بتن ریزی در هوای سرد

بتن ریزی در هوای سرد

((کنترل دمای مخلوط بتن و بررسی مشکلات و راهکارهای بتن ریزی در هوای سرد))

- مقدمه :

به طور کلی کنترل دمای اولیه مخلوط بتن به واسطه اثر بخشی قابل ملاحظه ای که در خواص بتن از جمله مقاومت فشاری،مدول الاستیسیته، نفوذ پذیری و … خواهد داشت از اهمیت ویژه ای برخوردار است و بررسی مسائل و مشکلات آن جایگاه ویژه ای را در مباحث تکنولوژی بتن به خود اختصاص داده است و به تناسب اهمیت آن،لازم است بررسی های کارشناسی مربوطه صورت پذیرد.

مجموعه مباحث مرتبط با این موضوع را می توان مشخصا به دو قسمت عمده تقسیم نمود:

الف - بتن ریزی در هوای گرم

ب - بتن ریزی در هوای سرد

هر یک از این دو بخش مسائل مختص به خود را دارا بوده و بسته به شرائط آب و هوایی منطقه ای که پروژه در آن اجرا می شود،تدابیر مربوطه نیز در نظر گرفته می شود.

در پروژه بندر پتروشیمی پارس به طور عمده با شرایط بتن ریزی در هوای گرم مواجه هستیم و عمده مشکلات دمایی بتن به این بخش مربوط می شود،ولی در شرایط خاص و محدودی نظیر زمستان و خصوصا به هنگام شب ، بررسی مسائل بتن ریزی در هوای سرد نیز ضرورت پیدا می کند. به ویژه با توجه به احساس نگرانی کارفرمای محترم پروژه بندر پتروشیمی پارس در خصوص امکان به وقوع پیوستن یخبندان در منطقه عسلویه،بررسی این مسئله اهمیت مضاعف و ویژه ای را می طلبد.طبق تحقیقات موجود مشخص شده است که پائین آمدن دمای بتن هر چند منجر به مقاومت فشاری28 روزه بیشتری در بتن می شود،اما روند کسب مقاومت بتن در ساعات اولیه را اندکی کاهش می دهد.

دمای مخلوط بتن:

مصالح بتن اعم از سیمان،آب،سنگدانه و افزودنی ها،متناسب با دمای اولیه و جرمی که دارند در تعیین دمای مخلوط بتن تاثیر گذار

می باشند و لذا با داشتن این پارامترها می توان دمای مخلوط بتن را تعیین نمود:

                    Ww.Cw.Tw + (Wws- Ws).Cw.Ts+(Wwa-Wa).Cw.Ta+Ws.Cs.Ts+Wa.Ca.Ta+Wc.Cc.Tc   T=                 

                                      (Ww+(Wws-Ws)+(Wwa-Wa)).Cw+Ws.Cs+Wa.Ca+Wc.Cc                                                                   

در این رابطه مجهولات WwsوWwa وزن شن مرطوب و ماسه موطوب هستند.همچنین  Wc,Ws,WaوWw وزن شن خشک،ماسه خشک،سیمان و آب لازم بوده و مجهولاتT , Tw, Tc, Ts, Ta به ترتیب دمای شن مرطوب،دمای ماسه مرطوب،دمای سیمان،دمای آب و دمای تعادل مورد نیاز برای مخلوط بتن است.C w ظرفیت گرمایی ویژه آب و ,Ca, Cc  و Cs به ترتیب ظرفیت گرمایی ویژه سیمان،شن و ماسه می باشد و مقادیرشان معلوم است:                                                            C     w =1  Kcal/Kgc                                              

Cc = O.22    Kcal/ Kgc                Ca = Cs = O.20  Kcal/Kgc

بنابراین می توان با تنظیم دمای هر یک از مصالح به دمای  

بنابراین می توان با تنظیم دمای هر یک از مصالح به دمای مطلوب و مورد نظر برای بتن رسید.

-         تدابیر لازم:

راه حلهای متفاوت ومختلفی را می توان برای حل مشکلات دمایی بتن پیشنهاد نمود اما تصمیم گیری نهایی در مورد استفاده از یک یا چند مورد از آنها منوط به بررسی های دقیقتر و آنالیز اقتصادی هر یک از موارد می باشد.

یکی از اولین و بدیهی ترین راههایی که جهت بالا بردن دمای بتن به نظر می رسد گرم کردن آب مورد استفاده می باشد.   

همچنین محفوظ نگه داشتن منبع آب از یخ زدن، با استفاده از عایق حرارتی نظیر پشم شیشه مفید می باشد.استفاده از آب گرم معمولا برای دماهای پائین تر از 7 درجه سانتی گراد معمول و مرسوم می باشد.دمای سیمان به هنگام تخلیه از بونکر به سیلو،طبق اندازه گیریهای انجام شده در کارگاه،به حدود 83 درجه سانتی گراد می رسد و اگر برنامه بتن ریزی به صورتی تنظیم شود که بتن از سیمان تازه تخلیه شده که حرارت بالایی دارد استفاده گردد،بتن با دمای بالاتری حاصل خواهد شد.

یکی دیگر از راهکارهای مورد بررسی این است که با تدابیر و تمهیداتی مقاومت اولیه بتن را افزایش دهیم تا تاثیر نا مطلوب کاهش دما در روند کسب مقاومت بتن، جبران شده باشد.استفاده از سیمان تیپ III که دارای درصدهای بالاتری از C 3 S  و C 3 A است موجب می شود

مقاومتهای فشاری 3و7 روزه به ترتیب با مقاومتهای 7و28 روزه بتن ساخته با تیپ  Iو II معادل شود.همچنین می توان با پر مایه تر کردن مخلوط بتن و افزایش عیار سیمان،مقاومت اولیه آن را افزایش داد.

تدبیر دیگر استفاده از مواد زود گیر کننده است.رایجترین و پرمصرفترین زودگیر کننده،کلرید کلسیم است و جزء فعال اکثر تسریع کننده هایی است که تحت عناوین تجاری مختلف فروخته می شود.استفاده از مقادیر صحیح این ماده باعث افزایش مقاومت اولیه بتن در هوای سرد و حفاظت بهتر در مقابل آسیب ناشی از دمای یخ زدگی می گردد.مقدار مصرفی کلرید کلسیم باید به میزان لازم برای حصول نتایج مطلوب ،محدود شده و توصیه می شود از 2 درصد وزنی سیمان تجاوز نکند. غالبا میزان یک درصد جهت تامین خواسته ها کفایت می کند .نتیجه تحقیقات نشان می دهد که افزودن کلرید کلسیم به بتن می تواند مقاومت اولیه را تا 10 برابر افزایش دهد.

کلرید کلسیم مانند یک کاتالیزور در واکنش هیدراتاسیون C3S  عمل می کند.البته باید توجه داشت وجود کلرید کلسیم در بتن فقط در مورد بتن غیر مسلح مناسب است و در بتن مسلح موجب خوردگی فولاد می شود.

برخی دیگر از تسریع کننده های حاوی سیلیکات ها و کربنات های قلیائی، فلوئوسیلیکات ها و تری آتانولامین ها نیز جهت این منظور مفید هستند.مواد افزودنی زودگیرکننده در بازار متنوعند،اما به نظر می رسد استفاده از مواد زیر نتایج مطلوب را در پی داشته باشد.

1-     Sikament HE200 که یک فوق روان کننده زودگیر برای بتن و ملات است.این افزودنی در مواردی که مقاومت اولیه بالا پس از 8 ساعت مورد نظر باشد،در بتن با دمای حد اقل 5 درجه سانتی گراد قابل استفاده است.با استفاده از این افزودنی می توان نسبت آب به سیمان را تا حدود10 درصد کاهش داد و افزایش حدود 50 درصد در مقاومت اولیه را بدست آورد.

2-     چنانچه مقاومتهای اولیه بالاتری مورد نیاز باشد می توان از Sikarapid 1 استفاده نمود.

3-     افزودنی Conplast SP333 از شرکت فوسروک نیز به نظر می رسد مناسب باشد.

مصالح به هنگام روز در برابر نور خورشید قرار داشته و در حال گرم شدن هستند،و با توجه به این که تبادل حرارتی مصالح به مقداری زمان نیاز دارد،می توان گفت بهترین و مطلوبترین زمان برای رسیدن به بتن با دمای بالا تر،حوالی بعد ازظهر تا حدود نیمه شب است . در این محدوده زمانی،بیشترین مقدار گرمای ممکن جذب بتن می شود.عکس این حالت به هنگام صبح اتفاق می افتد یعنی مصالح در طی شب تا صبح در حال از دست دادن حرارت هستند و برای مواقعی که بتن سردتر و بادمای پائین تر مورد نظر باشد،بتن ریزی صبح زود تا قبل از ظهر مناسبترین زمان خواهد بود.

با توجه به وضعیت زمانی و آب وهوایی که در حال حاضر در آن قرار داریم،مشکلی که با آن مواجه هستیم،دمای اولیه بتن نیست چرا که با استفاده از مطالب ذکر شده،می توان دمای بتن را آن گونه که نیاز پروژه ایجاب کندتنظیم نمود.مساله اصلی مطرح که باید بررسی شود،دمای عمل آوری پائین است که بر روند تولید آنتی فرها تاثیر می گذارد و اثر آن به این صورت است که کسب مقاومت را کند

می کند.بحث اساسی و مساله اصلی که باید تحلیل شودکاهش دمای متوسط هوا و بررسی تاثیر آن بر خواص بتن است.

با تدابیری که در حال حاضر اتخاذ شده است،از عایق پشم شیشه به عنوان عایق حرارتی آنتی فرها استفاده می شود.بررسی های موجود بر روی آنتی فرهای تولید شده نشان می دهد دمای مغزه بتن به حدود 63 درجه سانتیگراد می رسد.همچنین دمای سطح بتن حدود 53 درجه سانتیگراد شده است.این در حالی است که در همین زمان دمای محیط 19 درجه بوده است.این مطلب بیانگر آن است که عایق حرارتی پشم شیشه به خوبی می توانددمای بتن را حفظ کرده و از کاهش آن جلوگیری نماید.لذا عمل آوری همه آنتی فرها در روزهای نخست در شرایط یکسان قرار داشته و بالطبع کسب مقاومت آنها نیز مشابه است.بنا بر این می توان نتیجه گرفت،در شرایط موجود حتی اگر دما افت کرده باشد و به حد یخبندان هم برسد عایق حرارتی قادر است حرارت بتن را حفظ کرده و عمل آوری بتن روال معمول خود را داشته باشد.در عین حال در صورتی که این وضعیت کافی تشخیص داده نشود می توان با افزایش ضخامت لحاف پشم شیشه و دو لایه کردن آن،ضریب اطمینان بیشتری را بدست آورد.

-         خلاصه و نتیجه گیری :

به طور خلاصه می توان تمهیدات زیر را جهت کنترل دمای بتن مورد نظر قرار داد :

1- بتن ریزی در نیمه دوم شبانه روز (12ظهر تا 12 شب) جهت رسیدن به بتن با دمای بالاتر

2- عایق پوش کردن منبع آب جهت حفظ دما و جلوگیری از یخ زدگی آن

3- گرم کردن آب

4-

5- استفاده از افزودنی هایی که از یخ زدن بتن جلوگیری کند.

6- در صورت امکان استفاده از سیمان تیپ III  در صورت وجود، جهت کسب مقاومت سریعتر برای بتن های غیر حجیم

7- افزایش عیار سیمان و به تبع آن رسیدن به حرارت هیدراتاسیون بیشتر و دمای بالاتر و کسب مقاومت بیشتر  (برای بتن های غیر حجیم)

8- استفاده از مواد افزودنی تسریع کننده مقاومت حاوی کلرید کلسیم  (برای بتن های مسلح کمتر از 2 درصد)

9- دو لایه کردن لحاف پشم شیشه ها جهت حفظ بهتر دمای آنتی فرها 

                                                                                                                       پایان