برداشت زودهنگام پایه های اطمینان، چه به دلیل فشار زمانی کارگاه و چه ناشی از کم توجهی به نتایج آزمایش مقاومت،می تواند منجر به خیزهای غیرمجاز،ترک خوردگی های گسترده،و در موارد شدیدتر،فروریختن ناگهانی سقف ها و تیرها شود. در مقابل،تأخیر غیرضروری در این فرآیند نیز می تواند هزینه های پروژه و زمان بندی کل کارگاه را به شکل نامطلوبی تحت الشعاع قرار دهد.
هدف این مقاله،ارائه یک راهنمای جامع،دقیق و آیین نامه ای برای مهندسین ناظر،مجریان و سرپرستان کارگاه ها است تا با درک کامل عوامل مؤثر بر مقاومت بتن و رعایت اصول فنی، زمان بهینه و مجاز برداشتن این پایه ها را تعیین کنند . همچنین، بر نقش انکارناپذیر کیفیت مواد مصرفی، از جمله محصولات عمل آوری و افزودنی های تخصصی کلینیک بتن، در تضمین رسیدن به مقاومت مطلوب در زمان پیش بینی شده،تأکید خواهد شد.
پایه های اطمینان قالب چیست و چه وظیفه ای دارد؟
پایه های اطمینان یا نگه دارنده های قالب (Shoring or Reshoring Posts) اجزای ضروری در سیستم قالب بندی سازه های بتنی،به ویژه در ساخت دال ها، تیرها و سقف ها هستند. بسیاری از افراد این پایه ها را صرفاً به عنوان بخشی از قالب بندی در نظر می گیرند، در حالی که وظیفه آنها فراتر از شکل دادن اولیه به بتن است .
تعریف و نقش پایه اطمینان قالب
پایه اطمینان قالب،سازه ای موقت است که وظیفه انتقال بارهای وارده بر بتن تازه یا نیمه سخت شده را به ترازهای پایین تر (به سقف های قبلی یا زمین) بر عهده دارد . این بارها شامل موارد زیر است:
- بار مرده بتن تازه: وزن خود بتن ریخته شده .
- بار قالب: وزن سیستم قالب بندی .
- بارهای اجرایی و زنده موقت: وزن کارگران، تجهیزات، انبار مصالح موقت و لرزش های ناشی از ویبره زدن بتن.
وظیفه اصلی این پایه ها این است که دال یا تیر بتنی را تا زمانی که به مقاومت فشاری کافی برای تحمل وزن خود و بارهای احتمالی بعدی برسد،کاملاً پشتیبانی کنند . اگرچه قالب های جانبی (قالب های دیوار یا ستون) ممکن است به سرعت پس از گیرش اولیه برداشته شوند (زیرا تنها وظیفه حفظ شکل را دارند)، اما پایه های اطمینان که تحمل بار را بر عهده دارند، باید برای مدت طولانی تری در جای خود باقی بمانند.
تفاوت پایه های اطمینان (Reshoring) و قالب اصلی (Shoring)
در پروژه های چند طبقه، معمولاً دو نوع سیستم پشتیبانی مورد استفاده قرار می گیرد:
- قالب اصلی (Shoring): سیستم اولیه ای که زیر دال یا تیر تازه اجرا شده قرار می گیرد و بار را مستقیماً به کف زمین یا سقف های کاملاً سخت شده منتقل می کند .
- پایه های اطمینان (Reshoring): پس از برداشتن قالب های اصلی،این پایه ها نصب می شوند تا در توزیع بار بین دال های جدیدتر و دال های زیرین نقش داشته باشند. این کار به منظور جلوگیری از بارگذاری بیش از حد بر سقف های زیرین که هنوز به مقاومت نهایی خود نرسیده اند،انجام می شود.
درک این تفاوت ها برای اجرای صحیح و ایمن سازه، به خصوص در ساختمان های بلند مرتبه که عملیات قالب برداری و بارگذاری طبقات به صورت مداوم ادامه دارد، حیاتی است .
اهمیت زمان بندی صحیح برداشتن پایه های اطمینان
تعیین زمان مجاز باز کردن پایه های اطمینان تنها یک الزام آیین نامه ای نیست؛ بلکه یک اقدام مهندسی دقیق است که مستقیماً با طول عمر و ایمنی سازه ارتباط دارد. تأخیر در برداشتن یا عجله کردن در این فرآیند می تواند عواقب جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد.
۱ . تأثیر مستقیم بر ایمنی سازه
اصلی ترین دغدغه،حفظ ایمنی است. بتن،برخلاف فولاد، در مراحل اولیه مقاومت کششی بسیار پایینی دارد. اگر پایه های اطمینان قبل از رسیدن مقاومت فشاری بتن به حد کافی برداشته شوند، تنش های کششی و خمشی ایجاد شده در دال یا تیر، می تواند از ظرفیت تحمل بتن فراتر رفته و منجر به شکست برشی یا خمشی شود . این امر نه تنها سلامت کارگران را به خطر می اندازد،بلکه به تخریب بخشی از سازه منجر می شود .
۲ . جلوگیری از ترک خوردگی و خیز غیرمجاز
بتن در مراحل اولیه سخت شدن،مستعد تغییر شکل و خیز (Deflection) است . برداشت زودهنگام بار پشتیبانی باعث می شود که دال در حالی که هنوز پلاستیک است،تحت بارگذاری وزن خود قرار گیرد. نتیجه این امر، ایجاد خیزهای بزرگ تر از حد مجاز آیین نامه،و در نهایت، ترک خوردگی های دائمی در سطح بتن خواهد بود. این ترک ها نه تنها زیبایی سازه را مخدوش می کنند،بلکه مسیر نفوذ عوامل مخرب محیطی (مانند رطوبت و کلریدها) به میلگردها را فراهم کرده و عمر مفید سازه را کاهش می دهند .
۳ . ارتباط با مقاومت بتن و عمل آوری استاندارد
زمان بندی صحیح برداشتن پایه ها مستقیماً وابسته به سرعت افزایش مقاومت بتن است. سرعت افزایش مقاومت بتن تحت تأثیر عوامل متعددی مانند نوع سیمان، نسبت آب به سیمان،دما و رطوبت محیط قرار دارد .
برای تضمین توسعه مقاومتی مورد نیاز،استفاده از محصولات استاندارد کلینیک بتن در فرآیند عمل آوری (Curing) حیاتی است . عمل آوری نامناسب، به ویژه در دماهای پایین یا محیط های خشک، می تواند زمان لازم برای رسیدن به مقاومت مورد نظر را به شدت طولانی کند. استفاده از مواد کیورینگ تخصصی، مانند کیورینگ های پلیمری کلینیک بتن، با حفظ رطوبت در سطح بتن، فرآیند هیدراسیون را بهینه کرده و اطمینان می دهد که مقاومت در زمان پیش بینی شده حاصل می شود، و در نتیجه زمان برداشتن پایه های اطمینان قابل اعتمادتر خواهد بود .
زمان مجاز باز کردن و برداشتن پایه های اطمینان طبق آیین نامه
تعیین زمان مجاز برای برداشتن پایه های اطمینان یک فرآیند مبتنی بر زمان نیست، بلکه کاملاً بر اساس مقاومت فشاری بتن است. هدف آیین نامه ها، تضمین این است که بتن پیش از تحمل بارهای خمشی و برشی، به درصد کافی از مقاومت مشخصه (f'c) دست یافته باشد.
ضوابط آیین نامه بتن ایران (مبحث نهم مقررات ملی ساختمان)
آیین نامه بتن ایران (مبحث نهم) و نشریه ۱۲۰ سازمان برنامه و بودجه، معیارهای مشخصی را برای قالب برداری تعیین کرده اند. مهم ترین اصل در این ضوابط به شرح زیر است:
شرط اصلی: برداشتن قالب ها و پایه های اطمینان تنها زمانی مجاز است که مقاومت فشاری بتن به اندازه ای رسیده باشد که بتواند تمامی تنش های وارده (ناشی از وزن خود، بارهای اجرایی و بارهای مرده بعدی) را بدون خیز یا شکست بیش از حد مجاز تحمل کند.
در مورد اعضای افقی (تیرها و دال ها) که بار زیادی را تحمل می کنند،آیین نامه معمولاً مقادیر زیر را پیشنهاد می دهد (البته باید با نتایج آزمایش مقاومت فشاری نمونه های مکعبی یا استوانه ای تأیید شوند):
- قالب های کناری و دیواره ها (بدون باربری اصلی): معمولاً زمانی که بتن به مقاومت اولیه حدود ۳ تا ۵ مگاپاسکال (یا مقاومت کافی برای حفظ شکل خود در برابر ضربه) رسیده باشد (معمولاً ۱۲ تا ۲۴ ساعت).
- پایه های اطمینان و قالب های زیرین (اعضای باربر): برداشت این پایه ها معمولاً منوط به رسیدن بتن به ۷۰ تا ۹۰ درصد مقاومت مشخصه ۲۸ روزه (f'c) است.
جدول زمانی پیشنهادی (بدون در نظر گرفتن آزمایش):
در شرایط آب وهوایی استاندارد (دمای ۲۰ درجه سانتی گراد و استفاده از سیمان پرتلند معمولی نوع ۱)، زمان های زیر اغلب به صورت تجربی و سنتی مورد استفاده قرار می گیرند،اما همیشه باید با آزمایش مقاومت کنترل شوند:
| نوع عضو سازه ای |
حداقل زمان پیشنهادی سنتی (سیمان معمولی) |
| ستون ها و دیوارهای قائم (قالب جانبی) |
۱۲ تا ۲۴ ساعت |
| تیرها و دال های طره ای (قالب جانبی) |
۲۴ تا ۴۸ ساعت |
| تیرها، دال ها و سقف های با دهانه کوچک |
۷ تا ۱۰ روز |
| تیرها، دال ها و سقف های با دهانه بزرگ و سنگین |
۱۸ تا ۲۸ روز |
نکته کلیدی: آیین نامه به صراحت ذکر می کند که هیچ زمانی قطعی نیست و مسئولیت تعیین زمان صحیح،بر عهده مهندس ناظر و با استناد به نتایج آزمایشگاهی مقاومت بتن است.
مقایسه با آیین نامه های بین المللی (ACI 318)
استانداردهای بین المللی، از جمله ACI 318،نیز بر اساس معیار مقاومت عمل می کنند . ACI تأکید دارد که سازه باید بتواند مقاومت کافی را برای تحمل بارهای وارده هنگام برداشتن پایه ها داشته باشد . در عمل، این استانداردها نیز اغلب رسیدن به ۷۵ تا ۸۵ درصد از مقاومت مشخصه را برای اعضای باربر اصلی در نظر می گیرند.
عوامل مؤثر بر زمان برداشتن پایه های اطمینان
زمان مورد نیاز برای رسیدن بتن به مقاومت مجاز، یک متغیر پویا است که تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار می گیرد. درک این عوامل برای مدیریت ریسک و زمان بندی کارگاه ضروری است.
۱. مقاومت فشاری بتن (Maturity)
مهم ترین عامل،مقاومت واقعی بتن در لحظه تصمیم گیری است . این مقاومت باید توسط نمونه های استاندارد تهیه شده در کارگاه و آزمایش شده در آزمایشگاه معتبر تعیین شود. مهندس ناظر باید مقاومت مورد نیاز را با توجه به بارگذاری های پیش بینی شده در آن مرحله از ساخت، محاسبه کرده و تنها پس از تأیید نتایج آزمایشگاه،دستور برداشتن پایه ها را صادر کند .
۲. شرایط آب وهوایی و دما
دما یکی از مؤثرترین عوامل بر سرعت هیدراسیون و کسب مقاومت است:
- دمای بالا: در هوای گرم،سرعت واکنش هیدراسیون افزایش یافته و بتن سریع تر مقاومت کسب می کند . با این حال،افزایش بیش از حد دما،کیفیت نهایی بتن را کاهش می دهد.
- دمای پایین (هوای سرد): در دماهای زیر ۱۰ درجه سانتی گراد،سرعت هیدراسیون به شدت کاهش می یابد و زمان مورد نیاز برای قالب برداری ممکن است چند برابر شود.
در شرایط هوای سرد،استفاده از افزودنی های زودگیر کننده بتن کلینیک بتن برای تسریع در روند کسب مقاومت اولیه و کوتاه کردن زمان انتظار برای برداشتن پایه های اطمینان، امری ضروری و استاندارد محسوب می شود .
۳. نوع سازه (دهانه و ضخامت)
اعضایی که دهانه بزرگ تر و ضخامت کمتری دارند (مانند دال های با دهانه بلند)، نسبت به بارهای وارده حساس تر هستند. این اعضا باید تا رسیدن به درصد بالاتری از مقاومت مشخصه در مقایسه با دال های کوچک و ضخیم یا اعضای حجیم مانند فونداسیون، تحت پشتیبانی پایه های اطمینان باقی بمانند تا خطر خیز و ترک خوردگی کاهش یابد.
۴ . نوع سیمان و استفاده از افزودنی ها
- سیمان: سیمان های نوع III (زودگیر) مقاومت اولیه را سریع تر کسب می کنند و زمان برداشتن پایه های اطمینان را به طور قابل توجهی کاهش می دهند (گاهی از ۲۸ روز به ۷ روز یا کمتر). استفاده از سیمان های پوزولانی یا پرتلند معمولی زمان طولانی تری نیاز دارند.
- افزودنی ها: استفاده صحیح از مواد شیمیایی می تواند زمان مورد نیاز را مدیریت کند.
- افزودنی های زودگیر کننده (Accelerators): همانطور که ذکر شد،محصولات تخصصی کلینیک بتن برای تسریع فرآیند گیرش اولیه و نهایی طراحی شده اند و به مجری اجازه می دهند تا با اطمینان بیشتری زمان قالب برداری را کاهش دهد.
- کاهنده های آب: استفاده از فوق روان کننده ها به کاهش نسبت آب به سیمان کمک کرده و در نهایت منجر به مقاومت نهایی بالاتر و توسعه مقاومتی سریع تر می شود.
مهندس اجرا باید با توجه به طرح اختلاط (Mix Design)،از جدول زمان بندی دقیق و متناسب با مواد مصرفی پروژه استفاده کند.
روش های اجرایی برای تعیین زمان مجاز
برای اتخاذ تصمیم صحیح در کارگاه، مجری و ناظر باید یک رویه مشخص و فنی را دنبال کنند که متکی بر شواهد عینی باشد، نه تخمین های صرفاً زمانی .
۱ . اجرای سیستماتیک آزمایش های مقاومت
تنها معیار قابل قبول برای برداشتن پایه های اطمینان،رسیدن به مقاومت فشاری مورد نیاز است. برای این منظور:
- ساخت نمونه ها: در حین بتن ریزی، نمونه های استاندارد (مکعبی یا استوانه ای) از همان بتنی که در قالب ریخته می شود، تهیه شده و تحت شرایط عمل آوری مشابه با سازه اصلی نگهداری شوند .
- زمان بندی آزمایش: نمونه ها باید در سنین مختلف (مثلاً ۳،۷، ۱۴،و ۲۸ روزه) برای تعیین روند افزایش مقاومت آزمایش شوند.
- تصمیم گیری: زمان مجاز باز کردن پایه های اطمینان، زمانی است که میانگین نتایج آزمایشگاهی نمونه ها به حداقل درصد مقاومت مشخصه (۷۰ تا ۹۰ درصد) که توسط مهندس ناظر تعیین شده است، برسد .
۲ . استفاده از روش های غیرمخرب (اختیاری)
در کنار آزمایش های سنتی،می توان از روش های غیرمخرب مانند آزمایش چکش اشمیت یا آزمایش اولتراسونیک پالس واسیتی (UPV) برای تخمین مقاومت در محل (In-situ) استفاده کرد. این روش ها به مهندس اجرا کمک می کنند تا قبل از دریافت نتایج ۲۸ روزه، یک تخمین سریع تر و میدانی از مقاومت بتن در محل مورد نظر به دست آورد .
۳ . مدیریت ریسک و نصب پایه های جایگزین
هنگام برداشتن پایه های اطمینان در دهانه های بزرگ، توصیه می شود که عملیات قالب برداری به صورت مرحله ای انجام شود و بلافاصله پس از برداشتن قالب،پایه های اطمینان موقت یا پایه های جایگزین (Reshoring) با ظرفیت باربری کافی نصب شوند. این کار تضمین می کند که سقف های زیرین، که هنوز در حال کسب مقاومت هستند، تحت بارگذاری بیش از حد قرار نگیرند.
۴ . نقش مهندس ناظر در تأیید زمان
مهندس ناظر، به عنوان ضامن سلامت سازه،باید تمامی مراحل را کنترل کند و دستور کتبی برای باز کردن پایه ها را پس از بررسی دقیق نتایج آزمایشگاهی و اطمینان از شرایط محیطی، صادر نماید . برداشتن پایه ها بدون مجوز کتبی ناظر،تخلف اجرایی محسوب می شود.
خطاهای رایج در برداشتن پایه های اطمینان
بسیاری از خسارات و فروریزش های سازه ای در طول فرآیند ساخت، ناشی از عدم رعایت اصول در برداشتن پایه های اطمینان است. شناخت این خطاها برای جلوگیری از تکرار آنها ضروری است.
۱ . برداشت زودتر از زمان مجاز (فشار زمان و هزینه)
شایع ترین خطا،اصرار پیمانکار برای آزادسازی سریع قالب ها و پایه ها به منظور استفاده مجدد از آنها در طبقات بالاتر یا پایین آو��دن هزینه های انبارداری است. این عجله، که بر اساس تخمین های زمانی سنتی (مثلاً "۷ روز دیگر") و بدون در نظر گرفتن مقاومت واقعی بتن صورت می گیرد،سازه را در معرض تنش های خطرناک قرار می دهد.
۲. عدم توجه به نتایج آزمایش مقاومت بتن
برخی کارگاه ها،به دلیل مدیریت ضعیف یا کمبود بودجه، از تهیه نمونه های بتن و ارسال آنها به آزمایشگاه سرباز می زنند یا نتایج را نادیده می گیرند. اتکا به سن بتن (روزها) به جای مقاومت واقعی، یکی از بزرگترین ریسک های مهندسی است.
۳. عمل آوری ناکافی و غیراصولی
عمل آوری نادرست،به ویژه عدم حفظ رطوبت در روزهای اولیه، منجر به از دست رفتن پتانسیل کسب مقاومت بتن می شود. اگر عمل آوری نامناسب باشد، حتی پس از یک دوره طولانی (مثلاً ۱۴ روز)، بتن ممکن است هنوز به مقاومت ۷۰ درصدی مورد نیاز نرسیده باشد .
استفاده از محصولات عمل آوری غیراستاندارد یا عدم استفاده از آن ها در آب وهوای گرم، عملاً فرآیند هیدراسیون را مختل می کند. در این زمینه،مجریان حرفه ای از ترکیبات عمل آوری تخصصی کلینیک بتن که توانایی حفظ رطوبت و جلوگیری از تبخیر سریع را دارند، استفاده می کنند تا روند کسب مقاومت تضمین شود.
۴. آسیب به پایه های جایگزین (Reshoring)
در ساختمان های چند طبقه، برداشتن پایه های اطمینان در طبقه زیرین در حالی که سقف طبقه فوقانی هنوز در مراحل اولیه کسب مقاومت است، می تواند بار اضافی را به سقف های نیمه سخت شده منتقل کند. همچنین، اگر پایه های جایگزین (Reshoring) به درستی در یک راستا نصب نشوند یا ظرفیت کافی برای انتقال بار به طبقات پایین تر را نداشته باشند،کل سیستم دچار خیز و آسیب جدی می شود.
راهکارها و محصولات تخصصی برای مدیریت زمان قالب برداری
در اجرای مدرن، مهندسان برای کاهش زمان انتظار و افزایش ایمنی فرآیند قالب برداری، از تکنولوژی های جدید و محصولات شیمیایی استاندارد استفاده می کنند.
۱. افزودنی های زودگیر کننده
همانطور که ذکر شد، استفاده از افزودنی های زودگیر کننده استاندارد راهی مطمئن برای کاهش زمان رسیدن به مقاومت اولیه است . کلینیک بتن با ارائه انواع افزودنی های شتاب دهنده بتن (Accelerators) که مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی تولید شده اند، این امکان را فراهم می آورد که مقاومت های ۳ یا ۷ روزه مورد نیاز برای قالب برداری،در زمان کوتاه تری حاصل شود. این امر به ویژه در پروژه هایی با سرعت اجرای بالا یا در فصول سرد حیاتی است.
۲. مواد عمل آوری و کیورینگ استاندارد
عمل آوری صحیح به معنای حفظ دمای و رطوبت کافی برای ادامه واکنش هیدراسیون است. استفاده از کیورینگ کامپوندهای پلیمری کلینیک بتن،یک غشاء نازک و مؤثر روی سطح بتن ایجاد می کند که از تبخیر رطوبت جلوگیری کرده و تضمین می کند که بتن در شرایط بهینه به مقاومت مورد نیاز برسد. این محصولات نیاز به آب دهی مداوم را کاهش داده و فرآیند رسیدن به مقاومت را قابل پیش بینی تر می سازند .
۳ . قالب بندی با کیفیت و عوامل رهاساز
استفاده از قالب های با کیفیت که تغییر شکل نمی دهند و همچنین استفاده از روغن قالب های تخصصی کلینیک بتن،نه تنها جداسازی قالب را تسهیل می کند بلکه از آسیب دیدن سطح بتن هنگام برداشتن قالب های جانبی جلوگیری می نماید. جداسازی آسان تر به معنای کاهش تنش های وارده به بتن تازه در زمان قالب برداری اولیه است.
۴ . سیستم های مدیریت حرارت (برای هوای سرد)
در پروژه های حساس،استفاده از سیستم های پایش حرارتی بتن (Maturity Meters) می تواند جایگزین دقیق تری برای آزمایش نمونه های آزمایشگاهی باشد. این سیستم ها با اندازه گیری حرارت داخلی بتن، پیشرفت مقاومت را به صورت لحظه ای محاسبه کرده و زمان مجاز و دقیق برداشتن پایه های اطمینان را مشخص می کنند .
جمع بندی
تعیین زمان مجاز باز کردن و برداشتن پایه های اطمینان قالب،یک فرآیند پیچیده مهندسی است که نیازمند هماهنگی کامل بین مهندس ناظر، مجری و آزمایشگاه معتبر است . اتکا به زمان های تجربی بدون پشتیبانی از داده های مقاومت واقعی بتن، قمار بزرگی با ایمنی و دوام سازه است .
خلاصه توصیه های کلیدی:
- مقاومت،نه زمان: همواره معیار اصلی برای برداشتن پایه های اطمینان، رسیدن بتن به حداقل ۷۰ تا ۹۰ درصد مقاومت مشخصه طراحی (f'c) باشد که توسط نتایج آزمایشگاهی تأیید شده است .
- رعایت آیین نامه: از ضوابط و معیارهای تعیین شده در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و نشریات فنی مربوطه، به خصوص در مورد نیاز به پایه های جایگزین (Reshoring) در ساختمان های چند طبقه،پیروی کنید .
- مدیریت عمل آوری: عمل آوری بتن را جدی بگیرید. استفاده از محصولات عمل آوری استاندارد کلینیک بتن، تضمین می کند که بتن در شرایط بهینه به حداکثر مقاومت مورد نظر دست یابد و زمان انتظار برای قالب برداری را کاهش دهد.
- استفاده از افزودنی ها: در شرایط خاص (مانند آب و هوای سرد یا پروژه های پرشتاب)، استفاده از افزودنی های زودگیر کننده با کیفیت از مجموعه های تخصصی،می تواند به صورت ایمن زمان رسیدن به مقاومت مورد نظر را تسریع کند.
- دستور کتبی: هرگونه اقدام برای برداشتن پایه های اطمینان باید با دستور کتبی و تأیید نهایی مهندس ناظر پروژه صورت پذیرد .