نکات بتن ریزی و تکنیک های ویژه عمل آوری در هوای سرد

در این مقاله به: تعریف هوای سرد، الزامات و تمهیدات، مواد افزودنی شامل انواع ضد یخ بتن ریزی مسلح و ملات و تکنیک ها و نکات عمل آوری مطابق با استاندارد های ملی و بین المللی می پردازیم.

ایجاد عایق حرارتی به منظور حفظ دمای بتن نزدیک به 4.5 در جه سانتی گراد (40 درجه فارنهایت) معمولاً برای بتن ریزی در هوای سرد کافی است. با این حال، هنگامی که برودت هوا به زیر این مقدار می رسد، محافظت دمایی، پوشش های عایق، و سایر حفاظت های حرارتی ضروری می شوند (اما همیشه عملی نیستند). در نتیجه زمانی که دمای هوا به 4 درجه سیلیسیوس نزدیک می شود، روسازی های بتنی به ندرت ساخته می شوند و کارگاه های ساختمانی به تعطیلی کشیده می شوند.

لیکن با رعایت الزامات و تدابیری نظیر کاربرد انواع ضد یخ و زودگیر کننده مطابق با معیار های استاندارد دلیلی برای تعطیلی کارگاه ساختمانی و پرهیز از ریختن بتن در هوای سرد وجود ندارد، مشروط بر اینکه بتوانید اقدامات احتیاطی مناسب را انجام دهید. حتی باید بدانیم که بتن ریخته شده در آب و هوای خنک، به‌دلیل کند شدن دوره عمل‌آوری، در واقع قوی‌تر از بتن ریخته‌شده در هوای گرم نیز هست.

تعریف هوای سرد در بتن ریزی

بر اساس تعریف ارائه شده توسط موسسه بتن آمریکا (ACI) از بتن ریزی در هوای سرد، دوره ای که برای بیش از سه روز متوالی میانگین دمای هوای روزانه به زیر 4.5 در جه سانتی گراد (40 درجه فارنهایت) می رسد و برای بیش از نیمی از هر دوره 24 ساعته زیر 10 درجه سانتیگراد (معادل 50 درجه فارنهایت) می ماند، محدوده تعریف هوای سرد بتن ریزی اطلاق می شود. و در این شرایط باید از تکنیک های خاص بتن ریزی در هوای سرد استفاده کرد.

هنگامی که دمای هوای بیرون زیر منفی 7 درجه سلسیوس (20 درجه فارنهایت) است، بهتر است به سادگی ایده بتن ریزی در مکان های بیرونی را کنار بگذارید، زیرا هیدراتاسیون در چنین دماهایی بدون در نظر گرفتن شرایط ویژه کاملا متوقف می شود.

الزامات بتن ریزی در هوای سرد

عملیات ساخت و ساز در هوای سرد مستلزم آن است که، یا مصالح تشکیل دهنده طرح اختاط بتن پیش از تولید در کارخانه بتن آماده گرم و سپس به محل ساخت و ساز حمل شود، بستر اجرای بتن ریزی ذوب شود و بتن در حین عمل آوری گرم نگه داشته شود.

در صورتی که بتن تازه یخ می زند، خصوصاً قبل از آنکه به حدی از مقاومت برسد که بتواند در برابر انبساط ناشی از انجماد آب مقاومت کند، مقاومت دائمی خود را از دست می دهد. انجماد زودهنگام می تواند مقاومت نهایی بتن را تا 50 درصد کاهش دهد.

در هوای سرد، پیش گرم کردن یک یا چند ماده تشکیل دهنده (به طور مثال آب و سنگدانه) می تواند از وجود دمای مناسب ترکیب بتن در حین ساخت، حمل و ریختن ایجاد اطمینان کند. به جای گرم کردن سیمان پرتلند، این کار با گرم کردن آب و / یا شن و ماسه قبل از مخلوط کردن انجام می شود. در صورتی که کارخانه بتن آماده دارای این امکان باشد، بتن تحویلی به کامیون ها میکسر با دمایی در حدود 18 درجه سانتیگراد (65 درجه فارنهایت) بچینگ پلانت را ترک می کند.

مواد افزودنی بتن ریزی در هوای سرد

فرمول‌های تولید انواع ضد یخ بدون کلراید بتن مسلح و با کلراید بتن غیر مسلح و ملات در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده مورد ارزیابی قرار می گیرند تا ترکیب‌هایی را برای افزودنی های زودگیر کننده شناسایی کنند که می‌توانند هیدراتاسیون، گیرش، مقاومت اولیه و عمل‌آوری را تسریع و در عین حال کارایی را تضمین کنند و به دوام و فولاد مصرفی آسیبی نرسانند.

علاوه بر موارد فوق الذکر، در محیط پروژه قابلیت حمل و نقل، سهولت قرار دادن، هزینه خرید و تشخیص تغییرات زمان اجرا، سازگاری با رویه های رایج و سنتی ساخت، تغییراتی که در تجهیزات مورد نیاز است و مسائل مربوط به نیروی کار هست.

انواع ضد یخ و زودگیر کننده بتن و ملات ترکیبی از مواد افزودنی هستند که برای کاهش نقطه انجماد آب و تسریع سرعت هیدراتاسیون سیمان کاربرد دارند. استانداردهای فعلی مقدار هر ماده افزودنی را به نسبت عیار سیمان موجود در بتن محدود می‌کند. با این حال، هیچ محدودیتی برای تعداد مواد افزودنی در یک دسته وجود ندارد، و بتن با بیش از یک افزودنی غیر معمول نیست.

ضد یخ بتن مسلح

بتنی که در سنین پایین یخ می زند، به مقدار زیادی استحکام کلی خود را از دست میدهد. اما اگر اقدامات احتیاطی مناسب برای از بین بردن مشکلات ناشی از دمای پایین انجام شود، لیکن می توان بتن را با رعایت الزامات موجود برای هوای سرد می توان با موفقیت ریخت و در شرایط آب و هوایی سرد قرار داد.

بتن ترکیب شده با ضد یخ بتن مسلح AG Antifreeze R امکان قرارگیری با کمترین میزان محافظت و عمل آوری معمولی را در دمای خارجی تا منفی 5 درجه 5- سانتیگراد (23 درجه فارنهایت) می دهد. اگرچه خرید افزودنی های ضد یخ مایع و پودری هزینه مصالح بتن را افزایش می دهند اما با حذف یا کاهش نیاز به گرمایش، سرپناه و نیروی کار اضافی، هزینه های کلی را کاهش می دهند.

به طور مثال به عنوان یک نمونه مطالعاتی در پروژه چیتگر، فناوری استفاده از مواد افزودنی شیمیایی ضد یخ در مقایسه با هزینه استفاده از روش های جایگزین در بتن ریزی هوای سرد، هزینه های ساخت را نزدیک به 20 درصد کاهش داد. استفاده از ضد یخ بتن همچنین فصل ساخت و ساز را بین 60 تا 120 روز افزایش می دهد و تضمین می کند که بتن می تواند به طور ایمن حتی بر روی بسترهای یخ زده قرار گیرد و علیرغم قرار گرفتن در معرض دماهای پایین، مقاومت فشاری مناسبی از خود نشان می دهد و پیشگیری از یخ زدگی را به تامین می کند.

ضد یخ بتن غیر مسلح و ملات

یکی دیگر از روش هایی که معمولاً بکار گرفته می شوند، می تواند شامل افزایش نسبت (عیار سیمان مصرفی در بتن) یا استفاده از سیمان زودگیر (سیمان پرتلند نوع III) و احتمالا یک افزودنی شیمیایی تسریع کننده، مانند ضد یخ بتن غیر مسلح AG Antifreeze C بر پایه کلرید کلسیم به نسبت دو درصد است.

نکته ای که استفاده از ضد یخ با کلراید AG Antifreeze C مهم است این است که با توجه به محتوای کلر و احتمال جدی در ایجاد پدیده خوردگی در فولاد بتن های مسلح و پیش تنیده استفاده از آن محدود به بتن های غیر مسلح و ملات های پایه سیمان مورد استفاده در سیمانکاری دیوار، سنگ کاری، اجرای سرامیک، موزاییک و کاشی و ملات خودتراز شونده کف سازی ساختمان،ساخت ملات های ترمیمی و تعمیراتی، ملات ماسه سیمان نمای داخلی و خارجی، نرمه کشی زیر عایق رطوبتی ایزوگام و ساخت قطعات پیش ساخته نظیر: بلوک سبک، موزائیک، کف پوش بتنی، واش بتن، کول چاه، جدول، سنگ مصنوعی و سازه های هنری می باشد.

عمل آوری بتن در هوای سرد

فرآیند عمل آوری بتن در هوای سرد همواره چالش برانگیزتر می شود زیرا برای گیرش مناسب و رسیدن به حداکثر استحکام مورد تایید آیین نامه های ملی نظیر مبحث نهم مقررات ساختمانی و استاندارد های بین المللی، بتن تازه باید حداقل در 24 ساعت اول یا تا زمانی که به حداقل مقاومت 35 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع (500 پوند بر اینچ مربع) برسد از یخ زدگی محافظت شود.

به یاد داشته باشید که عمل آوری بتن یک واکنش زمانبر و نیازمند گرما و رطوبت است و از آنجا که واکنش شیمیایی سیمان و آب (هیدراتاسیون) خصوصا در صورت گنجاندن انواع ضد یخ و زودگیر کننده مایع و پودری در طرح اختلاط که به خودی خود گرمازا ست، اغلب کافی است روی بتن را با ورق های پلی اتیلن یا پتوهای عایق بپوشانید تا گرما را به دام بیندازند. و به این ترتیب موجبات تکمیل گیرش و عمل آوری را فراهم کنید.

و در نهایت، توجه و بکارگیری تکنیک‌های زیر را می‌توانید در طول فرآیند عمل آوری و اطمینان از رسیدن بتن به حداکثر مقاومت استفاده کنید:

• در جاهایی که برای بتن ریزی از قالب بندی استفاده می شود، باز کردن قالب ها را تا زمانی که ممکن است، به تاخیر بیاندازید. زیرا گرما و رطوبت را حفظ می کنند و به جلوگیری از خشک شدن سریع بتن کمک می کنند. و در بازگشایی قالب توجه ویژه ای به گوشه ها و لبه ها بواسطه آسیب پذیری این نقاط، داشته باشید.
• از آنجا که بتن ریخته شده در هوای سرد زمان گیرش و عمل آوری بسیار کندتری دارد، بنابراین آب انداختگی آن نیز دیرتر از حد انتظار شروع می شود.
• در حالی که بتن در حال عمل آوری است، دمای بتن را با استفاده از دماسنج های مادون قرمز بررسی، و اطمینان حاصل کنید که بتن دمای حداقل 4.5 درجه سانتیگراد را برای دوره عمل آوری خود حفظ می کند.
• در طول دوره عمل آوری و خصوصا در مرحله پایانی آن بتن را از تغییرات دمایی شدید و خنک شدن خیلی سریع محافظت کنید. این کار را می توان توسط کاهش تدریجی دما با پوشاندن بتن با پتوهای عایق انجام شود. برای سازه های بزرگ، چندین روز یا حتی هفته ها خنک شدن تدریجی توصیه می شود. برداشتن ناگهانی پوشش های عایق در هوای سرد می تواند باعث ایجاد اختلاف دما بین قسمت بیرونی بتن و وسط آن و در نتیجه ترک خوردگی بتن شود.
• بتن تازه عمل آوری شده را با استفاده از درزگیر، برای جلوگیری از نفوذ آب بیرون به داخل بتن آب بندی کنید. درزگیرهای بتن عمر و دوام بتن را افزایش می دهند و احتمال نفوذپذیری را کاهش می دهند. در مناطق بسیار سرد، از یک درزگیر با قابلیت تنفس بتن استفاده کنید، تا اجازه تبخیر رطوبت را بدهد.
• کمیته ACI 308 حداقل دوره های عمل آوری زیر را با توجه به نوع سیمان توصیه می کند:

1. ASTM C 150 سیمان Type I, 7 روز
2. ASTM C 150 سیمان Type II, 10 روز
3. ASTM C 150 سیمان Type III, 3 روز
4. ASTM C 150 Type سیمان IV و V, 14 روز

برای مشاوره و دریافت اطلاعات بیشتر با کارشناسان فنی و فروش گروه مهندسی بتن آزما و یا نمایندگی های ما در اصفهان، ارومیه، تبریز، تهران، کرمان، کرج، شیراز، قزوین، گرگان، مشهد، همدان تماس بگیرید.