معرفی مواد افزودنی بتن
مواد افزودنی به مخلوط بتن برای کاهش میزان آب، تسریع یا کند شدن خاصیت گیرش، ایجاد بتن روشن و اصلاح خواص بتن اضافه می‌شود. آن‌ها بلافاصله قبل یا در حین اختلاط بتن اضافه می‌شوند.
مقدار زیاد آب ممکن است منجر به جریان زیاد و جداسازی شود، به همین دلیل افزودنی هایی برای کنترل چنین اجزای بتن اضافه می‌شود. این عدم تعادل باعث ضعیف شدن بتن می‌شود و مقاومت نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد.بسیاری از مواد افزودنی ترکیبی از فوق روان‌کننده‌ها، نرم‌کننده‌ها یا هواگیرها را ارائه می‌دهند.
در آزمایشگاه‌ها، مواد افزودنی در حین آماده‌سازی بتن اضافه می‌شوند، اما در فرآیندها زمان زیادی برای اختلاط و مناسب‌سازی بتن برای استفاده سریع نمی‌توان اختصاص داد. از این رو، افزودنی‌ها در قالب گیر سیمان اضافه می‌شوند و سپس برای استفاده آماده به محل منتقل می‌شوند.
انواع مواد افزودنی برای تولید بتن
مواد افزودنی می‌توانند دو نوع باشند: افزودنی‌های طبیعی و شیمیایی.
مواد افزودنی طبیعی
مواد افزودنی طبیعی شامل پوست برنج، مخلوط تخم مرغ، آرد و غیره است.
مواد افزودنی شیمیایی
در حالی که مواد افزودنی شیمیایی شامل GGBS، خاکستر بادی، پوزولان و غیره است.در گذشته مواد افزودنی طبیعی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفت و ساختارهای ساخته شده با آن‌ها هنوز قوی است، اما هزینه عامل آن بود و تغییرات زیادی نمی‌توان با آن‌ها انجام داد.
استفاده از مواد افزودنی شیمیایی در مورد تنوع در صنعت ساختمان که تولید بتن خود متراکم، بتن با مقاومت بالا، بتن با کارایی بالا و غیره را با کمک این مواد افزودنی شیمیایی تسهیل می‌کند.
انواع ترکیبات شیمیایی برای تهیه بتن
اینها معمولاً به شرح زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
- روان‌کننده‌ها یا عوامل کاهنده آب
- فوق روان‌کننده‌ها یا کاهنده‌های آب با برد بالا
- شتاب‌دهنده‌ها
- عقب‌اندازها
- فشرده‌کننده‌های هوایی
- سایر موارد
روان کننده ها
اینها برای بهبود شکل‌پذیری بتن تازه با کاهش میزان آب بدون تأثیر بر کارایی و نسبت سیمان آب استفاده می‌شوند. انواع نرم‌کننده‌ها عبارتند از کلسیم، سدیم، لیگنوسولفونات آمونیوم، استرهای پلی گلیکول و غیره. از آن‌ها به میزان 0.1 تا 0.4 درصد وزن سیمان استفاده می‌شود. وقتی اینها اضافه شوند روی ذرات سیمان جذب می‌شوند.
این امر باعث ایجاد نیروی دافعه ای می‌شود که به آن پتانسیل زتا می‌گویند و بستگی به میزان استفاده از نرم‌کننده دارد. بنابراین، ساختار یا بافت از لخته شدن به پراکنده شدن تغییر می‌کند و آب محبوس شده داخل لانه‌ها آزاد می‌شود، که مخلوط شده و سیال می‌شود. نرم‌کننده‌هایی که بر روی سطح ذرات سیمان جذب می‌شوند، هیدراتاسیون سیمان را محدود می‌کنند.
با گیر افتادن پلیمر در محصولات هیدراتاسیون، نرم‌کننده‌ها کاهش می‌یابند. نه تنها این، آن‌ها رکود مخلوط بتن را افزایش می‌دهند. آن‌ها همچنین می توانند میزان آب را تا 10% کاهش دهند. آن‌ها توانایی پمپاژ را بهبود می‌بخشند و قدرت را بدون تأثیر بر ساختار حفظ می‌کنند.
فوق روان کننده ها
در مواد افزودنی بتن از نظر شیمیایی با نرم‌کننده‌ها متفاوت هستند. خواص مشابهی با پلاستیک‌ساز دارد اما بیشتر افزایش یافته و به طور گسترده‌ای در تولید بتن با مقاومت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. فوق روان‌کننده‌ها را باید درست قبل از قرار دادن اضافه کرد، در غیر اینصورت هنگامی که برای تولید بتن روان اضافه می‌شوند، سرعت کارکرد سریع کاهش می‌یابد.
C3A، که از ترکیبات سیمان است، تأثیر عمده‌ای بر ابر روان‌کننده‌ها دارد. دوز بیشتر ابر روان‌کننده‌ها باعث می‌شود تا سیمان ریزتری تولید شود که به تولید بتن با مقاومت بالا، بتن خودتراکم و بتن با عملکرد بالا کمک می‌کند. فوق روان‌کننده‌ها این قابلیت را دارند که میزان آب را 20 تا 40 درصد کاهش دهند. با افزایش فوق روان کننده می توان جرم مولکولی بیشتری را مشاهده کرد. آن‌ها این ظرفیت را دارند که:
- با حفظ نسبت آب و سیمان یکسان، بتن بسیار کاراتر تولید کنید.
- کارایی یکسانی را برای نسبت آب به سیمان کم ایجاد کنید.
- با کاهش نسبت سیمان به آب و در نتیجه افزایش مقاومت، میزان سیمان را کاهش دهید.
برخی از نمونه‌ها عبارتند از:
- پلی نفتالین سولفونات
- لیگنو سولفونات سدیم
- لیگنو سولفونات کلسیم
- سولفون ملامین فرمالدئید و غیره.
هواگیرها
از دیگر مواد افزودنی بتن هواگیرها هستند که هوا را به شکل حباب القا می‌کنند و آن را به طور مساوی در سراسر خمیر سیمان پخش می‌کنند. آن‌ها در مواردی استفاده می‌شوند که مقاومت بتن برای محافظت از بتن در برابر یخ‌زدگی و ذوب شدن افزایش می‌یابد.در مخلوط‌های خشن و بدون چربی، باعث می‌شوند مخلوط بتن کارایی بیشتری داشته باشد.
آن‌ها همچنین برای کاهش جداسازی آب که به بتن آسیب می‌رساند استفاده می‌شوند. دوز آن‌ها را می‌توان تخمین زد که 1٪ هوا ممکن است منجر به 5٪ از دست دادن قدرت شود. آن‌ها بتن را سبک کرده و بار مرده سازه را کاهش می‌دهند. هرگاه هوای بیش از حد ایجاد شود، استفاده از سرباره کوره بلند و خاکستر بادی می تواند میزان هوا را کاهش دهد.
انواع اصلی هواگیر شامل چربی‌های حیوانی یا گیاهی، نمک‌های رزین چوب، هیدروکربن‌های سولفونه شده و غیره است. موارد دیگر استفاده از فوق روان‌کننده‌ها عبارتند از:
- نفوذپذیری بتن را کاهش می‌دهد.
- مقاومت در برابر حملات شیمیایی را افزایش می‌دهد.
- محتوای کلی را کاهش می‌دهد.
- حرارت هیدراتاسیون را کاهش می‌دهد.
- ترکیب را اقتصادی می‌کند.
- واکنش قلیایی و سنگدانه را کاهش می‌دهد.
- جایگذاری و اتمام زودهنگام را تسهیل می‌کند.
- ضریب ارتجاعی و وزن واحد بتن را کاهش می‌دهد.
شتاب دهنده ها
این مواد افزودنی بتن سرعت گیرش مخلوط بتن را افزایش داده و منجر به افزایش زود هنگام مقاومت می‌شود. تنظیم سریع در مورد سازه‌های دریایی یا جایی که سرعت سریع کار برای تکمیل زودهنگام یک سازه مورد نیاز است.
همچنین از آن‌ها در مناطق سردسیر استفاده می‌شود که در آن زمان گیرش بیشتر از حد معمول طول می‌کشد. برخی از نمونه‌های شتاب‌دهنده عبارتند از:
- کلرید کلسیم
- کلرید سدیم
- سولفیت سدیم
- هیدروکسید سدیم
- کربنات سدیم
- هیدروکسید پتاسیم
- سولفات پتاسیم و غیره.
در این میان، کلرید کلسیم در ساختار تقویت شده و ساختار آب نگهدارنده استفاده نمی‌شود. این به این دلیل است که باعث خوردگی فولاد می‌شود و هنگامی که آرماتور در بتن با هوا یا آب تماس پیدا می‌کند، اکسیداسیون را که منجر به خوردگی می‌شود تسهیل می‌کند. شتاب‌دهنده‌ها در دمای پایین محیط به طور موثری کار می‌کنند.
عقب اندازها
این افزودنی‌ها خاصیت گیرش بتن را کاهش می‌دهند و واکنش شیمیایی بین سیمان و آب را کند می‌کنند و منجر به کاهش سرعت افزایش قدرت می‌شوند. چنین تأخیرهایی هنگام انتقال مخلوط سیمان در مکان‌های دور یا در شرایط آب و هوایی گرم استفاده می‌شود، جایی که ترکیب مخلوط بتن به سرعت انجام می‌شود و کار را دشوار می‌کند یا کارایی را کاهش می‌دهد.
برخی از نمونه‌های کند کننده عبارتند از:
- قند
- لیگنین
- اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیله
- فسفات‌ها
- سلولز و غیره
برخی از معایب این اغلب شامل افزایش انقباض پلاستیک و در نتیجه ترک‌خوردگی است. همچنین، اگر زمان افزودن به تأخیر بیفتد، عقب‌ماندگی بیشتر می‌شود.
نتیجه‌گیری
مواد افزودنی مختلفی وجود دارد که امروزه در دسترس هستند و هر کدام اهداف متفاوتی را برای ایجاد خواص دلخواه به مخلوط بتن دارند. دوز آن‌ها مهم است زیرا مقدار بیش از حد می‌تواند منجر به تجزیه بتن شود و استحکام و کارایی آن تحت تأثیر قرار گیرد. با این حال، مقدار کمتر می‌تواند تاثیر آن را کاهش داده و نتایج مطلوب را ارائه ندهد. علاوه بر این، در حالی که کدهای ترکیب طرح در حال توسعه است، می‌توان بتن‌های ویژه‌تری با چنین افزودنی‌هایی ساخت.
