(جلوگیری از یخ زدگی بتن و محافظت از بتن در هوای سرد)
شرایط آب و هوایی در محل کار – گرم یا سرد، خشک یا مرطوب است ممکن است بسیار متفاوت از شرایط بهینه فرض شده در زمان تعیین، طراحی یا انتخاب مخلوط بتن باشد – یا با شرایط آزمایشگاهی که در آن نمونه‌های بتن در آن قرار می‌گیرند. ذخیره و تست شده است. بتن را می توان در شرایط آب و هوایی سرد قرار داد، مشروط بر اینکه اقدامات احتیاطی کافی برای کاهش اثرات منفی دمای پایین محیط انجام شود. تعریف فعلی از بتن ریزی در هوای سرد، همانطور که بیان شده است، این است: “دوره ای که برای بیش از سه روز متوالی میانگین دمای روزانه هوا به زیر 40 درجه فارنهایت می رسد و برای مدت بیشتر زیر 50 درجه فارنهایت می ماند. بیش از نیمی از هر دوره 24 ساعته.» این تعریف به طور بالقوه می تواند منجر به مشکلات انجماد بتن در سنین پایین شود.
تمام بتن باید از یخ زدگی محافظت شود تا زمانی که به حداقل مقاومت 500 پوند بر اینچ مربع برسد، که معمولاً در 24 ساعت اول اتفاق می افتد. اگر بتن در حالی که هنوز تازه است یا قبل از اینکه مقاومت کافی برای مقاومت در برابر نیروهای انبساطی مرتبط با آب انجماد را ایجاد کند یخ بزند، تشکیل یخ منجر به اختلال در ماتریس خمیر سیمان می شود که باعث کاهش غیرقابل جبران مقاومت می شود. انجماد زود هنگام می تواند منجر به کاهش تا 50 درصد در استحکام نهایی شود. هنگامی که بتن به مقاومت فشاری حدود 500 psi رسید، به طور کلی مقاومت کافی برای مقاومت در برابر انبساط و آسیب قابل توجه در صورت یخ زدگی در نظر گرفته می شود. هر گاه دمای هوا در زمان بتن ریزی کمتر از 40 درجه فارنهایت باشد و دمای یخبندان در 24 ساعت اول پس از کاشت بتن مورد انتظار باشد، موارد کلی زیر باید در نظر گرفته شود:
دمای اولیه بتن همانطور که تحویل داده می شود
در طول هوای سرد، ممکن است لازم باشد یک یا چند ماده بتن (آب و/یا سنگدانه ها) گرم شود تا دمای بتن مناسب تحویل داده شود. با توجه به مقادیر و ظرفیت حرارتی سیمان، استفاده از سیمان داغ روش موثری در افزایش دمای اولیه بتن نمی باشد.
حفاظت در حین قرارگیری، تثبیت و تکمیل بتن
قرار گرفتن بتن در معرض هوای سرد زمان لازم برای رسیدن به گیرش اولیه را افزایش می دهد، که ممکن است نیاز به حضور خدمه تکمیل برای مدت طولانی تری داشته باشد. بسته به دمای واقعی محیط، حفاظت از محل بتن ممکن است به استفاده از بادشکن، محفظه یا گرمای اضافی نیاز داشته باشد. همچنین ممکن است مناسب باشد که ترکیبات مخلوط بتن را برای تأثیر دمای محیط بر زمان گیرش تنظیم کنیم. این ممکن است نیاز به افزایش محتوای سیمان، استفاده از یک ترکیب شیمیایی تسریع کننده یا هر دو داشته باشد.
بادشکن ها از بتن و پرسنل ساختمانی در برابر بادهای گزنده که باعث افت دما و تبخیر بیش از حد می شود محافظت می کند. به طور معمول، ارتفاع شش فوت کافی است. بادشکن‌ها بسته به سرعت باد پیش‌بینی‌شده، دمای محیط، رطوبت نسبی و دمای محل قرارگیری بتن می‌توانند بلندتر یا کوتاه‌تر باشند.
محفظه های گرم برای محافظت از بتن در هوای سرد بسیار موثر هستند، اما احتمالاً گران ترین گزینه هستند. محفظه ها می توانند از چوب، برزنت های برزنتی یا پلی اتیلن ساخته شوند. محفظه های پلاستیکی سفت و سخت پیش ساخته نیز موجود است.
سه نوع بخاری در ساخت بتن در هوای سرد مورد استفاده قرار می گیرد: آتش مستقیم، آتش غیر مستقیم و سیستم های هیدرونیک. برای جلوگیری از کربناته شدن سطوح بتن تازه، باید از بخاری های غیرمستقیم استفاده کرد. اگر بتن مستقیماً در معرض بخاری یا اگزوز قرار نگیرد، بخاری با سوخت مستقیم مناسب است. هنگام استفاده از بخاری در داخل محفظه باید احتیاط کرد تا کارگران بیش از حد در معرض مونوکسید کربن قرار نگیرند. سیستم های هیدرونیک گرما را با گردش محلول گلیکول/آب در یک سیستم بسته از لوله ها یا شیلنگ ها انتقال می دهند. کاربردهای معمولی برای سیستم های هیدرونیک شامل ذوب و پیش گرم کردن زیرساخت ها و مناطق گرمایشی است که بیش از حد بزرگ هستند که برای یک محفظه کاربردی نیستند.
عمل آوری برای تولید بتن با کیفیت
عمل آوری نه تنها به رطوبت کافی، بلکه به دمای مناسب نیز نیاز دارد. دمای بتن در صورت قرارگیری باید با استفاده از روش‌هایی که در بالا توضیح داده شد، بالاتر از 40 درجه فارنهایت باشد، با این حال مدت زمان گرمایش به نوع سرویس بتن بستگی دارد، از یک روز برای بتن با مقاومت بالا که در معرض یخ زدگی قرار نمی‌گیرد. -رویدادهای حین سرویس را تا 20 روز یا بیشتر برای یک عنصر بتنی که بارهای زیادی را در سنین پایین حمل می کند، ذوب کند. در سازه‌هایی که بارهای زیادی را در سنین پایین حمل می‌کنند، بتن باید حداقل در دمای 50 درجه فارنهایت نگه‌داری شود تا بتواند قالب‌ها و پایه‌ها را برداشته و بارگذاری سازه را امکان‌پذیر سازد.
به هیچ وجه نباید اجازه داد بتن در 24 ساعت اول پس از قرار دادن یخ بزند. از آنجایی که هیدراتاسیون سیمان یک واکنش گرمازا است، مخلوط بتن به خودی خود مقداری گرما تولید می کند. محافظت از گرما در برابر خروج از سیستم با استفاده از ورق های پلی اتیلن یا پتوهای عایق ممکن است تمام چیزی باشد که برای کیفیت خوب بتن لازم است. دمای شدیدتر ممکن است به گرمای اضافی نیاز داشته باشد.
بتن به شکلی باقی مانده یا پوشیده شده با عایق به ندرت رطوبت کافی را در دمای 40 تا 55 درجه فارنهایت از دست می دهد تا عمل آوری را مختل کند. با این حال، خشک شدن از رطوبت کم در فصل زمستان و بخاری های مورد استفاده در محوطه یک نگرانی است. خوب است که قالب ها را تا جایی که ممکن است در جای خود قرار دهید، زیرا به توزیع یکنواخت گرما کمک می کند و به جلوگیری از خشک شدن بتن کمک می کند. بخار زنده خارج شده در محفظه اطراف بتن یک روش عالی برای پخت است زیرا هم گرما و هم رطوبت را فراهم می کند. از ترکیبات تشکیل دهنده غشای مایع نیز می توان در محفظه های گرم شده برای پخت اولیه سطوح بتنی استفاده کرد.
همچنین جلوگیری از سرد شدن سریع بتن پس از پایان دوره گرمایش مهم است. سرد شدن ناگهانی سطح بتن در حالی که فضای داخلی گرم است ممکن است باعث ایجاد ترک حرارتی شود. روش‌های خنک‌سازی تدریجی بتن شامل شل شدن قالب‌ها با حفظ پوشش با ورقه‌های پلاستیکی یا عایق، کاهش تدریجی گرمایش در داخل محفظه، یا خاموش کردن حرارت و اجازه دادن به محیط برای متعادل کردن آرام آرام با دمای محیط است. سازه های عظیم ممکن است به چندین روز یا حتی هفته ها خنک شدن تدریجی نیاز داشته باشند تا احتمال ترک خوردگی حرارتی کاهش یابد.
اثرات نامطلوب هوای سرد بر بتن چیست؟
به طور کلی، بتن ریزی موفق در هوای سرد به پایبندی به “4 P” بستگی دارد. به این معنا که بتن باید به درستی تناسب، تولید، قرار داده و محافظت شود تا با اثرات نامطلوب دماهای پایین مقابله شود.
افزایش زمان تنظیم
برای این واقعیت که زمان های تنظیم شده در هوای سردتر به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، باید در نظر گرفته شود. برای مثال، زمان‌های تنظیم در 30 درجه فارنهایت می‌تواند دو برابر طولانی‌تر از دمای 50 درجه فارنهایت باشد. این واقعیت که هیدراتاسیون بتن یک واکنش گرمازا (تولیدکننده گرما) است، به خنثی کردن تأثیر دمای پایین هوا کمک می‌کند، اما فقط تا یک درجه.
کریستال های یخ
هنگامی که کریستال های یخ در بتن تازه قرار داده شده تشکیل می شود، هیدراتاسیون متوقف می شود و استحکام به طور جدی تحت تاثیر قرار می گیرد. به عنوان مثال، بتنی که در 24 ساعت اول یخ می زند، ممکن است تا نیمی از مقاومت 28 روزه خود را از دست بدهد. در هر صورت، تا زمانی که بتن به مقاومت 500 psi نرسد، انجماد نباید رخ دهد. هنگامی که به آستانه 500 psi برسد، می تواند یک چرخه انجماد را تحمل کند.
در اینجا چند نکته مهم برای ریختن های منطبق با کد که منجر به بتن قوی و بادوام می شود، آورده شده است.
- مواد حرارتی
تولیدکنندگان ممکن است آب را تا 140 درجه یا بیشتر (اما نه بالاتر از 180 درجه) گرم کنند تا اثرات هوای سرد را خنثی کنند. هنگامی که دمای بسیار سرد در محل ساخت و ساز وجود دارد، سنگدانه های گرمایشی گزینه ای است. هنگامی که دمای محیط کمتر از 10 درجه فارنهایت است، باید به گرم کردن قالب ها توجه جدی داشت.
زمانی که دمای اولیه بتن کافی باشد و سطوح رطوبت مناسب باشد، می توان حتی در هوای سرد به زمان های گیرش نرمال و افزایش مقاومت مورد نیاز دست یافت.
- از افزودنی های تسریع کننده استفاده کنید
علاوه بر مواد گرمایشی، تولیدکنندگان می‌توانند شتاب‌دهنده‌هایی داشته باشند که به واقعیت زمان‌های تنظیم سریع‌تر در هوای سرد رسیدگی می‌کنند. استفاده از افزودنی های بتن برای تکمیل و نه جایگزینی حفاظت مناسب از بتن در هوای سرد در نظر گرفته شده است. افزودنی های تسریع کننده از یخ زدگی بتن جلوگیری نمی کنند و استفاده از آنها مانع از الزامات مناسب مناسب برای پخت و محافظت در برابر یخ زدگی نمی شود. به عنوان مثال می توان به کلرید کلسیم، نیتریت سدیم و نیتریت کلسیم اشاره کرد. با این حال، کلرید کلسیم نباید در بتن مسلح استفاده شود.
4. دمای را ارزیابی کنید
دمای بستر باید در نظر گرفته شود. بتن را روی بسترهای یخ زده قرار ندهید.
4. از جعبه های حرارتی کیورینگ استفاده کنید
همچنین توجه مستقیم به سیلندرهای آزمایشی داشته باشید. برای اطمینان از پخت در دمای 60 تا 80 درجه فارنهایت به مدت 24 تا 48 ساعت، آنها باید در یک جعبه پخت گرم قرار داده شوند. یک دماسنج حداقل تا حداکثر را در جعبه قرار دهید تا یک رکورد مناسب از دما ایجاد شود.
5. دمای مناسب را حفظ کنید
طول دوره حفاظت باید تا 50 تا 100 درصد افزایش یابد. به عنوان مثال، طبق گفته مؤسسه بتن آمریکا، اگر بتن بدون بار، گیرش معمولی در معرض قرار گیرد، معمولاً به یک دوره حفاظتی دو روزه نیاز دارد، این نیاز در هوای سرد به سه روز افزایش می یابد.
