بتن ریزی در هوای سرد

درست است که بتن به طور گسترده در ساخت و ساز مدرن استفاه می‌شود اما ماده ‌ای کامل نیست! علاوه بر وزن زیاد، بتن در برابر دمای هوا آسیب پذیر است. در حالی که می‌توان در هر زمان از سال و تقریباً در هر مکانی عمل بتن ریزی را انجام داد، اما یک محدوده دمایی ایده آلی برای ریختن بتن وجود دارد. اگر بتن ریزی در هوای سرد انجام می‌شود، باید تدابیر خاصی را برای اجرای آن در نظر گرفت تا سلامت کلی بتن در کوتاه مدت و بلند مدت به خطر نیفتد. برای عمیق‌تر شدن در موضوع بتن ریزی در سرما با ما همراه باشید.

هیدراتاسیون و دمای بتن در هوای سرد

سنگدانه‌ها (شن و ماسه) و خمیر سیمانی که از مخلوط آب و سیمان ساخته می‌شود، تمام مواد تشکیل دهنده بتن را شامل می‌شوند. وقتی خمیر سیمانی و سنگدانه با هم مخلوط می‌شوند، ماده‌ای انعطاف پذیر ایجاد می‌کند که می‌توان آن را در محل ریخت تا به قالب مورد نظر درآید. سپس بعد از مدتی به یک توده سنگین، مقاوم و سخت تبدیل می‌شود.

بتن از طریق فرآیندی معروف به هیدراتاسیون شناخته می‌شود. هیدراتاسیون که همان مخلوط آب و سیمان است، مقاومت نهایی بتن را تضمین می‌کند. در طی این فرآیند، ترکیبات موجود در سیمان با آب واکنش داده و متبلور می‌شوند و از نظر واکنش شیمیایی، ذرات جداگانه سیمان را به هم متصل می‌کنند و در نتیجه محصولی سخت ایجاد می‌شود.

فرآیند سخت شدن اولیه طی چند روز اول پس از بتن ریزی انجام می‌شود اما فرآیند عمل آوری بتن تا سال‌ها پس از آن ادامه دارد. به همین دلیل است که گفته می‌شود بتن با گذشت زمان تقویت می‌شود. هوای سرد می‌تواند در فرآیند هیدراتاسیون و گیرش بتن مشکلاتی ایجاد کند اما تحلیل این موضوع نیاز به دانش مهندسی دارد.

در دمای بالاتر از صفر درجه سانتیگراد، توسعه مقاومت در بتن تازه بسیار کند است. اگر دمای محیط به زیر صفر درجه برسد، ممکن است مقداری از آب موجود در بتن منجمد شود. گیرش تا زمان اتمام واکنش شیمیایی متوقف می‌شود و این توقف عمل هیدراتاسیون باعث افزایش تخلخل و کاهش مقاومت و دوام می‌شود.

مشکلات بتن ریزی در هوای سرد

بتن ریزی در هوای سرد

در مقررات ملی ساختمان مبحث نهم آمده است: «بتن ریزی برای هوای سرد دوره‌ای است که بیش از 3 روز متوالی میانگین دمای روزانه محیط زیر 5 درجه سانتیگراد باشد. میانگین دمای روزانه میانگین بالاترین و کمترین دما در طول دوره از نیمه شب تا نیمه شب روز بعد است. وقتی دمای بالاتر از 10 درجه سانتیگراد در بیش از نیمی از مدت زمان 24 ساعته رخ دهد، دیگر به عنوان هوای سرد در نظر گرفته نمی‌شود.»

سه روز اول پس از بتن ریزی بسیار مهم است. در طول این مدت، بتن نیمه مایع سخت شده و بیشترین عملکرد را با اتصال سیمان با آب انجام می‌دهد. از آنجا که وجود آب برای فرآیند عمل آوری بسیار مهم است، بتن ریزی در زمستان مشکلات زیادی را ایجاد می‌کند.

در فصلی که ممکن است دما به زیر صفر برسد، نسبت آب به سیمان و درصد سنگدانه‌ها می‌تواند تغییر کنند. در دمای پایین، یخ زدن آب در مخلوط بتن منجر به مشکلاتی می‌شود که خطراک بلقوه‌ای را برای پروژه ایجاد می‌کند. در هوای سرد نمی‌توان بتن را بدون آماده سازی و تجهیزات اضافی در محل ریخت!

دمای پایین و خطرات یخ زدگی بتن

فرآیند هیدراتاسیون که باعث سخت شدن بتن می‌شود شامل یک واکنش شیمیایی است که تحت تأثیر گرما قرار می‌گیرد. گرچه گرمای بیش از حد تابستان می‌تواند بر عمل آوری بتن تأثیر منفی بگذارد، اما دمای پایینی که در زمستان وجود دارد،  آسیب بیشتری به بتن وارد کند.

در دمای زیر 40 درجه فارنهایت، فرآیند گیرش اولیه می‌تواند از 2 تا 24 ساعت بیشتر طول بکشد و در صورت شرایط آب و هوایی خیلی شدید، این زمان می‌توان خیلی بیشتر نیز باشد. در این زمان، بتن ریخته شده در دمای انجماد می‌تواند در اثر یخ زدن و انبساط آب داخل مخلوط، مشکلاتی ایجاد کند.

این مشکلات اغلب شامل پوسته شدن (یعنی ورقه ورقه شدن سطح پرداخت شده) و خُرد شدن اعضای بتنی در زیر وزن ساختمان است. بتن ریزی در هوای سرد ممکن است باعث شود بتن در زمان عادی سخت نشود و نقص‌های ساختاری بی‌شماری را ایجاد کند. به همین دلایل، بتن ریزی در فصول سرد سال معمولاً توسط متخصصانی انجام می‌شود که می‌دانند چه اقدامات احتیاطی را باید انجام دهند.

راهکارها و الزامات بتن ریزی در هوای سرد

در صورت سرمای زیاد منطقه، می‌توان شتاب دهنده‌های شیمیایی که فرآیند عمل آوری را تسریع می‌کنند را قبل از ریختن به مخلوط بتن اضافه کرد. مخلوط ‌های بتنی گرم و مخلوط‌ های سیمانی که مخصوص محیط‌های یخ زده هستند را می‌ توان در کاربردهای مختلف استفاده کرد.

در زیر، برخی از نکات و تکنیک‌های بتن ریزی در هوای سرد آورده شده‌اند:

1- کاهش نفوذ پذیری بتن

از بین تمام عوامل مؤثر بر مقاومت در برابر یخ زدگی بتن، نفوذپذیری مهمترین نقش را دارد. بتن غیرقابل نفوذ فقط مقدار کمی رطوبت آزاد در منافذ خود دارد و بنابراین عملکرد مخرب انجماد و انبساط آب تا حد زیادی از بین می‌رود.

سه روش اساسی برای کاهش نفوذ پذیری و در نتیجه افزایش مقاومت در برابر سرمای بتن وجود دارد که شامل موارد زیر هستند :

  • استفاده از مواد افزودنی حباب ‌زا باعث جلوگیری از حرکت مجاری مویرگی در بتن می‌شود.
  • کاهش نسبت آب به سیمان و استفاده از روان کننده‌ها به نوبه خود سرعت آب انداختگی بتن را کاهش می‌دهد.
  • استفاده از پوزولان‌ها مانند خاکستر بادی به منظور جایگزین بخشی از سیمان (به طور کلی پانزده تا بیست درصد) می‌توان نفوذ پذیری بتن کاهش داد.

2- مقاومت اولیه بتن

میزان افزایش مقاومت بتن در دماهای پایین نسبتاً کم است و این می‌تواند بر سرعت ساخت و ساز تأثیر بگذارد. روش‌های دستیابی به زمان گیرش سر‌یع ‌تر و مقاومت‌های اولیه بتن با کاربردهای خاص متفاوت است. برای غلبه بر این مشکل، چندین روش برای تولید مقاومت زودرس وجود دارند.

  • استفاده از مواد افزودنی تسریع کننده
  • استفاده از آب گرم در مخلوط بتن
  • پوشش یا گرم کردن قالب‌ها قبل از ریختن

با وجود مشکلاتی که می‌توانند در طی فرآیند بتن ریزی به وجود بیایند، ریختن بتن در هوای سرد همچنان می‌تواند فرآیندی مؤثر باشد. در صورتی که اقدامات و الزامات اصولی برا آن انجام شود. ابتدا باید محلی که بتن ریخته می‌شود، آماده شود.

مسئولین پروژه اغلب از تشک حرارتی برای گرم کردن قالب‌ ها تا دمای پایدارتر استفاده می‌کنند و سپس از یک پتوی مخصوص بتنی برای پوشاندن و گرم نگه داشتن مخلوط بتنی برای چند روز اول استفاده می‌کنند.

3- افزایش مقدار سیمان

در برخی از پروژه‌ها افراد از ترکیب سیمان پرتلند نوع 1 و 2 استفاده می‌کنند. افراد دیگر ممکن است سیمات تیپ 3 که سیمانی با مقاومت زودرس بالاست را به کار ببرند. این سیمان ریزتر است  و سریع‌تر واکنش هیدراتاسیون را انجام می‌دهد. بنابراین افزایش مقاومت فشاری اولیه بتن ساخته شده با سیمان تیپ 3 بیشتر است. مقدار استفاده از هرکدام از این سیمان‌ها باید توجیه اقتصادی برای پروژه داشته باشد.

عمل آوری بتن در هوای سرد

برطبق آئین نامه آبا و مبحث نهم مقررات ملی، عمل آوردن بتن تازه باید حداقل 24 ساعت تا رسیدن به مقاومت 50 مگاپاسکال ادامه یابد. برای عمل آوردن بتن تازه و محافظت از آن در برابر یخ زدگی می‌توان از روش ‌های زیر استفاده کرد:

  • استفاده از پوشش‌های محافظتی عایق
  • گرم کردن بتن با استفاده از بخاری برقی یا پاشش آب داغ روی اعضای بتنی
  • دیگر رو‌ش‌های مورد تأیید دستگاه نظارت

بتن تازه همچنین باید در مقابل وزش باد محافظت شود. استفاده از پوشش‌های عایق برای این منظور عالی هستند.

جمع بندی نهایی :

بتن ریزی در هوای سرد چالش‌ های زیادی را به همراه دارد، از این رو مهم است که هر کدام از مشکلات به صورت اصولی انجام شوند. همچنین، ضروری است کلیه پرسنل آمادگی رویارویی با سرما را داشته باشند و از لباس و تجهیزات مناسب استفاده کنند. بتن ریزی در اواسط روز به ویژه در ظهر که دمای هوا بیشتر از ساعات دیگر است، توصیه می‌شود. موارد احتیاطی دیگر نیز در بالا به تفصیل شرح داده شده‌اند.