پیشگفتار :
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است. ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.
مقدمه :
در موارد مختلف از استفاده و نگهداری بتن در سازه ها یا شریط آب و هویی و محیطی خاص نیاز به طرح اختلاط ویژه ی است که استفاده از افزودنی هی بتن آن را میسر می سازد. در محیط هیی که نیاز به بتن ریزی سریع و یا مقابله با سرما و یخبندان وهمچنین حفظ سازه در تماس دیمی با آب و مبارزه با عواملی که باعث از بین رفتن بتن می شود از افزودنی هی بتن استفاده می شود. که در موارد مختلف نوع استفاده از ین افزودنی ها و مقدار ترکیبی آن قابل تغییر است. از جمله افزودنی ها می توان به:
روان کننده ها،فوق روان کننده ها،کند گیر کننده ها،تند گیر کننده ها،چسب بتن،ضد یخ،حباب ساز هوا، آب بندها،افزودنیهی معدنی، روغن قالب،آب بند سطوح و ... اشاره کرد.
افزودنیهای بتن
Concrete Admixtures
Super Plasticizer NN فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن
Super Plasticizer FF فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن
Super Plasticizer 163 فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن
Super Plasticizer 130 فوق روان کننده بتن
Super Plasticizer 520 فوق روان کننده و دیرگیر کننده بتن
Super Plasticizer 260 فوق روان کننده و دیرگیر کننده بتن
Super Plasticizer HE 200 فوق روان کننده با خاصیت زود سخت کنندگی
Super Viscose فوق روان کننده ممتاز خود ویبره
Plasticizer BV 40 روان کننده و کاهنده آب، مناسب برای بتن ریزیهای حجیم
Plasticizer R روان کننده و دیرگیر کننده بتن
Plasticizer AR340 روان کننده و دیرگیر کننده بتن
Plasticizer VZ روان کننده و کاهنده آب قوی با خاصیت دیرگیری
Plasticizer A750 روان کننده و کاهنده آب، مناسب بتن ریزیهای حجیم
Plasto Proof N افزودنی آب بند کننده بتن (واترپروف)
Aer Entraining هوازای بتن
Rapid افزودنی زود سخت کننده
FG 901 بازدارنده خوردگی میلگرد و فلز
Antifreeze ضد یخ بدون کلراید، مخصوص بتن ریزی در هوای سرد
مواد افزودنی
ماده ای است به غیر از سیمان پرتلند ، سنگدانه ها و آب که بصورت گرد یا مایع ، به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن ، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به بتن افزوده می شود.
اشتباه در مورد مقدار ماده افزودنی می تواند عواقب سوء در بتن تازه ویا سخت شده ایجاد نماید.
مواد افزودنی به دو گروه شیمیایی و معدنی تقسیم می شوند.
مواد مضاف
تعریف:
ماده ای است که برای کسب خواصی ویژه یا به منظور کمک به امر تولید، با سیمان پرتلند و یا کلینکر آن در حین تولید در کارخانه آسیاب می شود.
درصورتی که مواد افزودنی به مقدار کم در زمان اختلاط بتن با مصالح و اجزاء متشکله آن مخلوط می گردد.
موادی همچون میکروسیلیس را که برای اصلاح خواص بتن در کارگاه هنگام اختلاط به مواد متشکله بتن اضافه می شود را افزونه می نامند. مقدار این مواد در تعیین نسبتهای اختلاط بحساب می آیند.
خواص مواد افزودنی
- تسریع در روند کسب مقاومت اولیه
- کنترل واکنش های قلیائی های سیمان با سنگدانه ها
- طولانی کردن زمان گیرش
- افزایش کارائی بدون نسبت آب به سیمان
- تهیه بتن پر مقاومت، بتن مقاوم در برابر یخ زدن و آب شدن مکرر
خواصی که بدون استفاده از مواد افزودنی به بتن می توان بدست آورد
- کارائی
- مقاومت
- قابلیت پرداخت
- پایایی و توان آب بندی
می توان با انتخاب مصالح مناسب و نسبتهای مطلوب اختلاط و رعایت اقتصادی بودن آن بدون مواد افزودنی بدست آورد.
افزودنی های شیمیایی
1- مواد افزودنی حباب ساز
2-مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)
3- مواد افزودنی کندگیر کننده
4- افزودنی ترسیع کننده :
الف – تسریع کننده های بتن
ب – تسریع کننده های بتن پاشیده
5- مواد خمیری کننده و روان کننده
مواد افزودنی حباب ساز
این مواد در بتن حباب بسیار ریز غیر مرتبط هوا ایجاد می کنند . (قطر حباب ها کمتر از 05/0 میلیمتر)
این حبابها پایایی بتن را در برابر رطوبت و یخ زدن ها و آب شدنهای مکرر و مواد شیمیایی یخ زا بهبود می بخشند.
کارآیی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده به میزان قابل توجهی بیشتر می شود .
افزایش مقاومت بتن در برابر پوسته شدن
بهبود کارائی و کاهش جداشدگی دانه ها و آب انداختن بتن تازه
بهبود مقاومت بتن در برابر سولفاتها(نسبت آب به سیمان کم ، مقدار کافی سیمان مناسب،افزودنی حباب هوا)بهترین مقاومت را دربرابر حمله آبهای سولفات دار را دارند.
مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)
این مواد بمنظور تقلیل مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن ، یا افزایش روانی بتن در شرایط یکسان میزان آب مصرفی بکار می رود.
- کاهش مقدار آب اختلاط به ازای کارایی ثابت بتن و ملات
- کاهنده های معمولی حداقل 5% و کاهنده های قوی حداقل 12% آب اختلاط بتن را کاهش می دهند.
- معمولا ایجاد حباب هوا در بتن می کنند.(حداکثر حباب هوای مجاز قابل قبول 7% بتن حباب دار و 3% بتن معمولی )
- چنانچه افزودنی به منظور کاهش نسبت آب به سیمان در بتن با اسلامپ ثابت مصرف شوند ، موجب افزایش مقاومت فشاری ، کاهش جمع شدگی و کاهش نسبی نفوذپذیری بتن می شوند.
مواد افزودنی کند گیر کننده
این مواد به منظور تاخیر انداختن گیرش بتن بکار می رود.
- هنگامی که دمای بتن تازه بیش از oc 30 باشد .
- جبران اثر تسریع کنندگی گرمای هوا بر گیرش بتن
- تعویق گیرش اولیه بتن یا دوغاب سیمان درشرایط مشکل و دشواربتن ریزی
- حمل بتن در مسافت های طولانی
- استفاده از این مواد می تواند روند گیرش بتن را حداقل 5/1 و حداکثر سه ساعت به تاخیر بیندازد.
انواع کند گیرکننده ها
1- کندگیرکننده های معمولی که خاصیت کاهندگی آب ندارند.
2- کندگیرکننده های کاهنده آب با حداقل 5% کاهش آب
3- کندگیر کننده های قوی آب با حداقل 12% کاهش آب
بطور کلی کندگیرکننده های ردیف اول با کاهش مقاومت فشاری و خمشی بتن به میزان 10% نسبت به بتن شاهد در سنین 1روز تا یک سال را دارد.
کندگیرکننده های ردیف 2 و 3 ممکن است افزایش مقاومت تا میزان 10% را نسبت به بتن شاهد داشته باشد.
مواد افزودنی تسریع کننده
ماده افزودنی تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش بتن
- تسریع در کسب مقاومت بتن در سن کمتر
- موارد مصرف آن با رعایت ضوابط بتن ریزی درهوای سرد می باشد.
- زمان حفاظت موقت را حداقل یک و حداکثر 5/3 ساعت کاهش می دهد.
- مقاومت سه روزه حداقل 25% بیشتر از بتن شاهد
- مصرف مواد تسریع کننده غالبا باعث افزایش جمع شدگی خشک شدن ، جمع شدگی حرارتی و نیز افزایش ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری می شود.
مواد خمیری کننده و روان ساز
گاهی بتن تازه به دلیل برخی مشخصات سنگدانه ها از جمله شکل و دانه بندی نامناسب یا اختلاط نادرست کارائی لازم را ندارند.
- این مواد به منظور بهبود کار آیی بتن تازه و بهبود مخلوطهای خشن
- بتن ریزی اعضای با تراکم زیاد آرماتور
- بتن ریزی با پمپ یا قیف و لوله
- پرداخت بتن با ماله آهنی
در اغلب موارد با افزایش عیار سیمان یا مقدار ریزدانه یا اصلاح دانه بندی و نسبت های اختلاط می توان بدون استفاده از این مواد کارائی مطلوب را بدست آورد.
بهترین ماده روان کننده حباب هوا است . حباب های ریز و بسته هوا مانند ساچمه عمل می کنند و به ویژه در بهبود کارائی مخلوط های خشن کم سیمان موثرند.
افزودنی های معدنی
تعریف:
موادی بشکل ذرات بسیار ریز معدنی که موجب بهبود برخی از خواص ، و یا تامین خواص ویژه ای در بتن می شوند.
کارائی و انسجام بتن تازه ، مقاومت و نفوذپذیری بتن سخت شده و تغییر رنگ بتن از جمله خواص مواد معدنی می باشد.
انواع افزودنی های معدنی
1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها
2- پوزولانها
3- افزودنیهای شبه سیمانی
1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها
- این مواد معمولا موجب افزایش مقاومت بتن نمی شوند.
- موجب بهبود کارایی و چسبندگی بتن های می شوند که کمبود ریزدانه دارند.
- به عنوان سنگدانه در بتن مصرف می شوند.
- رنگدانه ها برای تولید بتن رنگی شامل ترکیبات معدنی:
- اکسید آهن : رنگهای قرمز،سیاه و زرد
- اکسید کرم : رنگ سبز
- اکسید آبی کبالت : رنگ آبی
- اکسید تیتان : رنگ سفید
- کربن سیاه : رنگ سیاه
- اکسید منگنز: رنگهای سیاه و قهوای
2- پوزولانها
عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی که خود به تنهایی ارزش چسبانندگی نداشته یا کم است . اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیائی با آهک آزاد شده از هیدراتاسیون سیمان در دمای معمولی ترکیباتی با خاصیت سیمانی بوجود می آورند.
این مواد به منظور کاهش آهنگ بروز آبگیری سیمان و از بین بردن قابلیت انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها بکار می روند