امروزه یکی از مراحل مهم در ساخت هر ساختمانی بتن ریزی فونداسیون است. به عبارت دیگر استفاده از بتن تازه در ساخت ساختمان‌ها در ابعاد مختلف بسیار متداول است. به‌طور خلاصه در اغلب پروژه‌ها بتن در کارگاه ترکیب و تولید شده و به صورت تازه و به کمک ماشین‌های مخصوص حمل بتن به محل پروژه برده می‌شود. همچنین به کمک همین ماشین‌ها نیز فرآیند بتن ریزی انجام می‌گردد.
نکات و جزئیات زیادی در این فرآیند وجود دارد. از جمله نکات مهمی که در ترکیب نمودن عناصر تشکیل‌دهنده بتن و نسبت آنها باید رعایت کرد. اما یکی از استانداردهای مهم در این زمینه دمای بتن است. به‌طور خلاصه افزایش یا کاهش دمای بتن هنگام تولید و انجام بتن ریزی، می‌تواند موجب تغییر در حالت شیمیایی آن شده و در نهایت در میزان استحکام آن خلل وارد کند.
همین مسئله نیز باعث شده تا در نظر گرفتن دمای بتن مورد توجه قرار گیرد و برای آن استانداردها، الزامات و نکات فنی دقیقی مطرح شود. اگر شما نیز به هر طریقی در حوزه ساخت و ساز و تولید قطعات بتنی مثل نیوجرسی بتنی و دال بتنی فعالیت دارید؛ بهتر است به اختصار با این موضوع آشنا شوید. بر این اساس در این مقاله به بررسی این موضوع از ابعاد گوناگون پرداخته‌ایم.
اهمیت توجه به دمای بتن
در گذر از فصول مختلف سال، در هوای گرم تابستان و سرد زمستان، در طول روز و شب و در هر شرایط دیگری آنچه معمولا متوقف نمی‌شود کار و فعالیت است. اغلب پروژه‌های ساختمانی نیز با توجه به برنامه‌ریزی خود، تلاش می‌کنند تا هرچه زودتر، عملیات اجرایی بخش‌های مختلف ساختمان را به پایان برسانند.
با این حال عوامل گوناگون و خارج از کنترل کارفرما و پیمانکار همیشه می‌توانند در این زمینه مانع شوند. یکی از این عوامل نیز اثر تغییرات دمایی بر بتن تازه و در نتیجه فرآیند تولید بتن و بتن ریزی است. در واقع بتن تازه در دمای مشخصی سلامت و خواص خود را حفظ می‌کند. بنابراین در خارج از این دما دچار مشکلاتی می‌شود. بطور خلاصه تهیه بتن و استفاده از آن در دمای پایین‌تر از حد مجاز موجب ایجاد مشکل در فرآیند پمپاژ آن در مرحله بتن ریزی می‌شود.
این موضوع به دلیل یخ زدگی بتن رخ می‌دهد. از سویی دمای بالاتر از استاندارد نیز موجب افزایش ویسکوزیته بتن تازه می‌شود. همچنین گرما می‌تواند نسبت آب به سیمان را در بتن تازه تغییر دهد. این موارد همگی موجب کاهش کیفیت بتن ساخته شده نهایی می‌گردد.
استاندارد دمای بتن
مانند تمامی مراحل ساخت و ساز، تولید بتن و بتن ریزی نیز باید مطابق با استانداردها و الزامات مشخصی انجام شود. از جمله این استانداردها می‌توان به ASTM و API اشاره کرد. همچنین استاندارد ملی ایران نیز درباره بتن الزامات واضح خود را برای استاندارد بودن اعلام کرده است.
این الزامات شامل نسبت های مختلف آب، سیمان، ماسه و سایر افزودنی‌های احتمالی است. در همین استاندارد درباره دمای بتن نیز نکات لازم ذکر شده است. به‌طور خلاصه استاندارد ملی ایران حداکثر دمای محیط برای اجرای فرآیند بتن ریزی را ۳۵ درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته است. بنابراین در دمای بالاتر از این، اجرای بتن ریزی دچار اشکالاتی می‌شود. البته همین عدد نیز دارای تبصره‌ها و جزئیات مختلفی است.
به عنوان مثال این دما برای پروژه‌های بزرگ سخت‌گیرانه‌تر در نظر گرفته شده و نباید بیشتر از ۱۵ درجه سانتی‌گراد باشد. همچنین طبق استاندارد ملی بتن ایران به شماره ۸۴۵۱، بیشترین دمای قابل قبول محیط برای اجرای فرآیند بتن ریزی، ۳۸ درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شده است.
از سویی در بتن ریزی در شرایط معمولی نیز این عدد نباید بیشتر از ۳۲ درجه سانتی‌گراد باشد. همچنین کمینه دمای بتن در اغلب استانداردها ۵ درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شده است. بنابراین حداقل و حداکثر دمای بتن معمولا به اعداد گفته شده اشاره دارد.
فرآیند بتن ریزی در هوای گرم
هیدراسیون سیمان فرآیندی است که هنگام بتن ریزی در هوای گرم امکان رخ دادن و شدت یافتن آن بسیار بیشتر است. به‌طور خلاصه منظور از هیدراسیون، واکنش گرمازا است. در واقع آب و سیمان از جمله موادی هستند که در برخورد با هم دچار واکنش گرمازا شده و دمای بتن تازه را بالا می‌برند. این بالا رفتن دما در صورتی که دمای محیط نیز بالا باشد؛ موجب تشدید فرآیند هیدراسیون می‌گردد.
در نتیجه این وضعیت مشکلاتی مثل تبخیر آب بتن تازه ایجاد می‌شود. همچنین هیدراسیون شدید می‌تواند منجر به تغییر خواص شیمیایی بتن شود. البته هر تیپ سیمان مورد استفاده در تهیه بتن تازه دمای مخصص خود را برای هیدراسیون دارد. با این حال این عدد تفاوت جزئی داشته و به همین دلیل نیز دمای اعلام شده در استانداردهای مختلف به یک‌دیگر نزدیک است.
این وضعیت در نهایت منجر به کاهش کیفیت بتن خشک شده می‌شود. به عنوان مثال خشک شدن بتن تازه در چنین وضعیت موجب می‌شود تا در نهایت استحکام، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و دیگر ویژگی‌های بتن کاهش یابد. به‌طور خلاصه و بر اساس استانداردهای بین‌المللی وقتی دمای هوا بیش از ۳۰ درجه سانتی‌گراد است آن را برای فرآیند بتن ریزی بالا می‌دانند.
اما حالا که با استانداردها و الزامات مرتبط با بتن ریزی در هوای گرم آشنا شدیم؛ چگونه باید در هوای گرم بتن ریزی کنیم تا این فرآیند دچار کمترین اشکال شود؟
بطور خلاصه آنچه در این فرآیند مهم است جلوگیری از تبادل دمایی بتن تازه با هوای پیرامون است. در واقع باید شرایطی را فراهم کرد که دما کمترین تاثیر را بر فرآیند ساخت و بتن ریزی داشته باشد. در این زمینه راه‌کارها از پیچیده تا ساده دسته‌بندی می‌شوند. بنابراین می‌توان بنابر شرایط پروژه گزینه مناسب را انتخاب کرد.
به عنوان مثال حتی قرار گرفتن ماشین حامل بتن در سایه و ساخت بتن در سایه راهکار ساده‌ای است که می‌توان از آن استفاده کرد. راهکار ساده دیگر انجام بتن ریزی در هنگام طلوع و یا غروب خورشید است. توجه کنید که این روش‌ها اگرچه بسیار ساده است؛ اما در عمل می‌تواند کاملا موثر باشد.
در واقع در هر فصلی از سال می توانید زمان و شرایط مناسب را با دمای محیط بیابید. یکی از دیگر از روش‌های ساده اما مفید که معمولا در صورت فراهم نبودن شرایط برای اجرای دو روش قبلی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ استفاده از پوشش عایق در محفظه ساخت بتن است. به زبان ساده استفاده از پوشش‌های نخی و پشمی روی میکسر بتن، راه‌کاری ساده برای جلوگیری از تبادل دمایی محیط با بتن تازه است.
فرآیند بتن ریزی در هوای سرد
در کنار بتن ریزی در هوای گرم، بتن ریزی در هوای سرد نیز می‌تواند پیچیده و مشکل‌زا باشد. به‌طور خلاصه دمای کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد جایی است که فرآیند هیدراسیون در سیمان انجام نشده و به همین دلیل نیز عملا عمل گیرش بتن تازه به درستی انجام نمی‌شود. البته در این مورد نیز تیپ‌های مختلف سیمان دارای دمای پایین هیدراسیون خاص خود هستند؛ اما این عدد تفاوت بالایی در تیپ‌های مختلف ندارد.
در اغلب استانداردها دمای محیطی کمتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد در سه روز متوالی و در بیش از نیمی از هر روز یا همچنین دمای میانگین کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد در یک روز، هوای نامناسب و سرد برای بتن ریزی در نظر گرفته می‌شود. در استاندارد ملی بتن ایران نیز دمای بیش از ۵ درجه سانتی‌گراد کمترین دمای قابل قبول برای تولید بتن و انجام عملیات بتن ریزی شناخته شده است.
البته در هوای سرد نیز می‌توان فرآیند بتن ریزی را مدیریت کرد. در اینجا هم باید شرایطی را فراهم نمود تا بتوان مواد اولیه را گرم‌تر از دمای محیط نگه داشت. برای این کار و در واقع بتن ریزی در هوای سرد نیز راه‌کارهای متعددی وجود دارد. استفاده از آب گرم در مواد اولیه اولین راه‌کاری است که می‌تواند موثر باشد.
در این حالت در بالاترین دما و با توجه به تیپ سیمان، آب باید به ۸۰ درجه سانتی‌گراد برسد. همچنین استفاده از تیپ‌های خاص سیمان که در دمای پایین نیز کارایی خود را حفظ می‌کنند راهکار مناسب دیگر است. با این حال این روش به دلیل گران‌تر بودن سیمان‌های تیپ خاص و نداشتن صرفه اقتصادی معمولا مورد توجه قرار نمی‌گیرد.
همچنین در مورد هوای سرد نیز می‌توان از افزودنی‌های خاص به بتن تازه استفاده کرد. این افزودنی‌ها اغلب بر پایه ماده‌ای به نام پوزولان ساخته شده‌اند. این افزودنی‌ها در واقع از کاهش بیش از حد و سریع دمای بتن جلوگیری می‌کنند. از سویی استفاده از ضد یخ بتن هم راهکار دیگری است که می‌توان در برخی پروژه‌ها از آن استفاده نمود.
در نهایت باید در نظر داشت که اگرچه دمای مجاز بتن محدوده مشخصی دارد؛ اما فرآیند بتن ریزی را می‌توان با در نظر گرفتن مواردی ساده، در هر آب و هوایی انجام داد. انتخاب راهکار مناسب برای کنترل دمای بتن نیز بر اساس شرایط هر پروژه متفاوت است. به عنوان مثال در پروژه‌های کوچک و در هوای گرم، استفاده از ساعات خاص خنکی هوا بسیار موثر است. با این حال در پروژه‌های بزرگ نمی‌توان کار را در ساعات محدودی به سرانجام رساند و بهتر است به سراغ گزینه‌های دیگر رفت.