ضدیخ بتن

ضدیخ بتن

ضدیخ بتن چیست
ضد یخ بتن یا افزودنی تندگیر کننده
بتن ریزی در هوای سرد یکی از چالش های بسیار بزرگ در صنعت ساخت و ساز می باشد. هوای سرد مشکلات زیادی را برای پروسه‌ ی بتن ریزی می آفریند. یکی از این مشکلات، مشکل یخ زدگی بتن است که در آن آب موجود در بتن یخ می زند و مانع انجام عملیات هیدراسیون می شود. به صورت کلی هم دمای پایین باعث می شود تا هیدراسیون با سرعت کمتری انجام شود. به این ترتیب کل پروسه‌ ی بتن ریزی و کسب مقاومت بتن با مشکلات زیادی روبرو می شود.

نتیجه‌ ی این ها می تواند کاهش دوام و استحکام بتن باشد که باعث می شود تا سازه برای استفاده آنچه برایش طراحی شده، مناسب نباشد. در طولانی مدت هم ممکن است ترک های در بتن به وجود بیاید یا بتن به صورت ورقه ورقه در بیاید که به هیچ وجه دلخواه ما نیست.

برای رفع این مشکل، ایده های مختلفی مطرح شده است که مهم ترین آن ها استفاده از ضد یخ است. اما ماده‌ای که به عنوان ضد یخ بتن از آن یاد می شود به شکل های مختلفی وجود دارد و مانند تمامی مواد دیگر دارای انواع مختلفی است. اما هدف در تمامی آن ها یکی است. اول این نقطه‌ی انجماد آب موجود در بتن را به طریقی کاهش دهیم. همچنین در عین حال دمای داخل بتن را افزایش دهیم.

ضد یخ های بتن مواد شیمیایی هستند که به منظور پایین آوردن نقطه انجماد فاز مایع به آب اختلاط بتن اضافه می گردند و تا دمای °C 30- کاربرد دارند. استفاده از ضد یخ در بتن ریزی در شرایط آب و هوای سرد، دارای اصول فنی ساده و بسیار سودمند می باشد که باعث صرفه جویی 20 الی 50 درصدی زمان و انرژی در مقایسه با عمل آوری با بخار، گرم کردن بتن و… می باشد.

در روسیه بیش از 40 سال تجربه بتن ریزی بدون گرم کردن بتن وجود دارد، این امر با توجه به آب و هوای بسیار سرد روسیه می باشد. ضد یخ ها در بتن درجا، بتن مسلح، سازه های یکپارچه پیش ساخته و… در دمای (هوا، زمین) زیر °C5 و تا کمترین دمای روزانه °C 30- مورد استفاده قرار می گیرند.

✔ استفاده از ضد یخ بتن
ضد یخ بتن نام دیگری نیز دارد و آن شتاب دهنده به واکنش هیدراسیون بتن است. با افزودن ضد یخ به بتن، واکنش هیدراسیون با افزایش سرعت مواجه می شود و از آن جایی که این واکنش به شدت گرماده است، سرعت تولید گرما در بتن بالا می رود. این موضوع باعث می شود تا دمای بتن تا حد مطلوبی بالا برود و مشکل یخ زدگی دیگر بتن را تهدید نکند. هم چنین باعث می شود تا بتن خیلی سریع تر سخت بشود. این به آن معنی است که بتن به سرعت مقاومت خودش را به دست می آورد و زمان زیادی به آن داده نمی شود تا دمایش پایین برود. در عین حال با گرمایی که از طریق واکنش هیدراسیون تولید می شود، دمای بتن بالا می ماند.
اولین راه حل گرم کردن مصالح و خصوصا آب مصرفی در بتن است. البته این روش تقریبا ناکارآمد بوده و صرفا نیروی زیادی را می‌طلبد. برای دومین راه حل می‌توان استفاده از مواد تسریع کننده را در نظر گرفت. این مواد موجب افزایش سرعت هیدراتاسیون و بالا رفتن دمای حاصل از هیدراتاسیون می ‌شود.

مقاومت بتن در سنین اولیه نیز افزایش می‌یابد.سومین راه حل و بهترین آن استفاده از ضد یخ بتن می ‌باشد (برای مثال مشخصات MTO ANTIFREEZ را مطالعه کنید) زیرا یک ضد یخ بتن خوب با تسریع در روند هیدراتاسیون، سرعت گیرش اولیه بتن را بالا برده و در نتیجه میزان آب اشباع در بتن را کاهش می دهد، از طرفی نقطه انجماد آب موجود در بتن را پایین آورده و به همین علت شرایط بند 2 را نیز برآورده می ‌کند و بهترین راه برای آن استفاده از ضد یخ بتن می ‌باشد.
بتنی که در هوای سرد ریخته می ‌شود تنها در صورتی دارای مقاومت و دوام لازم برای رعایت الزامات سرویس مدنظر می‌ باشد، که به صورت مناسبی تولید، ریخته و محافظت شود.
با وجود اینکه آن زمان شناخته می‌ شود ولی در طول 24 ساعت اولیه برای جلوگیری از یخ زدگی حفاظت در بهار و پاییز نیز لازم است. وقتی بتن یخ می ‌زند چه اتفاقی می‌ افتد؟ آب داخل منافذ در بتن در حدود 1 درجه سانتی گراد (30 درجه فارنهایت) شروع به یخ زدگی می‌ کنند.
هنگامی که مقداری آب یخ می ‌زند غلظت یون داخل آب یخ نزده بالا می ‌رود علاوه بر این، نقطه انجماد نیز بالا می‌رود. در حدود -3 تا -4 درجه سانتی گراد (25 تا 27 درجه فارنهایت)، منافذی که به اندازه کافی داخل آن آب است یخ می‌زند در نتیجه هیدراتاسیون کاملا متوقف می‌ شود و بنابراین استحکام بتن، نیروهایی که به وسیله انبساط یخ تولید می شوند (حجم یخ اشغالی حدود 9٪ بیشتر از آب) ممکن است در یکپارچگی طولانی مدت بتن زیان آور باشد.

✔ عملکرد های ضد یخ بتن
دسته اول نقطه انجماد فاز مایع بتن را پایین می آورند، همچنین زودگیرها و دیرگیرهایی ضعیف هستند که بر گیرش و سخت شدگی سیمان تاثیر می گذارند، از جمله محصولات الکترولیت مانند: ANTIFREEZ SN و ANTIFREEZ SC. محصولات الکترولیت ضعیف مانند: ANTIFREEZ AM و غیرالکترولیت مانند: ANTIFREEZ U می باشند.
دسته دوم افزودنی های دو یا سه سیستمی می باشند. هیدراتاسیون سیمان را تسریع کرده و همچنین خصوصیات ضد یخ را دارا می باشند.
علاوه بر این دو گروه اصلی، مابقی خصوصیات ضعیفی از ضد یخ ها را دارا می باشند. گیرش و سخت شدن سیمان را تسریع می کنند و به صورت قابل توجهی میزان گرمای مراحل اولیه سخت شدن سیمان در بتن ریزی زمستانی را افزایش می دهند. این افزودنی ها در شکل گیری سریع ساختار متراکم مویینه سیمان شرکت می کنند، مانند: ANTIFREEZ FS و .ANTIFREEZ AS

✔ اطلاعات فنی افزودنی های ضد یخ بتن
بیشتر افزودنی های ضد یخ باعث ایجاد تاخیر در گیرش بتن می شوند. از آنجایی که میزان مصرف ضد یخ ها از افزودنی هایی که به منظور تاخیر در گیرش استفاده می شوند بسیار بیشتر می باشد، سخت شدن سیمان تسریع می شود و این مسئله گاهی اوقات بتن ریزی را مشکل می کند.

ANTIFREEZ زمان گیرش و سخت شدن سیمان را کاهش می دهد، همچنین بر روی ساختار خمیر سیمان و مقاومت در برابر یخ زدگی بتن تاثیر قابل توجهی دارد. این محصول همراه با کندگیر کننده ها یا روان کننده ها مورد استفاده قرار می گیرد. میزان مصرف روان کننده به نوع سیمان و میزان مصرف ضد یخ بستگی دارد.

در بتن ریزی در هوای سرد با استفاده از افزودنی های ضد یخ می توان دیگر افزودنی های بتن مانند هوازا، روان کننده، دیرگیر کننده و فوق روان کننده را استفاده کرد. میزان مصرف هوازا باید در آزمایشگاه دقیقا مشخص شود. زمانی که افزودنی های نامبرده همراه با ضد یخ استفاده می شوند، میزان مصرف بالاتری نسبت به حالت نرمال دارند.

بیشترین میزان مصرف روان کننده بر پایه لیگنو برای مخلوط شدن با (ANTIFREEZ (SN+CC) و ANTIFREEZ CCNN نباید از 10% بیشتر شود.
ضد یخ های کلینیک بتن ایران در دو حالت مایع و پودری عرضه می گردند و مشخصات آن از طریق بخش محصولات – افزودنی های بتن کلینیک بتن ایران- قابل بازیابی است.

استفاده از تندگیر کننده ها یا ضد یخ بتن عموما در بتن ریزی در شرایط هوای سرد صورت می گیرد. تندگیر کننده ها نقطه انجماد آب را کاهش نمی دهند از این رو اطلاق نام ضد یخ به این افزودنی ها درست نمی باشد. افزودنی های تندگیر کننده برای کاهش زمان گیرش و افزایش مقاومت اولیه به دست آمده به خصوص در بتن ریزی در هوای سرد به منظور تسریع در زمان شروع عملیات عمل آوری بتن و کاهش زمان عمل آوری استفاده می شوند. همچنین افزایش سرعت کسب مقاومت بتن به خصوص در سنین اولیه منجر به کاهش زمان مورد نیاز برای قالب بندی بتن و به دنبال آن کاهش هزینه های کلی ساخت و ساز می گردد. از مزایای استفاده از این افزودنی ها می توان باز کردن سریع تر قالب ها، تسریع ساخت، جبران تاثیر دیرگیر کننده بتن در هوای سرد را برشمرد. استفاده از این افزودنی ها می تواند منجر به کاهش جزیی مقاومت دراز مدت بتن گردد. افزودنی های تندگیر کننده به 4 گروه طبقه بندی می شوند.

✔ انواع مواد افزودنی های تندگیر کننده ی بتن
نمک های غیرآلی محلول
افزودنی های دارای ترکیبات آلی محلول
افزودنی های با گیرش سریع ( مورد استفاده در بتن پاششی)
افزودنی های جامد متفرقه
از بین افزودنی های تندگیر کننده که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از کلسیم کلرید به دلیل تسریع فرآیند خوردگی آرماتورهای موجود در بتن در بسیار از آیین نامه ها محدود شده است. هرچند این نوع از افزودنی از قدیمی ترین و پرکاربرد ترین نوع افزودنی برای سازه های بتنی بدون آرماتور استفاده می شود. ترکیبات غیر کلریدی مورد استفاده در ساخت این افزودنی ها شامل نمک های فرمات ها، نیترات ها و تیوسیانات و بروماید است. برای بتن ریزی در شرایط هوای سرد راه حل های دیگری همچون استفاده از سیمان تیپ سه، افزایش مقدار سیمان و یا گرم کردن اجزای بتن و گرم کردن محیط کارگاه برای تندگیر در کسب مقاومت و جلوگیری از یخ زدگی نیز وجود دارد. در میان این روش ها در مواردی استفاده از سیمان تیپ یک به همراه مواد افزودنی تندگیر کننده اقتصادی تر می باشد. استفاده دیگری از این افزودنی ها در مخلوط های بتن استفاده شده برای بتن پاششی می باشد. علاوه بر آن استفاده از این مواد در مواقعی که دستیابی به مقاومت کوتاه مدت زیاد یا کاهش زمان گیرش نیاز می باشد نیز رایج است.

✔ انواع ضد یخ بتن
ضد یخ بتن مایع
ضد یخ بتنی پودری
ضد یخ بتن شیمیایی ساختمان
ضد یخ بتن بدون کلراید
ضد یخ بتن با کلراید
ضد یخ بتن شیمی
✔ مزایای ضد یخ بتن
مقاومت در برابر یخ زدگی – کاهش پس زدن در بتن‌های پاششی (شاتکریت) – افزایش سرعت اجرای کار (بازکردن سریع ‌تر قالب‌ ها) – افزایش مقاومت اولیه و نهایی بتن – کاهش میزان گرد و خاک در پاشش بتن به روش خشک

✔ معایب ضد یخ بتن
در صورت عدم رعایت زمان مصرف، سبب کاهش کارایی می ‌شود. به همین دلیل این مواد را باید در آخرین لحظه به بتن اضافه نمود. همچنین معمولا برای حل این مشکل، مواد زودگیر و روان کننده بتن را با هم مصرف می ‌نمایند. به عبارت دیگر در صورت نیاز به استفاده از مواد زودگیر، از مواد روان کننده زودگیر استفاده می‌ نمایند.

✔ ضد یخ پودری
همان طور که پیش از این نیز در مورد آن صحبت کردیم، ضد یخ بتن نیز همانند دیگر مواد انواع مختلفی دارند و در شکل های مختلفی تولید و عرضه می شوند. شکل پودری یک از انواع ضد یخ هاست. در ترکیب آن از نمک های مختلف معدنی و کلسیم کلراید استفاده شده است. این ضد یخ نیز با افزایش سرعت هیدراسیون، گرمای تولید شده در بتن را افزایش می دهد و ضمن گرم کردن بتن، واکنش سخت شدن آن را تسریع می نماید. هم چنین در عین حال به دلیل وجود نمک های معدنی در آن، نقطه انجماد آب موجود در بتن کاهش می یابد و این به آن معنی است که حتی در صورتی که هوا بسیار سرد باشد و گرمای تولید شده توسط واکنش هیدراسیون کافی نباشد، فرآیند یخ زدن بتن همچنان دشوار خواهد بود. البته این نوع ضد یخ به خاطر وجود یون کلراید در آن در بتن های مسلح مورد استفاده قرار نمی گیرد، چرا که یون کلراید با حمله به فولاد تقویت شده، آن را دچار خوردگی می کند که می تواند باعث ایجاد آسیب دیدگی شدیدی در بتن گردد.

✔ ضد یخ مایع
یکی دیگر از انواع ضد یخ ها که برای جلوگیری از یخ زدن بتن از آن ها استفاده می شود، ضد یخ بتن مایع هستند. در این نوع ضد یخ از ترکیباتی بر پایه نیتریت های سدیم و کلسیم استفاده شده است. ضد یخ مایع نیز همانند ضد یخ پودری سرعت فرآیند هیدراسیون را افزایش می دهد و این باعث می شود تا سرعت و حجم تولید گرما در بتن افزایش یابد. به این ترتیب دمای بتن بالاتر می رود و از احتمال یخ زدن بتن جلوگیری می شود. یکی از مزیت های مهم ضد یخ های مایع این است که می توان از آن ها در تمامی بتن ها خصوصا بتن های مسلح استفاده کرد. ضد یخ مایع فرآیند گیرش بتن را که به طور معمول حدود ۱۲ ساعت طول می کشد را به ۳ الی ۵ ساعت کاهش می دهد. هم چنین این ضد یخ فاقد یون کلر است که باعث می شود تا به بتن آسیبی وارد نگردد.

✔ اجزاء تشکیل دهنده افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن
مشخصات فنی افزودنی تندگیر کننده یا ضد یخ بتن؛
چند نمونه از تسریع‌ کننده‌ ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرور آلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورید سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم. ﻧﺴﻞ قدیم ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧی زودگیر ﻛﻨﻨﺪه ﺑﺘﻦ از ﻧﻮع قلیایی ﺑﻮدﻧﺪ و بیشتر ﺑﺎ بنیان آلومیناتی، ﻛﺮﺑﻨﺎتی و سیلیکاتی تولید می ﺷﺪﻧﺪ. زودگیر کننده های ﻣﺪرن ﺷﺎﻣﻞ ترکیباتی از نمک های معدنی ﺑﺎ بنیان سولفاتی ﻛﻪ ﻓﺎﻗﺪ قلیا ﻫﺴﺘﻨﺪ ﺑﺎ حالت های فیزیکی پودری و مایع در دﺳﺘﺮس می باشند نتایج کیفی ﺣﺎﺻﻞ از ﻣﺼﺮف زودگیر کننده های غیر قلیایی ﺑﻪ ماهیت شیمیایی ﻣﺎده، ترکیبات شیمیایی ﺳﺎزﻧﺪه سیمان و سایر مواد افزودنی ﻣﺠﺎز ﺑﺘﻦ بستگی دارد. چنانچه هوا سرد و دمای بتن کم شود، سرعت واکنش سیمان با آب کند می‌گردد و زمان گیرش طولانی می‌شود و در نتیجه مقاومت چندانی در ساعات و روزهای اولیه حاصل نمی‌گردد. زمان قالب برداری طولانی خواهد شد و ممکن است در طول این مدت به واسطه لرزش و ضربه آسیبی به بتن وارد گردد. چنانچه در هنگام گیرش و یا پس از آن، زمانی که مقاومت بتن چندان زیاد نیست یخبندان در بتن حاصل شود، بتن به واسطه انبساط ناشی از یخ زدن آب در حفرات، در اثر تنش ‌های کششی حاصله، ترک می خورد و از بین می‌ رود در این دستورالعمل سعی می‌ شود تا از بروز این خسارت‌ ها جلوگیری به عمل آید. ﻣﻮاد افزودنی شیمیایی از ﺟﻤﻠﻪ زودگیر ﻛﻨﻨﺪه‌ ﻫﺎ ﻛﻪ در ﺑﺘﻦ پاششی اﺳﺘﻔﺎده می شود باید از استانداردهای پیروی ﻛﺮده و ﻣﺸﺨﺼﺎت فنی آن ﻫﺎ از ﺟﻤﻠﻪ میزان کلرید، قلیاییت و زﻣﺎن گیرش ﻣﻮرد بررسی و آزﻣﻮن ﻗﺮار گیرد.