اثرات هوای گرم روی خواص بتن | چگونه جلوی کاهش کیفیت بتن را بگیریم؟
هوای گرم دشمن بتن است
هوای گرم موجب بروز مشکلات گوناگون در مراحل تولید، انتقال، مصرف و عمل‌آوری بتن می‌شود و بر روی خواص بتن اثر منفی می‌گذارد. عوامل محیطی مختلف ازجمله دمای بالای هوا، رطوبت پایین و وزش باد کیفیت بتن تازه را تحت تاثیر قرار می‌دهند. به طور کلی دمای بتن هرگاه از 32 درجه سانتی‌گراد فراتر برود بتن‌ریزی باید متوقف شود، در غیر این صورت باید تمهیدات خاصی اندیشیده شود. در این مطلب اثرات هوای گرم روی خواص بتن و راهکارهای حل این مشکل را با هم مرور می‌کنیم.
تاثیر هوای گرم روی ویژگی‌های بتن
هوای گرم موجب تبخیر بیشتر آب در زمان بتن‌ریزی می‌شود، رویدادی که عمل‌آوری بتن را با مشکل مواجه می‌کند. به طور کلی با رسیدن مقدار آب مخلوط سیمانی به کمتر از 80 درصد فرایند عمل‌آوری و هیدراتاسیون قطع می‌شود. چنین شرایطی به کاهش مقاومت و استحکام، ترک خوردن بتن و کاهش مقاومت سایشی و پوسته شدن سطح بتن می‌انجامد. در ادامه برخی از اثرات هوای گرم روی خواص مختلف بتن را مرور می‌کنیم.
زود سخت شدن بتن
هوای گرم پیش از هر چیز موجب سخت شدن زودهنگام بتن می‌شود. هرچند در روزهای اولیه بتن‌های تولید شده در هوای گرم به نسبت بتن‌های ساخته شده در هوای سرد مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند، اما پس از گذشت چند روز این مقاومت کاهش قابل توجه پیدا می‌کند.
کاهش کارایی و اسلامپ بتن
کم شدن کارایی و اسلامپ بتن موجب می‌شود فرصت کافی برای متراکم کردن، پرداخت و ویبره زدن بتن نداشته باشید. یکی از راه‌های حل این مشکل استفاده بیشتر از آب است، اما این کار به دلیل افزایش تبخیر و سرعت آبگیری سیمان موجب از بین رفتن خواص خمیری آن در زمان کوتاه‌تر می‌شود.
کاهش مقاومت فشاری بتن
سرعت بسیار بالای تبخیر آب و حرارت‌زایی ناشی از فرایند هیدراتاسیون در هوای گرم موجب سفت شدن سریع بتن می‌شود. در این شرایط افزودن آب موجب کاهش مقاومت بتن می‌شود. برای حل این معضل راهکارهای دیگر وجود دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.
عامل دیگر که مقاومت فشاری بتن را کم می‌کند تشکیل سریع‌تر کریستال‌ها در اطراف سنگدانه‌ها است. ساختار ضعیف کریستال‌ها موجب کاهش مقاومت ناحیه انتقال و افت چشمگیر مقاومت کلی بتن می‌شود. سفت شدن سریع بتن در هوای گرم به کاهش چسبندگی بتن نیز می‌انجامد و در نتیجه شاهد ایجاد درز سرد روی بتن خواهیم بود. این نوع درزها بیشتر روی دیوارها و ستون‌ها دیده می‌شوند و بر مقاومت فشاری سازه تاثیر منفی می‌گذارند.
کاهش زمان گیرش بتن
زمان گیرش اولیه بتن در هوای گرم تا یک سوم زمان گیرش اولیه آن در هوای سرد کاهش پیدا می‌کند. این موضوع می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌های حرارتی در بتن شود. این ترک‌ها در آینده به محل ورود آب و سایر مواد شیمیایی تبدیل می‌شوند. کم شدن زمان گیرش مشکلات گوناگون در حمل‌ونقل بتن ایجاد می‌کند و فرایند تخلیه و تراکم بتن را باید با سرعت بسیار بیشتر انجام دهید.
ترک‌خوردگی خمیر بتن تازه
یکی از رایج‌ترین ترک‌ها که معمولا در محیط‌های گرم و خشک ایجاد می‌شود ترک‌خوردگی خمیر بتن است. این نوع ترک نتیجه تبخیر زیاد و جمع‌شدگی بتن در هوای گرم است و در رطوبت‌های بالای 80 درصد ظاهر می‌شود. این ترک‌ها را می‌توان با ماله‌کشی دوباره و همراه با فشار تا حدودی از بین برد. انقباض شدید و سریع‌تر خمیر سیمان در مقایسه با حالت معمول و مهار شدن بتن توسط بخش‌های دیگر سازه تنش‌های کششی در بتن را بالا می‌برد و می‌تواند ترک انقباضی را ایجاد کند.
تاثیر منفی بر روی ظاهر بتن
هوای گرم موجب از بین رفتن زیبایی ظاهری بتن می‌شود. تبخیر سطحی سریع‌تر در هوای گرم موجب می‌شود سطح بتن زودتر سخت شود، در نتیجه دیگر شاهد آب‌انداختگی و رو زدگی بتن نیستیم. این موضوع سبب به دام افتادن آب در لایه‌های پایینی می‌شود و در لایه‌های رویی و زیرین شاهد جداشدگی خواهیم بود. این سطوح بتنی در آینده با تخریب سطحی و نمای ظاهری همراه هستند. عامل دیگر که بر ظاهر بتن تاثیر منفی می‌گذارد اختلاف سرعت هیدراتاسیون در نقاط مختلف است که سبب اختلاف رنگ و ویژگی‌های ظاهری می‌شود.
ایجاد ترک‌های حرارتی در بتن
اختلاف دمای هیدراتاسیون در بخش‌های مختلف سازه موجب ایجاد ترک‌های حرارتی می‌شود. به طور خلاصه تفاوت دمایی در بخش‌های مختلف این ترک‌ها را ایجاد می‌کند. این تفاوت دما سبب تغییر حجم دیفرانسیلی در بتن می‌شود و اگر تنش‌های آن از مقاومت کششی بتن بیشتر باشد، ترک حرارتی رخ می‌دهد. معمولا تفاوت دما در هوای گرم بین لایه‌های سطحی و زیرین بتن ایجاد می‌شود.
در چه شرایطی نباید بتن‌ریزی کنید؟
به طور کلی اجرای فرایند بتن‌ریزی در هوای گرم و خشک اشتباه است. در این شرایط فاکتورهای گوناگون وجود دارند که هرکدام به تنهایی می‌تواند کیفیت بتن را کاهش دهد و مشکلات گوناگون به وجود آورد. ازجمله فاکتورهای منفی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دمای 27 درجه سانتی‌گراد یا بالاتر
- نرخ تبخیر 1 کیلوگرم بر متر مربع در ساعت یا بالاتر
- دمای بالای بتن و تجهیزات
- رطوبت پایین محیط
- وزش باد با سرعت بالا
چگونه می‌توان اثرات هوای گرم روی خواص بتن را کاهش داد؟
با استفاده از برخی راهکارها و ترفندها می‌توان تاثیرات منفی هوای گرم روی بتن و بتن‌ریزی در دمای بالا را از بین برد. برای مثال با مرطوب کردن ساب‌گرید یا سطح بتن‌ریزی پیش از انجام عملیات می‌توان رطوبت موردنیاز در طول فرایند هیدراتاسیون را تامین کرد.
در ادامه به برخی از این ترفندها اشاره می‌کنیم:
- ساعت‌های خنک را برای بتن‌ریزی انتخاب کنید: در ماه‌های گرم سال باید در خنک‌ترین ساعت‌های روز بتن‌ریزی انجام شود. ساعات اولیه صبح بهترین زمان برای بتن‌ریزی در تابستان هستند.
- از آب خنک استفاده کنید: استفاده از آب خنک می‌تواند دمای بتن را تا 12 درجه سانتی‌گراد کاهش دهد. با خنک کردن آب پیش از اضافه کردن به مخلوط بتن می‌توان جلوی بسیاری از مشکلات را گرفت
- مدت زمان فرایند مخلوط کردن بتن را کم کنید: پس از اضافه کردن آب زمان مخلوط کردن بتن را کاهش دهید. مخلوط کردن بیش از حد می‌تواند آب بیشتری را بخار کند.
- استفاده از مواد افزودنی: مواد افزودنی ویژگی‌های فیزیکی بتن را بهبود می‌بخشند. این مواد موجب مقاومت بیشتر بتن می‌شوند و از آن در برابر خوردگی حفاظت می‌کنند. همچنین زمان گیرش را نیز کاهش می‌دهند
- سرعت فرایند بتن‌ریزی را بالا ببرید: تا جای ممکن بتن‌ریزی را در زمان کوتاه‌تر انجام دهید. استفاده از نیروی کار بیشتر و انجام سریع‌تر پروسه بتن‌ریزی بسیاری از مشکلات را رفع می‌کند.
- از سایه‌بان و بادشکن استفاده کنید: در هنگام بتن‌ریزی الگوی حرکت خورشید و وزش باد را در نظر بگیرید و با استفاده از سایه‌بان و بادشکن از سطح بتن حفاظت کنید. این کار تا حد زیادی از بخار شدن آب در طول فرایند هیدراتاسیون جلوگیری می‌کند.
تا جای ممکن بتن‌ریزی را در دمای بالا انجام ندهید
به طور کلی بتن‌ریزی در هوای گرم می‌تواند سبب بروز مشکلات مختلف شود و کیفیت بتن را کاهش دهد. از آنجا که اقلیم کشور ما گرم و خشک است توجه به این موضوع اهمیت دوچندان پیدا می‌کند. دمای بالا منجر به کاهش مقاومت فشاری بتن در بلندمدت می‌شود. در این شرایط سرعت بالاتر هیدراتاسیون موجب نامنظم‌تر شدن ساختار و نرخ بالاتر تخلخل بتن می‌شود که تاثیر منفی بر خواص بتن می‌گذارد. بنابراین بهتر است تا جای ممکن در دماهای بالا یا پایین بتن‌ریزی انجام نشود.
سوالات متداول
آیا حرارت موجب ضعیف شدن بتن می‌شود؟
این باور عمومی وجود دارد که بتن به اندازه سنگ مقاوم است، اما اینگونه نیست. بتن به دلایل گوناگون دچار شکستگی و ترک می‌شود که از میان آن‌ها می‌توان به حرارت، سرما، مواد شیمیایی، نمک و رطوبت اشاره کرد.
چه دمایی موجب آسیب دیدن بتن می‌شود؟
هرچند بیشتر افراد ماه‌های گرم تابستان را برای انجام بتن‌ریزی ترجیح می‌دهند، اما بهترین بازه دمایی برای این کار دمای 21 تا 26 درجه سانتی‌گراد است. اگر دمای هوا از 32 درجه سانتی‌گراد فراتر رود مشکلات گوناگون بروز پیدا می‌کنند.
دلیل ترک‌خوردگی بتن چیست؟
تغییرات دمایی مهمترین دلیل ترک‌خوردگی بتن است. البته موارد مختلف دیگر هم می‌تواند موجب ترک خوردن بتن شود که در بالا به آن‌ها اشاره کردیم.