ضد یخ بتن در هنگام بتن ریزی در هوای سرد؛ معرفی و عملکرد آنها

هنگامی که بتن تازه در معرض انجماد قرار می گیرد، انجماد مقاومت بتن را بین 20 تا 40 درصد کاهش می دهد. در این مقاله مواد افزودنی ضد یخ بتن، خواص و کاربردهای آن در بتن ریزی در هوای سرد مورد بحث قرار گرفته است. مقاومت بتن تازه در برابر چرخه یخ زدگی و ذوب توسط ضریب دوام به دست می آید که 40 تا 60 درصد نیز کاهش می یابد. 70% کاهش در پیوند بین آرماتور و بتن که به صورت معمول پخت می شود وجود دارد از این رو در طول بتن ریزی در شرایط آب و هوایی سرد بسیار ضروری است که اطمینان حاصل شود که بتن در حالت روان خود دچار یخ زدگی نمی شود.

دو روش برای انجام بتن ریزی در هوای سرد وجود دارد:

تامین دمای معمولی محیط برای بتن. این کار را می توان از طریق حرارت دادن اجزای بتن یا با تهیه محفظه های گرمایشی انجام داد.
افزودن مواد افزودنی شیمیایی بتن.

مواد افزودنی شیمیایی متداول در بتن ریزی در هوای سرد

در ملات ها بتن های بدون آرماتور از کلرید کلسیم به عنوان مواد افزودنی تسریع کننده برای جبران اثرات تاخیری هیدراتاسیون آهسته بتن در دماهای پایین استفاده می شود. این مخلوط در دمای انجماد موثر نیست. از این رو، برای شرایط آب و هوایی خیلی سرد، افزودنی های ویژه لازم است. یکی از این مواد افزودنی ضد یخ بتن است.

مواد افزودنی ضد یخ بتن

افزودنی های ضد یخ بتن بر حالت فیزیکی آب مخلوط مورد استفاده در بتن ریزی تأثیر می گذارند. آن ها می توانند نقطه انجماد آب را تا حد زیادی کاهش دهند و در دمای کمتر از منفی30 درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند. این موضوع می تواند باعث تمدید دوره فعالیت ساخت و ساز شود.

ترکیب شیمیایی و عملکرد مواد افزودنی ضد یخ

دو گروه از افزودنی های ضد یخ وجود دارد که ویژگی های ضد یخ و خاصیت گیرش و سفت شدن سریع را ارائه می دهند. آنها عبارتند از:

گروه اول: شامل مواد شیمیایی، الکترولیت های ضعیف، نیتریت سدیم، کلرید سدیم و ترکیبات آلی غیرالکترولیتیک است که نقطه انجماد آب مصرفی در بتن را کاهش می دهند. اما این گروه به عنوان شتاب دهنده های ضعیف برای تقویت گیرش و سخت شدن عمل می کنند.
گروه دوم: شامل ترکیبات دوتایی و سه تایی است که حاوی پتاس و مواد افزودنی مبتنی بر کلرید کلسیم، نیتریت سدیم، نیتریت کلسیم – نیترات – اوره و سایر مواد شیمیایی است. این مواد دارای خواص ضد یخ موثر و خاصیت زودگیر کننده برای افزایش گیرش و سفت شدن هستند. آن ها در دوزهای بیشتر در مقایسه با مواد افزودنی معمولی استفاده می شوند. یکی از این نمونه ها استفاده از 8 درصد نیتریت سدیم برای نگهداری مایع در دمای 15- درجه سانتیگراد است. این مواد افزودنی با کاهش نقطه انجماد فاز مایع و با تسریع هیدراتاسیون سیمان در دماهای انجماد عمل می کنند. بر اساس دوز موجود در مخلوط، افزودنی بدون کلرید (ضد یخ فاقد یون کلر) باعث می شود که مخلوط (بتن یا ملات) در دمای زیر انجماد قرار گیرد. این امر، نیاز به اقدامات حفاظتی مورد نیاز در طول کار در هوای سرد را کاهش می دهد. این روش کیفیت بتن را بهبود می بخشد و از آنجایی که گیرش زودهنگام را تسهیل می کند، می توان قالب بندی اولیه را نیز انجام داد. این موضوع سرعت ساخت را افزایش می دهد. جدول 1 تفاوت معنی داری در افزایش مقاومت در 3، 7 و 28 روز برای بتن ساده و بتن حاوی مواد افزودنی ضد یخ بتن را نشان می دهد.

جدول 1) مقاومت فشاری بتن با و بدون افزودنی ضد یخ

این امکان وجود دارد که افزودنی‌های دیگری که حاوی فوق روان‌کننده‌ها هستند با افزودنی‌های ضد یخ ترکیب شوند. مزیت اصلی چنین ترکیبی این است که در کل کاهش آب وجود خواهد داشت. کاهش آب باعث کاهش محتوای آب آزاد قابل انجماد در مخلوط می شود. این محتوای آب قابل انجماد همان چیزی است که به عنوان چاله حرارتی برای گرمای آزاد شده توسط واکنش های هیدراتاسیون اولیه عمل می کند (این آب به دلیل ظرفیت گرمایی بالا گرمای آزاد شده توسط واکنش هیدراتاسیون را جذب کرده و مانع از افزایش دمای بتن می شود). استفاده از چنین افزودنی هایی باعث کاهش تعداد و میزان دوز افزودنی های ضد یخ استفاده شده در بتن می شود.

انتخاب مواد افزودنی ضد یخ بتن

عواملی که بر اساس آنها انتخاب مواد افزودنی ضد یخ بتن انجام می شود عبارتند از:

ساختار و فرمول شیمیایی
شرایط عملیاتی
روش های حفاظتی به کار رفته در بتن ریزی در هوای سرد
نوع سیمان و سنگدانه

ضد یخ بتن مورد نظر باید در مقیاس آزمایشگاهی با مواد عملیاتی و دوز های مختلف، در شرایط آب و هوایی مورد نظر آزمایش شود. ادغام سایر افزودنی ها مانند کندگیرکننده ها یا فوق روان کننده ها با افزودنی های ضد یخ در بتن ریزی در هوای سرد محدودیتی ندارد. دوز مصرف تمام مواد افزودنی مورد استفاده باید به صورت تجربی تعیین شود.

کاربرد و مزایای افزودنی های ضد یخ بتن

افزودنی های ضد یخ بتن از نظر فناوری ساده و برای بتن ریزی در هوای سرد مفید هستند. این مخلوط به بهبود چسبندگی ، رسیدن به مقاومت و تا حدی روانی بتن کمک می کنند. تخمین زده می شود که این روش ها صرفه جویی زیادی در هزینه ها نسبت به روش های دیگر عمل آوری با بخار یا محفظه های بتنی ایجاد می کنند. ترکیب مواد ضد یخ با مواد کاهنده آب به افزایش مقاومت بتن در برابر یخ زدگی و خوردگی کمک می کند.