دسته بندي كاربردي انواع مواد افزودني بتن
مواد افزودني بتن موادي شيميايي هستند كه به مقدار جزئي (حد اكثر 5 درصد، مطابق با استاندارد ملي ايران به شماره 2930) به بتن اضافه مي شوند، مواد افزودني به اجزايي از بتن به جز سيمان پرتلند، آب و سنگدانه ها گفته مي شود كه درست پيش از مخلوط كردن يا در ضمن آن به مخلوط اضافه مي شوند.
ميزان مصرف موادافزودني در بتن كم بوده و دوز مصرف آن معمولا به صورت درصدي از وزن سيمان مشخص مي شود. اين موادبسيار متنوع بوده و در محدوده بسيار وسيعي تقسيم بندي مي شوند.
كابرد مواد افزودني بتن
- كاهش هزينه ساخت بتن ( خصوصا در شرايطي كه مصالح مرغوب براي ساخت بتن در دسترس نيست)
- دستيابي موثرتر به خصوصيات معيني از بتن نسبت به روش‌هاي ديگر.
- حفظ كيفيت بتن در ضمن مراحل مختلف مخلوط كردن، حمل، ريختن و عمل آوري در شرايط آب و هوايي نامساعد.
- غلبه بر شرايط حاكم بر عمليات بتن ريزي نظير گرماي هوا و سرد و يخ بندان بودن هوا.
- ساخت بتن هاي پر مقاومت (رده هاي مقاومتي بالاتر از C40)
دسته بندي انواع مواد افزودني بتن
علي رغم كل ملاحظات، بايد به خاطر داشت كه هيچ نوع و مقداري از افزودني‌ها را نمي‌توان به عنوان جانشين يك روش بتن ريزي خوب در نظر گرفت. موثرترين افزودني‌ها هم به عواملي چون نوع و مقدار مواد سيماني، مقدار آب، شكل سنگدانه، دانه بندي، نسبت هاي مخلوط، مدت زمان اختلاط، اسلامپ و دماي بتن بستگي دارد. افزودني‌هايي كه براي استفاده در بتن در نظر گرفته مي شوند بايد مشخصات مربوطه را به صورت ارائه شده در استاندارد هاي ملي و بين المللي را براورده سازند.
مواد افزودني آب بند كننده بتن
مواد افزودني آب‌بند يا نم بند بتن، موادي هستند كه از نفوذ رطوبت به داخل بتن جلوگيري ميكنند و مي‌توانند حركت رطوبت يا انتشار آب به داخل بتن را محدود كنند. مواد افزودني آب‌بند و نم بند، بر اساس روش و عملكردي در بتن دارند نام گذاري شده‌اند.
افزودني آب‌بند، يا واتر پروف پودري و مايع، ژل ميكروسيليس ساده و الياف دار آببندي نفوذپذيري بتن را كاهش داده و حركت آزاد آب را داخل بتن محدود ميكنند. آب‌بندها در مواقعي كاربرد دارند كه بتن تحت‌تأثير فشار آب قرار دارد.
مواد افزودني زودگير كننده بتن (مواد افزودني تسريع كننده بتن)
مواد افزودني تسريع كننده گيرش (زودگير كننده هاي بتن) دسته اي از موادافزودني هستند كه، سبب مي شوند تا گيرش سيمان تسريع شده و بتن سريعتر بگيرد و سفت شود. از جمله مشهورترين تسريع كننده ها كلريدكلسيم (CaCl2) مي باشدكه ابتدا با آب بتن مخلوط شده و سپس به مخلوط شن و ماسه و سيمان افزوده مي شود.
مواد افزودني تسريع كننده را بطور كلي در تمام مواردي مي توان استفاده نمود كه سيمان زودگير مصرف مي شوند. يعني هرجا كه مصرف سيمان زودگير لازم باشد (مرمت فوري بتن، جايي كه بخواهند قالب را زودتر باز كنند، مانند توليد قطعات بتني پيش ساخته و در مناطق سردسير، جهت پيشگيري از يخ زدگي) مي توان به جاي سيمان زودگير از سيمان معمولي به اضافه اين ماده افزودني استفاده كرد.
استفاده از كلريد كلسيم مقاومت بتن را در مقابل فرسايش و سايش افزايش داده ولي مقاومت آن را در مقابل حمله سولفات ها كاهش مي دهد. ليكن بدترين ضرر اين ماده مضاف تاثير آن بر ايجاد خوردگي آرماتورها است. در ارتباط با سازه هاي بتن مسلح و پيش تنيده توصيه ميشود كه از انواع فقد كلرايد اين محصول بر پايه نيتريت و نيترات استفاده شود.
هم چنين در صورتي كه علاوه بر زودگيري رواني بتن نيز مدنظر باشد مي توان از انواع: روان كننده بتن زودگير بر پايه ليگنو، فوق روان كننده زودگير بتن بر پايه نفتالين و ابر روان كننده زودگير بر پايه پلي كربوكسيلات اتر استفاده شود.
مواد افزودني كندگير كننده بتن
مواد افزودني ديرگير كننده، موادي هستند كه اگر به بتن اضافه شوند، زمان گيرش و سخت شدن بتن را به تعويق مي‌اندازند. لذا در تمام مواردي كه سيمان كندگير يا ديرگير به كار برده ميشود، مي‌توان به جاي آن از سيمان پرتلند معمولي يا تيپ دو به اضافه مواد افزودني كندگير كننده استفاده كرد (از جمله در بتن ريزي‌هاي حجيم براي جلوگيري از تنش‌هاي حرارتي ناشي از هيدراتاسيون بتن، در هواي گرم براي ساده كردن نحوه مراقبت، حمل بتن در فواصل طولاني و جلوگيري از ايجاد اتصالات سرد در سازه هاي بتني)
جالب است بدانيد كه، يكي از كندگير كننده‌ها شكر است و عملكرد آن به نحوي است كه اگر در حد ۰.۰۵ درصد وزني سيمان به بتن اضافه شود، گيرش سيمان را چهار ساعت به تاخير مي‌اندازد.و به عنوان يك ترفند عملي و كابردي مي توان با افزودن چيزي در حدود ٪۱ وزني سيمان به بتن، گيرش سيمان موجود در بتن تراك ميكسر خراب شده و غير قابل تخليه را به كلي متوقف كرد.
ضمناً يكي ديگر از مواردي كه تحت تاثير شرايط آب و هواي گرم و مناطق گرمسيري جنوب كشور در بتن اتفاق مي افتد كاهش كارايي بتن است. براي بهبود كارايي يا رواني بتن، حفظ بند مدت اسلامپ و تاخير در گيرش بتن مي توان با توجه به حجم بتن و درجه حرارت هوا يكي از: كاهنده آب و روان كننده بتن ديرگير بر پايه ليگنوسولفونات، كاهنده ميان رده آب و فوق روان كننده ديرگير بتن نفتاليني يا كاهنده شديد آب و ابر روان كننده ديرگير كربوكسيلاتي استفاده كرد.
مواد افزودني حباب زا (حباب ساز) در بتن
مواد افزودني هوازا سبب مي‌شوند حباب هاي بسيار ريز هوا (حباب هاي ريزتر از ۰.۰۵ ميليمتر كه طبيعتا با چشم قابل مشاهده نيستند) در بتن ايجاد شوند. بتن داراي حباب هواي عمدي معمولا در محدوده‌ي ٪۴ الي ٪۸ هوا دارد. قابل توجه است كه حباب‌هاي هوا در بتن به دو دسته اند:
- حباب‌هاي غيرعمدي كه درشت‌تر از ۰.۰۵ ميليمتر و اكثرا با ابعادي در حدود چندين ميليمتر هستند.
- حباب‌هاي عمدي كه ريزتر از ۰.۰۵ميليمتر هستند.
وجود حباب هاي غير عمدي در بتن اجتناب ناپذير بوده و اين حباب‌ها كم و بيش در بتن ايجاد مي‌شوند. از همين رو است كه ويبره كردن بتن صورت ميگيرد، تا حباب‌هاي هواي غيرعمدي را در بتن به حداقل ممكن برساند. اما در عمل هيچ گاه حباب هاي هوا در بتن به صفر نمي‌رسند. در بتن‌هاي عادي بين ۰.۵تا ۳ درصد هوا وجود دارد.
دسته دوم حباب ها، حباب‌هاي عمدي هستند كه با استفاده از مواد افزودني هوازا يا با استفاده از سيمان‌هاي هوازا و يا با استفاده توام از سيمان هوازا و مواد افزودني حبابزا، ايجاد مي‌شوند. قابل توجه است كه حتي زماني كه از مواد مضاف حباب ساز استفاده ميشود، در كنار ايجاد حباب‌هاي ريز هوا، وجود حباب هاي درشت هوا (حباب‌هاي هواي غير عمدي) در بتن اجتناب ناپذير است و از ۴ الي ۸ درصد هواي ايجاد شده در بتن، ممكن است ۱ الي ۲ درصد آن حباب‌هاي غير مفيد و درشت هوا باشد. با ويبره كردن (لرزاندن و تراكم) بتن ابتدا اين حباب هاي درشت هوا تا حدي خارج مي‌شوند، اما اگر ويبره بيش از حد انجام شود، قسمتي از حباب‌هاي ريز عمدي نيز از بتن خارج مي‌شوند.
مرسوم‌ترين مواد افزودني هوازا عبارت‌اند از چربي طبيعي جانوران و سمغ طبيعي درختان. بديهي است كه اين مواد را نمي‌توان بطور طبيعي بكار برد. بلكه آنها را به طور تركيبي با مواد شيميايي ديگر (تثبيت كننده) به صورت پودر يا مايع در اختتيار مصرف كننده قرار ميدهند.
استفاده از مواد افزودني حبابزا به مقدار زيادي مقاومت بتن را در برابر پوسته شدگي سطحي (ورقه شدن) ناشي از مواد يخ زداي شيميايي مورد استفاده براي رويه هاي بتني در فصول سرد و يخبندان را بهبود مي بخشد، همچنين اين محصول كارايي بتن تازه نيز به مقدار چشم گيري بهبود مي دهد و جداشدگي و آب انداختگي بتن نيز كاهش يافته يا برطرف ميشود، مشخصات فني و روش هاي آزمايش افزودني‌هاي حبابزا در استاندارد هاي ASTM C۲۶۰ و C۲۳۳ ارائه شده است.
مواد افزودني بتن خود تراكم
بتن خود تراكم بتني است كه بدون اعمال هيچگونه انرژي خارجي و تحت اثر وزن خود متراكم گردد. اين بتن كه ماده‌اي بسيار سيال و روان و مخلوطي همگن است، بسياري از مشكلات بتن معمولي نظير جدا شدگي، آب انداختن، جذب آب، نفوذپذيري و…را رفع نموده و علاوه بر اين بدون نياز به هيچ لرزاننده (ويبره) داخلي يا ويبره بدنه قالب تحت اثر وزن خود متراكم ميشود. اين بتن به راحتي توانايي پر كردن قالب در محل شبكه‌هاي آرماتور فشرده را دارا مي باشد و حتي در جاهايي كه دسترسي به آنها دشوار است به راحتي عبور ميكند.
بتن خود تراكم در طرح اختلاط و ساختارش تفاوت عمده‌اي با بتن معمولي ندارد. البته مواد خاصي جهت نيل به مشخصات ويژه اين بتن در توليد آن مورد مصرف قرار ميگيرد. اين مواد عمدتاً شامل انواع فوق روان كننده هاي بتن ، مواد مضاف پوزولاني و فيلرها (پودر سنگ با قطر دانه هاي ريزتر از 621 ميكرون) مي باشند. همچنين ملاحظات خاصي در مورد دانه بندي سنگدانه هاي مورد مصرف در اين نوع بتن در نظر گرفته مي شود. مزاياي استفاده از بتن خود تراكم به شرح زير مي باشد :
- اطمينان از تراكم بخصوص در مقاطعي كه كاربرد لرزاننده دشوار است
- جاگيري آسانتر در قالب
- سطح تمام شده بهتر
- كاهش نيروي انساني
- اجراي سريعتر خصوصاً در مورد مقاطع ديوار و ستون
- آزادي عمل بيشتر در طراحي (امكان ايجاد مقاطع نازك تر )
- كاهش آلودگي صوتي ناشي از عمليات ويبره
مواد افزودني روان كننده بتن
موادي هستند كه اگر به بتن اضافه شوند، بدون نياز به افزايش آب، اسلامپ (كارايي) بتن افزايش مي‌يابد. به اين مواد گاه مواد افزودني كاهش دهنده آب نيز گفته ميشود. به جهت روان‌كنندگي مناسب اين مواد، مهندسين براي رسيدن به كارايي بالاتر، ترجيح مي دهند به جاي استفاده از نسبت آب به سيمان بيشتر، از انواع روان كننده بتن استفاده كنند.
استفاده از اين دسته از مواد مضاف در مواردي كه از پمپ بتن استفاده ميشود، با توجه به افزايش حالت خميري بسيار مناسب است. روان كننده‌ها را در بازار به اسم هاي روان كننده، فوق روان كننده و ابر روان كننده عرضه ميكنند. اين افزودني ها به طور معمول با توجه به بنيان شيميايي و مواد تشكيل دهنده توانايي كاهش نسبت آب به سيمان مصرفي از 5 تا 30 درصد را دارند. برخي از خواص بتن در تركيب با مواد افزودني كاهنده آب عبارت است از:
تاثير بر اسلامپ بتن
اضافه كردن روان كننده نرمال بتن بر پايه ليگنو بدون كاهش مقدار آب ميتواند به ايجاد مخلوطي با اسلامپ بالاتر منجر شود. اما به هر حال سرعت افت اسلامپ كاهش پيدا نميكند. افت سريع اسلامپ به كاهش كارايي و زمان كمتر براي بتن ريزي منجر مي‌گردد، براي پيشگيري از اين مورد مي توان از روان كننده هاي ديرگير يا كاهنده معمولي آب و ديرگير كننده بتن با توجه به Type D استاندارد ASTM C۴۹۴ مورد استفاده قرار مي گيرد.
تاثير بر مقاومت فشاري
با استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب و خصوصا ابر روان كننده هاي بتن، معمولا مقاومت افزايش مي يابد، زيرا نسبت آب به سيمان كاهش مي‌يابد. براي بتن‌هاي با مقدار سيمان، حباب‌هاي هوا و اسلامپ يكسان، مي توان توقع مقاومت ۲۸ روزه اي با ۱۰ تا ۲۵ درصد بالاتر از نمونه شاهد را داشت. افزودني‌هاي كاهنده آب علي رغم كاهش مقدار آب مي توانند جمع شدگي ناشي از خشك شدن را كاهش دهند.
تاثير بر تراكم بتن
تراكم بتن، يعني به حركت درآوردن ذرات بتن، كم كردن اصطكاك بين آنها و خارج كردن حباب هاي هوا از بتن. عموما مكانيزمي كه براي تراكم بتن بكار مي رود، ارتعاش است. هدف از متراكم كردن بتن و خارج كردن حباب هاي هوا، آن است كه بتن نفوذ ناپذير تري به دست آيد تا در نتيجه آن بتن از استحكام بهتري برخوردار شده و در مقابل عوامل مخرب محيطي از خود دوام بهتري نشان دهد.
با كمك مواد افزودني ابر روان كننده پلي كربوكسيلاتي و تراكم ناشي از آن شاهد افزايش سطح تماس بين بتن و ميلگرد، چسبندگي بهتري بين آنها فراهم كرده و نيز سبب ميشود كه پس از باز كردن قالبها، سطح ظاهري صاف و بدون خلل و فرج براي بتن حاصل شود.
تاثير بر جدا شدگي دانه بندي سنگ هاي بتن
جدا شدن دانه‌هاي بتن از پديده هايي است كه در بتن تازه ايجاد مي گردد. به اين ترتيب كه دانه هاي درشت مخلوط نشست كرده و به سمت پايين حركت ميكنند و دانه هاي ريزتر به سمت بالا انتقال پيدا مي كنند، بنابراين بتن رئولوژي يكنواخت خود را از دست داده و توزيع دانه بندي آن به هم ميخورد.
جدا شدن دانه‌ها در بتن تازه يك پديده نامطلوب محسوب ميشود و ناظرين و مهندسان كارگاه همواره بايد سعي كنند تا از عواملي كه ممكن است منجر به بروز اين حالت شود، جلوگيري نمايند. چرا كه بتني كه دانه بندي آن جدا شده، از نظر مقاومت فشاري و خمشي ضعيف شده و به حد مطلوب نخواهد رسيد.
مهمترين دليل جدا شدن دانه بندي در بتن تازه، اسلامپ بالا و استفاده بيش از حد مجاز از انواع فوق روان كننده هاي بتن است. از دلايل ديگر مي توان به ويبره بيش از حد اشاره كرد، هم چنين جابجا كردن بتن در قالب بوسيله بيل يا ويبراتور، ريختن بتن از ارتفاع نيز ممكن است به جدا شدن دانه‌ها منجر شود. دپوي نامناسب دانه‌ها ممكن است به جدا شدن دانه‌ها قبل از ساخت بتن و احتمالاً عدم وجود دانه بندي يكنواخت و صحيح در بتن ساخته شود.
به همين جهت لازم است كه از يكي نواع مواد افزودني كاهنده آب و فوق روان كننده بتن بر پايه نفتالين استفاده و علاوه بر دستيابي به بتن خميري با قابليت رئولوژي بهبود يافته از مقاومت فشاري بالاتري نيز دست يافت.
تاثير بر آب انداختن بتن
آب انداختن بتن از نظر يك پديده ظاهري، اينگونه در نظر مي آيد كه پس از بتن ريزي و پرداخت سطحي بتن، يك لايه نازك آب آغشته به سيمان روي سطح بتن ظاهر ميشود. اين آب از قسمت هاي زيرين بتن به دليل خاصيت مويينگي به قسمت هاي سطحي آب بالا آمده و در مسير خود احتمالاً مقداري سيمان را نيز با خود شسته و همراه ميكنند. لذا در قسمت هاي بالايي بتن، مقدار آب موجود از آبي كه در طراحي درنظر گرفته شده، بيشتر خواهد شد و به عكس، در قسمت هاي پاييني بتن مقدار آب كمتر خواهد گرديد. مشخصات نامطلوب بتن آب انداخته به شرح زير است:
- پس از سخت شدن نامرغوب بوده و به مقاومت مطلوب و موردنظر نخواهد رسيد.
- لايه رويي بتن آب انداخته، پس از سفت شدن (سخت شدن) به مرور زمان و با استفاده هاي ترافيكي از آن پودر شده و به صورت گرد و خاك درمي آيد و به اين جهت سطح رويي ناصاف شده و پديده «پودرشدگي» اتفاق ميافتد.
چنين بتني اولاً بد نما شده و ثانياً نقطه ضعفي براي شرايط يخزدگي و هوازدگي خواهد بود. آب انداختن پديده بسيار نامطلوبي است و بايد حتي المقدور از ايجاد آن جلوگيري كرد، متاسفانه بعضي از استادكاران سعي ميكنند با زياد ماله شدن بر روي سطح بتن، يك قشر آب در سطح ايجاد كنند. غافل از اينكه اين عمل ضعف هاي اساسي براي بتن ايجاد ميكند.
مهمترين دليل در آب انداختن بتن، اسلامپ بيش از حد است. بنابراين كارايي و اسلامپ كم در كنار مزايايي ديگر از جمله افزايش مقاومت، احتمال آب انداختن را نيز كاهش ميدهد. هم چنين دلايل ديگري از جمله ويبره بيش از حد و نيز نامناسب بودن دانه بندي، احتمال آب انداختن بتن را افزايش ميدهند.
از بررسي دلايل موجود اين نتيجه حاصل مي شود كه مي توان با استفاده از مواد افزودني كاهنده آب و فوق روان كننده بتن بر پايه پلي كربوكسيلات اتر در كنار توجه به محدوده مجاز دانه بندي سنگ دانه ها كه در استاندارد ملي 302 و استاندارد هاي موسسه ACI به آن اشارات مستقيمي شده است، از بسياري جهت از اين گونه عوارض دوري كرد.
تاثير كاهش ميزان سيمان مصرفي
يكي ديگر از مزاياي استفاده از مواد افزودني كاهنده آب و روان كننده بتن كاهش مقدار سيمان يا صرفه جويي در ميزان سيمان مصرفي بدون تغيير در مقاومت نهايي بتن است. از جمله مزايايي كه اين روش توليد بتن با خود در پي داريد مي توان به مواردي چند از جمله:
- افزايش مقاومت فشاري، كششي بتن و خمشي بتن
- افزايش خاصيت آببندي در بتن (زيرا هرچه آب كمتري مصرف شده باشد، فضاي خالي كمتري در بتن ايجاد شده و در نتيجه روزنه هاي كمتري براي عبور آب وجود خواهد داشت)
- كاهش جذب آب (به دليل محدود شدن فضاهاي خالي)
- پيوستگي بهتر بين لايه هاي متوالي در بتن ريزي
- افزايش چسبندگي بين ميلگرد و بتن (چون سطح تماس ميلگرد و بتن بيشتر خواهد بود)
- افزايش مقاومت در مقابل شرايط جوي نامساعد (تر و خشك شدن هاي متوالي و سيكل هاي ذوب و يخبندان)
- كاهش ميزان افت، خزش، امكان آب انداختن بتن و جدايش دانه بندي است
مواد افزودني بتن در هواي سرد (ضد يخ بتن و ملات)
ضديخ ها معمولا در مواردي به كار مي‌روند كه امكان يخ زدن بتن‌ها تازه وجود داشته باشد (معمولا دماي زير صفر درجه) ضد يخ ها دماي انجماد آب را بسته به ميزان مصرف آن ها، پايين مي‌آورند (هرچه ضديخ بيشتري مصرف شود دماي انجماد پايين‌تر مي‌آيد) توجه شود كه ضد يخ سبب ميشود كه بتن در دماي زير صفر درجه يخ نزند، ولي بايد توجه داشت كه واكنش‌هاي هيدراسيون سيمان به دماي مناسب (معمولا بيشتر از ۴درجه سانتيگراد) نياز دارد.
ميزان مصرف ضديخ، بر اساس توصيه شركت هاي توليد كننده مواد افزودني بتن تعيين ميشود.
قيمت مواد افزودني بتن
طبعا يكي از موارد تعيين كننده در انتخاب بهينه و اقتصادي مواد افزودني بتن قيمت تمام شده بتن و بار مالي آن براي پروژه است، لزا دست يابي به ليست قيمت مواد افزودني و شناخت انواع مواد افزودني مورد مصرف در پروژه هاي عمراني مي تواند در خريد و بهره برداري از خصوصيات مواد مضاف بسيار كمك كننده باشد. از اينرو كارشناسان فني و فروش گروه مهندسي بتن آزما در دفتر مركزي و نمايندگي هاي فروش در اصفهان، اهواز، تبريز، كرج، اراك، شيراز، يزد، رشت، زنجان، ساري، مازندران، كرمان، تهران و ساير شهر ها آماده ارايه خدمات با شما عزيزان هستند.
