صفحه اصلی  »  اجرای سازه  »  بتن ریزی در هوای سرد؛ بررسی نکات، مشکلات و راهکارها مطابق با آیین نامه

بتن ریزی در هوای سرد؛ بررسی نکات، مشکلات و راهکارها مطابق با آیین نامه

شرایط بتن ریزی در هوای سرد چیست؟ نحوه آب دادن به بتن بعد از بتن ریزی در هوای سرد چگونه است؟ مدت زمان عمل آوری بتن در هوای سرد چقدر است؟

با گذشت زمان، تجربیات گران‌بهایی برای بتن ریزی در هوای سرد بدست آمده است. تجربه نشان داده است که هزینه کلی محافظت و مراقبت از بتن در بتن ریزی در هوای سرد با در نظر گرفتن الزامات آیین‌نامه‌ای و اجرای اصولی موجب غیر اقتصادی شدن پروژه نمی‌شود. اما در هرصورت مالک و پیمانکار محترم باید در نظر بگیرد که آیا بتن ریزی در هوای سرد ارزش سرمایه‌گذاری دارد یا بهتر است تا هوای مساعد صبر کرد! بی توجهی به محافظت در برابر یخ‌زدگی زودرس، باعث تخریب آنی یا بتن همیشه معیوب خواهد شد. لذا درصورت بتن ریزی در هوای سرد، برنامه‌ریزی مناسب، محافظت و مراقبت از بتن ضروری است.

در این مقاله جامع، اطلاعات مورد نیاز پیمانکاران، ناظران و مجریان، مدیران پروژه و حتی کارفرمایان ارائه خواهد شد تا با استناد به آیین‌نامه‌های مختلف، راهکارهای  حل مشکلات موجود در بتن‌ریزی هوای سرد بررسی شود.

⌛ آخرین به روز رسانی: 18 آبان 1401

📕 تغییرات به روز رسانی: انتشار جدید

 

با مطالعه این مقاله چه می آموزیم؟

1. تعریف هوای سرد در آیین‌نامه‌ها

هر فردی در زندگی روزمره با مسائل و موضوعات متعددی برخورد می‌کند. جهت دستیابی به عملکرد مطلوب در مواجهه با این مسائل و موضوعات و مشکلات احتمالی آن‌ها، بایستی به درک صحیحی از مسئله رسید و به قوانین حاکم بر شرایط موجود اشراف کامل داشت. اگر بتن‌ریزی یک مسئله و موضوع برای پیمانکار، ناظر، مجری و کارفرما تلقی شود، دستیابی به عملکرد مطلوب در مواجهه با این موضوع یک ضرورت است.

بتن ریزی در هوای سرد یکی از مشکلاتی است که مهندسین، پیمانکاران و کارفرمایان با آن مواجه هستند. برای حصول عملکرد مطلوب در این زمینه، باید ابتدا موضوع شناخته و تعاریف لازم انجام شود. سپس قوانین، توصیه‌ها و نکات آین‌نامه‌ای بررسی شود تا به هدف نهایی که بتن‌ریزی اصولی است، دست یافت. در ادامه تعریف هوای سرد در آیین‌نامه‌های مختلف مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

مبحث 9 مقررات ملی ساختمان ویرایش 1392 با آیین‌نامه‌های مبحث 9 مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399، آیین‌نامه بتن ایران (آبا) ویرایش 1400 و ACI306R-16 تفاوت‌هایی در تعریف هوای سرد دارند. اولاً در مبحث 9 ویرایش 92، متوسط دما مدنظر است؛ درحالیکه در سایر آیین‌نامه‌های مذکور، کمینه دما در نظر گرفته شد. ثانیاً در مبحث 9 ویرایش 29 دو شرط برای سرد بودن هوا لحاظ شده ولی در سایر آیین‌نامه‌های مذکور، یک شرط بررسی شده است.

بطورکلی می‌توان گفت آیین‌نامه‌های مذکور به جز مبحث 9 ویرایش 92، کمی شرایط سخت‌گیرانه‌تری را در نظر گرفت است؛ زیرا کمینه دما در حین بتن‌ریزی و دوره محافظت بتن مد نظر است. (در اینجا لازم به ذکر است که شما می‌توانید تمامی آیین‌نامه های ذکر شده را به راحتی از کتابخانه آنلاین سبزسازه دانلود کنید.)

 

بتن ریزی در هوای سرد مبحث نهم

 

مطابق ضوابط فوق، آیین‌نامه‌ها به جز آیین‌نامه مبحث 9 مقررات ملی ساختمان ویرایش 92، هوای سرد به هوایی اطلاق می‌شود که دمای هوا حین بتن‌ریزی یا دوران محافظت به کمتر از 5 درجه سلسیوس برسد. همچنین اگر پیشبینی شود که احتمال کاهش دما به کمتر از 5 درجه سلسیوس وجود دارد، بایستی ضوابط و الزامات آیین‌نامه‌ای این بخش رعایت شود. عدد 5 درجه سلسیوس در آیین‌نامه‌های ایران بصورت محافظه کارانه با آیین‌نامه آمریکا نزدیکی دارد.

در آیین‌نامه آمریکا این مقدار 40 درجه فارنهایت (تقریباً 4 درجه سلسیوس) ذکر شده است. برای تبدیل واحد دما بر حسب سلسیوس (θ) و فارنهایت (F) بصورت زیر عمل می‌کنیم.

F=9/5 θ+32        رابطه (1)

مثال 1: 40 درجه فارنهایت چند درجه سلسیوس است؟

40=9/5 θ+32 → 8=9/5 θ → θ=4∙4 ̅ ℃

نتیجه: همانطورکه مشاهده می‌شود، آیین‌نامه‌های ایران مقدار 5 درجه سلسیوس که محافظه‌کارانه است را برای تعریف هوای سرد استفاده کرده‌اند.

نکته: آیین‌نامه ACI306R-16 توصیه کرده است که در دوره‌هایی که شرایط هوای سرد در یک منطقه خاص حاکم نیست؛ مثل پاییز و بهار در اقلیم سرد یا زمستان در اقلیم معتدل، تمام بتن‌ها باید برای 24 ساعت در برابر یخ‌زدگی احتمالی محافظت شوند.

2. تأثیر هوای سرد بر بتن

با کاهش دمای بتن، از میزان سخت شدن و کسب مقاومت آن کاسته می‌شود و در دمای زیـر نقطـه انجماد، روند شیمیایی سخت شدن بتن متوقف می‌شود. به طور کلی، در دمای کم، آهنگ کسب مقاومت بتن کاهش می‌یابد و در نتیجـه بـتن تـازه بایـد در مقابل آثار مخرب یخبندان محافظت گردد. چنانچه هوا سرد و دمای بتن کم شود، سرعت واکنش سیمان با آب کند می‌گردد و زمان گیرش طولانی شده و در نتیجه مقاومت چندانی در ساعات و روزهای اولیه حاصل نمی‌گردد.

به لحاظ علمی، بتن توانایی هیدراتاسیون تا دمای 10- درجه سلسیوس را دارد اما سرعت آن بسیار کم است. بتن همچون موجود زنده‌ای است که در مدت رشد نیاز به محافظت و مراقبت دارد تا بالغ شود؛ لذا اگر در سنین اولیه در اثر یخ‌زدگی به بتن آسیب وارد شود، هرگز مقاومت و دوام مد نظر را حتی با محافظت و مراقبت مناسب بتن، کسب نخواهد کرد.

❓بتن یخ‌زده چگونه تشخیص داده می‌شود؟

تشخیص بتن یخ‌زده را می‌توان در دو حالت دراز مدت و کوتاه مدت بررسی کرد. در دراز مدت، بتن یخ‌زده، در اثر ترک خوردگی تقریباً بصورت پودری شبیه مصالح ماسه‌ای می‌شود. در کوتاه مدت، در اعضای نظیر ستون یا دیوار برشی، ترک‌های ریز ممکن است دیده شود. همچنین می‌توان مقاومت آن‌را با ضربه‌های آرام بررسی کرد. درواقع با این ضربات می‌توان لایه رویی بتن را جدا کرد.

علاوه بر موارد اشاره شده، از مهمترین نشانه‌های ظاهری یخ‌زدگی بتن، در ابتدا پوسته پوسته شدن و جمع شدن سطح آن با کمی فشار انگشت یا نوک کفش می‌باشد. در قسمت‌هایی از سقف که ضخامت بتن کم است (مانند روی بلوک‌ها در سقف‌های تیرچه‌ای) عدم گیرش بتن و انعطاف‌پذیری آن با کمی فشار قابل لمس است.

 

بتن یخ زده چگونه تشکیل می شود؟

شکل 1- بتن سخت شده و یخ زده

 

آب خالص در صفر درجه یخ می‌زند ولی آبی که در داخل بتن استفاده می‌شود، به دلیل وجود املاح مختلف، دارای نقطه انجماد کمتری است. آب به هنگام یخ زدن حدود 9% افزایش حجم می‌دهد. انجماد بتن فرآیندی تدریجی است؛ لذا مقداری آب در منافذ مویین داخل بتن باقی می‌ماند که به علت افزایش حجم آب به هنگام یخ زدن در زمان گیرش یا پس از آن، تحت فشار هیدرواستاتیک قرار می‌گیرد. این فشار درصورتی‌که از بین نرود، موجب ایجاد کشش داخلی در بتن شده و در نتیجه بتن ترک می‌خورد و ممکن است منهدم شود. اگر چرخه یخ زدن و آب شدن تکرار شود، بر میزان خرابی بتن افزوده می‌شود. وجود حباب در داخل بتن می‌تواند فشار ایجاد شده را آزاد کند و فضای کافی برای یخ‌زدگی احتمالی در داخل بتن را فراهم کند.

 

تاثیر هوای سرد بر بتن تازه و سخت شده

 

❓در حالت کلی، کاهش دمای بتن چه تأثیراتی دارد؟

هر چه درجه حرارت بتن کاهش یابد، به دلیل کاهش سرعت واکنش هیدراتاسیون سیمان، زمان گیرش اولیه و نهایی سیمان و درنتیجه بتن بیشتر می‌گردد. به دلیل کاهش سرعت هیدراتاسیون، زمان سخت شدن خمیر سیمان و در نتیجه بتن طولانی‌تر شده و درنتیجه رشد مقاومت بتن با سرعت کمتری انجام می‌شود. در این حالت واضح است که به دلیل تأخیر در گیرش بتن و کسب مقاومت‌ اولیه، زمان باز کردن قالب‌ها طولانی‌تر خواهد شد.

 

تاثیرات کاهش دمای بتن چیست

شکل 2- بتن یخ زده در حالت خمیری

 

3. درجه اشباع و یخ‌زدگی بتن

بتن جوان می‌تواند در اثر یخ زدن و آب شدن دچار آسیب شود. درجه اشباع بتن به نسبت منافذ پر شده توسط آب به کل منافذ بتن گفته می‌شود. با ترکیب آب با سیمان (فرایند هیدراتاسیون) و افزایش سن بتن، درجه اشباع بتن کاهش می‌یابد. حداکثر سطح اشباع بتن وقتی است که آب درون بتن در حدی باشد که یک چرخه یخ زدن و آب شدن منجر به آسیب بتن شود. زمانی که بتن مقاومت فشاری حدود 5 مگاپاسکال را کسب کند، می‌توان گفت درجه اشباع بتن کمتر از سطح بحرانی است. معمولاً سطح بحرانی درجه اشباع بتن 80% می‌باشد. یعنی 80 درصد از منافذ با آب پر شده است و بقیه یا حباب هوا می‌باشد و یا در اثر فرایند هیدراتاسیون از بین رفته است.

 

مفهوم درجه اشباع چیست

شکل 3- مفهوم درجه اشباع

 

4. الزامات قبل از بتن‌ریزی

قبل از بتن‌ریزی، روش‌ بتن ریزی در هوای سرد که قرار است استفاده شود، تعیین شده تا در هنگام بتن‌ریزی سردرگمی دست اندرکاران رخ ندهد. همچنین قبل از شروع کار جلسه‌ای با حضور مهندس ناظر یا مجری، کارفرما، پیمانکار، مسئول کارخانه تولیدکننده بتن و آزمایشگاه تشکیل شود تا همه چیز با برنامه‌ریزی قبلی انجام شود. کلیه وسایل و تجهیزات بتن ریزی در هوای سرد (دماسنج، پوشش حفاظتی بتن، وسایل گرمازا و سایر تجهیزات لازم برای بتن‌ریزی) باید در کارگاه موجود باشد. تأکید می‌شود هنگام بتن ریزی در هوای سرد، زمان تصمیم‌گیری و برنامه‌ریزی نیست، بلکه زمان اقدام و عمل است.
همچنین آرماتورها و قالب‌ها قبل از بتن‌ریزی کنترل شوند تا هیچگونه برف یا یخ بر روی آن‌ها وجود نداشته باشد. دمای هر نوع فلزی که در تماس با بتن قرار می‌گیرد (مانند قالب‌های فلزی)، باید قبل از بتن‌ریزی به بیش از صفر درجه سلسیوس برسد. اسپری کردن آب یا بخار گرم روی بدنه قالب‌ها به عنوان یک روش می‌تواند برای ذوب شدن برف یا یخ استفاده شود. آب یخ زده روی میلگردها یا قطعات فلزی در تماس با بتن می‌تواند منجر به کاهش پیوستگی بین بتن و فولاد شود. همچنین از ریختن بتن روی زمین با دمای کمتر از صفر درجه سلسیوس و یا بتن یخ زده اجتناب شود و قبل از بتن‌ریزی دمای آن‌ها به بالای صفر درجه سلسیوس رسانده شود.

 

شرایط بتن ریزی در هوای سرد

شکل 4- یخ زدن آب روی آرماتورها

 

باتوجه به مطالبی که در بالا ذکر شد، به چند نکته مهم کارگاهی قبل از بتن‌ریزی توجه کنیم:

نکته 1: بحث تماس بتن با زمین در فونداسیون مطرح می‌شود. این تماس می‌تواند از سه طرف باشد که در اینصورت به هیچ وجه نباید دمای خاک، زیر صفر درجه سلسیوس باشد. برای جلوگیری از کاهش دمای خاک، می‌توان از پوشش پلاستیکی استفاده کرد تا دما مقداری کنترل شود. درصورتیکه این امکان میسر نبود، بتن‌ریزی فونداسیون زمانی انجام شود که هوا مطلوب بوده و دمای خاک بالای صفر درجه سلسیوس است. البته امروزه با اجرای بتن مِگر و پوشش پلاستیکی کنار فونداسیون تا حدی این مورد مرتفع شده است. اما حتی با وجود اجرای بتن مگر باید به این موضوع توجه داشت که دمای سطح بتن مِگر کمتر از صفر درجه سلسیوس نباشد.

نکته 2: مطابق ACI306R-16، برای جلوگیری از لایه لایه شدن بتن، از دست دادن سریع رطوبت، نشست‌های غیرهمسان و ترک‌های انقباضی پلاستیک، اختلاف دمای بین بتن ریخته شده روی زمین و سطح زمین به 11 درجه سلسیوس محدود شود.

نکته 3: با پهن کردن پتوهای حرارت دیده، اعمال حرارت بصورت مستقیم و یا عبور آب گرم از داخل شلنگ و قرار دادن آن روی سطح زمین، می‌توان قبل از بتن‌ریزی شرایط زمین را مهیا کرد. شرایط زمین می‌تواند افزایش دمای سطح آن و یا آب کردن یخ و برف‌های روی آن باشد.

 

الزامات قبل از بتن ریزی در هوای سرد

شکل 5- عبور آب گرم از داخل شلنگ و قرار دادن منظم روی زمین

 

نکته 4: امروزه در ایران، معمولاً از قالب فلزی برای قالب‌بندی فونداسیون و المان‌های عمودی مثل دیوار برشی و ستون استفاده می‌شود. باتوجه به اینکه بتن تازه ذاتاً گرماده می‌باشد، توصیه می‌شود در فصل سرما از قالب‌های چوبی به‌جای قالب‌های فلزی استفاده شود؛ زیرا چوب ذاتاً گرما را در خود نگه می‌دارد.

 

برای بتن ریزی در هوای سرد چه اقداماتی لازم است؟

شکل 6- استفاده از قالب چوبی به‌جای قالب فلزی

 

نکته 5: علاوه بر قالب‌ها و آرماتورها، بایستی در سقف‌های تیرچه بتنی و فولادی (کرومیت)، بلوک‌ها و یونولیت‌ها نیز کنترل شوند تا عاری از هرگونه یخ یا برف باشند. برخی متأسفانه در یک اقدام بیهوده، در زیر سقف آتش روشن می‌کنند تا برف و یخ موجود در بالای یونولیت یا بلوک آب شود!!! درحالیکه اصلاٌ گرمای این آتش به بالای سقف نمی‌رسد و درحالیتکه یونولیت داریم، اگر قرار باشد گرما به بالای سقف برسد، ابتدا یونولیت‌ها خواهند سوخت!! در این حالت روی یونولیت‌ها و بلوک‌ها با ابزار مناسب تمیز شود.

 

تمهیدات لازم جهت بتن ریزی در هوای سرد

شکل 7- انباشت برف روی یونولیت‌ها و روشن کردن آتش برای آب کردن برف و یخ روی سقف!

 

5. دمای مخلوط بتن

در بتن‌ریزی هوای سرد، دمای مخلوط بتن در سه مرحله هنگام ساخت، بتن‌ریزی و دوران حفاظت باید مورد بررسی قرار گیرد. حداقل دمای مجاز مخلوط بتن تابع دمای هوا و حداقل اندازه مقطع عضو بتنی است. آیین‌نامه بتن ایران، بتن‌ریزی تا دمای 15- درجه سلسیوس را مجاز دانسته است اما دمای زیر 15- را ملزم به رعایت تمهیدات خاص و همچنین تأیید دستگاه نظارت کرده است. در جدول زیر (مطابق جدول 7-7 آبا، جلد دوم) حداقل و حداکثر دمای مخلوط بتن برای مراحل مختلف بتن ریزی در هوای سرد تعیین شده است.

 

جدول 1- حداقل و حداکثر دمای بتن (℃)

حداقل و حداکثر دمای بتن ریزی در هوای سرد

 

با افزایش حداقل بعد مقطع، سرعت از دست رفتن گرما کاهش می‌یابد و دمای بتن در اثر گرمازایی بیشتر افزایش خواهد یافت. به همین دلیل در بتن ریزی در هوای سرد، حداقل دمای کمتری را می‌توان برای مقطع بتنی با ابعاد بزرگتر در نظر گرفت. در ساختمان‌ها و سازه‌های متعارف، عموماً با دو ستون اول مربوط به حداقل بعد مقطع سروکار داریم.
حداقل دمای مخلوط بتن پس از ساخت آن به عواملی همچون مدت حمل، میزان تأخیر و نوع وسیله حمل بستگی دارد. در جدول فوق فرض بر این است که از کامیون مخلوط کن برای حمل بتن به مدت 1 ساعت استفاده شده است. توجه داشته باشیم که آنچه مهم است، دمای مخلوط بتن به هنگام بتن‌ریزی است و حداقل دمای مخلوط پس از ساخت و مخلوط کردن، صرفاً برای تأمین این دماست.

❓دلیل در نظر گرفتن حداکثر دمای مخلوط در جدول فوق چیست؟

افزایش دمای مخلوط بتن به مقدار زیاد، لزوماً موجب حفاظت طولانی‌تر در مقابل یخ‌زدگی نمی‌شود. اگر دمای بتن با دمای هوا مقدار قابل توجهی اختلاف داشته باشد، میزان افت دما از زمان ساخت بتن تا بتن‌ریزی افزایش می‌یابد که امری نامطلوب است. همچنین درصورت افزایش بیش از حد دما، به آب بیشتری نیاز است که در این حالت نرخ افت اسلامپ بتن افزایش می‌یابد. همچنین افت سریع دما و رطوبت در دال‌ها در اثر جمع‌شدگی خمیری، موجب ترک‌خوردگی سطح آن می‌شود.

توجه: توصیه می‌شود دمای بتن در هنگام بتن‌ریزی و ساخت، نزدیک به حداقل دمای مجاز انتخاب شود.

نکته: حمل و ریختن مخلوط بتن باید حدالامکان در اسرع وقت انجام شود و در طول حمل از افت شدید دمای بتن جلوگیری شود. با برنامه‌ریزی مناسب برای صف‌بندی کامیون‌های حمل بتن، می‌توان از تأخیر در بتن‌ریزی و اتلاف دمای مطلوب بتن جلوگیری کرد.

مثال 2: هوا سرد است و در یک پروژه سازه بتنی قصد داریم سقف طبقه چهارم و رمپ پله‌های طبقه سوم را همزمان بتن‌ریزی کنیم. سقف این پروژه از نوع تیرچه‌بلوک می‌باشد و حداقل بعد تیرها از 40 سانتی‌متر کمتر نیست. عرض و ضخامت رمپ‌ها به‌ترتیب 110 و 15 سانتی‌متر می‌باشد. درصورتیکه فاصله زمانی سایت از کارخانه حدوداً 45 دقیقه باشد، دمای بتنی که در کارگاه دریافت می‌کنیم در چه محدوده‌ای باید باشد؟

جواب: اولاً باتوجه به اینکه فاصله زمانی کارخانه تا کارگاه کمتر از 1 ساعت است، یک حاشیه امنی برای حداقل دمای مذکور در جدول 1 وجود دارد. ثانیاً ضخامت رمپ کمتر از 30 سانتی‌متر است. لذا به هنگام بتن‌ریزی، دمای بتن باید بین 13 تا 24 درجه سلسیوس باشد. این دما با استفاده از دماسنج قابل اندازه‌گیری است.

مثال 3: فرض کنید در یک پروژه بزرگی دو سازه قرار است در کنار یکدیگر ساخته شوند. فونداسیون یکی از سازه‌ها بصورت گسترده با ضخامت 100 سانتی‌متر و فونداسیون سازه دیگر بصورت نواری با ضخامت 80 سانتی‌متر و حداقل عرض 50 سانتی‌متر طراحی شده است. درصورتیکه طبق جلسات برگزار شده توسط مدیر پروژه، تصمیم بر این باشد که جهت کاهش هزینه‌های پروژه، بتن‌ریزی فونداسیون هر دو سازه باهم انجام شود، دمای بتنی که در هوای سرد و در کارگاه دریافت می‌کنیم حداقل چقدر است؟

جواب: بتن‌ریزی همزمان انجام می‌شود و طبیعتاً بتن از یک کارخانه خریداری شده است؛ لذا باتوجه به حداقل بعد مقطع بتنی که 50 سانتی‌متر است، حداقل دمای بتن هنگام بتن‌ریزی 10 درجه سلسیوس می‌باشد.

6. اجزای مخلوط بتن و شرایط آن

مخلوط بتن دارای اجزای مختلفی است که در بتن ریزی در هوای سرد، شرایط آن‌ها بسیار بر دمای مخلوط بتن تأثیرگذار است. در ادامه شرایط هریک از اجزای مخلوط بتن را بررسی خواهیم کرد:

1.6. سیمان

مقدار و نوع سیمان در روند کسب مقاومت بخصوص مقاومت اولیه تأثیرگذار است. افزایش مقدار سیمان (کاهش نسبت آب به سیمان) و همچنین استفاده از سیمان پرتلند نوع III می‌تواند بسیار تأثیرگذار باشد. سیمان نوع I و نوع III تا حد زیادی مشابه یکدیگر هستند. اگرچه زمان گیرش این دو سیمان باهم تفاوت چندانی ندارد، ولی سیمان نوع III خاصیت زود سخت شوندگی و کسب مقاومت بالاتر در زمان کوتاه‌تر را داراست. حرارت دادن مستقیم به سیمان اصلاً توصیه نمی‌شود و همچنین باید از سرد شدن زیاد سیمان جلوگیری کرد؛ لذا نحوه نگهداری سیمان حائز اهمیت می‌باشد.

2.6. سنگدانه‌ها

درصورتی‌که دمای هوا زیر صفر درجه سانتیگراد باشد، ممکن است در سنگدانه‌ها یخ‌زدگی مشاهده شود که در این صورت نیاز به حرارت دادن سنگدانه‌ها داریم. جهت پیشگیری از یخ‌زدگی احتمالی سنگدانه‌ها، در شرایط هوای سرد بخصوص در طول شب، روی سنگدانه‌ها با پوشش مناسب (پلاستیک یا برزنت) پوشیده شود تا علاوه بر یخ نزدن، جذب رطوبت نیز نداشته باشد.

درصورتیکه دمای سنگدانه‌ها کم باشد و یا یخ‌زدگی رخ داده باشد، از روش‌های مختلفی برای گرم کردن آن‌ها می‌توان استفاده کرد. از جمله روش‌های مرسوم می‌توان به دمیدن بخار و هوای گرم توسط جت بخار یا لوله‌های دارای گردش بخار و یا عبور آب گرم از شلنگ‌های عبور داده شده از میان سنگدانه‌ها اشاره کرد. درصورت استفاده از آب برای یخ‌زدایی سنگدانه‌ها باید توجه داشت که نسبت آب به سیمان بالاتر نرود.

 

عدم نگهداری صحیح سنگدانه‌ها

شکل 8- عدم نگهداری صحیح سنگدانه‌ها

 

توجه: استفاده مستقیم از آب گرم برای یخ‌زدایی سنگدانه‌ها منجر به خیس شدن سنگدانه‌ها و افزایش رطوبت‌ آن‌ها می‌شود که اگر در طرح اختلاط در نظر گرفته نشود، طرح اختلاط درست نخواهد بود.

نکته 1: معمولاً ماسه از شن مرطوب‌تر است و احتمال وجود یخ در آن بیشتر است. بنابراین اغلب گرم کردن و یخ‌زدایی ماسه‌ها ضرورت پیدا می‌کند.

نکته 2: گرم کردن سنگدانه‌ها برای افزایش دمای بتن چندان کاربرد ندارد؛ زیرا گرم کردن آب به دلیل گرمای ویژه بیشتر و آسان بودن روش‌های آن، نسبت به گرم کردن سنگدانه‌ها اولویت دارد. پس عموماً گرم کردن سنگدانه‌ها با هدف زدودن برف و یخ صورت می‌گیرد.

نکته 3: درصورتی‌که تصمیم به گرمایش سنگدانه‌ها برای افزایش دمای بتن گرفته شده است، آن‌ها باید بصورت یکنواخت گرم شوند و در این فرایند سنگدانه‌ها خشک نشوند.

نکته 4: برای محافظت از سنگدانه‌ها می‌توان از لحاف پشم شیشه ضد آب استفاده کرد. در این حالت گرمای حاصل از تابش آفتاب در طول روز را می‌توان تا حدودی در طول شب نیز حفظ کرد.

نکته 5: دمای سنگدانه‌ها در فصل بهار کمتر از دمای محیط است و در پاییز برعکس.

3.6. آب

برای دستیابی به دمای مناسب بتن مطابق جدول 1، آسان‌ترین و ارزان‌ترین روش گرم کردن آب است. باید توجه داشت که فقط مجاز به گرم کردن آب و سنگدانه‌ها برای بالا بردن دمای بتن هستیم. دمای آب مصرفی بتن در ساخت بتن نباید بیشتر از 80 درجه سلسیوس باشد. در مواردی که از آب گرم برای ساخت مخلوط بتن استفاده می‌کنیم، باید ترتیب ریختن مصالح به مخلوط کن بصورت زیر رعایت شود.

دمای مخلوط آب و سنگدانه قبل از اضافه شدن سیمان

 

توجه: طبق توصیه ACI306R-16، برای تسهیل در روند اختلاط، ابتدا سنگدانه‌ها به مخلوط‌کن اضافه شوند و سپس 75% آب به آن اضافه شود. بعد از آن سیمان به مخلوط اضافه شده و در نهایت 25% باقی‌مانده آب به آن افزوده می‌شود.

نکته 1: در دمای زیر یخ‌زدگی، ممکن است که غیر از گرم کردن آب، نیاز به گرمایش سـنگدانه‌ها بخصوص ماسه باشد. اما در دمای بالای یخ‌زدگی، فقط گرم کردن آب کفایت می‌کند. این دما در آیین‌نامه ACI306R-16 در حدود 4- درجه سلسیوس بیان شده است.

نکته 2: معمولاً اگر دمای آب مخلوط، حدود 60 درجه سلسیوس باشد، به دمای بیشتر از 15 درجه سلسیوس برای سنگدانه‌ها نیاز است.

نکته 3: یکی از آسان‌ترین روش‌های گرم کردن آب در کارخانه تولید بتن آماده ، لوله کشی فلزی در داخل مخازن فلزی نگهداری آب و نصب مشعل در پشت مخزن می‌باشد. همچنین می‌توان با طراحی و نصب تأسیسات مجهز و دائمی، از تکنولوژی مدرن تاسیساتی برای گرم کردن آب استفاده کرد.

 

شکل 9- مخزن فلزی مشعل‌دار برای گرم کردن آب بتن

 

❓چرا آیین‌نامه بتن ایران محدودیت دمای 40 درجه سلسیوس برای مخلوط آب و سنگدانه را قبل از اضافه کردن سیمان قرار داده است؟

برخورد آب داغ با سیمان منجر به گیرش نهایی و کلوخه شدن آن می‌شود که در اینصورت کاهش اسلامپ، کیفیت مقاومتی و دوام بتن را در درازمدت شاهد خواهیم بود. پس بایستی از برخورد آب داغ با سیمان جلوگیری شود.

 

برخورد آب داغ با سیمان

شکل 10- کلوخه شدن سیمان

 

7. محاسبه دمای بتن تازه

اگر وزن و دمای تمام اجزاء تشکیل دهنده بتن و میزان رطوبت سنگدانه‌ها مشخص باشد، دمای بتن بر حسب درجه سلسیوس و فارنهایت را می توان از فرمول زیر تخمین زد.

فرمول محاسبه دمای بتن بر حسب درجه سلسیوس و فارنهایت

 

Ts: دمای سنگدانه ریز
Tg: دمای سنگدانه درشت
Tw: دمای آب اختلاط
Tc: دمای سیمان
Wg: وزن خشک درشت‌دانه
Ws: وزن خشک ریزدانه
Wc: وزن سیمان
Ww: وزن آب اختلاط
Wwg: وزن آب موجود در درشت‌دانه
Wws: وزن آب موجود در ریزدانه

توجه: درصورتیکه هر یک از سنگدانه‌ها یخ زده باشد، رابطه 2 به رابطه 3 یا 4 تبدیل می‌شود.

الف) سنگدانه‌های درشت یخ زده باشد.

محاسبه دمای بتن در صورتی که سنگدانه‌های درشت یخ زده باشند

 

 

ب) سنگدانه‌های ریز یخ زده باشد.

 

 

 

نکته: عدد 80 موجود در رابطه 3 و 4، با استفاده از گرمای نهان ذوب یخ، گرمای ویژه یخ و دمای ذوب یخ محاسبه شده است.

مثال 4: در یک طرح اختلاط بتن، جرم ماسه، شن، سیمان و آب در واحد حجم بتن به‌ترتیب برابر 713، 1141، 358 و 193 کیلوگرم می‌باشد. میزان رطوبت ماسه و شن به‌ترتیب 1 و 0.2 درصد است. درصورتیکه دمای آب 50 درجه سلسیوس، دمای سیمان و سنگدانه‌ها 2 درجه سلسیوس باشد، دمای مخلوط بتن تازه را در شرایط زیر بدست آورید.

الف) سنگدانه‌ها یخ نزده باشند.
ب) فقط سنگدانه‌های درشت یخ زده باشند و دمای آن‌ها 10- درجه سلسیوس می‌باشد.
پ) فقط سنگدانه‌های ریز یخ زده باشند و دمای آن‌ها 10- درجه سلسیوس می‌باشد.
ت) سنگدانه‌های درشت و ریز یخ زده باشند و دمای آن‌ها 10- درجه سلسیوس می‌باشد.

Tw=70 ℃ . Ts=Tg=Tc=2 ℃
Ww=193 kg . Wc=358 kg
W(total.gravel)=Wg (1+ω) → 1141=Wg (1+0∙002) →Wg=1138∙7 kg
W(total.sand)=Ws (1+ω) → 713=Ws (1+0∙01) →Ws=705∙9 kg
Wwg=W(total.gravel)-Wg → Wwg=1141-1138∙7=2∙3 kg
Wws=W(total.sand)-Ws → Wws=713-705∙9=7∙1 kg

حل قسمت (الف)

 

 

 

 

 

حل قسمت (ب)

 

 

 

 

 

 

حل قسمت (پ)

 

 

 

 

 

 

حل قسمت (ت)

 

 

 

 

 

 

 

توجه: در این مثال فرض شده است که آب موجود در خلل فرج خاک یخ زده است که ارتباط مستقیم با رطوبت موجود خاک دارد. این درحالی است که اگر یخ‌زدگی بعد از بارش باران یا برف رخ دهد، رطوبت بیشتر خواهد بود و بایستی دوباره اندازه‌گیری شود.

نتیجه 1: تأثیر افزایش دمای آب به مراتب اثرگذارتر از تأثیر افزایش دمای سنگدانه‌ها است. این موضوع در فرمول نیز با ضریب 0.22 برای سنگدانه‌ها و ضریب 1 برای آب قابل اثبات است.
نتیجه 2: یخ‌زدگی سنگدانه‌های ریز و درشت زمانی می‌تواند دمای بتن را به شدت تحت تأثیر قرار دهد که دارای رطوبت اولیه زیادی باشند.
نتیجه 3: باوجود اینکه افزایش دمای آب چندان زیاد نبود، اما حتی با وجود یخ‌زدگی سنگدانه‌های ریز و درشت، بازهم همین بتن شرایط بتن‌ریزی را داراست. البته واضح است که با در نظر گرفتن مسافت حمل، نیاز به افزایش دمای بتن در حین ساخت داریم تا در کارگاه به مشکل برخورد نکنیم.

8. محاسبه دمای لازم بتن در هنگام مخلوط کردن

بتن ساخته شده در کارخانه بایستی مسافتی را طی کند و به محل کارگاه حمل شود. در طی این مسیر، درصورتی‌که بین دمای بتن و دمای هوا اختلاف وجود داشته باشد، مخلوط بتن افت دما خواهد داشت. واضح است که در هوای سرد، این اختلاف دما قطعاً وجود دارد و بایستی دمای مخلوط بتن بعد از ساخت طوری باشد که وقتی بتن به کارگاه رسید، دمای آن از حداقل ذکر شده در جدول 1 برای بتن‌ریزی، کمتر نباشد. بدین منظور آیین‌نامه‌ها فرمول تقریبی برای محاسبه دمای مخلوط بتن بعد از ساخت ارائه می‌دهند تا در طول حمل به کارگاه و با در نظر گرفتن افت دما، دمای مخلوط بتن برای بتن‌ریزی مناسب باشد.

جدول 2- روابط دمای مخلوط بتن با در نظر گرفتن افت دما به هنگام حمل آن

 

Ta: دمای هوا (درجه سلسیوس)
Tm: دمای بتن پس از مخلوط شدن (درجه سلسیوس)
Tp: دمای بتن هنگام بتن‌ریزی (درجه سلسیوس)
t: فاصله زمانی از تولید بتن تا هنگام بتن‌ریزی (ساعت)

نکته 1: اگر از کامیون مخلوط‌کن برای حمل بتن استفاده می‌شود، توصیه می‌شود برای اجتناب از افت دمای بیش از حد مخلوط بتن، حداکثر فاصله زمانی حمل بتن از کارخانه تا کارگاه 1.5 ساعت باشد.

نکته 2: بهتر است تراک میکسر یا کامیون بیش از 3.5 متر مکعب و کمتر از 2.5 متر مکعب بارگیری نکند؛ زیرا بارگیری بیش از حد بتن موجب طولانی‌تر شدن زمان انتقال بتن از کامیون به قالب‌ها و در نتیجه افت دمای بیشتر بتن می‌شود. همچنین بارگیری کم کامیون موجب افزایش تعداد کامیون‌های حمل بتن برای یک حجم مشخص از بتن شده و در نتیجه زمان اتلافی به هنگام تعویض کامیون‌ها بیشتر می‌شود. این موضوع منجر به طولانی‌تر شدن زمان بتن‌ریزی شده که علاوه بر احتمال تشکیل درز سرد، زمان شروع دوران محافظت از بتن را نیز به تأخیر می‌اندازد.

نکته 3: درصورت استفاده از تراک میکسر (کامیون مخلوط‌کن)، از چرخاندن دیگ بتن خودداری کنیم و چرخاندن آن صرفاً در حد اختلاط مجدد و دستیابی به یکنواختی انجام شود.

نکته 4: درصورتی‌که چرخاندن دیگ بتن صرفاً در حد اختلاط مجدد و دستیابی به یکنواختی انجام شود، از رابطه 7 به جای رابطه 5 استفاده خواهد شد.

❓چه استدلالی برای ضرایب موجود در روابط 5 تا 7 وجود دارد؟

می‌دانیم اگر دمای بدست آمده برای مخلوط بیشتر باشد، میزان افت دمای احتمالی بیشتر است. پس در کامیون سرپوشیده به دلیل جلوگیری از تماس مستقیم بتن با هوا، مقدار افت دما کمتر است و در نتیجه ضریب بکار رفته نیز کمتر خواهد بود. از طرفی درصورت استفاده از مخلوط‌کن و چرخاندن دیگ، دمای بتن بیشتر کاهش خواهد یافت (برای درک بهتر، هم زدن سوپ یا آش با هدف سرد شدن و بالا آمدن لایه‌های تحتانی و تماس همه لایه‌ها با هوا را متصور شوید).

مثال 5: درصورتی‌که حداقل دمای مجاز بتن‌ریزی و دمای هوا به‌ترتیب 10 و 1- درجه سلسیوس باشد، حداکثر افت دمای مجاز از کارخانه تا کارگاه را برای انواع کامیون‌های حمل بتن مورد بررسی قرار دهید. فاصله زمانی کارخانه تا بتن‌ریزی در کارگاه 1 ساعت فرض شود.

Tp=10 ℃
Ta=-1 ℃
t=1 hour
Td → افت دما

کامیون مخلوط‌کن:

Tm-Tp=Td=0∙25(Tp-Ta )t
Td=0∙25(10-(-1))×1=2∙75 ℃

کامیون غیرچرخان غیر سرپوشیده:

Tm-Tp=Td=0∙17(Tp-Ta )t
Td=0∙17(10-(-1))×1=1∙87 ℃

کامیون غیرچرخان سرپوشیده:

Tm-Tp=T_d=0∙1(Tp-Ta )t
Td=0∙17(10-(-1))×1=1∙1 ℃

نتیجه: مشاهده می‌شود که کامیون سرپوشیده افت دمای کمتری را در طول مسیر کارخانه تا کارگاه تجربه می‌کند.

مثال 6: درصورتیکه حداقل دمای مجاز بتن‌ریزی و دمای هوا به‌ترتیب 10 و 1- درجه سلسیوس باشد، مقدار تقریبی دمای مخلوط بتن در کارخانه را برای انواع کامیون‌های حمل بتن مورد بررسی قرار دهید. فاصله زمانی کارخانه تا بتن‌ریزی در کارگاه 45 دقیقه فرض شود.

Tp=10 ℃
Ta=-1 ℃
t=45 min=3/4 hour

کامیون مخلوط‌کن:

Tm=Tp+0∙25(Tp-Ta)t
Tm=10+0∙25(10-(-1))×3/4=12∙06 ℃

کامیون غیرچرخان غیر سرپوشیده:

Tm=Tp+0∙17(Tp-Ta)t
Tm=10+0∙17(10-(-1))×3/4=11∙40 ℃

کامیون غیرچرخان سرپوشیده:

Tm=Tp+0∙1(Tp-Ta )t
Tm=10+0∙1(10-(-1))×3/4=10∙82 ℃

نتیجه: درصورت استفاده از کامیون سرپوشیده، حداقل دمای بتن پس از مخلوط کردن، مقدار کمتری خواهد بود.

مثال 7: با فرض دمای هوا و دمای بتن به هنگام بتن‌ریزی به‌ترتیب 7- و 10 دجه سلسیوس، میزان افت دما را در دو حالت زیر بررسی کنید.

الف) بتن به مدت 1 ساعت در کامیون مخلوط کن چرخیده است.

ب) بتن به مدت 1 ساعت در کامیون فقط برای اختلاط اولیه و دستیابی به یکنواختی چرخیده باشد.

Tp=10 ℃
Ta=-7 ℃
t=1 hour

جواب الف)

Td=0∙25(10-(-7))×1=4∙25 ℃

جواب ب)

Td=0∙1(10-(-7))×1=1.7 ℃

نتیجه: درحالتی‌که دیگ چرخانده نمی‌شود، دمای از دست رفته کمتر از حالتی است که دیگ چرخانده می‌شود.

9. الزامات پس از بتن‌ریزی

پس از بتن‌ریزی، بتن باید دو دوره عمل‌آوری را پشت سر بگذارد. عمل‌آوری اولیه به نام محافظت و عمل‌آوری ثانویه به نام مراقبت شناخته می‌شود. دوره محافظت از بتن، دوره کوتاه مدت و دوره مراقبت، دوره بلند مدتی است. محافظت از بتن مانند محافظت از کودک تازه متولد شده در دستگاه می‌باشد که بعد از آن دوره، دوره مراقبت آغاز خواهد شد. در ادامه در مورد این دو دوره بحث خواهد شد.

قبل از شروع بحث محافظت و مراقبت از بتن بایستی موارد زیر را در نظر گرفت:

  • پرسنل نظارت باید تاریخ، زمان، دمای بیرون، دمای بتن هنگام اجرا و شرایط آب و هوایی مثل آرام و صاف، بادی، تمیز و شفاف یا ابری را ثبت کنند. دمای بتن بایستی در زمان‌های مشخص ثبت شود و کمتر از 2 بار در طول 24 ساعت نباشد (توصیه ACI306R-16).
  • حداقل و حداکثر دما در 24 ساعت ثبت شود و داده‌های ثبت شده، تاریخچه دمایی هر بخش از سازه را نشان دهد. یک کپی از قرائت دما باید در اسناد دائمی کارگاه موجود باشد (توصیه ACI360R-16).
  • گوشه‌ها و لبه‌های بتن در برابر یخ‌زدگی آسیب‌پذیرند و همیشه دمای مورد نظر برای این نقاط دشوارتر تأمین می‌شود؛ لذا پایش دمای بتن در این مناطق برای ارزیابی باید انجام شود.

1.9. عمل‌آوری اولیه (محافظت)

محافطت از بتن به مجموعه تدابیری گفته می‌شود که از اثر نامطلوب خارجی مانند شسته شدن به‌وسیله باران یا آب جاری، اثر بادهای گرم و خشک، لرزش، ضربه خوردن، سرد شدن سریع و یخبندان جلوگیری کند.
پس از بتن‌ریزی، دمای بتن باید برای مدتی حداقل برابر با دمای تعیین شده در جدول 1 باشد. این عمل می‌تواند توسط پوشش مناسب و یا ایجاد محفظه بسته به همراه اعمال گرمایش، انجام شود.

حال سؤال این است که این دوران، یعنی دوران حفاظت از بتن چه مدتی باید اعمال شود؟

حفاظت از بتن در حالت غیراشباع تا رسیدن به مقاومت 5 مگاپاسکال و عدم قرارگیری در معرض آب خارجی ادامه خواهد داشت. این مقاومت در بتن‌های اشباع، 25 مگاپاسکال است، مگر آنکه از مواد حباب‌ساز استفاده شود. در مورد مواد افزودنی در بخش‌های بعدی صحبت خواهد شد.

نکته 1: دمای ذکر شده برای بتن در جدول 1، حداقل دمای بتن می‌باشد. لذا با افزایش دمای بتن می‌توان مدت دوران حفاظت را کاهش داد.

نکته 2: قالب‌ها به نوعی نقش محافظت از بتن را ایفا می‌کنند. در مواردی از تخته‌های چوبی برای محافظت از دمای بتن فونداسیون‌ها و دال‌ها استفاده می‌شود که به‌دلیل ذات گرماده بودن بتن و حفظ گرما توسط چوب، بسیار مؤثر است. ضخامت این تخته‌ها در حدود 7.5 سانتی‌متر توصیه می‌شود.

 

الزامات بتن ریزی در هوای سرد

شکل 11- محافظت از بتن (الف) استفاده از پوشش روی بتن (ب) ایجاد فضای بسته

 

در هوای سرد، کسب مقاومت فشاری بتن کندتر از حالت استاندارد است. منظور از حالت استاندارد دمای 20 درجه سلسیوس و رطوبت 100 درصد است. همانطورکه اشاره شد، حفاظت از بتن تا جایی ادامه پیدا می‌کند که به یک مقاومت مشخصی از بتن برسیم. اما از کجا متوجه شویم که به این مقاومت دست یافته‌ایم؟!

برای این کار از چهار روش می‌توان استفاده کرد که در ادامه به بررسی هر کدام خواهیم پرداخت.

روش 1 : نمونه‌های آگاهی

آزمونه‌هایی را در حین بتن‌ریزی آماده می‌کنیم و آن‌ها را در شرایط مشابه محافظت واقعی بتن در کارگاه قرار می‌دهیم. سپس با استفاده از تجربه، بعد از چند روز (مثلاً 3 روز) یک آزمونه را مورد آزمایش قرار می‌دهیم. اگر مقاومت فشاری آن از 5 مگاپاسکال کمتر نباشد، مدت حفاظت از بتن تکمیل شده است. اما اگر مقاومت بدست آمده کمتر از 5 مگاپاسکال باشد، بعد از یک یا چند روز، آزمونه دیگری مورد آزمایش قرار می‌گیرد. تعداد آزمونه‌ها بستگی به تجربه مهندس ناظر، مجری یا پرسنل آزمایشگاه است. توصیه می‌شود حداقل دو آزمونه از چندین المان در نقاط مختلف سازه داشته باشیم.
نکته: در این روش مقاومت بدست آمده محافظه کارانه می‌باشد، اما باتوجه به شرایط اجرایی در ایران، این روش به عنوان روش اول توصیه می‌شود.

 

شکل 12- نمونه‌های آگاهی

 

روش 2 : آزمایش‌های غیرمخرب و نیمه‌مخرب

برای تخمین مقاومت فشاری بتن در کارگاه می‌توان از آزمایش‌های غیرمخرب مانند چکش اشمیت، التراسونیک، مقاومت نفوذ و آزمایش نیمه‌مخرب بیرون‌کشیدگی استفاده کرد. در این حالت لازم است تا رابطه همبستگی مقاومت فشاری و نتایج آزمایش‌های غیرمخرب برای بتن موجود بدست آمده باشد. درصورتی‌که روابط بدست آمده صحیح نباشد، تخمین مقاومت نیز صحیح نخواهد بود؛ لذا در صورت استفاده از این روش باید از صحت روابط تبدیلی مقاومت اطمینان داشته باشیم. در مورد این آزمایش‌ها به نکات زیر توجه شود:

نکات آزمایش غیرمخرب چکش اشمیت

  • این روش بر پایه سنجش سختی سطح می‌باشد اما به‌طور کلی روش سختی سطح جایگزین روش‌های معتبر محسوب نمی‌شود.
  • اطلاعات حاصل از این روش فقط محدود به کیفیت لایه سطحی بتن (حدود 30 میلی‌متر عمق) است. بنابراین رابطه بین نتایج آزمایش با دیگر خواص بتن جنبه تجربی دارد.
  • این روش بیشتر برای ارزیابی یکنواختی بتن در محل‌های مختلف سازه مناسب است.
  • برای هر نوع بتن نیاز به منحنی رابطه همبستگی است، به عبارت دیگر قبل از آزمایش بر روی سازه، باید کالیبره مخصوص انجام گردد.
  • دستگاه به تغییرات منطقه‌ای سطح بتن بسیار حساس است. وجود ذرات سنگدانه نزدیک سطح، سبب تغییر نتایج مقاومت می‌شوند.
  • نتایج این روش به عواملی مانند نوع و مقدار سنگدانه، شرایط سطح بتن، نوع سیمان، مقدار سیمان، کربناتاسیون سطح، سختی عضو، شرایط رطوبت و محل پیستون چکش بستگی دارد.
  • سطح مرطوب بتن، عدد بازگشت کمتری برای آزمایش نشان می‌دهد.
  • تغییرات در سیمان موجب تغییر در سختی سطح نمی‌شود.
  • کربناتاسیون بتن و ایجاد آن در سطح بتن موجب عدد بازگشت بیشتر برای آزمایش می‌شود.
  • درصورت قرارگیری پیستون روی سنگدانه‌های سخت، آزمایش عدد بازگشت بیشتری نسبت به حالتی که روی سنگدانه‌های نرم قرار می‌گیرد، نشان می‌دهد.

نکات آزمایش غیرمخرب التراسونیک

  • این آزمایش بر اساس زمان عبور امواج صوتی از مصالح انجام می‌شود.
  • بطورکلی زمان عبور بیشتر نشان‌دهنده بتنی با کیفیت پایین است.
  • سرعت امواج التراسونیک در بتن به عوامل مختلفی همچون سن بتن، شرایط رطوبتی، نوع و مقدار سنگدانه و تراکم آرماتورها بستگی دارد.
  • با پیشرفت هیدراتاسیون سیمان (افزایش سن بتن)، تخلخل بتن کاهش یافته و امواج با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند.
  • سرعت امواج در بتن اشباع افزایش می‌یابد.
  • سنگدانه‌ها عموماً سرعت امواج عبوری بیشتری نسبت به خمیر سیمان دارند. با افزایش میزان سنگدانه با خمیر سیمان یکسان، سرعت امواج عبوری افزایش می‌یابد.
  • وجود آرماتور باعث افزایش سرعت امواج عبوری التراسونیک می‌شود.
  • قبل از انجام آزمایش باید سطح تمیز و بدون گرد و غبار باشد.

نکات آزمایش غیرمخرب مقاومت نفوذ بتن

  • اساس کار این روش برای تعیین مقاومت نفوذی بتن می‌باشد که میله‌ یا سوزنی با دستگاهی بصورت انفجاری به داخل بتن فرو می‌رود. قسمتی از میله که بیرون مانده است اندازه‌گیری شده و مقاومت بتن تخمین زده می‌شود.
  • نوک سوزن و میله به بخش سنگدانه‌ها و خمیر سیمان نفوذ کرده و تحت تأثیر ویژگی‌های این دو جزء است.
  • بتن ساخته شده با سنگدانه نرم عدد نفوذ بیشتری نسبت به بتن ساخته شده با سنگدانه سخت خواهد داشت.

نکات آزمایش نیمه‌مخرب بیرون‌کشیدگی

  • اساس کار این روش بیرون کشیدن یک دیسک فلزی قرار داده شده در داخل بتن به هنگام بتن‌ریزی است. این دیسک توسط یک میله متصل به آن بیرون کشیده می‌شود.
  • دیسک فلزی بکار رفته معولاً در فاصله 2.5 سانتی‌متری از سطح بتن قرار داده می‌شود.
  • مقاومت بیرون‌کشیدگی با استفاده از روابطی به مقاومت بتن مرتبط می‌شود و به عواملی همچون ابعاد دیسک، عمق مدفون‌سازی و نوع سنگدانه‌ها بستگی دارد.

 

آزمایش‌های غیرمخرب و نیمه‌مخرب مقاومت نفوذ بتن

شکل 13- آزمایش‌های غیرمخرب و نیمه‌مخرب

 

روش 3 : استفاده از جدول پیشنهادی ACI306R-16

برنامه‌های مربوط به محافظت از بتن در برابر یخ‌زدگی، بر اساس نوع بارگذاری اجزا می‌تواند متفاوت باشد که در نهایت هدف رسیدن به مقاومت طراحی است. اجزای بتنی به دو دسته «نیازمند به تکیه‌گاه ساخت» و «بی نیاز از تکیه‌گاه ساخت» تقسیم می‌شوند. اجزای بتنی که احتیاجی به تکیه‌گاه ساخت ندارند، اجزایی هستند که نیاز به عملکرد سازه‌ای خاصی در برنامه ساخت ندارند که به علت کمبود مقاومت طراحی ناشی از شرایط یخبندان، اجرای آن‌ها به تأخیر بیافتد. برای مثال می‌توان به سیستم دال روی زمین مثل جاده، عرشه پل، راه دسترسی، پیاده‌رو، پاسیو و فونداسیون‌ها اشاره کرد.

در آیین‌نامه ACI306R-16 جدولی ارائه شده است که حداقل تعداد روزهای محافظت از بتن برای رسیدن به مقاومت 3.5 مگاپاسکال را ارائه داده است. البته این جدول برای اعضای خاصی است که در ادامه مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نکته بسیار مهم در مورد این جدول این است که حداقل تعداد روزهای محافظت برای مقاومت 3.5 مگاپاسکال بیان شده است که با آیین‌نامه بتن ایران متفاوت است. در آبا، دوره حفاظت از بتن در جهت اطمینان و به دلیل کیفیت پایین اجرا در ایران، 5 مگاپاسکال در نظر گرفته شده است. لذا این جدول صرفاً به‌عنوان یک چشم‌انداز مناسب از حداقل دوران محافظت برای مهندس ایرانی ترسیم می‌کند. همچنین دقت شود که اعداد موجود در این جدول، حداقل دوره محافظت تا کسب 3.5 مگاپاسکال برای حداقل دماهای موجود در جدول 1 قسمت محافظت از بتن می‌باشد.
حداقل دوران حفاظت در 4 بخش با تعاریف زیر بیان می‌شود:

بدون بار، بدون قرارگیری در معرض هوای مستقیم (No load , Not exposed)

اعضایی هستند که بارهای قابل توجهی را در حین مراقبت متحمل نمی‌شوند و در برابر چرخه یخ زدن و آب شدن قرار ندارند. مثال برای این شرایط شامل فونداسیون‌ها و زیرسازه‌هایی هستند که تحت بار زودهنگام قرار ندارند و به دلیل اینکه در اعماق زمین دفن می‌شوند، هنگام سرویس‌دهی تحت چرخه یخ زدن و آب شدن یا کم قرار می‌گیرند یا اصلاً قرار نمی‌گیرند.

بدون بار، در معرض قرارگیری هوای مستقیم (No load , Exposed)

اعضایی هستند که بارهای قابل توجهی را در حین مراقبت متحمل نمی‌شوند ولی در برابر چرخه یخ زدن و آب شدن قرار دارند. مثال برای این شرایط شامل اسکله‌های عظیم، سدها، و برخی از دیوارها و ستون‌هایی است که سطوح آن‌ها در معرض دمای کمتر از ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سانتی‌گراد) در حال سرویس‌دهی هستند. سر در دانشگاه‌ها مثال خوبی برای ستو‌ن‌ها و دیوارهای این دسته هستند.

بار نسبی، درمعرض قرارگیری هوای مستقیم (Partial load , Exposed)

اعضایی هستند که در سنین اولیه تحت بارهای کمتر از ظرفیت باربری قرار دارند و فرصت عمل‌آوری قبل از تحمل بارهای بهره‌برداری را داشته باشد. همچنین در معرض یخ زدن و آب شدن‌های متوالی قرار بگیرد.

تمام بار (Full load)

اعضایی هستند که بارهای ساخت را قبل از عمل‌آوری کامل، تحمل می‌کنند. مثال برای این شرایط شامل صفحات و بتن‌های سازه‌ای مسلح هستند.

 

جدول 3- طول مدت حفاظت از بتن در هوای سرد

مدت زمان عمل آوری بتن در هوای سرد

 

روش 4 : استفاده از ارتباط بین مقاومت فشاری بتن و بلوغ آن

در طول یک پروژه، دانستن مقاومت بتن بسیار مهم است؛ زیرا تعیین می‌کند که چه زمانی می‌توان روی سطح راه رفت، قالب را برداشت، از محافظت کافی بتن اطمینان حاصل کرد و ساخت سازه را ادامه داد. مشکل این است که تخمین مقاومت بتن دشوار است، زیرا مقاومت بتن همیشه با سرعت یکسان افزایش نمی‌یابد و دما و شرایط آب و هوایی بر سرعت یا کندی رشد مقاومت یک سازه تأثیر می‌گذارند.

بلوغ بتن مفهومی است که دما، زمان و افزایش مقاومت را به هم مرتبط می‌کند. بلوغ بتن شاخصی است که نشان دهنده پیشرفت عمل‌آوری بتن، محافظت از بتن و پیشرفت فرایند هیدراتاسیون است. استفاده از اطلاعات بلوغ بتن رویکردی سریع و با دقت بالا برای تخمین مقاومت فشاری بتن است. این روش در دسته آزمایش‌های غیرمخرب قرار می‌گیرد که یک روش ایده‌آل محسوب می‌شود. این آزمایش بهترین راه برای انجام ارزیابی‌های سریع برای تعیین لحظه دقیقی است که بتن به مقاومت مورد نیاز خود می‌رسد. از آنجایی که بلوغ ارتباط مستقیمی با مقاومت و دوام بتن دارد، این روش بهترین راه برای اندازه‌گیری مقاومت بتن بدون وابستگی به آزمایشات دیگر است. این روش می‌تواند عملاً استفاده از آزمایش شکست استوانه بتنی (روش 1) را حذف کند.

برآورد اولیه، سریع و دقیق در محل برای مقاومت فشاری بتن، یکی از چالش‌های اصلی در بتن‌ریزی هوای سرد است. در کشور ایران باتوجه به مسائلی همچون کالیبراسیون اولیه مخلوط بتن برای منحنی‌های بلوغ، عدم تخصص در نصب سنسورهای دمای بتن، جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها، تمایل چندانی به این روش اصولی و کارا دیده نمی‌شود. با این روش می‌توان مدت قالب‌برداری، عمل‌آوری و محافظت از بتن را کاهش داد و هزینه و مدت پروژه را بهتر مدیریت کرد.

اساس این روش بدین صورت است که نمونه‌های استوانه‌ای مختلفی قبل از انجام پروژه‌ها در شرایط محافظت و مراقبت خاصی در نظر گرفته می‌شوند. برای مثال یکی از حالت‌ها، قرارگیری بتن در شرایط ایده‌آل بتن‌ریزی است. در حالت دیگر، بتن ریزی در هوای گرم یا سرد مطرح می‌شود. حال اگر طرح اختلاط بتن، مقاومت مشخصه بتن، روش محافظت و عمل‌آوری متفاوت باشد، شرایط تغییر خواهد کرد. پس اگر بخواهیم از این روش استفاده کنیم، یک آزمایشگاه معتبر قبلاً شرایط و حالت‌های زیادی را مورد بررسی قرار داده باشد تا شرایط کارگاه را با آن شرایط تطبیق دهیم.

فرض کنیم آزمایشگاه حالت‌های مختلفی را مورد بررسی قرار داده است و یکی از حالت‌ها، شرایط کارگاه مورد نظر ماست. حال کافی است با استفاده از منحنی فاکتور بلوغ – مقاومت فشاری بتن، مقاومت بتن را بدست آوریم. اما سؤالی که پیش می‌آید این است که در کارگاه بعد از بتن‌ریزی شرایط دمایی و مدت زمان شروع هیدراتاسیون متغیر است، پس محاسبات چگونه انجام می‌شود؟

باید توجه داشته باشیم که قبل از بتن‌ریزی روش تخمین مقاومت بتن را بررسی کرده‌ایم. حال اگر روش استفاده از بلوغ بتن را انتخاب کرده باشیم، لازم است در داخل بتن سنسورهایی را تعبیه کنیم. مثلاً می‌خواهیم دو روز بعد در ساعت 5 عصر که دما 2- درجه سلسیوس است، مقاومت بتن را محاسبه کنیم. با استفاده از نرم‌افزارهای دستگاه‌های کنترل از راه دور و یا حتی گوشی موبایل، به سادگی شرایط زمانی و دمایی با منحنی بلوغ منطبق شده و مقاومت بتن در آن لحظه ارائه می‌شود. شرایط زمانی و دمایی هر لحظه با فاکتور بلوغ سنجیده می‌شود. این فاکتور با دما و زمان رابطه مستقیمی دارد.

آزمایشگاه نمونه های بتن

شکل 14- آزمایشگاه و نتایج آن

 

دما می‌تواند توسط ترموکوپل‌های جایگذاری شده در داخل بتن اندازه‌گیری شود. سنسورهای دمایی را در نقاط مختلف المان‌ها جایگذاری می‌شود تا نتایج سطح بلوغ توسط تجهیزات الکتریکی اندازه‌گیری شود. در شکل زیر بلوغ‌سنجی را مشاهده می‌کنیم که دارای نازل‌هایی برای اندازه‌گیری مشخصات داخل بتن است. نازل دستگاه بلوغ‌سنج می‌تواند بصورت مستقیم با بتن در تماس باشد و یا در داخل لوله مدفون داخل بتن جایگذاری شود.

 

نحوه تحلیل داده‌ها و محاسبه مقاومت فشاری بتن

شکل 15- (الف) نحوه تحلیل داده‌ها و محاسبه مقاومت فشاری بتن بر حسب نتایج فاکتور بلوغ (ب) جایگذاری سنسور داخل بتن

 

توجه: تخمین مقاومت بر اساس فاکتور بلوغ، با فرض این که بتن در محل، پتانسیل مقاومتی و شرایط یکسانی نسبت به آنچه در آزمایشگاه بدست آمده است دارد، انجام می‌شود؛ لذا هرگونه خطا در تأمین شرایط مشابه آزمایشگاه، منجر به خطا در نتایج خواهد شد.

نکته: توصیه می‌شود برای صحت‌سنجی منحنی‌های بلوغ بتن، چند آزمونه در سنین اولیه آزمایش شوند و تطابقت مقاومت فشاری بتن با فاکتور بلوغ مورد بررسی قرار گیرد. البته این موضوع شاید در بتن‌ریزی هوای سرد و کسب مقاومت 5 مگاپاسکال برای دوره محافظت کارایی چندانی نداشته باشد. اما در تخمین مقاومت‌های 7 و 28 روزه قطعاً کاربردی است. لازم به ذکر است از آزمایش‌های نیمه مخرب و غیر مخرب با کالیبراسیون مناسب نیز می‌توان برای صحت‌سنجی تخمین مقاومت بتن با استفاده از فاکتور بلوغ استفاده کرد.

روش‌ سنجش بلوغ بتن

روش‌های سنجش بلوغ بتن بر این پایه استوار است که اگر نتایج آزمایشگاهی و بتن موجود در کارگاه دارای مقادیر مساوی از شاخص بلوغ باشند، مقاومت در آن‌ها نیز یکسان است. روش‌های مختلفی برای سنجش بلوغ بتن وجود دارد که مهمترین و پرکاربردترین آن‌ها، روش Nurse Saul است. بر اساس این روش، یک رابطه خطی بین بلوغ و دما وجود دارد. شاخص بلوغ در محل برای یک نقطه خاص، با اندازه‌گیری دمای بتن در فواصل زمانی نزدیک و میانگین دمای بتن مربوطه که بالاتر از دمای مبنا(T0) می‌باشد، تعیین می‌شود. پس دقت داشته باشیم که اگر میانگین دما از دمای مبنا کمتر بود، عمل هیدراتاسیون کُند و یا متوقف می‌شود. این دما طبق تحقیقات بین 0 تا 10- درجه سلسیوس تخمین زده می‌شود که معمولاً 5- درجه سلسیوس در نظر گرفته می‌شود. پس اگر میانگین دما کمتر از دمای مبنا بود، آن فاصله زمانی در محاسبات وارد نشود.

M=∑[(T-T0)∆t]                   رابطه (8)

M: فاکتور بلوغ (درجه – ساعت)
T: میانگین دما در بازه زمانی ∆t (℃)
T0: دمای مبنا (℃)
∆t: طول مدت عمل‌آوری (ساعت)

نکته: اساس این روش بدین صورت است که نمودار سن – دما برای بتن ترسیم می‌شود و مساحت زیر نمودار تا خط مبنای T0 به عنوان فاکتور بلوغ بتن محاسبه می‌شود. پس آنچه اهمیت دارد، برابری دما و سن بتن بطور مستقیم در کارگاه و شرایط آزمایش شده نیست؛ بلکه برابری مساحت زیر منحنی سن – دما حائز اهمیت است.

 

اساس کار روش Nurse Saul

شکل 16- اساس کار روش Nurse Saul

 

مثال 8: پیمانکاری قصد دارد برای ارزیابی مقاومت بتن یک دیوار در هوای سرد، از روش سنجش بلوغ بتن استفاده کند. سنسورها و ترموکوپل‌ها در نقاط حساس دیوار (گوشه‌ها) نصب شده‌اند و منحنی بلوغ بتن – مقاومت بتن از قبل در سیستم کنترل از راه دور مطابق شکل 16 موجود است. مقاومت بتن دیوار بعد از گذشت سه روز از بتن‌ریزی مدنظر است. با فرض تاریخ شروع پایش از اول دی ماه، خانه‌ها خالی جدول که رنگی هستند را کامل کنید. دمای مبنا را 5- درجه سلسیوس در نظر بگیرید.

 

جدول 4- محاسبه فاکتور بلوغ و تخمین مقاومت بتن در محل

 

نکته: ستون اخر یعنی مقاومت فشاری بتن از شکل 17 بدست می‌آید. محور افقی نمودار شکل 17 فاکتور بلوغ بتن و محور قائم مقاومت فشاری بتن برحسب psi و Mpa می‌باشد.

 

رابطه مقاومت - فاکتور بلوغ

شکل 17- رابطه مقاومت – فاکتور بلوغ

 

نتیجه: مشاهده می‌شود که بعد از گذشت 3 روز، بتن به مقاومت 11 مگاپاسکال رسیده است.

2.9. اتمام حفاظت از بتن

پس از اتمام دوره حفاطت، بتن باید به تدریج خنک شود تا رشد ترک‌های ناشی از کرنش که در اثر اختلاف دمای بین درون و بیرون بتن تشکیل شده است، کاهش یابد. حذف آهسته منابع گرما و باقی گذاشتن عایق در محل تا زمانی که بتن اساساً با دمای متوسط محیط به تعادل برسد، از جمله روش‌هایی است که می‌توان برای اتمام دوره حفاظت بکار برد. کاستن حفاظت بایستی حداقل در مدت 24 ساعت صورت پذیرد تا بتن در معرض تغییرات ناگهانی دما قرار نگیرد. حداکثر افت دمای مجاز پس از 24 ساعت، باید مطابق جدول 5 متناسب با حداقل بُعد عضو بتنی باشد. مشاهده می‌شود که با بیشتر شدن حداقل بُعد عضو بتنی، حداکثر مقدار مجاز افت دمای آن کمتر می‌شود؛ زیرا در اعضای حجیم بتنی، گرادیان حرارتی بیشتری داریم و بیشتر در معرض ترک هستند.

 

جدول 5- حداکثر افت دمای بتن، 24 ساعت بعد از اتمام حفاظت

حداکثر مجاز افت دمای بتن

 

مثال 9: در آخرین ساعات دوره حفاظت از بتن در هوای سرد، دمای نزدیک سطح پدستال سوله‌ای با ابعاد 1 m × 1m × 2 m بیست درجه سلسیوس می‌باشد. با حذف تدابیر حفاظتی، بعد از 24 ساعت حداقل دمای نزدیک پدستال چقدر می‌تواند باشد؟

جواب: باتوجه به ابعاد پدستال، حداقل بُعد آن بین 90 تا 180 سانتی‌متر می‌باشد. پس حداکثر افت دمای نزدیک سطح بتن 17 درجه سلسیوس می‌باشد. در نتیجه دمای نزدیک سطح بتن نباید کمتر از 3 ℃ = 17 – 20 باشد.

3.9. عمل‌آوری ثانویه (مراقبت)

عمل‌آوری ثانویه یا مراقبت مربوط به دوران پس از گیرش بتن و در مرحله سخت شدن بتن می‌باشد. در این مرحله بایستی رطوبت سطحی و حداقل گرمای لازم جهت هیدراتاسیون سیمان فراهم شود. این مرحله معمولاً به یکی از 3 روش زیر انجام می‌شود.

الف) رطوبت رسانی: در این روش از تَر و خشک شدن سطح بتن جلوگیری می‌شود. با مرطوب کردن سطح بتن می‌توان این کار را انجام داد.
ب) حفظ رطوبت (عایق رطوبت): در این روش از تبخیر شدن آب جلوگیری می‌شود.
پ) ترکیبی: در این روش از هر دو روش فوق استفاده می‌شود تا معایب هر دو روش پوشش داده شود. در این حالت ابتدا رطوبت رسانی و سپس حفظ رطوبت انجام می‌شود. برای مثال آیین‌نامه استفاده از نایلون بر روی پوشش‌های خیس و مواد جاذب آب مثل گونی را توصیه می‌کند.

پس از پایان دوره حفاظت از بتن، اگر دمای متوسط بتن مساوی یا بیشتر از 5 درجه سلسیوس باشد، مراقبت از بتن بطور متعارف انجام خواهد شد. پس یکی از شرایط عمل‌آوری بتن، تأمین دمای بالای 5 درجه سلسیوس برای بتن (گرمایش در محفظه بسته) می‌باشد تا بتن در هوای غیرسرد عمل‌آوری شود. در حالت دیگر، شرایط عمل‌آوری بتن در دمای کمتر از 5 درجه سلسیوس انجام می‌شود و محافظت از بتن تا کسب مقاومت مورد نظر ادامه پیدا می‌کند. در حالت کلی، مدتی که دمای بتن کمتر از 5 درجه سلسیوس باشد، از مدت عمل‌آوری ثانویه محسوب نخواهد شد.

پس از پایان دوره حفاظت از بتن، اگر دمای محیط بیشتر از 10 درجه سلسیوس باشد و رطوبت نسبی محیط به نحوی باشد که خشک‌شدگی بتن محتمل باشد، از عمل‌آوری رطوبت‌رسانی استفاده خواهد شد. در غیر اینصورت عمل‌آوری به روش عایق رطوبت انجام خواهد شد.

نحوه کنترل و اندازه‌گیری دمای بتن

شکل 18- کنترل و اندازه‌گیری دمای بتن

 

در ادامه بطور خلاصه به بررسی روش‌های عمل‌آوری بتن خواهیم پرداخت. برای اطلاعات بیشتر می‌توانید به مقاله «روش‌های کیورینگ یا عمل‌آوری بتن به همراه بررسی نکات آیین‌نامه‌ای» مراجعه کنید.

 

روش های رطوبت رسانی به بتن

 

نکات تکمیلی عمل‌آوری به روش رطوبت‌رسانی:

  1. روش ایجاد حوضچه روی سطح بتن و غرقاب‌سازی، برای محیط‌های خورنده به‌دلیل کاهش قلیائیت مناسب نیست.
  2. در آب‌پاشی بارانی، آب که بصورت ثقلی رو به پایین حرکت می‌کند، می‌تواند سطوح افقی و قائم و حتی سقف را خیس کند. در این روش باید به احتمال شسته شدن سطح بتن توجه ویژه‌ای شود.
  3. ازجمله مشکلات روش مه‌پاشی می‌توان به گرانی تجهیزات، مسدود شدن افشانک‌ها و عمل‌آوری در حضور باد اشاره کرد.
  4. در روش مه‌پاشی ذرات آب بسیار ریز هستند و در هوا بصورت معلق باقی می‌مانند. در این روش رطوبت نسبی محیط افزایش یافته و از شدت و تأثیر مستقیم تابش آفتاب به سطح بتن جلوگیری می‌شود. همچنین با ایجاد خنکی در محیط، تبخیر از سطح بتن را کاهش می‌یابد. در این روش نگرانی بابت شسته شدن بتن وجود ندارد و از همان ساعات اول بتن‌ریزی و تراکم می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
  5. در روش بخاردهی، با تماس بخار با سطح بتن از خشک‌شدگی جلوگیری می‌شود. به همین دلیل می‌تواند نقش عمل‌آوری حرارتی (پروراندن) را نیز ایفا کند. در این روش، بخار رطوبت سطح را نیز تأمین می‌کند.
  6. در عمل‌آوری با استفاده از پارچه کنفی خیس، بایستی تار و پود آن به نحوی به هم چسبیده باشند که نور به راحتی از آن عبور نکند. همپوشانی این پارچه‌ها در نقاط اتمام آن، باید حداقل 10 سانتی‌متر باشد. توصیه می‌شود از دو لایه در جهت عمود بر هم استفاده شود. لایه‌های این پارچه‌ها باید تا حد امکان به سطح بتن چسبیده باشد تا امکان عبور جریان هوا از زیر آن‌ها از بین برود. امکان آتش‌سوزی و گسترش آن در این روش وجود دارد.
  7. درصورت استفاده از حصیر طبیعی، بهتر است از حصیرهای بافته شده از برگ نخل یا نی تازه و یا سایر گیاهان تازه استفاده نشود تا اسیدهای گیاهی و مواد آلی آن در تماس با سطح بتن نباشد. در این روش نیز احتمال آتش‌سوزی و گسترش آن وجود دارد.
  8. در روش عمل‌آوری با استفاده از کاه، پوشال و خاک اره، یکی از مشکلات تثبیت آن‌ها در شرایط باد است. همچنین درصورت استفاده از این مواد تغییر رنگ در سطح بتن مشاهده می‌شود. درصورتی‌که این مواد خیس نباشند، می‌توانند نقش عایق حرارتی را نیز ایفا کنند.
  9. در روش عمل‌آوری با خاک یا ماسه، باید توجه داشت که یون سولفات یا کلرید موجود در خاک یا ماسه، به بتن جوان آسیب نرساند. خاک‌های کشاورزی برای استفاده جهت رطوبت‌رسانی بطور غیرمستقیم مناسب نیستند. همچنین در این روش احتمال مشاهده تغییر رنگ سطح بتن وجود دارد.

 

رطوبت رسانی مستقیم و غیر مستقیم به بتن

شکل 19- روش‌های رطوبت رسانی

 

روش های حفظ و عایق رطوبت

 

نکات تکمیلی عمل‌آوری به روش حفظ و عایق رطوبت:

  1. در زیر ورق‌های نایلونی (پلاستیکی) نباید هوا جریان داشته باشد. همچنین قرار دادن مستقیم آن‌ها روی بتن خمیری و تازه، می‌تواند نمای سطح آن را نامطلوب کند. تعریق در زیر نایلون و چکه کردن آن می‌تواند به یکنواختی و یکرنگی سطح آسیب برساند.
  2. ورق‌های نایلونی یا پلی اتیلن باید به نحوی مناسب با استفاده از میله یا پروفیل فولادی یا چارتراش چوبی تثبیت شود. ورق‌های نایلونی باید به اندازه دو برابر ضخامت دال ادامه داشته باشند.
  3. یکی از مشکلات استفاده از نایلون، پارگی و سوراخ شدن ورقه نایلونی در اثر تردد می‌باشد. در این صورت، امکان ترمیم آن‌ها وجود ندارد؛ لذا در پهن کردن، جمع کردن و حمل کردن باید احتیاط‌های لازم را داشت.
  4. مواد شیمیایی غشاءساز باید از مواد پلیمری (رزینی) یا موم‌ها تشکیل شوند. این مواد به دو دسته محلول در آب و غیرمحلول در آب تقسیم می‌شوند. توصیه می‌شود از نوع محلول در آب استفاده شود. نوع غیر محلول بایستی پس از اتمام آب انداختن استفاده شود.

 

 روش‌های حفظ و عایق رطوبت

شکل 20- روش‌های حفظ و عایق رطوبت

 

❓مدت عمل‌آوری ثانویه بتن چگونه تعیین می‌شود؟

مدت مراقبت از بتن به عواملی مختلفی همچون نسبت آب به سیمان، مقدار مواد سیمانی، نوع مواد سیمانی، رده مقاومت بتن، آهنگ کسب مقاومت، دمای سطح بتن، هوای مجاور، شرایط محیطی پس از پایان دوره عمل‌آوری و همچنین اهمیت بتن و سازه بستگی دارد.

شرایط محیطی پس از عمل‌آوری در 4 رده مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. ابتدا بایستی متناسب با پروژه، رده عمل‌آوری را تعیین کنیم. سپس با استفاده از جدول 6، درصد مقاومت کسب شده برای بتن بعد از دوره عمل‌آوری بدست می‌آید. با شکستن نمونه‌های آگاهی یا استفاده از رابطه همبستگی مقاومت بتن با بلوغ بتن، می‌توان اتمام مدت زمان عمل‌آوری را تعیین کرد. در این حالت نیازی به استفاده از جدول 6 برای تعیین حداقل مدت عمل‌آوری نیست. اما اگر از این روش‌ها استفاده نشود، حداقل مدت عمل‌آوری بتن نباید از مقادیر مندرج در جدول 6 کمتر باشد. در جدول 6 حداقل مدت عمل‌آوری بر حسب دمای سطح بتن و روند کسب مقاومت آن ارائه شده است. نحوه استفاده از جدول در گام‌های زیر توضیح داده شده است.

گام 1: تعیین رده عمل‌آوری بر اساس شرایط محیطی
گام 2: بررسی کسب مقاومت فشاری بتن درصورت استفاده از روش همبستگی مقاومت بتن با بلوغ آن یا نمونه‌های آگاهی، در غیر اینصورت تعیین روند کسب مقاومت بتن (r)

r=( مقاومت فشاری 2 روزه)/(مقاومت فشاری 28 روزه)                  رابطه (9)

نکته: مقاومت فشاری 2 روزه با استفاده از آزمونه‌ تعیین می‌شود.

گام 3: تعیین حداقل مدت عمل‌آوری بر اساس دمای متوسط سطح بتن درصورتی‌که از روش نمونه آگاهی یا همبستگی مقاومت بتن با بلوغ بتن استفاده نشده باشد.

 

جدول 6- تعیین مدت عمل‌آوری ثانویه بتن

مدت زمان عمل آوری بتن در هوای سرد

 

نکته 1: درصورتی‌که شرایط مهاجم تلقی شود و عضو بتنی از نظر دوام در شرایط بحرانی باشد، رده عمل‌آوری 2 و 3 یک درجه افزایش می‌یابند.
نکته 2: در مواردی که نسبت سطح به حجم زیاد باشد (اعضای صفحه‌ای با ضخامت کم)، دقت در عمل‌آوری و افزایش مدت آن توصیه می‌شود؛ لذا می‌توان رده عمل‌آوری را یک درجه افزایش داد.
نکته 3: با افزایش درجه رده عمل‌آوری شرایط بدتر می‌شود. پس باید عمل‌آوری را تا رسیدن به مقاومت بالاتری ادامه داد تا شرایط نامناسب بعد از عمل‌آوری تأثیر قابل توجهی بر مقاومت بتن نداشته باشد.
نکته 4: درصورتی‌که گیرش نهایی بتن بیش از 5 ساعت طول بکشد، مدت اضافی گیرش را باید به مدت عمل‌آوری بتن اضافه کرد.
نکته 5: با کاهش دمای متوسط سطح بتن و کندتر شدن روند کسب مقاومت، مدت عمل‌آوری بر حسب روز افزایش می‌یابد.
نکته 6: چنانچه دمای متوسط در مدت عمل‌آوری بیش از 30 درجه سلسیوس باشد، استفاده از حداقل مدت زمان عمل‌آوری ارائه شده در جهت اطمینان می‌باشد.
نکته 7: درصورتی‌که رشد مقاومت بتن کمتر از مقدار موجود در جدول باشد، بایستی مدت عمل‌آوری تا رسیدن به درصدی از مقاومت 28 روزه مطابق رده‌های عمل‌آوری تعیین شود.
نکته 8: اگر دمای سطح بتن کمتر از 5 درجه سلسیوس شود، معادل این مدت باید به مدت عمل‌آوری افزوده شود.

مطابق مبحث 9 مقررات ملی ساختمان ویرایش 99، ضوابط بندهای زیر از آیین‌نامه در مورد مدت عمل‌آوری باید رعایت شوند.

 

بتن ریزی در هوای سرد مبحث نهم

 

در بتن‌ریزی هوای سرد، دوام بتن در سیکل‌های ذوب و یخ‌زدگی حائز اهمیت می‌باشد؛ لذا عمل‌آوری بتن تا کسب 70 درصد مقاومت مشخصه ادامه پیدا می‌کند. بعد از بررسی قسمت پروراندن بتن در هوای سرد، روش کلی و مرسوم ارائه خواهد شد.

❓کفایت یا عدم کفایت عمل‌آوری چگونه سنجیده می‌شود؟

اگر دستگاه نظارت نتوانست در مورد شیوه عمل‌آوری و مدت آن به یک جمع‌بندی برسد و نسبت به آن مشکوک بود، بایستی قبل از اجرای بتن آزمایش‌هایی برای کنترل کفایت عمل‌آوری انجام شود. آزمایش‌ها بر روی بتن عمل‌آوری شده در شرایط استاندارد و شرایط کارگاهی انجام می‌شود. آزمونه‌های کارگاهی و استاندارد باید از یک پیمانه بتن باشند و از هر کدام 3 آزمونه تهیه شود. البته مطابق مبحث 9، در شرایط کارگاه اگر از آزمونه استوانه‌ای 300×150 میلی‌متر استفاده شود، حداقل 2 آزمونه و اگر از از آزمونه استوانه‌ای 200×100 میلی‌متر استفاده شود، حداقل 3 آزمونه مورد نیاز است.
مطابق آیین‌نامه بتن ایران، کفایت عمل‌آوری وقتی حاصل خواهد شد که یکی از موارد زیر تأمین شده باشد:

  1. میانگین مقاومت آزمونه‌های عمل‌آوری شده در شرایط واقعی کارگاه در سن مقاومت مشخصه، حداقل 0.85 مقاومت میانگین آزمونه‌های عمل‌آوری شده در شرایط استاندارد در همان سن باشد.میانگین
  2. مقاومت آزمونه‌های عمل‌آوری شده در شرایط واقعی کارگاهی، حداقل 10 درصد بیشتر از مقاومت مشخصه بتن در همان سن باشد.

توجه: در مورد دوم نیازی به آزمونه‌های عمل‌آوری شده در شرایط استاندارد نداریم و این یک مزیت محسوب می‌شود.

نکته: آزمونه‌های شرایط کارگاهی در همان شرایط کارگاه عمل‌آوری می‌شوند، ولی آزمونه‌های عمل آمده در شرایط استاندارد تا سن مقاومت مشخصه در حوضچه آب یا اتاق مرطوب در دمای استاندارد نگهداری می‌شوند.

این موضوع در مبحث 9 ویرایش 1399 و ACI318-19 با کمی تفاوت بصورت زیر بیان شده است:

 

روش های نگهداری و عمل آوری بتن مطابق مبحث نهم

 

❓در مواردی که مدت و شیوه عمل‌آوری قابل قبول نباشد و کفایت عمل‌آوری نتیجه نشود، چه باید کرد؟

در این صورت مدت یا شیوه عمل‌آوری یا هردو بایستی تغییر کند و آزمایش‌ها دوباره انجام شود. دقت داشته باشیم که شیوه عمل‌آوری برای شرایط محیطی و فصل خاصی (مثل تابستان یا زمستان) مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین امروزه باتوجه به آلودگی هوا و گرمایش زمین، شرایط دمایی عجیبی می‌تواند در نقاط سردسیر کشور تجربه شود. برای مثال در زمستان، در یک هفته دمای کمتر از 10- درجه سلسیوس و بارش برف تجربه می‌شود و در هفته بعد میانگین دمای هوا بیشتر از 5 درجه سلسیوس است. لذا در اینگونه شرایط، دیدگاه خود را در مورد شرایط عمل‌آوری بروزرسانی کنیم.

4.9. عمل‌آوری حرارتی (پروراندن)

عمل‌آوری حرارتی یا پروراندن بخشی از عمل‌آوری ثانویه بتن می‌باشد. پروراندن بتن به عملیاتی گفته می‌شود که منجر به افزایش دمای سطح بتن در هوای سرد می‌شود. پس می‌توان نتیجه گرفت که پروراندن صرفاً مختص زمانی است که دمای مجاور بتن سرد است. همانطورکه قبلاً نیز بیان شد، در دمای کمتر از 5 درجه سلسیوس، هیدراته شدن سیمان بسیار کند و از منظر مهندسی متوقف می‌شود. در عمل‌آوری حرارتی بتن، گرمای محیط افزایش می‌یابد تا فرایند هیدراتاسیون بتن تکمیل شود؛ لذا در دمای بیشتر کاهش رطوبت محیط محتمل هست.

مطابق آیین‌نامه بتن ایران، بتن ممکن است در دمای بالای 15 درجه سلسیوس به رطوبت‌رسانی نیز احتیاج داشته باشد. لذا در این صورت به سراغ روش‌های بیان شده در قسمت مراقبت از بتن مراجعه خواهیم کرد. همچنین پروراندن بتن می‌تواند با سرعت عادی یا زیاد، بتن را به مقاومت مورد نظر برساند که در این حالت سرعت هیدراتاسیون تحت تأثیر قرار می‌گیرد. یعنی هرچه سرعت هیدراتاسیون بیشتر باشد، دستیابی به مقاومت مورد نظر در زمان کمتری انجام خواهد شد. پس دسته‌بندی کلی پروراندن بتن می‌تواند بصورت زیر باشد.

 

عمل آوری حرارتی بتن

 

1.4.9. روش‌های پروراندن خشک

در این روش‌ها با گرمارسانی شرایط مطلوب برای بتن فراهم می‌شود. باید دقت شود که خشک‌شدگی کلی یا موضعی برای سطح المان‌های بتنی نداشته باشیم؛ زیرا موجب ترک‌خوردگی می‌شود. همچنین دمای متوسط محیط بصورت یکنواخت افزایش یابد و از افزایش دمای محیط و سطح بتن بصورت موضعی اجتناب شود. در ادامه روش‌های پروراندن خشک مورد بررسی قرار خواهد گرفت:

1.1.4.9. گرمارسانی خشک با بخاری

ماده مصرفی این بخاری‌ها، گاز طبیعی، گاز مایع، نفت سفید، گازوئیل، مازوت، چوب و … می‌باشد. گازهای ناشی از سوختن این مواد باید توسط دودکشی به بیرون از محل هدایت شوند و در مجاورت و یا تماس بتن تازه قرار نگیرند؛ زیرا گاز کربن دی اکسید تولیدی این بخاری‌ها موجب کربناته شدن بتن و خوردگی میلگردها می‌شود. البته در بتن‌های غیرمسلح، کربناته شدن اهمیت چندانی ندارد. وجود فن در این بخاری‌ها موجب توزیع بهتر گرما می‌شود.

بخاری‌ها به دو دسته بخاری‌های مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شوند که در ادامه به توضیح هریک پرداخته می‌شود.

بخاری‌ مستقیم

این بخاری‌ها دستگاه‌های نسبتاً ساده و ارزانی جهت تولید هوای گرم دارند. مدل‌های با فن و بدون فن این بخاری‌ها در بازار موجود است. سوخت این بخاری‌ها روغن، نفت سفید، پروپان، گازوئیل یا گاز طبیعی می‌باشد. سوزاندن این سوخت‌ها برای تأمین هوای گرم، CO2 (به مقدار زیاد) و CO (به مقدار کم) تولید می‌کند و بصورت مستقیم به بیرون انتقال می‌دهد؛ لذا اگر از بتن در برابر این گازها محافظت نشود، به هیچ وجه برای بتن ریزی در هوای سرد مناسب نیستند.
علاوه بر احتمال خوردگی آرماتورها در این حالت، کربن دی اکسید تولید شده با کلسیم هیدروکسید روی سطح بتن تازه ترکیب شده و کلسیم کربنات را بوجود می‌آورد. این لایه جدید با فرایند هیدراتاسیون تداخل کرده و سطح بتن نرم و گچی می‌شود که با گذشت زمان، بتن سطح پوک می‌شود. همچنین مونو اکسید کربن تولیدی این بخاری‌ها می‌تواند برای کارکنان خطر خفگی داشته باشد. این بخاری‌ها باید دارای هواکش باشند و بصورت مستقیم برای گرمایش سطح بتن مورد استفاده قرار نگیرند.

 

گرما رسانی خشک بتن با بخاری

شکل 21- بخاری مستقیم و مکانیزم آن

 

بخاری غیرمستقیم

این بخاری‌ها از نظر اندازه، سوخت‌های مصرفی و آلاینده‌ها بسیار شبیه به بخاری‌های مستقیم هستند. یک فن جهت چرخش هوای گرم در آن‌ها وجود دارد. اما تفاوت اصلی آن‌ها با بخاری‌های مستقیم، تفکیک مسیر خروج آلاینده‌ها و هوای گرم است. در این بخاری‌ها آلاینده‌ها به سمت بیرون فضا تخلیه می‌شوند و هوای تمیز به داخل محفظه بسته دمیده می‌شود؛ لذا برای گرمایش بتن در محفظه بسته در هوای سرد بسیار مناسب هستند.

 

روش‌های پروراندن خشک

شکل 22- بخاری غیرمستقیم و مکانیزم آن

 

تذکر 1: در برخی موارد دیده شده است که پرسنل اجرایی برای گرمایش بتن لاستیک آتش می‌زنند!! نباید از این روش برای گرمایش استفاده شود؛ زیرا انتقال دود و آلاینده‌های ایجاد شده به فضای بیرون سخت است و اگر این کار انجام نشود، خوردگی میلگردها را شاهد خواهیم بود. از طرفی بوی وحشتناک و آلودگی هوا از دیگر معایب این روش است.

تذکر 2: استفاده از بخاری‌های غیر استاندارد و بالا بودن شعله بخاری می‌تواند منجر به آسیب به یونولیت‌ها و بلوک‌های سقف شود. همچنین درصورتی‌که سقف دال باشد، گرمایش بصورت موضعی صورت می‌پذیرد که مطلوب نیست.

 

استفاده از بخاری‌های غیر استاندارد می‌تواند منجر به آسیب به یونولیت‌ها و بلوک‌های سقف شود

شکل 23- استفاده از بخاری غیراستاندارد و تبعات آن

 

2.1.4.9. گرمارسانی خشک با بخاری برقی

این بخاری‌ها گازهای زیان‌آور تولید نمی‌کنند و این یک مزیت برای آن‌ها محسوب می‌شود. این بخاری‌ها باید در فاصله مناسبی از سطح بتن واقع شوند تا تشعشع آن‌ها آسیبی به سطح بتن وارد نکند. حداقل فاصله این بخاری‌ها از سطح بتن بدون قالب و قالب‌دار به‌ترتیب 75 و 50 سانتی‌متر می‌باشد که باید رعایت شود.

 

نحوه گرمارسانی خشک با بخاری برقی

شکل 24- بخاری برقی

 

3.1.4.9. گرمارسانی خشک با رادیاتورهای گرمایشی

در این روش با گرداندن بخار، آب گرم یا روغن داغ در داخل رادیاتور، گرمارسانی به محیط انجام می‌شود. این رادیاتورها قابل حمل بوده و با جریان الکتریکی کار می‌کنند. همچنین راندمان بالایی دارند و کم مصرف می‌باشند. رعایت فاصله مناسب این رادیاتورها از بتن نیز توصیه می‌شود.

 

گرمارسانی خشک با رادیاتورهای گرمایشی

شکل 25- رادیاتور گرمایشی

 

4.1.4.9. گرمارسانی خشک با تشعشع

استفاده از تشعشع ناشی از لوله‌های حاوی روغن یا لوله‌هایی که گاز در آن‌ها می‌سوزد و آن‌را داغ و سرخ می‌کند و همچنین لامپ‌های مادون قرمز که به کمک جریان برق کار می‌کنند، می‌تواند برای گرمارسانی به سطح بتن مورد استفاده قرار گیرد. باتوجه به تشعشع، فاصله مناسب این تجهیزات باید از سطح بتن و قالب رعایت شود. برای مثال فاصله یک لامپ 100 واتی مادون قرمز از سطح بتن بدون قالب و با قالب به ترتیت از 50 و 25 سانتی‌متر کمتر نشود. تعداد و فاصله این تجهیزات از سطح قالب یا بتن باید مشخص و تنظیم شود. این روش گاهی از نظر مصرف انرژی بسیار سودمندتر است.

 

گرمارسانی خشک با تشعشع

شکل 26- گرمارسانی تشعشعی

 

5.1.4.9. گرمارسانی خشک با جریان برق

در این روش که کاربرد چندانی ندارد، با اتصال جریان برق با ولتاژ کمتر از 50 ولت و ترجیحاً کمتر از 35 ولت به قالب فلزی یا آرماتورهای داخل بتن، بتن گرم می‌شود. باتوجه به ولتاژ پایین جریان برق، احتمال برق‌گرفتگی انسان وجود ندارد. در این روش که بیشتر در تسریع کسب مقاومت بتن از آن استفاده می‌شود، احتمال خشک‌شدگی بتن وجود دارد.

2.4.9. روش‌ حفظ و عایق گرما

بتن با دمای مناسب حتی در هوای سرد در قالب ریخته می‌شود. ذات بتن گرمازا است و با هیدراته شدن سیمان این گرما آزاد می‌شود. اگر در برابر خروج این گرما عایق ایجاد کنیم تا گرمای آزاد شده را جذب کند و بتن گرم بماند، به هدف خود در عمل‌آوری حرارتی رسیده‌ایم. البته باید توجه داشت که این عایق‌بندی تا حدی می‌تواند از اتلاف گرمای موجود جلوگیری کند.

این عایق می‌تواند در سطوح افقی و قائم اجرا شود. لحاف‌های پشم شیشه یا پشم سنگ، ورق‌های پلی یورتان و پلی استایرن منبسط شده و تخته‌های چندلا از جمله موارد پر کاربردی هستند که در حفظ گرمای بتن استفاده می‌شوند. همپوشانی ورق‌های عایق و خیس نشدن آن‌ها بسیار حائز اهمیت است و به هنگام اجرا باید به آن‌ها توجه داشت. علاوه بر استفاده از این عایق‌ها، توصیه می‌شود یک پوشش نایلونی یا روکش آلومینیومی نیز روی آن‌ها کشیده شود.

 

استفاده از روش‌ حفظ و عایق گرما

شکل 27- عایق نایلون به همراه پشم شیشه

 

3.4.9. روش‌های پروراندن مرطوب

برای کاهش احتمال آسیب دیدن بتن در اثر خشک‌شدگی، جمع‌شدگی، ترک‌خوردگی و جلوگیری از کاهش جدی فرایند هیدراتاسیون، از روش‌ها پروراندن مرطوب استفاده می‌شود. می‌توان رطوبت‌رسانی را به شکل آب‌دهی مستقیم، بخار و … انجام داد. اما بهترین شیوه استفاده از بخار آب با دمای مناسب است.

در بخاردهی بهتر است بخار از پایین دمیده شود تا ترازهای مختلف ارتفاعی دمای یکنواختی داشته باشند. همچنین بخاردهی نباید بصورت مستقیم به سطح بتن دمیده شود؛ زیرا در اینصورت تنش حرارتی و گرمای موضعی بوجود می‌آید. درصورتی‌که قالب‌های عضو باز نشده باشند، این روش پروراندن، پروراندن مرطوب نخواهد بود، زیرا رطوبت به زیر قالب نمی‌رسد و صرفاً گرمارسانی خشک محسوب خواهد شد. در بخاردهی، دما برای کمتر از 45 درجه سلسیوس تنظیم می‌شود؛ زیرا دماهای بالاتر، پروراندن تسریع شده تلقی می‌شود. اما در موارد خاص مانند وجود پزولان و سرباره بتن، چنانچه مشخص شود که دمای بالاتر دوام بتن را تحت تأثیر قرار نخواهد داد، دما می‌تواند بیشتر از 45 درجه سلسیوس هم در نظر گرفته شود.

4.4.9. پروراندن تسریع‌شده

این روش در بتن‌های پیش‌ساخته کاربرد دارد و در دمای بالاتر از 45 درجه سلسیوس انجام می‌شود تا بتن در مدت کمتر مقاومت مورد نظر را کسب کند. برای دستیابی به دوام در برابر سایش و فرسایش بتن، خوردگی میلگرد و آسیب‌های ناشی از یخ زدن و آب شدن‌های متوالی، بایستی به نکات زیر توجه شود:

دمای سطح بتن قبل از گیرش اولیه

  • دمای سطح بتن نباید قبل از گیرش اولیه از 45 درجه سلسیوس بالاتر رود. اگر این طور باشد، پروراندن تسریع شده به تأخیر خواهد افتاد.
  • تأخیر بتن تابع دمای اولیه بتن، نوع مواد سیمانی، مقدار سیمان، دمای محیط مجاور، نسبت آب به سیمان و مواد افزودنی است. زمان تأخیر معمولاً 1 تا 5 ساعت می باشد که با تنظیم دمای بتن و محیط مجاور در حدود 30 درجه سلسیوس، این مدت به کمتر از 2 ساعت کاهش خواهد یافت.

نرخ افزایش دما

  • حداکثر نرخ افزایش دما برای قطعات نازک تر از 30 سانتی متر، 25 درجه سلسیوس در ساعت است.
  • حداکثر نرخ افزایش دما برای قطعات ضخیم تر از 180 سانتی متر، 10 درجه سلسیوس در ساعت است.
  • حداکثر نرخ افزایش دما برای قطعات بین 30 تا 180 سانتی متر می‌توان از درون یابی خطی استفاده کرد

محدودیت دمای عمل آوری حرارتی

  • با افزایش دمای عمل آوری حرارتی، طول مدت عمل آوری را میتوان کاهش داد. اما افزایش دما به 70 درجه سلسیوس محدود شده است.
  • درصورتیکه SO3 موجود در سیمان بیشتر از 2 درصد باشد، این دمای حداکثر به 60 درجه سلسیوس محدود خواهد شد.

کاهش گرمارسانی

  • بعد از اتمام نگهداری بتن، کاهش گرمارسانی باید به تدریج انجام شود تا دمای سطح بتن به دمای محیط برسد. این نرخ کاهش دما باید محدود شود تا از ترک های ناشی از شوک یا تنش های حرارتی جلوگیری شود.
  • توصیه می شود نرخ کاهش دما کمتر از نرخ افزایش دما باشد و در هر صورت به 20 درجه سلسیوس در ساعت محدود شود.

 

نتیجه: در بتن‌ریزی هوای سرد بایستی پایش دما بخصوص در دوران محافظت با دقت انجام شود. در هوای سرد تأمین گرمای مورد نیاز برای عمل هیدراتاسیون بیشتر از تأمین رطوبت اهمیت دارد؛ اما ممکن است در اثر تأمین گرما، خشک‌شدگی بتن اتفاق بیافتد. در اینصورت تأمین حرارت و رطوبت توأم انجام خواهد شد.

10. قالب‌برداری و برچیدن پایه‌های اطمینان

زمان قالب‌برداری در هوای سرد نسبت به حالت عادی طولانی‌تر خواهد بود، زیرا روند کسب مقاومت برای انواع سیمان کندتر می‌باشد. البته با در نظر گرفتن تدابیری مانند استفاده از افزودنی‌ها، پروراندن، محافظت و مراقبت از بتن می‌توان شرایط ایده‌آل را فراهم کرد. زمان قالب‌برداری به دمای مجاور سطح بتن بستگی دارد. حداقل مقاومت لازم بتن جهت قالب‌برداری اعضای خمشی و برداشتن پایه‌های اطمینان آن‌ها، باید توسط مهندس مشاور یا دستگاه نظارت مشخص شود. اگر این حداقل‌ها تعیین نشده باشد، می‌توان از نمونه‌های آگاهی استفاده کرد. بدین صورت که قالب‌برداری و برداشتن پایه‌های اطمینان با رسیدن مقاومت بتن بترتیب به 70 درصد و 90 درصد مقاومت مشخصه بتن انجام شود. همچنین می‌توان از جدول زیر برای حداقل زمان قالب‌برداری استفاده کرد.

 

جدول 7- مدت زمان توصیه شده برای باز کردن قالب‌ها

روش‌های پروراندن مرطوب بتن

 

نکته 1: توصیه می‌شود پایه‌های اطمینان در تیرها حداقل 50 درصد و در دال‌ها حداقل 100 درصد، در زمان قالب‌برداری قالب زیرین همچنان به عنوان پایه اطمینان زیر اعضا باقی بمانند.

نکته 2: زمان‌های ارائه شده در جدول فوق برای سیمان تیپ I و II می‌باشد؛ لذا برای سیمان‌های تیپ III این زمان طبیعتاً کمتر خواهد بود. برای سیمان‌های با مقاومت اولیه کمتر مانند سیمان‌های آمیخته، این زمان‌ها ممکن است متناسب با شرایط افزایش یابد. همچنین درصورت استفاده از مواد زودگیرکننده و دیرگیرکننده این زمان‌ها به ترتیب کاهش و افزایش خواهد یافت.

نکته 3: برای دال‌های دو طرفه نظر مهندس مشاور یا ناظر باید اعمال شود ولی در هر صورت حداکثر زمان برای قالب‌برداری دال دو طرفه، همان زمان‌های ارائه شده برای دال یکطرفه است و در جهت اطمینان می‌توان از آز آن‌ها استفاده کرد.

نکته 4: اگر دمای متوسط مجاور بتن غیر از اعداد ذکر شده باشد، می‌توان با استفاده از درون‌یابی خطی حداقل مدت زمان قالب‌برداری را بدست آورد.

فرض کنید دمای Tm بین دو دمای T1 و T2 قرار دارد بطوریکه T1<T2 می‌باشد. مدت زمان قالب‌برداری در دماهای T1، T2 و Tm به ترتیب H1، H2 و Hm در نظر گرفته می‌شود. در اینصورت Hm برابر خواهد بود با:

Hm=H2+((T2-Tm)/(T2-T1 ))(H1-H2)               رابطه (10)

مثال 10: هوا سرد است و دمای مجاور ستون‌های بتنی در یک طبقه با استفاده از تجهیزات گرمایشی به 12 درجه سلسیوس افزایش یافته است. حداقل زمان باز کردن قالب برحسب متوسط دمای مجاور بتن طبق جدول 7 را بدست آورید.

H2=10 h
H1=12 h
T2=15 ℃
T1=10 ℃

Hm=H2+((T2-Tm)/(T2-T1))(H1-H2) → Hm=10+((15-12)/(15-10))(12-10)=11.2 h

11 h  , 0.2×60min=11h and 12 min   →   12h      در جهت اطمینان

 

در برچیدن پایه‌های اطمینان در هر شرایط محیطی یک قاعده کلی حتماً باید رعایت شود. این قاعده بیان می‌کند که پایه‌های اطمینان باید بعد از اینکه اعضای بتنی قادر به تحمل وزن خود و بارهای وارده هستند، جمع‌آوری شوند. برچیدن این پایه‌ها بایستی بدون اعمال ضربه و فشار صورت گیرد. بدین منظور، برچیدن پایه‌های اطمینان در دهانه‌های بزرگ از وسط دهانه به سمت تکیه‌گاه‌ها و در طره‌ها از انتهای آن به سمت تکیه‌گاه‌ها انجام شود.

مطابق آیین‌نامه بتن ایران، برای تیرها تا دهانه 7 متر، برداشتن کل قالب و داربست و سپس زدن پایه‌های اطمینان مجاز است. اما اگر دهانه تیر از 7 متر بزرگتر باشد، برداشتن قالب‌ها باید طوری باشد که بدون جابه‌جایی پایه‌های اطمینان میسر باشد.

اگر مجموعه قالب‌بندی (قالب‌ها، شمع‌ها و پایه‌های اطمینان) طبقه بالا روی طبقه پایین تکیه دارد، زمانی پایه‌های اطمینان طبقه پایین برچیده شود که بتن طبقه بالا مقاومت لازم را کسب کرده باشد. به همین دلیل است که توصیه می‌شود در دو طبقه مجاور پایه‌های اطمینان پا برجا باشند و روی هم و در امتداد یکدیگر قرار گیرند. پایه‌های اطمینان دو طبقه اگر در امتداد یک دیگر قرار گیرند، بار بتن طبقه بالایی دقیقا روی پایه اطمینان طبقه پایین وارد شده و تنش و تغییرشکل اضافی ناشی از بارهای فوقانی توسط تکیه‌گاه‌ها تحمل شود.

 

قالب‌برداری و برچیدن پایه‌های اطمینان

شکل 28- پایه‌های اطمینان در طبقات مختلف

 

توجه: قالب‌برداری نباید شرایط محافظت، مراقب و پروراندن بتن را بر هم زد و بایستی تدابیر لازم اندیشیده شود.

11. افزودنی‌های بتن

همانطورکه قبلاً نیز اشاره کردیم، کاهش نسبت آب به سیمان، افزایش سیمان و استفاده از سیمان زودگیر، سه روش مهم برای کاهش مشکلات در بتن‌ریزی هوای سرد است. با کاهش نسبت آب به سیمان یا افزایش سیمان، مقدار آب اضافی بتن کاهش پیدا کرده و مقاومت اولیه بتن افزایش خواهد یافت. همچنین زمان گیرش بتن کاهش پیدا خواهد کرد. با کاهش آب اضافی احتمال یخ‌زدگی نیز کاهش خواهد یافت. برای تسریع کسب مقاومت اولیه و سرعت هیدراتاسیون، می‌توان سیمان بکار رفته را از نوع III انتخاب کرد. سیمان تیپ III نسبت به سایر سیمان‌ها زودگیرتر است.

حال به سراغ مواد افزودنی می‌رویم و با کاربرد صحیح آن‌ها در بتن‌ریزی هوای سرد آشنا می‌شویم. 3 نوع افزودنی بتن را مورد بررسی قرار خواهیم داد:

  • حباب‌زاها
  • روان‌کننده‌ها
  • زودگیر کننده‌ها

1.11. ماده افزودنی حباب‌زا

این ماده، حباب‌های هوای پایدار را در بتن ایجاد می‌کند تا مقاومت بتن در برابر سیکل‌های یخ زدن و آب شدن افزایش یابد. وجود فضای آزاد در داخل بتن باعث می‌شود تا به هنگام یخ زدن بتن، به دلیل افزایش حجم آب به هنگام یخ زدن، تنش داخلی در بتن ایجاد نشود. حباب‌های عمدی در بتن با حباب‌های ناخواسته‌ای که در اثر تراکم نامناسب ایجاد می‌شوند، تفاوت دارد. اندازه حباب‌های عمدی در حدود 50 تا 500 میکرومتر می‌باشد و باید بصورت یکنواخت در سیمان پخش شود. فاصله مناسب این حباب‌های هوا حدود 200 تا 300 میکرومتر است. اندازه حباب‌های هوای ناخواسته در بتن بیش از 500 میکرومتر است که باعث کاهش مقاومت و دوام بتن می‌شود.

 

افزودنی بتن ریزی در هوای سرد

شکل 29- مقایسه حباب‌های هوای ناخواسته و عمدی در بتن

 

باتوجه به شرایط محیطی مانند یخ‌زدن، آب شدن، شرایط قلیایی و … ، در هر آیین‌نامه درصد حباب هوای لازم مشخص می‌شود. معمولاً این مقدار به حداکثر اندازه سنگدانه ارتباط دارد و با افزایش حداکثر اندازه سنگدانه بتن، درصد حباب هوای لازم کاهش می‌یابد. همچنین هرچقدر خمیر سیمان بتن کمتر باشد، درصد حباب هوای لازم نیز کمتر خواهد بود. با حادتر شدن شرایط محیطی (مثلاً افزایش احتمال یخ‌زدگی بتن) درصد حباب هوای لازم بتن افزایش خواهد یافت. در ادامه به چند سؤال پرکابرد پاسخ خواهیم داد.

❓آیا مواد حباب‌زا در کارایی و روانی بتن تأثیرگذار است؟

استفاده از مواد حباب‌زا، در یک نسبت آب به سیمان ثابت، کارایی و روانی بتن را افزایش خواهد داد. برخی این دو مفهوم را یکسان در نظر می‌گیرند. اما این دو مفهوم باهم تفاوت دارند. «کارایی بتن» عبارت است از قابلیت حمل، ریختن، جا انداختن، متراکم کردن و پرداخت بتن؛ اما «روانی بتن» عبارت است از قابلیت روان شدن بتن.
اگر روانی بتن ثابت باشد، با وجود مواد حباب‌زا، کارایی بتن افزایش خواهد یافت.

❓آیا مواد حباب‌زا در کاهش جداشدگی و آب انداختن بتن تأثیرگذار است؟

حباب‌های هوا باعث معلق شدن ذرات جامد می‌شود و در نتیجه نشست آن‌ها کاهش یافته و آب بیرون نمی‌آید. به همین دلیل نفوذپذیری کاهش یافته و افزایش دوام بتن سخت شده را شاهد خواهیم بود. با کاهش نفوذپذیری، مقاومت در برابر خطر حمله شیمیایی سولفات‌ها افزایش خواهد یافت.

❓تأثیر مواد حباب‌زا بر مقاومت بتن چگونه است؟

مقاومت را می‌توان در سه بخش مورد بحث قرار داد. مقاومت در برابر سیکل‌های یخ‌زدن و آب شدن، مقاومت فشاری و مقاومت سایشی.
مقاومت در برابر سیکل‌های یخ زدن و آب شدن طبیعتاً طبق توضیحات قسمت‌های قبلی افزایش خواهد یافت. وجود حباب ذاتاً موجب کاهش مقاومت فشاری بتن می‌شود، اما کاهش مقاومت در حباب‌های عمدی کمتر از حباب‌های غیرعمدی است. به دلیل افزایش نسبی کارایی درصورت استفاده از حباب‌های هوا، می‌توان نسبت آب به سیمان را کاهش داد که در اینصورت بخشی از مقاومت کاسته شده در اثر حضور حباب هوا، جبران خواهد شد (با فرض مقدار سیمان و روانی ثابت). مقاومت سایشی با مقاومت فشاری ارتباط دارد به‌طوری‌ که با افزایش مقاومت فشاری، مقاومت در برابر سایش نیز افزایش خواهد یافت. با این وجود، در استفاده از مواد حباب‌زا، مقاومت سایشی چندان تفاوتی نخواهد کرد.

نکته 1: درصورت استفاده از مواد حباب‌زا، مقدار تخلخل بیشتر شده و وزن بتن کمتر خواهد شد. همچنین درصورت کاهش نسبت آب به سیمان، چسبندگی بتن بیشتر شده و پرداخت آن دشوارتر می‌شود.

نکته 2: اگر در بتنی حین بهره‌برداری یا دوران مراقبت و محافظت، احتمال اشباع شدن در اثر بارندگی وجود داشته باشد، استفاده از مواد حباب‌زا برای جلوگیری از یخ زدن بتن الزامی است.

 

عوامل موثر بر درصد و توزیع حباب های هوا

 

دوام بتن یکی از مباحث مهمی است که در آیین‌نامه‌های مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. دوام بتن در شرایط مختلف محیطی مستلزم رعایت ضوابط خاصی است. در آیین‌نامه بتن ایران، مبحث 9 مقررات ملی ساختمان و ACI318، بتن در معرض آب شدن و یخ زدن، در دسته F از دسته‌بندی‌ شرایط محیطی از دیدگاه دوام بتن قرار می‌گیرد.

 

جدول 8- دسته‌بندی شرایط محیطی از دیدگاه دوام بتن (دسته F)

دسته‌بندی شرایط محیطی از دیدگاه دوام بتن

 

برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی ناشی از چرخه یخ زدن و آب شدن بتن، بایستی محدوده نسبت آب به سیمان، رده مقاومتی بتن و کل حباب‌های موجود در بتن رعایت شود. الزامات زیر به عنوان الزامات تجویزی در آیین‌نامه بتن ایران و مبحث 9 مقررات ملی ساختمان ارائه شده‌اند.

 

جدول 9- الزامات بتن در رویارویی با چرخه یخ زدن و آب شدن

شرایط محیطی حداکثر نسبت آب به مواد سیمانی حداقل رده بتن حداکثر اندازه اسمی سنگدانه (mm) حداقل درصد حباب هوای کل مورد نظر
XFT0 0.55 25C
XFT1 0.55 25C 9.5 6
12.5 5.5
19 5
25 4.5
38 4.5
50 4
63 3.5
XFT2 0.45 30C 9.5 7.5
12.5 7
19 6
25 6
XFT3 0.4 38 5.5
50 5
63 4.5

 

توجه: رده XFT2 و XFT3 فقط در محدودیت نسبت آب به سیمان با یکدیگر تفاوت دارند.

توجه: درصورتیکه مقاومت فشاری بتن از 35 مگاپاسکال بیشتر باشد، می‌توان مقادیر حداقل درصد حباب هوا را یک درصد کاهش داد.

آیین‌نامه بتن ایران بیان می‌کند که می‌توان الزامات تجویزی مطابق جدول فوق را نادیده گرفت به شرطی که از آزمایش‌های دوام موجود در استاندارد ملی 19227 استفاده کرد. در این استاندارد دو نوع آزمایش بیان شده است:

1) یخ زدن و ذوب شدن سریع در آب

2) یخ زدن سریع در هوا و ذوب شدن در آب

به کمک این دو آزمایش می‌توان فاکتور دوام را در 300 چرخه بدست آورد. طراح پروژه می‌تواند حداقل فاکتور دوام را مشخص کند. این فاکتور متناسب با اهمیت پروژه می‌تواند بین 60 تا 80 درصد انتخاب شود.

فاکتور دوام (Durability Factor) از رابطه زیر بدست می‌آید:

DF=(P×N)/M                رابطه (11)

P=(n21/n2 )×100         رابطه (12)

n: فرکانس طبیعی عرضی در صفر چرخه یخ زدن و ذوب شدن
n1: فرکانس طبیعی بعد از N چرخه یخ زدن و ذوب شدن
P: مدول الاستیسیته نسبی بعد از N چرخه‌ ذوب شدن و یخ زدن برحسب درصد
M: تعداد چرخه‌هایی که آزمون یخبندان بعد از آن خاتمه می‌یابد.
N: کمترین دو مقدار {M و تعداد چرخه‌هایی که در آن P به حداقل مقدار مشخص شده برای خاتمه انجام آزمون می‌رسد}

مطابق مبحث 9 مقررات ملی ساختمان و استاندارد ملی 2-2930، سه آزمون برای ماده افزودنی حباب‌ساز باید انجام شود. این سه آزمون مقدار هوای بتن تازه، مشخصات حباب‌های هوا در بتن سخت شده و مقاومت فشاری می‌باشند. آزمون مقدار هوای بتن تازه با استاندارد ملی 3520 و 3823، مشخصات حباب‌های هوا در بتن سخت شده با EN480-11 و مقاومت فشاری با استاندارد ملی 3206 سنجیده خواهد شد.

برای تعیین مقدار هوای تازه بتن، سه روش کلی وجود دارد:

1) روش حجمی 2) روش فشاری- هواسنج نوع A 3) روش فشاری- هواسنج نوع B

 

روش‌های تعیین میزان هوای موجود در بتن

شکل 30- روش‌های تعیین میزان هوای موجود در بتن

 

جدول 10- الزامات مواد افزودنی حباب‌ساز در روانی برابر

الزامات مواد افزودنی حباب‌ساز

 

توجه: خصوصیات بتن شاهد از استاندارد ملی 1-8117 قابل برداشت می‌باشد.

2.11. ماده افزودنی روان‌کننده

دانه‌های سیمان در درون آب به هم می‌چسبند و سنگدانه‌ها و آب را بین خود محبوس می‌کنند. ماده افزودنی روان‌کننده ذرات سیمان را باردار می‌کند و باعث جدایش دانه‌های سیمان از هم می‌شود. این ماده تا مدتی پایدار است و بعد از مدتی بی‌اثر می‌شود.

 

مواد افزودنی بتن ریزی در هوای سرد

شکل 31- عملکرد مواد روان‌کننده در بتن

 

در بتن‌ریزی هوای سرد، کاهش نسبت آب به سیمان یکی از مهمترین اقداماتی است که صورت می‌گیرد، اما کاهش کارایی بتن یک مشکل اساسی در این اقدام تلقی می‌شود. لذا با استفاده از مواد روان‌کننده می‌توان کارایی لازم را برای بتن تأمین کرد و در عین حال با کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت بتن را نیز افزایش داد. می‌توان گفت روان‌کننده با کاهش مقدار آب مورد نیاز بتن و حفظ نسبت آب به سیمان، روانی مورد نیاز مخلوط بتن را تأمین می‌کند. پس می‌توان به این مواد افزودنی «کاهنده آب» نیز گفت.

مواد افزودنی روان‌کننده به دو صورت پودری و محلول کاربرد دارند ولی توصیه می‌شود از نوع محلول استفاده شود. روش ساده و مناسب افزودن این مواد در انتهای مراحل اختلاط است و توصیه می‌شود برای حفظ یکنواختی استفاده از این مواد در بتن، از تجهیزات خودکار استفاده شود. اما درصورتی‌که افزودن مواد بصورت دستی باشد، ابتدا اختلاط اولیه سیمان، سنگدانه‌ها و 50 تا 70 درصد آب انجام شود، سپس ماده افزودنی به مابقی آب اضافه شده و محلول جدید به مخلوط اولیه افزوده شود.

استفاده از روان‌کننده‌ها موجب افزایش عدد اسلامپ و روانی بتن، کاهش آب و عیار سیمان، افزایش مقاومت فشاری، افزایش قابلیت استفاده در بتن‌ها با سنگدانه‌های نامناسب، افزایش قابلیت استفاده در المان‌ها با تراکم میلگرد بالا، افزایش قابلیت پمپاژ بتن و کاهش نفوذپذیری می‌شود. اما در استفاده از روان‌کننده‌ها بایستی توجه داشته باشیم که استفاده بیش از حد آن‌ها مشکلاتی را بوجود می‌آورد. از جمله مشکلات مصرف بیش از حد روان‌کننده‌ها می‌توان به تأخیر زیاد در زمان گیرش، آب انداختن زیاد، جداشدگی، کاهش مقاومت اولیه و افزایش مقدار حباب‌ هوای بتن اشاره کرد. مقدار معمول استفاده از این مواد در حالت محلول، در حدود 0.2 تا 1 درصد وزن مواد سیمانی است.

 

مقایسه اسلامپ بتن در حضور روان‌کننده

شکل 32- مقایسه اسلامپ بتن در حضور روان‌کننده

 

نکته 1: در بتن‌ریزی هوای سرد نسبت به دُز مصرفی روان‌کننده‌ها توجه ویژه‌ای شود. زیرا درصورت استفاده بیش از حد از آن، گیرش بتن به تأخیر خواهد افتاد و گاهی ممکن است همواره با یک سطح نرم از بتن سروکار داشته باشیم.

نکته 2: فوق روان‌کننده‌ها مشابه روان‌کننده‌ها هستند ولی تأثیرشان بیشتر است. برای مثال روان‌کننده‌ها آب را به میزان 5 تا 12 درصد کاهش می‌دهند، ولی فوق روان‌کننده‌ها، بیش از 12 درصد و حتی تا 35 درصد می‌توانند موجب کاهش آب شوند.

نکته 3: در بتن‌ریزی هوای سرد، از بین روان‌کننده‌های کربوکسیلاتی، نفتالینی و لیگنو سولفات، از روان‌کننده کربوکسیلاتی استفاده شود؛ زیرا سایر انواع روان‌کننده‌ها، خاصیت دیرگیرکننده بتن را دارند. پس به هنگام خرید و مصرف به برچسب روی آن دقت شود. گاهی بر اثر رطوبت برچسب کنده می‌شود و در این حالت باید از نوع روان‌کننده اطمینان حاصل کرد.

 

شکل 33- فوق روان‌کننده کربوکسیلات

 

نکته 4: بسیاری از فوق روان‌کننده‌ها مانند پلی کربوکسیلات‌ها، روند کسب مقاومت را افزایش می‌دهند و نقش زودگیرکنندگی را نیز ایفا می‌کنند.

مطابق مبحث 9 مقررات ملی ساختمان و استاندارد ملی 2-2930، آزمون‌های مختلفی برای روان‌کننده‌ها و فوق روان‌کننده‌ها در نظر گرفته شده است. آزمون‌ها در این بخش یا با هدف کاهندگی آب و یا با هدف افزایش روانی است. آزمون‌های مرتبط با کاهندگی آب، میزان کاهش آب، مقاومت فشاری و مقدار هوای بتن هستند. آزمون‌های مرتبط با افزایش روانی، حفظ و تداوم روانی، مقاومت فشاری، مقدار هوای بتن تازه و افزایش روانی است. آزمون با هدف افزایش روانی فقط برای فوق روان‌کننده‌ها مطرح می‌شود.

 

جدول 11- الزامات مواد افزودنی روان‌کننده و فوق روان‌کننده

الزامات مواد افزودنی روان‌کننده و فوق روان‌کننده بتن

توجه: خصوصیات بتن شاهد از استاندارد ملی 1-8117 قابل برداشت می‌باشد.

3.11. ماده افزودنی زودگیرکننده

این افزودنی با تسریع روند آبگیری و فرایند هیدراتاسیون، موجب کاهش زمان گیرش می‌شود. این مواد عموماً دارای خاصیت زود سخت شوندگی نیز در کنار زودگیری هستند. منظور از زود سخت‌شوندگی، افزایش آهنگ کسب مقاومت می‌باشد. متأسفانه گاهی مشاهده می‌شود که توسط برخی از مهندسین به اشتباه به این مواد ضدیخ گفته می‌شود، درصورتی‌که این مواد نقطه انجماد بتن را چندان کاهش نمی‌دهند و همانطورکه می‌دانیم، خاصیت ضدیخ کاهش نقطه انجماد ماده است.

توجه: امروزه موادی به عنوان ضدیخ برای بتن در دنیا آزمایش می‌شوند و کارایی داشته‌اند. درواقع این مواد نقطه انجماد آب موجود در بتن را پایین آورده و به همراه افزودنی زودگیرکننده، نتایج مطلوبی را نمایش می‌دهند. اما به دلیل اینکه از نتایج بلند مدت آن‌ها هنوز نتایجی کسب نشده است؛ لذا استفاده از آن‌ها توصیه نمی‌شود.

نکته: زودگیرکننده‌ها اثر چندانی بر مقدار حباب‌های هوا و کارایی اولیه ندارند، اما ممکن است موجب افت کارایی بتن شوند؛ لذا بایستی به این مورد توجه ویژه‌ای داشت و در طرح اختلاط لحاظ نمود. همچنین زودگیرکننده‌ها سرعت و مقدار آب انداختگی بتن را کاهش می‌دهند.

زودگیرکننده‌ها به دو صورت پودری و محلول کاربرد دارند. مطابق توصیه آیین‌نامه بتن ایران و ACI306R، بهتر است برخی از زودگیرکننده‌ها در تماس مستقیم با سیمان قرار نگیرند؛ زیرا ممکن است موجب گیرش ناگهانی ‌شوند. پس توصیه می‌شود ابتدا این مواد به آب اضافه شوند و سپس با دیگر اجزای بتن مخلوط شوند.

زودگیرکننده‌ها در ACI306R-16 به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

کلسیم کلراید: این ماده پتانسیل کاهش زمان گیرش و افزایش نرخ کسب مقاومت در سنین اولیه را دارد. اما در مواردی که بتن مسلح است، احتمال خوردگی آرماتورها بالاست. در مقاطع CFT (مقاطع فولادی پر شده با بتن) یا SRC (مقاطع فولادی محاط در بتن) نیز این موضوع باید مورد توجه قرار گیرد تا خوردگی فولاد اتفاق نیافتد. امروزه در ایران با الزامی شدن پیوست 6 استاندارد 2800 در اجرای صحیح دیوارها، استفاده از کلسیم کلراید در ملات‌ها بدلیل احتمال خوردگی میلگردهای بستر نیز مجاز نبوده و توصیه نمی‌شود.

زودگیرکننده شامل کلسیم کلراید: در این حالت یک مجموعه چند عضوی داریم که حاوی کلسیم کلراید نیز می‌باشد. آزمایش‌ها نشان داده است زمان گیرش و مقاومت سنین اولیه بتن در این حالت نسبت به کلسیم کلراید تنها نتایج بهتری داشته است. درواقع در این روش از کلسیم کلراید کمتری استفاده می‌شود ولی عملکرد بهتر است. مقدار کلسیم کلراید توصیه می‌شود کمتر از 0.25 درصد مقدار مواد سیمانی باشد.

زودگیرکننده فاقد کلراید: در مواردی که مشکلاتی برای دوام بتن و خوردگی فولاد وجود دارد، از این نوع زودگیرکننده استفاده می‌شود. باید دقت داشته باشیم که عبارت «فاقد کلراید» به معنای وجود افزودنی که 100 درصد عاری از کلراید هست، نیست. بلکه طبق تعریف ACI306R-16، گواهی فاقد کلراید زمانی توسط سازنده صادر می‌شود که افزودنی بیشتر از 0.05 درصد (500 ppm) جرمی یون کلراید نداشته باشد. مشخص کردن افزودنی فاقد کلراید لزوماً تضمین‌کننده زودگیرکننده غیرخورنده نیست و باید اثرات بلند مدت آن توسط متخصصین این امر مورد بحث واقع شود. این نوع زودگیرکننده نسبت به سایر موارد پرکاربردتر و مناسب‌تر می‌باشد.

مطابق مبحث 9 مقررات ملی ساختمان و استاندارد ملی 2-2930، آزمون‌های مختلفی برای زود سخت‌کننده و تندگیر‌کننده ارائه شده است. یکی از آزمایش‌های مهم در افزودنی‌های زودگیرکننده، زمان گیرش اولیه بتن است که توسط وسیله‌ای به نام «سوزن ویکات» اندازه‌گیری می‌شود.

 

جدول 12- الزامات مواد افزودنی زودگیرکننده

الزامات مواد افزودنی زودگیرکننده مطابق مبحث 9 مقررات ملی ساختمان

 

نکته 1: سدیم نیترات (NaNO3) و کلسیم نیترات (CaNO3) پایه و اساس افزودنی زودگیرکننده فاقد کلراید هستند.

نکته2: در فصل سرما از پوزولان‌ها استفاده نشود؛ زیرا ذات دیرگیرکنندگی دارند.

❓در خرید افزودنی‌های بتن به چه مواردی توجه کنیم؟

– به تاریخ ساخت محصول توجه کنیم.
– نحوه نگهداری آن را مورد بررسی قرار دهیم. درواقع بازدید از محل انجام شود تا مناسب بودن دمای هوا و شرایط قرارگیری کنترل شود.
– درصورتی‌که افزودنی دارای برچسب نبود، از مواد داخلی آن اطمینان حاصل کنیم. در کارگاه نیز برای جلوگیری از احتمال اشتباه در مصرف، با ماژیک روی آن‌ها محتوی داخل آن‌را بنویسیم.

12. پیش‌بینی دمای هوا

مطابق تعریف هوای سرد در آیین‌نامه‌های ایران و آمریکا، اگر احتمال داشته باشد که به هنگام بتن‌ریزی یا دوران محافظت از بتن، دما به پایین‌تر از 5 درجه سلسیوس رسیده و هوا سرد تلقی شود، بایستی تدابیر لازم برای این شرایط قبل از بتن‌ریزی و دوران محافظت مهیا شود. پس پیش‌بینی مناسب دمای هوا یکی از موضوعات ضروری در بتن ریزی در هوای سرد است.

پیش‌بینی وضعیت هوا یک چالش بسیار بزرگ محسوب می‌شود. درواقع هوا ذاتاً پیش‌بینی ناپذیر است؛ زیرا اتمسفر یک سیستم بی‌نظم است که با کوچکترین تغییر در بخشی از آن، سایر مناطق را تحت تأثیر قرار خواهد داد. با بهره‌گیری از ابرکامپیوترها و مدل‌های بسیار پیچیده، آینده‌ وضعیت اتمسفر تعیین می‌شود و درنهایت حجم بزرگی از داده‌های خام بدست می‌آید. با تحلیل این داده‌های خام، پیش‌بینی هوا انجام می‌شود. می‌توان نتیجه‌گرفت در مدل‌های پیش‌بینی حضور عدم قطعیت اجتناب ناپذیر است.

واضح است که در کارگاه ساختمانی نمی‌توان از مدلسازی عدم‌قطعیت همانند کارهای تحقیقاتی استفاده کرد. اما با روش‌های ساده‌ای می‌توان تا حد امکان عدم قطعیت در تصمیم‌گیری را کاهش داد. پیش‌بینی دمای هوا در دو مورد بررسی خواهد شد:

الف) تشخیص سرد بودن هوا: اگر یقین نداریم که دمای هوا کمتر از 5 درجه سلسیوس خواهد بود و قصد نداریم در جهت اطمینان هوا را سرد در نظر بگیریم، بایستی دمای هوا را پیش‌بینی کنیم تا از سرد بودن یا نبودن آن اطمینان حاصل کنیم.

ب) تصمیم‌گیری برای هوای سرد: دوران محافظت و اتمام آن و شرایط عمل‌آوری مراحلی هستند که آگاهی از وضعیت دمایی هوا می‌تواند در تصمیم‌گیری برای این مراحل کمک کند.

پیش‌بینی هوا با استفاده از سایت‌های پیش‌بینی آب و هوا انجام می‌شود. سایت‌های زیادی برای پیش‌بینی آب و هوا وجود دارد که یکی از سایت‌های خوب در این زمینه، سایت accuweather می‌باشد. در این سایت می‌توان دمای پیش‌بینی شده در ساعات آتی و حداقل و حداکثر روزهای مختلف را بدست آورد. در شکل زیر قسمت‌های مختلف سایت نشان داده شده است.

 

نحوه استفاده از سایت پیشبینی دمای هوا برای بتن ریزی

شکل 34- نحوه استفاده از سایت پیشبینی

 

مطابق شکل فوق، اگر بخواهیم چشم‌انداز مناسبی از شرایط دمایی روزهای مختلف را داشته باشیم و نسبت به دمای حداقل روزهای بعد آگاهی داشته باشیم، از قسمت Monthly (ماهانه) استفاده می‌کنیم. در این حالت مطابق پیش‌بینی هوا برای شهر تبریز در ماه ژانویه، حتماً هوا سرد خواهد بود؛ زیرا دما کمتر از 5 درجه سلسیوس است. درصورتی‌که بخواهیم شرایط آب‌وهوایی را جزئی‌تر بررسی کنیم، از قسمت Daily (روزانه) استفاده خواهیم کرد. در این قسمت می‌توان احتمال بارش برف یا باران را پیش‌بینی کرد. در قسمت Hourly (ساعتی) دمای هوا و شرایط آب‌وهوایی را در ساعات آینده می‌توان پیش‌بینی کرد. از این قسمت جهت تخمین خطای احتمالی و عدم قطعیت استفاده خواهد شد.

 

پیش بینی شرایط آب و هوایی برای بتن ریزی

 

در بین گام‌های 1 تا 4، به جز گام 2 بقیه موارد مشخص می‌باشند. در گام 2 فرض بر این است که یا اطمینان از سردی هوا داریم و یا تردید در سردی هوا؛ لذا اگر اطمینان داشته باشیم که هوا سرد نخواهد بود، طی کردن این گام‌ها معنا ندارد و بتن‌ریزی بصورت عادی انجام خواهد شد. عدم قطعیت و خطا علاوه بر تعیین دما در مراحل مختلف از بتن‌ریزی تا عمل‌آوری، در رفع تردید سرد بودن هوا نیز می‌تواند کاربرد داشته باشد. برای مثال یکبار فرض کنید دمای هوا در روزهای آتی 9 یا 10 درجه سلسیوس است و بار دیگر فرض کنید این دما 7 درجه سلسیوس باشد. اگر حداکثر خطای بدست آمده از سایت پیشبینی مورد نظر، 2 درجه سلسیوس باشد، درحالتی‌که دمای هوا 9 یا 10 درجه سلسیوس است، می‌توان بر عدم سردی هوا تأکید کرد؛ اما اگر دما 7 درجه سلسیوس باشد، تردید در سردی هوا حاصل می‌شود.

❓اما عدم قطعیت و خطا را چگونه لحاظ کنیم؟

محاسبه خطا با استفاده از نتایج سایت آب و هوا و نتایج بدست آمده از اندازه‌گیری دما در محل کارگاه با استفاده از دماسنج خواهد بود. باتوجه به اختلاف ارتفاع نقاط مختلف شهرها و مناطق مختلف، دمای متفاوتی از آن‌ها انتظار داریم؛ لذا اندازه‌گیری دما در محل کارگاه ضروری است. به مدت یک هفته یا 10 روز با کمک همه عوامل ساخت، دمای دماسنج در ساعات تصادفی قرائت می‌شود و آن‌ها را یادداشت می‌کنیم. از طرفی دمای پیش‌بینی شده توسط سایت را نیز در همان ساعت بررسی کرده و یادداشت می‌کنیم. توصیه می‌شود نتایجی که از سایت‌های پیش‌بینی آب و هوا بدست می‌آوریم، 1 یا 2 ساعت قبل از آن ساعت باشد. یعنی اگر قرار هست دمای ساعت 10 را توسط سایت بررسی کنیم، در ساعت 8 یا 9 این دما را قرائت کنیم. زیرا ممکن است نتایج این سایت‌ها باتوجه به شرایط جوی غیرقابل پیش‌بینی، آپدیت شود.

در نهایت بر اساس تجربه و قضاوت مهندسی، حداکثر خطا یا میانگین خطا محاسبه می‌شود. ممکن است در تعداد کمی از داده‌ها، خطای موجود به‌دلیل تغییر شرایط اتمسفری، زیاد باشد. می‌توان آن داده‌ها را در نظر نگرفت؛ زیرا خطا برای پیش‌بینی محاسبه می‌شود نه اتفاقات غیر منتظره. دقت داشته باشیم که اگر تعداد زیادی از داده‌ها چنین شرایطی را داشته باشند، احتمال وقوع خطاهای بزرگ زیاد است و یا بایستی سایت آب و هوا دیگری در نظر بگیریم و یا در جهت اطمینان عمل کنیم.

توجه: توصیه می‌شود برای در نظر گرفتن خطا، خطای مطلق بجای خطای نسبی استفاده شود؛ زیرا توسط خطای مطلق می‌توان حاشیه امن یکسان را برای هر دمایی در نظر گرفت. یعنی خطا نسبت به یک مبنا سنجیده نشود. فرض کنید 2 درجه سلسیوس خطا بین نتایج دمایی کارگاه و سایت وجود دارد. این خطا اصولاً یک خطای ثابت است، اما اگر یک مبنا برای آن لحاظ شود، در دماهای بالا خطای کمتری محاسبه خواهد شد.

مثال 11: نتایج پیش‌بینی دمای هوا با استفاده از سایت پیش‌بینی آب و هوا و اندازه‌گیری با استفاده از دماسنج در محل کارگاه به‌صورت زیر در جدولی تنظیم شده است. خطای نتایج سایت پیش‌بینی نسبت به کارگاه را بدست آورید. جدول برای یک شهر در شمال غرب کشور در ماه اسفند می‌باشد.

 

جدول 13- نتایج دمای هوا

تاریخ ساعت نتایج دما (سلسیوس)

خطای مطلق

(سلسیوس)

قرائت دماسنج در کارگاه سایت پیش بینی
12/01 8 قبل از ظهر 1 2 1
11 قبل از ظهر 3 3 0
2 بعد از ظهر 5 6 1
5 بعد از ظهر 5 4 1
7 بعد از ظهر 4 4 0
12/02 9 قبل از ظهر 0 1- 1
11 قبل از ظهر 1 0 1
3 بعد از ظهر 2 2 0
4 بعد از ظهر 1 3 2
7 بعد از ظهر 1 2 1
12/03 10 قبل از ظهر 0 0 0
12 قبل از ظهر 2 2 0
2 بعد از ظهر 3 4 1
5 بعد از ظهر 2 2 0
12/04 8 قبل از ظهر 1- 0 1
11 قبل از ظهر 0 1 1
2 بعد از ظهر 1 1 0
5 بعد از ظهر 3 4 1
7 بعد از ظهر 1 2 1
12/05 8 قبل از ظهر 2- 3- 1
10 قبل از ظهر 1- 1- 0
1 بعد از ظهر 1 0 1
3 بعد از ظهر 1 2 1
12/06 10 قبل از ظهر 1 1 0
11 قبل از ظهر 1 2 1
2 بعد از ظهر 3 3 0
4 بعد از ظهر 4 2 2
7 بعد از ظهر 2 0 2
12/07 8 قبل از ظهر 1 1 0
12 قبل از ظهر 3 2 1
2 بعد از ظهر 4 4 0
5 بعد از ظهر 4 3 1
خطا حداکثر خطای مطلق 2
میانگین خطای مطلق 0.7

 

نتیجه: در جهت اطمینان می‌توان حداکثر خطای مطلق را به‌عنوان خطا در نظر گرفت. پس قبل از بتن‌ریزی، دوره حفاظت و عمل‌آوری، خطای تقریبی سایت پیش‌بینی آب و هوا را بدست آوردیم و از این به بعد خطای نتایج سایت را 2± درجه سلسیوس در نظر خواهیم گرفت.

تذکر: درصورتی‌که خطای + و – در نتایج سایت و کارگاه قابل ملاحظه باشد، می‌توان آن‌ها را جداگانه در نظر گرفت.

نکته: می‌توان با استفاده از نرم‌افزارها، نمودار دمای هوای پیش‌بینی شده در ساعات و روزهای مختلف را ترسیم کرد و به اسناد کارگاه اضافه کرد. در ادامه کد متلب و نمودار دمای هوای پیش‌بینی شده به همراه نوارهای خطای آن‌ها با دمای کارگاه در روزها و ساعات مختلف را مشاهده می‌کنیم.شکل 35- دمای پیش‌بینی شده و خطای آن در روزهای مختلف ماه

clear; clc; close all

%Data

Tp=[1 3 5 5 4 0 1 2 1 1 0 2 3 2 -1 0 1 3 1 -2 -1 1 1 1 1 3 4 2 1 3 4 4];

Tf=[2 3 6 4 4 -1 0 2 3 2 0 2 4 2 0 1 1 4 2 -3 -1 0 2 1 2 3 2 0 1 2 4 3];

date={’01/12  8AM’;’01/12  11AM’;’01/12  2PM’;’01/12  5PM’;’01/12  7PM’;…

    ’02/12  9AM’;’02/12  11AM’;’02/12  3PM’;’02/12  4PM’;’02/12  7PM’;…

    ’03/12  10AM’;’03/12  12AM’;’03/12  2PM’;’03/12  5PM’;…

    ’04/12  8AM’;’04/12  11AM’;’04/12  2PM’;’04/12  5PM’;’04/12  7PM’;…

    ‘5/12  8AM’;’05/12  10AM’;’05/12  1PM’;’05/12  3PM’;…

    ’06/12  10AM’;’06/12  11AM’;’06/12  2PM’;’06/12  4PM’;’06/12  7PM’;…

    ’07/12  8AM’;’07/12  12AM’;’07/12  2PM’;’07/12  5PM’};

Error=abs(Tf-Tp);

%Plot

errorbar(Tf,Error,’s’,’MarkerEdgeColor’,’red’,’MarkerFaceColor’,’red’,’Color’,’k’);

set(gca,’xtick’,[1:32],’xticklabel’,date);

xlabel(‘Date – Hour’)

ylabel(‘Predicted temperature’)

ylim([min(Tf)-2,max(Tf)+2]);

xtickangle(90);

grid on

 

دمای پیش‌بینی شده

شکل 35- دمای پیش‌بینی شده و خطای آن در روزهای مختلف ماه

 

نتیجه گیری

بتن ریزی در هوای سرد یکی از چالش‌های مهندسین و پیمانکاران در فصل سرما می‌باشد. پرسنل اجرایی در بتن‌ریزی هوای سرد بایستی آمادگی کافی برای رویارویی با شرایط مختلف را داشته باشند. تجهیزات و وسایل مورد نیاز نیز باید از قبل آماده شده باشد و طبق برنامه‌ریزی قبلی، بتن‌ریزی و اقدامات قبل و بعد آن انجام شود.

در این مقاله، نکات آیین‌نامه‌ها و استانداردهای داخلی و خارجی مورد بررسی قرار گرفت و اقدامات لازم در بتن‌ریزی هوای سرد شرح داده شده است. آشنایی با شرایط اجزای مخلوط بتن، بکارگیری افزودنی‌ها و شیوه عمل‌آوری بتن از جمله مواردی است که می‌تواند مشکلات بتن ریزی در هوای سرد کاهش دهد و شرایط را برای اجرای آسان‌تر و اصولی‌تر مهیا کند که بطور مفصل مورد بررسی قرار گرفت.

منابع

  1. آیین‌نامه بتن ایران- جلد دوم (مصالح و اجرا)
  2. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399
  3. دستورالعمل ساخت و اجرای بتن در کارگاه (نشریه 327) سال 1385
  4. استاندارد ملی 2-2302، تعیین روانی به روش اسلامپ
  5. استاندارد ملی 3520 (15904)، تعیین مقدار هوای بتن تازه مخلوط شده به روش فشاری
  6. استاندارد ملی 3823 ، تعیین مقدار هوای بتن تازه مخلوط شده به روش حجمی
  7. استاندارد ملی 3205، ساخت و عمل‌آوری آزمونه‌ها در کارگاه
  8. استاندارد ملی 19227، تعیین مقاومت در برابر یخ زدن و یخ شدن سریع
  9. استاندارد ملی 3206، تعیین مقاومت فشاری آزمونه‌های بتن
  10. استاندارد ملی 1-8117، افزودنی‌های بتن، ملات و دوغاب- بتن و ملات مرجع
  11. استاندارد ملی 2-8117، افزودنی‌های بتن، ملات و دوغاب- تعیین زمان گیرش
  12. استاندارد ملی 1-2930، افزودنی‌های بتن، ملات و دوغاب- الزامات مشترک
  13. استاندارد ملی 2-2930، افزودنی‌های بتن، ملات و دوغاب- افزودنی‌های بتن و ویژگی‌ها
  14. Guide to Cold Weather Cocreting, ACI306R-16, American Concrete Institute
  15. Guide to External Curing of Concret, ACI308R-16, American Concrete Institute
  16. Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI318-19, American Concrete Institute
  17. ASTM International C150/C150M, Standard Specification for Portland Cement
  18. ASTM International C260/C260M, Standard Specification for Air-Entraining Admixture for Concrete
  19. EN480-11, Determination of air void characteristics in hardened concrete

 

خرید لينک هاي دانلود

با عضویت بدون وارد کردن اطلاعات رایگان دریافت کنید.

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و رایگان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 37,298 نفر

تفاوت خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه‌ها، نوآورانه و بروز بودن آن است. فقط تخفیف‌ها، جشنواره‌ها، تازه‌ترین‌های آموزشی و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیلتان ارسال می‌کنیم.

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل‌های تبلیغاتی متنفریم و خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
question