تأثیر افزودنی‌های ضدیخ بر مقاومت فشاری بتن در شرایط سرمای شدید

در این مقاله، تأثیر افزودنی‌های ضدیخ بر مقاومت فشاری بتن در دماهای زیر صفر بررسی شده است. سه نوع افزودنی ضدیخ مختلف شامل ترکیب ۳۰٪ نیترات کلسیم با ۵٪ آمین هیدروکسی اتیل (کد A)، نیترات کلسیم خالص (کد B) و آمین پلی‌هیدروکسی (کد C) در درصدهای ۰.۵، ۱، ۱.۵ و ۲ درصد به بتن کلاس C30 افزوده شدند. نمونه‌ها پس از ۱۵ دقیقه از ساخت، در دماهای ۰، ۵-، ۱۰-، ۱۵- و ۲۰- درجه سلسیوس به مدت ۴۸ ساعت منجمد و سپس به مدت ۲۶ روز در دمای اتاق عمل‌آوری شدند. در روز ۲۸، مقاومت فشاری آن‌ها اندازه‌گیری شد.

یافته‌های اصلی تحقیق

1. کاهش دما باعث افت قابل توجه مقاومت فشاری بتن شد. بیشترین کاهش مقاومت در فاصله بین دمای ۰ تا ۵- درجه رخ داد و پس از آن، کاهش‌ها با شدت کمتری ادامه یافت.

2. افزودنی A در دمای ۰ درجه و با نسبت ۱٪ بهترین عملکرد را نشان داد و مقاومتی معادل ۲۸.۴۲ مگاپاسکال به ثبت رساند. این مقدار، بیشترین مقدار در میان تمام ترکیب‌ها بود.

3. برای افزودنی B، حداکثر مقاومت ۲۳.۲۴ مگاپاسکال در همان شرایط حاصل شد و برای افزودنی C، مقدار ۲۵.۵۳ مگاپاسکال در دمای ۰ درجه و نسبت ۱٪ ثبت گردید.

4. با کاهش دما از ۰ به ۲۰- درجه:

   • در افزودنی A، ۴۰.۱۸٪ کاهش مقاومت مشاهده شد.

   • در B، کاهش ۳۶.۵۳٪ و

   • در C، کاهش ۴۱.۰۱٪ رخ داد.
     بیش از ۸۰٪ این کاهش مقاومت در فاصله دمایی ۰ تا ۵- درجه سلسیوس اتفاق افتاده است.

مشخصات فنی مصالح مصرفی

• سیمان مصرفی از نوع CEM I 42.5 R بود.

• آب مصرفی از شبکه شهری تأمین شد.

• افزودنی روان‌کننده مطابق استاندارد ASTM C494 Type F به میزان ۱٪ وزن سیمان به کار رفت.

• ترکیب مصالح به گونه‌ای بود که نسبت آب به سیمان ۰.۵۲ حفظ شد.

• دانه‌بندی سنگدانه‌ها مطابق با استاندارد TS EN 933-1 بود.

رفتار بتن تازه

• با افزایش نسبت افزودنی، مقدار روانی (slump) بتن افزایش و مقدار تست Ve-Be کاهش یافت.

• هوای موجود در بتن نیز با افزایش افزودنی بیشتر شد.

• وزن مخصوص بتن تازه بین ۲۳۸۳ تا ۲۳۹۹ کیلوگرم بر متر مکعب بود.

آزمایش بتن سخت‌شده

• تعداد ۱۸۰ نمونه با ۱۲ ترکیب مختلف تولید و آزمون شدند.

• تمامی نمونه‌ها در محیط کنترل‌شده با دمای ۲۰±۲ درجه عمل‌آوری شدند.

• نتایج مقاومت فشاری به‌صورت آماری تحلیل شد و مدل‌های رگرسیون غیرخطی برای پیش‌بینی رفتار بتن توسعه یافتند.

نتایج آماری و تحلیل نهایی

• اثر دما، نوع افزودنی و درصد مصرف آن از لحاظ آماری معنادار بود (α<0.05).

• بهترین عملکرد در نسبت ۱٪ برای تمام افزودنی‌ها دیده شد.

• برای افزودنی A و C، بیشترین مقاومت همیشه در نسبت ۱٪ بود؛ اما در B، در دماهای پایین‌تر، نسبت ۲٪ افزودنی عملکرد بهتری داشت.

• نتایج مدل‌سازی نشان داد که بین نسبت افزودنی، دمای محیط و مقاومت فشاری رابطه‌ای قوی و قابل پیش‌بینی وجود دارد (R² > 0.96).

نتیجه‌گیری کلی

استفاده از افزودنی ضدیخ در بتن‌ریزی در هوای سرد می‌تواند تا حدی از افت مقاومت فشاری جلوگیری کند، اما به تنهایی برای محافظت کامل بتن در برابر یخ‌زدگی کافی نیست. بنابراین، استفاده از این مواد باید همراه با سایر روش‌های محافظتی حرارتی همچون عایق‌بندی یا گرمادهی باشد.

برای آشنایی بیشتر با انواع افزودنی ضدیخ و کاربرد آن‌ها در بتن‌ریزی زمستانی، به صفحه ضد یخ بتن مراجعه کنید.