راه های جلوگیری از یخ زدگی بتن

دسته :

اشتراک گذاری در شبکه های اجتماعی

همان طور که می دانیم شرایط آب و هوایی و دمایی از پارامترهای مهم در هنگام بتن ریزی هستند و تاثیرات زیادی روی پخت بتن و استحکام نهایی آن دارند بنابراین تمهیدات لازم در مورد آنها باید بکار گرفته شود. در این مقاله می خواهیم شرایط بتن ریزی در آب و هوای سرد را بررسی کنیم. در این شرایط یکی از مهمترین اقدامات، جلوگیری از یخ زدگی بتن است. این کار مستلزم آن است که پیمانکاران حداقل دمای بتن را حفظ کنند تا از استحکام مناسب آن نیز اطمینان حاصل شود. همراه ما باشید تا با راه های جلوگیری از یخ زدگی بتن به صورت کامل آشنا شوید.

اقدامات اصلی برای بتن ریزی در هوای سرد

سه اقدام اصلی برای بتن ریزی در هوای سرد وجود دارد که شامل موار زیر است:

1) محافظت از بتن تازه قرار گرفته در برابر یخ زدگی در زمان های اولیه

2) حفاظت از بتن برای اطمینان از مقاومت کافی

3) حفاظت از بتن در برابر شوک حرارتی و ترک خوردگی در پایان دوره حفاظتی

محافظت از یخ زدگی در زمان های اولیه

در صورتی که یخ زدگی بتن برای بتن تازه اتفاق بیفتد، ممکن است آسیب فوری و دائمی در پی داشته باشد و پخت بعدی آن، خواص مورد نظر را بازیابی نخواهد کرد. این آسیب به این دلیل رخ می دهد که آب هنگام یخ زدن حدود 9 درصد افزایش حجم پیدا می کند. بنابراین تشکیل بلورهای یخ و در نتیجه گسترش خمیر می تواند مقاومت فشاری بتن را کاهش داده و تخلخل بتن سخت شده را افزایش دهد. به طور کلی می توان گفت که اگر انجماد در چند ساعت اول پس از بتن ریزی یا قبل از رسیدن بتن به مقاومت فشاری تقریباً 500 psi رخ دهد، می تواند تا 50 درصد مقاومت آن را پایین بیاورد.

محافظت باید تا کی ادامه یابد؟

بتن تازه قرار داده شده باید در زمان های اولیه از انجماد محافظت شود تا زمانی که مقدار آب مخلوط شده یا درجه اشباع به میزان کافی توسط فرآیند هیدراتاسیون کاهش یابد، این اصطلاح برای توصیف واکنش شیمیایی بین مواد سیمانی و آب استفاده می شود. در طول هیدراتاسیون، درجه اشباع به طور مداوم کاهش می یابد زیرا آب با مواد سیمانی ترکیب می شود و بتن سخت می شود. در حین فرآیند هیدراتاسیون، مقدار آب موجود برای تشکیل بلورهای یخ بطور مداوم کاهش می یابد بنابراین در صورت یخ زدگی بتن خطر آسیب دائمی کمتر خواهد بود. در دمای پخت مشخص، مخلوط های بتنی با اندازه های مشخص باید ظرف 24 تا 48 ساعت به استحکامpsi 500 برسند. بنابراین، بسیار مهم است که بتن تازه قرار داده شده در 24 تا 48 ساعت اول یا تا زمانی که بتن تقریباً به این استحکام برسد، از یخ زدگی محافظت شود.

اهمیت استحکام اولیه بتن

در صورتی که بتن در معرض هوا قرار گرفته و در معرض منبع آب خارجی قرار نگیرد، هنگامی که مقاومت فشاری آن حداقل به 500 psi می رسد، می تواند یک چرخه یخ زدایی و ذوب را بدون آسیب تحمل کند. اما برای قرار گرفتن در معرض چرخه های مکرر انجماد و ذوب، بتن جدید باید دارای استحکام حداقل 3500 psi یا 4000 psi باشد. به این ترتیب برای جلوگیری از صدمات ناشی از هوای سرد، لازم است تا بتن در اسرع وقت پس از قرار دادن، تحکیم، تکمیل و محافظت شود. میزان سخت شدن بتن و افزایش مقاومت بستگی به دمای بتن دارد. دمای پایین بتن میزان هیدراتاسیون را کاهش داده و متعاقباً سرعت افزایش استحکام را به تاخیر می اندازد. بنابراین درجه حرارت باید در طول دوره حفاظت یا پخت حفظ شود.

روند توسعه و تکامل استحکام بتن در هوای سرد

همان طور که گفته شد اگر اجازه دهید بتن تازه تا زیر نقطه انجماد سرد شود و یا دچار یخ زدگی شود، تا حدی آسیب می بیند که عملا برای استفاده نامناسب خواهد بود. همچنین لازم به ذکر است که دماهای بسیار پایین حتی در صورتی که موجب یخ زدگی بتن نشود اما موجب می شود که استحکام بتن با سرعت بسیار کمی نسبت زمانی که در هوای گرم است افزایش بیابد و به مقدار نهایی خود برسد.

بتن ریزی در انواع هوای سرد

هنگام کار با بتن در هوای سرد، با دو دما سر و کار خواهیم داشت. یکی دمای بتن و دیگری دمای هوا. لازم است که این دو با هم اشتباه گرفته نشوند. شدت آب و هوا تعیین کننده اقدامات احتیاطی است که باید انجام شود. به منظور بتن ریزی، هوای سرد را می توان به سه دسته زیر تقسیم کرد.

دمای محیط زیر 5 درجه سانتی گراد اما بدون انجماد

هنگامی که دما پایین است اما از دمای انجماد پایینتر نیست، این خطر وجود ندارد که بتن به طور دائم آسیب ببیند، اما توسعه استحکام آن بیشتر طول خواهد کشید. این مهم است که قالب ها زود برداشته نشوند در غیر این صورت احتمال دارد که گوشه ها و فرورفتگی ها از بین بروند و بتن موجود در تیرها و صفحات معلق آنقدر ضعیف باشد که نتوانند وزن خود را تحمل کرده و فرو بریزند. نمی توان یک قاعده در مورد مدت زمان باقی ماندن قالب ارائه داد زیرا میزان افزایش استحکام به عوامل زیادی از جمله دمای محیط، مقدار سیمان در مخلوط و نوع سیمان بستگی دارد. اگر نمی دانید که دقیقا بتن چیست، باید گفت که بتن مخلوطی از سیمان، آب و مواد افزودنی دیگری است و به همین دلیل در صورت لزوم، برای بهبود سرعت افزایش استحکام، می توان مقدار سیمان مخلوط را افزایش داد.

انجماد خفیف در شب

تمام بتن های تازه قرار داده شده باید بلافاصله محافظت شوند. دمای بتن هنگام تحویل نباید کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد. مواردی وجود دارد که تأمین کننده بتن نمی تواند این دما را هنگام تحویل تضمین کند و شما باید تصمیم بگیرید که اگر بخواهید بتن ریزی را ادامه دهید آیا می توانید بتن را در این شرایط به اندازه کافی محافظت کنید. حفاظت شامل پتوهای سرمازدگی و قالب های چوبی عایق است، قالب چوبی می تواند برای تیرها، ستون ها و دیوارها مورد استفاده قرار بگیرد، تنها احتیاط اضافی لازم این است که سطوح نمایان را با مواد عایق و پتوهای مناسب بپوشانیم یا روکش های موقت برپا کرده و گرمایش را با بخاری های فضا تامین کنیم. اطمینان حاصل کنید که زیر پایه ها، قالب، آرماتور و هرگونه وسیله حمل و نقل عاری از یخ و برف باشد.

انجماد شدید روز و شب

اقدامات احتیاطی اضافی برای جلوگیری از یخ زدگی بتن در این شرایط شامل الزام استفاده از آب گرم است تا اطمینان حاصل شود که دمای بتن بالای 5 درجه سانتیگراد است. اگر آب گرم در دسترس نیست، توصیه می شود بتن ریزی را تا افزایش دمای محیط به تعویق بیندازید.

نحوه پخت بتن در هوای سرد

در اینجا توصیه هایی برای پخت بتن در دمای های نزدیک به انجماد وجود دارد. بتن در هوای سرد نیاز به پخت دارد. در صورتی که بتن از هوا گرم تر باشد، سطح می تواند حتی سریع تر از زمانی که در معرض هوای گرم قرار دارد، خشک شود. هنگام اتمام بتن ریزی در هوای سرد، باید منتظر بمانید تا تمام آب موجود در آن تبخیر شود. از آن جایی که بتن در هوای سرد آهسته تر آب خود را از دست می دهد زمان بیشتری برای این کار مورد نیاز است. ممکن است از برخی مکنده ها برای تسهیل خروج آب از بتن بتوان استفاده کرد. افزودنی های بتنی، مانند تسریع کننده های بدون کلرید، نیز می توانند نیاز به حفاظت و گرمایش بتن را در آب و هوای سرد کاهش داده یا از بین ببرند.

نحوه استفاده از پتو های مخصوص

روش سنتی هنوز هم بهترین راه برای محافظت از بتن در برابر سرما است. با استفاده از این روش کافی است بعد از اتمام کار روی آن را با پتو بپوشانید. از آن جایی که زمین کمی گرم تر است و بتن گرمای خود را حفظ می کند، پتوها حتی اگر دمای هوا به زیر 20 درجه فارنهایت برسد، بتن را گرم نگه می دارند. به طور معمول، اگر دمای بتن گرم تر از 50 درجه فارنهایت باشد، فقط باید پتوها را چند روز روی آن نگه دارید. اگر می خواهید از زمان مناسب برای برداشتن پتوها مطمئن شوید، دمای بتن را با استفاده از دماسنج های مخصوص بررسی کنید یا از روش های خاصی استفاده کنید که ببینید بتن استحکام کافی را به دست آورده باشد. عایق مورد نیاز بر اساس ضخامت بتن، میزان سیمان و کمترین دمای هوا برای دوره های حفاظتی پیش بینی شده استفاده می شود.

نحوه استفاده از بخاری های بتنی

اگر پتوها برای گرم کردن کافی نیستند و یا دمای هوا بسیار پایین است، باید محیط کار را محصور کرده و هوا را گرم کنید. محوطه های موقت گران هستند، اما گاهی اوقات این تنها گزینه است. حتما توجه کنید که با استفاده از بخاری یا تجهیزات گازسوز، سطح دی اکسید کربن افزایش می یابد. این کربن با بتن واکنش نشان می دهد و یک لایه گازدار در سطح ایجاد می کند. این لایه نرم و به طور کلی غیرقابل قبول خواهد بود. بخاری هایی موجود هستند که کربن دی اکسید را به بیرون محوطه یا ساختمان تخلیه می کنند این مسئله کربناسیون را از بین می برد.

راهنما و دستورالعمل بتن ریزی در هوای سرد ACI 306R

این دستورالعمل و راهنمایی که توسط موسسه بتن آمریکا تهیه شده است به پیمانکاران و تولید کنندگان بتن و مصالح ساختمانی کمک می کند تا با انتخاب فرایندها و روش های مناسب از یخ زدن بتن جلوگیری کنند. در واقع در صورتی که الزامات به درستی انتخاب و پیاده سازی شوند بتن ریزی در هوای سرد می تواند استحکام و دوام کافی را برای برآورده ساختن مورد نظر را ایجاد کند و یخ زدگی بتن رخ ندهد. مطابق با این راهنما، اقدامات لازم عبارتند از:

الف) جلوگیری از آسیب بتن در اثر انجماد در زمان های اولیه

ب) قبل از برداشتن فرم ها و قالب ها، اطمینان حاصل کنید که بتن استحکام کافی را پیدا کرده است.

ج) حفظ شرایط پخت که باعث تقویت استحکام می شود.

د) محدود کردن تغییرات سریع دمایی

ه) تداوم دوره حفاظتی مطابق با قابلیت سرویس دهی ساختار

دمای سرد و دوره حفاظتی

مطابق با این راهنما، شرایط بتن ریزی در هوای سرد زمانی استفاده می شود که دمای هوا به 40 درجه فارنهایت (4 درجه سانتیگراد) در طول دوره حفاظت کاهش می یابد. دوره حفاظتی نیز به عنوان مدت زمان توصیه شده برای جلوگیری از تأثیر منفی هوای سرد روی بتن در نظر گرفته می شود. برای محافظت در برابر یخ زدگی بتن در زمان های اولیه، دمای مناسب بتن و دوره های حفاظتی مورد نیاز را می توانید در جداول این راهنما پیدا کنید. حداقل دوره های حفاظتی برای 4 شرایط سرویس مختلف ارائه شده است.

شرایط مختلف بار در زمان سرویس دهی

بدون بار، عدم قرار گرفتن در معرض انجماد: به این معنی که عنصر بتنی در طول دوره حفاظتی بارهای قابل توجهی را حمل نمی کند و در معرض شرایط انجماد قرار نمی گیرد.
بدون بار، در معرض انجماد: به این معنی که عنصر بتنی بارهای قابل توجهی را در طول دوره حفاظت حمل نمی کند ولی در معرض شرایط انجماد در سرویس قرار می گیرد.
بار جزئی، در معرض انجماد: به این معنی که عنصر بتونی بارهایی را که کمتر از ظرفیت بار در زمان های اولیه است را در طول دوره حفاظت حمل می کند و در معرض شرایط انجماد در سرویس قرار می گیرد.
بار کامل: عناصری که برای حمل بارهای ساختمانی قبل از دستیابی به استحکام مشخص، نیاز به بازسازی دارند، دارای شرایط سرویس بار کامل هستند و معمولاً از پیمانکار می خواهند که مقاومت بتن را در محل تعیین کند.

منابع: forconstructionpros ،cemex، concretenetwork