جداشدگی بتن؛ عوامل و روش‌های جلوگیری از آن

اصطلاح جداشدگی بتن، به جدا شدن اجزای بتن (سنگدانه‌های ریز و درشت، سیمان و آب) اطلاق می‌شود و به صورت عدم یکنواختی و تراکم نامناسب بتن، خود را نشان می‌دهد. این رویداد بر مقاومت بتن اثر سوء داشته و باعث کاهش مقاومت بتن می‌شود. در نتیجه، پدیده‌ی کرموشدگی (Honeycomb) رخ می‌دهد؛ پدیده‌ای که کاهش مقاومت بتن را به دنبال دارد. در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم تا شما را با مفهوم جداشدگی، انواع آن، اثرات سوء آن بر میزان مقاومت بتن و … آشنا کنیم. همچنین به بیان راهکارها و روش‌های جلوگیری از پدیده‌ی جداشدگی بتن می‌پردازیم تا دیگر، دغدغه پدیده‌هایی مانند کرموشدگی، ضعف و بی‌دوامی یا کیفیت متغیر بتن را نداشته باشید.

جداشدگی بتن چیست؟

اصطلاح جداشدگی در بتن به جداسازی خمیر سیمان (ملات) ازسنگدانه‌های بتن تازه گفته می‌شود. جداشدگی (segregation) امری مخرب است، زیرا مخلوط بتن به دلیل از دست دادن همگنی، خواص خود را از دست داده و اجزای بتن با هم به خوبی کار نخواهند کرد.

جداشدگی می‌تواند در نتیجه‌ی عوامل مختلفی، مانند: عدم دانه‌بندی مناسب، ارتعاش بیش از حد بتن، طرح اختلاط نامناسب، حمل و نقل و … اتفاق بیفتد که در این حالت خمیر سیمان به سمت بالا آمده و سنگدانه‌ها در پایین ته‌نشین می‌شوند.

اگر جداشدگی در بتن حین حمل و نقل رخ دهد، لازم است قبل از ته‌نشین شدن در تراک به خوبی مخلوط شود، اما در صورتی که بتن، مدت زمان گیرش اولیه خود را از دست داده باشد، مخلوط کردن آن اثری روی بتن نخواهد داشت و عملاً بتن غیرقابل استفاده می‌شود.

انواع جداشدگی در بتن

به طور معمول، دو نوع جداشدگی بتن وجود دارد که در نتیجه‌ی اختلاط اشتباه نسبت آب به سیمان، دانه‌بندی اشتباه یا شرایط زمان بتن‌ریزی ایجاد می‌شود. در ذیل به صورت مجزا به بررسی کلی انواع جداشدگی بتن خواهیم پرداخت.

جداشدگی دوغاب سیمان (آب انداختگی)

جداشدگی دوغاب سیمان یا در اصطلاح آب انداختگی، معمولاً در مخلوط‌های با نسبت آب به سیمان بالا اتفاق می‌افتد و به صورت جدا شدن مواد جامد از مخلوط آب و سیمان خود را نشان می‌دهد. آب انداختگی نشان‌دهنده‌ی عدم توانایی مواد جامد در نگهداری آب موجود هنگام ته‌نشینی است. همین امر باعث می‌شود تا سنگدانه‌های درشت در اثر وزن مخصوص خود و شرایط مساعد ته‌نشین شوند، بدون اینکه آب اضافی را جذب کنند.

از این رو، قسمت‌های بالای بتنِ در حال ته‌نشینی، حاوی آب ‌بیشتری نسبت به مقدار تعیین شده بتن خواهد بود. در نتیجه، قسمت بالایی بتن که حجم بیشتری از دوغاب سیمان را دارد، لایه‌ای ضعیف تشکیل می‌دهد که در صورت ریختن لایه بعدی بتن روی آن، به شکل پایه‌ای ضعیف عمل می‌کند.

جداشدگی سنگدانه‌های درشت

این نوع جداشدگی معمولاً در اثر عوامل متعددی، مانند: کم بودن مقدار سیمان، دانه‌بندی نامناسب، نسبت آب به سیمان کم (ملات خشک)، حرکت سریع بتن در شیب‌ها جهت بتن‌ریزی، استفاده نامناسب از ویبراتور و… اتفاق می‌افتد. در این حالت از جداشدگی بتن، سنگدانه‌های موجود در بتن علاقه به تفکیک داشته، همگنی خود را از دست داده و به صورت لایه‌های درشت‌دانه در کف و ریزدانه در بالا ته‌نشین می‌شوند.

عوامل ایجاد جداشدگی بتن

مهم‌ترین عوامل ایجاد کننده‌ی جداشدگی بتن، معمولاً در حمل و جابجایی بتن، بتن‌ریزی و قالب‌زنی اتفاق می‌افتد. البته موارد دیگری مانند طرح اختلاط ضعیف را هم نباید فراموش کرد. برای مثال استفاده از مقادیر زیاد سنگدانه‌های بزرگ و درشت با جرم مخصوص زیاد یا کم، استفاده از مقادیر کم سیمان و ماسه یا استفاده از ماسه با دانه‌بندی ضعیف، باعث می‌شود مخلوط بتن روانی مناسبی نداشته باشد. همچنین استفاده از میکسرهایی با تیغه‌های ناکارآمد در فرآیند مخلوط بتن، از دیگر عواملی است که در عدم تشکیل مخلوط همگن بسیار مؤثر است.

بیشتر بخوانید: جدول طرح اختلاط بتن کفسازی

اما همان‌طور که پیش از این اشاره شد، حمل و جابجایی بتن، یکی از مهم‌ترین سرفصل‌های ایجاد جداشدگی بتن است؛ بخصوص اگر در فواصل زمانی طولانی رخ دهد. در چنین شرایطی هر چه فاصله زمانی محل تولید بتن تا محل پروژه کمتر باشد، احتمال جداشدگی کمتر خواهد شد. به همین دلیل بتن‌های تولید شده در محل پروژه که نیاز به حمل طولانی ندارند، بلکه با چرخ‌های دستی، دامپر و وسایل دیگر تا محل بتن‌ریزی جابجا می‌شوند، بسیار کمتر در خطر جداشدگی دانه‌ها قرار می‌گیرند.

از موارد مهم دیگری که می‌توان به عنوان عامل جداشدگی بتن آن را مد نظر قرار داد، استفاده از نسبت آب به سیمان بالا در بتن است. این امر معمولاً به دلیل اضافه کردن آب در محل پروژه، به منظور افزایش روانی بتن توسط کارگران غیرماهر رخ می‌دهد.

فرآیند بتن‌ریزی در ارتفاع غیراستاندارد نیز، از دیگر عوامل ایجاد جداشدگی در بتن است. در واقع زمانی که بتن‌ریزی از ارتفاع انجام می‌شود، مانند بتن‌ریزی در پی‌ها، رافت‌های زیرزمینی، ستون‌ها، سطوح شیبدار طولانی یا محل‌هایی که مانع سر راه بتن‌ریزی وجود دارد، احتمال ایجاد پدیده‌ی جداشدگی بتن بسیار زیاد خواهد بود. بهترین کار در این شرایط، استفاده از بتنی با چسبندگی بالا به همراه نیروی کارآزموده و ماهر است.

از سوی دیگر استفاده غیر اصولی از ویبراتور نیز می‌تواند باعث ایجاد جداشدگی در بتن شود. در واقع با اینکه استفاده از ویبراتور در ایجاد بتن متراکم اهمیت فراوانی دارد، اما ارتعاش بیش از حد بتن با ویبراتورهای سوزنی مکانیکی و عدم آگاهی کافی از مدت زمان استفاده از ویبراتورهای سوزنی مکانیکی، باعث می‌شود ذرات سنگین‌تر در قسمت پایین ته‌نشین شوند و خمیر ماسه و سیمان (ملات) روی آن قرار گیرد.

اثر جداشدگی بر خواص بتن

همان‌طور که اشاره شد، جداشدگی بتن آثار مخربی بر استحکام و دوام سازه دارد که از مهم‌ترین آن، می‌توان به مواردی چون: کرموشدگی بتن، افزایش تخلخل در بتن، کاهش مقاومت فشاری و دوام بتن و پرداخت ضعیف سطوح، بخصوص در نمونه‌های آب انداختگی اشاره کرد. در ذیل آثار جداشدگی بر خواص اصلی بتن را بررسی خواهیم نمود.

اثر جداشدگی بر مقاومت بتن

این پدیده نمایشگر عدم یکنواختی و ناهمگنی بتن است که علت اصلی آن، ایجاد مرزبندی در بتن ته‌نشین شده می‌باشد. بنابراین می‌توان گفت پدیده‌ی جداشدگی، نمایش‌دهنده‌ی تراکم نامناسب ذرات در طول بتن است. از آن‌جا که کاهش تراکم با میزان مقاومت بتن نسبت مستقیم دارد، پس از آثار مخرب جداشدگی، می‌توان به کاهش مقاومت بتن اشاره کرد که خود را به صورت پدیده‌ی Honeycomb در بتن سخت شده نشان می‌دهد.

بیشتر بخوانید: افزایش مقاومت فشاری بتن

اثر جداشدگی بر دوام بتن

پیش از این هم گفتیم جداشدگی باعث تفکیک دانه‌بندی در بتن ته‌نشین شده می‌شود و این اتفاق در مقابل میزان تراکم بتن قرار می‌گیرد. از آن‌جا که تفکیک دانه‌بندی در بتن ته‌نشین شده با میزان تراکم بتن نسبت عکس دارد و در عین حال، تراکم با میزان مقاومت و دوام بتن نسبت مستقیم دارد، پس کاهش تراکم ایجاد شده در اثر جداشدگی و تفکیک دانه‌بندی در بتن ته‌نشین شده، باعث کاهش دوام و مقاومت بتن می‌شود.

تفاوت جداشدگی و آب انداختگی در بتن

همان طور که پیش از این اشاره شده دو نوع کلی جداشدگی بتن وجود دارد؛ نوع اول برگرفته از خصوصیات مخلوط‌های بتن خشک است و باعث جدا شدن ملات از جسم بتن می‌شود، اما نوع دوم، جداشدگی بر اثر آب‌انداختگی است و از خصوصیات مخلوط‌های بتن تازه (بتن در حالت خمیری) می‌باشد. منظور از آب انداختگی، پدیده‌ای است که نمود خارجی آن، با آشکار شدن آب روی سطح بتن نمایان می‌شود؛ آن هم پس از اتمام تراکم و پیش از گیرش بتن؛ درست زمانی که دیگر ته‌نشینی انجام نمی‌شود.

 آب سبک‌ترین جزء در مخلوط بتن است. در نتیجه، آب انداختگی گونه‌ای از جداشدگی است، زیرا در این حالت، جامداتِ در حالت تعلیق، مایلند تحت نیروی ثقل به سمت پایین حرکت کنند. به طور معمول، حباب‌های ناشی از آب انداختگی زیر مصالح سنگی درشت و میلگردها بیشتر به چشم می‌خورند و در بخش بالایی بتن بزرگ‌تر می‌شوند. از این رو بخش بالاتر بتن سازه ضعیف‌تر از بخش پایین‌تر آن است.

شیره‌ی بتن همراه با نمایان شدن آب انداختگی، بر اثر تمایل آب به بالا آمدن از کانال‌های داخلی بتن خارج شده و با خود ذرات بسیار ریز سیمان، ماسه و رس را حمل نموده و به صورت پسماند ته‌نشین شده در سطح بتن پدیدار می‌کند. لایه‌ شیره‌ی بتن حاوی نسبت زیاد آب به سیمان است و از این رو، متخلخل، نرم و ضعیف می‌باشد.

زمانی که  در سطح دال یا روسازی بتنی، شیره‌ی بتن بالا آمده و در سطح جمع شود، به جای داشتن بتنی با سطحی سخت و بادوام، بتنی با سطح نرم و بی‌کیفیت ایجاد خواهد شد که مستعد پودرشدگی است. از آن‌جا که محصولات هیدراتاسیون در خمیر سیمان متخلخل لایه شیره بتن به آسانی در هوا کربناته می‌شوند، بنابراین اگر شیره بتن در بالای قالب یا لایه جمع شود، پیوند آن با لایه بعد ضعیف خواهد شد. در نتیجه، شیره اضافی بتن در بتن یا ملات قدیمی، باید پیش از جای دادن بتن جدید با روش‌های برس زدن، شستشو یا ماسه‌پاشی خارج شود و این یکی از راهکارهایی است که برای ترمیم آب انداختگی بتن استفاده می‌شود.

راهکارهای جلوگیری از جداشدگی بتن

توجه به نکات کوچک، اما الزامی طی مراحل ساخت، حمل و بتن‌ریزی، تا حد زیادی می‌تواند مانع از جدا شدگی بتن و کاهش کیفیت بتن شود. در ذیل، مهم‌ترین راهکارهای جلوگیری از جدا شدگی بتن از مرحله تولید تا پایان کار را بیان خواهیم نمود.

• استفاده از دانه‌بندی مناسب (در صورتی که چگالی دانه‌بندی انتخابی برای طرح اختلاط تفاوت فاحشی داشته باشند، خطر جداشدگی در بتن بسیار زیاد خواهد بود؛ بخصوص در بتن‌هایی با سنگدانه‌ی سبک)
• طراحی مخلوط بتن با مقدار بهینه آب (نه خیلی مرطوب و نه خیلی خشک)
• بررسی دقیق و منظم کارایی میکسر در توزیع و یکنواختی اجزاء
• میکس مخلوط بتن با سرعت مناسب، به مدت حداقل دو دقیقه (پیش از تخلیه و در محل پروژه)
• بارگیری و حمل و نقل دقیق بتن (طبق آیین‌نامه ACI، بهتر است بتن مستقیماً در محل اصلی ریخته شود و در صورت قالب‌برداری، پس از ریختن بتن، نباید قالب را تا فاصله زیاد جابه‌جا کرد)
• انجام عملیات بتن‌ریزی در کوتاه‌ترین زمان
• کاهش ارتفاع سقوط بتن در زمان بتن‌ریزی، با استفاده از لوله‌های موقت شیب‌دار (در مکان‌هایی با عمق بتن‌ریزی بیش از ۱٫۵ متر، باید زاویه شیب ممکن را بین ۳/۱ تا ۲/۱ حفظ نمود تا بتن از بالای ناودان به آرامی به پایین حرکت کند. دقت داشته باشید انتهای ناودان باید تا حد امکان به محل ته‌نشینی بتن نزدیک باشد)
• استفاده درست از ویبراتور و تنظیم دقیق زمان ویبره (در صورت استفاده طولانی مدت از ویبره، خطر جداشدگی در بتن بسیار زیاد خواهد شد. در نتیجه، لایه سطحی بتن پر از سیمان و آب شده و پس از خشک شدن بتن، امکان ترک خوردن سطح آن زیاد می‌گردد)
• استفاده از افزودنی‌های مناسب بتن، مانند افزودنی‌های حباب‌ هوا ساز بتن و افزایش مقدار سیمان (سیمان‌های حاوی  C3A بالا و ترکیب قلیایی زیاد که افت اسلامپ بیشتری نشان می‌دهند، تمایل به کاهش آب انداختگی دارند)
• بررسی دقیق نمونه‌ی بتن در آزمایش اسلامپ و نمونه‌ای از انتشار در آزمایش سیلان (جریان)

در نهایت باید گفت جداشدگی پدیده‌ای است که در اثر عوامل مختلفی مانند افزایش یا کاهش نسبت آب به سیمان اتفاق می‌افتد و در دو نوع نمایان می‌شود. نکته مهمی که باید به آن توجه کنید استفاده از روش‌هایی است که مانع از جداشدگی شوند. ما در این مقاله علاوه بر عوامل ایجاد کننده جداشدگی بتن، به آثار آن بر خواص بتن و در نهایت به راهکارهایی که می‌توان با کمک آن مانع این اتفاق شد، اشاره نمودیم. امیدواریم بتوانید با مطالعه این مقاله، بتنی با همگنی، مقاومت و دوام مناسب داشته باشید.

منبع + + + +