صب الخرسانة في الشتاء: احتياطات الطقس البارد وخطر التجمد

تُصبّ الخرسانة في الشتاء أيضًا؛ لكن إن صُبّت بعادات الصيف، يكون الثمن باهظًا. تصلّب الإسمنت تفاعل كيميائي، وكغيره من التفاعلات يتباطأ في البرد ويكاد يتوقف عند درجة التجمّد. والمشكلة لا تنتهي عند التباطؤ: فإذا تجمّدت خرسانة لم تكتسب بعد مقاومة كافية، يتحوّل الماء بداخلها إلى جليد يفتّت العجينة، والمقاومة المفقودة لا تعود أبدًا. شتاء Bodrum معتدل مقارنة بالأناضول؛ لكن في الأيام التي تنخفض فيها درجة حرارة الليل، ولا تهدأ فيها الرياح، وترتفع فيها الرطوبة، تواجه الخرسانة الطازجة تهديدًا لا تراه أبدًا في الصيف. وتُتَّخذ الاحتياطات في المحطة وفي الموقع معًا، قبل وصول خلاطة الشاحنة إلى البوابة.

الإماهة ودرجة الحرارة: لماذا تتصلب الخرسانة ببطء في البرد؟

عندما يتحد الإسمنت مع الماء، تبدأ سلسلة من التفاعلات الكيميائية تُسمى الإماهة؛ وتصلّب الخرسانة واكتسابها للمقاومة هما نتيجة هذه التفاعلات. تعتمد سرعة التفاعل على درجة الحرارة. كقاعدة تقريبية، عند انخفاض درجة حرارة الخرسانة بمقدار 10 درجة مئوية تنخفض سرعة الإماهة إلى النصف تقريبًا. المقاومة المكتسبة في يوم واحد عند 20 درجة مئوية تمتد إلى يومين عند 10 درجات مئوية، وإلى ثلاثة أو أربعة أيام عند 5 درجات مئوية. ومع الاقتراب من 0 درجة مئوية يصبح التفاعل بطيئًا جدًا؛ وتحت نقطة التجمد يتجمد الماء الحر فيتوقف التفاعل فعليًا.

هذا التباطؤ وحده لا يفسد الخرسانة. فالخرسانة التي تتصلّب ببطء في البرد تستأنف من حيث توقفت عند ارتفاع درجة الحرارة، وتصل مع الوقت إلى المقاومة المستهدفة؛ بل إن الخرسانة التي تخضع لمعالجة (كيور) بطيئة تكتسب بنية داخلية أكثر كثافة. المشكلة تكمن في ثلاث نتائج لهذا التباطؤ: يطول زمن الشك فتبقى الخرسانة في حالة لدنة لفترة طويلة ويتأخر تشطيب السطح ساعات؛ تطول أوقات فك القوالب والتحميل فينزلق برنامج العمل؛ والأهم أن الخرسانة تبقى عرضة للتلف فترة أطول بكثير قبل أن تصبح مقاومة للتجمّد.

تُعرّف المعايير خرسانة الطقس البارد بأنها الحالة التي تبقى فيها درجة حرارة الهواء المتوسطة دون 5 °م لعدة أيام متتالية. غير أن المعيار الذي يُعتمد عليه في الموقع هو درجة حرارة الخرسانة نفسها، لا درجة حرارة الهواء. ويُشترط عمومًا ألا تنخفض درجة حرارة الخرسانة عند التسليم عن 5 °م؛ ويُضبط هذا الحد أقل قليلًا في المقاطع السميكة، وأعلى في المقاطع الرقيقة. والاحتفاظ بمقياس حرارة للخرسانة في الموقع هو أرخص أداة لاتخاذ قرار الصب في الشتاء.

خطر التجمد وعتبة المقاومة الحرجة

توجد المياه في الخرسانة الطازجة بحالتين: الماء الذي سيتفاعل مع الأسمنت، والماء الحر الموجود في الفراغات. فإذا تجمّدت الخرسانة قبل أن تتصلّب بالقدر الكافي، يتحول الماء الحر إلى جليد ويزداد حجمه بنحو تسعة بالمئة. ويؤدي هذا التمدد إلى تفكيك عجينة الأسمنت الضعيفة من الداخل؛ فتنكسر الرابطة بين الركام والعجينة، ويتقشّر السطح، وتتشكّل بنية مسامية وهشّة في الداخل. وعند ذوبان الجليد يستمر التفاعل، لكن البنية المتفككة لا تستعيد تماسكها الأصلي أبدًا. وتتعرض الخرسانة التي تتجمّد مبكرًا لفقدان دائم وجسيم في مقاومتها النهائية؛ وفي بعض الحالات يتوجب كسر الخرسانة وصبّها من جديد.

لذلك تُحدَّد عتبة حرجة: يجب أن تصل الخرسانة إلى مقاومة ضغط تُقارب 3.5-5 نيوتن/مم² قبل تعرضها لأول تجمّد. في الخرسانة التي تبلغ هذه العتبة، يكون الماء الحر قد استُهلك إلى حدٍّ كبير، وتكون العجينة قد تصلّبت بما يكفي لمقاومة تمدد الجليد؛ فدورة تجمّد وذوبان واحدة لا تترك ضررًا دائمًا. في الظروف العادية، تُبلَغ هذه المقاومة خلال يوم واحد عند 20 درجة مئوية؛ وخلال يومين إلى ثلاثة أيام عند 5 درجات مئوية، وتستغرق وقتًا أطول في الأجواء الأبرد. خلال هذه المدة يجب إبقاء درجة حرارة الخرسانة فوق 0 درجة مئوية، ويُفضَّل فوق 5-10 درجات مئوية. لا تعني العتبة الحرجة أن "المعالجة قد انتهت"؛ بل يجب أن تستمر المعالجة الرطبة والدافئة للوصول إلى المقاومة المستهدفة.

أين يضرب التجمد أكثر؟ في المقاطع الرقيقة (البلاطات، الأسقف البارزة، السلالم، الجدران الرقيقة)، عند الزوايا والحواف، على الأسطح العلوية غير المشدودة بالقالب، على الواجهات المعرضة للرياح، وفي المناطق الملامسة للأرض الباردة أو حديد التسليح البارد. تحمي القاعدة الخرسانية السميكة نفسها بحرارة الإماهة الخاصة بها؛ أما البلاطة التي يبلغ سمكها عشرة سنتيمترات فقد تتجمد خلال ليلة واحدة إذا تُركت دون حماية.

شتاء Bodrum: قصير ورطب وعاصف

يكون الشتاء في محيط Bodrum و Milas أقصر مقارنة بالمناطق الداخلية، وتبقى درجات حرارة النهار غالباً فوق 10 °C. غير أن هذا الاعتدال خادع. فهناك ثلاث خصائص محلية تجعل الشتاء خطراً على الخرسانة الطرية.

أولاً، الفرق بين الليل والنهار. فموقع يشهد 15 °C ظهراً في يوم شتوي مشمس قد ينخفض إلى 2-3 °C في ليلة صافية، بل قد يهبط إلى ما دون التجمد في القرى الجبلية والمناطق الداخلية من Milas. والبلاطة التي تُصب بعد الظهر تمر بأبرد ساعاتها عند منتصف الليل، قبل أن تبلغ مقاومتها الحرجة. ثانياً، الرياح. فرياح البويرآز الشمالية الشرقية واللودوس الجنوبية الغربية تسحب الحرارة من سطح الخرسانة بغض النظر عن درجة حرارة الهواء؛ فقد تكون 5 °C مع رياح أقسى على الخرسانة من 0 °C في هواء ساكن. كما تُسرّع الرياح التبخر من السطح فتفتح تشققات الانكماش اللدن حتى في الشتاء؛ فالعدو الذي تعرفه في الطقس الحار يتنكر في الشتاء. ثالثاً، الرطوبة والأمطار. فأمطار الشتاء تغسل سطح الخرسانة الطرية، وتتجمع كمياه داخل القالب، وتُشبع الأرض، وتقلل من قيمة العزل في الأغطية. فالبطانية المبللة لا تعزل، بل تُبرِّد.

الخلاصة: في بودروم، ترتبط احتياطات الطقس البارد بتوقعات الطقس لا بالتقويم. فإذا كانت درجة حرارة الليل في يوم الصب ستنخفض دون 5 °م، أو كانت الرياح قوية، أو كان هناك هطول أمطار متوقع، تدخل الاحتياطات التالية حيّز التنفيذ. تكون هذه الظروف متكررة بين ديسمبر وفبراير، وتظهر بين الحين والآخر في نوفمبر ومارس. يمكنكم الاطلاع على النظير الصيفي لهذه الاحتياطات في مقال الصب في الطقس الحار؛ ومن يقرأ المقالين معًا يتخذ القرار الصحيح على مدار العام.

احتياطات جانب الخلطة: ما الذي يتغير في المحطة؟

لا تبدأ خرسانة الطقس البارد بمجرد فرش بطانيات فوق الخرسانة العادية في الموقع؛ بل يتغيّر تصميم الخلطة في المحطة. فعندما تُبيّنون عند تقديم الطلبية أن الطقس سيكون باردًا، تُفعّل المحطة الوسائل التالية.

• ماء الخلط الساخن: إن أبسط طريقة عملية لرفع درجة حرارة الخرسانة هي تسخين ماء الخلط. فالماء يسخن بسهولة أكبر من الركام، كما يحمل حرارة أكبر لكل وحدة كتلة. غير أن ملامسة الماء الساخن جدًا للإسمنت مباشرة قد تؤدي إلى شك مفاجئ وتكتّل، لذلك تُحدَّد درجة حرارة الماء؛ إذ يُخلط الماء أولًا مع الركام ثم يُضاف الإسمنت بعد ذلك.
• الركام المُسخّن أو غير المتجمد: الركام هو أكبر كتلة في الخلطة؛ والخرسانة المنتَجة بركام متجمد ومتجلد تكون باردة ومفرطة الرطوبة بشكل غير مضبوط. في المحطة تُغطى مكدسات الركام، وتُسخّن عند الحاجة بالبخار أو الهواء الساخن. لا يُقبل وجود أي قطع جليد داخل الخرسانة.
• مادة مُسرِّعة للشك: تُسرِّع عملية الإماهة فتصل الخرسانة إلى المقاومة الحرجة في وقت أبكر، وتُقصِّر زمن الشك الذي يطول في الطقس البارد. تُستخدم في الخرسانة المسلحة مسرّعات خالية من الكلوريد؛ أما كلوريد الكالسيوم فيُحفِّز تآكل حديد التسليح ولذلك لا يُستخدم في العناصر المسلحة. المسرّع ليس مانعًا للتجمد؛ فهو لا يمنع تجمد الخرسانة، بل يُسرِّع اكتسابها المقاومة قبل حدوث التجمد.
• الإضافة الحابسة للهواء: تُكوّن فقاعات هوائية مجهرية موزعة بانتظام داخل الخرسانة. تفسح هذه الفقاعات المجال لتمدد الماء المتجمد، فتحمي الخرسانة المتصلدة من دورات التجمد والذوبان. وتكتسب أهمية خاصة في الخرسانات الخارجية التي تتجمد وتذوب مرارًا خلال الشتاء (خرسانة الساحات، الأدراج، السطح العلوي لجدران الاستناد). ولأن حبس الهواء يخفّض المقاومة بعض الشيء، تُعاد هندسة الخلطة وفقًا لذلك.
• نوع الإسمنت ونسبته: الإسمنت ذو المقاومة المبكرة العالية (مثل الصنف CEM I 42,5 R) يولّد حرارة أسرع ويكتسب مقاومة أسرع في الطقس البارد. الإسمنتات الخبثية والبوزولانية ذات حرارة الإماهة البطيئة، التي تُعد ميزة في الصيف، قد تتحول إلى عيب في الشتاء. زيادة نسبة الإسمنت قليلًا وخفض نسبة الماء/الإسمنت يدعمان إنتاج الحرارة والمقاومة المبكرة معًا.
• نسبة الماء إلى الأسمنت المنخفضة: قلة الماء الحر تعني قلة الماء القابل للتجمد. في الشتاء، كما في الصيف، يُحقق القوام باستخدام الملدنات وليس بإضافة الماء؛ وإضافة الماء في الموقع خلال الشتاء ضارة بشكل مضاعف، لأنها تخفض المقاومة وتزيد في الوقت نفسه من كمية الماء القابل للتجمد.

تُحدَّد جرعة هذه المواد في المحطة وفقًا للتنبؤ بدرجة الحرارة وسُمك المقطع ومدة النقل. تضمن الخلطة الشتوية لمنتج الخرسانة الجاهزة وصول الخرسانة إلى الموقع بدرجة حرارة مقبولة؛ أما ما يحدث بعد التسليم فهو مسؤولية الموقع.

احتياطات جانب الموقع: قبل الصب وبعده

قبل الصب. يجب ألا يكون هناك جليد أو ثلج أو صقيع على القالب أو حديد التسليح أو الأرضية؛ فعندما تلامس الخرسانة الساخنة حديد التسليح المتجمد، تبرد فوراً عند سطح التلامس ويضعف الترابط. تتم إزالة الجليد بنفاخ الهواء الساخن أو بالبخار؛ وليس بالملح أبداً. لا تُصب الخرسانة على أرضية متجمدة؛ لأن الأرضية المتجمدة تهبط عند ذوبانها وتتسبب في تشقق الخرسانة. تُصرَّف مياه الأمطار المتجمعة داخل القالب. يجب أن تكون مواد التغطية والسخانات وميزان الحرارة جاهزة في الموقع قبل بدء الصب؛ فالبحث عن الأغطية بعد وصول الخلاطة يكون قد فات أوانه.

أثناء الصب. يُختار موعد الصب في أدفأ ساعات اليوم، ويُفضَّل أن يكون من أواخر الصباح حتى منتصف بعد الظهر، بحيث تبدأ الخرسانة بالتصلّب في أجواء دافئة لعدة ساعات قبل حلول برودة الليل. تُقلَّص مدة بقاء الخرسانة في الموقع؛ إذ تُفرَّغ خلاطة النقل مباشرة في القالب الجاهز. تُقاس درجة حرارة الخرسانة في أول خلاطة وتُدوَّن في محضر الصب. يتم وضع الخرسانة ودمكها بسرعة وبشكل كامل؛ فالخرسانة ذات الفجوات تكون ضعيفة وعرضة للتجمد في آن واحد.

بعد الصب: التغطية. تُغطَّى الأسطح المكشوفة فور انتهاء عملية التشطيب. الهدف هو الحفاظ على حرارة الإماهة الخاصة بالخرسانة في الداخل؛ فالخرسانة تُسخِّن نفسها، وأنتم تمنعون تسرّب هذه الحرارة. تُستخدم بطانيات خرسانية عازلة، أو صوف زجاجي أو ألواح من الفوم مغطاة بغشاء بولي إيثيلين، أو عزل يُلفّ حول السطح الخارجي للقالب. تُغلَق التغطية بالكامل عند الحواف والزوايا؛ إذ تتسرب الحرارة من الحافة أولًا. كما أن فرش طبقة من البولي إيثيلين تحت الغطاء يحافظ على الرطوبة ويمنع ابتلال الغطاء وفقدانه لخاصية العزل. في الأجواء العاصفة يُثبَّت الغطاء بأثقال؛ فالغطاء الذي يتطاير لا يوفر أي حماية.

بعد الصب: التدفئة. إذا لم تكفِ التغطية، خصوصًا في المقاطع الرقيقة وفي الليالي التي يُتوقَّع فيها الصقيع، يُنشأ حيّز مغلق ويُدفَّأ. تُغطَّى البلاطة من الأعلى بخيمة أو مشمّع، ويُوضَع تحتها منفاخ هواء ساخن أو سخان إشعاعي. هناك نقطتان تستحقان الانتباه: يجب ألا ينفخ السخان مباشرة على سطح الخرسانة، وإلا جفّ السطح وتشقّق؛ كما أن السخانات التي تعمل بالاحتراق تُنتج ثاني أكسيد الكربون في الحيّز المغلق، مما يؤدي إلى تكربن سطح الخرسانة الطازجة وتسبّبه في التغبّر، لذا يُفضَّل استخدام سخان ذي مدخنة أو نظام كهربائي مع تهوية الحيّز. كما يجب عدم تبريد الخرسانة المدفَّأة فجأة، ويجب رفع الغطاء تدريجيًا عند انتهاء التدفئة؛ لأن الفرق المفاجئ في درجة الحرارة يؤدي إلى تشقّق حراري.

المعالجة. تُهمل المعالجة في الطقس البارد، مع أن الخرسانة تحتاج إلى الماء في الشتاء أيضًا. ونظرًا لخطر تجمد الماء، تُفضَّل الأغطية الحافظة للرطوبة ومواد المعالجة على المعالجة الرطبة. إذا كانت درجة حرارة الخرسانة فوق 5 °C فمدة المعالجة عادية؛ وإذا كانت دونها تُمدَّد المدة. وطوال فترة المعالجة، تُقاس درجة حرارة الخرسانة وتُسجَّل مرتين يوميًا على الأقل، بما في ذلك أبرد ساعة في اليوم.

مدة نزع القالب: اعتمد على المقاومة لا على التقويم

أزمنة فك القوالب التي اعتدتم عليها في الصيف لا تصلح في الشتاء. يُفك القالب عندما تصل الخرسانة إلى المقاومة الكافية لتحمّل وزنها الذاتي والأحمال المؤثرة عليها؛ وقد يتضاعف زمن الوصول إلى هذه المقاومة إلى مرتين أو ثلاث مرات في البرد. فقالب جانبي لكمرة يُفك خلال ثلاثة أيام عند 20 درجة مئوية قد يستغرق أسبوعًا كاملاً عند 5 درجات مئوية؛ أما الدعامات أسفل البلاطات فتنتظر مدة أطول. فك القالب مبكرًا يسبب ضررًا من جانبين: الخرسانة ذات المقاومة غير الكافية تترهل وتتشقق تحت الحمل؛ كما أن القالب يقوم أيضًا بدور العزل، فعند إزالته تتعرض الخرسانة فجأة للبرد ويعود خطر التجمد من جديد.

توجد ثلاث طرق لاتخاذ قرار نزع القالب. الأولى، عينات مراقبة تُعالج في الموقع تحت نفس ظروف الخرسانة؛ وعند كسر هذه العينات تُظهر المقاومة الفعلية للخرسانة. أما عينات المختبر القياسية فتُعالج عند 20 °م، لذا فهي لا تمثل خرسانة الموقع. الثانية، طريقة النضج: يُسجَّل تاريخ درجة حرارة الخرسانة، وتُقدَّر المقاومة من حاصل ضرب درجة الحرارة في الزمن؛ وتُستخدم في المواقع الكبيرة بواسطة مستشعرات حرارة دائمة. الثالثة، الفحص التقريبي بالاختبارات غير المتلفة (مثل مطرقة اختبار الخرسانة). وإذا لم تتوفر أي من هذه الطرق، فلا تُحدَّد مدة نزع القالب وفق الجدول الوارد في المشروع، بل وفق القيمة المُمدَّدة بتصحيح درجة الحرارة، وفي حال الشك يُنتظر يوم إضافي.

لا تُترك الخرسانة أيضًا مكشوفة بعد نزع القالب؛ فسطوح الأعمدة والجدران الاستنادية على وجه الخصوص تُحمى لعدة أيام إضافية بأغطية عازلة بعد فك القالب. فنزع القالب لا ينهي فترة الحماية الشتوية.

قائمة التحقق للصب الشتوي

إذا كان بإمكانك الإجابة بـ"نعم" على جميع البنود التالية قبل يوم الصب، فأنت جاهز:

1. لقد اطّلعت على توقعات الطقس ليوم الصب والليالي الثلاث التالية؛ فدرجة حرارة الليل والرياح والأمطار معروفة.
2. أبلغتُ المحطة بأن هذا صب في طقس بارد؛ وتم الاتفاق مع المحطة على الماء الساخن والمُسرّع وحاثّ الهواء ونوع الأسمنت.
3. تم تحديد موعد الصب في الجزء الدافئ من اليوم؛ وسيكون القالب والفريق جاهزين عند وصول خلاطة الخرسانة.
4. لا يوجد جليد أو ثلج أو ماء على القالب أو حديد التسليح أو الأرضية؛ والأرضية غير متجمدة.
5. مادة التغطية (بطانيات معزولة، بولي إيثيلين، ألواح عازلة) متوفرة في الموقع بكمية كافية وجافة.
6. عند الحاجة، تكون السخانات والخيمة أو المشمع والوقود جاهزة؛ ولن تُستخدم سخانات احتراق بلا مدخنة.
7. مقياس حرارة الخرسانة موجود في الموقع؛ سيتم قياس درجة حرارة الخرسانة في أول خلاطة وتسجيلها في محضر الصب.
8. سيتم أخذ عينات مراقبة تُعالَج في ظروف الموقع؛ وسيُتخذ قرار نزع القالب بناءً على هذه العينات.
9. تم إبلاغ الطاقم بعدم إضافة الماء إلى الخرسانة في الموقع؛ وتم تحديد قوام الخرسانة المطلوب في الطلبية.
10. من المخطط أن تستمر التغطية والتدفئة على الأقل حتى بلوغ المقاومة الحرجة، ويُفضّل لمدة ثلاثة أيام.

الصب الشتوي مسألة تخطيط؛ ولا يحتمل الارتجال. من جانب الخلطة، تواصلوا مع المحطة قبل تقديم الطلب لتحديد الماء الساخن، والأسمنت المناسب، ومسرّع الشك، وإضافة حبس الهواء معًا. نحن في Bodrum Beton نقوم بتعديل الخلطة وفقًا للظروف الجوية ليوم الصب ونسلّم الخرسانة بواسطة المضخة حتى القالب لديكم؛ للحصول على الدعم الفني في عمليات الصب الشتوي يمكنكم التواصل معنا عبر صفحة التواصل، ويمكنكم تحديد الحجم الذي تحتاجونه مسبقًا باستخدام أداة حساب الخرسانة.

الأسئلة الشائعة