انجمن سیمان و بتن

 

1.مقدمه

کفپوشهای بتنی، متنوع، دارای ظاهری زیبا، کاربردی و مقرون به صرفه هستند و در صورتیکه به درستی تولید و نصب شوند نیازمند تعمیر و نگهداری کم یا ناچیز است. کفپوشهای بتنی آفریقایی بطور مطلوبی ساخته شده اند اما نگرانی هایی نیز در این باره وجود دارد :شکست ناگهانی کفپوشها بدلیل پوشش بیش از حد سطح آنها و تغییرپذیری در استحکام کفپوشها.

این مطلب فنی، بیانگر اصول اساسی است و به دنبال آن است که به تولید کنندگان به ویژه تولیدکنندگان تازه کار، در تولید یک محصول مستحکم و با دوام کمک کند. و در ادامه این بحث مسایلی مانند مواد مورد نیاز کفپوش، انتخاب مواد، مواد تولید، تجهیزات تولید، تناسب مواد، ساخت و کنترل کیفیت مطرح می شود.

موضوع در مورد کفپوشهایی است که سطح نسبتا کوچکی دارند یعنی در حدود 50 عدد کفپوش در هر متر مربع از سنگفرش. بنابراین سنگفرشهای طبیعی مورد بحث نیستند.

 

2.مواد مورد نیاز کفپوشهای بتنی

2.1 ویژگیها

کفپوشها باید شرایط ساختاری مورد نیاز سنگفرشها را برآورده سازند( که بر اساس قدرت تراکم کفپوش ها مشخص شده است).

کفپوشها باید مستحکم باشند باید قادر باشند که در برابر سایش، ضربه و واکنشهای شیمیایی مقاومت کنند. کفپوشها باید ابعاد یکسان داشته باشند تا به سهولت و بطور صحیح نصب شوند و عملکرد مناسبی داشته باشند. در بعضی موارد بلوکها باید از نظر زیبایی جذاب باشند.

2.2 ویژگیهای لازم

کفپوشهای بتنی مورد بحث مرتبط با کفپوشهایی است که از استاندارد SABS 1058:2002 تبعیت میکنند میباشند که به ویژگیهای استاندارد کفپوشSABS 1200 MJ:1984  برای ساخت وساز مهندسی شهری نیازمندند. سنگفرشهایی با این ویژگیها باید مقاومت خاصی تا فشار 25 مگاپاسکال، در شرایط سخت تا 35 مگاپاسکال یا هنگام عبور وسایل نقلیه بیش از 30 کیلو نیوتن را تحمل کنند.

در سالهای اخیر در اروپا، آمریکا و دیگر مناطق تمایل نسبت به مشخص کردن چارچوب نیروی موجی یا انبساط شدید وجود دارد اما این موضوع هنوز در آفریقای جنوبی مرسوم نشده است. همچنین نیاز به بعضی تست های مقاومت سایش احساس می شود. آزمایشات نشان می دهند که کفپوشهای 25 مگاپاسکال از نظر ساختاری مناسب هستند. تجربیات ثابت کرده اند که برای افزایش مقاومت، قدرت سطوح باید افزایش یابد. ضخامت کفپوشها بر طبق استانداردهای SABS 1200 MJ مشخص شده و ضخامت استاندرد آنها باید 50،60،80،100،120  میلیمتر باشد. معمولا تولید دو سایز آخر مقرون به صرفه نیست.

 

3.انتخاب مواد

3.1سیمان

سیمان باید با استاندارد SABS EN 197-1 مطابقت داشته باشد. قدرت استحکام باید 42.5 به بالا باشد زیرا کفپوشها باید قدرت استحکام زیادی داشته باشند تا هنگام تحویل فوری از شکستگی زیاد جلوگیری شود. اگر کفپوشها به درجه حرارت بالا و یا قابل قبول خشک کن در یک سطح رسیده باشند، میتوان از سیمان با قدرت استحکام ، نوع 32.5 استفاده کرد.

توجه داشته باشید که فروش سیمان بدون علامت SABS ممنوع است.

3.2مصالح

مصالح طبیعی مورد استفاده در ساخت کفپوش بتنی باید شرایط لازم برای گردآوری مواد از منابع طبیعی-مصالح بتنی را طبق استانداردهای SABS 1083:2002  را داشته باشند. همچنین در صورتی که سنگ آهک از نظر فیزیکی و شیمیایی بی نقص باشند می توان در ساخت مورد استفاده قرار داد.

مواد زاید یا مواد بی استفاده به دیل ارزانی نسبی مورد توجه هستند. اما استفاده از این مواد به دلیل کیفیت پایین نیاز به استفاده از مواد سیمانی با کیفیت بالا را افزایش می دهد و ازاین روهزینه ها برای بالا بردن کیفیت نتایج بالا می رود.بعلاوه استفاده از این مواد باعث ایجاد مشکلات زیادی می شود که می تواند بر میزان بهره وری و قدرت استحکام تاثیر گذارد.

عملکرد مصالح در مرحله قالب گیری و هنگام سفت شدن کفپوشها تحت تاثیر چند عامل است: اندازه ذرات، درجه بندی، شکل ذرات و سختی.

هریک از این خواص در بخش پایین بحث شده است.

اندازه

بزرگترین اندازه توصیه شده برای اجزای مصالح 13.2میلیمتر است با اینکه بزرگترین اندازه مورد استفاده معمولا9.5 میلیمتر است، ممکن است اندازه های کوچکتر(4.75 میلیمتر) برای وفق دادن شرایط محیط مورد استفاده قرار گیرد یا انتخاب آنها بطور خاصی انجام می شود تا یک بافت سطحی خاص بدست آید. بطور کلی، استفاده از ذرات درشت باعث صرفه جویی در چسبندگی سنگدانه ها با مخلوط می شود. اگر ذرات درشت بیش از حد بزرگ باشند یا ذرات جامد زیادی در مخلوط استفاده شوند دستیابی به یک تراکم خوب و بافت سطحی قابل قبول دشوار خواهد بود.

درجه بندی

درجه بندی متوالی تراکم را تسهیل می کند. راهنماییهای لازم در مورد درجه بندی در جدول 1 داده شده است. اگر مواد به خوبی درجه بندی نشده باشند با ترکیب دو یا چند ماده درجه بندی مناسبی بدست می آید. ماسه شکسته یکی از این مواد است.

جدول 1: درجه بندی مصالح در ساخت کفپوش بتنی

 

شکل ذرات

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از آنجایی که کفپوشهای بتنی از مخلوطهای نیمه خشک ساخته شده اند، شکل ذرات تراکم و فشرده سازی را تسهیل می کند. این ویژگی بیشتر در ماسه های طبیعی یافت می شود. از سوی دیگر قدرت استحکام اولیه با عنوان واحدهای اکسترود شده مستقیما بعد از تراکم در قالب ها مورد نیاز است. در این رابطه، ماسه شکسته بدلیل شکل بلند و کشیده خود ذرات مناسبی هستند. بنابراین استفاده از ترکیب ماسه طبیعی(به منظور تراکم آسان) و ماسه شکسته (بدلیل استحکام اولیه) سودمند است.

سختی

ماسه و سنگریزه ها از انواع سنگهای تجاری موجود استخراج می شوند و این باعث تفاوت زیاد در سختی آنها می شود. مثلا 10% سنگ آهک در حدود 100 کیلو نیوتن است که مواد مذاب آندسیت قادر است از 450 کیلونیوتن هم فراتر رود. مقاومت در برابر سایش به عوامل زیادی بستگی دارد اما مهمترین آن میزان سیمان سازی ذرات در سطح است. بنابراین عواملی مانند بافت سطح، شکل، محتوای سیمان، تراکم و خشک کن مهم هستند.

تمام ذرات باید مطابق SABS 1083 عملکرد خوبی داشته باشند اما با فرض اینکه ذرات مصالح به خوبی در سطح کفپوش به هم چسبیده اند، عمر مفید کفپوشها را می توان با بکارگیری مصالح سخت تر گسترش داد. برای افزایش مقاومت در برابر سایش، ذرات انتخاب شده ممکن است در یک لایه بالاتر و غنی با ضخامت حدود 15 میلی متر استفاده شود که همزمان با بتن پایه ساخته شده است.

3.3 رنگدانه ها

انواع رنگدانه های تجاری برای افزودن رنگ به کفپوشهای بتنی مورد استفاده قرار می گیرند. مقدار مصرف، به رنگ انتخابی و رنگ طبیعی ذرات و سیمان مصرفی بستگی دارد و بطور کلی جرم سیمان مصرفی بین 5% تا 10% است. در بعضی مواقع برای تعیین میزان دوز مصرفی نیاز به انجام آزمایش است زیرا رنگ محصول نهایی در حالت خشک تحت تاثیر تراکم، عمل آوری و بافت سطح قرار می گیرد.

3.4 ترکیبات شیمیایی

کفپوشهای بتنی از ترکیبات نیمه خشک یا دو نم ساخته شده اند. ترکیباتی که حتی تحت ارتعاش خواص فیزیکی ضعیفی دارند. استفاده از ترکیب پلاستیکی یا آب کم برای افزایش تراکم مقرون به صرفه است.

 

4 تجهیزات ساخت و ساز

4.1 بچینگ پلانت

برای اطمینان از اینکه محصول یکنواختی بدست آید، سیستم دسته بندی وزن (بچینگ پلانت) توصیه می شود.

4.2 میکسر

از آنجایی که مخلوط نیمه خشک برای قالب گیری کفپوش بتنی استفاده می شود، استفاده از میکسرهای پن و افقی در مخلوط می تواند موثر باشد. میکسرهای نوع درام نامناسب هستند. اندازه میکسر باید در ارتباط با تولید باشد بطوریکه در یک زمان مناسب، مصالح وزن شده از بچینگ قبل از شروع کار، استفاده شوند، این قابلیت با کاهش رطوبت و یا هیدراتاسیون سیمان کاهش می یابد.

4.3 دستگاه تولید کفپوش بتنی

برخلاف آجر و بلوک که در ساختمان سازی استفاده می شوند، کفپوش های بتنی باید متراکم باشند ( بیشترین تراکم ممکن ایجاد شود). تجهیزات باید دارای درجه بالای تراکم و خروجی مطلوبی باشند. ترکیب ویبره و فشار، موثرترین روش دستیابی به تراکم است. فشار پرس باید 10 مگاپاسکال به بالا باشد. دستگاههای ثابتی که از پالت استفاده می کنند انحصارا قادر به فراهم کردن سطوح بالای لرزش و فشار هستند. دستگاه های دستی و تخم گذار نمی توانند یک محصول قابل قبول تولید کنند مگر اینکه از سیمان بیشتری استفاده شود.

4.4 اتاق خشک کن

کفپوشهایی که به تازگی تولید شده اند باید در قسمت خشک کن قرار گیرند. شکلهای مختلف خشک کن برای جلوگیری از هدر رفت رطوبت در استفاده از حرارت بالا و رطوبت زیاد، مثل عمل آوری با بخار استفاده می شود. جزییات بیشتر در بخش 6.5 بحث می شود.

 

5. نسبت مواد

نسبت مواد شامل یافتن بهترین طبقه بندی ذرات است: نسبت سیمان و حجم آب، برای تجهیزات مخصوص تولید کفپوش و نحوه کارکرد آن است. هریک از این جنبه ها در بخش های زیر مورد بحث قرار می گیرد.

5.1 ایجاد طبقه بندی مناسب

بطور کلی، ذرات باید طبقه بندی شوند تا به آسانی تراکم مخلوط انجام گیرد. اگر تراکم بطور کامل بدست نیامده است، فضاهای خالی تاثیر نامطلوبی روی استحکام دارند: 1% فضای خالی حدود 6% از قدرت استحکام را کاهش می دهد. استفاده از ذراتی که بطور متوالی طبقه بندی می شوند و شکل ذرات خوبی دارند باعث ایجاد تراکم مطلوبی می شود.

لایه طبقه بندی ذرات یافت شده در آفریقای جنوبی در بخش 3.2 ارایه شده است. این لایه فقط برای راهنمایی استفاده می شود. زیرا شکل ذرات تاثیرگذار نیستند و موادی که خارج از طبقه بندی لایه پیشنهاد شده اند ممکن است نتایج بهتری نشان دهند.معمولا، شکل ضعیفتر دارای فضای خالی بزرگتری است و در حالت کلی بیشترین میزان ذرات ریز، پرکننده و چسباننده هستند که برای کاهش یا از بین بردن فضای خالی مورد نیازند. طبقه بندی کلی نمونه های همه ذرات جامد در ضمیمه 1 داده شده اند. اغلب سنگ کوچک در مخلوط ترکیب شده است و این باعث طبقه بندی ناهنجار و حجم پایینتر سیمان می شود. حجم سنگ معمولا بین 10 تا 25% است. با این حال، سنگ موجود در مخلوط می تواند بافت سطح را تغییر دهد و می تواند در تراکم ملات بین ذرات سنگ، به ویژه زاویه های حاد در نمای بلوک مداخله کند. استحکام فشار می تواند کاهش یابد حتی در صورتیکه تراکم افزایش یابد. بطور کلی طبقه بندی دقیق تر مخلوط ها در کفپوشهای رنگی مورد توجه هستند.

اطلاعات فوق باید نقطه شروع مناسبی برای تولید فراهم کنند. بررسیها و آزمایشات محصولات باید بر تنظیمات به منظور دستیابی به تراکم و سطح بافت مورد نظر تاکید کنند( می توان تراکم و درجه سیمان سازی ذرات را با برش کفپوش از طریق زوایای راست به سمت سطح با یک اره الماس ارزیابی کرد).

5.2 محتوای سیمان

حجم سیمان برای رسیدن به سطح مقاوت مورد نیاز به عوامل زیر بستگی دارد

- نوع سیمان

- افزایش میزان استحکام لازم

- درجه تراکم و فضای خالی ناشی از آن

- دمای محیط

بدست آوردن اطلاعات در مورد بعضی از این پارامترها با شبیه سازی محل انجام کار در آزمایشگاه امکان پذیر نیست. تنها روش دقیق ایجاد مقدار مناسب حجم سیمان از طریق یکسری آزمایشات با استفاده از دستگاه مدنظر تولید انجام می گیرد که در ان مقدار حجم سیمان متنوع است و خواص فیزیکی با نظارت تعیین شده است.

5.3 حجم آب

میزان رطوبت مطلوب در تولید وابسته به چند مورد است: مواد مورد استفاده، کیفیت ارتعاش و تجهیزات تولید. در حالت کلی، ذرات درشت تر درجه بندی می شوند تلاش بیشتر برای تراکم، میزان رطوبت مطلوب را پایین خواهد آورد. استفاده از رطوبت پایین میزان رطوبت مطلوب از یک تراکم مطلوب جلوگیری می کند و باعث طولانی شدن مدت ارتعاش می شود که به نوبه خود خروجی را کاهش می دهد. استفاده زیاد از آب، باعث کاهش تراکم می شود و ممکن است باعث چسبیدن کفپوشها در قالب شود و در نتیجه خروج از قالب را دشوار می کند و یا باعث تغییر شکل کفپوشها بعد از خروج می شود.

 

6. تولید

6.1 بچینگ

ذرات مختلف باید بطور جداگانه ذخیره شوند تا بخوبی تخلیه شوند. این ذرات باید قبل از مخلوط شدن با سیمان از باران حفظ شوند و خشک بمانند. بنابراین باید این اطمینان بوجود آید که میزان رطوبت مطلوب فراتر نمی رود. سیمان بجز هنگام بسته بندی در کیسه ها، باید با دقت 1٪ وزن شود. مصالح باید با دقت2٪ وزن شوند. رطوبت موجود در مصالح باید با وزن ذرات بسته بندی شده حساب شود.

6.2 میکسر یا مخلوط کن

پس از دسته بندی، مصالح و سیمان همزمان یا جداگانه تخلیه می شوند و اگر رنگدانه نیاز باشد با آنها مخلوط می شود و به میکسر اضافه می گردد و قبل از اضافه شدن هرگونه آب اضافی کاملا مخلوط می شود. مخلوطهایی که حاوی ذرات ریز زیادی هستند ممکن است نیاز به مخلوط کردن بیشتری داشته باشند. براساس اندازه گیری مقدار رطوبت متغیر ذرات یا ارزیابی بصری که توسط پرسنل می تواند صورت پذیرد، آب به مخلوط اضافه شده تا آنرا به میزان رطوبت مطلوب برساند. یکنواختی مهم است زیرا تفاوت در محتوای آب از دسته ای به دسته دیگر باعث تفاوت در کیفیت می شود. لازم به ذکر است که برخی از رنگدانه ها بدلیل شکل ذرات می توانند تاثیر قابل توجهی بر میزان رطوبت مطلوب داشته باشند. پس از مخلوط کردن، ترکیب در مخزن یا ‍پاکت ذخیره دستگاه و برای توزیع در قالب آماده می شود.

6.3 پر کردن قالبها

بیشتر ماشین آلات تولیدی بر روی یک یا دو اصل اساسی کار می کنند. در سیستم اول و بیشتر سیستم های پرکاربرد، مقداری از مخلوط تدریجا تحت ارتعاش بهم متصل می شوند تا زمانیکه ارتفاع مدنظر بدست آید. در سیستم دوم، مقدار کمی مخلوط برای یک دوره زمانی به هم متصل شده است. در هر دو مورد، اگر مقادیر اندازه گیری سازگار نباشند یا مخلوط بطور یکنواخت درون قالب توزیع نشود، تغییراتی در تراکم حاصل خواهد شد. این تغییرات بیشتر از دگرگونیهایی هستند که در مقادیر رطوبت ایجاد شده است. معمولا پر کردن بعد از اینکه قالبها با پر کردن ثانویه مخلوط تکمیل می شوند و پیش از عمل ارتعاش(ویبره) به آسانی انجام می شود. از آنجایی که لایه های بالایی مورد استفاده قرار می گیرند عملیات تکمیلی با استفاده از یک ترکیب مخلوط مخصوص(نرمه در جدول و مواد رنگی در کفپوشها) انجام می شود. ممکن است هنگام پر کردن قالبها برای بسیاری از مخلوطها مشکلاتی ایجاد شود.

6.4 تراکم

دوره بهینه ارتعاش یا ویبره در دستگاه معمولا 3تا 12 ثانیه است. یک تراکم مطلوب یرای دستیابی به کفپوشهای ضخیم تر و دارای زوایای حاد، باید سخت تر باشند. به این دلیل بتنی با ضخامت بیش از 80 میلی متر به ندرت تولید می شود. فرکانس و دامنه ارتعاش باید برای مواد مورد استفاده خاص و تعدادی از کفپوشهای قالب بندی شده در هر مرحله بهینه شوند.

6.5خشک کن

کیفیت کفپوشهای بتنی درست مثل تمامی محصولات بتنی، با خشک کن آبی بهبود می یابد. با این حال، اعمال مقدار قابل توجه آب بر روی کفپوشهای تازه تولید شده یا متعاقبا اسپری آب یا غوطه ور کردن آنها در آب عملی نیست. پدیده شوره زنی عمل خشک کردن را پیچیده تر می کند. پس از تولید و خشک شدن ممکن است محلول هیدروکسید کلسیم به سطح بلوک تغییر مکان دهد به ویژه اگر متخلخل باشد. در اینجا هیدروکسید کلسیم با دی اکسید کربن اتمسفر ترکیب می شود تا به شکل محلول کربنات کلسیم سفید رنگ کوچک دربیاید. این رنگ که به آهک شکفته معروف است به ویژه روی کفپوشهای رنگی جلب توجه می کند. جدا از دلایل زیباشناختی، آهک شکفته مشکلی ایجاد نمی کند و با گذشت زمان با تاثیر هوا و آب باران کم اسید ناپدید می شود. همچنین واکنش شیمیایی باعث حذف این رنگ می شود. جای تاسف است که میزان آهک شکفته با خشک کن رطوبت افزایش می یابد. در عمل، خشک کردن از طریق یکی از این سه راه انجام می شود: حفظ رطوبت، خشک کن با بخار و عایق حرارتی. این روشها در پاراگرافهای زیر مورد بحث قرار می گیرد.

حفظ رطوبت

این روش ساده ترین روش مصنوعی بوده و مخصوص کفپوشهایی است که کم متراکم شده اند بنابراین رطوبت را به سرعت از دست می دهند. بسته بندی کفپوشها در ورقه های پلاستیکی از، از دست دادن رطوبت در کفپوشهای تازه تولید شده جلوگیری می کند. با این حال، اگر کفپوشها در محیط مرطوب نگهداری شوند بطوریکه باعث ایجاد تراکم شود( مثلا هنگام شب وقتی کفپوشها در زیر ورقه های پلاستیکی انباشته می شوند)، آهک شکفته و زنگ زدگی ( تغییرات رنگ) هنوز هم ممکن است اتفاق بیفتد.

خشک کن بخار

اگرچه فرآیند خشک کن بخار به هزینه های تولید افزوده می شود، برای افزایش استحکام اولیه، ارایه مقاومت مناسب در برابر سایش و جلوگیری از رخداد آهک شکفته و زنگ زدگی مناسب است. این سیستم با تغییرات فصلی تحت تاثیر قرار نمی گیرد( افزودنی های سیمان به خوبی به درجه حرارت بالا پاسخ می دهند).

عایق حرارتی

کفپوشهای بتنی تازه تولید شده در یک دوره 24 ساعته در یک اتاق عایق قرار می گیرند، دما با گرمای هیدراتاسیون سیمان و بدون هیچ گرمای افزودنی آماده شده افزایش می یابد. بنابراین، این روش ارزان است. دمای ثابت 35درجه سانتیگراد یا بیشتر می تواند با این سیستم حفظ شود. رطوبت بالا از رطوبت درون واحدها فراهم می شود و عمل خشک کردن به خوبی انجام می شود. پس از خشک کردن اولیه با یکی از روش های مذکور ، کفپوشها به اندازه کافی برای جمع آوری، بسته بندی وغیره سخت هستند. بسته بندی کوچک به حفظ رطوبت برای هیدراتاسیون طولانی کمک می کند، اما ممکن است آهک شکفته را افزایش دهد.

 

7. کنترل کیفیت

اقدامات لازم برای نظارت و کنترل باید انجام شود:

الف) نظارت بر تغییرات به موقع بتواند در تولید اجرا شود

ب) نظارت مرتب بر کیفیت محصول برای انطباق با مشخصات

اقدامات لازم در بخش (الف) عبارتند از:

نظارت منظم بر تغییرات در درجه بندی و مقدار رطوبت ذرات

نظارت بر غلظت مخلوط

اندازه گیری تراکم مرطوب کفپوش (با وزن کردن)، دلایل برای تغییر تراکم باید مورد بررسی قرار گیرد.

تست های کیفیت/ تطابق مرتب در بخش (ب) عبارتند از:

بررسی اندازه ابعاد کفپوشها

تست قدرت کفپوشها

انجام تست های سایشی در مدت زمان مناسب( اکثر تست های موجود در اوایل قبل از کامل شدن ضخامت سیمان یا ایجاد پیوستگی خوب با ذرات بسیار دشوار است).

این تست سایش به عنوان ابزاری برای تنظیم بهینه سازی نسبت مخلوط و تولید روشهای لازم برای اطمینان از مقاومت در برابر سایش بسیار مورد استفاده قرار می گیرد).

 

مقالات مرتبط:

روشهای تولید کفپوش و سنگفرش بتنی

دستگاه تولید کفپوش بتنی

اصول تولید جدول بتنی

سه شنبه ۱۰-۰۲-۱۳۹۸