به وضعیتی اطلاق می گردد که برای سه روز متوالی شرایط زیر برقرار باشد تعریف هوای سرد:

الف) دمای متوسط هوا در شبانه روز کمتر از 5 درجه سانتی گراد باشد (دمای متوسط روزانه میانگین حداکثر و حداقل دمای هوا در فاصله زمانی نیمه شب تا نیمه روز است)

ب) دمای هوا برای بیشتر از نصف روز از ١٠ درجه سانتی گراد بیشتر نباشد

تدابیر احتیاطی در بتن ریزی در هوای سرد:

در بتن ریزی در هوای سرد باید دقت لازم در انتخاب مصالح مصرفی، طرح اختلاط بتن، شرایط اختلاط، حمل، ریختن و عمل آوردن بتن صورت گیرد تا اطمینان حاصل شود که بتن تازه دچار یخ زدگی بتن نگردد و بتن سخت شده نیز دارای کیفیت لازم باشد .

دمای بتن در طول مدت بتن ریزی و عمل آوردن بتن باید ثبت گردد تا اطمینان حاصل شود که محدوده توصیه شده در آیین نامه حفظ شده باشد (آبا). دمای بتن باید حداقل دوبار در شبانه روز در نقاط مختلف سازه ثبت گردد.

گوشه ها و لبه های بتن در مقابل یخ زدن آسیب پذیرند، بنابراین دمای این نقاط باید با دقت کنترل شود.

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

دمای مخلوط بتن:

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

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 بررسی‌های 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 ٧ 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 ٨٣ 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 تأثیر نا مطلوب کاهش دما در روند کسب مقاومت بتن، جبران شده باشد استفاده از سیمان تیپ III که دارای درصد بالایی از S، C 3 A و C 3 S موجب می شود.

مقاومت‌های فشاری ٣ و ٧ روزه به ترتیب با مقاومت‌های ٧و ٢٨ روزه بتن ساخته با تیپ I و 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 ٢ درصد وزنی سیمان تجاوز نکند. غالباً میزان یک درصد جهت تامین خواسته‌ها کفایت می کند .نتیجه تحقیقات نشان می دهد که افزودن کلرید کلسیم به بتن می تواند مقاومت اولیه را تا ١٠ 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.

با توجه به وضعیت زمانی و آب و هوایی 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. مسأله 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 مسأله اصلی که باید تحلیل شود کاهش 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. بررسی‌های موجود بر روی آنتی فرهای تولید شده نشان می دهد دمای مغزه بتن به حدود ٦٣ درجه سانتیگراد می‌رسد. همچنین دمای سطح بتن حدود ٥٣ درجه سانتیگراد شده است. این در حالی است که در همین زمان دمای محیط ١٩ درجه بوده است. این مطلب بیانگر آن است که عایق حرارتی پشم شیشه به خوبی می تواند دمای 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 .بنابراین 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.

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

1-بتن ریزی در نیمه دوم شبانه روز (١٢ ظهر تا ١٢ 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-استفاده از افزودنی های بتن که از یخ زدن بتن جلوگیری کند

5-در صورت امکان استفاده از سیمان تیپIII در صورت وجود، جهت کسب مقاومت سریعتر برای بتن‌های غیر حجیم 

6-افزایش عیار سیمان و به تبع آن رسیدن به حرارت هیدراتاسیون بیشتر و دمای بالاتر و کسب مقاومت بیشتر (برای بتن‌های غیر حجیم) استفاده از مواد افزودنی تسریع کننده مقاومت بتن حاوی کلرید کلسیم (برای بتن های مسلح کمتر از ٢ درصد 

7-دو لایه کردن لحاف پشم شیشه‌ها جهت حفظ بهتر دمای آنتی فرها 8-

بتن در دماهای بسیار پایین مقاومت بسیار کمی کسب می کند تا وقتی میزان اشباع بودن بتن در اثر عمل آبگیری به اندازه کافی کاهش نیافته باشد، لازم است که بتن تازه در برابر آثار ویرانگر یخ زدگی محافظت شود بتنی که حتی یک بار در سنین اولیه یخ زده باشد در مقایسه با بتنی که یخ نزده باشد در برابر شرایط جوی از مقاومت کمتری برخوردار است و نیز آب بند نخواهد بود. استعداد آسیب پذیری بتنی که در برابر یخ زدن محافظت نشده است خیلی بیشتر از بتنی است که در برابر یخ زدن محافظت گشته و در ضمن از مقاومت فشاری کمتری هم برخوردار است.

حال هرگاه اقدامات احتیاطی لازم به کار بسته شود می توان بتن ریزی را در سرتاسر ماه های زمستان با اطمینان خاطر انجام داد و با بکار بستن این تمهیدات هیچ کارگاهی تعطیل نخواهد شد

بتن ریزی در شرایط دمای بالاتر از 5+ درجه سانتیگراد:

در این شرایط مهمترین مسأله آمادگی برای زمانی است که جبهه یخبندان محیط کارگاه را فرا می گیرد. در این حالت اگر گیرش خمیر سیمان صورت نگرفته باشد موجب یخ زدگی رطوبت داخلی بتن، افزایش حجم آب و نهایتاً انبساط حجمی بتن و ترک خوردگی آن ، که موجب عملیات ترمیم بتن که با استفاده از مواد ترمیم کننده بتن صورت می گیرد .در زمانی که این احتمال وجود داشته باشد که چندین ساعت پس از بتون ریزی جبهه یخبندان فرا رسد باید از مواد ضد یخ بتن که ترجیحاً دارای ترکیبات زود گیر کننده هستند، استفاده نمود.

استفاده از مواد زود گیر موجب تسریع در گیرش خمیر سیمان و مقاومت در برابر افزایش حجم یخ می گردد. نباید فراموش کرد که همواره دمای بتن ریخته شده با استفاده از امکانات متفاوت گرمایشی باید در نقطه‌ای بالای 5+ درجه سانتیگراد حفظ گردد تا واکنش شیمیایی سیمان و آب ادامه یابد و مقاومت لازمه حاصل گردد.

بتن ریزی در شرایط دمای زیر 5+ درجه سانتیگراد:

موکداً توصیه می گردد در دمای کمتر از 5+ درجه سانتیگراد نباید بتن ریزی کرد مگر اینکه در تمام شرایط درجه حرارت بتن همواره بالاتر از 5+ حفظ گردد.

توجه داشته باشید که با بتن ریزی در چنین شرایطی عمل هیدراتاسیون بسیار کند صورت می گیرد بطوری‌که پس از یخ زدن آب در صفر درجه، این واکنش متوقف می گردد بنابراین در زمان باز کردن قالب مشاهده می کنیم که بتن به راحتی خورد می شود به علت اینکه خمیر سیمان تشکیل نشده است.

باید کاملاً توجه داشت که استفاده از ضدیخ تنها از یخ زدن رطوبت درونی بتن جلوگیری می کند. اگر بتن ریخته شده پس از عملیات بتن ریزی به حال خود رها شود، رطوبت درون آن یخ نمی زند اما چون دمای آن کمتر از 5+ درجه سانتیگراد است واکنش شیمیایی سیمان و آب بسیار کند می شود و به همین خاطر بتن ضایع می گردد و دارای مقاومت خیلی کمی خواهد شد.

پس در زمستان در هر شرایطی باید پس از بتن ریزی نسبت به عمل آوری بتن مبادرت ورزید نکته مهم دیگر اینکه چون هوای سرد نسبت به هوای گرم دارای رطوبت کمتری است بتن های ریخته شده در شرایط محیطی سرد به، عمل آوری و مراقبت بیشتری نیازمند است.

ویژگی های یک ضد یخ مناسب برای بتن:

ضد یخی برای بتن مناسب می باشد که علاوه بر کاهش نقطه انجماد آب اضافی داخل بتن به عنوان یک تسریع کننده در گیرش و رشد مقاومت سنین اولیه بتن عمل نماید. حال باید توجه نمود در پروژه هایی که در زمان بهره‌برداری امکان خوردگی وجود دارد و یا بتن هایی که پیش تنیده هستند و یا در آنها از آلومینیوم و گالوانیزه استفاده شده است و یا بتن هایی که در تماس با آب یا خاک سولفاته هستند و یا بتن هایی که سنگدانه‌های آنها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وجه از ضد یخ های کلر دار استفاده نکنید. بلکه از ضد یخ هایی استفاده نمایید که بر پایه دیگر مواد(نیترات) ساخته شده باشد

توصیه‌های مهم:

حال برای اینکه بتوانیم در زمستان بتن ریزی مناسب و مطمئنی داشته باشیم بهتر است که نکات زیر را رعایت کنیم:

امید است با توجه و رعایت نکات ذکر شده هیچ گاه پروژه ای بر اثر سرما و یخ زدگی در زمستان تعطیل نگردد.

1-میانگین دمای هوای شبانه روز کمتر از 5+ درجه سانتیگراد باشد. (منظور از میانگین دمای هوای شبانه روز، میانگین حداقل و حداکثر دما در طول ٢4 ساعت می باشد)

2- در نیمی از ساعات شبانه روز دمای هوا از ١٠ + درجه سانتیگراد بالاتر نرود

3- استفاده از سیمان با مقاومت زودرس

4- استفاده از ضد یخ مناسب

5-سطوح قالب ها و آرماتورها را از یخ و برف بزدایید و در صورت لزوم آنها را گرم نمایید تا حداقل دمای ٢+ درجه سانتیگراد را داشته باشد

6-در درجه حرارت 5 + و بالاتر پس از استفاده از مواد ضد یخ، بتن را کاملاً با استفاده از پوشاننده‌های مناسب (برزنت، نایلن و غیره) بپوشانید و محیط را گرم نگه دارید تا در شب هنگامی که هوای گرم فرا می رسد بتن دچار ترک خوردگی نشود

7-در شرایط دمایی زیر 5+ با گرم کردن سنگدانه‌ها، قالب‌ها و آب (به ترتیب) دمای بتن را در حین کار بالای5+ درجه نگه داشته و سپس بتن را با پوشش مناسب گرم نگه دارید

8- مصالح مصرفی جهت ساخت بتن را در معرض وزش باد و هوای سرد قرار ندهید

9- استفاده از سیمان زود گیر (پرتلند نوع ٣) مناسب است

10- استفاده از سیمان های روباره ای وآمیخته توصیه نمی شود

11-استفاده از مواد حباب زا در بتن‌هایی که در معرض یخ و آب شدن های متوالی قرار می گیرند الزامی است

12- سنگدانه ها نباید آغشته به یخ و برف باشند (گرم کردن ماسه و استفاده از آب گرم )

W/C < 0.5- 13-

14- اگر از روان کننده بتن استفاده نشده است اسلامپ نباید بیشتر از 5٠ میلیمتر باشد

نکته: استفاده از کلرید کلسیم در بتن مسلح مجاز نیست ( در بتن غیر مسلح به عنوان تسریع کننده می توان حداکثر تا 2 درصد وزنی سیمان از آن استفاده نمود)

مطالب : مهندس علیرضا مهتدی

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))