مواد افزودنی بتن

مواد اصلی تشکیل دهنده بتن عبارتند از سیمان، آب و مصالح سنگی، به طور کلی هر ماده دیگری نامیده که غیر از مواد اصلی به بتن (یا ملات یا دوغاب) در ضمن ساخت افزوده شود، ماده افزودنی میشود. مواد افزودنی معمولاً به صورت گرد یا مایع هستند و یک یا چند ویژگی بتن را تغییر داده ، برخی از آنها را اصلاح میکنند و بعضاً ممکن است سبب اختلال و بروز عیب در پارهای از ویژگی های مطلوب بتن شوند.

انواع مواد افزودنی بتن:

گروهبندی کلی مواد افزودنی عبارتست از: حبابساز

مواد حبابساز، حبابهای بسیار ریز هوا (به قطر متوسط ۵۰ میکرون) را در بتن ایجاد میکنند. تولید حباب هوا در بتن، سبب بهبود کیفیت بتن تازه از نقطه نظر کاهش نسبت آب به سیمان، کارایی بهتر، جلوگیری از جدا شدن مواد و رو زدن شیره بتن میگردد و سبب پایداری بتن سخت شده در برابر یخزدگی و مواد یخزدا نیز میشود.

وجود حباب هوا تأثیر چندانی بر کاهش مقاومت فشاری بتن ندارد ، بلکه گاهی اوقات به علت کاهش نسبت آب به سیمان، در مجموع موجب افزایش مقاومت آن نیز میگردد. بتن با حباب هوا نفوذ ناپذیرتر از بتن معمولی است و از این رو مقاومت آن در برابر سولفاتها بیشتر خواهد بود

معمولاً حجم حباب هوای وارده در بتن از (۴ (%تا (۸ (%است. در موقع لرزاندن، مقداری از حبابهای هوا از بتن خارج میشوند که در صورت لزوم با افزودن میزان مواد حبابساز این کمبود را جبران میکنند

• مواد افزودنی کاهنده آب

مواد کاهنده آب برای کاهش مقدار آب اختلاط مورد نیاز در تولید بتن با روانی معین یا افزایش روانی بتن برای مقدار معینی آب به کار میروند. بسیاری از مواد کاهش دهنده آب میتوانند باعث تأخیر در گیرش بتن شوند و برخی از آنها ممکن است تسریع کننده گیرش باشند و گروهی تولید حباب هوا نیز بنمایند.

مواد کاهنده آب با مقدار سیمان و اسلامپ ثابت  ، باعث افزایش مقاومت بتن با کاهش در بروز خطر آب انداختن یا رو زده شدن بتن و جداشدگی اجزا و کاهش نفوذپذیری بتن میگردند .

• مواد افزودنی کندگیر کننده

مواد افزودنی کندگیر کننده برای کاهش تأثیر هوای گرم بر گیرش بتن، گاهی اوقات برای طولانی کردن زمان گیرش در کارهای حجیم مانند سدهای بزرگ بتن ی یا پمپ کردن بتن در فواصل زیاد یا حمل بتن آماده در مسافتهای دور به کار میروند. مصرف این مواد معمولاً موجب کاهش مقاومت اولیه بتن میشود. اغلب کندگیر کنندهها، روان کننده یا عامل کاهنده آب بتن نیز هستند .

در برخی از آنها حباب هوا نیز ایجاد میشود. معمولترین کندگیر کنندهها سولفات کلسیم است که برای تنظیم زمان گیرش سیمان در موقع آسیاب کردن کلینگر به آن اضافه میشود . شکر به مقدار حدود (۱/۰ (%وزن سیمان اثر کمی در کندگیر کردن دارد و هنگامی که مقدار آن به (۲/۰ (%برسد، ممکن است گیرش نهایی را تا ۷۲ ساعت نیز تأخیر اندازد. پودر شیر کم چربی، انواع نشاسته کلرورهای آمونیوم و آهن، اکسی کلرورها، برات و تارتارات کلسیم و بیکربناتهای قلیایی گیرش سیمان را به تأخیر میاندازند

• مواد تسریع کننده (تندگیر کننده)

مواد تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش، سخت شدن و کسب مقاومت زودهنگام به کار میروند. کلرور کلسیم از متداولترین مواد تسریع کننده است، ولی اثر چندانی در پایین آوردن درجه حرارت یخ زدن بتن ندارد. قبل از مصرف، باید آن را در آب حل کرده و سپس به آب اختلاط بتن اضافه نمود. زیرا در صورت افزودن آن به صورت خشک، تکه  های حل نشده در مخلوط ممکن است سبب بیرون پریدگی بتن سخت شده و ایجاد لکه های سیاه روی سطح بتن شود .

مقدار کلرور کلسیم هیچ گاه نباید از (۲ (%وزن سیمان در بتن غیر مسلح تجاوز کند، چون سبب سفت شدن سریع و ازدیاد جمعشدگی ناشی از خشک شدن بتن میشود. مصرف آن به خاطر وجود یون کلر، در بتن مسلح و قطعات بتنی که در آن تکه های آلومینیومی یا فولادی کار گذارده شده، یا احتمال بروز واکنشهای قلیایی در مواد سنگی آن موجود باشد و یا در معرض آب یا خاک سولفاته قرار گیرد، ممنوع است. درصدهای معینی از سولفاتهای سدیم و پتاسیم و هیدراکسیدهای سدیم و پتاسیم در تندگیر کردن بتن مؤثرند. مواد مضافی بر مبنای فرماتهای کلسیم و سدیم نیز ساخته شدهاند که خورندگی آنها کمتر است.

گاهی اوقات فرمات کلسیم با مواد بازدارنده خوردگی مانند نیترات ها، بنزواتها و کرماتها مخلوط میشود. نیترات کلسیم و چند ترکیب دیگر نیز به عنوان تسریع کننده پیشنهاد شده اند. به طور کلی افزودن مواد تندگیر کننده، بیشتر برای فصول سرد و برداشتن قالب قبل از موعد است . اصولاً طرح اختلاط صحیح بتن، گرم کردن آب و سنگدانه های آن و عایقکاری حرارتی قالب ها به مصرف مواد تسریع کننده ارجحیت دارد.

مواد پوزولانی

مواد پوزولانی، مواد سیلیسی یا سیلیسی و آلومینیومی رآکتیوی هستند که هرگاه به خوبی آسیاب شوند و به صورت ذرات ریزی به نرمی سیمان درآیند ، خود به خود با آب ترکیب نمیشوند، ولی در مجاورت موادی نظیر هیدرواکسید کلسیم، سولفات کلسیم و سیمان پرتلند در دمای عادی فعال شده و با ۲ شیلها ۱ آب ترکیباتی شبیه سیمان به وجود میآورند که خاصیت چسبانندگی دارد

. چرتهای اپالینی دارای این خاصیت هستند. مواد پوزولانی مصنوعی نیز وجود دارند. ۵ خاک دیاتومه ۴ پامیستیها ۳ توفها دوده سیلیس ۸ خاکستر نرم ۷ ، خاکستر زغال سنگ نرم شده ۶ سرباره کوره آهنگدازی از این جملهاند. ۹ مواد پوزولانی باعث کم کردن حرارت آبگیری سیمان، آببندی نسبی بتن، کاهش واکنش قلیایی سنگدانهها و حمله سولفاتها در بتن میشود. مواد پوزولانی را میتوان جانشین بخشی از کلینکر در سیمان کرد. در این صورت کاهش در مقاومت اولیه و ۲۸ روزه بتن رخ میدهد، ولی مقاومت در عمرهای بیشتر، افزایش یافته و نه تنها کمبود مقاومت جبران میگردد، بلکه گاهی اوقات افزایش نیز مییابد.

• مواد افزودنی روان ساز

مواد روان ساز یا خمیری کننده گاهی اوقات به علت شکل نامناسب دانههای سنگی، نامناسب بودن دانهبندی یا اشکال در انتخاب نسبتهای اختلاط، مخلوط بتن تازه خشن است. در این شرایط ممکن است، بهبود کارایی مورد نیاز باشد، به ویژه در حالتی که پرداخت سطوح بتنی با ماله مورد نظر است . کارایی بهبود یافته ممکن است در بتنریزی قطعات با میلگرد زیاد، پمپ کردن بتن و بتنریزی توسط لوله نیز مورد استفاده قرار گیرد. بیشتر اوقات افزایش عیار سیمان یا دانههای ریز، کارایی مورد نیاز را تأمین میکند.

بهترین ماده روانساز، حباب هوا است و به ویژه در بهبود کارایی مخلوطهای کم سیمان خشن مؤثر است . چون حبابهای هوا همانند لغزانساز عمل میکنند. در مخلوطهایی که مصالح رد شده از الکهای با چشمه ۳۰۰ و ۱۵۰ میکرونی آنها کم است، برای بهبود کارایی، افزودن مواد نرم شده پوزولانی یا بیاثر (شیمیایی) متداول است. ممتاز کنندههای روان این مواد گونه جدیدی از مواد افزودنی روان کننده و کاهش دهنده آب میباشند که دارای اثر روان میباشند که تأثیر زیادی ۲ کنندگی بیشتری هستند، به لحاظ شیمیایی مواد تغلیظ شده فرم آلدئید ملامین در پخش ذرات سیمان داشته و معمولاً قدری کندگیر کننده نیز هستند.

روان کننده های ممتاز در بتن ریزی مقاطع پر آرماتور، نقاط غیر قابل دسترس، دال کفها یا راهها مصرف میشوند، بدون اینکه نیاز به مرتعش کردن داشته باشند . مصرف دیگر روان کننده های ممتاز در تولید بتن با کارایی عادی، ولی با مقاومت بسیار زیاد به جهت کاهش قابل ملاحظه در نسبت آب به سیمان میباشد. برای دستیابی به کارایی معین، ممکن است روان کننده های ممتاز تا (۳۵ (%از میزان آب بتن بکاهند و مقاومت ۲۴ ساعته بتن را (۵۰ (%تا (۷۵ (%بالا برند.

آببند مواد در بسیاری از مواقع به ویژه هنگامی که بتن در معرض فشار آب قرار گیرد ، غیر قابل نفوذ بودن آن مطرح میشود. آببند بودن بتن با مقدار سیمان و آب اختلاط و مدت عمل آوردن آن در شرایط مطلوب و مساعد ارتباط دارد. بتنهای با اسلامپ کم و نسبت آب به سیمان کمتر از ۴۹/۰ ،چنانچه به نحو مناسبی ساخته و عمل آورده شوند، تقریباً آببند هستند. موادی که برای آببندی مصرف میشوند، معمولاً مواد ضد رطوبت (شامل اسید اولئیک، اسید استریک یا پنتاکلروفیل) و پوزولونها هستند. در صورت تولید سیمان آببند کننده میتوان از آن به جای سیمان پرتلند معمولی در آببند کردن بتن استفاده نمود

عوامل موثر بر کارایی بتن را مطالعه کنید.

وظایف سرپرست کارگاه را مطالعه کنید.

اثر میکروسیلیس بر بتن تازه را مطالعه کنید.

• مواد افزودنی متفرقه :

مواد افزودنی دیگری نیز وجود دارند که اهم آنها عبارتند از: ـ مواد کمکی دوغابریزی و ترزیق سیمان ـ مواد تولید کننده گاز به منظور تولید بتن گازی، معمولترین این مواد پودر روی یا آلومینیوم است

. ـ مواد زبر کننده سطوح بتن به منظور جلوگیری از لغزش اجسام بر روی کفها. ـ مواد رنگی که به سیمان سفید یا پرتلند برای تولید بتن رنگی افزوده میشوند. ـ ترکیبات عمل آورنده که برای جلوگیری از تبخیر آب از سطوح بتنی در شرایط گرم و وزش باد ، بر روی بتن پاشیده میشوند. ـ مواد دیرگیر کننده سطوح بتنی، به منظور شستشوی خمیر آنها و نمایان شدن دانههای سنگ، که ممکن است روی قالب پاشیده یا مالیده یا به صورت ورقههای پیشساخته بر روی قالب چسبانده شوند. ـ امولسیونهای مواد پلاستیکی (به طور مثال پلی وینیلها) که برای روکشهای سطوح کف یا انجام تعمیرات و لکهگیری مورد استفاده قرار میگیرند. ـ مواد پیوندساز به منظور پیوند بهتر بتن کهنه و تازه که بیشتر از مواد پلیمری هستند. ـ پلیمرهای ویژه که برای تولید بتنهای پلیمری مخصوص مصرف میشوند. ـ سایر مواد گوناگون

• انطباق با مشخصات و استانداردها

انطباق با مشخصات و استانداردها مواد افزودنی بتن (و ملاتها و دوغابها) باید از نظر ویژگیهای شیمیایی، فیزیکی، مشخصههای ظاهری و رنگ با مشخصات و سایر مدارک پیمان م طابقت داشته باشند. نمونه مواد افزودنی باید قبل از مصرف آزمایش شده و با ذکر نام ماده و کارخانه سازنده به تصویب دستگاه نظارت برسد. چنانچه در حین اجرای عملیات بتنی بنا به دلایلی ماده افزودنی تصویب شده تغییر کند ، نمونه جدید باید مجدداً آزمایش شده و به تأیید دستگاه نظارت برسد.

به هر صورت مواد افزودنی باید در طرح اختلاط بتن پاسخگوی نیازهای پروژه باشند. ویژگیها و روشهای آزمایش مواد شیمیایی افزودنی بتن باید مطابق استاندارد ایرانی ، مواد شیمیایی مضاف بتن، ویژگیها و روشهای آزمون” و هر استاندارد ایرانی دیگری که تا زمان انعقاد پیمان در باره مواد افزودنی تدوین یا تجدید نظر گردد، باشد. تا زمانی که استانداردهای ایرانی در برخی موارد تدوین نشده باشد ، در درجه اول استانداردهای “سازمان بین المللی استاندارد ISO “معتبر خواهد بود، در صورت نبودن استاندارد مذکور به ترتیب استانداردهای آمریکایی ASTM ، بریتانیایی BS و آلمانی DIN ملاک عمل قرار خواهد گرفت.

ویژگیها و حداقل حدود قابل قبول نظر به اینکه فرمول شیمیایی مواد افزودنی همیشه معلوم نیست و واکنش آنها در بتن ممکن است گاهی اوقات سبب ضرر و زیان شود، باید حتی المقدور از مصرف مواد افزودنی ناشناخته خودداری کرد و با تغییر در طرح اختلاط بتن، بهبود شرایط عمل آوردن آن و سایر تدابیر به ویژگیهای مطلوب دست یافت. در صورتی که مجبور به مصرف این مواد شویم، باید قبل از مصرف نسبت به آزمایش آنها اقدام و تأثیر همه جانبه آنها مورد بررسی قرار گیرد. مواد افزودنی باید یکنواخت بوده و انواع معمول آنها نظیر اسید لیگنوسولفینیک، اسید هیدروکسی کربوکسیلیک و نمکهای آنها یا هیدورکربورها، باید در آزمایش شیمیایی الزامات جدول مربوطه را پاسخگو باشند.

ویژگی بتن پس از اختلاط مواد افزودنی باید مطابق جدو ل مربوطه بوده و نتایج حاصل به صورت مدون همراه کالا ارائه گردد. تولید کننده باید به صورت مکتوب متعهد گردد که مشخصات مواد افزودنی که برای مصرف در محل کار عرضه میشود ، در تمامی موارد با مشخصات استاندارد ایران انطباق خواهد داشت.

چنانچه قرار باشد مواد افزودنی در بتن آرمه یا بتن پیش تنیده مصرف شود ، میزان یون کلر موجود در مواد باید کتباً توسط تولید کننده معین گردد. در این مورد باید به محدودیتهای مندرج در فصل ششم از بخش اول آیین نامه بتن ایران توجه شود. شرایط نگهداری، نحوه مصرف، عمر شیمیایی، تاریخ تولید و انقضای مصرف باید همراه کالا باشد .

• چنانچه قرار باشد از مواد افزودنی که تاریخ مصرف آنها سپری شده استفاده کنند، باید مشخصات ظاهری آنها تغییر نکرده باشد، مواد پاسخگوی آزمایشات مندرج در استاندارد باشند، محدودیتها و توصیههای آزمایشگاه مد نظر قرار گیرد و نهایتاً دستگاه نظارت مصرف آنها را تأیید کرده باشد.

مواد افزودنی مناسب برای مصارف گوناگون برای دستیابی به ویژگیهای معین و مقاصد گوناگون، مواد افزودنی باید مطابق جدول های مربوطه رد استاندارد انتخاب شوند

• حمل و نقل و نگهداری بارگیری

حمل و باراندازی محمولات مواد افزودنی باید با دقت صورت گیرد و انواع آنها باید جداگانه بسته بندی و انبار شوند. مواد افزودنی باید در مکانهای تمیز و سرپوشیده و در درجه حرارت توصیه شده توسط تولید کننده نگهداری شده و از آلودگی آنها با خاک، مواد مضر، یخ و برف جلوگیری شود . انبارهای بسته باید به طور پیوسته تهویه شده و از تجمع گازهای قابل اشتعال در آنها جلوگیری به عمل آید . انبارهای مواد افزودنی قابل احتراق، باید دور از آتش و مواد قابل اشتعال بوده و برای اعلام و اطفا ی حریق احتمالی در آنها تدابیر لازم اتخاذ شده باشد.

• بر روی بسته بندی مواد افزودنی علاوه بر نام تجارتی، علامت تجارتی تولید کننده، نوع ماده افزودنی، مبنای شیمیایی، درصد وزنی یون کلر، درجه اسیدی یا قلیایی PH ، تاریخ تولید و انقضای مصرف، دمای مناسب برای نگهداری، وزن یا حجم کالا، تذکرات ایمنی لازم در زمان انبار کردن یا مصرف مواد (سوزاننده، سمی، خورنده و …)، توصیه هایی در باره موارد غیر مجاز نگهداری و مصرف با سایر مواد به ویژه سیمان و نیز هرگونه عوارضی که روی کیفیت و دوام مواد در مدت انبار کردن آنها اثر میگذارد، درج گردد. دستورالعمل مصرف و سایر اطلاعات، باید از سوی کارخانه سازنده مواد به صورت بروشور همراه نمونه و یا کالا تحویل گردد.

منبع : نشریه ۵۵ و دیگر منابع معتبر