بتن، پرمصرف ترین مصالح ساختمانی در جهان، سابقه ای طولانی دارد که به دوران رومیان و مصریان باستان می رسد. با توجه به اینکه بتن دو برابر بیشتر از سایر مصالح ساختمانی در ساخت و ساز استفاده می شود، تاکید بر کیفیت، عملکرد و پایداری آن برای رشد و رونق صنعت ضروری است. یکی از مهم ترین مواد تشکیل دهنده بتن با کارایی بالا، ماندگار، بادوام و زیبا که امروزه تولید می شود، افزودنی بتن است. افزودنی های بتن، مواد شیمیایی یا معدنی هستند که در طول اختلاط بتن برای افزایش ویژگی های خاص بتن تازه یا سخت شده، مانند عملکرد و استحکام اضافه میشوند.
استفاده از افزودنی بتن به سرعت در حال افزایش است. زیرا افزودنی های بتن دارای مزایای فیزیکی و همچنین اقتصادی هستند. مواد افزودنی به طرق زیر به بتن کمک می کند.
افزودنی های بتن کاربردهای مختلفی دارند که برخی از آن ها عبارتند از:
پرکاربردترین مواد افزودنی شیمیایی بتن عبارتند از:
برای انجام موارد زیر از مواد شیمیایی استفاده می شود:
پرکاربردترین مواد افزودنی شیمیایی بتن عبارتند از:
مواد معدنی وظایف زیر را انجام می دهند:
افزودنی های مختلف بتن از جمله تندگیرکننده بتن در مقایسه با بتن معمولی خواص فیزیکی و مکانیکی خوبی دارند. با افزایش سرمای زمستان، بتن معمولی ضعیف شده و نمی تواند به مقاومت نهایی خوبی دست یابد. به منظور محافظت در برابر این ضعف عموما از موادی به نام بتن تسریع کننده با مقاومت بالا در برابر سرمای شدید استفاده می شود. به طور کلی، مقاومت بتن تازه در برابر سرما و یخبندان 40-60٪ کاهش می یابد. بنابراین ایجاد پیوند بین آرماتور و بتن در این شرایط دشوار است. دو روش به طور کلی برای جلوگیری از انجماد بتن تازه استفاده می شود. یکی اینکه دمای مناسب برای بتن ایجاد کنید و دیگر افزودنی های شیمیایی مانند تسریع کننده ها را به بتن اضافه کنید.
بهترین ماده کلروکلسیم میباشد. این ماده شیمیایی در ابتدا با آب ترکیب شده و سپس به مخلوط بتن اضافه میشوند. استفاده از کلروکلسیم مقاومت سایشی و فرسایشی بتن را افزایش میدهد ولی باعث کاهش مقاومت در برابر سولفاتها میشود. حداکثر میزان مصرف در بتن معمولی > 0.5%. از کلروکلسیم حدالامکان در سازههای آبی نباید استفاده کرد وحداکثر میزان مصرف آن 0.1% وزن سیمان است. در این دسته بندی همچنین میتوان به افزودنیهای مشابه نظیر آنی گیر کنندهها، زودسخت کنندهها و زودگیر کننده های بتن نیز اشاره کرد که هر کدام به نوعی و در بازه زمانی بخصوص خود سرعت گیرش بتن را افزایش میدهند.
کندگیر کننده های بتن موادی هستند که اگر به بتن اضافه شوند زمان گیرش سفت شدن بتن را به تعویق میاندازند. یکی از کندگیرکنندهها شکر است و ترکیب 0.05% شکر به صورت درصد وزنی سیمان به بتن، زمان گیرش را چهار ساعت به تاخیر میاندازد و ترکیب 1% شکر زمان گیرش را متوقف میکند. کندگیرکنندهها را در بتن ریزیهای حجیم جهت جلوگیری از تنشهای حرارتی و در هوای گرم جهت مراقبت از بتن استفاده میکنند. این افزودنی ها زمان اتصال و گیرش بتن را افزایش می دهند. افزودنی کندگیر باعث تغییر نسبت آب به سیمان نمی شود. بلکه از قندها و اکسید فلزی برای جلوگیری از روند اتصال استفاده می کنند.
توجه:اگر در صورت استفاده از شکر بتن مقاومت خود را از دست دهد باید بتن را تخریب کنیم.
روان کنندههای بتن موادی هستند که اگر به بتن اضافه شوند بدون نیاز به آب اضافه، اسلامپ (کارایی) بتن افزایش میابد. به این مواد کاهش دهندهی آب نیز گفته میشود. روان کنندهها به صورت جزیی مقاومت بتن را کاهش میدهند ولی در مقایسه با کاهش حجم آب ناشی از استفاده برای افزایش کارایی، اثرات بهتری درمقاومت بتن دارند.
به طور معمول روانکنندهها به دو دسته روانکنندههای معمولی و فوق روانکنندهها تقسیم میشوند وبه دو صورت مایع و پودری در بازار وجود دارند.
افزودنی های بتن که میزان آب تولیدی را کاهش می دهند در گروه کاهنده آب قرار میگیرند: این مواد روانکننده بتن و فوق روانکننده بتن هستند. تاثیر مثبت استفاده از مواد افزودنی در بتن تغییر در پارامترهای فیزیکی آن است. این شامل تغییر مقدار آب، سیمان، افزودنی های معدنی و امکان ترکیب مخلوط در مکان های غیرقابل دسترس قبلی و همچنین شرایط یا حمل و نقل در مسافت های طولانی بدون تغییر قوام مورد نظر است.
مکانیسم اساسی پلاستیک سازی بتن توسط مواد افزودنی دافعه الکترواستاتیکی است که در آن مولکول های پلیمری با گروه های تابع بار منفی بر دانه های سیمان جذب می شوند. این امر باعث افزایش پراکندگی آگلومره های سیمان در مخلوط بتن می شود که باعث آزاد شدن آب و افزایش مایعات مخلوط می شود.
یک نرم کننده یا فوق روان کننده به درستی انتخاب شده امکان به دست آوردن بتن با خواص طراحی شده برای یک عنصر ساختاری را می دهد.
این ها ترکیباتی هستند که به عنوان نرم کننده عمل می کنند و محتوای آب مخلوط بتن را تا 5٪ کاهش می دهند بدون اینکه قوام آن تغییر کند. معمولا این مواد مشتقات چندحلقه ای یا فسفات هستند. زمانی که این افزودنی های بتن اضافه می گردند، مقاومت فشاری مخلوط بتن افزایش می دهند.
آن ها مقدار آب مصرفی برای آماده سازی بتن را برای یک اسلامپ خاص کاهش می دهند. بیشتر این افزودنی ها در پروژه های ساختمانی بزرگ تر استفاده می شوند. در اینجا، فولاد به نرخ های تقویت کننده بالاتری برای ارائه سطوح بالای کارایی مورد نیاز نیاز دارد. افزودنی های این دسته تا 10 درصد فعال هستند.
از این مواد افزودنی بتن برای ایجاد حباب های هوای میکروسکوپی برای تثبیت بتن استفاده می شود. اثر حاصل از آن جلوگیری از ترک خوردن بتن در محیط سرد است. هوا همچنین نیروی چسبندگی را افزایش می دهد و در نتیجه جدا شدن آب را قبل از ته نشین شدن کامل بتن کاهش می دهد.
افزودنی حباب زا بتن یکی از انواع مواد افزودنی سبب ایجاد حبابهای ریز هوا (ماکسیمم 0.05 mm) در بتن میشود. بتن هوادار معمولا 4-8% هوا دارد. حبابهای هوا در بتن:
1)حبابهای غیرعمدی که درشت تر از 0.05 میلیمتر میباشد.
2)حبا های عمدی که ریزتر از 0.05 میلیمتر است. جهت ایجاد بتن هوادار از سیمانهای تیپ IA,IIA,IIIA استفاده میشود. بعضی از مواد مضاعف هوادار عبارتند از: چرم طبیعی جانوران، صمغ طبیعی درختان
حداکثر مقاومت قابل حصول در بتن هوادار 400 kg/cm2 است.
متخصصان موافق هستند بهترین دما برای ریختن بتن بین 40 تا 60 درجه فارنهایت است. وقتی دما به زیر 40 درجه فارنهایت میرسد، واکنشهای شیمیایی تقویت کننده بتن کند میشوند و می توانند منجر به ضعیف شدن بتن شوند. ضد یخها یکی دیگر از انواع افزودنی بتن است دمای انجماد آب را بسته به میزان مصرف پایین میآورند و تا حدی نقش تسریع کننده دارند. به طور کلی استفاده از ضد یخ نقطه انجماد بتن را کاهش میدهد تا آب در بتن یخ نزند، در نتیجه تنظیم و سخت شدن بتن تسریع میشود، در حالی که به سرعت به مقاومت فشاری لازم برای جلوگیری از آسیب زودرس یخ زدگی میرسد. ضدیخ های بتن مواد شیمیایی هستند که به آب اختلاط بتن اضافه می شوند تا نقطه انجماد فاز مایع را کاهش دهند و تا 30- درجه سانتی گراد به کار می روند. استفاده از ضد یخ در هوای سرد، دارای اصول فنی بسیار ساده و مفیدی است که 20-50 درصد در زمان و انرژی صرفه جویی می کند.
ماده افزودنی بتن که با کاهش آب انداختگی میزان از دست دادن آب داخل بتن را کاهش میدهد.
میکرو سیلیکا ژل یک افزودنی بتن معدنی است که برای بهبود خواص بتن استفاده می شود. ژل میکروسیلیس یک افزودنی اصلاح شده با مواد پلیمری است که در همه طرح های اختلاط بتن قابل استفاده است. میکرو سیلیکا ژل اصلاح شده محصولی تک جزئی و آماده مصرف است که علاوه بر افزایش مقاومت بتن، دوام آن را در برابر مواد شیمیایی خورنده افزایش می دهد. همچنین در ترکیب این نوع افزودنی بتن از نرم کننده ها نیز استفاده می شود که علاوه بر سیال بودن بتن منجر به کاهش مصرف آب در آن می شود. میکرو سیلیکا ژل نوع جدیدی از افزودنی است که در زمینه فناوری، تقویت و ساخت بتن توسعه یافته است که شامل پودر میکرو سیلیس، نرم کننده و سایر افزودنی های پلیمری بتن می باشد که در بازار کار به میکرو سیلیس نیز معروف است.
از تاثیرات بسیار مهمی که میکرو سیلیکا ژل بر بتن می گذارد می توان به مواردی مانند: افزایش نسبی مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، دوام، طول عمر بتن و نفوذناپذیری بتن اشاره کرد. این امر باعث شده است که این محصول در مصالحی مانند بتن بنادر و سواحل که در تماس شدید با آب و مواد خورنده هستند استفاده شود.
دوغاب میکروسیلیس یک افزودنی معدنی است که برای بهبود خواص بتن استفاده می شود. با افزایش چگالی و مقاومت سازه بتنی کیفیت و عملکرد بتن را بهبود می بخشد. دوغاب میکروسیلیس یک محصول آماده مصرف تک جزئی است که علاوه بر افزایش مقاومت بتن، مقاومت آن را در برابر سایش افزایش داده و در عین حال نفوذپذیری آن را کاهش می دهد. دوغاب میکروسیلیس محصول مناسبی است که از مخلوط پودر میکروسیلیس با آب و سایر مواد افزودنی تهیه می شود. این افزودنی عموما حاوی پودر میکروسیلیس بیشتری نسبت به ژل میکروسیلیس است. همچنین دارای سیالیت بالاتری نسبت به ژل میکروسیلیس است که قابلیت پخش بالاتری دارد. دوغاب میکروسیلیس برای مواردی مانند بتن قوی و عایق رطوبتی با نفوذپذیری بسیار کم استفاده می شود.
یکی از دلایل اصلی نفوذپذیری بتن تخلخل میکروسکوپی بین پرکننده و سنگدانه های بتن است که به دلیل فقدان ریزدانه ها ایجاد می شود. یکی دیگر از دلایل نفوذپذیری بتن، تشکیل مویرگ ها پس از تبخیر آب در طی فرآیند هیدراتاسیون است. دوده سیلیس یا پودر میکروسیلیس یک افزودنی مناسب برای پرکردن این شکاف هاست. زیرا ذرات دوده سیلیس بسیار کوچک تر از دانه های سیمان هستند و فضاهای میکروسکوپی بسیار کوچک را به خوبی پر می کنند. پودر میکروسیلیس یک پودر خاکستری حاوی تقریبا 96-94٪ دی اکسید سیلیکون (SiO2) است که از فرایند تولید فروسیلیسیون در کوره های قوس الکتریکی به دست می آید و برای بهبود خواص خاص بتن در طول تولید و ساخت و ساز استفاده می شود. به این ترتیب با افزودن این ماده ساختار خمیر سیمان تقویت شده و نفوذپذیری آن کاهش یافته و استحکام آن افزایش می یابد.
شاید سوال شود که چه مقدار از یک افزودنی را باید به یک مخلوط بتن اضافه کنید؟ این به نوع افزودنی که استفاده می کنید و تاثیرات مورد نظر شما بستگی دارد. همچنین برای این منظور باید دستورالعمل های استفاده سازنده را روی هر بسته بندی مشاهده کنید تا اطلاعاتی در مورد میزان استفاده از آن داشته باشید.
عوامل مختلفی که بر طراحی مخلوط تاثیر می گذارند عبارتند از:
این یکی از مهم ترین خواص بتن است و بر بسیاری از خواص قابل توصیف دیگر بتن سخت شده تاثیر می گذارد. میانگین مقاومت فشاری مورد نیاز در یک سن خاص، معمولا 28 روز، نسبت اسمی آب به سیمان مخلوط را تعیین می کند.
میزان کارایی مورد نیاز به سه عامل بستگی دارد. اینها اندازه مقطعی که باید بتن ریزی شود، میزان آرماتور و روش تراکم مورد استفاده است. برای بخش باریک و پیچیده با گوشه های متعدد یا قطعات غیر قابل دسترس، بتن باید کارایی بالایی داشته باشد تا بتوان با تلاش معقول به تراکم کامل دست یافت.
دوام بتن مقاومت آن در برابر شرایط تهاجمی محیطی است. بتن با مقاومت بالا به طور کلی دوام بیشتری نسبت به بتن کم مقاومت دارد. در شرایطی که استحکام بالا لازم نیست اما شرایط مواجهه به گونه ای است که دوام بالا حیاتی است، دوام مورد نیاز نسبت آب به سیمان مورد استفاده را تعیین می کند.
به طور کلی، هرچه حداکثر اندازه سنگدانه بزرگ تر باشد، سیمان مورد نیاز برای نسبت آب به سیمان خاص کوچکتر است. زیرا کارایی بتن با افزایش حداکثر اندازه سنگدانه افزایش می یابد. با این حال، مقاومت فشاری با کاهش اندازه سنگدانه افزایش می یابد.
درجه بندی سنگدانه ها بر نسبت مخلوط برای کارایی مشخص و نسبت آب به سیمان تاثیر می گذارد.
درجه کنترل را می توان از نظر آماری با تغییرات در نتایج آزمایش تخمین زد.
آزمایش مواد افزودنی بتن تضمین می کند که بتن به درستی ریخته، گیر و ساخته شده است. آزمایش بتن به جلوگیری و شناسایی کمبودهای بتن که می تواند برای ساختار ساختمان یا سازه شما مضر باشد، کمک می کند.
مواد افزودنی بتن معمولا به صورت فله، در مخازن پلاستیکی، مخازن فلزی یا بشکه ذخیره می شوند. مخازن ذخیره سازی پلاستیکی حجیم مدرن دارای دو پوسته هستند تا خطر نشت ناشی از شکاف پوست را به حداقل برسانند. اگر از مخازن دو پوسته استفاده نمی شود، محل ذخیره مواد افزودنی باید بسته بندی شود تا از ورود نشت به سیستم آب جلوگیری شود.
مواد افزودنی باید از یخ زدگی محافظت شوند. تمام مخازن و لوله ها باید به وضوح با محتویات آنها مشخص شده و مدت زمان ماندگاری محصول نیز مشخص شود. اگر یک ماده افزودنی از عمر نگهداری خود بیشتر شود یا دیگر مورد نیاز نباشد، باید از طریق پیمانکار تایید شده دفع شود.
عوامل اصلی تعیین کننده انتخاب افزودنی برای بتن، جنبه اقتصادی، یعنی هزینه اصلاحات با استفاده از یک افزودنی، و جنبه تکنولوژیکی، یعنی ارزیابی سهولت استفاده و اثر افزودنی بر شرایط فرایند است. مهم ترین عواملی که در زمان انتخای افزودنی های بتن باید به آن ها توجه کنیم عبارتند از:
عواملی که کیفیت و قیمت افزودن های بتن را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از:
در این مقاله به بررسی افزودنی بتن، انواع هریک و مزایا و کاربرد آن پرداختیم. انواع جدیدی از افزودنی های بتن امروزه به طور مداوم آزمایش شده اند. کاهش تقاضا برای سیمان پرتلند تاثیر مثبتی بر محیط زیست دارد و می تواند به کاهش آلودگی کمک کند. برای ایجاد خود ترمیمی بتن، مواد افزودنی مختلف در حال حاضر تحت آزمایش هستند. ساخت و ساز ساختمان ها، جاده ها و سایر سازه ها در آینده احتمالا استفاده از مواد افزودنی بتن را افزایش خواهد داد.
چرا عایق رطوبتی دیوار مهم است؟ نکاتی برای جلوگیری از نفوذ رطوبت اهمیت استفاده از…
عایق ساختمانی چیست و چرا اهمیت دارد؟ عایق ساختمانی مجموعهای از مواد و روشهاست که…
تعرفه عایقسازی ساختمان: هزینهها را بشناسید و صرفهجویی کنید! عایق کاری ساختمان بهعنوان راهکاری برای…
چگونه از نفوذ آب در شرایط فشار بالا جلوگیری کنیم؟ فشارهای وارده به ساختمان که…
آب بندی فشار مثبت بتن چیست؟ آببندی بتن به مجموعه اقداماتی اطلاق میشود که با…
وال مش چیست و چرا به صنعت ساخت و ساز معرفی شد؟ اولین دلیل روی…