واکنش سیمان با آب گرمازاست. در دیوار نازک این گرما زود پس داده میشود، ولی در پی یا دال ضخیم مغز بتن راهی برای خنک شدن ندارد و چند ده درجه از سطح داغتر میماند. سطح زودتر سرد و جمع میشود، مغز هنوز منبسط است و همین کشش، ترک‌های بازِ سطحی میسازد.
حرارت هیدراسیون یعنی چه؟
وقتی سیمان و آب به هم می‌رسند، ترکیب‌های کلینکر شروع به واکنش می‌کنند و انرژی آزاد میشود. سهم عمدهٔ این گرما از آلومینات تری‌کلسیم و سیلیکات سه‌کلسیمی می‌آید؛ همان ترکیب‌هایی که مقاومت اولیه را هم می‌سازند. یعنی سیمانی که زود به مقاومت می‌رسد، معمولاً همان سیمانی است که زود هم گرم میشود. این معامله در مقطع نازک بی‌اهمیت است و در مقطع ضخیم تعیین‌کننده.
از چه ضخامتی به بعد باید نگران بود؟
هرچه کوچک‌ترین بعد عضو بزرگ‌تر باشد، گرمای مغز دیرتر بیرون می‌رود. پی گسترده، دیوار حائل ضخیم، دال‌های پرعیار و کف مخزن‌ها نمونه‌های رایج‌اند؛ اینکه از چه ضخامتی عضو حجیم حساب شود و کنترل دما بخواهد، با مهندس طراح است. علامت‌های هشدار در کارگاه هم مشخص‌اند.
- داغ بودن محسوس سطح بتن در روز دوم و سوم
- ترک‌های بازِ عمیق که چند روز بعد از بتنریزی پیدا می‌شوند، نه چند ساعت بعد
- ترک‌هایی که از لبه به سمت مرکز کشیده می‌شوند و به بار سازه‌ای ربطی ندارند
- اختلاف واضح دمای مغز و سطح در اندازه‌گیری با ترمومتر مغزی
کدام سیمان برای بتنریزی حجیم مناسب‌تر است؟
سیمان‌هایی که بخشی از کلینکرشان با پوزولان یا سرباره جایگزین شده، گرمای کمتری در روزهای اول آزاد می‌کنند و شیب دما را ملایم‌تر می‌سازند. در مقابل، سیمان‌های زودسخت و عیارهای بالا بدترین انتخاب برای مقطع ضخیم‌اند. در انواع سیمان موجود بازار ایران، گزینه‌های پوزولانی و سربارهای در دسترس‌ترین راه برای کم کردن گرمازایی‌اند؛ فقط باید بپذیرید که رسیدن به ردهٔ مقاومتی هدف چند روز بیشتر طول می‌کشد. مبحث پنجم مقررات ملی ساختمان (ویرایش ۱۳۹۶، بند ۵-۲-۲-۲-۱، ص ۶ کتاب) هم همین را می‌گوید. سیمان پرتلند پوزولانی ویژه را، با پوزولان «بیش از ۱۵ تا ۴۰ درصد وزنی سیمان»، برای تهاجم شیمیایی و «برای ساخت بتن‌های حجیم» می‌داند و می‌نویسد: «این سیمان حرارت هیدراسیون کمی دارد، در برابر املاح شیمیایی مقاوم می‌باشد و مقاومت فشاری آن در روزهای اولیه (تا سه روز) کم است.» همین حکم در ویرایش ۱۳۹۲ بند ۵-۷-۱-۲-۲ بود.
جز نوع سیمان چه کار دیگری کمک میکند؟
کم کردن عیار بتن تا حدی که طرح اختلاط اجازه می‌دهد، خنک نگه داشتن مصالح پیش از اختلاط، بتنریزی در ساعت‌های خنک شبانه‌روز و مهم‌تر از همه عملآوری پیوسته. مبحث نهم (ویرایش ۱۳۹۹، بند ۹-۲۲-۵-۵-۱) هم برای بتنی که با دمای بیش از ۳۲ درجهٔ سلسیوس ریخته میشود «تمهیدات خاص، برای کاهش دمای بتن در زمان ریختن» می‌خواهد تا از «ترک‌خوردگی‌های ناشی از جمع‌شدگی خمیری، حرارتی و خشک‌شدگی» جلوگیری شود. این بند عدد دمای مغز یا اختلاف مجاز مغز و سطح را برای بتن حجیم نمی‌دهد؛ آن را طراح تعیین میکند. یک استدلال انتقال گرما، نه بند آیین‌نامه، هم باید در نظر بماند: ترک از اختلاف دمای مغز و سطح می‌آید، پس پوشاندن سطح فقط برای جلوگیری از تبخیر نیست؛ پوشش عایق سطح را گرم نگه میدارد و اختلاف را کم میکند. برداشتن زودهنگام پوشش، به‌ویژه در هوای سرد، سطح را ناگهان سرد میکند و همان اختلاف را بیشتر میکند.
این ترک‌ها را چطور از ترک جمع‌شدگی تشخیص بدهم؟
ترک جمع‌شدگی خمیری معمولاً در چند ساعت اول و روی سطح باز پیدا میشود، کم‌عمق است و شکل نامنظم دارد. ترک حرارتی دیرتر می‌آید، عمیق‌تر است و مسیرش تقریباً مستقیم از لبه به داخل کشیده میشود. اگر پیش از بتنریزی نوع سیمان و برنامهٔ عملآوری را انتخاب نکرده باشید، این ترک با هیچ ترمیم سطحی جبران نمی‌شود.
