راهنمای بتن ریزی در آب و هوای سرد

تعاریف

قبل از هر چیز میبایست تعریف آب و هوای سرد را بدانیم. آب هوای سرد وقتی رخ میدهد که دمای هوا به زیر C 4 در دورۀ محافظت برود. در این شرایط میبایست بتن ریزی، پرداخت و ماله کشی، عمل آوری و مراقبت از بتن با اقدامات احتیاطی همراه شود. از آنجا که در ماه های زمستان، آب و هوا میتواند به سرعت تغییر کند، لذا در هنگام بتن ریزی در آب و هوای سرد داشتن یک برنامه بتن ریزی مناسب یک امر حیاتی به شمار می آید.

دلیل اصلی این که انجماد بر روی بتن تاثیر بسیار خطرناک دارد، تغییر حجم بتن در زمان گیرش است. تغییر حجم باعث از بین رفتن اتصال خمیر و سنگدانه شده و عملاً کلیه خواص بتن تحت شعاع قرار می گیرد.

دمای کم بتن می تواند یک اثر قابل توجه برروی نرخ هیدارسیون سیمان داشته باشد که می تواند منجر به گیرش کندتر و کسب مقاومت کمتر شود. کاهش دمای بتن تا دمای C 10 می تواند زمان گیرش را دو برابر کند. مواردی همچون نرخ کند تر گیرش و کسب مقاومت کمتر باید در زمان بندی عملیات ساخت و ساز (باز کردن قالب ها) درنظر گرفته شود. بنابراین مقاومت 7 روزه ای که در تابستان کسب میشود، نباید ملاک عمل برای باز کردن قالب در سن 7 روزه اعضای بتنی در زمستان باشد.

تعاریف

مسائل عمدۀ بتن ریزی در شرایط آب و هوایی سرد عبارتند از: گیرش کند، کاهش نرخ افزایش مقاومت، ترکخوردگی حرارتی و مشکلات غیر قابل بازگشت ناشی از انجماد زودرس. به هنگام بتنریزی در حالت ایدهآل، دمای محیط کارگاه و یا سطوحی که بتن در آن قرار میگیرد نباید کمتر از C5 (F40) باشد.

جدول 1-3 در ACI 306R-88[1] فهرستی از حداقل دمای بتن در زمانی که مخلوط میشود، حداقل دمای بتن در زمانی که ریخته میشود، حداقل دمای بتن در زمانی که نگهداری میشود و حداکثر مجاز افت تدریجی دما در 24 ساعت اوّلیه پس از خاتمۀ دورۀ حفاظت بتن توصیه شده است. ‌به‌طور‌ کلی در صنعت پذیرفته شده است که بتن درجا، قبل از انجماد باید حداقل به مقاومت فشاری در حدود MPa 3/5 (psi 500) رسیده باشد. توجه داشته باشید که خرابی واقعی ناشی از انجماد زودرس به دلیل تغییر در افزایش حجم است. بنابراین، ویژگی حیاتی تعیین کنندۀ پایداری در برابر انجماد زودرس، مقاومت فشاری نیست بلکه افزایش مقاومت کششی است.

افزودنی هایی که به عمد حاوی کلرید هستند نباید در هر بتنی که در معرض خوردگی است، استفاده شوند. مقدار کلرید مجاز در محلول ضد یخ میباید کمتر از 0/1 درصد باشد.

[1]. دستورالعمل بتن ریزی در آب و هوای سرد [ACI 306R-88 (تایید مجدد2002)].

بتن های در تماس با آب و بتن های در معرض سیکل ذوب و یخ زدگی، می بایست هوا دهی شوند و یا در آنها از مواد حباب زا استفاده شود. بتن تازه با توجه به این که کاملاً اشباع است، میبایست از چرخه های ذوب و یخ زدگی (انجماد و ذوب) محافظت شود. این محافظت میبایست تا زمانی که بتن مقاومت Mpa 24 کسب کند، ادامه یابد.

هیدراسیون سیمان یک واکنش شیمیایی است که باعث ایجاد گرما می شود. بتن تازه بتن ریزی شده باید به اندازه کافی عایق شود تا این گرما را حفظ کند. اختلاف دمای زیاد بین سطح بتن و میان بتن به خصوص در بتن ریزی های حجیم می تواند موجب ترک خوردگی شود. بخصوص در زمانی که تفاضل دمایی بیش از C 20 شود. برای جلوگیری از شوک حرارتی میبایست اقدامات حفاظتی مانند عایق کردن سطوح را انجام داد.

نکته:

مواد افزودنی شیمیایی می توانند با افزایش نرخ گریش و کسب مقاومت فشاری، در مقابله با یخ زدگی مشارکت کنند. مواد تسریع کننده گیرش تیپ C و مواد افزودنی کاهنده آب و تسریع کننده (تیپ E) معمولا در فصل زمستان استفاده می شوند. کلسیم کلرید و یا کلسیم کلراید یک ماده معمول و موثر برای تسریع گیرش است و نباید بیشتر 2 درصد وزنی سیمان استفاده شود.

چگونه در آب هوای سرد بتن ریزی کنیم؟

زمانی که خوردگی فولاد و یا آهن در تماس با بتن مورد بحث است، می بایست از تسریع کننده های فاقد کلرید و یا ضد خوردگی استفاده شود. مواد افزودنی شیمیایی تسریع کننده از یخ زدگی بتن جلو گیری نمی کنند. این یک باور عامه پسند و غیر فنی است.

با افزایش مقدار سیمان و یا استفاده از سیمان تیپ 3 میتوان نرخ گیرش را تسریع بخشید. برخی از پوزولان ها مانند خاکستر بادی و یا سرباره کوره آهن گدازی میتواند نرخ گیرش را کم کند. لذا در آب و هوای سرد میتوان از مقدار مصرف انها کاست تنها در مواردی که بتن مشخصاً برای دوام طراحی نشده باشد. به هر حال، میبایست یک راه حل اقتصادی مناسب اتخاذ نمود که کمترین تاثیر را بروی خواص نهایی بتن داشته باشد.

برای بتن ریزی در آب و هوای سرد، بتن میبایست کمترین اسلامپ عملی را داشته باشد تا آب انداختگی و زمان گیرش به کمترین مقدار خود برسد.

اضافه کردن 5 تا 10 لیتر آب در هر متر مکعب میتواند زمان گیرش را از 1/2 تا 2 ساعت به تعویق بیاندازد. هرچه گیرش بتن کند تر باشد، آب انداختگی آن بیشتر خواهد شد. در زمانی که بتن به آب انداختگی ادامه می دهد، عملیات پرداخت و ماله کشی را شروع نکنید، زیرا سطوح تمام شدۀ بتن به لحاظ مقاومت و دوام، ضعیف تر خواهد شد.