گیرش بتن چیست؟ + زمان گیرش بتن

بتن که در واقع به عنوان یک چسب قوی در سازه عمل می‌کند و مصالح را در کنار هم نگه می‌دارد؛ نوعی ماده شیمیایی است که با انجام یک فرایند شیمیایی خاص با آب، به مرور استحکام مورد نظر خود را به دست می‌آورد؛ بنابراین، پس از اجرای بتن باید صبر کرد تا بتن به تدریج، از حالت خمیری درآمده و استحکام اولیه خود را به دست آورد. مهندسان و معماران از این زمان، به عنوان فرآیند گیرش بتن نام می‌برند؛ اما به طور دقیق، گیرش بتن چیست و چقدر طول می‌کشد؟ این زمان به چه عواملی بستگی دارد و چطور می‌توان آن را کنترل کرد؟ در این مقاله قصد داریم به طور مفصل به پاسخ این سوالات بپردازیم.

مفهوم گیرش بتن چیست؟

اگر بخواهیم به طور دقیق‌تر بگوییم که گیرش بتن چیست، باید بگوییم که در واقع زمان گیرش به معنی مدت زمانی است که بتن نیاز دارد تا به اندازه کافی سفت شود و مقاومت لازم را به دست آورد. اهمیت این موضوع از آن جهت است که با فهم دقیق آن، می‌توانیم محاسبه کنیم که بتن چه زمانی در برابر چقدر بار مقاومت می‌کند و در چه زمانی می‌توان روی آن راه رفت و از تغییر شکل آن نگران نبود.

زمان گیرش از لحظه اضافه کردن آب به مخلوط بتن شروع می‌شود و گیرش اولیه زمانی اتفاق می‌افتد که یک سوزن یک میلی‌متری بتواند روی سطح بتن اثر بگذارد؛ اما سوزن ۵ میلی‌متری نتواند در آن نفوذ کند. اگر بتن فرصت کافی برای گیرش مناسب نداشته باشد، کیفیت، دوام و مقاومت نهایی آن کاهش می‌یابد؛ همچنین روند عمل آوری مختل شده و منجر به کاهش مقاومت، کاهش دوام و احتمال ترک خوردگی می‌شود.

زمان گیرش اولیه و ثانویه بتن به چه معنا است؟

گیرش در اثر یک واکنش شیمیایی به نام هیدراتاسیون رخ می‌دهد که طی آن، ترکیبات سیمان با آب وارد واکنش شده و موادی نظیر سیلیکات کلسیم هیدراته (C-S-H) و هیدروکسید کلسیم تشکیل می‌شوند که عامل اصلی سفت شدن بتن هستند. برخی مواد مانند چسب و افزودنی بتن N50 می‌توانند سرعت این واکنش را افزایش داده و به مقاومت بهتر بتن کمک کنند. اما انواع گیرش بتن چیست و چه تفاوت با هم دارند؟ به طور کلی، گیرش از لحاظ زمانی، به دو بخش مختلف تقسیم می‌شود:

۱. گیرش اولیه

این گیرش از لحظه اختلاط آب با سیمان آغاز شده و تا هنگامی که مخلوط قابلیت تغییر شکل راحت (پلاستیک) خود را از دست می‌دهد ادامه پیدا می‌کند؛ اصطلاحا گفته می‌شود مدت زمان گیرش اولیه بتن وقتی است که نتوان به راحتی آن را قالب داد. ویژگی‌های این مرحله عبارتند از:

• حفظ کارایی: مخلوط در این فاصله زمانی همچنان برای جدا کردن، حمل، ریختن و پرداخت مناسب است.
• انعطاف در اجرا: امکان انجام اصلاحات سطحی و تنظیمات نهایی در این زمان وجود دارد.
• ملاحظات اجرایی: کلیه عملیات بتن‌ریزی باید پیش از پایان این دوره به انجام رسد.

۲. گیرش ثانویه

این مرحله به معنای تکمیل فرآیند گیرش بتن است؛ به‌طوری که بتن می‌تواند تنش‌های مکانیکی جزئی را بدون ایجاد تغییر شکل تحمل نماید. ویژگی‌های این گیرش عبارتند از:

• زمان بازکردن قالب‌ها: ایمن‌ترین زمان برای جداسازی وسایل قالب بندی است
• برنامه‌ریزی اجرایی: فاصله زمانی مناسب برای شروع مرحله بعدی عملیات ساختمانی است.
• ارزیابی مقاومت اولیه: به ما نشان می‌دهد که سازه چه زمانی شروع به کسب مقاومت اولیه می‌کند که ظرفیت باربری سازه بسیار مهم است.

اهمیت زمان گیرش بتن

کنترل مدت زمان سفت شدن بتن، از جهات گوناگونی نقش بسیار مهمی در پروژه‌های ساختمانی دارد؛ زیرا گیرش مناسب به طور مستقیم بر کیفیت نهایی و فرایند اجرای پروژه تاثیر می‌گذارد. بعضی از دلایل اهمیت آن عبارت است از:

۱- کارایی و کیفیت نهایی

زمان گیرش به طور مستقیم بر قابلیت کار با مخلوط بتنی تاثیر می‌گذارد. مدت زمان مناسب گیرش به کارگران فرصت می‌دهد تا بتن را به طور مناسبی بریزند آن را متراکم و تنظیم نمایند. اگر زمان گیرش بسیار کوتاه باشد، ممکن است عملیات اجرایی با عجله انجام شود که نتیجه آن بتن‌ریزی نامناسب و ایجاد نقص در سطح بتن خواهد بود. از طرف دیگر، زمان گیرش طولانی امکان ساخت سطحی صاف و یکنواخت را فراهم می‌آورد.

۲- یکپارچگی ساختاری

زمان گیرش بتن بر افزایش مقاومت اولیه آن تاثیرگذار است؛ زیرا گیرش به موقع باعث می‌شود بتن مقاومت لازم برای تحمل وزن خود و بارهای وارده را به دست آورد. اگر بتن پیش از کسب مقاومت کافی تحت بار قرار گیرد، ممکن است ترک بخورد.

۳- برنامه ساخت و ساز

پروژه‌های ساختمانی معمولا با برنامه‌های فشرده‌ای اجرا می‌گردند. آگاهی از زمان گیرش، به برنامه ریزی و هماهنگی مراحل مختلف پروژه کمک می‌کند. به عنوان مثال، دانستن زمان دقیق گیرش بتن امکان برنامه ریزی برای باز کردن قالب‌ها و شروع فعالیت‌های بعدی را فراهم می‌سازد.

۴- سازگاری با آب و هوا

زمان گیرش برای سازگار شدن با شرایط آب و هوایی مختلف اهمیت زیادی دارد. در هوای گرم می‌توان از مواد کندگیر کننده یا خنک‌کردن مخلوط بتن برای افزایش زمان گیرش استفاده کرد. در هوای سرد نیز استفاده از مواد زودگیر کننده و اقدامات محافظتی به گیرش مناسب بتن کمک می‌کنند. این سازگاری، باعث می‌شود کیفیت و دوام سازه تضمین شود.

۵- کاهش ترک‌ها و جمع شدگی

زمان گیرش مناسب احتمال ترک خوردن و جمع شدگی در بتن را کاهش می‌دهد. گیرش سریع ممکن است منجر به خشک شدن ناهمسان و جمع شدن آن شود که باعث ایجاد ترک‌های سطحی می‌گردد. با مدیریت زمان گیرش، بتن به صورت یکنواخت کیورینگ شده و احتمال ترک خوردگی کاهش می‌یابد که در نهایت به افزایش دوام سازه منجر خواهد شد.

عوامل موثر بر گیرش بتن

عوامل متعددی بر سرعت گیرش بتن تاثیر می‌گذارند که برخی از مهمترین آن‌ها عبارتند از:

۱- تاثیرات آب و هوایی

• دما: تغییرات دمایی نقش مهمی در زمان گیرش بازی می‌کنند. هوای گرم واکنش‌های شیمیایی را سریع‌تر کرده و ممکن است بتن پیش از تکمیل عملیات اجرایی سفت شود؛ در مقابل، سرمای محیط موجب کاهش سرعت واکنش‌ها شده و ممکن است برنامه‌های ساخت و ساز را با تاخیر مواجه کند.
• رطوبت هوا: میزان بخار آب موجود در هوا بر سرعت از دست دادن رطوبت بتن موثر است. مناطق با رطوبت بالا، تبخیر را به تاخیر می‌اندازند؛ اما هوای خشک باعث خشک شدن سریع آب موجود در مخلوط بتن می‌شود.
• جریان هوا: وزش باد با افزایش میزان تبخیر سطحی، روند گیرش بتن را سریع‌تر می‌کند. در چنین شرایطی لازم است اقدامات لازم برای جلوگیری از ترک خوردن بتن انجام گیرد.

۲- نسبت‌های مخلوط

• نسبت آب به سیمان: این نسبت مستقیما بر مدت زمان گیرش تاثیر می‌گذارد. حجم بیشتر آب در مخلوط بتن باعث طولانی‌تر شدن این فرآیند می‌شود.
• انواع سیمان: سیمان‌های مختلف ویژگی‌های گیرش متفاوتی دارند. به‌عنوان نمونه، سیمان‌های زودگیر نسبت به سیمان پرتلند زودتر سفت می‌شود.
• سنگدانه‌ها: نوع و اندازه سنگ‌دانه‌ها در سرعت گیرش مهم هستند. دانه‌های درشت‌تر فضای خالی بیشتری ایجاد کرده و فرآیند گیرش را سریع‌تر می‌کنند.

۳- استفاده از افزودنی‌ها

افزودنی‌ها با تغییر در سرعت واکنش و خواص بتن، مدت زمان گیرش را به شکل قابل توجهی تغییر می‌دهند. بعضی از این افزودنی‌های عبارتند از:

• شتاب دهنده‌ها: برای مواقعی که می‌خواهید بتن سریع‌تر و بهتر سفت شود می‌توانید از این مواد استفاده کنید. چسب و افزودنی بتن N50 یکی از این مواد است.
• کندگیر کننده‌ها: در پروژه‌های بزرگ یا شرایط آب‌وهوایی خاص کاربرد دارند.
• روان کننده‌ها: بدون تغییر محسوس در زمان گیرش، مصرف آب کمتر کرده و قابلیت اجرا را تقویت می‌کنند.

روش‌های کنترل زمان گیرش بتن

بهترین راه برای مدیریت زمان گیرش بتن چیست؟ باید گفت مدیریت زمان گیرش، نیازمند ترکیبی از طراحی اختلاط مناسب، تنظیم شرایط محیطی و استفاده از افزودنی‌های شیمیایی است. در ادامه به معرفی و بررسی روش‌های موثر در کنترل این فرآیند می‌پردازیم:

۱- تنظیم نسبت‌های اختلاط

تغییر در نسبت آب به سیمان و انتخاب نوع مناسب سیمان از اصلی‌ترین روش‌های کنترل زمان گیرش محسوب می‌شوند. به عنوان مثال، کاهش نسبت آب به سیمان و استفاده از سیمان زودگیر می‌تواند فرآیند سخت‌شدن را تسریع کند.

۲- استفاده از افزودنی‌ها

استفاده از مواد افزودنی مانند زودگیر‌کننده‌ها و کندگیرکننده‌ها روشی رایج در تنظیم زمان گیرش بتن است. این مواد بسته به نیاز پروژه و شرایط محیطی انتخاب می‌شوند. زودگیر‌کننده‌ها برای مواقعی که نیاز به گیرش سریع‌تر وجود دارد مناسب هستند؛ کندگیرکننده‌ها نیز در شرایطی که زمان بیشتری برای اجرا مورد نیاز است استفاده می‌شوند.

۳- کنترل دما و رطوبت

حفظ شرایط بهینه دما و رطوبت در طول کیورینگ تاثیر قابل توجهی بر زمان گیرش دارد. در هوای گرم، تکنیک‌هایی مانند ایجاد سایه، پاشش آب و استفاده از آب خنک در مخلوط می‌تواند به کنترل زمان گیرش کمک کند. در هوای سرد نیز استفاده از آب گرم و پوشاندن بتن با عایق‌های حرارتی از گیرش دیرهنگام جلوگیری می‌کند.

۴- بتن‌ریزی صحیح و پرداخت مناسب

استفاده از روش‌های مناسب برای ریختن و پرداخت بتن نیز بر زمان گیرش تاثیرگذار هستند. ریختن سریع و تراکم کافی بتن باعث می‌شود گیرش به صورت یکنواخت در تمام قسمت‌های سازه انجام شود.

جمع بندی

گیرش بتن به دوره زمانی گفته می‌شود که بتن به استحکام اولیه خود می‌رسد و مقاومت لازم را به دست می‌آورد. این زمان، به دو بخش اولیه و ثانویه تقسیم می‌شود که گیرش اولیه به معنای زمانی است که بتن از حالت خمیری درآمده و می‌تواند در مقابل نفوذ یک سوزن (میخ) ۵ میلی‌متری مقاومت کند. اما گیرش ثانویه به زمانی گفته می‌شود که بتن مقاومت لازم را در برابر فشارهای جزئی به دست آورده و در اثر راه رفتن و… تغییر شکل نمی‌دهد. این زمان به طور معمول بین ۲۴ تا ۴۸ ساعت طول می‌کشد. به طور کلی، عواملی مانند دمای هوا، رطوبت، نسبت‌های اختلاط، استفاده از افزودنی و نحوه بتن‌ریزی بر زمان گیرش تاثیرگذار هستند و با مدیریت آن‌ها می‌توان این زمان را کوتاه‌تر یا طولانی‌تر کرد. در این مقاله به این پرسش که گیرش بتن چیست پاسخ دادیم و انواع آن را بررسی کردیم. چنانچه به راهنمایی بیشتری نیاز دارید با NSGkala تماس بگیرید.

سوالات متداول

۱- آیا گیرش بتن و عمل آوری بتن یکسان هستند؟

خیر، زمان گیرش و زمان عمل آوری آن متفاوت هستند. گیرش به مدت زمانی گفته می‌شود که بتن به حدی سفت می‌شود که می‌توان روی آن بدون اینکه اثری باقی بماند، راه رفت؛ اما عمل آوری به زمانی گفته می‌شود که بتن به مقاومت نهایی خود می‌رسد.

۲- بتن چقدر طول می‌کشد تا گیرش اولیه را کامل کند؟

معمولا ۲۴ تا ۴۸ ساعت زمان لازم است تا بتن به حدی سفت شود که بتوان روی آن راه رفت یا با خودرو روی آن حرکت کرد بدون اینکه آسیبی ببیند.

۳- آیا پس از ۱۲ ساعت می‌توان روی بتن راه رفت؟

به طور کلی توصیه نمی‌شود و بهتر است حداقل ۲۴ ساعت از ریختن بتن بگذرد.

۴- اگر بتن به درستی گیرش نکند چه مشکلاتی ایجاد می‌شود؟

عدم گیرش بتن به شکل صحیح، می‌تواند منجر به کاهش مقاومت، پایین آمدن دوام و در برخی موارد ایجاد ترک‌های سطحی شود که همگی بر کیفیت نهایی سازه تاثیر منفی خواهند گذاشت.

منابع:

https://www.converge.io/blog/setting-time-for-concrete

https://www.ultratechcement.com/for-homebuilders/home-building-explained-single/descriptive-articles/initial-and-final-setting-time-of-concrete-and-cement

https://hindustanrmc.com/concrete-setting-time-factors-and-importance/

https://maturix.com/knowledge-center/what-is-concrete-setting/#:~:text=The%20setting%20is%20defined%20by,liquid%20mixture%20to%20gaining%20certain