ضد یخ بتن یا افزودنی تندگیر کننده
ضد یخ بتن چیست؟
با سرد شدن هوا، آب موجود در بتن نیز با یخ زدگی رو به رو می شود و در نتیجه، پروسه بتن ریزی و همین طور مقاومت بتن دچار مشکلات بسیاری می شود. به همین دلیل نیز غالبا در چنین شرایطی، بتن دوام چندانی پیدا نمی کند و در نتیجه، انتخاب خوبی نیز برای سازه مورد نظر نخواهد بود. در کنار این نیز، قرارگیری دراز مدت بتن در هوای سرد می تواند موجب شکل گیری ترک هایی در آن شود. به همین دلیل هم هست که بحث استفاده از ضد یخ بتن، به عنوان مهم ترین راه مقابله با چنین مشکلاتی به میان می آید.
ضد یخ های بتن، در واقع، موادی شیمیایی هستند که نقطه انجماد فاز مایع درون بتن را پایین می آورند و در نتیجه در هوای حدود منفی ۳۰ درجه نیز کاربرد خواهند داشت. استفاده از ضد یخ برای آب و هوای سرد و همین طور مناطق سردسیری، اصول فنی مخصوص به خود را دارد که تمامی این اصول، در نهایت موجب صرفه جویی ۲۰ تا ۵۰ درصدی در زمان و همین طور انرژی می شوند. ضد یخ بتن ZAF به عنوان یکی از محصولات شرکت ژیکاوا نیز نمونه مقاوم و قابل اعتمادی از ضد یخ بتن است که با برخورداری از عملکردی چندگانه، استانداردهای لازم را نیز شامل می شود.
انواع ضد یخ بتن
ضد یخ بتن همچون دیگر محصولات شیمیایی افزودنی بتن در دو حالت پودری و مایع وجود دارد. هر دو این محصولات به صورت با کلراید و بدون کلراید تولید می‌شوند. یک دسته بندی بر اساس ساختار تشکیل دهنده به شرح زیر است که شامل:
- نمک های غیر آلی محلول
- افزودنی های دارای ترکیبات آلی محلول
- افزودنی های با گیرش سریع
- افزودنی های جامد گوناگون
به صورت کلی ضدیخ تاثیری بر کارایی بتن نخواهد گذاشت. اما بعضی ترکیبات کلر دار باعث افزایش کارایی بتن می‌شوند. با توجه به نام تجاری زودگیر بتن پودری، زودگیر شاتکریت پودری، زودگیر شاتکریت مایع، ضدیخ بتن مایع و ضد یخ ملات مایع بعضی اسامی این افزودنی بتن هستند.
ضد یخ بتن پودری چیست؟
ضدیخ بتن پودری بتن که عموما برای بتن ریزی بدون فولاد استفاده میشود. در ضد یخ پودری از ترکیب کلسیم کلرید و نمک‌های معدنی استفاده شده است. این مواد جهت بتن غیر مسلح و بیشتر در ملات سیمانی استفاده میشود. این افزودنی سرعت و حرارت هیدراتاسیون را بالا برده و از یخ زدن مخلوط سیمانی پیشگیری می‌کند. این ضد یخ به دلیل وجود کلر توسط کارشناسان توصیه نمی‌شود.
ضد یخ بتن بدون کلراید: هر چند استفاده از مواد کلر دار باعث حفظ بتن در دمای پایین میشود. اما محدودیت استفاده از آن در بتن آرمه مواد دیگری همچون نیترات‌ها وارد افزودنی ضد یخ بتن شد. محدودیت مصرف این ماده ۲ درصد وزنی سیمان مصرفی می باشد. از این نوع ضدیخ در سازه‌هایی که بتن و فلزات مستقیما با هم در ارتباط هستند، به راحتی می‌توان استفاده کرد. به این دلیل که بحث خورندگی افزودنی مطرح نیست و تا حدودی ترکیبات الکل دار از بتن و فلزات در تماس با بتن همچون میلگرد محافظت می‌کنند.
ضد یخ بتن مایع چیست؟
ضد یخ بتن مایع زرد رنگ می باشد. وزن مخصوص این محلول تقریبا ۱۲۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. حفظ اسلامپ در عین افزایش سرعت گیرش بتن خاصیت این افزودنی است. مواد تشکیل دهنده این مواد محلول آمونیاک که حاوی نیتروژن و الکل‌های سنگین است. همان طور که می‌دانید، اضافه شدن نیتروژن و یا الکل به آب درجه انجماد آب را کاهش می‌دهد، اما به دلیل وجود بعضی ترکیبات دیگر همچون سیمان تاثیر گذاری مستقیم بر آب کم میشود.
چنانچه در بتن امر حباب سازی مطرح باشد با استفاده از ضدیخ این مساله اندکی دچار مشکل شده و باید از نسبت جدیدی برای طرح اختلاط استفاده کرد. به این دلیل که ضدیخ بتن هوای اضافی را حذف و به نوعی سیال یکنواخت ایجاد می‌کند. دلیل این موضوع هم جمع شدن آب در حفره و یخ زدن آب است. ضدیخ از وقوع این پدیده پیشگیری می‌کند.
مزایای ضد یخ بتن:
با توجه به توضیحاتی که تا به اینجا در رابطه با ضد یخ بتن مطرح کردیم می توان انتظار وجود مزایای بسیاری را در رابطه با ضد یخ بتن داشت. از مزایای ضد یخ بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد که شامل:
- تامین شرایط ایده آل در محیط و آب و هوای سرد و دماهای زیر صفر
- سرعت کار در اثر استفاده از این افزودنی بتن افزایش پیدا می کند و فشار وارد بر قالب و قالب برداری نیز به سرعت کاهش می یابد. در بتن پاشی خشک استفاده از این افزودنی، غبار حاصل از این روش را بسیار کم می کند.
- این افزودنی بتن را تا رسیدن به مقاومت کافی برا گیرش نهایی را حفظ می‌کند. در حقیقت مقاومت سنین پایین بتن را تا دو برابر افزایش می‌دهد. دوره عمل آوری بتن در سرما طولانی و هزینه بر می باشد. با این روش زمان مراقبت کاهش پیدا کرده و به دنبال آن هزینه ها هم کاهش می‌یابد. 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 افزودنی‌ها با هم سازگار هستند.
در صورت استفاده از ضدیخ بتن اندکی طرح اختلاط اصلی به هم می ریزد و تغییراتی در نتایج مقاومت نهایی دیده میشود. وجود یون کلر در بعضی انواع ضدیخ‌ها باعث محدودیت استفاده در سازه‌های بتن میشود.
معایب ضد یخ بتن:
در کنار تمامی مزایایی که برای ضد یخ بتن اشاره کردیم می توانیم به چند مورد از معایب آن نیز بپردازیم. از معایب ضدیخ بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد که شامل:
- یک ایراد ضد یخ بتن زمان بسیار کم برای مصرف بتن دارای این افزودنی می باشد، به همین دلیل این افزودنی دقیقا قبل از بتن ریزی اضافه میشود.
- در برخی از موارد تغییرات رنگی پس از خشک شدن بتن در اثر استفاده از ضدیخ بتن مشاهده شده است. این موضوع 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 چنانچه لکه تیره روی زمینه روشن پدیدار گردد، نسبت قلیایی زیاد می شود. دلیل اصلی این موضوع عمل آوری نامناسب و تبخیر آب شدید است. چنانچه به طور مداوم بتن مرطوب باشد از چنین مشکلی به آسانی می‌توان جلوگیری کرد. این موضوع در سازه‌های بتن نمایان بسیار حائز اهمیت است.
کاربرد ضد یخ بتن:
ضدیخ بتن کاربرد فراوانی دارد که برخی از آنها عبارت است از:
- بیشترین کاربرد استفاده از ضدیخ بتن در هوای سرد می باشد. این افزودنی سرعت و حرارت واکنش هیدراتاسیون را افزایش می دهد.
- در مکان‌های شیب دار و بعضی دیوارهای برشی از این مواد برای گیرش سریع بتن استفاده میشود. بتن پاششی یا شاتکریت نیاز به سرعت بالای گیرش دارد. استفاده مناسب و به اندازه از این افزودنی امر بتن ریزی را بسیار راحت خواهد کرد.
- استفاده از سیمان بیشتر و ترجیحا تیپ سه و ترکیب با ضدیخ شرایط خوبی برای بتن ریزی در سرما ایجاد خواهد کرد. چنانچه مسائل اقتصادی مطرح باشد، از سیمان تیپ یک هم می‌توان استفاده کرد.
- بعضی از ضدیخ ها برای آب بندی روزنه موجود در مخازن و یا استخرها استفاده می شوند. چنانچه این افزودنی به میزان زیاد به بتن اضافه شود، سرعت گیرش آن بسیار زیاد و برای بعضی عملیات ترمیمی مناسب می‌شوند.
طبیعتا 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 بتن ZAF 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.
روش استفاده از ضد یخ بتن چگونه است؟
برای استفاده از ضدیخ بتن باید ابتدا شرایط بتن ریزی را فراهم کرد. که عبارت است از:
- تا حد امکان یخ، بتن قالب و مکان بتن ریزی تمیز شود.
- در صورت امکان تا حدودی دمای مجموعه بتن ریزی زیاد شود.
- فضا برای عمل آوری و گرم نگه داشتن بتن فراهم شود.
- قبل از افزودن ضدیخ آن را رقیق و تا حل شدن کامل در بتن مخلوط کرد.
ضد یخ بتن بهتر است در آخرین مرحله به بتن افزوده شود. این افزودنی با یکنواخت کردن مخلوط بتنی از ایجاد حباب بزرگ که جدا شدن اجزای بتنی و دانه بتن را دارد و از ورود آب به این ناحیه و یخ زدن آن پیشگیری می‌کند.هر اندازه هوا سردتر شود، میزان ضد یخ مورد نیاز بیش تر میشود. میزان ۱% تا ۵% برای عیارهای متفاوت سیمان بتن توصیه شده است. چنانچه دمای هوا سردتر از ۱۵- درجه سانتی گراد و یا با توجه به طرح اختلاط میزان بیشتری از ضدیخ بتن برای پروژه نیاز باشد، حتما باید با مشاوران و کارشناسان بتن ژیکاوا مشورت فرمایید.
مقدار مصرف ضد یخ بتن:
مقدار مصرف ضد یخ های متفاوتی از بتن، کاملا با هم فرق دارند و برای استفاده از آنها نیز لازم است که با دستور آنها آشنا شد. برای مثال روش و میزان استفاده از ضد یخ بتن ZAF به این شکل هست که باید مقادیر مشخصی از بتن را به آن اضافه نمایید.
ضد یخ بتن در ساختمان سازی چه تاثیری میگذارد؟
بتن یکی از مهمترین و پرکاربردترین مصالح ساختمانی در صنعت جهانی ساختمان محسوب می شود که به دلیل مقاومت، طول عمر و دوام بالا در اکثر سازه های عمرانی انتخاب اول می باشد ولی این مقاومت و دوام بالا در گرو رعایت کردن پارامتر هایی در اجرای امر بتن ریزی می باشد که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
استفاده از مواد و مصالح مناسب
مواد تشکیل دهنده اصلی بتن شامل سنگ دانه ها، سیمان و آب می باشد. برای داشتن بهترین حالت بتن توجه به استاندارد بودن این مواد و مصالح از اهمیت بالایی برخوردار است که به برخی اشاره می نماییم.
الف) سنگ دانه ها باید دانه بندی شده، شسته شده وعاری از خاک و لای باشند. نسبت ابعادی سنگ دانه ها و درصد استفاده از هر کدام و همچنین شکل ظاهری اعم از گوشه دار بودن یا صیقلی بودن سنگ دانه ها تاثیر بسزایی در مقاومت نهایی بتن خواهد گذاشت
ب) نوع سیمان استفاده شده در بتن باید با توجه به نوع کاربرد سازه و شرایط محیطی انتخاب گردد.
پ) آب مورد استفاده در بتن باید تمیز و عاری از هرگونه املاح و عناصر مضر برای بتن وآرماتور های آن باشد.
طرح اختلاط بتن
پس از بررسی و انتخاب مواد و مصالح مناسب نوبت به انتخاب طرح اختلاط و درصد مصرف هر کدام از آن ها می رسد که با توجه به نوع و کاربرد سازه به روش های مختلف قابل انتخاب است. باید به این موضوع توجه داشت که سیمان موجود در بتن برای تکمیل فرآیند هیدراتاسیون خود نیازمند آب تمیز و مناسب می باشد ولی در عین حال مصرف بیشتر از حد آب موجب کاهش مقاومت نهایی بتن ، ایجاد ترک های سطحی در فصل گرما به واسطه از دست دادن آب و یا یخ زدگی آب و انجام نشدن فرآیند هیدراتاسیون در فصل سرما می شود.
شرایط آب و هوایی
مورد دیگری که در بتن ریزی اهمیت دارد بررسی شرایط آب و هوایی می باشد، بتن ریزی در دماهای بالا موجب بالا رفتن دمای هسته بتن و ایجاد تنش های می گردد که موجب ایجاد ترک ها و کیفیت پایین بتن میگردد، از سوی دیگر بتن ریزی در دماهای پایین و زیر صفر موجب یخ زدن آب درون بتن و کامل نشدن فرآیند هیدراتاسیون و همچنین از هم گسیختگی مصالح به دلیل افزایش حجم یخ نسبت به آب می گردد.
امروزه به دلیل گستردگی استفاده از بتن و ناگزیر بودن به بتن ریزی در دماهای زیر صفر مخصوصا در مناطقی از جهان که غالب اوقات دوره های یخ بندان وجود دارند افزودنی هایی تحت عنوان ضد یخ بتن به بازار معرفی شده اند که استفاده از آن ها مشکلات بتن ریزی در شرایط یخبندان را مرتفع می سازد.
اصول حاکم بر بتن ریزی در هوای سرد چگونه است؟
همان گونه که می دانید، توصیه شده است که برای دماهای زیر ۵ درجه سانتیگراد بتن ریزی در هوای سرد صورت نگیرد، مگر آنکه بتوان به نوعی، دمای تمام مراحل ساخت تا توزیع بتن و حتی بعد از آن را بالاتر از ۵ درجه سانتیگراد نگه داشت.
استفاده از آب گرمکن صنعتی برای ساخت بتن در هوای سرد
قبل از بتن ریزی باید یخ و برف قالب‌ها زدوده شود. دمای قطعات فلزی اندازه گیری شده و در صورت زیر صفر درجه سانتیگراد بودن، از بتن ریزی به دلیل یخ زدن فوری آب بتن پیشگیری کرد. این دمای کم فلزات موجب کاهش چسبندگی بتن و آرماتور خواهد شد. حتی از ریختن بتن روی زمین یخ زده و یا بتن خشک شده یخ زده پرهیز کرد.
ریختن بتن در دمای زیر ۱۵ درجه سانتیگراد (۱۵-) ممنوع می باشد، مگر با ایجاد شرایط خاص و اجازه دستگاه نظارت. یکی از این شرایط خاص حجم بتن ریزی می باشد. وقتی یک بعد بتن زیاد باشد، دمای آن در اثر واکنش گرمازای سیمان افزایش می‌یابد. بنابراین در دمای پایین امکان بتن ریزی در این مقاطع امکان پذیر می باشد. بعد از ساخت بتن باید زمان رسیدن بتن به محل پمپاژ و ریختن بتن را بسیار کم کرد. نوع وسیله حمل کننده و محافظت از دمای بتن هم اهمیت بسیاری دارد.
نکته بسیار مهم: قبل از عملیات بتنی، تمامی سطوح بتن ریزی از یخ و برف زدوده شود.
دیگر راه‌های پیشگیری از یخ زدگی بتن چیست؟
۱- گرم نگه داشتن مصالح و آب بتن
گرم نگه داشتن مصالح و آب بتن، روشی نه چندان مناسب است که در آن باید آب مخلوط بتن و خود مصالح را گرم کرد تا از یخ زدگی پیشگیری شود که این کار زحمت بسیاری نیاز دارد و کارایی لازم و کافی را در مقایسه با ضد یخ بتن ندارد.
۲- استفاده از روان کننده زودگیر به جای ضد یخ بتن
در بیشتر مواقع به جای ضد یخ بتن از انواع روان کننده های زودگیر برای افزایش سرعت فرایند گیرایی بتن استفاده می‌کنند. با استفاده از بتن زودگیر با توجه به سرعت بخشیدن در عمل گیرش، درجه انجماد محیط آبی بتن، تا حدودی کاهش پیدا می کند. اگر از این بتن زودگیر برای بتن ریزی در هوای سرد استفاده شود، با توجه به تمهیدات آیین نامه‌ای، بتن ریزی در هوای سرد امکان پذیر میشود، اما این نکته را باید مد نظر داشت که اگر هدفمان صرفا پیشگیری از یخ زدن بتن است، فقط یک فاکتور اصلی مربوط به این مورد را تغییر دهیم. ضد یخ بتن با کاهش نقطه انجماد بتن و شتاب دادن به فرایند هیدراسیون آن بهترین گزینه محسوب می شود.
ضد یخ ملات
ضد یخ ملات، در واقع محصولی است که واکنش هیدراتاسیون را سریع تر به انجام می رساند. این محصول در شرایط آب و هوایی بسیار سرد و یخبندان به کار گرفته می شود و می تواند زمان گیرش ملات را از ۱۲ ساعت به چیزی حدود ۴ تا ۵ ساعت کاهش دهد. این محصول بیشتر در ساخت بتن های غیر مسلح به کار گرفته می شود و توصیه می شود که تا جای ممکن برای بتن های مسلح به کار نرود.
از دیگر ویژگی های ضد یخ ملات می توان به افزایش حرارت زایی بتن اشاره کرد. در کنار این نیز کاهش نقطه انجماد بتن و همین طور افزایش مقاومت بتن را نیز می توان به دیگر ویژگی های این محصول اضافه کرد.
