بتن ریزی در هوای گرم- مشکلات، روش‌ها و نکات اجرایی

بتن ریزی در آب و هوای گرم با مسائل خاصی همراه است. این مسائل ناشی از دمای بالاتر بتن و در بیشتر موارد، ناشی از نرخ بالاتر تبخیر آب از سطح بتن تازه هستند. هوای گرم باعث از دست رفتن آب مخلوط شده و طرح اختلاط طراحی شده را دچار تغییر می‌کند که این تغییرات می تواند باعث مشکلاتی از جمله از دست رفتن مقاومت مخلوط شود. این مشکلات در بتن ریزی حجیم یا با جرم زیاد با ترک خوردگی‌های احتمالی ناشی از افزایش دما و افت بعدی ناشی از حرارت هیدراتاسیون سیمان و تغییر حجم‌های ناشی از مهارشدگی همراه خواهند بود. در این شرایط باید تدابیر مناسبی در اختلاط، ریختن و عمل آوری بتن اندیشیده شود. از طرفی تدابیر لازم برای جلوگیری از مشکلات ناشی از بتن ریزی در هوای گرم و بتن ریزی حجیم به دلیل مشابهت در انتهای این مقاله مورد بحث قرار می‌گیرد. در این مقاله ضمن بیان شرایط هوای گرم در انواع استاندارد‌ها و مشکلات ناشی از آن، تدابیر و گام‌های اجرای مناسب این شرایط را به تفضیل بیان می‌کنیم.

سرفصل‌های این مقاله:

مسائل بتن در آب و هوای گرم
بتن ریزی در هوای گرم
بتن های حجیم

مسائل بتن در آب و هوای گرم

همان طور که در مقدمه گفته شد هوای گرم هنگام بتن ریزی باعث ایجاد مشکلاتی در بتن مثل پایین آمدن کیفیت، هم در بتن تازه و هم در بتن سخت شده می گردد، این مشکلات نسبت به بتن‌ریزی در هوای معتدل بسیار زیاد است. در این فصل سعی داریم ضمن تعریف هوای گرم در استاندارد های مختلف، مشکلاتی که هوای گرم در بتن ایجاد می‌کند را بیان کنیم.

پیشنهاد آموزشی: کتاب هنر بتن ریزی

هوای گرم چیست؟

قبل از اینکه وارد مسائل بتن‌ریزی در هوای گرم و راهکار‌های پیشنهادی بشویم لازم است که بدانید که هوای گرم چگونه تعریف می‌شود. به طور کلی هوای گرم به هوایی گفته می‌شود که علاوه بر دمای زیاد هوا همراه با باد یا بدون باد ، رطوبت کم است. اما صرفاً استفاده از کلمات دمای زیاد و رطوبت کم برای کار مهندسی کافی نیست. در ادامه تعریف هوای گرم را در چند استاندارد معتبر خارجی و مبحث نهم مقررات ملی بیان می کنیم.

در استاندارد ACI 360R-1999 هوای گرم، زمانی تعریف شده است که دمای بتن بالا باشد و رطوبت نسبی محیط کم باشد، باد زیاد بوزد و تابش شدید آفتاب وجود داشته باشد. این تعریف دقیق نیست و ابهامات بسیار زیادی دارد.

در استاندارد ACI 360R-2006 هوای گرم، هوایی با در دمای محیط بیشتر از 28 درجه سانتی گراد و سرعت تبخیر بالا تر از 1 کیلوگرم بر سانتی متر مربع تعریف شده است.

در استاندارد ملی ایران INSO-8451 هوای گرم، هوایی است که در زمان بتن ریزی دمای بتن بیشتر از ۳۰ درجه سانتی گراد و دمای محیط بیشتر از ۳۸ درجه سانتی گراد باشد.

بنا بر بند 9-22-5-5-1 مقررات ملی ساختمان ایران مبحث نهم ویرایش 1399 بتن ریزی در هوای گرم به مواردی اطلاق می‌شود که بتن با دمای بیشتر از 32 درجه سلیسوس ریخته می‌شود. در این موارد باید تمهیدات خاص، برای کاهش دمای بتن در زمان ریختن، به کار گرفته شوند؛ تا از ایجاد اختلال در کسب مقاومت و دوام مطلوب، و افزایش ترک خوردگی های ناشی از جمع شدگی خمیری، حرارتی و خشک شدگی، جلوگیری گردند.

علاوه بر تعریف هوای گرم در استانداردهای مختلف، دمای حداکثری بتن ریزی معرفی شده است که اگر در هنگام بتن ریزی دمای بتن از این حد تجاوز کند شرایط بتن ریزی در هوای گرم تعریف می‌شود که بتن ریزی باید با فراهم آوردن شرایط مناسب، اتخاذ تدابیر لازم و تایید دستگاه نظارت صورت گیرد.

پیشنهاد آموزشی:آموزش نظارت ساختمان – صفر تا صد نظارت ساختمان بتنی و فولادی

هوای گرم و سرعت تبخیر بالا، باعث کاهش مقدار آب در دسترس بتن می‌شود. کاهش آب بتن باعث کاهش کارآیی آن خواهد شد. کاهش کارآیی بتن مشکلات زیادی را در انتقال، پخش و ویبره کردن آن پدید می‌آورد. گیرش بتن خود یک فرآیند گرمازا است، بالا بودن دما باعث اختلال در گیرش بتن نیز می‌شود. اختلال در گیرش بتن باعث کاهش مقاومت فشاری آن می‌شود. این اثرات فقط به مشکلات کوتاه مدت منتهی نمی‌شود؛ مشکلاتی زیاد دیگری در خواص بهره برداری بتن در طولانی مدت نیز به وجود می‌آید. طبیعتاً در چنین شرایطی باید تدابیر ریختن مخلوط بتنی در شرایط آب و هوایی گرم مورد استفاده قرار گیرد.

مسائل هوای گرم در بتن

دمای بالاتر بتن تازه نسبت به حالت معمول منجر به هیدراسیون سریع‌تر سیمان و هم‌چنین تسریع گیرش و مقاومت بلندمدت کمتر بتن سخت شده می‌شود. دلیل این امر، تشکیل ساختار غیر یکنواخت ژل کلسیم سیلیکات هیدراته می‌باشد. علاوه بر این، در صورتی که دمای بالا همراه با رطوبت نسبی پایین هوا باشد، مقداری از آب اختلاط سریعاً تبخیر شده و موجب افت کارآیی، جمع شدگی پلاستیک بیشتر و ترک‌های سطحی می‌شود. همچنین دمای بالای بتن تازه در بتن ریزی‌های حجیم تعیین کننده می‌باشد، زیرا افزایش سریع دمای هیدراسیون سیمان می‌تواند سبب گسترش اختلاف‌های دمایی بیشتری بین بخش‌های مختلف بتن شود. هم‌چنین سرد شدن متعاقب بتن سبب ایجاد تنش‌های کششی می‌شود که ممکن است، موجب ترک‌خوردگی حرارتی شوند. موارد بالا جمع بندی از تاثیر هوای گرم بر روی بتن است. اگر تاثیر هوای گرم را دقیق تر بر روی بتن بررسی کنیم، مشاهده می‌کنیم اثرات نامطلوب هوای گرم بر بتن خمیری(تازه) و بتن سخت شده متفاوت است.

اثرات نامطلوب هوای گرم در بتن تازه

اثرات نامطلوب هوای گرم بر روی بتن تازه در موارد زیر جمع بندی می‌شود:

هوای گرم باعث تبخیر آب در دسترس مخلوط می‌شود بنابراین باید مقدار آب در طرح اختلاط را افزایش داد. افزایش آب در بتن مشکلاتی اعم از مقاومت فشاری کم، منافذ زیاد و جداشدگی مخلوط را به همراه خواهد داشت.
کاهش آب مخلوط، باعث کاهش کارآیی مخلوط و در نتیجه افزایش آهنگ اسلامپ می‌شود. کاهش کارآیی عملیات انتقال و تراکم و پرداخت بتن را با مشکل مواجه می‌کند.
کاهش آب در مخلوط باعث افزایش سرعت سخت شدن بتن و کاهش زمان گیرش آن ، کاهش زمان در دسترس، دشواری در پرداخت سطح می‌شود ونگهداری و عمل آوری بتن را مشکل می‌کند.
گیرش سریع بتن امکان ایجاد درز سرد را افزایش می‌دهد. درز سرد باعث عدم پیوستگی در المان‌های سازه‌ای می‌شود.

نمونه ای از درز سرد ایجاد شده در المان سازه‌ای

سرعت تبخیر بالا، آب در دسترس بتن را به سرعت کاهش می‌دهد، این موضوع باعث جمع شدگی بتن و در نتیجه افزایش احتمال ترک خوردگی در بتن تازه می‌شود. عواملی مثل دمای هوا، درصد رطوبت محیط،سرعت باد و دمای مخلوط بتنی در سرعت تبخیر آب از سطح بتن موثر هستند.

جمع شدگی مخلوط بتن و ایجاد ترک‌های پلاستیک

کاهش مقدار آب در دسترس بتن باعث ایجاد خلل در مکانیزم افزودنی‌های حباب‌ هوازا می‌شود به صورتی که حباب‌های هوا بزرگ تر از مقدار مطلوب می‌شود و می‌ترکد .

اثرات نامطلوب هوای گرم در بتن سخت شده

اثرات نامطلوب هوای گرم بر روی بتن سخت شده در موارد زیر جمع بندی می‌شود:

افزایش مقدار آب در طرح مخلوط (افزایش نسبت آب به سیمان) باعث کاهش مقاومت بتن در بلندمدت می‌شود. دمای بالا هوا باعث افزایش سرعت گیرش بتن در سنین اولیه می‌شود اما تاثیرات بلند مدت آن نامطلوب است.
افزایش دما سرعت واکنش هیدراسیون را افزایش می‌دهد این افزایش سرعت در افزایش سرعت گیرش بتن نیز تاثیرگذار است و باعث شکل گیری نامنظم و کاملاً تصادفی در محصولات هیدراسیون می‌شود که در نهایت باعث کاهش مقاومت بتن در دراز مدت خواهد شد.
به دلیل ادامه داشتن فرآیند هیدراسیون تا مدت زمان طولانی، مقداری آب آزاد در مخلوط بتن وجود دارد. افزایش دما باعث افزایش تبخیر آب واکنش نداده در مخلوط بتن می‌شود و در نتیجه تمایل مخلوط بتن را به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترک‌های حرارتی را افزایش می‌دهد.
ایجاد حباب هوا در بتن در دما‌های بالاتر سخت تر ایجاد می‌شود؛ کاهش میزان حباب‌های هوا در بتن برای مراقبت از آن در برابر ترک خوردگی در سیکل‌های ذوب و یخ باعث کاهش دوام در مخلوط بتنی می‌شود.

ایجاد منافذ ناشی از تبخیر آب در مخلوط سخت شده بتن، مقاومت آن را در برابر حمله سولفات‌ها، کلرید‌ها و سایر عوامل مزاحم شیمیائی به دلیل افزایش نفوذ پذیری کاهش می‌دهد.

افزایش نفوذ پذیری و درز‌های سرد ایجاد شده، امکان خوردگی میلگرد را افزایش می‌دهد.
درز‌های سرد، ایجاد منافذ به ویژه در سطح بتن و تغییر رنگ بتن به دلیل تفاوت در آهنگ آبگیری باعث نازیبایی سطح بتن می‌شود.

عوامل تسریع کننده خسارات ناشی از هوای گرم

تاثیرات عوامل محیطی بر روی خواص بتن یک اصل غیر قابل انکار است. در بخش قبلی اثرات هوای گرم و سرعت تبخیر زیاد در بتن تازه و سخت شده بیان شد. همان طور که می‌دانید این خسارات به صورت جزئی همیشه در بتن وجود دارد و به خاطر همین موضوع عدم قطعیت‌هایی در بتن در نظر گرفته می‌شود. چیزی که برای مهندسین باعث ایجاد نگرانی می‌شود، بروز این خسارات بیش تر از حالت معمول است. برای جلوگیری از این موضوع لازم است که عوامل تسریع کننده خسارات ناشی از هوای گرم را بشناسید و از آن‌ها پرهیز کنید.

عوامل مهم در تسریع خسارات ناشی از هوای گرم به شرح زیر است:

دمای زیاد باعث افزایش سرعت فرآیند هیدراسیون در نتیجه افزایش سرعت گیرش می‌شود بنابراین استفاده از سیمان‌های زود گیر تیپ III خودداری شود چرا که این سیمان از دانه‌های ریز تشکیل شده و در سنین اولیه (چند ساعت اول) حرارت قابل توجهی آزاد می‌کند و باعث گرم تر شدن بتن می‌شود.
دسته ای از مواد افزودنی شیمیایی به عنوان زودگیر کننده به بتن اضافه می‌شود که سرعت گیرش را افزایش می‌دهد. دوده سیلیس یکی از این مواد است. باید از استفاده این دسته مواد افزودنی شیمیایی در بتن خودداری شود.
بتن در هوای گرم با مشکل مقدار آب کم مواجه خواهد شد، بنابراین استفاده از طرح اختلاط با نسبت آب به سیمان کم مطلوب نخواهد بود.
منافذ ایجاد شده در بتن به واسطه هوای گرم، پیوستگی بین بتن و میلگرد را کاهش می‌دهد بنابراین بتن ریزی قطعات مسلح با بتن نازک و میلگرد زیاد در هوای گرم توصیه نمی‌شود.

ترک‌های پلاستیک در المان‌های بتن مسلح نازک باعث عدم پیوستگی بین قطعات می‌شود

بعضی از مواد افزودنی در بتن باعث انبساط در بتن می‌شود، این مواد باعث ایجاد ترک‌های مضاعف در بتن می‌شود. بنابراین تا حد الامکان از استفاده این مواد در طرح اختلاط خودداری شود.

بتن ریزی در هوای گرم

در قسمت پیشین با مشکلات بتن ریزی در هوای گرم آشنا شده‌اید. استاندارد‌های ساختمانی برای جلوگیری از بروز این مشکلات دستور العمل‌هایی را بیان کرده اند. این دستورالعمل‌ها به طور کلی ازمشخصات مکانیکی و کارآیی مخلوط بتنی محافظت می‌کند. در ادامه این دستورالعمل‌ها به تفضیل بیان می‌شوند. این دستور العمل‌ها بسته به زمان اعمال آن‌ها در سه دسته زیر طبقه بندی شده است:

دما و نوع مصالح تشکیل دهنده: این بخش شامل تمامی اقداماتی است که در زمان انتخاب مصالح تشکیل دهنده و اختلاط آن‌ها می توانید اتخاذ کنید.
اقدامات لازم در بتن ریزی: در این بخش تمامی تدابیر لازم در حمل، انتقال و تراکم بتن بیان شده است.
اقدامات لازم در عمل آوری بتن: در این بخش تمامی اقدامات برای عمل آوری بتن در هوای گرم بیان شده است.

دما و نوع مصالح تشکیل دهنده

دمای زیاد هوا با تاثیر بر فرآیند هیدراسیون باعث بروز مشکلاتی می‌شود. در اولین قدم برای جلوگیری از بروز این مشکلات پایین نگه داشتن دمای بتن در کارگاه و لحظه تحویل است. کنترل دمای بتن با کنترل دمای مصالح تشکیل دهنده انجام می‌گیرد. دما در مخلوط بتنی ترجیحا نباید بیش از 16 درجه سانتی گراد (60 درجه فارنهایت) و حداکثر باید 32 درجه سانتی گراد(90 درجه فارنهایت) باشد. مصالح تشکیل دهنده بتن، به طور کلی سنگدانه، آب و سیمان است.

دمای بتن را می‌توان به سادگی از دمای اجزای تشکیل دهنده اش با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد:

دمای واقعی بتن تا حدی بیشتر از دمای بدست آمده از رابطه بالا است. که دلیل آن کار مکانیکی انجام شده در هنگام اختلاط و افزایش اولیه حرارت هیدراسیون سیمان می‌باشد.
در عبارت بالا T به دما (سانتی گراد یا فارنهایت) و W به جرم اجزای تشکیل دهنده بر واحد حجم بتن (Kg/m^3) است. واحد های استفاده شده برای دما و جرم برای هر کدام از اجزای تشکیل دهنده باید یکسان باشد.
عدد 0.22 نسبت تقریبی گرمای ویژه اجزای تشکیل دهنده خشک به آب است و در هر دو یکاهای SI و سیستم‌های آمریکایی قابل کاربرد است.
اگر دمای شن یا ماسه زیر صفر باشد، رطوبت مصالح به صورت یخ ظاهر می‌شود. بنابراین گرمای نهان ذوب یخ برای آب کردن یخ باید به میزان فوق اضافه شود.

از آن جا که اغلب کنترل‌های معینی بر دمای برخی از اجزای تشکیل دهنده بتن وجود دارد، بررسی تاثیر نسبی تغییر دمای آن مفید است. به عنوان مثال، در یک نسبت آب به سیمان 0.5 و نسبت مصالح سنگی به سیمان 5.6، می توان با کاهش دمای سیمان تا 9 درجه سانتی گراد (9 درجه فارنهایت)، و یا دمای آب تا 3.6 درجه سانتی گراد (3.6 درجه فارنهایت) یا دمای سنگ دانه تا 1.6 درجه سانتی گراد (1.6 درجه فارنهایت)، دمای بتن را تا 1 درجه سانتی گراد (1 درجه فارنهایت) کاهش داد. بنابراین می‌توان مشاهده کرد که به دلیل مقدار کمتر سیمان در مخلوط، دمای سیمان نسبت به سایر اجزای تشکیل دهنده بتن باید کاهش بیشتری پیدا کند. علاوه بر این خنک کردن آب به مراتب راحت تر از خنک کردن سیمان و مصالح سنگی است.

اگر از یخ در مخلوط بتنی استفاده شود رابطه بالا به صورت زیر باز نویسی می‌شود:

هنگام استفاده از یخ به این نکته توجه کنید که الزامی است یخ پیش از تکمیل اختلاط به طور کامل ذوب شود.
تا حد الامکان باید از گرم شدن سنگدانه جلوگیری کرد. برای این کار سنگدانه‌ها را در زیر سایبان دپو کرده و یا آن‌ها را با برزنت بپوشانیم تا در برابر تابش مستقیم آفتاب قرار نگیرند. در صورتی که سطح توده سنگدانه گرم شده باشد، می‌توان از قسمت‌های زیرین استفاده نمود.
آب پاشی کنترل شده دپوی سنگ دانه به نحوی که گرما با تبخیر آب از بین رود یا دمیدن هوای سرد به آن‌ها از دیگر از راه‌های کاهش دمای سنگ دانه است.
به طور کلی بکارگیری شن‌های ریزدانه برای جلوگیری از نفوذ حرارت مناسب‌تر است.
سیمان مورد استفاده نیز می‌تواند با اقداماتی مشابه آنچه که برای سنگدانه گفته شد حفاظت شود تا دمای آن افزایشی نداشته باشد. در استاندارد‌ها دمای سیمان به ۶۰ درجه سانتی گراد محدود می‌گردد.
استفاده از رنگ روشن و منعکس کننده نور خورشید برای سیلوهای سیمان توصیه می‌شود. سیلوهای فلزی دو جدار و یا عایق بندی سیلوها راه حل مناسبی برای جلوگیری از افزایش دمای سیمان می باشد.
جزء بعدی مخلوط سیمان، آب است. استفاده از آب با دمای پایین موثر ترین راه برای پایین نگه داشتن دمای مخلوط بتنی است. از آب و یخ می‌توان در ترکیب آب مخلوط استفاده کرد.
پوشاندن لوله‌های آب، رنگ کردن تمامی لوله‌ها، مخازن زیرزمینی و مخازن رو باز با رنگ سفید راهکار های دیگری برای جلوگیری از افزایش دمای آب است.
استفاده از آب نمک دار مانند آب دریا، برای شستشوی مصالح و ساخت مخلوط بتنی مناسب نیست.
سیمان نوع II یا سیمان اصلاح شده برای بتن ریزی در هوای گرم مناسب است. از استفاده از سیمان تیپ III به دلیل حرارت هیدراسیون زیاد توصیه نمی‌شود.
مواد افزودنی کندگیر کننده برای کاهش خسارات ناشی از هوای گرم بر گیرش بتن در بتن ریزی حجیم مثل سدهای بزرگ بتنی، پمپ کردن بتن در فواصل زیاد یا حمل بتن آماده در مسافت های دور استفاده می‌شود. چنانچه از فوق روان کننده برای افزایش کارآیی استفاده می‌شود، بهتر است این ماده خاصیت زودگیر کننده نداشته باشد.
جایگزین کردن مقداری از سیمان با مواد سیمانی تکمیلی مثل پوزولان ها و سرباره کوره به منظور پرهیز از مصرف سیمان زیاد در طرح اختلاط یکی دیگر از راهکار قابل استفاده است.

اقدامات لازم در بتن ریزی

برای بتن ریزی در هوای گرم باید دمای محیط، دمای مصالح و بتن، اوضاع جوی، سرعت و جهش وزش باد، رطوبت نسبی محیط و سایر اطلاعات به طور روزانه، ثبت و در کارگاه جمع آوری گردد. به طور کلی بهتر است حتی الامکان از بتن ریزی در شرایط گرم، خودداری گردد. در این بخش اقدامات و دستور العمل‌ها در زمان بتن ریزی معرفی می‌شود که شامل موارد زیر است:

برنامه ریزی ساخت پروژه به گونه‌ای باشد که در مناطق با اقلیم گرم و خشک بتن ریزی در فصل‌های سرد انجام گیرد.
در روزهای خیلی گرم از بتن ریزی خودداری شود و در فصل تابستان و روزهای گرم مخصوصاً در مناطق با اقلیم گرم و خشک بهتر است بتن ریزی در اواسط روز قطع و در اوایل صبح و عصر، تنظیم و اجرا شود.
ابزارآلات و ماشین آلات تهیه و حمل بتن مثل مخلوط کن‌ها، پمپ‌ها، تراک میکسرها در سایه نگهداری شوند. پیش از استفاده از آن‌ها می‌توان با آب پاشی دمای آن‌ها را کاهش داد تا دمای خود را به مخلوط بتنی منتقل نکند. رنگ این تجهیزات حتی الامکان سفید باشد.
قالب ها و محل دپوی مصالح پیش از استفاده آب پاشی شوند؛ با آب پاشی بر روی قالب ها از تبخیر آب بتن جلوگیری می‌شود.
قالب ها (مخصوصا قالب چوبی) به صورت عایق عمل می‌کنند. در هوای گرم توصیه می شود، فاصله زمانی بین ساختن و ریختن بتن در قالب به حداقل ممکن کاهش یابد. در صورتی که امکان باز کردن کامل قالب ها وجود نداشته باشد، می توان آن را شل کرد.
آب‌پاشی آرماتورها و بستر محل بتن ریزی، با آب خنک، هم‌زمان و قبل از بتن ریزی انجام شود. دمای سطوح میلگرد و زمین با آب پاشی کاهش می‌یابد، اما نباید بر روی سطوح، آب اضافی باقی بماند. بنابراین آب پاشی در سطوح در هوای مرطوب اثر مثبت چندانی نخواهد داشت مگر این که از آب خنک استفاده نماییم.
بادشکن ها به کمک چتایی یا حصیر سرعت باد را کاهش می دهند. در هوای گرم و خشک چنانچه این بادشکن مرطوب گردد، علاوه بر کاهش دمای محیط ، رطوبت نسبی را افزایش می دهد.
سرعت وزش باد را با استفاده از پدیده های ساده ای مثل حرکت برگ‌ها، شاخه‌های درختان و سایر پدیده هایی که در اطراف مشاهده می‌شود تعیین کرد و مقدار آن را به صورت تخمینی برآورد کرد. در تقسیم بندی فوق به صورت تجربی،
سرعت باد تا ۱۰ کیلومتر در ساعت باعث حرکت برگها می‌شود.
سرعت باد تا ۲۰ کیلومتر در ساعت درختان کوچک را حرکت می‌دهد.
سرعت باد تا ۳۰ کیلومتر در ساعت سبب حرکت شاخه های بزرگ می‌شود.
در هوای گرم، حمل و انتقال بتن باید حد الامکان سریع انجام پذیرد؛ در دمای معمولی حداکثر زمان مورد نیاز برای تخلیه کامیون حمل مخلوط بتنی یک ساعت و 30 دقیقه و حداکثر تعداد چرخش دیگ کامیون ۳۰۰ دور می باشد، اما در هوای گرم زمان حمل مخلوط حداکثر ۴۵ دقیقه تا ۱ ساعت می‌باشد. در هر صورت چرخش زیاد دیگ مخلوط بتنی به دلیل تبادل حرارتی زیاد با محیط توصیه نمی‌شود.
در هوای گرم پرداخت بتن و ماله کشی باید بلافاصله پس از بتن ریزی انجام گیرد.
استفاده از دستگاه های مه فشان و ایجاد کننده ذرات آب در محل بتن ریزی علاوه بر خنک کردن محیط، رطوبت نسبی بالا را بالا برده و از شدت تابش آفتاب کم می کند. این روش در مواردی که وزش باد زیاد است موثر نیست.
محل بتن ریزی در حین اجرا از تابش مستقیم آفتاب محافظت شود. این حفاظت به وسیله سایه بان ها فراهم می‌شود و می‌تواند به صورت دائمی یا موقتی باشد.
هنگامی که سطح بتن پس از عملیات پرداخت، ترک هایی ناشی از جمع شدگی خمیری مشاهده شود، با تراکم مجدد سطح بتن این ترک ها از بین می رود. اجرای مجدد تراکم بتن پس از ایجاد ترک علاوه بر حذف ترک‌ها باعث افزایش سایشی لایه سطحی بتن نیز می‌شود. دقت داشته باشید که برای جلوگیری از تغییر کیفیت بتن، این عمل تراکم مجدد باید قبل از گیرش انجام گیرد.

در هنگام استفاده از بتن اضافه کردن آب به آن به میزانی که عدد اسلامپ آن حداکثر 25 میلی متر افزایش داشته باشد تحت شرایطی مجاز است. این شرایط شامل موارد زیر است:

مقدار نسبت آب به سیمان از حداکثر مجاز تجاوز ننماید.
میزان اسلامپ از میزان تعیین شده به هیچ وجه تجاوز ننماید.
میزان گردش جام با سرعت هم زدن از مقادیر مجاز تعیین شده، تجاوز ننماید.
عمل اختلاط مجدد، حداقل به مدت نصف زمان اختلاط ادامه یابد.

در سازه‌هایی که ترک خوردن بتن به طور کلی غیر قابل قبول باشد، اتخاذ تدابیر احتیاط ویژه الزامی است.

اقدامات لازم در عمل آوری بتن

اقدامات بیان شده و تدابیر لازم بیشتر در ارتباط با مراحل انتقال و بتن ریزی است. در بتن ریزی در هوای گرم، باید بتن تا رسیدن به شرایط ثابتی مراقبت شود چراکه در هوای گرم و خشک اغلب سرعت تبخیر بیش از سرعت آب انداختن بتن است و سطح بتن خشک می‌شود. برای جلوگیری از خشک شدگی بتن لازم است که در هنگام عمل آوری سطح بتن مرطوب باشد؛ برای این کار می‌توان از تدابیر زیر استفاده کرد:

استفاده از عمل آوری عایقی: یکی از روش‌های عمل آوری جلوگيري از تبخير آب بتن است و مزيت آن عدم نياز به خيس كردن مداوم پوشش مي‌باشد. اين روش در مناطقي كه فراهم كردن آب با مشکلاتی همراه است بسیار مناسب است. در این روش از نایلون‌هایی از جنس پلی اتیلن بر روی سطح بتن استفاده می‌شود، این نایلون‌ها باید سطح بتن را کامل بپوشاند و حدود 10 سانتی‌متر از هر لبه پایین تر باشد، روی این نایلون‌ها تخته‌هایی از جنس چوب قرار می‌گیرد تا از بلند شدن نایلون جلوگیری شود. این نایلون‌ها به رنگ سفید و سیاه وجود دارند که رنگ سفید برای عمل آوری در هوای گرم مناسب است؛ رنگ سفید نور تابیده شده را باز می‌گرداند.

پوشاندن سطح بتن با نایلون‌های پلی اتیلن سفید

استفاده از پوشش‌های خیس: یکی از روش‌های عمل آوری با آب، استفاده از پوشش‌های خیس است. در این روش از از پوشش‌هاي جاذب آب مثل چتايي، گوني، گليم و حصير استفاده مي‌شود. اگر این پوشش‌ها قبلاً استفاده شده و روی آن‌ها ترکیبات عمل آوری ریخته شده، برای استفاده بعدی باید کاملا شسته شود. استفاده از پوشش‌های جاذب آب سنگین‌تر، تبخیر آب را کمتر می‌کند.در زمان استفاده از پوشش بر روی بتن باید اطمینان حاصل گردد که جریان هوا در زیر پوشش وجود دارد، در غیر این صورت، دمای بتن افزایش می‌یابد.

پوشاندن سطح بتن با گونی‌های مرطوب

استفاده از ترکیبات عمل آوری بتن: این ترکیبات، موادی هستند که در حالت مایع بر روی سطح بتن مالیده می‌شوند. این مواد از تبخیر آب جلوگیری می‌کنند. این ترکیبات معمولاً از ترکیب رزین‌های مصنوعی و طبیعی در حالت محلول تشکیل شده اند. حلال این ترکیبات پس از گذشت زمان تبخیر شده و رزین باقی می‌ماند. خود رزین نیز بین یک تا چهار هفته بر روی سطح وجود دارد و پس از آن بر اثر نور آفتاب و هوازدگی از سطح جدا می‌شود.

دقت داشته باشید که عمل آوری بتن در شرایط هوای گرم از 7 روز نباید کمتر باشد.

بتن های حجیم

بتن حجیم یکی از انواع بتن است که در پروژه ساخت سدها، سیلوها، شالوده‌های بزرگ و سایر پروژه های بزرگ عمرانی استفاده می‌شود. مهم‌ترین مشکل در این بتن، کنترل دمای آن است؛ چرا که عدم کنترل دما، باعث بروز مشکلات بسیاری در بتن تازه و سخت شده می‌شود.

برای تطابق رفتار سازه با آنچه که در طراحی پیش بینی شده است لازم است که سازه به صورت یکپارچه و بدون ترک‌خوردگی باقی ‌بماند.

هنگام بتن ریزی حجم‌های زیاد بتن ساده(غیر مسلح) به عنوان مثال در سد‌های وزنی، احتمال ترک خوردگی حرارتی به دلیل مهار انقباض هنگام کاهش دما از دمای نقطه اوج که ناشی از حرارت هیدراسیون سیمان است، وجود دارد. چنین ترک خوردگی ممکن است، چندین هفته گسترش یابد. جدا از این موضوع، خطر ترک خوردگی حرارتی در سنین اولیه بتن در مقاطع نازک تر وجود دارد، مگر این که به طور مناسب آرماتور گذاری شود.

مشکلات بتن‌های حجیم

زمانی که یک جرم بتنی در تماس با جو قرار دارد، به این دلیل که داخل آن داغ و سطح خارجی آن در حال انتقال حرارت به محیط است، دچار گرادیان حرارتی می شود. بنابراین در قسمت داخلی بتن که در برابر انبساط حرارتی کاملا مقید شده است، تنش فشاری ایجاد می‌شود که با تنش کششی خارجی موازنه می‌شود. مادامی که بتن شروع به سرد شدن و انقباض می‌کند، تنش کششی در قسمت خارجی بتن آزاد شده و هر نوع ترک سطحی بسته می‌شود و علاوه بر این، اینگونه ترک ها معمولاً بی ضرر هستند.

ترک خوردگی حرارتی باید به وضوح از ترک خوردگی پلاستیک که در سطح و یا نزدیکی سطح بتن و در هنگامی که بتن هنوز حالت پلاستیک دارد و تبخیر سریع در آب از آن اتفاق می افتد، تشخیص داده شود. هم‌چنین می توان این نکته را اضافه کرد که خشک شدن می‌تواند سبب ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی شود که معمولا دیر تر از ترک خوردگی حرارتی ایجاد می‌شود.

از آن جایی که انقباض قسمت‌های داخلی از قسمت‌های خارجی بیشتر است، کرنش در قسمت‌های داخلی مهار شده و برای موازنه با تنش فشاری موجود در قسمت‌های خارجی، در قسمت های داخلی بتن تنش کششی ایجاد می‌شود. به دلیل بلوغ بیشتر بتن در فاز سرد شدن، کرنش آزاد شده توسط خزش در این فاز کمتر از فاز گرم شدن است. بنابراین ممکن است تنش کششی ایجاد شده در اثر مهار داخلی در فاز سرد شدن برای ایجاد ترک خوردگی در داخل بتن به اندازه کافی بزرگ باشد. از این رو به منظور اجتناب از ترک خوردگی الزامی است که اختلاف یا گرادیان دما در بتن محدود شود. بنابراین راهکار هایی برای جلوگیری از ایجاد اختلاف یا گرادیان دما در ادامه بیان می‌شود.

راهکار‌های جلوگیری از ایجاد گرادیان حراراتی در بتن‌های حجیم

برای به حداقل رساندن اختلاف یا گرادیان دما می توان از چندین روش به شرح زیر استفاده کرد:

الف) اجزای تشکیل دهنده مخلوط را با استفاده از هر یک از روش‌های ذکر شده در بخش دما و نوع مصالح تشکیل دهنده سرد کرد. به طوری که دمای بتن تازه تا حدود 7 درجه سانتی گراد کاهش یابد. با این روش اختلاف بین نقطه اوج و دمای محیط در فاز سرد شدن کاهش خواهد یافت.

ب) سطح بتن را تنها در مقاطع نازک تر از حدود 500 میلی متر با استفاده از قالب‌هایی که عایق بندی کمی دارند، مانند قالب های فولادی سرد کرد. در این مورد، سرد کردن سطح بتن، افزایش دمای قسمت مرکزی بتن را بدون اینکه موجب گرادیان های دمایی مضر و در نتیجه ایجاد مهار داخلی شود، کاهش می دهد.

ج) کل سطح بتن(شامل سطح فوقانی) در مقاطع بزرگتر از 500 میلی متر را با استفاده از یک ماده مناسب برای قالب بندی از محیط اطراف مجزا ساخت، به طوری که گرادیان های حرارتی به حداقل مقدار خود برسد. در این حالت بتن به شرط عدم وجود مهار داخلی آزادانه منبسط و منقبض می شود.

د) اجزای تشکیل دهنده بتن به دقت انتخاب شود.

انتخاب مصالح سنگی مناسب می‌تواند به کاهش ضریب انبساط حرارتی بتن و افزایش ظرفیت کرنشی کششی آن کمک کند. به عنوان مثال، بتن ساخته شده از مصالح سنگی تیزگوشه دارای ظرفیت کرنش کششی بیشتری نسبت به بتن ساخته شده با مصالح سنگی گرد گوشه است.
استفاده از سیمان با حرارت زایی پایین، جایگزین کردن پوزولان، مصرف مقدار سیمان کمتر و استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب در کاهش دمای نقطه اوج مفید است.
در عمل مخلوطی از سیمان ضدسولفات تیپ V و سرباره آسیاب شده کوره آهن گدازی کمترین افزایش دما را ایجاد می‌کند. بهترین ترکیب بعدی، مخلوط سیمان پرتلند معمولی تیپ I و سرباره و پس از آن جایگزین کردن سیمان پرتلند با خاکستر بادی است.
اگرچه اختلاف دما در یک حالت معین با علم به مشخصات دمایی بتن و عایق گرمایی آن قابل محاسبه است، اما در عمل دمای نقاط مختلف باید با ترموکوپل اندازه گیری شود. در این حالت امکان اصلاح عایق بندی به نحوی که اختلاف دمایی محدود شود وجود خواهد داشت.عایق بندی باید با افت حرارت به وسیله تبخیر و همین طور انتقال و تابش کنترل شود.

در ابتدای کار باید یک غشای پلاستیکی با ترکیبات عمل آوری استفاده کرد، در حالی که یک تخته صاف، بتن را در مقابل سایر حالت‌های افت حرارت عایق خواهد کرد. لحاف های با روکش پلاستیکی در تمامی موارد مفید هستند.
زمان باز کردن قالب ها از نقطه نظر به حداقل رساندن اختلاف های دمایی حائز اهمیت می‌باشد. باز کردن زودهنگام قالب در مقاطع نازک، کمتر از 500 میلی متر، امکان سرد شدن سریعتر را به سطح بتن می دهد.
عایق بندی در مقاطع حجیم منفرد باید تا هنگامی که کل مقطع به اندازه کافی خنک شود، در جای خود باقی بماند. همچنین هنگام باز کردن قالب افت دمای سطحی از مقدار مجاز (برای مثال برای بتن ساخته شده با مصالح سنگی شن فنلیت این مقدار 10 درجه سانتی گراد است.) بیشتر نباشد.

پاسخ به چندین سوال متداول

آسان‌ترین روش برای کاهش دمای مخلوط بتنی چیست؟

آسان ترین روش کاهش دمای بتن، استفاده از آب سرد در ساخت بتن است. از طرف دیگر، دمای ویژه آب ۴/۵ تا ۵ برابر سیمان و سنگدانه است. به طور کلی برای کاهش دمای بتن، به مقدار 1 درجه سانتی گراد باید از دمای مصالح سنگی در حدود 2 درجه سانتی گراد و آب در حدود 4 درجه سانتی گراد کاسته شود.

موثر ترین اقدام برای کاهش خسارات ناشی از هوای گرم چیست؟

موثر ترین راه بسته به شرایط هر پروژه می‌تواند متفاوت باشد و بستگی به قضاوت مهندسی شما دارد. اما استفاده از اقدامات پیشگیری کننده، هزینه اضافی به پروژه تحمیل نمی‌کنند و در عین حال بسیار موثرند.

تسلط به اقدامات بتن ریزی در هوای گرم در پروژه های ساختمانی کوچک که بتن ریزی‌های حجیم دارند الزامی است؟

با توجه به اقلیم گرم و خشک در بیشتر نواحی کشور تسلط به اقدامات بتن ریزی در هوای گرم از بسیاری از خسارات ناشی از آن حتی در پروژه های کوچک جلوگیری می‌کند.