بتن ریزی در هوای سرد چگونه و در چه شرایطی باید انجام شود؟

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 روش های متناسب با خود را دارد. بهترین فصل و هوا برای بتن ریزی دو ماه ابتدای بهار و دو ماه ابتدای پاییز می باشد، اما با توجه به اینکه اجرای ساختمان بتنی امری زمان بر و غیر قابل پیش بینی دقیق می باشد گاه پیش می آید که ما مجبور به بتن ریزی در شرایط جوی نامناسب و سرد می شویم. سرد بودن هوا موجب توقف کامل هیدراته شدن سیمان در دمای 10+ درجه سلسیوس می شود، اما از نقطه نظر مهندسی (قضاوت مهندسی) توقف عملی هیدراته شدن سیمان در دمای حدود 5+ درجه سلسیوس و کمتراتفاق می افتد.

در این مقاله تیم آموزشی پاراسیویل قصد دارد شما را با روش های مختلف بتن ریزی و عمل آوری بتن تا رسیدن به مقاومت لازم در هوای سرد آشنا کند.

بتن ریزی در هوای سرد چگونه انجام می شود؟

همانطور که می دانید پایه و اساس ساختمان های بتنی، بتن بکار رفته در آن می باشد. از این رو خیلی مهم است که بتن به کار رفته در آن 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 می باشد تا بتن ما به مقاومت لازم برسد و از یخ زدگی و ترک های 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 می شود و باید الزامات خاصی رعایت شود که در ادامه مقاله به این الزامات پرداخته ایم.

دمای کمتر از 5+ درجه سلیوس برای بتن ریزی هوای سرد اطلاق می شود 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 متردر 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 می گیرد واکنش های مرتبط با گیرش و سخت شدن بتن در حد قابل توجهی کند می شود.

بنابراین وقتی بتن تحت بار های دوره ساخت قرار می گیرد مشکلاتی چون ترک خوردگی و تغییر شکل رخ می دهد. هرگاه در سنین اولیه به دلیل یخ زدگی آسیبی به بتن وارد شود، هرگز مقاومت و دوام مورد نظر را کسب نمی کند، حتی اگر پس از آسیب دیدگی، حفاظت و عمل اوری مطلوب اعمال شود.

وقتی بتن در معرض آب نباشد، بتن جوان می تواند تحت چرخه های 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 می یابد. 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 می شود، 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 می باشد، 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 می پردازیم. در ادامه به بندهای مرتبط با بتن ریزی در هوای سرد از آیین نامه آبا اشاره می کنیم.

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 درقالب ها و روی آرماتور ها موجب عدم چسبندگی بتن به آرماتور ها می شود.

توجه داشته باشید که عدم رعایت بند های بالا می تواند 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 میلگرد ها یا قطعات فولادی می تواند به کاهش چسبندگی بتن به فولاد منجر شود.

دمای مخلوط بتن هنگام بتن ریزی در هوای سرد

آیین نامه بتن عنوان می کند که هرچه حداقل بعد مقطع عضو بتنی بزرگتر باشد، بتن با سرعت کمتری گرمای خود را از دست می دهد و در نتیجه افزایش دمای بیشتری در بتن ناشی ازگرمازایی آن رخ می دهد. بنابراین در شرایط بتن ریزی در هوای سرد می توان 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 طولانی تر در مقابل یخ زدگی نمی شود، زیرا افت حرارت در اختلاف دمای بیشتر، افزایش می یابد.

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 می یابد. علاوه بر این افت سریع رطوبت از سطوح دال ها ممکن است سبب ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری شود.

توصیه می شود، 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 می دهیم. یکی از موارد مهم برای بتن ریزی در هوای سرد آن است که توصیه می شود 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 می توان 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 می شود، 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 می آید که نیاز به گرم کردن سنگدانه های 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 می باشد.

زمان انتقال بتن در هوای سرد

زمانی که مخلوط بتن ساخته می شود 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 می شود، باید حداکثر زمان انتقال کامیون تا محل بتن ریزی 1.5 ساعت باشد. همچنین توصیه می شود درب مخزن مخلوط کن کامیون در مسیر کارخانه تا کارگاه پوشیده شود تا از کاهش دمای مخلوط بتن جلوگیری شود.

پیشنهاد مقالات دیگر

ضریب زلزله؛فلسفه و پارامترهای موثر بر آن

زلزله چیست؟، آشنایی با زمین لرزه و نیروی زلزله وارد بر سازه

مولفه قائم زلزله چیست و چگونه محاسبه می شود؟

معرفی اثر P-Delta و نحوه اِعمال آن در طراحی سازه