انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنها
انواع مواد افزودنی بتن 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 افزودنی بتن چیست ، انواع افزودنی بتن ، روش مصرف، میزان مصرف، نحوه عملکرد افزودنی های بتن ، شرایط نگهداری افزودنی های بتن، شرایط ایمنی افزودنی های بتن ، انواع کاربرد افزودنی های بتن ، ترکیب شیمیایی انواع 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.
افزودنی بتن چیست؟
افزودني 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 . به عبارت ديگر،افزودنيها اجزايي از بتن به غير از سيمان هيدروليکي، آب، سنگدانه‌ها و الياف هستند كه براي اصلاح و بهبود خواص بتن و ملات تازه و سختشده، به بتن افزوده ميشوند. افزودنيهاي بتن بهدو گروه مواد افزودني شيميايي و معدني تقسيم ميشوند.
افزودنيهاي شيميايي 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 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 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.
بیشتر بخوانیم : انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنها
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.
مواد افزودني با عملکرد فيزيکي آن رده از افزودنيهاي شيميايي هستند که در فرآيند واکنش آبگيري 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 . 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. 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- دسته‌بندي‌افزودني‌هاي شيميايي
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.
بیشتر بخوانیم : انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنها
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 کاهش استهلاک 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 که وقفه‌اي 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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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].
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).
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.
ضوابطعملکردي و الزامات ويژه براي افزودنيهاي زودسختکننده بتن در جدول 5-3 نشان دادهشده است[10],[9].
جدول 5-3 – ضوابط عملکردي و الزامات ويژه براي افزودنيهايزودسختکننده بتن (دررواني يکسان)
|
رديف
|
ويژگي
|
روش آزمون
|
الزامات
|
|
1
|
مقاومت فشاري
|
ISIRI 3206
|
- در دماي C° 20, مقاومت 24 ساعته مخلوط آزمايشي (حاوي زودسختکننده) نبايد کمتر از 120% مخلوط شاهد (بدون زودسختکننده) باشد.
- در دماي C° 20, مقاومت 28 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 90% مخلوط شاهد باشد.
- در دماي C° 5, مقاومت 48 ساعته مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 130% مخلوط شاهد باشد.
|
|
2
|
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.
|
5 -4 – تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده
ترکيبات شيميايي و مواد تشکيلدهنده شتابدهندهها معمولاًشامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي وغيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفاده قرارگيرند.
شناختهشدهترين تسريعکننده(تندگيرکننده) بتن ترياتانلآمين است که معمولا براي جبران اثر کندگيرکنندگي برخياز کاهندههاي آب, به عنوان بخشي از اين افزودنيها و همراه با آنها مورد استفادهقرار ميگيرد. ترياتانلآمين به دليل آن که با توجه به مقدار مصرف ممکن است اثرتندگيري (مقادير مصرف کم) يا اثر کندگيري (مقادير مصرف زياد) داشته باشد و نيز بهدليل آن که واکنش آبگيري سيليکاتها را به تاخير مياندازد, کمتر به تنهايي بهعنوان يک تسريعکننده (تندگيرکننده) مورد استفاده قرار ميگيرد[4].
برخي ديگر از ترکيبات آلي درنسبتهاي پايين آب به مواد سيماني اثر تندگيري دارند که از جمله اين ترکيبات ميتوانبه اوره, اسيد اگزاليک, برخي از ترکيبات حلقوي, ترکيبات تغليظشده آمينها وفرمالدهايد اشاره کرد[2]. بايد توجه داشت که برخي از اين ترکيباتهمانند ترياتانلآمين آبگيري سيليکاتها را به تاخير مياندازند و در مقادير مصرفزياد ممکن است اثر کندگيري و ديرسختشدن از خود بروز دهند[2].
با توجه به محدوديتهاي کاربرديکه تسريعکنندهها (تندگيرکنندهها) دارند, معمولا براي تسريع گيرش بتن بهتر استترکيبي از زودگيرکننده (در مقدار مصرف کمتر) و زودسختکننده را به کار برد.
5-4-2 – زودگير‌كننده‌ها
زودگيرکنندههاي بتنپاشي(افزودنيهاي شاتکريت) ميتوانند خاصيت بازي, خنثي, يا اسيدي داشته باشند.زودگيرکنندهها را بر پايه مقدار pH آنها ميتوان به دو دسته سوزآور[24]و ناسوزآور[25]تقسيم کرد. زودگيرکنندههاي ناسوزآور که غيرخورنده[26]نيز ناميده ميشوند, داراي ماهيتي تقريبا خنثي با مقدار pH بين 5 تا 9 هستند. نوع سوزآور که خورنده نيز ناميده ميشود, دارايpH بين صفر تا 5 (اسيدي) يا بين 9 تا 14 (بازي)است[3].
از جمله زودگيرکنندههاي سوزآورميتوان به بسياري از نمکهاي معدني حلشونده مانند آلوميناتها,هيدروکسيدها, کربناتها, فلوروسيليکاتها, سولفات آهن, فلورايد سديم, سولفيتآلومينيم, سيليکاتهاي قليايي, تيوسياناتها, و تيوسولفاتها اشاره کرد[7],[5],[4],[2]. سيليکات سديم اصلاحشده[3] و برخي ازترکيبات ويژه اسيدهاي قندي[27]در گروه زودگيرکنندههاي ناسوزآور جاي ميگيرند[2].
زودگيرکنندههاي بتنپاشي ازديدگاهي ديگر به دو گروه قليايي[28]و بدونقليايي[29]دستهبندي ميشوند. منظور از زودگيرکننده بدونقليايي,افزودني است که مقدار کاتيونهاي قليايي (Na+ و K+) آن کمتر از 1%باشد[3]. اين موضوع براي کنترل احتمال واکنش قلياييسيليسي در مخلوطهاي حاوي سنگدانههاي مستعد اين واکنش است.
نكته 5-4 – توجه شودکه "بدونقليايي" بودن زودگيرکننده الزاما به معني "ناسوزآور"بودن آن نيست [6].
5-4-3 – آنيگيرکنندهها
بسياري از زودگيرکنندهها مانندآلوميناتها, هيدروکسيدهاي فلزهاي قليايي, کربناتها و سيليکاتها در مقدار مصرفزياد ميتوانند موجب گيرش آني شوند. يکي ديگر از آنيگيرها, سيمان بدون سنگ گچ(کلينکر آسيابشده بدون سنگ گچ) است که براي انسداد نشت آب کاربرد فراواني دارد.
5-4-4 – زودسختکنندهها
کلسيمکلرايد اولين زودسخت‌کننده‌اي است که از سال 1885 ميلادي مورد استفاده قرار گرفتهاست[4]. امروزه اين ماده به دليل تسريع خوردگيميلگردهاي فولادي، در بتن مسلح کاربرد ندارد ولي ميتواند در بتن غير مسلح به کاررود[2].
از زودسختکنندههايبدون کلرايد ميتوان به فرمات کلسيم, نيتريتها و نيتراتها اشاره کرد[7],[5],[4],[2]. بسياري از فراروانکنندهها, به ويژه پليکربوکسيلاتها,آهنگ کسب مقاومت را شتاب ميدهند.
5-5 – كاربرد
تسريعکنندهها(تندگيرکنندهها) به تنهايي کاربرد محدودي دارند و بيشتر براي جبران اثرکندگيرکنندگي برخي از روانکنندهها و به عنوان بخشي از افزودني کاهنده آب به کارميروند[4]. کاربرد ديگر تسريعکنندهها (تندگيرکنندهها)در کفسازيهاي بتني است که با ماله پروانهاي پرداخت ميشوند. براي اين کاربردخاص, تسريعکنندهها (تندگيرکنندهها) در مخلوطهايي که در انتها ريخته ميشوند بهکار ميروند به گونهاي که زمان گيرش مخلوطهاي انتهايي و ابتدايي به يکديگر نزديکشود و بتوان همزمان تمام کف را پرداخت کرد[6]. در اجراي رولايهها[30]بر روي بتن تازه براي سرعت بخشيدن به گيرش و نزديک شدن زمان گيرش آنها به بتن زير,از تسريعکنندههاي گيرش (تندگيرکنندهها) بتن استفاده ميشود.
زودگيرکنندههادر بتنپاشي, به شيوه خشک يا تر, و براي کاهش زمان گيرش يا افزايش روند کسب مقاومتدر تثبيت جدارههاي حفاري شده به کار ميروند. برخي از زودگيرکنندهها در عملياتتزريق دوغاب سيمان در جاهايي که جريان آب در درزه و شکاف وجود دارد و به منظورجلوگيري از شسته شدن دوغاب تزريق شده کاربرد دارند.
کاربردعمده آنيگيرکنندهها نشتبندي آب تحت فشار هيدروستاتيکي است. از آنيگيرکنندهها دربرخي از موارد بتنپاشي به ويژه پاشيدن بتن يا ملات به جدارههاي مرطوب يا ريزشينيز استفاده ميشود.
بااستفاده از زودسختکنندهها امکان دستيابي به مقاومتهاي زودرس فراهم ميشود. اززودسخت‌کننده‌ها براي بتنريزي در هواي سرد يا به منظور زود بازکردن قالب‌ها دردماي معمولي محيط استفاده ميشود[6]. کاربرد ديگرزودسختکنندهها در برخي از ملاتهاي تعميراتي پايه سيماني است. اين موضوع به ويژهدر تعمير نقاطي که زودهنگام تحت بارگذاريقرار ميگيرند, مانند تعمير روسازي بزرگراهها, به کار ميآيد.
نکته 5-5 – به طورکلي شتابدهندهها براي افزايش آهنگ کسب مقاومت تا 24 ساعت در دماي کم و تا 12ساعت در دماي معمولي توجيه اقتصادي دارند. براي شتاب دادن به آهنگ کسب مقاومت درساير موارد, استفاده از فوقروانکننده يا فراروانکننده به تنهايي پاسخگو و بهصرفهتر هستند[6].
نکته 5-6 – به طورکلي شتابدهندهها را نبايد به عنوان مواد ضديخ بتن تلقي نمود زيرا در مقادير مصرفمتعارف، اين مواد نقطه انجماد بتن را تنها به ميزان اندكي (كمتر از 2 درجه سانتيگراد)كاهش ميدهند[2].
نكته 5-7 – افزودنيهاي مورد استفاده برايبتن‌ريزي در هواي سرد که در ايران به نام "ضديخ بتن" ارايه ميشوند درحقيقت نوعي زودسختکننده هستند که امکان دستيابي به مقاومتهاي زودرس را در هوايسرد فراهم ميآورند. ضديخ بتن که براي کاهش نقطه انجماد بتن تازه و جلوگيري از يخ‌زدنآن مورد استفاده قرار ميگيرد در مبحث "افزودنيهاي متفرقه" مورد بررسيقرار خواهد گرفت.
5-6 – تاثير شتابدهندهها بر ويژگی‌های بتن تازه
افزودني‌هايشتابدهنده بر برخي از ويژگيهاي بتن تازه به شرح زير تاثير ميگذارند.
5-6-1 - زمان گيرش
زمانگيرش بتن به تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگيدارد. شتابدهندهها در مقادير مصرف متعارف, زمان گيرش اوليه و نهايي را کاهش ميدهند.با استفاده از آنيگيرکنندهها ميتوان زمان گيرش را به 15 تا 30 ثانيه کاهش داد[2].
برخي از شتابدهندههادر مقادير مصرف زياد نه تنها زمان گيرش را کاهش نميدهند بلکه ممکن است باعثکندگيري هم شوند[2].
5-6-2 – مقدار هوا
برخي از شتابدهندهها احتمالتشکيل حبابهاي هوا را در بتن تازه افزايش ميدهند, بنابراين براي دستيابي به يکمقدار هواي مشخص در بتن حاوي شتابدهنده به مقدار کمتري افزودني هوازا نياز است.گو اينکه ممکن است اندازه حبابهاي هوا و ضريب فاصله بين آنها افزايش پيدا کند وکارآمدي هوازايي کاهش يابد[2].
5-6-3 - كارآيي و رواني
شتابدهندههابر کارآيي و مقدار رواني بتن تاثيري ندارند ولي به دليل کاهش زمان گيرش, آهنگ افترواني (اسلامپ) را افزايش ميدهند.
5-6-4 - آبانداختگي
شتابدهندههابه دليل تسريع واکنش آبگيري, مقدار و آهنگ آبانداختن را کاهش ميدهند[7].
5-6-5 – حرارت آبگيري
شتابدهندههابر مقدار حرارت آبگيري (هيدراته شدن) سيمان تاثير قابل ملاحظهاي ندارند ولي آهنگآزاد شدن حرارت ناشي از آبگيري را شتاب ميدهند[7]. شتابدهندهها تاثيري بر واکنش پوزولاني ندارند بنابراين درسيمانهاي آميخته, تنها بر حرارت آبگيري بخش سيمان پرتلند تاثير ميگذارند[4].
5-7 - تاثير بر ويژگي‌های بتن سختشده
5-7-1 - مقاومت
تاثيرشتابدهندهها بر مقاومتهاي کوتاهمدت و درازمدت و آهنگ کسب مقاومت بتن بستگي بهنوع و مقدار مصرف آنها دارد.
ترياتانلآمينبه دليل کُندکردن واکنش آبگيري سيليکاتهاي سيمان, آهنگ کسب مقاومت و مقاومتهايکوتاهمدت و درازمدت را نسبت به نمونه شاهد (بتن بدون شتابدهنده) تا حدودي کاهشميدهد[4].
آنيگيرکنندههامانند کربناتها و هيدروکسيدهاي فلزات قليايي خاکي مقاومت فشاري 28 روزه را نسبتبه نمونه شاهد ممکن است تا 40 درصد کاهش دهند[4]. برخي ديگر از آنيگيرکنندهها مانند سيليکاتها و آلوميناتها نهتنها مقاومت کوتاهمدت بلکه مقاومتهاي درازمدت را نيز نسبت به نمونه شاهد کاهش ميدهند[2]. آلومينات سديم و پتاسيم ممکن است مقاومتهاي درازمدت را نسبت بهنمونه شاهد تا 20 درصد کاهش دهند[4].
زودگيرکنندههايپايه آلوميناتي و قلياييها روند کسب مقاومت را افزايش ميدهند (مقاومت زودرس) وليمقاومتهاي درازمدت را کاهش ميدهند[6],[4]. سيليکات سديم بر آهنگ کسب مقاومت کوتاهمدت(مقاومت زودرس) تاثيري ندارد ولي مقاومتهاي درازمدت را تا 40 درصد کاهش ميدهد[4]. اصلاحکنندههاي رئولوژي, مانند سيليکات سديم اصلاحشده, اثري درکسب مقاومتهاي زودرس ندارند و مقاومتهاي درازمدت را نيز کاهش نميدهند[12],[3]. زودگيرکنندههاي بدونقليايي مانندهيدروکسيد آلومينيم, سولفات و سولفيت آلومينيم در مقادير مصرف متعارف آهنگ کسبمقاومت (مقاومت زودرس) و مقاومت درازمدت را نسبت به نمونه شاهد بهبود ميبخشند, هرچند که افزايش روند کسب مقاومت آنها کمتر از نوع قليايي است[6],[4].
کلسيمکلرايد در مقادير مصرف تا 2 درصد وزن سيمان, مقاومتهاي کوتاهمدت و درازمدت رانسبت به نمونه شاهد افزايش ميدهد[4],[2]. در مقادير مصرف بيش از 4 درصد مقاومت فشاريدرازمدت (بيش از يک سال) نسبت به نمونه شاهد کاهش مييابد[4]. فرمات کلسيم مقاومتهاي کوتاهمدت و درازمدت را نسبت به نمونهشاهد بهبود ميبخشد[7],[4]. نيتريت کلسيم مقاومتهاي کوتاهمدت ودرازمدت را نسبت به نمونه شاهد افزايش ميدهد[7]. تيوسولفات سديم و فرمالدهايد ممکن است مقاومت فشاري درازمدت رانسبت به نمونه شاهد اندکي کاهش دهند[7].
نکته 5-8 – در موردزودگيرکنندههاي بتنپاشي که در واکنش آبگيري دخالت ميکنند, انتظار ميرود (نه بهعنوان يک قانون کلي) که با افزايش تاثير زودگير بر زمان گيرش (کاهش هر چه بيشترزمان گيرش), مقاومت درازمدت دچار کاهش بيشتري شود[2]. از جمله عوامل موثر در اين کاهش مقاومت را ميتوان به تشکيلسيليکات کلسيم هيدراته (C-S-H) با نسبت آهکبه سيليس (C/S) بيشتر, به هم خوردن نظم و آرامش فرآيندآبگيري C3S, گيرش خيلي سريع که با آزاد شدن گرمايبيشتري همراه است, و ساختاري متخلخلتر اشاره کرد[7].
نکته 5-9 – منظور ازکاهش مقاومت ناشي از کاربرد شتابدهندهها در بتن, افت مقاومت نيست. يعني اينگونهنيست که مقاومت درازمدت در بتن داراي شتابدهنده نسبت به مقاومت کوتاهمدت آن افتپيدا کند. تاثير بر افزايش يا کاهش مقاومت, نسبت به نمونه شاهد (بدون شتابدهنده)سنجيده ميشود.
5-7-2 – جمعشدگي (تكيدگي) و خزش
شتابدهندههاييکه در روند واکنش آبگيري سيمان دخالت ميکنند (عملکرد شيميايي) عموما جمعشدگي وخزش را در بتن سختشده نسبت به نمونه شاهد افزايش ميدهند[12],[7],[4],[2]. در مورد شتابدهندههاي با عملکرد فيزيکي(اصلاحکنندههاي رئولوژي) اطلاعات زيادي در دسترس نميباشد.
5-7-3 – دوام (پايايي)
شتابدهندههابه ويژه زودسختکنندهها, مقاومت در برابر خرابي ناشي از چرخههاي يخزدن و آبشدنو مقاومت در برابر پوستهشدن ناشي از کاربرد نمکهاي يخزدا را در عمر اوليهافزايش ميدهند ولي به دليل افزايش اندازه و ضريب فاصله حبابهاي هوا (به بخش5-6-2 مراجعه شود) ممکن است در عمر زيادتر موجب کاهش اين مقاومتها شوند[7],[2].
کلسيمکلرايد مقاومت بتنهاي ساخته شده با سيمانهاي نوع I و II را در برابر حمله سولفاتي کاهش ميدهد, اين اثر به ويژه در مقاديرمصرف بيش از 2 درصد, نمايانتر است. اين شتابدهنده در بتنهاي داراي سيمانضدسولفات (نوع V) چنين اثري ندارد[7],[4],[2]. در مورد تاثير ديگر شتابدهندهها بر مقاومت در برابر حملهسولفاتها گزارشي در دسترس نميباشد.
کلسيمکلرايد انبساط ناشي از واکنش قليايي سيليسي را افزايش ميدهد[2]. انتظار ميرود که شتابدهندههاي قليايي (داراي يونهاي Na+ و K+) احتمال واکنش قليايي سيليسي را در بتنهاي حاوي سنگدانههايمستعد اين واکنش, افزايش دهند[7].
شتابدهندههايداراي يون کلر, احتمال خوردگي ميلگردهاي فولادي را در بتن افزايش ميدهند[7],[4],[2]. برخي از شتابدهندهها مانند فرمات کلسيم,تيوسولفات سديم و نيتريت کلسيم واکنش خوردگي فولاد را کُند ميکنند[7],[2]. استفاده از شتابدهندههاي بر پايهتيوسياناتها مانند تيوسيانات سديم, تا مقدار مصرف کمتر از 1% نقشي در تشديدخوردگي ميلگردهاي فولادي ندارند[2].
5-7-4 – شورهزدگي و تغيير رنگ سطح بتن
سديمکلرايد ممکن است موجب شورهزدگي[31]سطح بتن شود[7]. کلسيم کلرايدميتواند سبب تغيير رنگ[32]سطح بتن شود[2]. دو نوع تغييررنگ ممکن است بر اثر اندرکنش بين قلياييهاي سيمان و کلسيم کلرايد پديد آيد. نوعنخست, پديدار شدن لکههاي روشن در زمينه تيره است که مشخصه مخلوط بتني است که نسبتقلياييهاي سيمان آن به کلسيم کلرايد نسبتا کم باشد. نوع دوم پديدار شدن لکههايتيره در زمينه روشن است که مشخصه مخلوط بتني است که در آن نسبت قلياييهاي سيمانبه کلسيم کلرايد نسبتا زياد باشد[2].
5-8 - تاثير مواد متشكله بتن برکاركرد شتابدهندهها
مقدار،نوع، و تركيبات شيميايي سيمان بر کاركرد شتابدهندههايي که در واکنش آبگيري دخالتميکنند (با عملکرد شيميايي) تاثير ميگذارد. از آنجا که اصلاحکننده رئولوژي(زودگيرکنندههاي با عملکرد فيزيکي) در واکنش آبگيري دخالت نميکنند, انتظار ميرودکه مواد متشکله بتن تاثيري بر کارکرد اين نوع از شتابدهندهها نداشته باشد[3].
با افزايشمقدار يا نرمي (ريزدانگي) سيمان، ميزان تاثيرگذاري شتابدهندهها افزايش مييابد وبنابراين براي دستيابي به يک مقدار مشخص از کاهش زمان گيرش يا افزايش آهنگ کسبمقاومت (مقاومت زودرس), مقدار مصرف آنها ميتواند کاهش يابد[4].
سيمانهايبا مقدار بيشتر سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) مانند نوع I و II در مقايسه با سيمانهاي با مقدار کم (C3A) مانند نوع IV و V براي دستيابي به يک مقدارمشخص از کاهش زمان گيرش يا افزايش آهنگ کسب مقاومت (مقاومت زودرس), به مقدار کمتريشتابدهنده نياز دارند[7],[2]. فرماتکلسيم آهنگ کسب مقاومت و دستيابي بهمقاومت زودرس را در سيمانهاي با مقدار گچ کمتر, بيشتر افزايش ميدهد[7]. به عبارت ديگر, فرماتکلسيم هنگامي شتابدهنده کارآمدتري است کهنسبت C3A به SO3 در سيمان بزرگتر از 4 باشد[7]. در سيمانهاي زودسختشونده بر پايه کلسيمفلوروآلوميناتي[33](C11A7.CaF2), کلسيم کلرايد و کربناتپتاسيم زمان گيرش را افزايش و روند کسبمقاومت اوليه را کاهش ميدهند گو اينکه ممکن است مقاومت 24 ساعته تا حدودي تسريعيابد[2].
اطلاعاتمحدودي در باره اثر شتابدهندهها بر مقدار انبساط بتنهاي حاوي سيمانهاي با جمعشدگيجبران شده در دسترس است و بايد در خصوص تاثير اين افزودنيها در مورد اين نوع بتنهابررسي بيشتري به عمل آيد[2].
تاثيرمواد متشکله بتن بر فراروانکنندهها, به عنوان يک زودسختکننده با عملکرد فيزيکي,در فصل دوم بررسي شده است.
5-9 - تاثير عوامل محيطی و اجرايي
راندمان وميزان کارآمدي افزودنيهاي شتابدهنده بر کاهش زمان گيرش و افزايش آهنگ کسب مقاومت(مقاومت زودرس) در دماهاي کم (حدود 5 درجه سانتيگراد) بيشتر از دماهاي زيادتر است[7].
هنگامي کهاز شتابدهندهها به همراه افزودنيهاي ديگر و يا از چند نوع شتابدهنده استفادهميشود, اين افزودنيها بايد به طور جداگانه به مخلوط اضافه شوند. درهم آميختنافزودنيها پيش از افزودن به مخلوط تنها در صورتي مجاز است که قبلا آزمايش و تاييدشده باشد[7].
زودگيرکنندههاو اصلاحکنندههاي رئولوژي ممکن است با يکديگر ناسازگار باشند و نبايد با هم مخلوطشوند[12].
5-10 - رهنمودهای اجرايي در كارگاه
کلسيمکلرايد بايد به شکل مايع به مخلوط بتن افزوده شود. از افزودن کلسيم کلرايد پودريبه بتن پرهيز شود[2]. شتابدهندههايگوناگون بايد در ظروف جداگانه دربسته و به دور از آلوده شدن با گرد و غبار نگهداريشوند[7]. براي جلوگيري از تجزيه و به هم خوردنترکيب, شتابدهندههاي مايع بايد به دور از حرارت و يخزدگي نگهداري شوند. شتابدهندههايمايع افزودنيهايي حاوي سوسپانسيون جامد در آب هستند که در انبارداري درازمدت ممکناست بخش جامد آنها تهنشين شود, در صورت رخدادن چنين حالتي بايد اين افزودنيهاپيش از مصرف کاملا بههمزده شوند[7].
بسياري ازشتابدهندههاي پودري نسبت به رطوبت حساس هستند و به راحتي رطوبت محيط را جذب ميکنند,اين افزودنيها بايد در بستههاي نمبند نگهداري شوند[7].
5-11 - رهنمودهای كاربردی
حتي اگراطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك شتابدهنده با عملکرد شيميايي در دسترس باشد،به دليل تاثير ترکيبات شيميايي سيمان و عوامل محيطي بر کارکرد اين نوع افزودني,بهترين روش براي بررسي تاثير آن بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي و آزمونهايپيش از اجرا[34]است. لازم است اين آزمايش‌ها با توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكاناتعملي ساخت و اجرا يا پاشش بتن، و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. درمورد شتابدهندههاي با عملکرد فيزيکي (اصلاحکنندههاي رئولوژي) اين موضوع ازحساسيت کمتري برخوردار است.
استفادهاز شتابدهندههايحاوي كلرايد از جمله کلسيم کلرايد در موارد زير مجاز نيست[8]:
1- ساخت توقف‌گاه گاراژها.
2- بتن پيش تنيده به دليل امكانخطرات خوردگي فولاد.
3- بتني كه حاوي آلومينيم مدفون(مانند غلاف) باشد زيرا خوردگي شديد آلومينيم را ميتواند درپي داشته باشد، بهويژه اگر آلومينيم در تماس با فولاد مدفون و بتن در محيطي مرطوب قرار داشته باشد.
4- بتن حاوي سنگدانههاي واكنشزا.
5- بتني كه در معرض آب يا خاكسولفاتي قرار داشته باشد.
6- دال‌هاي كف كه توسط خشكهپاشيدانههاي فلزي پرداخت ميشوند.
7- بتنريزي در هواي گرم.
8- بتن‌ريزيهاي حجيم.
5-12 - ارزيابي و انتخاب شتابدهنده
درارزيابي افزودنيهاي شتابدهنده، علاوه بر موارد گفته شده در بخش 8-1 فصل يکم،بايد در نظر داشت که به دليل اندرکنش اين افزودنيها با آبگيري سيمان, مناسبترينروش براي ارزيابي و انتخاب شتابدهندهها استفاده از مخلوطهاي آزمايشي و آزمونهايپيش از اجرا است. تکيه بر مدارک فني و تجربيات پيشين استفاده از يک نوع شتابدهندهبه عنوان يک رهنمود و نه يک معيار براي ارزيابي ميتواند مورد توجه قرار گيرد.
5-13 - كنترل كيفيت
يكنواختيو ثابت بودن مواد افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاهبايستي كنترل شده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمونهاي لازمبراي شناسايي و تاييد افزودنيها شامل: تعيين درصد مواد جامد، غلظت ظاهري، طيفسنجي براي مواد آلي، مقدار كلرايد، درصد قلياييها (يون سديم و پتاسيم), درجهقليايي (pH)، و برخي از موارد ديگر هستند. آيين نامه‌هايمعتبر بينالمللي و استانداردهاي ساختماني ايران[10] راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودنيهاي شيميايي را بهتفصيل بيان نموده‌اند. معمولا با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت ومقدار pH ميتوان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هايوارده به كارگاه را تاييد يا رد كرد.
چنانچهشتابدهندهاي براي مدت زماني طولاني انبار شده باشد و گرانروي, بو يا رنگ ناهنجارداشته باشد بايد پيش از مصرف مورد آزمايش قرار گيرد.
افزودنيهاي هوازا[35]يا هوازاها بنا به تعريف، افزودنيهايي هستند که در حين اختلاط (با تاثيرگذاري برنيروهاي کشش سطحي آب)، ساختاري همگن از ريزحباب‌هاي ناپيوسته در بتن، ملات، ياخمير سيمان پديد ميآورند. افزودنيهاي هوازا در حقيقت با تشکيل و تثبيت حباب‌هايهوايي که در حين اختلاط وارد بتن ميشوند، مقدار هواي بتن را افزايش ميدهند و برخلاف افزودنيهاي گازساز يا کف‌زا هيچگونه گاز يا کفي در اثر واکنش شيميايي در بتنايجاد نميکنند.
2 – مكانيزم عملكرد هوازاها
هوازاها از نوع افزودنيهاي باعملكرد فيزيكي هستند و تاثير مستقيم بر فرآيند آبگيري سيمان ندارند. اين افزودني‌هاعمدتا از مواد اثركننده بر سطح تشکيل ميشوند. مواد اثركننده بر سطح[36] موادي هستند كه درسطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز ميشوند و نيروهاي فيزيكي-شيميايي موثربر اين سطح را تغيير ميدهند.
هوازاها در سطح مشترک هوا–آب در خمير سيمان عمل ميکنند و کشش سطحي آب راکاهش ميدهند و بدين ترتيب بخش عمده‌اي از حبابهاي هواي ناپايدار پديدآمده در حيناختلاط را به ريزحباب‌هاي پايدار تبديل ميکنند. اين افزودنيها عمدتا داراي يک انتهايآب‌دوست[37]و يک دنباله آب‌گريز[38]هستند. انتهاي آب‌دوست آنها در آب مي‌ماند و دنباله آب‌گريز آنها در داخل حباب هواگرفتار ميشود و از داخل شدن آب به درون حباب (ترکيدن حباب) جلوگيري ميکند و موجبپايداري حبابهاي تشکيل‌شده ميشود[8]. نمايي از چگونگي پايدار شدنحباب‌هاي هوا توسط افزودني هوازا در شکل 1 نشان داده شده است[7]. انتهاي آب‌دوست که در سطححباب و در تماس با آب قرار دارد با بار الکتريکي که به حباب‌ها ميدهد از يک سو بااستفاده از پديده دفع بارهاي همنام از به هم چسبيدن حباب‌ها به يکديگر جلوگيري ميکند(شکل 2) و از سوي ديگر به جذب اين حباب‌ها به سطح ذرات سيمان و سنگدانه کمک (شکل3)و مانند يک عامل رابط و پيونددهنده بين ذرات سيمان و سنگدانه عمل ميکند و چسبندگيدروني[39](قوام) بتن را بهبود ميبخشد[7].
3 – تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده
مواد هوازا با ويژگيها و خواصجانبي گوناگون توليد و ارايه ميشوند كه بخش اصلي مواد تشكيل‌دهنده آنها عبارتنداز[2], [6], [7]:
- رزين‌هاي خنثي‌شده چوب*، Neutralized wood resins
- نمکهاي اسيدهاي چرب، Fatty-acid salts
- نمکهاي مواد پروتيني، Salts of proteinaceous materials
· سولفونات‌هاي آلکيل-آريل، Alkyl-arylsulfonates
· سولفات‌هاي آلکيل، Alkyl sulfates
· اتوکسيلات‌هاي فنل، Phenol ethoxylates
4 – كاربرد
افزودنيهاي هوازا به دلايل زير در بتن به کار ميروند:
· بهبود پايايي بتن سختشده به ويژه در برابر چرخههاي يخزدن و آب‌شدن
· بهبود ويژگيهاي بتن تازه به ويژه کارآيي (کارپذيري) و قوام
هر چند دليل اصلي کاربرد افزودني هوازا بهبود پايايي دربرابر چرخههاي يخزدن و آب‌شدن است ولي اين افزودني ساير ويژگيهاي بتن را نيز بهاندازه‌اي بهبود ميبخشد که کاربرد آن در مناطق معتدل و گرم (بدون خطر يخبندان) رابا رشد روزافزون روبرو کرده است.
5 – تاثير هوازاها بر ويژگيهاي بتن تازه
افزودني‌هايهوازا علاوه بر افزايش مقدار هواي مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيزتاثير ميگذارند.
5-1 – بازده حجمي
از آنجاکه هوازايي موجب افزايش حجم بتن تازه ميشود، در هنگام طرح اختلاط بايد اين افزايشحجم در محاسبات مربوط به بازده حجمي و تعيين نسبت اجزاي تشکيلدهنده بتن در نظرگرفته شود.
5-2 - كارآيي
حبابهاي هوا مانند ساچمه‌هايريزي عمل ميکنند که حرکت سنگدانه‌ها بر روي يکديگر را، به ويژه در بتنهاي کم‌سيمان،آسانتر ميکنند و رواني (اسلامپ) بتن را افزايش ميدهند. به عبارت ديگر، در بتن‌هايبا رواني يکسان، بتن هوازايي شده به مقدار آب کمتري نياز دارد[5].
از آنجا که هوازايي، حجم خميررا در مخلوط بتن افزايش ميدهد، حالت خميري بتنهاي کم‌سيمان را بهبود ميبخشد وکارکردن با آنها را آسانتر ميکند. اين موضوع به ويژه در بتنهاي کم‌سيمان کهبزرگترين اندازه سنگدانه آنها بيش از 38 ميليمتر است بسيار چشمگيرتر است[1].
نکته 1- در بتنهاي پرسيمان،هوازايي ممکن است حالت خميري بتن را به اندازه‌اي افزايش دهد که تاثير منفي برکارپذيري مخلوط داشته باشد.
هوازايي در مخلوطهاي بتن باريزدانه ناكافي ميتواند چسبندگي داخلي بين سنگدانه‌ها را تا حدودي افزايش دهد(شکل 3) و حالت خميري و كارآيي بتن را بهبود بخشد. به همين دليل استفاده از افزودني‌هايهوازا در اندودهاي سيماني، چسبندگي و قوام اين اندودها را بهبود ميبخشد[1].
5-3 - آب انداختن
در بتن‌هايبا ريزدانه ناکافي، حبابهاي هوا با توجه به گستردگي اندازه‌شان مانند ريزدانه‌هاعمل ميکنند و با پرکردن فضاي خالي بين دانههاي بزرگتر، آبانداختن بتن را کاهشمي‌دهند[1].
5-4 - جداشدگي
هوازاييبه دليل افزايش حجم بخش خمير مخلوط و بهبود چسبندگي داخلي، جداشدگي را کاهش ميدهد[1]. اينموضوع به ويژه در بتنهاي کم‌سيمان يا با ريزدانه ناکافي نمايانتر است.
5-5 - پرداخت پذيري
هوازاييدر بتنهاي کم‌سيمان يا با ريزدانه ناکافي ميتواند پرداخت‌پذيري مخلوط را بهبودبخشد ولي در بتنهاي پرسيمان يا پرماسه به دليل افزايش بيش از اندازه چسبندگيمخلوط ممکن است عمليات پرداخت سطح بتن را با مشکل روبرو کند[1].
5-6 – تراكم‌پذيري
حباب‌هايهوا به دليل عملکرد ساچمه‌اي، حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوطبتن آسانتر مي‌كنند و خواص ريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش ومتراكم‌شدن بهبود ميبخشند[7]. براي متراكم‌كردن بتن‌هايهوازايي شده در مقايسه با بتن شاهد به انرژي كمتري نياز است. اين اثر در بتن‌هايبا رواني (اسلامپ) كم و به ويژه در بتنهاي بدون اسلامپ نمايانتر است.
6 - تاثير بر ويژگيهاي بتن سختشده
6-1 - مقاومت
هوازاييباعث افزايش تخلخل خمير سيمان ميشود و کاهش مقاومت بتن را به دنبال دارد. در حالتکلي هر يک درصد افزايش هواي بتن ميتواند مقاومت آن را 3 تا 5 درصد کاهش دهد[5].
برايرواني يکسان، هنگامي‌که در بتنهاي کم‌سيمان از سنگدانههاي بزرگ استفاده ميشود،هوازايي الزاما منجر به کاهش مقاومت بتن نمي‌شود. هوازايي در بيشتر موارد، آباختلاط مورد نياز و در نتيجه نسبت آب به سيمان را کاهش ميدهد و ميتواند اثر کاهشمقاومت ناشي از هوازايي در بتن را جبران کند[5].
6-2 – جرم حجمي
هوازاييبه دليل افزايش تخلخل بتن، جرم حجمي‌بتن تازه و سختشده را کاهش ميدهد. اين کاهشجرم حجمي بتن به اندازه‌اي نيست که بتن حاصله به عنوان بتن سبک به شمار آيد.
6-3 –پايايي در برابر چرخههاي يخزدن و آب‌شدن
ايجاد حبابهاي هوا در بتن، بيشترينتاثير را در بهبود پايايي آن در برابر چرخههاي يخزدن و آب‌شدن دارد[4]. چنانچه خمير سيمان داراي حباب‌هايهوا باشد و ميانگين فاصله بين حبابهاي هوا خيلي بزرگ نباشد، اين حباب‌ها مانندمحفظه‌هايي براي جادادن آب يخ نزده عمل مي‌كنند و از فشار ايجاد شده در حفرهها ولوله‌هاي مويين مي‌كاهند. عقيده عمومي بر آن است كه خمير سيماني كه مقاومت كافي داشتهباشد ميتواند به كمك هوازايي كاملاً در مقابل آسيب ناشي از يخ زدگي مصونيت يابد.با اين حال بايد در نظر داشت كه هوازايي به تنهايي نمي‌‌تواند مانع آسيب ديدگي بتندر اثر يخ زدگي شود زيرا بايد پديده يخزدگي در سنگدانه را نيز در نظر داشت[1].
تاثيرگذاري هوازايي بر بهبودپايايي در برابر چرخههاي يخزدن و آب‌شدن، علاوه بر مقدار هواي بتن، به فاصله واندازه‌ي حبابهاي هوا و به طور کلي به ساختار حبابهاي هوا بستگي دارد[4]. روشيبراي ارزيابي ساختار و سيستم حبابهاي هوا در بتن سختشده در ASTM C457 تشريح شده است. چنانچه ويژگيهاي حباب‌هايهوا به ترتيب زير باشد، ميتوان آن را به عنوان ساختاري با مقاومت کافي در برابريخ‌زدن و آب‌شدن انگاشت[4]:
- ضريب فاصله، L، (شاخصي که بيانگر فاصله بين حباب‌ها است) کمتر از 2/0 ميليمتر باشد.
- سطح ويژه (مساحت سطح حفره‌هاي هوا) به ازاي هر ميليمتر مکعب از حجم سيستم حبابهاي هوا کمتر از 24 ميليمتر مربع نباشد.
- تعداد حفرهها در يک پيمايش خطي 25 ميليمتري، به اندازه قابل ملاحظهاي بزرگتر از مقدار عددي درصد هواي بتن باشد.
6-4- بهبود پايايي در برابر واکنش‌هاي انبساط‌زا
همانگونهکه حبابهاي هوا مانند محفظه‌هايي براي کاهش فشار ناشي از يخزدن عمل ميکنند، بهروشي مشابه ميتوانند براي جاي‌دادن محصولات حاصل از انبساط در حمله سولفاتي ياواکنش قليايي سيليسي عمل کنند و از پديد آمدن تنش‌هاي مخرب ناشي از انبساط اينمحصولات جلوگيري کنند[1] و [7].کارآمد بودن هوازايي در برابر اينگونه واکنش‌هاي انبساطي مخرب نيازمند تحقيق وبررسي بيشتري است.
6-5- نفوذپذيري
نفوذپذيريبتن در برابر مايعات، با افزايش مقدار هواي بتن (ناشي از هوازايي) کاهش مييابد.به طور کلي نفوذپذيري بتن هوازايي شده کمتر از بتن هوازايي نشده است[2].
6-6- مقاومت در برابر يخ‌زداها
هوازايي،مقاومت بتن در برابر پوسته‌شدگي ناشي از کاربرد نمکهاي يخزدا را افزايش ميدهد[2]. برايتوليد بتن مقاوم در برابر پوستهشدن لازم است حبابهاي هوا به طور يکنواخت پخششوند. عدم يکنواختي ميتواند ناشي از پراکندگي نامناسب حبابهاي هوا در حين اختلاطباشد.
7 - تاثير مواد متشكله بتن برعملكرد هوازاها
همانگونهكه وجود ماده افزودني هوازا روي نسبت اجزا و ويژگيهاي بتن تاثير ميگذارد، خواص ومقدار اجزاي تشكيل‌دهنده بتن نيز تاثير متقابل بر عملكرد هوازاها دارند.
7-1- سيمان
در محدودهمقادير متعارف سيمان و به ازاي درصد مصرف ثابت هوازا نسبت به سيمان، مقدار هوايايجاد شده با افزايش مقدار سيمان کاهش مييابد[1]. تقريباافزايش هر 90 کيلوگرم سيمان در متر مکعب بتن، مقدار هواي ايجاد شده در بتن(هوازايي) را حدود 1٪ کاهش ميدهد[2].
در مقدارثابت سيمان و ماده هوازا، افزايش ريزي ذرات سيمان به کاهش مقدار حبابهاي هوا منجرخواهد شد. براي دستيابي به مقدار هوازايي يکسان، سيمان پرتلند نوع 3 که سيماني باريزي زياد است در مقايسه با سيمان نوع 1 با ريزي معمولي، ممکن است به دو برابرماده افزودني هوازا نياز داشته باشد[1].
سيمان‌هايپرقليا در مقايسه با سيمانهاي کم‌قليا، به ازاي مقدار يکسان ماده هوازا، ممکن استحباب‌هاي هواي بيشتري ايجاد کنند. براي دستيابي به مقدار هواي يکسان، سيمان کم‌قليادر مقايسه با سيمان پرقليا ممکن است به 20 تا 40 درصد (گاه تا 70 درصد) ماده هوازاي بيشتري نياز داشته باشد. اگر در کارگاهاز سيمانهاي گوناگون استفاده ميشود بايد براي هر نوع سيمان، مقدار ماده افزودنيمناسب تعيين شود[1].
7-2- سنگدانه درشت
اندازهسنگدانه درشت بر مقدار هواي بتن (هوازايي شده و معمولي) تاثير چشمگيري دارد. باکاهش بزرگترين اندازه سنگدانه، به دليل افزايش حجم ملات در مخلوط، مقدار هوايايجاد شده به ازاي مقدار ثابت افزودني هوازا افزايش مييابد. اين موضوع در بتن‌هايبا بزرگترين اندازه کوچکتر از 5/37 ميليمتر برجسته‌‌تر است و براي بتنهاي باسنگدانه‌هاي بزرگتر از 5/37 ميليمتر، در اثر تغيير بزرگترين اندازه سنگدانه،مقدار هواي ايجاد شده تغيير چنداني نمي‌کند[1].
7-3- سنگدانه ريز
مقدارسنگدانه ريز مخلوط بر مقدار هواي ايجاد شده تاثير ميگذارد. افزايش سنگدانه ريزموجب ميشود که به ازاي مقدار معيني سيمان و يا ماده افزودني هوازا، مقدار بيش‌تريحباب هوا ايجاد شود (در بتن هوازايي نشده نيز هواي محبوس بيشتر ميشود) [1].
بخش‌‌هايياز سنگدانه ريز که از الک نمره 30 مي‌گذرند و روي الک نمره 100مي‌مانند (دانه‌هايبين 150 تا 600 ميکرون)، نسبت به دانههاي خيلي ريز يا درشت‌تر، حبابهاي هواي بيش‌تريرا ايجاد ميکنند. اگر مقدار دانههاي عبوري (گذرنده) از الک نمره 100 (کوچکتر از150 ميکرون) زياد باشد، باعث کاهش بسيار زيادي در حبابهاي هوا خواهد شد. سنگدانه‌هايريز از منابع گوناگون، حتي اگر دانه‌بندي مشابهي داشته باشند، ممکن است مقاديرمتفاوتي حباب هوا ايجاد کنند. اين موضوع ميتواند ناشي از اختلاف در شکل و بافتسطحي دانهها يا ناشي از آلودگي دانهها با مقادير جزيي مواد آلي باشد[1].
7-4- آب اختلاط
افزايش آباختلاط باعث ميشود که آب بيشتري براي تشکيل حبابهاي هوا در محيط موجود باشد وبه همين دليل باعث افزايش مقدار هوا ميشود.
افزودنمقدار کمي آب به بتني با اسلامپ پايين، که حاوي مقادير زيادي از مواد افزودنيکاهنده آب و هوازا باشد، ميتواند مقدار هوا و اسلامپ بتن را به مقدار زياديافزايش دهد. از سوي ديگر، افزودن آب به مخلوطهاي خيلي روان ( با اسلامپ 200 تا250 ميليمتر ) ممکن است مقدار هواي بتن را کاهش دهد[1].
کيفيت آباختلاط مصرفي نيز ممکن است بر مقدار هواي بتن تاثير گذارد. آب آلوده به جلبک مقدارهوا را افزايش ميدهد. آب بازيافتي از شستشوي مخلوط‌کن‌ها که حاوي مقادير زياديمواد قليايي است نيز ميتواند مشکل آفرين باشد[1]. تاثيرمقدار قلياييها بر هوازايي در بند 3-7-1 شرح داده شده است. آب‌هاي با سختي زياددر بيشتر موارد مقدار هواي بتن را کاهش ميدهند[1].
7-5- پوزولان‌ها و رنگدانهها
وجودمصالح ريزدانه و ذرات کوچکتر از 20 ميکرون در مخلوط (صرف نظر از اين که پرکننده،پوزولان، يا رنگدانه باشد) موجب کاهش هواي بتن ميشود[2]. خاکستربادي، مواد رنگي مانند دوده کربن يا ساير مواد خيلي ريز به ازاي مقدار معيني ازماده افزودني، معمولاً مقدار حبابهاي هوا را کاهش ميدهند[3]. اينموضوع به خصوص در مورد ريزدانه‌هايي که درصد زيادي کربن دارند صدق ميکند[1].
استفادهاز مقادير زياد سرباره يا دوده سيليسي در بتن ممکن است مقدار افزودني مورد نيازرا، براي دستيابي به يک مقدار معين هوا، تا دو برابر افزايش دهد[1].
7-6- افزودنيهاي شيميايي
موادافزودني کندگيرکننده و کاهندههاي آب، با پايدار کردن حبابهاي هوا، بازدهي موادافزودني هوازا را 50 تا 100 درصد افزايش ميدهند. بنابراين، وقتي از اين مواداستفاده ميشود معمولا مقادير کمتري مواد افزودني هوازا مقدار هواي مورد نظر راتامين خواهند کرد[1].همچنين زمان افزودن مواد افزودني کاهنده آب يا کندگيرکننده به داخل مخلوط بر مقدارهواي ايجاد شده تاثير ميگذارد. به طور کلي هر چه اين افزودنيها ديرتر به مخلوطاضافه شوند مقدار هوا افزايش مييابد.
کندگيرکننده‌هاممکن است فاصله بين حفره‌هاي هواي بتن را افزايش دهند[1]. برخي ازمواد افزودني کاهنده آب يا کندگيرکننده‌ها با بعضي از مواد هوازا سازگاري ندارند.چنانچه اين مواد پيش از آنکه به داخل مخلوط‌کن ريخته شوند با هم به آب اختلاطاضافه شوند، ممکن است رسوب تشکيل دهند. اين رسوب بخشي از حبابهاي هواي مخلوط بتنرا از بين خواهد برد اما اين امر هرگز به آن معني نيست که اگر مواد افزودني يادشده به طور جداگانه به بتن اضافه شوند به طور کامل موثر نباشند.
فوق روانکنندهها(بساکاهنده‌هاي آب) بسته به فرمول شيميايي و اسلامپ بتن، ممکن است مقدار هواي بتنرا افزايش يا کاهش دهند. فوق‌روان‌کننده‌هاي با پايه نفتالين به افزايش مقدار هواگرايش دارند در حالي که فوق‌روان‌کننده‌هاي با پايه ملامين ممکن است مقدار هوا راکاهش دهند يا بر مقدار هوا اثر اندکي داشته باشند[1]. فراروان‌کننده‌هاعمدتا در مقادير مصرف زياد ممکن است هواي بتن را کاهش دهند.
فوق‌روان‌کننده‌هابا افزايش ابعاد کلي حفره‌هاي هواي ايجاد شده بر خصوصيات سيستم حفره‌هاي هواي بتنسخت شده تاثير ميگذارند. اين موضوع منجر به افزايش ضريب فاصله به مقاديري بيشازحد متعارف ميشود که گاه بزرگتر از فاصله‌اي است که براي پايايي (دوام) در برابريخ‌زدن و آب‌شدن مطلوب شمرده ميشود (بخش 3-6-3). با اين همه، آزمايش‌هاي انجامشده روي بتنهاي هوازايي‌شده حاوي فوقروانکننده با ضرايب فاصله قدري بزرگ‌ترنشان داده‌اند که اين بتن‌ها در برابر يخزدن و آب‌شدن از دوام مطلوبي برخوردارند[3]. اينموضوع ممکن است ناشي از کاهش نسبت آب به سيمان در بتنهاي داراي فوقروان کنندهباشد[5].
شتابدهندههاي(تسريعکنندههاي) غيرکلريدي بسته به ساختار شيميايي خود ممکن است مقدار هوا راافزايش يا کاهش دهند ولي عموماً اثر ناچيزي بر مقدار هوا دارند[1].
8 - تاثير عوامل محيطي و اجرايي
چگونگياختلاط، دما، انتقال و جابجاکردن، ارتعاش و لرزاندن، رواني (اسلامپ)، و پرداخت بتناز جمله عوامل مهم و تاثيرگذار بر عملكرد افزودنيهاي هوازا هستند.
8-1- اختلاط
نحوهاختلاط يکي از مهمترين عوامل موثر بر توليد حبابهاي هوا در بتن است. مقدارحبابهاي هوا بر حسب نوع و شرايط مخلوط‌کن، حجم بتني که مخلوط ميشود، و ميزان ومدت اختلاط تغيير ميکند. چنانچه تيغه‌هاي دستگاه مخلوط‌کن فرسوده شوند يا بتن سخت‌شدهدر داخل ديگ مخلوط‌کن يا روي تيغه‌هاي آن انباشته شود مقدار حبابهاي هوا در يکمخلوط مشخص به نحو چشمگيري کاهش مييابد. به علت وجود اختلاف در زمان و نحوهاختلاط، ممکن است مقادير حبابهاي هواي بتنهاي ساخته شده در مخلوط‌کن‌هاي ثابت درمقايسه با بتنهاي ساخته شده در مخلوط‌کن‌هاي متحرک به نحوه چشمگيري تفاوت داشتهباشند. وقتي حجم پيمانه بتن به نحو چشمگيري با ظرفيت اسمي مخلوط‌کن تفاوت داشتهباشد، ممکن است مقدار هوا افزايش يا کاهش يابد. در مخلوط‌کن‌هاي بزرگ چنانچه حجمپيمانه بتن خيلي کوچک باشد حباب هواي ناچيزي در بتن ايجاد ميشود ولي با افزايشحجم پيمانه تا ظرفيت اسمي‌مخلوط‌کن، مقدار هواي ايجاد شده افزايش مييابد[1].
با افزايشسرعت اختلاط تا حدود 20 دور درر دقيقه، مقدار هواي بيشتري ايجاد ميشود و باافزايش سرعت اختلاط به بيش از 20 دور در دقيقه مقدار هواي ايجاد شده کاهش مييابد.زمان و سرعت اختلاط، در مخلوطهاي گوناگون تاثير متفاوتي بر مقدار هوا ميگذارد.در هنگام اختلاط با برخي مخلوط‌کن‌ها و انواع خاصي از تجهيزات اختلاط، مقاديرچشمگيري از هوا ممکن است هدر رود[1].
8-2- دماي بتن
دماي بتنبر مقدار هواي آن تاثير ميگذارد. با افزايش دماي بتن به خصوص وقتي اسلامپ نيزافزايش يابد، حبابهاي هواي کمتري ايجاد ميشود. اين اثر، به خصوص در هنگام بتن‌ريزيدر هواي گرم مهم است. کاهش مقدار هوا را در صورت نياز ميتوان با افزايش مقدارماده افزودني هوازا جبران کرد. در بتن ريزي در هواي سرد ماده افزودني هوازا ممکناست مقداري از تاثير خود را از دست بدهد زيرا در حين ساخت بتن از آب گرم استفادهميشود. براي جبران اين افت، مواد افزودني بايد پس از رسيدن مصالح به دماي تعادلبه مخلوط اضافه شوند. اگر چه افزايش دماي بتن در حين اختلاط عموماً حجم هوا راکاهش ميدهد ولي ضريب فاصله و سطح ويژه حبابهاي هوا تحت تاثير زيادي قرار نمي‌گيرند[1].
8-3- انتقال و جابه جا کردن
به طورکلي مقداري از هواي بتن، تقريباً 1 تا 2 درصد، در حين انتقال بتن از مخلوط‌کن بهمحل بتنريزي هدر ميرود[1]. مقدار هواي بتن در حين انتقالتحت تاثير پاره‌اي عوامل مانند زمان حمل، ميزان هم زدن يا ارتعاش در حين انتقال،دما، اسلامپ، مقدار آبي که دوباره اضافه ميشود، و نيز اجزاي تشکيل دهنده بتن قراردارد. مقدار هواي بتن در محل بتن ريزي و در حين بتن ريزي از طريق تخليه با شوت،جرثقيل و جام (باکت)، فرغون، گاري موتوري و بيل تقريباً ثابت باقي مي‌ماند. جابه‌جاکردن بتن با پمپ و تسمه نقاله طويل ميتواند به کاهش مقدارهواي بتن منجر شود. پمپکردن بتن باعث کاهش مقدار هوا تا حدود 5/2 درصد ميشود[1]. افتمقدار هوا در بتن روان در حين اختلاط و جابجايي حدود 5/1 درصد است[1].
8-4- ارتعاش و لرزاندن بتن
ارتعاش ولرزاندن بتن موجب کاهش چشمگيري در مقدار هوا خواهد شد و بايد از ارتعاش طولاني مدتبتن هوازايي‌شده پرهيز کرد. هر چه اسلامپ زيادتر، مقدار هواي اوليه بيشتر، و مدتزمان ارتعاش طولاني‌تر باشد، درصد کاهش مقدار هوا حين ارتعاش زيادتر ميشود[1]. چنانچهلرزاندن به درستي انجام گيرد، مقدار کمي از حبابهاي هوايي که عمداً ايجاد شده‌اند،از دست خواهند رفت. هوايي که حين جا به جايي بتن و ارتعاش از بين ميرود، اکثراًحباب‌هاي بزرگي را شامل ميشود که از نظر مقاومت و دوام معمولاً نامطلوب‌اند[1].
ارتعاشگرهايدروني[40]بيشتر از ارتعاشگرهاي بيروني[41]مقدار هوا را کاهش ميدهند. مقدار از دست دادن هوا ناشي از ارتعاش با کاهش حجم بتنيا با افزايش بسامد[42]ارتعاش، افزايش مييابد. بسامدهاي ارتعاش پايين‌تر (حدود 8000 دور در دقيقه) نسبتبه بسامدهاي بالاتر (حدود 14000 دور در دقيقه)، بر ضرايب فاصله و مقدار هواي بتنتاثير کمتري دارند. بسامدهاي بالا، پس از 20 ثانيه ارتعاش، ميتوانند به نحوچشمگيري ضرايب فاصله را افزايش و مقادير هوا را کاهش دهند[1].
8-5- اسلامپ
به ازايمقدار ثابت از ماده افزودني هوازا، مقدار هواي بتن با افزايش اسلامپ تا حدود 175ميليمتر، افزايش مييابد و با افزايش بيشتر اسلامپ، مقدار هوا کاهش مييابد.[1].افزايش رواني، امکان حرکت و لغزش دانهها بر روي يکديگر و به طور کلي عمل همزدن واختلاط را آسانتر و امکان تشکيل حبابهاي هوا را بيشتر ميکند. در بتنهاي بارواني‌هاي زياد، احتمال پرشدن فضاي خالي بين دانهها بزرگتر با دانههاي ريزتر بيش‌ترمي‌شود و اين موضوع ميتواند به رانده شدن و از بين رفتن حبابهاي هوا منجر شود(بيانجامد).
افزودن هر5 ليتر آب در يک متر مکعب بتن ميتواند اسلامپ را تقريباً به اندازه 25 ميليمترافزايش دهد[5].هر 25 ميليمتر افزايش اسلامپ در بتنهاي با اسلامپ پايين تا متوسط و با مقدار ماده افزودني هوازا ثابت، مقدار هواي بتنرا تقريباً نيم تا يک درصد افزايش ميدهد[1]. اين مقادير تقريبي تا حدود زياديبه دماي بتن، اسلامپ، نوع و مقدار سيمان و ماده افزودني مصرفي بستگي دارد.
8-6- پرداخت
شمشه‌کشي،ماله‌کشي، و عمليات متعارف پرداخت کردن که به درستي انجام شوند روي مقدار هوا اثرنمي‌گذارند. با اين وجود، عمليات پرداخت پيش از موقع ممکن است مقدار هواي ايجادشده در سطح بتن را کاهش دهد و سطح بتن را مستعد پوسته شدن کند. پرداخت بيش ازاندازه نيز ميتواند باعث کاهش هواي ايجاد شده در سطح بتن شود[1].
9 - رهنمودهاي كاربردي
چنانچهاطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني هوازا در دسترس نباشد، بهترين روش برايبررسي تاثير افزودني بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. اين آزمايش‌ها بايدبا توجه به شرايط آب و هوايي مورد انتظار، روش و امكانات عملي ساخت و اجراي بتن وبا استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. مقدار هوا، رواني، آب انداختن،جداشدگي، و مقاومتهاي مکانيکي از جمله پارامترهايي هستند كه انتظار ميرود در اثربه كار بردن مواد هوازا در طرح اختلاط بتن تغيير‌كنند.
اگرچهراهنمايي‌هاي بسيار سودمندي در آيين نامه‌هاي معتبر بينالمللي و استاندارد‌هايساختماني ايران براي كاربرد افزودنيهاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها براي شرايطاستاندارد و آزمايشگاهي در نظر گرفته شده‌اند. بنابراين بهتر است ضمن پيروي از آنهااقدام به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي[43]نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه كرد.
از بهکاربردن افزودنيهاي هوازا به شکل پودر بايد پرهيز شود. اين افزودنيها بايستي بهصورت محلول به مخلوط بتن افزوده شوند.
از آنجاکه عملکرد افزودنيهاي هوازا به نوع و شدت اختلاط بستگي دارد، بايد آنها را درايستگاه بتن‌ساز و در هنگام اختلاط به بتن اضافه کرد و افزودن آنها در پاي کار بهداخل ديگ کاميون مخلوط‌کن کارآمد نيست و توصيه نمي‌شود.
براي نحوهنگهداري و انبارکردن افزودنيهاي هوازا به بخش اول مراجعه شود.
به دليلاهميت موضوع و همچنانکه پيش‌تر گفته شد، چون هوازاها با برخي از افزودنيهاي ديگرو به ويژه با برخي از کاهندههاي آب سازگاري ندارند و آميختن آنها پيش از ريختن درمخلوط بتن ميتواند منجر به توليد رسوب و کاهش راندمان افزودنيها شود بايد هوازاهابه طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه گردند.
با توجهبه اين كه مقدار مصرف افزودنيها هوازا بسيار اندک است (معمولا بين 05/0 تا 15/0درصد جرم سيمان)، ابزار اندازه‌گيري برايپيمانه كردن آنها در كارگاه بايد دقت بسيار زيادي داشته باشند. بهتر است که اينافزودني‌ها پيش از پيمانه کردن، با آب رقيق شوند تا خطاي پيمانه کردن آنها بهحداقل برسد.
آموزشکاربران و آگاه کردن آنان در مورد حساسيت و اثرات منفي احتمالي ناشي از مصارفنادرست افزودني هوازا، الزامي و بسيار سودمند خواهد بود.
10 - ارزيابي و انتخاب ماده هوازا
برايارزيابي و انتخاب افزودني هوازا، علاوه بر موارد گفته شده در بندهاي 7 و 8 بخش اول، لازم است موارد زير نيز در نظر گرفتهشوند.
چنانچهطرح بتن داراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و ماده افزودني هوازا به آنافزوده شود، مقدار هواي بتن افزايش مييابد و باعث تغيير در حجم كل بتن ميشود. ازسوي ديگر، استفاده از افزودني هوازا موجب بهبود رواني و چسبندگي داخلي بتن نيز ميشود.در اينگونه موارد براي جبران افزايش حجم مخلوط به دليل هوازايي، ميتوان به اندازهمقدار هواي افزايش يافته از حجم آب يا سنگدانه ريز يا هر دو کاست.
مقدارمصرف افزودني هوازا براي دستيابي به يک مقدار مشخص هوا در بتن بايد بر اساس ساختمخلوط‌هاي آزمايشي با مصالح مصرفي تعيين شود. مقادير مصرف واقعي در مواردي ممکناست با محدوده مصرف پيشنهادي توليدکننده تفاوت قابل ملاحظهاي داشته باشد.
براياصلاح تاثير مقدار هوا بر اسلامپ در مخلوط آزمايشي بتن هوازايي شده، به ازاي هر يکدرصد افزايش يا کاهش مقدار هواي مخلوط آزمايشي ميتوان مقدار آب اختلاط را بهاندازه 5/2 کيلوگرم در متر مکعب بتن کاهش يا افزايش داد[5].
مقدارهواي اندازه‌گيري شده در بتن هوازايي شده، مجموع هواي محبوس و هواي ايجاد شده(هوازايي) است. از آنجا که فقط حبابهاي عمدي ايجاد شده در مقاومت در برابر يخ‌زدنو آب‌شدن نقش دارند، براي اطمينان از مقاومت بتن هوازايي شده در برابر چرخههاي يخ‌زدنو آب‌شدن نمي‌توان تنها به مقدار هواي اندازه‌گيري شده بسنده کرد. براي اطلاعاتبيشتر به بند 3-6 مراجعه شود.
11 - كنترل كيفيت
يكنواختيو ثابت بودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستيكنترل شود و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمونهاي لازم برايشناسايي و تاييد افزودنيها شامل: تعيين درصد مواد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجيبراي مواد آلي، مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH )، و برخي موارد ديگر مي‌باشند.
معمولا باكنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH ميتوان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هايوارده به كارگاه را تاييد يا رد كرد.
سوالات متداول
[9] Dispenser (دستگاهپيمانه کردن و ريختن افزودني به درون ديگ مخلوط کن در دستگاه بتن‌ساز يا تراک ميکسر)
1- Set retarding admixtures
[11] Accelerating admixtures
[12] Concrete set accelerator
[14] Sprayed concrete(shotcrete) accelerating admixture
[15] Rapid set accelerator(Quick setting admixture)
[19] Aluminates based set accelerator
[21] Precipitatedcolloidal silica
[22] Modified sodium silicates
[27] Sugar-acid compounds
[33] Calcium fluoroaluminate
[34] Preconstruction tests
3 Air entraining admixtures
4 Surfactants (Surface active agents)
* نوع تجاري شناخته‌شدهاين نوع مواد، وينسول رزين (VinsolTMresin) است.
مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ،سعی نموده است با بهره گیری از کارشناس و تجربیات چندین ساله ، فضایی علمی ،مشاوره و مهندسی در زمینه تکنولوژی های روز ، بازرگانی ، مهندسی و مقالات بتن جهت دسترسی سریع ، آسان و کاربردی مهندسان ،اساتید ، کارفرمایان، کارخانجات بتن آماده ، کارخانجات بتن پیش ساخته و دانشجویانمرتبط با صنعت بتن فراهم آورد. شما می توانید با انتخاب و کلیک بر هریک از مباحثزیر به شرح موضع و کسب اطلاعات مورد نظر از طریق سایت به روز و کاربردی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایراندسترسی یابید :
روانکننده بتن ، افزودنیبتن ، گروت ، آببندی بتن ، ترمیمبتن ، ترمیمکننده بتن ، ژلمیکروسیلیس ، واتراستاپبتن ، انواعواتراستاپ بتن ، آببندی استخر ، ضد یخبتن ، فوقروان کننده بتن ، مقاومسازی بتن ، مقاومسازی ساختمان ها ، ماستیکپلی یورتان ، کفپوش اپوکسی ، فوقروان کننده بتن ، افزودنیهای بتن چیست ، انواعافزودنی های بتن ، لیستقیمت افزودنی های بتن ، روشمصرف افزودنی های بتن ، بتنریزی در هوای سرد ، بتنریزی در هوای گرم ، ترمیمبتن ، انواعروش های ترمیم بتن ، ترمیمبتن ترک خورده ، بتنگوگردی ، ترمیمکننده بتن ، چسببتن چیست ، انواعچسب بتن ، چسباپوکسی بتن چیست ، چسبهای آب بندی بتن ، روانکننده بتن چیست ، انواعفوق روان کننده بتن ، قیمتانواع چسب بتن ، لیستقیمت چسب های بتن ، انواعروش کیورینگ بتن ، موادکیورینگ بتن ، لیستقیمت کیورینگ بتن ، آببندی بتن چیست ، انوعروش های آب بندی بتن ، آببندی بتن به روش تزریق رزین پلی یورتان ، ماستیکپلی یورتان چیست ، لیستقیمت ماستیک های پلی یورتان ، ماستیکهای سرد اجرا ، ماستیکهای گرم اجرا ، ترمیمبتن یخ زده ، راهنمایطرح اختلاط بتن ،طرحمخلوط بتن چیست ، طرحاختلاط بتن سبک ، کرگیریبتن چیست ، آزمایشالتراسونیک بتن ، آزمایشهای غیرمخرب بتن ،انواع آزمایش های غیرمخرب بتن ، اسکنمیلگرد و آرماتور، کاشتآرماتور در بتن چیست ، آزمایشگالواپالس چیست ، چسبکاشت آرماتور هیلتی ، خمیرکاشت بولت چیست ، لیستقیمت خمیر کاشت آرماتور و بولت ، روشاجرای گروت ریزی ، واتراستاپبتن چیست ، انواعواتراستاپ بتن ، انتخابواتراستاپ بتن ، واتراستاپبنتونیتی ، واتراستاپهای هیدورفیلی چیست ، روشترمیم بتن های ترک خورده ، سوپرروان کننده بتن ، لیستقیمت واتراستاپ بتن ، رنگبتن ، بتنخودتراکم ، طرحاختلاط بتن خودتراکم ، بتنغلطکی چیست ، شرکتسیکا، روشاجرای بتن غلطکی یا RCC ، آزمایشهای بتن خود تراکم، روشآب بندی مخازن بتنی ،لیستقیمت واتراستاپ های هیدروفیلی ، کفپوش اپوکسی ، فاصلهنگهدار یا اسپیسر بتن ، ، کف پوشپلی یورتان ،میکروسیلیس ، فوقروان کننده بتن ، ژلمیکروسیلیس ، میکروسیلیسچیست، لیستقیمت ژل میکروسیلیس ، اسپیسربتن چیست ، روغن قالبچیست ، روشمقاوم سازی ساختمان ، مقاومسازی ساختمان و ساز های بتنی با الیاف FRP، گروت چیست ، گروتاپوکسی چیست ، لیستقیمت انواع گروت اپوکسی، الیافپلی پروپیلن چیست ،پرداختسطح بتن چیست ، بتنحجیم چیست ، روشساخت بتن حجیم ، ترمیمترک های بتن ، مقاومسازی بتن ، خوردگیبتن در سواحل خلیج فارس ، التراسونیکبتن چیست بتنترمی ، بتنپلیمری چیست، بتن ریزی زیر تراز آب ، بتنگوگردی ، طرحاختلاط بتن گوگردی ، بتنپلیمری ، آزمایشهافسل بتن چیست ،روشانجام آزمایش پتانسیل خوردگی ،ابرروان کننده بتن چیست ، سوپرروان کننده بتن چیست ، میزانمصرف روان کننده بتن ، روشآب بندی استخر ، اسلامپبتن چیست ، میزانروانی مجاز بتن ، زمانبازکردن قالب های بتن پس از بتن ریزی ، زمانحمل مجاز بتن ، روشساخت و اجرای بتن در کارگاه ، عیاربتن چیست ، روشمصرف الیاف بتن PP ، بتنمگر چیست ، پوششفایبرگلاس چیست ، انواعبتن های خاص ، بتنخاص چیست ، موادآب بندی بتن ، آببندی سازه های بتنی ، حداکثرزمان حمل بتن ، قالبلغزنده بتن ، بتنآماده ، گروتساختمانی ، بتنپیش ساخته، عواملموثر در کیفیت بتن آماده ، ضدیخبتن ، انواعضد یخ بتن ، قالببندی بتن چیست ، روشقالب بندی بتن ، روشبتن ریزی خاص ، انواعمواد آب بندی سازه های بتنی ، روشهای تراکم بتن ، روشهای حمل بتن، روشهای مقاوم سازی بتن ، مقاومسازی بتن ،ضوابط پذیرش بتن کم مقاومت ، روشپرداخت سطح بتن ، انواعکف پوش های صنعتی بتن ، پوششهای ضد حریق ، فایرپروفبتن چیست ، فلایاش چیست ، روشاجرای آب بندی استخر ، نانوسیلیس چیست ، روشترمیم بتن کرمو ، بتناکسپوز چیست ، روشساخت بتن اکسپوز ، ترمیمبتن اکسپوز ، افزودنیحباب زا چیست ، افزودنیدیرگیر بتن چیست ، افزودنیزودگیر بتن چیست ، منبسطکننده بتن چیست ، پنترونچیست ، پنکریتچیست ، پوششنفوذگر چیست ، فایبرگلاسچیست ، پوششآب بندی الاستومری چیست ، روشآب بندی با پوشش سوپر الاستومری ، درزاجرایی بتن چیست ، لیستقیمت افزودنی های بتن، ترمیمکننده ویژه بتن، مصالحترمیم بتن، روانساز بتن ، جلوگیریاز کرمو شدن بتن ،رنگنمای بتن ، سوپرروان کننده بتن ، حداقلزمان کیورینگ و عمل آوری بتن ، کیورینگبتن با بخار ، دلیلجداشدگی بتن ، تستالتراسونیک بتن چیست ، لیستقیمت انواع گروت ، روشاجرای پوشش ضد حریق یا فایرپروف ،