صب الخرسانة في الطقس البارد - كيفية الصب

على الرغم من أنه لا يبدو أن هناك درجة حرارة محددة يجب تجنب النزول إليها، إلا أنه عند صب الخرسانة... يجب عليك تحديد مكان رسم الخط بوضوح!

• متى يكون الجو باردًا جدًا لصب الخرسانة؟
• صب الخرسانة في الطقس البارد
• هل من الحكمة فعلاً استخدام الخرسانة عندما يكون الجو بارداً؟
• يعد التخطيط لصب الخرسانة وفقًا لسيناريو معين أمرًا أساسيًا
• كيف تساعد في منع تجمد الخرسانة؟
• التحكم في درجة الحرارة أثناء صب الخرسانة في الطقس البارد
• راقب الظروف المحيطة أثناء وبعد الصب

متى يكون الجو باردًا جدًا لصب الخرسانة؟

"التعريف الحالي للمعهد الأمريكي للخرسانة (ACI) للخرسانة في الطقس البارد، كما ورد في ACI 306، هو،"فترة تنخفض فيها درجة حرارة الهواء المتوسطة اليومية إلى ما دون 40 درجة فهرنهايت (F) لمدة تزيد عن ثلاثة أيام متتالية، وتظل أقل من 50 درجة فهرنهايت لأكثر من نصف أي فترة 24 ساعة."قد يؤدي هذا التعريف إلى مشاكل تتعلق بتجميد الخرسانة في سن مبكرة."_[1]وفقًا لجمعية أسمنت بورتلاند (PCA).

صب الخرسانة في الطقس البارد

يُمثل هذا تحديًا مستمرًا لمحترفي الخرسانة. تُقدم التطورات التكنولوجية في هذا المجال نصائح استثنائية حول كيفية صب الخرسانة بنجاح في الطقس البارد. هل تمنحك هذه التطورات الثقة الكافية لاتخاذ القرار؟ هل ستُحدد موعدًا للصب أم لا؟

هل من الحكمة فعلاً استخدام الخرسانة عندما يكون الجو بارداً؟

الحل السريع لهذا هو التحقق من توقعات الطقس. إذا كانت درجة الحرارة غدًا حوالي 32 درجة فهرنهايت، فربما عليك التفكير في تأجيل صب الخرسانة ليوم آخر.

لكن أحيانًا، لا تكون الإجابة قاطعة كدرجة حرارة محددة. تعتمد الإجابة الصحيحة على نهجك... ومواردك المحلية. لكن أولًا، لنلقِ نظرة على كيفية تأثير درجة الحرارة على صب الخرسانة. ما الذي يُحدد الطقس البارد للخرسانة؟

صرح المعهد الأمريكي للخرسانة (ACI) – ACI 306R-10 أن "يُقصد بالطقس البارد انخفاض درجة حرارة الهواء إلى 40 درجات مئوية (5 درجة فهرنهايت)، أو يُتوقع انخفاضها، خلال فترة الحماية. فترة الحماية هي المدة اللازمة لحماية الخرسانة من التأثر بالطقس البارد."_[2]

يدرك المقاولون الخرسانيون الذين يعيشون في مناخات تتعامل مع درجات حرارة تقع بشكل روتيني ضمن هذا النطاق أن عليهم "التفكير خارج الصندوق". مؤسسة " دعونا نصل إلى نقطة الصفر ونرى كيف يتم ذلك!

يعد التخطيط لصب الخرسانة وفقًا لسيناريو معين أمرًا أساسيًا

ماذا لو كانت الأرض متجمدة؟

إذا كانت الأرض متجمدة، يحدث التمدد، مما يُشكّل دعامة غير مستقرة للأساس. عند تطبيق حمل هيكلي على الأساس، قد يحدث هبوط مع بدء ذوبان الأرض.

كتب جيمس ر. باتي الثاني، CFA، المدير الإداري لجمعية الأساسات الخرسانية، أن "صُمم نظام الأساسات بناءً على قوة تحمل التربة الداعمة، أو بالأحرى قدرتها على التحمل. عندما تتجمد الأرض، يتمدد حجمها، مكونةً جزيئات جليدية ومغيرةً حالة دعمها. بمجرد أن تُبنى الأرض المتجمدة، يُدعم هذا الهيكل بشكل غير صحيح بواسطة مستوى الأرض المتمدد، وسيشهد هبوطًا مع ذوبان الجليد."_[3]

مع الأخذ في الاعتبار هذا الأمر، سأشاركك استراتيجيات رئيسية لمساعدتك في التخطيط... وإكمال مشروعك الخرساني خلال أشهر الشتاء الباردة.

حافظ على الطبقة الأساسية من عدم التجمد. إذابة الطبقة الأساسية (أي مادة تحت السطح تؤثر بشكل مباشر على منطقة صب الخرسانة) إذا كان مجمدا. افعل كل ما هو ضروري لتجنب صب الخرسانة فوق طبقة أساسية متجمدة (لا ينصح باستخدام الألعاب النارية)! إذا كانت الطبقة الأساسية متجمدة، فإن احتمالية الاستقرار ليست هي المشكلة الوحيدة.

الخرسانة مادة مسامية ولديها القدرة على امتصاص الرطوبة من الطبقة الأساسية... مما قد يُضعف قدرتها على اكتساب القوة. (تذكر... إذا كنت تصب بلاطة خرسانية، مثبط بخار يجب وضعه بين طبقة الأساس والخرسانة. تأكد من أن مُثبط البخار الذي تختاره يتوافق مع معيار ASTM E1745.

كيف تساعد في منع تجمد الخرسانة؟

تشمل الوقاية تغطية طبقة الأساس بمواد عازلة، مثل البطانيات أو القش، لحمايتها من الجليد والثلج. في حال تجمد طبقة الأساس، قد يلزم الحفر إلى مستوى أدنى من خط التجمد وإزالة أي مناطق متجمدة. بعد ذوبان الجليد بشكل كافٍ، يجب إعادة إدخال مادة الأساس وضغطها مع اتخاذ التدابير الوقائية اللازمة.

قد يكون من الضروري تغطية قوالب الأساس، وقضبان التسليح، وحتى الأدوات المستخدمة أثناء الصب، ببطانيات عازلة للحفاظ على دفئها قدر الإمكان. أي عنصر مادي تتعرض له الخرسانة قد يكون مصدرًا لفقدان الحرارة أثناء صبها (أدوات متساوية)! يجب عليك التخطيط لجميع الطوارئ التي يمكنك التفكير فيها...

تنص الجمعية الدولية لخصائص المياه والبخار (IAPWS) على أن "عندما يتم تبريد الماء السائل، فإنه ينكمش كما هو متوقع حتى يصل إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 4 درجات مئوية.

وبعد ذلك يتمدد قليلاً حتى يصل إلى درجة التجمد، ثم عندما يتجمد يتمدد بنسبة 9% تقريباً”._[4] وهذا دليل قوي جدًا على الخصائص الحرارية الديناميكية للمياه... وكيف يمكنها أن تؤثر على ضغط الطبقة الأساسية.

التحكم في درجة الحرارة أثناء صب الخرسانة في الطقس البارد

يتضمن التخطيط الجيد إجراء محادثة مع شركة الخرسانة الجاهزة بشأن الحفاظ على التحكم في درجة الحرارة أثناء صب الخرسانة في الطقس البارد.

تعرف على درجة حرارة الماء الذي تضيفه

يمكن أن يكون الماء ساخنًا جدًا لمزيج الخرسانة.يمكن استخدام درجات حرارة مياه تتراوح بين 140 و180 درجة فهرنهايت، ولكن درجات الحرارة الأعلى من 180 درجة فهرنهايت ستؤثر سلبًا على الخليط. لمنع احتمالية تصلب الخرسانة المفاجئ، يجب عدم السماح للأسمنت بملامسة الماء الساخن في أي وقت؛ بل يجب خلط الركام بالماء قبل إضافة الأسمنت."._[5]

خذ بعين الاعتبار فقدان الحرارة إذا لم يتم تحضير الخليط في الموقع

"لكل 10 درجات فهرنهايت فرق في درجة حرارة الخرسانة، سيزداد وقت الضبط بمقدار 1/3 من القيمة (على سبيل المثال: ضبط لمدة 6 ساعات عند 70 درجة فهرنهايت يساوي ضبط لمدة 8 ساعات مع نفس الخرسانة عند 60 درجة فهرنهايت)."_[6] إن معرفة وقت النقل المتوقع من مصنع الدفعات إلى موقع العمل يوفر الفرصة لتقدير فقدان الحرارة... وكيف يمكن أن يؤثر ذلك على أوقات الضبط بمجرد صب الخرسانة.

خطط لأنواع المواد المضافة المتسارعة التي ستعمل بشكل أفضل بالنسبة لك

"هناك نوعان من المسرعات: كلوريد الكالسيوم ونوع غير كلوريدي. مع ذلك، يمكن أن يُسبب كلوريد الكالسيوم تآكلًا لأي فولاذ مُستخدم في الخرسانة. أما النوع غير الكلوريدي، فهو غير مُسبب للتآكل، ويمكن استخدامه بكميات أكبر بكثير."._[7] "إذا لم تكن هناك حاجة إلى الفولاذ المقوى، فإن التعديل الأكثر فعالية للخليط هو إضافة كلوريد الكالسيوم أو خليط مسرع يحتوي على كلوريد الكالسيوم."_[8] "يساعد كلوريد الكالسيوم في تسريع عملية ترطيب الخرسانة من خلال العمل كمحفز للمساعدة في تحرير أكسيد الكالسيوم داخل الأسمنت، مما يسمح ببدء عملية الترطيب بشكل أسرع وتحقيق قوة الضغط الحرجة البالغة 500 رطل لكل بوصة مربعة (3.5 ميجا باسكال) بشكل أسرع."._[9]

تنزيل مجاني - 4 أسباب تجعل الخرسانة لديك تستغرق وقتًا طويلاً حتى تجف

فكر في أنواع الأسمنت الإضافية التي يمكن إضافتها إلى الخليط

أي نوع من الأسمنت يُعطي نتائج أكثر فعالية، النوع الأول أم النوع الثالث؟ على الرغم من أن "لقد ثبت أن الأسمنت من النوع الأول ناجح في ظروف الطقس البارد، ويمكن أن يوفر النوع الثالث تحكمًا وحماية إضافية من عوامل درجات الحرارة الداخلية المرتفعة مما يؤدي إلى تسريع اكتساب القوة."_[10] "يُسرّع استخدام أسمنت النوع الثالث (عالي القوة المبكرة) من زمن تصلب الخرسانة وزيادة قوتها. يُطحن أسمنت النوع الثالث بدقة أكبر من أسمنت النوع الأول أو الثاني، وقد يحتوي أيضًا على نسبة أعلى من سيليكات ثلاثي الكالسيوم. يزيد كلٌّ من الطحن الناعم ومحتوى سيليكات ثلاثي الكالسيوم العالي من معدل توليد الحرارة بالترطيب."_[11]

هل سيكون هناك تحولات متكررة في درجات الحرارة أثناء التجفيف؟

التحولات في درجات الحرارة التي تخلق "يمكن أن يؤدي التأثير التراكمي لدورات التجميد والذوبان المتعاقبة وتفكك المعجون والركام في النهاية إلى تمدد الخرسانة وتشققها وتقشرها وتفتتها."_[12]

إن منع هذه النتائج الكارثية يتطلب إضافة "الخرسانة المحبوسة بالهواء، والتي تحتوي على مليارات الخلايا الهوائية المجهرية لكل قدم مكعب. تُخفف هذه الجيوب الهوائية الضغط الداخلي على الخرسانة بتوفير حجرات صغيرة يتمدد فيها الماء عند تجمده. تُنتج الخرسانة المحبوسة بالهواء باستخدام أسمنت بورتلاند المحبوس بالهواء، أو بإضافة عوامل محبوسة للهواء تحت إشراف هندسي دقيق، أثناء خلط الخرسانة في العمل. تتراوح كمية الهواء المحبوس عادةً بين 4% و7% من حجم الخرسانة، ولكن يمكن تعديلها حسب الحاجة."_[13]

ببساطة... حافظ على الخرسانة وكذلك منطقة التأثير من التجمد!

تذكر... "الناس لا يخططون للفشل، بل يفشلون في التخطيط."_[14]

تم الانتهاء من التخطيط لصب الخرسانة في الطقس البارد. اليوم هو يوم صب الخرسانة. لا تنسَ توفير ما يكفي من البلاستيك، والبطانيات العازلة، والقش، وغيرها، لتغطية الخرسانة للحفاظ على دفئها وسرعة تصلبها. قد تحتاج إلى مصادر تدفئة إضافية في المناخات القاسية للحفاظ على درجة الحرارة المحيطة المناسبة.

بعد صب الخرسانة وتشطيبها، من الضروري منع تجمدها. ووفقًا لشركة أسمنت بورتلاند، "يجب حماية كل الخرسانة من التجمد حتى تصل إلى الحد الأدنى من القوة وهو 500 رطل لكل بوصة مربعة (psi)، وهو ما يحدث عادة خلال أول 24 ساعة."_[15] علاوة على ذلك ، فإن "توصي معايير ACI-306R بالحفاظ على درجة حرارة الخرسانة عند درجة حرارة الوضع الموصى بها وهي 55 درجة فهرنهايت لفترة الحماية المطلوبة."_[16] يقول جيمس باتي أن "تصل نقطة تجمد الخرسانة إلى حوالي 27 درجة فهرنهايت، وذلك اعتمادًا على خليط الخرسانة."_[17]

"لا ينبغي بأي حال من الأحوال السماح للخرسانة بالتجمد خلال أول ٢٤ ساعة بعد صبها. لأن ترطيب الأسمنت تفاعل طارد للحرارة، فإن خليط الخرسانة سيُنتج بعض الحرارة.

الخرسانة المحفوظة في قوالب أو مغطاة بعازل نادرًا ما تفقد رطوبتها بدرجة حرارة تتراوح بين 40 و55 درجة فهرنهايت، مما يُعيق عملية التصلب. يُنصح بإبقاء القوالب في مكانها لأطول فترة ممكنة، لأنها تُساعد على توزيع الحرارة بشكل أكثر توازنًا وتمنع جفاف الخرسانة.

من المهم أيضًا منع التبريد السريع للخرسانة بعد انتهاء فترة التسخين. التبريد المفاجئ لسطح الخرسانة بينما يكون الجزء الداخلي دافئًا قد يُسبب تشققات حرارية._[18]

راقب الظروف المحيطة أثناء وبعد الصب

التسخين نتيجة طبيعية للتفاعلات الكيميائية المرتبطة مباشرةً بتصلب الخرسانة وتصلبها. يجب أن تكون قادرًا على مراقبة وتسجيل الظروف المحيطة، بالإضافة إلى درجة حرارة الخرسانة أثناء جفافها. الحل البسيط هو شراء مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء لقياس درجة حرارة الخرسانة، ومقياس رطوبة حراري لمراقبة درجة حرارة الهواء.

إذا كنت تصبّ لأرضية مستقبلية وترغب في مراقبة درجة الحرارة والرطوبة النسبية أثناء تجفيف الخرسانة، فإنّ مسجل البيانات أداة مفيدة. على سبيل المثال، عدادات فاغنر مسجل ذكي™ يتيح لك مراقبة وتسجيل الظروف المحيطة لمدة تصل إلى 300 يوم أو 12,000 قراءة.

إن صب الخرسانة في الطقس البارد كان دائمًا يشكل تحديات لمحترفي الخرسانة…

ومع ذلك، فقد أتاحت التطورات المذهلة في هذه الصناعة لمحترفي الخرسانة إمكانية صب الخرسانة بنجاح في الطقس البارد! إن فهم الخيارات المتاحة... ومعرفة الموارد المحلية التي يمكنك الوصول إليها سيمنحك الثقة للحفاظ على مستوى إنتاج ثابت طوال العام!

**ملاحظة… تأكد دائمًا من مورد الخرسانة بشأن كمية أي مادة مضافة يجب تضمينها في خليط الخرسانة.

نُشرت سابقًا في مجلة ProInstaller.

المراجع:

[1] http://www.cement.org/learn/concrete-technology/concrete-construction/cold-weather-concreting
[2] https://www.concrete.org/topicsinconcrete/topicdetail/cold%20weather
[3] http://cfawalls.org/concretefacts/2013/11/15/casting-foundation-concrete-in-cold-weather/
[4] http://www.iapws.org/faq1/freeze.html
[5] https://www.forconstructionpros.com/concrete/article/10306898/cold-weather-concrete-pouring
[6] https://www.cemexusa.com/documents/27329108/45560536/cold-weather-concreting.pdf/8a67fa2b-5119-55ba-c212-e3da4b369b39
[7] http://www.stixnstones.com/blog/bid/75732/What-Precautions-Should-You-Take-When-Pouring-Concrete-in-the-Winter
[8] https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs141p2_023585.pdf
[9] https://www.forconstructionpros.com/concrete/article/10306898/cold-weather-concrete-pouring
[10] http://cfawalls.org/concretefacts/2013/11/15/casting-foundation-concrete-in-cold-weather/
[11] https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs141p2_023585.pdf
[12] http://www.cement.org/Learn/concrete-technology/durability/freeze-thaw-resistance
[13] http://www.cement.org/cement-concrete-applications/working-with-concrete/air-entrained-concrete
[14] http://www.azquotes.com/quote/710547
[15] http://www.cement.org/learn/concrete-technology/concrete-construction/cold-weather-concreting
[16] https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs142p2_017796.pdf
[17] http://cfawalls.org/concretefacts/2013/11/15/casting-foundation-concrete-in-cold-weather/
[18] http://www.cement.org/learn/concrete-technology/concrete-construction/cold-weather-concreting

فاغنر متر

فاغنر ميترز شركة أمريكية عائلية تهدف إلى توفير حلول في مجال تقنيات قياس الرطوبة، بما يُحسّن جودة وقيمة مشاريع كل عميل. بإرثها الذي يمتد لنحو 60 عامًا من الابتكار، لا تزال فاغنر موردًا موثوقًا للحرفيين الأفراد والشركات التجارية عالية الأداء.

آخر تحديث في 19 أبريل 2024