مقدمه
بتن‌ریزی در هوای سرد یکی از چالش‌های اساسی در صنعت ساخت‌وساز است که نیازمند رعایت دقیق اصول و تکنیک‌های خاص خود می‌باشد. دمای پایین هوا می‌تواند فرآیند هیدراتاسیون بتن را به شدت تحت تأثیر قرار داده و منجر به کاهش مقاومت، افزایش نفوذپذیری و بروز آسیب‌های جدی در سازه نهایی شود.
از این رو، درک صحیح از اثرات سرما بر بتن و اتخاذ تمهیدات لازم، از جمله استفاده از مواد افزودنی مناسب، گرم کردن مصالح و عمل‌آوری بتن در شرایط کنترل‌شده، امری حیاتی برای تضمین کیفیت و دوام سازه‌های بتنی در مناطق سردسیر است.
در این مقاله به بررسی ملاک هوای سرد در آیین نامه جدید و قدیم پرداخته و روند کسب مقاومت در بتن را در دما های مختلف بررسی می‌کنیم.
ملاک ایجاد شرایط هوای سرد
برای بررسی تاثیرات دمای محیط روی کیفیت بتن و نگهداری از آن پس از بتن ریزی نیازمند تعیین حدی برای دما هستیم تا شرایط هوای سرد را از هوای نرمال جدا کنیم.هنگامی که دما از شرایط ایجاد کننده هوای سرد کمتر باشد ملزم به اتخاذ تمهیدات ویژه جهت مراقبت و کیورینگ از بتن هستیم تا بتوانیم به نیازهای مدنظر از بتن برسیم.
ملاک هوای سرد در آیین نامه قدیم (آبا ۱۳۸۳)
در بند ۶-۷-۳ از آیین نامه بتن ایران (آبا) دو شرط برای بروز هوای سرد در بتن ریزی باید برقرار باشد.این دو شرط نیز باید سه روز متوالی و برقرار بوده تا شرایط هوای سرد حاکم شود.
الف)میانگین دما در شبانه روز کمتر از ۵ درجه سانتیگراد باشد
این یعنی میانگین حداکثر دما در فاصله نیمه شب تا نیمه روز . به طور مثال اگر حداکثر دما در نیمه شب تا نیمه روز ۱۰ درجه و حداقل دما ۲ درجه باشد،میانگین آنها ۶ درجه سانتیگراد بوده و شرایط هوای سرد حاکم نمی‌باشد.
ب)دمای هوا برای بیشتر از نصف روز از ۱۰ درجه سانتیگراد بیشتر نباشد.
این بدین معنی است که اگر دما در ۱۲ ساعت از شبانه روز از ۱۰درجه بیشتر باشد هوای سرد حاکم نخواهد بود.
ملاک هوای سرد در آیین نامه جدید (آبا ۱۴۰۱)
در آیین نامه جدید شرایط بسیار سختگیرانه تر شده و به نحو زیر تغییر یافته است.
شرایط هوای سرد زمانی حاکم خواهد شد که دمای هوا کمتر از ۵درجه سانتیگراد باشد و یا پیشبینی شود که پس از بتن ریزی و در زمان مراقبت از آن دما به کمتر از این مقدار برسد.
حال دریافتیم چه زمانی شرایط هوای سرد حاکم است و مراقبت های ویژه تری لازم است تا بتن باکیفتی داشته باشیم.
زمان گیرش بتن نسبت به دمای هوا
یکی از عوامل موثر در زمان گیرش بتن دمای هوایی است که بتن درآن قرار داشته و عمل آوری می‌شود.این دما به علت تاثیر گذاری روی فرایند هیدراتاسیون بتن بسیار تعیین کننده می‌باشد.
پیش از توضیح این قسمت مفهوم زمان گیرش بتن را تعریف می‌کنیم.
زمان گیرش بتن:زمان گیرش بتن به مدت زمانی اطلاق می‌شود که نیاز است تا بتن از حالت خمیری و مایع به حالت سخت و قابل تحمل (جامد) تبدیل شود. این زمان معمولاً به دو مرحله اصلی تقسیم می‌شود:
-
گیرش اولیه:
این مرحله زمانی است که بتن شروع به سخت شدن می‌کند و دیگر قابل کار با ابزار نیست. در این مرحله، بتن هنوز به طور کامل سخت نشده است، ولی دیگر نمی‌توان آن را با وسایل معمولی شکل داد یا تغییر داد. زمان گیرش اولیه تحت تأثیر عواملی مانند دما، نوع سیمان، نسبت آب به سیمان و وجود مواد افزودنی متفاوت است.
-
گیرش نهایی:
این مرحله زمانی است که بتن سخت شده و دیگر تغییر شکل نمی‌دهد. در این زمان، بتن به مقاومت قابل‌توجهی دست یافته و می‌تواند به عنوان یک سازه مستقل عمل کند.
حال به بررسی مدت زمان گیرش در دما های مختلف می‌پردازیم.
به جدول فوق دقت کنید.با کمی تامل به راحتی در می‌یابیم که با کاهش دما مدت زمان گیرش بتن افزایش می‌یابد .به عنوان مثال در دمای ۳۸ درجه و ۴ درجه به ترتیب مدت زمان گیرش بتن یک ساعت و چهل دقیقه و چهارده ساعت می‌باشد.
با کمی دقت بیشتر به الگویی برای این کاهش می‌رسیم.با هر ده درجه کاهش دما مدت زمان گیرش بتن حدودا دو برابر می‌شود.
روند کسب مقاومت در هوای سرد بدون مراقب های لازمه
همانطور که قابل پیشبینی است روند کسب مقاومت با توجه به زمان گیرش،هرچه دمای هوا به شرایط هوای سرد نزدیک تر شود کاهش می‌یابد.
به نمودار زیر توجه کنید.
در نمودار بالا که روند کسب مقاومت بتن بدون ایجاد تمهیدات ویژه برای مراقب از آن است نمایش داده شده. با کمی دقت درمی‌یابیم بتنی که در دمای ۲۳ درجه سانتیگراد ریخته شده (نمودار بالایی) در حدود ۲۸ روز پس از بتن ریزی به مقاومت ۴۰ مگاپاسکال دست یافته است.
اما همان بتن با همان طرح اختلاط و بدون مراقبت اگر در هوای ۴- درجه سانتیگراد ریخته و نگهداری شود روند کسب مقاومت آن بسیارکند بوده و در ۲۸ روز به مقاومت حدودی ۱۳-۱۲ مگاپاسکال خواهد رسید که این مقاومت برای بتن سازه ای اصلا قابل قبول نمی‌باشد.
ذکر این نکته ضروری است که هنگامی که شرایط هوای سرد برقرار است بتن ریزی هیچ منعی نداشته اما باید تمهیدات ویژه ای اتخاذ نمود برای حفظ کیفیت بتن .اگر این تمهیدات به خوبی اجرا شود روند کسب مقاومت بتن بیش از ۸۰درصد مانند بتن ریزی همراه با کیورینگ در دمای عادی خواهد بود.
ناظر علمی:مهندس سید علی ذاکری
منابع:
