بتن ریزی در هوای گرما

هوای گرم موجب بروز مشکلاتی در ساخت، انتقال، پخش و عمل آوری بتن می شود و اثر نامطلوبی بر خواص و بهره برداری بتن خواهد داشت. هوای گرم از چهار عامل دمای زیاد هوا، رطوبت نسبی کم، سرعت باد و دمای بتن تشکیل می شود که در کیفیت بتن تازه یا ساخت شده موثر بوده و مشکلاتی را در خواص بتن بوجود می آورد. عواملی نظیر هوای گرم، وزش باد و رطوبت، روی ساختن، ریختن و عمل آوردن بتن اثر می گذارند. هر گاه دمای بتن از ۳۲ درجه سانتیگراد بیشتر باشد هوای گرم محسوب شده و باید برای اجرای کار تمهیدات خاصی اندیشیده شود. برای بتن ریزی در هوای گرم باید دمای محیط، دمای مصالح و بتن، اوضاع جوی، سرعت و جهش وزش باد، رطوبت نسبی محیط و سایر اطلاعات به طور روزانه، ثبت و در کارگاه جمع آوری گردد. بطور کلی بهتر است حتی الامکان از بتن ریزی در شرایط گرم، خودداری گردد. در چنین مواردی بهتر است به جای ساخت بتن و بتن ریزی در اواسط روز، در اوایل صبح و یا شب هنگام، بتن ریزی صورت پذیرد. هوای گرم آثار نامطلوبی را هم در بتن تازه و هم در بتن سخت شده ایجاد می نماید.

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه 

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه (خمیری) عبارتست از:

1. افزایش سرعت افت اسلامپ

2. تمایل به افزودن آب به مخلوط در کارگاه

3. افزایش سرعت گیرش بتن

4. احتمال افزایش ترک خوردگی پلاستیک

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن در حالت سخت شده

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن در حالت سخت شده عبارتست از:

1. در اثر افزایش مقدار آب مخلوط بتن مقاومت بتن کاهش می یابد.

2. احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی (از نوع خشک شدگی) افزایش می یابد.

3. به دلیل افزایش نسبت آب به سیمان دوام بتن کاهش می یابد.

4. نفوذپذیری بتن افزایش می یابد.

5. افزایش دمای بتن باعث کاهش مقاومت دراز مدت بتن می شود.

6. کاهش پیوستگی بین بتن و میلگرد به وجود می آید.

7. احتمال خوردگی میلگردها بتن در شرایط خورنده (به ویژه در سواحل جنوب کشور) افزایش می یابد.

8. نمای بتن دچار تغییر رنگ شده و ظاهر آن به دلایل مختلف از جمله ایجاد درز سرد، نامطلوب می گردد.

عوامل مهم در تسریع خسارات ناشی از هوای گرم

چه عواملی باعث تسریع خسارات ناشی از هوای گرم می گردند:

1. استفاده از سیمان های زودگیر یا با سرعت هیدراسیون زیاد

2. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی زودگیر کننده و یا مواد افزودنی معدنی که در افزایش سرعت هیدراسیون موثر است (نظیر دوده سیلیسی)

3. به کارگیری نسبت های آب به سیمان کم و بتن های پر مقاومت با عیار سیمان زود

4. ساخت قطعات بتن مسلح نازک و پر میلگرد

5. استفاده از سیمان ها و یا مواد افزودنی انبساط زا

جمع شدگی خمیری

یکی از مهمترین آثار نامطلوب هوای گرم، احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری است. این نوع ترکها به علت تبخیر سریع آب بتن رخ می دهد. به عبارت دیگر، چنانچه مقدار تبخیر بیشتر از مقدار آب آوری باشد، سبب ترک خوردگی می شود.

عواملی نظیر دمای هوا، رطوبت محیط، سرعت باد و دمای بتن، در مقدار تبخیر آب از سطح بتن اثر گذار هستند. چنانچه مقدار تبخیر آب از سطح بتن بیشتر از ۱ کیلوگرم بر مار مربع در ساعت باشد، احتمال ترک خوردگی بسیار زیاد خواهد بود به هر حال، وقتی مقدار تبخیر از حد ۰/۵ کیلوگرم بر متر مربع بیشتر می شود امکان پدیدار شدن ترک وجود دارد.

برای تخمین مقدار تبخیر زیاد به دانستن رطوبت نسبی محیط، دمای هوا، سرعت باد و دمای بتن است. با استفاده از رطوبت سنج ساده و دماسنج می توان رطوبت و دمای محیط و هم چنین دمای بتن را اندازه گیری کرد. برای تعیین سرعت وزش باد می توان از بروز پدیده های ساده ای همچون حرکت برگها، شاخه ها آن و سایر پدیده هایی که در اطراف مشاهده می شود کمک گرفت و سرعت باد را تختخمین زد.

برای تقسیم بندی براساس مشاهدات ظاهری محیط می توان موارد زیر را ذکر کرد:

سرعت باد تا ۱۰ کیلومتر در ساعت باعث حرکت برگها می شود.

سرعت باد تا ۲۰ کیلومتر در ساعت درختان کوچک را حرکت می دهد.

سرعت باد تا ۳۰ کیلومتر در ساعت سبب حرکت شاخه های بزرگ می شود.

مصالح تشکیل دهنده

1- سنگدانه

باید از گرم شدن سنگدانه ها جلوگیری گردد. بنابراین با انباشتن سنگدانه ها در زیر سایبان یا پوشاندن آنها با برزنت در برابر تابش مستقیم آفتاب، از گرم شدن سنگدانه جلوگیری شود. به هر حال در صورتی که سطح توده سنگدانه گرم شده باشد، می توان با کنار زدن لایه سطحی سنگدانه ها از قسمت های زیرین استفاده نمود.

2- سیمان

یکی از نکات بسیار مهم در هوای گرم، دمای سیمان به هنگام اختلاط است. بالا بودن دمای سیمان، دمای بتن را افزایش می دهد که این امر موجب تسریع عمل آبگیری، سخت شدن فوری، بالا رفتن نیاز به آب و نهایتاً آثار نامطلوب بر روی مقاومت و جمع شدگی خمیری بتن خواهد شد.

بنابراین تحت هیچ شرایطی نباید درجه حرارت سیمان هنگام اختلاط از ۷۷ درجه سانتیگراد تجاوز نماید. در هوای گرم باید از مصرف سیمانهای گرم، نوع ۳ و مشابه آن خودداری شود.

سیمان نوع ۲ یا سیمان اصلاح شده در برابر حمله سولفات ها در بتن ریزی های حجیم (جسیم) و بتن ریزی در هوای گرم نیز به مصرف می رسد. توصیه می شود از مصرف سیمان با خاصیت زودگیری خودداری شود. برای مثال، سیمان های بسیار ریز (با سطح ویژه زیاد) خاصیت زودگیری دارند.

نباید از سیمان داغ استفاده شود، زیرا سیمان داغ در هنگام ساخت مخلوط سبب گیرش سریع و کلوخه شدن می گردد. بهتر است دمای سیمان به ۶۰ درجه محدود گردد. به کارگیری رنگ روشن و منعکس کننده نور خورشید برای سیلوها توصیه می شود. استفاده از سیلوهای فلزی دو جدار و یا عایق بندی سیلوها راه حل مناسبی برای پیشگیری از داغ شدن سیمان ها می باشد. نگهداری پاکتهای سیمان در انبارهای سرپوشیده نیز توصیه می شود.

3- آب

آب مصرفی بتن نباید گرم باشد. گرم بودن آب علاوه بر بالا بردن درجه حرارت مخلوط بتن، باعث بالا رفتن مصرف آب می شود که این امر نهایتاً موجب کاهش مقاومت خواهد شد. با اضافه شدن هر ۱۰ درجه به حرارت آب، میزان اسلامپ ۲۰ تا ۲۵ میلیمتر کاهش می یابد و از این رو آب مصرفی باید کاملاً خنک بوده و در صورت لزوم توسط یخ خنک شود.

آب اختلاط باید در مخزن هایی واقع در زیرزمین نگهداری شود، اگر امکانات اجازه استفاده از منابع زیرزمینی را نمی دهد، باید منابع با رنگ سفید در مقابل نور خورشید محافظت شوند که برای کاهش دمای آب در منابع زمینی و یا هوایی، توصیه می شود از عایق بندی استفاده گردد.

4- مواد افزودنی

مواد افزودنی کندگیر کننده برای کاهش تاثیر هوای گرم بر گیرش بتن، گاهی اوقات برای طولانی کردن زمان گیرش در کارهای حجیم مانند سدهای بزرگ بتنی یا پمپ کردن بتن در فواصل زیاد یا حمل بتن آماده در مسافت های دور به کار می روند. چنانچه از فوق روان کننده استفاده می شود، بهتر است این ماده خاصیت زودگیر کننده نداشته باشد.

رعایت نکات زیر هنگام بتن ریزی در هوای گرم

رعایت نکات زیر هنگام بتن ریزی در هوای گرم الزامیست:

1. هنگام بتن ریزی دمای هیچ قسمت از بتن نباید از ۳۰ درجه سلسیوس تجاوز نماید.

2. دمای محیط هنگام بتن ریزی نباید از ۳۸ درجه سلسیوس بیشتر باشد.

برای دست یافتن به بتنی خوب و پایا، عملیات بتن ریزی در دمای بتن بین ۲۴ تا ۳۸ درجه سیلسیوس انجام شود.

3. مصالح بتن خصوصاً مصالح سنگی  نباید زیر تابش مستقیم آفتاب قرار گیرد.

4. وسایل، لوازم و تجهیزات تهیه، حمل و ساختن بتن نظیر مخلوط کنها، پمپها، تراک میکسرها، باید حتی الامکان سفید رنگ بوده و در جای خنک، نگهداری و نصب شوند و در صورت امکان با پوشش مناسب از تابش مستقیم آفتاب مصون باشند.

5. فاصله زمانی بین ساختن و ریختن بتن در قالب به حداقل ممکن کاهش یابد.

6. آبپاشی قالبها، آرماتورهای و بستر محل بتن ریزی، با آب خنک، همزمان و قبل از بتن ریزی صورت پذیرد.

7. محل بتن ریزی در حین اجرا از تابش مستقیم آفتاب مصون نگه داشته شود.

8. در فصل تابستان و روزهای گرم خصوصاً در مناطق جنوبی ایران توصیه می شود بتن ریزی در اواسط روز قطع و برنامه ریزی برای اوایل صبح و عصر، تنظیم و اجرا شود.

ساخت بتن

در ساخت بتن باید تمهیدات خاص به کار گرفته شود، تا دمای بتن کاهش یابد. موارد زیر به ساخت بتن با دمای کم موثر هستند:

در هوای گرم و خشک و یا نیمه مرطوب، آب پاشی متناوب بر روی توده سنگدانه ها موثر است، زیرا تبخیر آب از سطح ذرات به خنک شدن سنگدانه ها کمک می کند. به طور مسلم استفاده از آب خنک اثر بیشتری دارد. اما در هنگام استفاده از این سنگدانه ها باید دقت لازم را اعمال نمود چون تغییرات رطوبت سنگدانه ها در مقدار آب مخلوط اثر مهمی دارد و باید رطوبت سنگدانه ها در طرح مخلوط در نظر گرفته شود. مسلماً در شرایطی که هوا مرطوب باشد، آب پاشی بر روی سنگدانه منجر به تبخیر زود هنگام و کاهش دمای سنگدانه نمی گردد و کنترل نسبت آب به سیمان، بتن را دچار مشکلات جدی می کند. همچنین دستیابی به دمای مورد نظر، بتن را با استفاده از آب خنک و یا یخ به دلیل کم شدن آب مصرفی دشوارتر می سازد. قرار دادن سنگدانه های مرطوب در مسیر وزش باد برای افزایش تبخیر و کاهش دمای آن بویژه بر روی تسمه نقاله در مناطق خشک یا نیمه خشک کاملاً موثر است. ریختن آب خنک یا دمیدن هوای خنک بر سطح سنگدانه ها بویژه بر روی تسمه نقاله می تواند در کاهش دمای سنگدانه موثر باشد.

آسانترین روش کاهش دمای بتن، استفاده از آب سرد در ساخت بتن است. از طرف دیگر، دمای ویژه آب ۴/۵ تا ۵ برابر سیمان و سنگدانه است. برای مثال، در هنگام ساخت مخلوط بتن با ۳۳۶ کیلو سیمان، ۱۸۵۰ کیلو مصالح سنگی و ۱۷۰ کیلو آب در متر مکعب، با تغییر دادن ۲ درجه سیلسیوس در دمای آب، سبب تغییر دمای بتن به مقدار ۰/۵ درجه سیلسیوس می شود. به طور کلی برای کاهش دمای بتن، به مقدار C°1 باید از دمای مصالح سنگی در حدود C°2 و آب در حدود C°4 کاسته شود.

استفاده از یخ به عنوان جایگزین قسمتی از آب اختلاط (یا تمام آب اختلاط) در کاهش دمای بتن بسیار موثر است، زیرا وقتی یخ صفر درجه تبدیل به آب می شود، نیاز آن به انرژی حرارتی ۸۰ برابر حرارت مورد نیاز برای تغییر دمای آب به میزان C°1 می باشد. به عبارت دیگر، در هنگام ذوب شدن یخ، مقدار دمایی که جذب یخ می شود بسیار قابل توجه است. برای مثال، اگر نصف آب مخلوط با یخ صفر درجه جایگزین گردد، دمای بتن در هنگام ذوب شدن یخ به مقدار C°11 کاهش می یابد و از طرف دیگر، به کمک آب صفر درجه از دمای بتن در حدود C°4 کاسته می شود. بنابراین مجموع کاهش دمای بتن به طور تقریبی C°15

می باشد. گاه در زمانی که تقاضای مصرف سیمان بیش از تولید آن می باشد سیمان های داغ به خریدار تحویل می گردد به نحوی که پس از حمل سیمان در هنگام تخلیه در سیلو، بدنه بونکر آنقدر داغ است که دست را می سوزاند. تقارن این ایام با فصول گرم سبب می شود که ساخت بتن با دمای مطلوب با مشکل بیشتری همراه گردد. لازم است از مصرف سیمان داغ تحویلی خودداری شود و با نگهداری سیمان در سیلو و افت دمای آن، ساخت بتن تداوم یابد.

تخمین دمای بتن

رابطه ارائه شده در زیر برای هر دو منظور، یعنی بتن ریزی در هوای گرم و بتن ریزی در هوای سرد کاربرد دارد.

نمادهای بکار رفته در این فرمول عبارتند از:

عدد ۰/۲۲ مقدار ظرفیت گرمایی سیمان و سنگدانه ها بر حسب Kcal/kg است و ظرفیت گرمایی آب معادل  Kcal/kg1 منظور شده است.

T: دمای نهایی مخلوط بتن تازه بر حسب درجه سیلسیوس

Tw , Ta , Ts , Tc : به ترتیب، دمای سیمان، ماسه، شن و آب

Ww , Wa , Ws , Wc: به ترتیب وزن سیمان، ماسه، شن خشک و آب برحسب کیلوگرم و Wws و Wwa وزن ماسه و شن مرطوب بر حسب کیلوگرم است.

چنانچه دمای سن یا ماسخ، زیر صفر باشد، رطوبت مصالح به صورت یخ ظاهر می شود. بنابراین گرمای نهان ذوب یخ برای آب کردن یخ باید به میزان فوق اضافه شود، در این صورت پارامترهای TaWwa و TsWws به ترتیب به فاکتورهای مصالح (80-Ts5/0) Wws ، (80-Ta5/0) Wwa بدل می شوند.

حمل و نقل (انتقال) بتن

در هنگام حمل و نقل بتن باید موارد زیر رعایت شود:

1- در هوای گرم، حمل و انتقال بتن باید سریعاً انجام پذیرد، زیرا تاخیر باعث کاهش اسلامپ و افزایش دمای بتن می گردد.

2- در هوای معمولی حداکثر زمان تخلیه برای کامیون حمل مخلوط (تراک میکسر) ۱/۵ ساعت یا حداکثر تعداد چرخش دیگ آن ۳۰۰ دور می باشد. اما در هنگام حمل بتن در هوای گرم این زمان باید کاهش یابد و حداکثر ۴۵ دقیقه تا ۱ ساعت باشد. به هر حال، چرخش زیاد تراک میکسر موجب تبادل زیاد حرارتی با محیط خواهد شد و به هیچ وجه توصیه نمی شود.

3- تمام ابزار و وسایل حمل بتن، مانند فرغون، قالبها و حتی میلگردها باید خنک شوند.

4- ماله کشی و پرداخت بتن باید بلافاصله پس از بتن ریزی انجام پذیرد.

کنترل دمای بتن پس از بتن ریزی

کنترل دمای بتن پس از بتن ریزی از دو جنبه حائز اهمیت است. همان طور که در بخش جمع شدگی خمیری ذکر گردید، کاهش دمای بتن در کاهش مقدار تبخیر و جلوگیری از ترک خوردگی، بسیار نقش مهمی دارد. از طرف دیگر، کنترل دمای بتن در کسب مقاومت مورد نظر اثر قابل توجهی دارد. در مواردی که بتن با نسبت کم آب به سیمان (کمتر از ۰/۴۵) مصرف می شود و یا از میکروسیلیس مخلوط استفاده می شود، به کار بردن تمهیدات زیر اهمیت بیشتری دارد، زیرا این نوع مخلوط ها مستعد ترک خوردگی بیشتری است.

1- روی سطح میلگرد، قالبها و سطح زمین باید آب پاشی شود (شکل ۲) تا دمای سطوح کاهش یابد، اما نباید بر روی سطوح مذکور، آب اضافی باقی بماند. مسلماً در هوای مرطوب به جهت کاهش تبخیر این عمل اثر مثبت چندانی نخواهد داشت مگر برای آب پاشی از آب خنک استفاده نماییم.

2- در حدود نیم ساعت پس از پرداخت سطح بتن، باید سطح بتن با پوشش نایلون پوشش داده شود. قرار دادن پوشش تا مدت ۴ تا ۵ ساعت ضروری است، اما باید اطمینان حاصل گردد که جریان هوا در زیر پوشش وجود دارد، در غیر این صورت، دمای بتن افزایش می یابد.

3- استفاده از سایبان در بالای سطح بتن در کاهش دمای بتن بسیار موثر است. زیرا از تابش مستقیم آفتاب بر سطح بتن جلوگیری می کند.

4- با ایجاد بادشکن به کمک چتایی یا حصیر می توان سرعت باد را کاهش داد. در هوای گرم و خشک چنانچه این بادشکن مرطوب گردد، دمای محیط را کاهش و رطوبت نسبی را افزایش می دهد، بنابراین پارامترهای مهم تبخیر شامل دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد همزمان موجب کاهش تبخیر شده، ضمن آنکه دمای بتن موجود افزایش نمی یابد.

5- بلافاصله پس از سخت شدن باید عمل آوری آغاز گردد. در صورت امکان نباید از روش های عمل آوری عایقی استفاده شود (بویژه در مناطق خشک)، بلکه باید با استفاده از آب، عمل آوری را انجام داد. استفاده از گونی خیس نیز روشی مناسب برای عمل آوری محسوب می سود، اما گونی به طور مداوم باید خیس شود.

6- قال ها (بویژه قالب چوبی) به صورت عایق عمل می کنند و باعث عمل آوری بتن می شوند. در هوای گرم توصیه می شود، قالب ها سریع باز شوند و عمل آوری با آب انجام گیرد. در صورتی که امکان باز کردن کامل قالب ها وجود نداشته باشد، می توان آن را شل کرد و آب را به سطح بتن رساند. همچنین در صورت استفاده از قالب چوبی، می توان با آب پاشی بر روی قالب ها از تبخیر آب بتن جلوگیری نمود.

7- در صورتی که، بر سطح بتن پس از عملیات پرداخت، ترک ناشی از جمع شدگی خمیری بروز کند،

می توان با تراکم مجدد سطح بتن، ترک ها را حذف کرد. اجرای عملیات تراکم پس از مشاهده ترکها نه تنها باعث حذف ترکها می شود، بلکه سبب افزایش سایشی لایه سطحی بتن می گردد. عملیات تراکم باید قبل از گیرش بتن انجام شود. در غیر این صورت، ساختار بتن تغییر می کند و کیفیت آن کاهش می یابد.

اختلاط مجدد بتن

در هوای گرم، بتن تازه ضمن حمل و قبل از آبگیری و گیرش اولیه، تمایل به سفت شدن دارد. بدین لحاظ تحت کنترل شدید می توان آب مورد نیاز بتن برای افزایش اسلامپ حداکثر به میزان ۲۵ میلیمتر را پس از رسیدن تراک میکسر به محل تخلیه، اضافه نمود. انجام این کار در صورتی مجاز است که نکات زیر مورد توجه قرار گیرند:

1- مقدار نسبت آب به سیمان از حداکثر مجاز تجاوز ننماید.

2- میزان اسلامپ از میزان تعیین شده به هیچ وجه تجاوز ننماید.

3- میزان گردش جام با سرعت هم زدن از مقادیر مجاز تعیین شده، تجاوز ننماید.

4- عمل اختلاط مجدد، حداقل به مدت نصف زمان اختلاط یا نصف میزان دوره ای با سرعت اختلاط ادامه یابد.

بتن ریزی در هوای سرد

در کارهای بتنی، هوای سرد به شرایطی اطلاق می شود که بیش از سه روز متوالی، متوسط درجه حرارت روزانه از ۵ درجه سیلسیوس کمتر باشد. چنانچه بیش از نیمی از روز دمای محیط بالای ۱۰ درجه سیلسیوس باشد، هوا سرد تلقی نمی شود.

رعایت نکات زیر برای بتن ریزی در هوای سرد الزامی است.

به طور کی، در دمای کم، آهنگ کسب مقاومت بتن کاهش می یابد و در نتیجه بتن تازه باید در مقابل آثار مخرب یخبندان محافظت گردد. در مواردی که بتن در چند ساعت اول، بعد از بتن ریزی و یا قبل از آنکه مقاومت نمونه استوانه ای بتن به ۳/۵  MPaبرسد، در معرض یخبندان قرار گیرد، مقاومت نهایی بتن ممکن است تا ۵۰ درصد کاهش یابد و بتن دچار آسیب دیدگی جدی گردد. اگر بتن در دمپایی کمتر از C°5+ قرار گیرد، فرآیند هیدراتاسیون بسیار کند شده و روند کسب مقاومت بتن عملاً متوقف می گردد.

آب خالص در صفر درجه یخ میزند، اما آب در داخل بتن به علت وجود املاح مختلف، دارای نقطه انجماد کمتری است و زمانی که آب در بتن یخ می زند، حجم آن حدود ۹ درصد بیشتر می گردد. از آنجا که انجماد بتن فرآیند تدریجی است، مقداری آب در منافذ کویین باقی می ماند که به علت افزایش حجم یخ، تحت فشار هیدرولیک قرار می گیرد. این فشار اگر آزاد نگردد، سبب تنش کشش داخلی شده و در نتیجه سبب ترک خوردگی و خرابی بتن می شود. با افزایش تعداد چرخه های یخ زدن و آب شدن، بر شدت خرابی بتن نیز اضافه می گردد.

بتن در اوایل سن خود، نه تنها باید در مقابل یخبندان محافظت گردد، بلکه باید قادر باشد تا در طول عمر مفید خود در مقابل چرخه های یخ زدن و آب شدگی، مقاومت نماید. برای آنکه از یخ زدگی بتن تازه جلوگیری شود، دمای بتن در هنگام ریختن آن باید در حد مناسب  و توصیه شده باشد. جدول (۱)، حداقل دمای بتن در هنگام ریختن، عمل آوری و نگهداری آن را نشان می دهد. همان طور که در جدول مشاهده می شود، دمای مناسب بتن با افزایش ضخامت، کاهش می یابد. زیرا با افزایش سطح مقطع بتن، افت حرارت حاصل از هیدراتاسیون کمتر خواهد بود.

جدول (۱) دمای توصیه شده بتن در مراحل مختلف ساخت، بتن ریزی و نگهداری

مصالح تشکیل دهنده

شرایط اجزای مخلوط بتن، نقش مهمی در دمای آن دارد که این شرایط در این بخش شرح داده است:

1- سنگدانه ها

وقتی که دمای هوا بیشتر از صفر درجه است و در سنگدانه ها، یخ زدگی مشاهده نمی گردد می توان با حرارت دادن آب مخلوط، دمای مورد نظر بتن را به دست آورد. برای دمای هوای کمتر از صفر درجه وقتی که در سنگدانه ها، یخ زدگی مشاهده می شود، ممکن است حرارت دادن به سنگدانه ها لازم باشد.

انتخاب روش مناسب برای حرارت دادن مصالح سنگی، بستگی به امکانات و شرایط اقتصادی دارد. معمولاً از هوای گرم، آب گرم و بخار استفاده می شود. به هر حال، توصیه می گردد که در شرایط هوای سرد به خصوص در طول شب، سنگدانه ها با پوشش مناسب پوشانده شوند، تا ضمن عدم جذب رطوبت، یخ نزنند.

2- سیمان

مقدار و نوع سیمان در سرعت کسب مقاومت بتن اثر دارد. بنابراین، افزایش مقدار سیمان و یا استفاده از سیمان پرتلند نوع ۳ (با مقاومت اولیه زیاد)، مناسب است، اما الزامی نمی باشد، و در صورت امکان لازم است از سرد شدن سیمان در حد مقدور جلوگیری شود.

3- آب مخلوط

به طور کلی، آسانترین و ارزانترین روش افزایش دمای مخلوط بتن، افزایش دمای آب است. دمای آب باید کمتر از C°۶۰ باشد، زیرا سبب گیرش ناگهانی و کلوخه شدن سیمان می گردد و کارایی، مقاومت و دوام بتن را کاهش می دهد. اگر لازم گردد می توان از آب با دمای بیشتر از C°۶۰ استفاده کرد. توصیه می شود که ابتدا با مصالح سنگی مخلوط گردد و سپس سیمان به مخلوط افزوده شود.

4-  مواد افزودنی

الف: ماده افزودنی حباب ساز

یکی دیگر از روش های جلوگیری از صدمه خوردن بتن، ناشی از یخ زدن و آب شدگی، استفاده از ماده افزودنی حباب ساز است. این ماده محافظت از بتن را در سن اولیه و همچنین در دوران بهره برداری انجام می دهد. حباب هوا که بر اثر استفاده از ماده افزودنی در بتن ایجاد می گردد با حباب هوای ناخواسته که در نتیجه تراکم نامطلوب بتن به وجود می آید، تفاوت دارد. خصوصیت حبابهای حاصل از ماده افزودنی از دو جنبه با خصوصیات حبابهای ناخواسته، متفاوت است:

حبابهای حاصل از ماده افزودنی بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ میکرومتر و قطر حبابهای ناخواسته بیش از ۱۰۰۰ میکرومتر است.

حبابهای ماده افزودنی با یکدیگر ارتباط دارند، در صورتی که حبابهای ناخواسته ممکن است با یکدیگر مربوط باشند.

وجود حبابهای هوا در بتن سبب می گردد تا فضای کافی برای انبساط یخ در بتن ایجاد گردد و در نتیجه از ترک خوردگی و خرابی بتن جلوگیری می شود. ماده افزودنی حباب ساز باعث افزایش کارایی بتن نیز می شود. در نتیجه می توان با ثابت نگه داشتن اسلامپ، مقدار آب مخلوط را کاهش داد.

ب: ماده افزودنی زودگیر کننده

مواد افزودنی زودگیر کننده که به غلط در بازار به مواد ضد یخ بتن یا سیمان نامیده می شود، می تواند سرعت هیدراتاسیون در بتن را افزایش داده و در طول مدت کمتر، مقاومت بیشتری را کسب نماید، به شرط آنکه دمای مناسب (بالاتر از C°5+) فراهم شده باشد. با مصرف این مواد به میزان توصیه شده عملاً تغییر چشمگیری در نقطه انجماد آب حاصل نمی گردد و بتن مصون از یخ زدن نمی باشد. بنابراین نباید تصور کد که مصرف این مواد جایگزین روش توصیه شده برای ساخت بتن و ریختن و عمل آوری آن می گردد.

مخلوط کردن و انتقال بتن

مخلوط کردن بتن، نباید دمای آن کمتر از اعداد جدول ۱ باشد. مسلماً در هنگام اختلاط بتن باتوجه به نوع وسیله حمل، مدت حمل و میزان محموله، اتلاف دما خواهیم داشت. بنابراین در جدول (۱) توصیه شده است که دمای پس از اختلاط تا حدودی بیش از حداقل دمای بتن ریزی باشد. بدیهی است که باید سعی کرد حمل و ریختن بتن تا حد امکان به سرعت انجام گیرد. همچنین در طول حمل بتن با تراک میکسر از چرخشهای بی مورد و زیاد از حد خودداری گردد.

ریختن بتن

مخلوط بتن باید در مدت کوتاه جای دهی گردد، در غیر این صورت، افت دما زیاد خواهد بود. دمای مورد نیاز بتن پس از جای دهی بستگی به حجم آن دارد. توصیه می گردد که در صورت امکان و هنگام بتن ریزی در هوای سرد از لایه های ضخیم تر استفاده شود. تمام وسایل کار، مانند جام ها و فرغونها باید در هنگام عملیات بتن ریزی، در مقابل یخ زدگی محافظت شوند.

حفاظت پس از بتن ریزی

خطر جدی در زمانی رخ می دهد که آب بتن تازه جای دهی شده یخ بزند. در چنین حالتی ممکن است بتن یخ زده با بتنی که گیرش معمولی دارد، اشتباه شده و عمل قالب برداری انجام گردد و در هنگام فرآیند آب شدن، امکان فروپاشی وجود دارد. برای اجتناب از آن، در هیچ مورد نباید دمای بتن در قالب کمتر از C°۵ باشد و تا زمانی که بتن سخت گردد، این دما باید حفظ شود. به طور کلی اگر برای ۴۸ ساعت دمای بتن بیشتر از C°۵ حفظ شود، مقاومت مذکور را کسب می کند. روشهای مختلف محافظت بتن، پس از جای دهی شامل پوشش مناسب یا حرارت دادن در فضای مسدود است.

اعضای نازک بتن، نیاز به محافظت طولانی تری دارند، اما بتن های حجیم به خصوص در سن اولیه نیاز به محافظت ندارند (به شرطی که دمای هیدراتاسیون جبران کننده دمای بتن باشد). در هنگام هوای سرد باید از عمل آوری با آب اجتناب و به روش عایقی (استفاده از پوشش برای جلوگیری از تبخیر آب) اکتفا کرد. در عمل آوری حرارتی (پروراندن) نباید خشک شدگی موضعی حاصل شود و گازهای حاصل از سوزاندن مواد مختلف در تماس با بتن جوان و نارس قرار گیرد. استفاده از بخار آب در عمل آوری حرارتی امکان رطوبت رسانی را فراهم می آورد.

دمای بتن

1- توصیه می شود هنگام بتن ریزی، دمای هیچ قسمت از بتن تازه از ۱۰ درجه سیلسیوس کمتر نباشد، ولی به هر حال این دما نباید از ۵ درجه سیلسیوس به عنوان حداقل مجاز، کمتر شود.

2- در هوای سرد باید با گرم کردن مواد متشکله بتن، دمای مخلوط را به حد قابل قبول رسانید.

3- برای تهیه بتن در درجه حرارت زیر صفر، ابتدا باید قطعات یخ و مصالح یخ زده را از مصالح سنگی جدا و مصالح سنگی را تا بالای درجه و در صورت لزوم آب را تا ۶۰ درجه سیلسیوس گرم نمود.

4- در صورتی که مصالح سنگی خشک باشد، می توان ماسه را تا ۴۰ درجه سانتیگراد گرم کرد، در این حالت نیز آب نباید از ۶۰ درجه بیشتر گرم شود.

5- هنگامی که گرم کردن مصالح سنگی مشکل بوده و یا عملی نباشد، می توان با استفاده از آب گرم دمای مخلوط بتن را بالا برد.

6- تغییر سریع دمای سطح بتن پس از اتمام دوران حفاظت، باعث ایجاد ترک در سطوح خارجی خواهد شد. لذا باید در طول حداقل ۲۴ ساعت اولیه پس از اتمام دوران نگهداری بتن، تدابیر لازم را اتخاذ گردد.

7- دمای آب مصرفی باید یکنواخت و ثابت باشد تا تغییری در اسلامپ ساختهای مختلف بتن حادث نشود.

8- دمای نهایی مخلوط بتن از رابطه زیر محاسبه می شود:                                                     

نمادهای بکار رفته در این فرمول عبارتند از:

T: دمای نهایی مخلوط بتن تازه بر حسب درجه سیلسیوس

Tw , Ta , Ts , Tc: به ترتیب، دمای سیمان، ماسه، شن و آب

Ww , Wa , Ws , Wc: به ترتیب، وزن سیمان، ماسه، شن خشک و آب بر حسب کیلوگرم و Wws و  Wwa وزن ماسه و شن مرطوب بر حسب کیلوگرم است.

چنانچه دمای شن یا ماسه، زیر صفر باشد، رطوبت مصالح به صورت یخ ظاهر می شود. بنابراین گرمای نهان ذوب یخ برای آب کردن یخ باید به میزان فوق اضافه شود، در این صورت پارامترهای  TaWwو  TsWwsبه ترتیب به فاکتورهای مصالح (80-Ts5/0) Wws ، (80-Ta5/0) Wwa بدل می شوند.

9- پیش بینی های لازم، قبل و حین اجرای بتن ریزی، در هوای سرد به شرح زیر است:

شن، ماسه و آب مصرفی باید عاری از برف، یخ و مصالح یخ زده باشند.

قبل از اجرای بتن ریزی تمامی سطوح در تماس با بتن نظیر سطح قالب، آرماتورهای و کابلهای پیش تنیدگی باید عاری از برف و یخ زدگی بوده و حتی الامکان دارای دمای مخلوط بتن مورد نظر باشند.

از سیمانهای مخصوص زودگیر نظیر سیمان تیپ ۳ استفاده شود.

از پوشینه و قایقهای مناسب استفاده شود.

از طریق بالا بردن دمای محیط بتن ریزی و ایجاد بادشکن، مراقبت های لازم به عمل آید.

فاصله حمل بتن حتی الامکان کوتاه اختیار شود.