عمل آوری بتن در هوای گرم: نکات و روش‌ها

در هوای گرم، حفظ رطوبت بتن امکان‌پذیر نیست، چرا که آب بتن در معرض هوای گرم به سرعت تبخیر شده و گیرش سیمان در مدت زمان کوتاهی اتفاق می‌افتد. از این رو لازم است دمای مناسب برای بتن فراهم شود. در واقع مهم‌ترین مسأله هنگام عمل آوری بتن در هوای گرم، جلوگیری از تبخیر زودهنگام آب بتن است. اما سؤال این‌جاست که با بکارگیری چه اقداماتی می‌توان مانع از تبخیر زودهنگام آب بتن شد؟! در این مقاله از بلاگ رامکا با ما همراه باشید تا به تبیین راهکارهای مراقبت از بتن و کیورینگ بتن در هوای گرم بپردازیم.

شرایط آب و هوایی گرم

بر اساس ACI 305R منظور از هوای گرم، مجموعه شرایطی است که با تسریع تبخیر آب بتن و هیدراتاسیون سیمان، به مخلوط تازه یا بتن سخت شده آسیب برساند. مطابق این استاندارد مجموعه شرایطی که باعث از دست رفتن رطوبت می‌شود، شامل موارد ذیل است: دمای بالای محیط (بیش از ۲۵ درجه سانتی‌گراد)، دمای بالای بتن، پایین بودن رطوبت نسبی هوا در محیط، سرعت وزش باد و تابش تشعشعات خورشید.

در آیین نامه آبا ۱۴۰۰ تأکید شده که اگر دمای محیط بیش از ۳۰ درجه سانتی‌گراد باشد و رطوبت نسبی کمتر از ۷۰% شود، شرایط هوای گرم صادق بوده و انجام مراقبت‌های ویژه الزامی است. البته هوای گرم در بتن تازه و سخت شده، تأثیرات متفاوتی دارد که در ذیل به بررسی تأثیرات محتمل هوای گرم بر بتن تازه و سخت شده خواهیم پرداخت:

الف) تأثیرات محتمل هوای گرم بر بتن تازه

شرایط آب و هوایی گرم بر بتن خمیری و تازه، آثار نامطلوبی بر جای می‌گذارد که از جمله آن می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• افزایش تقاضای آب لازم: از آن‌جا که به ازای هر ۱۰ درجه سانتی‌گراد افزایش دما، اسلامپ بتن حدود ۲۰ – ۲۵ میلی‌متر کم می‌شود، برای حفظ اسلامپ در مقداری ثابت به ازای ۱۰ درجه سانتی‌گراد افزایش دما، باید آب مخلوط بتن به میزان ۷ کیلوگرم بر متر مکعب افزایش یابد.
• افزایش سرعت از دست رفتن اسلامپ
• افزایش سرعت گیرش و تأثیرات آن بر سختی بیشتر در جابجایی، تراکم پرداخت سطحی بتن و ریسک بالاتر در اتصالات سرد
• افزایش تمایل برای ترک خوردگی ناشی از افت پلاستیک
• افزایش سختی کنترل میزان هوای عمدی بتن

ب) تأثیرات محتمل هوای گرم بر بتن سخت شده

همان‌طور که گفته شد شرایط آب و هوایی گرم بر بتن سخت شده نیز تأثیراتی بر جای می‌گذارد که از جمله آن می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• کاهش مقاومت ۲۸ روزه و مقاومت سنین بالاتر بتن، به دلیل افزایش تقاضای آب یا دمای بالاتر بتن یا هر دو، در زمان جای دادن بتن
• افزایش تمایل ترک خوردگی ناشی از اختلاف حرارتی، به دلیل خنک شدن کل سازه یا اختلاف دما در مقطع عضو بتنی
• کاهش دوام بتن به دلیل ترک خوردگی آن
• تغییرات بیشتر در سطوح ظاهری بتن
• افزایش پتانسیل خوردگی میلگردها، به دلیل امکان نفوذ ترکیبات خورنده
• افزایش نفوذپذیری، در اثر افزایش میزان آب در بتن و مراقبت ناکافی از آن

اقدامات عملی بتن‌ریزی در هوای گرم

آسیب‌هایی که در هوای گرم به بتن وارد می‌شود، هرگز به صورت کامل رفع نمی‌شوند، ولی می‌توان با بکارگیری روش‌های مناسب، میزان این آسیب‌ها را کم کرد؛ البته انتخاب روش‌های عملی برای بتن‌ریزی در هوای گرم، به نوع ساخت و ساز، خصوصیات مصالح مورد استفاده، تجربه کارگاه در مقابله با هوای گرم محیط، دمای بالای بتن، رطوبت نسبی پایین، سرعت باد و تابش خورشید، وابسته است.

در ذیل به بیان اقداماتی خواهیم پرداخت که لازم است جهت کاهش یا جلوگیری از مشکلات بتن‌ریزی در هوای گرم به کار گرفته شوند:

• در بتن‌ریزی در شرایط آب و هوایی گرم، بهتر است از مصالح و طرح اختلاطی استفاده شود که در این شرایط نتایج رضایت‌بخشی داشته باشند.
• در این شرایط لازم است بتن خنک شود.
• بهتر است از بتنی استفاده شود که امکان جای دادن سریع را فراهم کند.
• بهتر است زمان حمل و انتقال، جای دادن، ویبره و پرداخت بتن تا حداقل زمان کاهش داده شود.
• از انجام عملیات بتن‌ریزی در اوج گرما اجتناب شده و عملیات اجرایی بتن در شب یا ساعاتی از روز با دمای پایین‌تر انجام شود.
• لازم است در زمان جای دادن بتن و دوره عمل آوری مراقبت کافی از بتن انجام شود.
• توجیه کردن مهندسین، دست اندرکاران و عوامل اجرایی بتن‌ریزی نسبت به مشکلات، قبل از انجام عملیات بتن‌ریزی

روش‌های کاهش دما و حفظ رطوبت بتن در هوای گرم

بی‌شک مؤثرترین اقدام جهت عمل آوری بتن در هوای گرم، خنک کردن بتن و کاهش دمای اولیه آن است؛ به طوری که آیین‌نامه‌های داخلی تصریح می‌کنند هرگز نباید دمای بتن تازه در هنگام بتن‌ریزی از ۳۲ درجه سانتی‌گراد بیشتر شود.

حرارت مخلوط تازه بتن به حرارت اجزای آن وابسته است. بنابراین با خنک کردن آب بتن، دانه‌ها و سیمان، می‌توان رطوبت بتن را در هوای گرم حفظ کرد و دمای بتن تازه را کاهش داد. در این میان خنک کردن آب بتن بیشترین تأثیر را بر کاهش دمای بتن و حفظ رطوبت بتن در هوای گرم دارد؛ زیرا دمای ویژه آب ۴ تا ۵ برابر دانه‌ها و سیمان است.

از طرفی وزن آب از وزن سایر اجزای بتن کمتر بوده و کاهش دمای آب آسان‌تر از کاهش دمای سایر اجزای بتن است. در ادامه مقاله عمل آوری بتن در هوای گرم، به صورت مجزا روش‌های حفظ رطوبت بتن در هوای گرم را تبیین خواهیم کرد.

خنک کردن با آب سرد

به طور معمول سرد کردن آب، آسان‌ترین روش برای کاهش دمای بتن است. به کمک آب سرد می‌توان بتن را تا حد متوسط خنک نمود و در نتیجه رطوبت آن را حفظ کرد، زیرا مقدار آب سرد را نمی‌توان بیشتر از آب مخلوط بتن به کار برد.

اصولاً برای کاهش هر ۰٫۵ درجه سانتی‌گراد از دمای بتن، آب مخلوط بتن باید حدود ۲ درجه سانتی‌گراد خنک شود. مثلاً اگر دمای آب مخلوط از ۲۸ درجه به ۴ درجه کاهش یابد، کاهش دمای بتن حدود ۶ درجه سانتی‌گراد خواهد بود.

خنک کردن با یخ

در مواردی که برای حفظ رطوبت بتن، خنک کردن آب امکان‌پذیر نباشد، راهی عملی برای کاهش دمای بتن، استفاده از یخ خرد شده، پودر یخ یا تراشه‌های یخ به جای قسمتی از آب مخلوط در ساخت بتن است.

یخ به دو صورت دمای بتن را کاهش می‌دهد. ابتدا یخ صفر درجه با گرفتن حرارت از بتن به آب صفر درجه تبدیل می‌شود و سپس آب صفر درجه ظرفیت ادامه خنک شدن بتن را فراهم می‌کند. این مطلب را در نظر داشته باشید که اگر یخ به ضخامت ۱٫۵ تا ۲٫۵ میلی‌متر خرد شده باشد، حدود ۳۰ ثانیه در بتن آب خواهد شد.

نیتروژن مایع

در بیشتر بتن‌ها حداکثر کاهش دمای بتن با یخ تا ۱۱ درجه سانتی‌گراد محدود می‌شود و در صورتی که کاهش دمای بیشتری مورد نیاز باشد، باید از روش تزریق نیتروژن مایع به داخل مخلوط بتن استفاده نمود.

خنک کردن دانه‌ها

از آن‌جا که دانه‌ها جزء اصلی بتن هستند و حدود ۶۰ تا ۸۰% حجم را تشکیل می‌دهند، تغییر دمای آنها، تأثیر قابل توجهی بر دمای بتن و در نتیجه حفظ رطوبت بتن خواهد داشت. اصولاً هر یک درجه سانتی‌گراد کاهش در دمای دانه‌ها، حدود ۰٫۵ درجه سانتی‌گراد از دمای بتن می‌کاهد.

بنابراین خنک کردن دانه‌ها به عنوان روشی تکمیلی در کنار خنک کردن آب، برای حفظ رطوبت بتن اهمیت زیادی دارد. عبور جریان هوا از روی دانه‌های مرطوب می‌تواند دانه‌ها را به میزان قابل توجهی خنک کند. همچنین سایه‌اندازی روی دانه‌ها و جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب بر آنها، تأثیر بسزایی در کاهش دمای دانه‌ها دارد.

خنک کردن سیمان

یکی دیگر از روش‌های حفظ رطوبت بتن در هوای گرم، استفاده از روش خنک کردن سیمان است. از آن‌جا که حدود ۱۰ تا ۱۵% وزن بتن از سیمان تشکیل شده، سیمان نیز بر دمای بتن تأثیر قابل توجهی دارد؛ به طوری که با کاهش دمای سیمان تا ۴ درجه سانتی‌گراد سیمان، دمای بتن ۰٫۵ درجه کم می‌شود.

از آن جا که سیمان در زمان توزیع از کارخانه دمای بالایی دارد، نباید از سیمانی که تازه به کارگاه وارد شده، در ساخت بتن استفاده نمود. گذشته از این، استفاده از رنگ سفید و پوشش‌هایی با رنگ روشن پیرامون سیلوی سیمان، در کاهش دمای سیمان و در نتیجه حفظ رطوبت بتن در زمان عمل آوری مؤثر است.

مراقبت و عمل آوری بتن در هوای گرم

بعد از انجام عملیات پرداخت بتن، باید طی چند روز اول که بتن در سنین اولیه خود قرار دارد، اقدامات لازم جهت مراقبت از بتن در برابر تابش مستقیم خورشید، تبخیر آب بتن و وزش باد انجام شود تا بتن در این مدت، به مقاومت و دوام مورد نظر خود دست یابد.

دمای بالا در دوره عمل‌آوری اولیه به میزان زیادی در کاهش مقاومت نهایی بتن مؤثر است، از این رو باید هنگام ساخت مخلوط بتنی از روش‌های کاهش دما و حفظ رطوبت بتن استفاده نمود.

در واقع باید کلیه روش‌های لازم را برای جلوگیری از تبخیر آب بتن و خشک شدگی بتن به کار برده شود تا به دوام و مقاومت سطحی بتن آسیبی وارد نشود. حداقل طول دامنه کیورینگ بتن در هوای گرم، ۷ روز است و تغییر در روش عمل‌آوری باید پس از سه روزه شدن بتن انجام شود.

طی این مدت، نباید اجازه داد سطح بتن حین انتقال خشک شود. همچنین، بتن باید در مقابل ترک خوردگی ناشی از جمع‌شدگی حرارتی نیز – که در اثر تغییرات سریع دما رخ می‌دهد – حفظ شود.

بتن در معرض خشک شدن سریع، ظرفیت کرنش کششی کمتری داشته و نسبت به بتنی که با سرعت آهسته‌تری خنک می‌شود، بیشتر در معرض ترک خوردگی قرار می‌گیرد.

طبق استاندارد کانادا، زمانی که دمای هوا ۲۷ درجه سانتی‌گراد یا بیشتر است، بهتر است عمل‌آوری پایه با افشانه آب یا پارچه جاذب اشباع از آب انجام شود. این در حالی است که در بتن‌های حجیم وقتی دمای هوا حدود ۲۰ درجه سانتی‌گراد یا بیشتر است، باید عمل‌آوری را در دوره عمل‌آوری پایه انجام داد تا دمای بتن به حداقل دما کاهش یابد.

همان‌طور که می‌دانید هوای گرم می‌تواند باعث ترک خوردگی حرارتی شود. در این شرایط لازم است با گذاشتن چندین لایه ورق ضد آب روی بتن یا استفاده از روش‌های عایق‌سازی از بتن محافظت شود.

در میان روش‌های عمل‌آوری، عمل‌آوری مرطوب بهترین روش برای رشد مقاومت بتن و کاهش میزان جمع‌شدگی بتن پس از خشک شدن اولیه است. این روش می‌تواند با غوطه‌ور کردن بتن در آب، پوشش بتن با ماسه تمیز مرطوب یا آب‌پاشی مداوم بتن فراهم شود. زمانی که آب‌پاشی سطح بتن انجام می‌شود، باید مراقبت‌های لازم انجام شود تا سطح بتن آسیب نبیند.

روش کاربردی‌تر در عمل‌آوری مرطوب، مرطوب کردن بتن، پوشاندن سطح بتن با روکش نفوذناپذیر یا استفاده از حصیرهای جذب‌کننده آب است. البته در این روش، باید از چرخه‌های متناوب خیس و خشک شدن اجتناب شود، چون باعث ترک خوردگی بتن می‌شود.

در جایی که شرایط برای عمل‌آوری مرطوب مطلوب نیست، خرید کیورینگ بتن و استفاده از ترکیبات عمل‌آوری غشاساز مایع، عملی‌ترین روش برای عمل‌آوری بتن در هوای گرم است؛ چرا که این مواد مانع از اتلاف رطوبت از بتن شده و بدین وسیله اجازه می‌دهد مقاومت و دوام بتن رشد نماید.

البته قابلیت حفظ رطوبت بتن در محصولات متنوع متفاوت است و حتی قیمت کیورینگ بتن نیز متناسب با ترکیبات شیمیایی محصول و میزان حفظ رطوبت آن در برندهای مختلف متفاوت است.

بیشتر بخوانید: دمای عمل آوری بتن

حداکثر دمای مجاز بتن

همان‌طور که پیش از این اشاره شد، میزان دما در بتن‌ریزی در شرایط آب و هوایی گرم، نباید بالاتر از ۳۰ درجه باشد. مطابق آنچه در استاندارد ملی ایران به شماره ۸۴۵۱ نیز آمده، دمای محیط نباید فراتر از ۳۸ درجه سانتی‌گراد شود. در صورتی که شیوه‌های حفظ رطوبت بتن و کاهش دما در دوره بتن‌ریزی و مراقبت اولیه از بتن نادیده گرفته شود، دوام بتن به شدت کاسته شده و بتن دچار ترک خوردگی می‌شود. پس لازم است کلیه تمهیدات عملی در شرایط آب و هوایی گرم برای بتن‌ریزی و مراقبت اولیه از بتن انجام شود.

در مقاله‌ی عمل آوری در هوای گرم تلاش شد ضمن معرفی شرایط آب و هوایی گرم و اقدامات لازم جهت کاهش دما و حفظ رطوبت بتن، روش‌های کیورینگ بتن در هوای گرم نیز تبیین شود؛ چرا که با کمک این راهکارها و بکارگیری اقدامات اولیه مناسب می‌توان تا حد زیادی مانع از ترک‌های سطحی بتن شد.