بتن ریزی در هوای بارانی و سرد به چه صورت است؟

بتن ریزی در هوای سرد و یا شرایط بارانی چالش جدی مهندسین عمران و فعالان ساختمان‌ سازی است. بتن متریال ترکیبی است که برای ساخت آن از بخش قابل توجه آب در ترکیب سنگدانه‌ها و سیمان پرتلند استفاده می‌شود. اما آب موجود در بتن حین مواجهه با هوای سرد، یخ ‌زده و انبساط پیدا می‌کند. در شرایط بارانی نیز با مشکلات دیگری مانند به ‌هم خوردن تعادل نسبت آب و سیمان روبه‌رو هستیم. شرایطی که بتن ریزی در هوای سرد و بارانی را با مشکل مواجه می کند. در این مقاله از گروه مت سل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به بررسی تمامی چالش‌ها و اصول بتن ریزی در هوای سرد می‌پردازیم. فراموش نکنید که اگر قصد خرید قطعه بتنی را دارید می‌توانید از طریق مت سل اقدام کنید.

بتن ریزی در هوای سرد

چالش ها برای بتن ریزی در هوای سرد

بتن ریزی هوای سرد به شرایطی گفته می‌شود که دمای محیط در محدوده کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد. در چنین شرایطی خطر یخ بستن آب در عمق لایه‌های بتن وجود دارد. از طرفی بتن حالت چگال‌تری پیدا می‌کند که شرایط توزیع آن در تمامی فضا دشوارتر انجام می‌شود. اما بحث جدی در چگونگی طی شدن فرایند هیدراتاسیون بتن است. زیرا در هوای سرد فرآیند تبخیر آب بتن بسیار کند شده که منجر به اختلال در کیورینگ بتن خواهد شد. این ‌همه از چالش‌های جدی بتن ریزی در هوای سرد و بارانی است.

در مواجهه با هوای سرد چه کار کنیم؟

پیش ‌بینی شرایط اقلیمی کار دشواری نیست. به ‌هر حال هر کسی از نوع اقلیم موقعیت جغرافیایی محل کار خود اطلاع دارد و می‌تواند احتمال سرد بودن و یا سرد شدن دمای محیط را پیش‌ بینی کند. لذا به اقداماتی پیشگیرانه برای طی شدن مناسب بتن ریزی در هوای سرد نیاز دارید. از قبیل:

  • بهتر است گوش ‌به‌ زنگ باشید و دائماً شرایط آب‌وهوایی منطقه را رصد کنید. می‌توانید از انواع روش‌های اطلاع‌رسانی برای بررسی دمای محیط و یا احتمال وقوع بارندگی در منطقه استعلام بگیرید.
  • اگر به هر دلیلی احتمال مواجهه با هوای سرد را پیش‌ بینی کرده‌اید، حتماً تجهیزات مورد نیاز بتن ریزی هوای سرد را تهیه کنید. این تجهیزات شامل پوشش‌های محافظتی، وسایل محفوظ کردن اطراف بتن، تجهیزات گرمایشی، دماسنج با کارایی مناسب، افزودنی‌های مخصوص مانند انواع زودگیرها و یا ضدیخ های بتنی است.

اقدامات کلیدی قبل‌ از بتن ریزی در هوای سرد

پروسه بتن ریزی در هوای سرد شامل مراحل مختلفی است که از مرحله‌ی آماده‌سازی بستر قبل ‌از بتن ریزی تا مراحل محافظت از بتن پس‌ از پایان عملیات را شامل می‌شود. برای قبل ‌از آغاز بتن ریزی لازم است تا اقدامات زیر را انجام دهید:

  • همه جداره‌های داخلی قالب‌ها و سطح آرماتورها را از هر مقدار برف، یخ و یا آب باران پاک‌سازی کنید.
  • دمای تمامی فلزات درگیر با بتن چه تمامی میلگردهای آرماتور و یا جداره داخلی قالب‌های فلزی باید بالای صفر درجه سانتی‌گراد باشد. لذا اگر دمای فلزات پایین است، از تجهیزات حرارتی مانند شعله برای گرم کردن آنها اقدام کنید.
  • ادغام بتن جدید بر روی بتن قدیمی و هر سطح خاکی یخ‌ زده ممنوع است. لذا لازم است تا قبل ‌از آغاز بتن ریزی سطح بتن قدیمی و یا سطح زمین فونداسیون را گرم کرده و از شرایط یخ‌ زده خارج کنید.
  • دمای بتن را دائماً اندازه‌گیری کنید و از تطبیق آن با جدول آیین‌نامه آبا اطمینان داشته باشید. در جدول آیین‌نامه آبا به بازه استاندارد کمینه و بیشینه دمای بتن در هوای سرد بلافاصله پس ‌از تولید تا تخلیه در قالب اشاره شده ‌است. جزئیات این جدول به ‌قرار زیر است:

حداقل دمای بتن پس‌ از مخلوط شدن مصالح

حداقل اندازه سطح مقطع عضو بتن متر مربع

 

شرایط

حداقل دمای بتن در لحظه بتن ریزی

در هوای بیش ‌از صفر درجه

در هوای کمتر از صفر درجه و بیشتر از ۱۵- درجه

در هوای کمتر از ۱۵- درجه

کمتر از ۰.۳

۱۳

۱۶

۱۸

۲۰

۰.۳ الی ۰.۹

۱۰

۱۳

۱۶

۱۸

۰.۹ الی ۱.۸

۷

۱۰

۱۳

۱۵

بیشتر از ۱.۸

۵

۷

۱۰

۱۲

 

بتن ریزی هوای سرد

اقدامات پس ‌از بتن ریزی در هوای سرد

با در نظر گرفتن شرایط مطرح ‌شده در جدول آبا و نکات مناسب و حرفه‌ای آماده‌سازی بسترها و قالب‌ها و حتی دمای میلگردها می‌توانیم برای بتن ریزی در هوای سرد اقدام کنیم. پس ‌از بتن ریزی نیز لازم است تا برخی اقدامات و الزامات را رعایت نماییم. از قبیل:

  • آب اضافی سطح بتن را دائماً جمع‌آوری کنیم تا از یخ زدن سطح بتن در هوای سرد جلوگیری شود. در نظر داشته باشید که برای شرایط عادی این آب اضافی پس داده ‌شده تبخیر می‌شود، اما در هوای سرد لازم است تا با حذف فیزیکی آب به فرایند کیورینگ کمک کنیم.
  • اگر چه در شرایط عادی برای تداوم انسجام بتن بر سطح آن آب پاشی انجام می‌شود، اما در هوای سرد این اقدام صورت نمی‌گیرد. در روزهای زمستانی عکس روزهای تابستانی روی سطح بتن آب‌پاشی نمی‌کنند.
  • لازم است تا از بتن در هوای سرد محافظت کنید. این محافظت به روش‌های مختلف از قبیل موارد زیر انجام می‌شود:
  • گرم کردن بتن
  • کاور کردن بتن با استفاده از متریال‌های عایق حرارتی
  • استفاده از افزودنی‌ها مانند زودگیر کردن بتن
  • ایجاد محفظه بتن

آشنایی با روش‌های محافظت بتن در هوای سرد

در بخش قبل به لیستی از روش‌های متداول محافظت از بتن در هوای سرد اشاره کرده‌ایم. حالا با جزئیات بیشتر این روش‌ها را بررسی می‌کنیم.

گرم کردن بتن

گرم کردن بتن بهترین و ساده‌ترین راهکار محافظت از بتن در هوای سرد است. برای این منظور نیز از انواع وسایل و تجهیزات گرمایشی استفاده می‌کنند. الزامات استفاده از تجهیزات و روش‌های گرم کردن بتن به ‌قرار زیر است:

  • از وسایل گرمایشی دود زا نباید برای گرم کردن بتن استفاده کنید.
  • مجاز به استفاده از آتش مستقیم برای گرم کردن بتن نیستید.
  • در حین گرم کردن باید از خشک شدن سریع بتن جلوگیری کنید.

با توجه به این نکات، بهره‌مندی از روش‌های گرمایش غیرمستقیم مناسب بتن ریزی در هوای سرد است. لذا معمولاً از ایده گرمایش با بخاری برای این منظور استفاده می‌شود. انواع بخاری گازی، نفتی معمولی، سمندری و یا هیترهای برقی و گازی در این روش‌های گرمایشی مناسب هستند. در عین ‌حال بهره‌مندی از لامپ‌های حرارتی و حتی گرمایش داخلی بتن نیز متداول است.

کاور کردن سطح بتن (ایجاد پوشش عایق حرارتی)

کاور کردن با استفاده از پوشش‌های عایق حرارتی یک راه‌حل تأثیرگذار برای بتن ریزی در هوای سرد است. حتی حین بتن ریزی در هوای بارانی نیز می‌توانید از چنین کاورهایی استفاده کنید. از آنجا که بیشترین گرمای ناشی از فرایند هیدراتاسیون در ۳ روز اول پس ‌از آغاز بتن ریزی تولید می‌شود، لذا ممکن است که در بسیاری از شرایط نیاز جدی به بهره‌مندی از روش‌های گرمایش نداشته باشیم. در عوض می‌توانیم با کاورسازی و محافظت از سرمای محیط از گرمای تولید شده توسط خود بتن در فرایند هیدراتاسیون استفاده کنیم. انواع این پوشش‌های عایق حرارتی به‌ قرار زیر هستند:

  • فوم پلی استایون یونولیت
  • فوم پلی اورتان
  • فوم پلی اتیلن و پلی پروپیلن (پتوهای عایق بتنی)

توجه کنید که لزوماً هر متریال با خاصیت عایق حرارتی، مناسب پوشاندن بتن در هوای سرد خصوصاً هوای بارانی نیست. چرا که برخی از این متریال‌ها مانند پشم شیشه، پشم سنگ، الیاف سلولزی، پوشال و یا کاه قابلیت جذب آب را دارند که در این ‌صورت نه‌ تنها عایق حرارتی نیستند؛ بلکه حتی در هر چه سرد شدن بتن تأثیر می‌گذارند.

روش بتن ریزی در هوای سرد

زودگیر کردن بتن

با بهره‌مندی از تکنیک‌های زودگیر کردن می‌توانیم از بتن در هوای سرد محافظت کنیم. در واقع این افزودنی‌ها فرمت یخ بستن در مواجه با هوای سرد را محدود می‌کنند و نمی‌گذارند تا آب داخل بتن قبل ‌از تکمیل فرایند هیدراتاسیون یخ بزند. عدم تبخیر مناسب آب مشکل اصلی بتن ریزی در هوای سرد است. این مشکل حتی در هوای بارانی نیز وجود دارد. لذا عملاً بتن تهیه شده در هوای سرد در بازه زمانی طولانی‌تر از حالت عادی سخت می‌شود. بنابراین احتمال یخ زدن و یا طی نشدن مناسب دوره‌ی کیورینگ وجود دارد. اما با زودگیر کردن بتن به ‌راحتی می‌توانیم این مشکل را برطرف کنیم. برخی از تکنیک‌های زودگیر کردن بتن در هوای سرد به قرار زیر هستند:

  • بهره‌مندی از افزودنی‌های زودگیر کننده بتن
  • استفاده از انواع افزودنی‌های ضد یخ بتن
  • بهره‌مندی از روان‌کننده ها برای کاهش نسبت آب به سیمان
  • افزایش مقدار سیمان در حداکثر شرایط مجاز اختلاط بتن
  • افزایش دمای بتن در دوره حفاظت که با حفظ شرایط مرطوب بتن و جلوگیری از خشک شدن سریع آن انجام می‌شود.

بتن ریزی در هوای سرد چه مشکلاتی دارد؟

وجود آب در بتن بزرگترین چالش برای بتن ریزی در هوای سرد است. زیرا آب به ‌راحتی در دمای پایین‌تر از صفر درجه سانتی‌گراد یخ می‌زند. بنابراین در همان ساعات اولیه پس ‌از بتن ریزی تأثیر مخرب در بافت مقاوم بتن دارد. به شکلی که مقاومت بتن یخ‌زده قبل از مرحله‌ی گیرش بسیار کاهش پیدا کرده و حتی ممکن است به بافتی کاملاً غیرمنسجم تبدیل شود. از طرفی همین آب در دمای خیلی کم به ‌سختی تبخیر می‌شود که دوره‌ی کیورینگ بتن را کاملاً طولانی خواهد کرد.

برای بتن ریزی در هوای سرد لازم است تا از بتن غیراشباع تا رسیدن به مقاومت فشاری ۵ مگا پاسکال و بتن اشباع تا رسیدن به مقاومت فشاری ۲۵ مگا پاسکال در مقابل یخ زدگی محافظت شود.

در عین ‌حال حتی در مرحله‌ی مسطح سازی بتن نیز با چالش‌هایی همراه هستیم. زیرا مسطح سازی باید به شکلی انجام شود که از آب انداختن سطح بتن جلوگیری به عمل آید. زیرا همین آب پس داده ‌شده در سطح بتن به ‌سرعت یخ‌ زده و مشکلات خاص خودش را دارد. از نگاه عملیاتی برای پروژه‌های عمرانی در هوای سرد و یا هوای بارانی از بتن‌های کم آب استفاده می‌کنند.

هوای سرد در پروژه‌هایی بتن ریزی چیست؟

در این مقاله کنکاش جامعی از روش بتن ریزی در هوای سرد را آغاز کرده‌ایم و قدم به قدم از چالش‌ها، راه‌حل‌ها و نکته‌ها صحبت می‌کنیم. اما اصولاً این هوای سرد در پروژه‌های بتن ریزی چیست؟ به چه نوع هوایی سرد گفته می‌شود؟ برای این منظور بندهایی در تعریف هوای سرد در آیین‌نامه بتن ایران و مقررات ملی ساختمان مبحث نهم پیش ‌بینی ‌شده است که به قرار زیر و برای حداقل سه روز متوالی تدوین شده ‌است:

  • در هر نوع اقلیم که دمای هوا در بیشتر از نصف روز از ۱۰ درجه سانتی‌گراد زیادتر نباشد.
  • دمای متوسط هوا در هر نوع اقلیم در شبانه‌روز کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد. این دمای متوسط از میانگین حداکثر و حداقل دمای هوا در فاصله زمانی نیمه‌شب تا نیمه روز محاسبه شده باشد.

البته در استانداردهای مختلف بین‌المللی تعریف هوای سرد اندکی متفاوت است. به ‌عنوان مثال تعریف هوای سرد در استاندارد بین‌المللی ACI به ‌قرار زیر است:

  • میانگین حداقل و حداکثر دمای هوای ثبت ‌شده در سه روز متوالی کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد.
  • در فاصله زمانی‌های ۲۴ ساعته حالا از هر بازه‌ی آغاز شبانه‌روز، دمای هوا در حداقل ۱۲ ساعت برابر و یا کمتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد باشد.

در عین حال وقتی تحت هر شرایطی دمای محیط بتنی کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد شده ‌است، رعایت آیین‌نامه‌های بتن ریزی در هوای سرد الزامی است.

هوای سرد چه تأثیری در مصالح ساختمان ‌سازی دارد؟

تمامی مصالح ساخت بتن تحت تأثیر تنش هوای سرد در فصل زمستان قرار می‌گیرند. این هوای سرد دمای تمامی مصالح اعم از سیمان، سنگدانه‌ها، آب و... را پیش ‌از ساخت بتن کاهش داده است و عملاً قرار است با مصالحی که دمای آنها پایین است، برای ساخت بتن اقدام کنیم.

اولین چالش دیرگیر شدن بتن در هوای سرد است. به شکلی که بافت بتن در بازه زمانی بسیار طولانی‌تر از حد مجاز سخت خواهد شد. در نظر داشته باشید که بتن در فاز مقدماتی سیالی بسیار سنگین است که وزن آن تماماً بر جداره قالب بندی و نگهدارنده‌ها وارد می‌شود. وقتی بتن دیرگیر بشود، فشار وزن آن در مدت زمان طولانی بر جداره قالب‌ها و نگهدارنده‌ها وارد شده و حتی ممکن است باعث خرابی، از جا خارج شدن قالب‌ها و نشست بتن یا لااقل شیرابه بتن شود.

حتی تغییر حالت از فاز مایع به سمت فاز جامد در هوای سرد چالش‌هایی را به‌ دنبال دارد و معمولاً بتن مقاومت لازم را کسب نمی‌کند. در عین ‌حال وقتی هوا سرد است، این سرما حتی در بدنه قالب‌ها، میلگرد آرماتورها و شرایط محل بتن ریزی نیز تأثیرگذار است.

بتن ریزی هوای سرد

سیمان

سیمان سرد شده خاصیت زودگیر بودن خود را از دست می‌دهد و ملات خمیری شده بسیار کند و کاملاً روانی را تولید می‌کند. لذا عملاً لازم است تا در بتن ریزی هوای سرد از سیمان‌های زودگیر و یا افزودنی‌های زودگیر کننده استفاده کنیم. سیمان پرتلند تیپ ۳ پیشنهاد مناسبی است. در عین ‌حال مهندسین سعی می‌کنند تا از کاهش نسبت آب به سیمان برای زودگیر شدن بتن استفاده کنند.

سنگدانه‌ها

سنگدانه‌های بتن شامل انواع شن و ماسه است که همگی آنها ترکیبی از خرده سنگ‌ها در ابعاد متفاوت هستند. بنابراین رفتار یکسانی در مواجهه با هوای سرد زمستانی دارند. سنگ‌ها دمای خود را حفظ می‌کنند و این ویژگی چالش جدی برای بتن ریزی در هوای سرد است. زیرا این سنگ‌های سرد شده به سختی گرم می‌شوند و به خاطر سطح سردی که دارند، تمایل آنها برای چسبیده شدن به خمیر سیمان کاهش پیدا می‌کند. در عین ‌حال سنگدانه‌های سرد شده با خطر شکسته شدن مواجه هستند. به این ترتیب قبل‌ از آغاز ساخت بتن در هوای سرد لازم است تا اندکی سنگدانه‌ها را حرارت دهیم.

آب

آب در میان تمامی مصالح ساخت بتن بیشترین تأثیر را از هوای سرد می‌پذیرد. به طوری که این متریال به مقدار زیاد در هوای مرطوب زمستان و یا بارانی وجود دارد و می‌تواند تعادل ملات سیمان در شکل‌گیری بتن را به ‌هم بریزد. لذا هر نوع محافظت از آب و بالا نگه‌ داشتن دمای آن به نوعی محافظت از کل بافت بتن است. بنابراین لازم است تا تمهیداتی برای جلوگیری از یخ‌زدگی بتن را پیش‌ بینی کنید. در این‌باره لازم است تا آب را گرم کرده و در ساخت بتن استفاده کنید. با این ‌وجود استفاده از آب جوش به‌ علت ایجاد گیرش سریع انواع سیمان ممنوع است. در عین ‌حال لازم است تا پس ‌از بتن ریزی نیز با گرم نگه‌ داشتن بتن از یخ زدن آب جلوگیری کنید. یخ زدن آب قبل‌ از تکمیل هیدراتاسیون باعث انبساط بتن شده که منجر به ایجاد ترک‌های سطحی و عمیق خواهد شد.

تأثیر افزودنی‌های بتن در هوای سرد

افزودنی‌های بتن سری ترکیبات متفاوت شیمیایی و یا معدنی هستند که برای بهبود خواص بتن و یا بهره‌مندی بتن در شرایط خاص محیطی کارایی دارند. هوای سرد و یا هوای بارانی یکی از همین شرایط خاص محیطی است. برای اصول بتن ریزی در هوای سرد سه نوع افزودنی توصیه شده ‌است. البته استفاده از تمامی این افزودنی‌ها تابع شرایط خاصی است. اما در کل می‌توانیم آنها را در گروه‌های زیر دسته‌بندی کنیم:

  1. افزودنی های حباب ساز بتن: حباب سازها از اولین ابتکارات در سطح افزودنی‌های بتن هستند که سابقه ابداع و استفاده طولانی‌ مدت دارند. از آنجا که بتن ریزی در هوای سرد بزرگترین چالش پروژه‌های عمرانی است، منطقی است که اولین ابتکارات در خلق افزودنی‌ها نیز برای پوشش چنین شرایطی فرموله شده باشد. از حباب سازها در بتن مخلوط شده و پایان مرحله عمل‌آوری اشباع‌ شده مصالح استفاده می‌شود. حباب سازها با ایجاد حباب‌های کوچک در عمق بتن از یخ زدن آن جلوگیری می‌کنند. اما لازم است دقت کنید که در صورت استفاده از این ترکیبات، مخلوط بتن نباید تا رسیدن به مقاومت ۲۰ مگا پاسکال یخ بزند.
  2. افزودنی‌های نمکی (کلرایدها): در این تکنیک با اضافه شدن نمک‌های دارای کلراید از یخ بستن بتن در هوای سرد جلوگیری می‌شود. دقت کنید که افزودنی‌های نمکی با ترکیبات کلراید مناسب بتن‌های مسلح نیستند. چرا که کلر در مجاورت با فلز فولادین آرماتورها واکنش شیمیایی ایجاد می‌کند و منجر به خوردگی آن می‌شود. به این ترتیب برای جلوگیری از یخ بستن بتن مسلح در هوای سرد از نمک‌های بدون کلر استفاده می‌کنند.
  3. افزودنی‌های روان‌ کننده بتن: روان‌کننده ها می‌توانند مقدار گرانروی بتن را بدون نیاز به مصرف آب اضافی کاهش دهند. بنابراین از افزودنی‌های مناسب بتن در هوای سرد هستند، چرا که نیاز بتن به حضور آب را کاهش می‌دهند.

توصیه‌هایی برای بتن ریزی در هوای سرد

مواجهه با هوای سرد در هر فعالیت صنعتی و کارگاهی دشوار است و قطعاً در پروژه‌های عمرانی دشوارتر می‌شود. این هوای سرد نه تنها باعث سخت شدن محیط کار کارگران ساختمانی شده، در کاهش قدرت بتن و تکمیل مناسب دوره‌ی کیورینگ بتن نیز تأثیر منفی می‌گذارد. در این مقاله به بحث جامع از روش بتن ریزی در هوای سرد پرداخته‌ایم. در این بخش پایانی نیز مبحث خودمان را با چند توصیه برای بتن ریزی در هوای سرد تکمیل می‌کنیم:

  • برای بتن ریزی در هوای سرد از سیمان پوزولانی استفاده نکنید. چرا که این سیمان‌ها حرارت زایی کمی دارند که احتمال یخ بستن بتن را افزایش می‌دهد.
  • برای بتن‌هایی که دائماً در معرض چرخه یخ و ذوب هستند، حتماً از افزودنی‌های حباب زا استفاده کنید.
  • همواره از طرح اختلاط بتن کم‌آب استفاده کنید. بهترین حالت زمانی است که نسبت وزن آب به سیمان کمتر از ۰.۵ باشد.
  • طراحی محیط‌های سرپوشیده بهترین ایده برای حفظ دمای بتن است. اگر چه هزینه اجرای سازه‌های موقتی برای پوشش کامل بتن بسیار زیاد است؛ اما تضمین مناسبی در گرم نگه ‌داشتن بتن در پیش گرفته‌اید که در آینده در هزینه‌های جانبی بسیار زیاد صرفه‌جویی می‌شود.
  • دوره حمل بتن در تراک میکسرها نباید بیشتر از ۹۰ دقیقه باشد. بهتر است برای حمل بتن در هوای سرد از کامیون‌ها با مخزن دو جداره که دارای شبکه گرم‌کن داخلی هستند، استفاده کنید.
  • هر اندازه عمق قالب بتن ریزی بیشتر باشد، در عوض می‌توانیم حداقل دمای مجاز بتن ریزی را کاهش دهیم.
  • از ضد یخ‌های مناسب برای پوشاندن سطوح داخلی قالب‌ها استفاده کنید.
  • پس‌ از پایان مراحل بتن ریزی در درجه حرارت حدود ۵ درجه سانتی‌گراد و یا بالاتر حتماً بتن را کاور کنید.
  • از دیوارهای حایل برای جلوگیری از وزش باد و هوای سرد بر روی بتن استفاده کنید.
  • در صورت استفاده از روان‌کننده ها دقت کنید که عدد اسلامپ بتن بیشتر از ۵۰ میلی‌متر نشود.

با رعایت این نکات و اطلاع از اصول بتن ریزی در هوای سرد به ‌راحتی قادر هستید که پیچیده‌ترین پروژه‌های عمرانی را تکمیل کنید.

بتن ریزی در هوای بارانی و سرد به چه صورت است؟

بتن ریزی در هوای سرد و یا شرایط بارانی چالش جدی مهندسین عمران و فعالان ساختمان‌ سازی است. بتن متریال ترکیبی است که برای ساخت آن از بخش قابل توجه آب در ترکیب سنگدانه‌ها و سیمان پرتلند استفاده می‌شود. اما آب موجود در بتن حین مواجهه با هوای سرد، یخ ‌زده و انبساط پیدا می‌کند. در شرایط بارانی نیز با مشکلات دیگری مانند به ‌هم خوردن تعادل نسبت آب و سیمان روبه‌رو هستیم. شرایطی که بتن ریزی در هوای سرد و بارانی را با مشکل مواجه می کند. در این مقاله از گروه مت سل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به بررسی تمامی چالش‌ها و اصول بتن ریزی در هوای سرد می‌پردازیم. فراموش نکنید که اگر قصد خرید قطعه بتنی را دارید می‌توانید از طریق مت سل اقدام کنید.

بتن ریزی در هوای سرد

چالش ها برای بتن ریزی در هوای سرد

بتن ریزی هوای سرد به شرایطی گفته می‌شود که دمای محیط در محدوده کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد. در چنین شرایطی خطر یخ بستن آب در عمق لایه‌های بتن وجود دارد. از طرفی بتن حالت چگال‌تری پیدا می‌کند که شرایط توزیع آن در تمامی فضا دشوارتر انجام می‌شود. اما بحث جدی در چگونگی طی شدن فرایند هیدراتاسیون بتن است. زیرا در هوای سرد فرآیند تبخیر آب بتن بسیار کند شده که منجر به اختلال در کیورینگ بتن خواهد شد. این ‌همه از چالش‌های جدی بتن ریزی در هوای سرد و بارانی است.

در مواجهه با هوای سرد چه کار کنیم؟

پیش ‌بینی شرایط اقلیمی کار دشواری نیست. به ‌هر حال هر کسی از نوع اقلیم موقعیت جغرافیایی محل کار خود اطلاع دارد و می‌تواند احتمال سرد بودن و یا سرد شدن دمای محیط را پیش‌ بینی کند. لذا به اقداماتی پیشگیرانه برای طی شدن مناسب بتن ریزی در هوای سرد نیاز دارید. از قبیل:

  • بهتر است گوش ‌به‌ زنگ باشید و دائماً شرایط آب‌وهوایی منطقه را رصد کنید. می‌توانید از انواع روش‌های اطلاع‌رسانی برای بررسی دمای محیط و یا احتمال وقوع بارندگی در منطقه استعلام بگیرید.
  • اگر به هر دلیلی احتمال مواجهه با هوای سرد را پیش‌ بینی کرده‌اید، حتماً تجهیزات مورد نیاز بتن ریزی هوای سرد را تهیه کنید. این تجهیزات شامل پوشش‌های محافظتی، وسایل محفوظ کردن اطراف بتن، تجهیزات گرمایشی، دماسنج با کارایی مناسب، افزودنی‌های مخصوص مانند انواع زودگیرها و یا ضدیخ های بتنی است.

اقدامات کلیدی قبل‌ از بتن ریزی در هوای سرد

پروسه بتن ریزی در هوای سرد شامل مراحل مختلفی است که از مرحله‌ی آماده‌سازی بستر قبل ‌از بتن ریزی تا مراحل محافظت از بتن پس‌ از پایان عملیات را شامل می‌شود. برای قبل ‌از آغاز بتن ریزی لازم است تا اقدامات زیر را انجام دهید:

  • همه جداره‌های داخلی قالب‌ها و سطح آرماتورها را از هر مقدار برف، یخ و یا آب باران پاک‌سازی کنید.
  • دمای تمامی فلزات درگیر با بتن چه تمامی میلگردهای آرماتور و یا جداره داخلی قالب‌های فلزی باید بالای صفر درجه سانتی‌گراد باشد. لذا اگر دمای فلزات پایین است، از تجهیزات حرارتی مانند شعله برای گرم کردن آنها اقدام کنید.
  • ادغام بتن جدید بر روی بتن قدیمی و هر سطح خاکی یخ‌ زده ممنوع است. لذا لازم است تا قبل ‌از آغاز بتن ریزی سطح بتن قدیمی و یا سطح زمین فونداسیون را گرم کرده و از شرایط یخ‌ زده خارج کنید.
  • دمای بتن را دائماً اندازه‌گیری کنید و از تطبیق آن با جدول آیین‌نامه آبا اطمینان داشته باشید. در جدول آیین‌نامه آبا به بازه استاندارد کمینه و بیشینه دمای بتن در هوای سرد بلافاصله پس ‌از تولید تا تخلیه در قالب اشاره شده ‌است. جزئیات این جدول به ‌قرار زیر است:

حداقل دمای بتن پس‌ از مخلوط شدن مصالح

حداقل اندازه سطح مقطع عضو بتن متر مربع

 

شرایط

حداقل دمای بتن در لحظه بتن ریزی

در هوای بیش ‌از صفر درجه

در هوای کمتر از صفر درجه و بیشتر از ۱۵- درجه

در هوای کمتر از ۱۵- درجه

کمتر از ۰.۳

۱۳

۱۶

۱۸

۲۰

۰.۳ الی ۰.۹

۱۰

۱۳

۱۶

۱۸

۰.۹ الی ۱.۸

۷

۱۰

۱۳

۱۵

بیشتر از ۱.۸

۵

۷

۱۰

۱۲

 

بتن ریزی هوای سرد

اقدامات پس ‌از بتن ریزی در هوای سرد

با در نظر گرفتن شرایط مطرح ‌شده در جدول آبا و نکات مناسب و حرفه‌ای آماده‌سازی بسترها و قالب‌ها و حتی دمای میلگردها می‌توانیم برای بتن ریزی در هوای سرد اقدام کنیم. پس ‌از بتن ریزی نیز لازم است تا برخی اقدامات و الزامات را رعایت نماییم. از قبیل:

  • آب اضافی سطح بتن را دائماً جمع‌آوری کنیم تا از یخ زدن سطح بتن در هوای سرد جلوگیری شود. در نظر داشته باشید که برای شرایط عادی این آب اضافی پس داده ‌شده تبخیر می‌شود، اما در هوای سرد لازم است تا با حذف فیزیکی آب به فرایند کیورینگ کمک کنیم.
  • اگر چه در شرایط عادی برای تداوم انسجام بتن بر سطح آن آب پاشی انجام می‌شود، اما در هوای سرد این اقدام صورت نمی‌گیرد. در روزهای زمستانی عکس روزهای تابستانی روی سطح بتن آب‌پاشی نمی‌کنند.
  • لازم است تا از بتن در هوای سرد محافظت کنید. این محافظت به روش‌های مختلف از قبیل موارد زیر انجام می‌شود:
  • گرم کردن بتن
  • کاور کردن بتن با استفاده از متریال‌های عایق حرارتی
  • استفاده از افزودنی‌ها مانند زودگیر کردن بتن
  • ایجاد محفظه بتن

آشنایی با روش‌های محافظت بتن در هوای سرد

در بخش قبل به لیستی از روش‌های متداول محافظت از بتن در هوای سرد اشاره کرده‌ایم. حالا با جزئیات بیشتر این روش‌ها را بررسی می‌کنیم.

گرم کردن بتن

گرم کردن بتن بهترین و ساده‌ترین راهکار محافظت از بتن در هوای سرد است. برای این منظور نیز از انواع وسایل و تجهیزات گرمایشی استفاده می‌کنند. الزامات استفاده از تجهیزات و روش‌های گرم کردن بتن به ‌قرار زیر است:

  • از وسایل گرمایشی دود زا نباید برای گرم کردن بتن استفاده کنید.
  • مجاز به استفاده از آتش مستقیم برای گرم کردن بتن نیستید.
  • در حین گرم کردن باید از خشک شدن سریع بتن جلوگیری کنید.

با توجه به این نکات، بهره‌مندی از روش‌های گرمایش غیرمستقیم مناسب بتن ریزی در هوای سرد است. لذا معمولاً از ایده گرمایش با بخاری برای این منظور استفاده می‌شود. انواع بخاری گازی، نفتی معمولی، سمندری و یا هیترهای برقی و گازی در این روش‌های گرمایشی مناسب هستند. در عین ‌حال بهره‌مندی از لامپ‌های حرارتی و حتی گرمایش داخلی بتن نیز متداول است.

کاور کردن سطح بتن (ایجاد پوشش عایق حرارتی)

کاور کردن با استفاده از پوشش‌های عایق حرارتی یک راه‌حل تأثیرگذار برای بتن ریزی در هوای سرد است. حتی حین بتن ریزی در هوای بارانی نیز می‌توانید از چنین کاورهایی استفاده کنید. از آنجا که بیشترین گرمای ناشی از فرایند هیدراتاسیون در ۳ روز اول پس ‌از آغاز بتن ریزی تولید می‌شود، لذا ممکن است که در بسیاری از شرایط نیاز جدی به بهره‌مندی از روش‌های گرمایش نداشته باشیم. در عوض می‌توانیم با کاورسازی و محافظت از سرمای محیط از گرمای تولید شده توسط خود بتن در فرایند هیدراتاسیون استفاده کنیم. انواع این پوشش‌های عایق حرارتی به‌ قرار زیر هستند:

  • فوم پلی استایون یونولیت
  • فوم پلی اورتان
  • فوم پلی اتیلن و پلی پروپیلن (پتوهای عایق بتنی)

توجه کنید که لزوماً هر متریال با خاصیت عایق حرارتی، مناسب پوشاندن بتن در هوای سرد خصوصاً هوای بارانی نیست. چرا که برخی از این متریال‌ها مانند پشم شیشه، پشم سنگ، الیاف سلولزی، پوشال و یا کاه قابلیت جذب آب را دارند که در این ‌صورت نه‌ تنها عایق حرارتی نیستند؛ بلکه حتی در هر چه سرد شدن بتن تأثیر می‌گذارند.

روش بتن ریزی در هوای سرد

زودگیر کردن بتن

با بهره‌مندی از تکنیک‌های زودگیر کردن می‌توانیم از بتن در هوای سرد محافظت کنیم. در واقع این افزودنی‌ها فرمت یخ بستن در مواجه با هوای سرد را محدود می‌کنند و نمی‌گذارند تا آب داخل بتن قبل ‌از تکمیل فرایند هیدراتاسیون یخ بزند. عدم تبخیر مناسب آب مشکل اصلی بتن ریزی در هوای سرد است. این مشکل حتی در هوای بارانی نیز وجود دارد. لذا عملاً بتن تهیه شده در هوای سرد در بازه زمانی طولانی‌تر از حالت عادی سخت می‌شود. بنابراین احتمال یخ زدن و یا طی نشدن مناسب دوره‌ی کیورینگ وجود دارد. اما با زودگیر کردن بتن به ‌راحتی می‌توانیم این مشکل را برطرف کنیم. برخی از تکنیک‌های زودگیر کردن بتن در هوای سرد به قرار زیر هستند:

  • بهره‌مندی از افزودنی‌های زودگیر کننده بتن
  • استفاده از انواع افزودنی‌های ضد یخ بتن
  • بهره‌مندی از روان‌کننده ها برای کاهش نسبت آب به سیمان
  • افزایش مقدار سیمان در حداکثر شرایط مجاز اختلاط بتن
  • افزایش دمای بتن در دوره حفاظت که با حفظ شرایط مرطوب بتن و جلوگیری از خشک شدن سریع آن انجام می‌شود.

بتن ریزی در هوای سرد چه مشکلاتی دارد؟

وجود آب در بتن بزرگترین چالش برای بتن ریزی در هوای سرد است. زیرا آب به ‌راحتی در دمای پایین‌تر از صفر درجه سانتی‌گراد یخ می‌زند. بنابراین در همان ساعات اولیه پس ‌از بتن ریزی تأثیر مخرب در بافت مقاوم بتن دارد. به شکلی که مقاومت بتن یخ‌زده قبل از مرحله‌ی گیرش بسیار کاهش پیدا کرده و حتی ممکن است به بافتی کاملاً غیرمنسجم تبدیل شود. از طرفی همین آب در دمای خیلی کم به ‌سختی تبخیر می‌شود که دوره‌ی کیورینگ بتن را کاملاً طولانی خواهد کرد.

برای بتن ریزی در هوای سرد لازم است تا از بتن غیراشباع تا رسیدن به مقاومت فشاری ۵ مگا پاسکال و بتن اشباع تا رسیدن به مقاومت فشاری ۲۵ مگا پاسکال در مقابل یخ زدگی محافظت شود.

در عین ‌حال حتی در مرحله‌ی مسطح سازی بتن نیز با چالش‌هایی همراه هستیم. زیرا مسطح سازی باید به شکلی انجام شود که از آب انداختن سطح بتن جلوگیری به عمل آید. زیرا همین آب پس داده ‌شده در سطح بتن به ‌سرعت یخ‌ زده و مشکلات خاص خودش را دارد. از نگاه عملیاتی برای پروژه‌های عمرانی در هوای سرد و یا هوای بارانی از بتن‌های کم آب استفاده می‌کنند.

هوای سرد در پروژه‌هایی بتن ریزی چیست؟

در این مقاله کنکاش جامعی از روش بتن ریزی در هوای سرد را آغاز کرده‌ایم و قدم به قدم از چالش‌ها، راه‌حل‌ها و نکته‌ها صحبت می‌کنیم. اما اصولاً این هوای سرد در پروژه‌های بتن ریزی چیست؟ به چه نوع هوایی سرد گفته می‌شود؟ برای این منظور بندهایی در تعریف هوای سرد در آیین‌نامه بتن ایران و مقررات ملی ساختمان مبحث نهم پیش ‌بینی ‌شده است که به قرار زیر و برای حداقل سه روز متوالی تدوین شده ‌است:

  • در هر نوع اقلیم که دمای هوا در بیشتر از نصف روز از ۱۰ درجه سانتی‌گراد زیادتر نباشد.
  • دمای متوسط هوا در هر نوع اقلیم در شبانه‌روز کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد. این دمای متوسط از میانگین حداکثر و حداقل دمای هوا در فاصله زمانی نیمه‌شب تا نیمه روز محاسبه شده باشد.

البته در استانداردهای مختلف بین‌المللی تعریف هوای سرد اندکی متفاوت است. به ‌عنوان مثال تعریف هوای سرد در استاندارد بین‌المللی ACI به ‌قرار زیر است:

  • میانگین حداقل و حداکثر دمای هوای ثبت ‌شده در سه روز متوالی کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد.
  • در فاصله زمانی‌های ۲۴ ساعته حالا از هر بازه‌ی آغاز شبانه‌روز، دمای هوا در حداقل ۱۲ ساعت برابر و یا کمتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد باشد.

در عین حال وقتی تحت هر شرایطی دمای محیط بتنی کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد شده ‌است، رعایت آیین‌نامه‌های بتن ریزی در هوای سرد الزامی است.

هوای سرد چه تأثیری در مصالح ساختمان ‌سازی دارد؟

تمامی مصالح ساخت بتن تحت تأثیر تنش هوای سرد در فصل زمستان قرار می‌گیرند. این هوای سرد دمای تمامی مصالح اعم از سیمان، سنگدانه‌ها، آب و... را پیش ‌از ساخت بتن کاهش داده است و عملاً قرار است با مصالحی که دمای آنها پایین است، برای ساخت بتن اقدام کنیم.

اولین چالش دیرگیر شدن بتن در هوای سرد است. به شکلی که بافت بتن در بازه زمانی بسیار طولانی‌تر از حد مجاز سخت خواهد شد. در نظر داشته باشید که بتن در فاز مقدماتی سیالی بسیار سنگین است که وزن آن تماماً بر جداره قالب بندی و نگهدارنده‌ها وارد می‌شود. وقتی بتن دیرگیر بشود، فشار وزن آن در مدت زمان طولانی بر جداره قالب‌ها و نگهدارنده‌ها وارد شده و حتی ممکن است باعث خرابی، از جا خارج شدن قالب‌ها و نشست بتن یا لااقل شیرابه بتن شود.

حتی تغییر حالت از فاز مایع به سمت فاز جامد در هوای سرد چالش‌هایی را به‌ دنبال دارد و معمولاً بتن مقاومت لازم را کسب نمی‌کند. در عین ‌حال وقتی هوا سرد است، این سرما حتی در بدنه قالب‌ها، میلگرد آرماتورها و شرایط محل بتن ریزی نیز تأثیرگذار است.

بتن ریزی هوای سرد

سیمان

سیمان سرد شده خاصیت زودگیر بودن خود را از دست می‌دهد و ملات خمیری شده بسیار کند و کاملاً روانی را تولید می‌کند. لذا عملاً لازم است تا در بتن ریزی هوای سرد از سیمان‌های زودگیر و یا افزودنی‌های زودگیر کننده استفاده کنیم. سیمان پرتلند تیپ ۳ پیشنهاد مناسبی است. در عین ‌حال مهندسین سعی می‌کنند تا از کاهش نسبت آب به سیمان برای زودگیر شدن بتن استفاده کنند.

سنگدانه‌ها

سنگدانه‌های بتن شامل انواع شن و ماسه است که همگی آنها ترکیبی از خرده سنگ‌ها در ابعاد متفاوت هستند. بنابراین رفتار یکسانی در مواجهه با هوای سرد زمستانی دارند. سنگ‌ها دمای خود را حفظ می‌کنند و این ویژگی چالش جدی برای بتن ریزی در هوای سرد است. زیرا این سنگ‌های سرد شده به سختی گرم می‌شوند و به خاطر سطح سردی که دارند، تمایل آنها برای چسبیده شدن به خمیر سیمان کاهش پیدا می‌کند. در عین ‌حال سنگدانه‌های سرد شده با خطر شکسته شدن مواجه هستند. به این ترتیب قبل‌ از آغاز ساخت بتن در هوای سرد لازم است تا اندکی سنگدانه‌ها را حرارت دهیم.

آب

آب در میان تمامی مصالح ساخت بتن بیشترین تأثیر را از هوای سرد می‌پذیرد. به طوری که این متریال به مقدار زیاد در هوای مرطوب زمستان و یا بارانی وجود دارد و می‌تواند تعادل ملات سیمان در شکل‌گیری بتن را به ‌هم بریزد. لذا هر نوع محافظت از آب و بالا نگه‌ داشتن دمای آن به نوعی محافظت از کل بافت بتن است. بنابراین لازم است تا تمهیداتی برای جلوگیری از یخ‌زدگی بتن را پیش‌ بینی کنید. در این‌باره لازم است تا آب را گرم کرده و در ساخت بتن استفاده کنید. با این ‌وجود استفاده از آب جوش به‌ علت ایجاد گیرش سریع انواع سیمان ممنوع است. در عین ‌حال لازم است تا پس ‌از بتن ریزی نیز با گرم نگه‌ داشتن بتن از یخ زدن آب جلوگیری کنید. یخ زدن آب قبل‌ از تکمیل هیدراتاسیون باعث انبساط بتن شده که منجر به ایجاد ترک‌های سطحی و عمیق خواهد شد.

تأثیر افزودنی‌های بتن در هوای سرد

افزودنی‌های بتن سری ترکیبات متفاوت شیمیایی و یا معدنی هستند که برای بهبود خواص بتن و یا بهره‌مندی بتن در شرایط خاص محیطی کارایی دارند. هوای سرد و یا هوای بارانی یکی از همین شرایط خاص محیطی است. برای اصول بتن ریزی در هوای سرد سه نوع افزودنی توصیه شده ‌است. البته استفاده از تمامی این افزودنی‌ها تابع شرایط خاصی است. اما در کل می‌توانیم آنها را در گروه‌های زیر دسته‌بندی کنیم:

  1. افزودنی های حباب ساز بتن: حباب سازها از اولین ابتکارات در سطح افزودنی‌های بتن هستند که سابقه ابداع و استفاده طولانی‌ مدت دارند. از آنجا که بتن ریزی در هوای سرد بزرگترین چالش پروژه‌های عمرانی است، منطقی است که اولین ابتکارات در خلق افزودنی‌ها نیز برای پوشش چنین شرایطی فرموله شده باشد. از حباب سازها در بتن مخلوط شده و پایان مرحله عمل‌آوری اشباع‌ شده مصالح استفاده می‌شود. حباب سازها با ایجاد حباب‌های کوچک در عمق بتن از یخ زدن آن جلوگیری می‌کنند. اما لازم است دقت کنید که در صورت استفاده از این ترکیبات، مخلوط بتن نباید تا رسیدن به مقاومت ۲۰ مگا پاسکال یخ بزند.
  2. افزودنی‌های نمکی (کلرایدها): در این تکنیک با اضافه شدن نمک‌های دارای کلراید از یخ بستن بتن در هوای سرد جلوگیری می‌شود. دقت کنید که افزودنی‌های نمکی با ترکیبات کلراید مناسب بتن‌های مسلح نیستند. چرا که کلر در مجاورت با فلز فولادین آرماتورها واکنش شیمیایی ایجاد می‌کند و منجر به خوردگی آن می‌شود. به این ترتیب برای جلوگیری از یخ بستن بتن مسلح در هوای سرد از نمک‌های بدون کلر استفاده می‌کنند.
  3. افزودنی‌های روان‌ کننده بتن: روان‌کننده ها می‌توانند مقدار گرانروی بتن را بدون نیاز به مصرف آب اضافی کاهش دهند. بنابراین از افزودنی‌های مناسب بتن در هوای سرد هستند، چرا که نیاز بتن به حضور آب را کاهش می‌دهند.

توصیه‌هایی برای بتن ریزی در هوای سرد

مواجهه با هوای سرد در هر فعالیت صنعتی و کارگاهی دشوار است و قطعاً در پروژه‌های عمرانی دشوارتر می‌شود. این هوای سرد نه تنها باعث سخت شدن محیط کار کارگران ساختمانی شده، در کاهش قدرت بتن و تکمیل مناسب دوره‌ی کیورینگ بتن نیز تأثیر منفی می‌گذارد. در این مقاله به بحث جامع از روش بتن ریزی در هوای سرد پرداخته‌ایم. در این بخش پایانی نیز مبحث خودمان را با چند توصیه برای بتن ریزی در هوای سرد تکمیل می‌کنیم:

  • برای بتن ریزی در هوای سرد از سیمان پوزولانی استفاده نکنید. چرا که این سیمان‌ها حرارت زایی کمی دارند که احتمال یخ بستن بتن را افزایش می‌دهد.
  • برای بتن‌هایی که دائماً در معرض چرخه یخ و ذوب هستند، حتماً از افزودنی‌های حباب زا استفاده کنید.
  • همواره از طرح اختلاط بتن کم‌آب استفاده کنید. بهترین حالت زمانی است که نسبت وزن آب به سیمان کمتر از ۰.۵ باشد.
  • طراحی محیط‌های سرپوشیده بهترین ایده برای حفظ دمای بتن است. اگر چه هزینه اجرای سازه‌های موقتی برای پوشش کامل بتن بسیار زیاد است؛ اما تضمین مناسبی در گرم نگه ‌داشتن بتن در پیش گرفته‌اید که در آینده در هزینه‌های جانبی بسیار زیاد صرفه‌جویی می‌شود.
  • دوره حمل بتن در تراک میکسرها نباید بیشتر از ۹۰ دقیقه باشد. بهتر است برای حمل بتن در هوای سرد از کامیون‌ها با مخزن دو جداره که دارای شبکه گرم‌کن داخلی هستند، استفاده کنید.
  • هر اندازه عمق قالب بتن ریزی بیشتر باشد، در عوض می‌توانیم حداقل دمای مجاز بتن ریزی را کاهش دهیم.
  • از ضد یخ‌های مناسب برای پوشاندن سطوح داخلی قالب‌ها استفاده کنید.
  • پس‌ از پایان مراحل بتن ریزی در درجه حرارت حدود ۵ درجه سانتی‌گراد و یا بالاتر حتماً بتن را کاور کنید.
  • از دیوارهای حایل برای جلوگیری از وزش باد و هوای سرد بر روی بتن استفاده کنید.
  • در صورت استفاده از روان‌کننده ها دقت کنید که عدد اسلامپ بتن بیشتر از ۵۰ میلی‌متر نشود.

با رعایت این نکات و اطلاع از اصول بتن ریزی در هوای سرد به ‌راحتی قادر هستید که پیچیده‌ترین پروژه‌های عمرانی را تکمیل کنید.