افزودنی های بتن چیست؟

برای ساختن بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های بتن مختلفی می باشد. افزودنی های بتن مواد شیمیایی یا معدنی ای هستند که حین فرایند اختلاط بتن معمولا به صورت درصدی از وزن سیمان به وزن بتن اضافه می شود تا بعضی از خواص آن را به شکل مطلوبی تغییر دهد. میزان مصرف مواد مضاف در بتن کم بوده و این مواد افزودنی بسیار متنوع هستند و در محدوده بسیار وسیعی تقسیم بندی می شوند. مواد افزودنی بتن را که می توان هم برای بتن تازه و هم برای بتن سخت شده به کار 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.

مواد افزودنی بتن چه مزایایی دارند؟

مواد افزودنی بتن دارای مزایای متعددی میباشد که به برخی از آنها به طور موردی اشاره شده است:

– تسریع در روند کسب مقاومت اولیه

– کنترل واکنش های قلیایی های سیمان با سنگدانه ها

– طولانی کردن زمان گیرش

– افزایش کارائی بدون نسبت آب به سیمان

– تهیه بتن پر مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن مکرر

– تنظیم و بهبود ویژگی های بتن

-کاهش هزینه های ساخت و ساز

– کمک به توسعه پایدار

انواع افزودنی های بتن کدامند؟

مواد افزودنی یتن خود به دو دسته مواد افزودنی شیمیایی و مواد افزودنی معدنی دسته بندی میشوند که ابتدا به مواد افزودنی شیمیایی و سپس به مواد افزودنی معدنی می پردازیم.

مواد افزودنی شیمیایی

1. مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)

این افزودنی ها را با سه هدف در بتن استفاده می کنند:

الف) با کاهش نسبت آب به سیمان با کارایی ثابت، مقاومت بالاتر در بتن کسب میگردد.

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

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

مدت اثر مواد افزودنی کاهنده آب 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.

در مقایسه با 5 تا 10 درصد کاهش آبی که با کاربرد مواد افزودنی روان کننده معمولی ممکن می شود، با استفاده از فوق روان کننده ها، کاهش های آب در حدود 10 الی 25 درصد، اغلب می توانند بدون کاهش روانی در بتن شاهد به دست آیند. بهبود خواص مکانیکی (افزایش مقاوت های فشاری و خمشی) به طور کلی متناسب با کاهش در نسبت آب به سیمان است.

2. افزودنی های بتن مواد مضاف هوا زا

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 میباشد. معمولاً مواد حباب‌زا با آهک موجود در سیمان در مجاورت آب ترکیب شده و حباب ریز تولید می‌کنند.

عملکرد اصلی مواد افزودنی هوازا، ایجاد حجم معینی از حبابهای ریز میکروسکوپی و توزیع آن در بتن و ملات به منظور افزایش مقاومت بتن در برابر سیکلهای یخبندان و ذوب می باشد. بهتر است ماده حباب‌زا بصورت مایع یا محلول به بتن اضافه شوند. افزودن بیش از اندازه مواد افزودنی هوازا باعث تاخیر در هیدراتاسیون سیمان می شود و در نتیجه مقادیر زیاد هوازایی باعث کاهش متقابل مقاومت بتن خواهد بود.

حتما بخوانید : واتراستاپ بتن چیست؟

3. مواد افزودنی کندگیر کننده

این مواد به منظور به تاخیر انداختن گیرش بتن به کار می رود. 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. استفاده از این نوع مواد افزودنی در سازه‌های بتنی باعث فراهم آوردن شرایط لازم جهت زمان حمل طولانی‌تر، فاصله حمل بیشتر و از بین بردن هزینه‌های جابجایی دستگاه‌های مخلوط‌کن مرکزی می‌شوند. کندگیرکننده‌ها همچنین برای مقاومت در برابر ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی حاصل تبخیر که در دال‌های افقی احتمال وقوع دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

افزودنی های معدنی بتن

افرودنی های معدنی بتن موادی به شکل ذرات بسیار ریز معدنی میباشند 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 در بتن میباشند.

انواع افزودنی های معدنی

1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها:

این مواد به عنوان سنگدانه در بتن مصرف می شوند ولی معمولا موجب افزایش مقاومت بتن نمی شوند.از طرفی موجب بهبود کارایی و چسبندگی بتن هایی می شوند که کمبود ریزدانه دارند.

رنگدانه هایی که برای تولید بتن رنگی استفاده میشوند که شامل مواد معدنی میباشند به شرح زیر است:

– 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– پوزولان ها:

عبارتند از مواد سیلیسی ای که خود به تنهایی ارزش چسبانندگی نداشته یا دارای ارزش چسبانندگی کم میباشند. این مواد 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 به وجود می آورند. پوزولان ها به منظور کاهش آهنگ بروز آبگیری سیمان و از بین بردن قابلیت انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها بکار می روند.

پوزولان ها در چه مواردی مصرف دارند؟

– کاهش سرعت و میزان حرارت حاصل از فرایند آبگیری سیمان

– کاهش میزان سیمان

– بهبود کارایی بتن

– افزایش مقاومت بتن

– افزایش پایایی بتن از طریق کاهش نفوذپذیری

باید به این نکته توجه نمود که عملکرد پوزولانها برای هریک از موارد فوق باید قبل از مصرف مورد آزمایش قرار گیرد.

حتما بخوانید : بهینه سازی ساختمان های بتنی

انواع مختلف پوزولان ها کدامند؟

• پوزولانهای طبیعی خام و یا تکلیس شده که بطور عمده شامل خاکسترهای آتشفشانی میباشد.
• پوزولانهای صنعتی که بطور عمده شامل خاکستر بادی (محصول فرعی نیروگاه های با سوخت ذغال سنگ) و دوده سیلیسی یامیکروسیلیس ( محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ فروسیلیس ) است.
• محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ های سیلیسیم به ویژه فروسیلیس می باشد.

3- افزودنی های شبه سیمانی:

این مواد خاصیت پنهان هیدرولیکی دارند و وقتی که به نحوه مناسبی فعال می شوند خواص سیمانی پیدا می کنند. از متداول ترین آنها روباره آهن گدازی محصول فرعی کارخانه ذوب آهن می باشد.

از تاثیرات متعددی که افزودنی های شبه سیمان بر روی بتن تازه و سخت شده به جا میگذارد، به چند مورد آنها اشاره میکنیم:

1.افزایش کارایی

2.تاخیر زمان گیرش

3.تقلیل آب انداختگی بتن تازه

4.کاهش سرعت آبگیری و دمای حاصل از آن

5.مقاومت کم در سنین پائین و مقاومت بیشتر در سنین بالا نسبت به نمونه شاهد

6.کاهش نفوذپذیری

7.کاهش واکنش قلیایی سنگدانه ها( مصرف 40 تا 60 % وزنی سیمان)

8.افزایش مقاومت در مقابل سولفات ها ( مصرف 50% وزنی سیمان)

9.کاهش خوردگی میلگردها در اثر نفوذ یون کلر به بتن

هنگام استفاده از مواد افزودنی بتن باید به چه نکاتی توجه کنیم؟

1. استفاده از این مواد تنها با تصویب دستگاه نظارت مجاز میباشد.

2. قابلیت استفاده از افزودنی ها باید قبل از استفاده و به کمک آزمایش های مربوطه اثبات گردد.

3. سازگاری چند ماده ی افزودنی بتن که قرار است به صورت همزمان از آنها استفاده کنیم و همچنین سازگاری مواد افزودنی بتن با سیمان باید مورد بررسی قرار گیرد.

4. اندازه گیری مواد افزودنی باید با دقت انجام شود.

5. ثابت ماندن عملکرد افزدونی های بتن در طول زمان باید مشخص شود.

6. در هنگام ساخت بتن مسلح نباید از کلرید کلسیم یا هر ماده افزودنی حاوی کلر به غیر از ناخالصی های مربوط به مواد تشکیل دهنده ماده افزودنی استفاده شود.

7. مواد افزودنی بتن را یا باید با آبی که برای اختلاط در بتن استفاده خواهیم کرد مخلوط کرده و به همراه سایر اجزای بتن به داخل مخلوط کن ریخت و یا اینکه آن را به صورت تدریجی به مخلوط کن در حین کار وارد می کنیم.