بتن ریزی در هوای سرد و افزودنی های بتن مناسب برای این شرایط
در ادامه مقاله کاربرد های مهم افزودنی های بتن : زمانی که دمای هوای محیط اجرای بتن به کمتر از 5+ درجه سانتیگراد برسد و یا اینکه این احتمال وجود داشته باشد که در مدت زمان حفاظت از بتن، دمای محیط به کمتر از این عدد برسد، شرایط هوای سرد ایجاد می‌شود. بنابراین لازم است الزامات بتن ریزی در هوای سرد رعایت گردد؛ چراکه هوای سرد اجزای بتن را تحت تاثیر قرار داده و ضمن کاهش سرعت کسب کسب مقاومت، احتمال یخ‌زدن آب اختلاط بتن (که هنوز وارد واکنش هیدراتاسیون نشده است) را افزایش می‌دهد و در نتیجه کیفیت سازه را تهدید می نماید. با توجه به اینکه حدود یک سوم از ماه های سال در بیشتر نقاط ایران دارای آب و هوای سرد است، و اجرای بتن ریزی در فصول سرد سال (اواخر پاییز و اوایل زمستان) دارای محدودیت هایی می باشد، لازم است الزامات بتن‌ریزی در هوای سرد رعایت شود.
در بتن‌ریزی در هوای سرد، انجام اقدامات زیر پیشنهاد شده است:
- کاهش نسبت آب به سیمان در عیار سیمان ثابت با استفاده از افزودنی روان‌کننده یا فوق روان کننده بتن مناسب
- افزایش عیار سیمان
- استفاده از مواد تسریع‌کننده گیرش و تسریع‌کننده کسب مقاومت (زودگیر و زودسخت‌کننده)
- جایگزینی سیمان نوع 1 و نوع 2 با سیمان نوع 3
- کاهش مقدار پوزولان‌های طبیعی یا جایگزینی این پوزولان‌ها با پوزولان‌های مصنوعی با فعالیت پوزولانی زیاد در طرح مخلوط بتن
- افزایش دمای بتن تازه در محدوده الزام‌شده با استفاده از گرم کردن اجزاء اختلاط
- ترکیبی از برخی روش‌های فوق یا همه روش‌های بیان‌شده
کاهش نسبت آب به سیمان با استفاده از افزودنی فوق‌روان‌کننده
کاهش نسبت آب به سیمان به دو روش می‌تواند باعث بهبود مشخصات بتن و انجام عملیات بتن‌ریزی در هوای سرد شود:
1- افزایش مقاومت اولیه بتن و در نتیجه کاهش دوره حفاظت
2- کاهش آب قابل تبخیر در بتن (آب که وارد واکنش هیدراتاسیون نشده است) و در نتیجه کاهش خطر یخ‌زدگی آب موجود در منافذ بتن
بهترین روش برای کاهش آب اختلاط بتن در بتن‌ریزی در هوای سرد، استفاده از افزودنی های بتن (فوق‌روان‌کننده) فاقد ماده کندگیرکننده بتن می‌باشد. در گذشته در تولید اغلب روان‌کننده‌ها و فوق روان‌کننده‌ها، از مواد کندگیر کننده استفاده می‌شود که به بتن قابلیت حفظ اسلامپ داده شود. در صورتی که از مواد کندگیرکننده استفاده نشود، افت اسلامپ بتن تازه، زیاد بوده و فرصت کاری برای اجرای بتن کاهش می‌یابد. از طرفی در صورت استفاده از مواد کندگیرکننده، ضمن کاهش زمان گیرش اولیه و ثانویه بتن، سرعت کسب مقاومت بتن کاهش می‌یابد و در نتیجه دوره حفاظت بتن در شرایط هوای سرد، افزایش پیدا می‌کند.
شرکت همگرایان تولید (کپکو) پس از طی مراحل طولانی تحقیق و توسعه و در همکاری با بخش فناوری بتن مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی موفق به دستیابی به فرمولاسیون فوق‌روان‌کننده‌های پایه پلی‌کربکسیلات اتر با ویژگی حفظ اسلامپ (خانواده SR) شد. این شرکت از سال 1400 اقدام به تولید فوق‌روان‌کننده‌های خانواده SR با پیشوند CapcoCrete SRC نمود. قابل ذکر است که این محصول بدون استفاده از ماده کندگیر کننده قابلیت حفظ اسلامپ به مدت طولانی (از 30 دقیقه تا 3 ساعت) را دارد. CapcpCrete SRC4060 (شکل 1)، CapcpCrete SRC5060 (شکل 2) و … برخی از افزودنی‌های خانواده SR هستند که برای بتن‌ریزی در هوای سرد توصیه می‌شوند.
افزایش عیار سیمان
افزایش عیار سیمان، باعث افزایش میزان حرارت تولید شده در بتن در سنین اولیه می‌شود. چنانچه دمای بتن در سنین اولیه افزایش یابد، سرعت کسب مقاومت افزایش می‌یابد و در نتیجه طول دوره حفاظت بتن در شرایط هوای سرد کاهش می‌یابد. همچنین افزایش دمای بتن، نیاز به عایق‌های محافظتی را کاهش می‌دهد.
افزایش عیار سیمان در دو حالت می‌تواند اتفاق بیفتد:
1- افزایش عیار سیمان در نسبت آب به سیمان ثابت: در این شرایط، صرفاً افزایش دمای بتن به دلیل هیدراتاسیون حجم بیشتری از سیمان، باعث کاهش طول دوره محافظت می‌شود. لکن ثابت بودن نسبت آب به سیمان، افزایش مقاومت اولیه بتن را به دنبال نخواهد داشت.
2- افزایش عیار سیمان در آب اختلاط ثابت: در این شرایط، هم افزایش دمای بتن به دلیل هیدراتاسیون حجم بیشتری از سیمان (و در نتیجه افزایش سرعت کسب مقاومت) و هم کاهش نسبت آب به سیمان (و تبعاً افزایش مقاومت اولیه بتن) باعث کاهش طول دوره محافظت می‌شود.
استفاده از مواد تسریع کننده گیرش و کسب مقاومت (زودگیر و زودسخت‌کننده)
این افزودنی‌های بتن باعث افزایش سرعت کسب مقاومت اولیه و در نتیجه کاهش دوره حفاظت بتن در هوای سرد می‌شود. این روش برای بتن‌ریزی در هوای سرد، بسیار متداول است و امروزه در اغلب مناطق سردسیر کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد.
لازم به ذکر است که تسریع‌کننده ها را نباید به عنوان یک محصول برای عمل آوری مناسب و محافظت در برابر یخ‌زدن بتن استفاده کرد؛ چرا که این مواد نقطه انجماد آب را به مقدار قابل توجهی پایین نمی آورند و صرفا برای کاهش دوره حفاظت بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند. CapcoSet NCL (شکل 3) به عنوان یک ماده زودگیر کننده بتن توسط شرکت همگرایان تولید به بازار عرضه می‌شود. این محصول در سال 1399 از مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی گواهینامه فنی دریافت نمود که نشان‌دهنده کیفیت قابل قبول و عملکرد مناسب آن می‌باشد. از مهمترین مزایای استفاده از این محصول میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- تسریع در زمان گیرش اولیه و نهایی بتن
- افزایش مقاومت فشاری کوتاه‌مدت به ویژه مقاومت فشاری یک روزه بتن و ملات و در نتیجه کاهش دوره محافظت در شرایط هوای سرد
- افزايش دماي اولیه بتن در اثر تشديد سرعت واكنش هيدراتاسيون
جایگزینی سیمان نوع 1 و نوع 2 با سیمان نوع 3
به طور کلی جایگزینی سیمان‌های نوع 1 و نوع 2 با سیمان نوع 3 باعث هم افزایش دمای اولیه هیدراتاسیون و هم افزایش سرعت کسب مقاومت اولیه بتن خواهد شد. در این صورت، طول دوره حفاظت بتن کاهش خواهد یافت.
کاهش مقدار پوزولان‌های طبیعی
به طور کلی، پوزولان‌های طبیعی بین 15 تا 50 درصد سیمان، در واکنش هیدراتاسیون، حرارت تولید می‌کنند. از طرفی با توجه به درصد فعالیت پوزولانی پایین در سنین اولیه، به کسب مقاومت بتن در دوره حفاظت، کمک نمی‌کنند. بنابراین توصیه می‌شود در بتن‌ریزی در هوای سرد، از پوزولان‌ها به ویژه پوزولان‌های با فعالیت پوزولانی پایین استفاده نشود یا حداقل مقدار آن تا حد امکان کاهش یابد. اگر قرار باشد، این پوزولان‌ها با پوزولان‌های دیگری جایگزین شود، بهتر است از پوزولان‌های مصنوعی با فعالیت پوزولانی زیاد مانند دوده سیلیس در طرح مخلوط بتن استفاده شود.
افزایش دمای بتن تازه
یکی از الزامات بتن‌ریزی در هوای سرد، رعایت محدوده دمایی است. با توجه به اینکه اجزاء بتن در هوای سرد، دمایی پایینی دارند، لازم است حداقل دمای بتن تازه تامین شود. در اغلب موارد، گرم کردن آب اختلاط با استفاده از سیستم‌های حرارتی و گرم کردن مصالح سنگی درشت‌دانه با استفاده از لوله‌های آب گرم یا استفاده از بخار آب گرم، راهکارهای افزایش دمای بتن تازه می‌باشند.
