معرفی و بررسی افزودنیهای بتن
افزودنیهای بتن دارای انواع مختلفی میباشد که از پایه به دو نوع افزودنیهای شیمیایی بتن و افزودنیهای معدنی بتن تقسیم میشوند. هر یک از این افزودنیهای تامین کننده خصوصیات منحصر به فردی در بتن تازه و سخت شده میباشد.
بتن به عنوان پرمصرفترین مصالح ساختمانی در سطح جهان، برای تامین خصوصیات اجرایی و دوام لازم نیازمند لحاظ تدابیر لازم میباشد. از این رو امروزه در سراسر دنیا استفاده از افزودنیهای بتن بخشی جداییناپذیر از طرحهای اختلاط بتن میباشد.
افزودنیهای بتن دارای انواع مختلفی میباشد که از پایه به دو نوع افزودنیهای شیمیایی بتن و افزودنی های معدنی بتن تقسیم می شوند. هر یک از این افزودنیهای تامین کننده خصوصیات منحصر به فردی در بتن تازه و سخت شده میباشد. افزودنیهای بتن با اهدافی مانند افزایش دوام و کاهش نفوذپذیری بتن، افزایش روانی، کاهش نسبت آب به سیمان، افزایش مقاومت بتن، مقاومت در برابر خوردگی، زودگیر بتن، دیرگیری بتن، افزایش چسبندگی بتن، آببندی بتن، تولید بتن سبک، تولید بتنهای خاص و… استفاده میشود.
کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، مرجع جامع خدمات مشاوره، بازرگانی، آموزش و مهندسی بتن ایران، تولید کننده انواع افزودنیها و محصولات کمکی بتن مانند واتراستاپ، گروت، پوششهای آببند، ملاتهای تعمیری، رنگ بتن، درزند و ماستیکهای بتن و… دارای نشان ملی استاندارد، دارای استاندارد CE و نیز ایزو ۹۰۰۱ (گواهی نامه بینالمللی مدیریت کیفیت) میباشد.
برای اخذ مشخصات فنی و کاتالوگ جامع انواع افزودنیهای بتن و نیز سایر محصولات با بخش بازرگانی شرکت تماس (۴۴۶۱۸۴۶۲ - ۰۹۱۲۰۹۱۶۲۷۲) یا به قسمت افزودنی های بتن سایت مراجعه کنید.
افزودنیهای شیمیایی متداول مصرفی در بتن، شامل روان کنندهها، زودگیرکنندهها، دیرگیرکنندهها و حباب هواسازها در نخستین سالهای دهه سوم قرن بیستم اختراع شدند. قدیمیترین مأخذ علمی و فنی معتبر نشان میدهد که روان کنندهها بر پایه نفتالین فرمالدئید سولفونات، اولین ترکیب آلی است که در سال ۱۹۳۲ توسط یک شرکت آمریکایی اختراع و ثبت شد و در طول سالهای ۴۰-۱۹۳۰، مصرف روان کنندههای دیگر که اساس آنها لیگنوسولفوناتها بودند رواج یافت و در حدود سالهای ۱۹۵۰ به بعد مشتقات آلی دیگری نظیر هیدروکسیکربوکسیلیکها، اسیدهای چرب و ترکیبات پلیمری نیز رواج یافتند. بعضی از مواد افزودنی نیز مانند حباب هواسازها، بصورت اتفاقی با مشاهده و بررسی دوام بعضی رویههای بتنی در شمال آمریکا کشف شد. برخی از این سطوح بتنی دوام بهتری داشتند و آزمایشها نشان داد که در تهیه سیمان آنها، از چربیهای حیوانی به منظور کمک به عملیات سایش و آسیاب کردن کلینکر استفاده شده است. بررسیهای بیشتر نشان داد که این سیمانها به دلیل تولید حبابهای هوا موجب افزایش دوام بتن شدهاند.
هدف و دامنه کاربرد
هدف از تدوین این دستورالعمل، آشنایی با اصلیترین مواد افزودنی مورد مصرف در بتن و نحوه مصرف صحیح آنها و ارائه ویژگیها و الزامات این افزودنیها طبق استانداردهای معتبر است. در این خصوص سعی شده است که استانداردهای معتبر مربوطه نیز تا حد امکان با یکدیگر مقایسه گردند. همچنین در این دستورالعمل نحوه کنترل کیفی تولید و نمونهبرداری از محصول جهت انجام آزمایشهای تطابق ارائه شده است.
تعریف
افزودنیها علاوه بر اینکه از نظر تغییراتی که در خواص و کیفیت بتن ایجاد میکنند، مورد توجه آییننامهها و دستورالعملها و استانداردهای ملی و بینالمللی میباشند، بلکه از دیدگاه فرهنگ واژههای فنی و تخصصی رایج در فناوری بتن نیز، با مفاهیم مشخص و استاندارد شده تعریف و طبقهبندی میشوند.
به نظر میرسد سادهترین و جامعترین تعریف افزودنیهای بتن را استاندارد EN934-2 و استاندارد ۲۹۳۰ ملی ایران (ISIRI 2930)، اینگونه بیان کرده که: افزودنیها، مواد شیمیایی محلول در آب هستند (به ندرت به صورت پودر هستند) که به بتن در حین ترکیب، به مقدار کمتر از ۵% وزنی ماده سیمانی، برای اصلاح خواص بتن در حالت تازه و سخت شده، اضافه میگردند.
با این تعاریف معلوم است که در صورتی که این مواد در کارخانه سیمان یا در تولید سنگدانه و یا در هنگام تامین آب در مواد اولیه یا محصول نهایی وجود داشته باشد و یا با آنها مخلوط شود، در دسته افزودنیها جای نمیگیرند و معمولاً به نام مواد مضاف (افزونه) شناخته میشوند. همچنین در صورت استفاده از موادی برای ایجاد پوشش سطحی بتن یا چسباندن دو بتن سخت شده به یکدیگر یا درزگیری و یا بکارگیری مواد نفوذگر در بتن نمیتوان آنها را افزودنی نامید. الیاف مختلف مصرفی در بتن نیز از دایره تعریف افزودنی خارج است.
اهداف تشریحی و تفصیلی کاربرد افزودنیها
برای درک بهتر نیاز به مصرف افزودنیها در بتن و ملات، لازم است اصلیترین اهداف کاربرد آنها در بتن را ذکر نماییم.
تغییر خواص بتن و ملات تازه (خمیری)
- تغییر در زمان گیرش اعم از گیرش سریعتر، گیرش کندتر و یا گیرشهای آنی و یا کنترل زمان گیرش شامل گیرش اولیه و نهایی
- تغییر در رئولوژی بتن و ملات مانند افزایش کارایی (روانی، تراکمپذیری و قابلیت جایدهی و پرداخت) و افزایش و یا کاهش لزجت بتن
- تغییر وزن مخصوص بتن تازه، عمدتاً در جهت کاهش آن
- تغییر در خواص جمع شدگی خمیری، عمدتاً در جهت کاهش آن
- افزایش یا کاهش چسبناکی بتن و ملات
- حفظ کارایی در طول زمان در بتن و ملات، همچنین جلوگیری از کاهش شدید اسلامپ در طول زمان
- حفظ و نگهداری آب برای پس ندادن آن به آجر، سنگ و یا بتن و ملات سخت شده و کاهش آب ناشی از تبخیر از سطح بتن و ملات
تغییر خواص بتن و ملات سخت شده
- افزایش سرعت هیدراسیون و کسب سریعتر مقاومت
- کاهش سرعت هیدراسیون و کاهش سرعت گرمازایی ناشی از آن
- کاهش نفوذپذیری بتن و ملات در برابر هوا، آب و یون کلرید یا سایر مواد مهاجم محلول در آب
- افزایش دوام بتن یا ملات در شرایط محیطی مختلف مانند چرخههای متوالی یخ زدن و آب شدن، حمله سولفاتها، واکنشزایی سنگدانهها با قلیاییها، سایش، ضربه و..
- ایجاد خلل و فرج در بتن و ملات سیمان با استفاده از مواد حبابزا و کفزا و سبک کردن بتن
- ایجاد انبساط جزئی یا کاهش جمعشدگی بتن یا ملات سخت شده
- افزایش کیفیت اتصال خمیر سیمان به سنگدانه در بتن یا ملات
- کاهش نفوذ و جذب آب مویینه در بتن یا ملات
- کاهش شدت خوردگی میلگردهای بتن و یا ایجاد تاخیر در شروع خوردگی آنها
✔ آزمایشات مواد افزودنی
انواع افزودنیهای بتن و تعریف اجمالی آنها
روان کنندهها / کاهندههای معمولی آب
ماده افزودنی که 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. روان کنندههای (کاهنده های آب) موادی هستند که میتوانند مقدار آب لازم مخلوط بتن را برای رسیدن به یک کارایی معین در مقایسه با بتن شاهد کاهش دهند. همچنین قادر هستند مقدار کارایی مخلوط را بدون نیاز به تغییر در نسبت آب به سیمان افزایش دهند. این افزودنیها، کیفیت بتن را برای رسیدن به یک مقاومت مشخصه و با مقدار سیمان کمتری بهبود میبخشند. همچنین این مواد، خواص بتنهای دارای سنگدانههای با کیفیت پایینتر را بهبود میبخشند و بتنریزی در شرایط سخت را سهلتر میکنند.
فوق روان کننده بتن / فوق کاهندههای آب
ماده افزودنی که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را به میزان قابل ملاحظهای کاهش میدهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را به میزان قابل ملاحظهای افزایش میدهد، یا هر دو اثر را بطور همزمان ایجاد میکند. فوق روان کنندهها (فوق کاهندههای 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 روان کنندهها فراهم میکنند. مدت اثر این مواد موقتی است و طول مدت اثر آن بسته به نوع و ترکیب شیمیایی این مواد متغیر میباشد.
آشنایی با فوق روان کنندههای پلی کربوکسیلات اتر بتن
سومین نسل از روان کنندهها و کاهندههای قوی آب بتن بر پایه پلی کربوکسیلات اتر با حالت نوترال، دیرگیر و زودگیر جهت بتنریزی در آب و هوای معتدل، سرد و یخبندان و گرمسیری. در شروع هیدراتاسیون به کمک افزایش خاصیت الکتریسیته ساکن با ایجاد بارهای همنام در ذرات سبب پخش کامل و یکنواخت سیمان گردیده و همچنین آب محبوس در بین ذرات سیمان آزاد گشته که خود به روانی هر چه بیشتر بتن می انجامد در نهایت با ایجاد لایه بر روی سطح ذرات سیمان از تجمع ذرات جلوگیری میکند.
خواص و ویژگیها
•سازگار با تمامی تیپهای سیمان و همچنین سیمان ضد سولفات
•حفظ و کنترل روانی بتن تا ۶۰ دقیقه در حالت توترال تا ۹۰ دقیقه در حالت دیرگیر و تا ۳۰ دقیقه در حالت زودگیر در ۲۵ درجه سانتیگراد
•توان کاهش نسبت آب به سیمان تا ۴۰ درصد
•افزایش شدید اسلامپ بتن
•قابلیت حذف ویبراتور
•افزایش مقاومت فشاری و سایشی بتن در تمامی سنین
موارد مصرف
•کارخانجات تولید قطعات پیش ساخته و آماده بتن
•قابل اجرا در تمامی بتنریزیها به ویژه بتن خودمتراکم، توانمند، پرمقاومت، پیش تنیده و پیش ساخته
•بتنریزی در مقاطع باریک و پرآرماتور
•بتنریزیهای ضد انفجار
•قطعات پیشساخته
دیرگیرکننده بتن
ماده افزودنی دیرگیرکننده، زمان گیرش بتن و تغییر حالت مخلوط از خمیری به سخت را افزایش میدهد. افزودنیهای دیرگیرکننده، سرعت واکنش بین سیمان و آب را کاهش میدهند و مدت زمانی را که مخلوط از حالت پلاستیکی به حالت سخت تبدیل میشود به تأخیر میاندازند. کندگیرکنندهها موادی هستند که با کنترل و ایجاد تأخیر در هیدراسیون اجزاء سیمان، سرعت گیرش را کاهش داده و سبب افزایش مدت زمان گیرش سیمان میشوند. این مواد سبب تأخیر در هیدراسیون سیمان بدون تأثیر بر روی خواص مکانیکی طولانی مدت بتن میشوند.
تسریعکنندهها (زودگیرکنندهها) بتن
تسریعکنندهها، سرعت واکنش بین سیمان و آب را افزایش میدهند و بنابراین زمان تغییر حالت مخلوط از حالت پلاستیک به حالت سخت (زمان بین گیرش اولیه بتن و سخت شدن آن) یا زمان کسب مقاومت سنین اولیه را کاهش میدهند. تسریعکنندههای گیرش و سخت شدگی موادی هستند که نرخ کسب مقاومت بتن را در سنین اولیه افزایش میدهند و یا زمان گیرش را کاهش میدهند و یا هر دو اثر را ایجاد میکنند.
همچنین بعضی از تسریعکنندهها، بدون تأثیر روی زمان گیرش، روند کسب مقاومت بتن را تسریع میکند که به عنوان تسریعکننده سخت شدگی شناخته میشوند.
حبابزاها (حبابسازها) بتن
این مواد افزودنی باعث ایجاد حبابهای ریز و یکنواخت هوا در داخل بتن میشود که بعد از سخت شدن نیز باقی میمانند. افزودنیهای حبابزا بتن (حبابساز) اجازه میدهند تا مقدار کمی حباب هوا بصورت کنترل شده و یکنواخت در حین فرآیند اختلاط در بتن پخش شود. حبابسازها معمولاً برای افزایش مقاومت بتن در برابر یخ زدن و ذوب شدن متوالی استفاده میشوند. این مواد میتوانند اثراتی مانند کاهش آب انداختگی و افزایش چسبندگی و کمک به کاهش تهاجم فیزیکی نمک (تبلور نمک) داشته باشد. هم چنین این مواد نفوذپذیری بتن را کاهش میدهند و حرکت نم موئینه را مهار مینمایند.
افزودنیهای آب بندکننده (ضد آب) (کاهنده میزان جذب آب)
افزودنیهای ضدآب، جذب موئینه بتن یا ملات سخت شده را کاهش میدهند.
افزودنیهای نگهدارنده آب بتن
ماده افزودنی که با کاهش آب انداختگی میزان از دست دادن آب داخل بتن را کاهش میدهد.
افزودنیهای چند کاره (چند منظوره)
افزودنیهای چندکاره یا چند منظوره روی تعدادی از خواص مخلوط در حالت تازه یا سخت شده، از طریق ترکیب دو یا تعداد بیشتری از موارد ذکر شده در بندهای قبلی تأثیر میگذارند. دو نوع معمول و متداول این افزودنیها عبارتند از:
افزودنیهای روان کننده (کاهنده آب) و دیرگیرکننده بتن
این نوع افزودنیها مصرف قابل توجهی بخصوص در شرایط محیطی گرم دارند. با استفاده از این نوع افزودنی میتوان ضمن کاهش مقدار آب و یا افزایش روانی، در زمان گیرش نیز تأخیر ایجاد کرد تا پس از انتقال و در حین ریختن، باز هم بتوان اسلامپ مناسبی برای بتنریزی در محل را داشت. این مدت معمولاً حدود ۱ ساعت بعد از اختلاط بتن است. خاصیت دیرگیرکنندگی از سفت شدن زودرس بتن در حین انتقال و همچنین از درز بین بتنریزیهای متوالی جلوگیری میکند.
افزودنیهای فوق روان کننده / فوق کاهندههای آب و دیرگیرکننده بتن
این افزودنیها نقش مشابهی با روانکنندههای دیرگیرکننده دارند، ولی کارایی اولیه آنها بیشتر است و سبب نگهداری کارایی به مدت بیشتر با وجود آب کمتر میشود. همچنین میتوانند زمان حفظ کارایی را افزایش داده و کاهش آب را بدون دیرگیرکنندگی زیاد افزایش دهند.
افزودنیهای خاص
افزودنیهای بازدارنده خورندگی بتن
بازدارندههای خورندگی بیشتر شامل بازدارندههای آندی که معمولاً بر پایه کلسیم نیتریت هستند و انواع کاتیونی و کاتیونی/ آندی که معمولاً بر پایه مشتقات آمینی هستند، میباشند. این افزودنیها مقاومت میلگردها در برابر حمله خوردگی ناشی از تهاجم کلرید را افزایش داده و باعث افزایش عمر مفید سازه میشوند.
افزودنیهای کفزا بتن
این نوع افزودنیها جهت ایجاد کف تشکیل شده از حبابهای کوچک پایدار به کار میروند. این افزودنیها برای ساخت بتنها و یا ملاتهای سبک با دانسیته کم و یا ساخت قطعات بنایی سبک غیرباربر کاربرد دارند. مقاومت فشاری این نوع قطعات کم است و از آنها به عنوان جداکنندهها، سطوح عایق و پرکننده استفاده میشود.
افزودنیهای پلیمری بتن
این افزودنیها بر پایه امولسیونهای پلیمری مانند پلی وینیل استات، استایرن بوتادین یا استایرن اکریلیک هستند. افزودنیهای پلیمری، معمولاً در مخلوطهای ملاتی برای کفها، پلاسترها یا تعمیرات استفاده میشوند. این افزودنیها میتوانند مقاومت کششی و خمشی را بهبود بخشیده و امکان خودعملآوری بتن یا ملات و با چسبندگی زیاد را فراهم نمایند. آنها همچنین کاهندههای قوی آب هستند که این به پلیمر کمک میکند تا خواصی مانند ضد آب بودن را به بتن دهد.
افزودنیهای کمک پمپاژی بتن
افزودنیهای کمکپمپاژی برای بهبود چسبندگی بتن و کاهش جدایی و مسدود شدن لوله های پمپاژ طراحی میشوند و فشار پمپ کردن را کاهش می دهند.
افزودنیهای دیرگیرکننده جهت ملاتهای آماده مصرف
عمدتاً در کارهای بنایی به منظور چیدن آجر استفاده میشوند. ملات های آماده مصرف دارای افزودنی دیرگیرکننده، در مدت زمان طولانیتر قابل استفاده هستند.
افزودنیهای بتن بدون اسلامپ
افزودنیهایی هستند که مصرف آنها در ساخت بتنهای بدون اسلامپ (که در قطعات پیش ساخته استفاده میشوند)، باعث میشود تا بدون ایجاد روانی، تراکم به راحتی صورت گیرد.
افزودنیهای مورد مصرف در بتنریزی زیر آب (مواد ضد آب شستگی)
این نوع افزودنیها، برای افزایش چسبندگی و کاهش شسته شدن در بتنهای با کارایی زیاد که برای بتنریزی در زیر آب (توسط پمپ یا سطح شیب دار) استفاده میشوند، بکار میروند. این افزودنیها به جلوگیری از جدایی در حین جای دهی بتن کمک میکنند و اثرات جذر و مد و فعالیتهای موج را در حین سخت شدن بتن کاهش میدهند.
اصطلاحات رایج در فرهنگ افزودنیها
مواد افزودنی بتن
مواد افزودنی بتن موادی هستند که علاوه بر آب، سیمان و سنگدانه به مقدار جزئی، حداکثر پنج درصد وزنی سیمان، در زمان اختلاط به بتن اضافه میشوند و موجب اصلاح برخی از خواص بتن تازه یا سخت شده میشوند.
عملکرد
قابلیت یک ماده افزودنی برای ایجاد خواص لازم بدون اثرات زیانآور
عملکرد اصلی افزودنیهای چند منظوره
یکی از عملکردهای ماده افزودنی چند منظوره که توسط تولید کننده به عنوان عملکرد اصلی مشخص شده است.
عملکرد ثانویه افزودنی های چند منظوره
عملکردهای دیگر ماده افزودنی چند منظوره که علاوه بر عملکرد اصلی آن مشخص شده است.
مقدار مصرف
میزان مصرف افزودنیهای ملات و بتن به صورت درصد وزنی نسبت به وزن سیمان مورد مصرف در طرح مخلوط بیان میشود. شرکتهای تولیدکننده افزودنیها، گاه در مورد افزودنیهای مایع، میزان مصرف را به صورت حجم افزودنی بر حسب لیتر یا میلی لیتر به ازای هر ۱۰۰ کیلوگرم سیمان ارائه میدهند.
شکل تولید
افزودنیهای بتن و ملات به شکل پودر جامد، سوسپانسیون یا محلول عرضه میگردد.
شکل مصرف
در مورد افزودنیها، شکل مصرف آنها در بتن و ملات معمولاً بصورت پودری یا محلول است. افزودنیهایی که به شکل محلول یا سوسپانسیون مصرف میشود، توزیع مناسبتری در مخلوط دارند بویژه اینکه غلظت آنها کم و مقدار مصرف محلول یا سوسپانسیون بیشتر باشد.
میزان مصرف مجاز
میزان مصرف ماده افزودنی، برحسب وزن سیمان که توسط تولید کننده مشخص می شود.
حداکثر میزان مصرف توصیه شده
حداکثر میزان مصرف توصیه شده توسط تولید کننده میباشد.
شرایط و نحوه مصرف
در بسیاری از افزودنیها، زمان ریختن آن در مخلوطکن (قبل یا بعد از ریختن آب یا سایر اجزا) میتواند تاثیرگذار باشد.
اثر متقابل (تداخل یا اندرکنش)
برخی افزودنیها در صورت مصرف توأم، ممکن است تاثیر یکدیگر را خنثی و یا خاصیت منفی جدیدی را بوجود آورند. لذا انجام آزمایش آنها در صورت مصرف توأم و کنترل اندرکنش احتمالی آنها ضروری است. برخی اوقات تولیدکنندگان در این موارد تذکراتی را به مصرفکننده ارائه میدهند.
رنگ
افزودنیها ممکن است دارای رنگ خاصی باشند و یا بدلیل سهولت تشخیص از یکدیگر با رنگدانه خاص به رنگ معینی در آیند. رنگ مواد در بروشور مشخص میگردد و گاه تغییر رنگ آن نشانهای بر فساد و غیرقابل مصرف بودن آن میباشد. افزایش رنگدانه یا مواد رنگی، گاه برای مشکل کردن تشخیص جنس و ترکیب افزودنی است.
غلظت
در مورد افزودنیها، تنوع غلظت میتواند عاملی برای تفاوت تأثیر آنها باشد. هر چند مصرف مواد رقیقتر بدلیل توزیع و اختلاط بهتر ترجیح دارد، اما مسلماً هزینههای بستهبندی و حمل را افزایش میدهد و طبیعتاً مقدار مصرف آن باید بیشتر باشد.
نحوه نگهداری و انبار کردن
کارخانههای سازنده افزودنی، شرایط و نحوه نگهداری و انبارکردن را مشخص میکنند. دما، رطوبت و همچنین تابش مستقیم آفتاب از جمله این موارد هستند.
تاریخ انقضای مصرف
در مورد افزودنیها، زمانی را پس از تولید، به عنوان تاریخ انقضاء مصرف مشخص میکنند. مسلماً اگر شرایط مناسب نگهداری یا انبار کردن فراهم نشود، این مدت کوتاهتر خواهد شد.
نظرات