ویژگی های بتن پلیمری
ادامه مطلباساساً اجزای تشکیل دهنده بتن باید طوری مخلوط شوند که بتن حاصل به صورت ماده ای همگن در آید. مخلوط کردن بتن، معمولاً با وسایل مکانیکی انجام می شود، اما بعضی از مواقع امکان دارد در کارهای
کم اهمیت و کوچک، مخلوط کردن بتن به صورت دستی انجام گردد.
1- اختلاط دستی: برای بتن ریزی های غیر سازه ای با حجم کم و در کارهای غیر حساس و در مواردی که امکان ساخت بتن با دستگاه مخلوط کن فراهم نیست، بتن به صورتی دستی مخلوط می شود. بیشترین حجم بتن برای هر بار ساخت با دست، 300 لیتر است.
برای مخلوط کردن دستی باید موارد زیر رعایت گردد و به شکل (1) نیز مراجعه شود.
2- اختلاط با دستگاه: دستگاه های مخلوط کن بتن دو نوع هستند: ثابت و متحرک
الف) دستگاه های مخلوط کن ثابت:
بتونیر: بتونیر معمولاً با ظرفیت 50 تا 750 لیتر ساخته می شود و دارای موتور الکتریکی یا گازوییلی است. بتونیر از یک دیگ مخلوط کن، تیغه و پره های فلزی حلزونی شکل، اهرم تخلیه و جابجایی، پمپ آب، جام پرکننده و قیف تخلیه تشکیل شده است. بتونیر را می توان با جک زدن به صورت ثابت نگه داشت.
3- بتن ساز مرکزی: امروزه بتن به عنوان یکی از مصالح اصلی در پروژه های ساختمانی مطرح است و لذا مسئله نحوه تامین بتن مورد نیاز با کمیت و کیفیت مورد نظر اهمیت زیادی دارد. با توجه به حجم و نوع و محل کارگاه با تحلیل هزینه – فایده می توان در مورد اینکه بتن در کارگاه ساخته شود و یا از کارخانه تولید بتن آماده به محل حمل شود، تصمیم گیری کرد.
اجزای اصلی بتن سازه های مرکزی (بچینگ ها) در حالت کلی شامل سیلوهای سیمان، مخازن نگهداری سنگدانه ها و آب، سیستم های انتقال مصالح، تجهیزات توزین و پیمانه کردن اجزا، تجهیزات کنترل و در صورت لزوم اجزای دیگری از قبیل دیگ آب گرم و تجهیزات سرمایشی مانند یخ سازها نیز به آن افزوده می شوند. بچینگ ها می توانند تا ظرفیت بالغ بر 400 متر مکعب بر ساعت بتن تولید کنند، اما ترجیح داده می شود برای ایجاد حاشیه اطمینان از تعداد بیشتری بچینگ با ظرفیت کمتر استفاده شود تا که در صورت از کار افتاده یک دستگاه، عملیات بتن ریزی تعطیل نشود. در حال حاضر عمدتاً بچینگ ها در ابعاد 30، 45، 60، 75، 90، 120، 150 و 180 متر مکعب در ساعت تولید می شود. ظرفیت های بالاتر از این دسته عمدتاً تحت سفارش خاص تولید می شوند.
انتقال بتن، مرحله مهمی در روند اجرای کارهای بتنی محسوب می گردد. انتقال بتن از مخلوط کن تا محل نهایی بتن ریزی، باید به نحوی انجام شود که از جدا شدن اجزای بتن جلوگیری گردد. از طرف دیگر، سرعت انتقال باید تا حدی باشد که بتن ریزی به صورت متوالی انجام شود و از گرفتن بتن لایه قبلی اجتناب شود، حتی لایه زیرین نباید به مرز گیرش اولیه نزدیک شده باشد. عدم آلودگی به مواد مضر در طول حمل و عدم تبادل شدید حرارتی در این مدت، از اصول مهم مرحله انتقال بتن است. انتخاب روش یا وسیله انتقال بتن تابع شرایط کارگاه و زمین، حجم کار، ارتفاع بتن است. انتخاب روش یا وسیله انتقال بتن تابع شرایط کارگاه و زمین، حجم کار، ارتفاع به کارگیری و تخلیه و فاصله انتقال می باشد.
1- استانبولی: برای انتقال بتن، در حجم ها و مسافت های خیلی کم و یا مکان هایی که امکان استفاده از فرغون وجود ندارد می توان از استانبولی و یا زنبه استفاده کرد. از استانبولی برای انتقال حدود 25 کیلوگرم (10 لیتر) بتن استفاده می شود، مسافت بهینه 10 متر و حداکثر مسافت قابل حمل، 25 متر توصیه می شود. حداکثر ظرفیت برای حمل بتن با زنبه 60 کیلوگرم (25 لیتر)، طول حمل نیز 25 تا 30 متر است.
2- چرخ دستی یا فرغون: در کارگاه های کوچک که حجم ساخت بتن از 450 لیتر در هر نوبت تجاوز نمی کند، می توان برای حمل بتن از فرغون استفاده نمود. در هنگام استفاده از فرغون باید به موارد زیر توجه نمود:
3- دامپر (فرغون موتوری): دامپر وسیله ای است که می توان حجم معینی از بتن را با آن حمل کرد. از دامپر می توان در کارگاه هایی با وسعت نسبتاً وسیع و دارای سطح هموار استفاده نمود. حداکثر طول حمل با این وسیله 300 متر و طول حمل بهینه 100 متر است. با استفاده از دامپر می توان در حدود 250 تا 750 کیلوگرم (حدود 100 تا 300 لیتر) بتن را حمل کرد. شکل (9) باید توجه نمود، مسیر حمل باید کاملاً هموار بوده و در هنگام انتقال باید با حداقل سرعت حرکت نمود، در غیر این صورت امکان جداشدگی وجود دارد.
4- ناوه (شوت یا سطح شیبدار): ناوه یا ناودانی وسیله ای ساده، ارزان و سریع برای انتقال بتن به نقاط پایین تر و در ارتفاع کمتر می باشد. توجه به موارد زیر در هنگام استفاده از ناوه ضروری است:
5- تراک میکسر: تراک میکسرها مخازنی هستند که روی کامیون ها، یدک کش ها و تریلرها نصب می شوند و جابجایی و اختلاط مخلوط بتنی را به طور همزمانامکان پذیر می سازند. این مخازن بنا به ضرورت می تواند بر روی کامیون، تریلی و یا هر نوع قوای محرکه حتی واگنهای ریلی نیز مستقر شود. چنانچه تراک میکسر برای انجام تمام عملیات اختلاط استفاده شود، این عمل می تواند در محل تولید بتن قبل از رفتن به کارگاه یا در محل کارگاه و یا حتی در حین مسیر انجام شود. گاهی نیز از تراک میکسرها برای تکمیل اختلاط استفاده می شود. هنگامی که از تراک میکسرها بعنوان انتقال دهنده بتن ساخته شده توسط بتن مرکزی استفاده می شود، تراک میکسر تنها به عنوان واحد همزن عمل می کند. در صنعت تولید بتن آماده، تراک میکسرها باید بتوانند عملیات 3 مرحله ای بارگیری، انتقال از محل تولید به محل مصرف و تخلیه را بخوبی انجام دهند. همه این عملیات (به علت اهمیت بسیار زیاد عنصر زمان در گیرش بتن) باید بدون هرگونه اتلاف زمان انجام شود.
برای انجام مناسب عمل اختلاط در محفظه میکسر، معمولاً باید تنها حدود 55 تا 60 درصد از حجم هندسی مخزن با بتن پر شود و بقیه خالی بماند.
زمان اختلاط: برای بدست آوردن بتن با کیفیت یکنواخت و رضایت بخش باید مواد تشکیل دهنده ی آن را به طور کامل با هم مخلوط کرد، به گونه ای که ظاهر بتن یکنواخت شود و همه ی مصالح آن به طور همگن پخش شوند. یکی از مهمترین فاکتورها در زمان اختلاط، نوع و ترتیب اضافه شدن مصالح است. بدین ترتیب که اگر مصالح بطور خشک، مخلوط شده و وارد میکسر شوند، زمان اختلاط به طور قابل ملاحظه ای کاهش
می یابد. زمان لازم برای اختلاط، به عوامل متعددی، از قبیل اندازه ی پیمانه، روانی مخلوط، اندازه و دانه بندی سنگدانه ها و بازدهی مخلوط کن، بستگی دارد. به طور کلی، بتن در تراک میکسرها به زمان اختلاطی حدود 8 تا 15 دقیقه نیاز دارد.
6- باکت: باکت ها وسایلی هستند که برای جابجایی بتن در ارتفاع از آنها استفاده می شود و در انجام 100 تا 1000 لیتر موجود می باشند. باکت ها حسب استفاده جهت حمل بتن های با روانی بالا یا پایین تقسیم بندی
می شوند. باکتهای حمل بتن با روانی بالا سبکتر از نوع دیگر بوده و مقدار بازشدگی دهانه خروجی آنها کم می باشد. بعبارت دیگر دهانه خروجی باکت که توسط دریچه های باکت مسدود می شود کوچکتر می باشد. باکت های حمل بتن با روانی پایین بسیار سنگین تر از مشابه خود جهت حمل بتن با روانی بالا هستند.
7- پمپ بتن: در مکان هایی که امکان حمل بتن با وسایل معمول وجود ندارد یا حمل بتن با شیوه های دیگر غیر اقتصادی است، از پمپ بتن استفاده می شود. برای منظور بتن باید از کارایی و روانی بالا با اسلامپ 75 (مقدار توصیه شده) نت 125 میلیمتر برخوردار باشد. در این ارتباط معمولاً استفاده از مواد افزودنی کندگیر کننده برای به تاخیر انداختن زمان گیرش بتن توصیه می شود.
ضمناً برای جلوگیری از جدا شدن آب مخلوط در اثر فشار و در نتیجه انسداد خط لوله انتقال بتن، دانه بندی سنگدانه ها حائز اهمیت است.
بتنی که با پمپ ریخته می شود مشکلی به نام تفکیک دانه بندی نخواهد داشت، زیرا پمپ توانایی جابجایی بتنی را که دچار جداشدگی شده ندارد. ضمناً باید از به کار بردن آب بیش از اندازه در مخلوط و همچنین سنگدانه های درشت با لبه های تیز نیز اجتناب کرد. پمپ های بتن به سه دسته زیر تقسیم می شوند:
پمپ بتن قابل حمل: این پمپ ها قدرت بیشتری نسبت به انواع دیگر پمپ های بتن معرفی شده تاکنون دارند. مورد استفاده این نوع پمپ ها در کارگاه هایی که حجم بتن ریزی زیاد دارند یا در برج هایی که نیاز به بتن ریزی در ارتفاع بالا دارند (ارتفاع تا 480 متر اسمی ولی در عمل و متداول 200 متر) و یا در پروژه هایی مثل تونلها و پلهای طولانی (تا 2000 متر طول) می باشد.
پمپ کامیونی تیرک (بوم) دار: در این دسته از پمپ ها یک پمپ بتن بر روی شاسی کامیون که ممکن است به دلیل تحمل وزن دارای محورهای بیشتری از کامیون های معمول باشد، نصب می گردد. به همین دلیل اصطلاحاً به آنها پمپ هوایی نیز گفته می شود. همچنین به منظور انتقال بتن تا محل مصرف از بازوهای تاشو که تعداد آنها بین 3 تا 4 بازو متغیر است، بهره گرفته می شود. این بازوهای به کمک جک هیدرولیک باز شده و در راستاها و زوایای مختلف قرار می گیرند. به موازات هر بازو لوله انتقال بتن با اتصالهای انعطاف پذیر تعبیه شده که می تواند بتن را به محل مصرف انتقال دهد. معمولاً این کامیون ها مجهز به جکهای کناری تعادل (Outrigger) هستند، زیرا در اثر باز شدن بازوها ممکن است کامیون از حالت تعادل خارج شده و واژگون گردد.
تراک میکسر پمپ بتن: معمولاً این دستگاه ها در مواردی که حجم کمتر بتن ریزی یا جابجایی زیاد در محل بتن ریزی لازم است، اقتصادی تر می باشند. این ماشین ها نیز عموماً با تیرک (بوم) هیدرولیکی همانطور که در شکل دیده می شود، تجهیز شده اند که سوار بر تراک میکسرهای استاندارد می باشد.
پس از ریختن بتن، باید با وسایل مناسب با توجه به نوع بتن آن را متراکم نمود. این عمل باید چنان انجام شود که هوای محبوس داخل بتن تماماً خارج شده و بتن یکپارچه دور میلگردها، قطعات مدفون و نهایتاً کلیه زوایای قالب را پر نماید. بسته به نوع بتن، جنس قالب و تراکم آرماتورها، برای متراکم کردن بتن وسایل و تجهیزات مختلفی به شرح زیر توصیه می شود:
1- ویبراتورهای درونی: ویبراتورهای درونی یا غوطه ور به صورت ویبراتورهای بلیچه ای یا میله ای برای متراکم کردن بتن دیوارها، دالها، تیرها، ستونها و اعضای مشابه توصیه می شوند. قطر قسمت مرتعش کننده ویبراتور، از 20 میلیمتر به بالاست. دامنه اثر ویبراتور با قطر مرتعش کننده و فرکانس نوسانات آن متغیر است. میزان ارتعاش با قطر ویبراتور، کاهش و دامنه عمل با قطر ویبراتور، افزایش می یابد. شعاع عمل موثر با توجه به قطر ویبراتور حدوداً از اعداد زیر تبعیت می کند:
ویبراتورها باید توسط کارگران مجرب مورد استفاده قرار گیرند و حتی الامکان مرتعش کننده به صورت قائم و در اثر وزن طبیعی خود در بتن فرو رود. از اعمال فشار به ویبراتور باید جداً خودداری شود. داخل و خارج کردن ویبراتور در بتن، باید به آرامی و حدوداً با سرعت 8 سانتیمتر در ثانیه صورت گیرد. ویبراتور باید به انتهای لایه بتن ریزی رسیده و حداقل 15 سانتیمتر در لایه قبلی نفوذ کند. در دالهای نازک می توان ویبراتور را به صورت مورب یا افقی در بتن قرار داد تا سر آن کاملاً در بتن قرار گیرد. فاصله نقاطی که ویبراتور در بتن فرو می رود، باید حدوداً 5/1 برابر دامنه عمل ویبراتور باشد، به نحوی که مناطق مرتعش شده حدوداً چند سانتیمتر یکدیگر را بپوشانند. ویبراتور باید حدوداً بین 5- 15 ثانیه، آرام نگه داشته و سپس به آرامی از بتن خارج شود. لرزاندن بیش از اندازه بتن خصوصاً برای بتن های با اسلامپ زیاد، باعث تفکیک دانه ها شده و به هیچ وجه مجاز نیست. بسته به نوع بتن، زمان لازم برای قرار دادن ویبراتور در بتن را حدوداً می توان مطابق جدول (1) اختیار نمود.
در هنگام استفاده از لرزاننده خرطومی باید موارد زیر رعایت گردد:
الف) برای اجتناب از حبس هوا در اجرای بتن، لایه بتن باید دارای ضخامت کم و نازک باشد، ولی در هر صورت لایه نباید کمتر از 150 میلیمتر یا سه برابر حداکثر اندازه سنگدانه بتن باشد. معمولاً حداکثر ضخامت لایه 500 تا 600 میلیمتر است.
جدول (1) زمان لازم برای لرزاندن بتن با توجه به اسلامپ آن
نوع بتن | اسلامپ (میلیمتر) | مدت لرزاندن (ثانیه) |
فوق العاده خشک | ــ | 18 – 32 |
خیلی سفت | ــ | 10 – 18 |
سفت | 0 – 30 | 5 – 10 |
سفت خمیری | 30 – 80 | 3 – 5 |
خمیری | 80 – 130 | 0 – 3 |
روان | 130 – 180 | ــ |
توضیح: زمانهای مندرج در جدول ممکن است با نظر دستگاه نظارت تغییر یابد، به نحوی که مدت لرزاندن، نه به اندازه ای طولانی باشد که باعث تفکیک دانه ها شود، نه آنقدر کوتاه باشد که عمل تحکیم به خوبی صورت نگیرد. کفایت لرزاندن را می توان با توجه به ارزیابی های ظاهری و تجربه کارگران متخصص تعیین نمود. مشخصه های اصلی بتن متراکم شده عبارتند از:
ب) معمولاً زمان کافی برای اعمال لرزش با لرزاننده خرطومی بین 5 تا 15 ثانیه است. اما مدت زمان دقیق باید براساس ظاهر شدن شیره بتن بر سطح و تغییر صدای لرزاننده تعیین شود. اگر زمان لرزاننده کم باشد، سنگدانه ها حرکت می کنند، اما ملات فرصت کافی برای جاری شدن ندارد و بتن متخلخل می شود. اگر زمان لرزاننده زیاد باشد، مقدار زیادی شیره بتن به سطح آمده که باعث جداشدگی در بتن و ایجاد ترک و کاهش مقاومت سطح بتن و کرمو شدن قسمت های زیرین بتن می شود.
پ) برای حذف موثر هوا، ویبراتور باید سریعاً به داخل بتن وارد گردد و با حرکت ملایم بالا پایین، ویبراتور به آهستگی خارج شود. نفوذ سریع ویبراتور سبب می شود تا بتن به طرف بالا و خارج از قالب حرکت کرده و هوا خارج می گردد.
ت) لرزاننده باید به صورت عمودی و در فواصل یکنواخت به داخل بتن فرو برده شود و از خواباندن لرزاننده به صورت کاملاً مایل یا افقی پرهیز گردد، مگر برای دال ها با ضخامت پیش از 1/0 متر و قطر خرطومی مناسب. فواصل مورد نظر براساس شعاع عمل لرزاننده تعیین می شود. از طرف دیگر، شعاع های عمل باید تا چند سانتیمتر یکدیگر را پوشش دهند. معمولاً این فاصله 5/1 برابر شعاع عمل لرزاننده توصیه می شود. این فاصله برای لرزاننده های تا قطر 75 میلیمتر بین 150 تا 500 میلیمتر است و به قطر لرزاننده و نوع بتن مورد استفاده بستگی دارد.
2- ارتعاش بیرونی: در این حالت عمل تراکم از بیرون قالب انجام می شود. مهم ترین نوع ویبراتورهای بیرونی از این قرارند:
الف: ویبراتورهای قالب: این ویبراتورها از سمت خارج به بدنه قالب متصل می شوند. این ویبراتورها باید محکم و بدون حرکت اضافی به قالب متصل شوند. اتصال مستقیم ویبراتور به قالب، مجاز نبوده و ویبراتور باید از طریق اتصالات مکانیکی مناسب، ارتعاش را به قالب منتقل سازد. ویبراتورها باید در نقاطی نصب شوند که ارتعاش را در سراسر قالب پخش نمایند. در بعضی مواقع فرکانسهای مختلفی برای ویبراتورهای قالب انتخاب می شود، بنابراین توصیه می شود ویبراتورهای قالب، مجهز به، دستگاه های کنترل فرکانس و دامنه نوسان باشند. زمان لازم برای ارتعاش بیرونی بتن، 1 تا 2 دقیقه است. در قالبهای قائم نظیر قالب ستونها و دیوارها، ویبراتورهای بیرونی باید حدوداً 75 سانتیمتر از بالای قالب، پایین تر نصب شوند، رعایت این امر به ویژه در مورد قالب اعضا و قطعات نازک، اجباری است. در این موارد بتن قسمتهای بالایی قالب، باید با ویبراتورهای درونی، لرزاننده و متراکم شود. توصیه می شود در موارد زیر از ارتعاش بیرونی استفاده شود:
ب: میزهای لرزان: این روش بیشتر در کارگاه های پیش ساخته مورد استفاده است. میزهای لرزان باید مجهز به سیستم کنترل و تغییر ارتعاش باشند تا بتوان بسته به ضخامت سازه و روانی بتن، ارتعاش را تغییر داد. بتن های خمیری عموماً با فرکانس بالاتری نسبت به بتن های سفت لرزانده می شوند، میزان ارتعاش و زمان آن با توجه به مشخصات سازه، نوع بتن و تجربه کارگاهی مشخص می شود.
پ: ویبراتورهای سطحی: این نوع لرزاننده ها به صورت شمشه های ارتعاش دهنده، ویبراتورهای صفحه ای، شمشه های غلتان ارتعاشی، ماله های آهنی و تخته ماله ای ارتعاشی مورد استفاده هستند. این نوع ارتعاش دهنده ها برای متراکم کردن بتن کف، دالهای بدون آرماتور، بتن پوشش روی سطوح شیبدار و اصولاً کارهای بتنی تخت مورد استفاده بوده و توصیه می شوند. لازم است در این روش به توصیه های زیر توجه شود:
به طور کلی این روش ارتعاشی برای دال های بتن آرمه، دال های با ضخامت بیش از 20 سانتیمتر و مواردی که اعضا و قطعات مدفون در بتن مطرح باشند، مورد استفاده قرار نمی گیرد.
برای دستیابی به بتنی با کیفیت مطلوب، باید عملیات بتن ریزی را با عمل آوردن بتن در محیطی مناسب و طی مراحل اولیه ی سخت شدن دنبال کرد. عمل آوری به سلسله اقداماتی گفته می شود که برای تکمیل و پیشرفت هیدراتاسیون و افزایش مقاومت بتن انجام می گردد. این اقدامات در حقیقت نوعی مراقبت و نگهداری از بتن است که از طریق آن می توان دمای بتن و درجه ی اشباع آن را کنترل کرد.
عمل آوردن در خصوصیات بتن سخت شده، مانند مقاومت فشاری، دوام، مقاومت سایشی و مقاومت در مقابل یخبندان تاثیر قابل ملاحظه ای دارد. به سه شکل محافظت، مراقبت (عمل آوری) و پروراندن (عمل آوری حرارتی) برای بتن ریخته شده در قالب ضروری است. روش های مختلف عمل آوری بتن عبارتند از:
مدت عمل آوری بتن به نوع سیمان، شرایط محیطی، و دمای بتن بستگی دارد و طی آن، دمای هیچ قسمتی از سطح بتن نباید از 5 درجه سانتیگراد کمتر شود. طبق ضوابط آیین نامه بتن ایران مدت عمل آوردن بتن نباید از مقادیر مندرج در جدول (2) کمتر شود.
جدول (2) حداقل زمان عمل آوری بتن
زمان عمل آوری | روند افزایش مقاومت بتن ** | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
سریع | متوسط | کند | |||||
دمای متوسط سطح بتن (هوای مجاور) درجه سانتیگراد | 10- 5 | بالاتر از 10 | 10- 5 | بالاتر از 10 | 10- 5 | بالاتر از 10 | |
شرایط محیطی | ضعیف | 4 | 3 | 8 | 6 | 10 | 8 |
متوسط | 4 | 3 | 6 | 4 | 8 | 5 | |
خوب | 4 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 |
شرایط مندرج در این ستون به شرح زیر تعریف می شود:
خوب: محیط مرطوب و محافظت شده (رطوبت نسبی بیشتر از 80 درصد و محافظت شده در برابر تشعشع خورشید و باد).
ضعیف: محیط خشک و محافشت نشده (رطوبت نسبی کمتر از 50 درصد و محافظت نشده در برابر تشعشع خورشید و باد).
متوسط: شرایطی بین دو حد خوب و ضعیف
** مفاهیم روند افزایش مقاومت بتن؛ سریع: بتن دارای سیمانهای زودگیر (مانند پرتلند نوع 3) افزودنی ها زودگیر کننده نسبت آب به سیمان، بسیار کم و عیار سیمان زیاد است، متوسط: نوع 1 و 2 و پرتلند پوزولانی، کند: نوع 5 و پوزولانی ویژه
بتن ریزی در هوای سرد: مشکلات بتن ریزی در هوای سرد به مسئله یخ زدن بتن تازه مربوط می شود. اگر بتنی که هنوز کاملاً سخت نشده است یخ ببندد، آب اختلاط یخ بسته و حجم کلی بتن افزایش می یابد. در این حالت چون بتنی برای فعل و انفعال شیمیایی آبی وجود ندارد، گرفتن و سخت شدن بتن به تاخیر می افتد و ممکن است مقدار اندک خمیر سیمان موجود نیز به علت تشکیل یخ شکسته شود. هنگامی که در مرحله ی بعدی یخ آب می شود، بتن گرفته و در وضعیت منبسط شده سخت می گردد و بنابراین دارای حفره های زیاد و مقاومت کمی خواهد بود. اگر یخ زدن بتن پس از گیرش آن و قبل از رسیدن به مقاومت کافی و مناسب اتفاق بیفتد، انبساط حاصل به همراه تشکیل یخ، سبب کاهش قابل توجه مقاومت می شود.
ولی اگر بتن قبل از یخ زدن، مقاومت کافی را دارا باشد، می تواند در مقابل فشار داخلی تولید شده در اثر تشکیل یخ (از باقی مانده ی آب مخلوط) مقاومت نماید. به طور کلی در کارهای بتنی، هوای سرد به شرایطی اطلاق می شود که بیش از سه روز متوالی، متوسط درجه حرارت روزانه از 5 درجه سلسیوس کمتر باشد. چنانچه بیش از نیمی از روز دمای محیط بالای 10 درجه سلسیوس باشد، هوا سرد تلقی نمی شود.
رعایت نکات زیر برای بتن ریزی در هوای سرد الزامی است.
به طور کلی، 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 5/3 MPa برسد، در معرض یخبندان قرار گیرد، مقاومت نهایی بتن ممکن است تا 50 درصد کاهش یابد و بتن دچار آسیب دیدگی جدی گردد. اگر بتن در دمایی کمتر از C°5+ قرار گیرد، فرآیند هیدراتاسیون بسیار کند شده و روند کسب مقاومت بتن عملاً متوقف 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 (3)، 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 (3) دمای توصیه شده بتن در مراحل مختلف ساخت، بتن ریزی و نگهداری
دمای هوا C° | حداقل ابعاد مقطع | |||
---|---|---|---|---|
کمتر از 5 | کمتر از mm300 | mm 900- 300 | mm 1800-900 | بالای mm 1800 |
بالای 1- 1- تا 18- کمتر از 18- | حداقل دمای بتن در هنگام ریختن و نگهداری | |||
13 | 10 | 7 | 5 | |
حداقل دمای بتن در هنگام اختلاط | ||||
16 18 21 | 13 16 18 | 10 13 16 | 7 10 13 |
مخلوط بتن باید در مدت کوتاه جایدهی گردد، در غیر این صورت، افت دما زیاد خواهد بود. دمای مورد نیاز بتن پس از جایدهی 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 جامها و فرغونها باید در هنگام عملیات بتن ریزی، در مقابل یخ زدگی محافظت شوند.
خطر جدی در زمانی رخ می دهد که آب بتن تازه جایدهی 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°5 حفظ شود، مقاومت مذکور را کسب می کند. روشهای مختلف محافظت بتن، پس از جایدهی شامل پوشش مناسب یا حرارت دادن در فضای مسدود است.
هوای گرم موجب بروز مشکلاتی در ساخت، انتقال، پخش و عمل آوری بتن می شود و اثر نامطلوبی برخواص 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 سخت 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 32 درجه سانتیگراد بیشتر باشد هوای گرم محسوب شده و باید برای اجرای کار تمهیدات خاصی اندیشیده شود.
آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه (خمیری) عبارتست از:
آثار نامطلوب هوای گرم در بتن در حالت سخت شده عبارتست از:
یکی از مهمترین آثار نامطلوب هوای گرم، احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری است. این نوع ترک ها 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 هوا، سرعت باد و دمای بتن، در مقدار تبخیر آب از سطح بتن اثر گذار هستند. چنانچه مقدار تبخیر آب از سطح بتن بیشتر از 1 کیلوگرم بر متر مربع در ساعت باشد، احتمال ترک خوردگی بسیار زیاد خواهد بود. اما به هر حال، وقتی مقدار تبخیر از حد 5/0 کیلوگرم بر متر مربع بیشتر می شود امکان پدیدار شدن ترک وجود دارد.
رعایت نکات زیر هنگام بتن ریزی در هوای گرم الزامیست:
آسانترین روش کاهش دمای بتن، استفاده از آب سرد در ساخت بتن است. از طرف دیگر، دمای ویژه آب 5/4 تا 5 برابر سیمان و سنگدانه است. برای مثال، در هنگام ساخت مخلوط بتن با 336 کیلو سیمان، 1850 کیلو مصالح سنگی و 170 کیلو آب در متر مکعب، با تغییر دادن 2 درجه سلسیوس در دمای آب، سبب تغییر دمای بتن به مقدار 5/0 درجه سلسیوس 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 80 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 می شود بسیار قابل توجه است.
در هنگام حمل و نقل بتن باید موارد زیر رعایت شود:
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 45/0) 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.