افزودنی ها

افزودنی
تعریف:

طبق بند 3-6-1 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا) مواد افزودنی را چنین تعریف مینماید ” مواد افزودنی را نباید مواد مضاف و یا افزونه ها اشتباه کرد مواد مضاف ماده ای است که برای خواصی ویژه به منظور کمک به امر تولید سیمان ، با سیمان پرتلند و یا کلینکر آن در حین تولید در کارخانه آسیاب میشود . برای مثال ، به منظور تولید سیمان پرتلند آمیخته درصد معینی از روباره یا پوزولان ( 5 تا 70 درصد ) که مواد مضاف معدنی نام دارند در کارخانه و در موقع آسیاب کردن به سیمان افزوده میشود . در حالی که ماده افزودنی (مثل روان کننده و یا فوق روان کننده و یا مواد حباب زا و یا میکروسیلیس و یا …..) به مقدار کم در زمان اختلاط بتن با مصالح و اجزاء متشکله آن مخلوط میگردد ، وزن مواد افزودنی در نسبتهای اختلاط دخالت داده نمیشود . ”
بر طبق استاندارد ASTM C 125 و بر طبق بند 3-6-1 آیین نامه بتن ایران (آبا) ” ماده افزودنی ماده ای است به غیر از سیمان پرتلند ، سنگدانه ، و آب که به صورت 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 آن افزوده میشود

عملکرد مواد افزودنی در بتن
.مواد افزودنی به دو گروه تقسیم میشود
1 – مواد افزودنی شیمیایی
2 – مواد افزودنی معدنی. ”
بر طبق بند 9-3-5 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم ” مواد افزودنی یا چاشنی های بتن موادی هستند که به مواد اصلی ( سیمان و آب و مصالح سنگی ) ، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به بتن یا ملات افزوده میشود . مقدار افزودنیها کم است و در تعین نسبتهای اختلاط بحساب نمی آید . مواد افزودنی بصورت گرد و یا مایع هستند و یک یا چند ویژگیی بتن تازه یا سخت شده را تغییر میدهد .”
مواد افزودنی باید با استاندارد ملی ایران شماره 2930 مطابقت داشته باشد .بر طبق بند3-6 استاندارد ملی ایران شماره2930 “مواد افزودني بتن موادي هستند كه علاوه بر آب ، سيمان و سنگدانه به مقدار جزئي ، حداكثر پنج درصد وزني سيمان ، در زمان اختلاط به بتن اضافه مي‌شوند و موجب اصلاح برخي از خواص بتن تازه يا سخت شده مي‌شوند .”
بند 3 ـ 5 استاندارد ملی ایران شماره 3-1900 مشخصات مواد افزودنی ( مواد معین ) بتن را اینچنین معرفی نموده است ” مواد معين فرآورده‏هائي هستند كه بمنظور تغيير بعضي از مشخصات در ابتداي اختلاط و بمقدار كم به بتن اضافه ميشوند . اين مواد بشكل گرد يا مايع عرضه ميگردد كه در هر حال بايد توزيع يكنواخت آنها در مخلوط بتن تامين گردد
متداول‏ترين انواع مواد معين عبارتند از :
– مواد خميري كننده و روان كننده
– مواد هوا دهنده
– مواد كند كننده عمل گرفتن
– ضديخ و مواد تسريع كننده عمل گرفتن
– مواد آب بند كننده
– مواد اضافه كننده حجم
در مصرف مواد معين بايد توجه داشت كه مواد شيميائي تشكيل دهنده آنها روي بتن و آرماتور و ساير قطعات فلزي نظير لوله كشي‏ ها و غيره كه در داخل بتن قرار مي‏گيرند اثر سوء و تخريبي نداشته باشد . از مصرف كلرور كلسيم و مواد معين كلروردار با سيمان هاي حاصل از سنگ پاره كوره‏ هاي آهن گذاري و سيمانهاي سولفات دار و سيمانهاي آلومين دار بايد خودداري كرد . مصرف مواد اخيربا سيمان پرتلند معمولي و ساير سيمانها بلامانع ميباشد ولي بايد توجه داشت كه مقدار كل كلرور موجود در بتن اعم از اينكه با ماده معين و يا از طريق ساير مواد تشكيل دهنده بتن وارد مخلوط شده باشد از مقادير زير تجاوز ننمايد .
2 درصد براي بتن‏هاي بدون آرماتور و بتن آرمه در صورتيكه پوشش بتن روي آرماتور از 4 سانتيمتر كمتر نباشد .
1 درصد براي بتن آرمه در صورتيكه ضخامت پوشش بتن روي آرماتور 2 تا 4 سانتيمتر باشد .”

کلرورکلسیم درسازه های بتن آرمه باعث خوردگی آرماتورها میشود  .
بر طبق بند 9-3-5-2 مقررات ملی ساختمان مبحث شماره 9 “استفاده از کلرید کلسیم فقط در بتن بدون فولاد مجاز است و حداکثر مقدار مصرف آن 2 درصد وزنی سیمان است . ”
با اینکه مواد افزودنی بر خلاف سیمان ، سنگدانه ها و آب جز ترکیبات اصلی مخلوط بتن نمیباشد ، لیکن از اجزای مهم بتن بوده ، و هر روزه بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد . امروزه بر خلاف کشور ما در بسیاری از کشورها مخلوطی که حاوی هیچ گونه مواد افزودنی نباشد استثنایی به شمار می آید . ( بر خلاف کشور ما که چنانچه بتنی مواد افزودنی داشته باشد یک بتن استثنایی محسوب میگردد . )
علت رشد زیاد کاربرد مواد افزودنی در بتن ، آن است که این مواد قادرند امتیازات فیزیکی و اقتصادی خاصی را در بتن به وجود آورند .
مواد افزودنی معمولاً به صورت مایع و گاهی به صورت جامد عرضه میگردد . و معمولاً مقدار مصرف آن به صورت درصدی از جرم سیمان در بتن بیان میگردد .
بر طبق بند 9-3-5-2 مقررات ملی ساختمان مبحث شماره 9 ” حداکثر میزان مصرف مواد افزودنی 5 درصد وزنی سیمان میباشد .”
قدرت تاثیر هر ماده افزودنی در بتن بر حسب مقدار مصرف آن و مواد متشکله آن متفاوت است . اصولاً بعضی از تولید کنندگان مواد افزودنی بتن مایل هستند نسبت تغییرات بتن به مواد افزودنی از حساسیت زیادی برخوردار نباشد . زیرا همواردر حین تولید بتن ممکن است اشتباهات اتفاقی صورت پذیرد .
ایین نامه ACI 212 اهداف مهمی که برای کسب آن نتایج از مواد افزودنی استفاده میگردد بصورت ذیل ارائه نموده است .
افزایش حالت خمیری بتن بدون افزایش مقدار آب
کاهش آب انداختگی و جدا شدگی بتن
تعویق و یا تسریع زمان گیرش سیمان
تسریع مقاومت در سنین اولیه بتن
کاهش میزان حرارت زایی بتن
افزایش دوام بتن در برابر شرایط محیطی

همانگونه که قبلاً بیان شدبر طبق استاندارد بتن ایران (آبا) مواد افزودنی به دو گروه

1 – مواد افزودنی شیمیایی

2 –  مواد افزودنی معدنی تقسیم میگردند .

در مرحله بعد مواد افزودنی شیمیایی و سپس مواد افزودنی معدنی شرح داده میشود .

 

 

انواع مواد افزودنی شیمیایی

بر طبق بند 9-3-5 مقررات ملی ساختمان مبحث شماره 9 ” مواد افزودنی و یا چاشنی های بتن موادی هستند غیر از مواد اصلی ( سیمان ، آب ، و مصالح سنگی ) ، کمی قبل از اختلاط و یا در حین اختلاط به بتن یا ملات افزوده میشود . مقداروزنی و یا حجمی مواد افزودنی کم است و در تعیین نسبتهای اختلاط به حساب نمی آید . مواد افزودنی معمولاً به صورت گرد و یا مایع هستند و یک و یا چند ویژگی بتن تازه یا سخت شده را تغییر میدهند و هدف از کاربرد آنها اصلاح برخی از این ویژگیها است .  اگر چه در عین حال ممکن است موجب اختلال و بروز عیب در پاره ای از ویژگیهای دیگر بتن شوند ، این امر نباید خارج از محدوده مجاز استاندارد باشد .

مواد افزودنی اگرفقط  بر روی یکی از خواص بتن ( تازه یا سخت شده ) تاثیر بگذارد مواد افزودنی تک منظوره ، و در غیر این صورت مواد افزودنی چند منظوره ، نامیده میشود .

مواد افزودنی چند منظوره دارای یک عملکرد اصلی و یک یا چند عملکرد جنبی هستند که بسته به مورد مصرف ممکن است عملکرد اصلی آنها تغییر کند . ”

 

پدیدهای گیرش و سخت شدگی خمیر سیمان پرتلند در اثر تبلور پیشرونده محصولات هیدراتاسیون میباشد . بنابراین عقلانی است که فرض شود که به وسیله افزودن مواد شیمیایی قابل حل خاصی به سیستم خمیر سیمان میتوان برروی سرعت هیدراتاسیون و میزان تبلور محصولات هیدراتاسیون ، و نتیجتاً بر روی مشخصات گیرش و سخت شدگی خمیر سیمان تاثیر گذاشت .

مواد افزودنی در بتن به دو صورت مواد افزودنی شیمیایی و مواد افزودنی معدنی بکار میروند در ابتدا مواد افزودنی شیمیایی و سپس مواد افزودنی معدنی شرح داده میشود .

مواد افزودنی شیمیایی عموماً براساس عملکرد آنها در بتن به صورت زیر طبقه بندی میگردند

طبقه بندی آیین نامهASTM C 494-92  به شرح زیر است .

افزودنی نوع A        کاهش دهنده آب ( ماده افزودنی کند گیر کننده )

افزودنی نوع  B       کند گیر کننده  ( ماده افزودنی تند گیر کننده )

افزودنی نوع   C      تسریع کننده  ( ماده افزودنی زود سخت کننده یا تسریع کننده زمان سخت شدگی )

افزودنی نوع  D      کاهش دهنده آب و کند گیر کننده

افزودنی نوع  E      کاهش دهنده آب و تسریع کننده

افزودنی نوع   F     کاهش دهنده زیاد آب ( فوق روان کننده )

افزودنی نوع  G     کاهش دهنده زیاد آب و کند گیر کننده ( فوق روان کننده و کند گیر کننده)

علاوه بر این مواد افزودنی که بیان شد مواد افزودنی دیگری برای سایر مقاصد مانند

کم کردن حباب هوا و یا حباب زا نمودن بتن ( ماده افزودنی حباب هوا ساز )

یا ضد باکتری نمودن بتن

یا ضد آب نمودن بتن ( ماده افزودنی کاهنده جذب آب )

و یامواد افزودنی معدنی ….. وجود دارد

بند 9-3-5-3 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم  مواد افزودنی تک منظوره و بند 9-3-5-4 مواد افزودنی چند منظوره را مشخص نموده است

مواد افزودنی حباب زا موادی هستند که سبب تشکیل حباب های بسیار ریزهوا که بطور یکنواخت در حجم بتن یا ملات توزیع شده اند، میگردند .این حباب ها پس از سخت شدن بتن یا ملات در آن باقی میماند .

طبق بند 3-6-3-1 آیین نامه بتن ایران (آبا) ” مواد افزودنی حباب ساز موادی هستند که سبب تشکیل حبابهای بسیار ریز هوا که بطور یکنواخت در حجم بتن و یا ملات توزیع شده اند ، میگردد . این حبابها باید پس از سرد شدن بتن یا ملات در آن باقی بماند . حبابهای هوا پایایی بتن را در برابر رطوبت ، و یخ زدن و آب شدن های مکرر افزایش میدهند و مقاومت بتن را در برابر پوسته شدن های سطحی ناشی از یخ زداهای شیمیایی زیاد میکند . همچنین با مصرف این مواد کارایی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده به میزان قابل توجه بیشتر میشود و نیز جدا شدن دانه ها و آب انداختن بتن کاهش می یابد و یا از بین میرود . مشخصات مواد افزودنی حباب ساز باید با (دت ) 402 مطابقت داشته باشد .”

استاندارد BS 5075 :82 بخش اول  مواد افزودنی تسریع کننده و کندگیر کننده و کاهش دهنده آب و در بخش سوم همان آیین نامه فوق روان کننده ها را مطرح نموده است .

استاندارد ملی ایران به شماره 2930 و بند 9-3-5-5 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم آزمون های الزامی مواد افزودنی را شرح داده است .

بهر حال تاکید بر این نکته ضروری است که هیچ نوع ماده افزودنی وجود ندارد که جبران کننده کاستی های احتمالی در اجرای خوب بتن باشد .

در اثر ترکیب سیمان پرتلند و آب هر یک از ترکیبات چهار گانه سیمان ( C3S و  C2S و  C3A و  C4AF) با آب ترکیبات شیمیایی انجام داده ( هیدراتاسیون ) و این واکنشها توام با تولید حرارت میباشد . محصول هیدراتاسیون شامل ترکیب هیدرواکسید کلسیم ( Ca (OH)2 ( (C-H )  و هیدرات سیلیکات کلسیم  ( 3CaO.2SiO2.3H2O )( C-S-H )و سولفو آلومینات کلسیم (3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O )       ( C-A-S-H ) میباشد . خواص مکانیکی بتن مانند گیرش و سخت شدن ، مقاومت و غیره عمدتاً به هیدرات سیلیکات کلسیم (3CaO.2SiO2.3H2O) ( C-S-H ) بستگی دارد . در واقع این ماده منبع اصلی قدرت سیمان پرتلند میباشد .

یک ماده افزودنی تسریع کننده باعث سرعت بخشیدن به هیدراتاسیون خمیر سیمان میگردد و مواد افزودنی کند گیر کننده مانع انجام ترکیبات شیمیایی هیدراتاسیون میگردند.

نتیجه بخش بودن و میزان تاثیر هر ماده افزودنی به عوامل گوناگون از جمله نوع و عیار سیمان ، مقدار آب ، دانه بندی ، شکل دانه ها ، نسبت اختلاط مصالح ، مدت اختلاط ، اسلامپ ، دمای بتن ، هوای محیط ، کاربرد همزمان افزودنیهای دیگر ، …. بستگی دارد .

مواد افزودنی روان کننده ها نوع A و D و E

روان کننده ها در بتن به منظور دست یابی به یک یا چند مورد از موارد ذیل در بتن مورد استفاده قرار میگیرد .

1 –  کاهش نسبت آب به سیمان با حفظ کارایی و رسیدن به مقاومتی بالاتر.

2 – بالا بردن کارایی و سادگی بتن ریزی در قالب خصوصاً در سازه های بتن آرمه با میلگرد انبوه و فشرده و موقعیتهای غیر قابل دسترسی .

3 – کاهش مقدار سیمان مصرفی با حفظ کارایی و در نتیجه کاهش حرارت ناشی از هیدراتاسیون در بتن .

مواد افزودنی نوع A در آیین نامه ASTM کاهش دهنده آب میباشند ، اما اگر خاصیت کاهش دهندگی آب آنها همراه با ایجاد تاخیر در گیرش باشد در گروه D قرار میگیرند  ، و اگر خاصیت کاهش دهندگی آب آنها همراه باتسریع در گیرش باشد در گروه E  قرار میگیرند .

بند 3-6-1 استاندارد ملی ایران شماره 2930 ” مواد افزودني كه بر روي چند خاصيت بتن تازه يا سخت شده اثر مي‌گذارند و بيش از يك عملكرده مشخص را دارا باشد ، ماده افزودنی چند منظوره گفته میشود .”

بند 3-6-3-2 آیین نامه بتن ایران (آبا) بیان میدارد که “ماده افزودنی کاهنده آب به منظور تقلیل مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن ، یا افزایش روانی بتن در شرایط یکسان میزان آب مصرفی بکار میرود . این مواد به دو نوع کاهنده معمولی و کاهنده قوی آب تقسیم میشود .   ”

بند 3-6-3-3 آیین نامه بتن ایران (آبا) بیان میدارد” ماده افزودنی کند گیر کننده به منظور به تاخیر انداختن گیرش بتن بکار میرود  و به سه نوع کند گیر کننده ، کند گیر کننده و کاهنده معمولی آب و کند گیر کننده و کاهنده قوی آب تقسیم میشود .  ”

هدف از بکار بردن مواد افزودنی کاهش دهنده آب دربتن کاستن از مقدار نسبت آب به سیمان با حفظ روانی مورد نظر ویا افزایش روانی در یک نسبت آب به سیمان ثابت و افزایش مقاومت فشاری و کاهش خطراتی مانند آب انداختن بتن ، جداشدگی ، افت ، خزش ،….. در بتن میباشد .                                                                                           طبق بند 3-6-7 استاندارد ملی ایران شماره2930 ” ماده افزودني كاهنده آب/ روان كننده: ماده افزودني است كه بدون تغيير رواني ، مقدار آب مخلوط بتن را كاهش مي‌دهد يا بدون تغيير مقدار آب ، اسلامپ و رواني را افزايش مي‌دهد يا هر دو اثر را بطور همزمان ايجاد مي‌كند .”

به طور کلی مواد افزودنی کاهش دهنده آب بر روی انواع سیمانهای پرتلند و همچنین سیمان های پر آلومین و یا سیمانهای پوزولانی موثر هستند ولی تاثیر این مواد بر روی سیمان های گوناگون متفاوت است  ( بیشترین اثر را برروی سیمان پوزولانی دارد ) میزان واقعی تاثیر هر ماده افزودنی کاهش دهنده آب به مقدار سیمان ، مقدار آب ، نوع واندازه سنگدانه ها ، وجود پوزولان ها ، مواد حباب زا ، دما …… بستگی دارد .

بر طبق بند 3-6-3-2 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا) ” کاهنده های معمولی ( روان کننده ها ) حداقل 5 درصد و کاهند ه های قوی ( فوق روان کننده ها ) حداقل 12 درصد آب اختلاط بتن را در کارایی ثابت ، نسبت به بتن شاهد ، تقلیل میدهند . افزودنیهای کاهنده معمولی میتواند کند گیر کننده و یا تسریع کننده باشد در حالی که افزودنیهای کاهنده قوی آب معمولاً عملکرد کند گیر کننده دارند . در بتن های ساخته شده با بعضی از افزودنیهای کاهنده آب ، با وجود کاهش مقدار آب ، افزایش قابل توجه در میزان جمع شدگی خشک شدن بتن مشاهده شده است

بند 9-3-5-2 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم ” حداکثر میزان مصرف مواد افزودنی را 5 درصد وزنی سیمان است . استفاده از کلرید کلسیم فقط در بتن بدون فولاد مجاز است و حداکثر مقدار مصرف آن 2 درصد وزنی سیمان است . در هر حال مواد افزودنی نباید بیشتر از مقداری که تولید کننده مشخص کرده است مصرف شوند . ”

هنگامی که بتنی با نسبت آب به سیمان پایین ساخته میشود . چنانچه از روان کننده در این بتن استفاده نگردد ، بتنی با یکنواختی یکسان بدست نمی آید ، زیرا اولاً آب دارای کشش سطحی زیاد است و ثانیاً ، ذرات سیمان تمایل به جمع شدگی و بهم پیوستن و تشکیل گلوله های سیمانی را دارند . برای رفع این مشکل استفاده از روان کننده ها در بتن بسیار کار ساز خواهد بود .

عملکرد اینگونه مواد افزودنی در بتن ( نوع A , D , E ) به این صورت است که این مواد همراه با آب ، جذب سطح سیمان میشوند در سطح مشرک دو فاز آمیخته نشدنی  بار منفی ایجاد مینماید و نیروهای فیزیکی و شیمیایی موثر بر سطح مشترک را تغییر میدهند . این بار منفی ایجاد شده نیروی دافعه ای بین کلیه ذرات بتن ایجاد مینماید و موجب پراکنده شدن آنها و باعث پخش و یکنواختی بیشتر بتن میگردد . در اثراین بار منفی ایجاد شده ، حباب های هوا نیز دفع شده و نمیتوانند به ذرات سیمان بچسبند و این بار منفی ایجاد شده از لخته شدگی که باعث محبوس شدن قسمتی از آب بتن ومتمرکز شدن بتن در یک محل میگردد جلوگیری مینماید در نتیجه به علت پخش شدن یکنواخت سیمان مساحت سطح سیمان را که میتواند در مقاومت شرکت کند افزایش می یابد و از طرف دیگر به علت عدم محبوس شدن آب در بین ذرات سیمان ، آب موجود برای هیدراتاسیون افزایش می یابد .

علاوه بر مطالب کفته شده که باعث یکنواختی بیشتر بتن میگردد بار الکتریسیته ساکن ایجاد شده (به وسیله مواد افزودنی گروهایA , D, E ) سبب میشود که در اطراف هر ذره سیمان قشری از ملکولهای جهت داده شده آب ، که از نزدیک شدن ذرات به یکدیگر جلوگیری مینماید ، تشکیل گردد . بنابر این ذرات قابلیت تحرک بیشتری پیدا میکنند و روانی افزایش می یابد از طرف دیگر به علت پخش شدن یکنواخت ذرات سیمان دربتن مساحت سطح بیشتری از ذرات سیمان هیدراته شده ودر کسب مقاومت شرکت خواهند کرد و بنابراین هیدراتاسیون با روند سریعتری ( نسبت به بتن بدون افزودنی ) پیشرفت مینماید.

روان کننده ها در بازار به نام پلاستی سایزر(plasticizer) نامیده میشوند .

میزان تاثیر مواد افزودنی در رابطه با مقاومت ، به میزان قابل ملاحظه ای با ترکیبات سیمان تغییر میکند . بیشترین تاثیر وقتی است که سیمان حاوی قلیایی کم و یا مقدار کم C3A  باشد . بنابراین مواد افزودنی کاهش دهنده آب در بتنهایی که با سیمانهای پوزولانی ساخته میشوند عملکرد بهتری نسبت به سیمانهای پرتلند ( پرتلند نوع 1 الی 5 ) از خود نشان میدهند .

در حالی که ازدیاد میزان مصرف مواد افزودنی کاهش دهنده آب ، کارایی را افزایش میدهد ، باعث تاخیر قابل ملاحظه ای درگیرش میگردد ، ولی این تاخیر در گیرش باعث کاهش مقاومت دراز مدت بتن نمیگردد .

ماده اولیه مواد افزودنی نوع D  به دو گروه اصلی تقسیم میگردند

1 – اسیدهای لیگنوسولفونیک و نمکهای آنها

2 – اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک و نمکهای آنها

مشتقات این مواد به عنوان کند گیر کننده عمل نمی نمایند ، وحتی ممکن است رفتار تسریع کنندگی نیز داشته باشند ، بنابراین  اینگونه مشتقات برای مواد افزودنی کاهش دهنده آب از نوع  A , E  بکار برده میشوند .

در مواقعی که پایه اصلی مواد افزودنی کاهش دهنده آب بر مبنای لینگوسولفونات باشد میتواند تاثیراتی بر هوازایی بتن داشته باشد . این مسئله از دو نظر اهمیت دارد .

1 – از آنجاییکه این امر باعث کاهش مقاومت بتن میگردد باید با افزودن مقدار کمی از یک افزودنی کاهش دهنده هوا مانند تری بوتیل فوسفات مقدار حباب زایی بتن را کنترل نمود .

2 – از طرف دیگر حبابهای هوا تولید شده کارایی بتن را بهبود می بخشد .

مواد افزودنی کاهش دهنده آب که دارای پایه لیگنوسولفونات هستند ، خطر جمع شدگی بتن را افزایش میدهد ، اما دیگر مواد افزودنی این خطر را ندارند .

مواد افزودنی کند گیر کننده ها نوع  B

مواد افزودنی نوع B  درآیین نامه ASTM  به عنوان کند گیر کننده مطرح میگردد . عملکرد آنها تاخیر در زمان گیرش نهایی بتن میباشد . کند گیر کننده ها برای بتن ریزی در هوای گرم و برای جلو گیری از ایجاد سطوح واریز و افزایش زمان لازم برای حمل و نقل و در قالب ریختن و تراکم به کار میبرند .

استاندارد ACI 212 در مورد موارد استفاده از دیر گیر کننده موارد زیر را  بیان داشته است .

1 – برای جبران شرایط بد دمای محیط  ، خصوصاً در آب و هوای گرم . برای امکان ریختن و پرداخت درست ، برای غالب آمدن بر اثرات زیان آور و تسریع کنندگی دمای زیاد .

2 – برای کنترل گیرش واحدهای سازه ای بزرگ جهت حفظ کارایی بتن در کل مدت زمان ریختن بتن در قالب جهت جلوگیری از تشکیل اتصال سرد در بتن .

اثر کند گیر کنندگی به وسیله شکر ، مشتقات کربوهیدراتها ، نمکهای محلول روی ، براتهای محلول ، متانول ، …… را میتوان در بتن به وجود آورد .

استفاده از شکر به میزان  05/0 درصد وزن سیمان به صورت دقیقاً کنترل شده به صورت کند گیر کننده قابل قبول در بتن عمل خواهد کرد و باعث تاخیر در گیرش بتن در حدود 4 ساعت خواهد شد. مقدار زیادتر شکر( 2/0الی 1 درصد وزن سیمان ) عملاً از گیرش سیمان جلوگیری خواهد کرد .

در مواقعی که دستگاه مخلوط کن خراب شده باشد و نتوان بتن داخل آنرا تخلیه نمود میتوان 1 درصدوزنی سیمان شکر به بتن اضافه نمود و مانع گیرش سیمان در داخل میکسر شد .

وقتی که از شکر به عنوان کند گیر کننده در بتن استفاده میگردد مقاومت اولیه بتن بشدت کاهش می یابد ولی پس از 7 روز چندین درصد افزایش مقاومت درمقایسه با نمونه ای که از کند گیر کننده استفاده نشده است ، به وجود خواهد آمد . این امر احتمالاً ناشی از متراکم شدن ژل سیمان هیدراته شده در اثر تاخیر در گیرش میباشد .

تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا) بند 3-6-3-3 و آیین نامه ASTM C 494-92  و همچنین آیین نامه         BS 5075:82 در مورد مواد افزودنی نوع B چنین دستوراتی را بیان نموده است

1 – ماده افزودنی باید زمان گیرش بتن را حداقل یک ساعت بتاخیر بیندازد ولی این تاخیر در هیچ حالتی نباید بیشتر از سه ونیم ساعت باشد . تفسیر آیین نامه آبا این محدوده را یک ونیم الی سه ونیم ساعت اعلام نموده است .

2 – مقاومت فشاری نمونه ساخته شده با افزودنی نوع B  از عمر سه روزه به بعد می تواند ده درصد کمتر از مقاومت بتن شاهد باشد . تفسیر آیین نامه آبا این محدوده را از سن یک روزه تا یک ساله اعلام نموده است .

مواد افزودنی تسریع کننده ها نوع C  

بند 3-6-3-4 آیین نامه بتن ایران (آبا) بیان میدارد که “ماده افزودنی تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش بتن ، یا تسریع در کسب مقاومت بتن در سن کمتر ، یا به هر دو منظور به کار میرود و به دو نوع تسریع کننده ، و تسریع کننده و کاهنده معمولی آب تقسیم میشود. ”

مواد افزودنی نوع C  درآیین نامه ASTM به عنوان تسریع کننده مطرح میگردد . عملکرد آنها تسریع در زمان گیرش نهایی بتن میباشد .

بند 3-6-3-4 تفسیربخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا) و آیین نامه ASTM C 494-92 در مورد مواد افزودنی نوع  C  چنین دستوراتی را بیان نموده است .

1 – زمان گیرش نهایی اندازه گیری شده با روش مقاومت در مقابل نفوذ میله طبق استاندارد ASTM C 403-92 حداقل یک ساعت زودتر ، اما بیشتر از 5/3 ساعت زودتر از مخلوط شاهد رخ ندهد .

2 – مقاومت فشاری 3 روزه نمونه باید  حداقل25 درصد بیشتر از مقاومت فشاری بتن شاهد باشد .

3 – مقاومت فشاری نمونه پس از عمر 28 روزه میتواند کمتر از مقاومت بتن شاهد باشد ولی سیر نزولی مقاومت جایز نیست .

آیین نامه BS 5075:82 تمام مطالب گفته شده در آیین نامه ASTM C 494-92 را بیان نموده است با این تفاوت که بیان نموده که مقاومت فشاری یک روزه نمونه باید حداقل 25 درصد بیشتر از مقاومت فشاری بتن شاهد باشد .

تسریع کنندها را در موارد زیر میتوان استفاده نمود.

1 – در بتن ریزی در هوای سرد تسریع کننده باعث سرعت بخشیدن به هیدراتاسیون سیمان میگردد و در نتیجه بتن در زمان کوتاهی به مقاومت نسبتاً خوبی میرسد ودر نتیجه قادر خواهد بود یک سیکل یخ بندان را تحمل نماید .

چنانچه در دمای زیاد ( هوای گرم ) از تسریع کننده در بتن استفاده گردد باعث سرعت بخشیدن به هیدراتاسیون سیمان میگردد و در نتیجه باعث ایجاد ترکهای ناشی از جمع شدگی میگردد .

2 – در کارهای تعمیراتی و کارهایی که نیاز به سرعت کار باشد و نیاز به بهره برداری سریع از سازه باشد .

استاندارد ACI 212 در مورد مواد افزودنی تسریع کننده چنین بیان داشته است این مواد ، خصوصاً در آب و هوای سرد برای موارد زیر مفید واقع میشوند

1 – تسریع در شروع عملیات پرداخت بتن ، و وقتی که کاربرد برای محافظت لازم باشد .

2 – کاهش زمان لازم برای عمل آوری درست و محافظت از بتن .

3 – افزایش کسب مقاومت اولیه ، بطوری که برداشتن زودتر قالبها و استفاده زودتر از سازه ممکن شود .

متداول ترین تسریع کننده بتن کلرید کلسیم میباشد (CaCl2  ) کلرید کلسیم در تسریع نمودن هیدراتاسیون سیلیکاتهای کلسیم بخصوص C3S بسیار موثر است . این ماده تسریع کننده موثر و ارزان ، یک عیب عمده ای دارد و آن اینکه باعث خوردگی سریع میلگردهای مدفون در بتن میگردد و درنتیجه در تمامی استانداردها و آیین نامه های مختلف استفاده از کلرید کلسیم را در سازه های بتن آرمه بهیچ وجه  جایز نمی داند . و حتی در بسیاری از همین آیین نامه ها حتی استفاده از کلرید کلسیم را در سازه های بتن غیر مسلح را نیز جایز نمیداند زیرا مقاومت سیمان در برابر سولفاتها با افزودن کلرید کلسیم کاهش می یابد و خطر واکنشهای قلیایی سنگدانه ها ، (وقتی که سنگدانه ها واکنش زا باشند) افزایش می یابند . آیین نامه بتن ایران (آبا) در بند 3-6-3-4 و بند 9-3-5-2 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم “استفاده از کلرید کلسیم را به عنوان ماه افزودنی تسریع کننده فقط در بتن بدون آرماتور مجاز است .در این صورت مشخصات کلرید کلسیم باید مطابق (دت ) 404 باشد .  مقدار کلرید کلسیم نباید بیشتر ازحد لازم برای حصول نتیجه مورد نظر باشد ، و به هر حال این مقدار نباید از 2 درصد وزنی سیمان تجاوز کند. ”

طبق بند 3-6-3-4  تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ابران (آبا) ” در شرایط زیر استفاده از کلرید کلسیم یا هر ماده افزودنی حاوی کلرید توصیه نمیشود ، در بتن حاوی اقلام آلومینیومی مدفون به دلیل خطر خوردگی شدید ، بویژه اگر بتن در محیط مرطوب قرار گیرد ، در بتن ریخته شده در قالبهای فلزی گالوانیزه ماندگار ، در بتنهای رویارو با واکنش شیمیایی سنگدانه ها یا در معرض خاک یا آب حاوی سولفاتها ، و بطور کلی در بتن ریزی در هوای گرم ”

افزودن کلرید کلسیم از خطر یخ زدگی در روزهای اولیه میکاهد ولی بر مقاومت بتن در برابر یخ زدن و آب شدن آن تاثیر منفی میگذارد .

از دیگر معایب افزودن کلرید کلسیم آن است که جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن را حدود 10 الی 15 درصد و حتی گاهی بیشتر افزایش میدهد و به خزش بتن نیز می افزاید .

از جنبه های مثبت افزودن کلرید کلسیم آن است که مقاومت سایشی آن برای تمام عمر افزایش می یابد و وقتی از بتن غیر مسلح استفاده میگردد و از بخار برای عمل آوری استفاده میگردد کلرید کلسیم باعث افزایش مقاومت میگردد .

اثرات کلرید سدیم (NaCl) مشابه عملکرد کلرید کلسیم (CaCl2) میباشد ولی با شدت کمتر .

از دیگر افزودنیهای نوع C میتوان از نیتریت کلسیم ، نیترات کلسیم ، فرمات کلسیم ، فرمات سدیم ، تری اتانول آمین ، تیوسیانات سدیم ، کلرورآلومنیم ، کربنات پتاسیم ، آلومینات سدیم ،  …… نام برد که بحث در مورد خصوصیات هر کدام از آنها خارج از محدوده این کتاب میباشد .

روشهای دیگری نیز برای تسریع گیرش و کسب مقاومت سریعتر بتن وجود دارد مانند استفاده از سیمان پرتلند نوع 3 ، تقلیل نسبت آب به سیمان از طریق افزایش عیار سیمان ، عمل آوری بتن در دمای بالاتر ، ….

بر طبق بند 3-6-3-4 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا)” مصرف مواد تسریع کننده ، غالباً موجب افزایش جمع شدگی خشک شدن ، جمع شدگی حرارتی و نیز افزایش ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری میشود . برای کاهش نقطه انجماد بتن نباید از تسریع کننده استفاده کرد ، زیرا مقدار مورد نیاز آنها برای تقلیل نقطه انجماد به قدری زیاد است که میتواند روی مقاومت و سایر خواص بتن آثار منفی شدید داشته باشد .

فوق روان کننده ها مواد افزودنی نوع F  وG

مواد افزودنی نوع F  در آیین نامه ASTM فوق روان کننده ها میباشند و چنانچه فوق روان کننده ها خاصیت کندگیر کنندگی را نیز داشته باشند به آنها نوع  G گفته میشود .

فوق روان کننده ها مواد افزودنی هستند که آب را کاهش میدهند ، اما این کاهش دهندگی بطور قابل ملاحظه و بارزی نسبت به کاهش دهندگی مواد افزودنی کاهش دهنده آب ( نوع A , D , E ) بیشتر است بعلاوه فوق روان کننده ها معمولاً از نظر ماهیت با انواع روان کننده ها متفاوت میباشند ، در نتیجه بطور قابل ملاحظه ای خصوصیات بتن تازه و یا بتن سخت شده با بتنی که از روان کننده ها استفاده شده است متفاوت است .بر طبق بند 3-6-8 استاندارد شماره 2930 ایران”ماده افزودني فوق كاهنده آب/ فوق روان كننده:ماده افزودني است كه بدون تغيير رواني ، مقدار آب مخلوط بتن را به ميزان قابل ملاحظه‌اي كاهش مي دهد ، يا بدون تغيير مقدار آب ، اسلامپ و رواني را به ميزان قابل ملاحظه‌اي افزايش مي‌دهد ، يا هر دو اثر را بطور همزمان ايجاد مي‌كند .”

فوق روان کننده ها تحولی در کاربرد بتن به صورتهای مختلف ایجاد نموده اند به صورتی که بدون وجود آنها ساخت بتن توانمند ( بتنی که از نظر مقاومت و سایر خواص برجسته است ) مقدور نبود . فوق روان کننده هابه صورت موفقیت آمیزی با بتن خاکستر بادی مصرف میشوند فوق روان کننده ها به ویژه وقتی که دوده سیلیسی در مخلوط وجود داشته باشد بسیار بهتر عمل خواهند نمود . فوق روان کننده ها تاثیری بر جمع شدگی بتن ، خزش بتن ، مدول الاستیسیته بتن ، مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن ندارد .

به این دلایل در آیین نامهASTM C 494-92  عملکرد فوق روان کننده ها را برای بتن با مقاومت خیلی زیاد و در ASTM C 1017-92 عملکرد فوق روان کننده ها را برای بتن سیال ودر آیین نامه BS 5075 :85 برای هر دو نوع بتن الزامات اجرایی فوق روان کننده ها را توضیح داده است .  بتنی که در آن از فوق روان کننده ها استفاده میگردد دارای روانی بسیار زیادی میگردد در نتیجه بتن حاصل را میتوان با تراکم اندک و یا حتی در بسیاری از موارد بدون تراکم در قالب ریخت و خطرات آب انداختن و جدا شدگی در آنها به وجود نمی آید به چنین بتنی بتن سیال گفته میشود و برای بتن ریزی در مقا طعی که تراکم میلگرد در آنها زیاد است و یا جاده های بتنی ویا در مواردی که سرعت بتن ریزی خیلی زیاد باشد از بتن سیال استفاده میگردد .

فوق روان کننده هادر بازار به نام سوپر پلاستی سایزر(super plasticizer) عرضه میگردند .

مواد اولیه فوق روان کننده ها بر چهار پایه اصلی استوار است

1 – بر پایه نفتالین فرم آلد ئید سولفوناته (برای اختصار فوق روان کننده بر پایه نفتالین بیان میگردد )

2 – بر پایه ملامین فرم الدئید سولفوناته  (برای اختصار فوق روان کننده بر پایه ملامین بیان میگردد )

3 – بر پایه لینگوسولفو ناتهای اصلاح شده ( برای اختصار فوق روان کننده اصلاح شده بیان میگردد )

4 – بر دیگر پایه ها مانند استرهای اسید سولفونیک ویا استرهای هیدرات کربن و….

فوق روان کننده ها ، پلیمرهای آلی محلول در آب بوده که با بکاربردن فرایند پیچیده پلیمریزاسیون تولید رشته های دراز مولکولی با جرم مولکولی زیاد را تولید مینمایند . بنابراین ماهیت اصلی این فوق روان کننده ها بر طول این رشته ها و کمترین ارتباط بین مولکولی میباشد . مهمترین اثر این رشته های دراز مولکولی آن است که دور تا دور ذرات سیمان میپیچند و بار منفی زیادی به ذرات سیمان میدهند بطوری که نیروی دافعه زیادی در آنها به وجود می آید و این امر منجر به پراکندگی و پخش یکنواخت ذرات سیمان میگردند و در نتیجه کارایی خیلی زیاد تغییر میکند بنابراین میتوان برای کسب کارایی ثابت مقدار آب را به شدت کاهش داد . و در نتیجه مقاومت بشدت افزایش می یابد .  باید توجه داشت که فوق روان کننده ها به صورت بنیادی ساختار هیدراته شده خمیر سیمان را تغییر نمی دهد و اثر عمده آنها ، توزیع بهتر ذرات سیمان و در نتیجه هیدراتاسیون بیشتر و بهتر است در شکل شماره 35 پراکندگی ذرات سیمان در آب بخوبی نشان داده شده است .

از خصوصیات دیگر فوق روان کننده ها اینکه فوق روان کننده ها تاثیر قابل ملاحظه ای بر کشش سطحی آب ندارند و مقدار زیادی حباب هوا تولید نمی نمایند  بنابراین خطر وجود حبابهای هوا ( در اثر مصرف بیشتر ) و کاهش مقاومت در فوق روان کننده ها نسبت به روان کننده ها به مراتب کمتر است .

اگر به منظور دست یابی به نسبت آب به سیمان خیلی کم نیاز به استفاده از درصد زیادی از فوق روان کننده ها باشد بناچار باید سازگاری ترکیب فوق روان کننده و سیمان را دقیقاً مد نظر قرار داد . مواردی که باید در نظر گرفته شود عبارتند از

در جه نرمی سیمان – هرچه سیمان نرم تر باشد مقدار مصرفوق روان کننده یا روان کننده مورد نیاز برای دست یابی به کارایی معین بیشتر خواهد شد .

خواص شیمیایی سیمان- تری کلسیم آلومینات (C3A)در سیمان که از تاثیر مقدار معینی از فوق روان کننده ها میکاهد

 

زمان بهینه برای عملکرد افزودنی ها

از دیدگاه تئوری زمان بهینه برای افزودن فوق روان کننده ها تقریباً آغاز زمان غیر فعال بودن سیمان ( زمان کوتاهی بعد از اضافه نمودن آب به بتن  که هنوز هیدراتاسیون شروع نشده است )  در حالتی است که فوق روان کننده وجود ندارد ، میباشد . در نمودار شماره 23 مثالی از افت کارایی در بتن ساخته شده با فوق روان  کننده بر مبنای نفتالین نشان داده شده است.

سه افت اسلامپ در بتن
معمولی و بتن با مواد افزودنی

بنابراین بهتراست افزایش مواد افزودنی به بتن بلافاصله پس از افزودن آب به سیمان صورت گیرد . در غیر اینصورت واکنش های اولیه هیدراتاسیون اجازه نخواهند داد فوق روان کننده ها به نحوه موثری در پخش ذرات سیمان موثر واقع گردند .
تاثیر افزودنیها در بتن (بخصوص روان کننده ها و فوق روان کننده ها) در جلو گیری از دوباره لخته شدن ذرات سیمان فقط تا زمانی ادامه پیدا میکند که تعداد کافی ازمولکولهای ماده افزودنی در دسترس باشد تا بتوان سطوح ذرات سیمان را با آن پوشش داد . از آنجایی که تعدادی از مولکولهای مواد افزودنی درمحصولات هیدراتاسیون محبوس میگردند از درصد افزودنی آزاد در مخلوط بتن کاسته میکردد و در نتیجه عملکرد افزودنی در بتن بشدت کاسته میگردد .
بر طبق بند 3-6-3-5 تفسیر آیین نامه بتن ایران (آبا) ” اثر روان کننده های اعلا ( فوق روان کننده ها ) در محدوده زمانی کوتاه 30 الی 60 دقیقه است و بیش از آن کارایی بسرعت کاهش می یابد . ”

حباب هوا در بتن
دو گونه حباب هوا در بتن وجود دارد
1 – حبابهایی که در بتن در اثر استفاده از مواد حباب زا عمداً بوجود آمده اند( در این مبحث در مورد اینگونه حبابها مطلبی درج نمیگردد در آزمایش شماره 25 ومبحث مواد افزودنی حباب ساز مطالب گسترده ای در این مورد بیان شده است .)
طبق بند 3-6-3-1 آیین نامه بتن ایران (آبا) “حبابهای هوا پایایی بتن را در برابر رطوبت ، و یخ زدن و آب شدن های مکرر افزایش میدهند و مقاومت بتن را در برابر پوسته شدن های سطحی ناشی از یخ زداهای شیمیایی زیاد میکند . همچنین با مصرف این مواد کارایی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده به میزان قابل توجه بیشتر میشود و نیز جدا شدن دانه ها و آب انداختن بتن کاهش می یابد و یا از بین میرود . مشخصات مواد افزودنی حباب ساز برای بتن باید با (دت ) 402 مطابقت داشته باشد .”
2 – حبابهای هوایی که بصورت ناخواسته در بتن قرار دارند و با انجام ویبره و ایجاد تراکم سعی در کاستن اینگونه حبابها داریم
خارج کردن هوای درون بتن ، و نزدیک تر کردن ذرات جامد به یکدیگر را تراکم می گویند. متراکم کردن بتن باعث افزایش مقاومت فشاری بتن و بعلاوه افزایش مقاومت در برابر عوامل مخرب محیطی نیز میگردد . هر چه اسلامپ بتن کمترباشد درصد هوای محبوس شده بیشتر می باشد و نیاز به ویبره شدیدتر می باشد و زمان ویبره طولانی تر می گردد.

یکی از مهمترین مضرات عدم تراکم بتن ، وجود حبابهای هوا در بتن و تاثیر آن بر مقاومت فشاری بتن در تمام سنین میباشد . به ازای هریک درصد هوای محبوس شده در بتن حدود 4 الی 8 درصد مقاومت بتن کاسته می گردد. (این نسبت خطی نمیباشد )

اثر حبابهای
ناشی ازمواد حباب زا و
حبابهای ناشی از عدم تراکم
کامل بر مقاومت فشاری بتن

با اضافه شدن درصد حبابهای هوا بدون هیچگونه تغییری درخصوصیات دیگر مخلوط بتن ، کاهش مقاومتی متناسب با نمودار ایجاد میگردد . در حالی که با استفاده از مواد حباب زا روانی بتن بشدت افزایش می یابد و در صورت ثابت بودن روانی کاهش آب را در پی خواهد داشت و در صورت ثابت بودن مقدار سیمان مصرفی افزایش مقاومت را در پی دارد ، بعبارت دیگر قسمتی از کاهش مقاومت نشان داده شده در نمودار جبران میگردد . کاهش مقاومت مخلوطهای پر سیمان بیش از مخلوطهای کم سیمان میباشد ، زیرا در مخلوطهای پر سیمان ، حباب زایی به مقدار کمتری روانی را افزایش میدهد .
وجود حبابهای هوا در بتنهای معمولی موجب می شود که نفوذپذیری بتن بیشتر شده و همچنین دوام بتن و قدرت دفاعی بتن در برابر تهاجم مایعات کاهش یابد . حباب های هوا موجب می گردد سطح تماس بین بتن و آرماتورها کاهش یابد و پیوستگی مورد نیاز میان آنها برقرار نشود که در این صورت مقاومت بتن آرمه کاهش می یابد . (این مسئله در مورد بتنهای بدون حباب هوا صادق است و در مورد بتنهای با حباب هوا صادق نمی باشد) . مقدار هوای محبوس شده در بتن تناسب معکوس با کارایی آن دارد . (هر چه روانی بتن بیشتر باشد نیاز به ویبره کمتر و هر چه روانی بتن کمتر باشد نیاز به ویبره بیشتری دارد).

مواد افزودنی حباب ساز ( مواد مضاف هوازا)
مواد افزودنی حباب زا موادی هستند که سبب تشکیل حباب های بسیار ریزهوا که بطور یکنواخت در حجم بتن یا ملات توزیع شده اند ، میگردند . این حباب ها پس از سخت شدن بتن یا ملات در آن باقی میماند .
طبق بند 3-6-3-1 آیین نامه بتن ایران (آبا) ” مواد افزودنی حباب ساز موادی هستند که سبب تشکیل حباب های هوای بسیار ریز هوا که بطور یکنواخت در حجم بتن و یا ملات توزیع شده اند ، میگردد این حباب ها باید پس از سخت شدن بتن و یا ملات در آن باقی بمانند . حبابهای هوا پایایی بتن را در برابر رطوبت ، و یخ زدن و آب شدن های مکرر افزایش میدهند و مقاومت بتن را در برابر پوسته شدن های سطحی ناشی از یخ زداهای شیمیایی زیاد میکند . همچنین با مصرف این مواد کارایی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده ، به میزان قابل توجه بیشتر میشود و نیز جدا شدن دانه ها و آب انداختن بتن کاهش می یابد و یا از بین میرود . مشخصات مواد افزودنی حباب ساز باید مشخصات مواد افزودنی حباب ساز برای بتن با (دت ) 402 مطابقت داشته باشد .”
اندازه حبابهای هوا تولید شده ، در اثر وجود مواد حباب زا در بتن در مقایسه با ذرات ماسه بسیار کوچکتر بوده در حالی که همین حبابها در مقایسه با لوله های موئینه موجود در خمیر سیمان سخت شده بسیار بزرگ هستند . اندازه حبابهای هوا در بتنهای معمولی ( بتن بدون مواد حباب زا) در مقایسه با بتنهای با حباب هوا بسیار بزرگ میباشند . این حبابهای هوا( حباب های ایجاد شده در اثر مواد افزودنی ) موجب ازدیاد پلاستیسیته بتن و افزایش حجم خمیر سیمان میگردد.
دانه بندی مصالح سنگی ریز بر روی میزان هوای تولید شده در داخل بتن به شرح ذیل اثر میگذارد .
1 – افزایش ماسه بسیار ریز دانه ( در محدوده 0/0 الی 2/0 میلیمتر ) موجب کاهش میزان هوای تولید شده در داخل بتن میگردد .
2 – افزایش ماسه ریز دانه ( در محدوده 3/0 الی 1 میلیمتر ) موجب افزایش میزان هوای تولید شده در داخل بتن میگردد .
3 – ماسه با دانه بندی 15/0 الی 4/0 میلیمتر دارای کمترین میزان تاثیر ( افزایش و یا کاهش ) در میزان هوای تولید شده در بتن میباشند .
4 – مصالح سنگی شکسته و یا کانیهای کوارتزی هوا زایی را تشدید میکنند .
مصالح سنگی درشت نیز بر روی درصد حباب هوای بتن تازه اثر میگذارد . مقدار درصد حباب هوا در بتن تازه بر طبق استاندارد ملی ایران شماره 3821 و بند 9-6-3-3-3 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم مطابق جدول شماره 59 میباشد. ”

جدول شماره 59 مقدار کل حباب هوا برای بتن مقاوم در برابر یخ زدن و آب شدن
ردیف حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها مقدار درصد هوا در شرایط محیطی *
( میلیمتر ) +1 ++2
1 5/9 5/7 6
2 5/12 7 5/5
3 19 6 5
4 25 6 5/4
5 38 5/5 5/4
6 50 5 4
7 63 5/4 5/3
* رواداری مقدار هوا در محل مصرف 5/1 ± درصد است
+ مقصود از شرایط محیطی 1 آن است که بتن ، قبل از یخ زدن در تماس تقریباً مداوم با رطوبت قرار گیرد یا تحت اثر مواد شیمیایی یخ زدا باشد . در این حالت برای رویه های بتنی ، عرشه های پل ، پیاده روها و مخازن آب محتمل است .
++ مقصود از شرایط محیطی 2 آن است که بتن قبل از یخ زدن در هوای سرد فقط گاهی در تماس با رطوبت قرار گیرد یا تحت اثر مواد شیمیایی یخ زدا نباشد . این حالت برای بعضی تیرها و دیوارهای خارجی و نیز دالهایی که در تماس مستقیم با خاک نباشد محتمل است .

در صورتی که مقاومت فشاری بتن از 35 مگاپاسکال بیشتر باشد ، میتوان مقادیر درج شده در جدول 59 را به میزان یک درصد کاهش داد . ”
محاسن استفاده از بتن هوادار را به صورت فهرست وار به شرح زیر میتوان اعلام نمود .
1 – افزایش مقاومت در برابر یخ بندان
در یک بتن معمولی در اثر یخ بندان و انبساط آب ، اضافه حجم پیدا میکند ، زمانی که یخ آب شود ، حجم قطعه بتنی به حالت اولیه خود بر نمیگردد . و همیشه مقداری از انبساط حجمی در آن باقی میماند ، به دنبال این اضافه حجم ، خلل و فرجهای داخل بتن نیز بزرگتر شده و در سیکلهای یخ بندان ، قطعه بتنی آب بیشتری میمکد و در نتیجه در برابر انبساط یخ در فشار بیشتری قرار میگیرد و این پدیده در چند سیکل یخ بندان و ذوب شدن موجب متلاشی شدن قطعه بتنی میگردد .
عملکرد حبابهای هوا به این صورت است که ضمن اینکه نفوذ آب را به بتن محدودتر میکند ، چنانچه آب به مقدار کمی نفوذ نمود و یخ زد ، حفرات هوا ، افزایش حجم ناشی از یخ زدن را جبران میکند و از خراب شدن بتن جلوگیری میکند 2 – مقاومت در برابر تورق
در بتنهای معمولی که در سطح جاده ها و باند فرودگاهها مورد استفاده قرار میگیرند برای جلوگیری از یخ زدن سطح باند یا جاده بر روی آن نمک میریزند ، نمک بر روی بتن تاثیر نامطلوب گذاشته و به مرور زمان موجب ورقه ورقه شدن بتن میگردند . استفاده از بتن هوادار موجب افزایش مقاومت بتن در برابر ورقه ورقه شدن بتن در برابر نمک میگردد .
3 – افزایش قابلیت آب بندی ( نفوذ ناپذیری ) و کاهش میزان جذب آب
هرچقدر بتنهای معمولی را خوب متراکم کنیم هرگز نمیتوانیم درصد هوای موجود در بتن را به صفر برسانیم ، و هیچگاه نمیتوانیم نفوذ آب را به داخل بتن به صفر برسانیم . نفوذ آب به داخل بخصوص در مواردی که قطعه بتنی در مجاورت نمکها و سولفاتها قرار داشته باشد موجب خوردگی آرماتورها و خرابی بتن میگردد . بتنهای هوادار در مقابل نفوذ آب ، نسبت به بتنهای معمولی مقاومت بیشتری از خود نشان میدهند . در نتیجه آسیبهای ناشی از نفوذ آب به حداقل میرسد .
4 – افزایش کارایی
با تولید حباب هوا در بتن ، ساختن، ریختن ، عمل آوردن بتن آسان می گردد زیرا حبابهای هوا در بتن مانند ساچمه عمل می کنند و ضمنا می توان آب لازم برای ساختن بتن در هر متر مکعب را 10 الی 15 لیتر کمتر نمود . بتن با حباب هوا بهتر به فولاد می چسبد و در برابر گرمای زیاد و سرمای زیاد و یخبندان و اثرات شیمیایی مقاومتر است .
5 – کاهش امکان جدا شدگی دانه ها
جداشدگی را میتوان به صورت جدا شدن مواد متشکله یک مخلوط غیر همگن از یکدیگر تعریف نمود ، به صورتی که توزیع مواد در مخلوط ، یکنواخت نباشد . در بتن اختلاف بین اندازه ذرات ( دانه بندی نامناسب ) ، و همچنین اختلاف بین وزن مخصوص و عدم دقت در حمل بتن دلایل اصلی جدا شدگی میباشد . در مخلوطهایی با نسبت آب به سیمان کم خطر جدا شدگی دانه ها کمتر اتفاق می افتد . و از آنجایی که استفاده از مواد حباب زا باعث کاهش میزان آب مصرفی در بتن میگردد موجب کاهش احتمال جدا شدگی در بتن میشود .
6 – موارد دیگر
مانند بهبود قابلیت پمپ کردن ، حصول سطح یکنواخت تر و صافتر در بتن ، مقاومت عالی در زیر آب ، پیشگیری از جمع شدن آب در زیر آرماتورها در بتن آرمه ، پایداری در مقابل حمله مواد شیمیایی و حمله سولفاتها ،افزایش مقاومت خمشی و سایشی در اثر استفاده از مواد افزودنی حباب زا به وجود می آید .
مقدارمواد افزودنی حباب ساز مصرفی در بتن حباب ساز حاوی دوده سیلیسی : برای تولید حباب هوای مشخص ، با افزایش دوده سیلیسی در بتن ،مقدار مواد افزودنی افزایش می یابد ، که این موضوع ناشی از سطح مخصوص زیاد و کربن موجود در دوده سیلیسی است . ماده افزودنی حباب ساز معمولاً برای بتن با مقاومت زیاد مصرف نمیشود ، مگر آنکه بتن سخت شده در حالت اشباع در شرایطی قرار گیرد که با پدیده یخ زدن و آب شدن و یا نمکهای یخ زدا مواجه شود .
با توجه به تمام مطالب بیان شده بطور کلی ، استفاده از مواد حباب زا دراکثر کارهای بتنی به ویژه در هوای سرد و در شرایط یخبندان میتواند اثرات مطلوبی داشته باشد .
با ایجاد حبابهای هوا در مخلوط بتن مقاومت فشاری و خمشی کاهش می یابد ، ولی با توجه به افزایش کارایی و در نتیجه کاهش آب اختلاط (در کارایی ثابت) و نیز تقلیل مقدارماسه در بتن حاوی مواد حباب زا ، میتوان در طرح اختلاط اصلاحاتی انجام داد که کاهش مقاومت فشاری و خمشی بتن ، جبران شود .
طبق مشخصات دت 402 کاهش مقاومت فشاری و خمشی بتن دارای افزودنی حباب ساز در سنین 7 و 28 روزه نسبت به بتن شاهد ( بتن بدون مواد حباب ساز ) نباید بیشتر از 10 درصد باشد .
دوام بتن با حباب هوا در برابر یخ زدن و آب شدن با آزمایش تسریع شده مطابق دت 618 اندازه گیری میشود .

مطالب

افزودنیافزودنی بتنبتنبتن امادهجهاد بتن

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *