتعاشگر در بتن پس از جمع شدن خمیر سیمان در سطح بتن و در بالای سر ارتعاشگر، بسیار اشتباه و راهکار بسیار نامناسبی است و نایکنواختی بتن را در پی دارد.
مدت زمانی که یک ویبراتور باید در بتن نگه داشته شود، به اسلامپ بتن، قدرت ارتعاشگر، و ماهیت مقطع عضو بتنی متراکم شونده بستگی دارد.
ویبراتورهای با قطر کم در حدود 20 میلیمتر یا کمی بیشتر برای قطعات با آرماتور انبوه و نیز برای ویبره قسمتهایی که دسترسی به آنها مشکل است مناسب می باشد.
در بتنهایی که ضخامت هر لایه بیش از 5/0 متر است ممکن است ویبراتور نتواند هوای محبوس را از قسمت پایین لایه به طور کامل خارج کند.
راندمان کار ویبراتورهای داخلی، تراکم حدود 5/0 تا یک متر طول سطح بتن در ظرف 5ثانیه تا 2دقیقه است.
لرزاننده های درونی به دلیل اعمال تمامی نیرو و کار بر روی بتن، از راندمان بالایی برخوردارند.
ارتعاش مجدد بتنی که قبلاً متراکم شده است، به منظور بهبود چسبندگی بین میلگرد فولادی و بتن، افزایش مقاومت بتن، حذف یا کاهش ترکها و نشست های ناشی از جمع شدگی خمیری، آزاد کردن آب محبوس در زیر میلگردهای افقی، و خارج کردن مقدار بیشتری از هوای محبوس به کار گرفته می شود. به طور کلی، چنانچه بتن بر اثر ارتعاش مجدد کارآ و خمیری شود، ارتعاش مجدد نه تنها زیان آور نیست بلکه ممکن است سودمند نیز باشد. (pca) ارتعاش مجدد بتنی که دیگر خمیری نمی شود، موجب موج دار شدن سطح بتن مجاور قالب شده و شکل نامطلوبی ایجاد می کند.
ویبراتورهای داخلی نباید به قالب برخورد کنند زیرا موجب خرابی قالب و نیز سطح بتن می شوند.
برای متراکم کردن بتن، به ویژه در مقاطع پرآرماتور و برای خروج آب و هوای محبوس در زیر میلگردها نباید ویبره های درونی را به میلگردها متصل کرد، زیرا این کار موجب صدمه دیدن ویبره ها می شود. برای این منظور استفاده از ویبره های قالب مناسب است.
ویبره های قالب یا ارتعاشگرهای قالب
از سمت خارج به بدنه قالب متصل می شوند.
باید محکم و بدون حرکت اضافی به قالب متصل شوند.
اتصال مستقیم ویبراتور به قالب مجاز نیست، بلکه ویبراتور باید از طریق این اتصالات ارتعاش را به آن منتقل کند. معمولاً ارتعاشگر به یک صفحه فولادی بسته می شود و این صفحه فولادی نیز به تیرهای فولادی I شکل یا ناودانی متصل می شود. تیرهای I شکل یا ناودانی نیز با یکدیگر یکپارچه شده و در فواصلی معین از میانِ بست های سخت کننده قالب عبور می کند. اتصال سست ارتعاشگر به قالب موجب افت انرژی ارتعاشی و تراکم ناکافی بتن می شود.
ویبره های قالب معمولاً با نیروی برق یا با هوای فشرده کار می کنند.
ویبراتورها باید در نقاطی نصب شوند که بتوانند ارتعاش را در سرتاسر قالب منتقل کنند.
ویبراتورها باید مجهز به سیستم کنترل فرکانس و دامنه نوسان باشند تا بتوان مطابق نیاز و دستورالعملها، فرکانس مناسبی را برای آن انتخاب کرد.
فرکانس لازم به ضخامت سازه، روانی بتن، و نظایر آن بستگی دارد. برای بتن های با روانی بیشتر، استفاده از فرکانس های بالاتر مناسب تر است. مدت زمان ارتعاش و شدت آن، به مشخصات سازه، نوع بتن و نظایر آن بستگی دارد. تجربه کارگاهی یکی از عوامل تعیین کننده فرکانس، مدت زمان و شدت ارتعاش است.
زمان لازم برای ارتعاش در حدود 1 تا 2 دقیقه است.
در ستونها و دیوارها و نظایر آن، محل مناسب حدود 75 سانتیمتر پایین تر از بالای قالب است. در این صورت، بتن قسمت فوقانی قالب را باید با ویبراتورهای درونی لرزاند.
در موارد زیر استفاده از ویبراتورهای قالب مناسب تر است:
اعضای بسیار نازک
اعضای با تراکم زیاد آرماتور
بتن های بسیار سفت
به عنوان مکمل ویبراتورهای درونی
تونلهای کوچک
میزان ارتعاش مناسب این نوع لرزاننده ها حداقل 8000 دور در دقیقه است.
در مقاطع پرآرماتور، که ویبره های داخلی نتوانند به داخل بتن فرو بروند، می توان ویبره قالب را مستقیماً به میلگردها متصل کرد. این کار موجب افزایش چسبندگی بین بتن و آرماتور، و خروج آب و هوای محبوس در زیر میلگردها به بیرون می شود. شرط استفاده از این روش آن است که بتن هنوز دارای کارآیی کافی باشد.
ویبراتورهای سطحی
ازجمله این ویبراتورها می توان موارد زیر را نام برد:
شمشه های مرتعش کننده
ویبراتورهای صفحه ای
شمشه های غلتان ارتعاشی
ماله های آهنی
تخته ماله های ارتعاشی
این ویبراتورها برای تراکم بتن های با اسلامپ کمتر از 75 میلیمتر مناسبند. استفاده از آنها برای تراکم بتن های با اسلامپ بیشتر موجب جمع شدن ملات در بالای بتن و کاهش مقاومت بتن می شود.
به ویژه برای متراکم کردن بتن کف، دالهای بدون آرماتور، بتن های پوششی روی سطوح شیبدار (liningها)، و اصولاً کارهای بتنی تخت توصیه می شود.
در دالها زمانی از این ویبراتورها استفاده شود که یا دالها فاقد آرماتور و ضخامت آن تا 150 میلیمتر باشد، و یا فقط یک شبکه سیمی جوش شده در آن کار گذاشته شده باشد.
استفاده از این ویبراتورها در دالهای بتن آرمه، یا دالهای غیرمسلّح با ضخامت بیش از 200میلیمتر، و دالهای دارای قطعات مدفون در بتن توصیه نمی شود.
لرزانیدن بیش از حد بتن با ویبراتورهای سطحی موجب بالا آمدن شیره بتن می شود. این امر در بتن سبک باعث بالا آمدن دانه های درشت، و در بتن سنگین باعث ته نشین شدن دانه های درشت می شود.
استفاده از این وسایل برای لرزانیدن بتن سطوح شیبدار معمولاً فقط در صورت استفاده از قالب بندی موقت بر روی سطح فوقانی بتن میسر است.
میزهای لرزان یا میزهای ویبره
عمدتاً در کارهای پیش ساخته به کار می رود.
در آزمایشگاهها برای تراکم آزمونه های بتنی به کار می رود.
می باید مجهز به سیستم کنترل فرکانس و دامنه ارتعاش باشند.
فرکانس لازم، به ضخامت سازه، روانی بتن، و نظایر آن بستگی دارد: برای بتن های با روانی بیشتر، استفاده از فرکانس های بالاتر مناسب تر است. مدت زمان ارتعاش و شدت آن، به مشخصات سازه، نوع بتن، و نظایر آن بستگی دارد. تجربه کارگاهی یکی از عوامل تعیین کننده فرکانس، مدت زمان و شدت ارتعاش است.
پایان