استحکام بالای سازه های بتنی بر هیچ کسی پوشیده نیست. تقریباً تمامی مجریان ساخت و ساز، بتن را به عنوان کلیدی ترین مصالح در اجرای سازه های مدرن امروزی معرفی می کنند. چرا که بتن بسیار مستحکم با طول عمر بالایی است. اما وقتی به این درجه از کارایی می رسد که تمام مراحل ساخت و اجرای آن به درستی صورت گرفته باشد. مانند عملیات ویبره زنی بتن که در عین سادگی در جمع کلیدی ترین مراحل اجرای بتن ریزی قرار دارد.
آنچه در ادامه می خوانید:
بسیاری اهمیت داشتن دقت بالا در مرحله ساخت را درک می کنند؛ اما در مقام اجرا چندان نگرش قدرتمندی ندارند. مثلاً آیا اطلاع کافی از اهمیت ویبره زنی بتن در سطح فعالان این عرصه وجود دارد؟ هنوز برای بسیاری جای سوال است که اصولاً چرا باید عملیات ویبره زنی بتن را جدی بگیریم؟ آیا واقعاً ویبره زنی بتن در ایجاد یک سازه مستحکم نقش بازی می کند؟
برای پاسخ باید گفت که عملیات ویبره زنی در لیست کلیدی ترین مراحل بتن ریزی قرار دارد. یک بتن هر اندازه هم از کیفیت ساخت بالایی برخوردار باشد، تا وقتی که تحت تاثیر مرحله ویبره زنی بتن قرار نگیرد، نمی تواند استحکام طراحی شده را داشته باشد. در ادامه می خواهیم به چرایی این اتفاق اشاره کنیم. اینکه اهمیت ویبره زنی بتن چیست؟ و چگونه می تواند باعث افزایش استحکام بتن باشد؟
نقش ویبره زنی در افزایش استحکام بتن
همه می دانیم که استحکام بتن در گرو ترکیب درست با نسبت استاندارد از متریال مقدماتی اعم از شن، ماسه، سیمان، آب و… می باشد. در ادامه ترکیب بافت استاندارد این مصالح وقتی کارایی دارد که طرح اختلاط آن همراه با انواع میکسر بتن به درستی صورت گرفته باشد. در نهایت آنچه به عنوان خروجی در سطح پروژه های ساخت و ساز ریخته می شود، بتن نهایی است و دیگر نمی توان تأثیری در میزان کیفیت آن اعمال کرد. از این رو با ویبره زنی بتن نمی خواهیم تا دست در ترکیبات این متریال برده باشیم.
عملیات ویبره زنی بتن باعث تکمیل طرح اختلاط بتن نیست؛ بلکه باعث توزیع یکنواخت آن در سطح فضای هدف می باشد. موضوع خیلی ساده است. بتن با طرح اختلاط استاندارد و سطح کیفی بالا زمانی می تواند ضریب استحکام پیش بینی شده را تامین نماید که به طور یکدست و یکنواخت در سطح عملیات بتن ریزی توزیع شود. وجود هر گونه عدم یکدستی در توزیع بتن، زمینه کافی در کاهش استحکام سازه را فراهم خواهد کرد. عملیات ویبره زنی بتن با وظیفه ایجاد یکدستی در حجم بتن است که می تواند مقدار استحکام بالای پیش بینی شده بتن را فراهم آورد. اما لازم است بررسی کنیم که اصولاً چرا باید وظیفه یکدست سازی بتن را از عملیات ویبره زنی بخواهیم؟
عملیات ویبره زنی چیست و با بتن چه می کند؟
قبل از پرداختن به اهمیت ویبره زنی بتن در سطح پروژه های بتن ریزی باید یک نگرش کامل در چرایی نیاز به آن داشته باشید. اینکه اصولاً چه اتفاقی در عملیات های بتن ریزی مانع از استحکام نهایی بتن است؟ و چرا ویبره زنی بتن می تواند چنین موانعی را مرتفع سازد؟
ماجرا از چگال بودن بتن در فاز مقدماتی آن آغاز می شود. بتن که در ابتدای امر همراه با طرح اختلاط سیمان، ماسه، آب و… ایجاد شده و در حضور میکسر بتن ها کاملاً آماده بهره برداری است، به شکل مایعی با سطح چگالی بسیار بالا در اختیار شما قرار می گیرد. سیالی که گویا درجات گرانروی بسیار بالایی دارد. از این رو به این سادگی ها علاقه به جریان یافتن در فضای مورد نظر شما را نخواهد داشت.
چنین سیال سرسخت، چگال و البته سنگین وزنی کاملاً مستعد محبوس کردن حباب های هوا در اعماق خود می باشد. اگر بخواهیم بتن را در چنین حالتی رها کنیم تا سخت شود، در نهایت با سطح بتنی مواجه هستیم که در بطن خود مقدار بسیار زیادی از حباب های هوا را دارد. آنگاه بتن مورد نظر ما به هیچ حالت نمی توانست سطح اتکای محاسبه شده را تامین نماید. از طرفی این حباب های مانده در اعماق بتن کاملاً مستعد ایجاد ترک های عمیق در بتن هستند. اتفاقی که به راحتی می تواند ماهیت یک سازه را به خطر اندازد.
لذا مجریان حرفه ای در عملیات های بتن ریزی کاملاً آگاه هستند که بتن باید کاملاً یکدست و همگن، عاری از هر گونه حباب و خلل و فرجی باشد تا بتواند سطح کیفی مورد نظر را تأمین نماید. اما چطور باید این حباب های مانده در اعماق بتن را از دل این سیال خشن بیرون بکشیم؟ و یا اینکه بتن بسیار چگال با درجات گرانروی بالا را چطور مجبور کنیم که به حرکت افتاده، تمامی فضاهای خالی مانده را به طور کامل پر کند؟ و یا اینکه چطور بتوانیم تمام سنگدانه های موجود در حجم بتن را با ملات سیمان و آب احاطه کنیم و به این ترتیب بتنی یکدست و یکنواخت داشته باشیم؟
ماجرا خیلی ساده است. همان طور که فضای یک ظرف پر شده از قطعات ریز اما جامد را با اندک تکان دادن و جابجایی اجسام بازتر می کنید، می توانید با لرزاندن حجم بتن نیز باعث حرکت این سیال چگال باشید. در این حالت ذرات بتن که در سطح اصطکاک بالایی نسبت به هم قرار دارند، به حرکت افتاده، با از بین رفتن این اصطکاک به شکل ملایم تری در کنار هم قرار می گیرند. حالا که متوجه شدیم لرزاندن حجم بتن بهترین ایده در یکدست کردن آن است، ایده تکان دادن بنا را در سر نپرورانیم. چرا که این کار نشدنی است. اما می توانیم لرزش حجم بتن را به راحتی از داخل خود بتن آغاز کنیم. عملیاتی که به طورکلی با عنوان ویبره زنی بتن شناخته می شود.
این عملیات در نهایت یک هدف را دنبال می کند و آن این است که بتوانید با خارج کردن حباب های مانده در اعماق بتن، یک حجم یکدست و همگن از آن را حاصل آورید.
نیم نگاهی برای شناخت انواع شیلنگ ویبراتور
حال که با وظیفه کلی مرحله ویبره زنی در حین عملیات بتن ریزی آشنا شدید، ادامه کار را با معرفی اجمالی انواع شیلنگ ویبراتور پی می گیریم. به هر صورت برای تکمیل صحیح هر مرحله از ویبره زنی باید بتوانید همراه با درک کامل شیلنگ ویبراتور، نمونه مناسب را برای حجم بتن مورد نظر خود انتخاب کرده باشید.
هر عدد دستگاه شیلنگ ویبراتور از کنار هم قرار گرفتن دو بخش مجزا اما مکمل یکدیگر تشکیل می شوند. شیلنگ ویبراتوری که در کنار مولدها قرار خواهد گرفت. مولدهایی که می توانند هر یک از موتورهای بنزینی، دیزلی و یا برقی باشند و وظیفه تامین قدرت لازم برای ویبره زنی بتن را تامین می کنند. این قدرت در نهایت با تبدیل نوع حرکت در قسمت پوکر موجود در انتهای آزاد شیلنگ ویبراتورها تبدیل به یک حرکت نوسانی با فرکانس بالا خواهد شد. هر مجموعه دستگاه شیلنگ ویبراتور از قطعات زیر تشکیل شده است.
- مولد که در قامت انواع موتورهای بنزینی، دیزلی، برقی، دریلی و… می باشد.
- فلنچ اتصال کننده شیلنگ ویبراتور به شفت مولد که در قالب یک قطعه استوانه ای شکل می باشد.
- کوپلینگ تعبیه شده در سر شیلنگ ویبراتور که به ترتیبی کاملاً چفت شده در محل شفت مولد قرار خواهد گرفت.
- بدنه شیلنگ ویبراتور که شامل پوسته و فنر داخل آن می باشد. فنر وظیفه انتقال قدرت گردش مولد به سمت پوکر را بر عهده دارد.
- پوکر که در قسمت انتهای آزاد شیلنگ ویبراتور قرار گرفته و می تواند قدرت گردش آمده از جانب فنر را تبدیل به یک نیروی فرکانسی با دامنه کوتاه اما قدرت بالایی نماید.
شیلنگ ویبراتورها در انواع گوناگون همراه با سایزهای متنوع طراحی و تولید می شوند؛ اما در تمام آنها یک هدف را دنبال می کنیم. اینکه بتوانیم بتن را از مواجهه شدن با اثرات مخرب دور نگه داریم. اثراتی که غالباً در یکی از سه اتفاق زیر رخ خواهند داد.
- ترک خوردن بتن
- نشست بتن
- شن نما شدن یا کرمو شدن بتن
ترک خوردگی بتن و نقش ویبره زنی در تقابل با آن
یکی از متداولترین تبعات ناشی از کم اهمالی در تکمیل درست عملیات ویبره زنی، ترک خوردن بتن می باشد. به طور کلی این پدیده به عنوان مخرب ترین حادثه ای است که می تواند برای هر بتنی حاصل شود. چرا که عملاً ماهیت سازه ای که با حضور چنین بتنی ایجاد شده است را تهدید می کند. بتن ترک خورده شده هیچ گونه ظرفیت تامین استحکام لازم برای بقای سازه های بتنی را ندارد. در یک دسته بندی کلی، انواع ترک در سطح بتن در چند گروه قرار می گیرند.
- ترک هایی که بر اثر حرکت قالب های بتن ریزی شده ایجاد می شوند.
- ترک هایی که بر اثر جمع شدن بتن ایجاد می شوند.
- ترک هایی که بر اثر نشست خمیری بتن ایجاد می شوند.
- ترک هایی که به دلیل وجود حباب ها و فضاهای خالی در سطح بتن ایجاد می شوند.
در این دسته بندی ما با جمعی از عوامل ایجاد ترک ها در بتن مواجه هستیم که قرار نیست با عملیات ویبره زنی تمامی آنها را مرتفع سازیم. برخی از این ترک ها ناشی از عدم دقت در کلیات عملیات بتن ریزی است. اما ویبره زنی به تنهایی می تواند جمع بزرگی از ترک ها ناشی از حضور حباب های مانده در اعماق بتن و یا نشست خمیری بتن را مرتفع سازد. در نظر داشته باشید که حضور بیش از اندازه فضاهای خالی در اعماق بتن باعث وقوع نشست حجم بتن در مرحله قبل از سخت شدن آن خواهد شد. ویبره زنی باعث از بین رفتن چنین فضاهایی است. این موضوع چیزی متفاوت از حضور حباب ها در اعماق بتن است. چرا که این حباب ها همراه با بتن سخت شده می مانند و در صورت تغییرات دمایی محیط، مستعد ایجاد ترک در اعماق بتن هستند. ویبره زنی باعث حذف این حباب ها نیز می باشد.
ویبره زنی بتن چگونه مانع از نشست بتن خواهد شد؟
در تخریب بتن بر اثر ترک برداشتن قید کردیم که یکی از اصلی ترین دلایل ناشی از فرو رفتن حجم بتن در فضاهای خالی، در حین خشک شدن آن می باشد. اتفاقی که در صورت پرداختن به یک ویبره زنی اصولی می توان از وقوع آن جلوگیری به عمل آورد. اما یکی دیگر از دلایل جدی که ماهیت و بتن را تهدید می کند، در صورت نشست بتن مدت ها بعد از خشک شدن می باشد. این اتفاق زمانی پیش می آید که بتن از درون پوک است؛ اما این پوکی آنچنان نبوده است که در مرحله مقدماتی خشک شدن بتن، باعث فرورفت آن باشد. حالا که بتن خشک شده، تحت تاثیر فشارهایی از جانب دیگر اجزای ساختمان است. و یا آنکه در اثر استفاده انسانی تحت فشار تجهیزات خاص قرار گرفته است، تحمل لازم را نداشته، اسیر تخریب قسمت های توخالی خود شده، عملاً همراه با نشست خواهد شد.
احتمال امکان وقوع چنین رویداد غیر قابل بازگشتی را تنها می توان در همراهی با یک عملیات ویبره زنی اصولی کاهش داد.
شن نما شدن بتن چیست و چرا در دسته عوامل مخرب قرار دارد؟
شن نما شدن بتن چیست و چرا در دسته عوامل مخرب قرار دارد؟بتن از مصالح متنوعی مانند سیمان، آب، شن و ماسه تشکیل شده است. یکی از مصالحی که با هدف استحکام در کنار خلق حجم در مراحل ساخت بتن مورد استفاده قرار می گیرد، شن می باشد. شن شامل سنگدانه های تقریباً درشتی است که با کمک دیگر مصالح ماهیت حجیم بتن را تشکیل خواهند داد. بتن مرغوب به گونه ای است که در آن در اطراف تمام سنگدانه های موجود در بتن ملات کافی قرار گرفته باشد. در این حالت هر یک از سنگدانه ها در احاطه ملات سیمان و آب خواهند بود.
اصولاً سطح اصطکاک در بتن خارج شده از بتونیر ها بسیار بالا است.و در این حالت ملات سیمان و آب به سختی می توانند تمام محیط سنگدانه ها را احاطه کنند. اگر بتن به این ترتیب سخت شود، مشکل شن نما شدن رخ خواهد داد. زمانی که دانه های شن در احاطه کامل ملات سیمان و آب قرار نخواهند گرفت.
اما با انجام مرحله ویبره زنی بتن، اصطکاک تاثیرگذار در میان سنگدانه ها از میان رفته، توزیع کامل ملات آب و سیمان صورت خواهد گرفت. به اصطلاح ما به بتن یکدست خواهیم رسید. در این حالت احتمال خطر شن نما شدن که گاهاً با نام کرمو شدن بتن نیز یاد می شود وجود ندارد.
در نظر داشته باشید که کرمو شدن بتن، مقدمات از دست رفتن استحکام بتن است. حالتی که باعث تخریب زود هنگام بتن خواهد شد. چنین بتنی نمی تواند در مقابل تبعات تغییرات شدید آب و هوایی مقاومت کند و در نگهداری از میلگردهای مانده در بطن بتن مسلح نیز ناتوان است و با احتمال بالا مسیر خوردگی میلگردها را تسریع خواهد بخشید. به هر صورت با انجام صحیح عملیات ویبره زنی می توانید از وقوع چنین تخریب هایی جلوگیری کنید.
سخن پایانی
سازه های بتنی وقتی قادر هستند که سطح مقاومت بالایی را در کنار استحکام کافی داشته باشند که از یک ترکیب بتنی کاملاً یکدست شده برخوردار باشند. بتنی که با وجود حباب های مانده در عمق آن سخت شده باشد، به هیچ حالت نمی تواند سطح کیفی و استحکام مورد نظر را فراهم آورد. چرا که همواره مستعد ایجاد ترک های عمیقی خواهد شد. البته نشست کلی سازه همواره چنین بناهایی را تهدید می کند. به این ترتیب عملیات ویبره زنی بتن با هدف خارج ساختن حباب های مانده در عمق بتن برای رسیدن به یک حجم کاملاً یکدست از بتن، ضرورت جدی در مسیر عملیات های ساخت و ساز می باشد. اگر چه برای دستیابی به این منظور انواع ایده ها در طراحی نمونه های متنوع از شیلنگ ویبراتورهای بتن مطرح شده است. لکن این شما هستید که باید با در نظر داشتن نوع عملیات بتن ریزی اعم از عمق تا درجه سختی بتن نمونه مناسب از شیلنگ ویبراتور را انتخاب کنید. نمونه هایی مانند شیلنگ ویبراتور برقی، ویبراتور دوشی برقی، ویبراتورهای دیزلی و حتی بنزینی به عنوان جمعی از متداولترین مدل های شناخته شده می باشند.
گاها نیاز است تا از نمونه های متنوع با هدف دستیابی به انواع ویبراتور بتن با توانایی حمل و نقل ساده استفاده کنیم. برخی دیگر از مدل ها نیز در ابعاد بسیار بزرگ طراحی شده اند و می توانند حجم بالایی از بتن را یکدست نمایند. در نیاز به ویبره زنی بتن، اهمیت ویبره زنی بتن برای خلق بتنی است که می تواند انتظارات ما را از تامین یک سازه مستحکم برآورده نماید. عملیاتی ساده که تنها با تهیه یک شیلنگ ویبراتور بتن ساده اجرا خواهد شد.
