اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
همانطور که قبلا" اشاره شد هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را برجای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از ایناثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :
بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا ۲۵ کیلو ( لیتر ) آب اختلاطمورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش ۵درجه سانتی گراد به حدود ۳ لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگیرا افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .
ب ) آهنگ افت اسلامپ :
مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیرمهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء ۰C ۴۰افزایش دما ( ۱۰ تا ۰C ۵۰ ) افت اسلامپ حدود ۸ سانت را شاهد خواهیم بود ( هر ۰C ۱۰حدود ۲ سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیارزیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله باآن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست.
ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :
در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمانو نسبت های اختلاط بین ؟ تا ۳ ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمانکاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از ۰C ۳۰و دمای محیط بیش از ۰C ۳۵این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلاتاجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود می آورد و در ریختنو تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرینبتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد وبتن زود سفت
می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرددر آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .
د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :
این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهیاست اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ،جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از ۸۰ درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m۲/hr ۱تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد ویا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود .
وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تأخیر در گیرش و سفت شدن بتن ،مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیر کننده ، خاکستر بادی بعنوانجایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کممی کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد میتوان از میکروسیلیس نام برد .
از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توأم با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد .
الف) اثرات نامطلوب بر مقاومت :
مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهیکسب می کند اما بطور کلی در سن ۲۸ روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتنریخته شده با دمای کم
خواهد داشت . در شکل ۲ و ۳ میتوانید تأثیر دمای ریختن را بر مقاومت هایاولیه و دراز مدت ببینید . بویژه اگر بتن حاوی مواد پوزولانی و کندگیرنباشند ، آسیب بیشتری می بینند . اگر ترک بتن را نیز در نظر بگیریم از نظرسازه ای آسیب جدی خواهد بود .
گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت ۲۸ روزه به ۷ روزه بهمقادیری کمتر از ۳/۱ و حتی تا ۱/۱ می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های۲۸روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های ۷ روزه را نشان می دهند که بسیار تعجببرانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در
قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتینگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمانزیاد یا w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .
● راهکارهای بتن ریزی مطلوب در شرایط نامساعد گرم :
قاعدتا" این راهکارها را میتوان به چند دسته تقسیم کرد :
الف ) انتخاب مصالح مناسب برای هوای گرم خشک یا گرم مرطوب و نسبت های مطلوب
ب ) روشهای مناسب انبار کردن مصالح برای گرم و داغ شدن ( پیشگیری از گرم شدن )
ج ) خنک سازی مصالح و بتن و بتن خنک ساختن ( کاهش دمای بتن )
د ) تمهیدات حفظ خنکی بتن در طول عملیات حمل و ریختن و جلوگیری از افزایش دمای بتن
هـ ) نکات مربوط به ریختن ، تراکم و پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
در ادامه به هرکدام از راه حلهای اجرائی به اختصار می پردازیم .
● انتخاب مصالح مناسب :
الف ) سنگدانه :
هر چند تأثیر سنگدانه چندان جدی نیست اما بویژه برای ایجاد دوام در بتن درمناطق گرم بویژه مرطوب ، لازم است سنگدانه ها از جذب آب کمی برخوردارباشند . ظرفیت جذب آب سنگدانه درشت در آبا به ۵/۲ و برای سنگدانه ریز به ۳درصد محدود شده است در حالیکه در بسیاری از آئین نامه ها چنین محدودیتیدیده نمی شود .
سنگدانه ها باید در برابر قلیائیها از واکنش زائی برخوردار نباشند لذا ازاین بابت باید مورد آزمایش قرار گیرند . همچنین در مناطق خورنده باید یونکلر آنها از حدود مجاز کمتر باشد .
ب ) سیمان:
بهتر است از سیمانهای ریز و زودگیر استفاده نشود و سیمانهای با گرمازائیکم و حاوی مواد پوزولانی ( بعنوان جایگزین ) بکار روند . سیمانهای آمیختهاز این نظر مناسب اند . بهتر است مقدار سیمان زیاد نباشد . محدود کردنعیار سیمان به حدود ۴۰۰ کیلوگرم می تواند یک توصیه تلقی گردد . عیار سیمانزیاد می تواند عامل ترک خوردگی بتن خمیری باشد .
ج ) افزودنی ها :
در شرایط هوای گرم اغلب افزودنیهای روان کننده و یا کندگیر کننده استفادهمی شود . ممکن است افزودنی روان کننده کندگیر کننده نیز بکار بریم . افزودنیهائی که بتوانند اسلامپ را بمدتی قابل توجه حفظ نمایند ، در اینشرایط طرفدار دارد .
معمولا" حبابزا ها بعلت مشکل کنترل مقدار حباب در شرایط هوای گرم توصیه نمی شود .
مگر اینکه شرایط مناسبی برای مصرف آنها فراهم گردد .
● روشهای پیشگیرانه برای جلوگیری از گرم شدن مصالح در انبار
هر چقدر بتوانیم جلوی گرم یا داغ شدن مصالح بتن را بگیریم ، کار خنک ساختن بتن
ساده تر می شود .
بهرحال بهتر است دمای سیمان از ۰C ۶۰تجاوز نکند ( آبا حد مجاز را ۰C ۷۵ذکر کرده است ) سنگدانه ها با توجه به وزن قابل توجهشان بهتر است دمائیکمتر از ۰C ۴۰را داشته باشند . آب نیز باید در حد امکان خنک نگهداشته شود . لذا توصیه می شود آب در محلی نگهداری شود که زود گرم نشود . مخازن فلزیهوائی بدون عایق بندی ابدا" توصیه نمیشود . از مصرف سیمانهای گرم که ازکارخانه حمل و تخلیه می شود باید پرهیز کرد و آنرا در سیلو نگهداشت تا خنکگردد .
سیلوی سیمان دارای رنگ روشن باشد . در برخی مناطق دنیا از سیلوی دو جدارهاستفاده می شود که ممکن است آب خنک در آن در جریان باشد . عایق بندی سیلویسیمان نیز یک راه حل
می باشد .
سنگدانه ها را نیز بهتر است از تابش آفتاب دور داشت . سر پوشیده کردن دپویسنگدانه ها یک روش معمول است که ممکن است برای ایران راه حل گران قیمتیباشد . ایجاد پوشش مانند برزنت و غیره می تواند راه حل ساده تری تلقی گردد .
● خنک سازی مصالح و ساخت بتن خنک ( کاهش دمای بتن ) :
استفاده از بتن ها دمای کم یکی از راه حلهای اساسی برای بتن ریزی مطلوباست . رساندن دمای بتن به زیر ۰C ۳۰میتواند به تولید بتن سخت شده مقاوم وبا دوام منجر گردد و ضمنا" میزان تبخیر از سطح بتن را کاهش دهد . باید گفتتبخیر عوامل متعددی دارد ولی دمای بتن در این رابطه بسیار مهم است . برایایجاد بتن خنک ، غالبا" اجزاء بتن را خنک می کنیم و یا از یخ برای ایجادخنکی مخلوط بتن استفاده می نمائیم . بکارگیری ازت مایع نیز ممکن می باشد . اما در مورد بتن ریزی در هوای گرم در کارهای عادی عملا" بکار نمی رود .
اجزاء بتن شامل : آب ، سیمان ، سنگدانه می تواند خنک شود . آب را با وسایل تبرید و یا یخ
می توان خنک نمود . سنگدانه ها را می توان با آب پاشی و ایجاد شرایط مساعد برای تبخیر
می توان به مقدار قابل توجهی خنک نمود ( بویژه در هوای خشک ) در خنک سازی سنگدانه
می توان از آب خنک و هوای خنک نیز استفاده نمود .
یخ عامل مهمی در کاهش دمای بتن می باشد زیرا گرمای نهان ذوب یخ میتوانددمای بتن را به مقدار قابل توجهی پائین آورد . بهر حال خرده یخ یا پرید یخمی تواند صرفا" بعنوان جایگزین بخشی از آب یا همه آن بکار رود تا تغییریدر نسبت آب به سیمان حاصل نشود و در انهای اختلاط نباید یخ در بتن تازهمشاهده گردد .
خنک کردن سیمان راه حلی است که کمتر بکار گرفته می شود . اینکار بهدلایلخاص نیاز دارد تا سیمان در معرض آب خنک یا هوای مرطوب قرار نگیرد . استفاده از دیگ اختلاطی که دارای رنگ روشن می باشد و یا آب خنک شده و یادر سایه است توصیه می گردد .
● تمهیدات مربوط به حفظ خنکی بتن در طول عملیات بتن ریزی :
در زمان حمل ، ریختن و تراکم بتن حفظ خنکی آن ضروری است . بدیهی است دمایبتن در اثر تبادل گرما با هوای گرم مجاور افزایش می یابد . هدف ما کاهشاین افزایش دما می باشد .
استفاده از وسایل حمل مناسب و سر بسته که رنگ روشن دارد یا با آب خنک می شود یکی از
راه حلهای مناسب می باشد . بکارگیری وسایلی مانند پمپ و لوله می تواندباعث افزایش دما شود و برای کنترل این افزایش دما ، لازم است لوله پمپ خنکگردد . می توان دور لوله ها را گونی خیس قرار داد و گهگاه روی آن آب پاشید .
تسمه نقاله برای هوای گرم وسیله مناسبی نیست و در صورت لزوم می توان روی آن را پوشاند .
تراک میکسر در طول حمل نباید بی جهت بچرخد زیرا این امر موجب افزایش دماخواهد شد بویژه اگر حجم بتن در مقایسه با حجم دیگ کم باشد . استفاده ازسایبان روی دیگ تراک و داشتن رنگ روشن توصیه می شود .
● نکات مربوط به ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح ، نگهداری و عمل آوری بتن و کنترل تبخیر
برای جلوگیری از تبخیر زیاد از سطح بتن می توان توسط بادشکن ، سرعت باد راکم نمود . بویژه اگر بتوان از بادشکن های جاذب آب استفاده نمود و آنها راخیس کرد ، رطوبت محیط افزایش
می یابد و تبخیر کم می شود و همچنین محیط خنک می گردد . استفاده از سایباندر بالای محل بتن ریز ( در صورت امکان ) باعث کنترل تابش آفتاب و کاهشتبخیر می گردد و ضمنا" از افزایش دمای بتن جلوگیری می شود .
می توان از دستگاههای مه فشان و ایجاد کننده غبار آب در محل بتن ریزیاستفاده کرد تا ضمن خنک شدن محیط رطوبت نسبی بالا رود و تابش آفتاب کمگردد . این کار در مواردی که باد
می وزد مؤثر نیست .
قالب و میلگردها باید قبلا" خنک شود و آبا حداکثر دمای ۰C ۵۰را برای آنها پیش بینی
کرده است . با آب پاشی بر روی قالب ( بویژه فلزی ) و میلگردها می توانآنها را خنک نمود ولی آب اضافی باید از سطح قالب و میلگرد زدوده شود ( باهوای تحت فشار یا اجازه دادن برای تبخیر)
برنامه ریزی کار بتن ریزی به نحوی که در زمان خنکی هوا انجام شود . مسلما" در این حالت اصولا" ممکن است شرایط هوای گرم موجود نباشد و بحث های مطروحهبی مورد تلقی گردد .
تأمین حجم لازم بتن و استفاده از وسایلی که بتواند این حجم بتن را ساختهیا حمل کند و بریزد و متراکم نماید امری ضروری است وگرنه بتن در اثر معطلیگرم شده و زمان گیرش آن فرا می رسد و یا لایه های زیرین خود را می گیرد ودرز سرد ایجاد می شود .
برای حفظ خنکی بتن در لایه های بتن ریزی ، بهتر است از لایه های ضخیم تراستفاده شود که این امر حجم بتن سازی و بتن رسانی و بتن ریزی بیشتری را درواحد زمان طلب می کند .
استفاده از وسایل مناسب به نحوی که معطلی های بی جهت بوجود نیاید . مثلا" باکت خیلی کوچک بکار نرود تا تراک میکسر مدت زیادی معطل بماند و یا تراکمیکسر کمتر بارگیری شود تا بتن بمدت قابل توجهی در آن بچرخد و نماند .
تراکم مجدد بتن در هوای گرم توصیه می شود ( قبل از گیرش ) . این امر ترکهارا کم می کند . استفاده از ماله برای بهم آوردن ترکها توصیه می گردد . ( ماله کش با تأخیر و مجدد )
در هوای گرم و خشک اغلب سرعت تبخیر بیش از سرعت رو زدن آب است و سطح بتن خشک
می شود . لذا ضمن رعایت نکاتی که قبلا" مطرح شد لازمست در اسرع وقت سطحبتن محافظت شده و مرطوب گردد . استفاده از گونی خیس در این موارد توصیه میشود . در غیر این صورت استفاده از پوشش های خاص مانند نایلون یا ترکیباتعمل آوری بتن می تواند مصرف شود . بدیهی است در شرایط هوای گرم و خشک توجهویژه ای باید به عمل آوری رطوبتی معطوف گردد .
پرداخت سطح بتن در هوای گرم با مشکل همراه است و معمولا" باید زودتر ازسایر شرایط پرداخت را انجام داد اما نباید باعث جمع شدن آب در زیر لایهفوقانی گردد.