بتن ریزی هوای سرد یکی از مشکلاتی است که مهندسان در فصول سرد سال با آن مواجه می‌شوند. هوای سرد به شکل‌های مختلفی می‌تواند کیفیت یک بتن را تحت تأثیر قرار دهد. بتن ریزی هوای سرد به دانش، مواد و برخی نکات خاص مهندسی نیاز دارد. برف، رطوبت و آب در دماهای پایین باعث می‌شود که بتن به خوبی نگیرد و سفت نشود؛ به همین دلیل اکثر مهندسان سعی می‌کنند که در دماهای پایین‌تر از 20 درجه فارنهایت اقدام به بتن ریزی نکنند. بتن ریزی در هوای سرد و در دماهای پایین‌تر از صفر درجه باعث می‌شود که فرایند هیدراتاسیون بتن با سرعت کمتری شکل بگیرد و عملاً بتن سفت نشود.
ضروری است که هنگام بتن ریزی هوای سرد از راه‌حل‌های فیزیکی و شیمیایی مختلف استفاده کنیم و روش‌های مختلفی بری تحت تأثیر قرار دادن درجه حرارت بتن استفاده کنیم. مهم‌ترین کاری که قبل از بتن ریزی هوای سرد باید صورت گیرد، تمیز کردن سطح مورد نظر و خشک کردن آن است. فاز دوم بتن ریزی، شامل روش‌های گرم نگه داشتن بتن می‌شود که به شکل‌های مختلف از یخ زدن آب بتن جلوگیری می‌کند.
هوای سرد در فرایند بتن ریزی به چه معناست؟
بتن ریزی هوای سرد را می‌توان به صورت یک دوره زمانی بیش از 3 روز تعریف کرد که شرایط خاصی دارد و منجر به تغییرات منحصربه‌فردی در بتن می‌شود. موسسه بتن آمریکا یا ACI (American Concrete Institute) استاندارد 306 را برای این مورد تعریف می‌کند و بتن ریزی هوای سرد را به دو صورت توصیف می‌کند:
- دمای متوسط روزانه کمتر از 5 درجه سانتی‌گراد (40 فارنهایت) باشد یا،
- دمای هوا در یک دوره 12 ساعته از روز به بیشتر از 10 سانتی‌گراد (50 فارنهایت) نرسد.
هنگامی که فرایند بتن ریزی هوای سرد صورت گیرد، باید شرایط محیطی مدیریت شود و بتن باید از انجماد در مدت کوتاهی پس از تزریق محافظت شود. همچنین بتن باید قادر باشد که شرایط استحکام و ایمنی خود را حفظ کند و گرمای بیش‌ازحد به آن اعمال نشود. سایر عوامل مهمی که در مورد بتن ریزی هوای سرد باید مورد توجه قرار گیرند عبارت‌اند از: شرایط مناسب آماده‌سازی، که مانع از ترک‌خوردگی بتن شود، و فراهم ساختن قابلیت‌های مورد نیاز برای سازه بتنی.
مواد مورد نیاز برای بتن ریزی هوای سرد
بتن ریزی هوای سرد می‌تواند با استفاده از مواد مختلف و با توجه به مقدار بتن صورت گیرد و کیفیت آن با توجه به این مواد تغییر خواهد کرد. این مواد و افزودنی‌های شیمیایی مانع از یخ زدن بتن می‌شوند و بتن کیفیت اولیه خود را حفظ خواهد کرد. مواد افزودنی باعث می‌شوند که حرارت هیدراتاسیون بتن در حد ثابت باقی بماند و در صورت پایین بودن درجه حرارت بتن، آن را جبران می‌کنند. این مواد و شیوه‌ها عبارت‌اند از:
- ورقه‌های عایق؛
- پوشش‌های پلاستیکی؛
- روکش‌های عایق
- بادشکن‌ها.
بااین‌حال اگر درجه حرارت پایین‌تر از 20 درجه فارنهایت باشد، ایده بتن ریزی هوای سرد را بی‌خیال شوید و هیچ‌کدام از این شیوه‌ها نمی‌تواند کیفیت بتن را در حد خوب نگه دارد. دماهای پایین‌تر از 20 فارنهایت روند هیدراتاسیون بتن را به‌طورکلی متوقف می‌کند و این افزودنی‌ها نمی‌توانند آن را جبران کنند.
چگونه دمای بتن را در هوای سرد حفظ کنیم؟
یکی از مشکلاتی که هنگام بتن ریزی هوای سرد رخ می‌دهد، افت سریع دما و منجمد شدن بتن است. منجمد شدن بتن باعث می‌شود که فرایند هیدراتاسیون بتن به شکل مناسبی صورت نگرید و قبل از آنکه بتن مطابق با اصول مهندسی سفت شود، حالت انجماد به خود می‌گیرد. طبق استاندارد آمریکا، اگر یک بتن به مدت 48 ساعت تحت درجه حرارت پایین‌تر از 5 سانتی‌گراد قرار داشته باشد، یخ می‌زند و کیفیت اولیه خود را از دست می‌دهد.
می‌تواند ادعا کرد که بتن ریزی هوای سرد تفاوت چندانی با بتن ریزی در شرایط عادی ندارد و فقط بیشتری دارد. در ضمن به هنگام تولید بتن یا تزریق بتن، مواد مختلفی به آن اضافه می‌شود که می‌تواند سرعت کار را پایین بیاورد. در کل، سه روش برای بهبود بتن ریزی هوای سرد وجود دارد:
- استفاده مواد تجهیزات گرم کننده: تجهیزات گرم کننده باعث گرم شدن وسایل ساخت ساز مانند آرماتور و قالب می‌شود و از این طریق سرعت افت دما را کم می‌کنند. البته این روش کاربرد چندانی ندارد و ممکن است باعث کربنیزه شدن بتن شود.
- استفاده از مواد تسریع کننده هیدراتاسیون: این مواد شیمیایی باعث افزایش سرعت هیدراتاسیون در بتن می‌شوند و سفت شدن سیمان در زمان کمتری رخ می‌دهد.
- استفاده از ضدیخ: مواد ضدیخ در آب بتن حل می‌شوند و از این طریق دمای انجماد آنها را پایین می‌آورند. در جریان فرایند بتن ریزی هوای سرد، استفاده از ضد یخ به معنی جلوگیری از یخ زدن بتن و بالا بردن سرعت هیدراتاسیون است. بنابراین از روش اضافه کردن ضدیخ به عنوان بهترین روش کمکی در بتن ریزی هوای سرد یاد می‌شود.
نکات توصیه شده برای بتن ریزی هوای سرد
در ادامه برخی از نکات مهندسی و غیرمهندسی برای کسب اطمینان از حفظ کیفیت بتن در جریان بتن ریزی هوای سرد آورده شده است که پیگیری آنها می‌تواند استحکام سازه بتنی را به همراه داشته باشد.
- قبل از بتن ریزی، استراتژی‌های لازم در مورد مواد، قالب‌ها، آزمایشات و سایر الزامات مورد استفاده در بتن ریزی هوای سرد را مشخص کنید و نحوه آنها را تعریف کنید.
- یک برنامه کامل از کار خود فراهم کنید و روش‌های حفاظت از بتن در جریان بتن ریزی هوای سرد را مشخص کنید.
- یک جدول دقیق و مشخص برای دما آماده کنید و بخش‌هایی مانند دمای بتن و دمای محیط خارجی را در آن بگنجانید.
- هر گز بر روی سطوح یخ زده، برفی یا منجمد بتن نریزید. میتوانید از هیترهای برقی برای گرم کردن سطح و پاک کردن یخ آن استفاده کنید.
- ملاحظات خاص و الزامات استحکامی در بتن ریزی هوای سرد را مشخص کنید؛ اگر چنین کاری را انجام داده‌اید، بتن را در دماهای مشخص شده محافظت کنید و مانع از یخ زدن آن شوید.
- اگر هنگام بتن ریزی هوای سرد از محفظه‌های گرم استفاده می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که ضد آب و ضد باد باشند.
- اگر از بخاری‌های احتراقی استفاده می‌کنید، مطمئن شوید که از فرایند کربناته شدن بتن جلوگیری می‌کنید.
- بتن ریزی هوای سرد باید تحت شرایطی صورت گیرد که حباب هوای کافی در آن وجود داشته باشد؛ این حباب‌ها در جلوگیری از انجماد مؤثر هستند.
- هنگام بتن ریزی هوای سرد توصیه می‌شود که از مقدار آب کمتری استفاده کنید؛ این باعث می‌شود که آب بتن یخ نزند و زمان سفت شدن بتن کمتر باشد.
- برای جلوگیری از انجماد بتن و حفظ دمای آن نزدیک به دمای بهینه، از روپوش‌های عایق استفاده کنید.
- میتوانید برای حفظ دمای بتن در بالاتر از 40 فارنهایت، به مدت 3 تا هفت روز از پوشش‌های عایق و یا محفظه‌های گرم استفاده کنید.
- هنگامی که آب بتن در اطراف قالب‌ها وجود دارد، کارهای نهایی بتن ریزی هوای سرد را انجام ندهید.
- بتن تازه‌ای که در 24 ساعت اولیه دچار یخ زدگی می‌شود، ممکن است 50 درصد از پتانسیل استحکامی اولیه خود را از دست دهد.
- برای دماهای بالاتر از 40 فارنهایت، حداقل به مدت 4 روز متوالی از روکش‌های عایق استفاده کنید.
- مراقب باشید که دمای بتن در عرض 24 ساعت به کمتر از 40 درجه فارنهایت نرسد.
- هنگامی که گزینه‌های دیگری در اختیار ندارید، استفاده از پاکت سیمان همراه با مخلوط می‌تواند کمک کند.
- هیترهای گرم کننده به کمک آب ممکن است چندان چاره‌ساز نباشند و دمای خود را سریعاً از دست بدهند.
تولید بتن در هوای سرد
یکی دیگر از معضلاتی که بتن ریزی هوای سرد را تحت تأثیر قرار می‌دهد، تولید بتن مورد نیاز مطابق با استانداردهای مهندسی است. همان‌گونه که اضافه کردن مواد شیمیایی و ضدیخ می‌تواند این فرایند را تسهیل کند، افزودن بیش‌ازحد این مواد به بتن می‌تواند کیفیت بتن را به‌طور شگفت‌انگیزی کاهش دهد. برخی از پیمانکاران ترجیح می‌دهند که در این مورد به تجربه و سابقه کاری خود بسنده کنند و تولید بتن را در محل ساخت‌وساز انجام دهند. این روش می‌تواند با ریسک بزرگی همراه باشد. در وهله اول استفاده نابجا از ضدیخ باعث کاهش استحکام بتن می‌شود. اما اگر درصد ضدیخ نیز مناسب باشد، زمان مصرف بتن نیز اهمیت دارد و ممکن است تا زمان بتن ریزی، به‌طور کامل یخ بزند.
راهکار دوم و معقولانه استفاده از بتن آماده است. کارخانه‌های بتن آماده دارای واحدهای کنترل کیفی مجهز به آزمایشگاه هستند و می‌توانند وضعیت بتن را در شرایط مختلف بسنجند. از طرفی حضور مهندسان مشاور به معنی تولید بتن باکیفیت و مطابق با بتن ریزی هوای سرد است. معمولاً به پیمانکاران توصیه می‌شود که از بتن آماده برای بتن ریزی سازه بتنی خود استفاده کنند.
اگر در مورد تهیه بتن آماده و بتن ریزی هوای سرد با مشکل مواجه هستید، با بتن آماده پاسارگاد در تماس باشید. تیم مهندسی ما آماده ارائه انواع خدمات بتن آماده و بتن ریزی است.