بتن ریزی در هوای گرم

مقدمه

یکی از مسائل مهم بتن ریزی در هوای گرم ، عمل هیدراته شدن سیمان در بتن است که با سرعت بیشتری انجام میشود و باعث کاهش اسلامپ (روانی) بتن می گردد، در ضمن در هوای گرم آب بتن زودتر تبخیر می شود و باعث پایین آمدن اسلامپ بتن می شود. جهت حل این مشکلات معمولا به بتن آب اضافه می شود که خود باعث

پایین آمدن مقاومت بتن می شود. هوای گرم با وزش باد ، باعث خشک شدن سطح بتن اجرا شده می شود و در

نتیجه سطح بتن نه تنها به نحوه مناسب پرداخت نمیشود بلکه در صورت عدم رعایت نکات مربوطه ترکهایی در سطح بتن نیز معمولا ایجاد می گردد. در صورت گرم و خشک بودن سطح زیرین بتن این سطح مقدار زیادی از آب بتن تازه ریخته شده را جذب نموده و در نتیجه باعث ایجاد ترک در بتن میشود. در این دستورالعمل در مورد چگونگی کم کردن اثرات هوای گرم بر بتن به مسائلی همچون پایین آوردن درجه حرارت بتن از طریق استفاده از پودر یخ خنک کردن مصالح سنگی و سیمان اشاره شده که از راه حلهای عمده محسوب شده ولی راه حل های دیگری چون استفاده از مواد افزودنی حفظ کننده روانی – روان کننده و دیرگیر کننده سیمان کمتر و برنامه ریزی مناسب جهت تولید و حمل بتن به کارگاه نیز مورد بحث قرار گرفته است و از ذکر مسائلی مانند ایجاد بادشکن و سایبان بر روی محیط کار و استفاده از لایه های گونی خیس دور مخزن تراک میکسر نیز غفلت نشده است.

اثرات نامطلوب افزایش دمای بتن تازه

دمای زیاد بتن اثرات نامطلوبی بر بتن تازه و سخت شده دارد. بخشی از این اثرات به شرح زیر است:

• افت بیشتر روانی و خطر افزودن آب به مخلوط در کارگاه

• افزایش آهنگ گیرش در نتیجه ایجاد مشکلات در انتقال تراکم و پرداخت

• سطح بتن و خطر بیشتر در به وجود آمدن درزهای سرد درز بین دو لایه بتن بدون پیوستگی

• احتمال بیشتر ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری و حرارتی

• احتمال افزایش جمع شدگی ناشی از خشک شدگی؛

• احتمال کاهش مقاومت های مکانیکی و دوام.

غیر از دمای بتن عوامل دیگری نیز مانند دمای زیاد هوا رطوبت نسبی کم هوا سرعت زیاد باد ارتفاع زیاد از سطح دریا و تابش مستقیم خورشید به تبخیر بیشتر از سطح بتن می انجامد. این عوامل میتوانند باعث افزایش اثرات نامطلوب هوای گرم (دمای هوا) به خصوص جمع شدگی خمیری و ترک خوردگی در سطح بتن شوند.

تعریف هوای گرم

در مواردی که دمای بتن در زمان بتن ریزی بیشتر از ۳۲ درجه سلسیوس باشد. شرایط هوای گرم حاکم است، و الزامات این دستورالعمل باید در ساخت بتن و بتن ریزی رعایت گردد. معمولا دمای بتن تولید شده در کارگاه حدود ۲ درجه ی سلیسوس بیشتر از دمای محیط است. لذا در دمای محیط بالاتر از ۳۰ درجه ی سلسیوس، احتمال قرارگیری در شرایط بتن ریزی در هوای گرم وجود دارد. بدیهی است در قطعات حجیم ممکن است به دلیل ایجاد تنش های حرارتی ناشی از افزایش دمای بتن و گرادیان حرارتی نیاز به دمای به مراتب کمتری وجود داشته باشد. در این مورد باید به آیین نامه ی شماره ی ۳۴۴ آئین نامه سازه های بتنی حجیم مراجعه نمود.

معمولا بتن ریزی در دمای محیط بیش از ۳۰ درجه سانتیگراد باید با تمهیداتی انجام شود بخصوص آنکه اگر این دما به همراه وزش باد و رطوبت کم محیط باشد. بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از ۱ کیلوگرم در متر مربع سطح در هر ساعت موجب ایجاد مشکلات اجرایی از قبیل ایجاد ترکهای حاصل از جمع شدگی بتن و در نهایت کم شدن مقاومت بتن میگردد. جهت اطلاع از میزان آب تبخیری از سطح بتن میتوان از نموگراف ذیل که بر پایه فرمول MENZEL است استفاده نمود (شکل (۱) در این نمودار با داشتن درجه حرارت محیط رطوبت نسبی هوا درجه حرارت بتن و سرعت وزش باد میتوان به میزان آب تبخیری از سطح بتن دست یافت. اگر این مقدار آب از مرز یک کیلوگرم در هر متر مربع سطح بتن و در هر ساعت بگذرد، نشانه تبخیر زیاد است و جهت جلوگیری از خسارات احتمالی باید تمهیدات لازم اندیشیده شود.

مشکلات بالقوه بتن ریزی در هوای گرم

• کاهش وزن مخصوص بتن به علت افزایش ناخواسته نسبت آب به سیمان

• افزایش جمع شدگی بتن

• افزایش سرعت گیرش بتن

• افزایش سرعت افت اسلامپ و تمایل به اضافه کردن آب در محل پروژه

• افزایش خطر سیکل ذوب و یخ در فصول سرد سال به علت وجود ترک

• کاهش دوام شیمیایی ناشی از ترک خوردگی

اثرات هوای گرم بر بتن تازه و سخت شده

سریع تر شدن فعل و انفعالات هیدراته شدن سیمان درون بتن و افزایش میزان تبخیر آب از بتن تازه از مشکلات عمده بتن ریزی در هوای گرم می باشد. زمانی که هیدراته شدن سریعتر انجام میشود کریستالهای ایجاد شده اطراف سنگدانه‌ها سریعتر ایجاد می شوند و در نتیجه ضعیف تر خواهند بود و در نهایت بتن از مقاومت کمتری بر خوردار خواهد بود. انواع خواص بتن که در اثر گرمای زیاد محیط ممکن است تغییر یابد، به شرح ذیل است.

سخت شدن بتن

با افزایش دما در سن ۱ روزه مقاومت فشاری بتن افزایش داشته است ولی در سن ۲۸ روزه بتنهای تولید شده با دمای بالا با رشد مقاومت کمتری همراه بوده و کاهش مقاومت فشاری مشهود می باشد. همچنین در اثر بالا رفتن دمای بتن زمان برای سفت شدن ویبره نمودن و پرداخت سطح بتن کاهش می یابد.

کارایی و اسلامپ

حرارت بیشتر، کارائی و اسلامپ بتن را به سرعت کم می کند. اضافه نمودن آب به بتن جهت افزایش کارایی مقاومت بتن را پایین می آورد و نفوذپذیری آن را افزایش می دهد و در نتیجه دوام بتن کاهش می یابد.

با کاهش اسلامپ بر اثر افزایش دمای بتن آب مورد نیاز بتن جهت تغییر و افزایش مجدد اسلامپ افزایش می یابد. نکته بسیار مهم این است که در دماهای مختلف روانی بتن ۷۵ میلیمتر در نظر گرفته شده است ولی میزان تقاضای آب در بتن با اسلامپ ثابت به طور قابل توجهی افزایش داشته است.

تاثیر درجه حرارت بر گیرش بتن

هوای گرم باعث افزایش درجه حرارت بتن میشود بتن حداقل ۲ درجه از هوای محیط در لحظه ساخت گرم تر خواهد بود در قطعات بزرگ بتن درجه حرارت بتن ممکن است باعث ترکهای حرارتی شوند. افزایش دمای بتن تازه به شدت روی زمان گیرش بتن تاثیر میگذارد و زمان آن را کاهش می دهد.

ساخت بتن

برای کاهش دمای مخلوط بتن لازم است از روشهای پیشگیرانه جهت جلوگیری از افزایش دمای اولیه مصالح استفاده نمود. همچنین می توان نسبت به خنک کردن مصالح مصرفی اقدام کرد آسان ترین روش استفاده از آب سرد و یا یخ در مخلوط بتن است. در مواردی که با استفاده از آب سرد نتوان دمای آنرا تا حد مورد نظر کاهش داد، میتوان تا ۷۵ درصد آب مورد نیاز برای ساخت مخلوط را با تراشه ی یخ یا یخ پولکی جایگزین کرد. اما باید توجه داشت که در پایان عملیات مخلوط کردن بتن نباید یخی در بتن باقی مانده باشد.

استفاده از آب سرد در ساخت مخلوط بتن میتواند تا حدود 4C درجه دمای مخلوط را کاهش دهد اما اثر کاهش دمای مخلوط با استفاده از یخ به صورت مستقیم تا حدود 10C درجه است. مصالح مصرفی شامل سنگدانه و مواد سیمانی و آب باید تا حد امکان از دمای کم برخوردار باشند بدیهی است دمای بتن پس از مخلوط کردن باید از حداکثر دمای مجاز ریختن آن کمتر باشد.

در صورت امکان از سیلو با رنگ سفید برای نگهداری سنگدانه و سیمان استفاده گردد و کیسه های سیمان در انبار سرپوشیده انبار شود برای جلوگیری از افزایش دمای آب توصیه میشود منابع یا مخازن آب و لوله های رابط در سایه قرار گرفته و با مواد عایق پوشانده شوند همچنین بهتر است مخازن آب در زمین مدفون گردند. جهت جلوگیری از افزایش دمای سنگدانه ها ناشی از تابش مستقیم آفتاب توصیه می شود سنگدانه ها در زیر سایبان مناسب قرار گیرند.

برای خنک کردن سنگدانه های درشت در مناطق نسبتاً خشک می توان از پاشش آب بر سطح آن استفاده کرد و اجازه داد تا آب سنگدانه تبخیر شود. به هر حال در صورتی که بخشی از آب در سنگدانه ها باقی بماند باید آن را در تعیین مقدار آب مورد نیاز برای ساخت مخلوط منظور نمود باید توجه داشت که دمای مخلوط بتن باید در حدی باشد که پس از حمل و قبل از ریختن از دمای مجاز تجاوز نکند.

انتقال بتن

انتقال بتن با کامیون مخلوط کن باید به نحوی باشد که حداکثر تعداد چرخش جام کامیون به ۳۰۰ دور در طول حمل محدود گردد. در مواردی که قرار باشد عمل اختلاط و حمل به صورت توام انجام شود لازم است حداقل ۷۰ دور با سرعت چرخش تند، بتن را مخلوط کرد اما برای بقیه دورها باید سرعت چرخش جام کند باشد. مدت انتقال بتن با کامیون مخلوط کن تا اتمام تخلیه ی بتن از کامیون نباید از یک ساعت بیشتر شود. این مدت میتواند با مصرف مواد افزودنی کندگیر یا سیمان هایی با دیرگیری و افت اسلامپ کم با مجوز دستگاه نظارت افزایش یابد. محدودیت ۳۰۰ دور صرفا برای بتن ریزی در هوای گرم اعمال میشود و در سایر موارد جنبه توصیه‌ای دارد.