مضافات مضادة للتجمد في الخرسانة

تأثير التجمد على الخرسانة:

يُقلّل التجميد من قوة الخرسانة بنسبة 20 إلى 40% عندما تتعرّض الخرسانة الطازجة للتجميد. سيتم مناقشة الخلطات المضادة للتجمد للخرسانة وخصائصها واستخداماتها في صب الخرسانة في الطقس البارد. يتم تحديد مقاومة الخرسانة الطازجة لدورة التجميد والذوبان من خلال عامل المتانة الذي تم تخفيضه أيضًا بنسبة 40 إلى 60%. يوجد انخفاض بنسبة 70% في الترابط بين التسليح والخرسانة التي يتم معالجتها بشكل طبيعي. ومن ثم فمن الضروري للغاية أثناء صب الخرسانة في ظروف الطقس البارد ضمان عدم تعرّض الخرسانة للتجمد في حالتها البلاستيكية.

المضافات الكيميائية التقليدية في الخرسانة الباردة:

تَستخدم الخرسانة التقليدية كلوريد الكالسيوم كمضافات مُتسارعة لتعويض آثار التثبيط للترطيب البطيء للخرسانة في درجات الحرارة المنخفضة. هذا المزيج غير فعّال تحت درجات حرارة التجمُّد. تم العثور على هذا ليكون عيبًا في الشكل التقليدي للخلطات. وبالتالي، بالنسبة لظروف الطقس في القطب الشمالي، من الضروري استخدام مواد مضافة خاصة. أحد هذه المواد هو الخلطات المضادة للتجمُّد.

1- مواد مضافة مضادة للتجمد للخرسانة:

تُؤثّر المواد المضافة المضادة للتجمُّد على الحالة المادية لخلطة الماء المستخدمة في صب الخرسانة. هذه يمكن أن تخفض درجة تجمُّد الماء إلى حد كبير ويمكن استخدامها في درجات حرارة أقل من -30 درجة مئوية. هذا يمكن أن يسمح بتمديد فترة نشاط البناء.

التركيب الكيميائي وعمل مضافات مانع التجمد:

هناك مجموعتان من المواد المضافة المضادة للتجمد توفر خصائص مضاد التجمُّد والإعداد المُتسارع وخصائص التصلّب.، ومن هذه الخصائص ما يلي:

1- المجموعة الأولى من المواد المضافة المضادة للتجمد:

ويشمل ذلك المواد الكيميائية والإلكتروليتات الضعيفة ونتريت الصوديوم وكلوريد الصوديوم والمركّبات العضوية غير الإلكتروليتية التي تخفض درجة تجمد الماء المستخدم في الخرسانة. لكن هذه المجموعة تعمل كمسرّعات ضعيفة لتعزيز الإعداد والتصلّب.

2- المجموعة الثانية من المواد المضافة المضادة للتجمد:

وتشمل هذه المضافات الثنائية والثالثة التي تحتوي على البوتاس والمواد المضافة على أساس كلوريد الكالسيوم ونتريت الصوديوم وكلوريد الكالسيوم مع نتريت الصوديوم ونتريت الكالسيوم ونترات اليوريا ومواد كيميائية أخرى. هذه لها خصائص فعالة مضادة للتجمُّد وخاصية تسريع لتعزيز الإعداد والتصلّب. هذه تستخدم بجرعات أكبر مقارنة بجرعات المضافات التقليدية.

أحد الأمثلة على ذلك هو استخدام 8% من نِتريت الصوديوم للحفاظ على السائل عند درجة حرارة -15 درجة مئوية. تعمل هذه المضافات عن طريق خفض نقطة تجمُّد الطور السائل وتسريع ترطيب الأسمنت عند درجات حرارة التجمُّد. استنادًا إلى الجرعة الموجودة في الخليط، يتيح المزيج الخالي من الكلوريد وضع الخليط (الخرسانة أو الملاط) في درجات حرارة تحت الصفر.

هذا يُقلّل من الحاجة إلى التدابير الوقائية المطلوبة أثناء أعمال التجوية الباردة. تعمل هذه الطريقة على تحسين جودة الخرسانة ولأنها تُسهّل الإعداد المُبكّر، يمكن أيضًا إجراء نزع مُبكّر للقوالب. يُساعد هذا في إعادة استخدام النموذج في غضون فترة زمنية صغيرة وبالتالي تسريع عملية البناء. يوضّح الجدول 1 أن الاختلاف الكبير هو اكتساب القوة عند 3 و 7 و 28 يومًا للخرسانة العادية والخرسانة المستخدمة في الخلط المقاوم للتجمُّد.

الجدول 1: مقاومة الانضغاط للخرسانة مع وبدون خليط مانع التجمد.

من الممكن دمج المضافات الأخرى التي تحتوي على مواد مُلدّنة فائقة مع المواد المضافة المضادة للتجمُّد. الميزة الرئيسية لمثل هذا المزيج هو أنه في المجمل سيكون هناك انخفاض في المياه. سيُقلّل تقليل الماء من محتوى الماء الحر القابل للتجميد في المزيج. هذا المحتوى المائي القابل للتجميد هو الذي يعمل بمثابة المشتت الحراري للحرارة المنبعثة من تفاعلات الترطيب الأولية. سيؤدي ذلك إلى تقليل عدد الخلطات المضادة للتجمُّد.

اختيار الخلطات المضادة للتجمد:

العوامل التي يتم على أساسها اختيار المواد المضافة المضادة للتجمد هي:

1. نوع الهيكل.
   
2. شروط التشغيل.
   
3. طرق الحماية المستخدمة في صب الخرسانة في الشتاء.
   
4. نوع الأسمنت وأنواع الركام.
   

يجب إجراء اختبار معمل بمواد التشغيل وجرعة المواد المضافة المضادة للتجمُّد المعدة للاستخدام في الميدان. لا يتم تقييد دمج المواد المضافة الأخرى مثل المثبّطات والمُلدّنات الفائقة مع المواد المضافة المضادة للتجمُّد في صب الخرسانة في الطقس البارد. يجب تحديد جرعة كل المزيج المستخدم تجريبياً.

تطبيق ومزايا الخلطات المضادة للتجمد:

تُعتبر المواد الإضافية المضادة للتجمُّد بسيطة من الناحية التكنولوجية ومفيدة للخرسانة في الطقس البارد. يُساعد الخليط في تحسين التماسك وتقليل المفاصل الباردة وخط الرمال واللدونة. من المقدر أن توفر هذه التكاليف بشكل كبير مقارنة بالطرق الأخرى للمعالجة بالبخار أو العبوات الخرسانية. سيساعد الجمع بين عوامل مانع التجمُّد مع عوامل تقليل المياه أو عوامل حبس الهواء في زيادة مقاومة الخرسانة تجاه تأثير الصقيع والتآكل.