ضد یخ بتن یکی از انواع افزودنی های بتن است که در فصل های سرد سال با هدف ارتقا کیفی بتن و جلوگیری از ایجاد یخ زدگی در بتن مورد استفاده قرار می گیرید.

آشنایی با ضد یخ بتن و مزایا و معایب های آن

ضد یخ بتن یکی از انواع افزودنی های بتن است که در فصل های سرد سال با هدف ارتقا کیفی بتن و جلوگیری از ایجاد یخ زدگی در بتن مورد استفاده قرار می گیرید. بتن به خاطر ارزانی، شکل پذیری، مقاومت و دوام بالا و… به عنوان پر مصرف ترین ماده مورد استقبال صنعت ساخت و ساز قرار گرفته و استفاده از مواد شیمیایی افزودنی در آن، امروزه بسیار رایج می باشد و با استفاده از این مواد می توان به اهداف کیفی بالایی در بتن دست یافت.

بیشتر بخوانید: نانو آجرنما و مزایای آن

چالش یخ زدن بتن

آب به عنوان یکی از ارکان بتن، سیالی است که در حالت خالص دارای نقطه انجماد صفر درجه سانتی گراد می باشد. این محدوده دمایی در فصل های سرما در بسیاری از مناطق دنیا تجربه می شود و در این شرایط به مرور زمان، آب انرژی خود را به محیط داده و شروع به انجماد می کند. این پدیده همراه با افزایش حجم همراه می باشد.

با افزایش ناخالصی آب، نقطه انجماد آب کاهش یافته و هر چه غلظت این ناخالصی ها بیشتر می شود، نقطه انجماد آب کمتر و کمتر می شود. حضور ناخالصی در ترکیبات دیگر همین موضوع را باعث می شود و دلیل آن افزایش بی نظمی در شبکه ماده مورد نظر که به عبارتی افزایش آنتروپی در ماده مورد نظر می باشد. با افزایش آنتروپی تمایل آن ماده برای حضور در حالت مایع بیشتر می شود و در سطح مولکولی، به طور مثال مولکول های آب در شرایط سخت تری یکدیگر را یافته و با همدیگر تشکیل شبکه کریستالی می کنند.

بتن در حالت تازه ساخته شده، نرم است و آب موجود در بتن خالص نمی باشد و معمولا در دماهای پایین تر از صفر درجه منجمد می شود و با کاهش دمای محیط این موضوع شدت پیدا می کند. در زمانی که بتن هنوز به گیرش نرسیده است این مسئله می تواند خطرناک باشد به این خاطر که:

• با یخ زدن آب، شبکه بتن با افزایش حجمی که یخ در بتن ایجاد می کند متلاشی می شود.

• بتن نهایی با افت مقاومت زیادی همراه می شود.

معمولا در مناطقی که شرایط یخ زدگی کم اتفاق می افتد، به صورت زیر عمل خواهند کرد:

• در آن مقاطع بتن ریزی ها متوقف شده و در زمان هایی بتن ریزی صورت می پذیرد که بتن قبل از رسیدن به سرمای زیاد، به گیرش رسیده باشد.

• بتن ریزی در روز با استفاده از زودگیر کننده های بتن در این مناطق بسیار رایج می باشد.

بیشتر بخوانید: آشنایی با گروت پلیمری و کاربردهای آن

استفاده از مواد افزودنی ضد یخ بتن و ملات

در مناطقی که زمان سرما بسیار زیاد است، به عنوان مثال کشورهای شمالی اروپایی، نواحی شمال روسیه، کانادا و مشابه آن ها که زمان زیادی از سال در سرماهای بسیار شدید به سر می برند، نیاز می باشد تمهیداتی اندیشیده شود تا بتوان سرعت اجرای پروژه ها را افزایش داد.

برای این کار استفاده از مواد افزودنی ضد یخ بتن و ملات در این مناطق بسیار رایج می باشد. میزان ضد یخ بتن به جهت مصرف، بسته به شرایط آب و هوایی متفاوت می‏ باشد. باید در نظر داشته باشید که موقع استفاده از ضد یخ بتن و ملات به مقدار توصیه شده توجه ویژه ای داشته باشید و دقیقا طبق مورد مصرف خود از این مقادیر استفاده کنید.

مکانیسم عملکرد ضد یخ بتن

ترکیبات ضد یخ بتن:

• ترکیب آلی

• ترکیب معدنی

این ترکیبات به صورت خالص و یا ترکیبی از چند ماده به بتن افزوده می شود.

میزان مصرف این ترکیبات:

باید به میزانی استفاده شوند که در دمای آن منطقه، مانع از انجماد آب بتن شود.

با افزایش دمای محیط، به سطحی که انرژی اکتیواسیون واکنش هیدراتاسیون سیمان را فعال می کند، هیدراتاسیون انجام می پذیرد.

این روند ادامه می یابد تا در مدت مناسب، بتن به استحکام مطلوب برسد.

بیشتر بخوانید: چسب آجر چیست؟

ترکیب معدنی

ضد یخ های بتن (ضد یخ بتن پودری) رایج معمولا نمک های معدنی محلول در آب می باشند. رابطه بین شیمی نمک ها با قدرت آن ها به عنوان ضد یخ در جرم مولی آن ها است. هرچه جرم مولی نمک مورد نظر کمتر باشد، قدرت آن ضد یخ بیشتر می شود.

مثلا نمک طعام یک ضد یخ بسیار مناسب است، ضد یخ بتن با کلراید جهت ساخت و اجرای بتن‌ های غير مسلح و ملات‏ های سیمانی در سرما می باشند. توصيه می شود برای ملات‏ هایی که در تماس مستقیم با آرماتور هستند و در سازه‌ هاي پيش ‌تنيده استفاده نشود.

انواع نمک ها و ترکیب آن ها در این خصوص مورد تحقیق واقع شده و به مصرف می رسند. با استفاده از ترکیبات مناسب می توان دمای انجماد بتن را به زیر منفی 30 درجه سانتی گراد و یا حتی کمتر رسانید و برای این کار از مقادیر بیشتر ضد یخ در بتن باید استفاده کرد. گاهی تا 20 درصد وزنی سیمان ضد یخ در بتن استفاده می شود تا به هدف مطلوب رسید.

ترکیب آلی

ترکیبات آلی محلول در آب که فراریت کمی دارند عملکرد ضد یخی دارند. اتیلن گلیکول یکی از شناخته شده ترین این ترکیبات است که به این منظور امکان استفاده دارد اما از آنجا که مصرف های زیاد آن در بتن، باعث اختلال در گیرش شده معمولا به مقدار زیاد در بتن استفاده نمی شوند. ضد یخ بتن بدون کلراید برای سازه ‌های بتنی مسلح در شرایط آب و هوایی سرد مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

بیشتر بخوانید: آشنایی با موزاییک پلیمری و کاربردهای آن

ضد یخ بتن پودری چیست؟

ضدیخ بتن پودری بتن که عموما برای بتن ریزی بدون فولاد استفاده می ‌شود. در ضد یخ پودری از ترکیب کلسیم کلرید و نمک ‌های معدنی استفاده شده است. این مواد جهت بتن غیر مسلح و بیشتر در ملات سیمانی استفاده می ‌شود. این افزودنی سرعت و حرارت هیدراتاسیون را بالا برده و از یخ‌ زدن مخلوط سیمانی پیشگیری می ‌کند. این ضد یخ به خاطر وجود کلر توسط کارشناسان توصیه نمی ‌شود.

ضد یخ بتن بدون کلراید: هر چند استفاده از مواد کلر دار باعث حفظ بتن در دمای پایین می‌ شود. ولی محدودیت استفاده از آن در بتن آرمه مواد دیگری همچون نیترات ‌ها وارد افزودنی ضد یخ بتن شد. محدودیت مصرف این ماده ۲ درصد وزنی سیمان مصرفی می باشد. از این نوع ضد یخ در سازه ‌هایی که بتن و فلزات مستقیما با هم در ارتباط هستند، به راحتی می ‌توان استفاده کرد. به این خاطر که بحث خورندگی افزودنی مطرح نیست و تا حدودی ترکیبات الکل دار از بتن و فلزات در تماس با بتن همچون میلگرد محافظت می ‌کنند.

ضد یخ بتن مایع چیست؟

ضد یخ بتن مایع زرد رنگ است. وزن مخصوص این محلول تقریبا ۱۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. حفظ اسلامپ در عین افزایش سرعت گیرش بتن خاصیت این افزودنی است. مواد تشکیل دهنده این مواد محلول آمونیاک که حاوی نیتروژن و الکل‌ های سنگین است. اضافه شدن نیتروژن و یا الکل به آب درجه انجماد آب را کاهش می ‌دهد، ولی به خاطر وجود بعضی ترکیبات دیگر همچون سیمان تاثیر گذاری مستقیم بر آب کم می ‌شود.

چنانچه در بتن کار حباب سازی مطرح باشد با استفاده از ضد یخ این مساله اندکی دچار مشکل شده و باید از نسبت جدیدی برای طرح اختلاط استفاده کرد. به این خاطر که ضد یخ بتن هوای اضافی را حذف و به نوعی سیال یکنواخت ایجاد می ‌کند. دلیل این مسئله هم جمع شدن آب در حفره و یخ زدن آب است. ضد یخ از وقوع این پدیده پیشگیری می ‌کند.

مزایای ضد یخ بتن

1)تامین شرایط ایده‌ آل در محیط و آب و هوای سرد و دماهای زیر صفر

2)سرعت کار در اثر استفاده از این افزودنی بتن افزایش پیدا می کند و فشار وارد بر قالب و قالب برداری به سرعت کاهش می یابد. در بتن پاشی خشک استفاده از این افزودنی، غبار حاصل از این روش را بسیار کم می کند.

3)این افزودنی بتن را تا رسیدن به مقاومت کافی برای گیرش نهایی را حفظ می ‌کند. در حقیقت مقاومت سنین پایین بتن را تا دو برابر افزایش می ‌دهد. دوره عمل آوری بتن در سرما طولانی و هزینه بر است. با این روش زمان مراقبت کاهش پیدا کرده و به دنبال آن هزینه ها هم کاهش می ‌یابد. استفاده بیش از حد این افزودنی بتن را سریعا سفت کرده و قابلیت شکل پذیری و کارایی ندارد. در صورت به وجود آمدن چنین مشکلی امکان استفاده از روان کننده بتن برای حفظ کارایی وجود دارد. این افزودنی ‌ها با هم سازگار هستند.

در صورت استفاده از ضد یخ بتن اندکی طرح اختلاط اصلی به هم می ریزد و تغییراتی در نتایج مقاومت نهایی دیده می ‌شود. وجود یون کلر در بعضی انواع ضد یخ‌ ها باعث محدودیت استفاده در سازه‌ های بتن می ‌شود.

معایب ضد یخ بتن

1)یک ایراد ضد یخ بتن زمان بسیار کم برای مصرف بتن دارای این افزودنی می باشد، به همین خاطر این افزودنی دقیقا قبل از بتن ریزی اضافه می ‌‎شود.

2)در بعضی از موارد تغییرات رنگی بعد از خشک شدن بتن در اثر استفاده از ضدیخ بتن مشاهده شده است. این مسئله در اثر واکنش سیمان قلیایی و یون کلرید می باشد. چنانچه لکه رنگ روشن روی زمینه تیره ایجاد شود، نسبت قلیایی سیمان به کلرید کم است و لکه تیره روی زمینه روشن پدیدار شود، نسبت قلیایی زیاد می شود. دلیل اصلی این مسئله عمل آوری نامناسب و تبخیر آب شدید است. به صورت مداوم بتن مرطوب باشد از چنین مشکلی به آسانی می ‌توان جلوگیری کرد. این مسئله در سازه‌ های بتن نمایان بسیار حائز اهمیت است.

بیشتر بخوانید: آشنایی با سیمان نسوز و ویژگی های آن

کاربرد ضد یخ بتن

1)بیشترین کاربرد استفاده از ضد یخ بتن در هوای سرد است. این افزودنی سرعت و حرارت واکنش هیدراتاسیون را افزایش می دهد.

2)در مکان ‌های شیب‌ دار و بعضی دیوارهای برشی از این مواد برای گیرش سریع بتن استفاده می ‌شود. بتن پاششی یا شاتکریت نیاز به سرعت بالای گیرش دارد. استفاده مناسب و به اندازه از این افزودنی کار بتن ریزی را بسیار راحت خواهد کرد.

3)استفاده از سیمان بیشتر و ترجیحا تیپ سه و ترکیب با ضدیخ شرایط خوبی برای بتن ریزی در سرما ایجاد خواهد کرد. مسائل اقتصادی مطرح باشد، از سیمان تیپ یک هم می‌ توان استفاده کرد.

4)بعضی از ضد یخ ها برای آب بندی روزنه موجود در مخازن و یا استخرها استفاده می‌ شوند. این افزودنی به میزان زیاد به بتن اضافه شود، سرعت گیرش آن بسیار زیاد و برای بعضی عملیات ترمیمی مناسب می ‌شوند.

مهم ترین موارد مصرف این نوع از ضد یخ ها برای مقاومت در برابر سرمای هوا و به ویژه در مناطق سردسیری و یخبندان است. با این حال از جمله موارد مصرف ضد یخ بتنZAF  می توان به بتن ریزی در هوای سرد و همین طور استفاده در بتن های در معرض سیکل های مداوم یخ و مذاب اشاره کرد.

تفاوت میان زودگیر بتن و ضد یخ بتن

افزودنی های زودگیر بتن ترکیبات شیمیایی هستند که به بتن افزوده شده و سرعت هیدراتاسیون سیمان را افزایش می دهند. مصرف این مواد در فصول سرما، در کارخانه های تولید قطعات پیش ساخته و اجرای شاتکریت ها رایج می باشند.

مکانیسم عمل زودگیر بتن کاملا با مواد افزودنی ضدیخ بتن متفاوت است. این مواد معمولا نمک های کلسیم محلول در آب می باشند و در اینجا نقش اصلی را یون های کلسیم حل شده در محلول آب بتن ایفا می کند که با افزایش غلظت این یون، طبق اصل لوشاتلیه، سرعت واکنش هیدراتاسیون افزایش می یابد، در حالیکه در ضد یخ بتن، ماده افزودنی با ایجاد بی نظمی در بین مولکول های آب، مانع از یکپارچگی در شبکی کریستالی آب می شوند.