عمل آوری بتن با بخار – استفاده از بخار در ساخت بتن

عمل آوری بتن با بخار

عمل آوری بتن با بخار یکی از کاربردهای جالب بخار می باشد. با انجام عمل آوری بتن مقاومت آن تا حد زیادی افزایش می یابد. عمل آوردن بتن در بخار باعث کاهش حباب های هوا در داخل بتن خواهد شد. در ادامه مزایای استفاده از بخار در کیورینگ بتن به تفصیل بیان خواهد شد.

 

استفاده از دیگ بخار در تولید و فرآوری بتن

یکی از مسائلی که در طرح های عمرانی همواره مورد توجه بوده است سرعت دادن به روند اجرای پروژه ها می باشد. بر این اساس طولانی بودن زمان کسب مقاومت بتن از خصوصیات منفی آن محسوب می گردد.

تسریع در روند کسب مقاومت بتن با افزایش دمای فرآوری و عمل آوری به روش هایی نظیر بخاردهی بوسیله دیگ بخار امکان پذیر است. این روش به واسطه مزایایی که به ویژه در تولید قطعات پیش ساخته بتنی دارد مورد نظر مجریان طرح ها بوده است.

از طرف دیگر یکی از مشکلات اساسی بتن های مسلح در سواحل جنوبی کشور، خوردگی میلگردها و تخریب زود هنگام این سازه ها می باشد که توجه ویژه ای را می طلبد.

یکی از راه های مهم برای تسریع در کسب مقاومت بتن، افزایش دمای عمل آوری می باشد. عمل آوری با بخار بوسیله بویلر بخار از متداول ترین این روش ها می باشد.

 

عمل آوری تسریع شده مزایای بسیاری را در پی خواهد داشت. برخی از این مزایا عبارتند از: افزایش مقاومت اولیه بتن، امکان جابجایی قطعات در سن کمتر، آزادسازی سریعتر قالب ها جهت استفاده مجدد، افزایش سرعت تولید، کاهش زمان تحویل قطعه بتنی به خریدار و غیره.

بتن خوب تحت انواع وسیعی از شرایط محیطی متنوع، ماده‌ای نسبتاً بادوام است. دوام بتن به معنای توانایی در مقابله با تأثیرات عوامل جوی، تهاجم مواد شیمیایی، سایش و هر گونه فرآیند تخریبی دیگر می باشد.

بتن بادوام در صورت رویارویی با محیط اطراف می تواند شکل، کیفیت و بازدهی اولیه خود را حفظ کند. عدم پایایی بتن گاه به هزینه‌های تعمیراتی کلانی می‌انجامد که به مراتب از هزینه‌های لازم برای یک طراحی خوب و قابل قبول بیشتر است.

یکی از پارامترهای مهم و تعیین‌کننده میزان خسارت‌پذیری بتن، در برابر عوامل خارجی نظیر سولفات‌ها، کلرورها و سایر عوامل مخرب شیمیایی، نفوذپذیری بتن است.

 

نفوذ مایعات و گازها به داخل بتن می‌تواند به نحو نامطلوبی بر دوام آن اثر بگذارد. در بتن مسلح نفوذ آب و هوا به درون بتن، سبب زنگ‌زدگی میلگردها خواهد شد و از آن‌جایی که این عمل با افزایش حجمی‌ فولاد همراه است، موجب جدا شدن پوشش بتنی روی میلگردها می گردد.

جابجایی سیالات در بتن عمدتاً به سه روش متفاوت صورت می گیرد:

الف) نفوذپذیری که در اثر اختلاف فشار حاصل می شود.

ب) پخش که علت آن تفاوت در غلظت است.

ج) جذب موئینه که در بتن های نسبتاً خشک در اثر خاصیت موئینگی اتفاق می افتد.

تسریع در کسب مقاومت بتن صرف نظر از مزایایی که دارد، در صورتی که به نحو مطلوبی استفاده و کنترل نشود ممکن است آثار نامطلوبی را بر دوام بتن بر جای گذارد.

این مطلب در بتن های مسلحی که در شرایط مهاجم نظیر آب و هوای خلیج فارس قرار می گیرند از حساسیت فوق العاده ای برخوردار است.

 

بررسی تاثیر دما بر بتن و مقاومت فشاری بتن

مشاهده شده است که افزایش دمای عمل آوری بتن باعث تسریع واکنش های شیمیایی هیدراتاسیون می گردد.

از طرف دیگر توجیه کاهش در مقاومت دراز مدت بتن عمل آوری شده در دمای بالا تا حدی در اثر وجود ترک های خیلی ریز ناشی از انبساط حباب های هوا در خمیر سیمان نهفته است.

انبساط حرارتی هوا حداقل دو برابر بیشتر از انبساط مواد جامد محیط اطراف آن می باشد. انبساط حباب های هوا که در داخل بتن مهار شده باعث می شوند که هوا در داخل بتن تحت فشار قرار گیرد و برای متعادل نمودن این فشار تنش های کششی در خمیر سیمان اطراف آن ایجاد می گردد. این تنش ها می تواند ترک های خیلی ریزی را در خمیر سیمان بوجود آورد.

اثر مخرب انبساط حباب های هوا را می توان با زمان تاخیر طولانی قبل از عمل آوری در بخار  آب کاهش داد.

حداقل زمان تاخیر برای دماهای تا حدود ۴۰ درجه سلسیوس تاخیر ۲ ساعته و برای دمای تا ۵۵ درجه ۳ ساعت و برای دمای ۷۵ درجه ۵ ساعت و برای دمای ۸۵ درجه ۶ ساعت تاخیر در عمل آوری باعث کاهش شدید اثرات نامطلوب حرارت دادن می گردد.

این اثر (یعنی کاهش در مقاومت دراز مدت بتن عمل آوری شده) در روش عمل آوردن با بخار تحت فشار زیاد کاهش می یابد.

دلیل دیگری که از لزوم دوره تاخیر حمایت می کند، وجود سنگ گچ در سیمان پرتلند می باشد. در دمای زیادتر قابلیت واکنش شیمیایی سنگ گچ کاهش می یابد. بطوریکه بخشی از آن با C3A وارد واکنش نمی شود واین واکنش بعدا صورت می پذیرد.

همواره در عمر اولیه بتن، یک دمای بهینه وجود دارد که منتهی به بالاترین مقاومت در عمر معینی می گردد. برای بتن ساخته شده در آزمایشگاه با سیمان پرتلند معمولی و یا سیمان اصلاح شده، بهترین دمای نگهداری ۱۳ درجه است. برای سیمان زود سخت شونده ۴ درجه سلسیوس می باشد.

اثرات دما بر بتن در اثر افزایش دما در انجام واکنش بین آب و سیمان تسریع ایجاد می شود. بنابراین طبیعی است که میزان حرارت زایی ناشی از هیدراته شدن اجزاء سیمان تابعی از دما باشد.

این شرکت با طراحی و ساخت دستگاه جدید تولید بخار ژنراتوری برای استفاده در عمل آوری بتن تا میزان قابل توجهی نسبت به دستگاه های دیگر تولید کننده بخار، هزینه ها را کاهش داده است.

همکاری مشهد بویلر در تولید بتن با کیفیت

عمل آوردن بتن در بخار آب

استفاده از بخار آب (دیگ و بویلر بخار ) برای عمل آوری بتن در موارد ذیل توصیه می گردد:

  • مواقعی که قرار است بتن در زمانی کوتاه مقاومت اولیه خود را کسب کند.
  • در مواقعی که لازم است بتوان مقاومت ۲۸ روزه بتن را  طی چند ساعت پس از بتن ریزی کسب نمود.

 

روش های استاندارد عمل آوری بتن با بخار

 عمل آوری استاندارد بتن با بخار - کیوریتینگ بخار

چهار روش که در آنها از عمل آوری تسریع شده بخار استفاده می شود توسط استاندارد ۶۴۸-۹۸  ASTM  C  ارایه شده است.

  • ۱ -روش A :

افزایش دما ناشی از حرارت هیدراتاسیون سیمان است و نقش اساسی حمام بخار آب ،حفظ حرارت و جلوگیری از هدر رفتن آن می باشد.

  • ۲ -روش B :

مانند روش A است با این تفاوت که یک منبع حرارتی حمام بخار آب، را در حالت جوش نگه می دارد.

  • ۳ -روش C:

در شرایط بی در رو (آدیاباتیک) رطوبتی و حرارتی انجام می گیرد.

  • ۴ -روش D :

نمونه را در ظرفی که فشار داخل آن تا ۱/۳ مگا پاسکال و دمای ۱۴۹ درجه سانتیگراد تنظیم می گردد نگهداری می شود.

 

بنابراین می توان بیان نمود که عمل آوری بتن در حرارت بخار با دو روش انجام می گیرد:

  1. عمل آوری بتن با بخار در فشار متعارف (۱ اتمسفر) – نوع A و B و C
  2. عمل آوردن بتن با بخار تحت فشار زیاد – نوع D

 

پروراندن – عمل آوری بتن با بخار در فشار متعارف

این روش برای سازه های بتنی در محیط های بسته یا قطعات پیش ساخته به کار می رود و با توجه به مشخصات سازه و شرایط محیط، عمل آوردن را با رعایت نکات ذیل انجام داد.

هدف اصلی از عمل آوری کسب مقاومت اولیه ایست که به اندازه کافی زیاد باشد، بطوریکه بتوان محصول بتنی را در زمان کوتاهی پس از در جا ریختن، جابجا کرد، از قالب خارج کرده و انبار نمود.

۱- مرحله قبل از گرم کردن

ریختن و متراکم کردن بتن و حفظ آن در هوای آزاد تا بتن سخت شود، این زمان پیش از گیرش نهایی است. در این مرحله بتن در دمای ۱۸۰ درجه نگه داشته می شود.

۲- مرحله افزایش درجه حرارت

افزایش دمای محیط اطراف بتن تا رسیدن به دمای حداکثر این مرحله حداقل باید ۵/۲ ساعت طول بکشد بطوری که از شیب های حرارتی تند در بتن جلوگیری شود.

آیین نامه ی ACI 517.2R-78  (تجدید نظر شده در سال ۹۲) ۳۳ درجه بر ساعت را برای نمونه با ابعاد کوچک و ۱۱ درجه بر ساعت را برای نمونه های بزرگ توصیه نموده است.

برای نمونه هایی که در معرض شرایط محیطی مهاجم قرار گرفته اند استاندارد اروپایی ENV  ۲۰۶:  ۱۹۹۲ محدودیت های سختی را برای حداکثر دما و روند افزایش دما در نظر گرفته است.

روند افزایش دما اثر نامطلوب کمی بر مقاومت دراز مدت بتن دارد ولی حداکثر دما و زمان نگهداری بتن در دمای حداکثر یک عامل اصلی در کاهش مقاومت بتن در ۲۸ روزگی و بعد دارد. در این مرحله دمای پخت تا ۶۰ درجه سانتیگراد با بازه زمانی تقریبی ۱۲۰ دقیقه افزایش می یابد.

 

۳- مرحله ثابت نگه داشتن درجه حرارت حداکثر

مرحله سوم ثابت نگه داشتن درجه حرارت حداکثر است. مدت زمان این مرحله بین ۳ الی ۱۲ ساعت متفاوت است هر چه دما بالاتر باشد زمان کوتاه تر و هر چه دما پایین باشد زمان بلندتر می گردد. در این مرحله بتن در دمای عمل آوری حداکثر ۷۰ درجه سانتیگراد و به مدت ۱۲۰ دقیقه نگهداری می شود.

 

۴- مرحله سرد کردن

چهارمین مرحله کاهش تدریجی دما از دمای حداکثر به دمای مورد نظر در مدت حداقل ۵/۲ ساعت شیب کاهش حرارت با شیب آهنگ افزایش حرارت باید یکسان باشد.

 

۵- عمل آوری در رطوبت تکمیلی

ممکن است، این عمل برای جلوگیری از خشک شدن سریع و افزایش بعدی مقاومت موثر می باشد. نکته مهم اینکه مخلوط های بتن با نسبت آب به سیمان پایین خیلی بهتر از مخلوط هایی با نسبت آب به سیمان زیاد به عمل آوری در بخار جواب می دهند و عوارض نامطلوب کمتری را دارند.

بطور خلاصه یک چرخه رضایت بخش برای اعضای سازه ای معمولی از مراحل زیر تشکیل می گردد زمان تاخیری به مدت ۲ الی ۵ ساعت، حرارت دادن با روند ۲۲ الی ۲۴ درجه در ساعت تا حداکثر دمای ۵۰ الی ۷۵ درجه سلسیوس سپس نگهداری در دمای حداکثر و بالاخره فاصله زمانی سرد شدن مانند روند حرارت دادن، کل چرخه بدون در نظر گرفتن زمان تاخیر بیش از ۱۸ ساعت طول نمی کشد.

برای بتن های سبکدانه می توان حرارت حداکثر را تا دمای ۸۸ درجه سلسیوس افزایش داد ولی چنین پیشنهادی نمی گردد. بتن های عمل آمده در بخار در روش اتوکلاو نسبت به بتن های عمل آمده در بخار آب دارای نفوذ ناپذیری بیشتری هستند.

 

کنترل عمل آوری با بخار

شروع تا پایان فرآیند عمل آوری با بخار باید با حداکثر کنترل دنبال شود. برای به دست آوردن حداکثر کنترل بر کل فرآیند عمل آوری، محدودیت های لازم برای متغیرهای زیر باید در نظر گرفته شود:

  1. مدت زمان پخت با بخار
  2. دمای پخت با بخار
  3. زمان بین اختلاط بتن و شروع عمل آوری با بخار. به این زمان تاخیر می گویند
  4. حداکثر نرخ افزایش دما
  5. حداکثر نرخ کاهش دما

نکته: برای جلوگیری از آسیب ناشی از تغییرات حجم، از استفاده از گرما و سرمایش اضافی خودداری کنید.

دمای پخت در داخل باید تا زمانی که به استحکام نیاز داشته باشد حفظ شود.

بتن عمل آوری شده با این روش مزایای زیر را دارد:

  1. مقدار انقباض خشک شدن کمتر بتن
  2. خزش کمتر بتن
  3. مقاومت فشاری بتن در ۳ روز پس از عمل آوری از روز ۲۸ بیشتر است

 

پروراندن (عمل آوردن) بتن تحت فشار زیاد بخار (اتوکلاو بخار)

برای عمل آوردن سریع بتن و دست یابی به مقاومت های مورد نظر و قالب برداری سریع استفاده از این روش توصیه می شود.

این روش برای واحدهای کوچک تولیدی استفاده می شود. این فرآیند پخت با اتوکلاوها در محدوده دمایی ۳۲۵ ۰ فارنهایت تا ۳۷۵ درجه فارنهایت و محدوده فشار ۸۰ تا ۱۷۰ psi انجام می شود.

محیط کنترل شده با دما و فشار فوق، شیمی فرآیند هیدراتاسیون بتن را تغییر می دهد. در  روش عمل آوری بتن با بخار فشار بالا دما و بخار آب و فشار همراه با هم به عضو بتنی که درون اتوکلاو قرار گرفته است تزریق می شود.

بدلیل اینکه فشار بخار در این حالت نسبت به فشار جو بیشتر است موجب می شود که گرما با سرعت بیشتری در عمق بتن نفوذ کند و گیرش سریع شود.

این روش هم از لحاظ نحوه اجرا و هم از لحاظ ماهیت بتن تولید شده با روش عمل آوری بتن با بخار در فشار یک اتمسفر تفاوت دارد.

از آنجا که در این روش عمل آوری بتن با بخار فشارهایی بیش از فشار یک اتمسفر بکار برده می شود، نیاز به اطاق مخصوص بخار یا مخزن فشار با منبع بخار تر پر فشار تولید شده توسط بویلر و دیگ بخار می باشد.

به چنین مخزنی اتوکلاو بخار گویند و عمل آوری در بخار با فشار زیاد را نیز به اسم اتوکلاو نمودن می شناسند.

از مهم ترین خصوصیات این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. مقاومت اولیه زیاد، شیب افزایشی تند.
  2. دوام زیاد، مقاومت بتن در برابر عوامل جوی و حمله مواد شیمیایی و سولفات ها بیشتر می شود.
  3. خزش و جمع شدگی بتن کاهش می یابد.
  4. استحکام بدست آمده در ۲۴ ساعت برابر استحکام روز ۲۸ در شرایط پخت محیطی است.
  5. رطوبت کم پس از فرآیند عمل آوری
  6. بدون گلدهی

مزایای کیورینگ با بخار

مزایای اصلی عمل آوری با بخار عبارتند از:

  1. بهترین راه حل برای عمل آوری بتن در شرایط آب و هوایی سرد که سخت شدن سریع بتن را تسهیل می کند.
  2. می توان به توانایی بالا در سنین پایین (زمان کم) دست یافت.
  3. سرعت ساخت افزایش یافته است.
  4. عمل آوری با بخار در مقایسه با سایر روش ها سریع است.

معایب کیورینگ با بخار

معایب اصلی عمل آوری با بخار عبارتند از:

    1. این روش برای سطوح بزرگ کارآمد نیست.
    2. این فرآیند فقط باید توسط نیروهای ماهر انجام شود.
    3. هزینه اولیه فرآیند عمل آوری با بخار بسیار زیاد است.

 

توجه: عمل آوری بتن با بخار تحت فشار زیاد فقط در مورد بتن های ساخته شده با سیمان پرتلند بکار می رود، به کار بردن این روش برای سیمان های پرآلومین و سیمان های سوپر سولفات به نحو نامطلوبی بر مقاومت بتن اثر می گذارد.

منبع: آزمایشگاه و مرکز کنترل و کیفیت سیمان بتن

عمل آوری بتن با بخاردستگاه های طرح ژنراتوری بخار فوری صنایع دما بخار مشهد صد در صد ایمن مناسب برای عمل آوری بتن

عکس نمونه مربوط به نصب دستگاه به سفارش شرکت تجهیز بتن مهدی شیراز می باشد.

سایر مقالات کاربردهای بخار:

کاربرد دیگ بخار در خشکشویی‌ و لاندری

بررسی ۱۲ کاربرد دیگ بخار در صنایع مختلف | ساخت دیگ بخار برای کاربردهای متفاوت

کاربرد دیگ بخار در صنعت داروسازی

کاربرد دیگ بخار برای تهیه رب گوجه فرنگی

کاربرد دیگ بخار در بیمارستان | اهمیت بخار برای بیمارستان

کاربرد بخار در صنعت تولید کاغذ

کاربرد بخار در صنعت فرش

کاربرد دیگ بخار در تولید قند

ضدعفونی خاک با بخار

استفاده از بخار در صنعت پوشاک

کاربرد دیگ بخار در صنعت پلاستیک سازی

کاربرد بخار در صنایع غذایی

کاربرد دیگ بخار در صنایع لبنی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *