الف: افزودنی های شیمیایی

افزودنی های شیمیایی هزینه ساخت و ساز را کاهش می دهند، خواص بتن سخت شده را اصلاح می کنند، کیفیت بتن را در حین اختلاط/حمل و نقل/جاگذاری/عمل آوری تضمین می کنند و بر برخی شرایط اضطراری در طول عملیات بتن غلبه می کنند.

افزودنی های شیمیایی برای بهبود کیفیت بتن در هنگام اختلاط، حمل و نقل، قرار دادن و عمل آوری استفاده می شود. آنها در دسته های زیر قرار می گیرند.

– ورودی های هوا

– کاهش دهنده های آب

– تنظیم کندکننده ها

– تنظیم شتاب دهنده ها

– فوق روان کننده ها

– افزودنی های تخصصی: که شامل بازدارنده های خوردگی، کنترل انقباض، بازدارنده های واکنش پذیری قلیایی- سیلیس و رنگ آمیزی می شود.

ب: مواد افزودنی معدنی

افزودنی های معدنی مخلوط ها را مقرون به صرفه تر می کنند، نفوذپذیری را کاهش می دهند، استحکام را افزایش می دهند و سایر خواص بتن را تحت تأثیر قرار می دهند.

مواد افزودنی معدنی از طریق فعالیت هیدرولیکی یا پوزولانی بر ماهیت بتن سخت شده تأثیر می گذارد. پوزولان ها مواد سیمانی هستند و شامل پوزولان های طبیعی (مانند خاکستر آتشفشانی مورد استفاده در بتن رومی)، خاکستر بادی و دود سیلیس می شوند.

آنها را می توان با سیمان پرتلند یا سیمان مخلوط به صورت جداگانه یا ترکیبی استفاده کرد.

دسته بندی های ASTM – افزودنی های بتن

ASTM C494 الزامات هفت نوع افزودنی شیمیایی را مشخص می کند.

آن ها هستند:

  • نوع A: مواد افزودنی کاهنده آب
  • نوع B: مواد افزودنی کندگیر
  • نوع C: مواد افزودنی تسریع کننده
  • نوع D: مواد افزودنی کاهنده و کندکننده آب
  • نوع E: مواد افزودنی کاهش دهنده و تسریع کننده آب
  • نوع F: مواد افزودنی کاهنده آب با برد بالا
  • نوع G: مواد افزودنی کاهنده آب، برد بالا و کندکننده

محافظت در برابر چرخه های ذوب یخ زدگی دوام را بهبود می بخشد

حباب هوا به ویژه در ایجاد مقاومت در برابر چرخه های انجماد و ذوب موثر است. هنگامی که رطوبت در بتن یخ می زند، این سلول های هوا با ایجاد محفظه های میکروسکوپی برای انبساط آب در هنگام یخ زدن، فشار داخلی را کاهش می دهند.

برخی از مخلوط های حباب هوا حاوی کاتالیزوری برای هیدراتاسیون سریع و کامل سیمان پرتلند هستند.

برای محافظت بتن از آسیب در هنگام یخ زدن، حباب ها باید اندازه، توزیع و حجم مناسبی داشته باشند. ASTM C 260  الزامات را برای افزودنی های حباب هوا مشخص می کند.

مزایای حباب هوا عبارتند از:

  • بهبود مقاومت بتن در برابر یخبندان شدید یا چرخه های یخ زدگی/ذوب
  • مقاومت بالا در برابر چرخه های خیس شدن و خشک شدن
  • درجه کارایی بالا
  • درجه دوام بالا

نسبت حجم تجویز شذه: حباب هوای معمولی بین 5 تا 8 درصد حجم بتن است

کاهش آب در مخلوط

کاهنده های آب آنقدر در بتن اهمیت پیدا کرده اند که می توان آنها را جزء “پنجمین” در نظر گرفت.

از آنها می توان برای:

(1) افزایش اسلامپ،

(2) کاهش نسبت آب به سیمان، یا

(3) کاهش محتوای سیمان استفاده کرد.

کاهنده‌های آب به‌عنوان فوق روان‌کننده‌های کم برد، میان‌رده و برد بالا عرضه می‌شوند. به اندازه کافی افزودنی های مختلف موجود است که می توان یکی را انتخاب کرد که نیاز یک پروژه خاص را برآورده کند، خواه ستون های بلندی باشد که به ترکیبی نیاز دارد که به راحتی پمپ می شود، یا یک دال کف بادوام با قابلیت تکمیل آسان.

به طور کلی اسلامپ مورد نیاز را با آب کمتری در مخلوط فراهم می کنند و ممکن است بدون افزایش میزان سیمان، بتن با مقاومت بالاتری را ارائه دهند.

کاهش دهنده های آب معمولی

برای دستیابی به حداقل 5٪ کاهش آب مورد نیاز است. یک کاهنده معمولی آب می تواند اسلامپ را حدود 1 تا 2 اینچ بدون اضافه کردن آب کاهش دهد.

کاهش دهنده های آب میان رده

می تواند محتوای آب را حداقل 8٪ و تا 15٪ کاهش دهد. آنها تمایل دارند در محدوده وسیع تری از دماها پایدار باشند و زمان های گیرش ثابت تری را ارائه دهند. این کاهنده ها در مخلوط هایی که دارای اسلامپ در محدوده 4 تا 5 اینچ طراحی شده اند، مؤثرتر عمل می کنند.

  • به ویژه در بتن ریزی در هوای گرم با خنثی کردن اثر تسریع کننده دمای بالای محیط و بتن مفید است
  • سرعت گیرش بتن را کاهش دهید
  • تأخیر در مجموعه اولیه بتن
  • بتن را در حین جاگذاری قابل کار نگه دارید

کاهنده های آب برد بالا (فوق روان کننده ها)

می تواند محتوای آب را از 12% به 40% کاهش دهد و معمولاً در بتن هایی که دارای اسلامپ های 8 تا 11 اینچ طراحی شده اند استفاده می شود. آنها را می توان برای افزایش اسلامپ (4 تا 8 اینچ) یا کاهش محتوای آب مخلوط بتن در هوای گرم استفاده کرد. برای افزایش جریان پذیری استفاده می شود.

بتن با مقاومت بالا

مواد افزودنی حاوی میکروسیلیکا (دوده سیلیس تغلیظ شده) برای برآوردن الزامات استحکام بالا و نفوذپذیری کم استفاده می شود.

از مزایای آن می توان به کاهش نفوذپذیری، افزایش مقاومت فشاری و خمشی و افزایش دوام اشاره کرد.

کاربردها شامل ستون های سازه ای با مقاومت بالا، عرشه های پارکینگ با نفوذپذیری کمتر و سازه های هیدرولیکی مقاوم در برابر سایش است.

دوده سیلیس را می توان در بتن برای ایجاد مقاومت فشاری نزدیک بهpsi  20000 در شرایط کار استفاده کرد. این افزودنی را می توان به صورت دوغاب یا به صورت خشک اضافه کرد، هر کدام که نیاز تجهیزات بچینگ را برآورده کند. در هر دو مورد، عملکرد یکسان است.

افزایش قدرت

افزایش مقاومت بتن را می توان از طریق استفاده از افزودنی های فوق روان کننده برای تولید نسبت آب به سیمان پایین به بتن با عملکرد بالا به دست آورد.

این افزودنی‌ها باعث ایجاد اسلامپ بالا و بتن بسیار روان می‌شوند که به استحکام بالایی دست می‌یابد و در عین حال کارایی و پمپ‌پذیری عالی را فراهم می‌کند.

همچنین می‌توان از افزودنی‌های کاهش‌دهنده آب برای سازه‌های پیش‌ساخته/پیش تنیده استفاده کرد که در آن‌ها مطلوب است که نسبت آب به سیمان را به حداقل رساندن برای نفوذپذیری کم و مقاومت‌های اولیه بالا، بدون تأخیر در گیرش و از بین بردن نقاط قوت.

Fly Ash ساخت بتن قوی‌تر، بادوام‌تر و کار کردن با آن آسان‌تر

خاکستر بادی که از سوختن زغال سنگ به دست می‌آید، افزودنی ارزشمندی است که بتن را قوی‌تر، بادوام‌تر و کار کردن با آن را آسان‌تر می‌کند.

خاکستر بادی به تشکیل ترکیبات سیمانی برای افزایش مقاومت، نفوذ ناپذیری و دوام بتن کمک می کند.

دو دسته اصلی خاکستر بادی در بتن استفاده می شود، کلاس F و کلاسC.

کلاس F

کاهش جریان و جداسازی در بتن پلاستیکی. در بتن سخت شده، مقاومت نهایی را افزایش می دهد، انقباض و نفوذپذیری خشک شدن را کاهش می دهد، حرارت هیدراتاسیون را کاهش می دهد و خزش را کاهش می دهد.

کلاس C

ویژگی های منحصر به فرد خود سخت شوندگی را ارائه می دهد و نفوذپذیری را بهبود می بخشد. به ویژه در بتن پیش تنیده و سایر کاربردها که در آن به مقاومت های اولیه بالایی نیاز است، مفید است. همچنین در تثبیت خاک مفید است.

دود سیلیس: استحکام اولیه و نفوذپذیری کاهش یافته

دود سیلیس می تواند سهم قابل توجهی در استحکام بتن در سنین پایین داشته باشد. یک پوند دوده سیلیس تقریباً به اندازه یک پوند سیمان پرتلند گرما تولید می کند و حدود 3 تا 5 برابر مقاومت فشاری دارد.

دوده سیلیس بتن را به دو صورت واکنش پوزولانی پایه و اثر میکروپرکننده بهبود می بخشد. افزودن دوده سیلیس باعث بهبود چسبندگی بتن می شود و به کاهش نفوذپذیری کمک می کند، همچنین با هیدروکسید کلسیم تولید شده در هیدراتاسیون سیمان پرتلند ترکیب می شود تا دوام بتن را بهبود بخشد.

به عنوان یک میکروپرکننده، ظرافت شدید دود سیلیس به آن اجازه می دهد تا فضاهای خالی میکروسکوپی بین ذرات سیمان را پر کند. این امر نفوذپذیری را به شدت کاهش می دهد و پیوند خمیر به سنگدانه بتن حاصل را در مقایسه با بتن معمولی بهبود می بخشد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد میکروسیلیکا و فواید آن به این آدرس مراجعه کنید:

مقدار مصرف:

8 تا 15 درصد بر حسب وزن سیمان اما به عنوان افزودنی نه جایگزین
8 تا 10 درصد دوام بالا / نفوذپذیری کم مانند عرشه پل یا سازه های پارکینگ
10% تا 15% ستون های سازه ای با استحکام بالا
حداکثر 10 درصد تخت

مقدار مورد نیاز مربوط به دوز دود سیلیس و نسبت آب به مواد سیمانی است. دوده سیلیس سیمانی است، اما معمولاً به سیمان پرتلند موجود اضافه می شود و جایگزین آن نمی شود.

نکته: هر چه درصد دوده سیلیس بیشتر استفاده شود، مقدار فوق نرم کننده مورد نیاز بیشتر است – اما مخلوط می تواند “چسبنده” شود. برای بهبود کارایی، حدود 1/3 از فوق روان کننده را با یک کاهنده آب میان رده جایگزین کنید.

موارد استفاده:

  • نفوذپذیری بتن را کاهش می دهد
  • مقاومت بتن را افزایش می دهد
  • مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد

افزودنی های بتن که ترک خوردگی را کنترل می کنند و باعث کاهش خشک شدن یا ترک خوردگی انقباض می شوند.

خمیر سیمان هیدراته با از دست دادن رطوبت از منافذ بسیار کوچک خود منقبض می شود. از آنجایی که رطوبت در این منافذ کوچک از بین می رود، کشش سطحی آب باقیمانده تمایل دارد منافذ را به هم نزدیک کند که منجر به کاهش حجم در طول زمان می شود.

افزودنی های کاهش دهنده انقباض (SRA) برای کاهش اثرات انقباض خشک شدن با کاهش کشش سطحی در این منافذ طراحی شده اند.

لازم به ذکر است که نوع سنگدانه و خواص سیمان خود می تواند بر میزان ترک خوردگی تأثیر بگذارد. بنابراین، در صورت انجام آزمایش انقباض، مهم است که مواد خاص پروژه محلی را آزمایش کنید.

پخت نیز بر ترک خوردگی تأثیر می گذارد. در دال ها، قسمت بالایی تمایل به خشک شدن دارد و منقبض می شود در حالی که بخش های پایینی همچنان دارای رطوبت بیشتری هستند. این تفاوت در رطوبت را می توان با استفاده از افزودنی های کاهش دهنده انقباض تغییر داد، که نحوه حرکت آب از بتن را تغییر می دهد و منجر به پراکندگی رطوبت یکنواخت تر می شود.

حفاظت در برابر خوردگی

بتن مسلحی که در معرض نمک های یخ زدایی و محیط های دریایی قرار می گیرد، به ویژه در برابر خوردگی ناشی از کلرید حساس است.

یک مخلوط بتن با طراحی خوب، بادوام و با نفوذپذیری کم، محافظت در برابر خوردگی آرماتورهای ناشی از کلرید را فراهم می کند.

بازدارنده های خوردگی می توانند در سازه های پارکینگ، پل ها و محیط های دریایی موثر باشند. راه های دیگر کاهش خوردگی استفاده از درزگیرهای سطح نفوذی برای کمک به جلوگیری از نفوذ کلرید، میلگرد با پوشش اپوکسی یا دود سیلیس در مخلوط است. دود سیلیس می تواند دوام را افزایش داده و نفوذپذیری را کاهش دهد.

کلرید کلسیم در گذشته مورد استفاده قرار گرفته است زیرا نسبتاً ارزان است و باعث افزایش سرعت و توسعه اولیه قدرت می شود. با این حال، اثرات خورنده کلرید تا 20 سال پس از ریختن بتن مشاهده شده است. بنابراین، افزودنی‌های غیرکلریدی برای استفاده در مواردی که باید از خوردگی احتمالی فولاد تعبیه‌شده یا تحت تنش اجتناب شود، ساخته شده‌اند.

مانند سایر افزودنی‌ها، دستورالعمل‌های سازنده برای استفاده از آن در ارتباط با سایر افزودنی‌ها و دوز باید رعایت شود تا مؤثر باشد.

تنظیم شتاب

شتاب دهنده های ست با تسریع هیدراتاسیون سیمان کار می کنند، که منجر به کوتاه شدن زمان گیرش و افزایش استحکام در سنین پایین، به ویژه در دماهای سردتر می شود.

آنها سرعت رشد اولیه قدرت را افزایش می دهند و زمان لازم برای پخت و محافظت را کاهش می دهند.

در یک زمان، کلرید کلسیم مخلوط تسریع کننده غالب بود. با این حال، در حال حاضر توسط بسیاری از افراد به عنوان عامل اصلی مشکلات بتن درازمدت در نظر گرفته می شود. در اروپا، استفاده از کلرید کلسیم برای برخی کاربردها ممنوع است. در نظر گرفته می شود که کلرید به خوردگی آرماتورها یا فلز جاسازی شده در بتن کمک می کند. به نوبه خود این خوردگی با پوسته شدن، ترک خوردن، از بین رفتن پیوند همراه بوده و در صورت عدم تصحیح می تواند باعث خرابی نهایی عنصر درگیر شود.

اکنون، شتاب‌دهنده‌های بدون کلرید بر اساس سایر مواد شیمیایی در دسترس هستند.

تنظیم عقب ماندگی

در مواردی که تأخیر در زمان گیرش برای اطمینان از زمان قرارگیری، ارتعاش یا تراکم کافی لازم است، از کندگیرهای تنظیم استفاده می شود.

کندکننده‌های ست‌شدگی بتن پیش‌ساخته/پیش‌تنیده را بدون تأثیر منفی بر مقاومت نهایی، اجازه می‌دهند تا بتن با دمای بالاتر عمل‌آوری شود.

برنامه های کاربردی:

  • مسیرهای طولانی
  • کامیون ها برای مدت طولانی منتظر هستند – حتی برای یک بارندگی کوچک
  • خدمه قرار دادن زیر سرنشین
  • سرعت ریختن آهسته
  • مهر زنی بتن در هوای گرم

مواردی که باید در نظر گرفت:

محل پروژه – مسافت طولانی یا کوتاه

  • حجم بتن ریزی
  • میزان ریزش
  • روش قرار دادن

محیط بیرونی، داخلی

مقاطع ضخیم – (اگر شرایط وزش باد خشک باشد، خشک شدن زودهنگام سطح در حالی که بتن زیرین هنوز نرم است، می تواند پایان کار را دشوار کرده و منجر به ایجاد یک سطح موج دار یا ترک شود.

هنگامی که ممکن است به یک کندکننده تنظیم نیاز نباشد

  • مسیرهای کوتاه با قرارگیری سریع
  • موقعیت داخلی مرطوب خنک
  • زیرزمین مسکونی یا تجاری
  • سرعت ریختن سریع

جریان پذیری

فوق روان کننده ها (کاهش دهنده های آب برد بالا) می توانند یک بتن اسلامپ کم تا معمولی را به یک بتن روان با اسلامپ بالا تبدیل کنند که می تواند بدون لرزش یا بدون لرزش قرار گیرد. با این حال، تغییر در کاهش معمولاً بسته به نام تجاری و میزان دوز فقط حدود 30 تا 60 دقیقه طول می کشد.

کاهنده های آب برد بالا در طبقه بندی ASTM C494 نوع F یا نوع G قرار می گیرند. در هر صورت، می توان از آنها برای تولید اسلامپ های بسیار زیاد بدون جداسازی استفاده کرد، یک موقعیت ایده آل که در آن افزایش جریان پذیری به دلیل تقویت متراکم ضروری است.

سایر کاربردها و مزایای کاهنده آب با برد بالا عبارتند از:

  • قرار دادن دیوارهای دشوار
  • فرم های باریک
  • بخش هایی با مسدود کردن، نفوذها، یا موارد جاسازی شده
  • پمپاژ فواصل عمودی بالا
  • جاگذاری سریع بتن
  • افزایش ارتفاع بالابر و فاصله سقوط آزاد

توجه: افزایش نازکی مخلوط بتن به این معنی است که قالب ها باید محکم باشند تا از نشتی حتی از طریق اتصالات کوچک که می تواند منجر به پره ها و تغییر رنگ شود جلوگیری شود.

فوق روان کننده های نوع F

در محل کار اضافه شده و بتن را برای مدت کوتاهی روان نگه می دارد. در برخی موارد، بتن به سرعت اسلامپ را از دست می دهد.

فوق روان کننده های نوع G

می تواند در حین بسته بندی یا در محل کار اضافه شود. این ماده افزودنی گیرش را به تاخیر می اندازد، اما باعث می شود بتن برای مدت زمان طولانی تری روان شود که می تواند پایان کار را به تاخیر بیندازد. اگر زمان حمل به خصوص طولانی باشد، می توان نوع G را در کارخانه اضافه کرد. با این حال، اگر تحویل بیش از حد به تأخیر بیفتد، می توان اثرات آن را کاهش داد. برای بازیابی انعطاف پذیری مخلوط، دوز مجدد امکان پذیر است و توصیه های سازنده باید به دقت دنبال شود.

انواع افزودنی های بتن

  1. مواد افزودنی کاهنده آب
  2. مواد افزودنی تاخیری
  3. مواد افزودنی تسریع کننده
  4. افزودنی بتن حباب هوا
  5. مواد افزودنی پوزولانی
  6. مواد افزودنی ضد رطوبت
  7. مواد افزودنی تشکیل دهنده گاز
  8. مواد افزودنی بازآموزی هوا
  9. مواد افزودنی جلوگیری از انبساط سنگدانه های قلیایی
  10. مواد افزودنی ضد شستشو
  11. مواد افزودنی گروتینگ
  12. مواد افزودنی جلوگیری از خوردگی
  13. مواد افزودنی پیوند
  14. مواد افزودنی قارچ کش، میکروب کش، حشره کش
  15. مواد افزودنی رنگ آمیزی