عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم چگونه انجام می‌شود؟

عمل ‌آوری بتن چیست؟

در آیین نامه بتن و مقررات ملی ساختمان آمده که کیورینگ یا عمل آوری بتن فرایندی است که بواسطه ی انجام آن دمای بتن در حد مطلوبی حفظ گشته و از افت رطوبت آن جلوگیری خواهد شد. از جمله خواص کیورینگ آن است که بواسطه ی انجامش مقاومت بتن در برابر فرایندهای ذوب و انجماد بهبود می یابد و مقدار نفوذ پذیری آن نیز تعیین خواهد شد. گفتنی است که به منظور محافظت در برابر عوامل آسیب زا اجرای این کار پس از تراکم بتن آغاز می شود. برای انجام عملیات کیورینگ یا عمل آوری بتن روش های گوناگونی وجود دارد. بطور کلی عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم متفاوت از یکدیگر است.

چرا دمای بتن برای عمل آوری یک فاکتور حیاتی می باشد؟

یکی از مراحل بسیار مهم در امر بتن ریزی عمل آوری بتن می‌باشد. بتن پس از ریخته شدن نیاز به عمل آوری دارد. عمل آوری بتن سبب می‌شود تا بتن قادر باشد به مقاومت مشخصه خود در کوتاه ترین زمان ممکن برسد. عواملی متفاوتی در عمل آوری بتن دخالت دارند. در این بین زمان و دمای عمل آوری بتن (یا آب و هوا) مولفه‌های مهم تری نسبت به دیگر فاکتور‌ها می‌باشند. دما نقش بسیار  کلیدی در مرحله عمل آوری بتن ایفا می‌کند به طوری که اگر تغییرات دمایی طی عمل آوری بتن مد نظر مجری پروژه قرار نگرفته باشد، ممکن است بتن هیچگاه مقاومت لازم خود را کسب نکرده و بتن ریزی مجددا صورت گیرد.

همانطور که در بالا نیز اشاره شد، دما عمل آوری تاثیر بسیار زیادی در مقاومت بتن نهایی دارد. به طور کلی می‌توان از جدول زیر برای تخمین اولیه زمان مورد نیاز برای گیرش اولیه استفاده کرد. این جدول بر اساس آیین نامه ACI 116R ارائه شده است.

زمان گیرش تقریبی (ساعت)	دما (c°)
1 الی 2:30	38
2 الی 2:30	32
4	27
6	21
8	16
11	10
14	4
19	1-
بتن  قابلیت گیرش ندارد.	7-

 

بتن ریخته شده برای کسب مقاومت به رطوبت درون خود نیاز دارد. هنگامی که بتن کیورینگ می‌شود، سعی بر آن است تا دما و رطوبت بتن در یک نسبت مناسبی قرار گیرند. یکی از اعمال حیاتی برای کسب مقاومت بتن، عمل هیدراسیون است که در حقیقت یک واکنش شیمیایی می‌باشد. طی این عمل، بتن مقدار قابل توجهی گرما تولید و وجود رطوبت به کاهش دما کمک می‌کند.

عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم یکسان نیست. از اینرو رعایت بعضی از تمهیدات در اینباره الزامی است. اگر قرار بر این باشد که این کار در دمای پایین به انجام برسد لازم است تا دما دست کم دو مرتبه در طول مدت بتن ریزی اندازه گیری شده و به ثبت برسد. در همین زمینه گفته می شود که حداقل دمای بتن بطور معمول ۵ درجه سانتی گراد است کما اینکه این میزان زمانی مجاز است که حداقل اندازه ی مقطع عضو بتنی از 1,8 تجاوز کند.

بتن در چه دمایی بهتر عمل آوری می‌شود؟

در پاسخ به این سوال، مقصود از “بهترین زمان”، “کاملاً دقیق” می‌باشد و نه “سریعترین”. هرچه دما بیشتر شود کیورینگ بتن سریعتر می‌شود. اما بتن در دمای بسیار بالا معمولاً به مقاومت نهایی بالایی نمی‌رسد.

پل کلیگر در بولتن تحقیقاتی انجمن سیمان پرتلند تحقیقاتی را پیرامون مقاومت بتن با توجه به دمای کیورینگ انجام داد. او در این آزمایش، بتن‌های سیمان پرتلند نوع 1 را در سنین مختلف که برای 28 روز اول در  120 درجه، 105 درجه، 90 درجه، 73 درجه، 55 درجه، 40 درجه و 25 درجه ی فارنهایت بودند را عمل آوری نمود. در ادامه او نمونه‌ها را در  73 درجه ی فارنهایت تا سن 365 روزگی عمل آوری کرد. در سن یک روزگی، بتن عمل آوری شده در  120 درجه فارنهایت بیشترین و بتن کیورینگ شده در دمای 25 درجه فارنهایت کم ترین مقاومت را دارا بودند. در سن هفت روزگی، بتن‌های عمل آوری شده در دمای بالا مقاومتی برابر با بتن عمل آوری شده در 73 درجه ی فارنهایت یا حتی کمتر داشتند. در سن 28 روزگی بتن‌های با درجه حرارت بالا ضعیف تر از بتن 73 درجه بودند. از سن 28 روزگی تا 1 سالگی، بتن عمل آوری شده در دمای 55 درجه ی فارنهایت، بطور قابل توجهی دارای مقاومت بیشتری نسبت به بتن عمل آوری شده در  73 درجه ی فارنهایت بود. از سن 90 روزگی به بعد، بتن عمل آوری شده در دمای 40 درجه فارنهایت دارای مقاومت بیشتری نسبت به عمل آوری در  73 درجه ی فارنهایت بود. هم چنین، بتن عمل آوری شده در  25 درجه ی فارنهایت، کمی از بتن عمل آوری شده در  73 درجه ی فارنهایت قوی تر بود. او در نهایت نتیجه گیری کرد که به شرطی که نمونه مورد نظر به طور مداوم تحت کیورینگ قرار گیرد، بتنی که در 28 روز  اول، در حدود 55 درجه ی فارنهایت عمل آوری شود، در نهایت به بالاترین مقاومت می‌رسد.

منظور از شرایط آب و هوایی سرد در بتن ریزی چیست؟

بر اساس آنچه که در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان آمده هوای سرد به شرایط جوی گفته می شود که بر اساس آن در ۳ روز متوالی شرایط زیر حاکم باشد:

• دمای میانگین روزانه هوا از ۵ درجه سلسیوس Celsius کمتر باشد. منظور از دمای میانگین روزانه فاصله زمانی بین نیمه شب تا نیمه روز است.
• برای بیشتر از نصف روز دمای هوا کمتر از ۱۰ درجه سلسیوس Celsius باشد.

لازم به ذکر است که در آب و هوای سرد و شرایط سرما بتن ها در معرض انبساط و انقباض مکرر قرار دارند که این انقباض و انبساط ترک خوردگی و در نهایت فروپاشی بتن را در پی خواهد داشت. گفته می شود که انبساط و انقباض مکرر خمیر سیمان سخت شده را در معرض تخریب و آسیب قرار می دهد. عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم بصورت مشابه انجام نمی شود. بر اساس مقررات ملی ساختمان در هوای سرد، بتن ریزی به شیوه ای متفاوت نسبت به هوای گرم انجام خواهد شد. از اینرو در چنین شرایط آب و هوایی انجام بعضی از اقدامات الزامی است.

ضوابط بتن ‌ریزی در هوای سرد کدام است؟

همانطور که گفته شد بر اساس آیین نامه اگر دمای محیطی که بتن ریزی در آنجا انجام می شود از ۵ درجه سانتی گراد کمتر باشد لازم است تا در زمان بتن ریزی تدابیری به انجام برسند.

• بر این اساس و همچنین بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۸۴۵۱ درجه حرارت بتن در زمان اختلاط و حمل هرگز نباید از ۵ درجه سانتی گراد کمتر باشد.
• انجام بتن ریزی بر روی سطوح یخ زده یا پوشیده از برف ممنوع است.

در شرایطی که برف بر روی زمین نباشد و درجه حرارت از ۵ درجه کمتر باشد لازم است:

• در ابتدا دمای بتن بررسی شود و دست کم ۵ الی ۱۰ درجه سانتی گراد باشد. الزامی است تا برای قطعات نازک این نکته بیشتر رعایت گردد.
• یهتر است تا سیمان مصرفی از نوع زودگیر باشد. کما اینکه می توان از مواد افزودنی برای تسریع گیرش بتن استفاده نمود.

 

انواع روش‌های عمل آوری در آب و هوای سرد چیست؟

بتن ریزی در هوای سرد به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود. طبق آیین نامه‌های معتبر جهان، توصیه شده است که چنانچه دمای محیط هنگام بتن ریزی طی سه شبانه روز متوالی کمتر از 4 درجه سانتی گراد باشد، از بتن ریزی جلو گیری شود. تحقیقات نشان داده است که سرعت عمل آوری بتن در آب و هوای سرد بسیار کاهش یافته و حتی در مواردی صفر می‌شود. در اینصورت هیدراسیون بتن متوقف شده و بتن نمی‌تواند مقاومت لازم را کسب نماید.

• کیورینگ با استفاده از پوششهاي عايق: عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم بصورت مشابه انجام نمی شود. به منظور عایق بندی و همچنین برای مراقبت از بتن در هوای سرد می توان از پوشش هایی مثل کاه، علف و خاک اره استفاده کرد. این روش بسیار کاربردی است. چون حرارت درون بتن را حفظ نموده و از انبساط و انقباض مکرر آن جلوگیری به عمل می آورد. گفتنی است که ضخامت هر یک از پوشش ها نکته ی مهمی است که در این روش بایستی مورد توجه قرار بگیرد. دلیل آنست که انتقال حرارت پوشش ها متفاوت بوده از اینرو برای عمل آوری بهتر بتن به ضخامت های متفاوتی از این عایق ها نیاز می باشد.
• کیورینگ با استفاده از گرم كردن بتن و محيط اطراف: برای گرم کردن بتن می توان از ابزارآلات و روش های مختلفی استفاده کرد. یکی از این روش ها جریان برق است. لذا با استفاده از جریان الکتریسیته می توان در هوای سرد بتن را گرم نمود. ناگفته نماند که پتوهای برقی نیز از جمله ابزار آلاتی هستند که چون به ترموستات مجهز می باشند می شود برای این منظور (یعنی گرم کردن بتن) از آنها استفاده نمود. همچنین با استفاده از بخاری برقی نیز می توان اینکار را انجام داد. بخاری برقی را بایستی در فاصله مناسبی از بتن قرار داد. برای اجرای این مهم الزامی است تا عایق‌بندی سطح بتن در دوره گیرش اولیه انجام شده باشد. چرا که در غیر اینصورت المنت های برقی خشک شدن موضعی بتن را باعث می شوند.
• کیورینگ با استفاده از بخار آب: از بخار آب می توان برای کیورینگ بتن در هوای سرد استفاده کرد. گفتنی است که بخار آب علاوه بر داشتن گرما از رطوبت کافی برای ایجاد بتن برخوردار است. این روش همچنین خشک شدگی ناشی از گرم نمودن هوای سرد را نیز جبران می کند. گفتنی است که برای اجرای این روش دمای بتن نباید از ۶۵ درجه سانتی گراد تجاوز کند. این روش به منظور تسریع مقاومت قطعات پیش ساخته نیز مورد استفاده قرار می گیرد. با اتخاذ این روش پس از گذشت ۲۴ ساعت مقاومت بتن بسیار زیاد خواهد شد.

از کدام افزودنی ها در هنگام بتن ریزی در شرایط آب و هوایی سرد می توان استفاده کرد؟

عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم شرایط خاصی دارد. به منظور هر چه بهتر عمل آوری بتن در هوای سرد لازم است تا از مواد افزودنی استفاده شود. استفاده از این مواد خواص قابل توجهی دارد. به عنوان مثال از خسارت به بتن جلوگیری نموده و به بهبود کیفیت گیرش اولیه کمک قابل توجهی می کند. افزودنی ها همچنین باعث می شوند تا بدون استفاده از گرمای اضافی شرایط مطلوب تری برای بهبود استحکام بتن ایجاد شود. در سوی دیگر استفاده از این مواد به کنترل تغییر دما در بتن کمک کرده و مانع ترک خوردگی بتن می گردد و در نهایت باعث می شود تا ساختار بتن به طور دائمی حفظ گردد. ضد یخ بتن یکی از بهترین مواد افزودنی است. این ماده به عمل آوری بتن در هوای سرد کمک قابل توجهی خواهد کرد.

• این ضد یخ ها مواد شیمیایی هستند. برای پایین آوردن نقطه انجماد، به آب اختلاط بتن اضافه گشته و کاربرد آن تا دمای منفی ۳۰ درجه سانتی گراد می باشد.
• استفاده کردن از ضد یخ در فرایند بتن ریزی آنهم در شرایطی که هوا سرد است بسیار سودمند بوده و اصول فنی بسیار ساده ای دارد. انجام این کار به صرفه جویی ۲۰ الی ۵۰ درصدی زمان و انرژی نسبت به عمل آوری با بخار یا روش گرم نمودن بتن منجر می شود.
• استفاده کردن از ضد یخ در فرایند بتن ریزی آنهم در شرایطی که هوا سرد است بسیار سودمند بوده و اصول فنی بسیار ساده ای دارد. انجام این کار به صرفه جویی ۲۰ الی ۵۰ درصدی زمان و انرژی نسبت به عمل آوری با بخار یا روش گرم نمودن بتن منجر می شود.

منظور از شرایط آب و هوایی گرم در بتن ریزی چیست؟

اگر دما از ۳۲ درجه سانتی گراد تجاوز نماید به آن شرایط آب و هوایی گرم برای بتن ریزی گفته می شود.
هوای گرم قابلیت ایجاد مشکل در ساخت و عمل آوری بتن را دارا است و می تواند اثرات نامطلوبی را بر خواص این متریال بگذارد. عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم روش ها و مقررات خاصی را دارا است. در شرایطی که هوا گرم باشد رطوبت نسبی افت خواهد کرد. دمای بالا و رطوبت کم می توانند به شدت بر کیفیت و خواص بتن اثرگذار باشند. از اینرو قبل از انجام هر کاری بایستی تمهیداتی را اندیشید. به منظور بتن ریزی در هوای گرم بایستی دمای محیط، دمای بتن، دمای مصالح، اوضاع جوی و… را ثبت و آن را ضبط نمود. در روزهای گرم بهتر است تا از بتن ریزی خودداری گردد. اما اگر شرایط طوری ایجاب نماید که بتن ریزی حتما باید در روزهای گرم به انجام برسد بهتر است تا اینکار را در اوایل صبح و اواخر شب به انجام رساند. هوای بسیار گرم اثرات نامطلوبی بر روی بتن خواهد گذاشت.

ضوابط بتن‌ریزی در هوای گرم کدام است؟

به طور کلی توصیه شده است تا در هنگام عمل آوری بتن، دمای بتن در حدور 70 درجه ی سانتی گراد باشد. در صورتی که دمای کیورینگ هنگام هیدراسیون بالاتر از حد معمول باشد، موجب کسب مقاومت بالا در روز‌های آغازین عمل آوری می‌شود که نکته ی مثبتی است اما این دمای بالا باعث می‌شود تا در مراحل بعد بتن قادر نباشد تا میزان مقاومت لازم را کسب نماید. هم چنین عمل آوری بتن در هوای بسیار گرم موجب ایجاد ترک هایی روی سطح بتن می‌شود که می توان گفت حاصل از تنش‌های حرارتی است. عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم روش ها و مقررات خاصی را دارد. در ادامه از شرایط بتن ریزی در هوای گرم خواهیم گفت:

• در زمان بتن ریزی دمای هیچ کدام از قسمت های بتن نباید از ۳۰ درجه سانتی گراد بیشتر شود.
• در زمان بتن ریزی دمای محیط نباید از ۳۸ درجه سانتی گراد بیشتر شود.
• چنانچه عمل آوری بتن به صورت خوب و پایا مدنظر باشد عملیات بتن ریزی حتما بایستی در دمای بین ۲۴ تا ۳۸ درجه سانتی گراد انجام بگیرد.
• مصالح سنگی بتن نباید زیر تابش مستقیم آفتاب قرار بگیرند.
• تمامی لوازم و تجهیزات ساخت بتن از قبیل مخلوط کن ها، میکسرها، پمپ ها و… حتی الامکان بایستی سفید رنگ باشند. این وسایل و تجهیزات باید در جای خنک نگهداری شوند و باید با یک پوشش مناسب از زیر تابش مستقیم خورشید مصون بمانند.
• فاصله زمانی بین ساخت بتن و ریختن آن در قالب باید به حداقل کاهش پیدا کند.
• قالب ها، آرماتورها و بستر محل بتن ریزی باید با آب خنک آب پاشی شود. بهتر است آبپاشی قبل از بتن ریزی و همزمان با آن به انجام برسد.
• لازم است محل بتن ریزی در حین اجرا از تابش مستقیم خورشید مصون نگه داشته شود.
• در مناطق جنوبی و در روزهای گرم سال بهتر است تا عملیات بتن ریزی در اواسط روز متوقف شده و انجام این کار به اوایل صبح و بعد از ظهر موکول گردد.

عمل آوری بتن در هوای سرد و گرم روش های خاص خود را دارا است. در ادامه مهمترین روش های عمل آوری بتن در هوای گرم را توضیح خواهیم داد: