بتن ریزی در هوای سرد چگونه انجام دهیم ؟

جستجو بر اساس دسته بندی

شنبه, 23 شهریور 1398
23/ 06/ 1398
ساخت و ساز

بتن ریزی در هوای سرد چگونه انجام دهیم ؟

بتن ریزی در هوای سرد

با کاهش دمای بتن، از میزان سخت شدن و کسب مقاومت آن کاسته می‌شود و در دمای زیر نقطه انجماد، روند شیمیایی سخت شدن بتن متوقف می‌گردد. وقتی‌که دمای محیط به کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، نباید بتن ریزی بدون اعمال تمهیدات ذکرشده انجام پذیرد.

به طور کلی، در دمای کم، آهنگ کسب مقاومت بتن کاهش می‌یابد و در نتیجه بتن تازه باید در مقابل آثار مخرب یخبندان محافظت گردد. در مواردی که بتن در چند ساعت اول، بعد از بتن ریزی یا قبل از آنکه مقاومت نمونه استوانه‌ای بتن به ۳.۵ MPa برسد، در معرض یخبندان قرار گیرد، مقاومت نهایی بتن ممکن است تا ۵۰ درصد کاهش یابد و بتن دچار آسیب‌دیدگی جدی گردد. اگر بتن در دمایی کمتر از +۵ درجه سانتی‌گراد قرار گیرد، فرآیند هیدراتاسیون بسیار کند شده و روند کسب مقاومت بتن عملاً متوقف می‌گردد.

آب خالص در صفر درجه یخ میزند، اما آب در داخل بتن به علت وجود املاح مختلف، دارای نقطه انجماد کمتری است و در زمانی که آب در بتن یخ میزند، حجم آن حدود ۹ درصد بیشتر می‌گردد. از آنجا که انجماد بتن فرآیند تدریجی است، مقداری آب در منافذ مویین باقی می‌ماند که به علت افزایش حجم یخ، تخت فشار هیدرولیک فرار می‌گیرد. این فشار اگر آزاد نگردد، سبب تنش کشش داخلی شده و در نتیجه سبب ترک‌خوردگی و خرابی بتن می‌شود. با افزایش تعداد چرخه‌های یخ زدن و آب شدن، بر شدت خرابی بتن نیز اضافه می‌گردد.

در صورتی که شرایط هوای سرد طبق تعریف آیین‌نامه “آبا” در کارگاه حاکم گردد، عملیات ساخت و ریختن بتن، باید متوقف گردد مگر اینکه تمهیدات لازم انجام گردد. مهم‌ترین نکته برای بتن ریزی در هوای سرد، ریختن و عمل‌آوری بتن در دمای بیش از ۵ درجه سانتی‌گراد (معمولاً بیش از ۱۰ درجه سانتی‌گراد) به‌صورت کافی و عدم ایجاد شوک‌های حرارتی است.

دمای بتن در هوای سرد

بتن در اوایل سن خود، نه تنها باید در مقابل یخبندان محافظت گردد، بلکه باید قادر باشد تا در طول عمر مفید خود در مقابل چرخه‌های یخ زدن و آب‌شدگی، مقاومت نماید. برای آنکه از یخ‌زدگی بتن تازه جلوگیری شود، دمای بتن در هنگام ریختن آن باید در حد مناسب، و توصیه‌شده باشد. جدول ۱، حداقل دمای بتن در هنگام ریختن، عمل‌آوری و نگهداری آن را نشان می‌دهد. همان‌طور که در جدول مشاهده می‌شود، دمای مناسب بتن با افزایش ضخامت، کاهش می‌یابد. زیرا با افزایش سطح مقطع بتن، افت حرارت حاصل از هیدراتاسیون کمتر خواهد بود.

اجزای مخلوط بتن و شرایط آن

شرایط اجزای مخلوط بتن، نقش مهمی در دمای آن دارد که این شرایط در این بخش شرح داده‌شده است:

سیمان: مقدار و نوع سیمان در سرعت کسب مقاومت بتن اثر دارد. بنابراین، افزایش مقدار سیمان و یا استفاده از سیمان پرتلند نوع ۳ (با مقاومت اولیه زیاد)، مناسب است، اما الزامی نمی‌باشد، و در صورت امکان لازم است از سرد شدن سیمان در حد مقدور جلوگیری شود. به هر حال حرارت دادن به سیمان توصیه نمی‌شود.

اگر بتن در دمایی کمتر از +۵ درجه سانتی‌گراد قرار گیرد، فرآیند هیدراتاسیون بسیار کند شده و روند کسب مقاومت بتن عملاً متوقف می‌گردد.

آب خالص در صفر درجه یخ میزند، اما آب در داخل بتن به علت وجود املاح مختلف، دارای نقطه انجماد کمتری است و در زمانی که آب در بتن یخ میزند، حجم آن حدود ۹ درصد بیشتر می‌گردد.

از آنجا که انجماد بتن فرآیند تدریجی است، مقداری آب در منافذ مویین باقی می‌ماند که به علت افزایش حجم یخ، تخت فشار هیدرولیک فرار می‌گیرد. این فشار اگر آزاد نگردد، سبب تنش کشش داخلی شده و در نتیجه سبب ترک‌خوردگی و خرابی بتن می‌شود. با افزایش تعداد چرخه‌های یخ زدن و آب شدن، بر شدت خرابی بتن نیز اضافه می‌گردد.

دمای بتن در هوای سرد

دمای بتن در هنگام ریختن آن باید در حد مناسب، و توصیه‌شده باشد. جدول ۱، حداقل دمای بتن در هنگام ریختن، عمل‌آوری و نگهداری آن را نشان می‌دهد. همان‌طور که در جدول مشاهده می‌شود، دمای مناسب بتن با افزایش ضخامت، کاهش می‌یابد. زیرا با افزایش سطح مقطع بتن، افت حرارت حاصل از هیدراتاسیون کمتر خواهد بود.

اجزای مخلوط بتن و شرایط آن

شرایط اجزای مخلوط بتن، نقش مهمی در دمای آن دارد که این شرایط در این بخش شرح داده‌شده است:

منبع: نشریه ۳۲۷ – دستورالعمل ساخت و اجرای بتن در کارگاه

سنگ‌دانه‌ها:

وقتی‌که دمای هوا بیشتر از صفر درجه است و در سنگ‌دانه‌ها، یخ‌زدگی مشاهده نمی‌گردد می‌توان با حرارت دادن آب مخلوط، دمای مورد نظر بتن را به دست آورد. برای دمای هوای کمتر از صفر درجه وقتی با حرارت دادن آب مخلوط، دمای مورد نظر بتن را به دست آورد. برای دمای هوای کمتر از صفر درجه وقتی‌که در سنگ‌دانه‌ها، یخ‌زدگی مشاهده می‌شود، ممکن است حرارت دادن به سنگ‌دانه‌ها لازم باشد.

انتخاب روش مناسب برای حرارت دادن مصالح سنگی، بستگی به امکانات و شرایط اقتصادی دارد. معمولاً از هوای گرم، آب گرم و بخار استفاده می‌شود. به هر حال، توصیه می‌گردد که در شرایط هوای سرد به‌خصوص در طول شب، سنگ‌دانه‌ها با پوشش مناسب پوشانده شوند، تا ضمن عدم جذب رطوبت یخ نزنند.

آب مخلوط: به طور کلی، آسان‌ترین و ارزان‌ترین روش افزایش دمای مخلوط بتن، افزایش دمای آب است. دمای آب باید کمتر از ۶۰ درجه سانتی‌گراد باشد، زیرا سبب گیرش ناگهانی و کلوخه شدن سیمان می‌گردد و کارایی، مقاومت و دوام بتن را کاهش می‌دهد. اگر لازم گردد می‌توان از آب با دما بیش از ۶۰ درجه سانتی‌گراد استفاده کرد. توصیه می‌شود که ابتدا آب با مصالح سنگی مخلوط گردد و سپس سیمان به مخلوط افزوده شود.

گرم کردن آب مخلوط به گرم کردن سنگ‌دانه ترجیح داده می‌شود، گرم کردن آب آسان‌تر از مصالح دیگر است و از طرف دیگر، آب دارای گرمای ویژه حدود ۴.۵، تا پنج برابر گرمای ویژه سیمان و سنگ‌دانه است. زیرا گرمای ویژه آب ۱ Kcal/kg است، در حالی که میانگین دمای ویژه سیمان و سنگ‌دانه ۰.۲۲ Kcal/kg است. در دمای زیر یخ‌زدگی، ضروری است که غیر از گردم کردن آب، سنگ‌دانه به‌خصوص ماسه گرم گردد. اما در دمای بالای یخ‌زدگی، فقط گرم کردن آب کفایت می‌کند.

تعیین دمای بتن

برای تعیین دمای مخلوط بتن می‌توان مستقیماً از حرارت‌سنج جیوه‌ای یا هر وسیله مناسب دیگر استفاده کرد. همچنین می‌توان با استفاده از رابطه زیر مقدار دما بتن را (بدون یخ) محاسبه نمود. از فرمول ذکر شده می‌توان به طریق دیگری استفاده کرد. به این صورت که می‌توان مقادیر مختلف دمای اجزای مخلوط به‌خصوص آب را در فرمول تقریبی زیر جایگزین نمود تا مقدار مورد نظر بتن به‌دست آید. بر اساس نتیجه به‌دست آمده، مشخص می‌گردد که دمای هر کدام از اجزای مخلوط چه مقدار باشد.

که در آن Tc و tc و ta و tw به ترتیب، دمای بتن، سیمان، سنگ‌دانه‌ها و آب است. A، نسبت سنگ‌دانه به سیمان و W نسبت آب به سیمان است. برای مثال، مخلوط بتن با سیمان به سنگ‌دانه ۱ به ۶ (وزنی) و نسبت آب به سیمان ۰.۶ و دمای سیمان سنگ‌دانه‌ها به مقدار ۲ درجه سانتی‌گراد و دمای آب ۵۰ درجه سانتی‌گراد، دمای بتن برابر است با:

منبع: نشریه ۳۲۷ – دستورالعمل ساخت و اجرای بتن در کارگاه

همان‌طور که ذکر شد، آب قادر است پنج برابر سیمان و سنگ‌دانه‌ها، گرما را نگهداری کند و بنابراین آسان‌ترین روش برای افزایش دمای بتن، گرم کردن آب است. همان‌طور که در مثال مشاهده می‌شود، آب با دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد، دمای بتن را به ۱۶ درجه سانتی‌گراد می‌رساند، حتی اگر دمای اولیه سیمان و سنگ‌دانه‌ها ۲ درجه سانتی‌گراد باشد.

ماده افزودنی حباب‌ساز

یکی دیگر از روش‌های جلوگیری از صدمه خوردن بتن، ناشی از یخ زدن و آب‌شدگی، استفاده از ماده افزودنی حباب‌ساز است. این ماده محافظت از بتن را در سن اولیه و همچنین در دوران بهره‌برداری انجام می‌دهد. حباب هوا که بر اثر استفاده از ماده افزودنی بتن ایجاد می‌گردد با حباب هوای ناخواسته که در نتیجه تراکم نامطلوب بتن به وجود می‌آید، تفاوت دارد. خصوصیت حباب‌های حاصل از ماده افزودنی از دو جنبه با خصوصیات حباب‌های ناخواسته، متفاوت است:

حباب‌های حاصل از ماده افزودنی بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ میکرومتر و قطر حباب‌های ناخواسته بیش از ۱۰۰۰ میکرومتر است.
حباب‌های ماده افزودنی با یکدیگر ارتباط ندارند، در صورتی که حباب‌های ناخواسته ممکن است با یکدیگر مرتبط باشند.
وجود حباب‌های هوا در بتن سبب می‌گردد تا فضای کافی برای انبساط یخ در بتن ایجاد گردد و در نتیجه از ترک‌خوردگی و خرابی بتن جلوگیری می‌شود. ماده افزودنی حباب‌ساز باعث افزایش کارایی بتن نیز می‌شود. در نتیجه می‌توان با ثابت نگه‌داشتن اسلامپ، مقدار آب مخلوط را کاهش داد.

ماده افزودنی زودگیر کننده

مواد افزودنی زودگیر کننده که به غلط در بازار به مواد ضد یخ بتن یا سیمان نامیده می‌شود، می‌تواند سرعت هیدراتاسیون در بتن را افزایش داده و در طول مدت کمتر، مقاومت بیشتری را کسب نماید، به‌شرط آنکه دمای مناسب (بالاتر از ۵ درجه سانتی‌گراد) فراهم‌شده باشد. با مصرف این مواد به میزان توصیه‌شده عملاً تغییر چشمگیری در نقطه انجماد آب حاصل نمی‌گردد و بتن مصون از یخ زدن نمی‌باشد. بنابراین نباید تصور کرد که مصرف این موارد جایگزین روش توصیه‌شده برای ساخت بتن و ریختن و عمل‌آوری آن می‌گردد. همچنین باید متذکر شد که مصرف موارد افزودنی زودگیر کننده مانند مصرف سیمان پرتلند نوع ۳ و مصرف سیمان بیشتر (۵۰ kg/m3) کاملاً اختیاری است و بدین ترتیب،زمان عمل‌آوری برای جلوگیری از خسارت ناشی از یخبندان زودهنگام و دستیابی به مقاومت بیشتر در مدت کوتاه‌تر کاملاً مفید است. مسلماً باید از موادی استفاده نمود که منطبق با استانداردهای معتبر بوده، و در مقاومت‌های درازمدت و دوام بتن، اثر نامطلوب بیش از حد مجاز باقی نگذارد و بنابراین قبل از مصرف هر نوع ماده افزودنی باید از عملکرد مناسب آن (با آزمایش) اطمینان حاصل نمود.

مخلوط کردن و انتقال بتن

پس از مخلوط کردن بتن، نباید دمای آن کمتر از اعداد جدول ۱ باشد. مسلماً در هنگام اختلاط بتن با توجه به نوع وسیله حمل، مدت حمل و میزان محموله، اتلاف دما خواهیم داشت. بنابراین در جدول ۱، توصیه‌شده است که دمای پس از اختلاط تا حدودی بیش از حداقل دمای بتن‌ ریزی باشد. بدیهی است که باید سعی شود حمل و ریختن بتن تا حد امکان به سرعت انجام گیرد. همچنین در طول حمل بتن با تراک میکسر از چرخش‌های بی‌مورد و زیاد از حد خودداری گردد.

بتن ریزی

مخلوط بتن باید در مدت کوتاه جای‌دهی گردد، در غیر این صورت، افت دما زیاد خواهد بود. دمای موردنیاز بتن پس از جای‌دهی بستگی به حجم آن دارد. توصیه می‌گردد که در صورت امکان و هنگام بتن ریزی در هوای سرد از لایه‌های ضخیم‌تر استفاده شود.

وسایل کار

تمام وسایل کار، مانند جام‌ها و فرغون‌ها باید در هنگام عملیات بتن ریزی، در مقابل یخ زدگی محافظت شوند.

محافظت پس از بتن ریزی

خطر جدی در زمانی رخ می‌دهد که آب بتن تازه جای‌دهی شده یخ بزند. در چنین حالتی ممکن است بتن یخ زده با بتنی که گیرش معمولی دارد، اشتباه شده و عمل قالب برداری انجام گردد و در هنگام فرآیند آب شدن، امکان فروپاشی وجود دارد. برای اجتناب از آن، در هیچ مورد نباید دمای بتن در قالب کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد و تا زمانی که بتن سخت گردد، این دما باید حفظ شود. تحقیقات نشان می‌دهد که وقتی مقاومت نمونه استوانه‌ای به ۵ Mpa می‌رسد، مقاومت لازم در مقابل آسیب دیدگی ناشی از یخ زدن را کسب کرده است. روش‌های مختلف محافظت بتن، پس از جای‌دهی شامل پوشش مناسب یا حرارت دادن در فضای مسدود است. اعضای نازک بتن، نیاز به محافظت طولانی مدت تری دارند، اما بتن‌های حجیم به خصوص در سن اولیه نیاز به محافظت ندارند (به شرطی که دمای هیدراتاسیون جبران کننده دمای بتن باشد). در هنگام هوای سرد باید از عمل آوری با آب اجتناب و به روش عایقی (استفاده از پوشش برای جلوگیری از تبخیر آب) اکتفا کرد. در عمل آوری حرارتی (پروراندن) نباید خشک شدگی موضعی حاصل شود و گازهای حاصل از سوزاندن مواد مختلف در تماس با بتن جوان و نارس قرار گیرد. استفاده از بخار آب در عم