بتن آماده: ساخت، کنترل کیفیت و کاربرد

منظور از بتن آماده، بتنی است که در کارخانه و شرایط استاندارد تولید شود و بتوان آن را برای کاربردها و شرایط محیطی مختلف سفارشی‌سازی نمود؛ اما سؤال این‌جاست شرایط استاندارد تولید بتن چیست و برای تولید بتن آماده چه فاکتورهایی نیاز است؟ در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم ضمن تبیین مفهوم بتن آماده، روش‌های ساخت، تولید و کنترل کیفیت آن، سازه‌های مهمی که با بهره‌گیری از بتن آماده به مرحله بهر‌ه‌برداری رسیده‌اند به شما معرفی کنیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

بتن آماده

از دیدگاه مهندسین تکنولوژی بتن و…، بتن آماده بتنی است که در شرایط استاندارد تولید شده و با تراک میکسر (کامیون حمل بتن) به محل مورد نظر منتقل شود. برتری این بتن نسبت به سایر بتن‌ها این است که می‌توان خواص آن را برای کاربردها و شرایط محیطی مختلف سفارشی‌سازی کرد.

اما اگر بخواهیم از دیدگاه عام به مفهوم بتن آماده نگاهی بیندازیم، باید گفت این بتن جدا از سایر بتن‌ها نیست، زیرا با بکارگیری تمهیداتی می‌توان انواع بتن‌ها را در کارخانه‌های بتن آماده تولید و ثبت سفارش نمود.

با توجه به کمبود فضا و مسائل اقتصادی، بخش عمده بتن مورد استفاده در ساخت و ساز شهری از بتن آماده تأمین می‌شود. بنابراین با بهبود کیفیت این نوع بتن، شاهد بهبود کیفیت پروژه‌های شهری نیز خواهیم بود.

شاید اصلی‌ترین عامل محدود‌کننده برای استفاده از بتن آماده، موضوع فاصله حمل یا به بیان بهتر فاصله زمانی بین مرحله تولید و اجرای بتن باشد. در بسیاری از آیین‌نامه‌ها و استانداردها از جمله استاندارد شماره ۶۰۴۴ سازمان ملی استاندارد، حداکثر فاصله زمانی بین تولید و اجرا، ۹۰ دقیقه ذکر شده است.

البته مواردی که بتن بیش از این زمان تولید، حمل و به صورت موفقیت‌آمیزی اجرا شده نیز گزارش شده است. ساخت این بتن به یکی از چهار روش ذیل انجام می‌شود:

• اجرای تمام عملیات ساخت بتن در ایستگاه اختلاط مرکزی: در این روش، کلیه عملیات ساخت در بچینگ انجام شده و سپس بتن مخلوط شده (آماده) توسط تراک میکسر دوار به محل پروژه حمل می‌شود. توجه داشته باشید در این روش، همزن‌های میکسرِ در حال حرکت باید با سرعت زیاد حرکت کنند و بتن مدام همزده شود.
• اجرای عملیات در دو مرحله: در این روش، قسمتی از عملیات اختلاط در ایستگاه اختلاط مرکزی (بچینگ) انجام شده و قسمتی دیگر در تراک میکسر انجام می‌شود.
• اجرای تمام عملیات در تراک میکسر
• اجرای کل مراحل تولید بتن آماده در تراک میکسر در حال حرکت: در این روش تمام مصالح به جز آب، به صورت خشک در تراک میکسر تخلیه شده، سپس آب در طول زمان حمل به صورت پیوسته به تراک میکسر اضافه می‌شود.

کاربرد بتن آماده

بخش زیادی از بتن مصرفی در جهان توسط کارخانه‌های بتن آماده تولید می‌شود. بر اساس آمار ارائه شده توسط انجمن صنفی تولید‌کنندگان بتن آماده در کشور ایالات متحده آمریکا، میزان تولید بتن آماده در این کشور در سال ۲۰۱۱ برابر با ۱۹۷۲۶۶۸۰۰ متر مکعب است.

همچنین بیش از ۷۰% سیمان مصرفی در این کشور توسط کارخانه‌های تولید این بتن استفاده می‌شود که البته بخشی از این سیمان صرف ساخت قطعات پیش‌ساخته نیز می‌گردد.

بر اساس آخرین آمار رسمی ارائه شده در کشور توسط مرکز تحقیقات راه، ساختمان و مسکن در سال ۱۳۸۵، مقدار تولید بتن آماده در کشور برابر ۸۰ میلیون متر مکعب است. در سال‌های اخیر آماری برای تولید بتن آماده ارائه نشده، ولی تخمین زده می‌شود این مقدار حدود ۱۰۰ میلیون متر مکعب باشد. با توجه به تولید ۵۵ میلیون تن سیمان در کشور، بخش عمده‌ای از سیمان تولیدی توسط صنعت تولید بتن آماده مصرف می‌شود.

همان‌طور که بیان شد، با بکارگیری تمهیدات لازم می‌توان انواع مختلف بتن را در کارخانه‌های تولید بتن آماده تولید نمود. در کشورهای پیشرفته، انواع بتن‌ها از جمله بتن پرمقاومت، بتن خود تراکم، بتن روسازی، بتن با دوام، بتن سبکدانه سازه‌ای و بتن رنگی در کارخانه‌های بتن آماده ساخته شده و در پروژه‌های مختلف، اعم از سدسازی، روسازی و ساختمان‌های بلندمرتبه در جهان مورد استفاده قرار گرفته‌اند. از جمله این پروژه‌ها می‌توان موارد زیر را نام برد:

برج Mori در شهر شانگهای چین

این برج دارای ۱۰۱ طبقه و ارتفاع ۴۹۲ متر است. بتن خود تراکم مورد استفاده در این پروژه به صورت بتن آماده خریداری شده و مورد استفاده قرار گرفته است. حجم بتن آماده اجرا شده در این پروژه، به مقدار ۳۰۰۰۰۰ متر مکعب برآورد شده است.

این حجم بتن از ۸ کارخانه مختلف تولید‌کننده این بتن خریداری شده و توسط ۳۵۰ دستگاه تراک میکسر به محل پروژه حمل شده‌اند. بیشترین رکورد بتن‌ریزی به صورت پیوسته برای این ساختمان برابر ۴۰ ساعت است. در شکل زیر، نمایی از ساخت سازه و شالوده این برج نشان داده شده است.

برج Eureka در شهر ملبورن استرالیا

این برج دارای ۹۲ طبقه، با ارتفاع ۳۰۰ متر است. بخشی از بتن مورد استفاده در این ساختمان، بتن پر مقاومت با مقاومت بیش از ۱۳۰ مگاپاسکال است که از کارخانه‌های بتن آماده تهیه شده است. چالش اصلی در ساخت این برج، تأمین مقاومت مورد نیاز، پمپ‌پذیری و حفظ کارایی لازم تا ارتفاع ۳۰۰ متری می‌باشد.

برای حل این مشکل، بتن پر مقاومت و خودتراکمی با جریان اسلامپ ۷۰۰ میلی‌متر (پس از گذشت ۳ ساعت از ساخت بتن) تولید و مورد استفاده قرار گرفته است. در شکل زیر، نمایی از برج نشان داده شده است.

پروژه پدیده در شهر مشهد

بر اساس اطلاعات موجود، بزرگ‌ترین پروژه‌ی انجام شده در کشور که بتن مورد نیاز خود را از شرکت‌های بتن آماده تأمین نمود، پروژه پدیده در شهر مشهد است. بالاترین رکورد بتن‌ریزی به صورت پیوسته در کشور ما نیز متعلق به همین پروژه است که به میزان ۱۶۳۷۰ متر مکعب در طول مدت ۱۸ ساعت بیان شده است. بتن استفاده شده در این پروژه در کلاس مقاومتی معمول قرار دارد.

ساخت و تولید بتن آماده

برای ساخت و تولید بتنی با کیفیت مناسب در کارخانه‌های تولید بتن آماده، نیازمند فراهم کردن پنج عامل اصلی ذیل هستیم:

• استفاده از تجهیزات کارآمد برای ساخت بتن (مخلوط‌کن)
• اعمال مدیریت کیفیت مصالح
• اعمال کنترل کیفیت
• تجهیزات حمل و انتقال مناسب
• دانش فنی روزآمد

در صورت تأمین نشدن هر یک از موارد فوق، دستیابی به بتنی با کیفیت مناسب مشکل خواهد بود. در ادامه مقاله بتن آماده، به صورت خلاصه به بررسی هر یک از این عناصر اصلی می‌پردازیم.

بیشتر بخوانید: تولید بتن خود تراکم

تجهیزات ساخت بتن

 از اصلی‌ترین و مهم‌ترین تجهیزات مورد استفاده در ساخت بتن، مخلوط‌کن‌ها هستند. مخلوط‌کن‌ها انواع مختلفی دارند که می‌توان به مخلوط‌کن‌های دوار و مخلوط‌کن‌های تابه‌ای اشاره نمود. با توجه به نوع مخلوط‌کن، حجم آن و همچنین نوع بتن، حداقل زمان اختلاط بتن متفاوت است.

در بسیاری از آیین‌نامه‌ها حداقل زمان لازم برای اختلاط یکنواخت کامل به زمان مشخصی محدود شده است؛ برای مثال در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل زمان پس از ریختن تمام مواد تشکیل‌دهنده برابر ۱٫۵ دقیقه ذکر شده است.

امروزه در بسیاری از کارخانه‌های تولید بتن آماده در دنیا از مخلوط‌کن‌های مدرنی استفاده می‌شود که عمل اختلاط بتن را در مدت زمان کمی انجام می‌دهند. کاهش زمان اختلاط موجب کاهش زمان بارگیری بتن داخل تراک میکسرها می‌شود. توجه داشته باشید تجهیزات توزین مصالح باید با توجه به دوره‌های ذکر شده در آیین‌نامه‌ها کنترل شده و در صورت نیاز کالیبره گردند.

مدیریت کیفیت مصالح

ساخت بتن با کیفیت مناسب بدون استفاده از مصالح استاندارد امکان‌پذیر نیست. در انتخاب نوع، حمل و ذخیره مصالح، علاوه بر مسائل کیفی، مسائل اقتصادی نیز اهمیت دارد و باید میان این دو پارامتر تناسب برقرار شود. در صورتی که در بحث مدیریت کیفیت مصالح تنها به مسائل اقتصادی توجه شود، ممکن است ایمنی کاهش پیدا کرده و در نتیجه، هزینه‌های بعدی به مراتب افزایش یابد.

اعمال کنترل کیفیت

 مطابق با آیین‌نامه و استانداردهای مربوط به بتن آماده، وجود یک واحد کنترل کیفیت مستقر در کارخانه تولید بتن الزامی است. این واحد دو وظیفه عمده بر عهده دارد:

• انطباق خصوصیات بتن تازه و سخت شده با الزامات استانداردها
• ارزیابی نتایج به دست آمده از آزمایش‌ها و یافتن نقاط ضعف در فرآیند تولید و حمل و انتقال بتن

همچنین کنترل کیفیت مصالح ورودی به کارخانه پیش از مصرف نیز از وظایف این واحد است. در صورتی که واحد کنترل کیفیت، وظایف محوله را به خوبی انجام ندهد، بتن تولید شده دارای کیفیت مناسبی نخواهد بود.

از این رو واحد کنترل کیفیت باید آزمایش‌ها را بر اساس تواتر و روش‌های آزمایش استاندارد روی مصالح مصرفی و بتن تولیدی انجام دهد. همچنین لازم است فردی که مسئولیت واحد کنترل کیفیت را عهده‌دار است، از آزادی عمل و حمایت کافی از سوی مدیریت برای اجرای بهتر مسئولیت‌های واگذار شده به وی برخوردار باشد.

تجهیزات حمل و انتقال

تجهیزات حمل و انتقال به‌طور قابل ملاحظه‌ای بر کیفیت بتن آماده تأثیرگذار است. عمده تجهیزات مورد استفاده در انتقال این بتن، تراک میکسرها هستند. سرعت دوران دیگ تراک میکسر یا نحوه قرارگیری پره‌های آن و همچنین، حداکثر ظرفیت حجمی دیگ تراک میکسر از اهمیت زیادی برخوردار است. سرعت دیگ با توجه به فاصله حمل، شرایط آب و هوایی یا استفاده خاص، نظیر اضافه کردن افزودنی بتن در محل پروژه تنظیم می‌شود.

همچنین نباید بیش از ظرفیت مشخص شده تراک میکسر، آن را بارگیری نمود، زیرا علاوه بر کاهش ایمنی در هنگام حمل، بتن موجود در دیگ به ‌خوبی هم زده نمی‌شود.

استفاده از تراک میکسرهای قدیمی، حمل بتن را ‌بخصوص هنگامی که روانی بتن در حد معمول باشد، با مشکل مواجه می‌کند. استفاده از پمپ‌های مستعمل، پمپ کردن بتن را با مشکل مواجه می‌سازد و زمینه را برای اضافه کردن آب پای کار به بتن آماده می‌سازد. بدیهی است این امر موجب افت کیفی بتن تولیدی می‌شود

باید متذکر شد تعیین و کنترل رطوبت سنگدانه‌ها از موارد مهم و کلیدی در طرح مخلوط بتن‌ها محسوب می‌شود. بنابراین چناچه سیستم تولید بتن به رطوبت‌سنج‌های اتوماتیک که کارکرد آن با آزمایش‌ها مقدماتی مورد تأیید قرار گرفته مجهز باشد، گامی برای ارتقا کیفی بتن محسوب خواهد شد.

دانش فنی بتن آماده

در صورت تأمین عناصر ذکر شده در بالا، استفاده از دانش فنی مناسب موجب بهبود کیفیت، تنوع در محصول، افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها می‌گردد.

 در این مقاله از بلاگ رامکا به بررسی مفهوم بتن آماده، معرفی پروژه‌های بزرگ دنیا که با این بتن تهیه شده و روش‌های ساخت و تولید این بتن در کنار تجهیزات و عوامل اصلی کنترل‌کننده بتن با کیفیت پرداختیم. شما می‌توانید با مطالعه این مقاله به هر آنچه گفته شد دست یابید.