بتن ریزی درهوای سرد- سازه اکسپوز (1)
07
فوریه

بتن ریزی در هوای سرد و بارانی + نکات و تمهیدات آن

5/5 - (1 امتیاز)

بتن ریزی در هوای سرد و بارانی از مباحثی است که همواره مهندسان حوزه ساخت و ساز و عمران به آن می‌پردازند و به دنبال بیان تمهیدات و راهکارهایی نوین برای انجام آن هستند. دما و تغییرات آب و هوا یکی از مهم‌ترین مواردی است که در هنگام بتن ریزی لازم است به آن توجه داشت تا سازه بتنی در زمان مشخص استحکام خود را به دست آورده و دچار تخلخل نشود. در حقیقت برای توسعه و پیشرفت در زمینه ساخت و ساز و عمران تغییرات دمایی و آب و هوا نباید به عنوان مانعی جدی شناخته شود و مهندسان باید با علم به نکات و ترفندهای علمی و کاربردی و با در نظر داشتن این موضوع که «آماده نشدن، مهیا شدن برای شکست است» آن‌ها را از میان بردارند.


بتن از اصلی‌ترین مصالح در ساخت و ساز و بتن ریزی از مهم‌ترین مراحل این فرآیند است که می‌بایست توجه ویژه‌ای به آن داشت چرا که بلافاصله پس از بتن ریزی این ماده سخت و مقاوم نمی‌گردد. همچنین عواملی چون سرد یا گرم بودن دما یا بارانی و آفتابی بودن آب و هوا بر زمان گیرش بتن، میزان مقاومت و آسیب پذیر نبودن آن موثر می‌باشند. بتن سیمان نیست! بتن ترکیبی از سیمان، سنگ‌ریزه و شن یا ماسه در مقدار مناسب به همراه آب است. در واقع مواد خشک بتن با میزان معینی آب به همراه مواد افزودنی مختلف نظیر روان کننده، زودگیر، ضد یخ بتن، هاردنر و عمل آورنده بتن در دمای مشخص ترکیب می‌شوند تا واکنش شیمیایی گرمازایی به نام هیدراتاسیون برای سفت و مقاوم شدن بتن، میان مولکول‌های آب و مواد خشک اتفاق بیفتد.
با بیان این مقدمه و به جهت تاثیر بسیار هوای سرد و بارانی بر کیفیت بتن ریزی در این مطلب به چالش‌های پیش رو برای بتن ریزی در هوای سرد و ضوابط و تمهیدات بیان شده در این باره خواهیم پرداخت.

آئین‌نامه و ضوابط بتن ریزی در هوای سرد

بتن ریزی در هوای سرد- سازه اکسپوز

بتن ریزی فرآیندی است که طی آن سیمان، سنگ‌ریزه (سنگدانه) و ماسه به همراه میزان مشخصی آب مخلوط می‌گردد. سپس در قالب‌هایی که از قبل آماده شده‌اند ریخته می‌شود تا متراکم شده و پرداخت و عمل آوری بر روی آن انجام گیرد. فرآیند و مراحل بتن ریزی در هوای سرد و بارانی نیز بدین شکل است با این تفاوت که در هوای سرد یا بارانی لازم است تاثیرات منفی که آب باران و سرما بر روی فرآیند استحکام بتن می‌گذارد را در نظر داشت و تجهیزاتی که برای مقابله با این اثرات مورد نیاز هستند را آماده و مهیا نمود.

قبل از شرح بتن ریزی در هوای سرد، لازم است تعریفی که از این هوا در آیین نامه بتن ایران درج شده است را بیان نمود. هوای سرد زمانی حاصل می‌شود که در طی سه روز متوالی دو شرط برقرار باشند:


1- میانگین دمای هوا در طی 24 ساعت پایین‌تر از مثبت 5 درجه باشد.
2- دمای هوا برای بیش از 12 ساعت شبانه روزاز ده درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند.


البته در تعریفی دیگر این چنین آمده است: اگر که در زمان بتن ریزی دمای هوا به زیر مثبت دو درجه سانتی‌گراد برسد یا زمین در هنگام بتن ریزی یخ زده باشد، هوا سرد گفته می‌شود.
اگر چه واکنش هیدراتاسیون گرما زا است اما در چنین هوایی دمای بتن به شدت پایین می‌آید و پایین آمدن دما، سرعت واکنش را کم‌تر کرده و زمان گیرش را افزایش می‌دهد. پس بتن در ساعات نخست بتن ریزی و یا روزهای اولیه مقاومت و استحکام لازم را به دست نمی‌آورد و احتمال آسیب رسیدن به آن وجود دارد. در واقع به جهت نبودن مقاومت کافی یخبندان در داخل بتن ایجاد می‌شود و بتن به جهت یخ زدگی بتن انبساط یافته و احتمال ترک خوردن و از بین رفتن آن افزایش می‌یابد.

تمهیدات و الزامات بتن ریزی در هوای سرد

هنگامی‌که هوا طبق تعریف بیان شده، سرد گردید، برای جلوگیری از ایجاد ترک خوردگی و از بین رفتن بتن مهندسان باید تمهیدات و الزاماتی را در نظر بگیرند که در این بخش به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌شود. البته برخی از مهندسان در هوای سرد، ساخت و ساز را تعطیل می‌کنند اما این مورد همواره صدق نمی‌کند چرا که برخی پروژه‌ها ددلاین تعیین شده‌ای دارند و برخی دیگر در مکان‌هایی قرار دارند که هوا همواره سرد است و توقف ساخت و ساز ممکن نیست.

 

و اما تمهیدات و الزامات مهم بتن ریزی در هوای سرد عبارتند از:

• بتن ریزی در ساعاتی از روز که دما به بالاترین مقدار رسیده است، صورت گیرد.

• بر روی زمین و مصالحی چون میلگردها و قالب‌ها پیش از شروع کار نباید اثری از یخ زدگی وجود داشته باشد و در صورت وجود لازم است زدوده شوند.

• در هنگام انتخاب مصالح مصرفی دقت شود تا در نهایت بتن با کیفیت عمل آید.

• دمای بتن در زمان انتقال به قالب اندازه گیری شود تا کمتر از ده درجه سانتی‌گراد نباشد (همواره و در هر مرحله‌ای از بتن ریزی توصیه می‌شود، دما اندازه گیری گردد).

 

بتن ریزی درهوای سرد- سازه اکسپوز (3)

• حمل و نقل بتن لازم است در سریع‌ترین زمان صورت بگیرد تا بتن دچار افت شدید دما نشود.

• در هوای سرد سیمانی انتخاب شود که از سرعت واکنش بالایی برخوردار باشد.

• برای کاهش احتمال خرابی بتن و ایجاد خسارت، زودگیر بتن یا ضد یخ بتن استاندارد برای پایین آوردن زمان عمل آوری آن استفاده شود.

• عمل آوری یا کیورینگ بتن در شرایط هوای سرد، تنها تا هفتاد درصد مقاومت مشخصه بتن ادامه پیدا کند.

• اسلامپ بتن (شاخصه‌ای است برای سنجش یکنواختی کیفیت بتن که بسیار بالا یا پایین بودن آن می‌تواند به منزله زنگ خطر باشد) تا آن‌جا که ممکن است، کم‌تر انتخاب شود. آئین نامه بتن کشور اسلامپ را در 50 میلی‌متر محدود نموده است ولی با بررسی شرایط و بر اساس آن‌ها احتمال می‌رود که مقادیر بالاتر، اگر که به تدابیر و تمهیدات گفته شده توجه شود، مشکلی ایجاد نکند .

• با وارد ساختن شوک حرارتی، از سرد شدن سریع بتن پس از عمل آوری جلوگیری کرد.

• از روان کننده برای کم کردن آب، نسبت آب به سیمان و کم کردن آب انداختن بتن استفاده شود.

• در هوای سرد برای محافظت از مصالحی چون سنگ‌ریزه‌ها در برابر رطوبت و آب، برزنت، نایلون و یا لحاف پشم شیشه تهیه شده و بر روی آن‌ها به خصوص شب هنگام قرار داده شود.

• آب پیش از ترکیب با مواد خشک بتن، گرم شود. این عمل سبب می‌شود تا بتن به دمای مورد نظر برسد. البته باید توجه داشت که از سنگدانه یخ زده استفاده نشود.

 

• اطمینان حاصل کنید که عوامل اجرایی برای مدت طولانی تری در محل حضور داشته باشند زیرابتن در معرض دماهای سرد زمان بیشتری برای رسیدن به گیرش اولیه نیاز دارد، و تا رسسیدن به گیرش اولیه نیاز به مراقبت ویژه ای دارد.

• نصب بادشکن ها می توانند به محافظت از بتن (و کارگران) در برابر بادهایی که می توانند باعث افت سریع دما و تبخیر بیش از حد سریع شوند، کمک کنند. به طور کلی بادگیرهایی با ارتفاع حدود1 تا 1.5 متر ی کافی است.

• ساخت محفظه های گرم از چوب، برزنت های بوم یا ورق های پلی اتیلن یا استفاده از محفظه های پلاستیکی سفت و سخت تجاری که گرمایش داخل محفظه به بهترین وجه با سیستم های گرمایشی تامین گردد. اگر از بخاری‌های سوخت‌سوز استفاده می‌شود، بهترین گزینه استفاده از بخاری‌های غیرمستقیم است که در آن هوای گرم از یک واحد مشعل که در خارج قرار دارد به داخل محفظه قیف می‌شود. گزینه دیگر استفاده از سیستم هیدرونیک است که در آن مخلوط گرم گلیکول ( الکل ) و آب در داخل لوله ها یا شیلنگ ها ی تعبیه شده در داخل محفظه به گردش در درآمده و دمای محیط را گرم میکند.

عمل آوری بتن درهوای سرد- سازه اکسپوز (4)

• حتما باید اطمینان حاصل شود که دمای محیط بتن ریزی شده حداقل5 درجه سانتیگراد برای مدت زمانی مناسب با نوع و کاربرد بتن باشد.( مدت زمان حفاظت برای بتن تا حصول استحکام اولیه که در معرض چرخه های انجماد و ذوب قرار نمی گیرد، یک روز در دمای بالای5 درجه سانتیگراد و برای یک فونداسیون بتنی یا سازه دیگری که بارهای زیادی را در سنین پایین حمل می کند 20 روز یا بیشتر در حداقل دمای 10 درجه سانتیگراد خواهد بود)

• به یاد داشته باشید که عمل آوری سیمان یک واکنش گرمازا است که به خودی خود مقداری گرما تولید می کند و اغلب کافی است روی بتن را با ورق های پلی اتیلن یا پتوهای عایق بپوشانید تا گرما را به دام بیندازند. به هیچ عنوان نباید اجازه داد بتن در 24 ساعت اول پس از ریختن و قرار دادن یخ بزند.

در هر حال و برای جلوگیری از بروز مشکلات بهتر است برای انجام این فرآیند مهم در ساخت و ساز، پیش بینی آب و هوا به شکل دقیق انجام گیرد و در صورت الزام به بتن ریزی در هوای سرد تمهیدات گفته شده رعایت شوند تا میزان صدمات وارد شده به بتن کم‌تر شوند.

عمل آوری بتن در هوای سرد

بشرط انجام اقدامات مناسب دلیلی برای اجتناب از بتن ریزی در هوای سرد وجود ندارد .

جالب است بدانید بتن ریخته شده در آب و هوای خنک، به‌دلیل کند شدن دوره سخت‌شدگی، در واقع قوی‌تر از بتن ریخته‌شده در هوای گرم است.
هوای سرد بنا بر تعریف موسسه بتن آمریکا (ACI) زمانی اتفاق می افتد که میانگین دمای هوا بیش از سه روز متوالی
زیر 4 درجه سانتیگراد بوده و یا در طول نیمی از شبانه روز پایین تر از 10 درجه سانتیگراد باشد.
تحت این شرایط، تکنیک های خاصی برای عمل آوری و نگهداری از بتن باید اعمال شود.


نگهداری و عمل آوری بتن در هوای سرد بسیار مهم و حیاتی است زیرا برای گیرش مناسب و رسیدن به حداکثر استحکام، بتن تازه باید حداقل در 24 ساعت اول یا تا زمانی که به حداقل مقاومت 35 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع برسد از یخ زدگی محافظت شود. بتنی که در سنین پایین یخ می زند می تواند بسیاری از مقاومت کلی خود را از دست بدهد (انجماد زودهنگام می تواند مقاومت نهایی بتن را تا 50 درصد کاهش دهد).

همچنین بتنی که در زمان تازه بودن یخ می زند، یا قبل از اینکه به حدی برسد که بتواند در برابر انبساط ناشی از انجماد آب مقاومت کند، مقاومت دائمی خود را از دست می دهد. اما اگر اقدامات احتیاطی مناسب برای رفع مشکلات مربوط به دمای پایین انجام شود، می توان بتن را با موفقیت در شرایط آب و هوایی سرد ریخت.
باید توجه داشت هنگامی که دمای محیط زیر 5- درجه سانتیگراد است، چون هیدراتاسیون در چنین دماهایی کاملا متوقف می شود، باید دربتن ریزی های فضای باز، نسبت به حفظ دمای محل کار برای اطمینان از نتایج خوب، با اندیشیدن تمهیداتی همچون استفاده از محفظه ها و پتوهای عایق ، اقدام گردد.

در نهایت، تکنیک‌هایی وجود دارد که می‌توان در طول فرآیند گیرش بتن برای اطمینان از رسیدن بتن به حداکثر مقاومت از آنها استفاده کرد:

• دربتن ریزی هایی که در آنها از قالب استفاده می شود، تا جایی که ممکن است باز کردن قالب ها را به تاخیر بیاندازید زیرا این کار باعث حفظ گرما در داخل بتن شده و از خشک شدن سریع بتن جلوگیری میکند.
• با پمپاژ بخار به اطراف قالبهای حاوی بتن تازه میتوان از گیرش سریع بتن در مناطقی که رط.بت هوا کم است ، جلوگیری کرد.
• در صورت امکان دمای داخل بتن را با تجهیزاتی مانند دماسنج های حرارتی مادون قرمز کنترل کنید .(مطمئن شوید دمای بتن در تمام مدت گیرش اولیه در حدود 5 درجه سانتیگراد ثابت بماند )
• با کاهش تدریجی دمای محیط از خنک شدن سریع بتن جلوگیری نمایید . حذف سریع تمهیدات گرمایشی موجب ایجاد اختلاف دمای بین قسمت بیرونی و داخلی بتن و در نتیجه ترک خوردن بتن میگردد.
• مدت زمان عمل آوری حتما باید متناسب با نوع سیمان مصرقی در بتن باشد

حداقل زمان عمل آوری بر اساس توصیه های ACI آمریکا بشرح زیر میباشد :


ASTM C 150 برای سیمان نوع I:

7 روز
ASTM C 150 برای سیمان نوع II:

10روز
ASTM C 150 یرای سیمان نوع II:

3 روز
ASTM C 150 برای سیمان های نوع VیاIV :

14 روز

نکاتی که در هنگام بتن ریزی در هوای سرد باید مورد توجه قرار گیرد :

• در هوای سرد، گرم کردن یک یا چند ماده تشکیل دهنده (آب و سنگدانه) می تواند تضمین کننده دمای بتن در هنگام بتن ریزی باشد.. باید توجه داشت به جای گرم کردن سیمان پرتلند، این کار با گرم کردن آب و/یا شن و ماسه قبل از مخلوط کردن انجام می شود.
• ممکن است نیاز به افزودن افزونه هایی جهت تنظیم دما و یا تنظیم زمان گیرش به بتن باشد . معمولاً، میتوان با افزایش مقدار سیمان در بتن، یا استفاده از یک افزودنی شیمیایی تسریع‌کننده، مانند کلرید کلسیم در نسبت‌هایی تا 2 درصد گیرش اولیه بتن را تسریع نمود .
• حدالامکان از سیمان پرتلند نوع III استفاده کنید، زیرا این نوع سیمان بدون اینکه تاثیر منفی در کیقیت بتن ایجاد کند به گیرش اولیه کمک میکند.
• از استفاده از خاکستر بادی یا سرباره ها مانند میکروسیلیس در هوای سرد خودداری کنید زیرا این مواد کندتر تنظیم می شوند و گرمای داخلی کمتری تولید می کنند.