افزودنی های بتن ، انواع و اهداف استفاده از آنها

افزودنی های بتن :

افزودنی های بتن چیست؟

افزودنی های بتن این روز ها بسیار در صنعت بتن کاربرد دارد.همانطور که می دانیم بتن یکی پرمصرف ترین مصالح ساختمانی می باشد که از ترکیب سنگدانه و آب و سیمان به وجود می آید ولی می توان ترکیبی که حاصل می شود با افزودن یک سری مواد می توان خواص بتن را بهبود بخشید بدون اینکه کوچکترین تغییری در مقاومت داشته باشند. این مواد را که می توان هم برای بتن تازه و هم برای بتن سخت شده بکار برد از اهمیت زیادی برخوردارند و موجب پیشرفت چشمگیر صنعت بتن شده اند و لذا شناخت و کسب آگاهی در رابطه با این مواد برای هر مهندس عمران ضروری است. در این مقاله به انواع افزودنی های بتن و مزایای استفاده از این افزودنی ها پرداخته شده است.

افزودنی های بتن مواد شیمیایی هستند که حین فرآیند اختلاط بتن در مقادیر حداکثر پنج درصد وزن سیمان موجود در بتن اضافه می شود تا بعضی از خواص آن را به شکل مطلوبی تغییر دهد اما در کل افزودنی های بتن برای رسیدن به چند هدف عمده مورد استفاده قرار می گیرند:

۱-بهبود کارایی

۲-تسریع یا تعویق زمان گیرش

۳-کنترل افزایش مقاومت

۴-افزایش مقاومت در برابر عمل یخ زدگی، ترک خوردگی حرارتی، انبساط قلیایی سنگدانه و محلول اسیدی و سولفاتی

-افزودنی های بتن فوق روان کننده ها

-افزودنی های بتن تسریع کننده ها

-افزودنی های بتن کند گیرکننده ها

-افزودنی های بتن مواد افزودنی کاهنده آب

-افزودنی های بتن افزونه ها و فیلر ها

-افزودنی های بتن مواد مضاف هوا زا

حال به بررسی تک تک این افزودنی های بتن می پردازیم :

افزودنی های بتن فوق‌روان‌کننده‌ها (فوق‌کاهنده‌های آب) موادی هستند که امکان افزایش کارایی یک مخلوط بتنی را در نسبت آب به سیمان ثابت و یا امکان کاهش مقدار آب را برای رسیدن به یک مقدار روانی مشابه با مخلوط شاهد را با تأثیر بیشتر در مقایسه با روان‌کننده‌ها فراهم می‌کنند. مدت اثر این مواد موقتی است و طول مدت اثر آن بسته به نوع و ترکیب شیمیایی این مواد متغیر می‌باشد به فوق روان کننده ها کاهنده قوی آب نیز گفته می شود زیرا به نسبت کاهنده های معمولی آب ۳ الی ۴ برابر بیشتر میزان مصرف آب را کاهش می دهند.

افزودنی های بتن فوق‌روان‌کننده (فوق‌کاهنده آب) می‌توانند در دو حالت مورد استفاده قرار بگیرند. در یک حالت می‌توانند روانی بیشتری را در یک نسبت آب به سیمان ثابت در مقایسه با بتن شاهد ایجاد کند (فوق‌روان‌کننده) و در حال دیگر باید قادر باشند تا یک روانی ثابت را در مقایسه با یک بتن شاهد با کاهش آب مخلوط فراهم کنند (فوق‌کاهنده آب) كه در هر یک از این حالات مورد استفاده قرار گیرند دارای اثراتی بر خواص بتن تازه و سخت شده هستند .

نحوه مصرف فوق روان کننده ها :

افزودنی های فوق‌روان‌کننده (فوق‌کاهنده آب) معمولاً بصورت محلول در آب می‌باشند که مقدار مواد خشک موجود در آنها ۳۰ تا ۴۰ درصد وزنی است. جهت مصرف این مواد آنها را معمولاً به آب طرح اضافه می‌کنند یا در مراحل پایانی اختلاط به مخلوط اضافه می‌نمایند. اضافه کردن در مراحل پایانی اختلاط، سبب عملکرد بهتر این مواد می‌شود و توصیه می‌شود این روش استفاده شود. بعضی از این مواد گاهی به شکل پودر مصرف می‌شوند که قبل از اضافه کردن آب مخلوط، به سیمان یا سنگدانه اضافه می‌شود که این حالت بیشتر در ملات‌های خشک آماده و یا بتن‌های خشک که آب مخلوط در محل بتن‌ریزی اضافه می‌گردد، بکار می‌رود.

مقدار مصرف بهینه این مواد بر حسب نوع و خواص و ترکیب شیمیایی آنها بسیار متفاوت است. همچنین به مواردی مانند نوع سیمان، دمای ساخت بتن و … نیز بستگی دارد. مقدار مصرف صحیح این مواد باید قبلاً طبق توصیه‌های سازنده و در آزمایشگاه با در نظر داشتن شرایط محیطی و اقلیمی در محل مصرف تعیین شود.

افزودنی های بتن تسریع‌کننده‌های گیرش و سخت‌شدگی موادی هستند که نرخ کسب مقاومت بتن را در زمان های آغازین گیرش بتن افزایش می‌دهند و یا زمان گیرش را کاهش می‌دهند و یا هر دو اثر را ایجاد می‌کنند. ابتدا از این نوع افزودنی ها در بتن ریزی در هوای سرد استفاده می شد اما بطور کلی اکنون می توان از آنها برای کلیه مواردی که برای ما بحث زمان و مقاومت اولیه بتن مطرح است استفاده کرد. همچنین در ساخت قطعات پيش‌ساخته و پيش‌تنيده براي افزايش مقاومت اوليه و قالب‌برداري يا اعمال پيش‌تنيدگي بويژه در قطعات پيش‌كشيده مي توان از این افزودنی‌ها را بكار برد.

نحوه مصرف افزودنی های بتن تسریع کننده :

همانطور که گفته شد، تسریع‌‌کننده‌ها اثر چندانی بر روی کارایی و مقدار هوای بتن ندارند. لذا نسبت‌های اجرای مخلوط مشابه با بتن شاهد خواهد بود. تنها در صورتی که این مواد بصورت مایع استفاده می‌شوند باید مقدار آب افزودنی را در محاسبه مقدار آب لازم طرح در نظر گرفت.

مقدار مصرف این نوع از افزودنی های بتن دقیقاً بستگی به نوع و ترکیب شیمیایی تسریع کننده، نوع سیمان مصرفی، مقادیر اجزاء مخلوط بتن، دمای ساخت بتن‌ و بتن‌ریزی، دمای عمل‌آوری و … دارد. مقدار مصرف دقیق باید توسط آزمایشگاه و با در نظر داشتن شرایط محیطی واقعی مشخص شده باشد.

نحوه عملکرد این نوع از افزودنی های بتن بدین صورت است که با ایجاد تاخیر در روند واکنش هیدراتاسیون سیمان، موجب کاهش سرعت گیرش و افزایش زمان آن می شود هرچند این تاخیر در گیرش در خواص طولانی مدت بتن تاثیری ندارد. استفاده از کندگیرکننده‌های گیرش در سازه‌های بتنی باعث فراهم کردن شرایط لازم جهت زمان حمل طولانی‌تر، فاصله حمل بیشتر و از بین بردن هزینه‌های جابجایی دستگاه‌های مخلوط‌کن مرکزی می‌شوند. همچنین مدت زمان بیشتری را برای پرداخت سطح در ابتدا و انتهای کار فراهم می‌کنند و به از بین بردن درز سرد در کف‌سازی و در مواقع از کار افتادگی دستگاه‌ها کمک می‌کنند. کندگیرکننده‌ها همچنین برای مقاومت در برابر ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی حاصل تبخیر که در دال‌های افقی احتمال وقوع دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این ماده افزودنی است که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را افزایش می دهد یا هردو اثر را بطور همزمان ایجاد می کند.

این افزودنی ها با سه هدف در بتن استفاده می شوند :

الف) کسب مقاومت بالاتر با کاهش نسبت آب به سیمان با کارایی ثابت

ب)کسب کارایی ثابت با افزایش مقدار سیمان به جهت کاهش دمای هیدراتاسیون سیمان در بتن های حجیم

ج)افزایش کارایی برای آسان نمودن پر کردن مقاطع غیرقابل دسترس

مواد افزودنی معدنی ، مواد سیلیسی خوب تفکیک شده ای می باشند که در مقادیر نسبتا زیاد به طور کلی در حدود ۲۰ تا ۱۰۰ درصد وزنی سیمان پرتلند به بتن افزوده می شود. اگر چه پوزولان ها به صورت خام یا بعد از فعالسازی حرارتی در بعضی از جاهای دنیا مود استفاده قرار می گیرند، ولی به دلایل اقتصادی، بسیاری از زائدات صنعتی سریعا دارند به عنوان منبع مواد افزودنی معدنی در بتن به کار گرفته می شوند. واحدهای نیروگاهی برقی که از ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می کنند و کوره های متالوژیکی تولید چدن، فلز سیلسیم و آلیاژ های فروسیلیسیم منبع اصلی مواد زائد صنعتی هستند که به میزان ده ها میلیون تن در سال، در بسیاری از کشورهای صنعتی تولید می شوند.

مواد افزودنی حباب‌ساز موادی هستند که سبب ایجاد حبا‌ب‌های عمدی ریز هوا در بتن می‌شوند. بسیاری از مواد وجود دارند که قابلیت ایجاد حباب در خمیر سیمان را دارند، اما آنچه در مورد افزودنی‌های حباب‌ساز مهم است ایجاد حباب‌هایی با ساختار مناسب و پایدار است. معمولاً مواد حباب‌زا با آهک موجود در سیمان در مجاورت آب ترکیب شده و حباب ریز تولید می‌کنند. حباب‌هاي هواي عمدي ايجاد شده در خمير سيمان، ريز و پخش هستند. ميلياردها حباب ريز در يك متر مكعب بتن يا ملات توسط اين مواد حباب‌زا بوجود مي‌آيد كه كاملاً پخش و توزيع شده‌اند. وقتي بتن يا ملات در برابر چرخه‌های متوالی يخ‌زدن و آب‌شدن پايداري مي‌كند كه فاصله حباب‌ها از يكديگر بيش از ۲/۰ ميلي متر نباشد

با توجه به شرايط محيطي از نظر يخبندان و آب‌شدگي يا ساير شرايط موجود در حين بهره برداري در هر آيين‌نامه‌اي درصد حباب هواي لازم مشخص مي‌شود. مقدار حباب هواي لازم در بتن معمولاً به حداكثر اندازه سنگدانه مصرفي ارتباط دارد. معمولاً هرچقدر خمير سيمان بتن كمتر باشد، درصد حباب هواي لازم در بتن كمتر مي‌شود، در حالي‌كه ممكن است عملاً‌ درصد حباب هوا در خمير سيمان ثابت باشد.

بهتر است ماده حباب‌زا بصورت مايع يا محلول به بتن اضافه شوند. مقدار مصرف مواد پودري بسيار كم است و نمي تواند به خوبی و با سرعت در بتن مخلوط و توزيع شود. معمولاً مواد پودری پروتئینی به میزان ۴ تا ۵ درصد در آب حل می‌شوند.

اگر به اطلاعات بیشتر در مورد افزودنی های بتن نیاز دارید روی اینجا کلیک کنید.