بررسی تاثیرات استفاده از نیتروژن مایع بر خواص بتن در بتن ریزی هوای گرم

آب‌وهوای گرم در حین بتن‌ریزی تاثیرات نامطلوبی را بر خواص بتن می‌گذارد. ازاین‌رو، روش‌های مختلفی توسط تولیدکننده‌های بتن برای پایین آوردن دمای بتن استفاده می‌شود که استفاده از نیتروژن مایع یکی از روش‌های نوین برای این منظور می‌باشد. نیتروژن مایع با داشتن دمایی در حدود 196 درجه سلسیوس قابلیت پایین آوردن دمای بتن به‌اندازه دلخواه را داشته و محدودیتی در مورد نسبت آب به سیمان ایجاد نمی‌کند. هدف این پژوهش بررسی تاثیرات استفاده از نیتروژن مایع بر خواص بتن از قبیل اسلامپ، زمان‌گیرش، مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی طی دو نوع عمل‌آوری مختلف است. در این تحقیق سه نوع مخلوط تهیه‌شده است، به‌این‌ترتیب که مخلوط اول، مخلوط کنترل بوده و دما به هنگام تهیه آن °c27 به‌دست‌آمده است. مخلوط دوم، مخلوط گرم با دمای °c40 و مخلوط سوم، مخلوط گرمِ سرد شده به‌وسیله نیتروژن مایع می‌باشد که دمای آن از °c40 به دمای مخلوط کنترل (°c27) کاهش داده ‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که نیتروژن مایع توانسته مشخصات بتن در هوای گرم را بهبود ببخشد، به‌عنوان مثال در مورد زمان گیرش، نیتروژن مایع توانسته به ازای کاهش دما به میزان °c 15، گیرش اولیه را به میزان 17 درصد و گیرش نهایی را حدود 11 درصد به تاخیر بیندازد و به‌تبع آن فرصت کافی برای انجام عملیات جایدهی، تراکم و پرداخت بتن را فراهم آورد. همچنین مقایسه بین دو مخلوط کنترل و گرمِ سرد شده حاکی از آن است که در اکثر موارد، تفاوت چشم‌گیری بین این دو مخلوط دیده نمی‌شود و نیتروژن مایع توانسته عملکرد قابل قبولی در بتن‌ریزی هوای گرم داشته باشد.

Investigating the Effects of Liquid Nitrogen on Concrete Properties in Hot Weather Concreting

Concrete structures are always affected by environmental conditions, and hot weather condition during mixing and casting impressively affect the performance of concrete. Concrete producers have been using different methods of reducing the temperature of concrete such as liquid nitrogen through direct injection of it into the drums of concrete trucks. Liquid nitrogen with having temperature of 196°C provide accurate temperature control and is not limited by the watercement ratio as in the case of chilled water or ice. The purpose of this research was to investigate the effects of liquid nitrogen on concrete properties such as slump, setting time, compressive strength, tensile strength and flexural strength with two different curing methods. In this research, three mixtures were prepared: control, hot and LNcooled. The temperature in control mixture was considered to be 27°C. Hot mixture which was made from materials stored for 72 hours at the desired temperature (50°C) to simulate hot weather condition, and the temperature in this mixture was obtained 40°C. The process in preparation of the LNcooled mixture was the same with the hot mixture with the difference that, the temperature of the LNcooled mixture was lowered to the control mixture (27°C). The results indicate that the liquid nitrogen improved the properties of concrete in hot weather and additionally the results show that the properties of concrete are relatively unaffected when cooled with liquid nitrogen to room temperature. Finally based on findings in this research, liquid nitrogen is an appropriate option in hot weather concreting.