انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنها

انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنها

کد مطلب : 510

انواع مواد افزودنیبتن و کاربرد آنها

 

امروزه انواع مختلفی از افزودنی های بتن مورد مصرف قرار میگیرد. در این متن ما سعی می کنیم به شرح انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنهابپردازیم . در این مقاله ما به این افزودنی بتن چیست ، انواع افزودنی بتن ، روشمصرف ، میزان مصرف ، نحوه عملکرد افزودنی های بتن ، شرایط نگهداری افزودنی های بتن، شرایط ایمنی افزودنی های بتن ، انواع کاربرد افزودنی هایبتن ، ترکیب شیمیاییانواع افزودنی بتن و ... بپردازیم.

 

شما می توانید جهت کسب مشاوره واطلاعات فنی ، مشاوره ، دریافت کاتالوگ و مشخصات فنی ، اخذ لیست قیمت و خرید انواع افزودنی هایبتنبا  بخش بازرگانی مجموعه کلینیک فنی وتخصصی بتن ایران ( 09120916271-44618462-44618379-021 ) تماس حاصل فرمایید.

 

 

افزودني[1]ماده‌اي به غير از سيمان پرتلند، سنگدانه، و آب است که به صورت پودر (گَرد) يامايع (آبکی)، به عنوان يکي از مواد تشکيل‌دهنده بتن و براي اصلاح خواص بتن، کميقبل از اختلاط، در حين اختلاط و يا قبل از ريختن به آن افزوده مي‌شود[1]. به عبارت ديگر،افزودني‌ها اجزايي از بتن به غير از سيمان هيدروليکي، آب، سنگدانه‌ها و اليافهستند كه براي اصلاح و بهبود خواص بتن و ملات تازه و سخت‌شده، به بتن افزوده مي‌شوند[2]. افزودني‌هاي بتن بهدو گروه مواد افزودني شيميايي و معدني تقسيم مي‌شوند.

 افزودني‌هاي شيميايي[2]از فرآوري، ترکيب يا آميزه‌کاري مواد آلي و معدني در يک فرآيند شيميايي به دست مي‌آيندو در حالتهاي پودر يا مايع و در مقاديرکم معمولا تا حداکثر 5 درصد وزن مواد سيمانيدر زمان ساخت و اختلاط و يا درست پيش از ريختن بتن، به مخلوط اضافه مي‌شوند.

افزودني‌هاي معدني[3]که يا به طور طبيعي يافت مي‌شوند و يا از محصولات جانبي صنعتي هستند، به سه دستهمواد خنثي، پوزولان‌ها، و مواد شبه سيماني تقسيم مي‌شوند[1] و براي بهبود و اصلاح خواص مخلوط‌هاي سيماني درمقادير مصرف عموما بيشتر از 5 درصد وزن سيمان و در زمان اختلاط به بتن افزوده مي‌شوند.

گستره اين نشريه(نوشتار) دربرگيرنده افزودني‌هاي شيميايي بتن است و بررسي مواد افزودني معدني بهديگر نشريه‌هاي انجمن بتن ايران واگذار شده است. 

1-1- اندرکنش بتن و افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي شيميايي بامواد سيماني در حال هيدراته شدن اندرکنش نشان مي‌دهند و بر اساس نوع عملکردشان بهسه رده مواد افزودني با عملکرد فيزيکي، شيميايي، و فيزيکي- ‌‌شيميايي تقسيم مي‌شوند[3].

مواد افزودني با عملکردفيزيکي آن رده از افزودني‌هاي شيميايي هستند که در فرآيند واکنش آبگيري[4]سيمان تاثير مستقيم ندارند گو اينکه ممکن است بر روند و آهنگ آن تاثير بگذارند.اين افزودني‌ها عموما تا پيش از گيرش اوليه بتن، تاثير و کارکرد خود را نشان مي‌دهندو تاثير آنها پس از گيرش، در بتن سفت‌شده و سخت‌شده ادامه نمي‌يابد[3]. از جمله اين افزودني‌ها مي‌توان به کاهنده‌هاي آب،هوازاها، گازسازها، کف‌زاها، هوازُداها، ضد آب‌شستگي‌ها، آسان‌کننده‌هاي پمپاژ،رنگ‌بخش‌ها، و پيوندزاها اشاره کرد.

مواد افزودني با عملکرد شيميايي يادر فرآيند و روند واکنش آبگيري سيمان پيش از گيرش تاثير مي‌گذارند و يا ريزساختارمحصولات آبگيري را پيش و پس از گيرش، دستخوش تغيير مي‌کنند. بنابراين واکنشافزودني‌هاي شيميايي علاوه بر زمان پيش از گيرش، ممکن است در مراحل سخت‌شدگي بتننيز ادامه يابد[3]. کُندگيرکننده‌ها، زودگيرکننده‌ها، زودسخت‌کننده‌ها،منبسط‌کننده‌ها، کنترل‌کننده‌هاي واکنش آبگيري، و ناگيرکننده‌ها در زمره افزودني‌هايبا عملکرد شيميايي هستند.

مواد افزودني با عملکردفيزيکي- ‌‌شيميايي اگرچه در فرآيند واکنش شيميايي آبگيري سيمان دخالتي نمي‌کنندولي با وارد کردن مواد شيميايي ويژه به درون بتن، برخي از واکنش‌هاي شيميايي يارفتارهاي فيزيکي بتن سخت‌شده را در آينده کنترل مي‌کنند[3]. بازدارنده‌هاي خوردگي، کاهنده‌هاي انبساط واکنشقليايي سيليسي، نم‌بندها، کاهنده‌هاي تراوايي، قارچ‌کُش‌ها، ميكروب‌كش‌ها، و حشره‌كش‌هادر اين رده از افزودني‌ها قرار مي‌گيرند.

1-2- دسته‌بندي‌افزودني‌هايشيميايي

افزودني‌هاي شيميايي براساس نوع تاثير و کارکرد اصلي که در بتن دارند به هفت دسته کلي تقسيم مي‌شوند.

دسته 1 - کاهنده‌هاي آب بتن

افزودني‌هاي كاهندهبراي افزايش رواني بتن در مقدار آب معين، يا كاهش مقدار آب مصرفي با حفظ رواني، ياهر دو به كار مي‌روند و شامل روان‌کننده‌ها، فوق روان‌کننده‌ها، و فراروان‌کننده‌هامي‌شوند.

 دسته 2 هوازا

افزودني است که در حيناختلاط، ساختاري همگن از ريزحباب‌هاي ناپيوسته در بتن، ملات، يا خمير سيمان پديدمي‌آورد و باعث بهبود کارآيي (کارپذيري) و افزايش پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدنو آب‌شدن مي‌شود.

دسته 3 - کُندگيرکننده‌ها

کُندگيرکننده‌ها باکُندکردن روند آبگيري سيمان، گيرش بتن را به تاخير مي‌اندازند و شامل ديرگيرکننده‌هاو ناگيرکننده‌ها مي‌شوند.

دسته 4 شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها)

شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها)با تندکردن روند آبگيري سيمان موجب زودگيري، زودسخت‌شدگي، يا هر دو مي‌شوند. شتاب‌دهنده‌هاشامل زودگيرکننده‌ها، آني‌گيرها، و زودسخت‌کننده‌ها هستند.

دسته 5 - منبسط‌کننده‌ها

منبسط‌کننده‌ها برايافزايش حجم در بتن (ملات) تازه، جبران جمع‌شدگی بتن (ملات) سخت‌شده، يا ايجادانبساط کنترل شده در بتن (ملات) سخت‌شده به کار مي‌روند. اين افزودني‌هادربرگيرنده شامل جبران‌کننده‌هاي جمع‌شدگي، گازسازها، و کف‌زاها هستند.

دسته 6  - پاياگر‌ها (دوام‌‌بخش‌ها)

پاياگرها با کاستن ازدرون‌رفت (نفوذ) عوامل زيان‌آور، پايش (محافظت) ميلگردها، يا کنترل واکنش‌هايزيانبار، پايايي بتن سخت‌شده را بهبود مي‌بخشند. کاهنده‌هاي تراوايي، نم‌بندها،بازدارنده‌هاي خوردگي، و کاهنده‌هاي انبساط واکنش قليايي سيليسي در اين دسته ازافزودني‌ها جاي مي‌گيرند.

دسته 7 - افزودني‌هايخاص

افزودني‌هاي خاص دسته‌اياز افزودني‌هاي شيميايي با کاربرد ويژه و محدود هستند. ضديخ‌ها، رنگ‌بخش‌ها،هوازداها، آسان‌کننده‌هاي پمپاژ، ضد آب‌شستگي‌ها، کنترل کننده‌هاي واکنش آبگيري،پيوندزاها (لاتکس)، قوام‌بخش‌ها نمونه‌هايي از افزودني هاي خاص هستند.

1-3- کارکرد ‌افزودني‌هاي شيميايي

هر ماده افزودني‌ با کارکرد اصلي آن تعريف و گروه‌بندي مي‌شود.کاركرد اصلي يك ماده افزودني عمده‌ترين اثر مورد انتظاري است كه بر بتن دارد وبيانگر عملکرد شاخص آن افزودني است. کاركرد فرعي، اثر يا اثراتي است كه مادهافزودني در مقياس كوچك‌تر از کاركرد اصلي بر بتن مي‌گذارد. برخي از افزودني‌هاممکن است چند منظوره باشند و بر چند خاصيت بتن تازه يا سخت‌شده تاثير بگذارند.براي نمونه، کاهنده‌هاي آب کُندگير علاوه بر کاهش مقدار آب، موجب کُندگيري بتن نيزمي‌شوند.

نکته 1-1- برخي از افزودني‌ها ممکن است داراي اثرات جانبيباشند. ‌به طور مثال کارکرد اصلي افزودني‌هاي كاهنده آب، كاهش آب بتن است ولي ممکن است اثراتجانبي کُندگيري يا هوازايي نيز داشته باشند. اثرجانبي تاثير ناخواسته و در مواردي حتي نامطلوبي است که افزودني بر ويژگي‌هايبتن دارد و بايد به خاطر داشت که با کارکرد فرعي تفاوت دارد.

نکته 1-2 - گسترشروزافزون افزودني‌ها و کاربردهاي موثر آن‌ها ممکن است به پيدايش افزودني‌هاي جديديبيانجامد که در اين دسته‌‌بندي هفت‌‌گانه جاي نگيرند. در چنين مواردي نقش آيين‌نامه‌ها،دستورالعمل‌ها و مشخصات فني خاص که از طرف توليدکنندگان و يا مجامع علمي ‌معتبربين‌المللي صادر مي‌شوند جايگاه ويژه‌اي براي ارزيابي و پذيرش اين افزودني‌ها بهخود اختصاص مي‌دهند و معياري براي سنجش اين نوع مواد به شمار مي‌آيند.

1-4- دلايل و مزاياي استفاده از افزودني‌هاي شيميايي

بتن بايد همگن، كارآ، پرداخت‌پذير، مقاوم، پايا، وکم‌تراوا باشد. در بسياري از موارد با انتخاب مصالح و نسبت اختلاط مناسب و بهکاربستن روش‌ها و استفاده از تجهيزات مناسب و افراد کارآزموده مي‌توان به اينويژگي‌ها دست يافت. بهره‌گيري از افزودني‌هاي شيميايي در کنار مزاياي بيشماري کهدارند، دستيابي به اين ويژگي‌ها را امکان‌پذيرتر و آسان‌تر خواهد کرد. در اينراستا، مهمترين دلايل و مزاياي استفاده از افزودني‌هاي شيميايي را مي‌توان به شرحزير دسته‌بندي کرد.

1-4-1 - كاهش هزينه ساخت و ساز

کاربرد افزودني‌ها مي‌تواندموجب صرفه‌جويي‌هاي گوناگوني گردد و علاوه بر جبران هزينه‌هاي ناشي از خريدافزودني، امتيازات اقتصادي نيز به همراه داشته باشد. کاهش هزينه‌هاي ساخت و ساز بهسه دسته صرفه‌جويي مستقيم، غيرمستقيم، و نهان تقسيم مي‌شوند.

صرفه‌جويي مستقيم آنبخش از کاهش هزينه‌ها است که به آساني قابل محاسبه و سنجش است. از جمله اين صرفه‌جويي‌هامي‌توان به ‌کاهش مقدار سيمان و آب، افزايش بهره‌وري نيروي انساني، کم‌شدن زماناجرا، سهولت و افزايش راندمان عمليات بتني، فراهم کردن امکان استفاده از سنگدانه‌هاو مصالح در دسترس، سهولت انتقال و ريختن بتن، سرعت بخشيدن در بازکردن قالب و سهولتدر بسياري ديگر از موارد اجرايي اشاره کرد.

صرفه‌جويي غيرمستقيم،کاهش هزينه‌هاي حاصل از بهبود کيفيت بتن، افزايش مقاومت‌هاي مکانيکي، اطمينان ازيکنواختي توليد، کاهش مشکلات و کاستي‌هاي هنگام اجرا، کاهش يا حذف دوباره کاري‌ها،بهبود شکل ظاهري و کاهش تعميرات سطوح بتني، و موارد بيشمار ديگري را دربرمي‌گيرد.

صرفه‌جويي نهاندربرگيرنده کاهش هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري است. از جمله اين موارد مي‌توان به کاهشاستهلاک تجهيزات و ماشين‌آلات، کاهش احجام و ابعاد اعضاي سازه، امکان طراحي‌هايمتنوع، استفاده بهينه از زمين با طراحي سازه‌هاي بلندتر، و امکان حذف نماسازياشاره کرد.

هر يک از افزودني‌هاممکن است تنها يک يا چند مزيت اقتصادي را به ارمغان آورند که بايستي در هنگاممحاسبه هزينه‌هاي صرفه‌جويي شده مورد ارزيابي قرار گيرند.

1-4-2 تنظيم و بهبود ويژگي‌هاي بتن

اگرچه با انتخاب مصالحو نسبت اختلاط مناسب مي‌توان به بسياري از خواص مورد نظر بتن دست يافت ولي تنظيم ودستيابي به برخي از خواص بتن تازه و سخت‌شده با استفاده از افزودني‌ها، كارآمدتر،اقتصادي‌تر، و موثرتر از هر روش ديگري است. با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي مي‌توانخواص بتن تازه را متناسب با شرايط اجرايي و محيطي تنظيم و ويژگي‌هاي بتن سخت‌شدهرا مطابق با ضوابط فني و شرايط بهره‌برداري اصلاح کرد.

خواصي از بتن تازه راکه مي‌توان با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي تنظيم کرد عبارتند از: افزايشکارآيي بدون مصرف آب اضافي، کاهش آب مصرفي بدون کاهش در کارآيي، تسريع و ياکندکردن گيرش اوليه و نهايي، ايجاد انبساط جهت جبران جمع‌شدگي، کاهش آب انداختن،حفظ قوام، کاهش جداشدگي دانه‌ها، بهبود پمپ‌شوندگي، اصلاح روند افت اسلامپ، وکنترل روند گرمازايي در سنين اوليه.

آن دسته از ويژگي‌هايبتن سخت شده را که مي‌توان با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي اصلاح کرد يا بهبودبخشيد عبارتند از: تسريع و يا تاخير در روند کسب مقاومت، افزايش مقاومت‌هايمکانيکي، بهبود پايايي، کاهش نفوذپذيري، کنترل انبساط و آسيب‌هاي ناشي از واکنشقليايي، افزايش چسبندگي به فولاد، بهبود چسبندگي بتن جديد به بتن موجود، توليد بتن يا ملات رنگي، و کنترل خوردگي ميلگرد.

 1-4-3 - امکان اجرا در شرايط سخت و دشوار

برخي از افزودني‌هايشيميايي امکان اجرا و ادامه عمليات بتن‌ريزي را، با حفظ کيفيت خواسته‌شده، درشرايط آب و هوايي نامساعد فراهم مي‌آورند. براي مثال با استفاده از روان‌کننده‌هايکندگير مي‌توان بتن را در مسافت‌هاي طولاني حمل يا تا فواصل زياد پمپ کرد؛ قوام‌بخش‌هاو ضد آب‌شستگي‌ها، عمليات بتن‌ريزي در زير آب را آسان‌تر مي‌کنند؛ زودسخت‌کننده‌هاامکان بتن‌ريزي در هواي سرد را فراهم مي‌کنند؛ و با استفاده از فراروان‌کننده‌هامي‌توان بتن را در نقاط با ‌دسترسي کم، مانند زير لوله‌هاي آبرسان به توربين درنيروگاه‌هاي برق‌آبي، بدون نياز به لرزاندن (بتن خودتراکم) اجرا کرد.

1-4-4 - غلبه بر پيشامد‌هاي ناگهاني

در حين عمليات بتن‌ريزي،احتمال رخداد پيشامد‌هاي ناگهاني و پيش‌بيني نشده‌اي مانند گرفتگي لوله‌هاي پمپ،دررفتن قالب، افت ناگهاني دما و ... وجود دارد. با کمک افزودني‌هاي شيميايي مي‌توانبر برخي از اين پيشامدها غلبه کرد. نمونه‌اي از اين دست، استفاده از مواد کنترل‌کننده‌هايآبگيري براي جلوگيري از گيرش و استفاده دوباره بتن ساخته شده در مواردي است کهوقفه‌اي در اجرا پيش مي‌آيد.

1-4-5 - دستيابي به خواص ويژه

برخي از خواص و ويژگي‌هايبتن، هر چقدر هم که در انتخاب مصالح و نسبت اجزاي بتن دقت شود، جز با استفاده ازافزودني‌ها قابل دستيابي نيستند. از جمله اين ويژگي‌ها و خواص منحصر به فرد کهتنها با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي به دست مي‌آيند مي‌توان به هوازايي، کف‌زايي،خودتراکمي، زودگيري، زودسخت‌شدگي، کُندگيري، و انبساط‌زايي اشاره کرد.

1-4-6 - هماهنگي با مسايل زيست محيطي و بهداشت کار

کاهش آلودگي‌هاي صوتي،افزايش ايمني و بهره‌وري نيروهاي کار (نيروي انساني)، کاهش گرماي حاصل از اصطکاکتجهيزات و ماشين‌آلات، دور نريختن و استفاده از بتن باقيمانده در ماشين‌آلات براينوبت کاري بعدي (افزودني کنترل‌کننده آبگيري)، عدم نياز به شستشوي تجهيزات بتن‌سازيدر پايان هر نوبت‌کاري و عدم تخليه آب شستشو در محيط (افزودني ناگيرکننده)،از جمله موارد دوستي با محيط زيست است که با کمک افزودني‌هاي شيميايي قابل دستيابيهستند.

1-4-7 - کمک به توسعه پايدار

کاهش مصرف سيمان از يکسو با صرفه‌جويي در مصرف منابع طبيعي (مواد خام اوليه) و از سوي ديگر با کاهشگازهاي گلخانه‌اي ناشي از توليد سيمان، در راستاي کمک به حفظ محيط زيست و توسعهپايدار است. دستيابي به مقاومت‌هاي زودرس با استفاده از افزودني‌ها و بي‌نيازي بهبخاردهي در روند توليد قطعات پيش‌ساخته که در اصطلاح "بي‌نياز از انرژي"[5]ناميده مي‌شود، به صرفه‌جويي در مصرف انرژي مي‌انجامد و به توسعه پايدار کمک مي‌کند.بهبود پايايي سازه‌هاي بتني در زمان بهره‌برداري که در اثر استفاده از موادافزودني به دست مي‌آيد نيز با افزايش عمر مفيد سازه به توسعه پايدار کمک خواهدکرد.

نکته 1-3- صرف‌نظر از تماميموارد گفته شده، بايد به خاطر داشت كه هيچ افزودني را از هر نوع و مقداري كه باشد،نمي‌توان جانشيني براي طرح مخلوط و اجراي مناسب بتن انگاشت.

1-5- مشخصات افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي مصرفيبايستي پاسخگوي نيازها و ضوابط آيين‌نامه بتن و استانداردهاي ملي ايران واستانداردهاي بين‌المللي معتبر مانند AASHTO,ASTM, BS, DIN, EN باشند. اين منابع مشخصات فني، حداقل انتظارات از مصرف، و نحوهتاثيرگذاري هر افزودني را به تفصيل بيان مي‌نمايند و راهنماي بسيار مناسبي براياستفاده افزودني‌ها هستند. در کنار اين استانداردها، توليدکنندگان اين افزودني‌هاهمواره مشخصات فني دقيقي از محصولات خود و دامنه مصرف و تاثير آنها در بتن راارايه مي‌نمايند که در مواردي مي‌توانند راهگشا باشند. اگرچه مشخصات فني ارايه‌شدهتوسط توليدکنندگان دربردارنده‌ي دامنه مصرف پيشنهادي هستند ولي مقدار مصرف افزودنيبايد بر اساس نتايج به دست آمده با مصالح مصرفي در کارگاه موردنظر تعيين شود. برخياز استانداردهاي افزودني‌هاي شيميايي در جدول شماره 1-1 آورده شده است.

1-6- نمونه‌برداري

براي آزمودن، ارزيابي و بازرسي افزودني‌ها بايستي نمونه‌هاييمطابق با دستورالعمل و مشخصات فني از پيش تعيين شده براي هر افزودني، برداشتهشوند. چنين نمونه‌هايي بايد به روش نمونه‌گيري اتفاقي از واحد توليد،  بسته‌بندي‌ها يا ظروف بازنشده، يا از محموله‌هايفله‌اي که تازه وارد کارگاه شده‌اند برداشته شوند.

1-7- آزمودن

مواد افزودني با اهداف زير آزموده مي‌شوند:

الف- تعيين مطابقت با مشخصات فني.

ب- ارزيابي تاثير افزودني روي خواص بتن ساخته شده با مصالحكارگاهي تحت شرايط محيطي و روش‌هاي اجرايي مورد انتظار (پيش‌بيني شده).

پ- کنترل کيفيت و اطمينان از يکنواختي محموله‌هاي متعدد وارده بهکارگاه.

ت- آشکارشدن هر گونه ناسازگاري افزودني با اجزاي تشکيلدهنده بتن، به ويژه سيمان، و پديدار شدن هر گونه اثر نامطلوب افزودني بر روي بتن.

توليدكننده مواد افزودني ملزم است گواهي نمايد كه هر محموله‌يجداگانه با استانداردهاي ملي ايران يا با مشخصات فني ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌الملليپذيرفته شده در پروژه مطابقت دارد. مشخصات فني ارايه شده از سوي توليدکننده بايستيبيان‌کننده توانايي‌ها و محدوديت‌هاي کاربرد هر افزودني باشد.

شيوه‌ها و دستورالعمل‌هاي كنترل كيفيت که توسط توليدكنندگانمواد افزودني به کار مي‌روند بايد تضمين‌کننده يكنواختي محصول توليدي و مطابقت آنبا ضوابط و ديگر شرايط استانداردهاي ملي ايران يا با مشخصات فني ديگر آيين‌نامه‌هايمعتبر بين‌المللي باشند. از آن‌جا كه روش‌هاي آزمايش و شيوه‌هاي کنترل کيفيت مورداستفاده توليد کنندگان ممكن است بر اساس خواص يك محصول ويژه پايه‌گذاري شوند، نمي‌توانندبراي كاربرد عمومي يا استفاده توسط مصرف‌کنندگان به کار روند.

گو اينکه استانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هايمعتبر و بين‌المللي دستورالعمل گام به گام با ارزشي براي ارزيابي و انتخاب موادافزودني فراهم مي‌كنند، بايد پيش از توليد بتن و استفاده مداوم از افزودني‌ها درتوليد بتن، آزمايش‌هايي كه نشان دهنده عملكرد افزودني در شرايط کارکرد واحد بتن‌سازهمراه با مصالح مورد استفاده در ساخت بتن باشند انجام گيرد. يکنواختي و ناپراکندگينتايج مربوط به هر ويژگي مورد نظر افزودني يا بتن، به همان اندازه‌ي ميانگين ايننتايج داراي اهميت است.

نکته 1-4- نتايج حاصلهاز مصرف يک افزودني در يک کارگاه به معناي ويژگي مطلق آن افزودني نمي‌باشد و نمي‌تواناين نتايج را به ساير کارگاه‌ها تعميم داد و حتي تغييرات در نوع سيمان، سنگدانه‌ها،يا روش‌هاي بتن‌ريزي نيازمند تکرار آزمايش‌ها مي‌باشد.

نکته 1-5- پس ازاطمينان از عملکرد يک افزودني در مراحل آزمايشگاهي، لازم است عملکرد آن در احجامواقعي ساخت بتن و در دستگاه بتن‌ساز نيز آزمايش و ارزيابي شود و در هنگام بتن‌ريزيبا انجام نمونه‌گيري‌هاي منظم از يکنواختي بتن‌هاي توليد شده اطمينان حاصل گردد.

1-8- ارزيابي افزودني‌ها

از آنجا که ترکيبات و ويژگي‌هاي مواد سيماني، آب و سنگدانهو نيز نسبت اختلاط آنها تاثير به سزايي بر کارکرد افزودني‌ها دارند، ارزيابي هرافزودني بايد بر اساس نتايج بدست آمده با مصالح مصرفي کارگاه انجام گيرد.

در ارزيابي يك ماده افزودني، تاثير آن روي حجم مخلوط بايددر نظر گرفته شود. اگر اضافه كردن ماده افزودني بازده حجمي[6]مخلوط را تغيير دهد، همان‌گونه كه اغلب پيش مي‌آيد، تغيير در خواص بتن تنها بهدليل تاثيرات مستقيم افزودني نخواهد بود و مي‌تواند ناشي از تغيير در نسبت اجزايتشکيل‌دهنده بتن نيز ‌باشد. در چنين مواردي ماده افزودني بايد مانند مواد سيماني،سنگ‌دانه و آب به عنوان يكي از اجزاي تشکيل‌دهنده بتن در طرح اختلاط به شمار آيد.

چنانچه در بتن بيش از يک افزودني استفاده شود، ممکن است برکارکرد يکديگر تاثير بگذارند. براي نمونه، در بتن داراي افزودني هوازا، استفاده ازروان‌کننده مي‌تواند راندمان هوازا را افزايش دهد در حالي که برخي از فراروان‌کننده‌هاباعث کاهش راندمان آن مي‌شوند. در ارزيابي افزودني‌ها بايد تاثير متقابل آنها برکارکرد يکديگر، بررسي و در نظر گرفته شود.

عوامل محيطي مانند دما و رطوبت تاثير چشمگيري بر رفتار بتنو بر کارکرد افزودني‌ها دارند. مواد افزودني كه کاركرد آنها در دماهاي معمولشناخته شده است ممكن است در دماهاي خيلي زياد يا خيلي كم، کاركرد بسيار متفاوتيداشته باشند. کاركرد هر ماده افزودني را بايستي در شرايط محيطي مورد انتظار درزمان اجرا ارزيابي کرد و به نتايج آزمايشگاهي که در دماهاي استاندارد انجام مي‌شوند،بسنده نکرد.

در ارزيابي کارکرد مواد افزودني بايد شرايط اجرايي مانندچگونگي و زمان اختلاط، نحوه و زمان حمل، دماي بتن تازه، چگونگي ريختن و پخش‌کردنبتن، نحوه متراکم‌کردن و پرداخت کردن بتن، و روش عمل‌آوري در نظر گرفته شوند زيراهر يک از اين موارد مي‌توانند بر کارکرد افزودني تاثير بگذارند. براي نمونه،اختلاط بيش از اندازه باعث کاهش راندمان هوازاها مي‌شود.

زمان و نحوه افزودن مواد افزودني به مخلوط بتن نيز برکارکرد آنها اثر مي‌گذارد که بايستي در ارزيابي آنها مورد توجه قرار گيرد. براينمونه، چنانچه افزودني‌هاي كاهنده آب را به مخلوط خشک سيمان و سنگدانه افزودراندمان آنها به شدت کاهش مي‌يابد در حالي که اگر آنها را بعد از افزودن بخشي ازآب اختلاط و تشکيل خمير سيمان به بتن اضافه كرد، کارکرد بهتري خواهند داشت.

در ارزيابي اقتصادي هر افزودني بايستي افزايش هزينه ناشي ازتهيه، حمل، نگهداري و افزودن آن را در کنار صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي که افزودني دراجراي عمليات بتني به همراه دارد مورد بررسي و توجه قرار داد.

اگرچه کارکرد و تاثيراصلي يک ماده افزودني بر روي خواص بتن تازه و سخت شده معمولا ملاک اصلي ارزيابي وانتخاب افزودني است ولي مزيت‌هاي جنبي هر محصول نيز قابل توجه توليدکنندگان بتنآماده، پيمانکاران، مجريان و کارفرمايان مي‌باشد و از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.از جمله اين مزيت‌ها مي‌توان به خواصي چون کارآيي (کارپذيري)، سهولت پمپاژ و قالب‌پذيري،پرداخت سطح، کسب مقاومت‌هاي زودرس، استفاده سريع‌تر از قالب‌ها، شکل ظاهري سطوحبتني و حذف و يا کاهش زمان لرزاندن اشاره نمود.

براي کنترل کيفيتافزودني‌ها، علاوه بر يکنواختي مشخصات ظاهري، يکنواختي عملکرد آن‌ها بر بتن نيزبايستي مورد ارزيابي قرار گيرد.

1-9- ملاحظاتي در مصرف مواد افزودني بتن

مواد افزودني بايد با استانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هايمعتبر بين‌المللي مطابقت داشته باشند. علاوه بر اين بايد دستورالعمل‌ها و توصيه‌هايارايه شده از طرف توليدکننده مواد افزودني مورد توجه دقيق قرار گيرند. اثرات يکماده افزودني بايد تا آنجا که ممکن است با استفاده از مصالح مصرفي مورد نظر و درشرايط کارگاهي ارزيابي شود. اين موضوع وقتي اهميت ويژه پيدا مي‌كند كه:

  • ماده افزودني پيش از اين با مصالح مورد نظر يا ترکيب آنها استفاده نشده باشد؛
  • استفاده از انواع ويژه مواد سيماني مورد نظر باشد؛
  • بيش از يك نوع افزودني مصرف شود؛ يا
  • اختلاط و بتن‌ريزي در دماهاي خارج از محدوده‌اي كه معمولاً براي بتن‌ريزي توصيه مي‌شود، انجام گيرد.

افزون بر اين، استفاده از افزودني‌ها ممکن است نيازمنداصلاحاتي در طرح اختلاط بتن باشد که از آن جمله مي‌توان به تغيير در نوع يا مقدارسيمان، تغيير در نوع يا دانه‌بندي سنگ‌دانه، يا اصلاح نسبت اختلاط اشاره کرد. باتنظيم مقدار آب و مواد سيماني مخلوط و اصلاح نوع و طول زمان اختلاط، اثرات برخي ازمواد افزودني به‌طور چشمگيري بهبود مي‌يابند.

بسياري از افزودني‌ها بيش از يك خاصيت بتن را تحت تاثيرقرار مي‌دهند و حتي ممکن است روي خواص مطلوب تاثير نامطلوبي بگذارند. افزودني‌هاييكه خواص بتن تازه را اصلاح مي‌کنند ممكن است موجب سفت شدن زودهنگام يا كندگيري بيشاز اندازه بتن شوند و مشکلاتي پديد آورند. با بررسي چگونگي تاثير افزودني‌ها رويمواد سيماني مورد مصرف، مي‌توان به دلايل رفتارهاي گيرشي ناهنجار پي برد. سفت شدنزود هنگام اغلب به دليل تغيير در روند واكنش بين تري‌كلسيم‌آلومينات و يون سولفاتموجود رخ مي‌دهد. کندگيري بيش از اندازه مي‌تواند ناشي از به تاخير افتادن آبگيريسيليكات كلسيم به دليل استفاده بيش از اندازه افزودني‌ يا كاهش دماي محيط اطرافباشد.

از ملاحظات مهم ديگر در استفاده از مواد افزودني مي‌توان بهمحدوديت مقدار مجاز يون كلر در بتن اشاره کرد. اين محدوديت‌ها در آيين‌نامه‌ بتنايران داده شده است. معمولاً اين محدوديت‌ها به صورت حداكثر درصد يون كلر نسبت بهجرم (وزن) سيمان بيان مي‌شوند، اگرچه گاهي مقدار يون کلر "حل‌شونده درآب" موجود در بتن نيز ملاک سنجش قرار مي‌گيرد. صرف‌نظر از آن‌كه اين حد چگونه تعيين مي‌شود، مصرفكننده بايد ميزان يون كلر موجود در افزودني را بداند تا در هنگام تعيين نوع ومقدار مصرف افزودني، حدود تعيين شده براي مقدار يون کلر را زيرپا نگذارد.

نکته 1-6 - استفاده كننده بايد آگاه باشد كه حتی با فرض نبودن يون کلر درساختار يک افزودنی شيميايی، همواره احتمال وارد شدن يون کلر از طريق آب مصرفی برایتوليد افزودنی مايع وجود دارد، زيرا افزودني‌ها اغلب به كمك آب ساخته‌ مي‌شوند كهحاوي مقادير كم ولي قابل اندازه‌گيري يون كلر هستند. بنابراين در برخورد بااصطلاحاتي نظير "بدون كلر[7]"بايد احتياط کرد.

1-10- آماده‌سازي افزودني‌ها

مواد افزودني رايج در بازار به صورت مايعات يا پودرهاي بسته‌بندي‌شدهارايه مي‌شوند. برخي از اين افزودني‌ها، مانند کاهنده‌هاي آب و زودگيرکننده‌هايمايع، آماده مصرف هستند و به طور مستقيم در مرکز بتن‌ساز به مخلوط يا در پاي کاربه بتن افزوده مي‌شوند. برخي ديگر از افزودني‌ها پيش از افزوده‌شدن به مخلوط،نيازمند آماده‌سازي هستند. آماده‌سازي افزودني‌ها پيش از مصرف شامل رقيق‌سازي يامايع‌سازي (ترکيب با آب) است.

1-10-1- رقيق‌سازي

با توجه به ساختار و دقت ابزار و تجهيزات پيمانه و اضافه‌کردنمواد افزودني مرکز بتن‌ساز، در مواردي لازم است که غلظت برخي از افزودني‌هاي مايعکاهش يابد. گاهي براي کاهش هزينه‌هاي بسته‌بندي و حمل ممکن است برخي از افزودني‌هايمايع در غلظت‌هاي بيشتر از آنچه که براي مصرف نياز است عرضه شوند، در چنين مواردينيز بايستي افزودني به اندازه کافي رقيق شود تا امکان پيمانه و اضافه کردن آنفراهم آيد.

زماني که تمام يا بخشي افزودني در پاي کار به داخل تراک‌ميکسراضافه مي‌شود، مانند کاهنده‌هاي آب، نيز بهتر است که افزودني با آب رقيق شود تابهتر و همگن‌تر مخلوط شود.

مقدار مصرف برخي از افزودني‌هاي مايع، مانند هوازاها، بسيارکم است. در اين موارد صرف نظر از غلظت افزودني، براي آن که دقت اندازه‌گيري ابزارو تجهيزات پيمانه کردن مرکز بتن‌ساز جوابگو باشد بهتر است که اين افزودني‌ها را بانسبت مشخص با آب رقيق کرد.

نکته 1-7 در تماميموارد رقيق‌سازي بايستي آب اضافه‌شده به افزودني را در طرح اختلاط و ساخت بتن درنظر گرفت و توصيه‌هاي توليدکننده افزودني را به کار بست.

1-10-2 مايع‌سازي (ترکيب کردن با آب)

برخي از افزودني‌هاي شيميايي مانند بعضي از زودسخت‌کننده‌هاو روان‌کننده‌ها، براي کاهش هزينه حمل و انبارداري و افزايش ماندگاري[8]،به صورت پودرهاي "حل‌شونده در آب" عرضه مي‌شوند و بايستي در کارگاه باآب ترکيب شوند تا به صورت مايع آماده مصرف درآيند. اين کار مستلزم نصب ماشين‌آلاتمناسب، به کارگيري نيروی انسانی مجرب، و رعايت دقيق دستورالعمل‌های توليدکننده جهتتوليد افزودنی با غلظت و درصد جامد مناسب مي‌باشد.

در توليد انبوه کارگاهی، بي‌توجهي به نسبت‌های دقيق مواد،يا ناهمخواني دستگاه همزن با غلظت محصول مي‌تواند مشكلاتی مانند همزدن ناکافی، حلنشدن کامل مواد موثر، و رسوب اجزاي غير محلول پديد آورد. در صورت بروز هر‌گونهمشكل در مورد توليدات کارگاهی رعايت توصيه‌هاي توليدکننده لازم است.

ترکيب کردن و همزدن ماده افزودني پودری با آب بايد در مخزنیجدا از مخزن ذخيره ماده افزودني آماده‌شده كه به پيمانه‌‌ريز[9]متصل است انجام شود. غلظت ماده افزودني ذخيره شده بايد به طور روزانه يا زماني كهماده جديد به آن افزوده مي‌شود كنترل شود. مخزن ذخيره بايد مجهز به يك همزن براينگهداري ماده افزودني به حالت معلق  باشدچون بسياري از محلول‌ها حتی با غلظت كم داراي مقدار قابل توجهي ذرات ريز حل ناشدنيو يا اجزاي فعالي هستند كه ممكن است در اثر سکون مايع رسوب کنند. پيش از پيمانه‌کردنو افزودن (پيمانه‌ريزي) مايع آماده شده بايد از يکنواختي، پخش‌شدگي و معلق بودنذرات جامد اطمينان حاصل شود. 

1-11- پيمانه‌کردن و افزودن

موفقيت و کارآمد بودن استفاده از افزودني‌ها تا حدود زياديبه دقت روش پيمانه‌ريزي و زمان افزودن آنها بستگي دارد. هرگونه خطا و کوتاهي درپيمانه‌ريزي مي‌تواند تاثيرات چشمگيري بر خواص، عملكرد و يكنواختي بتن داشته باشد.

1-11-1 پيمانه‌ريزي افزودني‌هاي مايعبتن

بيشتر مواد افزودني رايج در بازار به صورت مايعات آمادهمصرف هستند كه يا در هنگام اختلاط در مرکز بتن‌ساز به مخلوط اضافه يا در پاي کاربه بتن افزوده مي‌شوند. براي پيمانه کردن و افزودن اين مواد به مخلوط از دستگاهپيمانه‌ريز استفاده مي‌شود. دستگاه پيمانه‌ريز هم مي‌تواند در مرکز بتن‌ساز نصب وهم روي تراک ميکسر سوار شود. پيمانه‌ريز از تعدادي پمپ، اندازه‌گر، زمان‌سنج،استوانه مدرج و شير تشکيل شده است. پيمانه‌ريزها ممکن است بر اساس سنجش جرم (وزن)يا اندازه‌گيري حجم افزودني‌ها کار کنند. مشخصات فني، رواداري دقت، و کارآمديدستگاه پيمانه‌ريز بايد با استانداردهاي ايران يا بين‌المللي معتبر مطابقت داشتهباشد.

موقعيت تخليه افزودني از مخزن استوانه‌اي مدرج و ريختن آنبه داخل ديگ بتن‌ساز بايستي به گونه‌اي انتخاب شود که تمامي افزودني به بتن در حالاختلاط افزوده شود و از ماليده شدن به جداره داخلي ديگ و پره‌هاي همزن بتن‌ساز وهدررفتن افزودني جلوگيري شود. بهتر است که ورودي افزودني به ديگ همزن در انتهايمسير ورودي آب به ديگ نصب شود تا بتوان آن را همراه با آب به مخلوط افزود. علاوهبر اين، روند و آهنگ تخليه افزودني‌ها از مخزن استوانه‌اي مدرج دستگاه پيمانه‌ريزبايد قابل تنظيم و به گونه‌اي باشد که از يکنواختي توزيع افزودني در مخلوط بتناطمينان حاصل شود. مخزن استوانه‌اي مدرج بايد تا آنجا که ممکن است نزديک به محلتخليه به ديگ نصب شود. در صورت طولاني بودن مسير تخليه مخزن استوانه‌اي مدرج،احتمال آن که بخشي از افزودني در مسير تخليه باقي بماند و به مخلوط افزوده نشودزياد خواهد بود. در هر حال بهتر است که راهبر مرکز بتن‌ساز تسلط کاملي بر مخزناستوانه‌اي مدرج داشته باشد و با در اختيار داشتن زمان‌سنج برقي در سيستم‌هاي خودکار،يا شير تخليه در سيستم‌هاي نيمه‌خودکار، بتواند زمان تخليه را تنظيم کند تا ازتخليه کامل افزودني پيمانه‌شده اطمينان حاصل کند.

در مواردي که بيش از يک افزودني به مخلوط افزوده مي‌شودبايد از درهم آميختن افزودني‌ها پيش از مصرف پرهيز کرد مگر در مواردي که توليدکنندهمواد افزودني، آميختن آنها را پيش از مصرف مجاز بداند. در هر حال بهتر است که برايافزودن هر افزودني از دستگاه پيمانه‌ريز جداگانه‌اي استفاده شود.

چنانچه همه يا بخشي از افزودني در پاي کار با استفاده ازپيمانه‌ريز سوارشده بر تراک‌ميکسر يا پيمانه دستي به بتن ساخته شده افزوده مي‌شودبايستي توصيه‌هاي توليدکننده افزودني در نظر گرفته شود.

1-11-2 پيمانه‌ريزي افزودني‌هاي پودريبتن

مواد افزودني پودري مانند رنگ‌دانه‌ها، منبسط‌كننده‌ها وآسان‌کننده‌هاي پمپاژ كه داراي مقدار مصرف اندک هستند اغلب به صورت دستي و باپيمانه در هنگام ساخت بتن به مخلوط اضافه مي‌شوند. زودگيرکننده‌ها، كاهنده‌هايتراوايي، و پيوندزاها نيز از ديگر افزودني‌هايي هستند که به روش دستي افزوده مي‌شوندو اغلب در مقادير مصرف كافي براي يك  واحدجرمي (وزنی) سيمان و يا يک حجم بتن بسته‌بندي مي‌شوند. برخي از زودگيرکننده‌هايبتن‌پاشي به صورت دستي و در پاي کار به مخلوط افزوده مي‌شوند.

1-12- انبار كردن

سه عامل در نگهداري مواد افزودني مهم هستند: سهولت درشناسايي، رطوبت و دمايي كه در آن نگهداري مي‌شوند، و وجود برچسب بر روی ظروف وبشكه‌ها به گونه‌اي که محتويات آنها را به وضوح نشان دهد. مواد افزودني خشك(پودري) در مقايسه با سيمان پرتلند حساسيت بيشتري به دي‌اكسيدكربن و رطوبت دارند.لذا اين مواد بايد در كيسه‌هاي ضد رطوبت بسته‌بندي شوند و براي جلوگيري از كلوخه‌شدنآنها به دور از رطوبت و دماهاي زياد نگهداري شوند.

 مخازن ذخيره مايعاتبايد داراي دريچه‌هاي مناسب ورودي و بازشو باشند و اين دريچه‌ها بايد در هنگامي كهمورد استفاده قرار نمي‌گيرند كاملاً بسته شوند.

بيشتر مواد افزودني به جز بعضي از ضد رطوبت‌ها و مواد شتاب‌دهندهبدون كلر و مواد هوازا به شكل محلول‌هايي هستند كه در 3- درجه سيليسيوس يخ مي‌زنند.بنا بر اين بايد در مقابل يخ‌زدگي حفاظت شوند. در انباركردن بعضي از مواد مانندامولسيون‌ها نياز به مراقبت بيشتري است و دستورالعمل‌هاي سازنده آن بايد دقيقاًرعايت شود.

در مناطقی با زمستان‌‌هاي ملايم مي‌توان اكثر مواد را دربشكه‌ و در انبارهاي محصور، بدون وسيله گرمايي، بدون نگرانی از يخ‌زدگي انباركرد.در زمستان‌هاي سخت امكانات ويژه‌اي براي جلوگيري از يخ‌زدگي افزودني‌هاي مايع بايدبه‌كاربرد. استفاده از انبارهاي محصور گرم در اين شرايط رايج است. لازم است ازكليه تجهيزات شامل مخازن نگهداري، خطوط انتقال و خطوط متصل به بتن‌ساز نيز محافظتشود. در مناطق با آب‌ و هواي معتدل استفاده از مخازن فلزي عايق‌بندي شده ياپلاستيكي نيز امكان‌پذير است. در شرايط يخ‌بندان و هوای سرد، مخازن ذخيره‌سازي ومحتويات آنها يا بايد گرم شوند و يا در يك محيط گرم قرار داشته باشند. روش دوم بهدلايل زير ترجيح داده مي‌شود.

1- چنانچه مخزن ذخيره مجهز به لوله‌هاي مارپيچ آب گرم يابخار باشد، بايد دقت شود كه گرم كردن از حد مجاز ارايه شده توسط توليدکننده تجاوزنكند زيرا دماي زياد مي‌تواند بر برخي از اين مواد تاثير منفي داشته باشد.

2- بعضي از المنت‌هاي حرارتي ممكن است به‌طور موضعي ماده افزودنيرا بيش از اندازه گرم كنند و باعث تجزيه حرارتي و ايجاد گازهاي انفجاري شوند.

3- ممكن است اتصالات الكتريكي گرم كننده‌ها (نواري، ميله‌ايو غيره) قطع شوند و باعث يخ‌زدن ماده افزودني و يا آسيب ديدن سيستم حرارتی و دستگاه‌های اندازه‌گيری شوند.

4- معمولاً هزينه به‌كارگيري المنت‌هاي ميله‌اي ونواري  بيشتر از هزينه گرم نگهداشتن يكانبار در بالاتر از دماي انجماد است.

5- يك انبار گرم نگهداري ماده‌ افزودني نه تنها مخازنذخيره، بلكه پمپ‌ها، دستگاه‌هاي اندازه‌گيري، شيرها و شيلنگ‌هاي ماده افزودني رااز يخ‌زدگي و از ساير مسايل مانند گرد و خاك، باران و افراد متفرقه حفاظت مي‌نمايد،به‌علاوه چون دماي نگهداري در طول سال كمتر در معرض تغييرات شديد قرار مي‌گيرد،گرانروي ماده افزودني ثابت‌تر مي‌ماند و دستگاه‌هاي اندازه‌گيري احتياج به تنظيمكمتري پيدا مي‌كنند.

6- اگر مخازن نگهداري و شيلنگ‌ها از جنس پلاستيك باشند بايددقت شود از گرم كردن بيش از اندازه آنها پرهيز شود تا اين مواد به نقطه نرم‌شدگي وپارگي نرسند.

7- سيستم‌ هواكش مخازن بايد به گونه‌اي طراحی شود كه ازورود هرگونه مواد خارجي به داخل مخزن جلوگيري شود. به همين صورت براي اجتناب ازآلودگي بايستی روی مجاري پركردن و ديگر بازشوها در مواقعي كه استفاده نمي‌شونددرپوش گذاشته شوند.

 

جدول 1-1 -استانداردهاي مواد افزودني شيمياييبتن

دسته افزودني

نام افزودني

استاندارد

ايران

اروپا

آمريکا

کاهنده‌هاي آب

روان‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494, AASHTO M194

روان‌کننده کُندگير

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494, AASHTO M194

روان‌کننده تندگير

 

 

 

فوق‌روان‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

فوق‌روان‌کننده کُندگير

 

 

ASTM C494

فراروان‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494 & C1017

هوازاها

هوازا

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C260, AASHTO M154

کُندگيرکننده‌ها

ديرگيرکننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494, AASHTO M194

ناگيرکننده

 

 

AASHTO M194

شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها)

زودگير

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

زودسخت‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

افزودني بتن‌پاشي

 

EN 934-5

ASTM C1141

منبسط‌کننده‌ها

جبران‌کننده جمع‌شدگي

 

 

ASTM C878

گازساز

 

EN 934-4

 

کف‌زاها

 

 

ASTM C869

پاياگرها (دوام‌بخش‌ها)

بازدارنده خوردگي

 

BS 1881

ASTM G109, AASHTO T277

کاهنده واکنش قليايي

 

 

 

کاهنده تراوايي

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C836

نم‌بند / آب‌بند

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C836

افزودني‌هاي خاص

هوازدا

 

 

 

ضديخ

 

 

 

رنگ‌بخش

 

BS 1014

ASTM C979

آسان‌کننده پمپاژ

 

 

 

ضد آب‌شستگي

 

 

 

کنترل کننده واکنش آبگيري

 

 

 

پيوندزا (لاتکس)

 

BS 5270

 

قوام‌بخش

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کُندگيرکننده‌ها

 موادی هستند که عموما به دو شکل زيربه مخلوط هایپايه سيمانی افزوده شده و گيرش آن ها را به تاخير می اندازند:

-       استفاده ازروان کننده ها و يا فوق روان کننده ها يی که تاثيرجانبی کندگيری دارند.

-       استفاده از يکماده افزودنی کند گير کننده مستقل.

ايجادتاخير در گيرش بتن در بسياری موارد مانند: بتن ريزی در هوای گرم و مناطق گرمسيری،حمل و نقل های طولانی، کسب زمان لازم برای ريختن و پرداخت بتن، هماهنگی با سرعتحرکت قالب لغزنده، کنترل دمای آبگيری بخصوص در بتن های حجيم يا بروز وقفه درعمليات بتن ريزی ضروری است که می تواند با استفاده از افزودنی های کند گير کنندهامکان پذير شود. استفاده از کند گير کننده ممکن است بر طراحی و يا روند بتن ريزیتاثير گذارد: بعنوان مثال با کنترل دمای بتن می توان مقاطع بزرگتری را طراحی و اجرا نمود، و يا نماهای تزئينی بااستفاده از سنگدانه های نمايان بوجود آورد.

برخیاز سيمان ها دارای خاصيت کند گيری هستند و گيرش بتن را به تاخير می اندازند،تاخيرايجاد شده بايستی در محاسبه زمان گيرش مورد انتظار لحاظ گردد. حتی مشاهدهگرديده است که تغيير در ترکيبات يک نوع سيمان به خصوص ميزان قليايی ها تاثير قابل ملاحظهای بر زمان گيرش دارد.

3-1 تعريف

افزودني‌هاي کند گيرکننده[10]مواد آلي و يا تركيبي از مواد آلي و معدني هستند كه براي حفظکارايی بتن و يا ملات تازه به مخلوط اضافه می شوند. رعايت دقيق دستورالعمل هایسازنده و دقت در اندازه گيری مقادير مصرفی از اهميت بالايی بر خوردار است، زيراهمواره خطر عدم گيرش ناشی از مصرف بيش از اندازه افزودنی های کند گير کننده وجوددارد.

افزودنيهایکندگيرکننده روندکسب مقاومت های مکانيکی کوتاه مدت بتن را به تاخيرانداخته اما پساز عمرهای 5 و 7 روزه  رشد مقاومت جبرانشده و در اغلب موارد ايجاد آرامش در روند گيرش باعث حصول نتايج مقاومتی بهتر وتوليد محصولاتی با تخلخل کمتر نسبت به نمونه های فاقد افزودنی می گردد. اگر چه درزمانی که افزايش مقاومت های مکانيکی نيز مد نظر قرار مي گيرد، استفاده از افزودنیهای کاهنده آب با خاصيت کند گيری يا مصرف توام هر دو افزودنی توصيه می شود.

3-2 دسته‌بندي

افزودني‌هاي کندگير کننده را میتوان در دو گروه طبقه بندی نمود. گروه اول شامل کندگيرکننده های مستقل ( ASTM C-494Type B )و ديگری تاثير کندگيری افزودنی های كاهنده آب( ASTM C-494Type D&G) می باشند که قادرند زمان گيرش اوليه را بر اساس دسته بندیاستاندارد ASTM C-494 ، آيين نامه بتن ايران و ديگر استانداردهای معتبر بين المللی ازيک تا سه و نيم ساعت به تاخير انداخته و پس از سپری شدن اين زمان، گيرش سيمان بطورطبيعی ادامه می يابد. گروه دوم شامل آن دسته از کند گير کننده های مستقل می باشدکه قادرند ساعت های طولانی ( حتی تا 72 ساعت) تاخير در گيرش بتن پديد آورند، مصرفبيش از اندازه اين مواد ممکن است باعث عدم گيرش سيمان و در نتيجه فاسد شدن بتنگردد( ناگير کنندگی). اين نوع ناگير کننده ها درکنترل گيرش بتن باقی مانده در تراکها جهت شستشوی آسانتر در پايان روز، و يا نگهداری بتن توليد شده در طول شب و ياحتی تعطيلی آخر هفته استفاده می شوند.  اخيرا برای بتن پاشی در داخل تونل ها از اين نوع ناگيرکننده ها استفادهنموده و بتن را در داخل ميکسر ساعت ها حفظ می نمايند. سپس با استفاده از افزودنیفعال کننده و يا زودگيرکننده گيرش بتن آغاز شده و حتی با تنظيم مقدار زودگير کنندهمی توان گيرش اوليه بتن  پاششی را به چندثانيه رسانيد.

3-3 مكانيزم عملكرد کندگير کننده های  بتن

فرايند گيرش و سخت شدن سيمان ازطريق اندرکنش سيمان و آب ميسر ميشود، محصول اين ترکيب مواد سختی با نام ژل سيليکاتکلسيم هيدراته شده( ( CSH  ميباشد، که در ضمن باعثآزاد شدن سريع يون های کلسيم در محيط می شود. تجمع اين محصولات در اطراف ذراتموجود در مخلوط و ايجاد لخته های بزرگترمنجر به تشکيل بتن خميری شده و در ادامه آنسخت شدن و کسب مقاومت بتن اتفاق می افتد.

با توجه به تعدد مواد اوليهمصرفی در توليد افزودنی های کند گير کننده و ترکيبات مختلف آن ها نمی توانمکانيزم  واحدی را برای عملکرد همه آن هاتعريف نمود، ولی بطور کلی عملکرد اين افزودنی ها به شکل های زير می باشد:

3-3-1- برخی از افزودنی های کندگير کننده با تجمع يون های کلسيم آزاد در اطراف مواد سيمانی هيدراته نشده از ادامهروند گيرش برای مدت زمان معينی جلو گيری می نمايند، زمان تاخير در گيرش به عواملیچون نوع و ترکيبات کند گير کننده، مقدار مصرف، و زمان افزودن به مخلوط بستگی دارد.

3-3-2- گروهی ديگر از اينافزودنی ها دارای عملکرد دوگانه هستند، بدين ترتيب که علاوه بر تشکيل غشايی دراطراف مواد سيمانی هيدراته نشده و جلو گيری از آب گيری آنها، دارای خاصيت پراکندهکنندگی ذرات بوده و از لخته شدن و تشکيل بتن خميری جلو گيری می نمايند. اين نوعمواد کند گير کننده از توان دير گيری بيشتری برخوردارند و ميتوانند بتن توليد شدهرا برای ساعت ها و يا روز های بعدی بشکل کاملا تازه نگهدارند.

3-4 تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

 موادي كه بعنوان كند گير کننده به‌كار مي‌روند،معمولاً شامل ترکيبات و مشتقات مواد شيميايي زير هستند كهممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و يا معدنی مورد استفادهقرارگيرند:

- نمک هاو ترکيبات اسيد ليگنو سولفونيک

- برخی ازنمک های اسيد نفتالين سولفونيک با جرم ملکولی سنگين

-هيدروکربورها و گلوکنات ها

- شکر،ملاس و انواع مواد قندی

- نمک هایاسيد کربوکسيليک

- نمک هایغير ارگانيک برخی از فسفات ها و بورات ها

3-5 كاربرد

همانند سايرافزودني‌هاي شيميايیبتن، كندگيرکننده ها نيز پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند، به خصوص درشرايط آب وهوايی ايران که در منطقه گرم و خشک طبقه بندی می شود، همواره گيرش هایزود هنگام باعث بروز مشکلات متعدد اجرايی می شوند. شايد تاکيد برتوجه ويژه به ايننوع افزودنی ها و قراردادن آن در طراحی بتن ضروری باشد. حتی در مواقعی که به لحاظدسترسی به سيمان و مصالح مرغوب و وجود ابزار های مناسب توليد و مديريت کارگاهیسازمان يافته نيازی به مصرف انواع ديگر افزودنی ها نباشد ولی روند گيرش ، کسبمقاومت بتن، پرداخت وعمل آوری نامناسب باعث عدم توفيق در کسب ويژگی های بتن سختشده گردد. افزودنی های کندگيرکننده می توانند بسياری از مشکلات اجرايی و نتايج نامطلوب بتن سخت شده را برطرف نمايند.

اهم موارد کاربرد افزودنی هایکندگيرکننده به شرح زير می باشد:

3-5-1- حمل و انتقال بتن- اغلبدر مناطق شهری امکان ايجاد بتن ساز مرکزی در کارگاه وجود ندارد يا شرايط توليد 24ساعته آن مهيا نيست،  يا بدليل احجام بتن ريزی،ايجاد بتن ساز مرکزی توجيه اقتصادی نداشته واستفاده از بتن آماده اجتناب ناپذيراست. حتی در برخی از پروژه های برون شهری مانند کارگاه های تونل سازی، يا گستردگیفضای کارگاه، خرابی و متوقف شدن کاميون حمل کننده و يا مناطق کوهستانی فاصله زمانیتوليد اولين بخش بتن تا ريختن آخرين قسمت هر تراک موجب هيدراته شدن و حتی گيرش بخشقابل توجهی از بتن قبل از ريختن آن می شود. در همه اين موارد افزودن کندگيرکنندهبرای ايجاد تاخير در گيرش بتن متناسب با زمان حمل وانتقال بتن به درون قالب ضروریاست.

3-5-2- بتن ريزی حجيم- دمای ايجادشده در بتن های حجيم ناشی از آب گيری مقادير زياد سيمان باعث پديد آمدن اختلافشديد دما بين هسته ميانی وسطوح بيرونی شده و منجر به بروز ترک های حرارتی می شود،در چنين مواردی علاوه بر تمهيدات کارگاهی برای کاهش اختلاف دما، استفاده از کندگيرکننده باعث ايجاد آرامش در روند آبگيری و در نتيجه کنترل دما می شود.

3-5-3- بتن ريزی باقالب هایلغزنده- طراحی حرکت قالب های لغزنده به گونه ای است که جهت پرهيز از چسبندگی بتنبه قالب لازم است تاخيرهای چند ساعته در گيرش بتن پيش بينی گردد. به علاوه، درصورت وجود آرماتور با فشردگی زياد در طراحی سازه احتمال عدم چسبندگی بين بتن وفولاد وجود دارد. اين پديده در زمانی که بتن دارای روانی لازم نبوده يا ويبره کاملميسر نيست تشديد می شود. حضور کند گير کننده در طرح اختلاط بتن اين فرصت را فراهممی آورد که بتن ريخته شده تحت نيروی وزن خود فضای موجود بين آرماتورها را بخوبی پرنموده و چسبندگی بين بتن و فولاد را افزايش دهد.

3-5-4- بتن ريزی شمع ها وديوارهای عظيم- در چنين طرح های بتن ريزی علاوه برمشکل ايجاد دمای بيش از حد، لزومپيوستگی سازه و عدم پيدايش درز های واريزاز يک سو و عدم امکان توليد و ريختن احجامبسيار زياد بطور پيوسته از سوی ديگر،کندگيری بتن هايی که زودتر ريخته میشونداجتناب ناپذيراست. اين مسئله در هنگام بتن ريزی عرشه پل ها و يا تير های بزرگنيز دارای اهميت است و گيرش تدريجی و هماهنگ بتن باعث کاهش خطر خميدگی و انحرافسازه می شود.

3-5-5- پرداخت ونماسازی- درمواردی که سطح نهايی نياز به پرداخت دارد يا به منظور ايجاد پيوند بهتر بتن بالايه روکش سطحی ، جلوگيری از خشک شدن سطح بتن به کمک کندکيرکننده ميسر می شود.ضمنا ايجاد نماهای تزئينی با سنگدانه های رنگی به کمک خميرها و يا کاغذ های آغشتهبه کندگيرکننده انجام می شود.

3-5-6- شستشوی کاميون های حمل-عدم دسترسی به آب يا لزوم صرفه جويی در مصرف آن بخصوص در واحد های توليد بتنآماده، و در برخی موارد جهت پرهيز از آلايندگی محيط زيست در سال های اخير استفادهاز نوعی کندگيرکننده را متداول ساخته است که بجای شستشوی کاميون های حمل بتن درپايان هر نوبت کاری, گيرش بتن باقی مانده در ديگ را برای مدت زمان لازم به تاخيرمی اندازد.

3-6 تاثير كندگيرکننده بر ويژگی‌های بتن تازه و سخت شده

 مهمترين نقش افزودني‌هاي كندگير کننده بر رویبتن تازه است ، و چنانچه در بند 5 بطور مشروح بيان گرديد کندگيرکننده ها تاثيرغيرقابل انکاری بر روی بتن تازه در مراحل ساخت، حمل، انتقال، ريختن، پرداخت و روندکسب مقاومت دارند.

تاثير اينافزودنی ها بر روی بتن سخت شده نيز پيامد نقش آن ها بر روی بتن تازه می باشد و ازآن جمله می توان به موارد زير اشاره نمود:

3-6-1-دوام- آرامش در روند گيرش باعث می شود تا بتن به تدريج در قالب جای گيرد و حبابهای درشت و مضر از لايه های درونی به طرف سطح آمده و خارج شوند. اين پديده منجر بهتوليد بتنی با تخلخل و نفوذ پذيری کمتر ميشود و در نتيجه آسيب پذيری بتن سخت شدهبخصوص در مناطق دريايی کمتر خواهد بود. لازم به تاکيد است که در موضوع دوام بتننقش ساير افزودنی های بتن مانند مواد هوازا و کاهنده های آب غير قابل انکار است .

3-6-2-جمع شدگی و کنترل ترک- گيرش های سريع يا ناهماهنگ بخش های مختلف بتن منجر به بروزترک هاي حرارتی و جمع شدگی می شود. اين پديده در بتن های حاوی کندگيرکننده به شکلقابل ملاحظه ای کاهش می يابد. جمع شدگی در هنگام خشک شدن در بتن هايی که فرصتجاگيری بهتر در قالب را دارند کمتر است و به عبارت ديگر بخش عمده جمع شدگی درمرحله خميری اتفاق می افتد.

3-6-3-مقاومتنهايی- اگرچه افزايش مقاومت مکانيکی بتن سخت شده با طراحی دقيق اجزای بتن و کاهشآب مصرفی رابطه مستقيم دارد، ولی بتن های حاوی کندگيرکننده به دليل گيرش يکنواخت وکاهش ترک های اجرايی و خشک شدن در مقايسه با بتن فاقد افزودنی، با وجود تاخير درکسب مقاومت اوليه، انتظار می رود دارای مقاومت فشاری وخمشی دراز مدت بيشتری باشند.

3-6-4-سطوح بتن- خروج حباب های درونی بتن و جاگيری بهتر بتن باعث پيدايش سطوح صاف تردرون قالب و سطح رويی بتن می شود. ضمن اينکه بتن های حاوی کندگيرکننده در برابرتغيير شکل و خزش پايداری بهتری از خود نشان می دهند.

3-7- تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كندگيرکنندههای بتن

اجزایتشکيل دهنده بتن و بخصوص ترکيبات سيمان تاثير قابل توجهی بر عملکرد افزودنیکندگيرکننده دارند. به عنوان مثال، افزايش ميزان قليايی ها (  (Na2O+K2Oوآلومينات ها  باعث کاهش تاثير کندگيرکنندگیميشوند و برعکس، سيمان های حاوی قليايی های کمتر و يا سليکات کلسيم بيشتر نيازکمتری به کندگيرکننده دارند. اين مسئله لزوم انجام آزمايش های اوليه کارگاهی برایتعيين مقدار مصرف، و همچنين تداوم اين آزمايش ها بر روی هر محموله سيمان وارده بهکارگاه را ضروری می سازد.

وجودپوزولان ها در سيمان و يا افزودن مواد پوزولانی به بتن  بر گيرش بتن اثر می گذارند و در نتيجه لازم استمقدار مصرف کندگيرکننده درهربار تغيير درمقادير پوزولان ها مجددا بررسی شود. بهعنوان مثال تغيير سيمان کارگاه از نوع 2 به سيمان پوزولانی باعث تاخير در زمانگيرش می شودو لازم است قبل از استفاده از سيمان پوزولانی مقادير جديدمصرفکندگيرگننده توسط آزمايش های کارگاهی تعيين شود.

3-8- تاثير عوامل محيطی و اجرايي

 دما مهمترين عامل محيطی است که بر عملکردکندگيرکننده تاثيرمستقيم دارد. اصولا، يکی از دلايل توصيه مصرف کندگيرکننده،مقابله با مشکلات بوجود آمده در هوای گرم می باشد. رطوبت، سرعت وزش باد، ماشينآلات و تجهيزات توليد و انتقال بتن، زمان حمل، و مهارت نيروهاي اجرايي از ديگرعوامل تاثير گذار در عملكرد افزودني‌های كندگيرگننده می باشند. بعنوان مثال مقدارمصرف کندگيرکننده در ساعات مختلف روز و شب متفاوت خواهد بود.

از آنجاکهمصرف بيش ازاندازه اغلب کندگيرکننده ها منجر به ديرگيرکنندگی مضر خواهدشد، دقتاندازه گيری و پيمانه کردن از اهميت ويژه ای برخورداراست.

 

3-9- رهنمودهای اجرايي در كارگاه

معمولا افزودني‌هايكندگيرکننده در حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوند و چنانچه اين افزودني‌ها به شكلجامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي بادرصد جامد مناسب ازآن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگاليافزودني‌هاي ارسالي مايع و يا آن هايي كه در كارگاه به مايع تبديل شده‌اند بايدبراساس معيار و استانداردي كه توليدكننده معرفي مي‌كند سنجيده و با آن مقايسهگردد. براي اين منظور مي‌توان به سهولت و با استفاده از وسايلي چون مايع‌سنج ياچگالي‌سنج، درصد جامد و غلظت مناسب آنرا بررسي نمود. اين عمل بايد در دماياستاندارد انجام و نتايج آن به عنوان بخشي از كنترل كيفيت ثبت و نگهداري گردد.

تمامیافزودني‌های کندگيرکننده در محدوده ی زمانی معينی بر مخلوط بتن تاثير مي‌گذارند وبه محض اتمام اين محدوده ی زمانی، آب گيری سيمان آغاز می شود. بنابراين، مقاديرمصرف به گونه ای بايد تنظيم شود تا فرصت كافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت وكارهای تكميلی فراهم گردد.

3-10- رهنمودهای كاربردی

چنانچهاطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسيتاثير افزودني بر خواص بتن، انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. لازم است اين آزمايش‌هابا توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكانات عملي ساخت بتن و با استفاده از مصالحمصرفي كارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردنكندگيرکننده در طرح عمليات بتن ريزی تغيير‌كنند عبارتند از: زمان و روند گيرش،کاهش دما و اصلاح روند توليدآن، و تاخير دربازکردن قالب ها.

قبل از شروعكار اصلي بهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه تهيه و آزمايش گرددو با ثبت نتايج و مقايسه ی آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچهراهنمايي‌هاي بسيار مفيدي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هايساختماني ايران براي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد، ولي اغلب آن ها در شرايطاستاندارد و آزمايشگاهي كنترل شده  نتيجهگيري شده‌اند. بنابراين، بهتر است ضمن پيروي از آن ها نسبت به انجام آزمايش‌هايكارگاهي نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه اقدام نمود.

هموارهلازم است طرح اختلاط اين گونه بتن‌ها مجدداً بررسي شود. چنانچه يك طرح بتن دارايكارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و لازم شودکه به آن ماده كندگيرکننده افزودهشود، تغييری در مقادير آب، سيمان و يا مقدار حباب های ريز به وجود نمی آيد و درنتيجه نيازی به تغيير در نسبت های اجزای بتن نمی باشد. با توجه به اينكه اغلبافزودني‌هاي کندگيرکننده مواد محلول در آب هستند، لازم است در هنگام محاسبه ی آباختلاط و نسبت آب به سيمان، مقدار آب موجود در اين افزودني‌ها محاسبه و معادل آناز آب اختلاط كاسته شود. ولي بخش جامد آن ها كه نسبت به حجم كل بتن بسيار ناچيزهستند معمولا ناديده گرفته مي‌شوند.

مخازننگهداري افزودني‌ها بايد به آساني قابل شناسايي بوده و محلول‌ها در برابر آلودگي،تبخير، رقيق شدن، دماي بسيار بالا و يخ‌زدگي، محافظت شوند. توجه به زمان انبارداريهر افزودني براساس توصيه ی توليدكننده ی آن ضروري است. اختلاط دو يا چند افزودنيبا هم مجاز نمي‌باشد وبايد آن ها را به طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه کرد.مگر اين كه سازگاري آن ها با يكديگر قبلاً توسط توليدكننده بلامانع اعلام شود. برایمثال، ممكن است کندگيرکننده و روان‌كننده ی بخصوصی با هم سازگاري نداشته باشند و هركدامدر مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب به مخلوط كن بتن افزوده شوند.

با توجهبه اين كه اين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيارکم و بر اساس نسبت های كوچک بهسيمان مصرف مي‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيق برای پيمانه كردن آن ها دركارگاه فراهم و در ضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات نامطلوب احتمالیناشی از مصارف نادرست به كاربران ارايه شود.

3-11- ارزيابي و انتخاب كندگيرکنندههای بتن

عملكردافزودني‌ها از هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌هاممكن است به تنهايي يا باهم در تشخيص و انتخاب يك افزودني مورد توجه قرار گيرند.

1)  نتايج حاصل از كاربرد موفقيت آميز يك افزودني دركارهاي مشابه قبلي كه تحت شرايط كنترل شده ی كارگاهي انجام شده باشد. در اين روش بايدتا حد امكان شرايط كار و مصالح مرجع انتخابي شبيه به شرايط كارگاه باشد.

2 ) انجامآزمايش‌های كارگاهی با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه و در شرايط دمايی مختلف.

3) كتب ونشريات فني و اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

بااستفاده از روش هاي فوق محدوده ی مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثراتاحتمالي ناشي از مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد. ولي، لازم است اطلاعاتكاملي از عملكردهاي قبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده ی مقادير مصرفباشد در اختيار مصرف كننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يك افزودني معينبر انواع سيمان، مقدار سيمان، نوع سنگدانه‌ها، شرايط آب و هوا و شرايط ساخت بتنمتفاوت است. ولي، محدوده ی تعيين شده از سوي توليدكننده مي‌توانددرهرکارگاه ملاكسنجش قرارگيرد.

تاخيري كهتحت تاثير مصرف کندگيرکننده درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسبمقاومت اوليه مي‌شود. بتن‌هايي كه به آرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً دارايمقاومت‌هاي دراز مدت بيشتري هستند.

 3-12- كنترل كيفيت

يكنواختيو ثابت بودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستيكنترل شده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه اثبات گردد. آزمون هاي لازم برايشناسايي و تاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي برايمواد آلي، مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH ) و برخي موارد ديگر مي‌باشند. آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي واستاندارد‌هاي ساختماني ايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودني‌هايشيميايي را به تفصيل بيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيريغلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هايوارده به كارگاه را تاييد يا رد نمود.

 

5- شتاب‌دهنده‌هایبتن

به باور همگاني، واکنش‌هاياوليه ترکيبات سيمان پرتلند با آب درون محلول رخ مي‌دهند (درون محلولي‌اند) يعنيترکيبات در ابتدا يونيزه مي‌شوند و سپس محصولات آبگيري در محلول شکل مي­گيرند. ازآنجا که حلاليت محصولات آبگيري محدود است، اين محصولات به شکل بلور رسوب می­کنند واز محلول خارج مي‌شوند. پديده‌هاي سفت‌شدن، گيرش و سخت‌شدن خمير سيمان پرتلند ازفرآيند بلوري‌شدن پيشرونده محصولات آبگيري سرچشمه مي‌گيرند. بنابراين مي‌توان چنينانگاشت که با افزودن برخي از مواد شيميايي حل‌شونده به مخلوط سيمان پرتلند و آب مي‌توانبر آهنگ يونيزه‌شدن ترکيبات سيمان يا بر روند بلوري‌شدن محصولات آبگيري تاثيرگذاشت و در نتيجه، گيرش يا سخت‌شدن خمير سيمان را دستخوش تغيير کرد[1].

نياز به سرعت بخشيدن روند کسبمقاومت، به ويژه براي بتن‌ريزي در هواي سرد، و کاهش زمان گيرش بتن موجب پيدايش وگسترش افزودني‌هاي شتاب‌دهنده بتن شده است. در اين بخش شتاب‌دهنده‌هامورد بررسي قرار مي‌گيرند.

5-1 تعريف

شتاب‌دهنده‌ها[11]با تندکردن روند آبگيري سيمان موجب کاهش زمان گيرش (زودگيري)، افزايش آهنگ کسبمقاومت (زودسخت‌شدن)، يا هر دو مي‌شوند[2]. برخي از افزودني‌ها با افزايش چسبندگيخمير، عملکردي مشابه شتاب‌دهنده‌ها دارند[3].

5-2 دسته‌بندي

شتاب‌دهنده‌ها بر اساس عملکرد وکاربردشان به چهار گروه اصلي تسريع­کننده (تندگيرکننده), زودگيرکننده، آني‌گيرکننده،و زودسخت‌کننده تقسيم مي‌شوند. ممکن است در برخي موارد در عملکرد اين چهار گروهاصلي همپوشاني‌هايي وجود داشته باشد.

5-2-1 تسريع­کننده‌ها(تندگيرکننده­ها) بتن

طبق تعريفتسريع­کننده (تندگيرکننده)[12]ماده افزودني است که زمان گيرش و آغاز تغيير حالت مخلوط بتن از خميري به جامد(صلب) را کاهش مي­دهد[10],[9] .به عبارت ديگر، تسريع­کننده‌ها (تندگيرکننده­ها) آهنگ سفت‌شدن[13]بتن و افت رواني (اسلامپ) آن را سرعت مي‌بخشند.

5-2-2 زودگيرکننده­هایبتن

زودگيرکننده,که افزودني زودگير بتن­پاشي (شاتکريت)[14]نيز ناميده مي­شود, طبق تعريف افزودني است که در حين پاشش يا پيش از پاشش به مخلوطافزوده مي­شود تا شتابي بسيار سريع در گيرش يا سخت­شدن مخلوط پاشيده شده پديد آورد[12]. محدوده زمانيعملکرد زودگيرهاي بتن­پاشي بسيار کوتاه­تر از تسريع­کننده­هاي (تندگيرکننده­هاي)متعارف بتن است.

5-2-3 آني­گيرکننده­ها یبتن

آني­گيرکننده­ها[15]نوعي زودگيرکننده هستند که زمان گيرش خمير سيمان (سفت­شدن) را به شدت کاهش مي­دهند(حدود 60 ثانيه) و گيرش آني[16]پديد مي­آورند. آني­گيرها براي انسداد نشت آب (نشت­بندي) يا پاشيدن بتن بر رويجداره­هاي مرطوب به کار مي­روند[2].

5-2-4 زودسخت‌کننده‌هایبتن

زودسخت‌کنند‌ه[17]طبق تعريف ماده افزودني است که, با يا بدون تاثير بر روي زمان گيرش, روند کسبمقاومت­هاي کوتاه­مدت بتن را شتاب مي­دهد (تسريع مي­کند) [10],[9].

5-3 مكانيزم عملكرد شتاب‌دهنده‌ها

شتاب‌دهنده‌ها به طور عمده ازنوع افزودني‌هاي با عملكرد شيميايي هستند و با تاثير بر فرآيند آبگيري سيمان وساختار محصولات آبگيري، اين واکنش را تسريع مي‌بخشند. آبگيريسيمان فرآيندي پيچيده است که در آن، ترکيبات مختلف سيمان علاوه بر واکنش با آب بريکديگر نيز اندرکنش دارند. سيليکات‌ها (C3S و C2S) و آلومينات‌ها(C3A و C4AF) بيشترين بخش سيمان را تشکيل مي‌دهند.

آلومينات­هابا سرعت خيلي زيادتري نسبت به سيليکات­ها هيدراته مي­شوند. در واقع, مشخصه­هاي سفت­شدن(از دست دادن رواني) و گيرش (جامد شدن) خمير سيمان پرتلند تا حدود زيادي به وسيلهواکنش­هاي آبگيري آلومينات­ها کنترل مي­شوند. سيليکات­ها که حدود 75 درصد سيمانپرتلند معمولي را تشکيل مي­دهند, نقش اصلي را در تعيين مشخصه­هاي سخت­شدن (روندکسب مقاومت) به عهده دارند[1].

واکنش‌هايآبگيري سيليکات‌ها و آلومينات‌ها اگرچه از نظر شيميايي به دو شيوه جداگانه انجاممي‌شوند ولي در عمل مستقل از هم نيستند و بر يکديگر اندرکنش دارند. براي مثال،تسريع واکنش آلومينات‌ها گرماي زيادي آزاد مي‌کند که مي‌تواند به تسريع واکنشسيليکات‌ها منجر شود. براي درک مکانيزم واکنش شتاب‌دهنده‌ها، با يک فرض ساده‌انگارانهو براي سادگي مي‌توان چنين انگاشت که در زمان شروع واکنش آبگيري، آلومينات‌هابيشترين تاثير را بر گيرش و رفتار سفت‌شدن و سيليکات‌ها بيشترين تاثير را بر سخت‌شدنو روند کسب مقاومت سيمان مي‌گذارند. دوباره تاکيد مي‌شود که در عمل به دليلپيچيدگي فرآيند آبگيري، مرز شفافي بين اين واکنش‌ها به اين صورت که بيان شد وجودندارد.

5-3-1 تسريع­کننده‌هاي (تندگيرکننده­هاي) بتن

تسريع­کننده‌ها(تندگيرکننده­ها) بسته به ترکيبات شيميايي که دارند، ممکن است عملکرد متفاوتي ازخود نشان دهند ولي انتظار مي­رود عملکرد کلي آنها تسريع واکنش آلومينات‌هاي سيمانباشد.

در روندواکنش آبگيري سيمان، در همان ابتدا سولفات کلسيم (گچ) موجود در سيمان با سه‌کلسيم‌آلومينات(C3A) واكنش نشان مي‌دهد و اترينگايت[18]پديد مي‌آورد. اترينگايت‌هاي تشکيل‌شده دانه‌هاي سيمان را مانند يک پوشش متراکمدربرمي‌گيرند و رسيدن آب به باقيمانده دانه‌هاي سيمان مانع مي­شوند و در نتيجهروند آبگيري آنها را با تاخير مواجه مي‌کنند. اين موضوع به حفظ کارآيي بتن در يکبازه‌ي زماني محدود کمک مي‌کند. زماني که همه سولفات موجود واکنش نشان دادند و بهاترينگايت‌ها چسبيدند، آلومينات اضافي موجود در محيط با اترينگايت‌ها واکنش نشانمي­دهند و سولفات‌ها را جدا مي‌کنند و تشکيل مونوسولفات مي‌دهند. نفوذپذيريمونوسولفات بيشتر از اترينگايت است و اجازه دسترسي آب به دانه‌هاي سيمان و ادامهروند واکنش آبگيري را فراهم مي‌کند. با افزودن تسريع­کننده‌هاي (تندگيرکننده­هاي)پايه آلوميناتي[19]به سيمان، مقدار آلومينات در دسترس براي واکنش و تبديل اترينگايت به مونوسولفات بهطور ناگهاني افزايش مي‌يابد و روند آبگيري آلومينات­ها و در نتيجه سرعت گيرش بتنشتاب مي‌يابد[3]. از ديدگاهيديگر, تسريع­کننده­هاي (تندگيرکننده­هاي) بتن، عمدتا تبديل اترينگايت بهمونوسولفات را شتاب مي­دهند[6]. ضوابط عملکرديو الزامات ويژه براي افزودني­هاي تسريع­کننده (تندگيرکننده) بتن در جدول 5-1 نشانداده شده است[10],[9].

جدول 5-1 ضوابط عملکردي و  الزامات ويژه براي افزودني­هاي تسريع­کننده(تندگيرکننده) بتن (در رواني يکسان)

رديف

ويژگي

روش آزمون

الزامات

1

زمان گيرش اوليه

EN 480

- در دماي C° 20, زمان گيرش اوليه مخلوط آزمايشي (حاوي تسريع­کننده) نبايد کمتر از 30 دقيقه باشد.

- در دماي C° 5, زمان گيرش اوليه مخلوط آزمايشي نبايد بيشتر از 60% زمان گيرش اوليه مخلوط شاهد (بدون تسريع­کننده) باشد.

2

مقاومت فشاري

ISIRI 3206

- مقاومت فشاري 28 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 80% مقاومت فشاري مخلوط شاهد باشد.

- مقاومت فشاري 90 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از مقاومت فشاري 28 روزه آن باشد.

3

مقدار هواي بتن تازه

ISIRI 3520

مقدار هواي مخلوط آزمايشي مي­تواند حداکثر تا 2% بيشتر از مخلوط شاهد باشد, مگر توليدکننده مقدار ديگري را مشخص کرده باشد.

 

تسريعواکنش آلومينات­ها معمولا منجر به آزادشدن گرماي زيادي مي­شود که بر واکنش آبگيريسيليکات­ها نيز تاثير مي­گذارد و آن را سرعت مي­بخشد ولي انواعي از تسريع­کننده‌ها(تندگيرکننده­ها) مانند تري‌اتانول‌آمين هم وجود دارند که واکنش آلومينات‌ها را باگچ (تشکيل اترينگايت) تسريع مي‌کنند ولي بر واکنش سيليکات‌ها تاثيري ندارند (درمواردي ممکن است حتي اين واکنش را کند هم کنند) [4].

نكته 5-1 برخي ازافزودني‌هاي با عملکرد شيميايي بسته به مقدار مصرف ممکن است اثر زودگيري ياکندگيري داشته باشند[1].

5-3-2 زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي

زودگيرهايبتن­پاشي مي­توانند عملکرد شيميايي يا فيزيکي داشته باشند. مکانيزم عملکردزودگيرکننده­هاي با عملکرد شيميايي بسيار شبيه به تسريعکننده­ها يعني تسريع واکنشآلومينات­ها است. بسياري از زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي علاوه بر شتاب دادن بهفرآيند گيرش سيمان, روند سخت شدن (مقاومت زودرس) آن را نيز شتاب مي­دهند.

ضوابطعملکردي براي افزودني زودگيرکننده بتن­پاشي در جدول 5-2 آورده شده است[11].

جدول 5-2 ضوابط عملکردي براي افزودني­هايزودگيرکننده بتن­پاشي

رديف

ويژگي

روش آزمون

الزامات

1

زمان گيرش

EN 480

زمان گيرش اوليه نبايد بيشتر از 10 دقيقه و زمان گيرش نهايي نبايد بيشتر از 60 دقيقه باشد (نتيجه دو آزمون از هر سه آزمون).

2

مقاومت فشاري

ISIRI 3206

- مقاومت فشاري 28 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 75% مقاومت فشاري مخلوط شاهد باشد.

- مقاومت فشاري 90 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از مقاومت فشاري 28 روزه آن باشد.

 

زودگيرکننده­هايبا عملکرد فيزيکي نوعي اصلاح­­کننده رئولوژي[20]هستند که بدون دخالت در واکنش آبگيري, موجب سفت­شدن سريع بتن­پاشيده مي­شوند[12]. از جمله اصلاح­کننده­هاي رئولوژي مي­توان سيليکات سديم (آب شيشه)و سيليس کلوييدي رسوبي[21]را نام برد[12]. در حال حاضربه دليل اثرات کاهندگي که سيليکات سديم بر مقاومت دارد[4], از سيليکات سديم اصلاح‌شده[22]استفاده مي­شود که در مقادير مصرف متعارف (کمتر از 20 درصد جرم سيمان) در واکنشآبگيري دخالت نمي‌کند و عملکردي شبيه چسب دارد و با افزايش آني خاصيت چسبانندگيخمير سيمان (در کمتر از 10 ثانيه)، از طبله کردن و واريز بتن پاشيده شده جلوگيريمي‌کند[3]. سيليکات سديم اصلاح­شده آب درون مخلوط رابي­درنگ جذب مي­کند (رفتاري مانند خشک­کننده­هاي جاذب آب) و سبب سفتي و افت سريعاسلامپ بتن مي­شود. بنابراين مقدار مصرف آن به مقدار آب مخلوط بستگي دارد يعني هرچقدر آب اختلاط بيشتر باشد به سيليکات سديم اصلاح­شده بيشتري براي دربندکشيدن آبمخلوط نياز است. 

5-3-3 آني­گيرها

سه‌کلسيم‌آلومينات(C3A) به تنهايي در ترکيب با آب واکنش شديد وانفجارگونه­اي پديد مي­آورد که منجر به گيرش آني سيمان مي­شود. براي جلوگيري ازگيرش آني, در هنگام آسياب کردن کلينکر مقداري سنگ گچ به آن اضافه و همزمان آسيابمي­کنند. پس از ترکيب سيمان با آب, گچ موجود در سيمان با آلومينات­هاي آن واکنشنشان مي­دهد (تشکيل اترينگايت) و از ترکيب مستقيم آلومينات­ها با آب (واکنشانفجارگونه) و در نتيجه از گيرش آني جلوگيري مي­کند[1].

برخي ازآني­گيرها مانند آلومينات سديم و پتاسيم به سرعت (بي­درنگ) با گچ موجود در سيمانترکيب مي­شوند و آن را از محيط خارج و از تشکيل اترينگايت (محصول واکنش گچ وآلومينات) در اطراف دانه­هاي سيمان جلوگيري مي­کنند. اين موضوع سبب مي­شود که سه‌کلسيم‌آلومينات(C3A) بتواند به طور مستقيم با آب ترکيب شود وگيرش آني پديد آورد[4].

دسته­ايديگر از آني‌گيرکننده­ها با افزايش بيش از اندازه آلومينات‌ها در محيط، واکنشآبگيري سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) و تشکيل اترينگايت را به شدت شتاب مي‌دهند (واکنش انفجاري) وگيرش آني[23]پديد مي‌آورند. اين واکنش گرماي زيادي در همان ابتدا آزاد مي‌کند که بر واکنشآبگيري ديگر ترکيبات سيمان پرتلند و رسوب کردن نمک­هاي کلسيم در محلول (تسريعآبگيري سيليکات­ها) نيز تاثير مي‌گذارد[6],[5]. بسياري از زودگيرکننده‌ها پايه آلوميناتيدر مقادير مصرف زياد مي‌توانند آني‌گيرکننده نيز باشند[3].

نكته 5-2 برخي ازآني­گيرکننده­ها مانند هيدروکسيدهاي فلزات قليايي, ميزان قليايي محيط را به شدتافزايش مي­دهند و موجب تسريع انحلال و تجزيه سيليکات­ها و شتاب­دادن به آبگيري سه­کلسيم­سيليکات(C3S) مي­شوند[4]. اين رفتار که در حقيقت نوعي سخت­شدن آني به شمار مي­آيد بر گيرشپيشي مي­گيرد و مخلوط مستقيما از حالت خميري به حالت جامد درمي­آيد (حالت ميانيسفت­شدن نامحسوس مي­شود).

5-3-4 زودسخت‌کننده‌هایبتن

مکانيزمعملکرد زودسخت­کننده­ها تسريع آبگيري سيليکات­ها است. بخش اصلي فرآيند آبگيريسيليکات­ها از نوع واکنش درون محلولي است. در اين نوع واکنش, ترکيبات سيليکات­دارآبگيري نکرده در محلول به يون­هاي تشکيل دهنده­شان تجزيه مي­شوند و در فرآيندآبگيري, سيليکات­هاي هيدراته را تشکيل مي­دهند[1]. در ابتدا, آهنگ تجزيه سيليکات­هاي کلسيم, به ويژه سه­کلسيم­سيليکات(C3S), تندتر از آهنگ پخش و پراکنده شدن يون­هايايجاد شده است بنابراين هاله­اي با غلظت زياد از سيليکات­هاي هيدراته (C-S-H) که انحلال­پذيري کمي هم دارند, در مجاورتسطح ترکيبات ­سيليکات کلسيم (C3S و C2S) تشکيل مي­شود.اين موضوع موجب مي­شود که بخش مايع به سرعت از سيليکات­هاي هيدراته (C-S-H) فوق­اشباعشود و لايه­اي از محصولات هيدراته شده که نفوذپذيري اندکي دارد, شروع به رسوب بهسطح سيليکات­هاي سيمان کند[5],[1].

يکي ازويژگي­هاي مهم آبگيري سه کلسيم سيليکات (C3S) آن است که پس از يک شروع خيلي سريع واکنش با آب در ابتداياختلاط, اين واکنش کند مي­شود و اينگونه به نظر مي­رسد که متوقف شده است. دليل اينتوقف واکنش, نفوذپذيري اندک سيليکات­هاي هيدراته شده رسوب­کرده بر سطح سيليکات­هايهيدراته نشده است[6] که ادامه واکنشآبگيري سيليکات­ها را متوقف مي­کند. دوره سکون واکنش زماني پايان مي­يابد که اينلايه تخريب شود و يا ساختار آن تغيير کند و نفوذپذيري آن افزايش يابد.    

زودسخت­کننده­هابه دو شيوه سخت­شدن را شتاب مي­دهند. اين مواد از يک سو با افزايش مقدار يون کلسيمدر محلول, مقدار ترکيبات آبگيري کلسيم­دار را افزايش و زمان تشکيل آنها را کاهش وميزان رسوب آنها را افزايش مي­دهند. از سوي ديگر نسبت آهک به سيليس (C/S) را در سيليکات کلسيم هيدراته (C-S-H) افزايش و در نتيجه نفوذپذيري لايه رسوب کرده بر سطح سيليکات­ها را افزايش ودوره سکون واکنش آبگيري سيليکات­ها را کاهش مي­دهند.

نكته 5-3 برخي ازکاهنده­هاي آب به ويژه فراروان­کننده­ها با پراکنده نمودن دانه­هاي سيمان ازيکديگر, سطح بيشتري از دانه­ها را در معرض واکنش آبگيري قرار مي­دهند. بنابراينبراي يک مقدار مشخص از محصولات آبگيري (C-S-H), اندرکنش بين دانه­هاي سيمان تسريع مي­شود و در نتيجه مقاومتافزايش مي­يابد[6]. اين موضوع,همچنانکه در فصل دوم نيز اشاره شد, سبب شتاب دادن به آهنگ کسب مقاومت و زودسخت­شدنمي­شود.