بتن ريزي در زير آب

حتي المقدور بايد از بتن ريزي در زير آب اجتناب شود. به اين منظور بايد از طريق انحراف مسير آب زهكشي چاههاي زهكشی و تلمبه ويا هر روش ديگر از نفوذ آب به محوطه كار ويا حداقل به داخل قالب جلوگيري به عمل آورد در صورتي كه لايه ي تدريج آب را به عقب براند و جانشين آن شود در اين حالت بتن در محدوده كمي با آب در تماس بوده وحداقل تقليل كيفيت درآن به وجود مي آيد. اين روش در صورت قابل ملاحظه بودن ضخامت لايه آب قابل كاربرد نيست و در اين حالت بايد بتن ريزي هرگز نبايد در آب جاري كه به احتمال زياد سيمان بتن را خواهد شست ونيز آبي كه كمتر از 1 درجه سانتيگراد حرارت دارد انجام پذيرد. بتن مناسب داراي كارايي زياد اسلامپ در حدود 18 سانتيمتر وعيار سيمان نسبتا زياد 400 كيلوگرم بر متر مكعب بتن است روشهاي بتن ريزي در زير آب بشرح زير مي باشند

1) بتن ريزي با جامهاي زير آبي

در اين روش جام حاوي بتن به كف قالب برده شده و دريچه آن با آهستگي و به نحوي باز مي شود كه بتن به آرامي تخليه شده و تلاطمي در آب ايجاد نكند وبتن با آب مخلوط نشود جام بعدي در بتن از قبل ريخته شده فرو رفته ودريچه ْآن باز مي شود وبتن جديد داخل بتن مرحله اول تخليه مي شود و به اين ترتيب بتن ساير جامها با آب در تماس قرار نمي گيرند. اگر باز شدن دريچه جام با لوله هاي هواي فشرده انجام مي شود بايد جام داراي وسايلي باشد كه هواي خروجي درآب ايجاد تلاطم نكرده ودر بالاي سطح آب بيرون بيايد. سطح فوقاني جامهاي زير آبي ، به نحوي ساخته مي شوند كه داراي سقفي مجهز به قيف باشند و به اين ترتيب آب كمترين تماس را با سطح فوقاني بتن درون جام پيدا نمايد .بتن مناسب بين 300 تا 400 كيلو گرم بر متر مكعب سيمان و 15 سانتيمتر اسلامپ دارد . حئاكثر اندازه دانه هاي آن بين 40 تا 50 ميليمتر ونسبت وزن ماسه به وزن كل سنگدانه ها در حدود 40 در صد يا بيشتر است .

استفاده از جام مخصوص بتن ريزي در زيز آب براي شروع بتن ريزي باقيف ولوله نيز مناسب است وقتي 60 تا ترجيحا 90 سانتي متر از ضخامت عضو مورد نظر بتن ريزي شد، سر لوله قيف ولوله در بتن قرار گرفته وبقيه بتن ريزي با آن ، با سرعت بيشتري انجام مي پذيرد .

2) قيف ولوله

جا دادن بتن قيف و لوله به اين ترتيب انجام مي شود كه سر لوله در پايين لوله قرار گرفته وبتن از درون يك قيف به داخل لواه رفته واز آنجا در قالب ريخته مي شود. ترمي يا قيف ولوله متشكل است از يك لوله به قطر داخلي 25 تا 30سانتي متر ( 10 تا 12 اينچ) ويك قيف در انتهاي فوقاني لوله . اين وسيله بايد به نحوي روي برجها سوار شود كه بتوان آن را با بالا آمدن سطح بتن در قالب ، بالا آورد.

لوله هاي ترميها نبايد از يكديگر بيش از 5/ 3 تا 5 متر واز ديوارها ي قالب بيش از 5/2متر فاصله داشته باشند. بتن توسط جامهاي حمل بتن ، پمپ و يا تسمه نقاله به داخل قيف حمل مي شود . حمل بتن بايد بدون انقطاع صورت پذيرد زيرا در غير اين صورت ممكن است درز سرد بوجود آيد و نيز حركت مناسب بتن تازه به داخل بتن تازه به داخل بتن از قبل ريخته شده ، مختل گردد. شروع بتن ريزي با ترمي بسيار مهم است .نخستين لايه هاي بتن بايد بسيار كنترل شده وچسبنده و پر سيمان بوده و به آهستگي هر چه تمامتر وارد قالب شوند . دو روش اصلي شروع بتن ريزي عبارتند از روش لوله تر وروش لوله خشك.

روش لوله تر براي عمق آب كمتر از 30 متر و حجم زياد بتن ريزي قابل كاربرد است. در اين روش در حالي كه انتهاي لوله درزير آب به كف قالب چسبيده است ،يك توپي از جنس پارچه كرباسي يا استوانه ازجنس پي وي سي و يا يك توپ كاملا جفت شده به لوله در داخل لوله در تراز آب قرار داده مي شود. اين توپ از قيف فاصله دارد و بنابراين بتن بالايي براي فرو بردن آن به سمت پايين كافي است. از روي حجم بتن داخل لوله مي توان دريافت كه در چه موقع توپي به انتهاي لوله رسيده. پس از اين زمان مي توان با آهستگي لوله را به سمت بالا كشيد تا توپي بتواند خارج شود. بمجرد خروج توپي مجددا لوله به سمت پايين فرستاده شده وبتن از داخل قيف به داخل لوله فرستاده مي شود وبدون متلاطم كردن آب وارد قالب مي شود. پس از اولين لايه بتن ريزي مي توان سرعت ورود بتن به داخل لوله را افزايش داد .

روش لوله خشك براي عمقهاي بيشتر و قسمتهاي محدود مناسب مي باشد . در اين روش يك در به صورت آب بند به انتهاي لوله متصل ميشود . لوله بايد نسبتاً سنگين باشد تا در اثر نيروي شناوري به سوي بالا نيايد ، پايين فرستاده شده وبه قالب مي چسبد. سپس يك مخلوط بسيار پر سيمان ، خميري وچسبنده بتن براي شروع بتن ريزي وارد لوله مي شود و به مجرد رسيدن بتن به انتهاي لوله ، لوله كمي به بالا كشيده مي شود تا فشار بتن بندهاي نگه دارنده در انتهايي را گسسته بتن وارد قالب شود در اين روش مقدار بالا كشيده شدن اوليه لوله بقدر روش لوله تر نبوده و بتن كمتر با آب مخلوط مي شود. در صورتي كه بتن به صورت دائم و بدون انقطاع وارد لوله نشود ولوله توسط بتن داخل قالب مسدود شود، معمولا با چند سانتيمتر بالا آوردن سريع لوله مي توان مانع را رفع نموده وبتن ريزي را ادامه داد. سريع پايين بردن (انداختن) لوله مي تواند به انسداد بيشتر، منجر گردد. سرلوله بهتر است بين 90 تا 150 سانتيمتر داخل بتن قرار گيرد. لوله نبايد هر بار بيش از 15 تا 20 سانتيمتر به سمت بالا كشيده شود. نمونه گيري از بتن در زمانهاي مختلف و نيز كنترل ارتفاع بتن در قالب با علامت گذاري لوله ضروري است .جا دادن بتن براي حجم زياد بتن بايد از مركز قالب به سمت خارج انجام گيرد. پمپهايي كه در لبه خارجي قالب قرار داده شده اند مي توانند گلي را كه كف قالب بوده و توسط بتن به سمت ديوار قالب رانده مي شود به خارج از قالب تلمبه كنند. بتن ترمي بايد كارايي زيادي داشته باشد. اسلامپ 17 سانتيمتري و عيار سيمان 400 كيلوگرم برمتر مكعب بتن، سنگدانه هايي با حداكثر اندازه 40 تا 50 ميليمتر ونسبت وزني ماسه به كل سنگدانه حدود 45 درصد مناسب هستند. استفاده كردن از عواملي از قبيل مواد حباب ساز و پوزولانها ،سنگدانه هاي غلتيده بجاي شكسته ،افزايش مقدار ماسه كه باعث افزايش كا رايي مي شوند ،مناسب است.

3) روش بتن ريزي با سنگدانه پيش اكنده :

در بسياري از پروژه هاي دريايي بتن ريزي زير آب يك فناوري مورد تقاضا و دشوار بوده كه عمدتاَ در برنامه زمان بندي پروژه يك مسير بحراني تلقي مي شود . لذا مستلزم داشتن برنامه ريزي دقيق مي باشد . بخش بتن ريزي زير آب در يك پروژه در واقع جايي است كه طراحي ماهرانه و برنامه ريزي دقيق و حساب شده در آن مي تواند موجب كاهش احتمال بروز خطر و نيز قيمت تمام شده گردد .به طور كل در سدهاي بتني ، بتن ريزي با مشكلاتي نظير بالا رفتن دماي هسته مركزي و گرمازايي همراه مي باشد كه اين دو عامل مي توانندسبب ايجاد ترك و نفوذپذيري زياد شوند. غالباً براي رفع مشكلات مذكور ميتوان روشهايي نظير افزايش حداكثراندازه سنگدانه ها كاهش مصرف سيمان وآب مصرفي استفاده از پوزولانها استفاده ازافزودنيهاي روانساز و كندگيركننده بهره گيري از سيمانهاي كند گير و استفاده ازفنون پيش تبريد و پس تبريد را به خدمت گرفت. اما وجود مشكلاتي مانند كارآيي ،متراكم ساختن بتن ، جدايي سنگدانه ها و حمل و پخش و ديگر مسائل اجرايي سبب مي گردند كه روشهاي مشروحه در عمل با هزينه هايي سنگين همراه بوده و عدم دقت در هر يك از روشها ميتواند به كيفيت بتن نيز لطمه بزند. لذا روش نويني در اجراي سد هاي بتني كه ضمن برطرف نمودن عيوب مشروحه سبب سر مايه گذاري كمتر درتجهيز كارگاه مي شود معرفي مي گردد كه به روش بتن پيش آكنده معروف مي باشد.

در اين روش ابتدا سنگدانه درشت تك اندازه را در قالب ريخته و سپس از درون لوله هائي كه درون سنگدانه قرار گرفته است ملات ريز دانه اي را به داخل سنگدانه هاي درشت پيش آكنده تزريق مي نمائيم تا بتن مناسب حاصل گردد و جسم یکپارچه ای بوجود آید. ملات سيماني که متشکل از ماسه ريز است به کمک روان کننده ها ، رواني زيادي پيدا مي کند و به راحتي مي تواند بين سنگدانه ها رسوخ کند. در اين نوع بتن جداشدگي اتفاق نمي افتد و در نتيجه يک بتن متراکم ، آب بندي شده و با دوام توليد مي شود. در ضمن هيچگونه ويبراتور داخلي به کار برده نمي شود ولي براي پرداخت سطح مي توان از ويبراتورهاي سطحي بهره برد.

بتن پيش آكنده از جمع شدگي ناچيزي برخوردار است و عيار سيمان مصرفي آن نيز كم مي باشد . تأمين نسبت آب به سيمان كم ، نفوذ ناپذيري مطلوب و مقاومت زياد با اين روش كاملا"ميسر است . همگني بتن و عدم جداشدگي از ويژگيهاي اين نوع بتن ريزي است . حداكثر اندازه سنگدانه به حداقل بعد قطعه محدود مي شود و حداكثر اندازه ماسه ملات بايد به حدود حداقل اندازه اسمي سنگدانه درشت محدود گردد . ملات مصرفي بسيار پر عيار بوده و همچنين شل و آبكي مي باشد و معمولا" از مواد پوزولاني مناسب و روان كننده ها در ملات استفاده ميشود ضمن اينكه به كندگير كننده ها نيز احتياج مبرمي داريم .

4) بتن ریزی با پمپ :

برای بتن ریزی با پمپ ، باید طرح اختلاط بتن چنان انتخاب شود که نسبت آب به سیمان کمترین مقدار ممکن را داشته و مقدار آن از 0.6 تجاوز ننماید . مقدار سیمان باید نسبتا" زباد باشد ( در محدوده 350 تا 400 کیلو گرم در متر مکعب ) تا چسبندگی کافی بتن تأمین شود و خطر شسته شدن سیمان از بین برود . به منظور افزایش کارائی بتن می توان از سنگدانه های گردگوشه استفاده نمود . استفاده از دانه بندی پیوسته با حداکثر اندازه 38 میلیمتر و همچنین مقدار کافی ریزدانه ضروری است . چنانچه سنگدانه ها حاوی مقدار کافی ریزدانه نباشد ، می توان با افزودن مواد ریز چسبندگی کافی را در بتن ایجاد نمود .
بتنی که پمپ می شود باید تا حدی روان تر باشد تا از مسدود شدن لوله ها جلوگیری شود . به منظور آنکه آب به سیمان از حد مجاز بالاتر نرود باید برای تأمین روانی از مواد افزودنی مناسب نظیر روان کننده ها و فوق روان کننده ها یا مواد افزودنی آب نگهدار استفاده شود . جز در مواردی که افزودنیهای ویژه مصرف می شود ، باید از سقوط آزاد بتن به داخل آب جلوگیری کرد تا پدیده جداشدگی ذرات رخ ندهد .

در این روش لوله پمپ ، با یک توپی داخل قالب قرار داده میشود و فشار بتن پمپ شده توپی را خارج کرده ( همانند روش لوله ی تر ) و بتن داخل قالب ریخته میشود. با افزایش فشار بتن ریزی به دلیل افزایش عمقی که سر لوله در بتن قرار گرفته، لوله به آهستگی به بالا کشیده میشود. باید بتن، مقداری از بالای قالب سرریز کند تا لایه ی اولیه ی بتن که قدری با آب مخلوط شده است از قالب خارج شود. هنگام بتن ریزی باید اختلاف فشار هیدرولیکی داخل و خارج قالب از بین رفته و سطح آب در داخل و خارج قالب در یک تراز باشد ..

5) کار با کیسه : (bag work)

کار با کیسه احتمالا یکی از قدیمی ترین و ساده ترین تکنیکهای قرار دادن بتن زیر آب است. این متد یک بسط طبیعی استفاده از مصالح بنایی است، اما دارای انعطاف پذیری است که بلوک های سا ختمانی را قادر می سازد که به هم قالب بندی شوند ، که در نتیجه قید خوبی پیدا می کنند.این روش ساخت متمرکز بر کار کارگر است اما توافق پذیری زیادی با نوع کار دارد. پروژه های قدیمی مهندسی از کیسه ها برای ساخت المان های بزرگ موقتی و کارهای دایم استفاده شده است.اگر چه پیشرفتهای جدید در بتن ریزی زیر آب باعث شده این متد بی مصرف به نظر آید، اما نباید آن را تا این حد دست کم گرفت. یک برای جمعframe work استفاده رایج از کیسه ها در ساخت دیوار های حایل برای عمل به عنوان

کردن بتن پاشی. دیگر استفاده رایج آن در قراردهی سریع کیسه ها برای فرم دادن به حرکا ت غیر طبیعی و مکرر سیال. برای کار های ترمیمی کوچک کیسه ها به مهندسان راه حل ارزان ، ساده و مورد استفاده در خیلی از موارد ارایه می دهند. این تکنیک در مورد کارهای با دوام نباید با روش های مدرن مقایسه شود اما برای کارهای موقتی و یا کوتاه مدت این روش باید مد نظر قرارگیرد.

کیسه های مورد استفاده در این فرایند معمولا از پارچه مقاوم کنفی هستند و سایز آنها باید به صورتی باشد که برای انسان قابل حمل باشد. حداکثر اندازه دانه ها در حدود 12 میلی متر است . نصف کیسه باید با یک بتن خیلی پلاستیک پر شود. کیسه ها قابل انعطاف خواهند بود، بنابراین آنها را قادر می سازد که در هم قفل شوند. خمیر سیمان از بین بافت های کنف تراوش می کند ووصل کردن کیسه ها به هم کمک می کند. زیاد پر کردن کیسه انعطاف پذیری مورد نیاز کیسه ها را برای قراردهی کاهش می دهد.

کیسه ها با دست در جایشان گذاشته می شوند به همان نوع ارتباط دادنی که در کارهای آجری استفاده می شود. همان طور که کیسه قرار داده می شوند با کاری مانند میخ کوبی به وسیله طول کوتاهی از فولاد مسلح می شوند.

6 ) Placing non dispersible concrete (N.D.C)

این نوع بتن برای کمتر کردن جدایی به کار می رود، همچنین دارای خاصیت جاری شدن و خود تراز شدن را دارد. در نتیجه ، این ماده خیلی مرتجع ایت نسبت به تکنیکهای ضعیف قراردهی. چسپندگی بتن مرطوب به وسیله پلیمر از جدایی جلوگیری می کند حتی در شرایطی که بتن از بین آب ریخته می شود. خاصیت سیالیت آن باعث که بتن به صورت مناسبی قابل مسلح کردن باشد یا درشرایطی که بتن بتن باید متراکم شود به راحتی استفاده شود. بیشترین اثر این بتن در سهولت تولید بتن با کیفیت بالا در زیر آب است. خاصیت ذاتی چسبنده بتن اجازه می دهد از چند متر بالا تر ، بتن از میان آب ریخته شود.

با استفاده از روشهای مرسوم و بتن های معمولی ، سطح تماس بتن و آب در معرض فرسایش و مخلوط شدن قرار دارند، بنابراین ریختن بتن تازه در بالا بر روی بتن ریخته شده قبلی سبب به وجود آمدن لایه ضعیفی از مواد می شود. اما در مورد این نوع بتن خاصیت ویسکوزیته طبیعی مخلوط از این مشکل سطحی جلوگیری می کند، بنابراین قراردهی بر بتن قبلی را میسر می سازد.

پمپ کردن این نوع بتن احتمالا راحت ترین راه قراردهی است ، کیفیت مواد یک سرعت حمل نسبتا سریع را اجازه خواهد داد به طوریکه نگهداری از پوشش بتن دیگر ضروری نیست. خاصیت ویسکوزیته طبیعی بتن در تولید افت های فشاری بالاتر در هنگام پمپ کردن موثر است . در کل افت فشار در هنگام استفاده از این بتن می تواند تا 50 در صد بیشتر از افت فشار در بتن های معمولی باشد

برای اندازه گیری توانایی عود ترازی این نوع بتن ، بتن در یک لوله که 20 متر طول دارد و از آب پر شده ریخته شد. بتن در قالب ریخته شد و اجازه داده شد در همان ترازی که به صورت راحت قرار می گیرد بایستد. در اتمام این آزمایش ، مقاومت فشاری بتن به وسیله نمونه برداری اندازه کیری شد .بین آزمایش نشان می دهد که ابن نوع بتن کیفیت خود ترتزی بالایی دارد و مقدار از دست دادن مقاومت آن بر اثر جریان بتن خیلی کم است.

کنترل و نظارت:

کنترل کیفیت بتن دارای اهمیت بسیار زیادی است در فرایند بتن ریزی زیر آب. سد شدن در یک لوله و قیف سبب نتایج خیلی بدی خواهد شد. بنابراین تمام بتن هایی که وارد محل اجرا می شوند باید قبل از استفاده تست شوند. سرعت حمل و نقل نیز یک عامل بسیار مهم است. در فرایند قراردهی و حالت آماده نگهداشتن سطح ضروری است. در موارد استفاده از قیف و لوله در حجم بزرگ ، یک برنامه دقیق باید برای مطمئن شدن از حمل و نقل صحیح و پیوسته بتن آماده شود.

دیده بانی فرایند قراردهی بتن در زیر آب اغلب غیر ممکن است. غواص ها می توانند برای دیده بانی فرایند پیشرفت بتن ریزی استفاده شوند ولی در اکثر موارد امکان دید زیر آب به حالتی است که غواصی به عنوان یک کنترل گر بی نتیجه خواهد بود. عموما ، بر اساس بررسی انتهایی انجام می گیرد. بعد از ریختن بتن بازرسی های غواص باید انجام گیرد تا میزان حباب هایی که پس از بتن ریزی در سطح بتن ایجاد می گردند اندازه گیری شود و از بین بروند.

در کار با لوله و قیف اندازه گیری عمق غوطه وری لوله در بتن یک عامل اساسی است .تکنیک عمق پیمایی sounding)) یک روش سنتی اما با سیستم های مترقی flote switches می تواند با یک سیستم کاملا اتوماتیک حمل و نقل مشارکت کند.