افزودنی بتن چیست؟

افزودنی بتن چیست؟

افرودنی‌ بتن چیست؟

پس از سال‌ها استفاده از بتن درک اینکه خواص بتن، در هر حالت دوغاب و سخت شده، می‌تواند با افزودن مواد خاصی به مخلوط‌های بتنی اصلاح شود، باعث رشد صنعت افزودنی‌های بتن و استفاده از آن‌ها در ۴۰ سال گذشته شده است. امروزه صدها محصول به عنوان افزودنی بتن به بازار عرضه می‌شوند و در تعدادی از کشورها وجود مواد افزودنی در ۷۰ الی ۸۰ درصد کل بتن امر غیر معمولی نیست. از این رو بهتر است مهندسان عمران آگاهی کامل نسبت به افزودنی‌های بتن و کاربرد آن داشته باشند.

افزودنی‌های بتن، مواد شیمیایی هستند که همزمان با فرآیند اختلاط بتن در مقادیر حداکثر پنج درصد وزن سیمان به سیال یا دوغاب اضافه می‌شود تا بعضی از خواص آن را به شکل مطلوبی تغییر دهد. میزان مصرف افزودنی در بتن کم بوده و معمولا به صورت درصدی از وزن سیمان مشخص می‌شود. مواد افزودنی بسیار متنوع بوده و در محدوده بسیار وسیعی تقسیم‌بندی می‌شود.

مواد افزودنی طیفی گسترده از ترسازها، نمک‌ها و پلیمرهای قابل حل، تا کانی‌های غیر قابل حل را شامل می‌شوند.

اهدافی که مواد افزودنی در تهیه بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند به طور کلی عبارت‌اند از: بهبود کارایی، تسریع یا تعویق زمان گیرش، کنترل افزایش مقاومت و زیادتر کردن مقاومت در مقابل: عمل یخ زدگی، ترک خوردگی حرارتی، انبساط قلیایی، سنگدانه و محلول‌های اسیدی و سولفاتی.

انواع افزودنی‌های بتن

۱- فوق روان کننده‌ها

به فوق روان کننده بتن، کاهنده‌های قوی آب نیز گفته می‌شود، زیرا در مقایسه با مواد افزودنی کاهنده آب معمولی، سه یا چهار برابر بیشتر، قادر به کاهش آب در مخلوط بتنی هستند. توسعه‌ی فوق روان کننده‌ها از سال ۱۹۷۰ رونق گرفته است و از آن هنگام تاکنون، توانسته جایگاه خود را به خوبی در میان افزودنی‌های بتن ثبت نماید.

۱-۱- مکانیزم شیمیایی فوق روان کننده‌ها

این مواد، حاوی ترسازهای آنیونی زنجیر بلند با وزن مولکولی زیاد (۲۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰) با تعداد زیادی از گروه‌های قطبی در زنجیر هیدروکربنی هستند. آن‌ها، وقتی که در سطح ذرات سیمان جذب شوند، موجب آن می‌شوند که ترساز، بار منفی قوی‌ای را بوجود بیآورد که به کاهش کشش سطحی آب اطراف، کمک قابل توجهی کند و روانی سیستم را به میزان زیادی افزایش دهد.

در مقایسه با سایر افزودنی کاهنده‌ی آب معمولی، می‌توان مقادیر نسبتا زیادی از مواد فوق روان کننده، تا ۱ درصد وزنی سیمان را بدون ایجاد آب انداختگی و تاخیر بیش از اندازه در گیرش، با وجود روانی در حد ۲۰۰ تا ۲۵۰ میلیمتر اسلامپ، به مخلوط‌های بتنی اضافه کرد.

همچنین اندازه کلوییدی ذرات زنجیر بلند است که کانال‌های جریان آب، در حالت آب انداختگی در بتن را به گونه‌ای مسدود می‌کند که به طور کلی در بتن‌های دارای فوق روان کننده جدا شدگی اتفاق نمی‌افتد.

به نظر می‌رسد که پراکندگی عالی ذرات سیمان در آب میزان هیدراتاسیون را تسریع می‌کند؛ بنابراین، کند گیری به ندرت در بتن‌های حاوی فوق روان کننده مشاهده می‌شود؛ در عوض؛ در این نوع بتن ها، تسریع در گیرش و سخت شدگی معمول می‌باشد. در حقیقت، اولین نسل از فوق روان کننده ها، به خاطر از دست دادن سریع روانی یا اسلامپ، شهرت بدی پیدا کرده بودند.

امروزه محصولات قابل دسترسی، که از دست رفتن سریع روانی زیاد را (که فورا بعد از اضافه کردن به مخلوط حاصل می‌شود) خنثی می‌کنند، اغلب دارای لیگنو سولفونات یا دیگر مواد کند گیر کننده می‌باشند.

۲-۱- نتایج استفاده از فوق روان کننده‌ها

در مقایسه با ۵ تا ۱۰ درصد کاهش آبی که با کاربرد مواد افزودنی روان کننده معمولی ممکن می‌شود، با استفاده از فوق روان کننده ها، کاهش‌های آب در حدود ۱۰ الی ۲۵ درصد نسبت به نمونه‌ی شاهد است. البته بهبود خواص مکانیکی (یعنی، افزایش مقاومت‌های فشاری و خمشی) به طور کلی متناسب با کاهش در نسبت آب به سیمان است.

به دلیل میزان بیشتر هیدراتاسیون سیمان در سیستمی که سیمان آن خوب پراکنده شده است، بتن‌های دارای فوق روان کننده مقاومت‌های فشاری حتی زیادتر در سنین ۱.۳ و ۷ روز نسبت به بتن‌های شاهد دارای همان نسبت آب به سیمان از خود نشان می‌دهند. این موضوع اهمیت خاصی در صنعت بتن پیش ساخته که به مقاومت‌های اولیه زیادی برای گردش کار سریعتر قالب‌ها نیاز است، دارد.

با استفاده از مقادیر سیمان زیادتر و نسبت‌های آب به سیمان کمتر از ۰.۴۵، به دست آوردن میزان افزایش مقاومت حتی سریعتر نیز ممکن است.

۲- شتاب دهنده‌ها (اکسلریتور) – انواع افزودنی‌های بتن

مواد افزودنی تسریع کننده برای اصلاح خواص بتن سیمان پرتلند سودمندند. از جمله خصوصیات این مواد برای آب و هوای سرد که بیشترین کاربری را دارد عبارت است از:

  • تسریع در شروع عملیات پرداخت، و وقتی که کاربرد عایق برای محافظت لازم باشد.
  • کاهش زمان لازم برای عمل آوردن درست و محافظت.
  • افزایش سرعت کسب مقاومت اولیه، به طوری که برداشتن زودتر قالب‌ها و استفاده زودتر از ساختمان ممکن شود.
  • امکان‌پذیر شدن جلوگیری موثر از نشتی، به منظور مقابله با فشارهای هیدرولیکی.

۳- دیرگیر کننده بتن (ریتاردر) – انواع افزودنی‌های بتن

استفاده از دیرگیر کننده بتن در موارد زیر، در صنعت ساختمان‌سازی مهم است. مهمترین ویژگی‌هایی که استفاده از ریتادر یا دیرگیرکننده در بتن ایجاد می‌کند عبارت است از:

  • برای جبران شرایط بد دمای محیط خصوصا در آب و هوای گرم.
  • برای امکان ریختن و پرداخت درست
  • برای غالب آمدن بر تاثیرات زیان‌آور و تسریع‌کنندگی دماهای زیاد

برای کنترل گیرش واحدهای سازه‌ای بزرگ جهت حفظ کارایی بتن در کل مدت زمان جای دادن.

این امر برای حذف اتصالات سرد و ناپیوستگی‌های واحدهای سازه‌ای بزرگ بسیار مهم است. همچنین، کنترل گیرش ممکن است از ترک خوردگی تیرها، عرشه پل‌های بتنی و ساختمان‌های مرکب بتنی بر اثر تغییر شکل قالب در هنگام بتن ریزی واحدهای مجاور جلوگیری کند. متناسب کردن مصرف مواد در هنگام جا دادن بتن می‌تواند به یک سطح مقاومت اولیه خواسته شده، تقریبا به طور هم زمان برسد.

۴- مواد افزودنی کاهنده آب (فلوئید لاس کنترلر) – انواع افزودنی‌های بتن

طبق تعریف استاندارد ملی ایران ۲۹۳۰ کاهنده آب بتن بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می‌دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را افزایش می‌دهد یا هر دو اثر را بطور همزمان ایجاد می‌کند. استفاده از این افزودنی برای سه هدف معمول است که شامل موارد زیر می‌شود:

  • کسب مقاومت بالاتر با کاهش نسبت آب به سیمان با کارایی ثابت
  • کسب کارایی ثابت با افزایش مقدار سیمان به جهت کاهش دمای هیدراتاسیون سیمان در بتن‌های حجیم
  • افزایش کارایی برای آسان نمودن پر کردن مقاطع غیرقابل دسترس

۵- افزونه‌ها و فیلرها – انواع افزودنی‌های بتن

مواد افزودنی معدنی، مواد سیلیسی و… مواد تفکیک شده‌ای هستند که در مقادیر نسبتا زیاد به طور کلی در حدود ۲۰ تا ۱۰۰ درصد وزنی سیمان پرتلند به بتن بر حسب نیازمندی پروژه به بتن افزوده می‌شوند.

۱-۵- منابع افزونه‌ها و فیلرها

اگرچه پوزولان‌ها به صورت خام یا بعد از فعال‌سازی حرارتی توسط تعدادی از شرکت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی به دلایل اقتصادی، بسیاری از زائدات صنعتی با توجه به ویژگی‌هایی که دارند به سرعت در حال جایگزینی برای این مواد هستند.

واحدهای نیروگاهی برقی که از ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنند و کوره‌های متالوژیکی تولید چدن، فلز سیلیسیم و آلیاژهای فرو سیلیسیم منبع اصلی مواد زائد صنعتی هستند که به میزان ده‌ها میلیون تن در سال، در بسیاری از کشورهای صنعتی تولید می‌شوند.

بیرون ریختن این مواد زائد صنعتی به منزله هدر دادن مواد و نیز سبب مسائل جدی آلودگی زیست محیطی می‌باشد. دفع کردن این مواد، به صورت استفاده از آن‌ها به عنوان سنگدانه بتن و ساخت لایه اساس جاده‌ها مصداق عدم استفاده از پتانسیل این مواد پوزولانی و سیمانی کننده است.

با کنترل کیفیت درست، مقادیر زیادی از محصولات زائد صنعتی می‌توانند در بتن، یا به شکل سیمان پرتلند آمیخته یا به عنوان مواد افزودنی معدنی، به کار برده شوند. وقتی خواص پوزولانی و یا سیمانی کننده‌ی یک ماده به گونه‌ای باشد که به عنوان جایگزین نسبی برای سیمان پرتلند بتواند در بتن استفاده شود، صرفه جویی زیادی در انرژی و هزینه، نتیجه خواهد شد.

۲-۵- نتایج استفاده از فیلرها

بدون توجه به اینکه آیا مواد پوزولانی به شکل یک ماده افزودنی معدنی یا به عنوان ماده متشکله سیمان پرتلند آمیخته به بتن افزوده شده اند، مکانیزمی که واکنش پوزولانی به وسیله آن تاثیر سودمندانه‌ای بر روی خواص بتن می‌گذارد یکسان می‌باشد.

به صورت کلی ویژگی‌هایی که استفاده از فیلرهادر بتن‌ها ایجاد می‌کند عبارت‌اند از:

  • بهبود مقاومت در برابر ترک خوردگی حرارتی به علت حرارت کمتر هیدراتاسیون
  • زیادتر شدن مقاومت نهایی و نفوذ ناپذیری به خاطر بهبود وضعیت منافذ،
  • دوام بهتر در مقابل حملات شیمیایی مانند آب سولفاتی و انبساط قلیایی – سنگدانه.

۶- مواد افزودنی هوازا (مواد افزودنی حباب هواساز)

مهمترین کاربرد مواد افزودنی حباب هواساز برای مخلوط‌های بتنی‌ای است که برای مقاومت در مقابل دوره‌های یخ زدن و آب شدن طراحی شده اند.

یک اثر جانبی مواد افزودنی هوازایی، بهبود کارایی مخلوط‌هایی بتنی، خصوصا مخلوط‌هایی است که دارای سیمان و آب کمتر، سنگدانه‌های با بافت خشن، یا سنگدانه‌های سبک باشند. بنابراین، افزدونی‌های هوازایی به طور معمول برای ساخت بتن‌های حجیم و مخلوط‌های بتن سبک بکار می‌رود.

می‌توان توجه نمود که از آنجا که ترسازهای حباب هوازا، ذرات سیمان را ضد رطوبت می‌سازند، افزودن بیش از اندازه ماده افزودنی باعث تاخیر زیاد در هیدراتاسیون سیمان می‌شود. همچنین، همانطور که تا کنون ذکر شده است، مقادیر زیاد افزودنی هوازایی همراه با کاهش متقابل مقاومت خواهد بود.

نتیجه گیری

افزودنی‌های بتن باعث افزایش انعطاف در استفاده از بتن می‌شوند. علاوه بر این می‌توانند بتن را با ویژگی‌های مد نظر عملیاتی آماده کنند. این افزودنی‌ها در حال حاضر به صورت عمده تولید و یکی از ارکان تولید بتن موثر و کارآمد در شرکت‌های مختلف هستند. در حال حاضر تصور استفاده از بتن بدون افزودنی غیر ممکن است و استفاده‌ی از آن روز به روز بیشتر می‌شود. شرکت بتن شیمی ماهان تولید کننده افزودنی‌های بتن است. این شرکت با تجهیز آزمایشگاه صنعتی خود در کنار سایت تولیدی به صورت پی در پی علاوه بر سنجش مواد تولیدی، تست کیفی بر روی مواد اولیه و ساخته شده‌ی خود را بر اساس استانداردهای مختلف جهانی نظیر API و ASTM و همچنین استاندارد ملی ایران، انجام می‌دهد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *