در صورتی که شرایط جوی نامساعد باشد و دمای هوا پایین بیاید، بتن ریزی با مشکلاتی مواجه می شود. به طور کلی همواره در فصول سرد سال و هم چنین در مناطق سردسیر، یکی از چالش های بزرگ پیمان کاران، بتن ریزی است. مهم ترین دلیل این موضوع هم دیرگیری یا عدم گیرش به موقع بتن در دمای پایین هوا است.
هم چنین، یخ زدن بتن می تواند به کاهش و افت شدید مقاومت آن و حتی متلاشی شدن بتن منجر شود. به همین دلیل متخصصان حوزه فناوری بتن اقدام به تولید افزودنی بتن هوای سرد کرده اند تا از این طریق موجبات امکان بتن ریزی و عمل آوری بتن در هوای سرد را فراهم آورند. یکی از انواع پر مصرف افزودنی بتن هوای سرد، زودگیر یا ضد یخ بتن است. به دلیل اهمیت استفاده از این افزودنی، تصمیم گرفتیم تا در این مقاله مطالب کاربردی را در خصوص انواع آن ارائه دهیم؛ پس تا انتها با ما همراه باشید.
افزودنی بتن در هوای سرد
آنچه مهم است این است که در هوای سرد بتن یخ نزند. به عبارت دیگر، باید از انجماد آب موجود در ترکیبات بتن پیشگیری کرد. یکی از متدهایی که در این راستا استفاده می شود، تغییر دمای انجماد آب است؛ بدین منظور ترکیباتی به آب اضافه می شود تا در دمای صفر درجه یخ نزند ولی از این شیوه نمی توان در بتن استفاده کرد چراکه در بتن، آبی به صورت مجزا در دسترس نیست که به آن مواد افزودنی اضافه شود و از یخ زدگی آن جلوگیری به عمل آید.
به همین دلیل و برای پیشگیری از یخ زدگی بتن، سعی می شود تا هر چه زودتر آب موجود در بتن در راستای هیدراتاسیون آن مورد استفاده قرار بگیرد تا امکان یخ زدن آن به حداقل برسد.
افزودنی زودگیر بتن یا همان ضد یخ بتن باعث می شود تا گیرش بتن به سرعت انجام شده و در واقع آب درون بتن مصرف شود. این افزودنی می تواند به میزان قابل توجهی شرایط بتن ریزی در روزهای سرد را تسهیل کند.
چالش های بتن ریزی در هوای سرد
در هوای سرد، بتن نیازمند مراقبت است. یکی از روش های مراقبت از بتن، به کار بردن افزودنی مناسب آن است چراکه در صورتی که بتن در زمان مناسب گیرش نداشته باشد یا این که فشار زیادی به قالب بیاید، ممکن است بافت بتن در هم فرو بریزد.
به طور کلی وقتی دمای هوا پایین می آید، واکنش سیمان و آب متوقف شده و در نتیجه آن، مقاومت بتن هم کاهش می یابد. از سوی دیگر، برودت دما، باعث یخ زدگی آب اضافه موجود در بتن می شود و افزایش حجم یخ باعث ترک خوردن و متلاشی شدن بتن می شود.
در گذشته، برای بتن ریزی در هوای سرد، در محوطه کارگاه آتش روشن می کردند و به میلگردها و قالب حرارت می دادند ولی امروزه دیگر این کار مجاز نیست. در حال حاضر، به منظور گرم کردن بتن، محوطه کارگاه را با پوشش های مناسب می پوشانند و سپس به کمک وسایل گرمایشی همچون بخاری، شرایط عمل آوری مناسبی را برای بتن فراهم می آورند. لازم به ذکر است که حرارت سریع می تواند مشکلات زیادی مانند جمع شدگی بتن و ایجاد ریز ترک در آن را به دنبال داشته باشد.
هم چنین حرارت دهی به مصالح مورد استفاده در بتن، علی الخصوص آب به واسطه ظرفیت گرمایی ویژه آن یکی دیگر از راهکارهای قدیمی ولی متداول برای بتن ریزی در هوای سرد است. نگهداری مصالح در انبار هم روش دیگری برای تسهیل بتن ریزی در فصول سرد سال است. هم چنین استفاده از آبگرمکن صنعتی هم می تواند به گرم کردن حجم زیادی از آب کمک کند.
با این حال به یاد داشته باشید که استفاده از وسایل گرمایشی به منظور حفاظت از بتن در هوای سرد، باید با رعایت نکات خاصی انجام شود.
هم چنین در صورت بتن ریزی در هوای سرد باید از وارد آمدن شوک دمایی به بتن جلوگیری به عمل آید؛ بنابراین زدودن یخ و برف موجود بر روی قالب، از ضروریات است.
به یاد داشته باشید که اگر از وسایل گرمایشی استفاده می کنید، باید به مرور زمان آن ها را حذف کنید تا بتن در معرض شوک حرارتی قرار نگیرد.
از دیگر کارهای مراقبتی از بتن در دمای پایین، استفاده از مواد افزودنی بتن در هوای سرد است که در ادامه به آن ها می پردازیم:
افزودنی های شیمیایی بتن ریزی در هوای سرد
به مواد مایع یا جامدی که مستقیماً سیمان را تحت تأثیر قرار می دهند، افزودنی بتن هوای سرد می گویند. به دلیل این که بتن ریزی در دمای پایین بدون در نظر گرفتن تمهیدات لازم سبب می شود تا بتن در مدت زمان بیشتری به مقاومت اولیه خود برسد، باید با استفاده از مواد افزودنی ویژه ای، سرعت واکنش بتن را افزایش داد تا در مدت زمان کمتری به مقاومت ۵ مگاپاسکال برسد. بدین منظور می توان از افزودنی ضد یخ بتن استفاده کرد.
یکی از مشکلاتی که ممکن است در هنگام استفاده از ضد یخ بتن پیش بیاید، سفت شدن و در نتیجه کاهش کارایی بتن است و معمولاً این موضوع توسط شرکت تولید کننده افزودنی بتن در هوای سرد روی محصول قید می شود.
گاهی نیز پیمان کاران چند افزودنی را با هم ترکیب می کنند که ممکن است به دلیل واکنش شیمیایی آن ها با هم، مشکلاتی را برای بتن به وجود بیاورد.
همچنین در برخی موارد، از افزودنی هواساز یا حباب ساز بتن در هوای سرد استفاده می شود. روش کار این افزودنی به این صورت است که در ساختار بتن حباب های ریزی را ایجاد می کند که همین حباب ها فضاهای خالی را در بافت بتن به وجود می آورند تا از این طریق بتن بتواند فشار ناشی از یخ زدگی و همین طور افزایش حجم را تحمل کند. با وجود این که این افزودنی در همه پروژه ها مورد استفاده قرار نمی گیرد، ولی در کل مزایای به کارگیری از آن، کمتر از مضرات آن است.
افزودنی ضد یخ بتن
ضد یخ پودری با استفاده از نمک های معدنی و طبیعی ساخته می شود. در صورتی که این ماده طبق استاندارد ملی ایران به شماره ۲۹۳۰ تولید شود، ترکیبات آن در صورت نگهداری در انبار مناسب، تا مدت ها کیفیت خود را حفظ می‌کند.
به منظور انتخاب بهترین ضد یخ، بهتر است با ترکیبات شیمیایی آن آشنایی داشته باشید؛ به همین دلیل در ادامه مقاله افزودنی بتن هوای سرد، فاکتورهای اصلی برای انتخاب بهترین ضد یخ بتن و همین طور نحوه و میزان مصرف آن را توضیح خواهیم داد.
ترکیبات شیمیایی و چگونگی عملکرد ضد یخ بتن
به طور کلی، ضد یخ بدون کلر برای سازه بتن مسلح و ضد یخ کلر دار برای ملات مورد استفاده قرار می گیرد زیرا یون کلر خورندگی بالایی دارد و می تواند فلزات را بپوشاند. این یون حتی در مجاورت سنگدانه قلیایی و محیط سولفاته هم واکنش زا است و می تواند باعث تخریب بتن شود که در این صورت، بهتر است از ضد یخی که بر پایه نیترات ساخته شده است، استفاده شود.
هم چنین برای ساخت انواع ضد یخ ها، از بعضی از ترکیبات شیمیایی نظیر کلسیم کلرید و سدیم نیترات استفاده می شود از آن جایی که این ترکیبات در طبیعت به وفور یافت می شوند، تولید این ضد یخ ها مقرون به صرفه است.
فاکتورهای انتخاب ضد یخ بتن
در ساخت بتن، عیار سیمان مصرفی و نسبت آب به سیمان از فاکتورهای مهم به شمار می رود که در انتخاب نوع و میزان ضد یخ هم تاثیر می گذارند. نسبت مصالح مورد استفاده برای ساخت بتن، با مصرف ضد یخ دستخوش تغییراتی می شود، بنابراین لازم است که پس از افزودن این ماده، مخلوط بتنی مجددا مورد بررسی قرار بگیرد.
دمای هوا هم می تواند در مقدار ضد یخ مصرفی تاثیرگذار باشد. لازم به ذکر است که هر چه دمای هوا پایین تر باشد و عیار سیمان مورد استفاده در بتن کمتر باشد، به ضد یخ بیشتری نیاز خواهید داشت.
به طور معمول شرکت تولید کننده نحوه مصرف ضد یخ و مقدار آن را روی محصول درج می کند. هم چنین حتماً ترکیبات شیمیایی ضد یخ بتن باید روی بسته بندی آن نوشته شده باشد.
نحوه و میزان مصرف ضد یخ بتن
بر اساس پیشنهاد کارشناسان حوزه بتن، مقدار مصرف ضد یخ برای بتن با عیار ۴۰۰ کیلوگرم، در دمای صفر تا ۵ درجه سانتی گراد، حدود ۱ درصد وزنی سیمان است.
این میزان برای دمای بالاتر، با کاهش عیار سیمان به ۳۰۰ کیلوگرم، می تواند تا ۲ درصد افزایش پیدا کند. در صورت کاهش دما به ۱۵- تا ۱۰- درجه سانتی گراد، بتنی که دارای عیار ۴۰۰ است، در حدود ۳ درصد وزنی سیمان ضد یخ می خواهد. همین میزان بتن در همین دما، در صورتی که دارای عیار ۳۰۰ کیلوگرم باشد، ۴ درصد وزنی خود ضد یخ می خواهد ولی پس از این مقدار، نمی توان میزان ضد یخ بتن را افزایش داد.
همچنین برای اطمینان از عملکرد درست ضد یخ، پخش یکنواخت آن در بتن الزامی است. در صورتی که ضد یخ به طور یکنواخت در مخلوط بتن پخش نشود، تنها بخش کوچکی از بتن در مقابل سرما ایمنی خواهد داشت و دیگر بخش های بتن یخ می زنند و متلاشی می شوند. بدین منظور، ضد یخ را در میکسر می ریزند و به مدت ۳ دقیقه با دور تند مخلوط می کنند.
مزایای مصرف ضد یخ بتن
اگر بتن یخ بزند، مقاومت آن تا ۵۰ درصد کاهش پیدا می کند و اگر یخ زدن بتن به صورت مکرر انجام شود و سیکل یخ زدگی و ذوب آن تکرار شود، بتن به طور کلی می ترکد و نابود می شود.
بنابراین باید در مصرف صحیح افزودنی بتن هوای سرد نه تنها کوتاهی نکرد، بلکه مصرف آن را با دقت و بر اساس استانداردهای موجود دنبال کرد.
سخن پایانی
همیشه بتن ریزی در هوای سرد یکی از چالش های اصلی پیمان کاران بوده است زیرا یخ زدن آب موجود در بتن می تواند باعث بالا رفتن فشار و همین طور افزایش حجم بتن شود و این موارد در نهایت به ترک خوردن و متلاشی شدن بتن بینجامد. به همین منظور راه های مختلفی برای کنترل دمای بتن ابداع شده است که برخی از آن ها نظیر روشن کردن آتش در مجاورت محل بتن ریزی منسوخ شده اند و به جای آن ها، امروزه از افزودنی بتن هوای سرد استفاده می شود.