بتن ماده‌ای با خواص شگفت‌انگیز و ساخته‌شده از ترکیبات نسبتا کم‌هزینه و دردسترس است. گستره کاربردهای بتن، از طرح‌های عظیم عمرانی تا کارهای ساختمانی کوچک را در برمی‌گیرد. علیرغم مزایای بتن، این ماده خصوصا زمانی که هنوز به مقاومت اولیه نرسیده، حساسیت زیادی در مقابل سرما و یخبندان از خود نشان می‌دهد؛ این در حالی است که بسیاری از اقلیم‌های کره زمین، در بیشتر روزهای سال از شرایط هوایی نامساعدی برخوردارند. بنابراین در آیین‌نامه بتن هر کشور، الزاماتی در خصوص بتن ریزی در هوای سرد ذکر شده که باید مورد توجه مهندسان و پیمانکاران قرار گیرد.
شرایط هوای سرد از نگاه آیین‌نامه بتن ایران
مطابق بند 7-10-1-1 جلد دوم آیین نامه بتن ایران، شرایط هوای سرد در زمانی حاکم می‌شود که دمای هوا حین بتن‌ریزی، زیر 5 درجه سانتی‌گراد باشد و یا این که احتمال بدهیم در مدت زمان محافظت از بتن، دمای محیط به زیر 5 درجه افت پیدا می‌کند. بنابراین در اجرای بتن‌ریزی باید وضعیت پیش‌بینی هوا چک شود و بر اساس آن تصمیماتی مبنی بر محافظت از بتن در هوای سرد اتخاذ گردد.
توجه داشته باشید که الزامات بتن ریزی در هوای سرد تنها مربوط به فصل زمستان نیست و بسته به موقعیت جغرافیایی هر منطقه، ممکن است در سایر فصول سال نیز دمای هوا به زیر 5 درجه سلسیوس برسد.
مشکلات بتن ریزی در هوای سرد
آیین‌نامه بتن ایران، دمای یخ‌زدگی بتن را در فشار 1 اتمسفر بین 1- تا 2- درجه سانتی‌گراد عنوان می‌کند. ممکن است سؤال پیش بیاید که چرا آیین‌نامه شرایط هوای سرد را، زیر 5 درجه سانتی‌گراد اعلام کرده است؟
تحقیقات نشان داده هنگامی که بتن در سنین اولیه خود در معرض هوای سرد با دمای کمتر از 5 درجه قرار می‌گیرد، فرایند هیداسیون و واکنش‌های مرتبط با گیرش بتن، تا حد زیادی کند می‌گردد. هیدراسیون همان واکنش میان آب و ذرات سیمان است که به دنبال آن، سیمان ابتدا خاصیت چسبندگی و خمیری پیدا می‌کند و سپس به‌تدریج سخت می‌شود. سرعت انجام هیدراسیون به عوامل مختلفی بستگی دارد و به طور مستقیم روی کیفیت نهایی و میزان مقاومت بتن سخت‌شده اثر می‌گذارد.
پس از بتن ریزی در هوای سرد و کاهش سرعت سخت‌شدن بتن، هنگامی که اجزای بتنی در معرض بارهای دوره ساخت قرار بگیرند، احتمال بروز ترک‌خوردگی و تغییرشکل در آن‌ها بسیار زیاد خواهد بود. چنانچه در هر مرحله از بتن‌ریزی، مراقبت و عمل‌آوری، بتن دچار یخ‌زدگی و آسیب گردد، دوام و مقاومت آن در طولانی‌مدت با افت زیادی روبرو می‌شود.
آشنایی با بتن ریزی در هوای گرم
دستورالعمل‌های بتن ریزی در هوای سرد
در جلد دوم جدیدترین ویرایش آیین‌نامه بتن ایران (Code120-2) الزاماتی در خصوص اقدامات قبل و بعد بتن ریزی در هوای سرد و شرایط محافظت از بتن ذکر شده که در ادامه به آن می‌پردازیم.
الزامات پیش از بتن ریزی در هوای سرد
- قبل از بتن‌ریزی باید کلیه تجهیزات مورد نیاز بتن‌ریزی در هوای سرد فراهم شود. تجهیزاتی همچون دماسنج، وسایل گرمایشی(برای آب و سنگدانه‌ها) و پوشش‌های حفاظتی از این دسته‌اند.
- هیچ یک از مصالح و تجهیزات اعم از میلگرد و قالب‌ها نباید یخ بسته باشند یا این که برف روی آن‌ها نشسته باشد.
- درجه حرارت مصالح فلزی که در تماس با بتن قرار می‌گیرند نباید زیر صفر باشد.
- اگر زمین یا لایه بتن قبلی یخ‌زده باشد باید قبل از بتن‌ریزی، دمای سطح کار به بالای صفر درجه برسد.
الزامات بتن ریزی در هوای سرد
- مصرف حباب‌سازها و ایجاد حباب هوای عمدی در بتن، در کاهش اثرات مخرب بتن ریزی در هوای سرد سودمند خواهد بود.
- مطابق بند 7-10-4-2 و 7-10-4-3 کلیه اقدامات ضروری باید انجام شود تا بتن غیراشباع قبل از رسیدن به مقاومت فشاری 5 MPa و بتن اشباع قبل از رسیدن به مقاومت فشاری 25 MPa یخ نزند.
الزامات پس از بتن ریزی در هوای سرد
- پس از بتن‌ریزی و آب انداختن بتن، به دلیل سردی هوا، نرخ تبخیر کند است و آب بالاآمده مدت زمان بیشتری روی سطح می‌ماند. یخ زدن آب، تأخیر و نیاز به دقت بیشتر در عملیات پرداخت، از جمله چالش‌های بتن ریزی در هوای سرد است که آیین‌نامه برای جلوگیری از آن، به مصرف آب کمتر در بتن توصیه کرده.
- پس از بتن ریزی در هوای سرد، بلافاصله باید عملیات حفظ بتن در برابر سرما آغاز شود. استفاده از پوشش عایق و گرم کردن بتن در این شرایط توصیه می‌شود. بهتر است گرما در یک نقطه متمرکز نشود و به هیچ وجه نباید بتن در تماس مستقیم با آتش قرار گیرد.
- ضخامت پوشش باید در لبه‌ها و گوشه‌های اجزای بتنی بیشتر باشد. چرا که این نقاط بیشتر در معرض آسیب‌های ناشی از هوای سرد قرار دارند.
چه زمانی حفاظت از بتن به پایان می‌رسد؟
زمانی که بتن به مقاومت 5 مگاپاسکال برسد، زمان محافظت از آن به پایان می‌رسد. برای اثبات این موضوع از بلوغ‌سنجی و انواع روش‌های غیرمخرب استفاده می‌کنند.
در برخی مواقع شرایط پروژه ایجاب می‌کند که زمان محافظت از بتن کاهش یابد. برای کاهش این زمان، راهکارهای زیر توصیه می‌شود:
- افزایش گرمازایی و مقاومت اولیه با بالا بردن درصد سیمان
- کاهش نسبت آب به سیمان (W/C) با روش‌هایی مثل افزودن روان‌کننده‌ها
- استفاده از افزودنی‌های زودسخت‌کننده
- استفاده از سیمان با مقاومت اولیه زیاد مانند سیمان پرتلند نوع 3
- بالا بردن درجه حرارت بتن در زمان مراقبت
پس از دوره محافظت، جهت جلوگیری از افت دمای بتن، باید طی حداقل 24 ساعت به‌تدریج مراقبت را کم کرد. در غیر این صورت بتن تحت‌تأثیر تنش‌های حرارتی آسیب می‌بیند.
جمع‌بندی
مزیت اصلی بتن که به استفاده گسترده از آن در صنایع مختلف انجامیده، ظرفیت باربری بالا و مقاومت فشاری مطلوب است. باید توجه داشت که روند کسب مقاومت در بتن می‌تواند تحت‌تأثیر عوامل مختلف، با مشکلاتی مواجه شود. یکی از این عوامل بتن ریزی در هوای سرد است که می‌تواند با خطر یخ‌زدگی و کاهش سرعت هیدراسیون، به بروز آسیب‌های گسترده در بتن منجر شود. به همین دلیل آیین‌نامه بتن ایران توصیه‌ها و الزاماتی را در خصوص بتن ریزی در هوای سرد بیان کرده که عمل به آن‌ها مانع از افت کیفیت، دوام و مقاومت بتن خواهد شد.
