دستورالعمل بتن ریزی در هوای گرم براساس آیین نامه پایایی بتن

مسائل و دستورالعمل‌هايبتن‌ريزي در هواي گرم

 با توجه به شرايط محيطي منطقه

مقدمه

     از ديدگاه مسائل و مشكلات اجرايساخت سازه‌هاي بتني، هواي گرم تركيبي از دماي زياد  هوا و بتن، رطوبت نسبي كم و سرعت زياد باد استكه بر كيفيت بتن تازه و سخت شده اثر نامطلوب دارد. عوامل محيطي در طول مدت سال وبسته به شرايط جغرافيايي و منطقه تغيير مي كند. درصورتي كه در هنگام ساخت بتن،شرايط بتن‌‌ريزي در هواي گرم (بر اساس عوامل محيطي مانند دما، باد و رطوبت) محرزگرديده باشد، تمهيدات ذكر شده دراين توصيه نامه مي‌تواند در پايداري خواص بتن تازهو سخت شده و نيز بهبود كيفيت مراحل ساخت كمك نمايد. تمهيدات مذكور در هنگامي كهرطوبت نسبي در حد كم و يا دماي هوا در حد زياد است و يا در صورت وجود هر دو عاملالزامي است. اثرات هواي گرم (دماي زياد و رطوبت كم) با افزايش سرعت باد بحراني‌ترمي‌شود . اثرات هواي گرم بر بتن را بطور خلاصه مي‌توان در بندهاي زير ذكر كرد:

1-افزايش سرعت هيدراتاسيون سيمان كه درنتيجه سرعت گيرش افزايش مي‌يابد. افزايش سرعتگيرش، عمليات انتقال، تراكم و پرداخت بتن را با مشكل روبرو مي‌كند. از طرف ديگر،افزايش سرعت گيرش باعث مي‌شود كه محصولات هيدراتاسيون به شكل نامنظم و كاملاًتصادفي شكل بگيرند و اين باعث كاهش مقاومت بتن در دراز مدت خواهد شد.

2-كاهش اسلامپ بتن كه سبب تراكم نامطلوب آن مي‌شود و در نتيجه از مقاومت و دوام بتنكاسته مي‌شود.

3-افزايش تبخير رطوبت از سطح بتن كه منجر به ترك خوردگي ناشي از جمع شدگي خميري مي‌شود.

ازطرف ديگر، هنگام انتخاب نوع مصالح و طرح نسبت‌هاي اختلاط بتن و يا در مراحل ساخت وساز بخصوص دركرانه‌هاي جنوبي كشور، بكارگيري تمهيدات بتن ريزي در هواي گرم كافينمي‌باشد. زيرا شرايط محيطي مناطق مذكور از نوع گرم و مهاجم و خورنده است. اينمحيط براي آسيب رساندن به بتن، بسيار خطرناك محسوب مي‌شود، زيرا محيط آلوده بهكلريد است و كلريد از عوامل مؤثر در فرآيند خوردگي مي‌باشد. اثرات محيط گرم و نمكيعلاوه بر مسائلي كه در مورد محيط گرم ذكر شد شامل موارد زير نيز هست :

 - احتمال آلوده بودن سنگدانه‌ها به كلريد وسولفات (نمكها)

 - وجود آب زيرزميني و خاك آلوده به نمك

 - وجود يون‌هاي كلريد  در جو

نكاتذكر شده، باعث خواهند شد كه تمهيدات و نكات مورد توجه در ساخت بتن در اين منطقه دوچندان شود. دراين توصيه نامه سعي مي‌شود كه نكات اجرايي و كاربردي براي ساخت بتنبا دوام درشرايط گرم و مهاجم منطقه جنوب ارائه گردد.

بايدتوجه داشت كه شرايط مناسب محيطي براي بتن ريزي در دماي  بين 20-22 درجه سلسيوس، رطوبت نسبي 50 درصد يابيشتر و سرعت وزش باد كم حاصل مي‌شود. بر اثر افزايش دما، كاهش رطوبت و افزايشسرعت باد و يا هرگونه تركيبي از اين عوامل، پايايي و دوام بتن كاهش مي‌يابد و لذااقداماتي به منظور كاهش آثار مخرب اين عوامل ضروري است.

درصورتي كه تركيب آثار درجه حرارت هوا وبتن ، رطوبت نسبي و سرعت باد بر اساس نمودار( 3-1 ) بيش از 5/0  كيلوگرم بر مترمربع در ساعت باشد، شرايط بتن‌ريزيدر هواي گرم محرز شده و پيش‌بيني‌ها و اقداماتي براي جلوگيري از آثار زيانبار اينعوامل در خواص بتن تازه و سخت شده الزامي است. در صورتي كه مقدار تبخير بيش از 1كيلوگرم بر مترمربع در ساعت باشد، ترك‌خوردگي حتمي است.

1-1-تابش اشعه خورشيد

عاملاشعه خورشيد به مقدار قابل توجهي بر دماي مصالح انبار شده تأثير دارد. حرارت جذبشده توسط مصالح بر اثر تابش خورشيد در طول روز، ممكن است در هنگام شب به طور كامل از دست نرود و در نتيجه، دماي مصالحبتدريج به مقداري برسد كه باعث شود دماي بتن از حد قابل قبول تجاوز نمايد. همچنيندستگاه‌هاي توليد، حمل و ريختن بتن با توجه به جنس خود، معمولاً بر اثر تابشخورشيد بسرعت گرم شده و دماي خود را به بتن تازه منتقل مي‌كنند.

دمايبالاي بتن سبب كاهش كارايي، مشكلاتي حين ريختن و تراكم ونيز كاهش مقاومت بتن دردراز مدت و قابليت  بيشتر ترك خوردگي براثر جمع‌شدگي مي‌گردد. همچنين دستگاه‌هاي توليد، حمل و ريختن بتن با توجه به جنسخود،  معمولاً بر اثر تابش خورشيد بسرعتگرم مي‌شوند و دماي خود را به بتن تازه منتقل مي‌كنند.

1-2-دماي محيط

دمايزياد هوا مي‌تواند آب موجود در بتن را هنگام ساخت، حمل، ريختن و پرداخت تبخيرنمايد. تبخير بيش از حد باعث از دست رفتن خواص مطلوب بتن تازه و نيز ترك خوردن سطحبتن بر اثر جمع‌شدگي مي‌گردد. بنابراين، در مناطق گرمسير بايد بتن ريزي در ساعاتيكه هوا خنك است، يعني صبح زود و يا در طول شب انجام شود.

بتن‌ريزي با بتني كه دماي زيادي را داراست، مجازنيست اين دما براي مناطق جنوبي كشور ^oC30 توصيه مي‌شود و بهر حال نبايد در زمان گيرش اوليه از ^oC32  تجاوز نمايد. مسلماً دماي بتن در هنگامريختن در هواي گرم از دماي ساخت بتن بيشتر است و در ساخت بتن رعايت دماي مورد نظربا توجه به تبادل گرمايي در حمل بتن ضروري است. هر چه دماي هوا بيشتر باشد، مسلماًدماي بتن نيز افزايش مي‌يابد، مگر اينكه با تمهيدات خاص، دماي بتن را با كاهش دماياجزاء آن يا بكارگيري پودر يخ كاهش دهيم. معمولاً اگر دماي هوا از ^oC32 تجاوز كند احتمال اينكه دماي بتن در هنگام ريختن از  ^oC30  تجاوز نمايد زياد خواهد بود و رعايتتمهيداتي براي كاهش دما ضرورت خواهد داشت. دماي زياد بتن درهنگام ريختن آن هر چندبه افزايش مقاومت اوليه آن منجر مي‌شود اما در درازمدت كاهش مقاومتي را در مقايسهبا زماني كه بتن خنك در قالب ريخته مي‌شود شاهد خواهيم بود. بويژه اگر قالب وميلگرد نيز گرم و داغ باشند مشكل تشديد مي‌شود. شكل‌گيري غير‌‌همگن بلورهاي حاصلهدر خمير سيمان سخت شده به افزايش نفوذپذيري بتن، بويژه در برابر نفوذ يون كلريدمنجر مي‌شود و مقاومت الكتريكي بتن كاهش مي‌يابد. اگر اين امر با افزايش دما درهنگام عمل آوري نيز همراه گردد (كه معمولاً در اين مناطق اين همراهي وجود دارد)مشكل موجود دو‌چندان مي‌شود. ايجاد درز سرد از جمله خسارات ديگر بتن‌ريزي با دمايزياد يا در دماي زياد مي‌باشد كه در هر صورت شروع خوردگي سريعتر ميلگردها را شاهد خواهيم بود.

 در اين مناطق تغييرات دما در شبانه روز و در طولسال نيز بسيار متفاوت است، به گونه‌اي كه طي سردترين ماه سال،‌حداقل دماي هوا در24 ساعت تقريبا از 10 تا 15 درجه سانتيگراد و طي گرمترين ماه سال، حداكثر دماي هواتقريباً از 35 تا 45 درجه سانتيگراد متغير است. البته تشعشع مستقيم نور خورشيددماي موثر در سطح بتن را به حدود 70 تا 75 درجه سانتيگراد افزايش مي‌دهد.

1-3-رطوبت هوا

كاهشرطوبت نسبي از  حدود 90 درصد به 50درصد،  بدون اينكه تغييري در ساير شرايطمحيطي و دماي بتن داشته باشد، ميزان تبخير آب از بتن محافظت نشده را تا بيش از 4برابر افزايش مي‌دهد.  خوشبختانه در بسيارياز نواحي حاشيه خليج فارس رطوبت نسبي زياد است . اگر چه دربعضي از مناطق دور ازدريا،  نواحي با رطوبت نسبي كم نيز وجوددارد. همچنين وزش باد دركاهش رطوبت نسبي هوا بسيار مؤثر است و معمولاً هنگام وزشباد از رطوبت موجود در هوا بشدت كاسته مي‌شود. لذا در رطوبت نسبي كم (در صورتي كهميزان تبخير  زياد باشد) بايد بتن ريزي باتدابيري همراه باشد تا از تبخير زودرس آب بتن جلوگيري شود.

رطوبتنسبي هوا نيز در منطقه خليج فارس در ماه‌هاي مختلف سال متغير است. براي مثال، دربندرعباس رطوبت نسبي بين 48 تا 81 درصد تغيير مي‌كند.

1-4-وزش باد

وزشباد نيز از مؤثرترين عوامل بر ميزان تبخير آب از بتن تازه و در حال گيرش است. بهطور مثال، در هنگامي كه نسيمي با سرعت 15 كيلومتر در ساعت مي‌وزد، ميزان تبخير آبحدود 4 برابر ميزان تبخير در هواي ساكن است و ميزان تبخير هنگامي كه سرعت وزش بادبه 40  كيلومتر در ساعت مي‌رسد، 9برابر  ميزان تبخير در هواي ساكن مي‌گردد.

درمناطق حاشيه خليج‌فارس وزش باد در ماه هاي دي، بهمن، اسفند و فروردين معمولاً شديد‌تراست. همچنين باد نمك‌هاي موجود در اتمسفر را با خود حمل كرده و منبع ديگري را برايآلودگي بتن به يون كلريد تشكيل مي‌دهد. غلظت كلريد موجود دراتمسفر منطقه خليج فارسحدود mg/m³ 5 است. چنين مقدار زياد نمك در اتمسفر بهدليل وجود يون‌هاي كلريد در آب خليج فارس و راه يافتن به اتمسفر براثر تبخير آبدرياست.

1-5-دماي هوا در هنگام شب 

درمناطقگرمسير بويژه درنواحي دور از دريا كه رطوبت هوا كمتر است، دماي هوا در هنگام شب اختلافزيادي با دماي هوا در طول روز دارد. كاهش ناگهاني دما تأثير نامطلوبي برخواص بتن،كه در مراحل اوليه سخت شدن قرار دارد و محافظت كافي از آن به عمل نيامده است، مي‌گذارد.در اين حالت، سطوحي از بتن كه در تماس با هواي آزاد است حرارت خود را از دست مي‌دهد.اما قسمتهاي داخلي به علت هدايت حرارتي كم بتن هنوز داراي دماي بالايي است و ايناختلاف دما باعث ايجاد تنشهاي حرارتي در بتن درحال گيرش شده و تركهاي حرارتي در آنبه وجود مي‌آورد.  اين تركها باعث افزايشنفوذپذيري بتن، در برابر عوامل مهاجم و خورنده به داخل آن مي‌گردد.

1-6-نمك‌هاي آب دريا

مطالعاتو بررسي‌هاي آزمايشگاهي نشان داده است كه املاح موجود در اين آب از اغلب آبهايجهان بيشتر است. زياد بودن غلظت كلريد در آب خليج فارس باعث تخريب انواع سازه‌هايساحلي و دريايي در اين منطقه شده است. مقدار كلريد در آب خليج فارس در حدود PPM22000و ميزان سولفات در آن حدود PPM 3000 است. چنانچه با آبخليج فارس بتني با نسبت آب به سيمان 5/0 و مقدار سيمان 400 كيلوگرم بر متر مكعبساخته شود، مقدار كلريد محلول در آب حدود 1/1 درصد  برحسب وزن سيمان و حدود 2/0 درصد برحسب وزن بتنخواهد بود، در حالي كه اگر همين بتن با آب تصفيه شده آشاميدني ساخته شود مقداركلريد محلول در آب بين 01/0 تا 03/0 درصد وزني بتن خواهد بود. با دانستن اين نكتهكه مقدار مجاز كلريد محلول در آب در بتن كمتر از 4/0 درصد وزني سيمان و يا 06/0درصد وزني بتن است، معلوم خواهد شد كه مقدارآلودگي بتن ساخته شده با آب خليج فارس بسيار شديد است.

درسواحل خليج فارس نيز آبهاي زيرزميني شديداً آلوده به يون كلريد و سولفات هستند.منبع ديگر آلودگي بتن به عناصر كلريد و سولفات از طريق نفوذ مستقيم آب درياست كهدر مورد كليه سازه‌هاي قرار گرفته در شرايط جزر و مدي دريا و يا در معرض پاشش آبدريا يا مغروق در دريا ديده مي‌شود.

باتوجه به توضيحاتي كه گذشت، مي‌توان نتيجه گرفت كه شرايط محيطي خليج فارس از ديدگاهپايايي و دوام سازه‌هاي بتني مسلح داراي شرايط بسيار مهاجم و خورنده‌اي است. برايافزايش عمر مفيد سازه‌هاي بتني، در اين منطقه بايستي نكات موثر در جلوگيري ازخوردگي و اثر‌گذار در دوام بتن را شناخت و آنها را به كار بست. با توجه به زيادبودن هزينه‌هاي تعمير سازه‌هاي بتني مسلح آسيب ديده مي‌توان در هنگام ساخت بارعايت اين نكات و صرف هزينه‌هاي لازم كه قطعاً‌ بسيار كمتر از هزينه‌هاي تعميراتخواهد بود عمر مفيد سازه‌ها را افزايش داد.