در مناطقی با هوای سرد برای اینکه در اجرای پروژه ها خللی ایجاد نگردد 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.
استفاده از ضدیخ بتن برای تولید بتن های غیر مسلح و بتن های پیش ساخته مناسب می باشند . افزودن ضدیخ بتن به بتن به این معنا نیست که بتن ضدیخ می شود، با افزودن ضد یخ بتن، از طرفی واکنشی به نام هیدراسیون (واکنشی که سیمان با آب نشان می دهد) با افزایش سرعت مواجه خواهد بود و از طرفی دیگر نوعی گرما در مخلوط بتن تولید می شود. این پدیده باعث می شود بتن زودتر به گرفتن اولیه و مقاومت اولیه خودش برسد و به این صورت بتن در برابر یخ زدگی مستحکم شود . ضد یخ ها در بتن درجا، بتن مسلح، سازه های یکپارچه پیش ساخته و… در دمای (هوا، زمین) زیر °5 و تا کمترین دمای روزانه ° -30 مورد استفاده قرار می گیرند.
تفاوت میان زودگیر بتن و ضد یخ بتن
افزودنی های زودگیر بتن ترکیبات شیمیائی 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. زودگیر های بتن، نمک های کلسیم محلول در آب مانند، کلسیم نیترات، کلسیم فرمیات، کلسیم کلراید، کلسیم نیتریت و … می باشند ولی ضدیخ بتن معمولا نمک های معدنی محلول در آب با جرم مولی ترجیحا کم 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، 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.
بعضی ها به جای ضد یخ بتن از انواع روان کننده های زودگیر برای افزایش سرعت فرایند گیرایی بتن استفاده می کنند اما این نکته را باید مد نظر داشت که اگر هدفمان صرفا جلوگیری از یخ زدن بتن باشد، فقط یک فاکتور اصلی مربوط به این مورد را تغییر بدهیم، که ضد یخ بتن با کاهش نقطه انجماد بتن و شتاب دادن به فرایند هیدراسیون آن بهترین گزینه می باشد.
ضد یخ بتن پودری
در تولید این نوع از ضد یخ بتن، از ترکیب انواعی از نمک های معدنی و کلسیم کلراید خالص با یک نسبت خاص استفاده شده است. ضد یخ بتن پودری باعث افزایش گرمازایی در بتن و در نتیجه سرعت بالاتر گیرایی آن برای استفاده در سازه بتنی می گردد و سبب کاهش دمای یخ زدگی نیز خواهد شد. ضد یخ بتن پودری با کاهش نقطه انجماد مخلوط آب و سیمان، فرایند یخ زدگی بتن را دشوارتر می کند.
باید این نکته ضروری را مدنظر داشت که استفاده از این نوع از ضد یخ بتن در بتن های مسلح، به علت این که بر پایه یون کلراید می باشند مجاز نمی باشند.
ضد یخ بتن پودری را به میتوان به دو روش استفاده کرد :
اول، ترکیب هم زمان با آب اختلاط بتن
دوم، پس از اختلاط بتن یا ملات به آن اضافه می شود.
میزان مصرف ضد یخ بتن به برودت هوای محیط و همچنین به عیار بتن بستگی دارد.
ضد یخ بتن مایع
در تولید ضد یخ بتن مایع از ترکیبی بر پایه نیتریت های سدیم و کلسیم استفاده شده است که باعث افزایش گرمازایی فرایند هیدراتاسیون شده و افزایش سرعت گیرایی مخلوط آب و سیمان (گیرایی سریعتر بتن برای استفاده) می گردد به شدت دمای انجماد را بتن را کاهش می دهد. از مزیت های ضد یخ بتن پودری، سازگار بودن آن با انواع مختلف بتن می باشد و برای بتن های مسلح نیز قابل استفاده است.
این نوع ضد یخ به دو دسته با کلراید و بدون کلراید تقسیم می شود.
ترکیبات ضد یخ بتن عبارتند از:
- ترکیب آلی
- ترکیب معدنی
این ترکیبات به صورت خالص و یا ترکیبی از چند ماده به بتن افزوده می شود.
میزان مصرف این ترکیبات به صورت زیر می باشد:
- 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.
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 هاست. هرچه جرم مولی نمک مورد نظر کمتر باشد، قدرت آن ضد یخ نیز بیشتر می شود.
مثلا نمک طعام یک ضد یخ بسیار مناسب می باشد، ضد یخ بتن با کلراید جهت ساخت و اجرای بتن‌های غير مسلح و ملات های سیمانی در سرما می باشند. لذا توصيه می شود برای ملات هایی که در تماس مستقیم با آرماتور هستند و همچنین در سازه‌هاي پيش‌تنيده 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 سانتیگراد و یا حتی کمتر رسانید و برای اینکار از مقادیر بیشتر ضدیخ در بتن باید استفاده کرد. گاهی تا 20 درصد وزنی سیمان ضدیخ در بتن استفاده می شود تا به هدف مطلوب رسید.
ترکیب آلی
ترکیبات آلی محلول در آب نیز که فراریت کمی دارند نیز عملکرد ضدیخی دارند. اتیلن گلیکول یکی از شناخته شده ترین این ترکیبات می باشد که به این منظور امکان استفاده دارد ولی از آنجا که مصارف زیاد آن در بتن، باعث اختلال در گیرش شده معمولا به مقدار زیاد در بتن استفاده نمی شوند. ضدیخ بتن بدون کلراید برای سازه‌های بتنی مسلح در شرایط آب و هوایی سرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نکات مهم مورد توجه در زمینه استفاده از ضد یخ بتن:
- عدم وجود کلر در ضد یخ سبب می شود تا مصرف آن اثر سویی بر خوردگی میلگردها نداشته باشد.
- ضدیخ های مصرفی در ماشین که از نوع ترکیبات آلی می باشند، مناسب بتن نمی باشند و در مقادیر بسیار کم همراه با نمکها در فرمولاسیونهای ضدیخ به کار می روند.
- در مناطقی که دوره زمانی انجماد آب محدود به چند ساعت می باشد، استفاده از ضدیخ لازم نیست و با تمهیدات مناسب و استفاده از زودگیر های بتن می توان به بتن های با کیفیت رسید. گاهی که دوره طولانی می شود بهتر است بتن ریزی متوقف شده و بعد از عبور از آن دوره بتن ریزی انجام داد.
- با وجود ضد یخ می توان اسلامپ بتن را افزایش داد و چون ضد یخ دارای خاصیت روان کنندگی است سبب کاهش میزان مصرف اب می گردد.
