لزوم بکارگیری مواد افزودنی قوام دهنده در بتن زیر آب
تاریخچه استفاده از مواد افزودنی قوام دهنده بتن به دهه‌های پیشین برمی‌گردد. به طور سنتی، بتن برای اجرا در زیر آب با مقدار زیاد ریزدانه و پر کننده ساخته می‌شد تا میزان چسبندگی را افزایش و میزان شسته شدن را کاهش دهد. اگر این مخلوط توسط پمپ کردن یا لرزاننده در آب راکد بتن ریزی شود می‌توان نتایج قابل قبولی به دست آورد. اما به محض اینکه آب دارای جریان قابل توجهی باشد، ممکن است باعث شسته شدن جدی بتن گردد. اجرای بتن زیر آب در هنگام بتن ریزی و متراکم کردن با مشکلات بسیاری همراه است.
بنابراین بتن برای اجرای زیر آب نیازمند کارایی زیاد بوده و این موضوع سبب افزایش میزان مخلوط شدن آب با سیمان شده و به دنبال آن از یک سو می‌تواند سبب شسته شدن سیمان از مخلوط شده و از سوی دیگر نسبت آب به سیمان را افزایش داده که باعث کاهش مقاومت می‌شود. خالی کردن آب سازه‌های هیدرولیکی مانند سد، به منظور تعمیر، سخت و گران قیمت است. پیشرفت های اخیر در زمینه استفاده از افزودنی شیمیایی بتن این اجازه را می‌دهد که بتن ریزی در زیر آب را بدون استفاده از قیف و لوله (ترمی)های مرسوم انجام داد.
استفاده از افزودنی قوام دهنده افزیر در بتن زیر آب، سبب تولید بتنی می‌شود که در برابر ته نشینی پایدار بوده و به راحتی پمپ می‌شود. از طرفی در کاربرد مواد قوام دهنده در بتن زیر آب، بتن تولید شده به میزان کافی چسبنده است به نحوی که در هنگام قرارگیری در معرض آب، میزان سیمان کمتری شسته می‌شود. هنوز از قابلیت خوبی برای حرکت در زیر آب برخوردار است و مقاومت و پایایی مورد نظر در سازه بتنی را تامین می‌کند.
چنین بتن‌هایی دارای مزیت‌هایی نسبت به بتن معمولی از لحاظ کیفیت محصولات تعمیری بوده و هزینه‌های بتن ریزی را از نظر تجهیزات مورد نیاز کارگاهی و غواص به عنوان نیرو انسانی کاهش می‌دهد. از سوی دیگر به دلیل اینکه هنگام بتن ریزی در زیر آب متراکم کردن بسیار دشوار و یا غیرممکن است، بتن با کارایی زیاد مورد نیاز است. استفاده از مواد قوام دهنده در بتن زیر آب می‌تواند سبب کاهش کارایی شود که در این مورد می‌توان با استفاده از مواد فوق روان کننده بر این مشکل غلبه کرد. باید به این نگاه توجه کرد که مقادیر زیاد مواد قوام دهنده باعث کاهش روانی و اثر ثانویه ناخواسته از قبیل افزایش مقدار هوا و دیرگیری می‌شود.
عملکرد و نحوه استفاده از افزودنی قوام آور در بتن زیر آب
افزودنی قوام دهنده جهت استفاده در بتن ریز در آب، دارای خاصیت ژلی قوی ای هستند و اغلب در مقادیر زیاد استفاده می‌شوند. این مواد اغلب به صورت پودر مورد استفاده قرار می‌گیرند، گرچه به صورت محلول نیز در دسترس هستند. تماس مستقیم بین پودر مواد افزودنی قوام دهنده و آب مخلوط سبب ایجاد توده ژله ای در هنگام توزین در دستگاه‌‌های اندازه گیری یا در خود بتن می‌شوند. در نتیجه روش پیمانه کردن نیازمند دقت مضاعف به منظور اطمینان حاصل کردن از تولید بتنی با ویژگی‌های یکنواخت است. معمولا در صورت استفاده از مواد افزودنی قوام دهنده زمان اختلاط طولانی تر برای تولید بتن همگن مورد نیاز است.
برای تولید بتن خود متراکم کلوئیدی جهت استفاده در زیر آب، نسبت آب به سیمان در محدوده 0/36 تا 0/40 انتخاب می‌شود و مقدار سیمان و ریزدانه‌های به کار رفته در این نوع از بتن‌ها معمولا بیشتر از بتن‌های متناظر اجرا شده در شرایط معمولی است. اغلب تطبیق دادن خصوصیات مخلوط برای دست یابی به پارامترهای طراحی دلخواه برای تمام ویژگی‌های بتن دشوار است. خصوصیات بتن خودمتراکم زیر آب با افزودن سه نوع ماده افزودنی قابل کنترل خواهد بود. برای مثال می‌توان دوده سیلیس را در ترکیب با افزودنی قوام دهنده و فوق روان کننده‌ها یا کاهنده‌های آب مرسوم برای کاهش جداشدگی به کار برد. راه دستیابی به بتن خودتراکم با خصوصیات خودترازی مد نظر، بهینه سازی مناسب درصد استفاده از افزودنی قوام آور با فوق روان کننده‌ها که به منظور افزایش اسلامپ به کار می‌رود، می‌باشد.
افزودنی قوام دهنده افزیر باعث کاهش مشکل شسته شدن در هنگام بتن ریزی در زیر آب می‌شوند، هرچند آنرا بصورت کامل حذف نمی‌کنند، بنابراین روش کار مناسب در بتن ریزی در آب باید همچنان دنبال شود.
بتن مقاوم در برابر شسته شدن
بتنی که طراحی شده است تا در هنگام بتن ریزی در آب در برابر آب شستگی سیمان مقاوم باشد، حاوی افزودنی‌های قوام دهنده ای که مانع از دست رفتن ریزدانه‌های سیمان شده و بدین وسیله کیفیت بتن را حفظ می‌کند. مواد افزودنی قوام دهنده افزیر لزجت آب در مخلوط را افزایش داده که منجر به افزایش تیکسوتروپی بتن شده و مقاومت در برابر جداشدگی را بهبود می‌بخشد. مقدار افزودنی محدوده ای از 1 تا 1/5 درصد از وزن آب در مخلوط را دارد و در اکثر اوقات در ترکیب با فوق روان کننده‌ها استفاده می‌شود. میزان اثر مواد افزودنی قوام آور به مقدار ماده و وزن مولکولی اجزای اصلی آن بستگی دارد. این مواد معمولا همزمان با سایر مواد در داخل مخلوط کن ریخته می‌شوند.
بتن‌هایی که شامل افزودنی قوام دهنده هستند هنگامی که مخلوط ساکن است پایدار بوده اما هنگامی که جاری می‌شوند روانی بسیار با خصوصیات خودترازی را از خود نشان می دهند. بتن‌های حاوی مواد قوام دهنده و بدون آن با اسلامپ برابر در آزمایش شسته شدن، عملکرد متفاوتی دارد. آزمایش افت وزن ناشی از شسته شدن مطابق استاندارد CRD C61 (روش آزمایش برای اندازه گیری مقاومت مخلوط بتن تازه در برابر شسته شدن در آب) نشان می‌دهد که استفاده از افزودنی قوام دهنده با مقدار 0/15 درصد وزن سیمان در ترکیب با فوق روان کننده‌ها منجر به تولید مخلوط بتنی با روانی زیاد شده در حالی که بتن نسبت به شسته شدن مقاوم است.
