پایداری، دوام و ایمنی یک سازه بتن مسلح، به فرآیند حساس قالب‌بندی و زمان برداشتن شمع‌ها و پایه‌های اطمینان بستگی دارد. ریختن بتن تازه در قالب‌هایی که به‌درستی اجرا نشده‌اند یا برداشتن زودهنگام تکیه‌گاه‌های موقت، می‌تواند منجر به تغییر شکل‌های نامطلوب، ترک‌خوردگی و حتی گسیختگی فاجعه‌بار اعضای بتنی شود. هدف اصلی این مقاله از بلاگ بتن کلینیک تبیین حداقل زمان مجاز برداشتن شمع در تیر، دال و سقف‌های بتنی و آشنایی با عوامل کلیدی موثر بر این زمان است.
قالب‌بندی؛ سنگ بنای یکپارچگی سازه
برای احداث یک سازه بتن مسلح، بتن تازه باید در قالب‌هایی ریخته شود تا پس از پر کردن تمام حجم قالب‌ها و سفت شدن، به شکل و ابعاد مورد نیاز درآید. قالب‌بندی یکی از مهمترین و حساس‌ترین گام‌ها در روند ساخت سازه‌های بتنی است و کوچک‌ترین نقص در آن، می‌تواند یکپارچگی سازه را به خطر اندازد. به همین دلیل باید مجری و پیمانکاران سازه‌های بتنی به‌طور کامل در جریان امور مربوط به قالب‌بندی، از وسایل گرفته تا مشخصات و رواداری‌های ابعادی و روش‌های اجرا قرار بگیرند. پس از استقرار قالب‌ها در محل مربوط، باید آنها را مورد بازرسی قرار داد و درزهایی که احتمالا باعث نشت شیره بتن خواهند شد، پر شوند.
عوامل کلیدی گسیختگی و شرایط پایداری قالب‌بندی
پایداری مهمترین خصوصیتی است که باید در قالب‌بندی رعایت شود. برخی از مهمترین دلایل اصلی خرابی یا گسیختگی قالب‌ها عبارتند از:
مهاربندی ناکافی: عدم کفایت مهاربندی پایه‌های اطمینان یا سکوهای افقی
تراز گیری نامناسب: عدم تنظیم تراز بتن‌ریزی که منجر به بارگذاری نامتوازن می‌شود
تکیه‌گاه ضعیف: استفاده از تکیه‌گاه نامناسب و ناایمن زیر پایه‌های اطمینان
کیفیت نیروی کار: عدم به‌کارگیری کارگران ماهر در نصب و اجرا
اتصالات سست: خوب نبستن قطعات قالب به یکدیگر و ایجاد درز
محاسبات باربری ناقص: در نظر گرفتن بارهای زنده و مرده واقعی وارد بر قالب‌ها
حرکت خاک: لغزش لایه خاک مجاور قالب‌ها
مصالح متداول در ساخت قالب‌ها و ملاحظات اجرایی
قالب اجزای بتنی را می‌توان از مصالح مختلفی تهیه کرد که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند.:
قالب آجری
برای شالوده‌ها و دیوارهای حائل مجاور خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای جلوگیری از کرمو شدن بتن و مکیده شدن آب آن توسط آجر، قبل از بتن‌ریزی باید یک لایه ورق نایلونی روی سطح دیوار نصب کرد، یا سطح آجرها را کاملا آب پاشی نمود.
قالب‌های چوبی و تخته چندلا
این نوع قالب‌ها برای تمام کارهای مربوطه از درست کردن قاب قالب تا دیواره آن و پایه‌های اطمینان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در هنگام ساخت، نصب و بتن ریزی نیاز به دقت زیادی وجود دارد تا به سطوح نرم و لبه‌ها آسیب نرسد.
قالب‌های فولادی
در مواردی که حجم کار زیاد و تنوع سطوح و ابعاد کم باشد، استفاده از قالب‌های فولادی به صرفه خواهد بود. این قالب‌ها به دلیل مقاوم بودن و امکان استفاده از اتصالات خاص می‌توانند به سهولت و با سرعت زیاد باز و بسته شوند. هرچند بهای اولیه این قالب‌ها تا حدی زیاد است ولی عمر طولانی آنها این مسئله را توجیه می‌کند. در هوای سرد و گرم، این قالب‌ها حتی‌الامکان باید عایق بندی شده و از تغییرات حرارتی شدید در آنها و بتن مجاور جلوگیری شود تا کیفیت بتن حفظ شود.
رامکا و مواد رهاساز: تکنیک‌هایی برای دقت و کیفیت سطح
برای سهولت عمل قالب‌بندی و تنظیم پای قالب، غالبا از رامکا استفاده می‌شود. رامکا می‌تواند بتنی و یا فولادی باشد، اما در مناطق خورنده جنوب کشور و یا سازه‌هایی که در مواجهه با آب قرار دارند و یون کلرید استفاده از رامکای فولادی مجاز نمی‌باشد. در استفاده از رامکای بتنی باید توجه داشت که رامکا یک قسمت محدود از بتن سازه است و برخورد با آن باید مانند سایر بتن‌ها بوده و در اختلاط، ریختن، تراکم و عمل‌آوری دقت‌های لازم به کار گرفته شود. وجود دو درز اجرایی در فاصله بسیار نزدیک به هم ابدا مجاز نیست. برای سهولت قالب‌برداری نیز می‌توان از گازوئیل و یا روغن سوخته به عنوان ماده رهاساز استفاده نمود که استفاده از گازوئیل ارجحیت دارد؛ به‌ویژه استفاده از مواد رهاساز با لزجت کمتر در قالب‌های فلزی باعث کاهش حفره‌های موجود در سطح بتن می‌گردد.
قالب‌برداری و زمان برداشتن شمع‌ها و پایه‌های اطمینان
قالب باید موقعی برداشته شود که بتن بتواند نیروی وارده را تحمل کند و تغییر شکل‌های آن از تغییر شکل‌های پیش‌بینی شده تجاوز نکند. پایه‌ها و قالب‌های باربر نباید قبل از آنکه اعضا و قطعات بتنی مقاومت کافی را برای تحمل وزن خود و بارهای وارده کسب کند، برچیده شوند. عملیات قالب‌برداری و برچیدن پایه‌ها باید گام به گام و بدون اعمال نیرو و ضربه طوری باشد که اعضا و قطعات بتنی تحت اثر بارهای ناگهانی قرار نگیرند و صدمه نبینند. شمع برداری باید به ترتیبی باشد که از ایجاد ضربه، برون محوری و برون مرکزی‌های پیش‌بینی نشده در قطعات جلوگیری شود.
جدول راهنمای زمان برداشتن شمع‌ها و پایه‌های اطمینان
در صورتی که زمان قالب‌برداری در طرح تعیین و تصریح نشده باشد، زمان‌های ارائه شده در جدول زیر را می‌توان به عنوان حداقل زمان لازم برای برچیدن قالب‌ها و پایه‌ها ملاک قرار داد.
| دمای مجاور سطح بتن (درجه سلسیوس) | ||||
| نوع قالب | ۰ | ۸ | ۱۶ | ۲۴ و بیشتر |
| قالب قائم (ستون) | ۳۰ ساعت | ۱۸ ساعت | ۱۲ ساعت | ۹ ساعت |
| قالب زیرین (دالها) | ۲۵ روز | ۱۵ روز | ۱۰ روز | ۷ روز |
| پایه‌های اطمینان (دالها) | ۲۶ روز | ۲۱ روز | ۱۴ روز | ۱۰ روز |
| قالب زیرین (تیرها) | ۲۵ روز | ۱۵ روز | ۱۰ روز | ۷ روز |
| پایه‌های اطمینان (تیرها) | ۳۰ روز | ۲۶ روز | ۱۵ روز | ۱۲ روز |
نکته مهم: اطلاعات درج شده برای زمان برداشتن شمع‌ها و پایه‌های اطمینان در این جدول مشروط بر تهیه بتن با سیمان پرتلند معمولی (نوع ۱) است. در صورت استفاده از سیمان پرتلند نوع ۲ یا ۵ این زمان‌ها افزایش می‌یابد. به کارگیری افزودنی‌های کندگیر نیز همین نقش را دارند و در صورت استفاده از سیمان‌های زودگیر یا مصرف مواد افزودنی زودگیر کننده می‌توان این زمان‌ها را کاهش داد. همچنین در صورتی که در ضمن سخت شدن بتن، دمای محیط به کمتر از صفر درجه سلسیوس تنزل کند، این زمان‌ها باید به تناسب و حداقل به اندازه مدت یخبندان افزایش داده شود.
افزودنی‌های شیمیایی و نقش آنها در سرعت قالب‌برداری
یکی از راه‌های مهندسی برای کاهش زمان‌های ذکر شده در جدول، استفاده هدفمند از افزودنی‌های شیمیایی بتن است. در پروژه‌های بزرگ و فشرده که زمان اجرای کار عامل حیاتی است، استفاده از افزودنی‌های زودگیر کننده می‌تواند مقاومت بتن را در سنین اولیه (مانند ۱، ۳ و ۷ روز) به شدت افزایش دهد. این مواد با تاثیر بر هیدراسیون سیمان، امکان دستیابی به مقاومت‌های لازم برای قالب‌برداری را در زمان کوتاه‌تری فراهم می‌سازند و عملا زمان‌های جدول بالا را کاهش می‌دهند. البته، استفاده از این مواد باید با دقت و تحت نظارت آزمایشگاهی باشد تا از بروز عوارض جانبی مانند افزایش انقباض یا کاهش مقاومت نهایی جلوگیری شود.
اهمیت آزمایشگاه در تعیین زمان برداشتن شمع‌ها و پایه‌های اطمینان
تصمیم‌گیری در مورد زمان قالب‌برداری هرگز نباید بر اساس حدس و گمان یا فقط بر اساس جدول‌های عمومی باشد. در صورتی که قطعه و یا سازه از اهمیت خاصی برخوردار باشد، می‌توان با تهیه و شکستن نمونه‌های آگاهی در زمان مورد نظر، مقاومت فشاری بتن داخل قالب را به صورت تقریبی به دست آورد. اگر ۷۰ درصد مقاومت مشخصه ۲۸ روزه حاصل شده باشد، می‌توان قالب‌های زیرین را باز نمود، اما باز کردن پایه‌های اطمینان مستلزم دستیابی به مقاومت مشخصه ۲۸ روزه می‌باشد. این اقدام نه تنها ایمنی را تضمین می‌کند، بلکه با حذف زمان‌های اضافی، به مدیریت بهینه زمان پروژه نیز کمک شایانی می‌نماید و تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر داده‌های واقعی آزمایشگاهی را جایگزین تخمین‌ها می‌کند.
سوالات متداول
اگر قالب‌ها زودتر از موعد برداشته شوند، چه اتفاقی می‌افتد؟
برداشت زودهنگام باعث می‌شود بتن تحت تنش‌های وارده دچار تغییر شکل‌های بیش از حد، ایجاد ترک‌های بزرگ و کاهش ظرفیت باربری شود.
تفاوت قالب برداری و شمع برداری (پایه اطمینان) چیست؟
قالب‌برداری شامل باز کردن دیواره‌ها و کف قالب است، اما شمع‌برداری (برداشتن پایه‌های اطمینان) تکیه‌گاه‌های زیرین را برمی‌دارد و مستلزم کسب مقاومت نهایی بالاتری توسط بتن است.
برای کاهش زمان انتظار قالب برداری چه راهکاری وجود دارد؟
استفاده از سیمان‌های زودگیر یا مواد افزودنی‌های زودگیر کننده و یا انجام عمل‌آوری بتن در دمای بالاتر از حد معمول.