در اجرای هر ساختمانی اعم از فولادی یا بتنی، در مراحل مختلف نیاز به بتن داریم. ساخت، ریختن و نگهداری از بتن، بسته به شرایط محیطی و آب و هوایی روشهای متناسب با خود را دارد. بهترین فصل و هوا برای بتن ریزی دو ماه ابتدای بهار و دو ماه ابتدای پاییز میباشد، اما با توجه به اینکه اجرای ساختمان بتنی امری زمان بر و غیر قابل پیش بینی دقیق میباشد گاه پیش میآید که ما مجبور به بتنریزی در شرایط جوی نامناسب و سرد میشویم. سرد بودن هوا موجب توقف کامل هیدراته شدن سیمان در دمای 10+ درجه سلسیوس میشود، اما از نقطه نظر مهندسی (قضاوت مهندسی) توقف عملی هیدراته شدن سیمان در دمای حدود 5+ درجه سلسیوس و کمتر اتفاق می افتد.
در این مقاله تیم آموزشی پاراسیویل قصد دارد شما را با روشهای مختلف بتن ریزی و عمل آوری بتن تا رسیدن به مقاومت لازم در هوای سرد آشنا کند.
بتن ریزی در هوای سرد چگونه انجام میشود؟
همانطور که میدانید پایه و اساس ساختمان های بتنی، بتن به کار رفته در آن میباشد. از این رو خیلی مهم است که بتن از سلامت کامل برخوردار باشد. به همین منظور باید در فصول مختلف شرایطی را برای بتن فراهم سازیم تا به مقاومت لازم و مورد قبول برسد. بتن ریزی در هوای سرد نیز، نیازمند فراهم سازی تجهیزات و شرایط خاص خود میباشد تا بتن ما به مقاومت لازم برسد و از یخ زدگی و ترکهای ناشی از یخ زدن بتن جلوگیری شده و کارایی بتن نیز مورد تایید باشد.
تعریف هوای سرد
طبق بند 7-10-1-1 آیین نامه بتن ایران در تعریف هوای سرد، دمای هوای کمتر از 5 درجه سلسیوس هوای سرد نامیده میشود و باید الزامات خاصی رعایت شود که در ادامه مقاله به این الزامات پرداختهایم.
دمای کمتر از 5+ درجه سلیوس برای بتن ریزی هوای سرد اطلاق میشود و بتن ریزی در این دما نیاز به فراهم سازی شرایط خاص قبل از بتن ریزی و بعد از بتن ریزی دارد. همچنین طبق بند 7-4-4 آیین نامه آبا قسمت (الف) بتن ریزی باید دارای شرایط خاصی باشد:
با توجه به این بند باید نایلون در کارگاه وجود داشته باشد که اگر بارندگی شروع شد و میزان بارندگی کمتر از 5 میلی متر در ساعت بود سطح بتن ریزی شده پوشیده شود و به بتن ریزی ادامه دهیم و اگر بارش بیش از 5 میلی متردر ساعت بود علاوه بر پوشاندن سطح بتن عملیات متوقف گردد.
تاثیر هوای سرد بر بتن
دمای یخ زدگی بتن حدود 1- تا 2- درجه سلسیوس در فشار یک اتمسفر است که این مقدار به نسبت آب به مواد سیمانی و افزودنی نیز بستگی دارد. وقتی بتن در معرض دمای حدود 5 درجه سلسیوس یا کمتر قرار میگیرد واکنش های مرتبط با گیرش و سخت شدن بتن در حد قابل توجهی کند میشود.
بنابراین وقتی بتن تحت بار های دوره ساخت قرار میگیرد مشکلاتی چون ترک خوردگی و تغییر شکل رخ میدهد. هرگاه در سنین اولیه به دلیل یخ زدگی آسیبی به بتن وارد شود، هرگز مقاومت و دوام مورد نظر را کسب نمیکند، حتی اگر پس از آسیب دیدگی، حفاظت و عمل آوری مطلوب اعمال شود.
وقتی بتن در معرض آب نباشد، بتن جوان میتواند تحت چرخههای یخ زدن و آب شدن خاصی نیز دچار آسیب شود. درجه اشباع بتن تازه با افزایش سن و ترکیب آب با سیمان در هنگام هیدراته شدن کاهش مییابد. در چنین شرایطی درجه اشباع بتن کمتر از سطح بحرانی خواهد بود.
سطح بحرانی اشباع وقتی است که آب درون بتن در حدی باشد که یک چرخه منفرد یخ زدن و آب شدن منجر به آسیب دیدگی بتن شود زمانی درجه اشباع بتن کمتر از سطح بحرانی میشود، که بتن مقاومت فشاری حدود 5Mpa را کسب کند. این درجه اشباع معمولاً کمتر از 80 درصد است.
الزامات قبل از بتن ریزی در هوای سرد
بتن ریزی در هوای سرد نیازمند یک سری تجهیزات میباشد، که لازم است کارفرما برای فراهم سازی این تجهیزات قبل از شروع عملیات بتن ریزی اقدام کند. در ادامه به بررسی ضوابط و الزامات بتن ریزی در هوای سرد میپردازیم. در ادامه به بندهای مرتبط با بتن ریزی در هوای سرد از آیین نامه آبا اشاره میکنیم.
توصیه ای به مهندس ناظر در زمان بتن ریزی در هوای سرد:
در زمان بتن ریزی در هوای سرد، باید از کارفرما بخواهید تا نایلون تهیه کرده و در کارگاه نگهداری کند. این کار به جهت آن است که اگر در حین بتن ریزی با شروع بارندگی مواجه شدید با استفاده از نایلون سطح بتن ریزی شده را در مقابل باران محافظت کنید.
وجود یخ درقالبها و روی آرماتورها موجب عدم چسبندگی بتن به آرماتورها میشود.
توجه داشته باشید که عدم رعایت بند های بالا میتواند باعث کاهش دمای بتن تازه ریخته شده به پایین تر از مقادیر مشخص شده برای حداقل دمای بتن در هنگام بتن ریزی شود. درصورتی که با افزایش دمای اولیه بتن در هنگام بتن ریزی، بتوان از بروز مشکل جلوگیری نمود، ریختن بتن در تماس با قالب، میلگرد و یا فلزات جاگذاری شده یا سطح زمین و بتن یخ زده، ممکن است توجیه پذیر باشد. همچنین آب یخ زده روی میلگردها یا قطعات فولادی میتواند به کاهش چسبندگی بتن به فولاد منجر شود.
دمای مخلوط بتن هنگام بتن ریزی در هوای سرد
آیین نامه بتن عنوان میکند که هرچه حداقل بعد مقطع عضو بتنی بزرگتر باشد، بتن با سرعت کمتری گرمای خود را از دست میدهد و در نتیجه افزایش دمای بیشتری در بتن ناشی ازگرمازایی آن رخ میدهد. بنابراین در شرایط بتن ریزی در هوای سرد میتوان برای مقاطع بزرگتر، حداقل دمای کمتری را برای بتن ریزی در نظر گرفت.
حداقل دمای بتن در اعضای مختلف در جدول زیر آورده شده است:
مثال:
طبق جدول بالا حداقل دمای بتن پس از مخلوط کردن در شرایطی که دمای هوا بیش از صفر درجه باشد دمای مخلوط بتن باید 7 درجه باشد. حداقل دمای بتن در زمان ساخت آن، به عوامل مختلفی از جمله مدت زمان حمل، معطلی و نوع وسیله حمل ارتباط دارد.
در (جدول 7-7) آبا فرض شده است که از کامیون مخلوط کن برای حمل بتن به مدت یک ساعت استفاده شده است. (بدیهی است که اولویت با رعایت حداقل دمای بتن در هنگام بتن ریزی خواهد بود.)
لازم به ذکر است اگر دمای بتن به میزان قابل توجهی بیشتر از مقادیر ردیف 1 جدول (7-7) باشد، لزوماً منجر به حفاظت طولانیتر در مقابل یخ زدگی نمیشود، زیرا افت حرارت در اختلاف دمای بیشتر، افزایش مییابد.
منظور از اختلاف دما، تفاوت دمای هوا و بتن است. همچین با افزایش بیش از حد دمای مخلوط بتن، نیاز به آب بیشتری در مخلوط وجود دارد و نرخ افت اسلامپ افزایش مییابد. علاوه بر این افت سریع رطوبت از سطوح دالها ممکن است سبب ترکخوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری شود.
توصیه میشود، دمای بتن در هنگام مخلوط کردن و ریختن ، نزدیک به حداقل دمای مجاز باشد تا بتوان از مزایای بهبود کیفیت بتن در دمای پایین بهره برد.
گرم کردن اجزای بتن برای بتن ریزی در هوای سرد
یکی از اقداماتی که باید برای بتن ریزی در هوای سرد انجام شود گرم کردن اجزای بتن است که در این بخش در مورد تمامی اجزای بتن آن را مورد بررسی قرار میدهیم. یکی از موارد مهم برای بتن ریزی در هوای سرد آن است که توصیه میشود در هوای سرد از سیمان تیپ 3 استفاده شود یا از سیمان بیشتر و درصد آب کمتری استفاده شود.
گرم کردن آب بتن
آب یکی از اجزای تشکیل دهنده اصلی مخلوط بتن است که میتوان با گرم کردن آب بتن به راحتی دمای مخلوط بتن را افزایش داد، توجه داشته باشید که در هر شرایطی نباید دمای آب مصرفی در بتن بیشتر از 80 درجه سلسیوس باشد. این مورد در بند 7-10-3-3 آیین نامه بتن ایران آورده شده است.
همچنین با توجه به اینکه برخورد آب داغ با سیمان به گیرش ناگهانی سیمان منجر میشود، بنابراین افت شدید اسلامپ و همچنین کاهش کیفیت مقاومتی و دوام را در دراز مدت به وجود خواهد آورد. برای رفع این مشکل بهتر است از برخورد آب داغ با سیمان جلوگیری نمود. بر این اساس بر طبق طبق بند 7-10-3-5 آیین نامه بهتر است ترتیب ریختن مصالح به مخلوط کن بتن ابتدا سنگدانه و سپس آب باشد و در زمان اضافه کردن سیمان به مخلوط آب و سنگدانه دمای آن بیشتر از 40 درجه سانتی گراد نباشد.
گرم کردن سنگدانه بتن
معمولا برای بتن ریزی کمتر پیش میآید که نیاز به گرم کردن سنگدانههای بتن داشته باشیم با این حال در صورتی که با گرم کردن آب بتن به دمایی که بالاتر برای مخلوط بتن ذکر شد نرسیم لازم است تا سنگدانه های بتن نیز گرم شود. این مورد بر اساس بند 7-10-3-4 آبا میباشد.
زمان انتقال بتن در هوای سرد
زمانی که مخلوط بتن ساخته میشود باید از زمان بارگیری تا تخلیه تا حد امکان از کاهش دمای مخلوط جلوگیری شود. برای اجتناب از کاهش دمای مخلوط بتن در هنگام انتقال اگر از کامیون مخوط کن استفاده میشود، باید حداکثر زمان انتقال کامیون تا محل بتن ریزی 1.5 ساعت باشد. همچنین توصیه میشود درب مخزن مخلوط کن کامیون در مسیر کارخانه تا کارگاه پوشیده شود تا از کاهش دمای مخلوط بتن جلوگیری شود.
تدابیر احتیاطی:
- در بتن ریزی در هوای سرد باید دقت لازم در انتخاب مصالح مصرفی، طرح اختلاط بتن، شرایط اختلاط حمل، ریختن و عملآوردن بتن صورت گیرد. تا اطمینان حاصل شود که بتن تازه ریخته شده دچار یخ زدگی نگردد و بتن سخت شده نیز دارای کیفیت لازم باشد .
- دمای بتن در طول مدت بتن ریزی و عمل آوردن باید ثبت گردد تا اطمینان حاصل شود که محدوده توصیه شده در این مقررات حفظ شده باشد.
- دمای بتن باید حداقل دو بار در شبانه روز در نقاط مختلف سازه ثبت گردد تا از وضعیت نگهداری بتن اطمینان کافی حاصل شود.
- گوشه ها و لبههای بتن در مقابل یخ زدن آسیب پذیرند، بنابراین دمای این نقاط باید با دقت بیشتری کنترل شود.
- تا حد امکان از حمل طولانی و قرار گیری بتن در معرض هوای سرد احتراز گردد.
- جا دادن هرچه سریع تر بتن و حفاظت سطوح برهنه بتن بلافاصله پس از بتن ریزی با پوششی از کاه با ضخامت 30 سانتی متر و یا لحاف های پشم شیشه، نایلون و برزنت و گرم کردن با بخاری که گاز کربنیک ناشی از احتراق آزاد نمیکند. مانند المنت حرارتی الکتریکی و….
- حفاظت مخلوط کن ، سطح قالب و وسایل حمل، از سرما و جلوگیری از تبادل حرارتی آنها
- استفاده از سیمان زودگیر ( پرتلند نوع سه) به جای سیمان معمولی برای اطمینان از سرعت بیشتر کسب مقاومت بتن:مصرف سیمان حرارت زا و زود گیر باعث میشود بتن مدت کمتری نسبت به اثر یخبندان حساس باشد و مدت مراقبت از بتن کاهش یابد.افزایش و یا کاهش دما باید به صورت تدریجی اتفاق بیافتد و تا حد امکان از تغییرات دما به صورت ناگهانی اجتناب گردد.
- استفاده از سیمان روبارهای و سیمانهای آمیخته در بتن ریزی در هوای سرد به دلیل حرارتزایی کم توصیه نمیگردد.
- استفاده از آب گرم تا دمای 70 درجه سانتی گراد برای رساندن بتن به دمای مطلوب :در این حالت باید از تماس مستقیم آب گرم و سیمان جلوگیری شود و این موضوع در نحوه ریختن مصالح در مخلوط کن مراعات میگردد.
- سنگدانهها نباید آغشته به یخ و برف باشند، معمولا ماسه از شن مرطوب تر و احتمال وجود یخ در آن بیشتر است، بنابراین اغلب گرم کردن ماسه ضرورت پیدا میکند . بهتر است در طول شب و در دمای پایین جهت جلوگیری از یخ زدگی و جذب رطوبت، سنگدانهها با پوشش مناسب پوشانده شوند.
پیشنهاد آموزشی: مینی دوره هنر بتن ریزی(اینجا کلیک کنید)
الزمات نشریه 55:
- توصیه میشود هنگام بتن ریزی ، دمای هیچ قسمت از بتن تازه از 10 درجه سلسیوس کمتر نباشد، ولی به هر حال این دما نباید از 5 درجه سلسیوس به عنوان حداقل مجاز، کمتر شود.
- در هوای سرد باید با گرم کردن مواد متشکله بتن، دمای مخلوط را به حد قابل قبول رسانید.
- برای تهیه بتن در درجه حرارت زیر صفر ، ابتدا باید قطعات یخ و مصالح یخ زده را از مصالح سنگی جدا و مصالح سنگی را تا بالای 15 درجه و در صورت لزوم آب را تا 60 درجه سلسیوس گرم نمود .
- در صورتی که مصالح سنگی خشک باشد ، میتوان ماسه را تا 40 درجه سانتیگراد گرم کرد، در این حالت نیز آب نباید از 60 درجه بیشتر گرم شود.
- هنگامی که گرم کردن مصالح سنگی مشکل بوده و یا عملی نباشد ، میتوان با تأیید دستگاه نظارت ضمن استفاده از آب گرم دمای مخلوط بتن را بالا برد.
- تغییر سریع دمای سطح بتن پس از اتمام دوران حفاظت، باعث ایجاد ترک در سطوح خارجی خواهد شد. لذا پیمانکار باید در طول حداقل 24 ساعت اولیه پس از اتمام دوران نگهداری بتن ، تدابیر لازم را اتخاذ نماید.
- دمای آب مصرفی باید یکنواخت و ثابت باشد تا تغییری در اسلامپ بتن ایجاد نشود.
- دمای نهایی مخلوط بتن:
پیش بینیهای لازم، قبل و حین اجرای بتن ریزی، در هوای سرد به شرح زیر است:
- شن، ماسه و آب مصرفی باید عاری از برف، یخ و مصالح یخ زده باشند.
- در صورت نیاز و قبل از بتن ریزی ، مصالح سنگی و آب بر اساس دستورالعملهای این بخش گرم شوند.
- قبل از اجرای بتن ریزی تمامی سطوح در تماس با بتن نظیر سطح قالب، آرماتورها و کابلهای پیش تنیدگی باید عاری از برف و یخ زدگی بوده و حتی الامکان دارای دمای مخلوط بتن مورد نظر باشند.
- استفاده از مواد افزودنی باید با توجه به نکات مندرج در این دستورالعمل صورت پذیرد . در هوای سرد توصیه میشود از بتن با حباب هوا استفاده شود.
- از سیمانهای مخصوص زودگیر نظیر سیمان تیپ 3 استفاده شود.
- از پوشینه و عایقهای مناسب به شرح مندرجات بند 5-8-4 استفاده شود.
- از طریق بالا بردن دمای محیط بتن ریزی و ایجاد بادشکن، مراقبتهای لازم به عمل آید.
- فاصله حمل بتن حتی الامکان کوتاه اختیار شود.
- چنانچه امکان افت سریع دما هنگام ساختن و ریختن بتن به دمای پایین تر از حد مجاز وجود داشته باشد، دستگاه نظارت میتواند دستور توقف بتن ریزی را صادر نماید.
پیشنهاد آموزشی:آموزش نظارت ساختمان – صفر تا صد نظارت ساختمان بتنی و فولادی(اینجا کلیک کنید)
نکات عمل آوردی( کیورینگ) بتن در هوای سرد:
توجه داشته باشید، بلافاصله پس از عملیات بتنریزی، باید مراقب یخ زدن بتن بود.عمل آوردن بتن تازه باید حداقل ۲۴ ساعت و تا رسیدن بتن به مقاومت ۵ مگاپاسکال ادامه یابد.
برای عمل آوردن بتن تازه و محافظت آن از یخ زدن میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:
- با استفاده از پوششهای عایق مانند پشم شیشه و پشم سنگ
- با استفاده از گرم کردن بتن و محیط اطراف به وسیلهی بخاری سوختی و یا برقی
- استفاده از لامپهای رشتهای برای عملآوری بتن ستونها
- استفاد از دوبند اطراف طبقه به وسیله نایلونهای پلاستیکی
- سایر روشها به تأیید دستگاه نظارت
توجه: بتن تازه باید در مقابل وزش باد، به ویژه پس از برداشتن پوششها محافظت گردد. باید توجه داشت که از تبخیر زیاد آب و کربناتی شدن سطوح بتن در اثر احتراق مواد سوختنی برای گرم کردن آن جلوگیری شود.
توجه: با توجه به عیار سیمان و دمای هوا مقدار مصرف ضد یخ را در بتن تعیین میشود. و این میزان با مقدار سیمان و دمای هوا به علت مقدار حرارت آزاد شده، رابطه عکس دارد و هر چه هوا سردتر یا سیمان بتن کمتر باشد، افزودنی بتن بیشتری نیاز است و نکته مهم اینکه افزودنی حتما در کارخانه تولید بتن به بتن اضافه شود تا به درستی درصد آن مشخص گردد.
پیشنهاد آموزشی : آموزش صفر تا صد اجرا ساختمان بتنی – پک اجرا (اینجا کلیک کنید)
نتیجه گیری
همانطور که گفته شد،دمای پایین و هوای سرد تاثیرات سوء بسیاری در مقاومت و نتیجه بتن ایجاد میکند. اما با این حال عدم بتن ریزی در این شرایط امری اجتناب ناپذیر است و امکان توقف کار تا رسیدن به دمای مناسب امکان پذیر نیست. با توجه به موارد ذکر شده برای دستیابی به بتن با مقاومت و کارایی مناسب در دمای پایین و هوای سرد لازم است تمهیدات ویژهای در نظر گرفته شود و در صورتی که مراقبتهای گفته شده به درستی انجام شود میتوان به بتنی کارآمد با مقاومت کافی دست پافت.
منابع:
- آیین نامه ACI 318-19
- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان- ویرایش 99
- نشریه 55
یک دیدگاه برای “بتن ریزی در هوای سرد چگونه و در چه شرایطی باید انجام شود؟”