هوای گرم سبب مشکلات در تولید، جایدهی و عمل‌آوری بتن شده و اثر نامطلوب در خواص و بهره‌برداری بتن دارد. هوای گرم عبارت است از ترکیبی از هر چهار عامل: دمای زیاد هوا، رطوبت نسبی کم، سرعت باد و دمای بتن، در کیفیت بتن تازه یا سخت شده اثر می‌گذارد و سبب بروز خواص نامطلوب در بتن می‌شود.

به طور کلی اگر دمای بتن بیشتر از 32^oC باشد، هوای گرم محسوب می‌گردد و باید از تمهیدات ارائه شده در این فصل استفاده شود. در شرایط هوای گرم، لازم است از بتن‌ریزی خودداری گردد. در چنین مواردی بهتر است به جای ساخت بتن و بتن‌ریزی در اواسط روز، در اوایل صبح و یا شب هنگام، بتن‌ریزی انجام گردد.

هوای گرم آثار نامطلوب در بتن تازه و سخت شده دارد و چنانچه تمهیدات خاص اعمال نگردد، کیفیت مورد نظر بتن حاصل نمی‌شود. آثار نامطلوب هوای گرم در بتن تازه (خمیری) به شرح زیر است:

الف - افزایش سرعت افت اسلامپ که متعاقب آن، تمایل به افزودن آب به مخلوط در کارگاه نیز افزایش می‌یابد.

ب - افزایش سرعت گیرش بتن و درنتیجه، مشکلاتی مثل انتقال، پرداخت و عمل‌آوری بتن پیش می‌آید و امکان به وجود آمدن درز سرد افزایش می‌یابد.

پ - احتمال ترک‌خوردگی پلاستیک افزایش می‌یابد.

ت - کنترل حباب هوای ایجاد شده (توسط مواد حباب‌زا) در بتن تازه مشکل می‌گردد.

آثار نامطلوب هوای گرم در بتن درحالت سخت شده، شامل موارد زیر است:

الف - افزایش مقدار آب مخلوط بتن سبب کاهش مقاومت بتن می‌گردد.

ب - افزایش دمای بتن باعث کاهش مقاومت درازمدت بتن می‌شود. به طور کلی هوای گرم سبب افزایش مقاومت فشاری زود هنگام بتن می‌گردد، اما مقاومت نهایی کمتر از مقاومت بتن در شرایط معمولی خواهد بود.

پ - احتمال ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی (از نوع خشک شدگی) افزایش می‌یابد.

ت - به دلیل افزایش نسبت آب به سیمان (به دلیل تمایل افزودن آب مخلوط) دوام بتن کاهش می‌یابد.

ث - نفوذپذیری بتن به دلیل رشد سریع بلورهای حاصل افزایش می‌یابد.

ج - کاهش پیوستگی بین بتن و میلگرد به وجود می‌آید.

چ - احتمال خوردگی میلگردهای بتن در شرایط خورنده (به ویژه در سواحل جنوب کشور) افزایش می‌یابد.

ح - نمای بتن دچار تغییر رنگ شده و ظاهر آن به دلایل مختلف از جمله ایجاد درز سرد، نامطلوب می‌گردد.

1-14- عوامل مؤثر در تشدید خسارات ناشی از هوای گرم:

الف - استفاده از سیمان‌های زودگیر یا با سرعت هیدراسیون زیاد

ب - استفاده از مواد افزودنی شیمیایی زودگیرکننده و یا مواد افزودنی معدنی که در افزایش سرعت هیدراسیون موثر است (نظیر دوده سیلیسی)

پ - به کارگیری نسبت‌های آب به سیمان کم و بتن‌های پر مقاومت با عیار سیمان زیاد

ت - ساخت قطعات بتن مسلح نازک و پر میلگرد

ث - استفاده از سیمان‌ها و یا مواد افزودنی انبساط‌زا

بنابراین مشاهده می‌شود که کار اجرایی با بتن‌های با دوام که در آنها نسبت آب به سیمان تا حد 0/4 پایین می‌آید، و طبیعتاً عیار سیمان افزایش پیدا می‌کند و در مناطق جنوب کشور تبعاتی را به بار می‌آورد که نیاز به رعایت شرایط بتن‌ریزی در هوای گرم را دو چندان می‌کند. برای کاهش عیار سیمان در این شرایط نیاز به استفاده از مواد روان‌کننده به خوبی احساس می‌شود.

2-14- جمع‌شدگی خمیری

یکی از مهمترین آثار نامطلوب هوای گرم، احتمال ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری است. این نوع ترک‌ها به علت تبخیر سریع آب بتن رخ می‌دهد. به عبارت دیگر، چنانچه مقدار تبخیر بیشتر از مقدار آب‌آوری باشد، سبب ترک‌خوردگی می‌شود. چهار عامل: دمای هوا، رطوبت محیط، سرعت باد و دمای بتن، در مقدار تبخیر آب از سطح بتن اثر دارند. چنانچه مقدار تبخیر آب از سطح بتن بیشتر از 1 kg/m² در ساعت باشد، احتمال ترک‌خوردگی بسیار زیاد، لازم است تمهیدات این فصل دقیقاً اجرا گردد. اما به هر حال، وقتی مقدار تبخیر از حد 0.5 kg/m² در ساعت بیشتر می‌شود، توصیه می‌شود تمهیدات ارائه شده در این فصل به کار گرفته شود.

برای تخمین مقدار تبخیر می‌توان از نمودار شکل 1، استفاده کرد. همان طور که در شکل مشاهده می‌شود نیاز به دانستن رطوبت نسبی محیط، دمای هوا، سرعت باد و دمای بتن است. با استفاده از رطوبت‌سنج ساده و دماسنج می‌توان رطوبت و دمای محیط و هم چنین دمای بتن را اندازه‌گیری کرد. برای تعیین سرعت وزش باد می‌توان از بروز پدیده‌های ساده‌ای همچون حرکت برگ‌ها، شاخه‌ها و درختان و سایر پدیده‌هایی که دراطراف مشاهده می‌شود کمک گرفت و سرعت باد را تخمین زد. برای تقسیم‌بندی بر اساس مشاهدات ظاهری محیط می‌توان موارد زیر را ذکر کرد:

• سرعت باد تا 10 km/h (کیلومتر در ساعت) باعث حرکت برگ‌ها می‌شود.
• سرعت باد تا 20 km/h (کیلومتر در ساعت) درختان کوچک را حرکت می‌دهد.
• سرعت باد تا 30 km/h (کیلومتر در ساعت) سبب حرکت شاخه‌های بزرگ می‌شود.

برای چگونگی استفاده از نمودار شکل 1، به مثال زیر مراجعه شود:

فرض می‌گردد که دمای محیط 30^oC باشد، یک خط عمودی ترسیم می‌گردد تا رطوبت نسبی محیط را که 50 درصد است، قطع کند. سپس یک خط افقی ترسیم می‌شود تا دمای بتن را که در این مثال، 30^oC است قطع کند. فرض می‌گردد که سرعت باد 15 km/h باشد، بنابراین یک خط عمودی کشیده می‌شود تا این مقدار سرعت باد را قطع کند. در آخرین مرحله از نقطه نهایی یک خط افقی کشیده می‌شود تا مقدار شدت تبخیر در محور عمودی مشخص گردد. در این مثال، مقدار شدت تبخیر نزدیک به 1 kg/m²/h است، بنابراین باید حتماً از تمهیدات این فصل برای کاهش مقدار تبخیر استفاده گردد. در غیراین صورت، احتمال ترک‌خوردگی سطح بتن، زیاد خواهد بود.

شکل 1- نمودار تخمین مقدار تبخیر آب از سطح بتن

همان گونه که مشاهده شد، تبخیر از سطح بتن و دمای بتن در بتن‌ریزی حایز اهمیت است. لذا کاهش دمای بتن در هنگام بتن‌ریزی تا مرحله گیرش و کاهش شدت تبخیر می‌تواند از ایجاد خسارات مختلف که در فوق ذکر شد، جلوگیری نماید.

3-14- مصالح مصرفی

تمهیداتی به شرح زیر در هوای گرم در مورد مصالح مصرفی باید به کار گرفته شود:

الف - باید از گرم شدن سنگدانه‌ها جلوگیری گردد. بنابراین با انباشتن سنگدانه‌ها در زیر سایبان یا پوشاندن آنها با برزنت در برابر تابش مستقیم آفتاب، از گرم شدن سنگدانه جلوگیری شود. به هر حال در صورتی که سطح توده سنگدانه گرم شده باشد، می‌توان با کنار زدن لایه سطحی سنگدانه‌ها از قسمت‌های زیرین استفاده نمود.

ب - آب اختلاط باید در مخزن‌هایی واقع در زیرزمین نگهداری شود، اگر امکانات اجازه استفاده از منابع زیرزمینی را نمی‌دهد، باید منابع با رنگ سفید در مقابل نور خورشید محفاظت شوند که برای کاهش دمای آب در منابع زمینی و یا هوایی، توصیه می‌شود از عایق‌بندی استفاده گردد.

پ - نباید از سیمان داغ استفاده شود، زیرا سیمان داغ درهنگام ساخت مخلوط سبب گیرش سریع و کلوخه شدن می‌گردد. توصیه می‌شود دمای سیمان به 60 درجه محدود گردد. به کارگیری رنگ روشن و منعکس کننده نور خورشید برای سیلوها توصیه می‌شود. استفاده از سیلوهای فلزی دو جدار و یا عایق‌بندی سیلوها راه حل مناسبی برای پیشگیری از داغ شدن سیمان‌ها می باشد. نگهداری پاکت‌های سیمان در انبارهای سرپوشیده نیز توصیه می‌شود.

ت - چنانچه از فوق‌روان‌کننده استفاده می‌شود، توصیه می‌گردد این ماده خاصیت زودگیرکننده نداشته باشد.

ث - توصیه می‌شود از مصرف سیمان با خاصیت زودگیری خودداری شود. برای مثال، سیمان‌های بسیار ریز (با سطح ویژه زیاد) خاصیت زودگیری دارند.

4-14- ساخت بتن

در ساخت بتن باید تمهیدات خاص به کار گرفته شود، تا دمای بتن کاهش یابد. موارد زیر به ساخت بتن با دمای کم کمک می‌کنند:

الف - در هوای گرم و خشک و یا نیمه مرطوب، آب پاشی متناوب بر روی توده سنگدانه‌ها مؤثر است، زیرا تبخیر آب از سطح ذرات به خنک شدن سنگدانه‌ها کمک می‌کند. به طور مسلم استفاده از آب خنک اثر بیشتری دارد. اما در هنگام استفاده از این سنگدانه‌ها باید دقت لازم را اعمال نمود چون تغییرات رطوبت سنگدانه‌ها درمقدار آب مخلوط اثر مهمی دارد و باید رطوبت سنگدانه‌ها در طرح مخلوط در نظر گرفته شود. مسلماً در شرایطی که هوا مرطوب باشد، آب‌پاشی بر روی سنگدانه منجر به تبخیر زود هنگام و کاهش دمای سنگدانه نمی‌گردد و کنترل نسبت آب به سیمان، بتن را دچار مشکلات جدی می‌کند. همچنین دستیابی به دمای مورد نظر، بتن را با استفاده از آب خنک و یا یخ به دلیل کم شدن آب مصرفی دشوارتر می‌سازد. قرار دادن سنگدانه‌های مرطوب در مسیر وزش باد برای افزایش تبخیر وکاهش دمای آن بویژه بر روی تسمه نقاله در مناطق خشک یا نیمه خشک کاملاً مؤثر است. ریختن آب خنک یا دمیدن هوای خنک بر سطح سنگدانه‌ها بویژه بر روی تسمه نقاله می‌تواند در کاهش دمای سنگدانه موثر باشد.

ب – آسان‌ترین روش کاهش دمای بتن، استفاده از آب سرد در ساخت بتن است. از طرف دیگر، دمای ویژه آب 4/5 تا 5 برابر سیمان و سنگدانه است. برای مثال، در هنگام ساخت مخلوط بتن با 336 کیلو سیمان، 1850 کیلو مصالح سنگی و 170 کیلو آب در متر مکعب، با تغییر دادن 2 درجه سیلسیوس در دمای آب، سبب تغییر دمای بتن به مقدار 0/5 درجه سیلسیوس می‌شود.

به طور کلی برای کاهش دمای بتن، به مقدار 1^oC باید از دمای مصالح سنگی در حدود 2^oC و آب در حدود 4^oC کاسته شود.

پ - استفاده از یخ به عنوان جایگزین قسمتی از آب اختلاط (یا تمام آب اختلاط) درکاهش دمای بتن بسیار موثر است، زیرا وقتی یخ صفر درجه تبدیل به آب می‌شود، نیاز آن به انرژی حرارتی 80 برابر حرارت مورد نیاز برای تغییر دمای آب به میزان 1^oC می‌باشد. به عبارت دیگر، در هنگام ذوب شدن یخ، مقدار دمایی که جذب یخ می‌شود بسیار قابل توجه است. برای مثال، اگرنصف آب مخلوط با یخ صفر درجه جایگزین گردد، دمای بتن در هنگام ذوب شدن یخ به مقدار 11^oC کاهش می‌یابد و از طرف دیگر، به کمک آب صفر درجه از دمای بتن در حدود 4^oC کاسته می‌شود. بنابراین مجموع کاهش دمای بتن به طور تقریبی 15^oC می‌باشد. گاه در زمانی که تقاضای مصرف سیمان بیش از تولید آن می‌باشد سیمان‌های داغ به خریدار تحویل می‌گردد به نحوی که پس از حمل سیمان در هنگام تخلیه درسیلو، بدنه بونکر آنقدر داغ است که دست را می‌سوزاند. تقارن این ایام با فصول گرم سبب می‌شود که ساخت بتن با دمای مطلوب با مشکل بیشتری همراه گردد. لازم است از مصرف سیمان داغ تحویلی خودداری شود و با نگهداری سیمان در سیلو و افت دمای آن، ساخت بتن تداوم یابد.

5-14- تخمین دمای بتن

برای تخمین دمای بتن می‌توان از رابطه ارائه شده در فصل "بتن‌ریزی در هوای سرد" استفاده نمود. همچنین رابطه ارائه شده در زیر برای هر دو منظور، یعنی "بتن‌ریزی در هوای گرم" و "بتن‌ریزی در هوای سرد" کاربرد دارد.

در این رابطه W_t, W_s, W_g, W_m, S, G, C به ترتیب، وزن سیمان، شن خشک، ماسه خشک، آب مصرفی، آب موجود در شن، آب موجود درماسه، و آب کل بتن بر حسب کیلوگرم است. همچنین t_w, t_s, t_g, t_c, t_m به ترتیب، دمای بتن مخلوط شده، دمای سیمان، دمای شن، دمای ماسه و دمای آب مصرفی است. عدد 0/22 مقدار ظرفیت گرمایی سیمان و سنگدانه‌ها بر حسب Kcal/kg است و ظرفیت گرمایی آب معادل 1 Kcal/kg منظور شده است.

آب کل بتن برابر مجموع آب مصرفی و آب موجود در شن و ماسه مصرفی است.

W_t = W_m + W_g + W_s

در صورت استفاده از یخ در مخلوط، به جای عبارت W_m.t_w مجموع عبارت t_w (W_m-W_i)+ W_i(0.5 t_i-80) جایگزین می‌گردد، که در آن W_I وزن یخ بر حسب kg و t_i دمای یخ می‌باشد.

دراین بخش، چند مثال ارائه شده است که روش‌های به کار بردن رابطه‌ها را نشان می‌دهند:

مثال 1- برای ساخت یک متر مکعب بتن، 400 کیلو سیمان، 800 کیلو شن خشک، 1000 کیلو ماسه خشک و 220 کیلو آب کل کار می‌رود. دمای سیمان، 35^oC دمای شن، 40^oC دمای ماسه 30^oC و دمای آب 25^oC می‌باشد. درصد رطوبت کارگاهی شن 0/6 درصد و برای ماسه 4/5 درصد به دست آمده است. مطلوب است دمای تعادل بتن مخلوط شده؟

مثال 2- اگر بخواهیم دمای تعادل بتن مخلوط شده به 28^oC برسد، آب باید تا چه حد خنک گردد؟

قابل ذکر است که رساندن آب 25^oC به 8.5^oC با مقدار زیادی یخ انجام می‌شود.

مثال 3- اگر بخواهیم با آب 25^oC و یخ 4^oC- به دمای مخلوط 28^oC دست یابیم، چند کیلو یخ لازم است؟

W_i= 26.5 kg

مصرف مقدار کمی از یخ، 4^oC دمای بتن را کاهش داده است

مثال 4- اگر بخواهیم بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ به دمای 28^oC برسیم، دمای شن باید به چند درجه سانتیگراد کاهش یابد؟

t_c = 24.5^oC

6-14- حمل و نقل (انتقال) بتن

در هنگام حمل و نقل بتن باید موارد زیر رعایت شود:

الف - در هوای گرم، حمل و انتقال بتن باید سریعاً انجام پذیرد، زیرا تأخیر باعث کاهش اسلامپ و افزایش دمای بتن می‌گردد.

ب - در هوای معمولی حداکثر زمان تخلیه برای کامیون حمل مخلوط (تراک میکسر) 1/5 ساعت یا حداکثر تعداد چرخش دیگ آن 300 دور می‌باشد. اما در هنگام حمل بتن در هوای گرم این زمان باید کاهش یابد و حداکثر 45 دقیقه تا 1 ساعت باشد. به هر حال، چرخش زیاد تراک میکسر موجب تبادل زیاد حرارتی با محیط خواهد شد و به هیچ وجه توصیه نمی‌شود.
پ - تمام ابزار و وسایل حمل بتن، مانند فرغون، قالب‌ها و حتی میلگردها باید خنک شوند.

7-14- کنترل دمای بتن پس از بتن‌ریزی

کنترل دمای بتن پس از بتن‌ریزی از دو جنبه حایز اهمیت است. همان طور که در بخش جمع‌شدگی خمیری ذکر گردید، کاهش دمای بتن در کاهش مقدار تبخیر و جلوگیری از ترک‌خوردگی، بسیار نقش مهمی دارد. از طرف دیگر، کنترل دمای بتن در کسب مقاومت مورد نظر اثر قابل توجهی دارد. در مواردی که بتن با نسبت کم آب به سیمان (کمتر از 0/45) مصرف می‌شود و یا ازمیکروسیلیس در مخلوط استفاده می‌شود، به کار بردن تمهیدات زیر اهمیت بیشتری دارد، زیرا این نوع مخلوط‌ها مستعد ترک‌خوردگی بیشتری است. بنابراین تمهیدات زیر باید اعمال شود:

الف - روی سطح میلگرد، قالب‌ها و سطح زمین باید آب پاشی شود (شکل 2) تا دمای سطوح کاهش یابد، اما نباید بر روی سطوح مذکور، آب اضافی باقی بماند. مسلماً در هوای مرطوب به جهت کاهش تبخیر این عمل اثر مثبت چندانی نخواهد داشت مگر برای آبپاشی از آب خنک استفاده نماییم.

شکل 2- آبپاشی روی سطح زمین، قبل از بتن‌ریزی در هوای گرم، برای کاهش دما

ب - در حدود نیم ساعت پس از پرداخت سطح بتن، باید سطح بتن با پوشش نایلون پوشش داده شود. قرار دادن پوشش تا مدت 4 تا 5 ساعت ضروری است، اما باید اطمینان حاصل گردد که جریان هوا در زیر پوشش وجود دارد، در غیراین صورت، دمای بتن افزایش می‌یابد.

پ - استفاده از سایبان در بالای سطح بتن در کاهش دمای بتن بسیار مؤثر است. زیرا از تابش مستقیم آفتاب بر سطح بتن جلوگیری می‌کند.

ت - با ایجاد بادشکن به کمک چتایی یا حصیر می‌توان سرعت باد را کاهش داد. در هوای گرم و خشک چنانچه این بادشکن مرطوب گردد، دمای محیط را کاهش و رطوبت نسبی را افزایش می‌دهد، بنابراین پارامترهای مهم تبخیر شامل دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد همزمان موجب کاهش تبخیر شده، ضمن آنکه دمای بتن موجود افزایش نمی‌یابد.

ث - بلافاصله پس از سخت شدن باید عمل‌آوری آغاز گردد. در صورت امکان نباید از روش‌های عمل‌آوری عایقی استفاده شود (بویژه در مناطق خشک)، بلکه باید با استفاده از آب، عمل‌آوری را انجام داد. استفاده از گونی خیس نیز روشی مناسب برای عمل‌آوری محسوب می‌شود، اما گونی به طور مداوم باید خیس شود.

ج - قالب‌ها (بویژه قالب چوبی) به صورت عایق عمل می‌کنند و باعث عمل‌آوری بتن می‌شوند. در هوای گرم توصیه می‌شود، قالب‌ها سریع باز شوند و عمل‌آوری با آب انجام گیرد. در صورتی که امکان باز کردن کامل قالب‌ها وجود نداشته باشد، می‌توان آن را شل کرد و آب را به سطح بتن رساند. همچنین در صورت استفاده از قالب چوبی، می‌توان با آبپاشی بر روی قالب‌ها از تبخیر آب بتن جلوگیری نمود.

چ - در صورتی که، بر سطح بتن پس از عملیات پرداخت، ترک ناشی از جمع‌شدگی خمیری بروز کند، می‌توان با تراکم مجدد سطح بتن، ترک‌ها را حذف کرد. اجرای عملیات تراکم پس از مشاهده ترک‌ها نه تنها باعث حذف ترک‌ها می‌شود، بلکه سبب افزایش مقاومت سایشی لایه سطحی بتن می‌گردد. عملیات تراکم باید قبل از گیرش بتن انجام شود. در غیراین صورت، ساختار بتن تغییر می‌کند و کیفیت آن کاهش می‌یابد.