انواع افزودنی های بتن

انواع افزودنی های بتن

کد مطلب : 50

عبارت افزودنی بتن +مقاله ، انواع افزودنی های بتن ، افزودنی های بتن چیست ، کاربرد افزودنی های بتن ،مقاله افزودنی های بتن در سایت کلینیک فنی وتخصصی بتن ایران شما می توانید جهت دسترسی به مطالب ، استانداردهاو محصولات مورد نظر خود از طریق پنجره جستجو در سمت راست صفحه اقدام نماید.

همچنین شما می توانید جهت کسب مشاوره و اطلاعاتتکمیلی فنی ، اجرایی  و مالی با بخش فنی ومهندسی و یا فروش مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران (09120916271-44618462-44618379-021 ) تماس حاصل فرمایید.

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ، مرجع جامع خدماتمشاوره ، بازرگانی ، آموزش و مهندسی بتن ایران ، نمایندگی فنی و ارائه محصولاتشرکت کریستالاین (‌Kryastaline ) اسپانیا در ایران .

 

افزودنی های بتن

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

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

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

گستره اين نشريه (نوشتار) دربرگيرنده افزودني‌هايشيميايي بتن است و بررسي مواد افزودني معدني به ديگر نشريه‌هاي انجمن بتن ايرانواگذار شده است. 

1-1- اندرکنش بتن و افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي شيميايي با مواد سيماني در حال هيدراتهشدن اندرکنش نشان مي‌دهند و بر اساس نوع عملکردشان به سه رده مواد افزودني باعملکرد فيزيکي، شيميايي، و فيزيکي- ‌‌شيميايي تقسيم مي‌شوند[3].

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

مواد افزودني با عملکرد شيميايي يا در فرآيند و روندواکنش آبگيري سيمان پيش از گيرش تاثير مي‌گذارند و يا ريزساختار محصولات آبگيري راپيش و پس از گيرش، دستخوش تغيير مي‌کنند. بنابراين واکنش افزودني‌هاي شيمياييعلاوه بر زمان پيش از گيرش، ممکن است در مراحل سخت‌شدگي بتن نيز ادامه يابد[3]. کُندگيرکننده‌ها، زودگيرکننده‌ها، زودسخت‌کننده‌ها،منبسط‌کننده‌ها، کنترل‌کننده‌هاي واکنش آبگيري، و ناگيرکننده‌ها در زمره افزودني‌هايبا عملکرد شيميايي هستند.

مواد افزودني با عملکرد فيزيکي- ‌‌شيميايي اگرچه درفرآيند واکنش شيميايي آبگيري سيمان دخالتي نمي‌کنند ولي با وارد کردن مواد شيمياييويژه به درون بتن، برخي از واکنش‌هاي شيميايي يا رفتارهاي فيزيکي بتن سخت‌شده رادر آينده کنترل مي‌کنند[3]. بازدارنده‌هاي خوردگي، کاهنده‌هاي انبساط واکنشقليايي سيليسي، نم‌بندها، کاهنده‌هاي تراوايي، قارچ‌کُش‌ها، ميكروب‌كش‌ها، و حشره‌كش‌ها در اين رده از افزودني‌ها قرار مي‌گيرند.

1-2- دسته‌بندي‌افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي شيميايي بر اساس نوع تاثير و کارکرداصلي که در بتن دارند به هفت دسته کلي تقسيم مي‌شوند.

دسته 1 - کاهنده‌هاي آب

افزودني‌هاي كاهنده براي افزايش رواني بتن در مقدارآب معين، يا كاهش مقدار آب مصرفي با حفظ رواني، يا هر دو به كار مي‌روند و شاملروان‌کننده‌ها، فوق روان‌کننده‌ها، و فراروان‌کننده‌ها مي‌شوند.

 دسته 2 هوازا

افزودني است که در حين اختلاط، ساختاري همگن ازريزحباب‌هاي ناپيوسته در بتن، ملات، يا خمير سيمان پديد مي‌آورد و باعث بهبودکارآيي (کارپذيري) و افزايش پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن مي‌شود.

دسته 3 - کُندگيرکننده‌ها

کُندگيرکننده‌ها با کُندکردن روند آبگيري سيمان،گيرش بتن را به تاخير مي‌اندازند و شامل ديرگيرکننده‌ها و ناگيرکننده‌ها مي‌شوند.

دسته 4 شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها)

شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها) با تندکردن روندآبگيري سيمان موجب زودگيري، زودسخت‌شدگي، يا هر دو مي‌شوند. شتاب‌دهنده‌ها شاملزودگيرکننده‌ها، آني‌گيرها، و زودسخت‌کننده‌ها هستند.

دسته 5 - منبسط‌کننده‌ها

منبسط‌کننده‌ها براي افزايش حجم در بتن (ملات) تازه،جبران جمع‌شدگی بتن (ملات) سخت‌شده، يا ايجاد انبساط کنترل شده در بتن (ملات) سخت‌شدهبه کار مي‌روند. اين افزودني‌ها دربرگيرنده شامل جبران‌کننده‌هاي جمع‌شدگي،گازسازها، و کف‌زاها هستند.

دسته 6  - پاياگر‌ها(دوام‌‌بخش‌ها)

پاياگرها با کاستن از درون‌رفت (نفوذ) عوامل زيان‌آور،پايش (محافظت) ميلگردها، يا کنترل واکنش‌هاي زيانبار، پايايي بتن سخت‌شده را بهبودمي‌بخشند. کاهنده‌هاي تراوايي، نم‌بندها، بازدارنده‌هاي خوردگي، و کاهنده‌هايانبساط واکنش قليايي سيليسي در اين دسته از افزودني‌ها جاي مي‌گيرند.

دسته 7 - افزودني‌هاي خاص

افزودني‌هاي خاص دسته‌اي از افزودني‌هاي شيميايي باکاربرد ويژه و محدود هستند. ضديخ‌ها، رنگ‌بخش‌ها، هوازداها، آسان‌کننده‌هاي پمپاژ،ضد آب‌شستگي‌ها، کنترل کننده‌هاي واکنش آبگيري، پيوندزاها (لاتکس)، قوام‌بخش‌هانمونه‌هايي از افزودني هاي خاص هستند.

1-3- کارکرد ‌افزودني‌هاي شيميايي

هر ماده افزودني‌با کارکرد اصلي آن تعريف و گروه‌بندي مي‌شود. کاركرد اصلي يك ماده افزودني عمده‌تريناثر مورد انتظاري است كه بر بتن دارد و بيانگر عملکرد شاخص آن افزودني است. کاركردفرعي، اثر يا اثراتي است كه ماده افزودني در مقياس كوچك‌تر از کاركرد اصلي بر بتنمي‌گذارد. برخي از افزودني‌ها ممکن است چند منظوره باشند و بر چند خاصيت بتن تازهيا سخت‌شده تاثير بگذارند. براي نمونه، کاهنده‌هاي آب کُندگير علاوه بر کاهش مقدارآب، موجب کُندگيري بتن نيز مي‌شوند.

نکته 1-1- برخي ازافزودني‌ها ممکن است داراي اثرات جانبي باشند. ‌به طور مثال کارکرد اصلي افزودني‌هايكاهنده آب، كاهش آب بتن است ولي ممکن است اثراتجانبي کُندگيري يا هوازايي نيز داشته باشند. اثر جانبي تاثير ناخواسته و در موارديحتي نامطلوبي است که افزودني بر ويژگي‌هاي بتن دارد و بايد به خاطر داشت که باکارکرد فرعي تفاوت دارد.

نکته 1-2 - گسترش روزافزون افزودني‌ها و کاربردهايموثر آن‌ها ممکن است به پيدايش افزودني‌هاي جديدي بيانجامد که در اين دسته‌‌بندي هفت‌‌گانهجاي نگيرند. در چنين مواردي نقش آيين‌نامه‌ها، دستورالعمل‌ها و مشخصات فني خاص کهاز طرف توليدکنندگان و يا مجامع علمي ‌معتبر بين‌المللي صادر مي‌شوند جايگاه ويژه‌ايبراي ارزيابي و پذيرش اين افزودني‌ها به خود اختصاص مي‌دهند و معياري براي سنجشاين 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 مي‌تواند موجب صرفه‌جويي‌هايگوناگوني گردد و علاوه بر جبران هزينه‌هاي ناشي از خريد افزودني، امتيازات اقتصادينيز به همراه داشته باشد. کاهش هزينه‌هاي ساخت و ساز به سه دسته صرفه‌جويي مستقيم،غيرمستقيم، و نهان تقسيم مي‌شوند.

صرفه‌جويي مستقيم آن بخش از کاهش هزينه‌ها است که بهآساني قابل محاسبه و سنجش است. از جمله اين صرفه‌جويي‌ها مي‌توان به ‌کاهش مقدارسيمان و آب، افزايش بهره‌وري نيروي انساني، کم‌شدن زمان اجرا، سهولت و افزايشراندمان عمليات بتني، فراهم کردن امکان استفاده از سنگدانه‌ها و مصالح در دسترس،سهولت انتقال و ريختن بتن، سرعت بخشيدن در بازکردن قالب و سهولت در بسياري ديگر ازموارد اجرايي اشاره کرد.

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

صرفه‌جويي نهان دربرگيرنده کاهش هزينه‌هاي سرمايه‌گذارياست. از جمله اين موارد مي‌توان به کاهش استهلاک تجهيزات و ماشين‌آلات، کاهش احجامو ابعاد اعضاي سازه، امکان طراحي‌هاي متنوع، استفاده بهينه از زمين با طراحي سازه‌هايبلندتر، و امکان حذف نماسازي اشاره کرد.

هر يک از افزودني‌ها ممکن است تنها يک يا چند مزيتاقتصادي را به ارمغان آورند که بايستي در هنگام محاسبه هزينه‌هاي صرفه‌جويي شدهمورد ارزيابي قرار گيرند.

1-4-2 تنظيم و بهبود ويژگي‌هاي بتن

اگرچه با انتخاب مصالح و نسبت اختلاط مناسب مي‌توانبه بسياري از خواص مورد نظر بتن دست يافت ولي تنظيم و دستيابي به برخي از خواص بتنتازه و سخت‌شده با استفاده از افزودني‌ها، كارآمدتر، اقتصادي‌تر، و موثرتر از هرروش ديگري است. با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي مي‌توان خواص بتن تازه رامتناسب با شرايط اجرايي و محيطي تنظيم و ويژگي‌هاي بتن سخت‌شده را مطابق با ضوابطفني و شرايط بهره‌برداري اصلاح کرد.

خواصي از بتن تازه را که مي‌توان با استفاده ازافزودني‌هاي شيميايي تنظيم کرد عبارتند از: افزايش کارآيي بدون مصرف آب اضافي،کاهش آب مصرفي بدون کاهش در کارآيي، تسريع و يا کندکردن گيرش اوليه و نهايي، ايجادانبساط جهت جبران جمع‌شدگي، کاهش آب انداختن، حفظ قوام، کاهش جداشدگي دانه‌ها،بهبود پمپ‌شوندگي، اصلاح روند افت اسلامپ، و کنترل روند گرمازايي در سنين اوليه.

آن دسته از ويژگي‌هاي بتن سخت شده را که مي‌توان بااستفاده از افزودني‌هاي شيميايي اصلاح کرد يا بهبود بخشيد عبارتند از: تسريع و ياتاخير در روند کسب مقاومت، افزايش مقاومت‌هاي مکانيکي، بهبود پايايي، کاهشنفوذپذيري، کنترل انبساط و آسيب‌هاي ناشي از واکنش قليايي، افزايش چسبندگي بهفولاد، بهبود چسبندگي بتن جديد به بتن موجود، توليد بتن يا ملات رنگي، و کنترل خوردگي ميلگرد.

 1-4-3 - امکان اجرا درشرايط سخت و دشوار

برخي از افزودني‌هاي شيميايي امکان اجرا و ادامهعمليات بتن‌ريزي را، با حفظ کيفيت خواسته‌شده، در شرايط آب و هوايي نامساعد فراهممي‌آورند. براي مثال با استفاده از روان‌کننده‌هاي کندگير مي‌توان بتن را در مسافت‌هايطولاني حمل يا تا فواصل زياد پمپ کرد؛ قوام‌بخش‌ها و ضد آب‌شستگي‌ها، عمليات بتن‌ريزيدر زير آب را آسان‌تر مي‌کنند؛ زودسخت‌کننده‌ها امکان بتن‌ريزي در هواي سرد رافراهم مي‌کنند؛ و با استفاده از فراروان‌کننده‌ها مي‌توان بتن را در نقاط با ‌دسترسيکم، مانند زير لوله‌هاي آبرسان به توربين در نيروگاه‌هاي برق‌آبي، بدون نياز بهلرزاندن (بتن خودتراکم) اجرا کرد.

1-4-4 - غلبه بر پيشامد‌هاي ناگهاني

در حين عمليات بتن‌ريزي، احتمال رخداد پيشامد‌هايناگهاني و پيش‌بيني نشده‌اي مانند گرفتگي لوله‌هاي پمپ، دررفتن قالب، افت ناگهانيدما و ... وجود دارد. با کمک افزودني‌هاي شيميايي مي‌توان بر برخي از اين پيشامدهاغلبه کرد. نمونه‌اي از اين دست، استفاده از مواد کنترل‌کننده‌هاي آبگيري برايجلوگيري از گيرش و استفاده دوباره بتن ساخته شده در مواردي است که وقفه‌اي در اجراپيش مي‌آيد.

1-4-5 - دستيابي به خواص ويژه

برخي از خواص و ويژگي‌هاي بتن، هر چقدر هم که درانتخاب مصالح و نسبت اجزاي بتن دقت شود، جز با استفاده از افزودني‌ها قابل دستيابينيستند. از جمله اين ويژگي‌ها و خواص منحصر به فرد که تنها با استفاده از افزودني‌هايشيميايي 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 بهره‌ورينيروهاي کار (نيروي انساني)، کاهش گرماي حاصل از اصطکاک تجهيزات و ماشين‌آلات، دورنريختن و استفاده از بتن باقيمانده در ماشين‌آلات براي نوبت کاري بعدي (افزودنيکنترل‌کننده آبگيري)، عدم نياز به شستشوي تجهيزات بتن‌سازي در پايان هر نوبت‌کاريو عدم تخليه آب شستشو در محيط (افزودني ناگيرکننده)، از جمله موارد دوستي با محيط زيست است که با کمکافزودني‌هاي شيميايي قابل دستيابي هستند.

1-4-7 - کمک به توسعه پايدار

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

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

1-5- مشخصات افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي مصرفي بايستي پاسخگوي نيازها و ضوابطآيين‌نامه بتن و استانداردهاي ملي ايران و استانداردهاي بين‌المللي معتبر مانند AASHTO,ASTM, BS, DIN, EN باشند.اين منابع مشخصات فني، حداقل انتظارات از مصرف، و نحوه تاثيرگذاري هر افزودني رابه تفصيل بيان مي‌نمايند و راهنماي بسيار مناسبي براي استفاده افزودني‌ها هستند.در کنار اين استانداردها، توليدکنندگان اين افزودني‌ها همواره مشخصات فني دقيقي ازمحصولات خود و دامنه مصرف و تاثير آنها در بتن را ارايه مي‌نمايند که در مواردي مي‌توانندراهگشا باشند. اگرچه مشخصات فني ارايه‌شده توسط توليدکنندگان دربردارنده‌ي دامنهمصرف پيشنهادي هستند ولي مقدار مصرف افزودني بايد بر اساس نتايج به دست آمده بامصالح مصرفي در کارگاه موردنظر تعيين شود. برخي از استانداردهاي افزودني‌هايشيميايي در جدول شماره 1-1 آورده شده است.

1-6- نمونه‌برداري

براي آزمودن،ارزيابي و بازرسي افزودني‌ها بايستي نمونه‌هايي مطابق با دستورالعمل و مشخصات فنياز پيش تعيين شده براي هر افزودني، برداشته شوند. چنين نمونه‌هايي بايد به روشنمونه‌گيري اتفاقي از واحد توليد،  بسته‌بندي‌هايا ظروف بازنشده، يا از محموله‌هاي فله‌اي که تازه وارد کارگاه شده‌اند برداشتهشوند.

1-7- آزمودن

مواد افزودني بااهداف زير آزموده مي‌شوند:

الف- تعيين مطابقتبا مشخصات فني.

ب- ارزيابي تاثيرافزودني روي خواص بتن ساخته شده با مصالح كارگاهي تحت شرايط محيطي و روش‌هاياجرايي مورد انتظار (پيش‌بيني شده).

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

ت- آشکارشدن هرگونه ناسازگاري افزودني با اجزاي تشکيل دهنده بتن، به ويژه سيمان، و پديدار شدن هرگونه اثر نامطلوب افزودني بر روي بتن.

توليدكننده موادافزودني ملزم است گواهي نمايد كه هر محموله‌ي جداگانه با استانداردهاي ملي ايران يابا مشخصات فني ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌المللي پذيرفته شده درپروژه مطابقت دارد. مشخصات فني ارايه شده ازسوي توليدکننده بايستي بيان‌کننده توانايي‌ها و محدوديت‌هاي کاربرد هر افزودنيباشد.

شيوه‌ها ودستورالعمل‌هاي كنترل كيفيت که توسط توليدكنندگان مواد افزودني به کار مي‌روندبايد تضمين‌کننده يكنواختي محصول توليدي و مطابقت آن با ضوابط و ديگر شرايطاستانداردهاي ملي ايران يا با مشخصات فني ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌الملليباشند. از آن‌جا كه روش‌هاي آزمايش و شيوه‌هاي کنترل کيفيت مورد استفاده توليدکنندگان ممكن است بر اساس خواص يك محصول ويژه پايه‌گذاري شوند، نمي‌توانند برايكاربرد عمومي يا استفاده توسط مصرف‌کنندگان به کار روند.

گو اينکهاستانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر و بين‌المللي دستورالعمل گامبه گام با ارزشي براي ارزيابي و انتخاب مواد افزودني فراهم مي‌كنند، بايد پيش ازتوليد بتن و استفاده مداوم از افزودني‌ها در توليد بتن، آزمايش‌هايي كه نشان دهندهعملكرد افزودني در شرايط کارکرد واحد بتن‌ساز همراه با مصالح مورد استفاده در ساختبتن باشند انجام گيرد. يکنواختي و ناپراکندگي نتايج مربوط به هر ويژگي مورد نظرافزودني يا بتن، به همان اندازه‌ي ميانگين اين نتايج داراي اهميت است.

نکته 1-4- نتايج حاصله از مصرف يک افزودني در يککارگاه به معناي ويژگي مطلق آن افزودني نمي‌باشد و نمي‌توان اين نتايج را به سايرکارگاه‌ها تعميم داد و حتي تغييرات در نوع سيمان، سنگدانه‌ها، يا روش‌هاي بتن‌ريزينيازمند تکرار آزمايش‌ها مي‌باشد.

نکته 1-5- پس از اطمينان از عملکرد يک افزودني درمراحل آزمايشگاهي، لازم است عملکرد آن در احجام واقعي ساخت بتن و در دستگاه بتن‌سازنيز آزمايش و ارزيابي شود و در هنگام بتن‌ريزي با انجام نمونه‌گيري‌هاي منظم ازيکنواختي بتن‌هاي توليد شده اطمينان حاصل گردد.

1-8- ارزيابي افزودني‌ها

از آنجا که ترکيباتو ويژگي‌هاي مواد سيماني، آب و سنگدانه و نيز نسبت اختلاط آنها تاثير به سزايي برکارکرد افزودني‌ها دارند، ارزيابي هر افزودني بايد بر اساس نتايج بدست آمده بامصالح مصرفي کارگاه انجام گيرد.

در ارزيابي يك مادهافزودني، تاثير آن روي حجم مخلوط بايد در نظر گرفته شود. اگر اضافه كردن مادهافزودني 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 بيشاز يک افزودني استفاده شود، ممکن است بر کارکرد يکديگر تاثير بگذارند. براي نمونه،در بتن داراي افزودني هوازا، استفاده از روان‌کننده مي‌تواند راندمان هوازا راافزايش دهد در حالي که برخي از فراروان‌کننده‌ها باعث کاهش راندمان آن مي‌شوند. درارزيابي افزودني‌ها بايد تاثير متقابل آنها بر کارکرد يکديگر، بررسي و در نظرگرفته شود.

عوامل محيطي ماننددما و رطوبت تاثير چشمگيري بر رفتار بتن و بر کارکرد افزودني‌ها دارند. موادافزودني كه کاركرد آنها در دماهاي معمول شناخته شده است ممكن است در دماهاي خيليزياد يا خيلي كم، کاركرد بسيار متفاوتي داشته باشند. کاركرد هر ماده افزودني را بايستيدر شرايط محيطي مورد انتظار در زمان اجرا ارزيابي کرد و به نتايج آزمايشگاهي که دردماهاي استاندارد انجام مي‌شوند، بسنده نکرد.

در ارزيابي کارکردمواد افزودني بايد شرايط اجرايي مانند چگونگي و زمان اختلاط، نحوه و زمان حمل،دماي بتن تازه، چگونگي ريختن و پخش‌کردن بتن، نحوه متراکم‌کردن و پرداخت کردن بتن،و روش عمل‌آوري در نظر گرفته شوند زيرا هر يک از اين موارد مي‌توانند بر کارکردافزودني تاثير بگذارند. براي نمونه، اختلاط بيش از اندازه باعث کاهش راندمانهوازاها مي‌شود.

زمان و نحوه افزودنمواد افزودني به مخلوط بتن نيز بر کارکرد آنها اثر مي‌گذارد که بايستي در ارزيابيآنها مورد توجه قرار گيرد. براي نمونه، چنانچه افزودني‌هاي كاهنده آب را به مخلوطخشک سيمان و سنگدانه افزود راندمان آنها به شدت کاهش مي‌يابد در حالي که اگر آنهارا بعد از افزودن بخشي از آب اختلاط و تشکيل خمير سيمان به بتن اضافه كرد، کارکردبهتري خواهند داشت.

در ارزيابي اقتصاديهر افزودني بايستي افزايش هزينه ناشي از تهيه، حمل، نگهداري و افزودن آن را درکنار صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي که افزودني در اجراي عمليات بتني به همراه دارد موردبررسي و توجه قرار داد.

اگرچه کارکرد و تاثير اصلي يک ماده افزودني بر رويخواص بتن تازه و سخت شده معمولا ملاک اصلي ارزيابي و انتخاب افزودني است ولي مزيت‌هايجنبي هر محصول نيز قابل توجه توليدکنندگان بتن آماده، پيمانکاران، مجريان وکارفرمايان مي‌باشد و از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. از جمله اين مزيت‌ها مي‌توانبه خواصي چون کارآيي (کارپذيري)، سهولت پمپاژ و قالب‌پذيري، پرداخت سطح، کسبمقاومت‌هاي زودرس، استفاده سريع‌تر از قالب‌ها، شکل ظاهري سطوح بتني و حذف و ياکاهش زمان لرزاندن اشاره نمود.

براي کنترل کيفيت افزودني‌ها، علاوه بر يکنواختيمشخصات ظاهري، يکنواختي عملکرد آن‌ها بر بتن نيز بايستي مورد ارزيابي قرار گيرد.

1-9- ملاحظاتي در مصرف مواد افزودني

مواد افزودني بايدبا استانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌المللي مطابقت داشتهباشند. علاوه بر اين بايد دستورالعمل‌ها و توصيه‌هاي ارايه شده از طرف توليدکنندهمواد افزودني مورد توجه دقيق قرار گيرند. اثرات يک ماده افزودني بايد تا آنجا کهممکن است با استفاده از مصالح مصرفي مورد نظر و در شرايط کارگاهي ارزيابي شود. اينموضوع 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 نيازمند اصلاحاتي در طرح اختلاط بتن باشد که از آنجمله مي‌توان به تغيير در نوع يا مقدار سيمان، تغيير در نوع يا دانه‌بندي سنگ‌دانه،يا اصلاح نسبت اختلاط اشاره کرد. با تنظيم مقدار آب و مواد سيماني مخلوط و اصلاحنوع و طول زمان اختلاط، اثرات برخي از مواد افزودني به‌طور چشمگيري بهبود مي‌يابند.

بسياري از افزودني‌هابيش از يك خاصيت بتن را تحت تاثير قرار مي‌دهند و حتي ممکن است روي خواص مطلوبتاثير نامطلوبي بگذارند. افزودني‌هايي كه خواص بتن تازه را اصلاح مي‌کنند ممكن استموجب سفت شدن زودهنگام يا كندگيري بيش از اندازه بتن شوند و مشکلاتي پديد آورند.با بررسي چگونگي تاثير افزودني‌ها روي مواد سيماني مورد مصرف، مي‌توان به دلايلرفتارهاي گيرشي ناهنجار پي برد. سفت شدن زود هنگام اغلب به دليل تغيير در روندواكنش بين تري‌كلسيم‌آلومينات و يون سولفات موجود رخ مي‌دهد. کندگيري بيش ازاندازه مي‌تواند ناشي از به تاخير افتادن آبگيري سيليكات كلسيم به دليل استفادهبيش از اندازه افزودني‌ يا كاهش دماي محيط اطراف باشد.

از ملاحظات مهمديگر در استفاده از مواد افزودني مي‌توان به محدوديت مقدار مجاز يون كلر در بتناشاره کرد. اين محدوديت‌ها در آيين‌نامه‌ بتن ايران داده شده است. معمولاً اينمحدوديت‌ها به صورت حداكثر درصد يون كلر نسبت به جرم (وزن) سيمان بيان مي‌شوند،اگرچه گاهي مقدار يون کلر "حل‌شونده در آب" موجود در بتن نيز ملاک سنجشقرار 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 بافرض نبودن يون کلر در ساختار يک افزودنی شيميايی، همواره احتمال وارد شدن يون کلراز طريق آب مصرفی برای توليد افزودنی مايع وجود دارد، زيرا افزودني‌ها اغلب به كمكآب ساخته‌ مي‌شوند كه حاوي مقادير كم ولي قابل اندازه‌گيري يون كلر هستند.بنابراين در برخورد با اصطلاحاتي نظير "بدون كلر[7]"بايد احتياط کرد.

1-10- آماده‌سازي افزودني‌ها

مواد افزودني رايجدر بازار به صورت مايعات يا پودرهاي بسته‌بندي‌شده ارايه مي‌شوند. برخي از اينافزودني‌ها، مانند کاهنده‌هاي آب و زودگيرکننده‌هاي مايع، آماده مصرف هستند و بهطور مستقيم در مرکز بتن‌ساز به مخلوط يا در پاي کار به بتن افزوده مي‌شوند. برخيديگر از افزودني‌ها پيش از افزوده‌شدن به مخلوط، نيازمند آماده‌سازي هستند. آماده‌سازيافزودني‌ها پيش از مصرف شامل رقيق‌سازي يا مايع‌سازي (ترکيب با آب) است.

1-10-1- رقيق‌سازي

با توجه به ساختارو دقت ابزار و تجهيزات پيمانه و اضافه‌کردن مواد افزودني مرکز بتن‌ساز، در موارديلازم است که غلظت برخي از افزودني‌هاي مايع کاهش يابد. گاهي براي کاهش هزينه‌هايبسته‌بندي و حمل ممکن است برخي از افزودني‌هاي مايع در غلظت‌هاي بيشتر از آنچه کهبراي مصرف نياز است عرضه شوند، در چنين مواردي نيز بايستي افزودني به اندازه کافيرقيق شود تا امکان پيمانه و اضافه کردن آن فراهم آيد.

زماني که تمام يابخشي افزودني در پاي کار به داخل تراک‌ميکسر اضافه مي‌شود، مانند کاهنده‌هاي آب،نيز بهتر است که افزودني با آب رقيق شود تا بهتر و همگن‌تر مخلوط شود.

مقدار مصرف برخي ازافزودني‌هاي مايع، مانند هوازاها، بسيار کم است. در اين موارد صرف نظر از غلظتافزودني، براي آن که دقت اندازه‌گيري ابزار و تجهيزات پيمانه کردن مرکز بتن‌سازجوابگو باشد بهتر است که اين افزودني‌ها را با نسبت مشخص با آب رقيق کرد.

نکته 1-7 در تمامي موارد رقيق‌سازي بايستي آب اضافه‌شدهبه افزودني را در طرح اختلاط و ساخت بتن در نظر گرفت و توصيه‌هاي توليدکنندهافزودني را به کار بست.

1-10-2 مايع‌سازي (ترکيب کردن با آب)

برخي از افزودني‌هايشيميايي مانند بعضي از زودسخت‌کننده‌ها و روان‌کننده‌ها، براي کاهش هزينه حمل وانبارداري 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 انبوهکارگاهی، بي‌توجهي به نسبت‌های دقيق مواد، يا ناهمخواني دستگاه همزن با غلظت محصولمي‌تواند مشكلاتی مانند همزدن ناکافی، حل نشدن کامل مواد موثر، و رسوب اجزاي غيرمحلول پديد آورد. در صورت بروز هر‌گونه مشكل در مورد توليدات کارگاهی رعايت توصيه‌هايتوليدکننده لازم است.

ترکيب کردن و همزدنماده افزودني پودری با آب بايد در مخزنی جدا از مخزن ذخيره ماده افزودني آماده‌شدهكه 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 کارآمدبودن استفاده از افزودني‌ها تا حدود زيادي به دقت روش پيمانه‌ريزي و زمان افزودنآنها بستگي دارد. هرگونه خطا و کوتاهي در پيمانه‌ريزي مي‌تواند تاثيرات چشمگيري برخواص، عملكرد و يكنواختي بتن داشته باشد.

1-11-1 پيمانه‌ريزي افزودني‌هاي مايع

بيشتر مواد افزودنيرايج در بازار به صورت مايعات آماده مصرف هستند كه يا در هنگام اختلاط در مرکز بتن‌سازبه مخلوط اضافه يا در پاي کار به بتن افزوده مي‌شوند. براي پيمانه کردن و افزودناين مواد به مخلوط از دستگاه پيمانه‌ريز استفاده مي‌شود. دستگاه پيمانه‌ريز هم مي‌توانددر مرکز بتن‌ساز نصب و هم روي تراک ميکسر سوار شود. پيمانه‌ريز از تعدادي پمپ،اندازه‌گر، زمان‌سنج، استوانه مدرج و شير تشکيل شده است. پيمانه‌ريزها ممکن است براساس سنجش جرم (وزن) يا اندازه‌گيري حجم افزودني‌ها کار کنند. مشخصات فني، رواداريدقت، و کارآمدي دستگاه پيمانه‌ريز بايد با استانداردهاي ايران يا بين‌المللي معتبرمطابقت داشته باشد.

موقعيت تخليهافزودني از مخزن استوانه‌اي مدرج و ريختن آن به داخل ديگ بتن‌ساز بايستي به گونه‌ايانتخاب شود که تمامي افزودني به بتن در حال اختلاط افزوده شود و از ماليده شدن بهجداره داخلي ديگ و پره‌هاي همزن بتن‌ساز و هدررفتن افزودني جلوگيري شود. بهتر استکه ورودي افزودني به ديگ همزن در انتهاي مسير ورودي آب به ديگ نصب شود تا بتوان آنرا همراه با آب به مخلوط افزود. علاوه بر اين، روند و آهنگ تخليه افزودني‌ها ازمخزن استوانه‌اي مدرج دستگاه پيمانه‌ريز بايد قابل تنظيم و به گونه‌اي باشد که ازيکنواختي توزيع افزودني در مخلوط بتن اطمينان حاصل شود. مخزن استوانه‌اي مدرج بايدتا آنجا که ممکن است نزديک به محل تخليه به ديگ نصب شود. در صورت طولاني بودن مسيرتخليه مخزن استوانه‌اي مدرج، احتمال آن که بخشي از افزودني در مسير تخليه باقيبماند و به مخلوط افزوده نشود زياد خواهد بود. در هر حال بهتر است که راهبر مرکزبتن‌ساز تسلط کاملي بر مخزن استوانه‌اي مدرج داشته باشد و با در اختيار داشتن زمان‌سنجبرقي در سيستم‌هاي خودکار، يا شير تخليه در سيستم‌هاي نيمه‌خودکار، بتواند زمانتخليه را تنظيم کند تا از تخليه کامل افزودني پيمانه‌شده اطمينان حاصل کند.

در مواردي که بيشاز يک افزودني به مخلوط افزوده مي‌شود بايد از درهم آميختن افزودني‌ها پيش از مصرفپرهيز کرد مگر در مواردي که توليدکننده مواد افزودني، آميختن آنها را پيش از مصرفمجاز بداند. در هر حال بهتر است که براي افزودن هر افزودني از دستگاه پيمانه‌ريزجداگانه‌اي استفاده شود.

چنانچه همه يا بخشياز افزودني در پاي کار با استفاده از پيمانه‌ريز سوارشده بر تراک‌ميکسر يا پيمانهدستي به بتن ساخته شده افزوده مي‌شود بايستي توصيه‌هاي توليدکننده افزودني در نظرگرفته شود.

1-11-2 پيمانه‌ريزي افزودني‌هاي پودري

مواد افزودني پودريمانند رنگ‌دانه‌ها، منبسط‌كننده‌ها و آسان‌کننده‌هاي پمپاژ كه داراي مقدار مصرفاندک هستند اغلب به صورت دستي و با پيمانه در هنگام ساخت بتن به مخلوط اضافه مي‌شوند.زودگيرکننده‌ها، كاهنده‌هاي تراوايي، و پيوندزاها نيز از ديگر افزودني‌هايي هستندکه به روش دستي افزوده مي‌شوند و اغلب در مقادير مصرف كافي براي يك  واحد جرمي (وزنی) سيمان و يا يک حجم بتن بسته‌بنديمي‌شوند. برخي از زودگيرکننده‌هاي بتن‌پاشي به صورت دستي و در پاي کار به مخلوطافزوده مي‌شوند.

1-12- انبار كردن

سه عامل در نگهداريمواد افزودني مهم هستند: سهولت در شناسايي، رطوبت و دمايي كه در آن نگهداري مي‌شوند،و وجود برچسب بر روی ظروف و بشكه‌ها به گونه‌اي که محتويات آنها را به وضوح نشاندهد. مواد افزودني خشك (پودري) در مقايسه با سيمان پرتلند حساسيت بيشتري به دي‌اكسيدكربنو رطوبت دارند. لذا اين مواد بايد در كيسه‌هاي ضد رطوبت بسته‌بندي شوند و برايجلوگيري از كلوخه‌شدن آنها به دور از رطوبت و دماهاي زياد نگهداري شوند.

 مخازن ذخيره مايعات بايد داراي دريچه‌هاي مناسبورودي و بازشو باشند و اين دريچه‌ها بايد در هنگامي كه مورد استفاده قرار نمي‌گيرندكاملاً بسته شوند.

بيشتر مواد افزودنيبه جز بعضي از ضد رطوبت‌ها و مواد شتاب‌دهنده بدون كلر و مواد هوازا به شكل محلول‌هاييهستند كه در 3- درجه سيليسيوس يخ مي‌زنند. بنا بر اين بايد در مقابل يخ‌زدگي حفاظتشوند. در انباركردن بعضي از مواد مانند امولسيون‌ها نياز به مراقبت بيشتري است ودستورالعمل‌هاي سازنده آن بايد دقيقاً رعايت شود.

در مناطقی بازمستان‌‌هاي ملايم مي‌توان اكثر مواد را در بشكه‌ و در انبارهاي محصور، بدون وسيلهگرمايي، بدون نگرانی از يخ‌زدگي انباركرد. در زمستان‌هاي سخت امكانات ويژه‌اي برايجلوگيري از يخ‌زدگي افزودني‌هاي مايع بايد به‌كاربرد. استفاده از انبارهاي محصورگرم در اين شرايط رايج است. لازم است از كليه تجهيزات شامل مخازن نگهداري، خطوطانتقال و خطوط متصل به بتن‌ساز نيز محافظت شود. در مناطق با آب‌ و هواي معتدلاستفاده از مخازن فلزي عايق‌بندي شده يا پلاستيكي نيز امكان‌پذير است. در شرايط يخ‌بندانو هوای سرد، مخازن ذخيره‌سازي و محتويات آنها يا بايد گرم شوند و يا در يك محيطگرم قرار داشته باشند. روش دوم به دلايل زير ترجيح داده مي‌شود.

1- چنانچه مخزنذخيره مجهز به لوله‌هاي مارپيچ آب گرم يا بخار باشد، بايد دقت شود كه گرم كردن ازحد مجاز ارايه شده توسط توليدکننده تجاوز نكند زيرا دماي زياد مي‌تواند بر برخي ازاين مواد تاثير منفي داشته باشد.

2- بعضي ازالمنت‌هاي حرارتي ممكن است به‌طور موضعي ماده افزودني را بيش از اندازه گرم كنند وباعث تجزيه حرارتي و ايجاد گازهاي انفجاري شوند.

3- ممكن استاتصالات الكتريكي گرم كننده‌ها (نواري، ميله‌اي و غيره) قطع شوند و باعث يخ‌زدنماده افزودني  و يا آسيب ديدن سيستم حرارتیو دستگاه‌های اندازه‌گيری شوند.

4- معمولاً هزينهبه‌كارگيري المنت‌هاي ميله‌اي و نواري بيشتر از هزينه گرم نگهداشتن يك انبار در بالاتر از دماي انجماد است.

5- يك انبار گرمنگهداري ماده‌ افزودني نه تنها مخازن ذخيره، بلكه پمپ‌ها، دستگاه‌هاي اندازه‌گيري،شيرها و شيلنگ‌هاي ماده افزودني را از يخ‌زدگي و از ساير مسايل مانند گرد و خاك،باران و افراد متفرقه حفاظت مي‌نمايد، به‌علاوه چون دماي نگهداري در طول سال كمتردر معرض تغييرات شديد قرار مي‌گيرد، گرانروي ماده افزودني ثابت‌تر مي‌ماند ودستگاه‌هاي اندازه‌گيري احتياج به تنظيم كمتري پيدا مي‌كنند.

6- اگر مخازننگهداري و شيلنگ‌ها از جنس پلاستيك باشند بايد دقت شود از گرم كردن بيش از اندازهآنها پرهيز شود تا اين مواد به نقطه نرم‌شدگي و پارگي نرسند.

7- سيستم‌ هواكشمخازن بايد به گونه‌اي طراحی شود كه از ورود هرگونه مواد خارجي به داخل مخزنجلوگيري شود. به همين صورت براي اجتناب از آلودگي بايستی روی مجاري پركردن و ديگربازشوها در مواقعي كه استفاده نمي‌شوند درپوش گذاشته شوند.

 

جدول 1-1 - استانداردهاي مواد افزودني شيميايي

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 از روان کننده ها و يا فوق روان کننده هايی که تاثيرجانبی کندگيری دارند.

-       استفاده از يک ماده افزودنی کند گير کننده مستقل.

ايجاد تاخيردر گيرش بتن در بسياری موارد مانند: بتن ريزی در هوای گرم و مناطق گرمسيری، حمل ونقل های طولانی، کسب زمان لازم برای ريختن و پرداخت بتن، هماهنگی با سرعت حرکتقالب لغزنده، کنترل دمای آبگيری بخصوص در بتن های حجيم يا بروز وقفه در عمليات بتنريزی ضروری است که می تواند با استفاده از افزودنی های کند گير کننده امکان پذيرشود. استفاده از کند گير کننده ممکن است بر طراحی و يا روند بتن ريزی تاثير گذارد:بعنوان مثال با کنترل دمای بتن  می توانمقاطع بزرگتری را طراحی و اجرا نمود، و يا نماهای تزئينی با استفاده از سنگدانههای نمايان بوجود آورد.

برخی ازسيمان 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 قابلملاحظه ای بر زمان گيرش دارد.

3-1 تعريف

افزودني‌هاي کند گير کننده[10]مواد آلي و يا تركيبي از مواد آلي و معدني هستند كه براي حفظ کارايی بتن و يا ملاتتازه به مخلوط اضافه می شوند. رعايت دقيق دستورالعمل های سازنده و دقت در اندازهگيری مقادير مصرفی از اهميت بالايی بر خوردار است، زيرا همواره خطر عدم گيرش ناشیاز مصرف بيش از اندازه افزودنی های کند گير کننده وجود دارد.

افزودنيهای کندگيرکنندهروندکسب مقاومت های مکانيکی کوتاه مدت بتن را به تاخيرانداخته اما پس از عمرهای 5و 7 روزه  رشد مقاومت جبران شده و در اغلبموارد ايجاد آرامش در روند گيرش باعث حصول نتايج مقاومتی بهتر و توليد محصولاتی باتخلخل کمتر نسبت به نمونه های فاقد افزودنی می گردد. اگر چه در زمانی که افزايشمقاومت های مکانيکی نيز مد نظر قرار مي گيرد، استفاده از افزودنی های کاهنده آب باخاصيت کند گيری يا مصرف توام هر دو افزودنی توصيه می شود.

3-2 دسته‌بندي

افزودني‌هاي کندگير کننده را می توان در دو گروهطبقه بندی نمود. گروه اول شامل کندگيرکننده های مستقل ( ASTM C-494 Type B )و ديگری تاثير کندگيری افزودنی های كاهنده آب( ASTM C-494 Type D&G) می باشند که قادرند زمان گيرش اوليه را بر اساس دسته بندیاستاندارد ASTMC-494 ،آيين نامه بتن ايران و ديگر استانداردهای معتبر بين المللی از يک تا سه و نيم ساعتبه تاخير انداخته و پس از سپری شدن اين زمان، گيرش سيمان بطور طبيعی ادامه میيابد. گروه دوم شامل آن دسته از کند گير کننده های مستقل می باشد که قادرند ساعتهای طولانی ( حتی تا 72 ساعت) تاخير در گيرش بتن پديد آورند، مصرف بيش از اندازهاين مواد ممکن است باعث عدم گيرش سيمان و در نتيجه فاسد شدن بتن گردد( ناگيرکنندگی). اين نوع ناگير کننده ها درکنترل گيرش بتن باقی مانده در تراک ها جهت شستشویآسانتر در پايان روز، و يا نگهداری بتن توليد شده در طول شب و يا حتی تعطيلی آخرهفته استفاده می شوند.   اخيرا برای بتنپاشی در داخل تونل ها از اين نوع ناگيرکننده ها استفاده نموده و بتن را در داخلميکسر ساعت ها حفظ می نمايند. سپس با استفاده از افزودنی فعال کننده و يازودگيرکننده گيرش بتن آغاز شده و حتی با تنظيم مقدار زودگير کننده می توان گيرشاوليه بتن  پاششی را به چند ثانيه رسانيد.

3-3 مكانيزم عملكرد کند گير کننده ها

فرايند گيرش و سخت شدن سيمان از طريق اندرکنشسيمان و آب ميسر ميشود، محصول اين ترکيب مواد سختی با نام ژل سيليکات کلسيمهيدراته شده( (  CSH  ميباشد، که در ضمن باعث آزاد شدن سريع يون هایکلسيم در محيط می شود. تجمع اين محصولات در اطراف ذرات موجود در مخلوط و ايجادلخته های بزرگترمنجر به تشکيل بتن خميری شده و در ادامه آن سخت شدن و کسب مقاومتبتن اتفاق می افتد.

با توجه به تعدد مواد اوليه مصرفی در توليدافزودنی های کند گير کننده و ترکيبات مختلف آن ها نمی توان مکانيزم  واحدی را برای عملکرد همه آن ها تعريف نمود،ولی بطور کلی عملکرد اين افزودنی ها به شکل های زير می باشد:

3-3-1- برخی از افزودنی های کند گير کننده باتجمع يون های کلسيم آزاد در اطراف مواد سيمانی هيدراته نشده از ادامه روند گيرشبرای مدت زمان معينی جلو گيری می نمايند، زمان تاخير در گيرش به عواملی چون نوع وترکيبات کند گير کننده، مقدار مصرف، و زمان افزودن به مخلوط بستگی دارد.

3-3-2- گروهی ديگر از اين افزودنی ها دارایعملکرد دوگانه هستند، بدين ترتيب که علاوه بر تشکيل غشايی در اطراف مواد سيمانیهيدراته نشده و جلو گيری از آب گيری آنها، دارای خاصيت پراکنده کنندگی ذرات بوده واز لخته شدن و تشکيل بتن خميری جلو گيری می نمايند. اين نوع مواد کند گير کننده ازتوان دير گيری بيشتری برخوردارند و ميتوانند بتن توليد شده را برای ساعت ها و ياروز 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 كه ممكن است بهتنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و يا معدنی مورد استفاده قرارگيرند:

- نمک ها و ترکيبات اسيدليگنو سولفونيک

- برخی از نمک های اسيدنفتالين سولفونيک با جرم ملکولی سنگين

- هيدروکربورها و گلوکناتها

- شکر، ملاس و انواع موادقندی

- نمک های اسيد کربوکسيليک

- نمک های غير ارگانيک برخیاز فسفات ها و بورات ها

3-5 كاربرد

همانند سايرافزودني‌هاي شيميايی بتن، كندگيرکنندهها نيز پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند، به خصوص در شرايط آب وهوايیايران که در منطقه گرم و خشک طبقه بندی می شود، همواره گيرش های زود هنگام باعثبروز مشکلات متعدد اجرايی می شوند. شايد تاکيد برتوجه ويژه به اين نوع افزودنی هاو قراردادن آن در طراحی بتن ضروری باشد. حتی در مواقعی که به لحاظ دسترسی به سيمانو مصالح مرغوب و وجود ابزار های مناسب توليد و مديريت کارگاهی سازمان يافته نيازیبه مصرف انواع ديگر افزودنی ها نباشد ولی روند گيرش ، کسب مقاومت بتن، پرداخت وعملآوری نامناسب باعث عدم توفيق در کسب ويژگی های بتن سخت شده گردد. افزودنی هایکندگيرکننده می توانند بسياری از مشکلات اجرايی و نتايج نا مطلوب بتن سخت شده رابرطرف نمايند.

اهم موارد کاربرد افزودنی های کندگيرکننده به شرحزير می باشد:

3-5-1- حمل و انتقال بتن- اغلب در مناطق شهریامکان ايجاد بتن ساز مرکزی در کارگاه وجود ندارد يا شرايط توليد 24 ساعته آن مهيانيست،  يا بدليل احجام بتن ريزی، ايجاد بتنساز مرکزی توجيه اقتصادی نداشته واستفاده از بتن آماده اجتناب ناپذير است. حتی دربرخی از پروژه های برون شهری مانند کارگاه های تونل سازی، يا گستردگی فضای کارگاه،خرابی و متوقف شدن کاميون حمل کننده و يا مناطق کوهستانی فاصله زمانی توليد اولينبخش بتن تا ريختن آخرين قسمت هر تراک موجب هيدراته شدن و حتی گيرش بخش قابل توجهیاز بتن قبل از ريختن آن می شود. در همه اين موارد افزودن کندگيرکننده برای ايجادتاخير در گيرش بتن متناسب با زمان حمل وانتقال بتن به درون قالب ضروری است.

3-5-2- بتن ريزی حجيم- دمای ايجاد شده در بتن هایحجيم ناشی از آب گيری مقادير زياد سيمان باعث پديد آمدن اختلاف شديد دما بين هستهميانی وسطوح بيرونی شده و منجر به بروز ترک های حرارتی می شود، در چنين مواردیعلاوه بر تمهيدات کارگاهی برای کاهش اختلاف دما، استفاده از کند گيرکننده باعثايجاد آرامش در روند آبگيری و در نتيجه کنترل دما می شود.

3-5-3- بتن ريزی باقالب های لغزنده- طراحی حرکتقالب های لغزنده به گونه ای است که جهت پرهيز از چسبندگی بتن به قالب لازم استتاخيرهای چند ساعته در گيرش بتن پيش بينی گردد. به علاوه، در صورت وجود آرماتور بافشردگی زياد در طراحی سازه احتمال عدم چسبندگی بين بتن و فولاد وجود دارد. اينپديده در زمانی که بتن دارای روانی لازم نبوده يا ويبره کامل ميسر نيست تشديد میشود. حضور کند گير کننده در طرح اختلاط بتن اين فرصت را فراهم می آورد که بتنريخته شده تحت نيروی وزن خود فضای موجود بين آرماتورها را بخوبی پر نموده وچسبندگی بين بتن و فولاد را افزايش دهد.

3-5-4- بتن ريزی شمع ها و ديوارهای عظيم- در چنينطرح های بتن ريزی علاوه برمشکل ايجاد دمای بيش از حد، لزوم پيوستگی سازه و عدمپيدايش درز های واريزاز يک سو و عدم امکان توليد و ريختن احجام بسيار زياد بطورپيوسته از سوی ديگر،کندگيری بتن هايی که زودتر ريخته می شونداجتناب ناپذيراست. اينمسئله در هنگام بتن ريزی عرشه پل ها و يا تير های بزرگ نيز دارای اهميت است و گيرشتدريجی و هماهنگ بتن باعث کاهش خطر خميدگی و انحراف سازه می شود.

3-5-5- پرداخت ونماسازی- در مواردی که سطح نهايینياز به پرداخت دارد يا به منظور ايجاد پيوند بهتر بتن با لايه روکش سطحی ،جلوگيری از خشک شدن سطح بتن به کمک کندکيرکننده ميسر می شود. ضمنا ايجاد نماهایتزئينی با سنگدانه های رنگی به کمک خميرها و يا کاغذ های آغشته به کندگيرکنندهانجام می شود.

3-5-6- شستشوی کاميون های حمل- عدم دسترسی به آبيا لزوم صرفه جويی در مصرف آن بخصوص در واحد های توليد بتن آماده، و در برخی مواردجهت پرهيز از آلايندگی محيط زيست در سال های اخير استفاده از نوعی کندگيرکننده رامتداول ساخته است که بجای شستشوی کاميون های حمل بتن در پايان هر نوبت کاری, گيرشبتن باقی مانده در ديگ را برای مدت زمان لازم به تاخير می 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 اين افزودنی ها برروی بتن سخت شده نيز پيامد نقش آن ها بر روی بتن تازه می باشد و از آن جمله میتوان به موارد زير اشاره نمود:

3-6-1- دوام- آرامش در روندگيرش باعث می شود تا بتن به تدريج در قالب جای گيرد و حباب های درشت و مضر از لايههای درونی به طرف سطح آمده و خارج شوند. اين پديده منجر به توليد بتنی با تخلخل ونفوذ پذيری کمتر ميشود و در نتيجه آسيب پذيری بتن سخت شده بخصوص در مناطق دريايیکمتر خواهد بود. لازم به تاکيد است که در موضوع دوام بتن نقش ساير افزودنی های بتنمانند مواد هوازا و کاهنده های آب غير قابل انکار است .

3-6-2- جمع شدگی و کنترلترک- گيرش های سريع يا ناهماهنگ بخش های مختلف بتن منجر به بروز ترک هاي حرارتی وجمع شدگی می شود. اين پديده در بتن های حاوی کندگيرکننده به شکل قابل ملاحظه ایکاهش می يابد. جمع شدگی در هنگام خشک شدن در بتن هايی که فرصت جاگيری بهتر در قالبرا دارند کمتر است و به عبارت ديگر بخش عمده جمع شدگی در مرحله خميری اتفاق میافتد.

3-6-3-مقاومت نهايی- اگرچهافزايش مقاومت مکانيکی بتن سخت شده با طراحی دقيق اجزای بتن و کاهش آب مصرفی رابطهمستقيم دارد، ولی بتن های حاوی کندگيرکننده به دليل گيرش يکنواخت و کاهش ترک هایاجرايی و خشک شدن در مقايسه با بتن فاقد افزودنی، با وجود تاخير در کسب مقاومتاوليه، انتظار می رود دارای مقاومت  فشاریوخمشی دراز مدت بيشتری باشند.

3-6-4- سطوح بتن- خروج حبابهای درونی بتن و جاگيری بهتر بتن باعث پيدايش سطوح صاف تر درون قالب و سطح رويیبتن می شود. ضمن اينکه بتن های حاوی کندگيرکننده در برابر تغيير شکل و خزش پايداریبهتری از خود نشان می دهند.

3-7- تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كندگيرکننده ها

اجزای تشکيل دهنده بتن وبخصوص ترکيبات سيمان تاثير قابل توجهی بر عملکرد افزودنی کندگيرکننده دارند. بهعنوان مثال، افزايش ميزان قليايی ها (  (Na2O+K2Oو آلومينات ها  باعث کاهش تاثير کندگيرکنندگی ميشوند و برعکس،سيمان های حاوی قليايی های کمتر و يا سليکات کلسيم بيشتر نياز کمتری بهکندگيرکننده دارند. اين مسئله لزوم انجام آزمايش های اوليه کارگاهی برای تعيينمقدار مصرف، و همچنين تداوم اين آزمايش ها بر روی هر محموله سيمان وارده به کارگاهرا ضروری می سازد.

وجود پوزولان ها در سيمان ويا افزودن مواد پوزولانی به بتن  بر گيرشبتن اثر می گذارند و در نتيجه لازم است مقدار مصرف کندگيرکننده درهربار تغييردرمقادير پوزولان ها مجددا بررسی شود. به عنوان مثال تغيير سيمان کارگاه از نوع 2به سيمان پوزولانی باعث تاخير در زمان گيرش می شودو لازم است قبل از استفاده ازسيمان پوزولانی مقادير جديدمصرف کندگيرگننده 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 آنجاکه مصرف بيشازاندازه اغلب کندگيرکننده ها منجر به ديرگيرکنندگی مضر خواهدشد، دقت اندازه گيریو پيمانه کردن از اهميت ويژه ای برخورداراست.

 

3-9- رهنمودهای اجرايي در كارگاه

معمولا افزودني‌هاي كندگيرکنندهدر حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوند و چنانچه اين افزودني‌ها به شكل جامد(پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي با درصد جامدمناسب ازآن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگالي افزودني‌هاي ارساليمايع و يا آن هايي كه در كارگاه به مايع تبديل شده‌اند بايد براساس معيار واستانداردي كه توليدكننده معرفي مي‌كند سنجيده و با آن مقايسه گردد. براي اينمنظور مي‌توان به سهولت و با استفاده از وسايلي چون مايع‌سنج يا چگالي‌سنج، درصد جامدو غلظت مناسب آنرا بررسي نمود. اين عمل بايد در دماي استاندارد انجام و نتايج آن بهعنوان بخشي از كنترل كيفيت ثبت و نگهداري گردد.

تمامی افزودني‌هایکندگيرکننده در محدوده ی زمانی معينی بر مخلوط بتن تاثير مي‌گذارند و به محض اتماماين محدوده ی زمانی، آب گيری سيمان آغاز می شود. بنابراين، مقادير مصرف به گونه ایبايد تنظيم شود تا فرصت كافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت و كارهای تكميلی فراهمگردد.

3-10- رهنمودهای كاربردی

چنانچه اطلاعات كافي ومعتبر از كاربرد يك افزودني در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودنيبر خواص بتن، انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. لازم است اين آزمايش‌ها با توجه بهاوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكانات عملي ساخت بتن و با استفاده از مصالح مصرفيكارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردن كندگيرکنندهدر طرح عمليات بتن ريزی تغيير‌كنند عبارتند از: زمان و روند گيرش، کاهش دما واصلاح روند توليدآن، و تاخير دربازکردن قالب ها.

قبل از شروع كار اصلي بهتر استتعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه تهيه و آزمايش گردد و با ثبت نتايج و مقايسهی آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچه راهنمايي‌هاي بسيار مفيدي در آييننامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران براي كاربرد افزودني‌هايشيميايي وجود دارد، ولي اغلب آن ها در شرايط استاندارد و آزمايشگاهي كنترلشده  نتيجه گيري شده‌اند. بنابراين، بهتر استضمن پيروي از آن ها نسبت به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي نزديك به شرايط واقعيكاربردي در كارگاه اقدام نمود.

همواره لازم است طرح اختلاطاين گونه بتن‌ها مجدداً بررسي شود. چنانچه يك طرح بتن داراي كارآيي و قابليتپرداخت مناسب باشد و لازم شودکه به آن ماده كندگيرکننده افزوده شود، تغييری درمقادير آب، سيمان و يا مقدار حباب های ريز به وجود نمی آيد و در نتيجه نيازی بهتغيير در نسبت های اجزای بتن نمی باشد. با توجه به اينكه اغلب افزودني‌هاي کندگيرکنندهمواد محلول در آب هستند، لازم است در هنگام محاسبه ی آب اختلاط و نسبت آب بهسيمان، مقدار آب موجود در اين افزودني‌ها محاسبه و معادل آن از آب اختلاط كاستهشود. ولي بخش جامد آن ها كه نسبت به حجمكل بتن بسيار ناچيز هستند معمولا ناديده گرفته مي‌شوند.

مخازن نگهداري افزودني‌هابايد به آساني قابل شناسايي بوده و محلول‌ها در برابر آلودگي، تبخير، رقيق شدن،دماي بسيار بالا و يخ‌زدگي، محافظت شوند. توجه به زمان انبارداري هر افزودنيبراساس توصيه ی توليدكننده ی آن ضروري است. اختلاط دو يا چند افزودني با هم مجاز نمي‌باشدوبايد آن ها را به طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه کرد. مگر اين كه سازگاريآن ها با يكديگر قبلاً توسط توليدكننده بلامانع اعلام شود. برای مثال، ممكن استکندگيرکننده و روان‌كننده ی بخصوصی با هم سازگاري نداشته باشند و هركدام در مخازنجداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب به مخلوط كن بتن افزوده شوند.

با توجه به اين كه اينافزودني‌ها معمولا در مقادير بسيارکم و بر اساس نسبت های كوچک به سيمان مصرف مي‌شوند،لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيق برای پيمانه كردن آن ها در كارگاه فراهم و در ضمنآموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات نامطلوب احتمالی ناشی از مصارف نادرست بهكاربران ارايه شود.

3-11- ارزيابي و انتخاب كندگيرکننده

عملكرد افزودني‌ها از هر نوعو طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌ها ممكن است به تنهايي يا باهمدر 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 ) انجام آزمايش‌هایكارگاهی با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه و در شرايط دمايی مختلف.

3) كتب و نشريات فني واطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

با استفاده از روش هاي فوقمحدوده ی مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشي از مصرفبيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد. ولي، لازم است اطلاعات كاملي از عملكردهايقبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده ی مقادير مصرف باشد در اختيار مصرفكننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يك افزودني معين بر انواع سيمان، مقدارسيمان، نوع سنگدانه‌ها، شرايط آب و هوا و شرايط ساخت بتن متفاوت است. ولي، محدوده یتعيين شده از سوي توليدكننده مي‌توانددرهرکارگاه ملاك سنجش قرارگيرد.

تاخيري كه تحت تاثير مصرفکندگيرکننده درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسب مقاومت اوليه مي‌شود.بتن‌هايي كه به آرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً داراي مقاومت‌هاي دراز مدتبيشتري هستند.

 3-12- كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابت بودن يكافزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شده وبرابري آن با آزمايش‌هاي اوليه اثبات گردد. آزمون هاي لازم براي شناسايي و تاييدافزودني‌ها شامل: تعيين درصد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد 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 افزودني‌هاي وارده به كارگاهرا تاييد يا رد نمود.

 

 

 

 

5- شتاب‌دهنده‌ها

به باور همگاني، واکنش‌هاي اوليه ترکيبات سيمانپرتلند با آب درون محلول رخ مي‌دهند (درون محلولي‌اند) يعني ترکيبات در ابتدايونيزه مي‌شوند و سپس محصولات آبگيري در محلول شکل مي­گيرند. از آنجا که حلاليتمحصولات آبگيري محدود است، اين محصولات به شکل بلور رسوب می­کنند و از محلول خارجمي‌شوند. پديده‌هاي سفت‌شدن، گيرش و سخت‌شدن خمير سيمان پرتلند از فرآيند بلوري‌شدنپيشرونده محصولات آبگيري سرچشمه مي‌گيرند. بنابراين مي‌توان چنين انگاشت که باافزودن برخي از مواد شيميايي حل‌شونده به مخلوط سيمان پرتلند و آب مي‌توان بر آهنگيونيزه‌شدن ترکيبات سيمان يا بر روند بلوري‌شدن محصولات آبگيري تاثير گذاشت و درنتيجه، گيرش يا سخت‌شدن خمير سيمان را دستخوش تغيير کرد[1].

نياز به سرعت بخشيدن روند کسب مقاومت، به ويژهبراي بتن‌ريزي در هواي سرد، و کاهش زمان گيرش بتن موجب پيدايش و گسترش افزودني‌هايشتاب‌دهندهبتن شده است. در اين بخش شتاب‌دهنده‌ها مورد 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 چسبندگي خمير، عملکردي مشابه شتاب‌دهنده‌ها دارند[3].

5-2 دسته‌بندي

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

5-2-1 تسريع­کننده‌ها (تندگيرکننده­ها)

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

5-2-2 زودگيرکننده­ها

زودگيرکننده, که افزودنيزودگير 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 زماني عملکرد زودگيرهاي بتن­پاشي بسيار کوتاه­تر از تسريع­کننده­هاي(تندگيرکننده­هاي) متعارف بتن است.

5-2-3 آني­گيرکننده­ها

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

5-2-4 زودسخت‌کننده‌ها

زودسخت‌کنند‌ه[17] طبق تعريف مادهافزودني است که, با يا بدون تاثير بر روي زمان گيرش, روند کسب مقاومت­هاي کوتاه­مدتبتن را شتاب مي­دهد (تسريع مي­کند) [10],[9].

5-3 مكانيزم عملكرد شتاب‌دهنده‌ها

شتاب‌دهنده‌ها به طور عمده از نوع افزودني‌هاي باعملكرد شيميايي هستند و با تاثير بر فرآيند آبگيري سيمان و ساختار محصولات آبگيري،اين واکنش را تسريع مي‌بخشند. آبگيري سيمان فرآيندي پيچيده است که در آن، ترکيبات مختلفسيمان علاوه بر واکنش با آب بر يکديگر نيز اندرکنش دارند. سيليکات‌ها (C3S و C2S) و آلومينات‌ها(C3A و C4AF) بيشترين بخش سيمان را تشکيل مي‌دهند.

آلومينات­ها با سرعت خيليزيادتري نسبت به سيليکات­ها هيدراته مي­شوند. در واقع, مشخصه­هاي سفت­شدن (از دستدادن رواني) و گيرش (جامد شدن) خمير سيمان پرتلند تا حدود زيادي به وسيله واکنش­هايآبگيري آلومينات­ها کنترل مي­شوند. سيليکات­ها که حدود 75 درصد سيمان پرتلندمعمولي را تشکيل مي­دهند, نقش اصلي را در تعيين مشخصه­هاي سخت­شدن (روند کسبمقاومت) به عهده دارند[1].

واکنش‌هاي آبگيري سيليکات‌هاو آلومينات‌ها اگرچه از نظر شيميايي به دو شيوه جداگانه انجام مي‌شوند ولي در عملمستقل از هم نيستند و بر يکديگر اندرکنش دارند. براي مثال، تسريع واکنش آلومينات‌هاگرماي زيادي آزاد مي‌کند که مي‌تواند به تسريع واکنش سيليکات‌ها منجر شود. برايدرک مکانيزم واکنش شتاب‌دهنده‌ها، با يک فرض ساده‌انگارانه و براي سادگي مي‌توانچنين انگاشت که در زمان شروع واکنش آبگيري، آلومينات‌ها بيشترين تاثير را بر گيرشو رفتار سفت‌شدن و سيليکات‌ها بيشترين تاثير را بر سخت‌شدن و روند کسب مقاومتسيمان مي‌گذارند. دوباره تاکيد مي‌شود که در عمل به دليل پيچيدگي فرآيند آبگيري،مرز شفافي بين اين واکنش‌ها به اين صورت که بيان شد وجود ندارد.

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 روند واکنش آبگيريسيمان، در همان ابتدا سولفات کلسيم (گچ) موجود در سيمان با سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) واكنش نشان مي‌دهدو 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 ديدگاهي ديگر, تسريع­کننده­هاي (تندگيرکننده­هاي) بتن، عمدتاتبديل اترينگايت به مونوسولفات را شتاب مي­دهند[6]. ضوابط عملکردي و الزامات ويژهبراي افزودني­هاي تسريع­کننده (تندگيرکننده) بتن در جدول 5-1 نشان داده 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.

 

تسريع واکنش آلومينات­هامعمولا منجر به آزادشدن گرماي زيادي مي­شود که بر واکنش آبگيري سيليکات­ها نيزتاثير مي­گذارد و آن را سرعت مي­بخشد ولي انواعي از تسريع­کننده‌ها (تندگيرکننده­ها)مانند تري‌اتانول‌آمين هم وجود دارند که واکنش آلومينات‌ها را با گچ (تشکيلاترينگايت) تسريع مي‌کنند ولي بر واکنش سيليکات‌ها تاثيري ندارند (در مواردي ممکناست حتي اين واکنش را کند هم کنند) [4].

نكته 5-1 برخي از افزودني‌هاي با عملکرد شيميايي بستهبه مقدار مصرف ممکن است اثر زودگيري يا کندگيري داشته باشند[1].

5-3-2 زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي

زودگيرهاي بتن­پاشي مي­توانندعملکرد شيميايي يا فيزيکي داشته باشند. مکانيزم عملکرد زودگيرکننده­هاي با عملکردشيميايي بسيار شبيه به تسريعکننده­ها يعني تسريع واکنش آلومينات­ها است. بسياري اززودگيرکننده­هاي بتن­پاشي علاوه بر شتاب دادن به فرآيند گيرش سيمان, روند سخت شدن(مقاومت زودرس) آن را نيز شتاب مي­دهند.

ضوابط عملکردي براي افزودنيزودگيرکننده 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.

 

زودگيرکننده­هاي با عملکردفيزيکي نوعي اصلاح­­کننده رئولوژي[20]هستند که بدون دخالت در واکنش آبگيري, موجب سفت­شدن سريع بتن­پاشيده مي­شوند[12]. از جمله اصلاح­کننده­هايرئولوژي مي­توان سيليکات سديم (آب شيشه) و سيليس کلوييدي رسوبي[21]را نام برد[12]. در حال حاضر به دليل اثرات کاهندگي که سيليکات سديم بر مقاومتدارد[4], از سيليکاتسديم 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 سديماصلاح­شده آب درون مخلوط را بي­درنگ جذب مي­کند (رفتاري مانند خشک­کننده­هاي جاذبآب) و سبب سفتي و افت سريع اسلامپ بتن مي­شود. بنابراين مقدار مصرف آن به مقدار آبمخلوط بستگي دارد يعني هر چقدر آب اختلاط بيشتر باشد به سيليکات سديم اصلاح­شدهبيشتري براي دربندکشيدن آب مخلوط نياز است. 

5-3-3 آني­گيرها

سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) به تنهايي درترکيب با آب واکنش شديد و انفجارگونه­اي پديد مي­آورد که منجر به گيرش آني سيمانمي­شود. براي جلوگيري از گيرش آني, در هنگام آسياب کردن کلينکر مقداري سنگ گچ بهآن اضافه و همزمان آسياب مي­کنند. پس از ترکيب سيمان با آب, گچ موجود در سيمان باآلومينات­هاي آن واکنش نشان مي­دهد (تشکيل اترينگايت) و از ترکيب مستقيم آلومينات­هابا آب (واکنش انفجارگونه) و در نتيجه از گيرش آني جلوگيري مي­کند[1].

برخي از آني­گيرها مانندآلومينات سديم و پتاسيم به سرعت (بي­درنگ) با گچ موجود در سيمان ترکيب مي­شوند وآن را از محيط خارج و از تشکيل اترينگايت (محصول واکنش گچ و آلومينات) در اطرافدانه­هاي سيمان جلوگيري مي­کنند. اين موضوع سبب مي­شود که سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) بتواند به طورمستقيم با آب ترکيب شود و گيرش آني پديد آورد[4].

دسته­اي ديگر از آني‌گيرکننده­هابا افزايش بيش از اندازه آلومينات‌ها در محيط، واکنش آبگيري سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) و تشکيلاترينگايت را به شدت شتاب مي‌دهند (واکنش انفجاري) و گيرش 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 پايهآلوميناتي در مقادير مصرف زياد مي‌توانند آني‌گيرکننده نيز باشند[3].

نكته 5-2 برخي از آني­گيرکننده­ها مانند هيدروکسيدهايفلزات قليايي, ميزان قليايي محيط را به شدت افزايش مي­دهند و موجب تسريع انحلال وتجزيه سيليکات­ها و شتاب­دادن به آبگيري سه­کلسيم­سيليکات (C3S) مي­شوند[4]. اين رفتار کهدر حقيقت نوعي سخت­شدن آني به شمار مي­آيد بر گيرش پيشي مي­گيرد و مخلوط مستقيمااز حالت خميري به حالت جامد درمي­آيد (حالت مياني سفت­شدن نامحسوس مي­شود).

5-3-4 زودسخت‌کننده‌ها

مکانيزم عملکرد زودسخت­کننده­هاتسريع آبگيري سيليکات­ها است. بخش اصلي فرآيند آبگيري سيليکات­ها از نوع واکنشدرون محلولي است. در اين نوع واکنش, ترکيبات سيليکات­دار آبگيري نکرده در محلول بهيون­هاي تشکيل دهنده­شان تجزيه مي­شوند و در فرآيند آبگيري, سيليکات­هاي هيدراتهرا تشکيل مي­دهند[1]. در ابتدا, آهنگ تجزيه سيليکات­هاي کلسيم, به ويژه سه­کلسيم­سيليکات(C3S), تندتر از آهنگ پخش و پراکنده شدن يون­هاي ايجاد شده استبنابراين هاله­اي با غلظت زياد از سيليکات­هاي هيدراته (C-S-H) که انحلال­پذيريکمي هم دارند, در مجاورت سطح ترکيبات ­سيليکات کلسيم (C3S و C2S) تشکيل مي­شود.اين موضوع موجب مي­شود که بخش مايع به سرعت از سيليکات­هاي هيدراته (C-S-H) فوق­اشباع شود و لايه­اياز محصولات هيدراته شده که نفوذپذيري اندکي دارد, شروع به رسوب به سطح سيليکات­هايسيمان کند[5],[1].

يکي از ويژگي­هاي مهمآبگيري 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 واکنش آبگيري سيليکات­ها را متوقف مي­کند. دوره سکونواکنش زماني پايان مي­يابد که اين لايه تخريب شود و يا ساختار آن تغيير کند ونفوذپذيري آن افزايش يابد.    

زودسخت­کننده­ها به دو شيوهسخت­شدن را شتاب مي­دهند. اين مواد از يک سو با افزايش مقدار يون کلسيم در محلول,مقدار ترکيبات آبگيري کلسيم­دار را افزايش و زمان تشکيل آنها را کاهش و ميزان رسوبآنها را افزايش مي­دهند. از سوي ديگر نسبت آهک به سيليس (C/S) را در سيليکاتکلسيم هيدراته (C-S-H)  افزايش و در نتيجهنفوذپذيري لايه رسوب کرده بر سطح سيليکات­ها را افزايش و دوره سکون واکنش آبگيريسيليکات­ها را کاهش مي­دهند.

نكته 5-3 برخي از کاهنده­هاي آب به ويژه فراروان­کننده­هابا پراکنده نمودن دانه­هاي سيمان از يکديگر, سطح بيشتري از دانه­ها را در معرضواکنش آبگيري قرار مي­دهند. بنابراين براي يک مقدار مشخص از محصولات آبگيري (C-S-H), اندرکنش بيندانه­هاي سيمان تسريع مي­شود و در نتيجه مقاومت افزايش مي­يابد[6]. اين موضوع,همچنانکه در فصل دوم نيز اشاره شد, سبب شتاب دادن به آهنگ کسب مقاومت و زودسخت­شدنمي­شود.

ضوابط عملکردي و الزاماتويژه براي افزودني­هاي زودسخت­کننده بتن در جدول 5-3 نشان داده شده است[10],[9].

 

 

جدول 5-3 ضوابط عملکردي و  الزامات ويژه براي افزودني­هاي زودسخت­کنندهبتن (در رواني 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.

5-4-1 تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها)

شناخته­شده­ترين تسريع­کننده (تندگيرکننده) بتنتري­اتانل­آمين است که معمولا براي جبران اثر کندگيرکنندگي برخي از کاهنده­هاي آب,به عنوان بخشي از اين افزودني­ها و همراه با آنها مورد استفاده قرار مي­گيرد. تري­اتانل­آمينبه دليل آن که با توجه به مقدار مصرف ممکن است اثر تندگيري (مقادير مصرف کم) يااثر کندگيري (مقادير مصرف زياد) داشته باشد و نيز به دليل آن که واکنش آبگيريسيليکات­ها را به تاخير مي­اندازد, کمتر به تنهايي به عنوان يک تسريع­کننده(تندگيرکننده) مورد استفاده قرار مي­گيرد[4].

برخي ديگر از ترکيبات آلي در نسبت­هاي پايين آببه مواد سيماني اثر تندگيري دارند که از جمله اين ترکيبات مي­توان به اوره, اسيداگزاليک, برخي از ترکيبات حلقوي, ترکيبات تغليظ­شده آمين­ها و فرمالدهايد اشارهکرد[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 کاربردي که تسريع­کننده­ها(تندگيرکننده­ها) دارند, معمولا براي تسريع گيرش بتن بهتر است ترکيبي اززودگيرکننده (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 پايهمقدار pH آنها مي­توانبه دو دسته سوزآور[24]و ناسوزآور[25]تقسيم کرد. زودگيرکننده­هاي ناسوزآور که غيرخورنده