ضدیخ بتنی چیست و سازوکار آن در سرما چگونه است؟

یکی از پرکاربردترین انواع افزودنی‌های بتن، افزودنی ضد‌یخ بتن می‌باشد. همانطور که از اسم آن پیداست، وجود این نوع از افزودنی در بتن، مانع یخ‌زدگی مخلوط بتن می‌شود. اما عملکرد و کاربرد ضدیخ به این سادگی نیست. درک ماهیت و نحوه‌ی کار آن و گستره‌ی کاربری آن نیاز به بررسی اطلاعات و تحقیقات جامع دارد. برای مطالعه ضدیخ‌های بتنی ابتدا باید بدانیم که چرا بتن به ضد یخ نیاز دارد. در ادامه این مقاله، افزودنی‌های ضدیخ بتن و نحوه عملکردشان به طور عمیق، مورد بررسی قرا گرفته است.

عملکرد بتن در سرما

همانطور که می‌دانید، واکنش آب با سیمان یک واکنش گرمازا می‌باشد. با سرد شدن محیط بتن‌‌ریزی، واکنش گرمازا (هیدراتاسیون) به طور همگن و به درستی انجام نمی‌شود. در نتیجه هنگام بتن‌ریزی در هوای سرد، باید با استفاده از راهکارهایی، میزان گرمای آزاد شده از واکنش را افزایش داد. گرم نمودن محیط پیرامون بتن‌ریزی، تا حدی از سرد شدن و یخ زدگی بتن، جلوگیری می‌کند. از طرفی دیگر، اگر بتوان نقطه‌ی انجماد آب در بتن را توسط مواد افزودنی، افزایش داد، می‌توان تا حد زیادی مانع از پدیده یخ‌زدگی در مخلوط بتن شد. اگر واکنش گرمازا (هیدراتاسیون) به درستی انجام نشود، بتن به شدت از لحاظ ساختاری و مقاومت آسیب می‌بیند.

پدیده یخ زدگی در بتن

هوای سرد از نظر فنی، به عنوان دوره‌ای تعریف می‌شود که برای بیش از 3 روز متوالی، متوسط دمای هوای روزانه کمتر از 40درجه فارنهایت و دمای هوا برای بیش از نصف روز از 50درجه فارنهایت نیز بیش‌تر باشد.در دمای انجماد آب که معمولا حدود 32درجه فارنهایت است، آب‌رسانی و متعاقبا عمل آوری در مخلوط بتن متوقف می‌شود و آبی که در داخل حفرات سیمان احاطه شده یخ می‌زند. این موضوع واکنش هیدراتاسیون بین سیمان و آب را کاملا متوقف ساخته و در مرور زمان اثرات مخرب آن پدیدار می شود. اثرات مخرب یخ‌زدگی، می‌تواند با قلوه‌کن شدگی، پوسته‌پوسته شدگی و… در سطح بتن ظارهر شود.

عملکرد ضدیخ‌ها

ضدیخ ها معمولا از طریق شتاب دادن به شروع واکنش باعث تسریع گرمازایی و متعاقبا تسریع شروع گیرش اولیه بتن می‌شوند. به علاوه، ضدیخ‌های بتنی، نقطه انجماد آب را افزایش می‌دهند. بدین ترتیب آب درون بتن، یخ نمی‌زند. با استفاده از ضدیخ‌ها می‌توان بتن را در دمای حدود 10 درجه سانتی‌گراد زیر صفر تولید نمود.

بتن ریزی در سرما

برای بسیاری از پیمانکاران، ریختن بتن در هوای سرد کاری سخت، پر تنش و استرس زا است. به حدی که حتی المقدور سعی می‌شود تا دوران بتن ریزی را کوتاه کنند، تا از مشکلات ناشی از بتن‌‍ریزی در فصل سرد در امان بمانند. اما لازم نیست اینطور باشد. با پیشرفت روش‌های بتن‌ریزی، امروزه هر پیمانکاری می تواند با کمی برنامه‌ریزی از نتایج مطلوب حتی در هوای سرد اطمینان حاصل کند. مقاومت بتن تا حدی تابعی از دمای فرآیند کیورینگ یا  عمل آوری است. مقاومت فشاری معمولی در دمای ایده آل فرآیند عمل آوری، یعنی 72 درجه فارنهایت و در مدت 28 روز قابل دسترسی است. دمای بالا، زمان گیرش بتن را کاهش می‌دهد و دمای پایین، طول دوره عمل‌آوری را افزایش می‌دهد. اما نکته‌ی جالب مربوط به زمانی است که میان دمای داخلی بتن و دمای محیط اختلاف چندانی نباشد،بتن در هوای سرد مقاومت نهاییی بهتری کسب می‌کند. زیرا بلورینه‌ها و کریستال‌های تشکیل شده در سرما دارای ساختار منسجم‌تر‌، منظم‌تر و متعاقبا مقاوم‌تر هستند. این موضوع به خاطر این است که فرصت بیشتری برای انسجام دارند. ،اما یخ‌زدگی بتن، موضوعی نامطلوب محسوب می‌شود، زیرا یخ‌زدگی همانطور که گفته شد، عمل آوری را مختل می‌کند. اما به محض وقوع گیرش اولیه سیمان، خطر یخ‌زدگی در بتن از بین می‌رود و بتن شروع به منسجم شدن می‌کند. 

ضدیخ

ضدیخ‌ها از نظر جنس مواد بر چهار نوع ضدیخ‌های با ساختار معدنی، ضدیخ با ساختار آلی محلول، ضدیخ های پاششی و ضدیخ های جامد تقسیم می‌شوند. به ط.ور کلی، انواع ضد یخ به شرح زیر است :

• ضدیخ‌ پودری
• ضدیخ مایع
• ضدیخ کلرایدی
• ضدیخ بدون کلراید

– ضد‌یخ‌های حاوی کلراید : در صورت استفاده از ضدیخ‌ها باید توجه نمود که ضدیخ‌های حاوی کلراید، می‌توانند به آرماتوربندی بتنی صدمه وارد کنند. بنابراین، استفاده از ضدیخ‌های کلرایدی، تنها برای بتن غیر مسلح پیشنهاد می‌شوند.

– ضدیخ‌های بدون کلراید : ضدیخ‌های بدون کلراید را می‌توان به مخلوط خشک بتن یا به داخل تراک میکسر قبل از بتن‌ریزی اضافه کرد. ضدیخ‌های بدون کلراید ممکن است آلی یا معدنی باشند. از این نوع ضدیخ‌ها می‌توان در بتن‌های مسلح شده با آرماتور فولادی استفاده نمود.

فرمول شیمیایی ضدیخ‌ها

عمدتا ضدیخ‌ها، بر پایه مواد آلی و کربنی هستند. فرمول آن‌ها به صورت ترکیبی از کربن و اکسیژن می‌باشد. مانند اتیلن گلیکول‌ها و پروپیلن گلیکول‌ها. اما ممکن است، این افزودنی‌ها پایه معدنی با کلراید نیز داشته باشند که در آن صورت فرمول آنها بصورت ترکیب عناصر جدول می‌باشد مانند NaCl  ،CaCl و … .

میزان مصرف ضدیخ در بتن

میزان مصرف افزودنی ضدیخ در بتن تابعی از دو فاکتور اصلی یعنی دمای محیط و عیار بتن است. اصولا هرچقدر دما پایین‌تر می‌رود، نیاز به ضدیخ افزایش می‌یابد. هر چقدر که بتن از رده بالا تری باشد،کمتر از ضدیخ استفاده می‌شود.