بتن ریزی زیر آب و انواع روش های آن از صفر تا صد با فیلم

آیا تا به حال فکر کرده‌اید بتن ریزی در آب، مثلا برای پایه‌های پل یا سازه‌های دریایی، چطور انجام می‌شود؟ اجرای بتن در چنین شرایطی ساده نیست و نیاز به روش‌های خاص دارد. در این مقاله به سراغ روش‌های مختلف بتن ریزی زیر آب می‌رویم، فیلم آموزشی آن را می‌بینیم و نکات اجرایی مهم را مرور می‌کنیم. تا انتهای این مطلب همراه آکادمی عمران باشید.

فیلم بتن ریزی زیر آب

پیش از ادامه مطالعه، توصیه می‌کنیم نکات عملی بتن ریزی زیر آب را در فیلم زیر مشاهده کنید. این فیلم تنها بخشی از آموزش اجرای ساختمان است که در آن تمامی مراحل ساخت سازه‌ها، از تخریب و گودبرداری تا بتن‌ریزی در شرایط مختلف، به‌صورت کارگاهی و مرحله‌به‌مرحله شرح داده شده است.

بتن ریزی در زیر آب

بتن ریزی زیر آب یکی از حساس‌ترین و چالش‌برانگیزترین مراحل اجرایی در پروژه‌های عمرانی مانند اجرای فونداسیون پل‌ها، اسکله‌ها، سدها و چاه‌های آب است. زمانی که از بتن عادی در زیر سطح آب استفاده می‌شود، بخشی از سیمان مخلوط ممکن است در اثر تماس مستقیم با آب شسته شود.

این امر می‌تواند مقاومت سطحی بتن را کاهش داده و نفوذپذیری آن نسبت به آرماتورهای داخلی را افزایش دهد. به همین دلیل، روش‌های بتن ریزی زیر تراز آب باید طوری اجرا شوند که کمترین تماس بین آب و بتن ایجاد شود و آشفتگی در محیط آب به حداقل برسد.

البته برخی اوقات می‌توان از نوعی از این ماده که قابلیت پخش شدن ندارند (مانند بتن غیرقابل پراکنده شدن)، به صورت روش‌های رایج، در بتن ریزی زیر آب استفاده کرد.

روش های بتن ریزی در زیر آب دریا

روش‌های بتن ریزی زیر آب عبارت‌اند از:

1. بتن‌ریزی به روش پیش‌آکنده
2. بتن‌ریزی با جام‌های زیرآبی
3. بتن‌ریزی با قیف و لوله (لوله ترمی)
4. بتن‌ریزی با پمپ
5. روش کار با کیسه (Bag Work)
6. بتن غیرقابل پراکنده شدن
7. روش پشته پیشرو

در ادامه هر یک از این روش‌های بتن ریزی در زیر آب به طور مفصل بررسی شده و نکات اجرایی، مزایا، معایب و شرایط مناسب برای استفاده از هر روش توضیح داده می‌شود.

بیش از ۵۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی

دریافت

1- بتن ریزی زیر آب به روش پیش آکنده

بتن پیش آکنده، مخلوطی متراکم است که در آن جداشدگی مشاهده نمی‌شود، دوام بالایی دارد و آب‌بندی شده است. میزان جمع‌شدگی این نوع بتن نسبت به سایر مخلوط‌ها کمتر است، زیرا سنگدانه‌های درشت بر روی هم اتکا دارند. همچنین، عیار سیمان مصرفی در این مخلوط اندک است.

این ملات سیمانی که عمدتا از ماسه ریز تشکیل شده است، به کمک مواد افزودنی‌ بتن مخصوصا روان کننده‌ها، میزان روانی آن افزایش پیدا کرده و به آسانی بین سنگدانه‌ها می‌تواند نفوذ کند.

روش پیش آکنده برای شرایط‌های زیر بسیار ایده آل است:

• کارهای زیر آبی
• عملیات واقع در نواحی جزر و مدی ساحل که شرایط دسترسی به محل اجرای ترمیم محدود است.
• مکان‌هایی که جریان‌های سریع موجب شسته شدن انواع بتن رایج می‌شوند.

مراحل اجرای روش پیش آکنده به‌شرح زیر است:

1. ریختن سنگدانه‌های درشت در قالب: ابتدا حجم زیادی از مصالح درشت دانه با دانه بندی ثابت در قالب های آماده شده، ریخته می‌شوند.
2. تزریق ملات ریزدانه‌ای به داخل سنگدانه‌های درشت: در مرحله بعد، یک جریان زیاد از دوغاب ماسه سیمان از ته قالب به داخل آن تزریق گشته، به‌طوری که این دوغاب، آب موجود در بین سنگدانه‌ها را خارج کرده و خود جانشین آن می‌شود.
3. تداوم عملیات تا یکپارچگی: این عملیات پمپاژ، تا زمانی که جریانی از دوغاب بدون آب شستگی، از هواکش بالای قالب خارج شود، ادامه می‌یابد.

به منظور جلوگیری کردن از آب شستگی دوغاب، معمولا قالب بندی را دور تا دور سنگدانه‌ها اجرا کرده و از بالا نیز به صورت مخروطی به سمت هواکش متمایل می‌کنند.

توجه داشته باشید برای تراکم این مخلوط بتن پیش آکنده از ویبراتور داخلی استفاده نمی‌شود، بلکه استفاده از ویبراتور سطحی (قالبی) کافی است.

2- بتن ریزی با جام‌های زیر آبی

یکی دیگر از روش‌های اجرای فونداسیون در آب، استفاده از جام‌های زیر آبی است.

جهت پایدار کردن پی سازه‌ها یا پوشاندن بلوک‌های مهاری خطوط لوله و مانند آن‌ها از بتن‌های وزنی استفاده می‌شود، برای این امر ساده‌ترین روش بتن‌ ریزی، استفاده از مخزن‌هایی است که درب آن‌ها از سمت پایین باز می‌شود.

مراحل اجرای این روش به این صورت است:

1. ریختن مخلوط داخل مخزن
2. وارد کردن مخزن به آرامی داخل آب تا عمق مورد نظر
3. باز کردن درب مخزن
4. تخلیه شدن مخلوط در اثر وزن خود

برای اینکه میزان شسته شدن سیمان توسط آب به کمترین میزان برسد، باید درب بالایی مخزن را آب‌بندی کرد تا پایان عملیات در زیر آب، بسته بماند. درب پایینی مخزن بعد از باز شدن تا حد زیادی از تأثیر امواج آب بر مخلوط بتنی، تا زمان تخلیه کامل آن جلوگیری می‌کند.

معایب روش بتن ریزی با جام‌های زیر آبی

از معایب این روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• به دلیل محدود بودن حجم مخزن، زمان زیادی در بین دو مرحله عملیات بتن‌‌ریزی هدر می‌رود.
• سرعت کم جابه‌جایی مخزن پر از مخلوط بتنی، که به خاطر جلوگیری از آب شستگی انجام می‌پذیرد، سبب افزایش میزان اتلاف زمان می‌شود.
• توقف‌های طولانی علاوه بر اتلاف وقت، باعث افزایش احتمال آب‌شستگی سیمان در زمان انتظار بین دو مرحله می‌شود.

لذا، برای بتن‌ریزی‌های حجیم بهتر است از روش‌های ترمی یا پمپاژ استفاده شود. اما در مواقعی که حجم بتن محدود است یا نیاز به تخلیه در نقاط مختلف وجود دارد، روش جام‌های زیر آبی همچنان مناسب است.

3- بتن ریزی با قیف و لوله (لوله ترمی)

استفاده از لوله ترمی روشی است که برای کاهش اثرات ناشی از شستگی سیمان ایجاد شده است. در این روش، مخلوط بتنی را از طریق لوله‌های انعطاف پذیر به صورت مستقیم از سطح آب به محل موردنظر تخلیه می‌کنند.

بتنی که در این سیستم استفاده می‌شود باید از روانی کافی برخوردار باشد تا به راحتی در لوله جریان یافته و در محل نهایی به خوبی متراکم شود. همچنین اطمینان از محکم بودن و آب‌بندی اتصالات لوله ترمی اهمیت ویژه‌ای دارد. لوله ترمی به ته قالب یا بستر آب هدایت شده و سپس مخلوط بتنی وارد آن می‌شود.

شروع بتن‌ریزی در این روش بسیار مهم است و به دو شکل انجام می‌شود:

• لوله تر
• لوله خشک

یکی از مزایای مهم بتن ریزی زیر آب به روش لوله ترمی نسبت به سایر روش‌ها مانند پمپاژ، کاهش آب‌شستگی و حفظ کیفیت بتن است.

برای مثال، در اجرای پایه یک پل با لوله ترمی، ابتدا مقداری مخلوط بتنی اولیه ریخته می‌شود و سپس لوله ترمی در حدود ۳۰ سانتی‌متر داخل مخلوط قرار می‌گیرد. همزمان با بالا کشیدن لوله، بتن جدید تخلیه می‌شود.

مخلوط بتنی اولیه نسبت به آب حساس‌تر است و ممکن است مقداری سیمان آن شسته شود، اما بتن‌های بعدی که درون این لایه قرار می‌گیرند، با فشار دادن بتن‌های قدیمی جایگزین می‌شوند و کمتر دچار شستگی می‌گردند.

4- بتن ریزی زیر آب‌ با پمپ

بتن ریزی در آب‌ با پمپ، یکی از مناسب‌ترین روش‌های ریختن مخلوط بتنی بدون جداشدگی سنگدانه‌ها است.

در این روش مخلوط توسط پمپ به قسمت پایین قالب ریخته شده و آب از طریق هواکشی از قسمت بالای قالب خارج می‌شود. با بستن شیرهای ورودی و خروجی، فشار داخل قالب ثابت مانده و به این طریق با اثرات آب انداختن مخلوط، مبارزه می‌شود.

نکات اجرایی بتن ریزی با پمپ

• بتن‌های مورد استفاده در پمپ باید روان باشند تا در طول لوله حرکت کنند و لوله مسدود نشود.
• روانی این نوع از بتن‌ها اکثرا توسط مواد افزودنی روان کننده تأمین شده، تا نسبت آب به سیمان بیش از حد نشود.
• اگر پمپاژ مخلوط به صورت قائم انجام شود، ممکن است بتن با سرعت بیش از توان پمپ حرکت کرده و سقوط آزاد ایجاد شود. این حالت باعث اختلاط بتن با آب و کاهش مقاومت آن می‌شود.
• برای جلوگیری از سقوط آزاد، قبل از شروع پمپاژ، یک توپ اسفنجی در بالای لوله قرار می‌گیرد تا ضربات پمپ باعث سقوط آزاد مخلوط نشود. پس از پر شدن لوله و خروج توپ، پمپ آماده شروع عملیات است.
• در عمق‌های زیاد، برای جلوگیری از سقوط آزاد، استفاده از زانویی‌های ۹۰ درجه در مسیر لوله توصیه می‌شود.

اگر چه روش ترمی و پمپی خیلی مشابه یکدیگر هستند، اما روش ترمی نسبت به پمپی به دلیل نبود برخی مشکلات در بتن ریزی داخل آب ارجحیت دارد. سرعت بیش از حد جریان مخلوط، سقوط آزاد، ایجاد خلاء و جداشدگی سنگدانه بتن از اصلی‌ترین مشکلات بتن ریزی در آب با پمپ به‌شمار می‌رود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که روش پمپی برای ریختن گروت و بتن‌هایی با سنگدانه‌های نخودی مناسب‌تر است. در این شرایط، خط پمپ دارای قطر کمتری است و اصطکاک بین جداره و مخلوط بتنی بیشتر، که سبب کاهش سرعت ریختن مخلوط می‌شود. به همین دلیل توصیه می‌شود دریچه هوا در بالای خمیدگی‌های خط پمپ نصب گردد تا سیستم پمپ به اتمسفر باز شده و جریان گروت به خوبی کنترل شود.

برای آشنایی کامل با نکات مربوط به پمپ مخلوط بتنی و روش‌های اجرایی آن، مقاله پمپ بتن را از دست ندهید.

5- روش کار با کیسه (bag work) 

یکی از روش‌های قدیمی بتن ریزی زیر آب، استفاده از کیسه یا Bag Work است. این روش عمدتاً برای کارهای ترمیمی کوچک به کار می‌رود و در پروژه‌های بزرگ کاربرد زیادی ندارد.

کیسه‌هایی که در این روش استفاده می‌شوند معمولا از جنس پارچه مقاوم کنفی هستند و اندازه آن‌ها به گونه‌ای است که قابل حمل توسط افراد باشد. حداکثر اندازه دانه‌ها در این روش ۱۲ میلی‌متر است و نصف کیسه با مخلوط بتنی بسیار روان پر می‌شود. به دلیل انعطاف‌پذیری، کیسه‌ها می‌توانند در یکدیگر قفل شوند و خمیر سیمان از بافت کنف تراوش کرده و به اتصال آن‌ها کمک می‌کند.

توجه داشته باشید که پر کردن بیش از حد کیسه باعث کاهش انعطاف‌پذیری آن می‌شود. به‌طور کلی می‌توان کیسه‌ها را مانند آجر کنار هم چید و با طول کوتاهی از میلگرد یا میخ، آن‌ها را مسلح کرد.

6- بتن غیرقابل پراکنده شدن در بتن ریزی زیر آب

بتن غیرقابل پراکنده شدن، مخلوطی بسیار چسبناک و ضد آب است که می‌توان آن را به‌طور آزاد در میان آب تخلیه کرد، بدون اینکه نگرانی از جداشدگی دانه‌ها یا آب شستگی سیمان وجود داشته باشد.

این نوع بتن برای کاهش میزان جدایی دانه‌ها طراحی شده و ویژگی‌های جاری و خودتراز شدن دارد. پلمیر موجود در مخلوط سبب ایجاد چسبندگی شده و مانع از جداشدگی سنگدانه‌ها می‌شود. برخلاف بتن‌های معمولی، در این نوع مخلوط هیچ نیازی به ممانعت از تماس بتن تازه با آب وجود ندارد.

انعطاف‌پذیری این بتن اجازه می‌دهد که نرخ ریختن مخلوط در زیر آب افزایش یابد و بسیاری از تمهیدات پیچیده بتن ریزی زیر آب کاهش پیدا کند. مقاومت سایشی بالای آن نیز باعث می‌شود هیچ تحلیلی در سطح رویی مخلوط خمیری رخ ندهد.

استفاده از باکت‌هایی که درب آن‌ها از پایین باز می‌شود، برای ریختن این نوع بتن بسیار مناسب است. سطح این بتن رشد گیاه یا جلبک نخواهد داشت و می‌توان با حداقل آماده‌سازی، عملیات ریختن مخلوط را روی سطوح بتنی سخت شده قبلی انجام داد.

این بتن قابلیت پمپ شدن به داخل قالب‌های از پیش آماده شده را دارد و می‌تواند با سقوط آزاد در میان قالب، آب موجود را جابجا کرده و سپس گیرش خود را آغاز کند. چسبندگی بالای مخلوط باعث می‌شود استفاده از روش ترمی مناسب نباشد، زیرا ممکن است مجرای لوله مسدود شود.

این مخلوط‌ها را می‌توان با افزودن مواد افزودنی به بتن‌های معمولی تولید کرد. بتن غیرقابل پراکنده شدن به‌طور طبیعی قابلیت متراکم شدن و شکل‌گیری در داخل قالب را دارد و می‌تواند اطراف میلگردها یا سایر عناصر داخل قالب را پوشش داده و یک ماده همگن ایجاد کند.

ویژگی برجسته این روش، سهولت تولید بتن با کیفیت در زیر آب است، زیرا چسبندگی بالای مخلوط امکان ریختن آن از چند متر بالاتر در میان آب را بدون کاهش کیفیت فراهم می‌کند.

7- روش پشته پیشرو در بتن ریزی زیر آب

این روش عمدتا در مناطقی با آب آرام و عمق کم استفاده می‌شود. مراحل اجرای این روش از بتن ریزی زیر آب به شرح زیر است:

• ریختن مقداری مخلوط بتنی در آب بر روی شیب ساحل، تا زمانی که سطح بتن از آب بالاتر رود.
• ادامه دادن این فرآیند
• بتن‌های جدید، بتن‌های اولیه را به سمت آب رانده و بخش باقی‌مانده را محفوظ نگه می‌دارند.

ضوابط فنی بتن ریزی در زیر آب

بتن ریزی زیر آب نیازمند رعایت دقیق ضوابط فنی است تا کیفیت، دوام و مقاومت سازه تضمین شود. هرچند استانداردها و ضوابط مربوط به روش‌های مختلف بتن‌ریزی در آب ممکن است متفاوت باشند، اما رعایت آیین‌نامه بتن ایران (آبا) همواره الزامی است.

به منظور آشنایی بیشتر با ضوابط و استانداردهای بتن ریزی در آب، فایل pdf استاندارد بتن ایران (آبا) در اختیار شما قرار گرفته شده است.

مهم‌ترین نکات اجرای عملیات بتن‌ریزی داخل آب عبارت‌اند از:

• بتن باید روان و با اسلامپ کافی باشد تا از جداشدگی و آب‌شستگی جلوگیری شود.
• در بتن ریزی زیر آب به روش لوله ترمی باید از یک بتن روان با اسلامپ بالا و ترجیحا خودمتراکم استفاده شود.
• حداکثر اندازه سنگدانه باید مناسب باشد و معمولا برای بتن متعارف تا 25 میلی‌متر محدود می‌شود.
• دانه‌بندی پیوسته و ریزبافت و استفاده از ماسه گردگوشه توصیه می‌شود.
• بتن باید در طول حمل و بتن‌ریزی روانی کافی داشته باشد.
• در هوای خنک بهتر است از دیرگیرکننده استفاده شود.
• در بتن ریزی زیر آب می‌توان افزودنی‌های گرانروی یا ضدشستشو برای جلوگیری از شسته شدن سیمان و همچنین، افزودنی‌های روان‌کننده برای افزایش کارایی و کاهش جداشدگی دانه‌ها به‌کار برد.

جمع بندی

بتن‌ریزی در زیر آب فرآیندی حساس است که با انتخاب روش مناسب، اجرای دقیق و رعایت ضوابط فنی می‌توان سازه‌های مقاوم و بادوام ساخت. هر پروژه با توجه به عمق آب، نوع سازه و شرایط محیطی روش خاص خود را می‌طلبد، اما رعایت استانداردها اصل مشترک همه آن‌ها به‌شمار می‌رود که دوام طولانی سازه‌های بتنی را تضمین می‌کند.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره بتن ریزی زیر آب کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید، می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری