بتن ریزی در سرما

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.

مصرف مواد افزودنی بتن فواید زیر را دارد:

    از خسارت به بتن ناشی از یخ زدگی در زمان‌های اولیه که قرار است در هوای سرد استفاده شود، جلوگیری می‌شود.

    از رشد قدرت و مقاومت مورد نیاز بتن جهت آن اطمینان حاصل می‌شود.

    از شرایط مطلوب برای بهبود استحکام بدون استفاده از گرمای اضافی در زمان آن باید، اطمینان حاصل می‌شود.

    تغییر دمای سریع در بتن به منظور جلوگیری از ترک خوردگی در آن زمان ، کنترل می‌شود.

    محافظت دائمی از ساختار بتن در آن زمان فراهم می‌شود.

آیین نامه

مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا) هوای سرد به وضعیتی اطلاق می‌گردد که برای سه روز متوالی شرایط زیر برقرار باشد:

    دمای متوسط هوا در شبانه روز کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد.

    دمای هوا برای بیشتر از نصف روز از 10 درجه سانتی گراد زیادتر نباشد.

راه حل

اولین راه حل گرم کردن مصالح و خصوصاً آب مصرفی در بتن است. البته این روش تقریباً ناکارآمد بوده و صرفاً نیروی زیادی را می‌طلبد.

برای دومین راه حل می‌توان استفاده از مواد تسریع کننده را در نظر گرفت. این مواد موجب افزایش سرعت هیدراتاسیون و بالا رفتن دمای حاصل از هیدراتاسیون می‌شود. مقاومت بتن در سنین اولیه نیز افزایش می‌یابد.

سومین راه حل و بهترین آن استفاده از ضد یخ بتن می‌باشد ( برای مثال مشخصات MTO ANTIFREEZ را مصالعه کنید) زیرا یک ضد یخ بتن خوب با تسریع در روند هیدراتاسیون ، سرعت گیرش اولیه بتن را بالا برده و در نتیجه میزان آب اشباع در بتن را کاهش می دهد ، از طرفی نقطه انجماد آب موجود در بتن را پایین آورده و به همین علت شرایط بند 2 را نیز برآورده می‌کند و بهترین راه برای آن استفاده از ضد یخ بتن می‌باشد.

بتنی که در هوای سرد ریخته می‌شود تنها در صورتی دارای مقاومت و دوام لازم برای رعایت الزامات سرویس مدنظر می‌باشد، که به صورت مناسبی تولید، ریخته و محافظت شود.

با وجود اینکه آن زمان شناخته می‌شود ولی در طول 24 ساعت اولیه برای جلوگیری از یخ زدگی حفاظت در بهار و پاییز نیز لازم است. وقتی بتن یخ می‌زند چه اتفاقی می‌افتد؟ آب داخل منافذ در بتن در حدود 1 درجه سانتی گراد (30 درجه فارنهایت) شروع به یخ زدگی می‌کنند.

هنگامیکه مقداری آب یخ می‌زند غلظت یون داخل آب یخ نزده بالا می‌رود علاوه بر این، نقطه انجماد نیز بالا می‌رود. در حدود -3 تا -4 درجه سانتی گراد (25 تا 27 درجه فارنهایت)، منافذی که به اندازه کافی داخل آن آب است یخ می‌زند در نتیجه هیدراتاسیون کاملاً متوقف می‌شود و بنابراین استحکام بتن، نیروهایی که بوسیله انبساط یخ تولید مشوند (حجم یخ اشغالی حدود 9٪ بیشتر از آّب) ممکن است در یکپارچگی طولانی مدت بتن زیان آور باشد.

اهداف در آن زمان چه هست:

    از خرابی بتن به سبب یخ زدگی در مراحل زودتر جلوگیری می‌کند.

    مطمئن می‌شود که بتن استحکام لازم برای برداشت مطمئن از فرم‌ها را ارتقا می‌دهد.

    شرایط بهبودی را برقرار می‌کند که قدرت انبساط طبیعی را بدون استفاده از دمای اضافی می‌پروراند.

    تغییرات دمایی سریع را در داخل بتن محدود می‌کند تا از ترک‌های دمایی جلوگیری شود.

    حفاظت دائمی با قابلیت استفاده مورد در خواست از ساختار را فراهم می‌کند.

برای هر 10 درجه سانتی گراد (18 درجه فارنهایت) کاهش در دمای بتن، دفعات آن را دو برابر می‌شود بنابراین تعداد دفعاتی که بتن به سبب یخ زدگی مستعد آسیب پذیری و خرابی می‌باشد، افزایش می‌یابد.

از دیگر اهداف مصرف مواد افزودنی بتن در آن زمان را می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

    جلوگیری از خسارت به بتن ناشی از یخ زدگی در زمان‌های اولیه

    اطمینان از رشد مقاومت مورد نیاز بتن جهت آن

    نگهداری از شرایط مطلوب برای بهبود استحکام بدون استفاده از گرمای اضافی در زمان بتن ریزی

    کنترل تغییر دمای سریع در بتن به منظور جلوگیری از ترک خوردگی

    محافظت دائمی از ساختار بتن

باید توجه داشته باشید که بتن گرم قرار داده شده در بستر سرما، گرما از دست می‌دهد و افت دما پیدا می‌کند. دانستن این مسئله بسیار مهم است که اگر ساختار به دلیل کیورینگ و محافظت نامناسب دچار خرابی شده باشد رسیدن بتن به مقاومت 28 روزه مخصوص بی فایده خواهد بود.

بتنی که از یخ زدگی محافظت شده است تا وقتی که به مقاومت فشاری حداقل 3.45Mpa (500 psi) برسد بدلیل قرار گرفتن در معرض یک چرخه یخ زدگی تنها دچار خرابی نمی‌شود. بتنی که محافظت می‌شود و یا احتمالاً عمل آوری می‌گردد علی‌رغم قرار گرفتن در معرض هوای سرد به مقاومت بالقوه خودش می‌رسد. به جز در گرما و محوطه حفاظتی، نیازی به تامین رطوبت خارجی برای عمل آوری در زمان هوای سرد نیست ویا این نیاز کمتر می‌گردد.

ضد یخ های بتن

ضد یخ های بتن مواد شیمیایی هستند که به منظور پایین آوردن نقطه انجماد فاز مایع به آب اختلاط بتن اضافه می گردند و تا دمای °C 30- کاربرد دارند .

استفاده از ضد یخ در بتن ریزی در شرایط آب و هوای سرد، دارای اصول فنی ساده و بسیار سودمند می باشد که باعث صرفه جویی20 الی50 درصدی زمان و انرژی در مقایسه با عمل آوری با بخار، گرم کردن بتن و .... می باشد.

در روسیه بیش از 40 سال تجربه بتن ریزی بدون گرم کردن بتن وجود دارد، این امر با توجه به آب و هوای بسیار سرد روسیه می باشد.

مصارف اصلی

ضد یخ ها در بتن در جا، بتن مسلح، سازه های یکپارچه پیش ساخته و ..... در دمای (هوا، زمین) زیر °C5 و تا کمترین دمای روزانه °C 30- مورد استفاده قرار می گیرند.

خصوصیات / مزایا

عملکرد ضد بتن ها به دو صورت کلی ذیل می باشد :

یک دسته نقطه انجماد فاز مایع بتن را پایین می آورند، همچنین زودگیرها و دیرگیرهایی ضعیف هستند که بر گیرش و سخت شدگی سیمان تاثیر می گذارند، از جمله محصولات الکترولیت مانند: ANTIFREEZ SN و ANTIFREEZ SC. محصولات الکترولیت ضعیف مانند: ANTIFREEZ AM و غیر الکترولیت مانند: ANTIFREEZ U می باشند. دسته دوم افزودنی های دو یا سه سیستمی می باشند. هیدراتاسیون سیمان را تسریع کرده و همچنین خصوصیات ضد یخ را دارا می باشند.

علاوه بر این دو گروه اصلی، مابقی خصوصیات ضعیفی از ضد یخ ها را دارا می باشند. گیرش و سخت شدن سیمان را تسریع می کنند و به صورت قابل توجهی میزان گرمای مراحل اولیه سخت شدن سیمان در بتن ریزی زمستانی را افزایش می دهند. این افزودنی ها در شکل گیری سریع ساختار متراکم موئینه سیمان شرکت می کنند، مانند: ANTIFREEZ FS و .ANTIFREEZ AS

اطلاعات فنی

بیشتر افزودنی های ضد یخ باعث ایجاد تاخیر در گیرش بتن می شوند. از آنجایی که میزان مصرف ضد یخ ها از افزودنی هایی که به منظور تاخیر درگیرش استفاده می شوند بسیار بیشترمی باشد، سخت شدن سیمان تسریع می شود و این مسئله گاهی اوقات بتن ریزی را مشکل می کند.

ANTIFREEZ زمان گیرش و سخت شدن سیمان را کاهش می دهد، همچنین بر روی ساختار خمیر سیمان و مقاومت در برابر یخ زدگی بتن تاثیر قابل توجهی دارد. این محصول همراه با کند گیرکننده ها یا روان کننده ها مورد استفاده قرار می گیرد. میزان مصرف روان کننده به نوع سیمان و میزان مصرف ضد یخ بستگی دارد.

در بتن ریزی در هوای سرد با استفاده از افزودنی های ضد یخ می توان دیگر افزودنی های بتن مانند هوازا، روان کننده، دیرگیر کننده و فوق روان کننده را استفاده کرد. میزان مصرف هوازا باید در آزمایشگاه دقیقاً مشخص شود. زمانی که افزودنی های نامبرده همراه با ضد یخ استفاده می شوند، میزان مصرف بالاتری نسبت به حالت نرمال دارند.

بیشترین میزان مصرف روان کننده بر پایه لیگنو برای مخلوط شدن با ANTIFREEZ (SN+CC)و ANTIFREEZ CCNN نباید از بیشتر10% شود.

ضد یخ های کلینیک بتن ایران در دو حالت مایع و پودری عرضه می گردند و مشخصات آن از طریق بخش محصولات – افزودنی های بتن کلینیک بتن ایران- قابل بازیابی است.

عملکرد زودگیر بتن در بتن ریزی هوای سرد

بتن، حاصل واکنش شیمیائی آب و سیمان پرتلند است. طی این واکنش ابتدا سیمان با آب، یک ترکیب ژله ای ایجاد می کند. این ترکیب، حالت سیال ویسکوزی را به وجود می آورد که سنگدانه ها در آن فضا معلق می شوند و با توسعه واکنش شیمیائی، تدریجاً این بخش ژله ای سخت شده و در این راستا سنگدانه ها را به یکدیگر چسبانده و باعث سختی بتن می گردد. این واکنش به واکنش هیدراتاسیون معروف است. سرعت این واکنش شیمیائی تاثیر بسزائی در کیفیت بتن نهائی دارد. از آنجا که محصول واکنش بتن، دارای ساختار کریستالی است، سرعت واکنش، فرمهای مختلفی از ساختار کریستالی را برای بخش سخت شده ژل سیمان ایجاد می کند که در استحکام نهائیبتن، موثر می باشد. هر چه سرعت واکنش هیدراتاسیون پائین تر باشد، کریستال های بتن دیرتر تشکیل می شوند ولی ساختار منظم تر و نتیجتاً مستحکم تری دارند و بالعکس با افزایش سرعت واکنش هیدراتاسیون، بتن سریع سخت می گردد ولی ساختار کریستالها بی نظم شده و به علت شکنندگی این ساختار، نتیجتاً بتن نهائی دارای استحکام کمتری است.

عوامل موثر در سرعت واکنش هیدراتاسیون به شرح ذیل می باشد

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

دمای محیط واکنش، ارتباط مستقیم با سرعت هیدراتاسیون دارد. در تابستان سرعت گیرش بالاتر بوده و در زمستان سرعت پائین تر است. دمای مصالح مصرفی نیز از همین قاعده پیروی می کند. ضمناً 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.

تیپ سیمان، عامل مهم دیگری است که در این واکنش نقش دارد. سرعت واکنش هیدراتاسیون با نسبت فاز تری کلسیم آلومینات و تری کلسیم سیلیکات سیمان رابطه مستقیم و با فاز دی کلسیم سیلیکات رابطه عکس دارد. علاوه بر آن سیمان هایی که دانه بندی ریزتر و نرم تری دارند نیز در ساختار شیمیائی برابر، سرعت واکنش بالاتری دارند.

از آنجایی که ساختار کریستالی بتن، نقش مهمی در مقاومت بتن و نهایتاً در دوام بتن دارد، لذا مدیریت سرعت این واکنش شیمیائی بسیار حائز اهمیت است. به منظور این کار آئین نامه های ویژه بتن ریزی در هوای گرم و بتن ریزی در هوای سرد موجود می باشد که پیمانکاران ملزم به رعایت این آئین نامه ها هستند.

مطابق آئین نامه بتن آمریکا، هوای سرد شرایطی است که طی سه روز متوالی متوسط دمای هوا کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد و طی این سه روز،هیچگاه دما بطور متوالی طی 12 ساعت بالای 10 درجه سانتیگراد نباشد.

معمولاً وقتی صحبت از بتن ریزی در سرما می شود، تصور بیشتر مردم بحث یخ زدگی بتن است در صورتیکه با توجه به تعریف فوق این تصور می تواند غلط باشد و باید تمرکز خود را بر روی واکنش شیمیائی هیدراتاسیون قرار دهیم. این واکنش یک واکنش گرما زا است یعنی طی پیشرفت واکنش گرما آزاد می شود. شروع واکنش نیاز به مقداری انرژی اولیه دارد که همان انرژی اکتیواسیون یا فعالسازی است. چنانچه این مقدار انرژی، به حد لازم نرسد واکنش شروع نمی شود و لذا سخت شدگی سیمان اتفاق نمی افتد. در این حالت پس از مدتی، سنگدانه ها رسوب کرده و آب به سطح بتن می آید و عملاً بتن از حالت یکنواختی خارج می شود. ممکن است که حتی یخ زدگی اتفاق نیفتد ولی همین جدایش باعث می شود کیفیت بتنی که با تاخیر به سختی می رسد از حالت همگنی خارج شود. لذا زمانی که هوا به سمت سرما میل می کند، باید آئین نامه ها به دقت مطالعه گردد.

استفاده حداقل 375 کیلوگرم سیمان در هر متر مکعب بتن، نسبت آب به سیمان حداکثر 45%، عدم استفاده از سیمانهای پوزولانی و یا پوزولانها در طرح اختلاط و استفاده از مواد افزودنی شیمیائی زودگیر کننده، موارد توصیه ای هستند که در آئین نامه ها نیز به چشم می خورند.

در بین توصیه هائی که برای بتن ریزی در سرما وجود دارند، استفاده از مواد شیمیائی افزودنی، تحت عنوان زودگیر بتن به عنوان یکی از راهکارها، مورد توجه ویژه می باشد. زودگیرها، موادی هستند که باعث افزایش سرعت واکنش هیدراتاسیون می شوند. بعضاً به غلط نام ضدیخ در خصوص این ترکیبات، در این صنعت رایج شده است. لازم به ذکر است که افزودنی های زودگیر و ضدیخ دو طبقه جدا از یکدیگر هستند و مکانیسم عمل متفاوتی دارند.

ضدیخ ترکیبی است که باعث کاهش دمای انجماد آب بتن می شود و یخ زدگی را به تاخیر می اندازد ولی الزاماً در سرعت واکنش، تغییری ایجاد نمی کند. معمولاً ضدیخ برای حفظ ملات یا بتن در دماهایی که پیش بینی می شود برای دوره معینی، حین یا بعد از بتن ریزی و قبل از گیرش بتن، به زیر صفر برسد، استفاده می گردد. بتن ریزی در آن شرایط قواعد خود را دارد که با موضوع این بحث متفاوت است ولی برای حفظ ملاتهای مصرفی در شرایط یخبندان، می توان از ضد یخ استفاده کرد.

اگرچه پایه شیمیائی هر دو دسته زودگیرها و ضدیخها معمولاً نمکهای معدنی است، ولی نمکهائی که بخش کاتیونی کلسیم دارند دارای نقش زودگیری می باشند. نمکهای کلسیم محلول در آب، شامل ترکیبات کلسیم نیترات، کلسیم کلراید، کلسیم فرمیات و کلسیم نیتریت هستند که از بین این ترکیبات، کلسیم کلراید نقش زودگیر کنندگی بیشتری دارد ولی از آنجا که یون کلر در بتن های مسلح باعث خوردگی آرماتور می شود، میزان یون کلر این دسته از بتن ها دارای محدودیت هایی می باشد و لذا برای استفاده از این ترکیبات در بتن مسلح ممنوعیتهایی وجود دارد. اگرچه کنترل میزان کلر در حد قابل قبولی می تواند در بتن وجود داشته باشد و ایجاد مشکل نمی کند ولی اصل محافظه کاری ایجاب می کند که از ورود این ترکیب به بتن جلوگیری شود. کلسیم نیترات دیگر نمک کلسیم بوده که به عنوان زودگیر در این صنعت مصرف زیادی دارد. این ترکیب علاوه بر زودگیری در بتن، خاصیت ضدیخ را نیز داشته، محافظت خوردگی میلگردها را نیز افزایش می دهد و استحکام نهائی بتن را بهبود می دهد.

استفاده از روان کننده ها و فوق روان کننده های زودگیر نیز در این صنعت رایج است. این مواد برای شرایط سرمای ملایم توصیه می شوند و در شرایطی که هوا سرد می شود، بهتر است که روان کننده و زودگیر به میزان لازم و تفکیک شده استفاده شود.

میزان مصرف زودگیر وابسته به دمای هوا و ضخامت بتن است. با کاهش دما و ضخامت بتن، میزان زودگیر باید افزایش یابد. ضمناً زودگیر باید قبل از بتن ریزی به میکسر افزوده شود و به میزان لازم اختلاط صورت پذیرد و سپس بتن ریزی انجام گیرد ولی تاکید می شود که استفاده زودگیر بتن در هوای سرد به عنوان یکی از کارهایی است که باید انجام داد و موارد دیگر نیز باید مطابق با آئین نامه رعایت شود.

بتن ریزی در هوای سرد

به وضعیتی اطلاق می گردد که برای سه روز متوالی شرایط زیر برقرار باشد تعریف هوای سرد:

الف) دمای متوسط هوا در شبانه روز کمتر از 5 درجه سانتی گراد باشد (دمای متوسط روزانه میانگین حداکثر و حداقل دمای هوا در فاصله زمانی نیمه شب تا نیمه روز است)

ب) دمای هوا برای بیشتر از نصف روز از ١٠ درجه سانتی گراد بیشتر نباشد

تدابیر احتیاطی در بتن ریزی در هوای سرد:

در بتن ریزی در هوای سرد باید دقت لازم در انتخاب مصالح مصرفی، طرح اختلاط بتن، شرایط اختلاط، حمل، ریختن و عمل آوردن بتن صورت گیرد تا اطمینان حاصل شود که بتن تازه دچار یخ زدگی بتن نگردد و بتن سخت شده نیز دارای کیفیت لازم باشد .

دمای بتن در طول مدت بتن ریزی و عمل آوردن بتن باید ثبت گردد تا اطمینان حاصل شود که محدوده توصیه شده در آیین نامه حفظ شده باشد (آبا). دمای بتن باید حداقل دوبار در شبانه روز در نقاط مختلف سازه ثبت گردد.

گوشه ها و لبه های بتن در مقابل یخ زدن آسیب پذیرند، بنابراین دمای این نقاط باید با دقت کنترل شود.

کنترل دمای مخلوط بتن و بررسی مشکلات و راهکارهای بتن ریزی در هوای سرد:

دمای مخلوط بتن:

مصالح بتن اعم از سیمان،آب، سنگدانه و افزودنی های بتن، متناسب با دمای اولیه و جرمی که دارند در تعیین دمای مخلوط بتن تاثیر گذار می باشند.

تدابیر لازم:

راه حل‌های متفاوت ومختلفی را می توان برای حل مشکلات دمایی بتن پیشنهاد نمود اما تصمیم گیری نهایی در مورد استفاده از یک یا چند مورد از آنها منوط به بررسی‌های دقیقتر و آنالیز اقتصادی هر یک از موارد می باشد. یکی از اولین و بدیهی ترین راه‌هایی که جهت بالا بردن دمای بتن به نظر می رسد گرم کردن آب مورد استفاده می باشد. همچنین محفوظ نگه داشتن منبع آب از یخ زدن، با استفاده از عایق حرارتی نظیر پشم شیشه مفید می باشد. استفاده از آب گرم معمولا برای دماهای پائین تر از ٧ درجه سانتی گراد معمول و مرسوم می باشد. دمای سیمان به هنگام تخلیه از بونکر به سیلو، طبق اندازه گیری‌های انجام شده در کارگاه، به حدود ٨٣ درجه سانتی گراد می رسد و اگر برنامه بتن ریزی به صورتی تنظیم شود که بتن از سیمان تازه تخلیه شده که حرارت بالایی دارد استفاده گردد، بتن با دمای بالاتری حاصل خواهد شد.

یکی دیگر از راهکارهای مورد بررسی این است که با تدابیر و تمهیداتی مقاومت اولیه بتن را افزایش دهیم تا تأثیر نا مطلوب کاهش دما در روند کسب مقاومت بتن، جبران شده باشد استفاده از سیمان تیپ III که دارای درصد بالایی از S، C 3 A و C 3 S موجب می شود.

مقاومت‌های فشاری ٣ و ٧ روزه به ترتیب با مقاومت‌های ٧و ٢٨ روزه بتن ساخته با تیپ I و II معادل شود. همچنین می توان با پر مایه تر کردن مخلوط بتن و افزایش عیار سیمان، مقاومت اولیه آن را افزایش داد.

تدبیر دیگر استفاده از مواد زود گیر کننده است. رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین زودگیر کننده،کلرید کلسیم است و جزء فعال اکثر تسریع کننده هایی است که تحت عناوین تجاری مختلف فروخته می شود. استفاده از مقادیر صحیح این ماده باعث افزایش مقاومت اولیه بتن در هوای سرد و حفاظت بهتر در مقابل آسیب ناشی از دمای یخ زدگی می گردد. مقدار مصرفی کلرید کلسیم باید به میزان لازم برای حصول نتایج مطلوب، محدود شده و توصیه می شود از ٢ درصد وزنی سیمان تجاوز نکند. غالباً میزان یک درصد جهت تامین خواسته‌ها کفایت می کند .نتیجه تحقیقات نشان می دهد که افزودن کلرید کلسیم به بتن می تواند مقاومت اولیه را تا ١٠ برابر افزایش دهد.

کلرید کلسیم مانند یک کاتالیزور در واکنش هیدراتاسیون C3S عمل می کند. البته باید توجه داشت وجود کلرید کلسیم در بتن فقط در مورد بتن غیر مسلح مناسب است و در بتن مسلح موجب خوردگی فولاد می شود. برخی دیگر از تسریع کننده های حاوی سیلیکات ها و کربنات های قلیائی، فلوئوسیلیکات ها و تری آتانولامین ها نیز جهت این منظور مفید هستند.

با توجه به وضعیت زمانی و آب و هوایی که در حال حاضر در آن قرار داریم، مشکلی که با آن مواجه هستیم، دمای اولیه بتن نیست چرا که با استفاده از مطالب ذکر شده، می توان دمای بتن را آن گونه که نیاز پروژه ایجاب کندتنظیم نمود. مسأله اصلی مطرح که باید بررسی شود، دمای عمل آوری پائین است که بر روند تولید آنتی فرها تاثیر می گذارد و اثر آن به این صورت است که کسب مقاومت را کند، می کند. بحث اساسی و مسأله اصلی که باید تحلیل شود کاهش دمای متوسط هوا و بررسی تاثیر آن بر خواص بتن است.

با تدابیری که در حال حاضر اتخاذ شده است، از عایق پشم شیشه به عنوان عایق حرارتی آنتی فرها استفاده می شود. بررسی‌های موجود بر روی آنتی فرهای تولید شده نشان می دهد دمای مغزه بتن به حدود ٦٣ درجه سانتیگراد می‌رسد. همچنین دمای سطح بتن حدود ٥٣ درجه سانتیگراد شده است. این در حالی است که در همین زمان دمای محیط ١٩ درجه بوده است. این مطلب بیانگر آن است که عایق حرارتی پشم شیشه به خوبی می تواند دمای بتن را حفظ کرده و از کاهش آن جلوگیری نماید. 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 دو لایه کردن آن، ضریب اطمینان بیشتری را بدست آورد.

*به طور خلاصه می توان تمهیدات زیر را جهت کنترل دمای بتن مورد نظر قرار داد:

1-بتن ریزی در نیمه دوم شبانه روز (١٢ ظهر تا ١٢ شب) جهت رسیدن به بتن با دمای بالاتر

2-عایق پوش کردن منبع آب جهت حفظ دما و جلوگیری از یخ زدگی آن

3-گرم کردن آب

4-استفاده از افزودنی های بتن که از یخ زدن بتن جلوگیری کند

5-در صورت امکان استفاده از سیمان تیپIII در صورت وجود، جهت کسب مقاومت سریعتر برای بتن‌های غیر حجیم 

6-افزایش عیار سیمان و به تبع آن رسیدن به حرارت هیدراتاسیون بیشتر و دمای بالاتر و کسب مقاومت بیشتر (برای بتن‌های غیر حجیم) استفاده از مواد افزودنی تسریع کننده مقاومت بتن حاوی کلرید کلسیم (برای بتن های مسلح کمتر از ٢ درصد 

7-دو لایه کردن لحاف پشم شیشه‌ها جهت حفظ بهتر دمای آنتی فرها 8-

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.

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

بتن ریزی در شرایط دمای بالاتر از 5+ درجه سانتیگراد:

در این شرایط مهمترین مسأله 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 نهایتاً انبساط حجمی بتن و ترک خوردگی آن ، که موجب عملیات ترمیم بتن که با استفاده از مواد ترمیم کننده بتن صورت می گیرد .در زمانی که این احتمال وجود داشته باشد که چندین ساعت پس از بتون ریزی جبهه یخبندان فرا رسد باید از مواد ضد یخ بتن که ترجیحاً دارای ترکیبات زود گیر کننده هستند، استفاده نمود.

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 ریخته شده با استفاده از امکانات متفاوت گرمایشی باید در نقطه‌ای بالای 5+ درجه سانتیگراد حفظ گردد تا واکنش شیمیایی سیمان و آب ادامه یابد و مقاومت لازمه حاصل گردد.

بتن ریزی در شرایط دمای زیر 5+ درجه سانتیگراد:

موکداً توصیه می گردد در دمای کمتر از 5+ درجه سانتیگراد نباید بتن ریزی کرد مگر اینکه در تمام شرایط درجه حرارت بتن همواره بالاتر از 5+ حفظ گردد.

توجه داشته باشید که با بتن ریزی در چنین شرایطی عمل هیدراتاسیون 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.

باید کاملاً توجه داشت که استفاده از ضدیخ 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 5+ 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.

پس در زمستان در هر شرایطی باید پس از بتن ریزی نسبت 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.

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 بهره‌برداری 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 سنگدانه‌های آنها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وجه از ضد یخ های کلر دار استفاده نکنید. بلکه از ضد یخ هایی استفاده نمایید که بر پایه دیگر مواد(نیترات) ساخته شده باشد

توصیه‌های 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.

1-میانگین دمای هوای شبانه روز کمتر از 5+ درجه سانتیگراد باشد. (منظور از میانگین دمای هوای شبانه روز، میانگین حداقل و حداکثر دما در طول ٢4 ساعت می باشد)

2- در نیمی از ساعات شبانه روز دمای هوا از ١٠ + درجه سانتیگراد بالاتر نرود

3- استفاده از سیمان با مقاومت زودرس

4- استفاده از ضد یخ مناسب

5-سطوح قالب ها و آرماتورها را از یخ و برف بزدایید و در صورت لزوم آنها را گرم نمایید تا حداقل دمای ٢+ درجه سانتیگراد را داشته باشد

6-در درجه حرارت 5 + و بالاتر پس از استفاده از مواد ضد یخ، بتن را کاملاً با استفاده از پوشاننده‌های مناسب (برزنت، نایلن و غیره) بپوشانید و محیط را گرم نگه دارید تا در شب هنگامی که هوای گرم فرا می رسد بتن دچار ترک خوردگی نشود

7-در شرایط دمایی زیر 5+ با گرم کردن سنگدانه‌ها، قالب‌ها و آب (به ترتیب) دمای بتن را در حین کار بالای5+ درجه نگه داشته و سپس بتن را با پوشش مناسب گرم نگه دارید

8- مصالح مصرفی جهت ساخت بتن را در معرض وزش باد و هوای سرد قرار ندهید

9- استفاده از سیمان زود گیر (پرتلند نوع ٣) مناسب است

10- استفاده از سیمان های روباره ای وآمیخته توصیه نمی شود

11-استفاده از مواد حباب زا در بتن‌هایی که در معرض یخ و آب شدن های متوالی قرار می گیرند الزامی است

12- سنگدانه ها نباید آغشته به یخ و برف باشند (گرم کردن ماسه و استفاده از آب گرم )

W/C < 0.5- 13-

14- اگر از روان کننده بتن استفاده نشده است اسلامپ نباید بیشتر از 5٠ میلیمتر باشد

نکته: استفاده از کلرید کلسیم در بتن مسلح مجاز نیست ( در بتن غیر مسلح به عنوان تسریع کننده می توان حداکثر تا 2 درصد وزنی سیمان از آن استفاده نمود)

مطالب : مهندس علیرضا مهتدی

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))