افزودنی بتن چیست ( خواص ، کارکرد و مزایای افزودنی های بتن )

در این متن بهمعرفی انواع افزودنی های بتن و تاثیر آن برای بتن و میزان مصرف آنها پرداخته میشود. شما می توانید برای دریافت مشخصات فنی ، مشاوره ، درخواست قیمت و لیست فروش ونیز تهیه انواع افزودنی های بتن از جمله روان کننده و فوق روان کننده های بتن بابخش بازرگانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 44618462-44618379 ) تماس حاصلفرمایید.

همچنین در اینمتن با تاثیر افزودنی های مختلف برا نفوذپذیری ، افت اسلامپ ، جمع شدگی ، ترکخوردگی و ... پرداخته خواهد شد.

انواع افزودنی‌ها و اثرات آن بر خواص بتن وتوصیه‌های اجرایی مصرف آنها

2-1روان‌کننده‌های معمولی (کاهنده‌های آب معمولی)

2-1-1-تعریف 

روان‌کننده‌های (کاهنده‌های آب) موادیهستند که می‌توانند مقدار آب لازم مخلوط بتن را برای رسیدن به یک کارایی معین درمقایسه با بتن شاهد کاهش دهند. همچنین قادر هستند مقدار کارایی مخلوط را بدون نیازبه تغییر در نسبت آب به سیمان افزایش دهند. این افزودنی‌ها، کیفیت بتن را برای رسیدن به یک مقاومت مشخصه و با مقدار سیمانکمتری بهبود می‌بخشند. همچنین این مواد، خواص بتن‌های دارای سنگدانه‌های با کیفیتپایین‌تر را بهبود می‌بخشند و بتن‌ریزی در شرایط سخت را سهل‌تر می‌کنند.

2-1-2-مقدمه

ازدهه 30 میلادی، مواد روان‌کننده وخواص آن در بتن شناخته شدند وقبل از رواج کاربرد این مواد در بتن، امکان تغییر کارایی بتن فقط با تغییر مقدارآب و نسبت آب به سیمان متصور بود. اگر عیار سیمان ثابت نگه داشته شود، با افزایشمقدار آب کارایی زیاد می‌گردد، اما افزایش نسبت آب به سیمان کاهش مقاومت و دوامبتن را به همراه خواهد داشت. همچنین در صورت ثابت نگه داشتن نسبت آب به سیمان،باید عیار سیمان هم زیاد شود که در این حالت نیز افزایش سیمان در مخلوط باعثمشکلاتی مانند جمع‌شدگی زیاد، گرمازایی و ... می‌گردد. با شناخت مواد روان‌کننده ورواج مصرف آن تحول بزرگی در صنعت بتن رخ داد و افزایش کارایی بتن بدون تغییر درنسبت آب به سیمان و دستیابی به مقاومت و دوام مناسب امکان‌پذیر شد.

2-1-3-ترکیب

اصلی‌ترین مواد مورد مصرف و افزودنی‌هایروان‌کننده (کاهنده آب) عبارتند از:

-       اسیدهایلیگنوسولفونیک و نمک‌های آنها

-       اسیدهایلیگنوسولفونیک اصلاح شده و مشتقات آنها و نمک‌های این اسیدها

-       اسیدهایهیدروکسیلات کربوکسیلیک و نمک‌های آنها

-       اسیدهایهیدروکسیلات کربوکسیلیک اصلاح شده و مشتقات آنها و نمک‌های این اسیدها

-       موادی مانندنمک‌های روی، فسفات‌ها، کلرایدها، کربوهیدرات‌ها، پلی‌ساکاریدها و ترکیبات قندی

-       ترکیباتپلیمری، مشتقات ملامین، مشتقات نفتالین

2-1-4-مکانیزم عملکرد

سیستم خمیر سیمان، معمولاً به شکل توده‌هایذرات جامد است که تمایل دارد به شکل زنجیره‌های خوشه‌ای شکل متراکم درآید. باافزودن مواد روان‌کننده (کاهنده آب) نیروی جذب بین این ذرات کاهش می‌یابد و درنتیجه زنجیره‌ها شکسته می‌شوند و ذرات قابلیت حرکت بیشتری می‌یابند و مخلوط روان‌ترمی‌گردد.

2-1-5-عوامل مؤثر در مکانیزم عملکرد

2-1-5-1-نوع، ترکیب و مقدار مصرف

اثرات مواد متفاوت و انواع افزودنی‌هایروان‌کننده (کاهنده آب) بستگی به ترکیب شیمیایی آنها دارد. همچنین غلظت آنها نیزعامل مؤثری در عملکرد این مواد است. مقدار بیشتر این مواد نیز اثر روان‌کنندگی وکاهندگی آب بیشتری خواهد داشت. گرچه مقدار بیش از اندازه ممکن است گاهی نه تنهااثر بیشتری نداشته باشد بلکه باعث اثرات جانبی مانند افزایش احتمال آب انداختگی،جدا شدگی و یا دیرگیری شدید گردد.

2-1-5-2-نوع و مقدار سیمان

ترکیب شیمیایی و مشخصات فیزیکی سیماننیز ممکن است بر روی عملکرد ماده افزودنی روان‌کننده تأثیر بگذارد. تحقیقات نشانداده است نسبت C₃Aبه C₃Sو همچنین مقدار C₃Aبر روی تأثیر مواد افزودنی روان کننده مؤثر است. همچنین مواد پوزولانی مانندسرباره‌ها، خاکستر بادی و دوده سیلیس در مقایسه با سیمان معمولی نیاز به مصرفبیشتری از این مواد جهت رسیدن به یک اسلامپ معین دارند.

2-1-5-3-نوع سنگدانه‌ها

در بعضی موارد، دانه‌بندی، شکل، بافت وخواص فیزیکی و ترکیبات معدنی سنگدانه‌ها ممکن است بر روی عملکرد این مواد اثرداشته باشند.

2-1-5-4-دما

دمای هوا و دمای ساخت بتن بر رویعملکرد این مواد تأثیر دارد، لذا قبل از مصرف آن باید مقدار دقیق مصرف آنها درشرایط محیطی واقعی تعیین گردد.  

2-1-6-اثرات مصرف

2-1-6-1-اثر بر روی خواص بتن تازه

الف) مقدار هوای بتن

بعضی از انواع روان‌کننده‌ها بسته به غلظت و نوع ترکیب در حدود دو الی شش درصدهوا وارد بتن می‌کند، در عین حال مقادیر بیشتر ورود هوا نیز گزارش شده است. مقدارهوای قابل ورود به بتن با تغییر ترکیب نسبت اجزای بتن قابل کنترل است.

 ب) وزن مخصوص

در صورت استفاده از این مواد بعنوانافزودنی‌های کاهنده آب، وزن مخصوص بتن می‌تواند افزایش یابد.

ج)کارایی

استفاده از افزودنی‌های روان‌کنندهباعث افزایش کارایی مخلوط بتن با حفظ نسبت آب به سیمان می‌گردد. همچنین با کاهشمقدار آب در مخلوط می‌توان به یک اسلامپ مشابه با مخلوط بتن دست یافت.

 د)آب انداختگی

در صورت مصرف این مواد بعنوان موادکاهنده آب، آب انداختگی کاهش می‌یابد. در صورت استفاده از این مواد بعنوان روان‌کننده،اگر نسبت‌های اجزاء مخلوط بتن مناسب انتخاب نشده باشد و یا دانه‌بندی سنگدانه‌هامناسب نباشد، احتمال افزایش آب انداختگی وجود دارد.

همچنین افزودنی‌هایکاهنده آب از نوع اسیدهای هیدروکسیلات کربوکسیلیک تمایل به آب انداختگی دارند ولذا استفاده از آنها در بتن‌های با اسلامپ زیاد، دقت زیادی می‌طلبد. افزودنی‌هایبا پایه لیگنوسولفونات‌ها عملکرد بهتری دارند، زیرا خاصیت هوازایی نیز دارند کهباعث کنترل آب‌انداختگی می‌شود. در مقدار معمول مصرف این نوع افزودنی‌ها (از نوع lignin) مقدار هوا در بتن حدود 1 تا 2 درصد افزایش می‌یابد.

ه) سرعت افت اسلامپ

سرعت افت اسلامپ با افزودن مواد افزودنی روان‌کننده/كاهنده آب ممکن است افزایشیابد. به همین دلیل بهتر است این مواد در کارگاه افزوده شوند. مدت زمان کارکردن بابتن به عوامل زیادی بستگی دارد که میزان مصرف این مواد، استفاده از سایر موادافزودنی، مشخصات سیمان، نسبت آب به سیمان، درجه حرارت بتن و مدت زمان مخلوط شدنبتن در هنگام افزودن این مواد را شامل می‌شود.

کلیه بتن‌هایحاوی افزودنی کاهنده آب، معمولاً اسلامپ خود را در مقایسه با بتن شاهد به سرعت ازدست می‌دهند. همچنین بسیاری از افزودنی‌های کاهنده آب تمایل به دیرگیرکردن بتندارند.

2-1-6-2- اثر بر روی خواص بتن سخت شده

اگر نسبت آب بهسیمان و رواني بتن و ملات را ثابت نگه داريم، با توجه به خاصيت کاهش آب که توسطاين مواد ايجاد مي‌شود، مي‌توان عيار سيمان را به همان نسبت کاهش داد. لذا جمع‌شدگيو احتمال ترک‌خودگی در مرحله خميري و همچنین در بتن سخت‌شده نيز کاهش مي‌يابد. اينکاهش عيار سيمان در واقع باعث افزايش مقاومت و پايايي بتن و کاهش نفوذپذيري بتن می‌شود.

علاوه بر اينممکن است کاهش عيار سيمان به عنوان يک هدف براي کاهش گرمازايي بتن باشد و يا يکهدف اقتصادي محسوب گردد.

2-1-7- نحوه مصرف

مقدار مصرف افزودنی‌های روان‌کننده(کاهنده آب) باید مطابق توصیه‌های تولیدکننده باشد. مقدار مصرف معمول این مواد باتوجه به نوع و ترکیب شیمیایی آنها حدود 2/0 تا 1 درصد وزنی سیمان است.

افزودنی‌های روان‌کننده (کاهنده آب) همبه شکل مایع و هم به شکل پودری وجود دارند. معمولاً توصیه می‌شود تا این موادبصورت مایع در بتن استفاده شوند و اگر بصورت پودری هستند توسط مقداری از آب طرحمخلوط بصورت مایع درآیند. با توجه به مقدار کم مصرف آنها، باید تجهیزات اختلاط ونحوه مصرف طوری باشد که مواد کاملاً مناسب و دقیق و یکنواخت در مخلوط پخش شوند.روش ساده و مناسب مصرف این مواد اضافه‌نمودن در پایان مراحل اختلاط می‌باشد.

یکی از بهترین روشهای مصرف این مواد جهت اطمینان از پخش یکنواختآن در مخلوط به این صورت است که پس از اختلاط اولیه سیمان، سنگدانه و 50 تا 70درصد آب، ماده افزودنی به مابقی آب لازم اضافه گردد و سپس به مخلوط اضافه شود.نحوه چگونگی افزودن مواد روان‌کننده (کاهنده آب) ممکن است باعث شود تا در مخلوط‌هایبتن با نسبت‌های اجزای مشابه، روانی متفاوتی بدست آید. مصرف بیش از اندازه افزودنیروان کننده (کاهنده آب) ممکن است باعث تأخیر زیاد در زمان گیرش، کاهش مقاومت اولیهو افزایش مقدار هوای بتن شود.

2-1-8- توصیه‌هايمصرف

- جهت کنترلانطباق، آزمایش‌های اثبات و تأیید افزودنی‌های مایع باید انجام گیرد. آزمایش‌هایشناسایی شامل مقدار کلرید و قلیایی، مقدار مواد جامد، pH و طیف‌سنجی مادون قرمز است.

- در مواردی کهافزودنی‌های کاهنده آب دارای خاصیت دیرگیری هستند، ترک‌خوردگی در اثر خیز بار مردهدر طول بتن‌ریزی بسیار محتمل است، لذا مسائل مربوط به عمل‌آوری و محافظت، بعلتپتانسیل جمع‌شدگی و آب‌انداختگی این مواد باید بسیار مورد توجه قرار گیرد.

2-2- فوق‌روان‌کننده‌ها (فوق‌کاهنده‌هایآب)

2-2-1- تعریف                 

فوق‌روان‌کننده‌ها (فوق‌کاهنده‌های آب)موادی هستند که امکان افزایش کارایی یک مخلوط بتنی را در نسبت آب به سیمان ثابت و یا امکان کاهش مقدار آب را برایرسیدن به یک مقدار روانی مشابه با مخلوط شاهد را با تأثیر بیشتر در مقایسه با روان‌کننده‌هافراهم می‌کنند. مدت اثر این مواد موقتی است و طول مدت اثر آن بسته به نوع و ترکیبشیمیایی این مواد متغیر می‌باشد.

2-2-2- مقدمه

فوق‌روان‌کننده‌ها (فوق‌کاهنده‌های آب)جهت حصول روانی بیشتر یک مخلوط بتنی بدون افزایش مقدار آب و با حفظ نسبت آب به سیمان در عملیات بتن‌ریزیو تسهیل مراحل اجرای بتن استفاده می‌شوند. در این صورت دستیابی به خواص مطلوبمقاومتی و دوام بتن با کاهش مقدار آب در یک مخلوط بتنی و با حفظ مقدار روانی امکان‌پذیراست. این مواد به دلیل خواص ممتاز در ایجاد روانی بیشتر و امکان کاهش بیشتر آبمخلوط از افزودنی‌های روان‌کننده متمایز گردیده‌اند.

2-2-3- ترکیب        ‌  

فوق‌روان‌کننده‌های (فوق‌کاهنده‌هایآب) موجود و مورد مصرف را بطور کلی بر اساس ترکیبات شیمیایی موجود در آنها می‌تواندر گروه‌های اصلی زیر طبقه‌بندی کرد:

-       بتانفتالینسولفونات فرمالدئید تغلیظ شده

-       ملامینسولفونات فرمالدئید تغلیظ شده

-       لیگنوسولفونات‌هایاصلاح شده

-       استرهایاسیدهای سولفونیک

-       نمک اسیدهایکربوکسیلیک/هیدروکربوکسیلیک

-       اسیدهای پلیکربوکسیلیک

اگرچه انواع بسیاری از مواد با ترکیباتشیمیایی متفاوت نیز وجود دارد و ادعا شده است که قابلیت ایجاد روانی را در مخلوط‌هایبتنی دارند اما هنوز به لحاظ تجاری نتوانسته‌اند جای خود را باز کنند و نمی‌توانآنها را در دسته‌های اصلی ذکر شده جای داد.

2-2-4- مکانیزم عملکرد

مکانیزم کارافزودنی‌های فوق‌کاهنده آب با اساس نفتالین و ملامین بر پایه جذب سطحی قسمت آنیونیافزودنی و سطح تماس آن با آب خالص است و به سطح مشترک آنها بستگی دارد. سر غیرقطبیپلیمر قسمتی است که باعث جذب سطح سیمان می‌شود و آب‌دوست بودن این قسمت سبب میلمخلوط به سوی انحلال می‌شود. تأثیر اساسی را افزایش بار منفی روی دانه‌های سیمانمی‌گذارد بدین ترتیب که ذرات سیمان یکدیگر را دفع می‌کنند (دافعه الکترواستاتیکی)و پراکندگی بوجود می‌آید. بنابراین نیاز به آب کمتر شده که برای تهیه بتن باکارایی مناسب یک عامل ایده آل محسوب می‌شود. بدون استفاده از افزودنی‌های فوق‌کاهندهآب، این ذرات ریز گرایش به لخته شدن دارند که این پدیده اقتضای جاذبه نیروهایمخالف سطح ذرات مجاور است. افزودنی‌های فوق‌کاهنده آب با اساس کربوکسیلیک بیش ازافزودنی‌های فوق‌کاهنده آب با اساس نفتالین یا ملامین، مکانیزم دوگانهالکترواستاتیک و دافعه را تقویت می‌نمایند و پراکندگی سیمان را کنترل می‌کنند.علاوه بر دافعه الکترواستاتیک، طرز قرار گرفتن مولکول‌ها و زنجیره فواصل آنها رانیز تنظیم می‌کند (طرز استقرار اجزاء اتم در فضا به واسطه دافعه) و این عامل بهطور فیزیکی کمک می‌کند تا ذرات سیمان جدا از یکدیگر بمانند و این اجازه می‌دهد تاآب سطح تماس بیشتری از سیمان را احاطه کند.

مکانیزم عملکرد مواد فوق‌روان‌کننده (فوقکاهنده آب) اساساً به قابلیت آنها در جذب سطحی ذرات سیمان و اصلاح خواص و رفتاررئولوژی ماتریس سیمان مربوط است. مقدار و قدرت جذب سطحی این مواد بستگی به ترکیبشیمیایی و معدنی سیمان، ریزی آن و همچنین مقدار فاز C₃A دارد.

تحقیقات نشان داده است که آلومینات کلسیمموجود در سیمان به سرعت مولکول‌های افزودنی فوق‌روان‌کننده (فوق‌کاهنده آب) را جذبمی‌کند، حال آنکه سیلیکات‌های کلسیم در ساعات اولیه هیدراسیون فقط مقدار کمی ازاین مواد را به خود جذب می‌کنند.

افزایش روانی و کارایی بتن که بااستفاده از این مواد بدست می‌آید را می‌توان به علل زیر مربوط دانست.

- به مقدار پتانسیل زتا (zeta)در لایه دوگانه الکتریکی که در سطح ذرات سیمان توسط گروه‌های قطبی زنجیره‌های فوق‌روان‌کنندهجذب شده شکل گرفته است.

- به وزن مولکولی ماده افزودنی فوق‌روان‌کننده(فوق‌کاهنده آب)

افت کارایی در مخلوط به روند کند کردنهیدراسیون سیمان بوسیله این مواد مربوط می‌شود. با کند شدن هیدراسیون افت کاراییکمتری در بتن تازه رخ می‌دهد.

2-2-5- اثرات

مواد فوق‌روان‌کننده (فوق‌کاهنده آب)می‌توانند در دو حالت مورد استفاده قرار بگیرند. در یک حالت می‌توانند روانی بیشتریرا در یک نسبت آب به سیمان ثابت در مقایسه با بتن شاهد ایجاد کند (فوق‌روان‌کننده)و در حال دیگر باید قادر باشند تا یک روانی ثابت را در مقایسه با یک بتن شاهد باکاهش آب مخلوط فراهم کنند (فوق‌کاهنده آب) كه درهر یک از این حالات مورد استفاده قرار گیرند دارای اثراتی بر خواص بتن تازه و سختشده هستند که در ادامه شرح داده می‌شود:

2-2-5-1- بتن تازه

الف) وزن مخصوص

وزن مخصوص بتن تازه در حالتی که از اینمواد بعنوان فوق‌کاهنده آب استفاده شود، معمولاً افزایش می‌یابد.

ب) کارایی

- روانی: مواد فوق‌روان‌کنندهبطور چشمگیری، قابلیت سیالیت و روانی بتن را افزایش می‌دهند. زمانی که یک افزودنی فوق روان‌کننده به بتن با مقدار آبثابت اضافه می‌شود، اسلامپ افزایش می‌یابد. هر چه مقدار افزودنی بیشتر باشد اسلامپنیز بیشتر می‌شود. معمولاً برای مقادیر بیش از مقدار توصیه شده توسط سازندگان، اینافزودنی‌ها اثری در افزایش اسلامپ ندارند و حتی ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی مانندجداشدگی با آب‌‌انداختگی شوند. مقدار مورد نیاز برای تولید بتن با روانی متفاوت بهویژگی‌های سیمان، اسلامپ اولیه، نسبت آب به سیمان (w/cm)، دما، زمان افزودن و تناسب ترکیبات بتن بستگی دارد.

- چسبندگی:با استفاده از مواد فوق‌کاهنده آب چسبندگی مخلوط به مقدار زیادی بهبود می‌یابد کهاین در نتیجه کاهش مقدار آب در مخلوط بتن است.

- مقدار هوا:مقدار هوا در مخلوط‌های دارای فوق‌روان‌کننده ممکن است به مقدار کمی افزایش یابد،بخصوص در مواردی که از فوق‌روان‌کننده به مقدار زیاد استفاده شود.

- افت اسلامپ:در یک کارایی اولیه مشابه، افت اسلامپ در یک مخلوط بتنی دارای فوق‌کاهنده آب ممکناست بیش از مخلوط شاهد باشد. در نسبت آب به سیمان مشابه نیز، افت اسلامپ در یکمخلوط دارای فوق‌روان‌کننده ممکن است بیشتر و یا کمتر از مخلوط شاهد باشد و اینبستگی به عملکرد فوق‌روان‌کننده مصرفی دارد.

- پمپاژپذیری:پمپاژپذیری بتن با استفاده از فوق‌روان‌کننده‌ها و فوق‌کاهنده‌های آب افزایش می‌یابدکه این در نتیجه افزایش کارایی و ناشی از چسبندگی بهتر در مواردی است که از فوق‌کاهنده‌هااستفاده می‌گردد.

- جدایی: جدایی در اثراستفاده از افزودنی‌های فوق‌روان‌کننده یا فوق‌کاهنده آب مشروط به اینکه نسبت‌هایاجزاء مخلوط بتن بطور مناسب و صحیح طرح شده باشد، کاهش می‌یابد.

2-2-5-2- مرحله گیرش

الف) گیرش

بطور کلی افزودنی‌های فوق‌روان‌کنندهبه مقدار ناچيزی ممکن استزمان گیرش بتن را به تأخیر اندازند. در حالیکه این افزودنی بعنوان فوق‌کاهنده آب ویا مقدار مصرف معمول مورد استفاده قرار گیرند اثر قابل ملاحظه‌ای بر گیرشندارند. 

ب) جمع‌شدگی پلاستیک

ترک خوردگی ناشی از جمع‌شدگی پلاستیکدر صورت استفاده از مواد فوق‌کاهنده آب و در شرایطی که تبخیر از سطح بتن زیاد باشدممکن است بیشتر شود، زیرا در اثر استفاده از این مواد، آب‌انداختگی در سطح بتنکاهش می‌یابد و سرعت تبخیر از سطح از مقدار آب‌انداختگی بیشتر خواهد شد.

پ) آب‌انداختگی:

 آب‌انداختگی در صورت استفاده از مواد فوق‌کاهندهآب کاهش می‌یابد. در صورتیکه از این مواد بعنوان فوق‌روان‌کننده استفاده شود و درمخلوط بتنی دانه‌بندی سنگدانه مناسب نباشد آب‌انداختگی می‌تواند افزایش یابد.   

2-2-5-3- مرحله سخت شدن

الف) مقاومت

 در صورت استفاده از این مواد بعنوان فوق‌کاهنده آب،به دلیل کاهش نسبت آب به سیمان در مخلوط، مقاومت بتن بطور قابل توجهی افزایش می‌یابد.در حالیکه از این مواد بعنوان فوق‌روان‌کننده استفاده شود در خواص مقاومتی بتن تغییریعمده و قابل توجه حاصل نمی‌شود، اما افزایش جزئی مقاومت گزارش شده است که به دلیلپخش و توزیع بهتر سیمان در بتن، منطقی و قابل توجیه است.

ب) تخلخل

- جذب مویینه:جذب مویینه بتن در صورت استفاده از مواد افزودنی در حالت فوق‌کاهنده آب بشدت کاهشمی‌یابد.

- نفوذپذیری

نفوذپذیری بتن بطور مستقیم با جذبمویینه که متأثر از نسبت آب به سیمان است، ارتباط دارد. لذا با استفاده از موادافزودنی فوق‌کاهنده آب، نفوذپذیری بتن به مقدار زیادی کاهش می‌یابد.

2-2-6- نحوه مصرف

افزودنی های فوق‌روان‌کننده (فوق‌کاهندهآب) معمولاً بصورت محلول در آب می‌باشند که مقدار مواد خشک موجود در آنها 30 تا 40درصد وزنی است. جهت مصرف این مواد آنها را معمولاً به آب طرح اضافه می‌کنند یا درمراحل پایانی اختلاط به مخلوط اضافه می‌نمایند. اضافه کردن در مراحل پایانی اختلاط،سبب عملکرد بهتر این مواد می‌شود و توصیه می‌شود این روش استفاده شود. بعضی از اینمواد گاهی به شکل پودر مصرف می‌شوند که قبل از اضافه کردن آب مخلوط، به سیمان یاسنگدانه اضافه می‌شود که این حالت بیشتر در ملات‌های خشک آماده و یا بتن‌های خشککه آب مخلوط در محل بتن‌ریزی اضافه می‌گردد، بکار می‌رود.

مقدار مصرف بهینه این مواد بر حسب نوعو خواص و ترکیب شیمیایی آنها بسیار متفاوت است. همچنین به مواردی مانند نوع سیمان،دمای ساخت بتن و ... نیز بستگی دارد. مقدار مصرف صحیح این مواد باید قبلاً طبقتوصیه‌های سازنده و در آزمایشگاه با در نظر داشتن شرایط محیطی و اقلیمی در محلمصرف تعیین شود.

2-2-7- توصیه‌هايمصرف

• معمولاً زمانی که برای تهیه یک بتن مناسب از افزودنی فوق‌کاهنده آب استفاده می‌شود، جداشدگی اتفاق نمی‌افتد. با این وجود در نظر نگرفتن پیش بینی‌های لازم و عدم احتیاط می‌تواند سبب جداشدگی شود. نامتناسب بودن اجزاء بتن و اختلاط ناقص می‌تواند سبب آب‌انداختگی و جداشدگی شود.
• تناسب نادرست اجزاء بتن ممکن است در بتن‌های با اسلامپ کم آشکار نباشد، اما در بتن‌های روان با اسلامپ زیاد این نقص‌ها و کمبودها اهمیت پیدا می‌کنند و می‌توانند سبب جداشدگی و یا آب‌انداختگی شوند. به همین علت است که جداشدگی در بتن‌های روان که با افزودنی‌های فوق‌کاهنده آب ساخته می‌شوند، بیشتر مشاهده می‌شود. یک راه برای اطمینان یافتن از عدم جداشدگی، افزایش سنگدانه‌های ریز و استفاده از مصالح و سنگدانه‌ها با سطح زبرتر و توجه به دانه‌بندی سنگدانه و مواد ریز بتن است.
• استفاده از یک افزودنی فوق‌روان‌کننده/فوق کاهنده آب برای افزایش اسلامپ نباید سبب افزایش آب‌انداختگی در یک بتن با نسبت‌های مناسب شود. به همین علت، در هنگام کار با افزودنی‌هایی از نوع نمک اسیدهای کربوکسیلیک و هیدروکربوکسیلیک که میل به افزایش آب‌انداختگی بتن دارند باید توجه لازم را نمود. آب‌انداختگی را می‌توان از طریق تغییر ترکیب اجزاء بتن که در جلوگیری از جداشدگی نیز مؤثر است، کاهش داد.

2-3-تسریع‌کننده‌های گیرش و سخت‌شدگی

2-3-1-تعریف

تسریع‌کننده‌های گیرش و سخت‌شدگی موادیهستند که نرخ کسب مقاومت بتن را در سنین اولیه افزایش می‌دهند و یا زمان گیرش راکاهش می‌دهند و یا هر دو اثر را ایجاد می‌کنند.

2-3-2-مقدمه

تسریع‌کننده‌ها، اولین بار در عملیاتبتن‌ریزی در هوای سرد مورد استفاده قرار گرفتند. اما اکنون در کلیه شرایطی که کاهشزمان گیرش و کسب مقاومت اولیه نیاز باشد استفاده می‌شوند. همچنین در بتن ريزي در هواي سرد، زودگيركننده‌ها مي‌توانند زمانگيرش را به حالت عادي‌تر برگردانند و از كاهش شديد مقاومت اوليه تا حدودي جلوگيرينمايند و مدت عمل‌آوري و قالب‌برداري را كاهش دهند.

در ساخت قطعاتپيش‌ساخته و پيش‌تنيده براي افزايش مقاومت اوليه و قالب‌برداري يا اعمال پيش‌تنيدگيبويژه در قطعات پيش‌كشيده مي توان از این افزودنی‌ها را بكار برد.

نکته‌ای که باید به آن توجه شود ایناست که این مواد نقطه انجماد آب داخل بتن را به میزان چشمگیری کاهش نمی‌دهند و لذا اطلاق نام افزودنی "ضدیخ" به آنها کاملاً غلط می‌باشد.

اغلب تسریع‌کننده‌های سخت‌شدگی مقاومتاولیه را بهبود می‌بخشند، زیرا نرخ هیدراسیون C₂S , C₃Sرا افزایش می‌دهند. این مواد تأثیری در مقاومت درازمدت بتن ندارند مگر در صورتیکهبا مواد کاهش دهنده آب ترکیب شده باشند.

2-3-3-ترکیب

مواد مورد استفاده بعنوان تسریع‌کننده‌هایبتن شامل هیدروکسیدهای قلیایی، سیلیکات‌ها، فلوروسیلیکات‌ها، نیتریت کلسیم، نیتراتکلسیم، تیوسولفات سدیم یا کلسیم، تیوسیانات سدیم یا کلسیم، کلرید آلومینیوم،پتاسیم، کربنات لیتیم یا سدیم، کلرید سدیم، کلرید کلسیم و ترکیبات آلی مانند تریاتانول آمین، فرمالدئید و فرمات کلسیم هستند.

تا چندی پیش کلریدکلسیم یا تسریع کننده‌هاییکه کلریدکلسیم یکی از اجزاء اصلی ترکیبات آن بود، بعنوان اصلی‌ترین مواد افزودنیتسریع کننده مورد استفاده قرار گرفت. کلریدکلسیم بعلت مزایای زیادی که در افزایشنرخ کسب مقاومت اولیه و کاهش زمان گیرش دارد، بعنوان رایج‌ترین تسریع‌کنندگی گیرشمطرح بود. در طی سالهای اخیر به دلیل شناخت اثر وجود یون کلرید در بتن مسلح بر رویخوردگی میلگردها، تسریع‌کننده‌های دیگر غیرکلریدی بر پایه فرمات کلسیم، نیتریتکلسیم، نیترات کلسیم، تیوسیانات سدیم یا کلسیم یا تری‌اتانول‌آمین رواج یافتند کهمشکلات خوردگی را ایجاد نمی‌کنند. همچنین مواد آلی محلول در آب متعلق به اسیدهایکربوکسیلیک نیز دسته دیگری از این مواد هستند. با این توضیحات می‌توان تسریع‌کننده‌هارا به دو دسته اصلی تقسیم نمود.

1- تسریع‌کننده‌هایبا پایه کلریدی

2- تسریع‌کننده‌هایغیرکلریدی

اگرچه در بعضی ازمنابع، تقسیم‌بندی دیگری وجود دارد که این مواد را به 4 دسته اصلی شامل نمک‌های محلولغیرآلی، ترکیبات محلول آلی، افزودنی‌های با گیرش سریع و آنی مخصوص بتن پاشیدنی وافزودنی‌های جامد متفرقه دسته‌بندی کرده است. با توجه به اینکه از نمک‌های حلالغیرآلی بیشتر از کلرید کلسیم استفاده می‌شود، لذا دسته‌بندی کلی تسریع‌کننده‌ها باپایه کلریدی و غیرکلریدی جامع‌تر است.

2-3-4-مکانیزم

2-3-4-1- تسریع‌کننده‌های با پایه کلریدی

کلریدکلسیممعمول‌ترین و اصلی‌ترین تسریع‌کننده‌ها است. از این ماده اولین بار در سال 1885 دربتن استفاده شد. از آن به بعد این تسریع‌کننده‌ به تنهایی يابه عنوان یک ترکیب اصلی در دیگر تسریع‌کننده‌ها بطور وسیعی کاربرد پیدا کرد. اثرتسریع‌کنندگی کلریدکلسیم بر روی سیمان، اساساً مربوط به اثر آن بر روی فاز C₃Sمی‌باشد. کلرید کلسیم فقط نرخ هیدراسیون مواد معدنی سیمان را اصلاح نمی‌کند، بلکهممکن است با آن نیز ترکیب شود و لذا بر روی خواص مقاومت، ترکیبات شیمیایی، سطح وتخلخل محصولات هیدراسیون نیز اثر بگذارد. افزایش مقاومت در سنین اولیه با افزایشمقدار محصولات هیدراسیون ایجاد می‌شود. کلرید کلسیم همچنین نرخ هیدراسیون C₂Sرا تسریع می‌کند. اگر چه مکانیزم تأثیر آن مشابه با اثر آن بر روی C₃Sاست، اما فعالیت آن بر روی C₂S بسیار جزئی و با سرعت بسیار کمتر صورت می‌گیردو لذا معمولاً این اثر در نظر گرفته نمی‌شود.

همچنینکلریدکلسیم واکنش بین C₃A و گچ را نیز تسریع می‌کند. بعد از اینکه گچدر واکنش با C₃Aمصرف گردید، کلرید کلسیم با C₃A وارد واکنش می‌شود و به شکل کلرورآلومیناتدر می‌آید. اثر کلرید کلسیم بر روی هیدراسیون C₄AF نیز مشابهاثر آن بر روی C₃Aاست.

2-3-4-2-تسریع‌کننده‌های غیرکلریدی

به دلیلمحدودیت استفاده از تسریع‌کننده‌های کلریدی استفاده از افزودنی‌های تسریع‌کنندهغیرکلریدی رو به افزایش است. معمولترین تسریع‌‌کننده‌های این دسته، فرمات کلسیم وتری‌اتانول‌آمین هستند که اغلب جهتخنثی کردن اثرات دیرگیرکنندگی افزودنی‌های کاهش‌دهنده آب استفاده می‌شوند. همچنیندر مواردی که به دلیل مشکلات خوردگی استفاده از تسریع کننده‌های کلریدی مجاز نمی‌باشداز این تسریع‌کننده‌ها استفاده می‌شود.

اگرچه تعدادیاز ترکیبات آلی دیگر مانند اوره، اسید اکسالیک، آمین‌ها و فرمالدئیدها هستند کهزمان گیرش را در سیمان تسریع می‌کنند، اما از این ترکیبات به صورت تجاری به عنوانتسریع‌کننده استفاده نمی‌شود.

فرمات‌کلسیم،هیدراسیون فاز C₃Sسیمان را تسریع می‌کند، اگر چه اثر آن مشابه کلرید کلسیم نمی‌باشد. تري‌اتانول‌آمین نیز هیدراسیون فاز C₃Aرا در سیمان تسریع می‌کند، گرچه هیدراسیون C₃S و C₂Sرا به تأخیر می‌اندازد، لذا اغلب بعنوان یک تسریع‌کننده گیرش مطرح است. همچنین ازاین ماده جهت خنثی کردن اثر دیرگیرکنندگی سایر افزودنی‌ها استفاده می‌شود.

از تسریع‌کننده‌هایغیرکلریدی، متعلقات مربوط به اسیدهای کربوکسیلیک نیز در هیدراسیون سیلیکات‌هایسیمان بصورت کاتالیزور عمل می‌کنند.

2-3-5- عوامل اصلی مؤثر بر مکانیزم اثر این مواد      

3-5-1- نوع، ترکیبات و مقدار افزودنی

اثر تسریع‌کننده‌ها بستگی زیادی بهترکیبات شیمیایی و مقدار مصرف آنها دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌شود.

الف) کلرید کلسیم

همانطور که گفته شد کلرید کلسیم درافزایش مقاومت اولیه و کاهش زمان گیرش اولیه و نهایی بسیار مؤثر است. مقدار بهینهمصرف کلرید کلسیم در بتن غیرمسلح بین 1 تا 4 درصد وزنی سیمان است، اگرچه توصیه می‌شودکه مقدار مصرف آن به ٪2 وزنی سیمان محدود شود.

این ماده علاوهبر تأثیر روی زمان گیرش، اثرات جانبی نیز دارد که باید به آن توجه گردد. اضافهکردن کلرید کلسیم مقدار کارایی بتن را افزایش می‌دهد و مقدار آب لازم را برایرسیدن به یک اسلامپ مشخص در مقایسه با یک مخلوط شاهد کاهش می‌دهد. همچنین مقدار آب‌انداختگیرا کاهش می‌دهد. هرچند مقدار تأثیر آن بر روی بتن به مقدار مصرف، نوع سیمان و دمایمخلوط دارد، مصرف آن تا حداکثر 2 درصد، بر روی مقدار هوای بتن اثری ندارد.

اضافه کردن اینافزودنی معمولاً بر روی مقاومت درازمدت اثری ندارد، اما گاهی باعث کاهش مقاومت دردرازمدت بخصوص در دمای زیاد می‌گردد.

بدلیل ایجاد پتانسیلخوردگی توسط این افزودنی، مصرف آن به وسیله اکثر آیین‌نامه‌ها ممنوع گردیده است.در آیین‌نامه بتن ایران (آبا) نیز مصرف آن تنها در بتن بدون میلگرد مجاز دانستهشده است. 

ب) فرمات کلسیم

فرمات کلسیم نیز مقاومت اولیه راافزایش می‌دهد و زمان گیرش را تسریع می‌کند. گرچه تأثیر آن به مراتب کمتر از کلریدکلسیم می‌باشد و مصرف زیادتر آن جهت حصول به عملکرد مشابه با کلرید کلسیم نیازاست. فرمات کلسیم گاهی با بعضی مواد مانند نیتریت سدیم ترکیب می‌شود تا کسب توسعهمقاومتی اولیه را بیشتر کند. عملکرد این نوعافزودنی تسریع کننده به شدت تحت تأثیر نوع سیمان مصرفی است (به دلیل اثر SO₃ موجود در سیمان برای عملکرد این ماده). مطالعات نشان داده است کهباید نسبت C₃A به SO₃ بزرگتر از 4 باشد تا فرمات کلسیم به عنوان یک تسریع کننده مؤثرعمل کند.

ج) تری‌اتانول‌آمین

این ماده بعنوان یک تسریع‌کنندگی گیرشاستفاده می‌شود و عملکرد آن در سرعت بخشیدن بر گیرش حتی مؤثرتر از کلرید کلسیماست. گاه  مقدار آن در مقایسه باکلرید کلسیم می‌تواند اثر مشابهی با آن در تسریع زمان گیرش ایجاد کند. مقدار مصرف1/0 تا 5/0 درصد آن (درصد وزنی سیمان) باعث می‌شود تا گیرش به سرعت رخ دهد. همچنینبا افزایش مقدار مصرف آن مقاومت کاهش می‌یابد.

د) نیترات کلسیم

نیترات کلسیم زمان گیرش را تسریع می‌کندو اثر متوسطی بر روی سخت‌شدگی دارد.

ه) نیتریت کلسیم

نیتریت کلسیم یک ماده تسریع کننده گیرشو سخت‌شدگی می‌باشد.

و) تیوسیانات سدیم

این ماده بعنوان یک تسریع کننده مقاومتمطرح است و در تسریع زمان گیرش اثر چندانی ندارد.

ز) تیوسولفات کلسیم

این ماده دارای اثر تسریع‌کنندگی درتوسعه مقاومتی است و عملکرد بهتری در مقایسه با نمك های سدیم مشابه خود دارد.

ج) کربنات سدیم و پتاسیم

این مواد در مقادیر مصرف بیشتر از 1/0٪(درصد وزنی سیمان) بعنوان تسریع کننده زمان گیرش عمل می‌کنند.

ط) کربنات لیتیم

این ماده نیز تنها بعنوان یک تسریع‌کنندهزمان گیرش عمل می کند.

ی) اسید کربوکسیليک

این مواد بعنوان تسریع‌کننده زمان گیرشو افزایش دهنده نرخ كسب مقاومت مورداستفاده هستند.

2-3-5-2-اثر نوع سیمان

اثر تسریع‌کننده‌ها به ترکیب شیمیاییسیمان مصرفی بخصوص مقدار گچ موجود در آن بستگی دارد. بطور مثال کلرید کلسیم درسیمان‌های پرتلند معمولی بسیار مؤثرتر از سیمان‌های زودگیر عمل می‌کند. همچنینکلرید کلسیم دارای اثر تسریع‌کنندگی در هیدراسیون سیمان پوزولانی می‌باشد. درسیمان‌های سرباره‌ای کلرید کلسیم در دماهای زیاد دارای اثر تسریع‌کنندگی است.

تسریع‌کننده فرمات کلسیم نیز در سیمان‌هایپرتلند دارای مقدار کم گچ دارای اثر تسریع‌کنندگی در مقاومت است و تنها در سیمان‌هاییمؤثر عمل می‌کند که نسبت C₃A به SO₃ بزرگتر از 4باشد.

2-3-5-3-دما

دما نیز نمی‌تواند اثر قابل توجهی درعملکرد تسریع کننده‌ها داشته باشد. بطور مثال تحقیقات نشان داده است که اثر تسریعکنندگی کلرید کلسیم در دمای 0 تا 5 درجه سلسیوس بیشتر از دمای ˚20درجه سلسیوس است.

2-3-6-اثرات

2-3-6-1-بتن تازه

الف) کارایی

تسریع کننده‌ها دارای اثر قابل ملاحظه‌ایبر روی کارایی نیستند. اگرچه بعضی از تسریع کننده‌ها مانند کلرید کلسیم مقدارکارایی را به مقدار ناچیزی افزایش می‌دهد و مقدار نیاز آب را برای حصول به یککارایی مشابه با بتن شاهد به مقدار کمی کاهش می‌دهد.

ب) سفت شدن

تسریع کننده‌ها زمان گیرش بتن را کاهشمی‌دهند در نتیجه افت روانی به مقدار ناچیزی بیشتر از یک بتن شاهد خواهد بود.

2-3-6-2-مرحله گیرش

الف) زمان گیرش

تسریع کننده‌ها زمان گیرش بتن را کاهشمی‌دهند. بعضی از انواع تسریع کننده‌ها مانند کلرید کلسیم زمان گیرش اولیه وثانویه را بطور قابل توجهی کاهش می‌دهند.

ب) دمای هیدراسیون

تسریع کننده‌ها نرخ هیدراسیون سیمان راافزایش می‌دهند و لذا نرخ گرمای آزاد شده افزایش می‌یابد.

ج) آب انداختگی

تسریع کننده‌ها به دلیل اینکه باعث می‌شوندواکنش‌های هیدراسیون و زمان مرحله گیرش سریع‌تر رخ دهد، لذا نرخ و مقدار آبانداختگی را کاهش می‌دهند.

د) جمع‌شدگی خمیری:

در اثر مصرف تسریع کننده تقلیل می‌یابد،اما باعث افزایش ترک‌خوردگی خمیری بتن می‌شود.

3-6-3-مرحله سخت شدن

الف) گرمای هیدراسیون

معمولاً تسریع کننده‌ها نرخ گرمایهیدراسیون را در سنین اولیه سخت شدن افزایش می‌دهند. اما کل گرمای ناشی ازهیدراسیون در مقایسه با بتن شاهد تقریباً یکسان خواهد بود.

ب) توسعه مقاومتی

اصلی ترین مزیت استفاده از تسریع کننده‌هاتوسعه زیاد مقاومت در سنین اولیه است.

2-3-6-4-مرحله سخت‌شدگی

الف) مقاومت

روند کسب مقاومت در سنین مختلف بستگیبه نوع تسریع کننده دارد. مثلاً کلرید کلسیم مقاومت اولیه بتن را افزایش می‌دهد.اما مقاومت دراز مدت را کم می‌کند. فرمات کلسیم برخلاف کلرید کلسیم مقاومت را تا28 روز را نیز افزایش می‌دهد. نیتریت کلسیم مقاومت 1، 3 و 28 روزه را افزایش می‌دهد.تیوسولفات سدیم و فرمالدئید زمان گیرش را تسریع می‌کند اما مقاومت فشاری را درمقایسه با بتن شاهد مقداری کاهش می‌دهد.

ب) جمع‌شدگی حرارتی

جمع‌شدگی حرارتی با مصرف تسریع‌کننده‌هاتشدید می‌شود.

ج) جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن

سرعت اولیه‌اش با مصرف تسریع‌کننده‌هاکم می‌شود، زیرا بتن زودتر گرفته و مانع خروج آب از حجم خود می‌شود.

د) خزش و تغییرات حجمی

 بعضی از تسریع کننده‌ها ممکن است دوام دراز مدتبتن را مقداری کاهش دهند. مثلاً استفاده از کلرید کلسیم با مقدار مصرف زیاد مقاومتسولفاتی را کاهش می‌دهد. همچنین مقاومت در برابر یخ زدن و ذوب شدن متوالی بااستفاده از تسریع کننده‌ها در سنین اولیه افزایش یافته، اما در دراز مدت کاهش می‌یابدکه در این صورت استفاده از مواد حباب هوازا توصیه می‌گردد.

2-3-7-نحوه مصرف

2-3-7-1-نسبت‌های مخلوط

همانطور که گفته شد، تسریع‌‌کننده‌هااثر چندانی بر روی کارایی و مقدار هوای بتن ندارند. لذا نسبت‌های اجرای مخلوطمشابه با بتن شاهد خواهد بود. تنها در صورتی که این مواد بصورت مایع استفاده می‌شوندباید مقدار آب افزودنی را در محاسبه مقدار آب لازم طرح در نظر گرفت.

2-3-7-2- مقدار مصرف

از مقدار مصرف بیش از اندازه به دلیلامکان رفتار گیرش غیرمعمول و نامناسب باید جلوگیری نمود. مقدار مصرف دقیقاً بستگیبه نوع و ترکیب شیمیایی تسریع کننده، نوع سیمان مصرفی، مقادیر اجزاء مخلوط بتن،دمای ساخت بتن‌ و بتن‌ریزی، دمای عمل‌آوری و ... دارد. مقدار مصرف دقیق باید توسطآزمایشگاه و با در نظر داشتن شرایط محیطی واقعی مشخص شده باشد.

بطور مثال مقدار مصرف معمول کلریدکلسیم 1 تا 4 درصد وزنی سیمان است. گرچه توصیه شده است تا مقدار مصرف به 2 درصدوزنی سیمان محدود گردد. استفاده از کلرید کلسیم در بتن‌های مسلح مجاز نمی‌باشد. همچنینمقدار مصرف معمول فرمات کلسیم بین 2 تا 3 درصد وزنی سیمان است.

حداکثر نرخ افزایش مقاومت در 3 روز اولعمل‌آوری اتفاق می‌افتد. نرخ افزایش و طول مدت آن بستگی به نوع و ترکیب شیمیاییافزودنی، مقدار مصرف آن، نوع سیمان، مراحل مخلوط کردن، دمای ساخت و عمل‌آوری ونسبت آب به سیمان و ... دارد.    

2-3-7-3- نحوه اضافه کردن

تسریع‌کننده‌ها به شکل جامد پودری یامایع بکار می‌روند. باید دقت داشت بعضی از تسریع‌کننده‌ها بطور مستقیم با سیمانترکیب نشوند. زیرا ممکن است باعث گیرش ناگهانی و کاذب گردند. بنابراین توصیه می‌شودتا ابتدا به آب مخلوط اضافه شوند و سپس به دیگر اجزاء مخلوط ترکیب گردد.

در صورتیکه انواع دیگری از موادافزودنی نیز استفاده می‌شود باید بطور جداگانه و طبق توصیه‌های سازنده و آزمایشگاهبه مخلوط اضافه شود مگر اینکه از اندرکنش مناسب آنها مطمئن باشید. تولید کنندهباید کلیه نکات مصرف ماده و روش استفاده آن را مشخص کند.

2-3-8- توصیه‌هايمصرف

• استفاده از کلرید کلسیم در سازه‌های بتنی مسلح ممنوع است.
• از کلرید کلسیم در شرایط هوای گرم و یا عمل‌آوری با بخار نباید استفاده شود.
• استفاده از کلرید کلسیم باید به 2 درصد وزنی سیمان محدود شود. 
• كلريد كلسيم نبايد با سيمانهاي پرآلومين (برقي يا نسوز) بكار رود زيرا كندگيري بدنبال دارد.
• هر چند در هواي معمولي يا گرم مي‌توان زودگيركننده ها را بكار برد، اما بويژه در هواي گرم بايد به گيرش خيلي سريع يا گرمازايي سريع در قطعات حجیم و تنش‌های حرارتی و ترك خوردگي ناشي از آن توجه داشت.
•  معمولاً زودگيري به نوعي با كاهش مقاومت دراز مدت و دوام و كاهش برخي پارامترهاي مكانيكي همراه است. به هرحال اين خسارات نبايد زياد باشد وگرنه از مصرف اين مواد بايد پرهيز كرد.
•  طرح مخلوط بتن و مقدار مصرف افزودني مورد نظر بايد به دقت مشخص گردد و سپس مخلوط آزمون ساخته شود و پارامترهاي مهم بويژه زمان گيرش و مقاومت هاي اوليه كنترل گردد. به هرحال مقدار مصرف بايد در محدوده توصيه شده توسط توليد كننده باشد.
• هنگام استفاده از تسریع‌کننده‌های غیرکلریدی باید در انتخاب آنها دقت شود زیرا در بعضی از آنها نمک‌های محلول وجود دارد که ممکن است باعث خوردگی میلگردها شود.
• در یخبندان نبايد از افزودني‌هاي زودگيركننده استفاده شود براي اينكه در نقطه انجماد افزود‌ني‌هاي زودگيركننده ضعيف عمل مي‌كنند. افزودني‌هاي زودگيركننده مخصوص در دسترس هستند كه بدون اینکه تأثیرات مضری را ایجاد کنند، باعث كاهش آب و تسريع هيدراسيون در دماي پايين‌تر از 7 درجه سانتي‌گراد مي‌شوند.

2-4- کندگیرکننده‌ها(دیرگیرکننده‌ها)

2-4-1- تعریف

کندگیرکننده‌هاموادی هستند که با کنترل و ایجاد تأخیر در هیدراسیون اجزاء سیمان، سرعت گیرش راکاهش داده و سبب افزایش مدت زمان گیرش سیمان می‌شوند. این مواد سبب تأخیر درهیدراسیون سیمان بدون تأثیر بر روی خواص مکانیکی طولانی مدت بتن می‌شوند.

2-4-2- مقدمه

مواد افزودنیکندگیرکننده در بتن، عمدتاً جهت جبران تأثیر دمای زیاد و از بین بردن اثراتنامطلوب آن استفاده می‌شوند. از این‌رو بیشترین استفاده این مواد برای بتن‌ریزی درهوای گرم است. همچنین این مواد برای حفظ کارایی بتن در طول مدت بتن‌ریزی و یا برایغلبه بر مشکلاتی که هنگام تأخیر بین مرحله اختلاط و بتن‌ریزی رخ می‌دهد، استفادهمی‌شوند. این مواد در جلوگیری از بروز ترک در تیرهای باربر، عرشه پل‌ها یا دال‌هاسودمند هستند. همچنین با حفظ کارایی بتن در فواصل قطع بتن‌ریزی از ایجاد درزهایسرد جلوگیری می‌کنند.

استفاده ازکندگیرکننده‌های گیرش در سازه‌های بتنی باعث فراهم کردن شرایط لازم جهت زمان حملطولانی‌تر، فاصله حمل بیشتر و از بین بردن هزینه‌های جابجایی دستگاه‌های مخلوط‌کنمرکزی می‌شوند. همچنین مدت زمان بیشتری را برای پرداخت سطح در ابتدا و انتهای کارفراهم می‌کنند و به از بین بردن درز سرد در کف‌سازی و در مواقع از کار افتادگیدستگاه‌ها کمک می‌کنند. کندگیرکننده‌ها همچنین برای مقاومت در برابر ترک‌خوردگیناشی از جمع‌شدگی حاصل تبخیر که در دال‌های افقی احتمال وقوع دارد، مورد استفادهقرار می‌گیرند. از کاربردهای دیگر آنها در بتن‌های پیش‌تنیده می‌باشد که از گیرشبتنی که در تماس با مسلح کننده‌هاست، قبل از لرزاندن بتن جلوگیری می‌کند. در غیراینصورت احتمال ترک‌خوردگی در ناحیه تماس میلگردها و بتن افزایش می‌یابد. همچنیناین افزودنی‌ها شرایط استفاده از عمل‌آوری در دمای بالا را در تولید بتن پیش تنیدهبدون تأثیر بر روی مقاومت درازمدت بتن فراهم می‌کند.

کندگیرکننده‌هایگیرش به سبب داشتن چنین مزایایی، به عنوان یک ترکیب رایج در صنعت بتن به کار می‌روند.

2-4-3- ترکیب

اصلی‌ترین انواعافزودنی‌های کندگیرکننده عبارتند از:

- دیرگیرکننده‌هایغیرآلی (معدنی) نظیر برخی فسفات‌ها، نمک‌های روی، برات‌ها و برخی از کلریدها،

* در عمل صرفاً از فسفات کلسیم استفاده می‌شود.

- دیرگیرکننده‌هایآلی نظیر شکرها و مشتقات آن‌ها و اسیدهای مربوطه، گلوکونات‌ها بویژه گلوکوناتسدیم،

- اسیدهایلیگنوسولفونیک و نمک‌ها و مشتقات اصلاح شده آن‌ها،

- اسیدهاینفتالین سولفونیک و نمک‌های آن‌ها،

- اسیدهایهیدروکسیلات کربوکسیلیک و مشتقات و نمک‌های آن‌ها،

لازم به ذکر استبسیاری از افزودنی‌های کندگیرکننده خاصیت روان‌کنندگی نیز دارند. در واقع بسیاریاز ترکیبات اصلی که در ساخت روان‌کننده‌ها استفاده می‌شوند، در تولید کندگیرکنندهنیز استفاده می‌شوند. معمولاً از افزودنی‌های دیرگیرکننده به تنهایی استفاده نمی‌شودو افزودنی‌های روان کننده/ کاهنده آب دیرگیرکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2-4-4- مکانیزمعملکرد

مکانیزم‌های کندگیرکنندگیتوسط بسیاری از محققین مورد مطالعه قرار گرفته و چندین نظریه برای توضیح این مکانیزمارائه شده است. نقش ترکیبات کندگیرکننده به روش ساده‌ای بیان می‌شود. این افزودنی‌هایک لایه فیلم نازک بر روی ذرات سیمانی ایجاد می‌کنند (با واکنش با ترکیبات C₃A و C₃S موجود در سیمان) و بنابراین منجر به جلوگیری یا کاهش واکنش آنهابا آب می‌شوند. ضخامت این لایه نازک تعیین می‌کند که به چه میزان، سرعت هیدراسیونکند شده است. بعد از مدتی، این فیلم از بین می‌رود و هیدراسیون شروع می‌شود. بههرحال، باید توجه داشت که در بعضی موارد هنگامی که مقدار افزودنی از یک حد بحرانیبالاتر می‌رود، هیدراسیون ترکیبات سیمان فراتر از مرحلۀ خاصی نمی‌رود و خمیر سیمانهیچگاه گیرش پیدا نمی‌‌کند. بنابراین، مهم است تا از استفاده بیش از حد از افزودنیکندگیرکننده در بتن اجتناب شود.

2-4-5- عواملمؤثر بر عملکرد

نوع و مقدارافزودنی و مرحله‌ای که به مخلوط اضافه می‌شود از عوامل تأثیرگذار میزانکندگیرکنندگی است. سایر عوامل تأثیرگذار بر درجۀ کندکنندگی شامل نسبت آب به سیمان،مقدار سیمان، C₃A و مقدار قلیاییموجود در سیمان می‌باشد. تأثیر کندگیرکننده در صورتی که اضافه کردن آن به بتن تازهبا چند دقیقه تأخیر همراه باشد، افزایش پیدا می‌کند.

2-4-6- اثرات

2-4-6-1- بتنتازه

الف) روانی

افزودنی‌هایکندگیرکننده مقدار روانی را برای مدت بیشتری حفظ می‌کنند.

ب) مقدار هوا

در اثر استفادهاز این مواد، مقدار هوای بتن افزایش می‌یابد.

ج) افت اسلامپ

همان‌طور که گفتهشد اغلب کندگیرکننده‌ها دارای خاصیت روان‌کنندگی و یا کاهندگی آب هستند. لذا درنسبت آب به سیمان ثابت، افزودن آن‌ها اسلامپ اولیه را افزایش می‌دهد، اما نرخ افتاسلامپ را نیز در مقایسه با بتن شاهد بالاتر خواهد برد.

د)آب‌انداختگی

کندگیرکننده‌هابر روی پتانسیل بتن تازه جهت ته‌نشینی و آب‌انداختگی اثرات متفاوتی دارند. بعضی ازاین مواد مانند گلوکونات‌ها آب‌انداختگی را افزایش می‌دهند، اما گلوکزها باعث کاهشآب‌انداختگی می‌شوند. لیگنوسولفونات‌ها معمولاً اثر چندانی ندارند.

ه) گیرش

استفاده ازافزودنی‌های کندگیرکننده معمولاً باعث تأخیر در گیرش اولیه و نهایی بتن می‌شوند. تأخیردر زمان گیرش به نوع افزودنی و به خصوص به مقدار آن و دمای هوا و دمای بتن بستگیدارد.

و) جمع‌شدگیخمیری

با مصرف کندگیرکننده‌ها افزایش می‌یابد،اما ترک‌خوردگی خمیری را کم می‌کند.

2-4-6-2- بتن سختشده

الف) مقاومت

به علت عمل کندگیرکنندگی،مقاومت یک روزۀ بتن کاهش می‌یابد. به هرحال، اثر این مواد در مقاومت درازمدت ناچیزاست.

ب) جمع‌شدگیحرارتی

با مصرف کندگیرکننده‌ها کم می‌شود.

ج) جمع شدگی وخزش

نرخ جمع‌شدگیناشی از خشک شدن و خزش بتن با استفاده از کندگیرکننده‌ها ممکن است افزایش پیدا کند،ولی مقادیر آن در درازمدت افزایش پیدا نمی‌کند.

2-4-7- توصیه‌هایمصرف

• آزمایش‌‌های کنترل باید بر روی افزودنی‌های مایع انجام شود تا انطباق مواد با الزامات تأیید گردد. آزمایش‌های شناسایی شامل مقدار کلراید و مقدار مواد جامد، pH و طیف سنجی مادون قرمز می‌باشد.
• هنگام استفاده از این مواد، باید عمل‌آوری و محافظت، به علت پتانسیل زیاد ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی بتن و آب انداختن صورت گیرد.
• در مواردی که احتمال ترک خوردگی ناشی از تبخیر و نشست خمیری در اثر بار مرده در طول بتن‌ریزی وجود دارد استفاده از این مواد توصیه نمی‌گردد.
• در انبار كردن مواد کندگیرکننده آلي بايد به دما و تابش آفتاب توجه داشت زيرا مي‌تواند زودتر از مواد غيرآلي فاسد شود.
• درصورتي كه تبخير از سطح بتن زياد باشد و از مواد كندگيرکننده در بتن استفاده شود ممكن است احتمال ترك‌خوردگي بيشتر شود.
• در هواي گرم بويژه براي حمل طولاني بهتر است از مواد كندگيرکننده استفاده نمود. اين مواد مي‌توانند افت اسلامپ را كاهش دهند كه از نظر اجرايي اهميت زيادي دارد.
• افزايش زمان گيرش به ميزان بيش از 4 ساعت توصيه نمي‌شود. امروزه افزودنی‌های خاصی به بازار عرضه شده‌اند که زمان گیرش را بیش از 24 ساعت به تأخیر می‌اندازد اما این مواد با مشخصات استاندارد موجود تطابق ندارند.
• در بتن‌هاي حجيم مواد كندگيركننده مي‌توانند بدليل كاهش سرعت هيدراسيون در ساعات اوليه، سرعت گرمازايي را كاهش دهند.
• در زماني كه مشکل ايجاد درز سرد بين لايه هاي بتن ريزي وجود دارد يكي از روش هاي رفع مشكل، افزايش زمان گيرش مي‌باشد كه با مصرف مواد ديرگير حاصل مي‌شود.
• كندگيري حاصله از مواد كندگيرکننده استاندارد، معمولاً مقاومت‌هاي بتن را پس از چند روز كاهش نمي‌دهد و گاه مقاومت هاي درازمدت ممكن است افزايش يابد و معمولاً به افزايش دوام نيز كمك مي‌كند.
• با توجه به ميزان كندگيري لازم، طرح مخلوط بتن و مقدار افزودني کندگيركننده بايد مشخص شود. به هرحال مقدار مصرف بايد در محدوده توصيه شده توسط توليد كننده باشد.
• مصرف بيش از حد كندگيركننده ممكن است اخلال جدي در گيرش بوجود آورد كه به آب انداختن و روان‌شدگي بتن مي‌انجامد و ممكن است بتن را عملاً غيرقابل مصرف نمايد.

2-5- مواد حباب‌زا(حباب‌ساز)

2-5-1- تعریف

مواد افزودنیحباب‌ساز موادی هستند که سبب ایجاد حبا‌ب‌های عمدی ریز هوا در بتن می‌شوند.

2-5-2- مقدمه

از دهه 40 میلادی،آثار و خواص افزودنی‌های حباب‌ساز در بتن بتدریج در آمریکا شناخته شد و بکار رفت.برخی کارخانه‌های سیمان در آمریکا، به تجربه دریافته بودند که افزودنی پیه گاو بهکلینکر در هنگام آسیاب آن در کارخانه، عمل آسیاب کردن را تسهیل می‌بخشد. بعدهادریافتند که بتن‌های ساخته شده با این نوع سیمان‌ها از دوام مناسبی برخوردار بودند،در حالیکه بتن‌های مشابه با همان نسبت آب به سیمان خیلی سریعتر از بین می‌رفتند.این یافته‌ها بسیار مهم و عجیب تلقی شده و به کشف خواص یا ساختار میکروسکوپی خمیرسیمان حاوی حباب‌ها منجر گردید. امروزه مصرف این مواد بصورتی فراگیر شده است که دراغلب آیین‌نامه‌ها مصرف این مواد بویژه زمانی که بتن در معرض چرخه‌های یخ‌زدن و آب‌شدنمکرر قرار دارد، توصیه می‌شود یا الزامی دانسته شده است.

2-5-3- ترکیب

بسیاری از مواد وجوددارند که قابلیت ایجاد حباب در خمیر سیمان را دارند، اما آنچه در مورد افزودنی‌هایحباب‌ساز مهم است ایجاد حباب‌هایی با ساختار مناسب و پایدار است. امروزه اکثر حباب‌زاهاییکه به شکل تجاری در دسترس هستند، در یکی از دسته‌های زیر قرار می‌گیرند.

- نمک‌های صمغ‌هایچوب (وینسول)، نمک‌های مواد پروتئینی

- نمک‌هایاسیدهای نفتی

- نمک‌های آلیهیدروکربن‌های سولفوناته

- دترجنت‌هایمصنوعی

- اسیدهای رزینیو چرب و نمک‌های آن‌ها

2-5-4- مکانیزماثر حباب‌زاها

معمولاً موادحباب‌زا با آهک موجود در سیمان در مجاورت آب ترکیب شده و حباب ریز تولید می‌کنند. حباب‌هايهواي عمدي ايجاد شده در خمير سيمان، ريز و پخش هستند. ميلياردها حباب ريز در يكمتر مكعب بتن يا ملات توسط اين مواد حباب‌زا بوجود مي‌آيد كه كاملاً پخش و توزيعشده‌اند. وقتي بتن يا ملات در برابر چرخه‌های متوالی يخ‌زدن و آب‌شدن پايداري مي‌كندكه فاصله حباب‌ها از يكديگر بيش از 2/0 ميلي متر نباشد.

2-5-5- عواملمؤثر بر مقدار حباب هوای ایجاد شده

درصد هوا و توزيعاندازه (دانه‌بندي) حباب‌هاي توليد شده در بتن حباب‌دار متأثر از تعدادي از عواملمي‌باشد كه اهم آنها در زير مي‌آيد.

- ماهيت (طبيعت وجنس) و مقدار افزودني مصرفي

- ماهيت و مقدارمصالح مصرفي در بتن حبابدار

- اسلامپ يارواني بتن

- روش اختلاط،حمل، تراکم و شرایط اجرایی بتن

الف) ماهیت ومقدار افزودنی مصرفی

نوع افزودنی بکاررفته در نوع حباب ایجاد شده، مقدار حباب ایجاد شده و اندازه حباب‌ها مؤثر است.

ب) مصالح مصرفی

شکل دانه‌بندیسنگدانه، وجود مواد آلی در سنگدانه، نوع و ریزی سیمان و ناخالصی‌های آب بر میزانمصرف مواد حباب‌زا و میزان حباب‌های ایجاد شده اثرگذار است. استفاده از سنگدانه دارایدانه‌بندی با بافت ریز، مصرف مواد حباب‌زا را برای رسیدن به میزان حباب معینافزایش می‌دهد. تیزگوشه بودن سنگدانه‌ها بخصوص در مورد ماسه‌ها مصرف حباب‌زا راافزایش می‌دهد. وجود مواد آلی در سنگدانه و آب به افزایش حباب‌زایی و کاهش مصرفحباب‌زا منجر می‌گردد.

افزایش در سختییا قلیایی‌های آب، بر مصرف مواد افزودنی اثرگذار است. افزایش سختی آب موجب کاهشحباب‌زایی و افزایش مصرف مواد حباب‌زا و افزایش قلیایی‌های آب موجب کاهش مصرف موادحباب‌زا می‌شود.

وقتي ريزي سيمانبيشتر مي‌شود، مقدار مصرف ماده حباب‌زا بايد بيشتر شود، زيرا حباب هواي كمتريايجاد مي‌شود. سيمان‌هاي زودگیر و همچنين سيمان‌هاي حاوي پوزولان و سيمانهايسرباره‌ای، معمولاً مقدار مصرف حباب‌زا را بيشتر مي‌كنند. سيمان‌های با قليايي بالامقدار مصرف مواد حباب‌زا را كم مي‌كند.

وقتي ريزدانه اعماز ماسه ريز يا مواد گذرنده از الك 75 ميكرون (مواد ريزدانه) يا ميزان سرباره،پوزولان يا پودر سنگ موجود در بتن بيشتر مي‌شود، خاصيت حباب‌زايي كم شده و مصرفماده حباب‌زا بيشتر مي‌شود. همچنین مصرف افزودني كلريد كلسيم حباب‌زايي را بيشتر مي‌كند.

با مصرف موادروان‌كننده معمولي، مقدار مصرف حباب‌زا به ميزان يك سوم يا بيشتر كاهش مي‌يابد.فوق‌روان‌كننده ممكن است خاصيت معکوس نیز داشته باشند. به هرحال با مصرف هر نوعافزودني ممكن است كاهش يا افزايش حباب‌زايي را داشته باشيم.

وقتی مقدار سیمانافزایش یابد، مقدار مصرف مواد حباب‌زا افزایش می‌یابد. در عیار سیمان یا موادسیمانی بیشتر از 400 کیلوگرم ممکن است اشکالاتی در حباب‌زایی بوجود آید.

پ) اسلامپ یاروانی بتن

وقتی نسبت آب بهسیمان بیشتر شده و یا بعبارتی روانی بتن بالاتر رود، حباب‌زایی بیشتر شده و در نتیجهمصرف مواد حباب‌زا کاهش می‌یابد. البته در بتن‌های خیلی روان نیز ممکن است فاصلهحباب‌ها زیاد شود و خاصیت آنها در بتن کم شود. در این حالت حباب‌های درشت‌تری تولیدمی‌شوند.

ت) روش اختلاط،حمل، تراکم و شرایط اجرایی بتن

اگر دماي بتن ياهوا زياد شود، حباب‌ها كم و بزرگ‌تر مي‌شوند و فاصله حبابها از هم زياد مي‌شود ومشكل جدي براي بتن حباب‌دار ایجاد مي‌شود. در دماي بتن بيش از 22 درجه و در دمايهواي بيشتر از 26 درجه به تدريج كار كنترل حبابها مشكل شده و مصرف حباب‌زا افزايش می‌يابد،ولي به هرحال حباب‌ها اندازه و فاصله مناسب را نخواهند داشت.

نوع مخلوط‌كن،مقدار بتن مخلوط شده و سرعت و زمان (مدت) اختلاط بر حباب‌زايي موثر است. حجم كمترو سرعت بيشتر مخلوط‌کن حباب‌زايي را بالا مي‌برد، اما افزايش مدت اختلاط در ابتداباعث افزايش حباب‌زايي (3 تا 5 دقيقه) و پس از آن به كاهش حباب‌ها منجر مي شود. بههرحال فاصله حباب‌ها با افزايش مدت چندان زياد نمي‌شود. با افزودن آب به مخلوط‌،ممكن است میزان حباب‌ها تغيير نمايد. در مدت حمل بويژه در کامیون مخلوط‌کن، مقدارحباب‌ها كم مي‌شود. پمپ كردن بتن معمولاً مقدار حباب‌ها را كم مي‌كند.

همچنین لرزش‌هاييكه براي تراكم بتن بكار مي روند، به تدريج حباب‌های هوا را از بتن خارج مي‌كنند، بهخصوص اگر مقدار لرزاندن از یک حد تجاوز کند.

2-5-6- مقدارحباب هواي لازم در بتن

با توجه به شرايطمحيطي از نظر يخبندان و آب‌شدگي يا ساير شرايط موجود در حين بهره برداري در هرآيين‌نامه‌اي درصد حباب هواي لازم مشخص مي‌شود. مقدار حباب هواي لازم در بتنمعمولاً به حداكثر اندازه سنگدانه مصرفي ارتباط دارد. معمولاً هرچقدر خمير سيمانبتن كمتر باشد، درصد حباب هواي لازم در بتن كمتر مي‌شود، در حالي‌كه ممكن است عملاً‌درصد حباب هوا در خمير سيمان ثابت باشد.

هر چقدر شرايطمحيطي حادتر باشد، درصد حباب هواي لازم بتن بيشتر مي‌شود. با كاهش حداكثر اندازهسنگدانه بتن، درصد حباب هواي لازم افزايش مي‌يابد. معمولاً حداكثر حباب هواي لازمدر بتن‌های دارای حداكثر اندازه سنگدانه 10 ميلي‌متر و در شرايط حاد، حداقل 5/7درصد و براي حداكثر اندازه 150 ميلي‌متر و شرايط متوسط، 3 درصد مي‌باشد. بديهي استبراي حداكثر اندازه‌هاي 75/4 يا 38/2 ميلي‌متر براي ملات‌ها ممكن است حباب هوا بهحدود 10 درصد برسد و در خمير سيمان در حدود 15 تا 20 درصد خواهد بود. رواداري مجازدرصد حباب هواي بتن معمولاً 1 تا 5/1 درصد در كارگاه مي‌باشد.

2-5-7- اثراتمصرف

2-5-7-1- اثر برروی خواص بتن تازه

الف) کارایی

مصرف مواد حباب‌زادر یک نسبت آب به سیمان ثابت، کارایی و اسلامپ بتن را بیشتر می‌کند. حتی هنگامی‌کهتحت شرایطی اسلامپ یکسانی وجود دارد، بتن حاوی مواد حباب‌زا دارای کارایی بیشتر وچسبنده‌تر از بتن مشابه و فاقد حباب‌زا است، مگر اینکه عیار سیمان زیاد باشد.

• در عيار سيمان زياد، بتن حبابدار به شدت چسبناك مي شود و پرداخت سطح آن مشكل مي گردد.

ب) آب انداختن وجداشدگی

جداشدگي و آب‌انداختنبتن تازه با استفاده از مواد حباب‌زا كاهش مي‌يابد.

پ) جمع‌شدگی بتنتازه

با مصرف موادحباب‌زا جمع شدگی بتن تازه در هنگام گیرش کاهش می‌یابد و یا حتی انبساط جزیی را بههمراه می‌آورد. به هر حال در مجموع جمع شدگی خمیری کاهش می‌یابد.

2-5-7-2- اثر برروی خواص بتن سخت شده

الف) مقاومت

وجود حباب‌هايعمدي در بتن همانند وجود حباب‌هاي غيرعمدي، مقاومت بتن را كاهش مي‌دهد، اما مقداركاهش يكسان نخواهد بود. به ازاي‌ هر يك درصد حباب هواي عمدي در بتن عملاً 3 درصدمقاومت کاهش مي‌یابد، در حالي‌كه ازاي هر يك درصد حباب هواي غيرعمدي (EntrappedAir) كه بدليل عدم تراكم كافي بوجودمي‌آيد بيش از 5 درصد مقاومت كاهش مي‌یابد. اگر عيار سيمان در بتن، متوسط تا زيادباشد كاهش مقاومت ناشي از وجود حباب هواي عمدي افزايش مي‌يابد. هر چند بايد گفتاگر به كمك مواد حبابزا بتوانيم مقدار آب را كاهش دهيم، مقدار نسبت آب به سيمان كمشده و بخشی از این کاهش مقاومت جبران می‌شود (با فرض عيار سيمان و اسلامپ ثابت).

ب) نفوذپذیری

نفوذپذيري بتنسخت شده با وجود حبابهاي ريز و پخش در خمير سيمان به شدت کاهش می‌یابد که در افزايشدوام بتن مؤثر است.

پ) جذب آب

جذب آب مويينهبتن حباب‌دار نيز به مراتب كمتر از بتن معمولي است که اين عامل نيز در افزايش دوامبتن موثر است.

ت) مقاومت دربرابر چرخه‌های یخ‌زدن و آب شدن

مهمترين تأثيرمواد حباب‌زا در بتن سخت شده، افزايش پايايي بتن در برابر چرخه‌های متوالی يخ‌زدنو آب‌شدن است. وجود حباب هاي ريز و بسته كه همچون يك ماسه ريز و نرم عمل مي كنند،نفوذ پذيري را كاهش مي‌دهد و همچنين انبساط ناشي از يخ‌زدن آب توسط اين حباب هاتحمل مي‌گردد و تنش‌هاي قابل توجهي را به خمير سيمان منتقل نمي‌كند و دوام بتنبالا مي‌رود.

ث) نفوذ پرتوهایرادیواکتیو

وجود حباب هايعمدي به شدت به افزايش نفوذ پرتوها به بتن كمك مي‌كنند و لذا استفاده از اینافزودنی در بتن‌هایی که به عنوان سپر در برابر پرتوهای رادیواکتیو بکار می‌روند، بهشدت زیان‌آور است.

ج) جمع شدگی ناشیاز خشک شدن

در ملات‌ها و بتنوجود حباب باعث افزايش قابليت نگهداري آب در بتن سخت شده مي شود و جمع شدگي ناشياز خشك شدگي ملات و بتن سخت شده كاهش مي يابد و از اين نظر ترك خوردگي كم تر مي‌گرددو دوام افزايش مي‌يابد.

2-5-8- انباركردن

مواد حباب‌زا بهدو صورت جامد (پودر يا پولك) يا مايع توليد و مصرف مي‌شوند. اين مواد حتي بصورتمايع در اثر يخبندان آسيب نمي‌بينند، اما در دستورالعمل توليدكنندگان جلوگيري ازيخ زدن آنها توصيه مي‌شود. معمولاً‌ تا 6 ماه نگه‌داري در شرايط مساعد مشكلي براياين مواد به وجود نمي‌آيد، اما پس از 6 ماه انجام آزمايش بر روي آن‌ها و انطباق آن‌هابا مشخصات استاندارد ضروري به نظر مي‌رسد.

2-5-9- نحوه مصرف

بهتر است مادهحباب‌زا بصورت مايع يا محلول به بتن اضافه شوند. مقدار مصرف مواد پودري بسيار كماست و نمي تواند به خوبی و با سرعت در بتن مخلوط و توزيع شود. معمولاً مواد پودریپروتئینی به میزان 4 تا 5 درصد در آب حل می‌شوند.

مقدار مصرف موادافزودني حبابزاي مايع يا محلول، عملاً از حدود 05/0 تا 15/0 درصد وزن سيمان تغييرمي‌كند كه در مقايسه با ساير افزودني ها ناچيز به نظر مي‌رسد. برای مثال میزانمصرف مواد پودری پروتئینی در بتن عملاً 002/0 تا 007/0 درصد وزن سیمان خواهد بودکه به شدت ناچیز است و هزینه بسیار کمی را به مصرف‌کننده تحمیل می‌کند.

مقدار مصرفافزودني حبابزا با انجام آزمايش و دستيابي به مقدار حباب هواي مورد نظر و خواصمطلوب در بتن تعيين مي‌شود و تابع عوامل مختلفي است كه با تغيير نوع سنگدانه وسيمان يا مقدار آن‌ها، تغيير رواني بتن و دانه‌بندي سنگدانه تغيير مي‌نمايد.

حداكثر مقدارمصرف افزودنی حباب‌زا در بتن هاي سفت‌، پرسيمان، حاوي ماسه هاي ريز زياد و موادريزتر از الك 75 ميكرون، دارای سیمان ریز و در شرايط هواي گرم حاصل می‌گردد.مسلماً وقتي درصد حباب هواي بيشتري در بتن لازم است، مقدار ماده حباب‌زاي مصرفيبيشتري بكار مي‌رود.

2-6- توصیه‌هایکلی در مورد نحوه آماده‌سازی، مصرف و نگهداری مواد افزودنی

2-6-1- مقدمه

استفاده موفقیتآمیز افزودنیها بستگی به روش‌های آماده سازی و پیمانه‌کردن دارد. عدم توجه در آمادهسازی می‌تواند به شکل قابل توجهی روی ویژگی‌ها، کارایی و یکنواختی بتن تأثیر داشتهباشد.

به عنوان یک اصل کلی، مصرف یک مادهافزودنی نباید به مشخصات فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بتن لطمه وارد آورد. همچنینمصرف ماده افزودنی نباید به میلگردهای متعارف یا آرماتور پیش‌تنیدگی صدمه بزند.

هر ماده افزودنی جامد با رعایت شرایطمخصوص به خود که توسط کارخانه سازنده و استانداردهای ذیربط تعیین می‌شوند، به کاربرده شود تا نتیجه مطلوب از آن حاصل گردد.

2-6-2- آمادهسازی افزودنی‌ها

§       اگر اطلاعات کافی موجود نباشد، باید آزمایش‌های لازم بمنظور ارزیابی اثراتافزودنی‌ها بر خواص بتن ساخته شده با استفاده از لوازم و تجهیزات کار، تحت شرایطمحیطی، موجود باید به‌عمل آورده شود آزمايشهاي مربوط به مواد افزودنی باید اثراتاین مواد را در خواص بتن تا آنجائیکه به کار مربوط می‌شوند را مشخص نمایند.

§       مخلوط مورد آزمایش باید عیناً از مواد مشابه (بخصوص سیمان) و سایر مواد سازندهبتن که در محل پروژه و حتی‌الامکان نزدیک به شرایط کار هستند تهیه شود.

§       درجه حرارت بخصوص در زمینه مدت زمان گیرش زمان استحکام بتن تأثیرگذار است. مدتزمان گیرش و میزان هوای موجود در بتن تهیه شده در محل کار ممکن است به میزان قابلتوجهی با بتن آزمایشگاهی تهیه شده از همان مواد و خواص مواد افزودنی مشابه، تفاوتداشته باشد.

§       اثرات و عمل مواد افزودنی کاهنده آب یا مواد افزودنی فوق‌کاهنده آب ممکن استدر مخلوط کننده کامیون و آنچه که از مخلوط کننده آزمایشگاه دیده می‌شود، متفاوتباشند. مقدار مصرف مواد افزودنی برای رسیدن به عملکرد مناسب برای مخلوط‌کن کامیونباید تنظیم شود.

§       در بیشتر موارد مواد افزودني فوق‌کاهنده آب در مخلوط‌کن کامیون بهتر عمل کردهو میزان مصرف کاهش می‌یابد. تمام دست اندرکاران باید نسبت به این امکان در آغاز کار هوشیار باشند و بایستی آمادگی تنظیممقدار مواد ( بخصوص مواد افزودنی وارد کننده هوا ) جهت دستیابی به خواص معین بتندر سایت پروژه را داشته باشند.

2-6-3- ميزان مصرف [1]

عملکرد انواع افزودنی‌ها و مقدار مصرف آنها براساس يك يا چند منبع اطلاعات ذيلبرآورد مي‌شود:

ü               نتيجه ساخت مخلوط‌هایی با استفاده از افزودنی‌ها در شرایط محیطی واقعی

ü               ساخت نمونه‌هاي آزمايشگاهي جهت ارزيابي مخلوط، اطلاعات و دستورالعمل‌هاي توليدكننده.

ü               اطلاعات و دستور‌العمل‌های تولید‌کننده

اگرچه در نهایت باید نتایج آزمایشگاهی به شرایط محل مصرف تعمیم داده شود، زیرانتايج متفاوتی از مصرف يك ماده افزودني بدليل ميزان مصرف مختلف سيمان، نوع سیمان،سنگدانه، ساير مواد و شرايط محیطی انتظار مي‌رود. بطور مثال مخلوط‌هایی که باسیمان‌های نوع 2 و نوع 5 تهیه می‌شوند به مقدار کمتری مواد افزودنی روان‌کننده/کاهنده آب در مقایسه با مخلوط‌هایی که با سیمان نوع 1 یا 3 ساخته می‌شوند، دارند.

- اکثر افزودنی‌هادر یک محدوده مصرف معین بر بتن تأثیر می‌گذارند و در صورت استفاده بیشتر، سایرویژگی‌های بتن را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهند. در بسیاری موارد، به علت تفاوتشرایط محیطی کارگاه با شرایط آزمایشگاهی مقدار مصرف از محدوده معین بیشتر می‌شود وسبب کاهش بیش از حد افت اسلامپ، ایجاد تغییراتی در زمان گیرش، جداشدگی یا آب‌انداختگیمی‌شود.

- تفاوت درعملکرد نشان دهنده این نیست که یک نوع افزودنی با نام تجاری خاص محصول بهتری نسبتبه دیگری است بلکه ممکن است محصول‌های مشخصی برای برخی موقعیت‌ها و ساختارها مناسب‌تراز بقیه باشند.

- بجز در مواردخاص مصرف، مانند بتن‌های با مقاومت زیاد، حداکثر مصرف افزودنی‌های بتن به مقدار 50گرم به ازاء هر کیلوگرم سیمان مصرفی در بتن محدود شده است. در مواردی که مقدارمصرف افزودنی کمتر از 2 گرم به ازاء هر کیلوگرم سیمان مصرفی در بتن باشد، افزودنیحتماً باید بعنوان بخشی از آب طرح و همراه آن استفاده گردد.

- مخلوط آزمایشباید با استفاده از مصالح مورد مصرف در محل کارگاه برای تعیین مقدار مصرف لازم وبمنظور رسیدن به نتایج مطلوب ساخته و آزمایش گردد. تولید‌کنندگان بتن باید توجهداشته باشند که یک نوع افزودنی تولید شده توسط سازندگان مختلف، ممکن است مقدارمصرف متفاوتی برای رسیدن به نتایج مطلوب داشته باشد.

2-6-4- نحوه مصرف

- انتخاب وسیله توزین یا پیمانه کردنباید متناسب با حالت فیزیکی ماده افزودنی مورد مصرف (پودر یا مایع) و میزان دقتیکه در بر داشت و اختلاط آن با بتن مورد نیاز است، صورت گیرد.

- همانگونه کهبارها اشاره گردید باید دقت کرد که دو یا چند افزودنی ممکن است در یک محلول سازگارنباشند. به عنوان مثال یک افزودنی حباب هواساز بر پایه vinsolresin-based و یک افزودنی کاهنده آب که شامل lignosulfonate است، هرگز نباید قبل از مخلوط شدن با یکدیگر تماس داشته باشند.علت این امر گرایش آنها برای لخته‌سازی و از دست رفتن اثر بخشی هر دو افزونی است.مخلوط کردن دو یا چند افزودنی پیش از افزودن به بتن نباید انجام شود مگر اینکهآزمایش‌ها نشان دهند که هیچ‌گونه اثر نامطلوب وجود نداشته یا اینکه دستورالعمل‌هایسازنده این اجازه را بدهند. بهتر است که افزودنی‌ها هنگام افزودن مواد دیگر بهمخلوط‌کن وارد شوند یا در حال مخلوط کردن.

- برخی از افزودنی‌هایشیمیایی به صورت جامد (پودری) قابل حل در آب تهیه می‌شوند که لازم است در محل کاربا آب مخلوط شوند. باید از انحلال کامل پودر در آب و مطابق دستورالعمل مصرف مطمئنشد. در بعضی موارد انحلال کامل نیاز به زمان زیادی دارد که باید مورد توجه قرارگیرد.

- توزیع یکنواخت ماده افزودنی در حجمبتن از اهمیت خاصی برخوردار است. عدم توزیع یکنواخت ماده افزودنی در حجم بتن باعثتشدید عدم یکنواختی بتن گردید و رفتار آن را در مقابل نیروها، ضربه، حرارت، رطوبتو به طور کلی تمام عامل‌ها خدشه‌دار می‌سازد و مشخصه‌های مطلوب آن را تقلیل می‌دهد.        

- مواد افزودنی که بصورت پودر غیرمحلولمی‌باشند باید در شروع اختلاط داخل مخلوط‌کن ریخته شوند تا حتی‌الامکان به نحوییکنواخت در حجم مخلوط توزیع گردند.

- موادی که بصورت پودر می‌باشند ولیقابل حل در آب هستند باید قبل از مصرف در آب حل شده و سپس به آب اختلاط اضافهشوند.

- مواد افزودنی که بصورت مایع می‌باشندباید قبل از مصرف بشدت تکان داده شوند که اگر ذراتی ته‌نشین شده باشند حل گردند وسپس این مواد باید همراه با آب اختلاط وارد مخلوط‌کن شوند.

- اضافه کردنمقدار مشخصی از افزودنی‌های مایع به بتن از طریق مخزن عموماً توسط یک سیستم متشکل از پمپ‌ها‌، درجه‌ها، تایمرها، لوله‌هایکالیبراسیون و شیرها انجام می‌پذیرد. این دستگاه سیستم توزیع افزونه (admixturedispensing system) یا توزیعکننده نامیده می شود. برای حداقل تغییرات در خواص بتن، این دستگاه‌ها می‌بایست رواداری‌هایمورد نظر را از لحاظ مقدار مصرف حفظ کنند. ASTM C494 ایجاب می‌کند که افزودنی‌های پودری توسط جرم و افزودنی‌های مایعتوسط جرم یا حجم اندازه‌گیری شوند. دقت مورد نظر در افزودنی‌هایی که با جرم اندازه‌گیریمی‌شوند باید 3 درصد جرم مورد نظر باشد. افزودنی‌ها باید از لوله‌های کالیبراسیونبه بتن در نقطه‌ای تزریق شوند که بیشترین پراکندگی را در میان بتن داشته باشند.

- توزیع افزودنی‌هادر یک مخلوط بتنی نه تنها کنترل دقیق مقدار آن، بلکه کنترل سرعت تخلیه را نیز شاملمی‌شود. در برخی کاربردها ، تغییر دادن زمان اضافه کردن افزودنی حین مخلوط کردن می‌توانداثر بخشی افزودنی را اصلاح نماید (به عنوان مثال اثر کاهنده آب دیرگیرکننده بستگیبه زمانی که ماده به مخلوط اضافه می‌شوند دارد. اگر ماده افزودنی چند ثانیه بعد ازمخلوط شدن آب و سیمان اضافه شود بسیار مؤثرتر خواهد بود.

- نرخ تخلیه افزودنیباید قابل تنظیم باشد تا توزیع یکسان افزودنی در میان مخلوط بتن حین چرخش مخلوط‌کنامکان‌پذیر باشد.

- لولهکالیبراسیون توسط جاذبه یا فشار هوا تخلیه می‌شود و محل ذخیره افزودنی می‌تواند ازمحل مخلوط‌کن مورد نظر خود فاصله معینی داشته باشد. در چنین مواردی، تابلو کنترلتوزیع‌کننده باید به یک زمان‌سنج مجهز باشد تا تخلیه تمام افزودنی را از لوله‌ها ودریچه‌ها تضمین کند. اگر سیستم توزیع افزودنی به صورت دستی عمل می‌کند، اپراتور می‌بایستیک شیر برای طولانی کردن سیکل تخلیه در اختیار داشته باشد تا مطمئن شود که تمامافزودنی‌ها تخلیه شده‌اند. هنگامی که بیش از یک افزودنی در بتن مورد نیاز است،توزیع کننده باید طوری طراحی شود که یک تأخیر مناسب جهت جلوگیری از مخلوط شدن دوافزودنی داشته باشد یا اینکه دو افزودنی بطور جداگانه پیمانه شوند.

- باید دقت شودکه مخلوط‌کن تا توزیع کامل افزودنی در تمام بتن بکار خود ادامه دهد.

- نگهداری سیستمپیمانه کردن برای جلوگیری از خطاهای ناشی از شیرهای چسبنده، ورود مواد خارجی بهمخزن‌های ذخیره و مخلوط‌کن یا پمپ‌های فرسوده شده و ... نیاز به نگهداری منظمدارند.

2-6-5-انبار کردن

- افزودنی‌ها باید از گردوخاک و از هرگونه آلودگی مضر دیگر محافظت شوند.

- افزودنی‌های مایع در طول مدت انبارکردن باید در برابر گرما محافظت شوند زیرا دمای زیاد ممکن است بر روی ترکیب آنهااثر بگذارد. همچنین این مواد باید در برابر یخ‌زدگی محافظت شوند.

- جا به جا کردن و انبار کردن موادافزودنی به ویژه مواد افزودنی سمی و قابل اشتعال باید طبق ضوابط تعیین شده از طرفکارخانه سازنده انجام گیرد.

- مواد افزودنی باید در وضعی انبارشوند که دسترسی به آنها و شناسایی هر محموله و هر نوع به آسانی میسر باشد.

- بعضی از مواد افزودنی شامل مواد جامدبصورت محلول سوسپانسیون هستند که ممکن است مواد جامد آنها ته‌نشین گردد که بایدقبل از مصرف به خوبی هم زده شوند.

- افزودنی‌هایی که به شکل جامد پودریاستفاده می‌شوند به سرعت رطوبت را جذب می‌کنند و بنابراین باید در محلی خشک و طوریانبار شوند که از خطر نم کشیدن در امان باشند.

- در صورتی که این مواد برای مدتطولانی نگهداری ‌شوند و تغییر در رنگ و بوی آنها ایجاد شده است باید قبل از مصرفمجدداً آزمایش شوند.

- در صورت احتمالته‌نشینی، تولیدکنندگان باید اطلاعات مورد نیاز در زمینه روش بهم زدن مجدد راارائه کنند.

- مخزن‌های ذخیره می‌بایست دارای دریچه تخلیه باشند، اما پیشگیری‌های لازمباید طوری انجام گیرد که مواد خارجی نتوانند از دریچه تانک وارد شوند. برایجلوگیری از آلودگی، درب تمام تانک‌ها هنگامی که استفاده نمی‌شوند می‌بایست پوشیدهشود.