مقالات
بتن ریزی در هوای گرم
1396/02/31
مسئول فنی آزمایشگاه
مقدمه و کلیات :
بتن ریزی در شرایط هوای گرم می تواند به بروز مشکلاتی در بتن تازه و سخت شده کمک نماید و معمولا" به پائین آمدن کیفیت بتن سخت شده منجر می شود . معمولا" در چنین شرایطی باید بتن ریزی متوقف گردد و در صورت نیاز به انجام عملیات بتن ریزی باید تدابیر خاصی اندیشیده شود تا خسارت های وارده به حداقل برسد و یا ایجاد گردد . تعریف و شناخت شرایط هوای گرم ، اثر خسارت بار این شرایط ، اثر عوامل تشدید کننده این خسارت ها ، راه حلهای فرار از حصول این شرایط ، توجه به نوع مصالح مصرفی از جمله مواردی است که در این نوشته از نظر می گذرد .
وجود شرایط هوای گرم در مناطقی از کشور ما بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان و وجود شرایط خاصی مانند ایجاد خوردگی در میلگردهای بتن این شرایط را برای ما پر اهمیت می نماید و باید بدان توجه خاصی مبذول داشت . سعی می شود نکات مد نظر آئین نامه بتن ایران به همراه توضیحات ضروری قید شود تا در عمل بتوان از آنها استفاده نمود .
• تعریف هوای گرم :
هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .
معمولا" وقتی دمای بتن از 32 درجه سانتيگراد در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از يك kg/m2 در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از 0.5kg/m2 در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .
• اثر خسارت بار شرایط هوای گرم :
این اثرات را می توان به دو بخش بتن تازه و سخت شده تقسیم نمود .
اثرات نا مطلوب هوای گرم بر بتن تازه خمیری عبارتست از :
افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط
افزایش آهنگ افت اسلامپ و تمایل دست اندرکاران به افزودن آب به بتن در کارگاه بدلیل افزایش تبخیر و افزایش سرعت آبگیری سیمان و از دست دادن خواص خمیری در زمان کوتاه تر
افزایش زمان آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش به نحوی که بر عملیات ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح و نگهداری و عمل آوری بتن اثر منفی می گذارد و امکان ایجاد درز سرد را افزایش می دهد . این امر پیوستگی را در بتن ریزی مختل می کند که نیاز به آن جزو اصول بتن ریزی صحیح است .
افزایش امکان ترک خوردگی خمیری بتن تازه بدلیل تبخیر زیاد و جمع شدگی بیش از حد در اثر تبخیر
افزایش بروز مشکل در کنترل مقدار حباب هوای بتن حبابدار در بتن تازه به نحوی که عملا" حباب های هوا بزرگ شده و با می ترکند و تأثیر ثبت آنها در بتن سخت شده از بین می رود .
• اثرات نامطلوب شرایط هوای گرم بر بتن سخت شده عبارتند از :
کاهش مقاومت بتن بدلیل مصرف بیشتر آب در میان مدت و دراز مدت
کاهش مقاومت بتن بدلیل دمای بالای آن در هنگام بتن ریزی و پس از آن در میان مدت و دراز مدت علیرغم افزایش مقاومت زود هنگام بتن ( بویژه در روزهای اول – 1 تا 7 روز )
افزایش تمایل به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترکهای حرارتی
کاهش دوام بتن در برابر شرایط محیطی نامناسب در حین بهره برداری مانند یخ زدن و آب شدگی مکرر ، سایش و فرسایش و خشکی مکرر بتن ، حمله سولفاتها و حمله یون کلر محیط بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن در اثر ایجاد کریستالهای درشت و کاهش مقاومت الکتریکی بتن که نقش مهمی در افزایش نفوذپذیری در برابر یون کلر و سایر عوامل مزاحم شیمیائی دارد . هم چنین کاهش دوام به دلیل ترک خوردگی
ایجاد خوردگی سریعتر میلگردها بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن و یا ایجاد درزهای سرد کاهش یکنواختی سطح بتن و نا زیبائی سطح بتن نمایان بویژه در مجاورت قالب ، تغییر رنگ بتن بدلیل تفاوت در آهنگ آبگیری
• عوامل تشدید کننده خسارات در هوای گرم :
مصرف سیمانهائی با ریزی زیاد که موجب افزایش سرعت آبگیری سیمان و ایجاد گرمازائی بیشتر در زمان کوتاه می گردد .
مصرف سیمانهای زودگیر ( مقاومت اولیه زیاد ) مانند نوع 3 و حتی استفاده از سیمانهای نوع 1 بویژه با وجود افزودنیهای تسریع کننده ( زودگیر کننده ) که میتواند زمان گرایش را کوتاه نماید و سرعت آبگیری و گرمازائی را بیشتر کند .
مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم.
استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .
بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی منجر شود .
حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )
استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .
استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .
ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی
استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد . مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تأثیری ندارد .
• عوامل ایجاد کننده شرایط نامناسب محیطی و هوای گرم :
شدت تبخیر از واحد سطح : میزان تبخیر از سطح بتن تابع عوامل مختلفی است که از جمله می توان به دمای هوا، دمای بتن ، رطوبت نسبی هوا ، سرعت وزش باد ، تابش آفتاب و حتی رنگ بتن و فشار هوا ( ارتفاع از سطح دریا ) اشاره نمود .
دمای تعادل بتن ساخته شده : قبل از خسارت بتن میتوان دمای آنرا با محاسبه حدس زد . مسلما" در مراحل انتقال و ریختن بتن بعلت تبادل با محیط مجاور ، دمای بتن ممکن است تغییر نماید .
• اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط : بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا 25 کیلو ( لیتر) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد .
آهنگ افت اسلامپ : در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد .
افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش : در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط تغییر کند .
ترک خوردگی خمیر بتن تازه : این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از 80 درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت .
اثرات نامطلوب بر مقاومت : مسلما" بتنی که هواي گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن 28 روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم خواهد داشت .
• راهکارهای بتن ریزی مطلوب در شرایط نامساعد گرم :
انتخاب مصالح مناسب برای هوای گرم خشک یا گرم مرطوب و نسبت های مطلوب
روشهای مناسب انبار کردن مصالح برای گرم و داغ شدن ( پیشگیری از گرم شدن )
خنک سازی مصالح و بتن و بتن خنک ساختن ( کاهش دمای بتن )
تمهیدات حفظ خنکی بتن در طول عملیات حمل و ریختن و جلوگیری از افزایش دمای بتن
نکات مربوط به ریختن ، تراکم و پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
• انتخاب مصالح مناسب :
سنگدانه : هر چند تأثیر سنگدانه چندان جدی نیست اما بویژه برای ایجاد دوام در بتن در مناطق گرم بویژه مرطوب، لازم است سنگدانه ها از جذب آب کمی برخوردار باشند. سنگدانه ها باید در برابر قلیائیها از واکنش زائی برخوردار نباشند لذا از این بابت باید مورد آزمایش قرار گیرند. همچنین در مناطق خورنده باید یون کلر آنها از حدود مجاز کمتر باشد .
سیمان :بهتر است از سیمانهای نرم و زودگیر استفاده نشود و سیمانهای با گرمازائی کم و حاوی مواد پوزولانی (بعنوان جایگزین ) بکار روند.
افزودنی ها :در شرایط هوای گرم اغلب افزودنیهای روان کننده و یا کندگیر کننده استفاده می شود . ممکن است افزودنی روان کننده کندگیر کننده نیز بکار بریم . افزودنیهائی که بتوانند اسلامپ را بمدتی قابل توجه حفظ نمایند، در این شرایط طرفدار دارد .
• روشهای پیشگیرانه برای جلوگیری از گرم شدن مصالح در انبار
هر چقدر بتوانیم جلوی گرم یا داغ شدن مصالح بتن را بگیریم ، کار خنک ساختن بتن ساده تر می شود .
دمای سیمان از 60 درجه سانتيگراد تجاوز نکند ( آبا حد مجاز را 75 درجه سانتيگراد ذکر کرده است )
سنگدانه ها با توجه به وزن قابل توجهشان بهتر است دمائی کمتر از 40 درجه سانتيگراد را داشته باشند .
آب نیز باید در حد امکان خنک نگهداشته شود . لذا توصیه می شود آب در محلی نگهداری شود که زود گرم نشود. مخازن فلزی هوائی بدون عایق بندی ابدا" توصیه نمیشود .
از مصرف سیمانهای گرم که از کارخانه حمل و تخلیه می شود باید پرهیز کرد.
سیلوی سیمان دارای رنگ روشن باشد . در برخی مناطق دنیا از سیلوی دو جداره استفاده می شود که ممکن است آب خنک در آن در جریان باشد . عایق بندی سیلوی سیمان نیز یک راه حل می باشد .
سنگدانه ها را نیز بهتر است از تابش آفتاب دور داشت. ایجاد پوشش مانند برزنت و غیره می تواند راه حل ساده تری تلقی گردد .
• خنک سازی مصالح و ساخت بتن خنک ( کاهش دمای بتن ) :
رساندن دمای بتن به زیر 30 درجه سانتيگراد میتواند به تولید بتن سخت شده مقاوم و با دوام منجر گردد و ضمنا" میزان تبخیر از سطح بتن را کاهش دهد . برای ایجاد بتن خنک ، غالبا" اجزاء بتن را خنک می کنیم و یا از یخ برای ایجاد خنکی مخلوط بتن استفاده می نمائیم .
اجزاء بتن شامل : آب ، سیمان ، سنگدانه می تواند خنک شود . آب را با وسایل تبرید و یا یخ می توان خنک نمود . سنگدانه ها را می توان با آب پاشی و ایجاد شرایط مساعد برای تبخیر می توان به مقدار قابل توجهی خنک نمود (بویژه در هوای خشک ) در خنک سازی سنگدانه می توان از آب خنک و هوای خنک نیز استفاده نمود .
یخ عامل مهمی در کاهش دمای بتن می باشد زیرا گرمای نهان ذوب یخ میتواند دمای بتن را به مقدار قابل توجهی پائین آورد . بهر حال خرده یخ می تواند صرفا" بعنوان جایگزین بخشی از آب یا همه آن بکار رود تا تغییری در نسبت آب به سیمان حاصل نشود و در انهای اختلاط نباید یخ در بتن تازه مشاهده گردد .
خنک کردن سیمان راه حلی است که کمتر بکار گرفته می شود . اینکار به دلایل خاص نیاز دارد تا سیمان در معرض آب خنک یا هوای مرطوب قرار نگیرد .
تمهیدات مربوط به حفظ خنکی بتن در طول عملیات بتن ریزی : :
استفاده از وسایل حمل مناسب و سر بسته که رنگ روشن دارد یا با آب خنک می شود یکی از راه حلهای مناسب می باشد .
بکارگیری وسایلی مانند پمپ و لوله می تواند باعث افزایش دما شود و برای کنترل این افزایش دما ، لازم است لوله پمپ خنک گردد . می توان دور لوله ها را گونی خیس قرار داد و گهگاه روی آن آب پاشید .
تسمه نقاله برای هوای گرم وسیله مناسبی نیست و در صورت لزوم می توان روی آن را پوشاند .
تراک میکسر در طول حمل نباید بی جهت بچرخد زیرا این امر موجب افزایش دما خواهد شد بویژه اگر حجم بتن در مقایسه با حجم دیگ کم باشد . استفاده از سایبان روی دیگ تراک و داشتن رنگ روشن توصیه می شود .
• نکات مربوط به ریختن،تراکم ،پرداخت سطح،نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
برای جلوگیری از تبخیر زیاد از سطح بتن می توان توسط بادشکن ، سرعت باد را کم نمود . بویژه اگر بتوان از بادشکن های جاذب آب استفاده نمود و آنها را خیس کرد ، رطوبت محیط افزایش می یابد و تبخیر کم می شود و همچنین محیط خنک می گردد .
استفاده از سایبان در بالای محل بتن ریز (در صورت امکان) باعث کنترل تابش آفتاب و کاهش تبخیر می گردد و ضمنا" از افزایش دمای بتن جلوگیری می شود .
می توان از دستگاههای مه فشان و ایجاد کننده غبار آب در محل بتن ریزی استفاده کرد تا ضمن خنک شدن محیط رطوبت نسبی بالا رود و تابش آفتاب کم گردد . این کار در مواردی که باد می وزد مؤثر نیست .
قالب و میلگردها باید قبلا" خنک شود و آبا حداکثر دمای 50 درجه سانتيگراد را برای آنها پیش بینی کرده است . با آب پاشی بر روی قالب ( بویژه فلزی ) و میلگردها می توان آنها را خنک نمود ولی آب اضافی باید از سطح قالب و میلگرد زدوده شود ( با هوای تحت فشار یا اجازه دادن برای تبخیر )
برنامه ریزی کار بتن ریزی به نحوی که در زمان خنکی هوا انجام شود.
تأمین حجم لازم بتن و استفاده از وسایلی که بتواند این حجم بتن را ساخته یا حمل کند و بریزد و متراکم نماید امری ضروری است وگرنه بتن در اثر معطلی گرم شده و زمان گیرش آن فرا می رسد و یا لایه های زیرین خود را می گیرد و درز سرد ایجاد می شود . برای حفظ خنکی بتن در لایه های بتن ریزی ، بهتر است از لایه های ضخیم تر استفاده شود که این امر حجم بتن سازی و بتن رسانی و بتن ریزی بیشتری را در واحد زمان طلب می کند .
استفاده از وسایل مناسب به نحوی که معطلی های بی جهت بوجود نیاید . مثلا" باکت خیلی کوچک بکار نرود تا تراک میکسر مدت زیادی معطل بماند و یا تراک میکسر کمتر بارگیری شود تا بتن بمدت قابل توجهی در آن بچرخد و نماند .
تراکم مجدد بتن در هوای گرم توصیه می شود (قبل از گیرش) . این امر ترکها را کم می کند . استفاده از ماله برای بهم آوردن ترکها توصیه می گردد . ( ماله کش با تأخیر و مجدد )
در هوای گرم و خشک اغلب سرعت تبخیر بیش از سرعت رو زدن آب است و سطح بتن خشک می شود. گونی خیس يا پوشش های خاص مانند نایلون یا ترکیبات عمل آوری بتن می تواند مصرف شود . پرداخت سطح بتن در هوای گرم با مشکل همراه است و معمولا" باید زودتر از سایر شرایط پرداخت را انجام داد اما نباید باعث جمع شدن آب در زیر لایه فوقانی گردد .
منبع: http://qccement.ir