مشکلات بتن ریزی در هوای سرد به مسئله یخ زدن بتن تازه مربوط می شود. اگر بتنی که هنوز کاملا سخت نشده است یخ بندد، آب اختلاط یخ بسته و حجم کلی بتن افزایش می یابد. در این حالت چون بتن برای فعل و انفعال شیمیایی آبی وجود ندارد، گرفتن و سخت شدن بتن به تأخیر 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 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 ۵ درجه سلسیوس کمتر باشد. چنانچه بیش از نیمی از روز دمای محیط بالای ۱۰ 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 ۳.۵MPa برسد، در معرض یخبندان قرار گیرد، مقاومت نهایی بتن ممکن است تا ۵۰ درصد کاهش یابد و بتن دچار آسیب دیدگی جدی گردد. اگر بتن در دمایی کمتر از °۵C+ قرار گیرد، فرآیند هیدراتاسیون بسیار کند شده و روند کسب مقاومت بتن عملا متوقف می گردد. بتن دراوایل سن خود، نه تنها باید در مقابل یخبندان محفاظت 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. دمای مناسب بتن با افزایش ضخامت، کاهش می یابد. زیرا با افزایش سطح مقطع بتن، افت حرارت حاصل از هیدراتاسیون کمتر خواهد بود.
مصالح مصرفی
- می توان از سیمان زودگیر (پرتلند نوع ۳) به جای سیمان معمولی برای اطمینان از سرعت بیشتر کسب مقاومت بتن استفاده کرد.
- می توان از آب گرم برای رساندن بتن به دمای مطلوب استفاده کرد. در این حالت باید از تماس مستقیم آب گرم و سیمان جلوگیری شود و این موضوع در نحوهی ریختن
مصالح در مخلوط کن مراعات گردد. - به طور کلی، آسانترین و ارزانترین روش افزایش دمای مخلوط بتن، افزایش دمای آب است. دمای آب باید کمتر از °۶۰C باشد، زیرا سبب گیرش ناگهانی و کلوخه شدن سیمان می گردد و کارایی، مقاومت و دوام بتن را کاهش میدهد. توصیه می شود که ابتدا آب با مصالح سنگی مخلوط گردد و سپس سیمان به مخلوط افزوده شود.
- وجود حبابهای هوا در بتن سبب می گردد تا فضای کافی برای انبساط یخ در بتن ایجاد گردد و در نتیجه از ترک خوردگی و خرابی بتن جلوگیری می شود. ماده افزودنی حباب ساز باعث افزایش کارایی بتن نیز می شود. در نتیجه می توان با ثابت نگه داشتن اسلامپ، مقدار آب مخلوط را کاهش داد.
طرح اختلاط بتن
- نسبت آب به سیمان باید با توجه به روند کسب مقاومت بتن در دمای محیط انتخاب گردد. نسبت آب به سیمان نباید از ۰.۵ بیشتر باشد، بنابراین لازم است قبل از شروع بتن ریزی تدابیر لازم برای کسب مقاومت بتن صورت گیرد.
- در صورتی که از مواد افزودنی روان کننده استفاده نمی شود، اسلامپ بتن نباید بیشتر از ۵۰ میلیمتر انتخاب گردد.
ریختن بتن
مخلوط بتن باید در مدت کوتاه جای دھی 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 محفاظت شوند.
حفاظت پس از بتن ریزی
خطر جدی در زمانی رخ می دهد که آب بتن تازه جای دهی 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 °۵C باشد و تا زمانی که بتن سخت گردد، این دما باید حفظ شود. به طور کلی اگر برای ۴۸ ساعت دمای بتن بیشتر از °۵C حفظ شود، مقاومت مذکور را کسب می کند. روشهای مختلف محافظت بتن، پس از جای دهی شامل پوشش مناسب یا حرارت دادن در فضای مسدود است.
دمای بتن
- توصیه می شود هنگام بتن ریزی، دمای هیچ قسمت از بتن تازه از ۱۰ درجه سیلسیوس کمتر نباشد، ولی به هر حال این دما نباید از ۵ درجه سلسیوس به عنوان حداقل مجازی کمتر شود.
- در هوای سرد باید با گرم کردن مواد متشکله بتن، دمای مخلوط را به حد قابل قبول رسانید.
- برای تهیه بتن در درجه حرارت زیر صفر، ابتدا باید قطعات یخ و مصالح یخ زده را از مصالح سنگی جدا و مصالح سنگی را تا بالای ۱۵ درجه و در صورت لزوم آب را تا ۶۰ درجه سلسیوس گرم نمود.
- در صورتی که مصالح سنگی خشک باشد، می توان ماسه را تا ۴۰ درجه سانتیگراد گرم کرد، در این حالت نیز آب نباید از ۶۰ درجه بیشتر گرم شود.
- هنگامی که گرم کردن مصالح سنگی مشکل بوده و یا عملی نباشد، می توان با استفاده از آب گرم دمای مخلوط بتن را بالا برد.
- تغییر سریع دمای سطح بتن پس از اتمام دوران حفاظت، باعث ایجاد ترک در سطوح خارجی خواهد شد. لذا باید در طول حداقل ۲۴ ساعت اولیه پس از اتمام دوران نگهداری بتن، تدابیر لازم را اتخاذ گردد.
- دمای آب مصرفی باید یکنواخت و ثابت باشد تا تغییری در اسلامپ ساختهای مختلف بتن حادث نشود