صنعت ساختمان، به ویژه در حوزه سازه های بتنی، متکی به یک سری فرآیندهای دقیق و زمان بندی شده است که رعایت نکردن آن ها می تواند ایمنی سازه را به طور جدی به خطر اندازد. از میان تمامی مراحل، قالب بندی و به ویژه تعیین زمان مجاز باز کردن قالب ها، شمع ها و پایه های اطمینان از حساس ترین و حیاتی ترین تصمیمات مهندسی در کارگاه است . برداشت زودهنگام قالب ها، که اغلب به دلیل فشارهای زمانی و اقتصادی انجام می شود،می تواند منجر به گسیختگی سازه، تغییر شکل های ناخواسته،و کاهش شدید عمر مفید بنا شود.
اهمیت قالب بندی صحیح در سازه های بتنی
قالب بندی، موقتی ترین بخش از یک سازه بتنی است، اما وظیفه پایداری آن حیاتی و دائمی است. قالب ها نه تنها شکل نهایی عضو بتنی را مشخص می کنند، بلکه باید نیروهای ناشی از بتن ریزی، وزن خود بتن تازه،نیروهای لرزشی و بارهای حین اجرا را تحمل نمایند.
نقش قالب بندی در ایمنی سازه
قالب ها تکیه گاه های اصلی بتن در حالت خمیری هستند . اگر قالب ها یا سیستم های شمع بندی به درستی طراحی و اجرا نشوند، احتمال گسیختگی موضعی یا کلی در لحظه بتن ریزی یا ساعات اولیه عمل آوری وجود دارد . پایداری قالب بندی به طور مستقیم بر کیفیت نهایی و ایمنی درازمدت سازه تأثیرگذار است .
پیامدهای قالب بندی اشتباه (تابیدگی،نشت شیره، کرموشدگی)
اجرای ضعیف یا برداشت نامناسب قالب ها،منجر به نواقص متعددی می شود:
- نشت شیره بتن (Grout Leakage): درزهای قالب در اثر فشار بتن باز شده و شیره بتن (مخلوط آب و سیمان) خارج می شود. این امر مقاومت بتن در سطح عضو را کاهش داده و بتن را متخلخل و ضعیف می کند.
- کرموشدگی (Honeycomb): در اثر لرزاندن ناکافی یا نشت شیره، سنگدانه ها از ملات جدا شده و فضای خالی زیادی باقی می ماند که نفوذپذیری بتن را افزایش داده و عمر سازه را کوتاه می کند .
- تابیدگی (Warping) و عدم انطباق ابعادی: اگر مهاربندی قالب کافی نباشد، عضو بتنی از شکل هندسی مورد نظر خارج شده و اجرای مراحل بعدی (مانند نصب نما یا سقف های کاذب) را با مشکل روبرو می کند.
عوامل ایجاد خرابی در قالب (مهاربندی ناکافی، تراز نبودن، تکیه گاه نامناسب)
خرابی های قالب معمولاً ناشی از موارد زیر هستند:
- طراحی نادرست: عدم محاسبه صحیح فشار جانبی بتن بر روی قالب های عمودی (ستون و دیوار).
- اجرای ضعیف: استفاده از مهاربندی ها (Bracing) و پشت بندهای ناکافی، یا عدم تراز بودن تکیه گاه های زیرین (شمع ها و پایه ها).
- تکیه گاه نامناسب: قرار دادن شمع ها بر روی زمین سست، آلوده یا سقف های قبلی که هنوز مقاومت کافی را کسب نکرده اند.
اصول استاندارد قالب بندی طبق ضوابط
یک قالب بندی استاندارد فراتر از چیدن چند تخته است؛ این یک سیستم مهندسی موقت است که باید الزامات فنی سخت گیرانه ای داشته باشد .
الزامات طراحی و ساخت قالب
قالب باید به گونه ای طراحی شود که بتواند وزن بتن تازه، تجهیزات کارگاهی و بارهای متمرکز ناشی از عملیات را بدون تغییر شکل یا جابه جایی تحمل کند. نشریه ۵۵ تأکید دارد که دفرمه شدن قالب ها نباید بیش از ۱/۳۶۰ طول دهانه یا ۶ میلی متر باشد.
شرایط نصب صحیح قالب
- تراز بودن و شاقول بودن: تمامی سطوح عمودی و افقی باید به طور دقیق تراز و شاقول باشند تا ابعاد نهایی سازه مطابق نقشه های اجرایی باشد.
- پایداری جانبی: برای قالب های بلند (مانند ستون ها)،مهاربندی جانبی باید در دو جهت اصلی تأمین شود تا در برابر نیروهای باد یا ضربات حین کار مقاومت کنند .
- نظافت: قبل از بتن ریزی، داخل قالب باید کاملاً تمیز و عاری از هرگونه خاک،چوب،یخ یا آب اضافی باشد .
الزامات درزبندی برای جلوگیری از نشت شیره بتن
برای دستیابی به یک سطح بتنی با کیفیت و حفظ مقاومت ذاتی بتن، درزبندی بین پانل های قالب امری ضروری است. این کار معمولاً با استفاده از نوار فوم، درزگیرهای مخصوص قالب یا نوارهای چسبی انجام می شود تا از فرار سیمان و ریزدانه ها جلوگیری شود.
بر��سی انواع قالب ها و ویژگی هرکدام
انتخاب نوع قالب بر سرعت اجرا، هزینه،و کیفیت نهایی سطح بتن تأثیر مستقیم دارد .
| ویژگی / نوع قالب |
قالب چوبی و تخته چندلا |
قالب فولادی (مدولار) |
قالب آجری (نادر) |
| هزینه اولیه |
متوسط تا کم |
بالا |
کم |
| تعداد دفعات استفاده |
۱۰ تا ۲۰ بار |
۱۰۰ تا ۵۰۰ بار (یا بیشتر) |
یک بار (موقت) |
| کیفیت سطح بتن |
خوب تا متوسط (بستگی به جنس تخته) |
بسیار عالی و صاف |
بسیار ضعیف و زبر |
| دقت ابعادی |
متوسط (مستعد تاب برداشتن) |
بسیار بالا |
ضعیف |
| مناسب برای |
اشکال پیچیده، سازه های کوچک |
سازه های بلند،پروژه های بزرگ |
پی ها یا اعضای غیر سازه ای (امروزه منسوخ) |
قالب آجری
استفاده از قالب آجری یا بلوک سیمانی در پروژه های حرفه ای و سازه ای رایج نیست و تنها در مواردی که هدف ساخت عضو مدفون (مانلاً پی) باشد و نیاز به سطح صاف نباشد، به کار می رود. این روش نشت پذیری بالایی دارد و دقت ابعادی را به شدت کاهش می دهد.
قالب چوبی و تخته چندلا
پرکاربردترین نوع قالب در ایران،به دلیل انعطاف پذیری در برش و ساخت اشکال مختلف . تخته چندلا (Plywood) به دلیل سطح صاف و مقاومت نسبی در برابر رطوبت،کیفیت سطح بتن بهتری نسبت به چوب های خام فراهم می کند .
قالب فولادی
مناسب برای پروژه های با تیراژ بالا، به ویژه برای ستون ها،دیوارها و دال های تکراری. قالب های فولادی دقت ابعادی فوق العاده ای ارائه می دهند و به راحتی نصب و باز می شوند،اما هزینه اولیه بالایی دارند .
بهترین نوع قالب برای تیر، ستون و دال
- ستون و دیوار: قالب فولادی یا تخته چندلا با کیفیت بالا .
- تیر و دال (سقف): ترکیبی از شمع ها (جک های فلزی) و سیستم های قالب بندی چوبی یا پانل های مدولار فلزی.
اصول و مراحل قالب برداری صحیح
قالب برداری نه یک تخریب،بلکه یک عملیات مهندسی حساس است . برداشت قالب باید به گونه ای باشد که هیچ گونه بار ضربه ای یا نیروی اضافی به بتن وارد نشود .
شرایط لازم برای شروع قالب برداری
اولین شرط برای شروع قالب برداری (حتی اعضای غیر باربر مانند قالب جانبی ستون) این است که بتن به سختی کافی رسیده باشد تا بتواند وزن خود را تحمل کند و در برابر آسیب های مکانیکی حین کار مقاوم باشد.
توجه: اعضای غیر باربر (مانند قالب جانبی ستون یا دیوار) می توانند زودتر باز شوند، اما اعضای باربر (تیر و دال) حتماً نیازمند تأیید مقاومت هستند.
الزامات ایمنی هنگام باز کردن قالب ها
- برنامه زمان بندی: تیم قالب برداری باید از زمان دقیق مجاز برای برداشت آگاه باشند .
- استفاده از تجهیزات مناسب: استفاده از ابزارهایی که کمترین آسیب مکانیکی را به سطح بتن وارد می کنند.
- پرهیز از ضربه: ضربه زدن شدید برای جدا کردن قالب ها ممنوع است، زیرا می تواند باعث ایجاد ترک های مویی یا آسیب های داخلی به بتن شود .
تاثیر مقاومت بتن بر زمان قالب برداری
مقاومت بتن،تابعی از زمان و دمای عمل آوری است. طبق استانداردها (مبحث ۹)،برداشتن پایه های اطمینان و شمع ها صرفاً زمانی مجاز است که مقاومت بتن به حد کافی رسیده باشد. این مقاومت،معمولاً با تست نمونه های عمل آوری شده در شرایط کارگاهی (نمونه های آگاهی) تعیین می شود.
زمان مجاز قالب برداری اجزای مختلف
مهم ترین بخش این دستورالعمل، تعیین زمان دقیق بر اساس نوع عضو و شرایط محیطی است.
معیار کلی قالب برداری بر اساس مقاومت بتن
اصل بنیادین این است:
- قالب های غیر باربر (مانند ستون ها و دیوارهای جانبی): حداقل مقاومت لازم برای تحمل وزن خود و حفظ شکل (معمولاً بین ۱ تا ۳ مگاپاسکال،یا زمانی که بتن سخت شده باشد).
- قالب های باربر و شمع ها (تیر و دال): مقاومت بتن باید به حداقل ۷۰ درصد مقاومت ۲۸ روزه مشخصه ($f'_c$) رسیده باشد تا بتواند بارهای وارده (شامل وزن خود سازه و بارهای اجرایی بعدی) را تحمل کند.
مقایسه "قالب های باربر" و "قالب های غیر باربر"
| نوع قالب |
مثال |
معیار برداشت |
حداقل زمان معمول (سیمان پرتلند معمولی) |
| قالب های غیر باربر |
قالب جانبی ستون،دیوار،کناره های تیر |
زمانی که بتن شکل خود را حفظ کند |
۱۲ تا ۲۴ ساعت |
| قالب های باربر (زیر سقف) |
زیر سقف (دال)، زیر تیر |
رسیدن به ۷۰% مقاومت مشخصه |
۷ تا ۱۴ روز |
| قالب های ویژه (طاق ها و کنسول های بزرگ) |
سازه های خاص با دهانه های بزرگ |
رسیدن به ۱۰۰% مقاومت مشخصه |
۱۴ تا ۲۸ روز |
جدول اصلی زمان های قالب برداری بر اساس دمای محیط
جدول زیر،زمان های تقریبی مورد نیاز (بر حسب روز) برای برداشت قالب ها را بر اساس دمای محیط،با فرض استفاده از سیمان تیپ ۱ یا ۲ و بدون افزودنی های خاص، نشان می دهد . این زمان ها تخمین اولیه هستند و مقاومت سنجی آزمایشگاهی بر آن ها ارجحیت دارد (برگرفته از ضوابط استاندارد و نشریه ۵۵):
| نوع عضو |
دمای محیط (میانگین) |
قالب جانبی (غیر باربر) |
قالب زیر دال (باربر) |
قالب زیر تیر (باربر) |
| ستون و دیوار |
$24^\circ C$ |
۱۲ ساعت |
- |
- |
| دال های ساده |
$24^\circ C$ |
۱۲ ساعت |
۴ تا ۷ روز |
۷ تا ۱۰ روز |
| دال های ساده |
$16^\circ C$ |
۱۸ ساعت |
۷ تا ۱۰ روز |
۱۰ تا ۱۴ روز |
| دال ها و تیرهای بزرگ |
$8^\circ C$ |
۲۴ ساعت |
۱۴ تا ۲۱ روز |
۲۱ تا ۲۸ روز |
| دال ها و تیرها |
$0^\circ C$ |
۴۸ ساعت |
حداقل ۲۸ روز |
حداقل ۲۸ روز |
نکته حیاتی: در دماهای نزدیک به انجماد ($0^\circ C$)، زمان های قالب برداری باید با دقت بسیار بیشتری تعیین شوند و اغلب باید از نمونه های آگاهی برای تأیید مقاومت استفاده شود .
زمان مجاز برداشت شمع ها و پایه های اطمینان
شمع ها (Shores) و پایه های اطمینان (Safety Props) سیستم های حمایتی هستند که بار بتن جدید و بارهای زنده اجرایی را به طبقات پایین تر منتقل می کنند. برداشت آن ها بدون کسب مقاومت کافی توسط دال یا تیر،می تواند فاجعه بار باشد.
تعریف شمع و پایه اطمینان
- شمع (Shore): سازه موقتی قائم (مانند جک های فلزی یا خرپا) که بار سقف یا تیر را به طبقه زیرین منتقل می کند .
- پایه اطمینان (Reshore): پایه هایی که بعد از قالب برداری اصلی سقف نصب می شوند تا سقف تازه احداث شده را در برابر بارهای طبقات بالایی در طول دوره عمل آوری محافظت کنند.
شرایط لازم قبل از برداشت
برداشت شمع های اصلی و پایه های اطمینان تنها زمانی مجاز است که عضو بتنی به حداقل مقاومت طراحی برای تحمل بارهای وارده رسیده باشد . این مقاومت همان ۷۰ درصد مقاومت مشخصه ۲۸ روزه ($f'_c$) است .
حداقل زمان برداشت در تیرها و دال ها
با فرض شرایط ایده آل (دمای ۱۶ تا ۲۴ درجه سانتی گراد):
- برداشت شمع های اصلی از زیر دال: معمولاً ۷ تا ۱۰ روز، پس از کسب مقاومت ۷۰ درصد .
- برداشت شمع های اصلی از زیر تیرها (دهانه های بلند): معمولاً ۱۴ تا ۲۱ روز (تیرها به دلیل عمق بیشتر، کندتر مقاومت کسب می کنند).
در مواردی که ساخت و ساز به صورت طبقه طبقه و سریع انجام می شود (Fast-Track Construction)، باید پایه های اطمینان (Reshores) حداقل برای دو تا سه طبقه زیرین باقی بمانند تا سقف های پایین تر، بار طبقات بالایی را به اشتراک بگذارند.
عوامل مؤثر بر کاهش یا افزایش زمان قالب برداری
علاوه بر زمان، عوامل متعددی بر سرعت کسب مقاومت توسط بتن تأثیر می گذارند و باید در تصمیم گیری دخیل باشند:
نوع سیمان (تیپ ۱، تیپ ۲، تیپ ۵)
- سیمان تیپ ۱ (سریع): مقاومت اولیه سریع تری دارد و زمان قالب برداری را کاهش می دهد .
- سیمان تیپ ۲ (معمولی): مقاومت اولیه متوسطی دارد.
- سیمان تیپ ۵ (ضد سولفات): مقاومت گیری اولیه بسیار کندی دارد و زمان قالب برداری را به شدت افزایش می دهد.
شرایط دمای محیط
دمای بالا سرعت واکنش هیدراسیون را افزایش می دهد و زمان قالب برداری را کوتاه می کند؛ در حالی که دمای پایین،روند کسب مقاومت را کند می سازد.
وجود افزودنی های زودگیر / کندگیر
- افزودنی های زودگیر (Accelerators): مانند کلرید کلسیم (که البته محدودیت مصرف دارد) یا افزودنی های غیرکلریدی، می توانند زمان قالب برداری را تا ۵۰ درصد کاهش دهند.
- افزودنی های کندگیر (Retarders): زمان گیرش اولیه را به تأخیر می اندازند (مخصوصاً در هوای گرم) و زمان قالب برداری را طولانی می کنند.
یخبندان و تأثیر آن بر زمان قالب برداری
اگر دمای بتن در ساعات اولیه پس از ریختن،به زیر صفر درجه برسد،فرآیند هیدراسیون متوقف شده و به ساختار داخلی بتن آسیب جدی وارد می شود . در این شرایط، بتن نیاز به عمل آوری زمستانی و زمان به مراتب طولانی تری برای قالب برداری دارد.
روش تست مقاومت برای تصمیم گیری درباره قالب برداری
تکیه بر زمان های جدول بندی شده بدون تأیید مقاومت، اقدامی خطرناک است. تست مقاومت بتن باید ملاک نهایی برای برداشت شمع ها باشد .
نمونه های آگاهی (کیورینگ کارگاهی)
نمونه های استوانه ای یا مکعبی که در شرایط مشابه بتن سازه در کارگاه نگهداری و عمل آوری می شوند (نه در اتاق آزمایشگاه). این نمونه ها وضعیت واقعی مقاومت بتن در سازه را بهتر نمایش می دهند.
آزمایش مقاومت فشاری
نمونه های آگاهی در زمان های مشخص (مثلاً ۳،۷، ۱۰ و ۱۴ روز) شکسته می شوند تا مقاومت فشاری بتن مشخص گردد. نتایج این آزمایش ها تصمیم گیری نهایی را ممکن می سازد.
معیار ۷۰ درصد مقاومت مشخصه
همان طور که ذکر شد،مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان صریحاً اعلام می کند که:
برداشتن شمع ها و پایه های اطمینان اعضای ��اربر (تیر و دال) فقط در صورتی مجاز است که مقاومت بتن به حداقل ۷۰ درصد مقاومت مشخصه ($f'_c$) رسیده باشد.
چه زمانی می توان پایه های اطمینان را برداشت؟
پایه های اطمینان (Reshores) باید حداقل تا زمانی باقی بمانند که سقف بتواند بارهای طراحی (وزن خود و بارهای زنده متداول) را تحمل کند . در سازه های چندطبقه که بتن ریزی سریع انجام می شود، پایه ها تا زمانی که سقف زیرین به مقاومت کامل (۱۰۰ درصد) نزدیک شود یا حداقل دو طبقه زیرین، حمایت کافی را تأمین کنند، برداشته نمی شوند.
نکات اجرایی مهم در قالب برداری
رعایت تکنیک های اجرایی در زمان قالب برداری، به حفظ سلامت و کیفیت سطح بتن کمک می کند.
قالب برداری مرحله ای و بدون ضربه
برداشت قالب ها باید به صورت تدریجی و مرحله ای انجام شود. ابتدا قالب های جانبی که باربر نیستند، سپس شمع های میانی و در نهایت شمع های پیرامونی . هرگز نباید شمع ها را یکباره و بدون برنامه ریزی خارج کرد.
پرهیز از برون محوری و برون مرکزی
قالب برداری باید بدون وارد کردن نیروی جانبی یا برشی به عضو بتنی انجام شود. استفاده از گُوِه یا ابزار مناسب برای آزاد کردن قالب،باید با دقت بالا باشد تا محور عضو جابه جا نشود .
مراقبت از بتن بعد از قالب برداری
پس از برداشت قالب، فرآیند عمل آوری نباید متوقف شود. سطح بتن باید بلافاصله مرطوب شده یا با مواد محافظتی پوشانده شود تا از ترک خوردگی ناشی از تبخیر سریع آب (به خصوص در آفتاب یا باد شدید) جلوگیری شود.
اهمیت مواد رهاساز قالب
استفاده از مواد رهاساز (Release Agents) برای جدا شدن آسان قالب از بتن، امری ضروری است که کیفیت سطح بتن را به شدت بهبود می بخشد .
گازوئیل، روغن سوخته، روغن قالب حرفه ای
- روغن سوخته یا گازوئیل: این مواد ارزان قیمت هستند اما لکه های سیاهی روی بتن ایجاد می کنند و می توانند بر جذب رنگ و پوشش های بعدی تأثیر منفی بگذارند. استفاده از آن ها در پروژه های با نمای بتن اکسپوز توصیه نمی شود .
- روغن قالب حرفه ای (Form Release Agent): بهترین گزینه، مواد شیمیایی تخصصی هستند که یک لایه نازک و ضد آب بین قالب و بتن ایجاد می کنند . این مواد نه تنها جداسازی را آسان می کنند،بلکه کیفیت سطح بتن را حفظ کرده و لکه ای باقی نمی گذارند.
تاثیر ماده رهاساز بر کیفیت سطح بتن
عدم استفاده از رهاساز مناسب، منجر به چسبیدن بتن به قالب و آسیب دیدن سطح در حین قالب برداری می شود. این امر هزینه های ترمیم و پرداخت سطح (Finishing) را افزایش می دهد .
نقش رامکا در قالب بندی
رامکا (Ramka یا Kicker) به قطعه بتنی یا فولادی موقتی گفته می شود که در پایه ستون یا دیوار قرار می گیرد تا موقعیت دقیق قالب بندی عضو عمودی را تعیین کند و مانع جابه جایی افقی قالب در حین بتن ریزی شود.
رامکا چیست و چه کاربردی دارد؟
رامکا در واقع یک "راهنما" است که ابعاد و شاقولی بودن ستون یا دیوار را در پای آن تثبیت می کند . ارتفاع رامکا معمولاً بین ۵ تا ۱۰ سانتی متر است.
شرایط نصب رامکا
- رامکا باید بلافاصله پس از بتن ریزی فونداسیون یا سقف قبلی و قبل از نصب میلگردهای انتظار، اجرا شود .
- رامکا باید با بتن با کیفیت (حداقل ۳ روزه) ساخته شده و سطح آن کاملاً صاف و تراز باشد .
ممنوعیت استفاده از رامکای فولادی در محیط های خورنده
در محیط های مرطوب یا خورنده،استفاده از قطعات فولادی به عنوان رامکا که قرار است درون بتن باقی بمانند، ممنوع است؛ زیرا می تواند شروع کننده خوردگی آرماتورها باشد. در این موارد، استفاده از رامکای بتنی با مقاومت بالا و ابعاد دقیق الزامی است.
جمع بندی
قالب برداری به موقع و ایمن، نشانگر یک مدیریت کارآمد در پروژه است. مهندسان و مجریان باید به جای تکیه صرف بر روزشمار، همواره مقاومت بتن را به عنوان معیار اصلی در نظر بگیرند .
۱۰ نکته طلایی قالب برداری ایمن
- اولویت با مقاومت: همواره نتایج آزمایشگاهی مقاومت بتن (۷۰ درصد $f'_c$) را بر جداول زمانی ترجیح دهید .
- کنترل دما: در فصول سرد یا گرم، شرایط عمل آوری بتن را کنترل و زمان قالب برداری را تعدیل کنید .
- نمونه های آگاهی: حداقل دو نمونه آگاهی را در شرایط مشابه سازه عمل آوری کرده و برای تست مقاومت آماده کنید.
- بازرسی دقیق: قبل از هرگونه برداشت شمع یا پایه، مهندس ناظر باید پایداری سازه را تأیید کند.
- عمودی/افقی: همیشه قالب های جانبی (غیر باربر) را زودتر و شمع ها (باربر) را دیرتر بردارید.
- پایه های اطمینان: در سازه های مرتفع، حتماً پایه های اطمینان را برای حداقل دو طبقه زیرین حفظ کنید .
- کاهش ضربه: از ابزارهای مکانیکی مناسب برای باز کردن قالب استفاده کنید و از وارد آوردن ضربه به بتن پرهیز کنید .
- استفاده از رهاساز: از رهاسازهای شیمیایی استاندارد برای حفظ کیفیت سطح بتن استفاده کنید .
- ثبت و مستندسازی: زمان دقیق قالب برداری هر عضو باید در دفترچه کارگاهی ثبت شود .
- عمل آوری پس از قالب برداری: بلافاصله پس از برداشت قالب، عمل آوری بتن را ادامه دهید .
اشتباهات رایج کارگاهی
- برداشت یکباره شمع ها: خارج کردن تمامی شمع های یک دهانه به طور هم زمان،که باعث تمرکز ناگهانی بار بر روی سقف می شود .
- نادیده گرفتن دمای زیر صفر: اجرای قالب برداری در فصول سرد بدون اطمینان از عمل آوری کافی بتن.
- عدم استفاده از رامکا: نصب قالب ستون بدون رامکا، که منجر به عدم شاقولی و جابه جایی قالب در هنگام بتن ریزی می شود.
رعایت دقیق این اصول نه تنها ایمنی کارگاه را تضمین می کند، بلکه به دوام،استحکام و عملکرد صحیح سازه بتنی در طولانی مدت کمک خواهد کرد. کلینیک بتن توصیه می کند که استانداردها را نه به عنوان یک محدودیت، بلکه به عنوان چارچوبی برای اجرای با کیفیت در نظر بگیرید.