یکی از چالش‌های مهم در صنعت ساخت و ساز، فعالیت ساختمانی در هوای یخبندان و سرد است. هوای یخبندان و سرد، احتمال یخ زدن بتن را افزایش می‌دهد و عملیات هیدراتاسیون به خوبی انجام نمی‌شود. استفاده از ضد یخ بتن روش درستی است که می‌تواند مشکل را برطرف کند.این ماده، نقطه انجماد را در بتن پایین می‌آورد. در ادامه قصد داریم به معرفی این افزودنی مقاوم در برابر سرما، ویژگی‌ها، مزایا و معایب آن بپردازیم.
ضد یخ بتن چیست؟
با خنک شدن هوا، آبی که در بتن وجود دارد یخ می‌زند و در نتیجه فرایند بتن ریزی و مقاومت آن دچار مشکلات زیادی می‌گردد. به همین خاطر، معمولاً در این شرایط بتن دوام خوبی ندارد و انتخاب خوبی برای سازه نخواهد بود. علاوه بر آن، قرار گرفتن طولانی مدت بتن در هوای سرد باعث شکل‌گیری ترک‌هایی داخل آن می‌شود. به همین خاطر از ضد یخ بتن به عنوان مهم‌ترین راه مقابله با این مشکلات استفاده می‌گردد.
انواع ضد یخ‌های بتن
ضد یخ بتن مانند دیگر محصولات شیمیایی افزودنی به بتن، دارای دو حالت پودری و مایع است. هر کدام از این محصولات در انواع کلرایددار و بدون کلراید تولید می‌گردند. بر اساس یک دسته‌بندی ساختاری می‌توانیم انواع آن را به صورت زیر بیان کنیم:
- نمک غیر آلی محلول
- افزودنی دارای ترکیبات آلی محلول
- افزودنی با گیرش سریع
- افزودنی جامد گوناگون
برخی از نام‌های افزودنی بتن شامل زودگیر بتن پودری، زودگیر شاتکریت مایع، زودگیر شاتکریت پودری، ضد یخ بتن مایع، ضد یخ ملات مایع و… هستند.
ضد یخ پودری بتن
ضد انجماد پودری، ترکیبی از نمک معدنی و کلسیم کلراید خالص است که با نسبت‌های خاصی مخلوط شده‌اند. این ترکیب باعث افزایش گرمازایی در بتن می‌شود و نقطه انجماد ملات را کاهش می‌دهد. افزایش دوام و انسجام بتن، تأمین زودرس مقاومت اولیه در برابر یخبندان و همچنین تسریع در گیرش بتن، قابلیت‌های ضد یخ بتن پودری محسوب می‌شوند. عمده مصرف این محصول در مناطق برفی و یخبندان است. میزان مصرف ضد انجماد بتن پودری بر اساس برودت هوای محیط سنجیده می‌شود. علاوه بر آن، عیار بتن نیز می‌تواند در میزان مصرف مؤثر باشد.
ضد یخ مایع با کلراید
ضد یخ بتن مایع با کلراید نوعی افزودنی است که مکانیزم شتاب دهندگی در فرایند هیدراتاسیون دارد و باعث کاهش دمای انجماد در فصل سرما و یخبندان می‌شود. در نتیجه از متلاشی شدن بتن جلوگیری کرده و باعث افزایش مقاومت آن می‌گردد. این محصول دارای کلراید است و در سازه غیر مسلح به کار برده می‌شود. از دیگر مزایای افزودنی مایع با کلراید می‌توانیم به افزایش مقاومت اولیه و ثانویه بتن در دمای زیر صفر درجه و جلوگیری از یخ زدن آن اشاره کنیم.
ضد یخ مایع بدون کلراید
ضدانجماد مایع بدون کلراید بر پایه کلسیم و نیترات‌های سدیم بوده و حاوی یون‌های فعال واکنشگر است. از این ماده در هوای سرد و یخبندان استفاده می‌شود. با استفاده از این محصول حرارت هیدراتاسیون داخل بتن بر اساس فعل و انفعالات شیمیایی افزایش پیدا می‌کند و روند گیرش از ۱۲ ساعت به ۴ تا ۵ ساعت کاهش پیدا خواهد کرد. کاهش نقطه انجماد آب باعث می‌شود که خطرات ناشی از کاهش سریع حرارت محیط و منجمد شدن آب داخل بتن و ملات برطرف گردد و در نتیجه دوام و استحکام بتن در چرخه متناوب یخبندان افزایش پیدا می‌کند. از این محصول بیشتر جهت جلوگیری از منجمد شدن بتن مسلح و غیر مسلح در مناطق سرد و یخبندان استفاده می‌شود.
ضد یخ بتن پودری یا ضد یخ بتن مایع؟
این محصول دارای دو نوع پودری و مایع است. هر کدام از این افزودنی‌ها مقاوم در برابر سرما می‌توانند باعث کاهش نقطه انجماد آب در بتن شده و از یخ زدگی آن در دماهای خیلی پایین جلوگیری کنند. با این حال برخی از کاربردها و ویژگی‌های آن‌ها با یکدیگر متفاوت است که جهت انتخاب نوع مناسب آن برای پروژه، لازم است به این ویژگی‌ها توجه شود.
- ضد یخ زدگی بتن پودری ترکیباتی مانند کلسیم، کلراید، نیترات کلسیم و یا مخلوطی از هر دو را به همراه دیگر مواد افزودنی دارد.
- این ضد یخ باعث کاهش نقطه انجماد آب در بتن شده و همچنین فرایند هیدراتاسیون را سرعت می‌بخشد.
- از مزایای آن می‌توانیم به قیمت ارزان، سهولت در اختلاط آن با بتن، افزایش مقاومت اولیه و… اشاره کنیم.
- علی رغم آن، نوع پودری به علت داشتن یون کلر، موجب خوردگی میلگرد شده و همچنین مصرف سیمان در این فرایند افزایش پیدا می‌کند. زیرا احتمال ایجاد ترک در بتن وجود دارد.
- ضد یخ بتن مایع بر پایه الکل، آمین‌ها و یا ترکیبات آلی دیگر ساخته می‌شود. این نوع ضد یخ علاوه بر کاهش نقطه انجماد آب در بتن می‌تواند حباب هوا را نیز از مخلوط بتن خارج کند و کارایی آن را افزایش دهد.
- مواد کاهش دهنده نقطه انجماد بدون کلراید برای بتن مسلح مناسب است. این نوع افزودنی سازگاری خوبی با انواع سیمان دارد و باعث روان‌تر شدن مخلوط بتن می‌گردد.
کاربردهای ضد یخ بتن چیست؟
با توجه به توضیحاتی که تا اینجا در مورد این ضد انجماد مطرح نمودیم، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که این محصول کاربردهای زیادی نیز داشته باشد. افزودنی ضد انجماد دارای کاربرد فراوانی بوده که برخی از آن‌ها در ادامه بیان شده است:
- مهم‌ترین کاربرد ضد انجماد بتن، استفاده از آن در هوای سرد است. این افزودنی سرعت و حرارت فرایند هیدراتاسیون را تسریع می‌بخشد.
- در مکان‌هایی که شیب‌دار هستند و برخی از دیوارهای برشی، از این محصول جهت گیرش سریع بتن استفاده می‌گردد.
- بتن پاششی و یا شاتکریت، به سرعت گیرش بالایی نیاز دارد.
- استفاده به اندازه و مناسب از ضد یخ بتن باعث می‌شود که بتن‌ریزی بسیار راحت‌تر انجام شود.
- به کار بردن سیمان بیشتر و ترکیب آن با ضد یخ بتن می‌تواند شرایط خوبی را برای بتن‌ریزی در فصل سرما ایجاد کند.(اگر مسائل اقتصادی مطرح باشد، می توان از سیمان تیپ یک نیز استفاده نمود)
- برخی از ضد یخ‌ها برای آب‌بندی روزنه‌های موجود در مخازن و یا استخرها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- اگر این افزودنی بتن به مقدار زیادی اضافه شود، می‌تواند باعث افزایش سرعت گیرش شده و برای برخی از فرایندهای ترمیمی مناسب است.
کاربرد ضد یخ در بتن‌های پیش ساخته
در بتن مسلح به علت وجود یون‌های کلراید در ساختار آن‌ها، به کار بردن ضد یخ بتن پودری توصیه نمی‌شود. زیرا یون کلرایدی که در ساختار این نوع وجود دارد، باعث ایجاد خوردگی در میلگردها شده و به سطح بتن آسیب وارد می‌کند. به همین خاطر توصیه می‌شود که این محصول در تولید بتن غیر مسلح و بتن پیش ساخته استفاده شود.
کاربرد استفاده از ضد یخ در ملات بنایی، سیمانکاری و کفسازی
از ضد انجماد بتن جهت تهیه ملات بنایی و بتن‌ریزی در فصل زمستان استفاده می‌شود. ترکیبات فرمول شیمیایی این ماده افزودنی می‌تواند باعث افزایش سرعت عملکرد هیدراتاسیون شده و خواص زودگیری را در بتن و ملات سیمانی افزایش می‌دهد. از این محصول برای سنگ‌کاری، سیمانکاری، اجرای گروت، دوغاب ریختن در فصل سرد سال و مناطق سردسیر استفاده می‌شود.
معایب ضد یخ بتن چیست؟
استفاده از افزودنی های ضد انجماد باعث افزایش مقاومت بتن در مقابل سرما و یخبندان شده و طول عمر سازه را در مناطق سردسیر افزایش می‌دهد. اما این ماده معایبی هم دارد که عبارتند از:
- افزایش هزینه‌های بتن ریزی
- عدم کارایی محصول در دمای خیلی پایین
- خورده شدن میلگردها هنگام استفاده از ضد یخ حاوی کلراید
- احتمال کاهش مقاومت فشاری بتن
- محدودیت در انتخاب مصالح سنگی
- نیاز به مراقبت ویژه زمان نگهداری از بتن
- افزایش نفوذ پذیری بتن و یا کاهش دوام آن در طولانی مدت
- کوتاه شدن مدت گیرش بتن
- رعایت اصول اختلاط افزودنی و بتن
ضد یخ بتن حاوی یون کلر باشد و یا فاقد یون کلر؟
همانطور که گفتیم، انواع مختلف ضد یخ بتن وجود دارد که در نوع کلردار و بدون کلر تولید می‌شوند. به طور کلی تفاوت بین این دو در یون کلر آن‌ها است. چنانچه ضد انجماد بتن در ساختار خود کلر داشته باشد، در حقیقت ضد یخ ملات است و جهت استفاده در بتن‌ریزی مناسب نیست. زیرا کلر به کار رفته شده در ساختار آن‌ها روی فلزات و فولاد اثر خورندگی دارد. به همین خاطر برای بتن و سازه بتن آرمه نمی‌توان آن را مورد استفاده قرار داد. افزودنی کلردار ارزان‌تر است اما ریسک خوردگی میلگرد فولادی را افزایش می‌دهد. ضد انجماد بتن فاقد کلر مثل نیتریت و فرمات‌ها خورندگی ندارند اما گران هستند.
دلایل ایجاد افزودنی ضد یخ به بتن
مهندسان و پیمانکاران در ساخت سازه‌ها از ضد انجماد بتن استفاده می‌کنند. دلایل مختلفی برای استفاده از این محصول در صنعت ساختمان سازی وجود دارد که از آن جمله می‌توانیم موارد زیر را نام ببریم:
- جلوگیری از صدمه دیدن بتن بر اثر انجماد، از دلایل اصلی کاربرد ضد یخ بتن به شمار می‌آید.
- آب موجود در مخلوط بتن بر اثر یخ زدن منبسط شده و باعث ایجاد ترک خوردگی بتن می‌گردد.
- زمان گیرش بتن در آب و هوای سرد بسیار کاهش پیدا می‌کند.
- ضد یخ بتن این فرایند را بهبود بخشیده و کارپذیری آن را در هوای سرد افزایش می‌دهد.
- برخی از افزودنی‌های بتن باعث توسعه مقاومت اولیه بتن می‌شوند. به همین خاطر عمل آوری بتن سریع‌تر انجام شده و مقاومت آن افزایش پیدا می‌کند.
- علاوه بر آن که ضد یخ بتن نقطه انجماد آن را کاهش می‌دهد، با روان‌تر کردن مخلوط می‌تواند باعث بهبود کارایی آن نیز گردد.
- به کار بردن محافظ بتن در برابر یخ می تواند نیاز آن را به دیگر روش های بتن ریزی هوای سرد کاهش دهد.
نحوه استفاده از ضد یخ بتن
هدف مهم و اصلی به کار بردن افزودنی ضد یخ، افزایش مقاومت آن در دوره یخبندان است. به کار بردن افزودنی ضد یخ بدون کلر باعث استفاده از این محصول در هر شرایط و بدون نگرانی از خورده شدن فلزات می‌شود. مسئله مهم، روش مصرف این افزودنی است. این محصول ابتدا با آب رقیق می‌شود و پس از آن به ملات اضافه می‌گردد تا به صورت کاملاً یکنواخت در تمام سطح ملات پخش شود. روی بسته‌بندی محصول، میزان استاندارد استفاده از آن درج شده است. اما باید شرایط محیط، دمای هوا و نوع سازه را نیز مورد بررسی قرار داد و بر اساس آن، میزان ماده اولیه را محاسبه نمود.
اثر ضد یخ در ساختمان سازی چیست؟
به کار بردن مواد ضد انجماد بتن در ساختمان سازی تأثیر بسزایی دارد. زیرا ضد یخ بتن یک ماده شیمیایی است که نقطه انجماد مایع داخل بتن را تا حد امکان کاهش می‌دهد. در نتیجه از یخ زدن بتن در هوای منفی ۳۰ درجه جلوگیری می‌کند. قرار گرفتن طولانی مدت بتن در آب و هوای سرد می‌تواند باعث ایجاد ترک‌هایی روی سطح آن شود. به همین خاطر مهندسان و معماران به دنبال آسان‌ترین راهکار برای مقابله با این مشکل می‌گردند و راه حل اساسی، استفاده از این محصول است.
بتن‌ریزی در سرما و اثر استفاده از ضد یخ
بتن‌ریزی در دمای پایین و زیر صفر، باعث انجماد آب داخل بتن شده و فرایند هیدراتاسیون به صورت کامل انجام نمی‌شود. علاوه بر آن، ریسک از هم گسیختگی مصالح نیز به علت افزایش حجم یخ بالا می‌رود. به همین خاطر به علت گستردگی تشکیل بتن در سازه‌های مختلف و ناگزیر بودن بتن ریزی در دمای زیر صفر درجه، مخصوصاً در مناطق سردسیر، از این افزودنی در ساخت و ساز استفاده می‌شود.
نکات مفید برای استفاده از ضد یخ در بتن‌ریزی هوای سرد
جهت به کار بردن ضد یخ بتن در ساخت و ساز و ساختمان سازی و افزایش تأثیر این محصول، لازم است شرایط مهمی فراهم شود که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم:
- حتی‌الامکان از بتن ریزی در شب پرهیز شود.
- دمای مجموعه بتن ریزی تا حد لازم باید افزایش پیدا کند.
- جهت عمل آوری بتن و گرم نگه داشتن آن باید فضایی فراهم شود که بتن یخ نزند.
- قبل از اضافه کردن ضد یخ بتن، محصول باید کاملاً رقیق شود تا بتواند به صورت یکنواخت مخلوط گردد.
آیا ضد یخ بر کیفیت بتن اثر می‌گذارد؟
به صورت کلی افزودنی‌های مقاوم در برابر سرما تأثیری بر کارایی بتن ندارد. ولی برخی از ترکیبات کلردار آن می‌تواند در کارایی بتن تأثیرگذار باشد. معمولاً به کار بردن ضد یخ تا حدود کمی می‌تواند طرح اختلاط بتن را به هم بریزد و تغییراتی در نتایج مقاومت نهایی آن ایجاد کند. وجود یون کلر در ضد یخ بتن می‌تواند باعث ایجاد محدودیت در سازه‌های بتنی شود.
بهترین زمان استفاده از ضد یخ بتن
بهترین زمان استفاده از این افزودنی، به کار بردن آن در شرایط یخبندان و آب و هوای سرد است. گاهی ممکن است دمای هوا تا منفی ۱۵ درجه سانتیگراد نیز کاهش پیدا کند که در این زمان، استفاده از افزودنی مقاوم در برابر انجماد ضرورت پیدا می‌کند. زیرا باعث تسریع در گیرش بتن شده و فرایند هیدراتاسیون را سرعت می‌بخشد و از یخ زدن ملات جلوگیری خواهد کرد. استفاده از این محصول باعث می‌شود که میزان ترکیب آب به سیمان کاهش پیدا کرده، در نتیجه باعث دوام و ماندگاری بتن در مقابل سرما خواهد شد.
طرح اختلاط بتن
اختلاط بتن یک فرایند است که طی آن، ترکیب مناسبی از اجزای بتن با در نظر گرفتن مشخصات فنی داده شده تعیین می‌گردد. طرح اختلاط بتن دارای انواع مختلفی است و فرمول آن برای طرح‌های گوناگون متفاوت خواهد بود. در حقیقت، این فرمول، میزان مصرف ترکیبات بتن شامل سیمان، سنگدانه درشت، سنگدانه ریز، آب و… را نشان می‌دهد. مزایای طرح اختلاط این است که نسبت مناسبی از مصالح را ارائه می‌دهد. در نتیجه به کار بردن بتن جهت دستیابی به مقاومت مورد نیاز مقرون به صرفه خواهد بود.
استانداردهای ضد یخ‌های بتن
در ادامه مطلب چند مورد از استانداردهای بین‌المللی و استانداردهای ایران در در رابطه با ضد یخ بتن را بیان نموده‌ایم:
ASTM C260: استاندارد آمریکا در رابطه با ارزیابی عملکرد ضد یخ بتن
ASTM C494: استاندارد آمریکا در رابطه با افزودنی شیمیایی بتن مانند ضد یخ
EN206: استاندارد اروپا در رابطه با مشخصات، عملکرد، تولید و انطباق ضد یخ
CAN/CSA-A26601: استاندارد کانادا در رابطه با ضد یخ بتن
BS EN 206: استاندارد بریتانیا در مورد ضد انجماد بتن
IS 456: استاندارد هند در رابطه با روش‌های ساخت و اجرای بتن
AS 1379: استاندارد استرالیا در رابطه با افزودنی‌های بتن
استاندارد ملی شماره ۳۴۵ ایران: این استاندارد بر اساس ضوابط و روش‌های آزمون ضد یخ بتن معدنی است.
آیین نامه بتن: این آیین نامه در مورد نکات مربوط به مصرف ضد یخ است.
مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان: این مبحث مربوط به کاربرد و نکات ضد یخ بتن است.
دستورالعمل بتن ریزی در فصل سرد از سازمان برنامه و بودجه: این استاندارد، جزئیات اجرای بتن را در هوای سرد تشریح می‌کند.
چرا ضد یخ ارزان نخریم؟
بعضی از کارفرمایان به علت عدم آگاهی از مضرات به کار بردن مواد ضد انجماد ارزان و بی‌کیفیت، موجب تضعیف بتن سازه‌ای یا ملات ماسه و سیمان در ساختمان می‌شوند. زمانی که بتن یخ بزند، باعث ایجاد نقایص جبران ناپذیری در مقاومت فشاری بتن می‌گردد. گاهی اوقات استفاده از ضد یخ نامناسب باعث صدور دستور تخریب ساختمان از طرف نهادهای تصمیم گیرنده می‌شود.
چنانچه ضد یخ مناسبی در ملات ماسه و سیمان استفاده نشود، به علت یخ زدگی، سیمان چسبندگی خود را از دست داده، در نتیجه مقاومت سازه از بین خواهد رفت. به همین خاطر به کار بردن ضد یخ با کیفیت از موارد الزامی در انتخاب آن برای پروژه به شمار می‌آید. ضد یخ بتن باید نشان استاندارد ملی و گواهینامه معتبر داشته باشد.
نکات ایمنی کار با ضد یخ
کار با این محصول اصول و قواعد خاص خود را دارد. در ادامه مطلب برخی از نکات ایمنی کار کردن با این افزودنی را توضیح می‌دهیم:
- هنگام کار کردن با آن ، تجهیزات ایمنی مانند دستکش، کفش، عینک و پوشش پوست مناسب باید استفاده شود.
- این افزودنی نباید با پوست و چشم تماس داشته باشد.
- مخلوط کردن ضد انجماد بتن باید در مناطق باز انجام شود.
- هنگام کار کردن با ضد یخ از استعمال دخانیات پرهیز شود.
- از استشمام گرد و غبار ضد یخ بتن باید جلوگیری گردد.
سخن پایانی
بتن از کاربردی‌ترین مصالح در ساختمان سازی محسوب می‌شود و کاربردهای متعددی دارد. امروزه به واسطه پیشرفت تکنولوژی و علوم مختلف و همچنین استفاده از پلیمرها و نانو، بتن‌های مختلفی تولید می‌شود. بتن در کنار تمام مزایایی که دارد می‌تواند معایبی هم داشته باشد که یکی از آن‌ها امکان نفوذ آب و منجمد شدن آن در زمستان است که در نهایت باعث ترکیدگی و شکستگی بتن می‌گردد. جهت جلوگیری از این مشکل از ضد یخ بتن استفاده می‌شود. این افزودنی دارای انواع مختلفی بوده که هر کدام مزایا و ویژگی‌های خاصی دارند. در این مطلب به بررسی کامل ضد یخ بتن، انواع مختلف آن، مزایا و معایب این محصول پرداختیم و به طور کامل آن را برای شما توضیح دادیم.