بتن ریزی در هوای سرد

چنانچه در شرایط آب و هوای سرد و یخبندان در طرح اختلاط بتن از ضد یخ بتن یا فوق روان کننده زودگیر استفاده نشود عمل هیدراتاسیون بسیار کند صورت می گیرد به طوری که پس از یخ زدن آب در صفر درجه این واکنش متوقف می گردد . لذا در هنگام باز کردن قالب ها مشاهده می شود که بتن به راحتی خورده می شود و این به این علت است که خمیر سیمان تشکیل نشده است .

بهترین روش استفاده از عایق های پشم شیشه است . عایق پشم شیشه به عنوان عایق حرارتی آنتی فرها استفاده می شود . بررسی های موجود بر روی آنتی فرهای تولید شده نشان می دهد دمای مغزه بتن به حدود 63 درجه سانتیگراد می رسد . همچنین دمای سطح بتن حدود 53 درجه سانتی گراد شده است .این در حالی است که در همین زمان دمای دمای محیط 19 درجه بوده است . لذا عمل آوری همه آنتی فرها در روزهای نخست در شرایط یکسان قرار داشته و بالطبع کسب مقاومت آنها نیز مشابه است . بنابراین می توان نتیجه گرفت ، در شرایط موجود حتی اگر دما افت کرده باشد و به حد یخبندان هم برسد عایق حرارتی قادر است حرارت بتن را حفظ کرده و عمل آوری بتن روال معمول خود را داشته باشد . در عین حال در صورتی که این وضعیت کافی تشخیص داده نشود می توان با افزایش ضخامت لحاف پشم شیشه و دولایه کردن آن ، ضریب اطمینان بیشتری بدست آورد .

دمای محیط واکنش ، ارتباط مستقیم با سرعت هیدراتاسیون دارد . در تابستان سرعت گیرش بالاتر بوده و در زمستان سرعت پایین تر است . دمای مصالح مصرفی نیز از همین قاعده پیروی می کند . ضمنا برای سازه های بتنی که ضخامت بتن در آنها بیشتر است ، گرمای حاصل از واکنش هیدراتاسیون سخت تر از ماتریس بتن خارج می شود و لذا باعث افزایش دمای درونی بتن شده و سرعت واکنش را افزایش می دهد .

غلظت بالاتر واکنش گرها ( سیمان ) ارتباط مستقیم باسرعت واکنش دارد و لذا برای بتن های با عیار سیمان بالاتر ، سرعت هیدراتاسیون بیشتر می باشد . در طرح هایی اختلاط با نسبت آب به سیمان کمتر ، این سرعت هیدراتاسیون به همین دلیل بالاتراست .

ضد یخ بتنی برای بتنی مناسب است که علاوه بر کاهش نقطه انجماد آب اضافی داخل بتن به عنوان یک تسریع کننده در گیرش و رشد مقاومت سنین اولیه بتن عمل نماید . حال باید توجه نمود در پروژه هایی که در زمان بهره برداری امکان خوردگی وجود دارد و یا بتن هایی که پیش تنیده هستند و یا در آنها از آلومینیوم و گالوانیزه استفاده شده است و یا بتن هایی که در تماس با آب یا خاک سولفاته هستند و یا بتن هایی که سنگدانه های آنها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وجه از ضد یخ بتن با کلراید استفاده نشود ، بلکه از ضد یخ بتن بدون کلراید که حاوی نیترات ها هستند استفاده شود .

وقتی بتن یخ می زند ، آب داخل منافذ در بتن و حدود 1 درجه سانتیگراد ( 30 درجه فارنهایت ) شروع به یخ زدگی می کند . هنگامیکه مقداری آب یخ می زند غلظت یون داخل آب یخ نزده بالا می رود . علاوه بر این ، نقطه انجماد نیز بالا می رود ( در حدود 3- تا 4-درجه سانتیگراد 25 تا 27 درجه فارنهایت ) منافذی که به اندازه کافی داخل آب است یخ می زند . در نتیجه هیدراتاسیون کاملا متوقف می شود و بنابراین استحکام بتن ، نیروهایی که به وسیله انبساط یخ تولید می شوند ( حجم یخ اشغالی حدود 9٪ بیشتر از آب ) ممکن است در یکپارچگی طولانی مدت بتن زیان آور باشد .

تیپ سیمان عامل مهمی است که در سرعت واکنش هیدراتاسیون نقش دارد . سرعت واکنش هیدراتاسیون با نسبت فاز تری کلسیم سیلیکات رابطه عکس دارد . علاوه بر آن سیمان هایی که دانه بندی ریزتر و نرم تری دارند نیز در ساختار شیمیایی برابر ، سرعت واکنش بالاتری دارند.

درصد خرابی ناشی از یخبندان در صورت آهسته بودن روند یخ زدگی بعلت سرد شدن تدریجی خیلی کمتر از زمانی است که سرعت یخ زدن بالا باشد . از لحاظ تئوری سردی هوا میزان فشار هیدرولیکی را نیز بالا می برد . اگر دمای هوا به تدریج پایین بیاید در یک دوره طولانی سرما باعث تولید تدریجی انبوه یخ های به اندازه میکرون خواهد شد که با سرد شدن هوا با مقدار این میکرو یخ ها نیز افزایش چشمگیری پیدا خواهد کرد که خود این نیز سبب خرابیهائی خواهد شد . به عنوان اقدام پیشگیرانه استفاده از مواد ضد یخ بتن و فوق روان کننده زودگیر جهت جلوگیری از یخ زدن بتن تا زمان رسیدن به مقاومت های اولیه و نهایی و استفاده از حباب ساز بتن جهت محافظت دراز مدت از بتن در برابر سیکل های ذوب و یخبندان پیشنهاد می گردد .

تمامی مواد و مصالح مصرفی در بتن اگر دارای خلل و فرج باشند آب در آن نفوذ کرده و در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد یخ خواهند زد . مقاومت و عمل مواد در مقابل یخبندان با مقدار آب موجود در مواد متخلخل رابطه مستقیم دارد در مواردی که کاملا اشباع هستند عمل یخ زدن و ذوب شدن همواره با خرابی و خسارت به سازه همراه است . درجه و میزان خسارت وارده به مقدار آب یخ زده ، حداقل دمای هوا و مدت زمان یخبندان بستگی دارد .

آزمایشات نشان داده است که جایگزینی حدود 10/0 میکروسیلیس به جای سیمان همواره مقاومت فشلری بتن را در برابر یخبندان افزایش می دهد .

از مهمترین عوامل موثر در شکل گیری مقاومت فشاری بتن در حین یخبندان می توان به چهار عامل : نسبت آب به مواد سیمانی ، درصد میکروسیلیس ، نوع درشت دانه و تعداد سیکل های یخبندان اشاره نمود .

براساس نتایج آزمایش های انجام شده بتن های با مقاومت زیاد ( نسبت آب به سیمان کوچکتر از3/0 ) اگر از سنگدانه های درشت با دوام در مقابل یخبندان ساخته شوند و به مدت حداقل 2 هفته در آب مراقبت گردند نیازی به حباب هوا ( حباب ساز بتن ) ندارند در حالیکه در بتن های با نسبت آب به سیمان بزرگتر از 3/0 آب قابل یخ زدن افزایش می یابد و استفاده از مواد حباب ساز بتن جهت تامین دوام در مقابل یخ زدن و آب شدن ضروری است .

مصرف حباب ساز باعث بالارفتن عمر سازه در برابر دراز مدت می شود و بتن را در برابر سیکل های ذوب و یخبندان بیمه می کند . ولی مصرف ضد یخ بتن فقط بتن را تا مرحله گیرش اولیه و گیرش نهایی در برابر یخ و ذوب محافظت می نماید .

بطور کلی تمامی سازه هایی که سطح نهایی کار سطح بتنی می باشد و این سطح در برابر انواع شرایط جوی قرار خواهد گرفت نظیر باند فرودگاه ها ، راههای بتنی ، عرشه پل ها ، سطوح وسیع بتنی ، سدها ، مخازن ، شبکه های آبیاری و زهکشی ، جداول و کفپوش های بتنی و ...

مواد حباب ساز بتن با تشکیل حباب های ریز میلیونی در ساختار بتن تا حد زیادی بتن را نفوذناپذیر می نمایند . ولی چنانچه علاوه بر محافظت در برابر سیکل ذوب و یخبندان ، نفوذناپذیر نمودن بتن مطرح است پیشنهاد می شود علاوه بر مصرف حباب ساز بتن از پودر میکروسیلیس یا ژل میکروسیلیس در طرح اختلاط بتن استفاده شود .

در صورتی که از ضد یخ بتن یا فوق روان کننده زودگیر در طرح اختلاط بتن استفاده می شود اسلامپ بتن نباید بیشتراز 50 میلیمتر انتخاب گردد

می توان از سیمان زودگیر ( پرتلند تیپ 3 ) به جای سیمان معمولی برای اطمینان از سرعت بیشتر کسب مقاومت بتن استفاده نمود . همچنین استفاده از سیمان روباره ای و سیمان های آمیخته در بتن ریزی در هوای سرد توصیه نمی شود .

مدت زمان توصیه شده برای دستیابی به بخشی از مقاومت 28 روزه عمل امده در آزمایشگاه طبق جدول زیر بدست می آید . دقت نمایید که میزان درصدهای عنوان شده درصد مقاومت 28 روزه عمل آمده است میزان درصدهای عنوان شده درصد مقاومت 28 روزه عمل آمده است

در صورتیکه دمای نگهداری و عمل آوری با اعداد جدول متفاوت باشد مدت عمل آوری تغییر خواهد کرد . در صورت استفاده از سیمان پرتلند پوزولانی یا سرباره ای آن را مانند نوع 2 در نظر بگیرید و در صورت مصرف نوع 5 مدت عمل آوری برای درصد مقاومت های کم تا 50 درصد و برای درصد مقاومت های بیشتر تا 10 درصد افزایش می یابد . سیمان پرتلند پوزولانی ویژه و پرتلند سرباره ای ویژه مانند سیمان نوع 5 می باشد .