1
بتن ریزی در
هوای سرد وهوای گرم
تهیه کننده: دکتر بهزاد زراعت
2
بتن ریزی در هوای ســــرد
3
مقدمه
بتن در دماهای بسیار پایین مقاومت بسیار کمی کسب می کند تا وقتی میزان اشباع بودن بتن در اثر عمل آبگیری به اندازه کافی کاهش نیافته باشد ، لازم است که بتن تازه در برابر آثار ویرانگر یخ زدگی محافظت شود بتنی که حتی یک بار در سنین اولیه یخ زده باشد در مقایسه با بتنی که یخ نزده باشد در برابر شرایط جوی از مقاومت کمتری برخوردار است و نیز آب بند نخواهد بود. استعداد آسیب پذیری بتنی که در برابر یخ زدن محافظت نشده است خیلی بیشتر از بتنی است که در برابر یخ زدن محافظت گشته و در ضمن از مقاومت فشاری کمتری هم برخوردار است.
4
5
مقدمه
حال هرگاه اقدامات احتیاطی لازم به کار بسته شود می توان بتن ریزی را در سرتاسر ماه های زمستان با اطمینان خاطر انجام داد و با بکار بستن این تمهیدات هیچ کارگاهی تعطیل نخواهد شد.
بر اساس استاندارد بین المللی ACI۶۰۳ در کارهای بتنی هوای سرد به هوایی اطلاق می شود که بیش از سه روز متوالی شرایط زیر را داشته باشد.
6
7
• بتن ریزی در شرایط دمای بالاتر از ۵+ درجه سانتیگراد:
در این شرایط مهمترین مسئله آمادگی برای زمانی است که جبهه یخبندان محیط کارگاه را فرا می گیرد.در این حالت اگر گیرش خمیر سیمان صورت نگرفته باشد موجب یخ زدگی رطوبت داخلی بتن ، افزایش حجم آب و نهایتا انبساط حجمی بتن و ترک خوردگی آن می گردد.در زمانی که این احتمال وجود داشته باشد که چندین ساعت پس از بتن ریزی جبهه یخبندان فرا رسد باید از مواد ضد یخ که ترجیحا دارای ترکیبات زود گیر کننده هستند استفاده نمود.
8
• بتن ریزی در شرایط دمای بالاتر از ۵+ درجه سانتیگراد:
استفاده
از مواد زود گیر موجب تسریع در گیرش خمیر سیمان و مقاومت در برابر افزایش حجم یخ می گردد. نباید فراموش کرد که همواره دمای بتن ریحته شده با استفاده از امکانات متفاوت گرمایشی باید در نقطه ای بالای ۵+ درجه سانتیگراد حفظ گردد تا واکنش شیمیایی سیمان و آب ادامه یابد و مقاومت لازمه حاصل گردد.
9
10
● بتن ریزی در شرایط دمای زیر ۵+ دزجه سانتیگراد:
موکدا توصیه می گردد در دمای کمتر از ۵+ درجه سانتیگراد نباید بتن ریزی کرد مگر اینکه در تمام شرایط درجه حرارت بتن همواره بالاتر از ۵+ حفظ گردد.
توجه داشته باشید که با بتن ریزی در چنین شرایطی عمل هیدراسیون بسیار کند صورت می گیرد بطوریکه پس از یخ زدن آب در صفر درجه ، این واکنش متوقف می گردد بنابراین در زمان باز کردن قالب مشاهده می کنیم که بتن به راحتی خورد می شود به علت اینکه خمیر سیمان تشکیل نشده است.
11
12
● بتن ریزی در شرایط دمای زیر ۵+ دزجه سانتیگراد:
باید کاملا توجه داشت که استفاده از ضد یخ تنها از یخ زدن رطوبت درونی بتن جلوگیری می کند.اگر بتن ریخته شده پس از عملیات بتن ریزی به حال خود رها شود ، رطوبت درون آن یخ نمی زند اما چون دمای آن کمتر از ۵+ درجه سانتیگراد است واکنش شیمیایی سیمان و آب بسیار کند می شود و به همین خاطر بتن ضایع می گردد و دارای مقاومت خیلی کمی خواهد شد.
13
● بتن ریزی در شرایط دمای زیر ۵+ دزجه سانتیگراد:
پس در زمستان در هر شرایطی باید پس از بتن ریزی نیبت به عمل آوری بتن مبادرت ورزید نکته مهم دیگر اینکه چون هوای سرد نسبت به هوای گرم دارای رطوبت کمتری است بتن های ریخته شده در شرایط محیطی سرد به ، عمل آوری و مراقبت بیشتری نیازمند است.
14
15
● ویژگی های یک ضد یخ مناسب برای بتن:
ضد یخی برای بتن مناسب می باشد 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 وحه از ضد یخ های کلر دار استفاده نکنید. بلکه از ضد یخ هایی استفاده نمایید که بر پایه دیگر مواد (نیترات) ساخته شده باشد.
16
اقدامات لازم جهت بتن ریزی در هوای سرد:
_ هوای سرد به وضعیتی اطلاق می گردد که برای 3 روز متوالی شرایط زیر مقرر باشد:
_ دمای متوسط هوا در آستانه روز کمتر از 5 درجه سلسیوس باشد ( دمای متوسط روزانه میانگین حد اکثر و حداقل دمای هوا در فاصله زمانی نیمه شب تا نیمه روز است)
_ دمای هوا برای بیشتر از نصف روز از 10 درجه سلسیوس زیاد تر نباشد .
17
اقدامات لازم جهت بتن ریزی در هوای سرد:
2_ تدابیر احتیاطی:
_ برای بتن ریزی در هوای سرد باید دقت لازم در انتخاب مصالح مصرفی و طرح اختلاط بتن , شرایط اختلاط , حمل , ریختن و عمل آوردن بتن صورت گیرد تا اطمینان حاصل شود .
_ دمای بتن باید حداقل در شبانه روز در نقاط مختلف سازه ثبت گردد تا از وضعیت نگهداری بتن اطمینان کافی حاصل شود.
_ دمای بتن در طول مدت بتن ریزی باید تثبیت گردد تا اطمینان حاصل شود.
_ گوشه ها و لبه های بتن در مقابل یخ زدن آسیب پذیرند. بنا براین دمای این نقاط باید با دقت کنترل شود.
18
● توصیه های مهم:
حال برای اینکه بتوانیم در زمستان بتن ریزی مناسب و مطمئنی داشته باشیم بهتر است که نکات زیر را رعایت کنیم:
امید است با توجه و رعایت نکات ذکر شده هیچ گاه پروژه ای بر اثر سرما و یخ زدگی در زمستان تعطیل نگردد.
۱)میانگین دمای هوای شبانه روز کمتر از ۵+ درجه سانتیگراد باشد.(منظور از میانگین دمای هوای شبانه روز ، میانگین حداقل و حداکثر دما در طول ۲۴ ساعت می باشد.)
۲)در نیمی از ساعات شبانه روز دمای هوا از۱۰+ درجه سانتیگراد بالاتر نرود.
19
● توصیه های مهم:
۱) استفاده از سیمان با مقاومت زودرس
۲) استفاده از ضد یخ مناسب
۳) سطوح قالب ها و آرماتور ها را از یخ و برف بزدایید و در صورت لزوم آنها را گرم نمایید تا حداقل دمای ۲+ درجه سانتیگراد را داشته باشد.
۴) در درجه حرارت ۵+ و بالاتر پس از استفاده از مواد ضد یخ ، بتن را کاملا با استفاده از پوشاننده های مناسب (برزنت،نایلن،…) بپوشانید و محیط را گرم نگهدارید تا در شب هنگامی که هوای گرم فرا می رسد بتن دچار ترک خوردگی نشود.
۵) در شرایط دمایی زیر ۵+ با گرم کردن سنگدانه ها ، قالبها و آب(به ترتیب) دمای بتن را در حین کار بالای ۵+ درجه نگهداشته و سپس بتن را با پوشش مناسب گرم نگهدارید.
۶) مصالح مصرفی جهت ساخت بتن را در معرض وزش باد و هوای سرد قرار ندهید.
20
بتن ریزی در هوای گرم
21
بتن ریزی در هوای گرم
خواص بتن تازه و سخت شده بستگی زیادی به رفتار خمیر سیمان و آبی که محتوی آن است دارد این خمیر باید در مدت زمان کافی بصورت روان باقی بماند تا بتن بتواند مخلوط ، حمل و جا داده شود.
سپس سیمان و آب با یکدیگر ترکیب شوند تا مصالح جدید صلبی که دانه های سنگی را به یکدیگر می چسباند حاصل گردد.
هر نوع تاثیری که سبب از دست رفتن آب بتن تازه یا نارس شود، یا باعث ترکیب غیر عادی بین سیمان و آب میگردد و یا ممکن است به خواصی که بتن ریزی خوب به آن بستگی دارد ، آسیب برساند . از دست رفتن آب در فاصله زمانی اختلاط و مصرف می تواند قابلیت کاربرد را به حدی کاهش دهد که عمل متراکم کردن با دشواری مواجه شود.
22
23
بتن ریزی در هوای گرم
تمایل آب به تبخیر، چنانچه بتن گرم باشد افزایش می یابد. به علاوه ترکیب سیمان و آب موقعی که درجه حرارت افزایش یابد سریعتر انجام می گیرد. بنابراین در هر مقطع زمانی ، پس از افزودن آب به سیمان ، مقدار هیدراتاسیون موجود در یک بتن تازه وقتی گرمتر است ، بیش از موقعی است که سرد می باشد. بدین معنی که بتن گرم سریعتر از بتن سرد سفت می شود . ضمن اینکه کاهش قابلیت کاربرد ممکن است به سبب تبخیر آب بروز کند. شدت افزایش ترکیب آب و سیمان در بتن گرم ، میزان سخت شدگی را چنان بالا می برد که در ظرف چند روز اول به تکامل می رسد . ولی مقاومت نهایی آن احتمالاً از حالتی که بتن در سنین اولیه خود سرد بماند به میزان قابل توجهی کمتر خواهد بود .از دست رفتن آب و گرماگیری، ممکن است در یک یا تمام مراحل ما بین زمان اختلاط و عمل آوردن به وقوع پیوندد . در صورت عدم پیشگیری های لازم و مناسب ، شدت اثر این دو عامل بستگی زیادی به اوضاع جوی حاکم در طول انجام مراحل مختلف بتن ریزی خواهد داشت.
24
25
عوامل جوی و تاثیرشان بر بتن:
درجه حرارت هوا ، درجه حرارت بتن ، سرعت باد ورطوبت ، بر میزان تبخیر سطحی بتن تاثیر می گذارند . هیچگاه منحنی ساده ای که بتواند بصورت مناسبی نتایج اوضاع جوی را خلاصه کند وجود ندارد و هر یک از عوامل ، توجه جداگانه ای را ایجاب می کندکه در ذیل به آنها اشاره می شود.
26
27
1-تشعشع خورشیدی:
این عامل به مقدار قابل توجهی بر درجه حرارت مصالح انبار شده تاثیر می گذارد. حرارت جذب شده از تشعشع خورشید در طول ساعات روز ممکن است در طول شب که سردتر است ، تماماً از دست نرود. در نتیجه درجه حرارت درون دانه های سنگی انبار شده ممکن است به تدریج به اندازه ای برسد که یقیناً بتن گرم غیر قابل قبولی را ارائه دهد.
28
29
1-1- ماشین آلات :
ماشین آلات معمولاً ظرفیت حرارتی کمی دارند . با آنکه این موضوع اجازه سرد شدن در شب را به آنها می دهد ولی آنها را قادر می سازد که سریعاً پس از بالا آمدن آفتاب گرم شوند مقادیر گرمای ذخیره شده نسبتاً کم است ولی ماشین آلاتی که در آفتاب قرار دارند سریعاً گرمای ذخیره شده در خود را به بتن تازه ای که در تماس با آنها واقع شود پس دهند.
30
31
2-1- قالب و آرماتور :
مـــخصوصاً قالـــب و آرماتور لزوماً باید قبل از بتن ریزی آماده شوند. به استثنای مواردی که آنها را در سایه قرار می دهیم و یا به وسیله دیگری سرد نگه داری کنیم ، احتمالاً در طول مدت جادادن بتن، به مقدار قابل توجهی گرم خواهند شدکه ممکن است بتن ، در تماس با آنها قبل از آنکه بتواند متراکم شود سفت گردد.
32
3-1- زمین :
ریختن بتن در زمین خشک و گرم می تواند دو نتیجه بد داشته باشد . بتن نه فقط ممکن است از زمین گرما بگیرد ، بلکه آب خود را نیز از طریق جذب ، بوسیله زمین از دست می دهد.
33
34
2-درجه حرارت های هوا:
هوا ظرفیت حرارتی کمی دارد و در صورت سکون ، هدایت حرارتی آن ضعیف است لذا قدرت هوا در جذب بخار آب با درجه حرارت آن افزایش می یابد . وجود درجه حرارت زیاد در هوا می تواند شدتی داشته باشد که آب موجود در بتن را حتی در موقع ساختن ، حمل ، جادادن یا سخت شدن ، تبخیر نماید . مثلاً هر گاه درجه حرارت بتن و آب 20 درجه سانتی گراد باشد ، میزان از دست رفتن آب از راه تبخیر دو برابر زمانی است که درجه حرارت ده درجه سانتی گراد باشد.
35
36
3-رطوبت:
تقلیل رطوبت نسبی از 90 % به 50 % بدون تغییر در سایر شرایط ، پنج مرتبه میزان تبخیر آب از بتن محافظت نشده را افزایش می دهد. و این موضوع تفاوتی براینکه بتن درچه مرحله ای از حمل یا جادادن باشد نخواهد داشت.
37
4-سرعت باد:
میزان جابجایی هوا ، احتمالاً عاملی است که بیشترین اشکالات را در ارتباط با بتن ریزی در آب و هوای خشک کننده به وجود می آورد هوای ساکن به سهولت از بخار آب اشباع می شود. وزش سبکترین نسیم باعث تجدید دائمی و فراهم شدن هوائی می شود که آب موجود در بتن محافظت نشده می تواند در آن تبخیر شود.
بدین معنی که در نسیمی به سرعت 15 کیلومتر در ساعت ، تبخیر آب 4 برابر میزان تبخیر در هوای ساکن است و در بادی باسرعت 40 کیلومتر در ساعت ، میزان تبخیر به 9 برابر موقعی که هوا بی حرکت است می رسد.
38
39
5- درجه حرارت های شب هنگام :
تاثیر پائین افتادن درجه حرارت شب هنگام ، که بعضی اوقات در مناطقی که دور از دریا هستند مشاهده می شود ، اغلب از نظر دور مانده است . نتایج نافعی در آنها است و مصالح انبار شده ممکن است قدری از حرارتی را که روز قبل ذخیره کرده اند از دست بدهند و ماشین آلات کارگاه سرد شوند. با وجود این ، درجه حرارتهای تنزل یافته شبانه می توانند شدیداً بر بتن محافظت نشده در مراحل اولیه سخت شدن تاثیر بگذارند.
40
5-درجه حرارتهای شب هنگام :
چنانچه بتن مزبور محافظت نشده باشد ، سطح آن باید الزاماً حرارت خود را به محیط سرد شبانگاهی پس بدهد و همراه با این عمل منقبض شود. ولی قابلیت هدایت نسبی کم بتن ، باعث می شود که درجه حرارت وابعاد قسمتهای داخلی توده بتن به همان صورت باقی بمانــد. تنش کششی در سطح خارجی بتن احتمالاً به واسطه تشکیل ترک ها آزاد می گردد . در حالیکه لزوماً ترکهای مذکور از اهمیت سازه ای برخوردار نیستند ولی بد نما بوده و ممکن است چنانچه بخواهیم در آتیه مراکز فسادی نشوند لازم شود آنها را با هزینه زیاد و وسایل پر زحمت تری پر کنیم .
41
درجه حرارت بتن تازه :
1-ناشی از عوامل جوی که به اختصار به آنها اشاره گردید.
2-ناشی از حرارت هیدراتاسیون
42
درجه حرارت بتن تازه :
حرارت هیدراتاسیون گیرش و سخت شدن خمیر سیمان در اثر فعل و انفعالات شیمیایی صورت می گیرد . در جریان هیدراتاسیون ، هر دانه گرد سیمان در ترکیب با آب به ذرات بی نهایت ریزی تجزیه شده و جسم کریستیاله ای موسوم به ژل به وجود می آید. مقدار آبی که برای هیدراتاسیون کامل سیمان لازم است ، حدود 25 تا 35 درصد وزن سیمان می باشد. هیدراتاسیون سیمان همانند بسیاری از فعل و انفعالات شیمیایی حرارت زا بوده و میزان آن به ترکیب شیمیایی ، نرمی ذرات سیمان و درجه حرارت محط بستگی دارد. برای سیمانهای پرتلند ، حدود نیمی از کل حرارت در مدت بین 1 تا 3 روز و 4/3 آن در 7 روز و تقریباً 90درصد آن در مدت 6 ماه پس از ترکیب آب با سیمان آزاد می شود. از این رو نگهداری و مراقبت از بتن و یا ملات های سیمانی در روزهای اولیه مصرف سیمان بسیار حائز اهمیت می باشد.
43
درجه حرارت بتن تازه :
با توجه به نکات ذکر شده هر چه درجه حرارت اجزاء متشکله بتن بیشتر باشد ، مقدار آب لازم برای حصول درجه معینی از قابلیت کاربرد بیشتر است . مقدار دقیق آب اضافی ، بستگی به عواملی نظیر مقدار سیمان ، دانه بندی مصالح سنگی و شکل دانه ها دارد. با وجود این اگر انتخاب نسبت اجزاء متشکله بر مبنای قابلیت کاربرد ومقاومت مخلوط های امتحانی ساخته شده در درجه حرارت های بخصوص بوده باشد، وجود درجه حرارت خیلی زیاد در بتن ساخته شده در کارگاه ممکن است سبب شود که قابلیت کاربرد بتن از آنچه انتظار است کمتر شود .عمل تراکم ممکن است دچار اشکال شود یا چنانچه آب اضافی در دوره کنترل جهت حصول قابلیت کاربرد مورد نظر افزوده شود ، نسبت وزنی آب به سیمان (C/W) افزایش خواهد یافت .در هر دو حالت ، مقاومت و دوام احتمالا کاهش می یابند .لازم به ذکر است ، افزودن مقدار آب در حالیکه مقدار سیمان ثابت باشد، انقباض حاصله از خشک شدن را افزایش می دهد
44
درجه حرارت بتن تازه :
عکس العمل های شیمیایی که بین آب و سیمان ، در بتن تازه رخ می دهد پیچیده است . ولی عموماً تابع این قانون کلی است که میزان عکس العمل شیمیایی ، احتمالا به ازاء هر 10 درجه سانتی گراد افزایش درجه حرارت اجزاء ترکیب شونده دوبرابر پیش بینی شده است. تاثیر درجه حرارت هائی که در طول مدت مخلوط کردن و سخت شدن اولیه افزایش یافته این است که پیشرفت مقاومت در سنین اولیه بتن افزایش می یابد.
برای مثال بتنی که درجه حرارت
45
درجه حرارت بتن تازه :
آن در مدت اختلاط و گرفتن اولیه به 40 درجه سانتی گراد رسیده است دارای مقاومت یکروزه زیادی است ولی پس از آن میزان ازدیاد مقاومت به مقدار زیادی کاهش می یابد در نتیجه مقاومت 28 روزه فقط در حدود دو ونیم برابر مقاومت یکروزه است و بالعکس چنانچه درجه حرارت بتن در طول همان مراحل اولیه در 15 درجه سانتی گراد ثابت بماند ، میزان کاهش یافته هیدراتاسیون سیمان ، مقاومت یکروزه کمتری را ارائه خواهد داد . لذا میزان حصول مقاومت بعدی بیشتر است ، مقاومت 28 روزه در حدود 8 برابر مقاومت یکروزه خواهد بود.
46
همکاری صمیمانه شما
با تشکر از
47