بتن ریزی در هوای گرم SSG
مقـدمه
بتنریزی در روزهای گرم سال، تنها به بالا بودن دمای هوا محدود نمیشود. در بسیاری از پروژههای عمرانی، عواملی مانند تابش مستقیم خورشید، وزش باد، پایین بودن رطوبت نسبی و افزایش دمای مصالح، شرایطی را ایجاد میکنند که کیفیت بتن را از همان ساعات اولیه تحت تأثیر قرار میدهد. اگر این شرایط بهدرستی مدیریت نشوند، بتن تازه بهسرعت روانی خود را از دست میدهد، زمان گیرش کوتاهتر میشود و احتمال بروز ترکهای زودرس، کاهش مقاومت و افت دوام سازه افزایش پیدا میکند.
به همین دلیل، بتنریزی در هوای گرم نیازمند برنامهریزی دقیق و رعایت مجموعهای از نکات فنی در تمامی مراحل، از طراحی طرح اختلاط و تولید بتن گرفته تا حمل، اجرا و عملآوری است. بسیاری از مشکلاتی که در ظاهر به کیفیت بتن نسبت داده میشوند، در واقع نتیجه بیتوجهی به الزامات بتنریزی در شرایط دمایی بالا هستند.
در ادامه این مقاله، ابتدا شرایطی که بر اساس دستورالعمل ACI 305R و آییننامه بتن ایران (آبا) بهعنوان «هوای گرم» شناخته میشوند معرفی خواهد شد. سپس تأثیر این شرایط بر خواص بتن تازه و سختشده، روشهای کنترل دمای بتن، انتخاب مناسب سیمان و افزودنیها، نکات اجرایی هنگام بتنریزی و مهمترین اصول عملآوری در هوای گرم را بهصورت کاربردی بررسی خواهیم کرد تا بتوان با حداقل ریسک، بتنی با کیفیت، مقاوم و بادوام اجرا کرد.
تعریف هوای گرم
بر اساس تعریف دستورالعمل ACI 305R، هوای گرم ترکیبی از شرایطی است که میتواند کیفیت بتن تازه یا سختشده را با افزایش سرعت تبخیر رطوبت و شتاب در واکنش هیدراتاسیون سیمان کاهش دهد و یا اثرات زیانبخش دیگری ایجاد نماید. این شرایط شامل موارد زیر است:
- دمای بالای محیط
- دمای بالای بتن
- رطوبت نسبی پایین
- سرعت زیاد باد
- تابش مستقیم خورشید
همچنین طبق آییننامه بتن ایران، در مواردیکه دمای بتن در زمان بتنریزی بیشتر از ۳۲ درجه سلسیوس باشد، شرایط هوای گرم حاکم است. مشکلات ناشی از هوای گرم اغلب در فصل تابستان مشاهده میشوند، اما عوامل اقلیمی دیگر مانند بادهای شدید، رطوبت نسبی پایین و تابش خورشید میتوانند در هر زمان از سال و بهویژه در مناطق خشک یا گرمسیری رخ دهند. شرایط هوای گرم میتواند موجب افزایش سرعت تبخیر آب از سطح بتن تازه و تسریع زمان گیرش شود و مشکلات متعددی ایجاد نماید. بهطور کلی، رطوبت نسبی بالا اثرات منفی دمای زیاد را کاهش میدهد.
جدول ۱- عوامل ایجادکننده شرایط هوای گرم و اثرات آنها بر بتن
تأثیر بر بتن | عامل محیطی |
افزایش دمای بتن، افزایش سرعت هیدراتاسیون و گیرش | دمای بالای محیط |
افزایش نیاز به آب، افت مقاومت و دوام، افزایش احتمال ترکهای حرارتی | دمای بالای بتن |
افزایش سرعت تبخیر آب از سطح بتن و ایجاد ترکهای جمعشدگی پلاستیک | رطوبت نسبی پایین |
تشدید تبخیر آب سطحی و افزایش احتمال ترکخوردگی | سرعت زیاد باد |
افزایش دمای بتن و قالبها و تسریع خشک شدن سطح بتن | تابش مستقیم خورشید |
ایجاد تنشهای حرارتی و ترکخوردگی در بتن | تغییرات شدید دمای شب و روز |
اهمیت درنظر گرفتن آب و هوای گرم
در زمان برنامهریزی برای اجرای پروژههای بتنی، شرایط هوای گرم باید مدنظر قرار گیرد، زیرا بر بتن تازه و بتن تازه ریخته شده اثر قابل توجهی دارد. دمای بالای بتن موجب افزایش نیاز به آب میشود که در نتیجه نسبت آب به سیمان را افزایش و باعث کاهش مقاومت و دوام بتن میشــود.
دماهای بالاتر سرعت افت روانی (افت اسلامپ) را افزایش میدهد و میتواند موجب از دست رفتن حبابهای هوای عمدی شده شود. دما اثر مستقیمی بر زمان گیرش بتن دارد؛ در دماهای بالاتر گیرش بتن تسریع میشود و عملیات پرداخت باید در زمان کوتاهتری انجام شود. بتنی که در سنین اولیه در دمای بالا عملآوری شود، در مقایسه با همان بتن که در دمای متعادلتری (حدود ۲۰ درجه سلسیوس) عملآوری گردد، در سنین بالاتر مقاومت کمتری خواهد داشت.
نمودارهایی جهت درک اثرات دما روی مقدار آب مورد نیاز بتن و زمان گیرش آن
دمای زیاد، همراه با سرعت بالای باد و رطوبت نسبی پایین، میتواند بر بتن تازه به دو شکل اساسی اثر بگذارد: تبخیر سریع میتواند موجب جمعشدگی خمیری قبل از گیرش یا ترکخوردن حاصل از جمعشدگی ناشی از خشکشدگی زودرس گردد. در صورت نبود عملآوری مناسب، این تبخیر، آب سطحی لازم برای هیدراتاسیون سیمان را از بین میبرد. تغییرات سریع دما، مانند زمانی که دالها یا دیوارهای بتنی در یک روز گرم اجرا شده و سپس در شب خنک میشوند، میتواند موجب ترکخوردگی حرارتی گردد. افزون بر این، دمای بالا واکنش هیدراسیون سیمان را تسریع میکند و در مقاطع ضخیم بتن، احتمال ترک حرارتی را افزایش میدهـد.
چــگونه در هوای گرم بتنریزی کنیم؟
کلید موفقیت در بتنریزی در هوای گرم شامل دو بخش اصلی است:
- شناسایی عوامل تأثیرگذار بر بتن
- برنامهریزی برای کاهش اثرات آنها
از جمله کارهای موثر در طراحی و تولید بتن میتوان به استفاده از افزودنیهای کاهنده آب، کندگیرکنندهها وبهویژه در حملهای طولانی یا دماهای بسیار بالا اشاره کرد. تغییر در طرح اختلاط به منظور کاهش حرارت ناشی از هیدراتاسیون سیمان، مانند استفاده از سیمان تیپ دو با حرارت متوسط، سیمانهای آمیخته با حرارتزایی پایین و استفاده از مواد مکمل سیمانی مانند سرباره و پوزولان طبیعی میتواند مشکلات احتمالی حاصل از دمای بالای بتن را کاهش دهد. برنامهریزی دقیق برای زمانبندی حمل بتن بهمنظور جلوگیری از وقفه و تأخیر در بتنریزی و پرداخت ضروری است. تراک میکسرها باید بتوانند بلافاصله تخلیه شوند و نیروی انسانی کافی برای پخش و کار با بتن در محل حاضر باشد. در صورت امکان، از بتنریزی و پرداخت در گرمترین ساعت روز اجتناب کنید. پاشیدن آب روی سطح دال برای تسهیل پرداخت مجاز نیست.
افزودن آب مازاد بر آب در نظر گرفته شده برای طرح مخلوط بتن به هیچ وجه مجـاز نیست و برای بازیابی روانی میتوان تنها از افزودنی روانکننده یا فوق روانکننده استفاده کرد.
در شرایط بتنریزی در دمای بسیار بالا یا مقاطع ضخیم (بتن حجیم) دمای بتن را میتوان با استفاده از آب سرد یا یخ بهعنوان بخشی از آب اختلاط کاهش داد. آب سرد میتواند دما را تا حدود ۶ درجه سلسیوس و استفاده از یخ میتواند دما را تا حدود ۱۲ درجه سلسیوس کاهش دهد.
تولیدکنندگان بتن آماده همچنین میتوانند با آبپاشی و سایهاندازی روی سنگدانه ها دمای بتن را کاهش دهند. برای کاهش بیشتر دما میتوان نیتروژن مایع را به داخل تراک میکسر تزریق کرد. البته این روش هزینه بیشتری دارد و نیازمند تمهیدات مناسب برای جلوگیری از آسیب به پرهها و دیگ میکسر است. همچنین این روش در ایران تا کنون به درستی توسعه پیدا نکرده است.
اگر پیشبینی شود که رطوبت نسبی پایین و باد شدید وجود خواهد داشت، باید از روشهایی مانند بادشکنها، سایبانها، مهپاشی، یا مواد کاهنده تبخیر برای جلوگیری از ترکخوردگی حاصل از جمعشدگی خمیری در دالها استفاده شود.
این تمهیدات را برای بتنریزی در هوای گرم رعایت کنید:
- تغییرات مناسب در طرح اختلاط بتن ایجاد کنید تا سرعت کاهش اسلامپ، زمان گیرش و سایر ویژگیها کنترل شود. میتوان از مواد افزودنی مانند کندگیرکنندهها، روانکنندهها، روانکنندههای متوسط و قوی، افزودنیهای دیرگیرکننده، سیمان با حرارت هیدراتاسیون متوسط، مواد پوزولانی، سیمان سربارهای یا سایر راهکارهای عملی اثباتشده استفاده کرد. کاهش مقدار سیمان (در صورتی که مقاومت مورد نیاز بتن تأمین شود) ممکن است مناسب باشد. همچنین میتوان از الیاف مصنوعی برای کاهش ترکخوردگی ناشی از جمعشدگی پلاستیک استفاده کرد.
- نیروی انسانی کافی برای بتنریزی، پرداخت و عملآوری فراهم کنید. برنامهریزی کنید تا سرعت تحویل بتن با توان گروه اجرایی و تجهیزات موجود هماهنگ باشد.
- از افزودن آب در کارگاه بیش از مقدار آب تعیینشده در طرح اختلاط اجتناب کنید. به جای آن برای بازیابی روانی از روانکننده یا فوق روانکننده مناسب استفاده کنید.
- در روزهای خشک یا بسیار گرم، زمانی که احتمال ترکخوردگی جمعشدگی پلاستیک وجود دارد، بستر زیرکار، قالبها و آرماتورها را پیش از بتنریزی مرطوب کنید. اما اجازه ندهید آب اضافی روی سطح جمع شود.
- عملیات پرداخت نهایی را به محض از بین رفتن لایه آب سطحی آغاز کنید و بلافاصله پس از پایان پرداخت، عملآوری را شروع نمایید. عملآوری باید حداقل ۳ روز ادامه داشته باشد. برای جلوگیری از تبخیر میتوان از گونی خیس و پلاستیک، مواد عملآوری غشایی مایع یا عملآوری با آب استفاده کرد. استفاده از مواد عملآوری سفیدرنگ کمک میکند پوشش مناسب ایجاد شده و گرما از سطح بتن بازتاب شود.
- از نمونههای اخذ شده در محل کارگاه محافظت کنید تا دما و رطوبت لازم برای عملآوری اولیه حفظ شود. محدوده دمای مجاز نگهداری نمونهها از ۲۰ تا ۳۰ درجه سلسیوس است.
جدول ۲- مهمترین اقدامات اجرایی برای بتنریزی موفق در هوای گرم
اقدامات پیشنهادی | مرحله | |
استفاده از فوقروانکننده، کندگیرکننده، سیمان با حرارت متوسط، مواد پوزولانی و سرباره | طراحی طرح اختلاط | |
استفاده از آب سرد یا یخ، سایهاندازی روی سنگدانهها، آبپاشی مصالح و در پروژههای خاص تزریق نیتروژن مایع | کنترل دمای بتن | |
کاهش زمان حمل، جلوگیری از تأخیر در تخلیه تراک میکسر و برنامهریزی مناسب بتنریزی | حمل بتن | |
بتنریزی در ساعات خنک روز، مرطوب کردن قالب، بستر و آرماتورها، جلوگیری از افزودن آب اضافی | هنگام بتنریزی | |
آغاز پرداخت بلافاصله پس از از بین رفتن آب انداختگی و پرهیز از پاشیدن آب روی سطح بتن | پرداخت بتن | |
شروع فوری عملآوری، استفاده از گونی خیس، پلاستیک، آب یا مواد عملآوری غشایی و ادامه حداقل ۳ روز | عملآوری | |
نگهداری صحیح نمونههای آزمایشگاهی در دمای ۲۰ تا ۳۰ درجه سلسیوس و حفظ رطوبت مناسب | کنترل کیفیت |
جمعبــندی
در نهایت، بتنریزی در شرایط هوای گرم نیازمند برنامهریزی دقیق، شناخت کامل عوامل محیطی و بهکارگیری تمهیدات فنی مناسب از جانب تولیدکنندگان و مصرفکنندگان بتن آماده است. با کاهش دمای مواد اولیه بتن و همچنین انتخاب مصالح مناسب نظیر سیمان با حرارت هیدراتاسیون متوسط، استفاده از افزودنیهای کندگیرکننده و روانکننده، کنترل دمای بتن از طریق آب سرد یا یخ، و همچنین اجرای صحیح عملیات پرداخت و عملآوری، میتوان از بروز مشکلاتی نظیر ترکخوردگی جمعشدگی خمیری، کاهش مقاومت و افت دوام بتن جلوگیری کرد. رعایت این نکات ضمن حفظ کیفیت نهایی بتن، موجب افزایش طول عمر سازه و کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری در بلندمدت خواهد شــد.
