افزودنی‌های بتن پاششی (شاتکریت)

لزوم بکارگیری افزودنی‌ها در شاتکریت بتن

مسئله بازگشت بتن پاشیده شده از سطح پاشش، دلیل اصلی استفاده از مکمل‌های شیمیایی در بتن می‌باشد. برای حل این مشکل باید گیرش بتن تسریع یابد تا بتواند وزن خودش و بار وارده را تحمل کند. به این منظور استفاده از افزودنی‌های شیمیایی در شاتکریت اجتناب ناپذیر است. افزودنی‌های استفاده شده در بتن پاششی شرکت افزیر در چهار دسته قرار می گیرند: 1-حباب ساز 2-دیرگیرکننده‌ها 3-کاهنده آب 4-ریزپرکننده ای خنثی یا مواد ریز دانه با خاصیت واکنش هیدرولیکی 5-زودگیرکننده‌ها

ماده افزودنی حباب ساز در شاتکریت

اگر بتن در معرض چرخه ذوب و یخ قرار داشته باشد، می توان از ماده افزودنی حباب ساز افزیر در شاتکریت استفاده کرد. بر طبق استاندارد ASTM C260 مقدار مصرف در حدود 0/6 تا 4 درصد پیشنهاد شده است. اما به صورت متداول از ماده افزودنی حباب ساز در شاتکریت خشک استفاده نمی‌شود. مواد افزودنی کاهنده آب سبب افزایش کارپذیری شاتکریت بدون تغییر در نسبت آب به سیمان می شود. از سوی دیگر در شاتکریت خشک نباید از این ماده افزودنی استفاده کرد. نحوه استفاده در ASTM C1141 بیان شده است. استفاده از کندگیر کننده نیز بر شاتکریت تر برای کاهش افت کارایی مخلوط به کار می‌رود. دلیل استفاده از افزودنی‌های حباب زا، کندگیرکننده‌ها و ریزپرکننده‌های خنثی در شاتکریت با بتن معمولی یکسان است و به همان دلایل ممکن است در شاتکریت هم ممکن است استفاده شوند.

ماده افزودنی زودگیرکننده در شاتکریت

اما اصلی ترین نوع افزودنی شیمیایی به کار رفته در بتن شیمیایی، افزودنی های زودگیرکننده هستند. بنابراین این فصل تنها به بررسی نوع اول افزودنی‌ها که زودگیرکننده‌های قوی هیدراتاسیون سیمان هستند، می‌پردازند. این زودگیرکننده‌ها تا حدی متفاوت از زودگیرکننده‌های معمولی بوده و سرعت گیرش آن‌ها معمولا بسیار سریعتر است. این ویژگی در شاتکریت ضروری است زیرا گیرش بتن باید به اندازه ای سریع باشد که در هنگام پاشیدن بتن بر روی سطح، میزان بازگشت بتن به حداقل کاهش یابد. نکته ای که در این میان باید مورد توجه قرار گیرد، تفاوت میان تسریع در زمان گیرش و تسریع در روند سخت شدگی بتن است. گیرش بتن به فرآیندی اطلاق می‌شود که به دلیل انجام واکنش‌های هیدراتاسیون، بتن از حالت خمیری و سیال به وضعیت نیمه جامد تبدیل می‌شود.گیرش بتن چند دقیقه بعد از اختلاط آغاز شده و حداکثر چند ساعت پس از آن کامل می‌شود. از سوی دیگر، منظور از روند سخت شدگی بتن فرآیند کسب مقاومت در بتن سخت شده است که پس از گیرش بتن آغاز شده و طول دوره عمر بتن همچنان ادامه دارد. ویژگی اصلی افزودنی مورد استفاده در شاتکریت، تسریع در فرایند گیرش بتن است. اگرچه معمولا این افزودنی به طور همزمان روند سخت شدگی بتن را نیز تسریع می‌کنند، سبب کاهش مقاومت نهایی و دوام بتن نیز می‌شوند.

خصوصیات لازم افزودنی های شاتکریت

افزودنی‌هایی که در شاتکریت خشک و تر استفاده می‌شوند، باید دارای مشخصات زیر باشند :

• باعث تسریع گیرش شده بطوری که گیرش اولیه و نهایی به ترتیب بین 3 تا 12 دقیقه رخ دهد.
• افزایش مقاومت در برابر ریزش و جداشدن بتن از سطح برای ایجاد قابلیت تشکیل لایه‌های ضخیم
• کاهش هدر رفتن مصالح در اثر برخورد با سرعت زیاد به سطح پاشش بتن
• افزایش روند به مقاومت رسیدن بتن در صورتی که مقاومت‌های در حدود 5/3 تا 7 مگاپاسکال به سرعت حاصل شود.
• حصول مقاومت 28 روزه ای که از 30 درصد مقاومت بتن بدون تسریع کمتر نباشد.

استاندارد ASTM C1141 مربوط به الزامات افزودنی‌های بتن پاششی 9 رده افزودنی را برای استفاده در شاتکریت معرفی کرده است که بر حسب تناسب برای روش تر و خشک استفاده می‌گردند. هر یک از این افزودنی‌ها نیز در یکی از دو کلاس A (مایع) و  B (غیر مایع) قرار می‌گیرند. این 9 رده عبارتند از :

1.   تسریع کننده معمولی
2.   کندگیر کننده
3.   پوزولانی
4.   آهن متالیک
5.   رنگ دهنده
6.   پلیمری آلی
7.   کاهنده آب
8.   حباب ساز
9.   با گیرش سریع

تمامی رده‌های ذکر شده قابل در روش تر هستند و در روش خشک نیز به غیر از رده‌های 7 و 8 بقیه رده‌ها قابل استفاده می‌باشند.

عوامل موثر در اجرای شاتکریت بتن

دو عامل بر واکنش‌های انجام شده در روش‌های اجرای شاتکریت بصورت خشک و تر موثر است :

1.  طرح اختلاط بتن
2.  شرایط محیط در حین پاشیدن بتن

عوامل موثر در طرح اختلاط شامل نوع و عیار سیمان ، نسبت آب به سیمان، نحوه اختلاط، دمای محیط، نسبت به سیمان، سازگاری سیمان با افزودنی‌های بتن پاششی و حضور سایر افزودنی‌ها می‌باشد. سرعت واکنش در سیمان‌های تیپ 1و 3 نسبت به سیمان‌های تیپ 4 و 5، بدلیل مقدار بیشتر تری کلسیم آلومینات (C₃A) موجود در آن‌ها بیشتر می‌باشد. کوچکتر بودن ذرات سیمان و بالا بودن عیار آن نیز سرعت واکنش‌ها را تسریع می‌بخشد. تغییر سیمان و مواد افزودنی، سازگاری مخلوط را تحت تاثیر قرار داده و روند به مقاومت رسیدن کوتاه مدت را تغییر می‌دهد. افزودنی‌های رایج برای پمپاژ معمولا واکنش تسریع کننده‌های بتن را کند می‌کنند.

سایر عواملی که بر کارایی مواد افزودنی در حین پاشش بتن موثر هستند عبارتند از:

• مقدار افزودنی
• نحوه اختلاط
• دمای محیط
• نسبت آب به سیمان
• پیش هیدراتاسیون سیمان و تاخیر در اضافه کردن افزودنی

نکات استفاده از افزودنی‌های بتن پاششی

استفاده از مقادیر زیاد افزودنی‌های بتن پاششی گیرش آنی را به دنبال خواهد داشت که نتیجه آن مخلوطی بسیار کوچک خواهد بود که به دلیل خشکی زیاد، توانایی چسبیدن به سطح را ندارد. از طرف دیگر استفاده از مقادیر کم افزودنی‌ها باعث تاخیر در زمان گیرش و ریزش مخلوط پاشیده شده می‌شود. در نتیجه در دو حالت تشکیل لایه‌های شاتکریت ممکن نخواهد بود. دمای محیطی بیش از 30 درجه سانتی گراد، باعث تسریع زمان گیرش و تولید مخلوطی خشک، افزایش هدر رفتن بتن در اثر برخورد به سطح پاشش و کاهش مقاومت می‌شود. دمای کمتر از 10 درجه سانتی گراد زمان گیرش را افزایش داده و باعث ریزش بتن از سطح پاشش می‌شود. پیش هیتدراتاسیون سیمان به دلیل مرطوب بودن سنگدانه‌ها و تاخیر در اضافه کردن افزودنی کاهش مقاومت کوتاه مدت را در پی دارد.