بخشی از مقاله
اثر ضدیخ بر بتن
چکیده :
بتن مهم ترین و پر کاربردترین، مصالح ساختمان سازی در صنعت جهانی ساختمان سازی است. با توجه به اهمیت و کاربرد بتن در ساختمان سازی، تحقیقات بین رشته ای در بتن برای افزایش کیفیت و طول عمر بتن و تولید ضد یخ بعنوان یک عامل تعدیل کننده ی اثرات مخرب شرایط جوی بر بتن می باشد. ضد یخ ها با کاهش دمای انجماد آب متناسب با میزان آن در بتن و نقش تسریع کنندگی در بتن در دمای طیر صفر درجه دارد. ضد یخ ها باعث پیشگیری از یخ زدن بتن ها می شود همچنین با کند کردن واکنش ها تا زمانی که دمای مناسب فراهم شود و فرایند واکنش ها با سرعت عادی پیگیری شود. – 1 عدم سازگاری مصالح انتخاب شده برای بتن با شرایط محیطی نقاط مختلف کشورمثلاً: استفاده نامناسب از نوع ضدیخ متناسب با شرایط جوی و اقلیمی و تناسب مواد بکار رفته در بتن.
– 2 عوامل اجرایی ضعیف و کم تجربه: در سطوح مختلف تولید و کاربرد بتن در کارگاهها، نیاز به آموزش و بازآموزی دارند. – 3 مشخصات فنی ناقص
– 4 کنترل کیفیت ضعیف. با توجه به خلا موجود در دانش ضدیخ های بتن ، معایب و محاسنات و کاربردهای متفاوت انواع ضد یخ های بتن؛ مقاله حاضر سعی در نقد اثرات ضد یخ بر بتن با روش تحقیق توصیفی و تحلیل محتوا است.
واژگان کلیدی : افزودنی ها، ضد یخ، بتن، توسعه ی پایدار، دانش
مقدمه
کمبود فضاهای شهری و تلاش برای افزایش عمر ساختمان باعث شده است، دستیابی به فناوری های جدید و استفاده از مواد افزودنی و ترکیبی در مصالح ساختمانی به امری متداول تبدیل شود . بتن بعنوان یک از مصالح پر کاربرد ساختمانی است که تحت تاثیر شرایط محیطی مانند دما می باشد . استفاده از بتن در شرایط دمایی زیر صفر درجه باعث بوجود آمدن مشکلات مختلفی در ساختمان سازی می شود چهار فصل بودن کشور ایران و نیاز به بتن ریزی در تمام فصول بویژه در هوای سرد باعث استفاده از ضدیخ در بتن ریزی شده است به همین سبب آگاهی از دانش کاربردی اثر ضد یخ ها بر بتن یک ضرورت علمی در ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی سرد می باشد . در این مقاله به بررسی اجمالی مبانی ضدیخ های بتنی و ویژگیهای مهم آن پرداخته شده است . هچنین، با توجه به نتایج محققان و تجربیات بدست آمده در کشور، راهکارهایی برای رفع چالش هایی که در کشور برای تولید و کاربرد آن ارائه می گردد.
روش تحقیق
روش تحقیق در این بررسی از نظر استراتژی توصیفی، از نظر مسیر اجرا تحلیل محتوا، از نظر هدف کاربردی، از نظر جمع آوری داده ها اسنادی، از نظر زمان مطالعه مقطعی می باشد، که با استفاده از این روش به مطالعه ی مستقیم متون کتاب ها ، مقالات، اسناد و سیاست گذاری ها ی مرتبط با موضوع اثر ضد یخ ها بر بتن پرداخته شده است.
متن اصلی
تغییرات لحظه ای در تکنولوژی و خلق دانش جدید در پدید های مختلف باعث شده است علوم بین رشته ای در رشته های مختلف بوجود آید. اصلی ترین عوامل در ارتباط با تغییرات فناوری و نوآوری در محصول، در اواخر قرن بیستم رخ داد که این تغییرات در مواد، رو ش های تولید، طراحی و ساخت و نگهداری بوجود آمد. توسعه و بکارگیری علم شیمی در بتن، این امکان را فراهم ساخت تا سازه های با عمر مفید بیشتر و مقاوم تر ساخته شوند(سند جامع چشم انداز بتن )1414گامی به سوی توسعه ی پایدار در صنعت ساخت و ساز )، .( 1392 بتن یکی از پر مصرفترین مصالح ساختمانی در سطح جهان است که در شریط مختلف جوی در ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد همین امر سبب شده است تحقیقات مختلفی برای افزایش کیفیت و دوام بتن در شرایط دمایی زیر صفر درجه انجام گیرد که نتیجه آنها منجر به تولید ضد یخ بتن شده است. در تعریف کلی بتن می توان گفت : بتن بصورت کلی به هر ماده یا محصولی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد و در حالت خاص ، بتن مخلوطی از سیمان ، مصالح سنگی(شن و ماسه) ، آب و مواد افزودنی می باشد (شکرچی زاده و میرزایی، 1388، ص.(113 در حالیکه هدف از ساخت بناهای بتنی حفظ سازه های مقاوم در مدت زمان طولانی است یکی از دلایل عمرپایین ساختمان ها در کشور کیفیت پایین بتن های مصرفی در ساختمان می باشد که از مهمترین علت کیفیت پایین بتن های معمولی تراکم نا مناسب بتن می باشد. استفاده ی نامناسب از بتن در شرایط دمایی زیر صفر درجه باعث بروز تراکم نامناسب در بتن و در نهایت ترک خوردگی و تخریب سازه ها می شود. در گذشته عموما مبنای پذیرش بتن بدون توجه به دوام آن فقط میزان مقاومت آن بوده در صورتیکه امروزه با افزایش تخریب بتن های بکار رفته در شرایط آب و هوایی مختلف با تناسب مختلف مواد تشکیل دهنده ی بتن باعث شده است که دوام بتن های تولیدی و مواد افزودنی بر بتن برای پیشگیری از شرایط جوی را جدی بگیرند(قدوسی و جغتایی.(.(1389 ص.(22 چالش تخریب و کم دوام بودن بتن در دمای زیر صفر درجه باعث شده است، ضدیخ بعنوان یک عامل تعدیل کننده این چالش ها در صنعت ساختمان سازی معرفی شود. با توجه به چهار فصل بودن کشورمان و عدم امکان توقف بتن ریزی در پروژه های ساختمانی و یا جایگزینی با ماده ای دیگر باید به این نکته آگاه باشیم که در هنگام بتن ریزی در هوای سرد، آب موجود در بتن در هوای سرد، یخ می زند و در نتیجه آب در اثر یخبندان ازدیاد حجم پیدا می کند و هم زمان در بتنی که در اثر سر ما در حال جمع شدن است، انبساط ایجاد می نماید که خود موجب بوجود آمدن ترک های سطحی و عمقی در بتن می گردد. با توجه به تحقیقات مختلف می توان یکی از پارامترهای مهم بر کیفیت و دوام بتن دمای اولیه بتن و دمای محیط پیرامون دانست(فامیلی و همکاران، 1388، ص.(2 ضدیخ ها دارای انواع گوناگونی مانند ضد یخ مایع با کلراید، ضد یخ مایع بدون کلراید که هر کدام متناسب با شرایط بکار گرفته می شود.
بتن و اجزای تشکیل دهنده آن
بتن ماده ای تشکیل شده از شن (سنگ دانه های درشت دانه از 0.5 تا 2.5 سانتیمتر است )، ماسه (سنگ دانه های کوچک تر از 2.5 سانتیمتر است)، سیمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد و در ارتباط مستقیم با مقاومت بتن است و آب در بتن نقش روان
کردن بتن برای کارایی بهتر و انجام عملیات هیدراتاسیون را داراست. بصورت کلی می توان بتن را به اجزاء تشکیل دهنده کهعبارتنداز : سیما ن، آب، دانه های سنگ و در مواردی مواد افزودنی تفکیک کرد علاوه بر اجزاء تشکیل دهنده ی بتن، امروز استفاده از مواد افزودنی در بتن کاربردهای بسیار متنوعی دارد . مواد افزودنی به هر نوع موادی، جدا از آب، دانه های سنگ و سیمان ( منجمله سیمان های مخلوط دارای مواد افزاینده ) که به هر یک از اجزاء تشکیل دهنده بتن یا به مخلوط آنها اضافه می گردد، به نام مواد افزودنی موسوم است دلیل افزودن اینگونه مواد به سیمان یا بتن، ایجاد برخی خواص ویژه در بتن به منظور پاسخگویی به برخی نیازهای کاربردی بتن می باشد. از جمله عمده ترین این مواد افزودنی عبارتنداز، مواد سرعت زا ( تسریع کننده ) گیرش، کند کننده گیرش بتن، ترکیبات ضدیخ، مواد هوازا، مواد مولد گاز، مواد مقابله کننده با واکنش قلیایی ها با دانه های سنگ، مواد واتر پروف و مواد رنگی . در نهایت بایست بدانیم که مقدار استفاده از اجزاء تشکیل دهنده ی بتن و مواد افزودنی به آن ، بستگی به کاربرد بتن دارد
مراقبت از بتن در هوای سرد
صنعت بتن به علل بسیار صنعت پایداری نیست. مصرف حجم بسیاری از مواد خام کره زمین، تولید گازهای گلخانه ای به علت استفاده از سیمان پرتلند بعنوان چسباننده اصلی بتن و نتیجه ی آن افزایش دمای کره زمین و نیز دوام کم سازه های بتنی از جمله دلایلی هستند که بر تولید حاصل از منابع طبیعی اثر منفی دارند . اگر هوا سرد شود ، سرعت واکنش سیمان با آب بسیار کند می شود و زمان گیرش در زمان بتن ریزی طولانی می شود در این صورت و مقاومت اولیه بتن در زمان بتنریزی در هوای سرد کاهش می یابد . در زمانی که هوا سرد و یخ بندان هست زمان قالب برداری بیشتر خواهد بود و در این زمان در به دلیل لرزش و ضربه آسیب به بتن وارد می شود. اگر در زمان گیرش و یا بعد از آن وقتی که مقاومت اولیه بتن بالا نیست هوا سرد گر دد و موجب یخ زدگی بتن گردد . بتن ترک می خورد و از بین می رود. بتن در دماهای بسیار پایین مقاومت بسیار کمی کسب می کند تا وقتی میزان اشباع بودن بتن در اثر عمل آبگیری به اندازه کافی کاهش نیافته باشد ، لازم است که بتن تازه در برابر آثار ویرانگر یخ زدگی محافظت شو د بتنی که حتی یک بار در سنین اولیه یخ زده باشد در مقایسه با بتنی که یخ نزده باشد در برابر شرایط جوی از مقاومت کمتری برخوردار است و نیز آب بند نخواهد بود. استعداد آسیب پذیری بتنی که در برابر یخ زدن محافظت نشده است خیلی بیشتر از بتنی است که در برابر یخ زدن محافظت گشته و در ضمن از مقاومت فشاری کمتری هم برخوردار است . کاهش مقاومت، دوام و کیفیت بتن در سازه ها باعث بروز مشکلاتی مانند کاهش عمر مفید ساختمان ، افزایش ضخامت بتن برای دستیابی به مقطع جهت باربری مورد نیاز ، افزایش وزن ساختمان و ... می شود. راه حل های متفاوت و مختلفی را می توان برای حل مشکلات دمایی بتن پیشنهاد نمود اما تصمیم گیری نهایی در مورد استفاده از یک یا چند مورد از آنها منوط به بررسی های دقیقتر و آنالیز اقتصادی هر یک از موارد می باشد . یکی از اولین و بدیهی ترین راه هایی که جهت بالا بردن دمای بتن به نظر می رسد گرم کردن آب مورد استفاده می باشد . همچنین محفوظ نگه داشتن منبع آب از یخ زدن، با استفاده از عایق حرارتی نظیر پشم شیشه مفید می باشد . . یکی از راه های جدید امروز که با استفاده از علم شیمی برای پیشگیری از اثرات هوای سرد، گونه ای از مواد افزودنی بتن است که به دو صورت مایع و پودری عرضه می گردد. حال باید توجه نمود در پروژه هایی که در زمان بهرهبرداری امکان خوردگی وجود دارد و یا بتن هایی که پیش تنیده هستند و یا در آنها از آلومینیوم و گالوانیزه استفاده شده است و یا بتن هایی که در تماس با آب یا خاک سولفاته هستند و یا بتن هایی که سنگدانه های آنها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وجه از ضد یخ های کلر دار استفاده نکنید . بلکه از ضد یخ هایی استفاده نمایید که بر پایه دیگر مواد(نیترات) ساخته شده باشد. حال هرگاه اقدامات احتیاطی لازم به کار بسته شود می توان بتن ریزی را در سرتاسر ماه های زمستان با اطمینان خاطر انجام داد و با بکار بستن این تمهیدات هیچ کارگا هی تعطیل نخواهد شد . دو گروه افزودنی های بتن ضد یخعموماً برای یافتن خصوصیات ضد یخ زدگی و زمان گیرش و سخت شدگی تسریع یافته استفاده می شوند. اولین گروه شامل مواد شیمیایی همچون سدیم نیترات، سدیم کلرید، الکترولیت های ضعیف (مثل محلول آبی آمونیاک ) و ترکیبات معدنی غیر الکترونیکی همچون الکلهای با وزن مولکولی بالا و کاربامید بوده که نقطه انجماد آب در بتن را پایین می آورد و به عنوان یکی از تسریع کننده های ضعیف در گیرش و سخت شدگی عمل می کند. گروه دوم سیستم های افزودنی دو گانه یا سه گانه هستند که حاوی پوتاش و افزودنی های کلسیم کلرپدی (CC) و مخلوطی از CC با سدیم کلرید (SC)، سدیم نیترات (SN)، کلسیم نیتریت نیترات (CNN) ، کلسیم نیتریت – نیترات اوره (CNN+U) و دیگر مواد شیمیایی بوده که فعالیت ضدیخ مؤثری را تأمین و به طور محسوسی فرآیند گیرش و سخت شدگی را تسریع می نماید. علیرغم کمک این ضد یخ و تمامی انواع ضد یخها به بتن ریزی در مناطق سردسیر، رعایت الزامات بتن ریزی در هوای سرد و رعایت شرایط آیین نامه ای نباید فراموش شود . باید به خاطر داشته باشید مصرف ضد یخ فقط یک اقدام تکمیلی است و نباید تمهیدات بتن ریزی مانندکیورینگ و دیگر عوامل توجیه شده برای بتن ریزی در مناطق سرد سیر را از چشم دور داشت .در صورت نیاز به مشاور میتوانید با متخصصین فابیر در این رابطه مشاوره نمایید . باید کاملا توجه داشت که استفاده از ضد یخ تنها از یخ زدن رطوبت درونی بتن جلوگیری می کند.اگر بتن ریخته شده پس از عملیات بتن ریزی به حال خود رها شود ، رطوبت درون آن یخ نمی زند اما چون دمای آن کمتر از 5+ درجه سانتیگراد است واکنش شیمیایی سیمان و آب بسیار کند می شود و به همین خاطر بتن ضایع می گردد و د ارای مقاومت خیلی کمی خواهد شد. پس در زمستان در هر شرایطی باید پس از بتن ریزی نیبت به عمل آوری بتن مبادرت ورزید نکته مهم دیگر اینکه چون هوای سرد نسبت به هوای گرم دارای رطوبت کمتری است بتن های ریخته شده در شرایط محیطی سرد به ، عمل آوری و مراقبت بیشتری نیازمند است . بر خلاف باور عمومی، ضد یخ بتن از توان کاهش شدید نقطه انجماد آب (همچون ضد یخ اتومبیل) برخوردار نیست. هدف استفاده از ضد یخ بتن ، کمک به کسب حد اقل مقاومت لازم برای مواجهه با اولین سیکل یخبندان و تنش ناشی از آن می باشد.
در پایان می توان عمده دلایل کم دوامی بتن و خرابیهای ایجاد شده، ناشی از عوامل زیر دانست:
– 1 عدم سازگاری مصالح انتخاب شده برای بتن با شرایط محیطی نقاط مختلف کشورمثلاً: استفاده نامناسب از نوع ضدیخ متناسب با شرایط جوی و اقلیمی و تناسب مواد بکار رفته در بتن.
– 2 عوامل اجرایی ضعیف و کم تجربه: در سطوح مختلف تولید و کاربرد بتن در کارگاهها، نیاز به آموزش و بازآموزی دارند
. – 3 مشخصات فنی ناقص
– 4 کنترل کیفیت ضعیف
ویژگی های یک ضد یخ مناسب برای بتن،
ضد یخی برای بتن مناسب می باشد که علاوه بر کاهش نقطه انجماد آب اضافی داخل بتن به عنوان یک تسزیع کننده در گیرش و رشد مقاومت سنین اولیه بتن عمل نماید.حال باید توجه نمود در پروژه هایی که در زمان بهره برداری امکان خوردگی وجود دارد و یا بتن هایی که پیش تنیده هستند و یا در آنها از آلومینیوم و گالوانیزه استفاده شده است و یا بتن هایی که در تماس با آب یا خاک سولفاته هستند و یا بتن هایی که سنگدانه های آنها مستعد واکنش قلیایی هستند به هیچ وحه از ضد یخ های کلر دار استفاده نکنید. بلکه از ضد یخ هایی استفاده نمایید که بر پایه دیگر مواد (نیترات) ساخته شده باشد
