با توجه به اهمیت بالای دمای بتن ریزی در کیفیت و دوام بتن اجرایی و لزوم توجه به آن در شرایط آب و هوایی گرم و سرد، در این مطلب قصد داریم ضمن بررسی اهمیت نظارت بر دما در مراحل مختلف فرایند تولید و اجرای بتن به حداقل و حداکثر دمای مخلوط بتن طبق ضوابط مقررات ملی ساختمان و همچنین ضوابط استاندارد ACI بپردازیم و در ادامه به عواقب عدم رعایت دمای مناسب بتن و راهکارهای کنترل دمای بتن ریزی در هوای گرم و سرد اشاره کنیم که امیدواریم مورد توجه شما مخاطبان قرار گیرد.
نظارت بر دمای بتن در مراحل مختلف تولید بتن و بتن ریزی
به طور کلی نظارت بر دمای بتن ریزی میبایست در تمام مراحل تولید و اجرای آن صورت گیرد تا بتن اجرایی از کیفیت، کارایی و دوام لازم برخوردار باشد. دلیل اهمیت این موضوع نیز تأثیر مستقیم دمای بتن بر واکنش هیدراتاسیون سیمان بوده که اینکه میتواند بر مقاومت نهایی بتن تأثیرگذار باشد. اولین مرحله نظارت بر دمای بتن به مرحله تولید و اختلاط آن مربوط میشود که برای این کار لازم است به دمای اولیه مصالح مورد استفاده در ساخت بتن به ویژه دمای اولیه آب توجه شود.
دمای بالای مصالح باعث افزایش سرعت هیدراتاسیون و پایین آمدن زمان گیرش میشود که در شرایط آب و هوایی گرم لازم است بدان توجه شود. از طرف دیگر هوای سرد و دمای خیلی پایین مصالح نیز میتواند باعث کاهش سرعت هیدراتاسیون بتن و طولانی تر شدن زمان گیرش بتن شود و حتی در مواردی با یخ زدگی بتن و آسیب به ساختار آن همراه باشد. مرحله دوم نظارت بر دمای بتن ریزی به مرحله حمل و انتقال آن برمیگردد که این کار میبایست در شرایط آب و هوایی مناسب صورت گیرد.
به عنوان مثال در فصول گرم و دماهای بالا بهتر است این کار در صبح زود و یا بعد عصر صورت گیرد و در فصول سرد و دماهای پایین جهت جلوگیری از یخ زدگی بتن نیز توصیه میشود این کار در وسط روز که هوا به نسبت گرم تر بوده انجام شود. مرحله سوم نظارت بر دمای بتن ریزی به مرحله گیرش و عمل آوری آن مربوط میشود که برای این کار لازم است اختلاف دمای درونی و بیرونی بتن در هنگام عمل آوری کنترل شود. بالا بودن دمای هسته بتن نسبت به بیرون آن در هوای سرد باعث تنش های حرارتی و ایجاد ترک های عمقی در ساختار بتن میشود.
حداقل و حداکثر دمای بتن ریزی، ضوابط مقررات ملی ساختمان
بر اساس ضوابط مقررات ملی ساختمان لازم است برای مخلوط بتن یک دمای حداقلی و حداکثری در نظر گرفته شود تا مخلوط بتن به دست آمده از کیفیت و کارایی لازم برای بتن ریزی برخوردار باشد. طبق مقررات ملی ساختمان برای بتن ریزی های معمولی حداکثر دمای ۳۲ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است که البته میزان این دما برای بتن های حجیم متفاوت بوده و تا دمای ۱۵ درجه سانتیگراد نیز کاهش مییابد.
در رابطه با دمای سنگدانه های مورد استفاده در بتن نیز میتوان گفت که دمای این مصالح نباید بیش از ۱۰ درجه سانتیگراد با دمای بتن اختلاف داشته باشد. از طرفی دمای بتن ریزی متأثر از ابعاد قطعات آن نیز خواهد بود که برای قطعات با اندازه ۳۰۰ میلیمتر متفاوت از قطعات با اندازه ۱۸۰۰ میلیمتر است. در این بخش و در قالب جدول زیر به محدودیت دمایی مخلوط بتن بر اساس ضوابط مقررات ملی ساختمان خواهیم پرداخت.
|
دمای بتن ریزی |
دمای محیط (بر حسب درجه سانتیگراد) |
ابعاد قطعات (بر حسب میلیمتر) | |||
| کمتر از 300 | 300 الی 900 | 900 الی 1800 | بیشتر از 1800 | ||
|
دمای حداقلی بتن در زمان اختلاط |
بالاتر از 1- | 16 | 13 | 10 | 7 |
| بین 1- و 18- | 18 | 16 | 13 | 10 | |
| پایین تر از 18- | 21 | 18 | 16 | 13 | |
|
دمای حداقلی بتن در زمان ریختن |
دماهای مختلف |
13 |
10 |
7 |
5 |
|
حداکثر افت دمای مجاز در 24 ساعت ابتدای بتن ریزی
|
دماهای مختلف |
28
|
22 |
17 |
11 |
در ادامه به بررسی حداقل و حداکثر دمای مخلوط بتن طبق ضوابط مقررات ملی ساختمان در زمستان و تابستان خواهیم پرداخت.
حداقل دمای بتن در زمستان و هوای سرد
هر گاه دمای هوا برای سه روز متوالی و در مدت نصف روز به زیر ۱۰ درجه سانتیگراد برسد این هوا برای فرایند بتن ریزی سرد محسوب میشود. از طرفی چنان چه میانگین دمای هوا در این روزهای متوالی زیر ۵ درجه سانتیگراد باشد باز هم از آن با عنوان هوای سرد برای فرایند بتن ریزی یاد میشود. طبق استاندارد ملی ایران شماره ۸۴۵۱ حداقل دمای بتن ریزی نباید زیر ۵ درجه سانتیگراد باشد و در کنار آن بتن ریزی بر روی سطوح برفی و یخ زده ممنوع اعلام شده است.
چنان چه اجرای بتن در قطعات نازک صورت گیرد دمای بتن میبایست در محدوده ۵ الی ۱۰ درجه سانتیگراد قرار گیرد. از این رو جهت بتن ریزی در فصل زمستان و هوای سرد لازم است یک سری راهکارها در پیش گرفته شوند تا بتن مورد نظر از شرایط مناسب جهت اجرا و کیفیت و کارایی لازم برخوردار باشد. از طرفی برای افزایش دمای بتن ریزی میتوان از آب گرم، افزودنی های زودگیر و غیره استفاده کرد.
حداکثر دمای بتن ریزی در تابستان و هوای گرم
در رابطه با دمای بتن در فصل تابستان و هوای گرم میتوان گفت که دمای آن در هنگام اختلاط، حمل و اجرا نباید بیشتر از ۳۰ درجه سانتیگراد باشد. همچنین بر اساس ضوابط مندرج در استاندارد ملی ایران دمای محیطی که قرار است در آن عملیات بتن ریزی صورت گیرد نباید از ۳۸ درجه تجاوز کند تا بتن اجرایی از کیفیت، کارایی و مقاومت لازم برخوردار باشد. از طرفی در ادامه همین قوانین دمای ۳۲ درجه سانتیگراد میتواند یک دمای مناسب برای اختلاط و اجرای بتن در ابعاد معمولی باشد.
حال عدم توجه کافی به ضوابط مذکور در اجرای بتن در فصل تابستان میتواند با آسیب به ساختار بتن، ترک خوردگی و کاهش دوام و طول عمر آن همراه باشد. در چنین شرایطی لازم است تمهیداتی جهت کنترل دمای بتن ریزی صورت گیرد که از جمله آنها میتوان به استفاده از مواد نگهدارنده آب بتن، استفاده از سایه برای نگهداری مصالح و یا خنک سازی آنها قبل از اختلاط بتن اشاره کرد.
حداقل و حداکثر دمای بتن ریزی، ضوابط ACI
در استاندارد ACI که مخفف American Concrete Institute (مؤسسه بتن آمریکا) بوده به ضوابط و دستورالعمل های ویژه ای در رابطه با حداقل و حداکثر دمای بتن ریزی پرداخته شده است که لازم است در هنگام تولید و اجرای بتن مورد توجه قرار گیرند. این ضوابط برای حالت های مختلف اجرای بتن در هوای گرم و سرد در نظر گرفته شده اند که در قالب دو استاندارد ACI 305R (بتن ریزی در هوای گرم) و ACI 306R (بتن ریزی در هوای سرد) به تمهیدات لازم در اجرای بتن در دماهای بالا و پایین میپردازند. در ادامه و در قالب جدول زیر به هر کدام از این استانداردها و ضوابط درج شده در آنها در رابطه با حداقل و حداکثر دمای بتن ریزی میپردازیم.
| شرایط
بتن ریزی |
دمای محیط
(درجه سانتیگراد) |
دمای بتن ریزی هنگام ریختن (درجه سانتیگراد) | توضیحات
بیشتر |
|
در هوای سرد طبق استاندارد ACI 306R |
برای دمای کمتر از 5 °C نیاز به تمهیدات خاص |
برای مقاطع نازک
(زیر30cm) بالای 13°C |
بتن مورد نظر تا رسیدن به مقاومت 5 الی 7 MPa نباید یخ بزند
|
| برای مقاطع متوسط
(30cm الی90cm ) بالای 10 °C |
|||
| برای مقاطع حجیم
(بالای 90cm) بالای 7 °C |
|||
|
در هوای گرم طبق استاندارد ACI 305R
|
برای دمای بالاتر از 32 °C امکان بتنریزی فقط با تمهیدات کنترلی |
کمتر از °C 32 و ترجیحاً بین °C 27 الی °C 30
|
تمهیدات کنترلی لازم برای این کار: خنک کردن مصالح، عمل آوری ویژه
|
همچنین جهت بررسی بیشتر این موضوع قصد داریم به صورت جداگانه به حداکثر و حداقل دمای بتن و محیط اجرای آن در هوای سرد و گرم بپردازیم.
حداقل دمای بتن و محیط در هوای سرد
بر اساس استاندارد ACI 306R که در رابطه با محدودیت های دمایی برای اجرای بتن در هوای سرد بوده لازم است فرایند اختلاط و اجرای بتن در بازه دمایی مشخصی صورت گیرد تا بتن اجرایی از کیفیت، مقاومت و کارایی لازم برخوردار باشد. بر اساس این استاندارد چنان چه دمای هوا برای سه روز متوالی زیر ۵ درجه سانتیگراد باشد و در روز چهارم نیز دمای هوا از ۱۰ درجه تجاوز نکند شرایط آب و هوایی برای بتن ریزی سرد محسوب میشود.
در چنین حالتی دمای بتن لازم است بر اساس ابعاد قطعات اجرایی (نازک، متوسط و ضخیم) و شرایط عمل آوری آن تغییر کند که در جدول فوق بدان پرداخته شده است. علاوه بر آن بتن مورد نظر نباید در معرض شرایط آب و هوایی زیر صفر درجه قرار گیرد مگر در حالتی که مقاومت اولیه آن به مقادیر ۵ الی ۷ مگاپاسکال رسیده باشد. در نهایت بر اساس این استاندارد حداقل دمای بتن ریزی میبایست در محدوده ۷ الی ۱۳ درجه سانتیگراد باشد.
حداکثر دمای بتن ریزی در هوای گرم
بر اساس استاندارد ACI-305 که در رابطه با حداکثر دمای محیط و بتن در هوای گرم بوده لازم است عملیات تولید و اجرای بتن در محدوده دمایی مشخصی صورت گیرد تا بتن اجرایی از کیفیت و دوام لازم برخوردار باشد. طبق این ضابطه دمای مجاز بتن برای اجرای بتن تازه در محدوده ۳۰ الی ۳۲ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است که البته این محدوده دمایی برای بتن های حجیم لازم است پایین تر و در محدوده ۲۷ درجه سانتیگراد لحاظ شود.
در رابطه با حداکثر دمای محیط در زمان بتن ریزی در استاندارد ACI 305 به دمای خاصی اشاره نشده است و دمای بتن تازه برای این کار معیار اصلی خواهد بود. حال چنان چه دمای محیط یا بتن تازه از مقدار مشخص شده در این ضابطه یعنی ۳۲ درجه سانتیگراد تجاوز کند عملیات بتن ریزی میبایست با اقدامات کنترلی مجاز صورت گیرد که از جمله آنها میتوان به استفاده از سایه بان، خنک کردن مصالح و عمل آوری ویژه بتن پس از اجرا اشاره کرد.
از مواردی که جالب است بدانید، دیرگیر کننده بتن هست که در دمای بالا به کار میرود.
عواقب عدم رعایت دمای بتن ریزی مناسب
عدم رعایت دمای بتن ریزی میتواند با پیامدها و عواقب جدی همراه باشد و کیفیت، مقاومت و دوام بتن را تحت تأثیر قرار دارد. البته این پیامدها بسته به گرم یا سرد بودن هوا میتواند متفاوت باشد که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم. در ابتدا لازم به ذکر است که در هوای گرم و شرایط دمایی بالا تبخیر سریع آب منجر به کاهش آب لازم جهت هیدراتاسیون سیمان میشود. همچنین در دمای بالا بتن زودگیر شده و فرایند ویبره و جای دهی آن مشکل میشود. از طرفی افت سریع رطوبت در سطح بتن میتواند با جمع شدگی آن و ایجاد ترک های حرارتی در سطح بتن همراه باشد. علاوه بر آن هیدراتاسیون سریع و غیرکامل بتن منجر به کاهش کارایی و مقاومت نهایی آن میشود. در کنار این موارد افزایش نفوذپذیری بتن میتواند با کاهش دوام اجزای بتن همراه باشد.
در رابطه با هوای سرد و شرایط دمایی پایین نیز میتوان گفت که کاهش دمای بتن تازه منجر به یخ زدگی آب داخل آن شده که این موضوع با افزایش حجم بتن و ایجاد ترک هایی در ساختار آن همراه خواهد بود. همچنین با متوقف شدن فرایند هیدراتاسیون سیمان گیرش بتن طولانی شده و یا متوقف میگردد. همین بالا رفتن زمان گیرش نیز باعث زمان بر شدن فرایند اجرایی بتن میگردد. از طرفی یخ زدگی و ذوب شدن مکرر آب بتن با پوسته پوسته شدن سطح آن همراه خواهد بود. در کنار این موارد اجرای بتن در سرما و یخ بندان باعث کاهش کارایی و مقاومت بتن میشود. حال اگر فرایند اجرایی بتن در شرایط دمایی با نوسان شدید انجام شود به دلیل انبساط و انقباض ساختار بتن ترک های حرارتی در آن ایجاد میگردد.
راهکارهای کنترل دمای بتن در هوای گرم
کنترل دمای بتن ریزی در هوای گرم از اهمیت بالایی برخوردار بوده و تأثیر زیادی بر کیفیت و کارایی بتن اجرایی در این شرایط آب و هوایی دارد. بر همین اساس جهت جلوگیری از کاهش کارایی، افت مقاومت و افزایش ترک خوردگی بتن لازم است از طریق یک سری راهکار دمای بتن کنترل گردد که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم. برای کنترل دمای بتن در مرحله قبل از بتن ریزی لازم است آب مورد استفاده برای اختلاط بتن خنک سازی شود که برای این کار میتوان از آب خنک یا یخ خورد شده در آن استفاده کرد.
همچنین با نگهداری سنگدانه ها در زیر سایه و یا پاشش آب به روی آنها میتوان به کاهش دمای این مصالح قبل از بتن ریزی کمک کرد. از طرفی استفاده از سیمان با حرارت هیدراتاسیون پایین نیز میتواند یک انتخاب مناسب برای کاهش دمای بتن ریزی در هوای گرم باشد. البته یک سری افزودنی ها مانند میکروسیلیس، روان کننده های کاهنده آب و غیره نیز میتوانند به کاهش دمای بتن و افزایش کارایی آن در هنگام آماده سازی کمک کنند. همچنین فرایند حمل بتن و انتقال آن به محل اجرای پروژه بهتر است در صبح زود و یا عصر که هوا خنک بوده صورت گیرد.
از طرفی لازم است فرایند حمل و انتقال بتن با سرعت بالا صورت گیرد تا از گیرش زودرس بتن جلوگیری شود. پس از بتن ریزی نیز با عمل آوری درست آن میتوان به کاهش دمای بتن در هوای گرم کمک کرد که برای این کار میتوان از پاشش مداوم آب بر روی بتن، پوشاندن سطح بتن با گونی خیس و غیره استفاده کرد. در کنار این موارد پوشش سطح بتن با ورق ها یا پلاستیک های ضد تبخیر نیز میتواند یک راهکار مناسب برای کاهش دمای بتن ریزی باشد.
راهکارهای کنترل دمای بتن در هوای سرد
برای کنترل دمای بتن ریزی در هوای سرد که تأثیر زیادی بر کیفیت، عملکرد و مقاومت آن دارد یک سری راهکار مهم وجود دارد که در این بخش به معرفی و بررسی آنها میپردازیم. قبل از فرایند بتن ریزی استفاده از آب گرم در اختلاط بتن میتواند به افزایش دمای بتن و کارایی بهتر آن در این شرایط آب و هوایی کمک کند. البته دمای آب بسته به شرایط محیطی میتواند متفاوت باشد که برای این کار معمولاً از آب گرم در محدوده دمایی ۲۰ الی ۶۰ درجه سانتیگراد استفاده میشود.
از طرفی گرم کردن سنگدانه ها در هوای سرد نیز میتواند یک راهکار مناسب برای بالا بردن دمای بتن ریزی باشد به این شرط که دمای آنها خیلی بالا نرود تا منجر به ترک حرارتی نشوند. در کنار این موارد استفاده از سیمان زودگیر یا سیمان با حرارت هیدراتاسیون بالا نیز میتواند یک انتخاب مناسب برای افزایش دمای بتن در شرایط آب و هوایی سرد باشد. همچنین افزودنی های زودگیر بتن نیز میتوانند گزینه مناسبی برای این شرایط باشند که لازم است بر اساس استانداردها مورد استفاده قرار گیرند. ضد یخ بتن نیز نقش بسزایی در کنترل دمای بتن در هوای سرد دارد..
برای حمل و انتقال بتن به محل بتن ریزی نیز بهتر است این کار در ساعاتی از روز که هوا گرم تر بوده انجام شود. همچنین بتن آماده شده برای این کار میبایست سریعاً اجرا گردد و به همین دلیل لازم است زمان حمل و انتقال آن به محل پروژه کوتاه باشد. پس از بتن ریزی جهت حفظ حرارت و رطوبت بتن میتوان از یک سری پلاستیک ها و ورق ها و غیره استفاده کرد. در آخر برای حفظ مقاومت نهایی بتن لازم است بتن آماده شده قبل از اینکه به نقطه انجماد برسد به مقاومت اولیه مورد نظر دست یابد.
کلام پایانی همه چیز در مورد دمای بتن
دمای بتن یک پارامتر بسیار مهم و کلیدی در تعیین میزان کیفیت و کارایی بتن اجرایی بوده که انحراف از محدوده مجاز آن میتواند با کاهش مقاومت و دوام بتن و بالا رفتن احتمال ترک خوردگی در ساختار آن همراه باشد. بر همین اساس فرایند بتن ریزی میبایست در محدوده دمایی مشخص و با در نظر گرفتن تدابیر حفاظتی انجام شود. از طرفی کنترل دمای بتن ریزی در هر سه مرحله تولید بتن، حمل و عمل آوری آن مهم بوده که توجه به این موضوع در شرایط آب و هوایی گرم و سرد از اهمیت بالایی برخوردار است.
به طور کلی بهترین بازه دمایی برای بتن ریزی بازه دمایی ۱۰ الی ۳۰ درجه سانتیگراد بوده؛ چرا که هیدراتاسیون سیمان در این محدوده دمایی به صورت طبیعی صورت میگیرد. در رابطه با اجرای بتن ریزی در شرایط آب و هوایی خاص میتوان گفت که اجرای آن در هوای گرم نیازمند خنک سازی مصالح و عمل آوری ویژه آن بعد از اجرا بوده و در هوای سرد نیز به یک سری اقدامات حفاظتی و حرارتی در حین اجرا و پس از آن نیاز خواهد داشت.
برای اطلاعات دقیق از دستورالعمل بتن ریزی در هوای گرم، همراه ما باشید.