گروه مهندسی بتن آزما

مشکلات بتن ریزی در هوای سرد

چرا هوای سرد در هنگام بتن ریزی مشکل ساز است؟ برای پاسخ به این سوال ابتدا دانست که در صورت یخ زدن خمیر سیمان چه اتفاقی برای بتن و ملات های سیمانی می‌افتد و در ادامه به چگونگی دست یافتن به مخلوط بتن مناسب هوای سرد می پردازیم.

ریختن بتن در هوای سرد در شرایط جغرافیایی سردسیر و زمستانی دو مشکل اصلی دارد: هنگامی که دمای خمیر سیمان بتن سرد است واکنش شیمیایی بین سیمان و آب (هیدراتاسیون) کندگیر می شود. و در زمانی که دمای بتن با ملات 4.5 درجه سانتیگراد (زیر 40 درجه فارنهایت) واکنش هیدراتاسیون اساسا متوقف می شود و بتن استحکام نمی یابد. در این حالت بتن قبل از اینکه حداقل استحکام استاندارد را پیدا کند که ماتریس سیمانی دچار یخزدگی شده و بتن ساختاری نفوذپذیری می یابد.

ضوابط بتن ریزی در هوای سرد

تا اینجا تنها درباره دمای بتن و ارتباط آن با سرعت گیرش در اثر برودت هوا توضیح داده شد، نه دمای هوا. هنگامی که هوا سرد است، باید از بتن محافظت کنیم تا زمانی که بتواند سرما را به تنهایی تحمل کند و در عین حال به روند رشد مقاومت اولیه و نهایی صدمه ای وارد نشود.

بنابر قاعده کلی ارائه شده توسط استاندارد و آیین نامه های ملی و بین المللی هنگامی که بتن به مقاومتی در حدود 35 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع (500 psi) مقاومت پیدا کرد، دیگر مشکل چندانی ندارد. در این زمان چیزی جادویی که اتفاق می افتد، و آن این است که تقریباً همزمان با دستیابی بتن به مقاومت فشاری 35 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع (500 psi) هیدراتاسیون سیمان به اندازه کافی آب موجود در مخلوط اصلی را مصرف می کند، به طوری که حتی اگر یخ بزند، آب کافی در آن باقی نمی ماند.

در بیشتر موارد در صورت رعایت نکات و الزامات مورد نیاز اتفاق در روز دوم می افتد. بنابراین، برای کمک به رسیدن بتن به این مقاومت فشاری، دو کار وجود دارد که می‌توانیم در هوای سرد انجام دهیم: طرح اختلاط بتن و ملات را با استفاده از تغییر اجزاء یا افزودن انواع ضد یخ و زودگیر کننده بتن به نحوی تنظیم کنیم تا گیرش سریع‌تر روی دهد یا با گرم کردن محیط بتن ریزی را در برابر سرما محافظت و به طریقی که میسر است عایق نمایید. یا به احتمال زیاد، هر دو.

تمهیدات بتن ریزی در هوای سرد

با انجام برخی تغییرات کارا در طراحی و تولید می توان بسیاری از مشکلات معمول هوای سرد برای مخلوط تازه بتن و ملات را برطرف کرد. در ادامه به چند روش معمول اشاره می گردد:

• آب گرم - برخی از تولید کنندگان بتن آماده معمولاً زمانی که هوا سرد می شود از آب گرم در ساخت بتن استفاده می کنند. اکثر تولیدکنندگانی که از این روش برای مقابله با یخزدگی بتن استفاده می‌کنند، دمای بتن حداقل 18 درجه سانتیگراد (65 درجه فارنهایت) را هنگام خروج از بچینگ پلانت تامین می کنند، به طور کلی این دما بسته به درجه برودت هوا و ضخامت سازه بتنی مسلح یا غیر مسلح وابسته است.
• زودگیر کنندهای حاوی کلراید - از آنجایی که هوای سردتر منجر به بتن سردتر می شود، زمان زمان گیرش به تعویق می افتد. انواع شتاب دهنده های مایع و پودری اضافه شده به بتن می توانند آن را در رون عادی کسب مقاومت اولیه نگه دارند. افزودن 2% (به نسبت وزن سیمان) ضد یخ با کلراید AG Antifreeze C بر پایه کلرید کلسیم راه سنتی، بسیار موثر و نسبتاً ارزان قیمت برای تسریع واکنش هیدراتاسیون است. اما از انجا که یون کلر زیاد می تواند منجر به خوردگی فولادی که در بتن تعبیه شده است (مانند میلگرد و آرماتور بندی) شود استفاده از آن محدود به بتن های غیر مسلح و ساخت دوغاب و ملات های نصب و بند کشی کاشی، سرامیک و موزاییک، سیمانکاری دیوار های نمای داخلی و خارجی، ملات های خود تراز شونده کف سازی، سنگ کاری و ترمیم، دیوار چینی، نرمه کشی و تولید قطعات پیش ساخته سیمانی فاقد آرماتوربندی (مانند: بلوک سبک، موزائیک، کف پوش بتنی، واش بتن، کول بتنی، جدول، بلوک نمادار، نیوجرسی و سنگ مصنوعی) است.
• شتاب دهنده های غیرکلریدی - ضد یخ بتن بدون کلراید AG Antifreeze R به طور گسترده و بسیار موثر در بتن ریزی سازه های بتن مسلح در فصول سرد سال و مناطق سردسیر کاربرد دارد. ضدیخ بتن مسلح مایع AG Antifreeze R رنگ بتن را تغییر نمی دهند و موجب افزایش نقطه انجماد آب و تسریع در روند هیدراتاسیون بتن می شوند.
• سیمان - برای اینکه واکنش کمی تسریع شود، برخی از تولید کنندگان مخلوط بتن آماده مقداری سیمان اضافی معمولاً 60 کیلوگرم بر متر مکعب (100 پوند در یارد مکعب) اضافه بر مقدار مندرج در طرح اختلاط بتن و ملات بکار می برند، یا می توان از سیمان نوع III (سیمان زودگیر) استفاده کنند که سریعتر هیدراته می شود.
• خاکستر بادی – معمولاً باید از استفاده از خاکستر بادی یا سیمان دارای سرباره و مواد پوزولانی در هوای سرد دوری کنید، زیرا این مواد کندتر گیرش می کنند و گرمای داخلی کمتری تولید می کنند.