کاربرد انواع افزودنی های بتن

پرسش 1 ـ در خصوص استفاده از مواد افزودني درمحل مصرف (پاي كار) قبل از پمپ شدن توضيح دهيد؟ آيا اين امر امكان پذير است؟

پاسخ 1 ـ ميتوان مواد افزودني بويژه روان كننده ها و فوق روان كننده ها را در پاي كار در داخلتراك ميكسر ريخت و بخوبي مخلوط كرد و سپس بتن را مورد مصرف قرار داد و يا پمپنمود. اما نياز به توضيحات خاصي احساس مي شود. در ابتدا بايد گفت بهتر است اينافزودني ها را در هنگام اختلاط بتن در بچينگ مورد استفاده قرار داد و اختلاط رابطور كامل انجام داد. گاه به دليل طولاني بودن زمان حمل و از دست رفتن خواص روانكنندگي اين مواد، برخي از دست اندركاران ترجيح مي دهند همه يا بخشي از اين مواد رادر پاي كار اضافه و مخلوط نمايند. بهرحال اين مواد را بايد بطور كامل در تراكميكسر مخلوط كرد. چرخش تند ديگ به تعداد 70 دور براي اين منظور توصيه مي گردد. همچنين توصيه مي گردد در ابتدا بخشي از اين مواد به داخل تراك ريخته و پس از چند دوردوران ديگ، چرخش معكوس انجام شود تا حدي كه بتن درمرز بيرون ريختن قرار گيرد و سپسبقيه مواد اضافه شود و مجموعاً 70 دور يا بيشتر بچرخد تا مشكلي بوجود نيايد.

عدم اختلاط كامل اين افزودني ها در طي كار مي تواند بهمصرف زياده از حد در بخشي از بتن منجر گردد و نتيجه آن احتمالاً جداشدگي، آبانداختن و گاه ديرگيري خارج از انتظار خواهد بود.

پرسش 2 ـ در مورد استفاده همزمان و توام مادهضديخ و فوق روان كننده نفتاليني توضيح فرمائيد.

پاسخ 2 ـ مصرفدو نوع ماده افزودني شيميائي نياز به ساخت مخلوط آزمون آزمايشگاهي دارد و نتيجه آندر بتن تازه و سخت شده بايد مورد بررسي قرار گيرد.

بنظرمي رسد ماده موسوم به ضد يخ كه يك نوع مادهزودگيركننده از نوع نيترات كلسيم يا كلريد كلسيم يا گاه فرمات كلسيم است در صورت همراهبودن با فوق روان كننده نفتاليني نيز نياز به بررسي دارد. ماده نيترات كلسيم وكلريد كلسيم احتمالاً ناسازگاري خاصي را ندارند اما در مجموع بهتر است از روانكننده زودگير يا فوق روان كننده غير ديرگير استفاده شود و نسبت آب به سيمان كاهشيابد. هم چنين افزايش سيمان در زمستان يا استفاده از سيمانهائي با روند هيدراسيونسريع تر توصيه مي گردد.

پرسش 3 ـ در صورتيكه بتن در محل ديگري ساختهشود در محل مصرف و درپاي كار چگونه مي توان با استفاده از روان كننده ها نسبت آببه سيمان را كاهش داد؟

پاسخ 3 ـ بديهياست اگر بتني بصورت آماده به پاي كار حمل شود با مصرف روان كننده در پاي كار صرفاً      ميتوان آن را روان كرد و كاهش نسبت آب به سيمان بي معنا خواهد بود. راهكار اين امريعني كاهش نسبت آب به سيمان آنست كه در هنگام تهيه طرح مخلوط بتن با نسبت آب بهسيمان مورد نظر،اسلامپ بتن فاقد روان كننده را تعيين كرد و پس از بكارگيري روانكننده، اسلامپ مورد نظر را بدست آورد. و پس از آن در هنگام ساخت بتن، اسلامپ هدفهمان اسلامپ بدون روان كننده است و سپس درپاي كار بايد مقدار افزودني مورد نظر رااضافه كرد و بخوبي و كامل آن را مخلوط كرد. براي اينكار توصيه مي شود تراك ميكسربا دور تند اختلاط، 70 دور بچرخد تا افزودني در بتن پخش و مخلوط گردد.

مسلماً در صورتيكه اسلامپ بتن فاقد افزودني آنقدر كمباشد كه نتوان آن را در تراك ميكسر چرخانيد، اين روش كار، عملي نخواهد بود و لازماست بخشي از افزودني يا گاه همه آن در هنگام ساخت بتن در ديگ بچينگ اضافه شود.

پرسش 4 ـ آيا كاهش سيمان و بكارگيري افزودنيروان كننده در مقاومت بتن تاثير مي گذارد؟

پاسخ 4 ـ همانگونهكه بارها گفته شده است عامل درجه اول و تاثير گذارترين عامل درمقاومت فشاري بتن،نسبت آب به سيمان است نه عيار سيمان. در بحث هاي مطروحه، ثابت بودن نسبت آب بهسيمان فرض بود و در اين صورت اگر در بسياري از حالات عيار سيمان با مصرف روان كنندهبدليل كاهش آب، كاسته شود مقاومت و دوام بتن افزايش مي يابد مشروط بر اينكه عيارسيمان از حد معيني كمتر نشود.

اين حد معين به حداكثر اندازه سنگدانه، دانه بندي وشكل سنگدانه و بافت سطحي آن و نسبت آب به سيمان و كارائي بتن بستگي دارد. برايمثال براي يك حداكثر اندازه 25ـ20 ميلي متر و شن شكسته و ماسه گردگوشه با دانهبندي متوسط و نسبت آب به سيمان 4/0 تا 5/0 اين مقدار عيار سيمان در حدود 350ـ300كيلوگرم بر متر مكعب مي باشد. بنابراين اگر مثلاً عيار سيمان را با مصرف روانكننده از 450 كيلو به 400 كيلو برسانيم در حالي كه نسبت آب به سيمان ثابت باشدمقاومت و دوام بتن هاي معمولي افزايش نشان خواهد داد.

پرسش 5 ـ آيا براي جبران هزينه مصرف افزودنيهايروان كننده مي توان مقدار سيمان را كاهش داد؟ تا چه ميزان ؟

پاسخ 5 ـ اينپرسش را مي توان به شكل ديگري مطرح كرد كه اگر با مصرف افزودني روان كننده، عيارسيمان بتن را كاهش دهيم بتن حاصله گران تر مي شود يا ارزان تر مي گردد و يا تغييرقيمت نمي دهد؟ و اصولاً به چه ميزان مي توان عيار سيمان بتن را كاهش داد؟

مسلماً با استفاده از روان كننده ها و فوق روان كنندهها مي توان با ثابت نگهداشتن رواني و نسبت آب به سيمان بتن، عيار سيمان آن را كاهشداد. حداكثر مقدار اين كاهش دقيقاً همان درصد كاهش آب بتن است. امروزه بسته به نوعافزودني مصرفي، حداكثر كاهش عيار سيمان مي تواند بين 12 تا 35 درصد باشد. امروزهبا افزايش قيمت سيمان و عدم افزايش قيمت روان كننده ها  و فوق روان كننده ها (تا ابتداي سه ماهه چهارمسال 90)، معمولاً در اكثر قريب به اتفاق موارد، ميزان مصرف ماده مرغوب و قيمت واحد افزودني چنان است كه به افزايش قيمت منجر

نمي شود و حتي ممكنست در مواردي به كاهش هزينه نيزمنجر گردد. بهرحال خوبست كه مسئله مصرف اين مواد صرفاً از نقطه نظر اقتصادي موردتوجه قرار نگيرد. كاهش سيمان معمولاً به كاهش جمع شدگي، كاهش گرمازائي و تنش هاي حرارتي،كاهش خزش و افزايش نفوذناپذيري و دوام بتن در كنار افزايش مقاومت منجر مي شود كهبخودي خود علاوه بر ارزش فني، ارزش اقتصادي نيز دارد.

پرسش 6 ـ افزودنيهاي روان كننده يا فوق روانكننده را چه مدتي قبل از بتن ريزي مي توان به بتن اضافه كرد؟

پاسخ 6 ـ هرچه فاصله زماني اختلاط اين مواد با بتن تا بتن ريزي كمتر باشد فرصت بيشتري موجود است تا از كارائي حاصله بهره بگيريم. به همين دليل گاهترجيح مي دهند در حمل هاي طولاني مدت، همه يا بخشي از مواد افزودني روان كننده يافوق روان كننده را در پاي كار با بتن مخلوط نمايند كه خطرات آن قبلاً تشريح شد امااگر دقت كافي اعمال شود اين كارميسر است.

برخي روان كننده ها مانند ليگنوسولفوتاتها مدت تاثيرزيادي دارند اما قدرت روان كنندگي و كاهندگي آب آنها محدود است. مواد نفتالينيمعمولاً داراي افت اسلامپ بيشتري هستند ولي قدرت آنها از روان كننده ها نيز بيشترمي باشد. مواد ملاميني از نظر افت اسلامپ شديد در راس همه مواد روان كننده يا فوقروان كننده قرار دارد اما قدرت روان كنندگي و كاهندگي آب خوبي دارد.

مواد پلي كربوكسيلاتي كه بسيار قوي تر از سايرين هستندمي توانند افت اسلامپ زياد يا كمي داشته باشند. ناگفته نماند كه با افزودن مواديبه اين افزودني هاي روان كننده يا فوق روان كننده و يا بكارگيري يونهاي مختلف درآنها مي توان بر حفظ اسلامپ آنها، زودگيري و ديرگيري آنها تاثير گذاشت.

پرسش 7 ـ چرا روان كننده ها و فوق روان كنندههاي مختلف از نظر قدرت، قيمت، ميزان مصرف و ديرگيري و حفظ اسلامپ توليد مي شود؟آيا نبايد با توجه به شروع به استفاده از آنها در ايران، فقط يك نوع توليد شود تامصرف كنندگان دچار سردرگمي نشوند؟

پاسخ 7 ـ درابتدا بايد گفت مصرف روان كننده ها درايران بيش از 40 سال سابقه دارد. برخي فوقروان كننده ها بيش از 30 سال است كه در ايران مصرف مي شود اما پلي كربوكسيلاتها درحدود 15 سال سابقه ورود به ايران و بيش از ده سال سابقه مصرف دارند و عدم آگاهيمصرف كنندگان نمي تواند توجيه مناسبي براي توليد و مصرف يكي از آنها باشد.

همانطور كه گفته شد قدرت، قيمت، ميزان مصرف، ديرگيري وزودگيري و روند كسب مقاومت، حفظ اسلامپ يا افت اسلامپ آنها با يكديگر متفاوت است.اگر ماده اي گران بود احتمالاً قدرت بيشتر و ميزان مصرف كمتري دارد و يا مواد ديگرنمي توانند به اندازه آن قدرت روان كنندگي يا كاهندگي آب داشته باشند. همانطور كهشوينده هاي متنوع يا شامپوهاي مختلف با خواص متفاوت و قيمت هاي گوناگون با رنگ وبوي مختلف توليد مي شود و مصرف كننده در مورد قابليت ها تناسب آنها با مو و پوستخود آنها را مورد بررسي قرار مي دهد و سليقه خود را نيز منظور مي كند و هزينه رانيز مد نظر قرارميدهد درمورد افزودنيهاي روان كننده و فوق روان كننده نيز بايد عملنمايد. بنابراين پيشنهاد يا توصيه شما ابداً موضوعيتي ندارد.

پرسش 8 ـ گلينيوم جزو كدام نسل از روان كنندهها قرار دارد؟

پاسخ 8 ـ ايننام تجاري يك ماده پلي كربوكسيلاتي (نسل جديد) روان كننده ها است كه جزو فوق روانكننده ها منظور مي شوند و اين دسته از مواد از بالاترين قدرت روان كنندگي ياكاهندگي آب برخوردارند كه خود داراي انواع مختلفي از نظر حفظ اسلامپ و روند كسبمقاومت هستند.

پرسش 9 ـ آيا واترپروف كردن بتن ساخته شده برايمقابله با حملات سولفاتي در دراز مدت مؤثر و قابل قبول است؟

پاسخ 9 ـ اگراين واترپروف كردن با استفاده از مواد پوزولاني و سرباره اي و كاهش نسبت آب بهسيمان بويژه با استفاده از فوق روان كننده ها به مرحله اجرا در آيد در دراز مدتپايدار و موثر است .

واتر پروف كردن با استفاده از برخي مواد افزودني دافعآب محل تامل و ترديد است. مواد افزودني ديگري وجود دارد كه مي تواند به تنگ شدن ويا بسته شدن موئينه هاي درون خمير سيمان منجر شود كه اينها نيز ممكن است در درازمدت موثر و پايدار باشند. بهرحال بهتر است از روشهائي استفاده شود كه اطمينان بيشتريدرمورد عملكرد آنها وجود دارد.

پرسش 10 ـ آيا مصرف سيمان بيشتر به جاي مصرفميكروسيليس (دوده سيليسي) امكان پذير و موثر است؟

پاسخ 10ـ عليالقاعده ميكروسيليس بعنوان ماده جايگزين سيمان مصرف مي شود و سيمان جايگزينميكروسيليس به حساب نمي آيد. در مورد پرسش فوق بايد گفت گاه مصرف بيشتر سيمان ميتواند نقش ايفا شده ميكروسيليس را بازي كند.

براي مثال اگر به جاي ميكروسيليس، سيمان معادل آن رابكار بريم نسبت آب به سيمان تغيير نمي كند ولي مقاومت هاي تا 28 روز اندكي كاهش مييابد. افزودن سيمان مي تواند به كاهش نسبت آب به سيمان منجر گردد و مقاومت را بالابرد و نتيجه معادلي را ببار آورد.

همواره نمي توان براحتي سيمان را براي بهبود كيفيت بتنبكار بريم. براي مثال اگر افزايش مقاومت الكتريكي و كاهش شدت خوردگي ميلگردهامدنظر باشد به سادگي نمي توان با مصرف سيماني بيش از ميكروسيليس حذف شده به نتيجهمورد نظر دست يافت و شايد لازم باشد 2 تا 3 برابر يا حتي بيش از آن سيمان مصرف شودتا موثر واقع گردد. با اين حال مصرف سيمان خيلي زياد مشكلات جديدي مانند جمع شدگيو گرمازائي بوجود مي آورد و حجم خمير را زياد و سنگدانه را كم مي كند كه از كيفيتبتن مي كاهد.

پرسش 11 ـ آيا روان كننده ها اثر زيانباري رابراي ميلگردها از نظر خوردگي ببارمي آورند؟

پاسخ 11ـ تاكنونچنين مواردي گزارش نشده است و براساس آزمايش هاي انجام شده، آنها را بي تاثيردانسته اند.

پرسش 12 ـ با وجود توليد محصولات بي كيفيت دربازار افزودني و تغيير غلظت ها و ميزان مواد جامد آنها با افزودن آب به آنها آياميتوان به اين مواد اعتماد كرد و آنها را بكار برد؟

پاسخ 12 ـ وقتيمي دانيم كه ماده اي مي تواند ما را به اهداف موردنظر برساند مسلماً در تهيه واستفاده از آن بايد دقت لازم را بعمل آوريم و آنها را مورد بررسي و آزمايش قراردهيم تا از كيفيت آنها مطلع شويم.

بديهي است همه مواد و مصالح مصرفي ما اعم از پوشاك،خوراك و غيره و هر آنچه ما بدان سخت نيازمنديم  مي تواند مشمول تقلب شود و لازم است نهادهاي نظارتي و مصرف كنندگان دقتلازم را اعمال نمايند. بهرحال چاره كار عدم مصرف و محروم نمودن خود از اين نعمتنيست.

پرسش 13 ـ آيا با مصرف افزودني ها مي توان ضعفسنگدانه ها (براي مثال ضعف آنها در آزمايش دوام در برابر عوامل جوي با استفاده ازسولفات سديم يا منيزيم و يا ضعف سايشي) را در ساخت بتن و در دوران بهره برداريجبران كرد؟

پاسخ 13 ـ اينكهماده اي (افزودني) بتواند چنين ضعف هائي را در سنگدانه جبران كند، ظاهراً چنينموادي (افزودنيها) وجود ندارد. اما مي توان با كاهش نسبت آب به سيمان و مصرف روانكننده يا فوق روان كننده، بتن را درمقابل سايش يا يخ زدن و آبشدن پي در پي با دوامتر نمود.

هم چنين مي توان با مصرف مواد جايگزين سيمان مانندميكروسيليس، بتن را در مقابل سايش با دوام تر نمود.

پرسش 14 ـ آيا مصرف زياد فوق روان كننده پليكربوكسيلاتي به زودگيري آني منجر مي شود؟

پاسخ 14 ـ معمولاً مصرف زياد مواد فوق روان كننده هامانند پلي كربوكسيلاتها مي تواند به جداشدگي، آب انداختن و ديرگيري شديد منجر شود.درمورد پلي كربوكسيلاتها گاه در هنگام سكون بتن، روزدن شيره اتفاق مي افتد وسنگدانه ها در بخش تحتاني ته نشين مي شود و يك نوع سفت شدگي سريع احساس مي گردداما گيرش به حساب نمي آيد و اگر بتن را مخلوط كنيم مجدداً روان مي گردد.

پرسش 15 ـ آيا آب بندي بتن بصورت كامل با موادافزودني امكان پذير است؟ وقتي بتن تحت اثربارهاي بهره برداري قرار گيرد دچار ترك هاي ريز مي شود كه آب بندي را از بين ميبرد.

پاسخ 15 ـ با مواد افزودني شيميائي و پودري معدني جايگزين سيمان مي توان بتن را بصورتتقريباً كامل آب بندي نمود اما همانگونه كه گفته شد در هنگام بهره برداري ممكن استترك هاي ريزي بوجود آيد اما اين تركها بصورت سراسري ضخامت قطعه را طي نمي كند وجسم بتن كماكان آب بندي مي ماند ولي ممكن است نفوذپذيري در قطعه ايجاد شود كهاجتناب ناپذير است اما مي توان با محدود كردن عرض ترك، ميزان نفوذپذيري را محدودترنمود.

پرسش 16 ـ گفته شد كه افزايش توليد سيمان دركشور دليلي بر توسعه نيست و كشورهاي اروپائي اقدام به كاهش توليد سيمان كرده اند.چرا؟

پاسخ 16 ـ در بحث هاي مطروحه، درمورد توسعه مطلبي عنوان نشد اما گفتيم كه افزايش توليدسيمان در كشور الزاماً امر مطلوبي محسوب نمي شود زيرا آثار زيانبار زيست محيطيدارد و اين صنعت، صنعتي محسوب مي شود كه انرژي بر است و اگر بار مالي و اقتصادي عوارض زيست محيطي توليدسيمان (تقريباً 18 دلار به ازاء هر تن كلينكر) منظور گردد عملاً سودي را در برندارد. بنابراين در برخي كشورهاي اروپائي توقف توليد سيمان و در بيشتر آنها كاهشتوليد كلينكر و يا سيمان مشاهده مي شود.

بنابراين مشخص نيست آيا هدف گذاري توليد 120 مليون تنسيمان در سال 1404 امري مطلوب است يا خير؟ براي جواب به اين سؤال، لازم است بدانيمكه براي توليد 120 مليون تن سيمان آيا 60 مليون تن كلينكر توليد  مي شود يا قرار است 115 مليون تن كلينكر توليدگردد. مسلماً اگر با همين مقدار كلينكر توليدي كشور بتوانيم به توليد 120 مليون تندست يابيم امري كاملاً مطلوب و اقتصادي است كه بار زيست محيطي اضافي را به ماتحميل نخواهد كرد در غير اينصورت توليد اين مقدار سيمان مطلوب نيست و بنظر مي رسددر آن زمان مصرف كننده اي براي آن نيز نيابيم.

پرسش 17 ـ در پروژه اي كه از مواد فوق روانكننده استفاده مي شد و درپاي كار به بتن اضافه مي گشت كاهش جدي مقاومت در كارگاه نسبت به مقاومت مشخصه ديده مي شد؟ چرا؟

پاسخ 17 ـ معمولاً نبايد چنين حالتي بوجود آيد و كاهش جدي مقاومت ديده شود مگر اينكهفوق روان كننده بصورت غير معمول، حباب زائي داشته باشد و يا در نسبت آب به سيمانبتن، افزايش چشمگيري حاصل شده باشد. در بسياري از پروژه ها ديده مي شود كه مصرفكننده يا توليد كننده بتن، از مقدار فوق روان كننده كمتر از آنچه در طرح مخلوطداده شده است استفاده مي كند اما همان رواني را بدست مي آورد. بديهي است در اينحالت حتماً نسبت آب به سيمان بتن در كارگاه به شدت افزايش مي يابد.

لازم است پيمانكاران و ناظرين محترم به اين نكته توجهنمايندكه همه فوق روان كننده را بايد اضافه نمود و در واقع بايد آب را چنان تنظيمنمود كه به اسلامپ و رواني لازم و مندرج در طرح مخلوط دست يابيم. مسلماً با عدممصرف فوق روان كننده يا بخشي از آن، تامين رواني به عهده آب خواهد بود كه معناي آنافزايش شديد نسبت آب به سيمان خواهد بود و نتيجه آن كاهش مقاومت و دوام و افزايشنفوذپذيري آن مي باشد.