بتن ریزی در هوای سرد + مشکلات و راهکارها

نزدیک شدن فصل سرما و کاهش دما تأثیرات قابل‌ توجهی بر فعالیت‌ های روزمره کارگران ساختمانی دارد، به‌ ویژه زمانی که پای بتن‌ ریزی در میان باشد. بتن تازه ریخته شده در برابر دماهای منفی، باران، برف یا باران یخ‌ زده، هم قبل و هم بعد از سفت شدن، آسیب‌ پذیر است بنابراین، در هوای سرد، نظارت بر دمای بتن اهمیت بیشتری پیدا میکند.

بتن‌ ریزی در هوای سرد یک فرآیند مهندسی پیچیده و حساس است که در صورت بی‌ توجهی به اصول فنی، میتواند منجر به آسیب‌ های جبران‌ ناپذیر در مقاومت و دوام سازه شود. این راهنما به صورت جامع، به بررسی دقیق مشکلات کلیدی ناشی از دمای پایین، از جمله توقف هیدراتاسیون و تخریب در اثر یخ‌ زدگی میپردازد و با تأکید بر نقش حیاتی تجهیزات کارگاهی مانند سیستم‌ های قالب‌ بندی بتن و داربست در حفاظت از بتن، به عنوان یک راهنمای جامع برای متخصصان صنعت ساخت‌ و ساز عمل میکند تا ایمنی، کیفیت و طول عمر پروژه‌ های بتنی را تضمین نمایند.

بتن‌ ریزی در هوای سرد چیست؟

اصطلاح هوای سرد در بتن ریزی، زمانی به کار میرود که به مدت سه روز متوالی دمای محیط به شرایط زیر برسد:

• دمای هوای بیرون کمتر از ۴۰ درجه فارنهایت (۴ درجه سانتی‌ گراد) باشد.
• دمای هوا برای بیش از ۱۲ ساعت در روز کمتر از ۵۰ درجه فارنهایت (۱۰ درجه سانتی‌ گراد) باقی بماند.

در چنین شرایطی، روند گیرش و سفت شدن بتن به‌ طور قابل‌ توجهی کند میشود و اگر تدابیر لازم رعایت نشود، ممکن است مقاومت نهایی و دوام بتن کاهش یابد.

چرا بتن‌ ریزی در هوای سرد نیازمند رویکردی علمی است؟

بتن به عنوان یکی از اساسی‌ ترین مصالح ساختمانی، در تمام فصول سال و در شرایط آب و هوایی متفاوت به کار گرفته میشود. در حالی که بتن‌ ریزی در شرایط متعادل فرآیندی نسبتاً استاندارد محسوب میشود، ورود به فصول سرد سال، چالش‌ های منحصربه‌ فردی را برای مهندسین و پیمانکاران ایجاد میکند. دمای پایین محیط بر فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی بتن تازه تأثیر گذاشته و میتواند مقاومت، دوام و زیبایی ظاهری آن را به شدت کاهش دهد. عدم توجه به این مسائل، نه تنها میتواند هزینه‌ های پروژه را به شکل فزاینده‌ ای افزایش دهد، بلکه ممکن است ایمنی و پایداری بلند مدت سازه را نیز به خطر اندازد.

در شرایطی که فرآیند گیرش و سخت‌ شدن بتن با کندی یا توقف مواجه میشود، خطر یخ‌ زدگی آب درون منافذ بتن افزایش می یابد. این پدیده، خسارات داخلی و غیرقابل جبرانی را به بتن وارد میکند که در ظاهر ممکن است پنهان بماند. بنابراین، بتن‌ ریزی در هوای سرد، فراتر از یک عملیات ساده اجرایی، به یک فرآیند کاملاً مهندسی‌ شده و نیازمند برنامه‌ ریزی دقیق و دانش فنی تبدیل میشود. این گزارش به عنوان یک مرجع جامع، با هدف ارائه راهکارهای عملی و مبتنی بر استاندارد، به بررسی مشکلات و الزامات بتن‌ ریزی در هوای سرد میپردازد و نقش تجهیزات تخصصی را در تضمین موفقیت این پروژه‌ ها تبیین مینماید.

چرا رعایت اصول صحیح بتن‌ ریزی در هوای سرد اهمیت دارد؟

در زمان بتن‌ ریزی، دمای بتن یکی از عوامل کلیدی برای اطمینان از کیفیت و مقاومت نهایی آن است. معمولاً دما اندازه‌ گیری میشود تا مشخص شود بتن با محدوده‌ ی دمای مجاز در استانداردها مطابقت دارد.

• به طور معمول، دمای بتن هنگام ریختن باید بین ۱۰ تا ۳۲ درجه سانتی‌ گراد باشد. با این حال، بسته به اندازه عضو بتنی و شرایط محیطی، حدود دمای مجاز متفاوت خواهد بود (طبق استانداردهای ACI 301 و ACI 207).
• دمای بتن در زمان بتن‌ ریزی تأثیر مستقیمی بر دمای بتن در مرحله‌ ی هیدراسیون (گیرش و سفت شدن) دارد.
• با پایش دقیق تغییرات دمایی بتن در حین عمل‌ آوری بتن، میتوان از دستیابی به مقاومت، کیفیت و دوام مطلوب سازه اطمینان حاصل کرد.

اما اگر اصول بتن‌ ریزی در هوای سرد رعایت نشود، ممکن است مشکلات جدی و حتی آسیب‌ های سازه‌ ای ایجاد شود. برخی از این مشکلات عبارت‌اند از:

• یخ‌ زدگی بتن در مراحل اولیه گیرش،
• نرسیدن بتن به مقاومت مورد نیاز،
• تغییرات سریع و ناگهانی دما،
• عدم حفاظت کافی از سازه و کاهش دوام آن،
• اجرای نادرست عمل‌ آوری (Curing) بتن.

بنابراین، رعایت دستورالعمل‌ ها و کنترل دقیق دما در تمام مراحل بتن‌ ریزی در هوای سرد، برای تضمین ایمنی و عمر مفید سازه حیاتی است.

۵ نکته برای کنترل دمای بتن در هوای سرد

1. استفاده از گرمایش داخلی الکتریکی: در این روش از سیم‌ پیچ‌ ها و مقاومت‌ های برقی عایق‌ دار در داخل بتن استفاده میشود تا حرارت لازم برای جلوگیری از یخ‌ زدگی تأمین شود.
2. بهینه‌ سازی طرح اختلاط بتن: به‌ کارگیری سیمان با حرارت کم، جایگزین‌ هایی برای سنگ‌ دانه‌ ها مانند خاکستر بادی، سنگ‌ آهک یا سرباره، و کاهش نسبت آب به مواد سیمانی از روش‌ های مؤثر برای حفظ حرارت در بتن در هوای سرد است.
3. استفاده از عایق: لایه‌ گذاری با استفاده از پتوهای حرارتی یا قالب‌ های عایق به حفظ حرارت تولید شده در بتن کمک میکند و اختلاف دما بین هسته و سطح بتن را کنترل مینماید.
4. خنک کردن بتن قبل از بتن‌ ریزی: میتوان از آب سرد، یخ خردشده یا نیتروژن مایع برای کاهش دمای بتن پیش از ریختن آن استفاده کرد تا از واکنش‌ های حرارتی شدید جلوگیری شود.
5. خنک کردن بتن پس از بتن‌ ریزی: پیش از بتن‌ ریزی، لوله‌ های خنک‌ کننده غیرخورنده درون قالب تعبیه میشوند تا پس از ریختن بتن، آب سرد درون آنها گردش کند و حرارت اضافی را کاهش دهد.

 

 

اجرای بتن درجا (In-situ) در هوای سرد

در هنگام کار با بتن تازه، دما باید بالاتر از نقطه انجماد یا حداکثر ۱۰ درجه فارنهایت (معادل حدود منفی ۱۲ درجه سانتی‌گراد) کمتر از حداقل دمای مورد نیاز باشد.
طبق استاندارد ACI 306، دمای بتن باید حداقل ۴۰°F (بیش از ۵°C) به مدت ۴۸ ساعت حفظ شود.

حداقل مقاومت فشاری بتن پیش از یخ‌ زدگی باید ۳.۵ مگاپاسکال یا ۵۰۰ psi باشد. اگر بتن قبل از رسیدن به این مقاومت یخ بزند، در اثر انبساط آب هنگام تشکیل یخ، ترک‌ خوردگی ایجاد خواهد شد.

برای جلوگیری از آسیب ناشی از یخ‌ زدگی، باید تمام سطوح بتن در ۲۴ ساعت نخست پس از بتن‌ ریزی محافظت شوند.
همچنین هنگام حذف یخ، حجم یخ موجود نباید بیش از ۷۵ درصد از آب اختلاط کل باشد (بر اساس دستورالعمل NPCA).

۷ اشتباه رایج هنگام بتن‌ ریزی در هوای سرد

برای جلوگیری از بروز مشکلات سازه‌ ای و تأخیر در پروژه، ضروری است با نکات مهم بتن‌ ریزی در هوای سرد آشنا شوید. در ادامه، به هفت اشتباه رایج اشاره میشود که باید از آن‌ ها پرهیز کنید:

1. بتن‌ ریزی روی زمین یخ‌ زده

محل بتن‌ ریزی نقش مهمی در شرایط عمل‌ آوری بتن دارد. اگر روی زمین یخ‌ زده بتن‌ ریزی کنید، پس از ذوب شدن یخ، زمین نشست میکند و این موضوع باعث ترک در بتن میشود.
همچنین بخش زیرین بتن که در تماس با زمین سرد است، دیرتر از سطح آن عمل می‌ آید؛ در نتیجه، لایه بالایی سخت میشود در حالی‌ که لایه پایینی هنوز نرم است. این اختلاف دمایی باعث ضعف در مقاومت و ترک‌ خوردگی بتن خواهد شد.

2. اجازه دادن به یخ‌ زدگی بتن تازه

• بتن باید در دمای حدود °10C نگهداری شود تا به‌ درستی عمل آید.
• بتن تازه در منفی °4C یخ می‌ زند، بنابراین لازم است بتن تا زمان رسیدن به مقاومت فشاری مورد نیاز، گرم نگه داشته شود.
• برای کنترل دقیق دمای بتن میتوان از حسگرهای دما استفاده کرد تا روند عمل‌ آوری به‌ درستی پایش شود.

3. استفاده از ابزارهای سرد

به همان اندازه که گرم نگه‌ داشتن بتن مهم است، گرم بودن ابزارها و مصالح ساختمانی نیز اهمیت دارد.
اگر قالب‌ ها یا ابزارهای مورد استفاده بیش از حد سرد باشند، ممکن است بر بتن در تماس با آن‌ ها تأثیر بگذارند و فرآیند گیرش و رشد مقاومت بتن را مختل کنند. این موضوع در نهایت میتواند منجر به کاهش استحکام نهایی دال بتنی شود.

4. استفاده نکردن از وسایل گرمایشی

• بتن باید برای کسب مقاومت لازم در دمای مناسب باقی بماند.
• اگر دمای بتن بیش از حد پایین بیاید، عمل‌ آوری (Curing) کاملاً متوقف میشود.
  برای جلوگیری از این مسئله میتوان از بخاری‌ ها یا هیترهای قابل حمل استفاده کرد تا گرما را مستقیماً به زمین و سطح بتن برسانند و عمل‌ آوری ادامه پیدا کند.
  با این حال، در استفاده از گرما باید دقت فراوانی داشت، زیرا گرمایش غیراصولی میتواند منجر به ضعف ساختاری بتن شود.

5. درزگیری بتن در هوای بسیار سرد

• درزگیرها یا Sealer ها باعث افزایش مقاومت بتن در برابر شرایط آب‌ و‌ هوایی و عوامل محیطی میشوند.
• اگر قرار است در هوای سرد بتن‌ ریزی کنید، باید از درزگیرهای مخصوص شرایط سخت جوی طبق توصیه‌ تولید کننده استفاده شود.
• به‌ طور کلی، درزگیری نباید زمانی انجام شود که دما کمتر از  10°C باشد، زیرا عملکرد مواد در این دما کاهش می‌ یابد.

6. اشتباه در برآورد میزان روشنایی روز

• در ماه‌ های سرد سال، مدت زمان روشنایی روز کاهش می‌ یابد.
• بنابراین لازم است برنامه‌ ریزی دقیقی برای کار داشته باشید، زیرا تأخیر میتواند باعث ایجاد مشکلات بیشتر شود.
• نور روز علاوه بر تأمین روشنایی کافی، به گرمتر شدن محیط بتن‌ ریزی نیز کمک میکند.
• اگر مجبور به بتن‌ ریزی در زمان‌ های پیش از طلوع یا پس از غروب خورشید هستید، حتماً از تجهیزات گرمایشی و پوشش‌ های محافظ استفاده کنید.

7. عدم استفاده از حسگرهای دمایی بلادرنگ (Real-time)

برای اینکه بتوانید اثر اقدامات خود را ارزیابی کنید، باید تغییرات دمای بتن را به‌ صورت مداوم پایش و ثبت کنید.
سیستم‌ های سنتی مانند ترموکوپل‌ ها و دیتالاگرهای سیم‌ دار معمولاً استفاده میشوند، اما این روش‌ ها در هوای سرد مشکلاتی دارند:

• سیم‌ ها از بتن بیرون میمانند و در معرض آسیب هستند.
• دیتالاگرها ممکن است در دمای بسیار پایین از کار بیفتند.
• نصب دستی و جمع‌ آوری داده‌ ها زمانبر و دشوار است.
• در هنگام استفاده از پتوهای حرارتی، یافتن سیم‌ ها برای قرائت داده‌ ها مشکل میشود.

به همین دلیل، حسگرهای دمایی بی‌ سیم مانند SmartRock طراحی شده‌ اند تا این چالش‌ ها را برطرف کنند.

این حسگرها به طور کامل در بتن قرار میگیرند و نیازی به اتصال فیزیکی به دیتالاگرها ندارند؛ در نتیجه:

• سیمی بیرون نمی ماند تا آسیب ببیند،
• نیازی به جستجو زیر پتوهای حرارتی نیست،
• و خطا یا خرابی ناشی از سرما و سیم‌ های آسیب‌ دیده از بین میرود.

چالش اصلی بتن در هوای سرد

در دماهای پایین، واکنش هیدراتاسیون (فرآیند شیمیایی گرمازا بین سیمان و آب که به گیرش و سخت شدن بتن منجر میشود) کند یا متوقف میشود. این مشکل در دماهای زیر صفر، جایی که هیدراتاسیون عملاً از کار می‌ افتد، تشدید میشود.

خطر یخ‌ زدگی

یخ‌ زدگی آب در منافذ بتن یکی از جدی‌ ترین تهدیدات است. آب موجود در بتن به دلیل وجود املاح، در دمای حدود -1 تا -2 درجه سانتی‌ گراد یخ میزند. این یخ‌ زدگی با افزایش حجم آب (حدود 9٪) فشار هیدرواستاتیکی شدیدی به دیواره‌ های منافذ وارد میکند. اگر این فشار از مقاومت کششی بتن تازه بیشتر شود، ترک‌ های میکروسکوپی ایجاد شده و ساختار داخلی بتن تخریب میشود، که منجر به پوکی و شکنندگی بتن میگردد.

پیامدهای دائمی

آسیب‌ های ناشی از یخ‌ زدگی در ساعات اولیه گیرش بتن غیرقابل‌جبران است. حتی با عمل‌ آوری مناسب پس از یخ‌ زدگی، بتن به مقاومت و دوام طراحی‌ شده نمیرسد و ممکن است تا 50٪ از مقاومت نهایی خود را از دست بدهد. این کاهش مقاومت به دلیل تخریب میکروسکوپی بافت داخلی بتن رخ میدهد.

اقدامات پیشگیرانه

استفاده از افزودنی‌ های ضد یخ، عایق‌ بندی، یا سیستم‌ های گرمایشی میتواند از یخ‌ زدگی و کاهش مقاومت بتن جلوگیری کند. هزینه این اقدامات در مقایسه با تعمیر یا بازسازی سازه‌های آسیب‌ دیده ناچیز است و سرمایه‌ گذاری مؤثری برای تضمین دوام و ایمنی پروژه محسوب میشود.

نشانه‌ های بتن آسیب‌ دیده از یخ‌ زدگی

تشخیص بتن آسیب‌ دیده از یخ‌ زدگی در مراحل اولیه میتواند چالش‌ برانگیز باشد، اما با مشاهده دقیق، نشانه‌ هایی قابل تشخیص هستند که به شرح زیر است:

• پوسته‌ پوسته شدن سطح: یکی از رایج‌ ترین و مهم‌ ترین نشانه‌ های آسیب، پوسته‌ پوسته شدن و جدا شدن لایه‌ های سطحی بتن است. این پدیده معمولاً در اثر فشار یا ضربه بسیار کم (حتی با فشار انگشت یا نوک کفش) رخ میدهد. این اتفاق نشان میدهد که لایه‌ های بیرونی بتن مقاومت لازم را کسب نکرده‌ اند.
• نرمی و عدم گیرش: در بتن‌ های با ضخامت کم، مانند دال‌ های روی یونولیت سقف، نرمی و عدم گیرایی بتن به سادگی قابل لمس است. در این اعضا، با کمی فشار میتوان انعطاف‌ پذیری و عدم سخت‌ شدن بتن را حس کرد.
• ترک‌ های ریز: در اعضای ضخیم‌ تر مانند دیوارها و ستون‌ ها، ممکن است ترک‌ های مویی یا ریز مشاهده شود. این ترک‌ ها معمولاً در اثر فشارهای داخلی ناشی از انبساط یخ به وجود می‌ آیند.
• حالت پودری: در صورت آسیب شدید و دراز مدت، بتن آسیب‌ دیده در اثر ترک‌ خوردگی‌ های گسترده، حالتی پودری و شبیه به مصالح ماسه‌ ای پیدا میکند.

الزامات و اقدامات بتن‌ ریزی در هوای سرد: مدیریت ریسک و تضمین کیفیت

بتن‌ ریزی در هوای سرد (زمانی که دمای هوا زیر ۵ درجه سانتی‌گراد است یا پیش‌بینی می‌شود) چالش‌های فنی جدی ایجاد می‌کند، زیرا سرعت هیدراتاسیون کاهش یافته و خطر یخ‌زدگی آب در بتن افزایش می‌یابد. بر اساس استاندارد ACI 306R-16، هوای سرد به شرایطی اطلاق می‌شود که دمای هوا زیر ۴ درجه سانتی‌گراد باشد یا انتظار افت آن طی دوره حفاظت وجود داشته باشد.

اهداف اصلی شامل جلوگیری از یخ‌زدگی اولیه، دستیابی به مقاومت کافی برای برداشتن قالب‌ها، حفظ شرایط عمل‌آوری برای رشد طبیعی مقاومت، محدود کردن تغییرات سریع دما، و حفاظت متناسب با کاربری سازه است. در ایران، آیین‌نامه بتن (آبا) تأکید دارد که بتن‌ریزی در دمای کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد بدون اقدامات ویژه ممنوع است، و باید از یخ‌زدگی بتن تازه جلوگیری شود تا مقاومت و دوام کاهش نیابد. این راهنما بر اساس منابع معتبر مانند ACI و منابع فارسی، مراحل آماده‌سازی، اختلاط، افزودنی‌ها، و حفاظت را بررسی می‌کند.

فاز آماده‌ سازی: برنامه‌ریزی دقیق و مدیریت ریسک پیش از بتن‌ ریزی

موفقیت پروژه بتن‌ریزی در هوای سرد به برنامه‌ریزی دقیق وابسته است. این فاز حیاتی‌ترین گام برای کاهش ریسک‌هاست و شامل بررسی پیش‌بینی هواشناسی برای روزهای آینده (به ویژه دوره حفاظت بتن) می‌شود. پیمانکاران باید دما، بارندگی و باد را ارزیابی کنند و تجهیزات مانند دماسنج‌های دیجیتال، پوشش‌های محافظتی (مانند پلی‌اتیلن یا پتوهای حرارتی)، وسایل گرمایشی (بخاری‌ های قابل حمل یا هیدرونیک)، و عایق‌ ها را تأمین نمایند. ACI 306R توصیه می‌کند که برنامه‌ریزی شامل پیش‌بینی افت دما طی حمل و نقل (معمولاً ۱۱-۲۸ درجه سانتی‌گراد در یک ساعت) باشد.

آماده‌ سازی بستر و محیط کار

بتن‌ ریزی روی سطوح یخ‌ زده، برفی یا مرطوب ممنوع است. سطوح بتن‌ریزی، قالب‌ ها و آرماتورها باید از برف، یخ و آب پاکسازی و خشک شوند. تماس بتن تازه با سطوح سرد می‌تواند منجر به یخ‌ زدگی موضعی، کاهش پیوستگی بتن و فولاد، و افت مقاومت کلی سازه شود. ACI تأکید دارد که زیرسازی باید ذوب شده و بالای نقطه انجماد باشد.

گرم کردن میلگردها و قالب‌ های فلزی پیش از ریختن ضروری است، زیرا فلزات رسانای حرارت هستند و گرمای بتن را جذب می‌کنند، که می‌تواند لایه‌های سطحی بتن را یخ بزند و هیدراتاسیون را متوقف کند. روش‌های گرم کردن شامل اسپری بخار آب، شعله کنترل‌شده، یا گرم‌کن‌های الکتریکی تا دمای بالای صفر درجه سانتی‌گراد است. در منابع فارسی مانند سایت سبزسازه، توصیه می‌شود سنگدانه‌ها را با پوشش پلاستیکی یا برزنتی در شب‌ها محافظت کرد تا از یخ‌زدگی جلوگیری شود.

انتخاب و آماده‌ سازی سیستم‌ های قالب‌ بندی و داربست

قالب‌ ها نه تنها شکل سازه را تعیین می‌کنند، بلکه عایق حرارتی موقتی هستند. در هوای سرد، انتخاب قالب استراتژیک است. قالب‌های چوبی سنتی به دلیل عایق‌بودن مناسب هستند، اما قالب‌ های فلزی مدولار استحکام و دقت بالایی دارند، هرچند رسانایی حرارتیشان نیازمند گرم کردن پیشین است. برای اعضای خاص، از قالب‌ های ستون گرد، مستطیل، مربع، دیوار قوسی یا پیش‌ ساخته استفاده کنید.

 

قالب فلزی مدولار

 

پایداری قالب‌ها با اتصالات و سیستم‌های حمایتی مانند جک شاقول‌ کننده (ترازکننده) تضمین می‌شود، که از تغییر شکل جلوگیری می‌کند. در بتن‌ ریزی دیوار، از قالب‌ های یک‌ طرفه یا دوطرفه با مهار جانبی (جک حمایتی یا پشت‌ بند) استفاده شود تا نیروهای جانبی به زمین منتقل شوند. شرکت‌ هایی مانند ضمان محصولات متنوعی ارائه می‌دهند که بر اساس پروژه، آب‌وهوا و بودجه انتخاب می‌شوند. قالب‌های باکیفیت مانند دیوار نما، سرعت اجرا و مدیریت حرارتی را بهبود می‌بخشند.

 

خرید جک شاقول کننده

 

الزامات حین بتن‌ ریزی: طرح اختلاط بهینه و نقش افزودنی‌های شیمیایی

پس از آماده‌ سازی، تمرکز روی طرح اختلاط و افزودنی‌ هاست تا کیفیت نهایی تضمین شود. هدف کاهش آب قابل انجماد و تسریع مقاومت اولیه است.

طرح اختلاط بهینه برای هوای سرد

نسبت آب به سیمان را حداقل کنید تا آب آزاد کم شود؛ آبا توصیه می‌کند بدون روان‌ کننده، اسلامپ بیش از ۵۰ میلی‌ متر نباشد. از افزودنی‌ های روان‌ کننده یا فوق‌ روان‌ کننده (مانند پلی‌کربوکسیلات‌ها) برای حفظ کارایی بدون افزایش آب استفاده کنید، که به تسریع مقاومت اولیه کمک می‌کنند. سیمان تیپ ۳ (زودگیر) با گرمای هیدراتاسیون بیشتر مناسب است؛ افزایش سیمان نیز گیرش را تسریع میکند. از سیمان‌ های پوزولانی یا روباره‌ای اجتناب کنید زیرا گرمای کمتری تولید می‌کنند.

نقش کلیدی افزودنی‌ های شیمیایی بتن

افزودنی‌ها مشکلات دمای پایین را مدیریت می‌کنند. زودگیرها یا ضدیخ‌ها گیرش را تسریع می‌کنند تا آب قبل از یخ‌زدگی مصرف شود. مکانیسم‌ها شامل تولید گرما (واکنش گرمازا) یا کاهش نقطه انجماد (با ترکیباتی مانند سدیم نیترات یا کلسیم کلرید) است. افزودنی‌های حباب‌ساز هوا حباب‌های میکروسکوپی ایجاد می‌کنند که فضایی برای انبساط آب فراهم کرده و از فشار هیدرواستاتیک و ترک‌ها جلوگیری می‌کنند، دوام در چرخه‌های یخ‌زدگی را افزایش می‌دهند. دو گروه افزودنی ضد یخ وجود دارد:

1. گروه اول (الکترولیت‌ های ضعیف مانند نیتریت سدیم) نقطه انجماد را کاهش می‌دهد؛
2. گروه دوم (کلرید کلسیم یا نیتریت کلسیم) کاتالیزور قوی است. مزایا شامل بهبود انسجام، کاهش اتصالات سرد، و افزایش مقاومت فشاری (تا چند برابر در دماهای منفی).

هشدار: کلریدها در بتن مسلح ممنوع هستند زیرا خوردگی ایجاد می‌کنند؛ دوز را با آزمایش تعیین کنید.

جدول زیر مقایسه مقاومت فشاری بتن با و بدون افزودنی در دماهای سرد را نشان می‌دهد (بر اساس راتینوف و روزنبورگ):

 

دما (°C)	مقاومت فشاری بدون افزودنی (۷ روزه، MPa)	مقاومت فشاری با افزودنی (۷ روزه، MPa)	مقاومت فشاری با افزودنی (۲۸ روزه، MPa)
-۴	۳.۴	۹.۲۴	–
-۱۰	۸.۳	۳۹.۳	۴۹.۹

عمل‌ آوری و حفاظت: تضمین مقاومت و دوام نهایی

پس از ریختن و ویبره، فاز عمل‌ آوری آغاز می‌شود تا بتن در دوره حساس از آسیب‌ها محافظت شود. ACI تأکید دارد بتن تا دستیابی به حداقل ۳.۵ MPa مقاومت فشاری از یخ‌زدگی محافظت شود (معمولاً ۴۸ ساعت در ۱۰ درجه سانتی‌گراد). روش‌ها شامل عایق‌بندی (فوم پلی‌استایرن، پتوهای حرارتی، یا پلی‌اتیلن)، گرمایش (هیدرونیک یا بخاری‌های ایمن بدون CO)، و محفظه‌ های گرم برای شرایط شدید است.

دوره حفاظت بر اساس جدول ۷.۲ ACI (۲-۶ روز بسته به بارگذاری) است. دما را پیوسته نظارت کنید و حفاظت را تدریجی بردارید تا شوک حرارتی ایجاد نشود. عمل‌ آوری مرطوب در محفظه‌ ها مجاز است اما از اشباع بیش از حد اجتناب کنید. برای اقتصاد، تعادل بین تسریع کوتاه‌ مدت و دوام بلند مدت برقرار کنید.
جدول دماهای توصیه‌ شده ACI برای بتن‌ ریزی (بر اساس ضخامت بخش):

 

ضخامت بخش (mm)	حداقل دمای بتن در اختلاط و ریختن (°C)
≥۳۰۰	۱۰
۱۵۰-۳۰۰	۱۳
۷۵-۱۵۰	۱۶
<۷۵	۱۸

 

در نهایت، بتن‌ ریزی در هوای سرد با برنامه‌ ریزی، مواد مناسب و حفاظت امکان‌ پذیر است و میتواند به بتن باکیفیت منجر شود. آزمایش‌ های درجا (مانند Maturity Testing) برای تأیید مقاومت توصیه میشود.

اصول و روش‌ های عمل‌ آوری بتن در زمستان

پس از بتن‌ ریزی، مرحله عمل‌ آوری (کیورینگ) در هوای سرد از اهمیت حیاتی برخوردار است. بر خلاف هوای گرم که هدف اصلی حفظ رطوبت است، در هوای سرد، مهم‌ترین هدف، جلوگیری از خروج حرارت بتن و حفظ دمای آن در یک محدوده مناسب برای تکمیل فرآیند هیدراتاسیون است. بتن باید تا زمانی که به مقاومت فشاری حداقل ۵ مگاپاسکال برسد، در برابر یخ‌زدگی محافظت شود.

 

 

برای دستیابی به این هدف، از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود:

• پوشش‌ های عایق حرارتی: این روش شامل پوشاندن بتن تازه با موادی است که از اتلاف گرما جلوگیری می‌کنند. از جمله این مواد می‌توان به پتوهای عایق حرارتی، نایلون پلی‌اتیلن، گونی‌های مرطوب، و ورق‌های فوم پلی‌استایرن یا یونولیت اشاره کرد. استفاده از موادی که رطوبت را جذب می‌کنند مانند پشم شیشه، پشم سنگ یا کاه به دلیل احتمال خیس شدن و از دست دادن خاصیت عایقی، توصیه نمی‌شود.
• سیستم‌ های گرمایشی: در پروژه‌های بزرگ یا شرایط دمای بسیار پایین، استفاده از سیستم‌ های گرمایشی فعال ضروری است. این سیستم‌ ها شامل:
  بخاری‌ های صنعتی: بخاری‌های گازی یا برقی برای گرم کردن محیط اطراف بتن استفاده میشوند. باید دقت داشت که از آتش مستقیم یا وسایل دودزا استفاده نشود، زیرا گازهای ناشی از احتراق میتوانند باعث کربناتی شدن سطح بتن و کاهش مقاومت آن شوند.
  سیستم‌ های رادیاتور یا بخار آب: در این روش‌ ها، لوله‌ های آب گرم یا بخار در نزدیکی سطح بتن قرار می‌گیرند تا با انتقال حرارت همرفتی، دمای بتن را در سطح مطلوب نگه دارند.
• دوربند و ایجاد ریزمحیط محافظت‌ شده: در سازه‌ های مرتفع و محیط‌ های بادخیز، ایجاد یک دوربند یا پوشش کامل اطراف اسکلت ساختمان با استفاده از برزنت یا نایلون پلی‌اتیلن، یک راهکار مؤثر برای جلوگیری از نفوذ هوای سرد و باد است. در این مرحله، داربست‌ های فلزی نقش حیاتی ایفا می‌کنند. داربست H فریم و داربست سنتی میتوانند به عنوان اسکلت اصلی برای نصب این پوشش‌ های محافظ استفاده شوند. با این حال، استفاده از سیستم‌ های مدولارتر مانند داربست چکشی و داربست کاپلاک فنجانی به دلیل سهولت و سرعت مونتاژ و دمونتاژ، بهینه‌ تر است. این داربست‌ ها (مانند داربست کاپلاک و داربست خدماتی) نه تنها برای دسترسی کارگران بلکه برای ایجاد یک محیط کنترل‌ شده و عایق‌ بندی‌ شده به کار میروند. شرکت ضمان با ارائه انواع سیستم های قال بندی بتن و داربست امگا مثلثی و دیگر سیستم‌ها، امکان پیاده‌سازی این راهکارهای پیچیده را فراهم می‌آورد.

داربست کاپلاک فنجانی

 

داربست خدماتی

 

داربست امگا مثلثی

نتیجه‌ گیری: نگاهی جامع به آینده بتن‌ ریزی در فصول سرد

بتن‌ ریزی در هوای سرد یک فرآیند پیچیده با ریسک‌ های بالقوه فراوان است که موفقیت در آن نیازمند رویکردی جامع و علمی است. همانطور که در این گزارش بررسی شد، مشکلات اصلی از کندی فرآیند هیدراتاسیون و خطر یخ‌ زدگی آب در ساعات اولیه بتن نشأت میگیرد، که میتواند به کاهش دائمی مقاومت و دوام سازه منجر شود.

برای مقابله با این چالش‌ ها، یک راهکار سیستمی و چندلایه ضروری است که از سه فاز کلیدی پیروی میکند:

1. آماده‌ سازی دقیق: شامل بررسی پیش‌ بینی هوا، پاکسازی کامل محل بتن‌ ریزی از برف و یخ و گرم کردن سطوح فلزی مانند میلگرد و قالب‌ ها.
2. طرح اختلاط بهینه: با کاهش نسبت آب به سیمان، استفاده از سیمان‌ های زودگیر و بهره‌ گیری از افزودنی‌ های فعال مانند ضد یخ بتن و روان‌ کننده‌ ها.
3. حفاظت و عمل‌ آوری فعال: با استفاده از پوشش‌ های عایق و سیستم‌ های گرمایشی، در طولانی‌ مدت به حفظ دمای بتن کمک میشود. در این مرحله، داربست‌ ها و جک‌ های حمایتی نقش حیاتی در ایجاد محیط‌ های محافظت‌ شده و تحمل بارهای وارده ایفا میکنند. در نهایت، بتن‌ ریزی موفق در هوای سرد، نه یک شانس، بلکه نتیجه برنامه‌ ریزی دقیق، دانش فنی و استفاده از ابزار و تجهیزات مناسب است.

شرکت ضمان با ارائه طیف کاملی از راه‌ حل‌ های اجرایی شامل سیستم های قالب بندی مدولار، پلای وود و تیر چوبی قالب بندی، انواع داربست مدرن، و انواع جک‌ های سقفی و حمایتی و… به عنوان شریکی قابل اعتماد در کنار مهندسان و پیمانکاران قرار می‌گیرد. این رویکرد سیستمی و یکپارچه، تضمین می‌کند که پروژه‌ های عمرانی حتی در سخت‌ ترین شرایط آب و هوایی نیز با بالاترین استانداردها به اجرا برسند.

سوالات متداول در مورد بتن ریزی در هوای سرد

هوای سرد برای بتن‌ریزی دقیقاً به چه معناست؟

طبق آیین‌نامه بتن ایران (آبا)، هوای سرد به شرایطی اطلاق می‌شود که دمای متوسط هوا برای سه روز متوالی کمتر از ۵ درجه سلسیوس باشد. در این شرایط، تمهیدات خاصی برای بتن‌ریزی ضروری است.

اگر بتن یخ بزند، چه اتفاقی می‌افتد؟

یخ‌ زدگی بتن در ساعات اولیه میتواند باعث توقف فرآیند هیدراتاسیون و ایجاد ترک‌ های داخلی به دلیل انبساط حجم آب (حدود ۹ درصد) شود. این پدیده مقاومت نهایی بتن را تا ۵۰ درصد کاهش داده و آسیب‌های غیرقابل جبرانی به آن وارد می‌کند.

چگونه می‌توان بتن یخ‌زده را تشخیص داد؟

مهم‌ ترین نشانه بتن یخ‌ زده، پوسته‌ پوسته شدن و جدا شدن لایه‌ های سطحی آن با فشار یا ضربه کم است. همچنین، در اعضای ضخیم‌ تر ممکن است ترک‌ های ریز مشاهده شود و در دراز مدت، بتن حالتی پودری و شکننده پیدا میکند.

آیا استفاده از آتش مستقیم برای گرم کردن بتن مجاز است؟

خیر. استفاده از آتش مستقیم بر روی بتن تازه میتواند باعث خشک شدن سریع سطح و ایجاد ترک‌ های انقباضی شود. همچنین، استفاده از وسایل گرمایشی دودزا میتواند منجر به کربناتی شدن سطح بتن و کاهش مقاومت آن گردد.

چه زمانی می‌توان جک‌های زیر سقف را برداشت؟

زمان برداشتن جک‌ های زیر سقف به عواملی مانند نوع سیمان، افزودنی‌ های مورد استفاده، و دمای محیط بستگی دارد. در حالت کلی، جک‌ ها باید پس از کسب مقاومت کافی توسط بتن برداشته شوند تا از تغییر شکل یا ریزش سقف جلوگیری شود. در هوای سرد به دلیل کندی فرآیند سخت شدن، این زمان طولانی‌ تر خواهد بود.

نقش قالب‌ها در بتن‌ریزی در هوای سرد چیست؟

قالب‌ ها علاوه بر شکل‌ دهی به بتن، نقش یک عایق حرارتی را نیز ایفا می‌کنند و از اتلاف گرمای بتن تازه جلوگیری مینمایند. در هوای سرد، استفاده از قالب‌هایی با خواص عایقی مناسب (مانند چوب یا پلای‌ وود) یا گرم کردن قالب‌ های فلزی پیش از بتن‌ ریزی ضروری است.

استفاده از چه افزودنی‌هایی در هوای سرد ضروری است؟

افزودنی‌ های زودگیر (ضدیخ بتن) و روان‌ کننده‌ ها (فوق‌ روان‌ کننده‌ ها) در هوای سرد بسیار کاربردی هستند. افزودنی‌ های زودگیر با تسریع هیدراتاسیون، خطر یخ‌ زدگی را کاهش میدهند و روان‌ کننده‌ ها امکان کاهش نسبت آب به سیمان را فراهم میکنند. همچنین، افزودنی‌ های حباب‌زا برای بتن‌ هایی که در معرض چرخه‌ های انجماد و ذوب قرار دارند، توصیه میشود.