بتن ریزی و عمل آوری بتن در هوای سرد

شرایط آب و هوایی در محل پروژه نظیر سرد بودن یا گرم بودن هوا ، وزش باد و نیز میزان رطوبت و خشکی ، ممکن است شرایط توصیه شده ای را که بتن در آن حالت به بهترین مقاومت خود میرسد تحت تاثیر قرار دهد.عملیات بتن ریزی را میتوان در آب و هوای سرد هم اجرا کرد ولی حتما باید اقدامات احتیاطی لازم را جهت کاهش و از بین بردن اثرات منفی آب و هوایی به اجرا گذاشت.

در حال حاضر انستیتو بتن آمریکا ویژگی های آب و هوای سرد را در هنگام بتن ریزی به این شکل تعریف مینماید:

یک دوره زمانی که در آن بیشتر از 3 روز دمای هوای محیط به کمتر از 5 درجه سانتیگراد برسد و نیز به مدت 12 ساعت کمتر از 10 درجه باقی بماند.

چنین شرایطی به شکل بالقوه این امکان را ایجاد میکند که بتن قبل از عمل آوری و رسیدن به حداقل کیفیت لازم دچار یخ زدگی شود. تمام انواع بتن بعد از اجرا در محل پروژه باید به روش هایی از یخ زدگی محافظت بشوند تا به حداقل مقاومت فشاری 3.5 مگاپاسکال برسند. مقاومت مذکور معمولا بعد از 24 ساعت از زمان بتن ریزی به دست می آید.هنگامی که بتن تازه است و هنوز به حداقل مقاومت فشاری لازم نرسیده است در صورتی که دچار یخ زدگی شود ، تشکیل یخ و افت کیفیت خمیر سیمان باعث ایجاد اختلال در ماتریکس بتن میشود . پدیده مذکور مقاومت بتن را به شکل آشکار و غیر قابل جبرانی کاهش میدهد. یخ زدن زود هنگام میتواند تا 50% مقاومت فشاری بتن را کاهش دهد.اقدامات محافظتی در برابر سرما باید تا زمانی که بتن به حداقل مقاومت 3.5 مگاپاسکال برسد ادامه پیدا کند.

در صورت احتمال فرا رسیدن جبهه یخبندان پس از بتن ریزی، باید از مواد ضد یخ استفاده نمود. ضد یخی برای بتن مناسب می­باشد که علاوه بر کاهش نقطه انجماد آب اضافی داخل بتن به عنوان یک زودگیر و افزایش دهنده مقاومت بتن در سنین اولیه عمل نماید. حال باید توجه نمود در پروژه هایی که در زمان بهره برداری امکان خوردگی وجود دارد، بتن­های پیش تنیده، بتن­هایی که در آن­ها از آلومینیوم و گالوانیزه استفاده شده است، بتن هایی که در تماس با آب یا خاک سولفاته هستند و یا بتن هایی که سنگدانه­های آن­ها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وجه از ضد یخ های کلر دار نمی­توان استفاده نمود. بلکه بایستی از ضد یخ­هایی استفاده شود که بر پایه دیگر مواد (مثل نیترات) ساخته شده باشد. با توجه به توضیحات ارائه شده شرکت دانش بنیان صنایع شیمی ساختمان آبادگران گونه جدیدی از ضد یخ بتن را با نام تجاری E.M.ANTIFREEZE-C برای شرایط بتنریزی در سرمای شدید طراحی و تولید نموده است.

اگر دمای هوا هنگام بتن ریزی کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد و دمای هوا در 24 ساعت نخست پس از اجرای بتن ریزی سرد باقی بماند و یا با یخبندان مواجه باشیم باید نکات ذیل را در نظر گرفنه و به اجرا گذاشت.

الف) دمای اولیه بتن اماده :

در آب و هوای سرد شاید لازم باشد تا یک یا بعضی از اجزای مخلوط بتن را گرم کنیم تا دمای بتن در محل پروژه به حد قابل قبولی برسد. استفاده از سیمان گرم یا گرم کردن سیمان به دلیل ظرفیت گرمایی کم نمی تواند گزینه مطلوبی باشد. معمولا استفاده از آب گرم توصیه می گردد.

ب) اقدامات حفاظتی هنگامی که بتن ریزی به پایان رسیده است :

قرار گرفتن در هوای سرد مدت زمان لازم برای تکمیل فرآیند هیدراسیون و رسیدن به حداقل مقاومت را افزایش میدهد. بسته به دما و شرایط محیط کار ممکن است بعضی اقدامات نظیر استفاده از بادگیر ها ، پوشاندن کامل محوطه کارگاه و یا استفاده از وسایل گرمایشی مورد نیازباشد.همچنین گاهی لازم است با توجه به شرایط کارگاه و دمای محیط ترکیب بتن را کمی تغییر دهیم ، مثلا مقدار بیشتری سیمان به کار ببریم یا از بعضی افزودنی های شیمیایی نظیر انواع ضد یخ بتن استفاده کنیم.

استفاده از ورقه های بادگیر یا تجهیزاتی که به شکل بادگیر استفاده شده اند میتواند از بتن تازه ریخته شده و نیز مجموعه کارگاه و پرسنل در برابر سرما و وزش باد که باعث کاهش بیشتر دما و نیز افزایش تبخیر آب بتن می گردد محافظت نماید.معمولا ارتفاع بادگیر ها حدود 2 متر در نظر گرفته می شود که البته با توجه به شرایط کارگاه و نیز وضعیت آب و هوا می تواند تغییر کند.ایجاد محوطه های سربسته و گرم از بهترین گزینه هاست که البته میتواند گران ترین گزینه نیز باشد. فضا های بسته و گرم را میتوان با انواع مصالح نظیر چوب ، الیاف بافته شده ، نایلون و... ایجاد کرد.جهت گرمایش معمولا از سه سیستم گرمایش مستقیم ، گرمایش غیر مستقیم و سیستم های انتقال حرارت توسط آب یا مایعات استفاده می نمایند. این که کدام سیستم مورد استفاده قرار بگیرد به شرایط محیط و اولویت ها بستگی دارد . مثلا استفاده از سیستم های گرمایش مستقیم خطر کربوناسیون بتن تازه را به همرا دارد و استفاده از سیستم های گرمایش غیر مستقیم ممکن است گرما و حرارت لازم را به فضا تزریق ننماید.در هنگاه انتخاب سیستم گرمایش بسیار قابل اهمیت است که توجه کنیم پرسنل و افراد مشغول در کارگاه در معرض مونوکسید کربن قرار نگیرند.

در سیستم های هیدرونیک انتقال حرارت توسط آب یا یک سیال در حال گردش در مدار بسته ای از لوله و اتصالات، منتقل میگردد. از این روش معمولا جهت گرمایش یا پیش گرمایش محیط هایی استفاده میشود که امکان گرمایش توسط سیستم های دیگر محدود است و یا اینکه فضا به قدری وسیع است که امکان ایجاد یک فضای بسته و گرم وجود ندارد.مدت زمان گرمایش میتواند متفاوت باشد. این فرایند میتواند از یک روز برای کارگاه های کوچک و تا 20 روز برای مقاطع بتن ریزی حجیم که قرار است با فاصله کمی از بتن ریزی بار زیادی را تحمل کنند به درازا بکشد.

در قطعه های بزرگ یا مساحت های وسیعی که بتن ریزی شده اند دمای محیط باید به حداقل 10 درجه سانتیگراد برسد تا فرایند کیورینگ به درستی انجام گرفته و امکان حذف شمع ها و ستون های موقت مهیا شده و عمل بارگذاری انجام  شود.در مجموع هرگز نباید اجازه داد در 24 ساعت اول بعد از بتن ریزی ، مخلوط بتن دچار یخزدگی شود . از آنجا که فرایند هیدراسیون گرمازاست استفاده از پوشش مناسب بر روی بتن میتواند باعث تسهیل ایجاد شرایط مناسب کیورینگ از نظر دمایی شود.بتن هایی که در قالب هستند و یا در پوشش قرار دارند در دمای 5 تا 10 درجه به ندرت مقداری آب از دست میدهند که فرایند هیدراسیون دچار اشکال شود.استفاده بدون توجه از هیترها میتواند باعث تبخیر سریع آب شده و به بتن آسیب بزند.معمولا توصیه میشود در فصل سرد قالب ها تا حد امکان دیر تر باز شوند ، قالب ها باعث توزیع یکنواخت تر گرما شده و از تبخیر آب بتن نیز جلوگیری مینمایند. وارد کردن بخار آب گرم به محیط سر بسته کارگاه یک گزینه بسیار عالی است. چون هم دما و هم رطوبت مورد نیاز را به طور هم زمان تامین می کند.

نکته قابل توجه دیگر این است که پس از اتمام فرایند گرمایش باید از سرد شدن سریع بتن جلوگیری کنیم.هنگامی که سطح بتن خنک میشود داخل بتن هنوز گرم است و این باعث ایجاد ترک در مقطع بتنی می گردد.مخلوط بتن باید آهسته و به تدریج خنک شود. مثلا می توان قالب ها را کنار گذاشت ولی سطح بتن را با پوششی همچنان محافظت کرد. به طور کلی بعد از توقف گرمایش باید زمان کافی را در نظر گرفت تا بتن و محیط به آهستگی هم دما شوند.سازه های حجیم و بزرگ نیاز به زمان بیشتری برای خنک شدن و هم دمایی با محیط دارند تا از آسیب ها و ترک های احتمالی پیشگیری شود. بسته به وضعیت هوا و شرایط کارگاه و پروژه این زمان می تواند بین یک هفته تا یک ماه به طول انجامد.

برای دریافت اطلاعات بیشتر پیرامون بتن ریزی در هوای سرد می‌توانید به مقاله ذیل رجوع کنید :

نکات اولیه در مورد بتن ریزی در هوای سرد

بتن ریزی درشرایط آب و هوای سرد