روشهای اجرایی و رایج بتن ریزی در سازه ها – مزایای و معایب آنها و ارائه راهکار (قسمت دوم)

روشهای اجرایی و رایج بتن ریزی در سازه ها  (پمپ بتن)– مزایای و معایب آنها و ارائه راهکار (قسمت دوم)

در بتن ریزی های خاص بهتر است با روشهای اجرایی مختلف آشنا بود و متناسب با اهمیت سازه و نوع بتن مصرفی و موقعیت مکانی مناسب ترین روش اتخاذ شود . به دلیل وجود بعضی معایب یک روش کنار گذاشته نشود و در جهت در نظر گرفتن کلیه جوانب، روشهای مختلف ارزیابی گردند. ممکن است در این روند به این نتیجه برسیم که به جای تعویض روش بهتراست آیتم های دیگر تغییر یابند مثلا نوع بتن تغییریافته یا اصلاح شود و یا از نیروی انسانی با مهارت بیشتر استفاده نمود تا پروژه با مدیریت بهتر به سوی اهداف خود سوق پیدا نماید. در قسمت اول روشهای اجرایی بتن ریزی ، تعدادی از روشها بیان شد. د رادامه روش پمپ بتن و انواع مخنلف آن شرح داده می شود

روش پمپ کردن بتن:

امروزه پمپاژ بتن یکی از سریعترین روشهای بتن ریزی در صنعت ساخت محسوب می شود. زیرا این وسیله قادر است به نقاطی دسترسی داشته باشد که از نظر مسافت و محدودیت مکان توسط وسایل دیگر به آسانی امکان پذیر نیست. در دنیا تا دهه ۱۹۵۰ میلادی استفاده از آن بسیار محدود بوده است اما پس از جنگ جهانی دوم وپیشرفت تکنولوژی، ساخت و استفاده از آن گسترش یافته است.

با استفاده از پمپ می توان بتن را تا ۴۵۰ متر افقی و ۱۵۰ متر عمودی منقل کرد هرچند بعضی از پمپها که با فشار زیاد ساخته شده اند در سطح جهانی قادرند تا ۱۶۰۰ متر افقی و ۴۵۰ متر عمودی بتن را منتقل کنند. برند آلمانی پمپها از کیفیت مطلوب تری برخوردار هستند.

بتن ربزی با استفاده از پمپ در سازه ها

انواع پمپها:

۱– پمپ پیستونی

معمولترین دستگاه برای پمپاژ است که حرکت رفت و برگشتی در پمپ بتن دارد.

هر یک از پیستونها وقتی به عقب ضربه می زند، شیر ورودی باز می شود و بتن از تغذیه کننده به داخل پمپ کشیده می شود در حالیکه وقتی بتن به جلو ضربه می زند شیر خروجی باز می شودو بتن با فشار درون خط لوله حرکت می کند.در این شرایط بتن به صورت مقطعی خارج می شود ودر ظاهر آن نیز یک عدم پیوستگی مشهود است در پمپهای پیستونی به دلیل سرعت بیشتر و حجم بیشتر پمپاژبتن، دو پیستونی شده اند در این شرایط فاصله مقاطع کمتر شده و پیوستگی بهبود می یابد. در ایران عموم پمپها از این گونه اند.

۲-پمپهای چلوندنی   Sqweezing

با حرکت دورانی بتن داخل لوله فشرده می شودو اخیرا وارد ایران شده اند و در موارد خاص از آن استفاده می شود.

۳- پمپهایی که با هوای فشرده کار می نمایند:

غالبا جهت بتن پاشی استفاده می شوند هم بتن پاشی خشک و هم روش تر، بتن با هوای فشرده جلو رانده می شودو یا در تزریق بتن با هوای فشرده کاربرد دارد.

۴- پمپهای حلزونی

بیشتر در بتن پاشی به روش تر استفاده می شودو در کارهای معمولی عموما استفاده نمی شود.

قطرهای نسبتا کوچکی داشته و در مورد سنگدانه های مصرفی در طرح اختلاط سعی می شودسنگدانه کوچکتر با حداکثر اندازه اسمی در بتن ریزی با این وسیله لحاظ می شود.

از لحاظ تحرک پذیری پمپها به دو گونه تقسیم بندی می شوند:

۱-پمپهای زمینی:

در پمپ زمینی باید تکه تکه لوله های ۳ متری را به هم وصل کرد درحد فاصل آنها واشر آببند است و به نقطه مورد نظر رسید. پمپ را به کار انداخت و پمپ کرد.

۲- پمپ دکلی:

لوله ها روی دکل نصب شده و در انتها دراپ شوت داریم. دکل به هر مکانی برود لوله ها هم منتقل می شوند. البته لوله ها باید یک سری مفاصل خاص دواری داشته باشند که با جابجایی دکل، لوله ها آزادی عمل داشته باشند. قدرت مانور پمپهای دکلی بیشتر از پمپهای زمینی است چون دکل راحتتربه مکانهای مختلف منتقل می شود و قیمت آنها در شرایط یکسان نسبت به پمپهای زمینی به مراتب بیشتر است.

تفاوت دو پمپ زمینی و دکلی:

در انتهای کار پمپ زمینی، لوله ها بازودر گذشته با پیستون دستی توسط کارگران تمییزشده و دوباره سر هم می شد . پمپ دکلی در مقایسه با نوع زمینی قدرت مانوربهتر دارد و لوله ها در آن اتصال دوار دارند.

برای تمییز کردن پمپ دکلی و همچنین پمپهای زمینی کنونی یک توپ در ابتدای لوله با فشار هوایا آب به حرکت درمی آید .توپ بتن را با خودش حرکت می دهد و در طول مسیر لوله تمییز می شود.

اگر لوله انعطاف پذیر استفاده شود افت فشار زیادی خواهیم داشت مخصوصا اگر نزدیک پمپ باشد. لوله های انعطاف پذیر مقاومت بیشتری در برابر حرکت بتن دارند بنابراین لوله های انعطاف پذیر فقط در محلهای مورد نیاز مثل پیچها و در انتهای لوله بتن ریزی در پمپهای زمینی استفاده می شود. انتهای پمپ دکلی دراپ شوت است.

معمولا قطر لوله های سخت inch 8 -3 است و در ایران ۱۵۰ -۱۰۰ میلی متر است.ظرفیت پمپاژ بسته به قطر پمپ متفاوت است در کل حداکثر سرعت بتن داخل لوله از تقسیم ظرفیت مورد نیاز بر سطح مقطع لوله به دست می آید .

جنس لوله ها از موادی است که در مقابل سایش و فرسایش مقاوم بوده وبا سیمان موجود در بتن واکنش ندهد

بنابراین جدار داخلی آن نباید از آلومینیم که با قلیلیی بتن واکنش می دهد استفاده شود و معمولا از مواد سخت مثل فولاد و چدن کاربرد دارد.

مزایای استفاده از پمپ:

از موانع مختلف مانند رودخانه، باتلاق، برکه موانع ارتفاعی، دره ها و حتی داخل آب رودخانه می توان لوله ها را عبور داد به همین دلیل دامنه کاربرد آن وسیع است هرچند که وسیله نسبتا گرانی است ولی به دلیل قابلیت بالا و سرعت بتن ریزی قابل ملاحظه آن جایگاه خویش را حفظ نموده است.

معایب استفاده از پمپ:

دقت شود که هر بتنی را نمی توان پمپ کرد .علاوه برکارایی و رئولوژی مناسب، توصیه شده است که بتن مستعد جداشدگی نباشد و نیز در حداکثر اندازه سنگدانه ها و شکل و دانه بندی آنها و اسلامپ بتن مصرفی بهتر است ملاحظاتی را در نظر گرفت که در ادامه به آنها اشاره شده است.

موردی که شاید بتوان به عنوان معایب پمپ نام برد، گرم شدن بتن حین انتقال در لوله ها است زیرا دراین حرکت بین بتن و لوله ها اصطکاک ایجاد شده تولید گرما می کند.در شرایطی نظیر بتن ریزی در هوای گرم ویا طول لوله زیاد وقرارگیری لوله در تابش مستقیم آفتاب،و یا بتنهایی که به نسبت دمای پایینی ندارند، به علت گرم شدن زیاد جدار لوله و خمیر سیمان در لایه محیطی کمی سفت شده و با افزایش اصطکاک لوله در قسمتهایی دچار انسداد شود .بنابراین لازم است در ادامه به توضیحاتی جهت تسهیل استفاده از پمپ پرداخته شود.

اقدامات قبل از پمپاژ:

وقتی بتن در داخل لوله حرکت می کند مانند یک استوانه است که درمیان قشر نازک از ملات قرار دارد.این قشر ملات در مجاور دیواره لوله است که به صورت قشر لیز و روغن کاری عمل می کند و سبب حرکت آسان بتن در لوله می شود.

روش صحیح پمپ بتن

براساس این مکانیزم بهتر است قبل از شروع عملیات پمپاژ بتن، از ملات مناسب استفاده شود به عبارت دیگر ابتداملات پمپ می شود و سپس عملیات پمپ کردن بتن آغاز می گردد.بدین گونه که قبل از بتن ریزی ملات پر سیمان یا حتی دوغاب سیمان را در پمپ حرکت می دهند اما این ملات نباید در محل بتن ریزی تخلیه شود.

مسدود شدن خطوط لوله:

دلایل متعددی باعث مسدود شدن بتن در لوله می شود که تعدادی به شرح زیر می باشد.

– تمییز نبودن لوله ها

– طرح مخلوط نامناسب(مصالح و دانه بندی و شکل و نسبتها و روانی نامناسب)

– طولانی بودن خطوط لوله ها

– تاخیر در پمپ کردن بتن (باعث افت اسلامپ ونزدیک شدن به گیرش اولیه می شود.)

– گرم بودن هوا(با گرم شدن بتن و لوله ها کارایی کم شده و اصصکاک و چسبندگی بیشتر می شود.)

در جهت تسهیل استفاده از پمپ موارد زیر پیشنهاد می گردد:

– سعی در بهبود رئولوژی و کارایی بتن داشته باشیم وبا مهارتی این کار را انجام دهیم که استعداد جداشدگی در آن به حداقل برسد.تا بتن راحتتر حرکت کند و اصطکاک و چسبندگی در طول مسیر کمتر شود.درمنابع قدیمی اسلامپ مناسب بین ۵۰ تا ۱۵۰ میلی متر ذکر شده است ولی امروزه با توجه به استفاده از بتن های خاص مانند بتن خود تراکم اسلامپ ۱۵۰ توجیه خاصی ندارد.

– بتن خنک تر بسازیم زیرا در طول مسیر پمپ در اثر اصطکاک گرما تولید خواهد شد.

– با ریختن آب خنک روی لوله های داغ و بستن گونی های خیس دور لوله ها، (خصوصا در هوای گرم) لوله ها را خنک کنیم.

– قبل از باز کردن اتصالات پمپ کاملا متوقف شود. در هنگام مسدود شدن مسیر پمپ بتن بهتر است اتصالات باز شوند اگر خمیر سیمان از یک طرف خارج شود ، نشانه نقطه مسدود شده در بخش های بعدی لوله است و اگر خمیر سیمان خارج نشود محل مسدود شده بین این اتصال و اتصال قبلی است.

– در پمپ زمینی وقتی بتن به سمت بالا پمپ شود معمولا شیر یکطرفه ای به عنوان شیر اطمینان به کار می گیرند تا پس زدن بتن به پمپ آسیب نزند.

اجرای صحیح بتن ریزی جهت جلوگیری از جداشدگی

در هنگام طرح مخلوط بهتر است نکات زیر رعایت شود:

چند نیرو در پمپ باید خنثی شود

۱-اصطکاک: بیشتر ناشی از سنگدانه های موجود در بتن است.

۲-چسبناکی: بیشتر ناشی از سیمان یا بعضی مواد چسبنده در بتن است.

۳-مولفه ی وزن: در حرکت به بالای بتن، این نیرو وجود دارد.

معمولا عدم پمپ کردن مناسب، به علت مقاومت زیاد اصطکاکی و تمایل به جداشدن ذرات و آب آوری می باشد.

بهتراست که ریز دانه های کافی به ماسه تزریق شود.

خصوصیات مخلوط بتن مناسب جهت پمپ کردن :

۱– حداکثر اندازه اسمی: در ACI برای سنگدانه های تیز گوشه حداکثر اندازه به۳ ⁄ ۱ قطر داخلی لوله محدود شده است و برای گرد گوشه ها حداکثر۰٫۴ در نظر گرفته شده است.

عدد های ذکر شده مرزهای استفاده از سنگدانه هاست و برای کاربرد سهل تر منطق ایجاب می کند که کمی از این اعداد فاصله داشته باشیم.

۲- شکل سنگدانه ها : سنگدانه های گرد گوشه عمل پمپ را ساده تر می کنند توصیه می شود ماسه گرد گوشه استفاده شود ولی در شن به دلیل مقاومت و جداشدگی این مورد لحاظ نشده است.

۳- روانی بتن : میتوان در ترکیب بتن از مواد روان کننده یا فوق روان کننده در محدوده معین استفاده کرد تا بتن روان تر گردد وعمل پمپ آسانتر صورت گیرد دقت شود بالا بردن درصد آب به مواد سیمانی توصیه نمی شود زیرا درکاهش مقاومت و افزایش نفوذ پذیری و کاهش دوام بتن اثر گذار خواهد بود.

۴- دانه بندی بتن : بهتر است علاوه بردرنظر گرفتن منحنی دانه بندی و ترکیب مجموعه سنگها، درطرح اختلاط کمی مقدارریز دانه هارا افزود. افزایش سیمان چندان به صرفه نیست زیرا علاوه بر بحث قیمت و محیط زیست ، با افزایش عیار سیمان چسبندگی بین بتن و لوله بیشتر شده و پمپاژ مشکل می شود. بهتر است ابتدا دانه بندی سنگها به خصوص ماسه با موادی مثل ماسه بادی و پودر سنگ اصلاح گردد و سپس تغییرمقدار سیمان انجام پذیرد. نقص دانه بندی ماسه،بتن را برای جداشدگی مستعد خواهد کرد. در روشهای آمریکایی توصیه شده است که حدود ۱۰% از مقدار شن کاسته و حدودا همین مقدار به ماسه افزوده شود .

منابع :

ACI304R-00    and placing concrete Guide for Measuring, Mixing, Transporting          

   Placing Concrete by Pumping Methods   ACI3042R-96

روشهای ساخت دکتر محسن تدین ، دانشگاه علم و صنعت

نشریه شماره ۳۲۷ ، دستورالعمل ساخت و اجرای بتن در کارگاه

کتاب تکنولوژی و طرح اختلاط بتن ، دکتر داود مستوفی نژاد

مطالب پیشنهادی :

• روشهای اجرایی و رایج بتن ریزی در سازه ها – مزایای و معایب آنها و ارائه راهکار (قسمت اول)
• تری دی پنل (۳D) و مشخصات فنی آن