ضد یخ بتن چیست؟ | بررسی انواع ضد یخ بتن، ویژگی‌ها، کاربردها و مزایا

بتن در دمای خاصی به درستی خود را می‌گیرد و ترک نمی‌خورد. اگر هوا خیلی سرد باشد، زمان گیرش بتن تغییر پیدا می‌کند و آب درون بتن به جای تبخیر شدن، یخ می‌زند. این مسئله می‌تواند مشکلات زیادی را برای سازه‌های بتنی ایجاد کند. در چنین شرایطی می‌توان موادی به عنوان ضد یخ را به ترکیب بتن اضافه کرد تا این اتفاق نیفتد. در این مقاله می‌خواهیم به بررسی ضد یخ بتن بپردازیم و انواع آن را به همراه ویژگی‌ها و مزایا و معایب توضیح دهیم. با ادامه این مطلب ما را همراهی کنید.

ضد یخ بتن چیست؟

ضد یخ بتن یک افزودنی شیمیایی است که به مخلوط‌های بتن اضافه می‌شود. این ماده موجب کاهش نقطه انجماد آب درون مخلوط بتن می‌شود که برای بتن‌ریزی در آب و هوای سرد ضروری است. ​این ماده از یخ زدن آب در حین یا قبل از فرآیند هیدراتاسیون سیمان جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، ضد یخ بتن اغلب به عنوان یک شتاب‌دهنده عمل می‌کند و باعث بهبود عمل‌آوری سریع و افزایش مقاومت آن در دماهای پایین می‌شود.

در چه شرایطی از ضد یخ بتن استفاده می‌کنیم؟

​ضد یخ بتن، در درجه اول در شرایط آب و هوایی سرد برای جلوگیری از آسیب دیدن بتن تازه و ایجاد مقاومت کافی استفاده می‌شود. ​هنگامی که دما کاهش می‌یابد، آب موجود در مخلوط بتن یخ زده و منبسط می شود و منجر به ترک‌خوردگی بتن و کاهش مقاومت بتن به میزان 20 تا 40 درصد می گردد. ضد یخ با کاهش نقطه انجماد فاز مایع خمیر سیمان، موجب افزایش مقاومت بتن می‌شود. پس با توجه به این قضیه زمانی از ضد یخ استفاده می‌کنیم که:

• دمای هوا بسیار پایین باشد
• یخ‌بندان باشد
• سازه در معرض چرخه‌های انجماد – ذوب قرار داشته باشد
• دما زیر صفر درجه سانتی‌گراد باشد
• یخ‌بندان جزئی در طول روز و یخ‌بندان شدید شبانه رخ بدهد.

مزایای استفاده از ضد یخ بتن

استفاده از ضدیخ بتن مزایای زیادی را به همراه دارد. از جمله:

• افزایش مقاومت فشاری: برخی از افزودنی‌های ضد یخ، مانند نیترات کلسیم، مقاومت فشاری بتن را افزایش می‌دهند. این افزودنی ها می توانند موجب افزایش مقاومت فشاری به میزان بیش از 10% و در برخی موارد حتی بیش از 100% یا 200% شوند.
• تسریع کردن هیدراتاسیون: ضد یخ می‌تواند فرآیند هیدراتاسیون طبیعی سیمان را تسریع کند. ترکیباتی مانند نیتریت سدیم و کربنات پتاسیم می‌توانند نقطه انجماد آب را سرکوب کنند. این قابلیت می‌تواند مقاومت در دماهای پایین حتی تا منفی 10 درجه سانتی‌گراد را به شکل قابل‌توجهی ارتقا بخشد.
• کاهش نقطه انجماد آب و پیشگیری از یخ‌زدگی: همان طور که پیش‌تر اشاره کردیم این افزودنی‌های شیمیایی، نقطه انجماد آب درون مخلوط بتن را کاهش می‌دهند. در نتیجه، امکان بتن‌ریزی و عمل‌آوری در شرایط سرد فراهم می‌گردد. این جلوگیری از یخ‌زدگی آب قبل یا در طول فرآیند هیدراتاسیون بسیار مهم است.
• افزایش زمان ساخت و ساز: ضد یخ بتن می‌تواند زمان ساخت و ساز را 60 تا 120 روز افزایش دهد. این گونه امکان بتن‌ریزی ایمن و کارآمد روی زمین یخ زده فراهم می‌گردد.
• صرفه‌جویی در هزینه و انرژی: اگر از ضد یخ بتن استفاده نکنید، مجبور می‌شوید که با گرم کردن مصنوعی مواد اولیه، ایجاد سرپناه موقت و نیروی کار اضافی بتن‌ریزی را در هوای سرد انجام دهید. وقتی از ضدیخ استفاده کنید، این هزینه‌ها حذف می‌گردد و به صورت کلی در زمان، پول و انرژی صرفه‌جویی خواهد شد.
• بهبود کارایی و دوام: برخی از افزودنی‌های ضد یخ می‌توانند بدون افزایش محتوای آب، کارایی بتن را بهبود بخشند و دوام آن را در برابر یخ‌زدگی ارتقا دهند. در واقع، توانایی مقاومت در برابر چرخه‌های یخ‌زدگی و ذوب، از جنبه‌های کلیدی افزایش مقاومت و دوام در بتن است. برخی از انواع، مانند سیلیکات کلسیم، محتوای کلرید را نیز کاهش می‌دهند و در نتیجه دوام بتن را بهبود می‌بخشند و از خوردگی فولاد ستون و… جلوگیری می‌کنند.

معایب ضد یخ در بتن

در کنار مزایا، ضد یخ مضراتی هم دارد. مضرات ضد یخ بتن عبارت‌اند از:

• برخی از اجزای ضد یخ، به ویژه اجزای ضد یخ نمکی معدنی می‌توانند روی مقاومت بتن در طولانی مدت اثر منفی بگذارند و از طول عمر آن بکاهند.
• برخی از انواع ضد یخ نمکی می‌توانند منجر به خوردگی آرماتور فولادی شوند.
• افزایش نفوذپذیری به دلیل افزایش حباب در بتن
• به تأخیر انداختن زمان گیرش در صورت استفاده بیش از حد

چه مقدار ضد یخ باید به بتن اضافه کنیم؟

درصد اختلاط ضد یخ بتن تحت تأثیر 2 عامل قرار دارد:

• دمای هوا
• نوع بتن

دستورالعمل‌های کلی نشان می‌دهند که مقدار افزودنی ضد یخ باید بر اساس درجه حرارت زیر صفر محیطی، اغلب بر اساس مقدار آب موجود در مخلوط بتن تنظیم شود. به عنوان مثال، برای برخی از انواع سیمان باید 1000 گرم ضدیخ به 100 کیلوگرم سیمان اضافه کرد. برای برخی دیگر، محدوده دوز 0.5٪ تا 2.5٪ وزن سیمان است که به همین نسبت هم باید از میزان آب مخلوط کاهید. در جدول زیر می‌توانید میزان ضد یخی را که باید با سیمان مخلوط شود، بر اساس درصدهای اختلاط مشاهده کنید:

انواع ضد یخ بتن

به طور کلی 2 نوع ضد یخ وجود دارد که هر کدام مزایا و ویژگی‌های خاص خود را دارند:

1. ضد یخ بتن پودری
2. ضد یخ بتن مایع

در ادامه هر دو نوع را بررسی خواهیم کرد.

ضد یخ بتن پودری

این نوع ضد یخ به طور مؤثر برای کاهش نقطه انجماد آب در بتن طراحی شده است، به گونه‌ای که هیدراتاسیون را تسریع می‌کند. همچنین به عنوان یک افزودنی تسریع‌کننده و ضد یخ‌زدگی عمل می‌کند. همان طور که از نام این ضد یخ پیدا است، به شکل پودری و خشک تولید می‌شود.

معمولاً در ترکیبات ضد یخ پودری از لیگنین سولفونات کلسیم اصلاح‌شده، متیلن‌دی‌اکسی نفتالین سولفونات، کلرید کلسیم، سیکلامات سدیم، دودسیل بنزن سولفونات سدیم، نیتریت سدیم، NaCl، سدیم، سورفکتانت فلوروکربن FN-3، آب و متانول استفاده می‌شود. برخی از فرمولاسیون‌ها ممکن است شامل اوره، صابون اکسی‌پارافین، کلسیم قندی، فرمات کلسیم، پودر موم پلی‌اتیلن، کربنات کلسیم، نیترات کلسیم و استات سدیم شود.

ضد یخ پودری در طول مخلوط کردن بتن، معمولاً قبل از اضافه کردن آب، با مواد خشک مخلوط می‌شود یا می‌توانید آن را در آب حل کنید. مقدار دقیق آن به اثر موردنظر و شرایط محیطی بستگی دارد. معمولاً از این مدل ضد یخ بتن در دماهای 10- تا 15- درجه سانتیگراد استفاده می‌شود.

ضد یخ بتن مایع

نوع دیگر ضد یخ، مایع است که امکان مخلوط کردن مواد بتن را در دمای محیطی 10- تا 5+ درجه سانتیگراد فراهم می‌کند به علاوه گیرش بتن را تسریع می‌بخشد. این نوع ضد یخ با هدف حفاظت از بتن در برابر یخ‌زدگی در دمای پایین و تسهیل در عمل‌آوری تولید می‌شود.

ضد یخ مایع شامل کاهنده آب پلی کربوکسیلات با کارایی بالا، الکل با وزن مولکولی کم، ساپونین‌های تری ترپنوئیدی (برای حباب هوا)، فرمات کلسیم، آلکیل آمین آلی و آب می‌شود. ضد یخ مایع معمولاً قبل از ترکیب با سنگ‌دانه‌ها به آب اختلاط اضافه می‌شود. این امر توزیع یکنواخت در مخلوط بتن را تضمین می‌کند، همچنین می‌توان آن را در کارخانه یا در محل به دیگر مواد اضافه کرد.

از مزایای ضد یخ بتن مایع می‌توان به سهولت توزیع آن اشاره کرد. به دلیل مایع بودن، اندازه‌گیری و مخلوط کردن دقیق آن در آب اختلاط راحت‌تر انجام می‌شود. نکته مثبتی که در مورد فرمولاسیون این ضد یخ وجود دارد این است که در برخی موارد می‌تواند مقاومت بالای بتن را تا دمای ۳۷- درجه سانتیگراد تضمین کند. در نتیجه، گزینه مناسبی برای بتن‌ریزی در سرمای بسیار شدید و یخ‌بندان است.

تفاوت ضد یخ پودری و ضد یخ مایع

در جدول زیر می‌توانید فرق ضد یخ بتن پودری و ضد یخ بتن مایع را مشاهده کنید.

نحوه استفاده از ضد یخ بتن

استفاده صحیح از ضد یخ بتن برای بتن‌ریزی صحیح مهم است. در ادامه مراحل کلی استفاده از ضد یخ را می‌آوریم:

در ابتدا تمامی مواد لازم برای مخلوط بتن را با توجه به وزن و نوع بتن آماده کنید. همه چیز باید دقیق و اندازه‌گیری شده و به نسبت صحیح باشند.

اگر ضد یخ شما پودری است، آن را به نسبت دقیق به مواد پودری اضافه کنید. اگر ضد یخ مایع است، آن را با آبی که برای مخلوط اندازه‌گیری کردید، ترکیب کنید. در برخی از انواع ضد یخ مایع، باید به همان نسبت که از این ماده استفاده می‌کنید از آب مخلوط بکاهید. پس با توجه به نوع ضد یخ و حجم مواد و… این موارد را ترکیب کنید.

در حین مشخص کردن دوز مصرف، علاوه بر آب، به دمای محیط هم توجه کنید که پیش‌تر در مورد دما و ترکیب ضد یخ با سایر مواد توضیح دادیم.

نکته: هرگز مواد را با سنگ‌دانه‌های یخ زده مخلوط نکنید زیرا سنگ‌دانه‌های یخ‌زده می‌توانند بر کیفیت و عملکرد بتن تأثیر منفی بگذارند.

تمامی مواد را به خوبی مخلوط کنید تا یکدست شوند، سپس بتن‌ریزی را انجام دهید.

اگر چه استفاده از ضد یخ عمل آوری بتن را آسانتر می کند، اما اجرای صحیح این مرحله همچنان ضروری است. تمامی نکات عمل‌آوری از جمله جلوگیری از آسیب دیدن بتن در سنین اولیه و همچنین اطمینان از توسعه مناسب مقاومت را در نظر بگیرید.

نکته: بهتر است از بتن‌ریزی در دمای کمتر از 10- درجه سانتیگراد خودداری کنید. به خصوص اگر پیش بینی شده باشد که دما بیشتر از این هم کاهش می یابد.

عوامل مهم در انتخاب مناسب‌ترین مخلوط ضد یخ بتن

برای این که بتوانید مناسب‌ترین مخلوط ضد یخ را انتخاب کنید که هم عملکرد بهینه و دوام بالایی را ارائه دهد و هم مقرون به صرفه باشد، عوامل زیر را در نظر بگیرید:

• شرایط محیطی و محدوده دما
• خواصی که انتظار دارید بتن سخت شده شما داشته باشد، مثل افزایش مقاومت، کارایی و دوام
• ترکیب و مکانیسم عملکرد ضد یخ، مثلاً نیترات کلسیم مقاومت فشاری را افزایش داده و هیدراتاسیون را تسریع می‌کند. ضدیخ‌های نمکی معدنی، اگرچه مؤثر هستند، اما ممکن است اثرات نامطلوبی بر مقاومت بتن در درازمدت بگذارند.
• پتانسیل خوردگی برای آرماتور فولادی مانند ضد یخ‌هایی که دارای نیتریت سدیم و کربنات پتاسیم هستند
• تعامل با سایر افزودنی‌ها مثل روان‌کننده‌ها، عوامل حباب‌زا و نوع سیمان
• در نظر گرفتن بودجه
• مقاومت در برابر یخ‌زدگی

سخن نهایی

در این مقاله ضد یخ بتن را معرفی کردیم. همان طور که مطالعه کردید 2 نوع ضد یخ برای بتن وجود دارد که نحوه کاربرد هر کدام متفاوت است؛ اما در نهایت، هدف هر دو این است که از یخ‌زدگی بتن و ترک خوردن آن جلوگیری کنند. اگر قصد ساخت و ساز در دمای زمستانی و سرد را دارید، پیشنهاد می‌کنیم حتماً برای بتن از ضد یخ استفاده کنید تا از هزینه‌های نگهداری و تعمیر در آینده بکاهید.

منابع

https://www.baumerk.com/en/product/progel-10

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S135983681300067X

https://www.precastconcretemagnet.com/news/what-are-the-types-of-concrete-antifreeze-63963130.html

https://theconstructor.org/concrete/antifreeze-admixtures-concrete/20416/