افزودنی‌های ضد یخ برای بتن ریزی در هوای سرد

هنگامی که بتن تازه در معرض انجماد قرار میگیرد، عملیات هیدراتاسیون در بتن به خوبی انجام نمی‌شود. بدین منظور مقاومت بتن 20 الی 40 درصد کاهش می‌یابد. مقاومت بتن تازه در برابر چرخه انجماد و ذوب با ضریب دوام سنجیده می‌شود.در شرایط قرارگیری در معرض چرخه‌ی انجماد و ذوب، 40 تا 60 درصد از دوام بتن کاسته می‌شود.همچنین چسبندگی بین آرماتور و بتنی که به صورت نرمال عمل آوری شده است،  70 درصد کاهش می‌یابد. بنابراین در حین بتن‌ریزی در هوای سرد، بسیار ضروری است که اطمینان حاصل شود که بتن در حالت پلاستیکی خود دچار یخ زدگی نمی‌شود.در این مقاله افزودنی‌های ضد یخ بتن، خواص و کاربردهای آن در بتن‌ریزی در هوای سرد مورد بحث قرار می‌گیرند.

انواع روش بتن‌ریزی در هوای سرد

• فراهم سازی دمای معمولی محیط برای بتن. این کار را می‌توان از طریق گرم کردن مواد سازنده بتن یا با ایجاد محفظه‌های گرمایش انجام داد.
• افزودن مواد افزودنی شیمیایی

مواد افزودنی شیمیایی متداول درآب و هوای سرد

در بتن‌های متداول، از کلرید کلسیم به عنوان کاتالیزور برای جبران اثرات هیدراتاسیون آهسته بتن در دماهای پایین استفاده می‌شود. این افزودنی برای دماهای زیر صفر درجه  موثر نیست. این یک اشکال متداول در مواد افزودنی است. بنابراین، برای شرایط آب و هوایی سرد، افزودنی‌های خاصی نیاز است. یکی از این مواد افزودنی، ضد یخ‌ها هستند.

مواد افزودنی ضد یخ برای بتن

افزودنی‌های ضد یخ، برای کنترل وضعیت فیزیکی آب در بتن به کار برده می‌شوند. این مواد، می‌توانند نقطه انجماد آب را تا حد زیادی کاهش دهند. افزودنی‌های ضدیخ  را می‌توان در دمای کمتر از 30- درجه سانتی‌گراد نیز استفاده نمود.

ترکیب شیمیایی و عملکرد ضد یخ

دو گروه افزودنی ضدیخ وجود دارد که ویژگی‌‎های ضدیخ ،خواص گیرش و سخت شدگی بتن را افزایش می‌دهد. آن‌ها عبارتند از:

گروه اول : این گروه از افزودنی‌های ضدیخ شامل مواد شیمیایی، الکترولیت‌های ضعیف، نیتریت سدیم، کلرید سدیم و ترکیبات آلی غیر الکترولیتی می‌باشد، که نقطه انجماد آب به کار برده شده در بتن را کاهش می دهد. علاوه‌ براین، به عنوان کاتالیزور با قدرت ضعیف برای تسریع گیرش و سخت شدن بتن نیز عمل می‌کند.

گروه دوم : این گروه شامل دو ماده‌ی افزودنی قوی است. به طوری می‌توان گفت این دو ماده که به ازای سه ماده‌ی افزودنی عمل می‌کند. این گروه از افزودنی‌ها، حاوی پتاس و مواد افزودنی بر اساس کلرید کلسیم، نیتریت سدیم، کلرید کلسیم با نیتریت سدیم، نیتریت کلسیم ،نیترات،اوره و سایر مواد شیمیایی است. این دسته از افزودنی‌ها دارای خواص ضدیخ و خاصیت کاتالیزگری برای سرعت بخشیدن به گیرش  و سخت شدن بتن هستند. این افزودنی‌ها  نسبت به دیگر افزودنی‌های متداول  بیشتر کاربرد داردند..برای مثال‌، استفاده از 8 درصد نیتریت سدیم موجب نگه داشتن مایع در دمای 15- درجه سانتی‌گراد می‌شود. این افزودنی‌ها نقطه انجماد مایع  را کاهش داده و سرعت هیدراتاسیون سیمان در دمای انجماد را افزایش می‌دهد.

نکته : با استفاده از افزودنی‌های ضد یخ، نیاز به تدابیر حفاظتی در هوای سرد کاهش می‌یابد. این روش کیفیت بتن را بهبود می‌بخشد. علاوه بر آن، به گیرش بتن و عملیات قالبرداری سرعت می‌یخشد. چنین پدیده‌ایی موجب استفاده مجدد از قالب‌ها در فاصله زمانی کوتاه می‌شود. استفاده از این افزودنی‌ها در بتن،نهایتا منجر به افزایش سرعت ساخت و ساز می‌شود.

مقایسه مقاومت فشاری بتن با استفاده از ضد یخ و بدون آن

در جدول زیر، بتن خالص و بتن با محتوا افزودنی ضد یخ در شرایط دمایی مختلف مقایسه شده‌اند. همانطور که از جدول پیدا است، بتن حاوی افزودنی ضد یخ، عملکرد و مقاومت بهتری را در شرایط دمایی مختلف ارائه می‌دهد.

طبق راتینوف و روزنبورگ
دما	مقاومت فشاری بتن بدون استفاده از افزودنی	مقاومت فشاری بتن با استفاده از افزودنی
‏(7 روزه) ‏‎ -‎‏4‏‎℃‎	3.4(mpa)	9.24(mpa)
‏(7 روزه) ‏‎ -10℃‎	8.3(mpa)	39.3(mpa)
‏(28 روزه) ‏‎ -10℃‎	18.1(mpa)	49.9(mpa)

نکته : امکان ترکیب افزودنی‌های ضد یخ با سایر مواد افزودنی حاوی فوق‌روان‌کننده‌ها وجود دارد. مزیت اصلی چنین ویژگی، این است که میزان آب کاهش می‌یابد و کاهش آب باعث کاهش احتمال یخ زدگی مخلوط بتنی می‌شود. مقدار آب قابل انجماد باقی مانده در مخلوط بتن، نقش ماده‌ی گرماگیر را بر عهده دارد که به  آزاد شدن گرما در واکنش‌های هیدراتاسیون اولیه کمک می‌کند.

عوامل موثر در انتخاب افزودنی‌های ضدیخ عبارت است از :

• نوع ساختار بتن
• شرایط بهره برداری
• روش‌های حفاظتی بتن در زمستان
• نوع سیمان و سنگدانه مورد استفاده در بتن

نکته :برای تعیین میزان دوز مصرفی افزودنی در مخلوط  بتن و همچنین اطمینان از سازگاری افزودنی با مواد تشکیل‌دهنده بتن، بهتر است تا ابتدا در محل پروژه روی نمونه‌ای از بتن، افزودنی مربوطه، آزمایش شود.

کاربرد و مزایای افزودنی‌های ضدیخ

افزودنی های ضد یخ از نظر فنی ساده  و برای بتن‌ریزی در هوای سرد، بسیار مفید هستند. این نوع از افزودنی‌ها به بهبود انسجام، به حداقل رساندن اتصالات سرد، بهبود کرمو شدن بتن و بهبود انعطاف پذیری کمک می‌کنند. طبق ارزیابی‌ها و تحقیقات صورت گرفته،استفاده از این افزودنی‌ها در مقایسه با روش های دیگر مانند عمل آوری با بخار یا گرم‌کردن محوطه‌های بتنی،اقتصادی‌تر هستند.