افزودنی بتن در هوای سرد؛ افزودنی‌های زودگیر بتن + میزان مصرف

برودت و هوای سرد، یکی از مشکلات عمده بتن‌ریزی پروژه‌های عمرانی است. دلیل این موضوع، عدم گیرش و دیرگیری بتن است. یخ زدن بتن منجر به کاهش و افت شدید مقاومت بتن و در مواردی، متلاشی شدن بتن می‌شود. به همین دلیل متخصصان تکنولوژی بتن با تولید محصولات شیمیایی، امکان پیوستگی بتن‌ریزی در هوای سرد را فراهم کردند. یکی از پرمصرف‌ترین انواع افزودنی بتن در هوای سرد، ضد یخ یا زود گیر بتن است که در ادامه این مقاله از بلاگ رامکا با نحوه کارکرد ضد یخ بتن و بتن‌ریزی در هوای سرد بیشتر آشنا خواهیم شد.

افزودنی بتن در هوای سرد

بتن در هوای سرد نباید یخ بزند. در واقع، باید از انجماد آب درون بتن جلوگیری کرد. یکی از روش‌های موجود، تغییر دمای انجماد آب است. برای انجام این عمل لازم است موادی با آب ترکیب شود تا در دمای صفر درجه سانتی‌گراد یخ نزند، ولی این موضوع عملاً در بتن امکانپذیر نیست؛ زیرا آبی به صورت مجزا وجود نداشته که بتوان آن را با مواد ترکیب کرد و از یخ زدن آن جلوگیری نمود.

به همین منظور برای جلوگیری از یخ زدن بتن، سعی پیمانکاران در مصرف آب موجود در بتن است. آب در واکنش هیدراسیون سیمان مصرف می‌شود. هر چه این آب با سرعت بیشتری مصرف شود، امکان یخ زدن بسیار کم خواهد شد.

افزودنی زودگیر بتن که با نام ضد یخ بتن مشهور است، سعی بر گیرش سریع بتن و مصرف آب بتن در هوای سرد دارد. این افزودنی تا حدودی شرایط بتن‌ریزی در روزهای سرد فصل زمستان را فراهم می‌کند.

چالش‌های بتن‌ریزی در هوای سرد

در هوای سرد، بتن نیاز به مراقبت شدیدی دارد. یکی از این روش‌های مراقبت، استفاده از افزودنی مناسب بتن است. عدم گیرش در مدت زمان مناسب و فشار بیش از حد به قالب، موجب بر هم زدن سیستم قالب‌بندی و فرو ریختن بتن می‌شود.

در هوای سرد واکنش سیمان و آب متوقف می‌شود و این امر موجب کاهش شدید مقاومت بتن می‌گردد. آب اضافی در بتن در هوای سرد، یخ زده و با افزایش حجم یخ سبب متلاشی شدن و ترک خوردن بتن می‌شود.

در گذشته نیز روش‌هایی برای بتن‌ریزی در فصل زمستان وجود داشت که در بخش‌ بعدی مقاله افزودنی بتن در هوای سرد، بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.

بیشتر بخوانید: انواع افزودنی بتن

روش‌های سنتی بتن‌ریزی در هوای سرد

از روزگاران گذشته، روشن کردن آتش در محوطه کارگاه و حرارت دادن به قالب و میلگرد، به عنوان روش‌های معمول بتن‌ریزی در هوای سرد استفاده می‌شد، اما در عصر امروز حرارت دهی مستقیم و روشن کردن آتش پس از عملیات بتن‌ریزی مجاز نیست.

برای گرم کردن بتن، معمولاً محوطه را پوشانده و با وسایل گرمایشی مثل بخاری، فضای عمل‌آوری مناسب را برای بتن فراهم می‌کنند. حرارت سریع، مشکلات زیادی از جمله: جمع شدگی بتن و ایجاد ریز ترک در بتن را در پی خواهد داشت.

گرم کردن مصالح بتن و بخصوص آب به دلیل ظرفیت گرمایی ویژه، از گذشته تا کنون جزو موارد کمکی بتن‌ریزی در هوای سرد بوده است. نگهداری مصالح در انبار نیز راهکار دیگری است که به بتن‌ریزی در هوای سرد کمک می‌کند. علاوه بر موارد مذکور، استفاده از آبگرمکن صنعتی نیز به گرم کردن حجم عظیمی از آب کمک زیادی می‌نماید.

اما باید در نظر داشته باشید که استفاده از وسایل گرم‌کننده برای حفاظت از بتن در هوای سرد، الزمات خاصی دارد که نباید آنها را نادیده انگاشت.

از دیگر مواردی که باید هنگام بتن‌ریزی در هوای سرد رعایت شود، جلوگیری از وارد شدن شوک دمایی به بتن است. در همین راستا، زدودن یخ و برف روی قالب الزامی است.

همچنین در صورت استفاده از گرم‌کننده‌ها، بایستی به مرور آن‌ها را حذف کرد تا بتن دچار شوک حرارتی نشود. برای تکمیل کارهای مراقبتی از بتن در هوای سرد، استفاده از افزودنی‌هایی نیز مرسوم است که در ادامه مقاله افزودنی بتن در هوای سرد با آن آشنا خواهیم شد.

افزودنی‌های شیمیایی مرسوم بتن‌ریزی در هوای سرد

منظور از افزودنی بتن، مواد مایع یا جامدی است که مستقیماً سیمان را تحت‌تأثیر قرار ‌دهد. از آن‌جا که بتن‌ریزی در هوای سرد بدون تمهیدات لازم باعث می‌شود زمان بیشتری طول بکشد تا بتن مقاومت اولیه خود را کسب کند، می‌توان با تأمین شرایط هموار، سرعت واکنش را زیاد کرد و بتن را به سرعت به مقاومت ۵ مگاپاسکال رساند. برای انجام این فرایند، می‌توان از افزودنی ضد یخ بتن استفاده نمود.

یکی از مشکلات ثانویه استفاده از ضد یخ بتن، سفت شدن و کاهش کارایی آن است. به همین دلیل در ترکیبات ضد یخ بتن بعضی شرکت‌ها، این موضوع با قید دقیق روی محصول نوشته شده است.

در بعضی موارد نیز خود متصدیان اقدام به ترکیب مواد مختلف می‌کنند که لازم است برای جلوگیری از عواقب ناشی از اختلاط چند ماده افزودنی در محل بتن‌ریزی با کارشناسان شیمی ساختمان مشورت کرد.

در موارد خاصی، استفاده از افزودنی هواساز یا حباب‌ساز بتن در هوای سرد رایج است. این افزودنی با ایجاد حباب ریز در ساختار بتن، سبب یک فضای خالی برای تحمل فشار ناشی از یخ زدن آب و افزایش حجم آن می‌شود. هر چند این افزودنی در همه پروژه‌ها استفاده نمی‌شود، ولی به یقین مزایای این افزودنی به بتن در هوای سرد، بیشتر از مضرات آن برای بتن است.

کاهش نفوذپذیری یا مقاومت بتن از مواردی است که سبب عدم انگیزه بسیاری افراد برای استفاده از این محصول شده است.

افزودنی ضد یخ بتن

ضد یخ پودری بر پایه نمک‌های طبیعی و معدنی ساخته شده‌ است. این ماده باید طبق استانداردهای موجود، از جمله استاندارد ملی ایران شماره ۲۹۳۰ تولید شود. ترکیبات این مواد تا یکسال، بهترین کیفیت خود را با نگهداری شدن در انبار مناسب حفظ می‌کند.

برای استفاده از بهترین ضد یخ، شناخت ترکیبات شیمیایی آن کارگشا است. به همین منظور، در ادامه مقاله افزودنی بتن در هوای سرد، فاکتورهای انتخاب ضد یخ بتن و نحوه و مقدار مصرف آن برای رسیدن به بیشترین اثرگذاری بیان شده است.

ترکیبات شیمیایی و نحوه عملکرد ضد یخ بتن

معمولاً ضد یخ کلر دار برای ملات و بدون کلر برای سازه بتن مسلح تولید می‌شود، چرا که یون کلر بسیار خورنده بوده و فلزات را می‌پوشاند. این یون حتی در محیط سولفاته و در مجاورت سنگدانه قلیایی واکنش‌زا بوده و سبب تخریب بتن می‌شود. در این موارد، استفاده از ضد یخ بر پایه نیترات توصیه می‌شود.

ترکیبات شیمیایی بعضی از ضد یخ‌های بتن بر پایه سدیم نیترات و کلسیم کلرید است. ضد یخ‌های دارای این ترکیبات به دلیل وجود در طبیعت و راحتی تولید این مواد، قیمت زیادی ندارند.

فاکتورهای انتخاب ضد یخ بتن

نسبت آب به سیمان و عیار سیمان در بتن عوامل مهمی هستند و در انتخاب نوع و میزان ضد یخ نیز مؤثرند. این نسبت با مصرف ضد یخ دستخوش تغییراتی خواهد بود. به همین دلیل پس از افزودن ضد یخ، نیاز به بررسی مجدد مخلوط بتنی و مقادیر مصالح مصرفی وجود دارد.

دمای هوا نیز در مقدار ضد یخ مصرفی بسیار مؤثر است. هر چه هوا سردتر و میزان عیار سیمان مخلوط بتنی کمتر شود، ضد یخ بیشتری نیاز خواهد بود.

به طول معمول باید نحوه مصرف و مقدار مصرف ضد یخ، توسط شرکت تولیدکننده روی محصول درج ‌شود. همچنین نوشتن ترکیبات شیمیایی ضد یخ بتن روی بسته‌بندی آن الزامی است.

نحوه و میزان مصرف ضد یخ بتن

برای این منظور، مقادیر حدودی توسط متصدیان امور بتن ارائه شده است؛ به عنوان نمونه، پیشنهاد برای مصرف ضد یخ در دمای بین صفر و ۵ درجه سانتی‌گراد برای بتن با عیار ۴۰۰ کیلوگرم، حدود ۱% وزنی سیمان است.

این مقدار در میزان دمای بالا، با کاهش عیار سیمان به ۳۰۰ کیلوگرم تا ۲% افزایش می‌یابد. به تدریج با سرد شدن هوا و کاهش دما در محدوده منفی ۱۵ تا منفی۱۰ درجه سانتی‌گراد، بتن با عیار ۴۰۰ حدود ۳% وزنی سیمان ضد یخ نیاز خواهد داشت. این مقدار بتن، در همین دما با عیار ۳۰۰ کیلوگرم به ۴% وزنی خواهد رسید. در نظر داشته باشید پس از این مقدار، قادر به افزایش ضد یخ بتن نخواهیم بود.

در استانداردهای موجود مصرف ضد یخ به زیر ۵% وزنی محدود شده است. پس با این اوصاف برای دمای کمتر از منفی ۱۵ درجه علاوه بر ضد یخ بتن، موارد دیگری نیز باید بررسی و اصلاح شود؛ چرا که در غیر این صورت مجوز بتن‌ریزی در دمای زیر منفی ۱۵ درجه سانتی‌گراد صادر نخواهد شد.

پخش یکنواخت ضد یخ در بتن، ضامن عملکرد درست آن است. در صورت عدم پخش ضد یخ در کل مخلوط بتنی، فقط بخش کوچکی از بتن در برابر سرما ایمن خواهد شد و آن بخش سریع به مقاومت رسیده و نواحی مجاور آن یخ زده و متلاشی می‌شود. برای این منظور، باید ضد یخ را در میکسر بتن ریخته و حدود ۳ دقیقه با دور تند مخلوط کنید.

برخی افراد برای جلوگیری از یخ زدن بتن، ضد یخ را پس از اجرا پخش می‌کنند. این روش توسط هیچ فرد متخصص و شرکت تولیدکننده‌ای توصیه نمی‌شود.

بیشتر بخوانید: راهنمای استفاده از ضد یخ بتن

مزایای مصرف ضد یخ بتن در افزودنی بتن در هوای سرد

همان‌طور که می‌دانید در صورت یخ زدن بتن، مقاومت نهایی آن تا۵۰ درصد کاهش می‌یابد. حال اگر این یخ زدن تکرار شده و سیکل ذوب و یخ چند بار صورت پذیرد، امکان نابودی و ترکیدن بتن وجود خواهد داشت.

تأثیر ضد یخ برای پایین آوردن دمای انجماد آب در بتن به حدی کم است که این نام برای افزودنی بتن در هوای سرد اشتباه عنوان شده است. بهترین نام این افزودنی، زودگیر یا تندگیر بتن است که با استفاده مکرر این نام توسط مهندسین و متفکرین در مجامع مختلف، سعی بر اصلاح آن صورت گرفته است.

بیشتر بخوانید: انواع ضد یخ بتن

در پروژه‌های بزرگ و ملی، علاوه بر مسائل هزینه باید زمان و کیفیت نهایی پروژه هم در نظر گرفته شود؛ برای مثال در ساخت یک پل هر روز وقفه در اجرای کار، خسارت بسیاری به یک منطقه وارد می‌کند. علاوه بر این هزینه غیر مادی سنگینی بر مردم آن منطقه وارد می‌شود. به همین دلیل شاید استفاده از مقداری ضد یخ بتن و امکان استمرار بتن‌ریزی در یخبندان وجود داشته باشد. پس استفاده از این افزودنی بتن، کمک بزرگی به مردم یک منطقه خواهد کرد.

کاربرد استفاده از ضد یخ بتن

کاربرد اصلی ضد یخ یا زودگیر بتن، فراهم کردن امکان بتن‌ریزی و پیوستگی اجرای بتن در هوای خیلی سرد است که در مورد آن در مقاله بحث شد و تمامی موارد از جمله نوع و مقدار ضد یخ مصرفی بیان گشت.

اما از ضد یخ بتن در جاهای دیگر هم استفاده می‌شود؛ برای مثال بتن‌ریزی در شیب، نیاز به گیرش نسبتاً زودتر نسبت به حالت عادی دارد. پس می‌توان با رعایت ضوابط و استانداردهای موجود با ضد یخ بتن، با خیال آسوده در یک سطح شیب‌دار بتن‌ریزی کرد.

یکی دیگر از کاربردهای ضد یخ یا تند گیر بتن برای استفاده از شاتکریت است. شاتکریت نیاز به بتن چسبنده با خاصیت گیرش سریع‌تر از حالت معمولی دارد. در این زمینه، افزودنی زودگیر یا ضد یخ بتن از ریختن و عدم پایداری بتن در مقطع مورد نظر جلوگیری می‌کند.

در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد تا به صورت همه‌جانبه به افزودنی بتن در هوای سرد پرداخته شود و ضمن معرفی بهترین افزودنی بتن در شرایط آب و هوایی سرد، مزایا، موارد استفاده، روش نگهداری و… آن نیز مورد بررسی قرار گیرد.