افزایش مقاومت بتن با عمل آوری

برای دستیابی به بتنی با کیفیت خوب باید عملیات بتن ریزی مخلوط مناسب همراه با عمل آوری در یک محیط مناسب طی مراحل اولیه سخت شدن دنبال شود. به روش های مورد استفاده برای پیشروی هیدراسیون سیمان عمل آوری گفته می شود و از این رو، روش های عمل آوری برای افزایش مقاومت بتن، دما و انتقال رطوبتی از داخل به خارج بتن را کنترل می کنند. مورد آخر نه تنها برمقاومت بلکه بر دوام بتن نیز تاثیر می گذارد. در این فصل به روش های مختلف عمل آوری در دماهای عادی و بالا می پردازیم. عمل آوری در دمای بالا موجب افزایش نرخ واکنش های شیمیایی هیدراسیون و کسب مقاومت می وشود. به هر حال، باید به این نکته توجه شود که استفاده از دمای بالا در سنین اولیه می تواند تاثیر نامطلوبی برمقاومت های بعدی بتن داشته باشد. در نتیجه، تاثیر دما باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد.

1- عمل آوری عادی

هدف از عمل آوری در دمای عادی، حفظ بتن در حالت اشباع یا تا حد ممکن نزدیک به حالت اشباع تا زمانی است که فضاهای پر از آب موجود در خمیر سیمان تازه تا حد مطلوب با فرآورده های هیدراسیون سیمان اشغال شوند. در مورد بتن کارگاهی، تقریباً همواره فرآیند عمل آوری فعال پیش از آنکه فرآیند هیدراسیون به حداکثر مقدار ممکن خود برسد، متوقف می شود. تاثیر عمل آوری مرطوب برمقاومت را می توان از شکل 1 اندازه گیری کرد. مقاومت های کششی و فشاری به یک شکل، تحت تاثیر قرار می گیرند. عدم موفقیت در کسب مقاومت در نتیجه مقاومت ناکافی، یا به عبارتی اثر افت آب ناشی از تبخیر در مولفه های باریکتر و مخلوط های با عیار بیشتر مشهودتر می باشد، اما در بتن های ساخته شده با مصالح سنگی سبک کمتر دیده می شود. تاثیر شرایط عمل آوری بر مقاومت در بتن های دارای حباب هوا کمتر از بتن های بدون حباب هوا می باشد.

لزوم عمل آوری برخاسته از این حقیقت است که هیدراسیون سیمان تنها در منافذ مویینه پر از آب اتفاق می افتد. به این دلیل باید از افت آب از منافذ مویینه جلوگیری کرد. علاوه بر این، افت درونی آب به دلیل خود خشک شوندگی نیز با آب خارجی جبران می شود. به عبارت دیگر آب باید از یک منشاء خارجی به داخل بتن راه یابد. خشک شوندگی در بتن آب بندی شده زمانی اتفاق می افتد که نسبت آب به سیمان کمتر از حدود 5/0 باشد، زیرا رطوبت نسبی داخل در منافذ مویینه از حداقل مقدار لازم برای وقوع هیدراسیون یعنی 80 درصد کمتر می شود.

باید بر این نکته تاکید شود که الزاماً نباید برای افزایش رضایت بخش مقاومت تمامی دانه های سیمان هیدراته شوند، و در عمل نیز این اتفاق به ندرت پیش می آید. به هر حال، در صورتی که عمل آوری تا زمانی که منافذ مویینه موجود در خمیر سیمان هیدراته شده قطعه بندی شود ادامه یابد، آنگاه بتن نفوذناپذیر شده (و همین طور دارای مقاومت کافی بوده) که این خصلت برای دوام بتن حیاتی است.

شکل 1 تاثیر عمل آوری مرطوب بر بتن ساخته شده با نسبت آب به سیمان 50/0.

برای رسیدن به این شرایط باید از تبخیر آب از سطح بتن جلوگیری شود. تبخیر در مراحل اولیه پس از بتن ریزی به دما و رطوبت نسبی هوای اطراف و سرعت باد که بر تغییر هوا برسطح بتن تاثیر می گذارد، بستگی دارد. همانگونه که بیان شد، باید از نرخ های تبخیر بیشتر از 5/0 کیلوگرم بر مترمربع در ساعت (1/0 پوند بر فوت مربع در ساعت) اجتناب شود.

2- روش های عمل آوری

در اینجا تنها کلیاتی در مورد ابزارهای مختلف عمل آوری به عنوان روشی که به طور بسیار گسترده بسته به شرایط کارگاه و اندازه، شکل و موقعیت بتن مورد نظر استفاده می شود، بحث خواهد شد.

روغن کاری یا مرطوب کردن قالب ها پیش از قالب گیری می تواند به عمل آوری اعضای بتنی با نسبت سطح به حجم کم کمک کند. می توان قالب ها را برای مدتی باز نکرده و در صورتی که جنس قالب مناسب باشد، آنها را طی سخت شدن بتن، مرطوب نگه داشت. در صورتی که قالب ها در سنین اولیه باز شده باشد، باید بتن را آب پاشی کرده و در یک ورقه پلی اتیلن یا سایر پوشش های مناسب پیچاند.

سطوح افقی بزرگ بتنی از قبیل دال های روسازی بزرگراه ها، مشکلات جدی تری را نشان می دهند. برای جلوگیری از ترک خوردگی سطحی و کم عمق در سطحی که در حال خشک شدن است باید از افت آب حتی پیش از گیرش، جلوگیری کرد. از آنجا که در این لحظه بتن از نظر مکانیکی ضعیف می باشد، الزامی است که پوشش بر روی سطح آن آویزان شود. این نوع محافظت، تنها در شرایط آب و هوایی خشک الزامی است، اما در جلوگیری کردن از ریزش باران برسطح بتن تازه نیز می تواند مفید باشد.

به محض اینکه بتن گیرش می یابد، می توان شرایط عمل آوری مرطوب بتن را با حفظ تماس آب با بتن فراهم کرد. این کار را می توان با آب پاشی یا غرقاب سازی (حوضچه سازی) و یا با پوشاندن بتن با ماسه، خاک، خاک اره یا پوشال مرطوب انجام داد. از پارچه های کتانی یا کرباسی که به طور متناوب مرطوب می شوند، نیز می توان استفاده کرد. همچنین می توان یک پوشش جاذب آب را بر روی بتن قرار دارد و جریان آب را بر روی آن باز کرد. طبیعتاً تامین پیوسته آب موثرتر از تامین دوره ای آن است. شکل 2، افزایش مقاومت استوانه ای بتنی که سطح فوقاتی آنها طی 24 ساعت اول غرقاب سازی شده است، را با استوانه های پوشانده شده با کرباس مرطوب مقایسه می کند. این اختلاف در نسبت های آب به سیمان پایین که خشک شوندگی هم به طور سریع اتفاق می افتد، بیشترین مقدار خود را دارد.

شکل 2 تاثیر شرایط عمل آوری برمقاومت استوانه های آزمایشی.

یک روش دیگر برای عمل آوری، آب بندی سطح بتن به وسیله یک غشای قابل نفوذ یا کاغذ ضدآب تقویت شده و یا ورقه های پلاستیکی است. یک غشا به شرط اینکه سوراخ نشده و آسیب ندیده باشد، به نحو موثری از تبخیر آب از سطح بتن جلوگیری می کند، اما از نفوذ آب از یک منشاء خارجی برای جبران مقدار افت آب ناشی از خشک شدگی نیز ممانعت می کند. این غشا از ترکیبات آب بندی مایع تشکیل می شود. ترکیبات آب بندی مایع را پس از اینکه اثر آب آزاد از سطح بتن ناپدید شد و پیش از اینکه آب موجود در منافذ بتن به اندازه ای خشک شود که امکان جذب این ترکیبات وجود داشته باشد، با استفاده از ابزار دستی مانند قلم مو و یا با پاشیدن بر روی سطح بتن پخش می کنند. ممکن است، این غشا شفاف و به رنگ سفید یا سیاه باشد. ترکیبات تیره رنگ دارای این خاصیت هستند که بر روی بتن سایه می اندازند و ترکیبات با رنگ روشن منجر به جذب گرمای کمتر از خورشید شده و در نتیجه دمای بتن کمتر افزایش پیدا می کند. مشاهدات مختلف در مورد مقاومت نمونه های مختلف بتن نشان داده اند که تاثیر غشاهای سفید و ورقه های نیمه شفاف سفید پلی اتیلن مشابه است. در ایالات متحده، مشخصات فنی ASTM C 309-06، ترکیبات عمل آوری غشایی و مشخصات فنی ASTM C 171-03، مواد ورقه ای، کاغذ تقویت شده و پلاستیک مخصوص عمل آوری را توصیف کرده اند. آزمایش های سودمندی و تاثیر مواد عمل آوری در روش استاندارد ASTM C 156-05 شرح داده شده اند. مشخصات فنی عملیات راهسازی و پل سازی،BS 8110-1: 1997، سودمندی عمل آوری 90 درصد را برای هر نوع غشای عمل آوری الزامی می داند. کارایی عمل آوری با مقایسه افت رطوبت از نمونه آب بندی شده با افت آب از نمونه آب بندی نشده که تحت شرایط توصیف شده ساخته و عمل آوری شده اند، ارزیابی می شود.

غشاهای آب بندی به استثنای زمانی که از بتن با نسبت آب به سیمان بالا استفاده می شود، درجه و نرخ هیدراسیون را در مقایسه عمل آوری مرطوب موثر کاهش می دهند. به هر حال، در اغلب موارد، عمل آوری مرطوب تنها به صورت دوره ای و غیر پیوسته انجام می شود، به طوری که در عمل ممکن است، آب بندی منجر به نتایج بهتری نسبت به سایر روش ها گردد. کاغذهای تقویت شده که یک مرتبه برداشته می شوند، مداخله ای در چسبندگی لایه بعدی بتن ایجاد نمی کنند، اما اثر غشاها در این مورد باید در هر حالت بررسی شود. ورقه های پلاستیکی به دلیل تجمع غیریکنواخت آب در زیر ورقه ها می توانند سبب تغییر رنگ یا لکه دار شدن سطح بتن شوند. برای جلوگیری از این وضعیت و همچنین جلوگیری از افت آب باید این ورقه ها به طور محکم بر روی سطح بتن کشیده شوند.

بدیهی است که نمی توان به سادگی برای دوره عمل آوری نسخه پیچید، اما در صورتی که دما بیش از 10 درجه سلسیوس (50 درجه فارنهایت) باشد، آیین نامه ACI 308.R-01، حداقل دوره های عمل آوری: 3 روزه را برای سیمان پرتلند زودگیر (نوع III)، 7 روزه را برای سیمان پرتلند معمولی (نوع I)، و 14 روزه را برای سیمان با حرارت زایی پایین (نوع IV) مشخص کرده است. به هر حال، دما نیز بر طول دوره زمانی عمل آوری تاثیر می گذارد. استاندارد BS 8110-1: 1997 حداقل دوره های عمل آوری برای سیمان ها و شرایط عمل آوری مختلف را مطابق با جدول 1 مشخص کرده است. احتیاط های ویژه در دماهای کمتر از 5 درجه سلسیوس (41 درجه فارنهایت) ضروری هستند. همچنین استاندارد
  ACI 308-01، اطلاعات وسیعی را در مورد عمل آوری ارائه می دهد. زمان باز کردن قالب ها در گزارش 67 انجمن اطلاعات و تحقیقات ساخت و سازهای صنعتی (CIRIA) ارائه شده است. این گزارش در سال 1997 در انگلستان منتشر شده است.

جدول 1 حداقل دوره محافظت لازم (روز) برای سیمان ها و شرایط عمل آوری مختلف، مطابق با BS8110-1: 1997.

شرایط عمل آوری	نوع سیمان	حداقل دوره عمل آوری و نگهداری (روز) برای دمای متوسط سطحی بتن
		بین 5 تا °C10 (41 تا °F50)	هر دمایی، °t، بین 5 تا °C10 (41 تا °F50)
خوب: مرطوب و محافظت شده (رطوبت نسبی ˂ 80 درصد، محافظت شده از باد و خورشید)	همه نوع	بدون هیچ الزام خاص
متوسط: بین خوب و ضعیف	پرتلند رده 5/42 یا 5/52 و پرتلند ضدسولفات رده 5/42	4	(10+ t)/60
	تمامی انواع به استثنای سیمان های فوق	6	(10+ t)/80
ضعیف: خشک یا محافظت نشده (رطوبت نسبی ˃ 50 درصد، محافظت نشده از باد و خورشید)	پرتلند رده 5/42 یا 5/52 و پرتلند ضدسولفات رده 5/42	6	(10+ t)/80
	تمامی انواه به استثنای سیمان های فوق	10	(10+ t)/140

* t = دما (°C) در فرمول برای محاسبه حداقل دوره نگهداری برحسب روز.

بتن با مقاومت بالا باید در سنین اولیه عمل آوری شود، در غیر این صورت ممکن است، هیدراسیون جزئی ارتباط بین منافذ را قطع کرده و آب نتواند در عمل آوری مجدد به قسمت های داخلی بتن راه یابد و در نتیجه هیدراسیون بیشترب اتفاق نخواهد افتاد. به هر حال، همواره در مخلوط های با نسبت آب به سیمان بالا، حجم زیادی از منافذ پوسته باقی خواهند ماند، به طوری که بتوان عمل آوری را بعداً به طور موثری از سر گرفت. با این وجود، توصیه می شود که عمل آوری در اولین فرصت ممکن شروع می شود، زیرا در عمل ممکن است، خشک شدن اولیه منجر به جمع شدگی و ترک خوردگی شود.

3- تاثیر دما

به طور کلی، هر چه دمای بتن در زمان بتن ریزی بالاتر باشد، نرخ اولیه کسب مقاومت بیشتر بوده، اما مقاومت بلند مدت کمتر خواهد بود. به همین دلیل کاهش دمای بتن تازه در زمان بتن ریزی در اقلیم های گرمسیری حائز اهمیت است. این موضوع را اینگونه می توان توضیح داد که هیدراسون سریع اولیه سبب توزیع غیریکنواخت ژل سیمانی با یک ساختار فیزیکی ضعیف می شود که احتمالاً متخلخل تر از ساختار ژل سیمانی توسعه یافته در دمای معمولی است. همچنین در دماهای اولیه بالا، فرصت کافی برای محصولات هیدراسیون وجود نخواهد داشت تا از سطح دانه های سیمان پراکنده شده و به طور یکنواخت در فضاهای خالی جای گیرند. نتیجه این وضعیت، تمرکز محصولات هیدراسیون در مجاورت دانه های سیمان در حال هیدراته شدن است که در آن هیدراسیون بعدی سیمان و در نتیجه کسب مقاومت بلندمدت به تاخیر
می افتد.

تاثیر دمای عمل آوری برمقاومت در شکل 3 شرح داده شده است که به طور واضح کسب مقاومت اولیه بالاتر و مقاومت 28 روزه کمتر را با گذشت زمان نشان می دهد. باید به این نکته توجه شود که دما برای آزمایش های گزارش شده در این شکل تا زمان آزمایش و همچنین طی آن ثابت نگه داشته شده است. به هر حال، زمانی که بتن طی بازه زمانی 2 ساعته پیش از آزمایش تا 20 درجه سلسیوس (68درجه فارنهایت) سرد شود، تنها دماهای بالای 65 درجه سلسیوس (150 درجه فارنهایت) تاثیر مخرب دارند (شکل 4). از این رو، چنین به نظر می رسد که دما در لحظه آزمایش نیز بر مقاومت بتن تاثیر می گذارد.

نتایج شکل های 3 و 4 برای خمیر خالص سیمان پرتلند معمولی (نوع I) می باشد که البته شبیه به تاثیر دما برمقاومت بتن هستند. شکل 5 نشان می دهد که دمای بالاتر، مقاومت بیشتری را طی روز اول ایجاد می کند، اما این شرایط برای سنین 3 تا 28 روزه به طور اساسی تغییر می کند. در هر سن معین یک دمای بهینه وجود دارد که یک مقاومت حداکثر را تولید می کند. این دمای بهینه با افزایش دوره عمل آوری کاهش می یابد. دمای بهینه برای ایجاد حداکثر مقاومت 28 روزه در سیمان پرتلند معمولی (نوع I) یا سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II)، حدود 13 درجه سلسیوس (55 درجه فارنهایت) است. دمای بهینه متناظر برای سیمان پرتلند زودگیر کمتر می باشد. لازم به یادآوری است که حتی الامکان هیدراسیون در بتن هایی که در 4 درجه سلسیوس (40 درجه فارنهایت) قالب گیری شده و در دمایی کمتر از نقطه انجماد آب نگهداری شده اند، نیز وجود دارد (شکل 5.10). علاوه بر این، زمانی که همین بتن در کمتر از 28 روز در 23 درجه سلسیوس (73 درجه فارنهایت) نگهداری می شود، مقاومت سه ماهه اش بیش از بتن مشابهی است که به طور پیوسته در دمای 23 درجه سلسیوس (73 درجه فارنهایت) نگهداری شده است،

شکل 3 رابطه بین مقاومت فشاری و زمان عمل آوری خمیر سیمان خالص در دماهای مختلف عمل آوری. دمای نمونه ها تا زمان آزمایش و همچنین حین آزمایش ثابت نگه داشته شده است.

شکل 4 رابطه بین مقاومت فشاری و زمان عمل آوری خمیر سیمان خالص در دماهای مختلف عمل آوری. دمای نمونه ها با یک نرخ ثابت در بازه زمانی 2 ساعته پیش از آزمایش به 20 درجه سلسیوس (68 درجه فارنهایت) رسانده شده است.

[نسبت آب به سیمان = 14/0، سیمان پرتلند معمولی (نوع I)].

آنچه تا اینجا بیان شد، مربوط به بتن های ساخته شده در آزمایشگاه بود. به نظر می رسد که رفتار بتن ساخته شده در یک کارگاه مقیم در اقلیم گرمسیری نمی تواند مشابه با موارد فوق باشد. در این خصوص چند عامل موثر دیگر نیز از جمله رطوبت محیطی، تابش مستقیم خورشید، سرعت باد و روش عمل آوری وجود دارند. همچنین باید به یاد داشت که کیفیت بتن به دمای آن بستگی دارد و مستقل از دمای محیط اطراف آن می باشد، به طوری که اندازه عضو نیز یک عامل تاثیرگذار بر حرارت هیدراسیون سیمان می باشد. علاوه بر این، عمل آوری به روش غرقاب سازی در هنگام وزش باد منجر به افت گرما در اثر تبخیر می شود، به نحوی که دمای بتن کاهش می یابد ودر نتیجه مقاومت بتن بیشتر از زمانی خواهد بود که از ترکیبات آب بندی استفاده شده است. همچنین تبخیر بلافاصله پس از قالب گیری در کسب مقاومت مخلوط های با نسبت آب به سیمان بالا مفید است، زیرا آب در حالی از بتن خارج می شود که منافذ مویینه در حال بسته شدن هستند و در نتیجه نسبت آب به سیمان موثر و تخلخل بتن کاهش می یابد. به هر حال، در صورتی که تبخیر منجر به خشک شدن سطح بتن شود، ممکن است، جمع شدگی پلاستیک و ترک خوردگی را به بار آورد.

به هر حال، به بیان کلی می توان انتظار داشت که بتن ساخته شده و قالب گیری شده در فصل تابستان دارای مقاومت کمتری نسبت به مخلوط مشابه قالب گیری شده در زمستان باشد.

شکل 5 تاثیر دما برمقاومت بتن قالب گیری و عمل آوری شده در دمای نشان داده شده.

*بتن در دمای 4 درجه سلسیوس (39 درجه فارنهایت) قالب گیری و از سن یک روزه در دمای 4- درجه سلسیوس (25 درجه فارنهایت) عمل آوری شده است.

4- نقش بلوغ بتن

در بخش قبل، اثر سودمند دما را برکسب مقاومت بتن ملاحظه کردیم، همچنین به لزوم یک دوره عمل آوری ابتدایی در دمای عادی نیز اشاره شد. شکل 6 برخی از این داده های متداول را نشان می دهد.

تاثیر دما، تجمعی می باشد و می تواند به صورت حاصل ضرب دما در مدت زمانی که این دما وجود داشته است، بیان کرد. این امر تحت عنوان بلوغ شناخته می شود.

شکل 6 تاثیر دمای عمل آوری برمقاومت بتن عمل آوری شده در 10 درجه سلسیوس (50 درجه فارنهایت)
برای 24 ساعت اول پیش از نگهداری در دماهای نشان داده شده.

شکل 7 مقاومت فشاری به عنوان تابعی از بلوغ برای داده های شکل 6.10.

از این رو، واحدهای بلوغ عبارت از درجه سلسیوس روز (درجه فارنهایت روز) یا درجه سلسیوس ساعت (یا درجه فارنهایت ساعت) هستند. شکل 7، همان داده های شکل 6 را نشان می دهند. با این تفاوت که مقاومت به صورت تابعی از بلوغ بیان شده است. در صورتی که داده های بلوغ بر روی مقیاس لگاریتمی رسم شوند، رابطه دوره عمل آوری ابتدایی تقریباً به صورت خطی خواهد بود (شکل 8).

قانون "بلوغ" را می توان به طور خاص در تخمین مقاومت بتن به کار برد. بر هر حال، رابطه بین مقاومت و بلوغ به مقدار واقعی سیمان مصرفی، نسبت آب به سیمان و نوع افت آبی که طی عمل آوری اتفاق می افتد، بستگی دارد. علاوه بر این، تاثیر مضر دماهای اولیه بالا، قانون بلوغ را ناکارآمد می سازد. به این دلیل، راهکار بلوغ کاربرد گسترده ای ندارد و تنها در سیستم های بتن ریزی دقیق و برنامه ریزی شده مفید می باشد.

شکل 8 مقاومت فشاری به عنوان تابع لگاریتمی از بلوغ برای داده های شکل 6.10.

5- عمل آوری با بخار

از آنجا که افزایش در دمای عمل آوری بتن نرخ کسب مقاومت را افزایش می دهد، می توان کسب مقاومت بتن را به وسیله عمل آوری با بخار تسریع کرد. در ظرایطی که بتن در بخار تحت فشار جو یعنی زمانی که دمای بخار کمتر از 100 درجه سلسیوس (212 درجه فارنهایت) است، قرار می گیرد، رطوبت به حدی است که می توان این روش را حالت خاصی از عمل آوری مرطوب دانست که تحت عنوان عمل آوری با بخار آب شناخته می شود. عمل آوری با بخار پرفشار که به عنوان اتوکلاو معروف است، و توضیح آن خارج از هدف این کتاب می باشد.

هدف اصلی از عمل آوری با بخار حصول مقاومت اولیه کافی است، به طوری که بتوان محصولات بتنی را بلافاصله پس از قالب گیری جابه جا کرد و یا اینکه قالب ها را سریع تر باز کرد و یا اینکه تجهیزات پیش تنیدگی را زودتر از حالت عمل آوری مرطوب معمولی برچید. همچنین در این روش به فضای کمتری برای نگهداری بتن نیاز است که همگی این موارد یک مزیت اقتصادی به شمار می روند.

این روش عمدتاً باتوجه به ماهیت عملیات مقتضی در عمل آوری با بخار، در محصولات پیش ساخته کاربرد دارد. معمولاً، عمل آوری با بخار در تونل ها یا محفظه های ویژه انجام می شود که اعضای بتنی به وسیله تسمه نقاله به درون آن حمل می شوند. یک روش دیگر، استفاده از جعبه های قابل حمل و پوشش های پلاستیکی است که می توانند بر روی اعضای پیش ساخته قرار گیرند و بخار به وسیله اتصالات انعطاف پذیر به درون آنها راه یابد.

البته به دلیل تاثیر نامطلوب دما طی مراحل اولیه سخت شدن برمقاومت های بعدی (شکل 9) نباید افزایش سریع دما مجاز شمرده شود. این تاثیر نامطلوب در نسبت آب به سیمان بالاتر مخلوط مشهودتر است و همچنین در سیمان زودگیر (نوع III) مشخصتر از سیمان پرتلند معمولی (نوع I) می باشد. تاخیر در انجام عمل آوری با بخار باتوجه به مقاومت بعدی بتن یک مزیت محسوب می شود. به طوری که هر چه دما بیشتر باشد، به تاخیر بیشتری نیاز است. در این حالت رابطه مقاومت – بلوغ برقرار است. به هر حال، در برخی از موارد ممکن است که مقاومت بعدی از اهمیت کمتری نسبت به ملزومات اولیه برخوردار باشد.

شکل 9 مقاومت بتن عمل آوری شده در دماهای مختلف

(نسبت آب به سیمان = 50/0، عمل آوری با بخار بلافاصله پس از قالب گیری اعمال شده است.)

اگرچه دوره های اجرایی عمل آوری براساس تعادل بین ملزومات مقاومت اولیه و مقاومت بلندمدت انتخاب می شود، اما مدت زمان موجود (به طور مثال مدت دوره های کاری) نیز بر این امر تاثیر می گذارد. ملاحظات اقتصادی تعیین کننده این مطلب خواهند بود که آیا دوره عمل آوری باید متناسب با یک مخلوط بتنی معین باشد یا اینکه مخلوط باید متناسب با دوره معمول عمل آوری با بخار انتخاب شود. هر چند که جزئیات یک دوره عمل آوری بهینه به نوع محصول بتنی مورد نظر بستگی دارد، اما با این حال یک دوره متداول عمل آوری در شکل 10 نشان داده شده است. پس از یک دوره تاخیر (عمل آوری مرطوب معمولی) 3 تا 5 ساعته، دما با نرخ 22 تا 23 درجه سلسیوس (40 تا 60 درجه فارنهایت) برساعت تا حداکثر 66 تا 82 درجه سلسیوس (150 تا 180 درجه فارنهایت) بالا می رود. این دما حفظ شده و احتمالاً این دوره با دوره خیس کردن" بتن ادامه می یابد که در آن بتن پیش از آنکه با یک نرخ متوسط سرد شود، بدون اضافه شدن هیچ حرارتی در دما و رطوبت موجود باقی می ماند. کل مدت دوره عمل آوری (بدون دوره تاخیر) ترجیحاً نباید بیش از 18 ساعت باشد. بتن ساخته شده با مصالح سنگی می تواند بین 82 تا 88 درجه سلسیوس (180 تا 190 درجه فارنهایت) گرما ببیند، اما دوره عمل آوری این نوع بتن نیز تفاوت چندانی با دوره عمل آوری بتن ساخته شده با مصالح سنگی معمولی ندارد.

دماهای ذکر شده مربوط به بخار بوده و الزاماً نباید بتن نیز دارای همین دما باشد. دمای قطعات بتنی طی یک یا دو ساعت اول پس از قرارگیری در محفظه عمل آوری کمتر از دمای هوا بوده، اما بعداً دمای بتن در اثر حرارت هیدراسیون سیمان از دمای هوا بیشتر خواهد شد. در صورتی که جریان بخار به داخل محفظه بسیار زود قطع شود و یک دوره عمل آوری طولانی فراهم شود، می توان حداکثر بهره را از بخار نگهداری شده در محفظه برد. نرخ آهسته گرم شدن و سرد شدن از این مطلوب است که گرادیان های دمایی بالا در بتن سبب تنش های داخلی شده و احتمالاً منجر به ترک خوردگی در اثر تغییر ناگهانی دما می شود. این بدین معنی است که اگر دوره تاخیر کاهش یابد، آنگاه باید نرخ گرم شدن آسته تری اعمال شود و این امر نه تنها به دلیل تغییر ناگهانی دما، بلکه به خاطر حصول اطمینان از مقاومت کافی بلندمدت می باشد.

هرگز نباید از عمل آوری با بخار برای سیمان پرآلومین استفاده کرد، زیرا شرایط گرم و مرطوب تاثیر مخربی برمقاومت این نوع سیمان دارد.

مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش دوم)

6- الزامات بتن برای مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

6-1- الزامات برای ترکیب بتن

6-1-1- کلیات

ترکیب بتن و مواد تشکیل دهنده باید به گونه ای انتخاب شود که الزامات مشخص شده برای بتن تازه و بتن سخت شده شامل قوام (روانی)، چگالی، مقاومت، دوام، حفاظت از میلگرد جای گذاری در برابر خوردگی، در نظر داشتن فرآیند تولید و روش مورد نظر برای اجرای کارهای بتنی را برآورده کند؛
در صورتی که ویژگی های با جزئیات بیان نشده باشند، تولید کننده باید از میان مواد تشکیل دهنده انواع و گونه هایی را انتخاب کند که برای شرایط محیطی مشخص شده به طور مناسب تعیین شده اند. طرح اختلاط بتن باید به نحوی باشد که جداشدگی و آب انداختگی بتن تازه به حداقل برسد.

6-1-2- واکنش قلیایی – سنگدانه

با استفاده از روش های مشخص شده در مقررات ملی یا مشخصات فنی پروژه، باید از واکنش زیان آور قلیایی سنگدانه اجتناب شود. واکنش قلیایی – سنگدانه مطابق با استاندارد بند 2-8 اندازه گیری می شود.

6-1-3- استفاده از مکمل ها

مقادیر مکمل های نوع یک و نوع دو به کار برده شده در بتن باید با آزمون های اولیه برآورده شود.
اثر استفاده از مقادیر زیاد مکمل ها بر روی سایر خصوصیات بتن علاوه بر مقاومت، باید در نظر گرفته شود.
برای مخلوط بتن طراحی شده، استفاده از مکمل ها باید با الزامات مشخص شده مشخصات فنی پروژه انطباق داشته باشد.
مکمل های نوع دو طبق بند 5-3 ممکن است هنگام محاسبه ی مقدار سیمان و نسبت آن به سیمان مطابق مفهوم مقدار K محاسبه شود.
یادآوری- راهنمای اطلاعاتی در مورد مفهوم مقدار k در پیوست ج ارائه گردیده است. 

6-1-4- مقدار کلرید

مقدار کلرید قابل حل در آب در بتن سخت شده نباید بیش از مقدار مشخص شده در مشخصات فنی پروژه یا جدول 2 باشد.
جدول 2- حداکثر مجاز یون کلرید بتن سخت شده از نظر خوردگی

کلسیم کلرید و افزودنی های بر پایه کلرید نباید به بتن حاوی میلگرد فولادی، میلگرد فولادی پیش تنیده یا فلزهای دیگر جاسازی شده اضافه شود.
روش تعیین مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده در جدول 3 مشخص شده است.

جدول 3- روش تعیین مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده بتن

برای تعیین مقدار کلرید به یکی از دو صورت زیر می توان عمل کرد:
الف- یون کلرید قابل حل در آب و قابل حل در اسید موجود در بتن سخت شده طبق استانداردهای بندهای 2- 34 و 2- 32 اندازه گیری شود.
ب- تعیین یون کلرید از طریق جمع کلرید موجود در مواد تشکیل دهنده با استفاده از یک روش زیر یا هر دوی آنها انجام شود که در این حالت معیار پذیرش ستون آخر جدول 2 خواهد بود.
پ- محاسبه بر مبنای بیشترین مقدار مجاز کلرید ماده تشکیل دهنده که در استاندارد آن ماده درج شده و یا توسط تولید کننده ی آن ماده تصریح شده است.
ت- محاسبه ی ماهانه بر مبنای مجموع مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده که از طریق محاسبه ی میانگین مجموع 225 بار اندازه گیری مقدار کلرید به علاوه ی 64/1 برابر انحراف معیار محاسبه شده برای هر ماده ی تشکیل دهنده به دست می آید.
یادآوری- روش اخیر به طور خاص در مورد سنگدانه های حاصل از لایروبی دریا و برای حالت هایی که در آنها مقدار حداکثر در استاندارد اعلام نشده و یا در مجمع دیگری نیز مشخص نشده است قابلیت کاربرد دارد.

6-2- الزامات بتن تازه

6-2-1- قوام (روانی)

وقتی که اندازه گیری طبق جدول 4 انجام می شود، قوام (روانی) بتن در مورد بتن آماده در هنگام تحویل یا در مورد سایر بتن ها قبل از استفاده باید مطابق با بازه ی داده شده در بند 9-3 باشد.

جدول 4- روش اندازه گیری قوام (روانی)

اگر بتن توسط یک کامیون مخلوط کن یا تجهیزات همزن تحویل می شود، قوام (روانی) بتن می تواند از نمونه ی خارج شده از مخلوط کن یا بلافاصله قبل از جای دهی با استفاده از یک نمونه گیری موضعی اندازه گیری شود. نمونه ی موضعی باید بعد از تخلیه ی حدود 1/0 مترمکعب و طبق استاندارد بند 2-13 برداشته شود.
اگر طبق استاندارد ملی یا مقررات یا آیین نامه های ملی یا مشخصات پروژه، اضافه کردن آب یا افزودنی های در کارگاه، به منظور رساندن قوام (روانی) به مقدار مشخص شده مجاز باشد، باید مطابق با یک روش مستند انجام شود و نیز مقادیر مجاز قوام (روانی) مطابق با مشخصات فنی پروژه بوده باشد و نیز اضافه کردن افزودنی در ترکیب بتن در مشخصات فنی پروژه منظور شده باشد.
افزایش هر مقدار افزودنی یا آب به دیگ کامیون مخلوط کن، باید در کارت اطلاعات پیمانه یا بارنامه ثبت شود. در مورد اختلاط مجدد به بند الف-5 مراجعه کنید.
مسئولیت افزودن آب یا افزودنی به بتن در کارگاه متوجه شخصی است که جواز این عمل را صادر کرده است، شرایط سازمان یا فرد مسئول در آیین نامه ها یا مقررات ملی مشخص می شود.

6-2-2- مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان در تولید بتن

وقتی که مقدار سیمان، آب یا مکمل تعیین شده است، مقدار مکمل یا آب اضافه شده باید به صورت ثبت شده توسط ثبت کننده پیمانه در حین خروج ثبت شود یا زمانی که ابزاری برای ثبت کردن وجود ندارد، نسبت های اختلاط به کار رفته ثبت می شود.
نسبت آب به سیمان بتن باید بر مبنای مقدار سیمان تعیین شده و مقدار آب موثر محاسبه شود؛ به بند 5-6 برای افزودنی های مایع مراجعه کنید. ظرفیت جذب آب سنگدانه های معمولی و سنگدانه های سنگین باید مطابق با استانداردهای ملی بندهای 2-14 و 2-15 محاسبه شود.
جذب آب سبک دانه های درشت در بتن تازه باید مطابق با روش ارائه شده در استاندارد ملی مربوط یا استاندارد معتبر محاسبه شود. برای تعیین ظرفیت جذب آب سبکدانه ی ریز، روش آزمون و معیارها باید مشخص و توسط تولید کننده اعلام شود.
وقتی که تعیین مقدار سیمان، مقدار مکمل یا نسبت آب به سیمان بتن تازه از طریق تجزیه ضرورت دارد، روش آزمون طبق استانداردهای ملی بندهای 2-16 و 2-17 بوده و رواداری ها باید با توافق بین نویسنده ی مشخصات و تولید کننده تعیین شود.
مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان باید در محدوده ی داده شد در بند 9-3 باشد.

6-2-3- مقدار هوا

مقدار هوای بتن باید مطابق با استاندارد بند 2-18 برای بتن معمولی و بتن سنگین اندازه گیری شود. برای بتن سبک، مقدار هوای بتن باید مطابق با استاندارد بند 2-19 اندازه گیری شود. مقدار هوا باید در محدوده ی داده شده در بند 9-3 باشد.

6-2-4- دمای بتن

اندازه گیری دمای بتن تازه باید مطابق با استاندارد بند 2-20 انجام شود.
وقتی که اندازه گیری مطابق با روش بالا انجام می شود، دمای بتن تازه در زمان تحویل نباید کمتر از  5 درجه سلسیوس یا هر مقدار تعیین شده ی بیشتر از 5 درجه سلسیوس باشد. همچنین دمای بتن نباید از 32 درجه سلسیوس یا پیشینه ی مشخص شده ی کمتر از 32 درجه سلسیوس بیشتر باشد.

6-2-5- وزن مخصوص

اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه باید مطابق با استاندارد بند 2-21 انجام شود. وزن مخصوص اندازه گیری شده هنگام تحویل نباید بیش از 25 کیلوگرم بر مترمکعب با وزن مخصوص تعیین شده در برگه تحویل یا قرارداد تفاوت داشت باشد.

6-3- الزامات بتن سخت شده 

6-3-1- مقاومت فشاری 

وقتی که آزمون مقاومت فشاری بر روی آزمونه های استوانه ای با ارتفاع دو برابر قطر انجام شود، باید به صورت fc,cyl وقتی که آزمونه های مکعبی مورد استفاده قرار گیرد، باید به صورت fc ,cube بیان شود. آزمون مقاومت فشاری مطابق با استاندارد بند 2-22 باید انجام شود. قطر استوانه یا طول ضلع مکعب باید حداقل سه برابر بزرگترین اندازه سنگدانه باشد.
قبل از تحویل بتن، تولید کننده باید شکل آزمونه و نیز ابعاد آزمونه ی مورد استفاده را اعلام کند.
مقاومت فشاری 28 روزه باید تعیین شود، مگر آنکه ترتیب دیگری مشخص شده باشد.
یادآوری- در موارد خاص، مشخص کردن مقاومت فشاری در سنین بیشتر یا کمتر از 28 روز (مانند قطعات سازه ای حجیم) یا بعد از نگهداری تحت شرایط خاص نظیر عملیات حرارتی، ممکن است ضروری باشد.
مقاومت مشخصه ی بتن باید برابر یا بزرگتر از حداقل مقاومت فشاری مشخصه برای رده ی مقاومت فشاری داده شده در جدول 5 یا جدول 6 باشد. برای رده های مقاومت میانی که در این جداول مشخص نشده است، حداقل مقاومت مشخصه باید برمبنای درون یابی به دست آید.
اگر بتن مطابق با معیارهای انطباق مقاومت فشاری درج شده در بند 9 باشد، فرض برآورده کردن حداقل مقاومت مشخصه امکان پذیر است. برای دریافت اطلاعات بیشتر از این مقاله می توانید به ادامه مطلب از مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن مراجعه کنید.

مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش اول)

1- هدف و دامنه کاربرد مواد تشکیل دهنده بتن

هدف از تدوین این استاندارد ارائه ی مشخصات مواد تشکیل دهنده بتن، تولید بتن و انطباق آن با سامانه ی بتن است. این استاندارد برای بتن مورد مصرف در سازه های درجا ریختنی، سازه های پیش ساخته و فرآورده های پیش ساخته ساختمانی و سازه های عمرانی کاربرد دارد. بتن می تواند مخلوط شده در کارگاه یا بتن آماده یا بتن مخلوط شده در کارخانه برای تولید فرآورده های بتنی پیش ساخته باشد. این استاندارد برای بتن متراکم شده با درصد هوای غیرعمدی قابل قبول به جز حباب هوای عمدی و نیز بتن با وزن معمولی، سنگین و سبک کاربرد دارد. 

موارد منع کاربرد استاندارد الزامات بهداشتی

- بتن با اندازه سنگدانه حداکثر تا 75/4 میلی متر؛
- بتن هوادار (گازی)؛
- بتن اسفنجی (کفی)؛
- بتن با ساختار باز (بتن بدون سنگدانه ریز، بتن متخلخل)؛
- بتن با چگالی کمتر از 800 کیلومتر بر مترمکعب؛
- بتن دیرگداز.
این استاندارد الزامات بهداشتی و ایمنی برای حفاظت کارگران در حین تولید و انتقال بتن را در برنمی گیرد.

2- مراجع الزامی در مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

مدارک الزامی زیر حاوی مقرراتی است که در متن این استاندارد ملی ایران به آنها ارجاع داده شده است.
در صورتی که به مدرکی با ذکر تاریخ انتشار ارجاع داده شده باشد اصلاحیه ها و تجدید نظرهای بعدی آن مورد نظر نیست. در مورد مدارکی که بدون ذکر تاریخ انتشار به آنها ارجاع داده شده است، همواره آخرین تجدیدنظر و اصلاحیه های بعدی آنها مورد نظر است.
استفاده از مرجع زیر برای این استاندارد اجباری است:
2-1- استاندارد ملی ایران شماره 302: سنگدانه های بتنی- ویژگی ها
2-2- استاندارد ملی ایران شماره 4977: روش آزمون دانه بندی سنگدانه های ریز و درشت توسط الک
2-3- استاندارد ملی ایران شماره 4985: ویژگی های سنگدانه سبک برای بتن سازه ای 
2-4- استاندارد ملی ایران شماره 5904: آب – تعیین میزان مواد جامد
2-5- استاندارد ملی ایران شماره 2350: آب و فاضلاب – روش اندازه گیری یون کلرور
2-6- استاندارد ملی ایران شماره 2353: آب و فاضلاب – روش اندازه گیری یون سولفات
2-7- استاندارد ملی ایران شماره 2930: بتن – مواد افزودنی شیمیایی – ویژگی ها
2-8- استاندارد ملی ایران شماره 8753: سنگدانه – قابلیت واکنش سنگدانه ها با قلیایی ها به روش ملات منشوری تسریع شده – روش آزمون
2-9- استاندارد ملی ایران شماره 7147: سنگدانه – تعیین نمکهای کلریدی محلول در آب روش آزمون
2-10- استاندارد ملی ایران شماره 10- 8117: افزودنی های بتن، ملات و دوغاب – قسمت دهم: تعیین مقدار کلرید – روش آزمون
2-11- استاندارد ملی ایران شماره 2-3203: بتن تازه – قسمت دوم – تعیین روانی به روش اسلامپ – روش آزمون
2-12- استاندارد ملی ایران شماره 11270: بتن – اندازه گیری جریان اسلامپ بتن خود تراکم 

روش آزمون مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

2-13- استاندارد ملی ایران شماره 3201: بتن – روش نمونه برداری از بتن تازه
2-14- استاندارد ملی ایران شماره 4980: روش آزمون تعیین وزن مخصوص انبوهی و جذب آب 
سنگدانه های ریز 
2-15- استاندارد ملی ایران شماره 4982: روش آزمون تعیین وزن مخصوص انبوهی و جذب آب 
سنگدانه های درشت
2-16- استاندارد ملی ایران شماره 6041: بتن آماده – روش آزمون برای تعیین مقدار آب
2-17- استاندارد ملی ایران شماره 6042: بتن آماده – روش آزمون برای تعیین مقدار سیمان مخلوط
2-18- استاندارد ملی ایران شماره 3520: بتن تازه – تعیین مقدار هوای موجود
2-19- استاندارد ملی ایران شماره 3823: روش آزمون تعیین اندازه گیری مقدار هوای موجود در بتن تازه (روش حجمی)
2-20- استاندارد ملی ایران شماره 11268: بتن – تعیین دمای بتن حاوی سیمان هیدرولیکی تازه مخلوط شده – روش آزمون
2-21- استاندارد ملی ایران شماره 6- 3203: بتن تازه – قسمت ششم – اندازه گیری وزن مخصوص
2-22- استاندارد ملی ایران شماره 3206: تعیین مقاومت فشاری آزمونه های بتن 
2-23- استاندارد ملی ایران شماره 6047: بتن – تعیین مقاومت کششی دو نیم نمودن آزمونه های 
استوانه ای – روش آزمون
2-24- استاندارد ملی ایران شماره 7516: بتن سخت شده – تعیین چگالی – روش آزمون
2-25- استاندارد ملی ایران ایزو شماره 9001: سیستم مدیریت کیفیت – الزامات
2-26- استاندارد ملی ایران شماره 9602: بتن آماده – فهرست بازرسی و کنترل ماشین آلات تحویل 
بتن آماده
2-27- استاندارد ملی ایران شماره 9601: بتن آماده – فهرست بازرسی و کنترل کیفیت تجهیزات تولید بتن آماده 
2-28- استاندارد ملی ایران شماره 4983: روش تعیین رطوبت کل سنگدانه ها
2-29- استاندارد ملی ایران شماره 8-8117: افزودنی های بتن، ملات و دوغاب – قسمت هشتم: تعیین مقدار مواد خشک – روش آزمون
2-30- استاندارد ملی ایران شماره 898: تعیین وزن مخصوص (دانسیته مایعات) در 20 درجه سلسیوس
2-31- استاندارد ملی ایران شماره: بتن – قسمت اول: راهنمای نگارش مشخصات فنی
2-32- نشریه شماره 467 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور: دستورالعمل تجزیه های آزمایشگاهی نمونه
2-33- استاندارد ملی ایران شماره 8946: بتن – اندازه گیری کلرید محلول در اسید در ملات و بتن 
سخت شده – روش آزمون
2-34- استاندارد ملی ایران شماره 8947: بتن – اندازه گیری کلرید محلول در اسید در ملات و بتن 
سخت شده – روش آزمون
35-2- ISO 1920-2, Testing of concrete – Part 2: Properties of fresh concrete
36-2- ISO 1920-5, Properties of hardned concrete other than strength

3- اصطلاحات و تعاریف مشخصات مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

در این استاندارد، علاوه بر اصطلاحات و تعاریف تعیین شده در استاندارد بند 2-31، اصطلاحات و تعاریف زیر نیز به کار می رود:
3-1- تجهیزات درن
وسایلی که معمولاً بر روی یک وسیله ی نقلیه (کامیون) که قابلیت نگهداری بتن تازه را به صورت همگن در حین حمل و نقل دارد نصب می شود.
3-2- سنگدانه های مخلوط (در هم)
سنگدانه ای که از بدو تولید در برگیرنده ی مخلوطی از سنگدانه های درشت و ریز است.
3-3- گروه بتنی
گروهی از ترکیبات بتنی که از نظر مشخصات مناسب معین و مستند، دارای ارتباطی قابل اطمینان هستند.
3-4- واحد حجم بتن
مقداری از بتن تازه که پس از قالب گیری و تراکم، حجم یک مترمکعب را اشغال می کند.
3-5- بتن پر مقاومت
بتن با رده مقاومت فشاری مشخصه بالاتر از  40C برای بتن معمولی و بتن سنگین سنگین و بالاتر از 35LC برای بتن سبک
3-6- آزمون اولیه 
آزمون یا آزمون هایی که باید قبل از شروع تولید نهایی به منظور بررسی چگونگی یک بتن یا گروه بتنی جدید برای برآورده کردن تمامی الزامات مشخص ده در بتن تازه و سخت شده انجام شود.
3-7- تجهیزات غیر هم زن (بدون هم زن)
تجهیزات به کار رفته برای نقل و انتقال بتن بدون هم زن ذکر شده در بند 3-1، مثل کامیون 3 یا جام بتن.
3-8- روز تولید (برای آزمون مقاومت)
روزی که 20 متر مکعب بتن یا بیشتر تولید می شود یا، مجموع روزهایی که به میزان 20 متر مکعب بتن تولید شده است.
یادآوری- زمانی که یک روز تولید شمرده می شود، در یک روز جدید و برای هر موقعیتی، به صورت متوالی، شمارش جدید شروع می شود.
3-9- هفته تولید
هفت روز تقویمی متوالی در برگیرنده ی حداقل 5 روز تولید یا ملات لازم برای تکمیل 5 روز تولید، هر کدام بیشتر باشد.
3-10- کامیون مخلوط کن
مخلوط کن بتن نصب شده بر روی یک کامیون، که قادر به مخلوط کردن و تحویل بتن همگن باشد.
3-11- مشخصات پروژه 
مدارکی که برای هر پروژه شامل الزامات قابل کاربرد در آن پروژه و تمام اطلاعات و الزامات ضروری جهت انجام کارها و اسناد، نقشه ها و غیره می باشد.
یادآوری- مشخصات بتن که توسط نویسنده ی مشخصات تدوین می شود (استاندارد بند 2-31 را ببینید)، شامل همه ی الزامات مرتبط با بتن که در مدرک مشخصات پروژه داده شده اند می باشد.

4- نشانه ها و واژه های اختصاری در تولید و انطباق بتن

در این استاندارد علاوه بر نشانه ها و واژه های اختصاری تعیین شده در قسمت اول این استاندارد، نشانه ها و واژه های اختصاری زیر نیز به کار می رود:
Fck,cyl مقاومت فشاری مشخصه ی استوانه ای بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fc,cyl مقاومت فشاری استوانه ای بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fck,cube مقاومت فشاری مشخصه ی مکعبی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fc,cube مقاومت فشاری مکعبی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fcm مقاومت فشاری متوسط بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ftsm میانگین کششی شکافتی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ftsk مقاومت مشخصه ی شکافتی بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ϭ برآورد انحراف معیار یک مجموعه؛
Sn انحراف معیار n نتیجه ی آزمون متوالی؛
Rw/c نسبت وزنی آب به سیمان؛
(c, ka) مواد سیمانی موثر یا معادل که برابر با مجموع سیمان به علاوه ی ضرایبی از هر نوع مواد مکمل است؛
(RW/c,ka) نسبت وزنی آب به مواد سیمانی موثر.

 

5- الزامات برای مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

5-1- استاندارد های کلی در استفاده از مواد تشکیل دهنده بتن
برای استفاده از مواد تشکیل دهنده و انطباق بتن که مطابق با استانداردهای ملی هستند، الزامات مندرج در استانداردهای ملی مربوط اعمال می شود. برای موادی که هنوز استاندارد ملی ندارند، استانداردهای معتبر جهانی، منطقه ای به کار می روند.
اجزای بتن نباید آنقدر مواد زیان آور داشته باشند که بر مقاومت، قوام (روانی)، زمان گیرش و دوام بتن اثر داشته باشد، یا باعث خوردگی میلگردها و اقلام فلزی مدفون در بتن شود.
مواد تشکیل دهنده ای که با استانداردهای جهانی بیان شده در این استاندارد منطبق هستند باید فاقد عناصر مضر به حدی باشد که برای دوام بتن زیان آور یا سبب خوردگی میلگردها شود، به شرط آنکه بتن ساخته شده با این مواد با سایر محدودیت های مشخص شده (برای مثال رعایت بیشترین مقدار کلرید یا سولفات) منطبق باشد.
فقط از مواد تشکیل دهنده مناسب برای کاربرد مشخص شده باید برای ساخت بتن منطبق با این استاندارد استفاده شود.
یادآوری- وقتی که یک ماده ی تشکیل دهنده ای به طور کلی مناسب تشخیص داده شود، این امر مناسب بودن آن ماده را در هر شرایط و برای هر مخلوط بتن نشان نمی دهد.
وقتی که در مشخصات فنی انواع و رده های مواد تشکیل دهنده با جزئیات لازم قید نشده باشد، تولید کننده باید فقط مواد تشکیل دهنده ای را به کار برد که الزامات مشخص شده را برآورده کند.
5-2- سیمان مورد نیاز در تولید بتن
سیمان ها باید منطبق با استانداردهای ملی مربوط باشد.
سیمان ها می توانند بر مبنای مقاومت فشاری 28 روزه ی ملات استاندارد (برای مثال MPa5/52,MPa5/42, MPa5/32) یا برمبنای زمان سخت شدن یا برمبنای عملکرد مشخص شوند.
5-3- مکمل های مورد نیاز در تولید بتن
مکمل ها به دو دسته ی کلی زیر تقسیم بندی می شوند:
5-3-1- مکمل های نوع یک
- پر کنند ها- مطابق با استانداردهای مربوط؛
- رنگدانه ها- مطابق با استانداردهای مربوط.
5-3-2- مکمل های نوع دو
شامل انواع زیر می باشند:
- خاکستر بادی – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- دوده ی سیلیسی – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- سرباره ی کوره بلند آهن گدازی ریز آسیاب شده (GGBS) – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- انواع پوزولان ها و سرباره ها – مطابق با استانداردهای مربوط.
5-4- سنگدانه مورد نیاز برای مواد تشکیل دهنده و انطباق بتن
سنگدانه ها باید با استاندارد ملی بند 2-1 مطابق باشند.
بزرگترین اندازه ی سنگدانه نباید از مقدار مشخص شده بیشتر باشد.
یادآوری- برای روش دانه بندی سنگدانه به استاندارد ملی بند 2-2 مراجعه کنید. در اغلب استانداردها اجازه داده شده است درصد کمی باقی مانده بر روی بالاترین الک دانه بندی وجود داشته باشد.
سبکدانه ها باید با استاندارد ملی ایران به شماره 2-3 و الزامات زیر انطباق داشته باشند:
الف) مقدار سولفات محلول در اسید نباید بیش از 1/0 درصد وزنی باشد.
ب) برای سبکدانه ی خاکستر کف کوره یا کلینکر، افت جرم در اثر حرارت نباید بیش از 10 درصد جرمی باشد.
هنگامی که مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن سبکدانه مشخص شده باشد، تولید کننده باید اطلاعاتی را در مورد مناسب بودن سبکدانه ی مصرفی در برابر یخ زدن و آب شدن را تهیه کرده و در اختیار داشته باشد.
یادآوری- اگر سنگدانه در بتنی مشابه بتن مورد نظر یا ضعیفتر به کار رفته باشد و در محیطی مشابه محیط موردنظر یا شدیدتر از آن حداقل به مدت ده سال عملکردی موفقیت آمیز داشته باشد از نظر مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن قابل قبول تلقی می شود. روش جایگزین برای تعیین مقاومت در برابر یخ شدن و آب شدن، آزمون یخ زدن و آب شدن بتن در برابر آب یا محلول آب نمک است، در صورت استفاده از این روش باید روش آزمون و معیار انطباق مشخص شود.
5-4-1- سنگدانه مخلوط در تولید بتن
باید سنگدانه مخلوط فقط در بتن با رده های مقاومتی 12 C یا کمتر به کار برده شود.
5-4-2- سنگدانه بازیابی در تولید بتن
سنگدانه ای که از آب شستشو و یا بتن تازه بازیابی می شود و می تواند به عنوان سنگدانه بتن به کار رود.
سنگدانه ی بازیابی تفکیک نشده نباید بیش از 5% کل سنگدانه ها باشد، مگر آنکه در مقررات یا آیین نامه های ملی مقدار دیگری مشخص شده باشد. وقتی که مقادیر سنگدانه ی بازیابی شده بیش از 5% کل سنگدانه ها باشد، این سنگدانه ها باید از جنسی مشابه با سنگدانه اصلی باشد و باید به صورت سنگدانه های ریز و درشت تفکیک شود و یا ویژگی های سنگدانه (استاندارد ملی بند 2-1) انطباق داشته باشد.
5-5- میزان آب مورد نیاز برای ساخت و عمل آوری بتن
5-5-1- آب مصرفی برای ساخت و عمل آوری بتن باید تمیز و صاف باشد. باید از مصرف آب حاوی مقادیر زیاد از هر نوع ماده از قبیل روغن ها، اسیدها، قلیایی ها، املاح، مواد قندی، و مواد آلی که قادر به صدمه زدن به بتن یا میلگرد باشد، خودداری کرد. مواد زیان آور در آب مصرفی در بتن نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول 1 تجاوز کند و روش آزمایشگاه بتن برای هر نوع ماده زیان آور باید مطابق همین جدول باشد.

5-6- افزودنی های مجاز در مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن

ویژگی های کلی افزودنی ها باید با استانداردهای مربوط مطابق باشد. مواد افزودنی شیمیایی مورد مصرف در بتن باید با استاندارد بند 2-7 مطابقت داشته باشد.
مقدار کل هر یک از افزودنی های مصرفی، نباید از مقدار سفارش شده توسط تولید کننده ی افزودنی بیشتر شود.
توصیه می شود در صورت مصرف افزودنی به میزان کمتر از 2/0 درصد جرم سیمان، افزودنی مورد نظر در بخشی از آب اختلاط اضافه و مخلوط شود.
در صورت مصرف افزودنی به میزان کمتر از 2/0 درصد جرم سیمان، تولید کننده بتن ممکن است روش پخش افزودنی های بتن را انتخاب کند.
اگر مقدار کل افزودنی مایع مصرفی بیش از 3 لیتر در هر مترمکعب بتن باشد، مقدار آب موجود در افزودنی مایع باید هنگام محاسبه ی نسبت آب به سیمان در نظر گرفته شود.
وقتی که بیش از یک نوع افزودنی به کار می رود، سازگاری افزودنی ها باید در آزمون های اولیه بررسی شود.

مبانی طرح اختلاط بتن

مقدمه

طرح مخلوط بتن، روند تعیین نسبت اجزاء بتن است به نحوی که بتن تا حد امکان مقرون به صرفه شود و الزامات مورد نیاز شامل خواص فیزیکی، مکانیکی و دوام را برآورده نماید. روش طرح مخلوط بتن باعث ایجاد یک زبان مشترک برای دست اندر کاران این صنعت خواهد شد. طرح مخلوط به مفهوم فرآیندی است که طی آن ترکیب مناسب اجزای بتن، طبق مشخصات فنی داده شده، تعیین می گردد. سازوکار طرح مخلوط پیچیده است، زیرا با تغییر دادن یک متغیر ممکن است خواص بتن به صورت متضاد تحت تاثیر قرار گیرد. بنابراین، طرح مخلوط، هنر متعادل کردن این اثرهای متضاد است. البته، در طرح مخلوط ممکن است معیارای دیگری مانند کاهش جکع شدگی، خزش و غیره در نظر گرفته شود. در ادامه، روش های طرح مخلوط ملی ایران، انگلیسی (BS)، آلمانی و نیز آمریکایی (ACI) به صورت راهنمای گام به گام معرفی شده اند. مبانی روش طرح مخلوط ایران برگرفته از روش آلمانی است. در روش ارائه شده به عنوان روش ملی طرح مخلوط بتن، تطابق با استاندارد سنگدانه های بتن (استاندارد ملی ایران به شماره 302) و همچنین آیین نامه بتن ایران و ویژگی های سیمان پرتلند (استاندارد ملی ایران به شماره 389) در نظر گرفته شده است. این روش برای طرح مخلوط بتن های ویژه مانند بتن های حجیم، بتن های سبک، بتن های سنگین و غیره مستقیماً قابل کاربرد نمی باشد بلکه نیاز به اعمال تمهیدات خاص و ایجاد تغییرات می باشد.

در هر کدام از روش ها، جهت طرح مخلوط بتن می توان از نرم افزارهای ارائه شده نیز استفاده نمود. به عنوان مثال، نرم افزار طرح مخلوط بتن طبق روش ملی ایران، نسبت های مخلوط بتن را براساس روش ملی طرح مخلوط بتن ارائه می دهد.

مبانی تعیین نسبت های اختلاط بتن

طرح مخلوط بتن عبارتست از: فرایند انتخاب اجزای مناسب بتن، تعیین مقادیر نسبی، به گونه ای که طرح اقتصادی باشد، الزامات مورد نیاز از جمله مقاومت، دوام، روانی و غیره را برآورد نماید. شایان ذکر است که نسبت های حاصل از تمامی روش ها تنها جنبه راهنمایی دارند. به منظور تعیین نسبت های اختلاط در هر پروژه، باید در کارگاه، مخلوط های آزمایشی ساخته و مورد بررسی قرار گیرند تا اینکه طرح نهایی حاصل شود.

پارامترهای موثر در طرح مخلوط:

• کارائی و روانی مناسب (1- کارائی، 2- روانی)
• دوام (1- نوع سیمان، 2- نوع سنگدانه، 3- حداقل و حداکثر سیمان، 4- حداکثر نسبت آب به سیمان، 5- استفاده از مواد افزودنی)
• مقاومت (1- مقاومت مشخصه، 2- انحراف معیار، 3- کنترل کیفیت)
• سنگدانه ها (1- ایجاد ساختار بتن، 2- کاهش فضای خالی)
• نسبت آب به مواد سیمانی
• سیمان (1- نوع سیمان، 2- ترکیب شیمیایی، 3- نرمی) 

تعیین نسبت های اختلاط مواد تشکیل دهنده بتن باید با شرایط زیر مطابقت داشته باشد:

الف- کارایی و روانی بتن به اندازه کافی باشد تا بتن بتواند به سهولت در قالب ها ریخته شود و به خوبی میلگردها را در برگیرد بدون اینکه جدایی دانه ها یا آب انداختن زیاد روی دهد. جدول 2-1 حدود روانی بتن را برای مصارف مختلف نشان می دهد. در مواردی که از فوق روان کننده های بتن استفاده می شود می توان بتن های سفت و یا با حالت خمیری را به بتن روان تبدیل کرد. لازم به ذکر است که، نسبت های اختلاط مواد تشکیل دهنده بتن براساس تجارب کارگاهی و استفاده از مخلوط های آزمایشی با مصالح مصرفی کارگاه تعیین می شوند.

جدول 1 حدود روانی بتن در مصارف مختلف

 

طبقه بندی روانی	اسلامپ میلیمتر	کاربرد مناسب بتن
خیلی کم (سفت)	25-0	رویه بتنی که به وسیله غلتک لرزنده می شود. بتن های در حد کارایی زیادتر این گروه را در بعضی موارد می توان با ماشین های دستی نیز متراکم نمود.
کم (خمیری)	50-25	رویه بتنی که با غلتکهای دستی و یا شمشه های فلزی دارای یبراتور لرزاننده می شود. بتن های در حد کارایی زیادتر این گروه را در مواردی که مواد سنگی گردگوشه و یا نامنظم مصرف شوند می توان برای ساختن رویه بتنی با دست نیز متراکم نمود. پی های با بتن انبوهی بدون لرزاندن و یا قطعات بتن مسلح با فولاد کم و یا لرزاندن خفیف.
متوسط (شل)	100-50	در حد کارایی کمتر این گروه دالهای مسلحی که با بتن حاوی سنگ شکسته ساته می شوند و با دست متراکم می گردند. بتن مسلح معمولی که با دست متراکم می شود و یا قطعاتی که فولاد زیاد دارند و لرزنده می شود.
زیاد (روان)	175-100	برای قطعاتی که آرماتور زیاد نزدیک به هم دارند و معمولاً برای لرزاندن مناسب نمی باشد.

 

مقاومت فشاری مشخصه بتن، مقاومتی است که حداکثر 5 درصد کلیه مقاومت های اندازه گیری شده برای رده بتن مورد نظر ممکن است کمتر از آن باشد. رده بندی بتن براساس مقاومت مشخصه آن به این ترتیب است:

C6, C8, C10, C16, C20, C25, C30, C40, C50 …… C120 

اعداد بعد از C بیانگر مقاومت فشاری مشخصه بتن برحسب نیوتن بر میلیمتر مربع می باشند. بتن های  رده C16 و بالاتر در بتن آرمه به کار می روند و استفاده از بتن رده C12 در بتن آرمه تنها با داشتن توجیه کافی و با رعایت شرایط لازم مجاز است.

روش های تعیین نسبت های اختلاط

الف- برای بتن های رده C20 و پایین تر می توان نسبت های اختلاط را براساس تجارب قبلی و بدون مطالعه آزمایشگاهی تعیین کرد.

ب- برای بتن های رده C30 و بالاتر، تعیین نسبت های بهینه اختلاط باید از طریق مطالعات آزمایشگاهی و با در نظر گرفتن ضوابط طراحی براساس دوام صورت گیرد. این مطالعات ممکن است قبل از شروع عملیات اجرایی به وسیله طراحی انجام پذیرد و نتیجه به دست آمده به عنوان نسبت های اختلاط مقرر در دفترچه مشخصات فنی خصوصی درج شود، یا به وسیله مجری به انجام رسد و نتیجه به دست آمده به عنوان “نسبت های اختلاط تعیین شده” به کار رود.

جدول 2 مقادیر تقریبی اختلاط بتن در رده های مقاومتی

ردیف	طبقه یا نوع بتن	اختلاط تقریبی بتن	مقدار مصالح برای مترمکعب بتن			اسلامپ بتن cm	مقدار آب برای مترمکعب بتن (لیتر)
سیمان Kg	ماسه Kg	شن Kg
1	400	5/2- 5/1	450	47/0	78/0	10- 5	170- 150
2	350	3-2	400	53/0	78/0	10- 5	160- 140
3	300	5/3- 5/2	350	53/0	83/0	10- 5	150- 130
4	250	5-2	300	53/0	88/0	5- 5/2	145- 130
5	200	7-4	250	53/0	93/0	5- 5/2	145- 125
6	150	6-4	200	53/0	97/0	5- 5/2	140- 125
7	100	13- 5/6	150	53/0	05/1	5- 5/2	140- 120

 

تدوین مدارک مربوط به مقاومت فشاری متوسط

مجموعه مدارکی که نشان می دهند نسبت های پیشنهادی اختلاط، مقاومت فشاری متوسطی، حداقل معادل مقاومت فشاری متوسط لازم را تامین می کند، می تواند مشتمل بر پرونده ای از آزمایش های مقاومت در شرایط کارگاهی یا چند پرونده از آزمایش های مقاومت یا مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی باشد.

الف: پرونده آزمایش های مقاومت باید معرف مصالح و شرایط مورد استفاده در عمل باشد. تییرات در مصالح و نسبت های اختلاط نباید محدودیتی بیشتر از حدود تعیین شده در طرح مورد نظر داشته باشد. به منظور تدوین مدارکی که نشان دهد مخلوط بتن مقاومت متوسط لازم را خواهد داشت، می توان پرونده ای مشتمل بر حداقل 10 آزمایش متوالی یا 30 آزمایش متفرق را به کار برد مشروط بر آنکه این پرونده آزمایش های انجام شده در مدت حداقل 45 روز را در برگیرد. نسبت های لازم برای اختلاط بتن را می توان براساس درونیابی خطی بین مقاومت ها و نسبت های اختلاط ذکر شده در حداقل 2 پرونده آزمایش، مطابق سایر ضوابط این بند به دست آورد.

ب: در صورتی که در کارگاه پرونده های قابل قبول از نتایج آزمایش ها موجود نباشد می توان نسبت های اختلاط را براساس مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی و با مراعات شرایط زیر تعیین کرد:

• اختلاط مصالح باید همان باشد که در طرح مورد نظر به کار خواهد رفت.
• مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی با نسبت های اختلاط و روانی لازم برای کار مورد نظر باید حداقل به سه نسبت مختلف آب به سیمان یا سه مقدار سیمان ساخته شوند، طوری که محدوده ای از مقاومت های فشاری متوسط لازم را در برگیرند.
• مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی باید طوری طراحی شوند که اختلاف اسلامپ آنها با مقدار حداکثر مجاز اسلامپ در محدوده 2 آنها با مقدار حداکثر مجاز اسلامپ در محدوده 2± میلیمتر باشد و برای بتن حباب دار، اختلاف مقدار هوا با هوای حداکثر مجاز در محدوده 5/0± درصد باشد.
• برای هر نسبت آب به سیمان یا هر مقدار سیمان باید حداقل سه آزمونه، ساخته و عمل آورده شوند. آزمونه ها باید در سن 28 روز یا هر سن دیگری که در طرح برای تعیین مقاومت مشخصه بتن مقرر شده آزمایش شوند.
• بعد از حصول نتایج آزمایش های فشاری آزمونه ها باید نموداری رسم کرد که رابطه بین نسبت آب به سیمان با مقاومت فشاری در زمان آزایش را نشان دهد.
• حداکثر نسبت آب به سیمان یا حداقل مقدار سیمان برای بتن مورد استفاده در طرح، باید نظیر قسمتی از نمودار باشد که براساس آن مقاومت فشاری متوسط تامین شود.

انواع روش های متداول طرح اختلاط

با بکارگیری نسبت های صحیح آب، سیمان، شن و ماسه در ساخت بتن، اهداف زیر را دنبال می کنیم:

• رسیدن به مقاومت کافی
• تامین دوام کافی
• رسیدن به اسلامپ مورد نظر

در کارگاه هایی که حجم بتن ریزی بالاست، طرح اختلاط براساس آزمایشگاه بتن تعیین می گردد. البته به شرطی که در مدت استفاده از طرح اختلاط محل تهیه مصالح از بیل شن و ماسه تغییر نکند. علاوه بر روش ملی طرح مخلوط، روش وزنی حجمی (ACI-211-89)، طرح اختلاط به روش آیین نامه BS و نیز روش آلمانی از رایج ترین روش های طرح اختلاط می باشند.

مسائل حرارتی در بتن ریزی

موضوع بتن ریزی در دماهای متفاوت

در بتن ریزی در آب و هوای گرم مسائل خاصی وجود دارند. این مسائل ناشی از دمای بالاتر بتن و در بیشتر موارد، ناشی از نرخ بالاتر تبخیر آب از سطح مخلوط تازه هستند. این مشکلات در بتن ریزی حجیم یا با جرم زیاد با ترک خوردگی های احتمالی ناشی از افزایش دما و افت بعدی ناشی از حرارت هیدراسیون سیمان و تغییر حجم های ناشی از مهارشدگی همراه خواهند بود. از طرف دیگر، در زمان بتن ریزی در هوای سرد نیز احتیاط هایی برای اجتناب از تاثیرات مخرب خرابی یخ بندان در بتن تازه یا در سنین اولیه ضروری است. در این شرایط باید گام های مناسبی در اختلاط، ریختن و عمل آوری بتن برداشته شود.

1- مسائل بتن در آب و هوای گرم

دمای بالاتر بتن تازه نسبت به حالت معمول منجر به هیدراسیون سریعتر سیمان و همچنین تسریع گیرش و مقاومت کوتاه مدت کمتر بتن سخت شده می شود (شکل 1). دلیل این امر، تشکیل ساختار غیریکنواخت ژل می باشد. علاوه بر این، در صورتی که دمای بالا همراه با رطوبت نسبی پایین هوا باشد، مقداری از آب اختلاط سریعاً تبخیر شده و موجب افت بیشتر کارایی، جمع شدگی پلاستیک بیشتر و ترک های سطحی می شود. همچنین دمای بالای بتن تازه در بتن ریزی های حجیم تعیین کننده می باشد، زیرا افزایش سریع دمای هیدراسیون سیمان می تواند سبب گسترش اختلاف های دمایی بیشتری بین بخش های مختلف بتن شود. همچنین سرد شدن متعاقب بتن سبب ایجاد تنش های کششی می شود که ممکن است، موجب ترک خوردگی بتنشوند.

یک مشکل دیگر، ایجاد حباب هوا در بتن است که در دماهای بالا سخت تر ایجاد می شوند، البته این مشکل را می توان به راحتی با مضرف بیشتر ماده افزودنی حباب هوازا حل کرد. مسئله دیگر این است که در صورتی که بتن نسبتاً سرد در اثر دمای بالاتر محیط منبسط شود، آنگاه فضاهای خالی بتن منبسط شده و مقاومت بتن کاهش می یابد. به طور مثال این مورد در قطعات افقی موجود در قالب های فولادی که امکان انبساط در آنها وجود ندارد، اتفاق می افتد. این مسئله در قطعات قائم وجود ندارد.

عمل آوری در دماهای بالا و در هوای خشک، مشکلات بیشتری را به بار می آورد، زیرا آب عمل آوری سریعاً تبخیر شده و در نتیجه هیدراسیون با سرعت کمتری انجام می شود. یکی از نتایج این عمل، افزایش ناکافی مقاومت و وقوع سریع جمع شدگی ناشی از خشک شدن است. مورد دوم احتمالاً سبب ایجاد تنش های کششی بزرگی می شود که برای ترک خوردگی بتن سخت شده کافی خواهند بود. چنین نتیجه می شود که جلوگیری از تبخیر از سطح بتن حیاتی است.

شکل 1 تاثیر دما طی 28 روز اول برمقاومت بتن (نسبت آب به سیمان برابر با 41/0، مقدار حباب هوا برابر با 5/4 درصد و سیمان مصرفی سیمان پرتلند معمولی (نوع I) می باشد.)

2- بتن ریزی در آب و هوای گرم

در اولین قدم، دمای بتن در کارگاه یا در لحظه تحویل باید پایین نگه داشته شود. ترجیحاً دمای بتن نباید بیشتر از 16 درجه سلسیوس (60 درجه فارنهایت) و حداکثر باید 32 درجه سلسیوس (90 درجه فارنهایت) باشد.دمای واقعی بتن تا حدی بیشتر از دمای به دست آمده از عبارت بالاست که دلیل آن کار مکانیکی انجام شده در هنگام اختلاط و افزایش اولیه حرارت هیدراسیون سیمان می باشد. معمولاً، عبارت فوق، به استثنای این مورد، به اندازه کافی دقیق است.از آنجا که اغلب کنترل های معینی بر دمای برخی از اجزای تشکیل دهنده بتن وجود دارد، بررسی تاثیر نسبی تغییر دمای آنها مفید است.

به عنوان مثال، در یک نسبت آب به سیمان 5/0 و نسبت مصالح سنگی به سیمان 6/5، می توان با کاهش دمای سیمان تا 9 درجه سلسیوس (9 درجه فارنهایت)، یا دمای آب تا 6/3 درجه سلسیوس (6/3 درجه فارنهایت) یا دمای مصالح سنگی تا 6/1 درجه سلسیوس (6/1 درجه فارنهایت)، دمای بتن تازه را تا 1 درجه سلسیوس (یا 1 درجه فارنهایت) کاهش داد. بنابراین، می توان مشاهده کرد که به دلیل مقدار کمتر سیمان در مخلوط، دمای سیمان نسبت به سایر اجزای تشکیل دهنده بتن به اندازه بیشتری کاهش پیدا کند. علاوه بر این خنک کردن آب به مراتب راحت تر از خنک کردن سیمان و مصالح سنگی است.

علاوه بر این، این امکان وجود دارد که از یخ به عنوان بخشی از آب اختلاط استفاده کنیم. حتی این کار موثرتر است، زیرا برای تامین گرمای یخ حرارت بیشتری را از سایر اجزای تشکیل دهنده بتن جذب می کند. هنگام استفاده از یخ به دقت ویژه ای نیاز می باشد، زیرا الزامی است که تمام یخ پیش از تکمیل اختلاط به طور کامل ذوب شود.

اگر چه تاثیر سرد کردن مصالح سنگی کمتر از سرد کردن آب است، اما می توان با دپو کردن مصالح سنگی در سایه و به دور از پرتو مستقیم خورشید و با آب پاشی کنترل شده دپو به نحوی که گرما با تبخیر آب از بین رود، به سادگی و با هزینه پایین دمای بتن را به طور قابل قبولی کاهش داد. از روش های دیگر مورد استفاده می توان به پوشاندن لوله های آب، رنگ کردن تمامی لوله ها و مخازن روباز با رنگ سفید، آب پاشی قالب ها پیش از اقدام به بتن ریزی، و اقدام به بتن ریزی در عصر را نام برد.

درخصوص انتخاب نسبت های اختلاط مناسب برای کاهش تاثیر دمای بالای هوا، مقدار سیمان باید تا حد امکان کم باشد، به طوری که کل حرارت هیدراسیون پایین باشد. برای اجتناب از مشکلات کارایی، نوع و دانه بندی مصالح سنگی باید به گونه ای انتخاب شود که از نرخ های بالا جذب آب اجتناب شده و مخلوط به اندازه کافی چسبنده باشد. همچنین وجود ناخالصی هایی از قبیل سولفات ها نه تنها همواره نامطلوب است، بلکه در این مورد خاص نیز می تواند سبب گیرش آنی یا کاذب شوند.

برای کاهش افت کارایی و همچنین افزایش زمان گیرش می توان از یک ماده افزودنی کندگیرکننده استفاده کرد. مزیت این ماده افزودنی جلوگیری از تشکیل درزهای سرد در لایه های بتن ریزی متوالی می باشد. ممکن است، برای برخی کاربردهای ویژه مقدار مصرف بالای این ماده افزودنی الزامی باشد و از سوی متخصصان مواد افزودنی توصیه شود.

تبخیر آب از مخلوط پس از بتن ریزی اجتناب ناپذیر است. اجتناب نرخ های تبخیر از kg/m2 25/0 (lb/ft2 05/0) برساعت از سطوح روباز بتنی برای حصول اطمینان از عمل آوری مناسب و جلوگیری از جمع شدگی پلاستیک الزامی است. نرخ تبخیر به دماهای هوا، دمای بتن، رطوبت نسبی هوا و سرعت باد بستگی داشته و مقدار آن را می توان از شکل 2 تخمین زد. بتن باید از نور خورشید محافظت شود، در غیر این صورت، اگر شب سردی فرا رسد، احتمال ترک خوردگی حرارتی در اثر مهار انقباض ناشی از سرد شدن و نه الزاماً از گرمای هوا وجود خواهد داشت. وسعت ترک خوردگی با اختلاف دمای بین بتن و هوای اطراف آن رابطه مستقیم دارد.

در آب و هوای خشک، خیس کردن بتن و فراهم آوردن شرایط تبخیر به خنک شدن و همین طور عمل آوری موثر بتن منجر می شود. سایر روش های عمل آوری تاثیر کمتری خواهند داشت. در صورت استفاده از غشاها یا ورقه های پلاستیکی باید رنگ آنها سفید باشد به طوری که پرتو خورشید را بازتاب دهند. سطوح بتنی بزرگ روباز از قبیل بزرگراه ها یا باندهای پرواز در برابر این نوع مشکلات حرارتی آسیب پذیری بیشتری دارند و بتن ریزی و عمل آوری چنین بتن هایی باید با دقت برنامه ریزی و اجرا شود.

شکل 2 تاثیر دمای هوا و بتن، رطوبت نسبی و سرعت باد بر نرخ تبخیر رطوبت سحطی از بتن

(براساس آیین نامه ACI 305.R-99).

3- بتن های حجیم

هنگام بتن ریزی حجم های زیاد بتن ساده (غیر مسلح) به عنوان مثال در سدهای وزنی، احتمال ترک خوردگی حرارتی به دلیل مهار انقباض هنگام کاهش دما از دمای نقطه اوج که ناشی از حرارت هیدراسیون سیمان است، وجود دارد. چنین ترک خوردگی ممکن است، چندین هفته گسترش یابد. جدا از این موضوع، خطر ترک خوردگی حرارتی در سنین اولیه بتن در مقاطع نازکتر نیز وجود دارد، مگر اینکه این مقاطع به طور مناسب آرماتورگذاری شوند.

ترک خوردگی حرارتی باید به وضوح از ترک خوردگی پلاستیک که در سطح یا در نزدیکی سطح بتن و در هنگامی که بتن هنوز حالت پلاستیک دارد و تبخیر سریع آب از آن اتفاق می افتد، تشخیص داده شود. همچنین این نکته را می توان اضافه کرد که خشک شدن می تواند سبب ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی شود که معمولاً کمی دیرتر از ترک خوردگی حرارتی به وجود می آیند.

زمانی که یک جرم بتنی در تماس با جو قرار دارد، به این دلیل که داخل آن داغ و سطح خارجی آن در حال انتقال حرارت به محیط است، دچار گرادیان حرارتی می شود. بنابراین در قسمت داخلی بتن که در برابر انبساط حرارتی کاملاً مقید شده است، تنش فشاری ایجاد می شود که باتنش کششی خارجی موازنه می شود.

اگر چه هر دو نوع تنش در اثر خزش جزئی آزاد می شوند، اما تنش کششی ممکن است به اندازه کافی برای ایجاد ترک خوردگی سطحی بزرگ باشد. مادامی که بتن شروع به سرد شدن و انقباض می کند، تنش کششی در قسمت خارجی بتن آزاد شده و هر نوع ترک سطحی بسته می شود و علاوه بر این، اینگونه ترک ها معمولاً بی ضرر هستند. از آنجا که انقباض قسمت های داخلی بیشتر از انقباض قسمت های خارجی است، کرنش در قسمت های داخلی مهار شده و برای موازنه با تنش فشاری موجود در قسمت های خارجی، در قسمت داخلی بتن تنش کششی ایجاد می شود. به دلیل بلوغ بیشتر بتن در فاز سرد شدن، کرنش آزاد شده توسط خزش در این فاز کمتر از فاز گرم شدن است. بنابراین، ممکن است، تنش کششی ایجاد شده در اثر مهار داخلی در فاز سرد شدن برای ایجاد ترک خوردگی در داخل بتن به اندازه کافی بزرگ باشد. از این رو، به منظور اجتناب از ترک خوردگی الزامی است که اختلاف یا گرادیان دما در بتن محدود شود.

از طرف دیگر، زمانی که کل حجم بتن در برابر هوای خازج یا زمین عایق می شود، به گونه ای که دما در کل جرم بتن یکنواخت باشد، ترک خوردگی تنها در صورتی اتفاق خواهد افتاد که انقباض کل یا بخش خارجی بتن طی دوره سرد شدن مهار شود. به نوع مهارشدگی، مهار خارجی می گویند و برای اجتناب از ترک خوردگی ناشی از آن الزامی است که اختلاف بین دمای نقطه اوج بتن و دمای محیط و یا مهارشدگی به حداقل ممکن برسد. اختلاف قابل قبول بین دمای نقطه اوج بتن و دمای نهایی محیط باید در هنگام استفاده از مصالح سنگی شن فلینت به حدود 20 درجه سلسیوس (36 درجه فارنهایت)، هنگام استفاده از مصالح سنگی سنگ آهکی خاص به حدود 40 درجه سلسیوس (72 درجه فارنهایت) محدود گردد. اما هنگام استفاده از برخی از مصالح سنگی سبک دانه می تواند تا 130 درجه سلسیوس (234 درجه فارنهایت) نیز برسد.

برای به حداقل رساندن اختلاف یا گرادیان دما می توان از چندین روش به شرح زیر استفاده کرد:

الف) اجزای تشکیل دهنده مخلوط را با استفاده از هر یک از روش های ذکر شده سرد کرد، به طوری که دمای بتن تازه تا حدود 7 درجه سلسیوس (45 درجه فارنهایت) کاهش یابد. با این روش اختلاف بین دمای نقطه اوج و دمای محیط در فاز سرد شدن کاهش خواهد یافت.

ب) سطح بتن را تنها در مقاطع نازکتر از حدود 500 میلیمتر (یا 20 اینچ) با استفاده از قالب هایی که عایق بندی کمی دارند، مانند قالب های فولادی سرد کرد. در این مورد، سرد کردن سطح بتن، افزایش دمای قسمت مرکزی بتن را بدون اینکه موجب گرادیان های دمایی مضر و در نتیجه ایجاد مهار داخلی شود، کاهش می دهد.

ج) کل سطح بتن (شامل سطح فوقانی) در مقاطع بزگ تر از 500 میلیمتر (یا 20 اینچ) را با استفاده از یک ماده مناسب برای قالب بندی بتن از محیط اطراف مجزا ساخت، به طوری که گرادیان های حرارتی به حداقل مقدار خود برسد. در این حالت بتن به شرط عدم وجود مهار خارجی آزادانه منبسط و منقبض می شود.

د) اجزای تشکیل دهنده بتن به دقت انتخاب شود.

انتخاب اجزای تشکیل دهنده بتن علاوه بر دما به عوامل موثر بر ترک خوردگی نیز بستگی دارد. انتخاب مصالح سنگی مناسب می تواند به کاهش ضریب انبساط حرارتی بتن و افزایش ظرفیت کرنش کششی آن کمک کند. به عنوان مثال، بتن ساخته شده از مصالح سنگی تیزگوشه دارای ظرفیت کرنش کششی بیشتری نسبت به بتن ساخته شده از مصالح سنگی گردگوشه است. به طور مشابه، مصالح سنگی سبک ظرفیت کرنش کششی بیشتری را نسبت به مصالح سنگی با وزن معمولی نتیجه می دهند. البته این مزیت تا حدی با لزوم مقدار سیمان بیشتر در بتن ساخته شده با مصالح سنگی سبک با مقاومت و کارایی مشابه جبران می شود.

به طور کلی، استفاده از سیمان با حرارت زایی پایین، جایگزین کردن پوزولان، مصرف مقدار سیمان کمتر و استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب در کاهش دمای نقطه اوج مفید هستند. انتخاب نوع سیمان براساس مشخصات تولید حرارت که برافزایش دما تاثیر می گذارد، یعنی نرخی که در آن حرارت تولید می شود و همچنین حرارت کل، صورت می گیرد. البته هرچه مقدار سیمان در واحد حجم بتن بیشتر باشد، میزان حرارت کل بیشتر خواهد بود. در مقاطع کوچک، نرخ افزایش حرارت باتوجه به میزان حرارت تولید شده اهمیت قابل توجهی پیدا می کند، زیرا حرارت به آهستگی پخش می شود، درحالی که در مقاطع حجیم افزایش حرارت به دلیل خود عایق بندی، بیشتر به حرارت کل تولید شده بستگی دارد.

بنابراین می توان مشاهده نمود که افزایش حرارت به یک سری از عوامل از قبیل نوع و مقدار سیمان (یا به بیان دقیقتر به نوع و مقدار تمامی مواد سیمانی)، اندازه مقطع، مشخصات عایق بندی قالب و دمای بتن ریزی بستگی دارد. باتوجه به مورد آخر می توان به این نکته اشاره کرد که دمای بالاتر در زمان بتن ریزی موجب هیدراسیون سریعتر سیمان و افزایش دمای بیشتر می شود.

در عمل، مخلوطی از سیمان پرتلند ضدسولفات (نوع V) و سرباره آسیاب شده کوره آهن گدازی کمترین افزایش دما را ایجاد می کنند. بهترین ترکیب بعدی، مخلوط سیمان پرتلند معمولی (نوع I) و سرباره و پس از آن جایگزین کردن سیمان پرتلند با خاکستر بادی (PFA) است. در مقاطع بتنی حجیم، مقدار مواد سیمانی یعنی سیمان به اضافه سرباره یا خاکستر بادی، بیش از آنکه براساس مقاومت فشاری مشخصه 28 روزه، که نیازی نیست بیش از MPa 14 (psi 2000) باشد، انتخاب شود؛ تحت تاثیر ملزومات نفوذناپذیری و دوام (حداکثر نسبت آب به سیمان) قرار دارد. به هر حال، در بتن سازه ای مسلح ممکن است، مقاومت اولیه بالاتر یک معیار بحرانی به حساب آید، به طوری که ممکن است، از سیمان پرتلند معمولی (نوع I) تنها و در مقادیر بالا استفاده شود. بنابراین پذیرفتن روش های جایگزین دیگر برای به حداقل رساندن اثرات موثر افزایش دما الزامی است.

قبلاً به اختلاف دماهای قابل قبول اشاره کردیم. اگر چه اختلاف دما در یک حالت معین با علم به مشخصات دمایی بتن و عایق گرمایی آن قابل محاسبه است، اما در عمل، دما باید در نقطه های مختلف با یک ترموکوپل اندازه گیری شود. آنگاه این امکان وجود خواهد داشت که عایق بندی بتن به نحوی اصلاح شود که اختلاف های دمایی محدود شوند. عایق بندی باید با افت حرارت به وسیله تبخیر و همین طور انتقال و تابش کنترل شود. در ابتدای کار باید از یک غشای پلاستیکی یا ترکیبات عمل آوری استفاده کرد، درحالی که یک تخته صاف، بتن را در مقابل سایر حالت های افت حرارت عایق خواهد کرد. لحاف های با روکش پلاستیکی در تمامی موارد مفید هستند.

زمان باز کردن قالب از نقطه نظر به حداقل رساندن اختلاف های دمایی حائز اهمیت می باشد. باز کردن زودهنگام قالب در مقاطع نازک، کمتر از 500 میلیمتر (200)، امکان سرد شدن سریعتر را به سطح بتن می دهد. به هرحال، عایق بندی در مقاطع حجیم منفرد باید تا هنگامی که کل مقطع به اندازه کافی خنک شد، در جای خود باقی بماند، به طوری که هنگام باز شدن قالب به طور کامل، افت دمای سطحی بیش از مقدار ارائه شده به عنوان مثال 10 درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) برای بتن ساخته شده با مصالح سنگی شن فلینت نباشد. دلیل مقدار کمتر برای اختلاف دماهای قابل قبول این است که هنگامی که عایق بندی برداشته می شود، خنک شدن سریعتر اتفاق می افتد، طوری که خزش نمی تواند به افزایش ظرفیت کرنش کششی بتن کمک کند. به این دلیل ممکن است، قالب بندی و عایق بندی مقاطع بزرگ تا دو هفته پیش از اینکه بتن تا حد دمای مطمئن سرد شود، در جای خود باقی بماند. به هر حال، این روش در صورتی که مقطع در معرض مهار خارجی قرار بگیرد، از ترک خوردگی جلوگیری نمی کند و باید سایر روش های چاره ساز دیگر نیز مورد بررسی قرار گیرند. این روش ها شامل توالی ساخت و فراهم نمودن درزهای حرکتی هستند.

4- بتن ریزی در آب و هوای سرد

مشکلات بتن ریزی در آب و هوای سرد برخاسته از عمل یخ بندان بر بتن تازه است. اگر بتنی که هنوز گیرش نیافته است، یخ بزند، آب اختلاط به یخ تبدیل شده و حجم کلی بتن افزایش می یابد. ازآنجا که در شرایط موجود آبی برای واکنش های شیمیایی وجود ندارد، گیرش و سخت شدن بتن به تاخیر می افتد و در نتیجه مقداری از خمیر سیمان در اثر تشکیل یخ گسیخته می شود. زمانی که این یخ در سنین بعدی ذوب می شود، بتن در شرایط منبسط شده، گیرش یافته و سخت خواهد شد، به طوری که بتن حاوی حجم بالایی از منافذ خواهد بود و در نتیجه مقاومت آن کاهش خواهد یافت.

امکان ویبره کردن مجدد بتن در لحظه ذوب شدن یخ و در نتیجه تراکم مجدد آن وجود دارد، اما به طور کلی، چنین روشی به دلیل اینکه تعیین دقیق زمان شروع گیرش در بتن مشکل است، توصیه نمی شود.

در صورتی که ذوب شدن یخ بعد از گیرش بتن و پیش از اینکه مقاومت بتن به حد قابل قبولی برسد، اتفاق بیفتد، انبساط همراه با تشکیل یخ سبب گسیختگی و افت غیرقابل بازگشت مقاومت می شود. به هر حال، در صورتی که بتن بتواند پیش از یخ زدن به یک مقاومت کافی برسد، می تواند در برابر فشارهای داخلی تولید شده به وسیله تشکیل یخ حاصل از آب اختلاط باقی مانده، مقاومت کند. در این مرحله مقدار یخ تشکیل شده، کم است، زیرا مقداری از آب اختلاط بتن در فرآیند هیدراسیون سیمان ترکیب شده و مقداری نیز در حفره های ژلی کوچک قرار گرفته که قادر به یخ زدن نیستند. متاسفانه تعیین سنی که درآن بتن به اندازه کافی برای پایداری در برابر یخ زدن مقاوم است، ساده نیست. البته تعدادی داده های سرانگشتی موجود هستند. به طور کلی، هیدراسیون پیشرفته سیمان و مقاومت های بیشتر بتن آسیب پذیری در برابر عمل یخ بندان را کاهش می دهند.

علاوه براینکه بتن باید در سنین اولیه در برابر عمل یخ بندان محافظت شود، همچنین باید در زمان خدمت دهی در برابر چرخه های بعدی یخ زدن و ذوب شدن، در صورت وقوع، پایدار است. در اینجا، تنها به جلوگیری از یخ زدن بتن تازه و محافظت آن طی هیدراسیون اولیه می پردازیم. برای حصول این امر باید اطمینان حاصل کرد که دمای بتن ریزی به اندازه کافی برای جلوگیری از یخ زدن آب اختلاط بالا بوده و بتن از نظر دمایی برای مدت زمان کافی تا رسیدن به مقاومت مناسب محافظت شده است. جدول 1.9 دماهای حداقل توصیه شده برای بتن ریزی را به ازای دماهای مختلف هوا و اندازه های متفاوت مقطع در زمان بتن ریزی در آب و هوای سرد ارائه می دهد. می توان مشاهده کرد که دماهای قابل قبول حداقل برای بتن به عنوان دماهای بتن ریزی و نگهداری برای مقاطع بزرگ تر به دلیل افت حرارتی کمتر، پایین تر خواهد بود. از همان جدول می توان متوجه شد، هنگامی که دمای هوا زیر 5 درجه سلسیوس (40 درجه فارنهایت) است، بتن باید به دلیل افت های حرارتی که طی حمل و بتن ریزی اتفاق می افتد، در دماهای بالاتر مخلوط شود. علاوه بر این، باید اطمینان حاصل کرد که بتن تازه در برابر سطح یخ زده ریخته نشده باشد. علاوه بر این برای اجتناب از احتمال ترک خوردگی حرارتی در 24 ساعت اول پس از اتمام دوره محافظت و هنگامی که بتن تا دمای محیط اطراف سرد می شود نباید حداکثر افت مجاز دما طی این 24 ساعت از مقادیر ارائه شده در جدول 1 بیشتر باشد.

جدول 1.9 دماهای توصیه شده بتن برای بتن ریزی در آب و هوای سرد.

دمای هوا	حداقل ابعاد مقطع
	کوچکتر از mm 300 (in 12)	300 تا mm 900 (12 تا in 36)	900 تا mm 1800 (36 تا in 72)	بالاتر از mm 1800 (in 72)
	حداقل دمای بتن هنگام ریختن و نگهداری
	(°F 55) °C 10	(°F 50) °C 10	(°F 45) °C 7	(°F 55) °C 13
	حداقل دمای بتن هنگام اختلاط برای دمای هوا
بالای (°F 30) °C 1- 18- تا (0 تا °F30) °C 1- زیر (°F 0) °C 18-	(°F 60) °C 16 (°F 65) °C 18 (°F 70) °C 21	(°F 55) °C 13 (°F 60) °C 16 (°F 65) °C 18	(°F 50) °C 10 (°F 55) °C 13 (°F 60) °C 16	(°F 45) °C 7 (°F 50) °C 10 (°F 55) °C 13
	حداکثر افت دمای مجاز در 24 ساعت اول پس از پایان محافظت
	°C 28 (°F 50)	°C 22 (°F 40)	°C 17 (°F 30)	°C 11 (°F 20)

جدول 2 زمان های محافظت توصیه شده برای بتن ریزی در آب و هوای سرد (با استفاده از بتن هوازایی شده).

نوع سیمان، ماده افزودنی، مقدار سیمان	زمان نگهداری متناسب با سطح اطمینان مقاومت (روز) برای گروه خدمت دهی
	بدون بار، در معرض شرایط محیطی	بدون بار، در معرض شرایط محیطی	با بار جزئی، در معرض شرایط محیطی	با بار کامل، در معرض شرایط محیطی
سیمان معمولی (نوع I)، اصلاح شده (نوع II) سیمان تندگیر (نوع III) یا تسریع کننده یا kg/m360 (lb/yd3 100) سیمان اضافی	2 1	3 2	6 4	جدول 3.9 را ببینید جدول 3.9 را ببینید

ممکن است به این نکته توجه شود که بتن ساخته شده از مصالح سنگی سبک حرارت بیشتری را نگه می دارند، به طوری که می توان از دماهای حداقل کمتری در زمان بتن ریزی یا نگهداری بتن بهره برد.

مدت زمان محافظت پیوسته برای بتن حباب هوازایی شده ساخته شده با مصالح سنگی سبک که در دماهای توصیه شده در جدول 1 بتن ریزی و نگهداری شده اند، در جدول 2 نشان داده شده است. البته باید در جاهایی که احتمال وقوع یخ زدن و ذوب شدن در دوره خدمت دهی بتن وجود دارد، از بتن هوازایی شده استفاده شود، اما در صورتی که الزاماً باید در ساخت از بتن بدون حباب هوا استفاده کرد، زمان های محافظت نشان داده شده در جدول 2 باید حداقل دو برابر شوند، زیرا چنین بتنی، به خصوص در وضعیت اشباع، بیشتر در برابر صدمه یخ بندان آسیب پذیر است. دوره های زمانی محافظت نشان داده شده در جدول 2 به نوع و مقدار سیمان، استفاده یا عدم استفاده از تسریع کننده و شرایط خدمت دهی بستگی دارد. زمان های محافظت باید این اطمینان را ایجاد کنند که از صدمه یخ بندان در سنین اولیه و مسائل دوامی در سنین بعدی اجتناب خواهد شد.

دوره های زمانی برای مواردی که نسبت بالایی از مقاومت طراحی بتن سازه ای باید پیش از قالب برداری و شمع گذاری ایمن کسب شود، در جدول 3 ارائه شده است. این مقادیر به طور متداول برای مقاومت 28 روزه 21 تا MPa 34 (3000 تا psi 5000) ارائه شده اند. مقادیر متناظر برای دوره های محافظت در سایر شرایط خدمت دهی و انواع دیگر باید از رابطه مقاومت از پیش تعیین شده – بلوغ بتن استنباط شود.

از جدول های 2 و 3 چنین به نظر می رسد که برای حصول نرخ های بالای گسترش حرارت (و در نتیجه افزایش دمای اولیه) باید از سیمان پرتلند (نوع III) یا ماده افزودنی تندگیرکننده و ترجیحاً از یک مخلوط پرعیار دارای نسبت آب به سیمان کم استفاده شود.

قبلاً به حداقل دمای لازم بتن در زمان بتن ریزی اساره شد. هدف رسیدن به دمایی بین 7 تا 21 درجه سلسیوس (45 تا 70 درجه فارنهایت) می باشد. تجاوز از دمای بالا می تواند منجر به تاثیر نامطلوب برمقاومت بلند مدت گردد. دمای بتن در زمان بتن ریزی تابعی از دمای اجزای تشکیل دهنده مخلوط است و می توان آن را با معادله 1 محاسبه کرد. در صورت لزوم می توان اجزای تشکیل دهنده بتن را گرم کرد.

جدول 3 زمان های محافظت توصیه شده برای بتن بارگذاری شده امل در آب و هوای سرد.

نوع سیمان	دوره نگهداری (روز)
	درصد مقاومت 28 روزه
	50	65	85	95
سیمان پرتلند معمولی (نوع I) سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II) سیمان پرتلند تندگیر (نوع III)	برای دمای بتن (°F 50) °C 10
	6 9 3	11 14 5	21 28 16	29 35 26
	برای دمای بتن (°F 70) °C 21
سیمان پرتلند معمولی (نوع I) سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II) سیمان پرتلند تندگیر (نوع III)	4 6 3	8 10 4	16 18 12	23 24 20

از مطالب ذکر شده در بخش بتن ریزی در آب و هوای گرم چنین برداشت می شود که گرم کردن آب ساده تر و موثرتر می باشد، اما تجاوز از دمای 60 تا 80 درجه سلسیوس (140 تا 180 درجه فارنهایت) از آنجا که ممکن است، منجر به گیرش آنی سیمان شود، نامطلوب خواهد بود. این موضوع ناشی از اختلاف دمای بین آب و سیمان است. همچنین جلوگیری از تماس مستقیم سیمان با آب داغ از آنجا که می تواند منجر به انباشتگی سیمان (گلوله های سیمان) شود، حائز اهمیت است و به این دلیل ترتیب ریختن مواد به درون مخلوط کن باید دارای نظم مناسبی باشد.

در صورتی که گرم کردن آب، دمای بتن را به اندازه کافی بالا نبرد، می توان مصالح سنگی را به طور غیرمستقیم یعنی با جریان بخار درون لوله های مارپیچ تا حدود 52 درجه سلسیوس (125 درجه فارنهایت) گرم کرد. گرم کردن مستقیم با بخار می تواند منجر به افزایش قابل توجه مقدار رطوبت مصالح سنگی شود. زمانی که دمای مصالح سنگی کمتر از صفر درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) است، رطوبت جذب شده در حالت منجمد قرار دارد. بنابراین، نه تنها فرآیند گرم کردن مستلزم افزایش دمای یخ از دمای مصالح سنگی Ta به صفر درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) می باشد، بلکه مستلزم تغییر حالت یخ به آب (گرمای نهان ذوب) نیز می باشد.

پس از بتن ریزی می توان دمای کافی برای بتن را از طریق عایق بندی بتن از جو و در صورت لزوم، با ساخت یک فضای بسته در اطراف سازه به شرط اینکه منبع حرارت درون فضای بسته باشد، تامین کرد. نحوه گرمادهی باید به گونه ای باشد که بتن سریعاً خشک نشده و دمای بخشی از آن، بیش از حد بالا نرود. همچنین منجر به غلظت بالای گاز CO2 (که می تواند سبب کربناسیون شود) در جو نشود. به دلایل ذکر شده، احتمالاً جریان بخار بهترین منبع گرما می باشد. در برخی مواقع از قالب های فولادی پوشش دار با آب داغ استفاده می شود.

دمای بتن در سازه های مهم باید به طور منظم تحت نظر باشد. در تصمیم گیری در مورد محل قرارگیری ئماسنج ها یا ترموکوپل ها باید یادآوری شود که گوشه ها و ضلع های مقاطع بتنی نسبت به عمل یخ بندان آسیب پذیر هستند. نظارت بر دمای بتن این امکان رافراهم می سازد که بتوان عایق بندی یا گرمادهی به بتن را باتوجه به شرایط محیطی از قبیل وزش بادی که دمای هوا را به طور ناگهانی کاهش می دهد و یکی از شرایط پیشروی عمل یخ بندان است، تنظیم نمود. از طرف دیگر، برف به عنوان یک عایق عمل کرده و در نتیجه یک محافظت طبیعی را به وجود می آورد.