Spectr News Theme

شرکت افزودنی بتن

کد مطلب : 211

 

شرکت افزودنی بتن

امروزه انواع افزودنی های بتن از جمله رو ان کننده بتن کاربرد و تاثیر غیر قابل انکاری در کیفیتو دوام و اجرای بتن دارد. فوق روان کننده ها انواع مختلفی دارد که هر یک بسته بهشرایط می تواند موثر و کاربردی باشد. شما می توانید برای تهیه انواع روان کننده وفوق روان کننده بتن ، دریافت مشخصات فنی و کاتالوگ و برگ اطلاعات ایمنی روغن روانکننده بتن ( msds روان کنندهبتن ) ، اخذ لیست قیمت فروش انواع افزودنی بتن ( فوق روان کننده های بتن ) با بخشفنی و یا بازرگانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( رایحه بتن سبز )44618462-44618379-09120916272  تماس حاصل فرمایید.

 

DEZOBUILD D-30

فوق روان کننده بتن بر پایه کربوکسیلاتاتر با خواص روان کننده بالا و افزایش مقاومت

 

شرح محصول :

DEZOBUILD D-30، فوق روان کننده ای از  نسل سوم بر پایهتکنولوژی پلی کربوکسیلات اتر می باشد.. این محصول برای ساخت بتن با بیشترین کاهشنسبت آب و کسب مقاومت بالا در سنین اولیه ، با حفظ اسلامپ در زمان کوتاه طراحی وتولید گردیده است. DEZOBUILD D-30قابلیت کاهش آب اختلاط بتن را تا 30 % با اسلامپ ثابت دارد که همین امر عاملافزایش مقاومت فشاری در سنین اولیه و نهایی و همچنین دوام بتن می گردد.

 

نحوه اثرگذاری :

DEZOBUILD D-30دارای مکانیسم اثر گذاری به دو صورت به شرح ذیل می باشد :

  • ایجاد غشاء بر روی سطح ذرات سیمان نموده و ممانعت فضایی ناشی از ضخامت لایه جذب شده ، از تجمع ذرات سیمان جلوگیری می کند.
  • ایجاد نیروی دافعه بین ذرات سیمان ناشی از جذب ذرات پلیمر و تشکیل بارهای همنام .

 

کاربرد و موارد استفاده :

DEZOBUILD D-30برای استفاده در انواع بتن از جمله بتن های خودتراکم،  بتن ریزی در تراکم بالای میلگرد،  بتن های پمپی ، بتن پیش ساخته ، بتن حاویپوزولان، بتن پیش تنیده، بتن ریزی زیر آب ، بتن های اکسپوز و تزئینی ، بتن های کفسازی ، بتن های صنعتی و ... مناسب می باشد.

مزایای DEZOBUILD D-30     :

  • تولید بتن چسبنده ، بدون جداشدگی در نسبت های پایین آب به سیمان
  • تولید بتن با اسلامپ بالا با نسبت آب به سیمان پایین
  • کسب مقاومت بالا در سنین اولیه و نهایی
  • کاهش زمان بتن ریزی و هزینه های اجرایی
  • قالب برداری سریع
  • کاهش نفوذپذیری در برابر آب ، کلراید ، سولفات به دلیلی کاهش نسبت آب به سیمان
  • افزایش مقاومت سایشی و افزایش دوام در سیکل های یخ و ذوب به دلیل نسبت پایین آب به ترکیبات سیمان

 

مطابقت با استاندارد :

  • ASTM C494 TYPE F
  • EN 934-2-TABLE 3.1/3.2
  • ISIRI 2930 –TABLE 3/4

 

 

خصوصيات فيزيكي و شيميايي :

ترکیبات شیمیایی

کوپلیمرهای اصلاح شده پلی کربوکسیلیک اسید

رنگ

قهوه ای تیره

طبیعت یونی

آنیونی

حالت فیزیکی

مایع

کلراید ( PPM )

حداکثر 500

وزن مخصوص ( کیلوگرم بر لیتر ) در دمای 20 درجه سانتیگراد

0.02+- 1.05

 

میزان مصرف  :

  • DEZOBUILD D-30 قابل استفاده به میزان 0.4 تا 1.2 درصد نسبت به وزن ترکیبات سیمانی می باشد.
  • میزان مصرف با توجه به طرح اختلاط و خصوصیات مورد نیاز تعیین می شود.
  • پیشنهاد می شود جهت تعیین میزان مصرف DEZOBUILD D-30 و تاثیر آن بر روی خواص بتن تازه و سخت شده مانند کارایی ، حفظ کارایی ، گیرش و مقاومت های اولیه و نهایی تست هایی در محل کارگاه و با مصالح و شرایط موجود انجام شود.

 

روش استفاده :

  • آماده مصرف و با هر نسبتی با آب مخلوط می شود.
  • هم زمان با آب اختلاط به میکسر میتوان اضافه کرد.
  • به طور مستقیم به سیمان و ترکیبات خشک افزوده نشود.
  • DEZOBUILD D-30 را در پایان عمل اختلاط میتوان به میکسر بچینگ و یا به داخل تراک میکسر افزود. در این حالت به ازاء هر مترمکعب یک دقیقه اختلاط با دور تند انجام شود.

 

سازگاری با ترکیبات سیمان :

مناسب برای استفاده با انواع سیمان و یاترکیبات جایگزین سیمانی از جمله : خاکستر بادی میکروسیلیس و سرباره می باشد.

 

سازگاری با افزودنی های دیگر :

  • با سایر افزودنی ها از پیش مخلوط یا مصرف نشود مگر آنکه تولید کننده مجاز بداند.
  • توصیه می شود که در چنین شرایطی با واحد فنی شرکت رایحه بتن سبز ( کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ) مشورت شود.

 

بسته بندی :

DEZOBUILD D-30در گالن های 20 ، بشکه های 220 و مخازن 1100 کیلوگرمی عرضه می گردد.

 

انبار داري :

توصیه می شود که انباداری در دمای 5 تا 40درجه سانتیگراد به دور از تابش مستقیم آفتاب باشد. در صورت یخ زدگی دمای مواد رابالا آورده تا ذوب شود و سپس توسط یک میکسر مخلوط شود.

 

عمر نگهداري :

در صورت حفظ و نگهداری در شرایط مناسبپیشنهادی و در بسته بندی اولیه تا 12 ماه قابل نگهداری می باشد.

 

ایمنی :

DEZOBUILD D-30ماده ای کم ضرر می باشد. در شرایط عادی آسیبی به پوست نمی رساند. اما به عنوان یکترکیب شیمیایی و رعایت موارد احتیاطی برای جلوگیری از تماس با پوست و با چشم ازدستکش های محافظ و عینکاستفاده شود و یا پس از تماس مستقیم با پوست و یا چشم با آبشسته شود.

 

خدمات فني :

بخش فني شرکت رایحه بتن سبز ( کلینیک فنیو تخصصی بتن ایران ) در جهت ارائه مشاوره فنی مربوط به بتن و بتن ریزی و نحوهاستفاده صحیح از مواد خود در کارگاه آماده همکاری و انجام خدمات می باشد.

 

انواعافزودنی های شیمیایی بتن ، کاربرد ، مزایا و معایب آنها

1-کليات

افزودني[1] ماده‌اي به غير ازسيمان پرتلند، سنگدانه، و آب است که به صورت پودر (گَرد) يا مايع (آبکی)، به عنوانيکي از مواد تشکيل‌دهنده بتن و براي اصلاح خواص بتن، کمي قبل از اختلاط، در حيناختلاط و يا قبل از ريختن به آن افزوده مي‌شود[1]. به عبارت ديگر، افزودني‌هااجزايي از بتن به غير از سيمان هيدروليکي، آب، سنگدانه‌ها و الياف هستند كه براياصلاح و بهبود خواص بتن و ملات تازه و سخت‌شده، به بتن افزوده مي‌شوند[2]. افزودني‌هاي بتن بهدو گروه مواد افزودني شيميايي و معدني تقسيم مي‌شوند.

 افزودني‌هاي شيميايي[2] از فرآوري، ترکيب ياآميزه‌کاري مواد آلي و معدني در يک فرآيند شيميايي به دست مي‌آيند و در حالتهايپودر يا مايع و در مقاديرکم معمولا تا حداکثر 5 درصد وزن مواد سيماني در زمان ساختو اختلاط و يا درست پيش از ريختن بتن، به مخلوط اضافه مي‌شوند.

افزودني‌هاي معدني[3] که يا به طور طبيعييافت مي‌شوند و يا از محصولات جانبي صنعتي هستند، به سه دسته مواد خنثي، پوزولان‌ها،و مواد شبه سيماني تقسيم مي‌شوند[1] و براي بهبود و اصلاحخواص مخلوط‌هاي سيماني در مقادير مصرف عموما بيشتر از 5 درصد وزن سيمان و در زماناختلاط به بتن افزوده مي‌شوند.

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

1-1- اندرکنش بتن وافزودني‌هاي شيميايي

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

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

مواد افزودني با عملکردشيميايي يا در فرآيند و روند واکنش آبگيري سيمان پيش از گيرش تاثير مي‌گذارند و ياريزساختار محصولات آبگيري را پيش و پس از گيرش، دستخوش تغيير مي‌کنند. بنابراينواکنش افزودني‌هاي شيميايي علاوه بر زمان پيش از گيرش، ممکن است در مراحل سخت‌شدگيبتن نيز ادامه يابد[3]. کُندگيرکننده‌ها،زودگيرکننده‌ها، زودسخت‌کننده‌ها، منبسط‌کننده‌ها، کنترل‌کننده‌هاي واکنش آبگيري،و ناگيرکننده‌ها در زمره افزودني‌هاي با عملکرد شيميايي هستند.

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

1-2- دسته‌بندي‌افزودني‌هايشيميايي

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

دسته 1 - کاهنده‌هايآب

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

 دسته 2 هوازا

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

دسته 3 - کُندگيرکننده‌ها

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

دسته 4 شتاب‌دهنده‌ها(تسريع‌کننده‌ها)

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

دسته 5 - منبسط‌کننده‌ها

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

دسته 6  - پاياگر‌ها (دوام‌‌بخش‌ها)

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

دسته 7 - افزودني‌هايخاص

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

1-3- کارکرد ‌افزودني‌هايشيميايي

هرماده افزودني‌ با کارکرد اصلي آن تعريف و گروه‌بندي مي‌شود. کاركرد اصلي يك مادهافزودني عمده‌ترين اثر مورد انتظاري است كه بر بتن دارد و بيانگر عملکرد شاخص آنافزودني است. کاركرد فرعي، اثر يا اثراتي است كه ماده افزودني در مقياس كوچك‌تر ازکاركرد اصلي بر بتن مي‌گذارد. برخي از افزودني‌ها ممکن است چند منظوره باشند و برچند خاصيت بتن تازه يا سخت‌شده تاثير بگذارند. براي نمونه، کاهنده‌هاي آب کُندگيرعلاوه بر کاهش مقدار آب، موجب کُندگيري بتن نيز مي‌شوند.

نکته1-1- برخي از افزودني‌ها ممکن است داراي اثرات جانبي باشند. ‌به طور مثال کارکرداصلي افزودني‌هاي كاهنده آب، كاهش آب بتن است ولي ممکن است اثراتجانبي کُندگيري يا هوازايي نيز داشته باشند. اثر جانبيتاثير ناخواسته و در مواردي حتي نامطلوبي است که افزودني بر ويژگي‌هاي بتن دارد وبايد به خاطر داشت که با کارکرد فرعي تفاوت دارد.

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

1-4- دلايل و مزاياياستفاده از افزودني‌هاي شيميايي

بتن بايد همگن، كارآ،پرداخت‌پذير، مقاوم، پايا، و کم‌تراوا باشد. در بسياري از موارد با انتخاب مصالح ونسبت اختلاط مناسب و به کاربستن روش‌ها و استفاده از تجهيزات مناسب و افرادکارآزموده مي‌توان به اين ويژگي‌ها دست يافت. بهره‌گيري از افزودني‌هاي شيميايي درکنار مزاياي بيشماري که دارند، دستيابي به اين ويژگي‌ها را امکان‌پذيرتر و آسان‌ترخواهد کرد. در اين راستا، مهمترين دلايل و مزاياي استفاده از افزودني‌هاي شيمياييرا مي‌توان به شرح زير دسته‌بندي کرد.

1-4-1 - كاهش هزينه ساخت و ساز

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

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

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

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

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

1-4-2 تنظيم و بهبود ويژگي‌هاي بتن

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

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

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

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

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

1-4-4 - غلبه بر پيشامد‌هاي ناگهاني

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

1-4-5 - دستيابي به خواص ويژه

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

1-4-6 - هماهنگي با مسايل زيست محيطيو بهداشت کار

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

1-4-7 - کمک به توسعه پايدار

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

نکته1-3- صرف‌نظر از تمامي موارد گفته شده، بايد به خاطر داشت كه هيچ افزودني را از هرنوع و مقداري كه باشد، نمي‌توان جانشيني براي طرح مخلوط و اجراي مناسب بتن انگاشت.

1-5- مشخصات افزودني‌هايشيميايي

افزودني‌هاي مصرفيبايستي پاسخگوي نيازها و ضوابط آيين‌نامه بتن و استانداردهاي ملي ايران واستانداردهاي بين‌المللي معتبر مانند AASHTO, ASTM, BS, DIN, EN باشند. اين منابع مشخصات فني،حداقل انتظارات از مصرف، و نحوه تاثيرگذاري هر افزودني را به تفصيل بيان مي‌نمايندو راهنماي بسيار مناسبي براي استفاده افزودني‌ها هستند. در کنار اين استانداردها،توليدکنندگان اين افزودني‌ها همواره مشخصات فني دقيقي از محصولات خود و دامنه مصرفو تاثير آنها در بتن را ارايه مي‌نمايند که در مواردي مي‌توانند راهگشا باشند.اگرچه مشخصات فني ارايه‌شده توسط توليدکنندگان دربردارنده‌ي دامنه مصرف پيشنهاديهستند ولي مقدار مصرف افزودني بايد بر اساس نتايج به دست آمده با مصالح مصرفي درکارگاه موردنظر تعيين شود. برخي از استانداردهاي افزودني‌هاي شيميايي در جدولشماره 1-1 آورده شده است.

1-6- نمونه‌برداري

برايآزمودن، ارزيابي و بازرسي افزودني‌ها بايستي نمونه‌هايي مطابق با دستورالعمل ومشخصات فني از پيش تعيين شده براي هر افزودني، برداشته شوند. چنين نمونه‌هايي بايدبه روش نمونه‌گيري اتفاقي از واحد توليد، بسته‌بندي‌ها يا ظروف بازنشده، يا از محموله‌هاي فله‌اي که تازه واردکارگاه شده‌اند برداشته شوند.

1-7- آزمودن

موادافزودني با اهداف زير آزموده مي‌شوند:

الف-تعيين مطابقت با مشخصات فني.

ب-ارزيابي تاثير افزودني روي خواص بتن ساخته شده با مصالح كارگاهي تحت شرايط محيطي وروش‌هاي اجرايي مورد انتظار (پيش‌بيني شده).

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

ت-آشکارشدن هر گونه ناسازگاري افزودني با اجزاي تشکيل دهنده بتن، به ويژه سيمان، وپديدار شدن هر گونه اثر نامطلوب افزودني بر روي بتن.

توليدكنندهمواد افزودني 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 از سوي توليدکننده بايستي بيان‌کننده توانايي‌ها ومحدوديت‌هاي کاربرد هر افزودني باشد.

شيوه‌هاو دستورالعمل‌هاي 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.

گواينکه استانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر و بين‌الملليدستورالعمل گام به گام با ارزشي براي ارزيابي و انتخاب مواد افزودني فراهم مي‌كنند،بايد پيش از توليد بتن و استفاده مداوم از افزودني‌ها در توليد بتن، آزمايش‌هاييكه نشان دهنده عملكرد افزودني در شرايط کارکرد واحد بتن‌ساز همراه با مصالح مورداستفاده در ساخت بتن باشند انجام گيرد. يکنواختي و ناپراکندگي نتايج مربوط به هرويژگي مورد نظر افزودني يا بتن، به همان اندازه‌ي ميانگين اين نتايج داراي اهميتاست.

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

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

1-8- ارزيابيافزودني‌ها

ازآنجا که ترکيبات و ويژگي‌هاي مواد سيماني، آب و سنگدانه و نيز نسبت اختلاط آنهاتاثير به سزايي بر کارکرد افزودني‌ها دارند، ارزيابي هر افزودني بايد بر اساسنتايج بدست آمده با مصالح مصرفي کارگاه انجام گيرد.

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

چنانچهدر بتن بيش از يک افزودني استفاده شود، ممکن است بر کارکرد يکديگر تاثير بگذارند.براي نمونه، در بتن داراي افزودني هوازا، استفاده از روان‌کننده مي‌تواند راندمانهوازا را افزايش دهد در حالي که برخي از فراروان‌کننده‌ها باعث کاهش راندمان آن مي‌شوند.در ارزيابي افزودني‌ها بايد تاثير متقابل آنها بر کارکرد يکديگر، بررسي و در نظرگرفته شود.

عواملمحيطي مانند دما و رطوبت تاثير چشمگيري بر رفتار بتن و بر کارکرد افزودني‌هادارند. مواد افزودني كه کاركرد آنها در دماهاي معمول شناخته شده است ممكن است دردماهاي خيلي زياد يا خيلي كم، کاركرد بسيار متفاوتي داشته باشند. کاركرد هر مادهافزودني را بايستي در شرايط محيطي مورد انتظار در زمان اجرا ارزيابي کرد و بهنتايج آزمايشگاهي که در دماهاي استاندارد انجام مي‌شوند، بسنده نکرد.

درارزيابي کارکرد مواد افزودني بايد شرايط اجرايي مانند چگونگي و زمان اختلاط، نحوهو زمان حمل، دماي بتن تازه، چگونگي ريختن و پخش‌کردن بتن، نحوه متراکم‌کردن وپرداخت کردن بتن، و روش عمل‌آوري در نظر گرفته شوند زيرا هر يک از اين موارد مي‌توانندبر کارکرد افزودني تاثير بگذارند. براي نمونه، اختلاط بيش از اندازه باعث کاهشراندمان هوازاها مي‌شود.

زمانو نحوه افزودن مواد افزودني به مخلوط بتن نيز بر کارکرد آنها اثر مي‌گذارد کهبايستي در ارزيابي آنها مورد توجه قرار گيرد. براي نمونه، چنانچه افزودني‌هايكاهنده آب را به مخلوط خشک سيمان و سنگدانه افزود راندمان آنها به شدت کاهش مي‌يابددر حالي که اگر آنها را بعد از افزودن بخشي از آب اختلاط و تشکيل خمير سيمان بهبتن اضافه كرد، کارکرد بهتري خواهند داشت.

درارزيابي اقتصادي هر افزودني بايستي افزايش هزينه ناشي از تهيه، حمل، نگهداري وافزودن آن را در کنار صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي که افزودني در اجراي عمليات بتني بههمراه دارد مورد بررسي و توجه قرار داد.

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

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

1-9- ملاحظاتي درمصرف مواد افزودني

موادافزودني بايد با استانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌الملليمطابقت داشته باشند. علاوه بر اين بايد دستورالعمل‌ها و توصيه‌هاي ارايه شده ازطرف توليدکننده مواد افزودني مورد توجه دقيق قرار گيرند. اثرات يک ماده افزودنيبايد تا آنجا که ممکن است با استفاده از مصالح مصرفي مورد نظر و در شرايط کارگاهيارزيابي شود. اين موضوع وقتي اهميت ويژه پيدا مي‌كند كه:

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

افزونبر اين، استفاده از افزودني‌ها ممکن است نيازمند اصلاحاتي در طرح اختلاط بتن باشدکه از آن جمله مي‌توان به تغيير در نوع يا مقدار سيمان، تغيير در نوع يا دانه‌بنديسنگ‌دانه، يا اصلاح نسبت اختلاط اشاره کرد. با تنظيم مقدار آب و مواد سيماني مخلوطو اصلاح نوع و طول زمان اختلاط، اثرات برخي از مواد افزودني به‌طور چشمگيري بهبودمي‌يابند.

بسيارياز افزودني‌ها بيش از يك خاصيت بتن را تحت تاثير قرار مي‌دهند و حتي ممکن است رويخواص مطلوب تاثير نامطلوبي بگذارند. افزودني‌هايي كه خواص بتن تازه را اصلاح مي‌کنندممكن است موجب سفت شدن زودهنگام يا كندگيري بيش از اندازه بتن شوند و مشکلاتي پديدآورند. با بررسي چگونگي تاثير افزودني‌ها روي مواد سيماني مورد مصرف، مي‌توان بهدلايل رفتارهاي گيرشي ناهنجار پي برد. سفت شدن زود هنگام اغلب به دليل تغيير درروند واكنش 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.

ازملاحظات مهم ديگر در استفاده از مواد افزودني مي‌توان به محدوديت مقدار مجاز يونكلر در بتن اشاره کرد. اين محدوديت‌ها در آيين‌نامه‌ بتن ايران داده شده است.معمولاً اين محدوديت‌ها به صورت حداكثر درصد يون كلر نسبت به جرم (وزن) سيمان بيانمي‌شوند، اگرچه گاهي مقدار يون کلر "حل‌شونده در آب" موجود در بتن نيزملاک سنجش قرار مي‌گيرد. صرف‌نظر از آن‌كه اين حد چگونه تعيين مي‌شود، مصرف كننده بايد ميزان يونكلر موجود در افزودني را بداند تا در هنگام تعيين نوع و مقدار مصرف افزودني، حدودتعيين شده براي مقدار يون کلر را زيرپا نگذارد.

نکته 1-6 - استفادهكننده بايد آگاه باشد كه حتی با فرض نبودن يون کلر در ساختار يک افزودنی شيميايی،همواره احتمال وارد شدن يون کلر از طريق آب مصرفی برای توليد افزودنی مايع وجوددارد، زيرا افزودني‌ها اغلب به كمك آب ساخته‌ مي‌شوند كه حاوي مقادير كم ولي قابلاندازه‌گيري يون كلر هستند. بنابراين در برخورد با اصطلاحاتي نظير "بدون كلر[7]" بايد احتياطکرد.

1-10- آماده‌سازيافزودني‌ها

موادافزودني رايج در بازار به صورت مايعات يا پودرهاي بسته‌بندي‌شده ارايه مي‌شوند.برخي از اين افزودني‌ها، مانند کاهنده‌هاي آب و زودگيرکننده‌هاي مايع، آماده مصرفهستند و به طور مستقيم در مرکز بتن‌ساز به مخلوط يا در پاي کار به بتن افزوده مي‌شوند.برخي ديگر از افزودني‌ها پيش از افزوده‌شدن به مخلوط، نيازمند آماده‌سازي هستند.آماده‌سازي افزودني‌ها پيش از مصرف شامل رقيق‌سازي يا مايع‌سازي (ترکيب با آب)است.

1-10-1- رقيق‌سازي

باتوجه به ساختار و دقت ابزار و تجهيزات پيمانه و اضافه‌کردن مواد افزودني مرکز بتن‌ساز،در مواردي لازم است که غلظت برخي از افزودني‌هاي مايع کاهش يابد. گاهي براي کاهشهزينه‌هاي بسته‌بندي و حمل ممکن است برخي از افزودني‌هاي مايع در غلظت‌هاي بيشتراز آنچه که براي مصرف نياز است عرضه شوند، در چنين مواردي نيز بايستي افزودني بهاندازه کافي رقيق شود تا امکان پيمانه و اضافه کردن آن فراهم آيد.

زمانيکه تمام يا بخشي افزودني در پاي کار به داخل تراک‌ميکسر اضافه مي‌شود، مانندکاهنده‌هاي آب، نيز بهتر است که افزودني با آب رقيق شود تا بهتر و همگن‌تر مخلوطشود.

مقدارمصرف برخي از افزودني‌هاي مايع، مانند هوازاها، بسيار کم است. در اين موارد صرفنظر از غلظت افزودني، براي آن که دقت اندازه‌گيري ابزار و تجهيزات پيمانه کردنمرکز بتن‌ساز جوابگو باشد بهتر است که اين افزودني‌ها را با نسبت مشخص با آب رقيقکرد.

نکته1-7 در تمامي موارد رقيق‌سازي بايستي آب اضافه‌شده به افزودني را در طرح اختلاط و ساختبتن در نظر گرفت و توصيه‌هاي توليدکننده افزودني را به کار بست.

1-10-2 مايع‌سازي (ترکيبکردن با آب)

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

درتوليد انبوه کارگاهی، بي‌توجهي به نسبت‌های دقيق مواد، يا ناهمخواني دستگاه همزنبا غلظت محصول مي‌تواند مشكلاتی مانند همزدن ناکافی، حل نشدن کامل مواد موثر، ورسوب اجزاي غير محلول پديد آورد. در صورت بروز هر‌گونه مشكل در مورد توليداتکارگاهی رعايت توصيه‌هاي توليدکننده لازم است.

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

1-11- پيمانه‌کردن وافزودن

موفقيتو کارآمد بودن استفاده از افزودني‌ها تا حدود زيادي به دقت روش پيمانه‌ريزي و زمانافزودن آنها بستگي دارد. هرگونه خطا و کوتاهي در پيمانه‌ريزي مي‌تواند تاثيراتچشمگيري بر خواص، عملكرد و يكنواختي بتن داشته باشد.

1-11-1 پيمانه‌ريزيافزودني‌هاي مايع

بيشترمواد افزودني رايج در بازار به صورت مايعات آماده مصرف هستند كه يا در هنگاماختلاط در مرکز بتن‌ساز به مخلوط اضافه يا در پاي کار به بتن افزوده مي‌شوند. برايپيمانه کردن و افزودن اين مواد به مخلوط از دستگاه پيمانه‌ريز استفاده مي‌شود.دستگاه پيمانه‌ريز هم مي‌تواند در مرکز بتن‌ساز نصب و هم روي تراک ميکسر سوار شود.پيمانه‌ريز از تعدادي پمپ، اندازه‌گر، زمان‌سنج، استوانه مدرج و شير تشکيل شدهاست. پيمانه‌ريزها ممکن است بر اساس سنجش جرم (وزن) يا اندازه‌گيري حجم افزودني‌هاکار کنند. مشخصات فني، رواداري دقت، و کارآمدي دستگاه پيمانه‌ريز بايد بااستانداردهاي ايران يا بين‌المللي معتبر مطابقت داشته باشد.

موقعيتتخليه افزودني از مخزن استوانه‌اي مدرج و ريختن آن به داخل ديگ بتن‌ساز بايستي بهگونه‌اي انتخاب شود که تمامي افزودني به بتن در حال اختلاط افزوده شود و از ماليدهشدن به جداره داخلي ديگ و پره‌هاي همزن بتن‌ساز و هدررفتن افزودني جلوگيري شود.بهتر است که ورودي افزودني به ديگ همزن در انتهاي مسير ورودي آب به ديگ نصب شود تابتوان آن را همراه با آب به مخلوط افزود. علاوه بر اين، روند و آهنگ تخليه افزودني‌هااز مخزن استوانه‌اي مدرج دستگاه پيمانه‌ريز بايد قابل تنظيم و به گونه‌اي باشد کهاز يکنواختي توزيع افزودني در مخلوط بتن اطمينان حاصل شود. مخزن استوانه‌اي مدرجبايد تا آنجا که ممکن است نزديک به محل تخليه به ديگ نصب شود. در صورت طولاني بودنمسير تخليه مخزن استوانه‌اي مدرج، احتمال آن که بخشي از افزودني در مسير تخليهباقي بماند و به مخلوط افزوده نشود زياد خواهد بود. در هر حال بهتر است که راهبرمرکز بتن‌ساز تسلط کاملي بر مخزن استوانه‌اي مدرج داشته باشد و با در اختيار داشتنزمان‌سنج برقي در سيستم‌هاي خودکار، يا شير تخليه در سيستم‌هاي نيمه‌خودکار،بتواند زمان تخليه را تنظيم کند تا از تخليه کامل افزودني پيمانه‌شده اطمينان حاصلکند.

درمواردي که بيش از يک افزودني به مخلوط افزوده مي‌شود بايد از درهم آميختن افزودني‌هاپيش از مصرف پرهيز کرد مگر در مواردي که توليدکننده مواد افزودني، آميختن آنها راپيش از مصرف مجاز بداند. در هر حال بهتر است که براي افزودن هر افزودني از دستگاهپيمانه‌ريز جداگانه‌اي استفاده شود.

چنانچههمه يا بخشي از افزودني در پاي کار با استفاده از پيمانه‌ريز سوارشده بر تراک‌ميکسريا پيمانه دستي به بتن ساخته شده افزوده مي‌شود بايستي توصيه‌هاي توليدکنندهافزودني در نظر گرفته شود.

1-11-2 پيمانه‌ريزيافزودني‌هاي پودري

موادافزودني پودري مانند رنگ‌دانه‌ها، منبسط‌كننده‌ها و آسان‌کننده‌هاي پمپاژ كه دارايمقدار مصرف اندک هستند اغلب به صورت دستي و با پيمانه در هنگام ساخت بتن به مخلوطاضافه مي‌شوند. زودگيرکننده‌ها، كاهنده‌هاي تراوايي، و پيوندزاها نيز از ديگرافزودني‌هايي هستند که به روش دستي افزوده مي‌شوند و اغلب در مقادير مصرف كافيبراي يك  واحد جرمي (وزنی) سيمان و يا يکحجم بتن بسته‌بندي مي‌شوند. برخي از زودگيرکننده‌هاي بتن‌پاشي به صورت دستي و درپاي کار به مخلوط افزوده مي‌شوند.

1-12-انبار كردن

سهعامل در نگهداري مواد افزودني مهم هستند: سهولت در شناسايي، رطوبت و دمايي كه درآن نگهداري مي‌شوند، و وجود برچسب بر روی ظروف و بشكه‌ها به گونه‌اي که محتوياتآنها را به وضوح نشان دهد. مواد افزودني خشك (پودري) در مقايسه با سيمان پرتلندحساسيت بيشتري به دي‌اكسيدكربن و رطوبت دارند. لذا اين مواد بايد در كيسه‌هاي ضدرطوبت بسته‌بندي شوند و براي جلوگيري از كلوخه‌شدن آنها به دور از رطوبت و دماهايزياد 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.

بيشترمواد افزودني به جز بعضي از ضد رطوبت‌ها و مواد شتاب‌دهنده بدون كلر و مواد هوازابه شكل محلول‌هايي هستند كه در 3- درجه سيليسيوس يخ مي‌زنند. بنا بر اين بايد درمقابل يخ‌زدگي حفاظت شوند. در انباركردن بعضي از مواد مانند امولسيون‌ها نياز بهمراقبت بيشتري است و دستورالعمل‌هاي سازنده آن بايد دقيقاً رعايت شود.

درمناطقی با زمستان‌‌هاي ملايم مي‌توان اكثر مواد را در بشكه‌ و در انبارهاي محصور،بدون وسيله گرمايي، بدون نگرانی از يخ‌زدگي انباركرد. در زمستان‌هاي سخت امكاناتويژه‌اي براي جلوگيري از يخ‌زدگي افزودني‌هاي مايع بايد به‌كاربرد. استفاده ازانبارهاي محصور گرم در اين شرايط رايج است. لازم است از كليه تجهيزات شامل مخازننگهداري، خطوط انتقال و خطوط متصل به بتن‌ساز نيز محافظت شود. در مناطق با آب‌ وهواي معتدل استفاده از مخازن فلزي عايق‌بندي شده يا پلاستيكي نيز امكان‌پذير است.در شرايط يخ‌بندان و هوای سرد، مخازن ذخيره‌سازي و محتويات آنها يا بايد گرم شوندو يا در يك محيط گرم قرار داشته باشند. روش دوم به دلايل زير ترجيح داده مي‌شود.

1-چنانچه مخزن ذخيره مجهز به لوله‌هاي مارپيچ آب گرم يا بخار باشد، بايد دقت شود كهگرم كردن از حد مجاز ارايه شده توسط توليدکننده تجاوز نكند زيرا دماي زياد مي‌تواندبر برخي از اين مواد تاثير منفي داشته باشد.

2-بعضي از المنت‌هاي حرارتي ممكن است به‌طور موضعي ماده افزودني را بيش از اندازهگرم كنند و باعث تجزيه حرارتي و ايجاد گازهاي انفجاري شوند.

3-ممكن است اتصالات الكتريكي گرم كننده‌ها (نواري، ميله‌اي و غيره) قطع شوند و باعثيخ‌زدن ماده افزودني  و يا آسيب ديدن سيستمحرارتی و دستگاه‌های اندازه‌گيری شوند.

4-معمولاً هزينه به‌كارگيري المنت‌هاي ميله‌اي و نواري  بيشتر از هزينه گرم نگهداشتن يك انبار دربالاتر از دماي انجماد است.

5-يك انبار گرم نگهداري ماده‌ افزودني نه تنها مخازن ذخيره، بلكه پمپ‌ها، دستگاه‌هاياندازه‌گيري، شيرها و شيلنگ‌هاي ماده افزودني را از يخ‌زدگي و از ساير مسايل مانندگرد و خاك، باران و افراد متفرقه حفاظت مي‌نمايد، به‌علاوه چون دماي نگهداري درطول سال كمتر در معرض تغييرات شديد قرار مي‌گيرد، گرانروي ماده افزودني ثابت‌تر مي‌ماندو دستگاه‌هاي اندازه‌گيري احتياج به تنظيم كمتري پيدا مي‌كنند.

6-اگر مخازن نگهداري و شيلنگ‌ها از جنس پلاستيك باشند بايد دقت شود از گرم كردن بيشاز اندازه آنها پرهيز شود تا اين مواد به نقطه نرم‌شدگي و پارگي نرسند.

7-سيستم‌ هواكش مخازن بايد به گونه‌اي طراحی شود كه از ورود هرگونه مواد خارجي بهداخل مخزن جلوگيري شود. به همين صورت براي اجتناب از آلودگي بايستی روی مجاريپركردن و ديگر بازشوها 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-13-مراجع

1- آيين‌نامه بتن ايران(آبا)، تجديد نظر اول، نشريه شماره 120 سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور.

2- ACI 212.3R –04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2007.

3 ايراجيان محمود،"كاربرد مواد افزودني در پروژه‌هاي سدسازي"، چهارمين كنفرانس بين‌الملليسدسازي، ايران، تهران، 1380.

4- فاميلي هرمز،"خواص بتن"، مترجم، 1378.

5- Rixom, R.and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rd Ed.,1999, E & EN SPON.

6-Ramachandran V.S., Malhotra V.M., Jolicoeur C., and Spiratos N.,"SUPERPLASTICIZERS; Properties and applications in concrete",CANMENT, 1998.

7-Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4th Ed., 1998,Arnold.

8-Kosmatka S. H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control ofConcrete Mixtures", 14th ed., PCA – 2002.

 

 

 

افزودنيهاي شيميايي بتن

مشخصات فني ولزوم استفاده از آنها

بخش دوم:كاهندههاي آب

سيمان براي آبگيري[10]كامل خود به 23 تا 27 درصد وزني آب نياز دارد[1]. آب مصرفي اضافي در مخلوط بتن صرف ايجادرواني و كارآيي مي‌شود. محبوس شدن آب اضافي در بتن منجر به پيدايش حفره‌ها و حباب‌هايبزرگ در بتن سخت شده مي‌شود و كاهش مقاومت‌هاي مكانيكي و پايايي (دوام) بتن را بههمراه دارد. از سوي ديگر، توليد و به كارگيري بتن با حداقل آب، باعث افزايش مشكلاتو هزينه‌هاي اجرايي مي گردد.

 راهكار رايج‌‌، اقتصادي‌ و آسان براي حل اينمعضلات، استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب است كه از دهه 1930 ميلادي به كار گرفتهشده‌اند.

واژه هاي كليدي :افزودني ، روان كننده، فراوان كننده، فوق روان كننده، كاهنده آب

2-1 تعريف

افزودني‌هاي كاهندهآب[11]مواد آلي و يا تركيبي از مواد آلي و معدني هستند كه براي افزايش رواني بتن درمقدار آب معين، يا كاهش مقدار آب مصرفي با حفظ رواني، و يا هر دو به كار مي‌روند.

برخي از اين افزودني‌هاممكن است داراي تاثيرات جانبي كُندگيري، زودگيري، زود سخت‌كنندگي يا هوازايي در بتنباشند كه در هنگام مصرف بايستي در نظر گرفته شوند. تركيبات و فرآيندهاي مختلفيبراي توليد كاهنده‌هاي آب به كار مي‌روند كه مي‌توانند منجر به خواص جانبي گوناگون‌شوند. با اصلاح ساختار برخي از افزودني‌هاي كاهنده آب كه داراي اثر كندگيريهستند، مي‌توان آنها را به كاهنده‌هاي آب خنثي يا حتي زودگير تبديل كرد يا اثرهوازايي آنها را به غير هوازايي و در مواردي حتي هوازدايي (كاهش مقدار هوا) تغييرداد.

2-2 دسته‌بندي

افزودني‌هاي كاهندهآب به سه گروه اصلي و هر گروه نيز بسته به خواص جانبي خود به دسته‌هاي ديگري تقسيممي‌شوند.

2-2-1 روان‌كننده‌ها

روان‌کننده‌ها[12]كه نخستين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و كاربرد آنها از دهه 1930 ميلادي آغاز شدهاست[2]، بسته به خواص جانبي خود و بر اساساستاندارد ASTM C494به دسته‌هاي زير تقسيم مي‌شوند:

  • روان‌كننده (كاهنده آب) معمولي (Type A)
  • روان‌كننده (كاهنده آب) كندگير (Type D)
  • روان‌كننده (كاهنده آب) زودگير (Type E)

روان‌كننده‌ها دربسياري از پروژه‌هاي كوچك و بزرگ و به ويژه در بتن‌هاي حجيم مانند بدنه سدها وتوليد قطعات بزرگ بتني به كار مي‌روند و مي‌توان آنها را پرمصرف‌ترين كاهنده‌هايآب به شمار آورد. اين افزودني‌ها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 5تا 12 درصد كاهش مي‌دهند و در مقادير زياد مصرف ممكن است تاثيرات جانبي همچونكندگيري بيش از اندازه يا هوازايي داشته باشند. به همين دليل دامنه مقدار مصرفآنها محدود است. اين افزودني‌ها با نام‌هاي پلاستي‌سايزر، كاهنده آب يا روان‌كنندهبتن عرضه و مصرف مي‌شوند.

 2-2-2 فوق ‌روان‌كننده‌ها

فوق‌روان‌کننده‌‌ها[13]كه دومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته‌اند باعنوان بساكاهنده‌هاي آب[14]شناخته مي‌شوند. فوق‌روان‌كننده‌ها بر اساس استانداردهاي ASTM C494 & C1017  بهدو دسته زير تقسيم مي‌شوند: 

  • فوق روان‌كننده معمولي (ASTM C494: Type F)[15]
  • فوق روان‌كننده كندگير (ASTM C494: Type G)[16]     

اين افزودني‌ها درمقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 12 تا 25 درصد كاهش مي‌دهند و نسبت بهروان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند ولي برخي از آنها در مقادير مصرف بيش ازاندازه[17]موجب كندگيري يا هوازايي مي‌شوند. عموما فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرف خيليكم، رواني كمتري نسبت به روان‌كننده‌ها (در مقدار مصرف يكسان) ايجاد مي‌كنند.

نكته 2-1 به دليل اثرات نامطلوب مصرف بيش از اندازه روان‌كننده‌ها، نمي‌توان آنها را درمقادير زياد به جاي فوق روان‌كننده‌ها به كار برد.

نكته 2-2 در مقادير مصرف بيش از اندازه فوق روان‌كننده‌ها در مخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندينامناسب، ممكن است جداشدگي و آب‌انداختگي افزايش يابد.

2-2-3 فراروان‌كننده‌ها(Ultra high rangewater reducers)

اين افزودني‌ها كهسومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند از دهه‌ي 1990 ميلادي مورد استفاده قرار گرفته‌اندو با نام‌هاي فوق روان‌كننده توانمند[18]يا ابرروان‌كننده نيز شناخته مي‌شوند. هرچند اين افزودني‌ها ويژگي‌هاي منحصر بهفردي نسبت به فوق روان‌كننده‌ها دارند ولي در حال حاضر در همان دسته‌بندي فوق ‌روان‌كننده‌هايعني ASTM C494: Type F & Gو ASTM C1017: Type I & IIجاي مي‌گيرند.

اين افزودني‌هامقدار آب اختلاط بتن را بيش از 25 درصد كاهش مي‌دهند. اين دسته از افزودني‌ها نسبتبه روان‌كننده‌ها و فوق روان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند. عموما فراروان‌كننده‌هادر مقادير مصرف كم، تاثير روان‌كنندگي بيشتري نسبت به فوق روان‌كننده‌ها (در مقدارمصرف يكسان) دارند. ويژگي‌هاي منحصر به فرد اين افزودني‌ها از جمله توليد بتن‌هايتوانمند، خودتراز، خودمتراكم و با مقاومت‌هاي خيلي زودرس و خيلي زياد از يك سو وصرفه‌جويي در انرژي مصرفي، كاهش هزينه‌هاي اجرايي و سازگاري زيست‌محيطي از سويديگر، باعث گسترش روز افزون كاربرد آنها در كشورهاي مختلف جهان شده است.

نكته 2-3 فرآيند توليد اين افزودني‌ها اين امكان را فراهم مي‌آورد كه بر اساس نياز هر صنعتيا مشخصات فني و شرايط اجرايي هر پروژه، فراروان‌كننده‌ايي سازگار و مناسب توليدكرد.

نكته 2-4 مراكز تحقيقاتي جهان، شركت‌هاي توليدكننده افزودني‌هاي بتن و سازمان‌هاي مرتبط باصنعت ساخت و ساز همواره در جستجوي يافتن مواد شيميايي جديد با كارآيي و تاثير بهتربر عملكرد مخلوط‌هاي بتني هستند و احتمال پيدايش و عرضه محصولات جديد همچنان وجوددارد.

نكته 2-5 با توجه به خاصيت پخش‌كنندگي بسيار زياد فراروان‌كننده، تاثير آن بر احتمالجداشدگي و آب‌انداختگي در مخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندي نامناسب به مراتببيشتر از ساير كاهنده‌هاي آب است.

2-3 مكانيزمعملكرد كاهنده‌هاي آب

كاهنده‌هاي آب ازنوع افزودني‌هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثيري مستقيمي بر فرآيند آبگيري سيمانندارند. بخش اصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب، عوامل اثركننده بر سطح هستند. عواملاثركننده بر سطح[19]موادي هستند كه در سطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز مي‌شوند و نيروهايفيزيكي شيميايي موثر بر اين سطح را تغيير مي‌دهند. در مخلوطي كه از مواد كاهنده آباستفاده نشود، ذرات سيمان به يكديگر مي‌چسبند و لخته مي‌شوند. مكانيزم كلي عملكرداين افزودني‌ها، كاهش نيروهاي جاذبه بين ذرات و كمك به جدايش و بهبود پخش‌شوندگيدانه‌هاي سيمان از يكديگر است. اين مكانيزم علاوه بر فراهم كردن حركت آزادانه ذراتسيمان به دليل جدايش آنها از يكديگر، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد وصرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند.

روان‌كننده‌ها بهيكي از شيوه‌‌هاي زير نيروي جاذبه بين ذرات سيمان را كاهش مي‌دهند و به پراكنده‌شدنآنها كمك مي‌كنند[7]:

  • كاهش كشش بين سطحي
  • جذب چندلايه‌اي مولكول‌هاي آلي
  • افزايش پتانسيل الكتروسينماتيكي
  • ايجاد لايه‌اي از مولكول‌هاي آب احاطه‌كننده ذرات
  • تغيير در ساختار تركيبات هيدراته شده سيمان

مكانيزم كلي عملكردفوق‌روان‌كننده‌ها، جدايش و پراكندن دانه‌هاي سيمان از يكديگر به كمك نيروهايدافعه[20]ناشي از بارهاي الكتروستاتيكي است[3].در بتن و ملات، دانه‌هاي سيمان و سنگدانه در اثر تركيب با آب داراي بار سطحيالكتروستاتيكي مي‌شوند، ذرات سيمان در اين حالت تمايل دارند كه به يكديگر بچسبند[2]. فوق‌روان كننده‌ها در زمان اختلاط، جذب سطحدانه‌هاي سيمان مي‌شوند و به آنها بار منفي مي‌دهند كه منجر به ايجاد نيروي دافعهبين ذرات سيمان و پراكندن آنها مي‌شوند. اين اثر به نام "پخش‌كنندگي"[21]شناخته مي‌شود. مكانيزم پخش‌كنندگي الكتروستاتيكي علاوه بر پخش كردن دانه‌هايسيمان، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند(شكل 2-1)[4].

 

 

 

فراروان‌كننده‌ها باتوجه به ساختار مولكولي و با استفاده از همان اصل بارهاي الكتروستاتيكي نه تنهاذرات سيمان را بهتر از روان‌كننده‌ها و فوق‌روان‌كننده‌ها پخش مي‌كنند (تاثيراوليه) بلكه به دليل داشتن شاخه‌هاي جانبي در زنجيره مولكولي، از جذب شدن ذراتسيمان پخش شده نيز ممانعت به عمل مي‌آورند (تاثير ثانويه). تاثير ثانويه فراروان‌كننده‌هادر اصطلاح شيميايي "ممانعت فضايي"[22]ناميده مي‌شود[3]كه به دليل ساختار و آرايش مولكول‌ها يا اتم‌هاي مجاور يكديگر ايجاد مي‌شود[5].

2-4 تركيباتشيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

تركيبات موادي كهبعنوان كاهنده آب به‌كار مي‌روند، معمولاً شامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است بهتنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و غيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفادهقرارگيرند.

2-4-1 روان‌كننده‌ها

گستره‌ي وسيعي ازمواد روان‌كننده با ويژگي‌ها و خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه مي‌شوند كه بخشاصلي مواد تشكيل‌دهنده آنها عبارتند از[2], [6], [7]:

  • مشتقات و تركيبات اسيد ليگنوسولفونيك و نمك‌هاي آنها (ليگنوسولفونات‌ها[23]).
  • مشتقات و تركيبات اسيد هيدروكسي كربوكسيليك[24] و نمك‌هاي آنها.

·       پليمرهاي هيدروكسيل‌دار[25]

·       مواد غير يوني اثركننده بر سطح

2-4-2 فوق‌روان‌كننده‌ها

بخش اصلي مواد تشكيلدهنده فوق روان‌كننده عبارتند از [2], [6], [7]:

·       ليگنوسولفونات‌هاي اصلاح‌شده[26]

  • نمك‌هاي تغليظ شده  ملامين سولفونات (ملامين فرم‌آلدهيد سولفوناته[27]).
  • نمك‌هاي اسيد نفتالين سولفونيك تغليظ شده با وزن ملكولي بالا (نفتالين فرم‌آلدهيد سولفوناته[28]).
  • ساير پليمرهاي مصنوعي مانند پلي‌استايرن سولفوناته[29]، پليمرهاي هيدروكسيل‌دار، و برخي از كوپليمرهاي محلول در آب[30]، يا تركيبي از آنها.

2-4-3 فراروان‌كننده‌ها

فراروان‌كننده‌هاعمدتا بر پايه پليمرهای مصنوعي زير هستند:

  • پلی‌کربکسيليک اتر، اسيد اکريليک، متوکسی پلی اتيلن، و انيدريد مالييک.
  • كوپليمرهاي كربوكسيليك آكريليك استر.

2-5 كاربرد

افزودني‌هاي كاهندهآب پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند كه از آن جمله مي‌توان به كاهش آببتن، توليد بتن با مقاومت زياد، صرفه‌جويي در مصرف سيمان بدون كاهش مقاومت بتن،افزايش كارآيي بتن بدون افزودن آب، بهبود خواص بتن‌هايي كه داراي سنگدانه‌هاي خشنو يا دانه‌بندي نامناسب هستند، سهولت در پمپاژ، بتن‌ريزي در مكانهايي كه دسترسيكمتري دارند، و يا تركيبي از مـوارد فوق اشاره كرد[6].

رواني بتن كه بااسلامپ سنجيده مي‌شود، براي بتني با نسبت‌ها و اجزاي معين، به مقدار آب اختلاطبستگي دارد[1]. عملكرد اصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب،توانايي آنها در كاهش مقدار آب اختلاط است. بر اساس اين عملكرد مي‌توان كاربردآنها را به سه شيوه در بتن مورد بررسي و ارزيابي قرار داد.

  • با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن مقدار سيمان و رواني بتن، مي‌توان مقدار آب اختلاط و در نتيجه نسبت آب به سيمان را كاهش داد (اثر كاهندگي آب اختلاط) و به بتني با رواني يكسان و مقاومت مكانيكي بيشتر از بتن شاهد (بدون افزودني) دست يافت.
  • با مصرف كاهنده آب، ضمن ثابت نگهداشتن مقدار آب و سيمان بتن، رواني و كارآيي بتن افزايش مي‌يابد (اثر روان‌كنندگي).
  • در برخي بتن‌ها با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن رواني و نسبت آب به سيمان، مي‌توان آب اختلاط و مقدار سيمان اضافي را كاهش داد.

دستيابي به برخيبتن‌هاي ويژه مانند بتن خودتراز، بتن خودتراكم، بتن‌هاي با مقاومت خيلي زودرس و بي‌نيازاز بخاردهي، بتن خيلي روان و بتن توانمند بدون استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آببه ويژه روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در حال حاضر بسيار پرهزينه و در موارديغير ممكن است. اگرچه به نظر مي‌رسد با افزايش مقدار سيمان مصرفي مي‌توان به برخياز اين ويژگي‌ها دست يافت ولي افزايش بيش از اندازه سيمان به دليل تمايل ذراتسيمان به لخته‌شدن و افزايش چسبندگي بيش از اندازه مخلوط و افزايش مشكلات اجرايياز يك سو و افزايش تغيير شكل‌هاي درازمدت بتن سخت‌شده (جمع‌شدگي و خزش) از سويديگر، نه تنها از نظر فني راهكار مناسب و كارآمدي نيست بلكه بسيار غيراقتصادي همهست. براي دستيابي به اين ويژگي‌ها، فراروان‌كننده‌ها به دليل تاثيرات جانبي كمتريكه نسبت به روان‌كننده‌ها و فوق روان‌كننده‌ها دارند، كاربرد گسترده‌تري دارند.

2-6 تاثيركاهنده‌هاي آب بر ويژگی‌های بتن تازه

افزودني‌هاي كاهندهآب علاوه بر كاهش مقدار آب مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيز تاثير مي‌گذارند.

2-6-1 - زمانگيرش

زمان گيرش بتن بهتركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگي دارد. در بتنيبا دما و نسبت آب به سيمان معين، كاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و بهتاخير انداختن به هم چسبيدن و لخته‌شدن ذرات و محصولات آبگيري سيمان به يكديگر(كندگيري فيزيكي)، گيرش اوليه و نهايي بتن را به تاخير مي‌اندازند. از سوي ديگر،پخش‌شدن ذرات سيمان امكان آبگيري بهتر و همه جانبه‌ي آنها را فراهم مي‌كند كه مي‌تواندتسريع واكنش و توليد محصولات آبگيري را به دنبال داشته باشد. بنابراين هر چقدر كهقدرت پخش‌كنندگي افزودني‌هاي كاهنده آب بيشتر باشد (از روان‌كننده به فراروان‌كننده)  تاثير كندگيري آنها كاهش مي‌يابد.

برخي از روان‌کننده‌هامانند ليگنوسولفونات‌ها و اسيدهاي هيدروكسي كربوكسيليك در مقادير مصرف متعارف و دردما‌هاي 18 تا 38 درجه سانتيگراد معمولاً 1 تا 3 ساعت تاخير در گيرش بتن بوجود مي‌آورند[2]. با افزايش مقدار مصرف روان‌كننده‌ها، تاخيردر زمان گيرش بتن نيز افزايش مي‌يابد. اغلب فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرفمتعارف، كندگيري قابل توجهي ندارند و يا كندگيري آنها كاملاً كنترل شده است. دربتن‌هايي كه با سيمان نوع 5 ساخته مي‌شوند و داراي فوق‌روان‌كننده هستند، صرفنظراز نسبت آب به سيمان و نوع فوق‌روان‌كننده مصرفي، زمان گيرش اوليه و نهايي حدود يكساعت افزايش مي‌يابد[8].بعضی از فراروان‌كننده‌ها زمان گيرش نهايي بتن را كاهش مي‌دهند [3].

2-6-2 - هوازايي

برخي از روان‌كننده‌هاكشش سطحي آب را كاهش مي‌دهند و مقداري حباب هوا در بتن ايجاد مي‌كنند.ليگنوسولفونات‌ها شناخته شده‌ترين كاهنده‌هاي آب هستند كه خاصيت هوازايي دارند.مقدار هواي وارده توسط اين مواد معمولاً بين 2 تا 6 درصد متغير است، اگرچه مقاديربيشتر نيز تا كنون گزارش شده است[6].هوازايي روان‌كننده‌ها را مي‌توان با اصلاح فرمول شيميايي كنترل كرد[6] ، معمولاً ليگنوسولفونات‌هاياصلاح‌شده كمتر از يك درصد حباب هوا ايجاد مي‌كنند. فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌هااصولاً خاصيت هوازايي ندارند ولي ممكن است روي توان هوازايي برخي از سيمان‌ها و موادهوازا  تاثيرگذار باشند و باعث تغيير در ميزانهواي بتن شوند[6].افزايش رواني مخلوط بتن به ازدياد تشكيل حباب‌هاي هوا در حين اختلاط كمك مي‌كندولي بتن‌هاي داراي فوق‌روان‌كننده در مقايسه با بتن شاهد (با رواني يكسان)، فرصتخروج آسان‌تر حباب‌هاي هواي محبوس را در حين عمليات انتقال و بتن‌ريزي فراهم مي‌كنند.فوق‌روان‌كننده‌هاي بر پايه ملامين در مقايسه با نوع نفتاليني نه تنها هواي محبوسكمتري ايجاد مي‌كنند بلكه افت مقدار هواي سريع‌تري نيز دارند[2]. فراروان‌كننده‌ها عموما خاصيت هوازاييندارند و پس از اتمام اختلاط بتن به دليل سهولت حركت اجزاي بتن، موجب جابجايي وجاي‌گيري ذرات در درون فضاي خالي بين يكديگر مي‌شوند و  حباب‌هاي هواي محبوس رابه سطح بتن مي‌رانند.

افزودني‌هاي كاهندهآب در بتن‌هاي هوازايي شده، پايداري حباب‌هاي هوا را بهبود مي‌بخشند و ميزان تاثيرو راندمان افزودني‌هاي هوازا را افزايش مي‌دهند[2].

2-6-3 - كارآيي

كارآيي[31]خصوصيتي از بتن يا ملات تازه است كه آساني يا دشواري اختلاط، ريختن، تراكم وپرداخت كردن آن را بيان مي‌كند[11].موضوع كارآيي همواره در بتن‌ريزي‌ها مطرح مي‌شود ولي در حال حاضر ابزار مناسبيبراي سنجش كارآيي در كارگاه‌ها وجود ندارد. معمولاً رواني بتن كه به وسيله آزمايشاسلامپ اندازه‌گيري مي‌شود ملاكي براي توصيف كارآيي بتن به شمار مي‌آيد در حالي كهممكن است دو نمونه با رواني يكسان، داراي كارايي متفاوتي باشند. بتن‌هاي محتويافزودني‌هاي كاهنده آب معمولاً كارآيي بهتري از خود نشان مي‌دهند و ميل به قالبپذيري و پرداخت سطح آنهـا بهتر از بتن‌هاي با رواني مشابه ولي بدون افزودني است.اين موضوع به ويژه در مورد بتن‌هاي سفت (با اسلامپ خيلي كم) نمايان‌تر است.

بتن محتوي اينافزودني‌ها تمايل كمتري به جداشدگي نشان مي‌دهد[9] و در هنگام لرزاندن مي‌توان رواني و تحركبهتر اجزا را مشاهده نمود ضمن اين كه كارآيی بهتر اين نوع بتن، نياز به لرزاندن راكاهش می‌دهد و صرفه جويی قابل توجهی در مصرف انرژی و نيروی انسانی پديد مي‌آورد.

هوازايي برخي ازكاهنده‌هاي آب كه به عنوان يك اثر جانبي مطرح مي‌شود، در مخلوط‌هاي بتن با ريزدانهناكافي مي‌تواند چسبندگي داخلي بين دانه‌هاي سنگي را تا حدودي افزايش دهد (به فصلهوازاها مراجعه شود) و حالت خميري و كارآيي بتن را بهبود بخشد.

 2-6-4 - آب انداختگي

تاثير همه افزودني‌هايكاهنده آب بر آب‌انداختگي يكسان نيست، به عنوان مثال نمك‌های اسيد هيدروكسیكربوكسليك موجب افزايش آب انداختگي مي‌شوند در حالي كه مشتقات و تركيبات اصلاحشده  آنها تاثيري بر پديده آب انداختگي ندارند.ليگنوسولفونات‌ها و مشتقات آنها آب انداختگي بتن تازه را كاهش مي‌دهند كه بخشي ازاين خاصيت آنها به دليل ايجاد حباب هوا در بتن است. فوق روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌هامعمولا آب انداختگي و جداشدگي را كاهش مي‌دهند به جز در مواردي كه مقدار مصرفافزودني بيش از اندازه باشد[9].گاهي آب‌انداختگی و جداشدگي بتن تازه پس از اضافـه كردن فوق روان‌كننده و فراروان‌كننده‌هابه دليل اشكال در دانه‌بندي سنگدانه‌ها است و نه تاثير منفي افزودني، در چنينشرايطي با اصلاح دانه‌بندي به خصوص افزايش ريزدانه‌ها مي‌توان جداشدگي را كاهشداد.

2-6-5 - روند افترواني (اسلامپ)

روند افت رواني[32]كه بيانگر مقدار كاهش رواني در واحد زمان است، در بتن داراي كاهنده آب بيشتر ازبتن شاهد (با اسلامپ اوليه يكسان) است. بتن‌هاي حاوي فوق‌روان‌كننده در مقايسه بابتن‌هاي حاوي روان‌كننده كه اسلامپ اوليه يكساني داشته باشند از روند افت روانيبيشتري برخوردارند. فراروان‌كننده‌ها اگرچه نسبت به بتن شاهد روند افت روانيبيشتري دارند ولي نسبت به فوق‌روان‌كننده‌ها از توان حفظ رواني (اسلامپ) بيشتريبرخوردارند.

يكي از مزاياي اصلياستفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در بتن افزايش قابل توجه اسلامپو رواني آن است ولـي زمان قابل كاركردن به دليل افت اسلامپ به شدت كاهش مي‌يابد كهمي‌تواند سبب بروز مشكلات اجرايي شود. براي حل اين مشكل در مورد فوق‌روان‌كننده‌هامي‌توان بخشي از  فوق روان‌كننده را در محلساخت بتن و بخش ديگر را در محل بتن‌ريزي به مخلوط اضافه كرد تـا زمـان قابل كار كردنافزايش يابد يا از فوق‌روان‌كننده‌هاي كندگير استفاده كرد. در مورد فراروان‌كننده‌هامي‌توان رواني بتن را در هنگام ساخت به گونه‌ايي تنظيم كرد (با اسلامپ بالاتر) كهرواني مورد نظر را در پاي كار تامين كند يا در هنگام ساخت بتن، در صورت نياز جهتسهولت در اختلاط و حمل، از يك روان‌كننده سازگار در مقادير كم استفاده كرد وفراروان‌كننده را در پاي كار به بتن افزود.

 فرصت كار با يك بتن به عوامل متعددي بستگي داردكه از آن جمله مي‌توان به: نوع و مقدار كاهنده آب، فاصله زمانی بين ساختن و ريختنبتن، زمان اضافه كردن كاهنده آب، مصرف ساير افزودني‌هاي شيميايي، ويژگي‌ها و درجهحرارت سيمان و بتن، رواني اوليه بتن و دماي محيط اشاره كرد.

 2-6-6 - پرداخت پذيري

 روان‌کننده‌ها معمولاً در پرداخت سطح بتن بسيار مؤثرنددرحاليكه سطح بتن‌هاي محتوي فوق روان‌كننده به دليل كاهش آب‌انداختگي و افت سريعرواني به سختي پرداخت مي‌شوند، مضافاً اينكه تمايل به پوسته شدن و يا تركهاي ناشياز جمع شدگي خميري در اين نوع بتن‌ها بيشتر است، به همين دليل در اينگونه مواقعبايستي سطح بتن را با روش‌هايي چون مرطوب كردن، استفاده از مواد تاخير دهندهتبخير، يا هر روش مناسب ديگري از خشك شدن حفظ نماييم. اين روش‌ها بايستي با دقتانجام پذيرد تا تاثير نامناسبي بر دوام سطح بتن بوجود نياورند.

2-6-7 تراكم‌پذيري

كاهنده‌هاي آب امكانحركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوط بتن فراهم مي‌كنند و خواصريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراكم‌شدن بهبود مي‌بخشند.براي متراكم‌كردن بتن‌هاي داراي كاهنده آب در مقايسه با بتن شاهد به انرژي كمترينياز است. اين اثر در بتن‌هاي با رواني (اسلامپ) كم و به ويژه در بتن‌هاي بدوناسلامپ نمايان‌تر است. در بتن‌هاي داراي مقادير كافي فراروان‌كننده به دليل سهولتحركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر بدون نياز به لرزاندن، اجزاي بتن در اثر وزن خودفضاهاي خالي را پر مي‌كنند و متراكم مي‌شوند (بتن خود متراكم) در حالي كه در بتن‌هايبدون فراروان‌كننده به دليل پديده لخته‌شدگي ذرات سيمان و ريزدانه‌ها، هر چقدر همكه رواني افزايش يابد نمي‌توان به بتن خود متراكم دست‌يافت.

2-7- تاثير بر ويژگي‌های بتن سخت شده

2-7-1 - مقاومت

استفاده از كاهندهآب اگر با كاهش نسبت آب به سيمان همراه باشد افزايش مقاومت را به دنبال دارد ضمناين كه در صورت ثابت بودن نسبت آب به سيمان نيز به دليل پخش كردن بهتر ذرات سيمانسبب بهبود فرآيند آبگيري و افزايش مقاومت مي‌شود.

نكته 2-6- تاثيركاهنده‌هاي آب بر مقاومت بتن صرفاً به دليل تاثيرات آنها بر بتن تازه در زمان‌هاياوليه است و نه فعال بودن آنها در بتن سخت شده.

كاهنده‌هاي آبکندگير، مقاومت 24 ساعته را به خصوص در مناطق گرمسير افزايش مي‌دهند، البته ممكناست مقاومت در ساعات اوليه بتن تحت تاثير كندگيـری كاهش يابد. كاهنده‌هاي آب درمقدار سيمان و رواني ثابت مقاومت بتن را  افزايشمي‌دهند و يا براي رسيدن به مقاومتي مشخص باعث صرفه جويي قابل ملاحظه در مصرفسيمان مي‌شوند.

اگر افزودن فوق روان‌كنندههمراه با كاهش آب بتن باشد مقاومت فشاري را تا 25 درصد و يا حتي بيشتر افزايش مي‌دهد.اين افزايش مقاومت با استفاده از فراروان‌کننده‌ها به مراتب محسوس‌تر است و توليدبتن‌هايی با مقاومت فشاری 70 مگاپاسکال و بيشتر در شرايط كارگاهی به آسانی قابلطراحی و توليد می‌باشد. مقاومت خمشي بتن‌هاي داراي اين افزودني‌ها بهبود مي‌يابدولي نسبت افزايش آن در مقايسه با مقاومت فشاري كمتر است.

2-7-2 جمع‌شدگي (تكيدگي)و خزش

گزارش‌ها و اطلاعات متناقضيدر مورد تاثير كاهنده‌هاي آب بر پديده جمع‌شدگي و خزش وجود دارد. گرچه متناسب باكاهش مقدار آب بتن، جمع شدگي دراز مدت كمتر مي‌شود و به همين منوال افزايش مقاومتفشاري بتن باعث كاهش خزش مي‌گردد ولي بطور كلي مي‌توان گفت حتي مصرف مقادير ثابتياز افزودني‌ها زماني كه همراه با سيمان‌هاي مختلف مصرف مي‌شوند، تاثير متفاوتي بر جمع‌شدگيو خزش بتن سخت شده دارند.

2-7-3 دوام (پايايي)

به طور كلي كاهنده‌هايآب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و بهبود فرآيند آبگيري و نيز بهبود تراكم‌پذيري،سبب كاهش تخلخل و جذب مويينگي مي‌شوند و در نتيجه نفوذپذيري بتن كاهش و دوام آن دربرابر عوامل مهاجم افزايش مي‌يابد.

در بتن‌هاي هوازايي‌شده،استفاده از كاهنده‌هاي آب سبب افزايش مقاومت جداره حباب‌هاي هوا و بهبود پاياييبتن در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن مي‌شود.

2-8- تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كاهنده‌های آب

همانگونه كه وجود يكافزودني بر روي نسبت اجزا و ويژگي‌هاي بتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقدار اجزايتشكيل‌دهنده بتن نيز تاثيرات متقابلي بر عملكرد افزودني دارد.

مقدار، نوع، وتركيبات شيميايي سيمان بر عملكرد كاهنده‌هاي آب تاثير مي‌گذارد. با افزايش مقدارسيمان، نسبت مصرف فوق‌روان‌كننده به سيمان كاهش مي‌يابد. سيمان‌هاي نوع 2 و 5 درمقايسه با سيمان‌هاي نوع 1 و 3 به كاهنده آب كمتري نياز دارند. تركيبات شيمياييسيمان به ويژه نسبت C3A/C3Sو مقدار C3Aو نيز مقدار قليايي‌ها بر عملكرد افزودني‌هاي كاهنده آب تاثير مي‌گذارند[7]. با افزايش مقدار C3A در سيمان از راندمان روان‌كننده‌هايليگنوسولفوناتي كاسته مي‌شود[1].با افزايش مقدار قليايي‌هاي سيمان ميزان تاثير و حفظ رواني روان‌كننده‌ها در بتنكاهش مي‌يابد[1].

 شكل و بافت سطحي سنگدانه‌ها بر عملكرد كاهنده‌هايآب تاثيرگذار است. سنگدانه‌های گرد گوشه در مقايسه با سنگدانه‌هاي تيزگوشه مقدارروان كننده كمتری را برای رسيدن به يك روانی مشخص لازم دارند. براي دستيابي به يكرواني مشخص هر چقدر بافت سطحي سنگدانه‌ها زبرتر باشد مقدار مورد نياز افزودنيكاهنده آب افزايش مي‌يابد.

پوزولان‌ها به جزخاكستر بادي، عموما به دليل افزايش چشمگير سطح جانبي دانه‌ها و تمايل به لخته‌شدن،كارآيي و رواني بتن را به شدت كاهش مي‌دهند و به همين دليل توصيه مي‌شود كه در بتن‌هايداراي پوزولان و به ويژه دوده سيليسي از فوق‌روان‌كننده  يا فراروان‌كننده استفاده شود.

در مجموع مطالعه،بررسی و انجام آزمايش‌های كارگاهی برای مشخص كردن تاثير مواد متشكله بتن برافزودنيهای كاهنده آب به شدت توصيه می‌شود.

2-9- تاثير عوامل محيطی و اجرايي

بدون شك عوامليمانند: دما، رطوبت، سرعت وزش باد، ماشين آلات و تجهيزات توليد و انتقال بتن، زمانبين توليد و ريختن بتن، زمان حمل، و مهارت نيروهاي اجرايي از جمله عوامل مهم وتاثير گذار در عملكرد افزودني‌های كاهنده آب مي‌باشند.

به دليل آن كه دمادر زمان گيرش، كارآيي و روند كسب مقاومت اوليه بتن بسيار مؤثر است، براي دستيابيبه نتايج مؤثر معمولا افزودني‌های كاهنده آب در سه گروه با تاثيرهای زودگيری،خنثی، و ديرگيری عرضه مي‌شوند.

رطوبت موجود در هواو سرعت وزش باد بر زمان كارآيی بتن تاثير مي‌گذارند در نتيجه براي حفظ كارآيي درچنين شرايطي ممكن است مقدار مصرف و يا حتی نوع كاهنده آب تغيير ‌نمايد.

با توجه به اينكهمقدار مصرف افزودني‌های كاهنده آب به نسبت سيمان موجود در طرح اختلاط تعريف مي‌شود،لازم است ماشين آلات توليد بتن از حساسيت كافی برای پيمانه كردن آب، سيمان،سنگدانه، و مواد افزودنی برخوردار باشند. در غير اين صورت مقادير متفاوتی در هرنوبت وارد مخلوط‌كن مي‌شود و نتايج متفاوتی نيز در بر خواهد داشت.

2-10- رهنمودهای اجرايي در كارگاه

افزودني‌هاي كاهندهآب در 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 از  آن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگالي افزودني‌هايارسالي مايع و يا آنهايي كه در كارگاه به مايع تبديل شده‌اند بايستي براساس معيارو استانداردي كه توليد كننده 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 عملبايستي در دماي استاندارد انجام و نتايج آن بعنوان بخشي از عمل كنترل كيفيت برايآينده ثبت و نگهداري گردد.

تمامی افزودني‌هایكاهنده آب در محدوده زمانی معينی بر مخلوط بتن تاثير مي‌گذارند و به محض اتمام اينمحدوده زمانی، بتن به حالت قبل از مصرف افزودنی برمي‌گردد، بنابراين زمان افزودنآنها بايستی بگونه‌ای تنظيم شود كه حداكثر كارآيی حاصل گردد، بنابراين در حمل‌هایطولانی بتن كه احتمال اتمام خاصيت افزودنی وجود دارد، بهتر است كه افزودني در محلبتن ريزی به مخلوط اضافه تا فرصت كافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت، و كارهایتكميلی فراهم شود.

افزودني‌های كاهندهآب را نبايد به سيمان خشك اضافه كرد، بهتر است آنها را بعد از افزودن بخشي از آباختلاط (به همراه آب تنظيم[33])به بتن اضافه كرد.

در طرح اختلاط‌هایداراي اين افزودني‌ها، به خصوص در بتن‌های با اسلامپ بيشتر از 70 ميليمتر ازلرزاندن (ويبره کردن) بيش از اندازه پرهيز شود زيرا باعث جداشدگی و آب انداختگی مي‌شود.البته آب انداختگی مختصر در سطح بتن در انجام پرداخت سطحی مفيد است. 

2-11- رهنمودهای كاربردی

چنانچه اطلاعات كافيو معتبر 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 مصالحمصرفي كارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردنكاهنده آب در طرح اختلاط بتن تغيير‌كنند عبارتند از: مقدار هوا، رواني، آبانداختگي، جداشدگي، زمان و روند گيرش، و مقاومت‌هاي مکانيکي.

قبل از شروع كار اصليبهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه، تهيه و آزمايش گردد و با ثبتو مقايسه آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچه راهنمايي‌هاي بسيار مفيديدر آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران براي كاربردافزودني‌هاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها در شرايط استاندارد و آزمايشگاهيكنترل شده  نتيجه گيري شده‌اند. بنابراينبهتر است ضمن پيروي از آنها اقدام به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي نزديك به شرايطواقعي كاربردي در كارگاه كرد.

همواره لازم است طرحاختلاط اين گونه بتن‌ها مجدداً بررسي شود چنانچه يك طرح بتن داراي كارآيي و قابليتپرداخت مناسب باشد و بخواهيم به آن افزودني كاهنده آب بيافزاييم، مقادير آب، سيمانو يا مقدار هوا تغيير مي‌كند و باعث تغيير در حجم كل بتن مي‌شود. در اينگونه موارد براي جبران كاهش حجم كل، بايستي به اندازهمقادير كاهش يافته آب و سيمان، مقادير متناسبي از سنگدانه‌ها به بتن اضافه گردد تانسبت سنگدانه‌هاي درشت به حجم كل بتن ثابت بماند. روش طراحي و تنظيم مخلوط‌ها  در ACI  211.1 شرح دادهشده است.

با توجه به اينكهاغلب افزودني‌هاي كاهنده آب، مواد محلول در آب هستند لازم است در هنگام محاسبه آباختلاط و نسبت آب به سيمان، مقدار آب موجود در اين افزودني‌ها محاسبه و معادل آناز آب اختلاط كاسته شود ولي بخش جامد آنها كه نسبت به حجم كل بتن بسيار ناچيزهستند معمولا ناديده گرفته مي‌شوند.

مخازن نگهداريافزودني‌ها بايد به آساني قابل شناسايي بوده و محلول‌ها در برابر آلودگي، تبخير،رقيق شدن، دماي بسيار بالا و يخ‌زدگي، محافظت شوند. توجه به زمان انبارداري هرافزودني براساس توصيه توليدكننده آن ضروري است. اختلاط دو يا چند افزودني با هممجاز نمي‌باشد مگر اينكه سازگاري آنها با يكديگر قبلاً توسط توليدكننده بلامانعاعلام شود، در غير اين صورت بايستي افزودني‌ها به طور جداگانه پيمانه و به مخلوطاضافه گردند. مثلاً ممكن است يك روان‌كننده با يك هوازا با هم سازگاري نداشتهباشند و هركدام در مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب وارد مخلوط كنبتن شوند.

با توجه به اينكهاين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيار كم و بر اساس نسبتهای كوچک سيمان مصرف مي‌شوند،لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيقی برای پيمانه كردن آنها در كارگاه فراهم شده و درضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات منفی احتمالی ناشی از مصارف نادرستبه كاربران داده شود.

2-12- ارزيابي و انتخاب كاهنده آب

عملكرد افزودني‌هااز هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌ها ممكن است بهتنهايي و يا تواماً  در تشخيص و انتخاب يكافزودني مورد توجه قرار گيرند.

1)  نتايج حاصل از كاربرد موفقيت آميز يك افزودني در كارهاي مشابه قبلي كه تحت شرايط كنترلشده كارگاهي انجام شده باشد. در اين روش بايستي تا حد امكان شرايط كار و مصالحمرجع انتخابي شبيه به شرايط كارگاه باشد.

2 ) انجام آزمايش‌هایكارگاهی با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه.

3) كتب و نشريات فنيو اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

با استفاده ازروشهاي فوق محدوده مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشياز مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد ولي لازم است اطلاعات كاملي از عملكردهايقبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده مقادير مصرف باشد در اختيار مصرفكننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يك افزودني معين بر روي انواع سيمان،مقدار سيمان، نوع سنگدانه‌ها، شرايط آب و هوا و شرايط ساخت بتن متفاوت است وليمحدوده تعيين شده از سوي توليدكننده مي‌تواند ملاك سنجش در هر كارگاهي قرارگيرد.

از آنجايي كه اينافزودني‌ها عموماً مقاومت‌هاي بتن را افزايش مي‌دهند و اين فرصت را فراهم مي‌آورندكه مقدار سيمان كمتري مصرف شود، علاوه بر ايجاد صرفه جويي اقتصادي در طرح مي‌توانندحرارت آبگيري را كاهش دهند كه بخصوص در بتن ريزي‌هاي حجيم بسيار مؤثر است.  توجه شود كه استفاده از کاهنده‌هاي آب به خوديخود باعث كاهش حرارت آبگيري نمي‌شود بلكه كاهش مقدار سيمان اين امر را ميسر مي‌سازد.با استفاده از روان‌كننده كندگير مي‌توان با اصلاح زمان گيرش حرارت‌زايي بتن را درسنين اوليه کاهش داد.

براي توليد بتن‌هايیبا مقاومت زياد ( بيشتر از PSI6000  يا MPa 41 ) مي‌توان از فوق روان‌کننده و يافراروان‌كننده با خاصيت كندگيری در مقادير زيادتر استفاده نمود كه هم باعث كاهشبيشتر آب مي‌گردد و هم تاخيري كه درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسبمقاومت  اوليه مي‌شود، بتن‌هايي كه بهآرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً داراي مقاومت‌هاي دراز مدت بيشتري هستند.استفاده از روان‌كننده  كندگير در مقاديرزياد ممكن است گيرش بتن را دچار مشكل نمايد بتن‌هاي حاوي افزودني زودگير كننده،سريعتر به مقاومت‌هاي  اوليه دست پيدا مي‌‌كنندولي مقاومت‌هاي دراز مدت آنها از رشد كمتري برخوردار است.

در طراحي بتن‌هاي توانمنداستفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فرا روان‌کننده‌ها پيشنهاد مي‌گردد كه مي‌توانآنها را  در مقادير زيادتر و بدون تاثيراتجانبي نامطلوب مصرف نمود ولي بدليل افت سريع كارآيي در اين گونه بتن‌ها هموارهتوصيه مي‌شود كه اين افزودني‌ها در محل مصرف به بتن اضافه گردند.

آيين نامه‌هاي معتبرو استاندارد‌هاي ساختماني ايران، مشخصات افزودني‌هاي كاهنده آب و روش ارزيابي آنهادر شرايط استاندارد و كنترل شده از قبيل دما، مقدار سيمان، كارآيي، مقدار هوايموجود و سنگدانه‌هاي دانه‌بندي شده را تعيين نموده‌اند. اين آيين نامه‌ها همچنينحداقل تغييراتي كه اين افزودني‌ها در كاهش مقدار آب، كسب مقاومت، محدوده زمانگيرش، جمع شدگي، و پايداري در برابر يخ زدگي و ذوب به وجود مي‌آورند را معين مي‌كنندولي اكثر كاهنده‌هاي آب قادرند بهتر از حداقل‌هاي خواسته شده در آيين‌نامـه‌هاكيفيت بتن را بهبود بخشند. به عنوان مثال برخي از روان‌كننده‌ها توانايي كاهش آببتن به ميزان بيش از 12 درصد را دارند و فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها دربرخي موارد تا بيش از 30 درصد آب مصرفي را كم مي‌كنند.

 

 2-13 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابتبودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترلشده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمونهاي لازم براي شناسايي وتاييد افزودني‌ها 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 و استاندارد‌هايساختماني ايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودني‌هاي شيميايي را بهتفصيل بيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت ومقدار pHمي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا ردكرد.

2-14 - مراجع

1- فاميلي هرمز،"خواص بتن"، مترجم، 1378.

2- Rixom, R.and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rd Ed.,1999, E & EN SPON.

3-" Guideline for Self-Compacting concrete", Japan Society of CivilEngineer 1998.

4 ايراجيان محمود، "كاربرد مواد افزودني در پروژه‌هاي سدسازي"، چهارمينكنفرانس بين‌المللي سدسازي، ايران، تهران، 1380.

5 ياوري عيسي، "فرهنگ شيمي"، انتشارات فاطمي، 1375.

6- ACI 212.3R –04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2006.

7-REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

8-Ramezanianpour, A.A., Sivasundaram, V., and Malhotra, V.M.,"Superplasticizers: Their Effect on the strength Properties ofConcrete"; ACI Concrete International, Vol. 17, No. 4, 1995.

9-Ramachandran V.S., Malhotra V.M., Jolicoeur C., and Spiratos N.,"SUPERPLASTICIZERS; Properties and applications in concrete",CANMENT, 1998.

10-Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4th Ed., 1998,Arnold.

11-Kosmatka S. H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control ofConcrete Mixtures", 14th ed., PCA – 2002.

 

 

 

افزودني‌هاي شيميائي بتن

مشخصات فني و لزوم استفاده از آنها

بخش سوم : افزودني هاي هوازا

 

پيدايش و گسترش بتنهوازايي شده در سال‌هاي مياني دهه‌ي 1930 يکي از پيشرفت‌هاي اساسي تکنولوژي بتن بهشمار مي‌آيد. در اثر اختلاط و هم‌زدن بتن، مانند هر ماده خميري ديگر، حباب‌هاي ريزو درشت هوا به طور اتفاقي و ناخواسته در بتن حبس مي‌شوند. حباب‌هاي هواي حبس‌شدهداراي شکل نامنظم هستند و اندازه آنها بزرگتر از 1000 ميکرون (يک ميليمتر) است.اين حباب‌ها ناپايدارند و بخش عمده‌اي از حباب‌هاي درشتي که به اين ترتيب ايجاد مي‌شوندبه سرعت از بين مي‌روند. هواي حبس شده به نام "هواي محبوس[34]"شناخته مي‌شود. منظور از "هوازايي[35]"آن بخش از حباب‌هاي ريز هوا است که به طور عمدي در بتن ايجاد مي‌شوند و با هوايمحبوس تفاوت آشکار دارد. قطر حباب‌هايي که به طور عمدي در بتن ايجاد مي‌شوند(هوازايي) از اندازه حباب‌هاي محبوس کوچکتر و عمدتا بين 10 تا 100 ميکرون است.براي هوازايي در بتن از يک افزودني هوازا که در حين اختلاط به بتن افزوده مي‌شوداستفاده مي‌گردد. براي هوازايي مي‌توان از سيمان هوازا نيز استفاده کرد ولي در حالحاضر در ايران سيمان هوازا توليد نمي‌شود. در اين فصل به هوازايي در اثر کاربرد يکافزودني هوازا پرداخته مي‌شود.

واژه هاي كليدي: بتنهوازايي شده، افزودني هوازا، هوازايي، هواي محبوس، بازده حجمي، قوام بتن، آب دوست،آب گريز.

1 تعريف

افزودني‌هاي هوازا[36]يا هوازاها بنا به تعريف، افزودني‌هايي هستند که در حين اختلاط (با تاثيرگذاري برنيروهاي کشش سطحي آب)، ساختاري همگن از ريزحباب‌هاي ناپيوسته در بتن، ملات، ياخمير سيمان پديد مي‌آورند. افزودني‌هاي هوازا در حقيقت با تشکيل و تثبيت حباب‌هايهوايي که در حين اختلاط وارد بتن مي‌شوند، مقدار هواي بتن را افزايش مي‌دهند و برخلاف افزودني‌هاي گازساز يا کف‌زا هيچگونه گاز يا کفي در اثر واکنش شيميايي در بتنايجاد نمي‌کنند.

2 مكانيزمعملكرد هوازاها

هوازاها از نوعافزودني‌هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثير مستقيم ‌بر فرآيند آبگيري سيمانندارند. اين افزودني‌ها عمدتا از مواد اثركننده بر سطح تشکيل مي‌شوند. مواداثركننده بر سطح[37]موادي هستند كه در سطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز مي‌شوند و نيروهايفيزيكي-شيميايي موثر بر اين سطح را تغيير مي‌دهند.

هوازاها در سطحمشترک هواآبدر خمير سيمان عمل مي‌کنند و کشش سطحي آب را کاهش مي‌دهند و بدين ترتيب بخش عمده‌اياز حباب‌هاي هواي ناپايدار پديدآمده در حين اختلاط را به ريزحباب‌هاي پايدار تبديلمي‌کنند. اين افزودني‌ها عمدتا داراي يک انتهاي آب‌دوست[38]و يک دنباله آب‌گريز[39]هستند. انتهاي آب‌دوست آنها در آب مي‌ماند و دنباله آب‌گريز آنها در داخل حباب هواگرفتار مي‌شود و از داخل شدن آب به درون حباب (ترکيدن حباب) جلوگيري مي‌کند و موجبپايداري حباب‌هاي تشکيل‌شده مي‌شود[8].نمايي از چگونگي پايدار شدن حباب‌هاي هوا توسط افزودني هوازا در شکل 1 نشان دادهشده است[7].انتهاي آب‌دوست که در سطح حباب و در تماس با آب قرار دارد با بار الکتريکي که بهحباب‌ها مي‌دهد از يک سو با استفاده از پديده دفع بارهاي همنام از به هم چسبيدنحباب‌ها به يکديگر جلوگيري مي‌کند (شکل 2) و از سوي ديگر به جذب اين حباب‌ها بهسطح ذرات سيمان و سنگدانه کمک (شکل3) و مانند يک عامل رابط و پيونددهنده بين ذراتسيمان و سنگدانه عمل مي‌کند و چسبندگي دروني[40](قوام) بتن را بهبود مي‌بخشد[7]

 

3 تركيباتشيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

مواد هوازا با ويژگي‌هاو خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه مي‌شوند كه بخش اصلي مواد تشكيل‌دهنده آنهاعبارتند از[2], [6], [7]:

  • رزين‌هاي خنثي‌شده چوب*، Neutralized wood resins
  • نمک‌هاي اسيدهاي چرب، Fatty-acid salts
  • نمک‌هاي مواد پروتيني، Salts of proteinaceous materials

·       سولفونات‌هاي آلکيل-آريل، Alkyl-aryl sulfonates

·       سولفات‌هاي آلکيل، Alkyl sulfates

·       اتوکسيلات‌هاي فنل، Phenol ethoxylates

4 كاربرد

افزودني‌هايهوازا به دلايل زير در بتن به کار مي‌روند:

·       بهبود پايايي بتن سخت‌شده به ويژه در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن

·       بهبود ويژگي‌هاي بتن تازه به ويژه کارآيي (کارپذيري) و قوام

هر چند دليل اصليکاربرد افزودني هوازا بهبود پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن است ولي اينافزودني ساير ويژگي‌هاي بتن را نيز به اندازه‌اي بهبود مي‌بخشد که کاربرد آن درمناطق معتدل و گرم (بدون خطر يخبندان) را با رشد روزافزون روبرو کرده است. 

5 تاثيرهوازاها بر ويژگي‌هاي بتن تازه

افزودني‌هاي هوازاعلاوه بر افزايش مقدار هواي مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيز تاثير مي‌گذارند.

5-1 بازده حجمي‌

از آنجا که هوازاييموجب افزايش حجم بتن تازه مي‌شود، در هنگام طرح اختلاط بايد اين افزايش حجم درمحاسبات مربوط به بازده حجمي ‌و تعيين نسبت اجزاي تشکيل‌دهنده بتن در نظر گرفتهشود.

5-2 - كارآيي

حباب‌هاي هوا مانندساچمه‌هاي ريزي عمل مي‌کنند که حرکت سنگدانه‌ها بر روي يکديگر را، به ويژه در بتن‌هايکم‌سيمان، آسانتر مي‌کنند و رواني (اسلامپ) بتن را افزايش مي‌دهند. به عبارت ديگر،در بتن‌هاي با رواني يکسان، بتن هوازايي شده به مقدار آب کمتري نياز دارد[5].

از آنجا که هوازايي،حجم خمير را در مخلوط بتن افزايش مي‌دهد، حالت خميري بتن‌هاي کم‌سيمان را بهبود مي‌بخشدو کارکردن با آنها را آسان‌تر مي‌کند. اين موضوع به ويژه در بتن‌هاي کم‌سيمان کهبزرگترين اندازه سنگدانه آنها بيش از 38 ميليمتر است بسيار چشمگيرتر است[1].

نکته 1- در بتن‌هايپرسيمان، هوازايي ممکن است حالت خميري بتن را به اندازه‌اي افزايش دهد که تاثيرمنفي بر کارپذيري مخلوط داشته باشد.

هوازايي در مخلوط‌هايبتن با ريزدانه ناكافي مي‌تواند چسبندگي داخلي بين سنگدانه‌ها را تا حدودي افزايشدهد (شکل 3) و حالت خميري و كارآيي بتن را بهبود بخشد. به همين دليل استفاده ازافزودني‌هاي هوازا در اندودهاي سيماني، چسبندگي و قوام اين اندودها را بهبود مي‌بخشد[1].

5-3 - آب انداختن

در بتن‌هاي باريزدانه ناکافي، حباب‌هاي هوا با توجه به گستردگي اندازه‌شان مانند ريزدانه‌ها عملمي‌کنند و با پرکردن فضاي خالي بين دانه‌هاي بزرگتر، آب‌انداختن بتن را کاهش مي‌دهند[1].

5-4 - جداشدگي

هوازايي به دليلافزايش حجم بخش خمير مخلوط و بهبود چسبندگي داخلي، جداشدگي را کاهش مي‌دهد[1].اين موضوع به ويژه در بتن‌هاي کم‌سيمان يا با ريزدانه ناکافي نمايان‌تر است.

 5-5 - پرداخت پذيري

هوازايي در بتن‌هايکم‌سيمان يا با ريزدانه ناکافي مي‌تواند پرداخت‌پذيري مخلوط را بهبود بخشد ولي دربتن‌هاي پرسيمان يا پرماسه به دليل افزايش بيش از اندازه چسبندگي مخلوط ممکن استعمليات پرداخت سطح بتن را با مشکل روبرو کند[1].

5-6 تراكم‌پذيري

حباب‌هاي هوا بهدليل عملکرد ساچمه‌اي، حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوط بتن آسان‌ترمي‌كنند و خواص ريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراكم‌شدنبهبود مي‌بخشند[7].براي متراكم‌كردن بتن‌هاي هوازايي شده در مقايسه با بتن شاهد به انرژي كمتري نيازاست. اين اثر در بتن‌هاي با رواني (اسلامپ) كم و به ويژه در بتن‌هاي بدون اسلامپنمايان‌تر است.

6- تاثير بر ويژگي‌هاي بتن سخت شده

6-1 - مقاومت

هوازايي باعث افزايشتخلخل خمير سيمان مي‌شود و کاهش مقاومت بتن را به دنبال دارد. در حالت کلي هر يکدرصد افزايش هواي بتن مي‌تواند مقاومت آن را 3 تا 5 درصد کاهش دهد[5].

براي رواني يکسان،هنگامي‌که در بتن‌هاي کم‌سيمان از سنگدانه‌هاي بزرگ استفاده مي‌شود، هوازاييالزاما منجر به کاهش مقاومت بتن نمي‌شود. هوازايي در بيشتر موارد، آب اختلاط موردنياز و در نتيجه نسبت آب به سيمان را کاهش مي‌دهد و مي‌تواند اثر کاهش مقاومت ناشياز هوازايي در بتن را جبران ‌کند[5].

6-2 جرم حجمي

هوازايي به دليلافزايش تخلخل بتن، جرم حجمي‌بتن تازه و سخت‌شده را کاهش مي‌دهد. اين کاهش جرم حجميبتن به اندازه‌اي نيست که بتن حاصله به عنوان بتن سبک به شمار آيد.

6-3 پايايي در برابرچرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن

ايجاد حباب‌هاي هوادر بتن، بيشترين تاثير را در بهبود پايايي آن در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدندارد[4].چنانچه خمير سيمان داراي حباب‌هاي هوا باشد و ميانگين فاصله بين حباب‌هاي هوا خيليبزرگ نباشد، اين حباب‌ها مانند محفظه‌هايي براي جادادن آب يخ نزده عمل مي‌كنند واز فشار ايجاد شده در حفره‌‌ها و لوله‌هاي مويين مي‌كاهند. عقيده عمومي ‌بر آن استكه خمير سيماني كه مقاومت كافي داشته باشد مي‌تواند به كمك هوازايي كاملاً درمقابل آسيب ناشي از يخ زدگي مصونيت يابد. با اين حال بايد در نظر داشت كه هوازاييبه تنهايي نمي‌‌تواند مانع آسيب ديدگي بتن در اثر يخ زدگي شود زيرا بايد پديده يخ‌زدگيدر سنگدانه را نيز در نظر داشت[1].

تاثيرگذاري هوازاييبر بهبود پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن، علاوه بر مقدار هواي بتن، بهفاصله و اندازه‌ي حباب‌هاي هوا و به طور کلي به ساختار حباب‌هاي هوا بستگي دارد[4].روشي براي ارزيابي ساختار و سيستم حباب‌هاي هوا در بتن سخت‌شده در ASTM C457 تشريح شده است. چنانچه ويژگي‌هاي حباب‌هايهوا به ترتيب زير باشد، مي‌توان آن را به عنوان ساختاري با مقاومت کافي در برابريخ‌زدن و آب‌شدن انگاشت[4]:

  • ضريب فاصله، L، (شاخصي که بيانگر فاصله بين حباب‌ها است) کم‌تر از 2/0 ميليمتر باشد.
  • سطح ويژه (مساحت سطح حفره‌هاي هوا) به ازاي هر ميليمتر مکعب از حجم سيستم حباب‌هاي هوا کمتر از 24 ميليمتر مربع نباشد.
  • تعداد حفره‌ها در يک پيمايش خطي 25 ميليمتري، به اندازه قابل ملاحظه‌اي بزرگ‌تر از مقدار عددي درصد هواي بتن باشد.

6-4- بهبود پاياييدر برابر واکنش‌هاي انبساط‌زا

همانگونه که حباب‌هايهوا مانند محفظه‌هايي براي کاهش فشار ناشي از يخ‌زدن عمل مي‌کنند، به روشي مشابهمي‌توانند براي جاي‌دادن محصولات حاصل از انبساط در حمله سولفاتي يا واکنش قلياييسيليسي عمل کنند و از پديد آمدن تنش‌هاي مخرب ناشي از انبساط اين محصولات جلوگيريکنند[1]و [7].کارآمد بودن هوازايي در برابر اينگونه واکنش‌هاي انبساطي مخرب نيازمند تحقيق وبررسي بيشتري است.

6-5- نفوذپذيري

نفوذپذيري بتن دربرابر مايعات، با افزايش مقدار هواي بتن (ناشي از هوازايي) کاهش مي‌يابد. به طورکلي نفوذپذيري بتن هوازايي شده کمتر از بتن هوازايي نشده است[2].

6-6- مقاومت دربرابر يخ‌زداها

هوازايي، مقاومت بتندر برابر پوسته‌شدگي ناشي از کاربرد نمک‌هاي يخ‌زدا را افزايش مي‌دهد[2].براي توليد بتن مقاوم در برابر پوسته‌شدن لازم است حباب‌هاي هوا به طور يکنواختپخش شوند. عدم يکنواختي مي‌تواند ناشي از پراکندگي نامناسب حباب‌هاي هوا در حيناختلاط باشد.

7- تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد هوازاها

همانگونه كه وجودماده افزودني هوازا روي نسبت اجزا و ويژگي‌هاي بتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقداراجزاي تشكيل‌دهنده بتن نيز تاثير متقابل بر عملكرد هوازاها دارند.

7-1- سيمان

در محدوده مقاديرمتعارف سيمان و به ازاي درصد مصرف ثابت هوازا نسبت به سيمان، مقدار هواي ايجاد شدهبا افزايش مقدار سيمان کاهش مي‌يابد[1].تقريبا افزايش هر 90 کيلوگرم سيمان در متر مکعب بتن، مقدار هواي ايجاد شده در بتن(هوازايي) را حدود 1٪کاهش مي‌دهد[2].

در مقدار ثابت سيمانو ماده هوازا، افزايش ريزي ذرات سيمان به کاهش مقدار حباب‌هاي هوا منجر خواهد شد.براي دستيابي به مقدار هوازايي يکسان، سيمان پرتلند نوع 3 که سيماني با ريزي زياداست در مقايسه با سيمان نوع 1 با ريزي معمولي، ممکن است به دو برابر ماده افزودنيهوازا نياز داشته باشد[1].

سيمان‌هاي پرقليا درمقايسه با سيمان‌هاي کم‌قليا، به ازاي مقدار يکسان ماده هوازا، ممکن است حباب‌هايهواي بيش‌تري ايجاد کنند. براي دستيابي به مقدار هواي يکسان، سيمان کم‌قليا درمقايسه با سيمان پرقليا ممکن است به 20 تا 40 درصد (گاه تا 70 درصد) ماده هوازاي بيش‌تري نياز داشته باشد. اگر در کارگاهاز سيمان‌هاي گوناگون استفاده مي‌شود بايد براي هر نوع سيمان، مقدار ماده افزودنيمناسب تعيين شود[1].

7-2- سنگدانه درشت

اندازه سنگدانه درشتبر مقدار هواي بتن (هوازايي شده و معمولي) تاثير چشمگيري دارد. با کاهش بزرگتريناندازه سنگدانه، به دليل افزايش حجم ملات در مخلوط، مقدار هواي ايجاد شده به ازايمقدار ثابت افزودني هوازا افزايش مي‌يابد. اين موضوع در بتن‌هاي با بزرگتريناندازه کوچکتر از 5/37 ميليمتر برجسته‌‌تر است و براي بتن‌هاي با سنگدانه‌هاي بزرگ‌‌تراز 5/37 ميليمتر، در اثر تغيير بزرگترين اندازه سنگدانه، مقدار هواي ايجاد شدهتغيير چنداني نمي‌کند[1].

7-3- سنگدانه ريز

مقدار سنگدانه ريزمخلوط بر مقدار هواي ايجاد شده تاثير مي‌گذارد. افزايش سنگدانه ريز موجب مي‌شود کهبه ازاي مقدار معيني سيمان و يا ماده افزودني هوازا، مقدار بيش‌تري حباب هوا ايجادشود (در بتن هوازايي نشده نيز هواي محبوس بيش‌تر مي‌شود) [1].

بخش‌‌هايي ازسنگدانه ريز که از الک نمره 30 مي‌گذرند و روي الک نمره 100مي‌مانند (دانه‌هاي بين150 تا 600 ميکرون)، نسبت به دانه‌هاي خيلي ريز يا درشت‌تر، حباب‌هاي هواي بيش‌تريرا ايجاد مي‌کنند. اگر مقدار دانه‌هاي عبوري (گذرنده) از الک نمره 100 (کوچکتر از150 ميکرون) زياد باشد، باعث کاهش بسيار زيادي در حباب‌هاي هوا خواهد شد. سنگدانه‌هايريز از منابع گوناگون، حتي اگر دانه‌بندي مشابهي داشته باشند، ممکن است مقاديرمتفاوتي حباب هوا ايجاد کنند. اين موضوع مي‌تواند ناشي از اختلاف در شکل و بافتسطحي دانه‌ها يا ناشي از آلودگي دانه‌ها با مقادير جزيي مواد آلي باشد[1].

7-4- آب اختلاط

افزايش آب اختلاطباعث مي‌شود که آب بيش‌تري براي تشکيل حباب‌هاي هوا در محيط موجود باشد و به هميندليل باعث افزايش مقدار هوا مي‌شود.

افزودن مقدار کمي ‌آببه بتني با اسلامپ پايين، که حاوي مقادير زيادي از مواد افزودني کاهنده آب و هوازاباشد، مي‌تواند مقدار هوا و اسلامپ بتن را به مقدار زيادي افزايش دهد. از سويديگر، افزودن آب به مخلوط‌هاي خيلي روان ( با اسلامپ 200 تا 250 ميليمتر ) ممکناست مقدار هواي بتن را کاهش دهد[1].

کيفيت آب اختلاطمصرفي نيز ممکن است بر مقدار هواي بتن تاثير گذارد. آب آلوده به جلبک مقدار هوا راافزايش مي‌دهد. آب بازيافتي از شستشوي مخلوط‌کن‌ها که حاوي مقادير زيادي موادقليايي است نيز مي‌تواند مشکل آفرين باشد[1].تاثير مقدار قليايي‌ها بر هوازايي در بند 3-7-1 شرح داده شده است. آب‌هاي با سختيزياد در بيشتر موارد مقدار هواي بتن را کاهش مي‌دهند[1].

7-5- پوزولان‌ها ورنگدانه‌ها

وجود مصالح ريزدانهو ذرات کوچکتر از 20 ميکرون در مخلوط (صرف نظر از اين که پرکننده، پوزولان، يارنگدانه باشد) موجب کاهش هواي بتن مي‌شود[2].خاکستر بادي، مواد رنگي مانند دوده کربن يا ساير مواد خيلي ريز به ازاي مقدارمعيني از ماده افزودني، معمولاً مقدار حباب‌هاي هوا را کاهش مي‌دهند[3].اين موضوع به خصوص در مورد ريزدانه‌هايي که درصد زيادي کربن دارند صدق مي‌کند[1].

استفاده از مقاديرزياد سرباره يا دوده سيليسي در بتن ممکن است مقدار افزودني مورد نياز را، برايدستيابي به يک مقدار معين هوا، تا دو برابر افزايش دهد[1].

7-6- افزودني‌هايشيميايي

مواد افزودنيکندگيرکننده و کاهنده‌هاي آب، با پايدار کردن حباب‌هاي هوا، بازدهي مواد افزودنيهوازا را 50 تا 100 درصد افزايش مي‌دهند. بنابراين، وقتي از اين مواد استفاده مي‌شودمعمولا مقادير کم‌تري مواد افزودني هوازا مقدار هواي مورد نظر را تامين خواهند کرد[1].همچنين زمان افزودن مواد افزودني کاهنده آب يا کندگيرکننده به داخل مخلوط بر مقدارهواي ايجاد شده تاثير مي‌گذارد. به طور کلي هر چه اين افزودني‌ها ديرتر به مخلوطاضافه شوند مقدار هوا افزايش مي‌يابد.

کندگيرکننده‌ها ممکناست فاصله بين حفره‌هاي هواي بتن را افزايش دهند[1].برخي از مواد افزودني کاهنده آب يا کندگيرکننده‌ها با بعضي از مواد هوازا سازگاريندارند. چنانچه اين مواد پيش از آنکه به داخل مخلوط‌کن ريخته شوند با هم به آباختلاط اضافه شوند، ممکن است رسوب تشکيل دهند. اين رسوب بخشي از حبابهاي هوايمخلوط بتن را از بين خواهد برد اما اين امر هرگز به آن معني نيست که اگر موادافزودني ياد شده به طور جداگانه به بتن اضافه شوند به طور کامل موثر نباشند.

فوق روان‌کننده‌ها(بساکاهنده‌هاي آب) بسته به فرمول شيميايي‌ و اسلامپ بتن، ممکن است مقدار هواي بتنرا افزايش يا کاهش دهند. فوق‌روان‌کننده‌هاي با پايه نفتالين به افزايش مقدار هواگرايش دارند در حالي که فوق‌روان‌کننده‌هاي با پايه ملامين ممکن است مقدار هوا راکاهش دهند يا بر مقدار هوا اثر اندکي داشته باشند[1].فراروان‌کننده‌ها عمدتا در مقادير مصرف زياد ممکن است هواي بتن را کاهش دهند.

فوق‌روان‌کننده‌هابا افزايش ابعاد کلي حفره‌هاي هواي ايجاد شده بر خصوصيات سيستم حفره‌هاي هواي بتنسخت شده تاثير مي‌گذارند. اين موضوع منجر به افزايش ضريب فاصله به مقاديري بيشازحد متعارف مي‌شود که گاه بزرگتر از فاصله‌اي است که براي پايايي (دوام) در برابريخ‌زدن و آب‌شدن مطلوب شمرده مي‌شود (بخش 3-6-3). با اين همه، آزمايش‌هاي انجامشده روي بتن‌هاي هوازايي‌شده حاوي فوق‌روان‌کننده با ضرايب فاصله قدري بزرگ‌ترنشان داده‌اند که اين بتن‌ها در برابر يخ‌زدن و آب‌شدن از دوام مطلوبي برخوردارند[3].اين موضوع ممکن است ناشي از کاهش نسبت آب به سيمان در بتن‌هاي داراي فوق‌روانکننده باشد[5].

شتاب‌دهنده‌هاي(تسريع‌کننده‌هاي) غيرکلريدي بسته به ساختار شيميايي‌ خود ممکن است مقدار هوا راافزايش يا کاهش دهند ولي عموماً اثر ناچيزي بر مقدار هوا دارند[1].

8- تاثير عوامل محيطي و اجرايي

چگونگي اختلاط، دما،انتقال و جابجاکردن، ارتعاش و لرزاندن، رواني (اسلامپ)، و پرداخت بتن از جمله عواملمهم و تاثيرگذار بر عملكرد افزودني‌هاي هوازا هستند.

8-1- اختلاط 

نحوه اختلاط يکي ازمهم‌ترين عوامل موثر بر توليد حباب‌هاي هوا در بتن است. مقدار حبابهاي هوا بر حسبنوع و شرايط مخلوط‌کن، حجم بتني که مخلوط مي‌شود، و ميزان و مدت اختلاط تغيير مي‌کند.چنانچه تيغه‌هاي دستگاه مخلوط‌کن فرسوده شوند يا بتن سخت‌شده در داخل ديگ مخلوط‌کنيا روي تيغه‌هاي آن انباشته شود مقدار حباب‌هاي هوا در يک مخلوط مشخص به نحوچشمگيري کاهش مي‌يابد. به علت وجود اختلاف در زمان و نحوه اختلاط، ممکن است مقاديرحباب‌هاي هواي بتن‌هاي ساخته شده در مخلوط‌کن‌هاي ثابت در مقايسه با بتن‌هاي ساختهشده در مخلوط‌کن‌هاي متحرک به نحوه چشمگيري تفاوت داشته باشند. وقتي حجم پيمانهبتن به نحو چشمگيري با ظرفيت اسمي ‌مخلوط‌کن تفاوت داشته باشد، ممکن است مقدار هواافزايش يا کاهش يابد. در مخلوط‌کن‌هاي بزرگ چنانچه حجم پيمانه بتن خيلي کوچک باشدحباب هواي ناچيزي در بتن ايجاد مي‌شود ولي با افزايش حجم پيمانه تا ظرفيت اسمي‌مخلوط‌کن،مقدار هواي ايجاد شده افزايش مي‌يابد[1].

با افزايش سرعتاختلاط تا حدود 20 دور درر دقيقه، مقدار هواي بيش‌تري ايجاد مي‌شود و با افزايشسرعت اختلاط به بيش از 20 دور در دقيقه مقدار هواي ايجاد شده کاهش مي‌يابد. زمان وسرعت اختلاط، در مخلوط‌هاي گوناگون تاثير متفاوتي بر مقدار هوا مي‌گذارد. در هنگاماختلاط با برخي مخلوط‌کن‌ها و انواع خاصي از تجهيزات اختلاط، مقادير چشمگيري ازهوا ممکن است هدر رود[1].

8-2- دماي بتن

دماي بتن بر مقدارهواي آن تاثير مي‌گذارد. با افزايش دماي بتن به خصوص وقتي اسلامپ نيز افزايش يابد،حباب‌هاي هواي کم‌تري ايجاد مي‌شود. اين اثر، به خصوص در هنگام بتن‌ريزي در هوايگرم مهم است. کاهش مقدار هوا را در صورت نياز مي‌توان با افزايش مقدار مادهافزودني هوازا جبران کرد. در بتن ريزي در هواي سرد ماده افزودني هوازا ممکن استمقداري از تاثير خود را از دست بدهد زيرا در حين ساخت بتن از آب گرم استفاده مي‌شود.براي جبران اين افت، مواد افزودني بايد پس از رسيدن مصالح به دماي تعادل به مخلوطاضافه شوند. اگر چه افزايش دماي بتن در حين اختلاط عموماً حجم هوا را کاهش مي‌دهدولي ضريب فاصله و سطح ويژه حباب‌هاي هوا تحت تاثير زيادي قرار نمي‌گيرند[1].

8-3- انتقال و جابهجا کردن

به طور کلي مقدارياز هواي بتن، تقريباً 1 تا 2 درصد، در حين انتقال بتن از مخلوط‌کن به محل بتن‌ريزيهدر مي‌رود[1].مقدار هواي بتن در حين انتقال تحت تاثير پاره‌اي عوامل مانند زمان حمل، ميزان همزدن يا ارتعاش در حين انتقال، دما، اسلامپ، مقدار آبي که دوباره اضافه مي‌شود، ونيز اجزاي تشکيل دهنده بتن قرار دارد. مقدار هواي بتن در محل بتن ريزي و در حينبتن ريزي از طريق تخليه با شوت، جرثقيل و جام (باکت)، فرغون، گاري موتوري و بيلتقريباً ثابت باقي مي‌ماند. جابه‌جا کردن بتن با پمپ و تسمه نقاله طويل مي‌تواندبه کاهش مقدارهواي بتن منجر شود. پمپ کردن بتن باعث کاهش مقدار هوا تا حدود 5/2درصد مي‌شود[1].افت مقدار هوا در بتن روان در حين اختلاط و جابجايي حدود 5/1 درصد است[1].

8-4- ارتعاش ولرزاندن بتن

ارتعاش و لرزاندنبتن موجب کاهش چشمگيري در مقدار هوا خواهد شد و بايد از ارتعاش طولاني مدت بتنهوازايي‌شده پرهيز کرد. هر چه اسلامپ زيادتر، مقدار هواي اوليه بيش‌تر، و مدت زمانارتعاش طولاني‌تر باشد، درصد کاهش مقدار هوا حين ارتعاش زيادتر مي‌شود[1].چنانچه لرزاندن به درستي انجام گيرد، مقدار کمي ‌از حباب‌هاي هوايي که عمداً ايجادشده‌اند، از دست خواهند رفت. هوايي که حين جا به جايي بتن و ارتعاش از بين مي‌رود،اکثراً حباب‌هاي بزرگي را شامل مي‌شود که از نظر مقاومت و دوام معمولاً نامطلوب‌اند[1].

ارتعاشگرهاي دروني[41]بيش‌تر از ارتعاشگرهاي بيروني[42]مقدار هوا را کاهش مي‌دهند. مقدار از دست دادن هوا ناشي از ارتعاش با کاهش حجم بتنيا با افزايش بسامد[43]ارتعاش، افزايش مي‌يابد. بسامدهاي ارتعاش پايين‌تر (حدود 8000 دور در دقيقه) نسبتبه بسامدهاي بالاتر (حدود 14000 دور در دقيقه)، بر ضرايب فاصله و مقدار هواي بتنتاثير کم‌تري دارند. بسامدهاي بالا، پس از 20 ثانيه ارتعاش، مي‌توانند به نحوچشمگيري ضرايب فاصله را افزايش و مقادير هوا را کاهش دهند[1].

8-5- اسلامپ

به ازاي مقدار ثابتاز ماده افزودني هوازا، مقدار هواي بتن با افزايش اسلامپ تا حدود 175 ميليمتر،افزايش مي‌يابد و با افزايش بيش‌تر اسلامپ، مقدار هوا کاهش مي‌يابد. [1].افزايش رواني، امکان حرکت و لغزش دانه‌ها بر روي يکديگر و به طور کلي عمل هم‌زدن واختلاط را آسان‌تر و امکان تشکيل حباب‌هاي هوا را بيش‌‌تر مي‌کند. در بتن‌هاي بارواني‌هاي زياد، احتمال پرشدن فضاي خالي بين دانه‌ها بزرگتر با دانه‌هاي ريزتر بيش‌ترمي‌شود و اين موضوع مي‌تواند به رانده شدن و از بين رفتن حباب‌هاي هوا منجر شود(بيانجامد).

افزودن هر 5 ليتر آبدر يک متر مکعب بتن مي‌تواند اسلامپ را تقريباً به اندازه 25 ميليمتر افزايش دهد[5].هر 25 ميليمتر افزايش اسلامپ در بتن‌هاي با اسلامپ پايين تا متوسط و با  مقدار ماده افزودني هوازا ثابت، مقدار هواي بتنرا تقريباً نيم تا يک درصد افزايش مي‌دهد[1].اين مقادير تقريبي تا حدود زيادي به دماي بتن، اسلامپ، نوع و مقدار سيمان و مادهافزودني مصرفي بستگي دارد.

8-6- پرداخت

شمشه‌کشي، ماله‌کشي،و عمليات متعارف ‌پرداخت کردن که به درستي انجام شوند روي مقدار هوا اثر نمي‌گذارند.با اين وجود، عمليات پرداخت پيش از موقع ممکن است مقدار هواي ايجاد شده در سطح بتنرا کاهش دهد و سطح بتن را مستعد پوسته شدن ‌کند. پرداخت بيش از اندازه نيز مي‌تواندباعث کاهش هواي ايجاد شده در سطح بتن شود[1].

9- رهنمودهاي كاربردي

چنانچه اطلاعات كافيو معتبر از كاربرد يك افزودني هوازا در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودنيبر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. اين آزمايش‌ها بايد با توجه به شرايطآب و هوايي مورد انتظار، روش و امكانات عملي ساخت و اجراي بتن و با استفاده از مصالحمصرفي كارگاه انجام پذيرد. مقدار هوا، رواني، آب انداختن، جداشدگي، و مقاومت‌هاي مکانيکياز جمله پارامترهايي هستند كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردن مواد هوازا در طرحاختلاط بتن تغيير‌كنند.

اگرچه راهنمايي‌هايبسيار سودمندي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايرانبراي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها براي شرايط استاندارد وآزمايشگاهي در نظر گرفته شده‌اند. بنابراين بهتر است ضمن پيروي از آنها اقدام بهانجام آزمايش‌هاي كارگاهي[44]نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه كرد.

از به کاربردنافزودني‌هاي هوازا به شکل پودر بايد پرهيز شود. اين افزودني‌ها بايستي به صورتمحلول به مخلوط بتن افزوده شوند.

از آنجا که عملکردافزودني‌هاي هوازا به نوع و شدت اختلاط بستگي دارد، بايد آنها را در ايستگاه بتن‌سازو در هنگام اختلاط به بتن اضافه کرد و افزودن آنها در پاي کار به داخل ديگ کاميون مخلوط‌کنکارآمد نيست و توصيه نمي‌شود.

براي نحوه نگهداري وانبارکردن افزودني‌هاي هوازا به بخش اول مراجعه شود.

به دليل اهميت موضوعو همچنان‌که پيش‌تر گفته شد، چون هوازاها با برخي از افزودني‌هاي ديگر و به ويژهبا برخي از کاهنده‌هاي آب سازگاري ندارند و آميختن آنها پيش از ريختن در مخلوط بتنمي‌تواند منجر به توليد رسوب و کاهش راندمان افزودني‌ها شود بايد هوازاها به طور جداگانهپيمانه و به مخلوط اضافه گردند.

با توجه به اين كهمقدار مصرف افزودني‌ها هوازا بسيار اندک است (معمولا بين 05/0 تا 15/0 درصد جرمسيمان)، ابزار  اندازه‌گيري براي پيمانهكردن آنها در كارگاه بايد دقت بسيار زيادي داشته باشند. بهتر است که اين افزودني‌هاپيش از پيمانه کردن، با آب رقيق شوند تا خطاي پيمانه کردن آن‌ها به حداقل برسد.

آموزش کاربران وآگاه کردن آنان در مورد حساسيت و اثرات منفي احتمالي ناشي از مصارف نادرست افزودنيهوازا، الزامي و بسيار سودمند خواهد بود.

10- ارزيابي و انتخاب ماده هوازا

براي ارزيابي وانتخاب افزودني هوازا، علاوه بر موارد گفته شده در بندهاي 7 و 8  بخش اول، لازم است موارد زير نيز در نظر گرفتهشوند.

چنانچه طرح بتنداراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و ماده افزودني هوازا به آن افزوده شود،مقدار هواي بتن افزايش مي‌يابد و باعث تغيير در حجم كل بتن مي‌شود. از سوي ديگر،استفاده از افزودني هوازا موجب بهبود رواني و چسبندگي داخلي بتن نيز مي‌شود. در اينگونهموارد براي جبران افزايش حجم مخلوط به دليل هوازايي، مي‌توان به اندازه مقدار هوايافزايش يافته از حجم آب يا سنگدانه ريز يا هر دو کاست.

مقدار مصرف افزودنيهوازا براي دستيابي به يک مقدار مشخص هوا در بتن بايد بر اساس ساخت مخلوط‌هايآزمايشي با مصالح مصرفي تعيين شود. مقادير مصرف واقعي در مواردي ممکن است بامحدوده مصرف پيشنهادي توليدکننده تفاوت قابل ملاحظه‌اي داشته باشد.

براي اصلاح تاثيرمقدار هوا بر اسلامپ در مخلوط آزمايشي بتن هوازايي شده، به ازاي هر يک درصد افزايشيا کاهش مقدار هواي مخلوط آزمايشي مي‌توان مقدار آب اختلاط را به اندازه 5/2کيلوگرم در متر مکعب بتن کاهش يا افزايش داد[5].

مقدار هواي اندازه‌گيريشده در بتن هوازايي شده، مجموع هواي محبوس و هواي ايجاد شده (هوازايي) است. ازآنجا که فقط حباب‌هاي عمدي ايجاد شده در مقاومت در برابر يخ‌زدن و آب‌شدن نقشدارند، براي اطمينان از مقاومت بتن هوازايي شده در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدننمي‌توان تنها به مقدار هواي اندازه‌گيري شده بسنده کرد. براي اطلاعات بيشتر بهبند 3-6 مراجعه شود.

11 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابتبودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شودو برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمون‌هاي لازم براي شناسايي و تاييدافزودني‌ها شامل: تعيين درصد مواد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي،مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH)، و برخي موارد ديگر مي‌باشند.

معمولا با كنترلرنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هايوارده به كارگاه را تاييد يا رد كرد.

12 مراجع

1- KosmatkaS.H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control of ConcreteMixtures",14th ed., PCA – 2002.

 

2-Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rdEd., 1999, E & EN SPON.

 

3- ACI212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2006.

 

4- ACI201.2R – 01, "Guide to Durable Concrete", MCP-ACI 2006.

 

5- ACI 211.1 –01, "Standard Practice for Selection of Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete ", MCP-ACI 2006.

 

6-REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

 

7-Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4thEd., 1998, Arnold.

 

 

 

  3- کُندگيرکننده‌ها

 موادیهستند که عموما به دو شکل زيربه مخلوط های پايه سيمانی افزوده شده و گيرش آن ها رابه 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 تاخير در گيرش بتن در بسياری موارد مانند:بتن ريزی در هوای گرم و مناطق گرمسيری، حمل و نقل های طولانی، کسب زمان لازم برایريختن و پرداخت بتن، هماهنگی با سرعت حرکت قالب لغزنده، کنترل دمای آبگيری بخصوصدر بتن های حجيم يا بروز وقفه در عمليات بتن ريزی ضروری است که می تواند بااستفاده از افزودنی های کند گير کننده امکان پذير شود. استفاده از کند گير کنندهممکن است بر طراحی و يا روند بتن ريزی تاثير گذارد: بعنوان مثال با کنترل دمایبتن  می توان مقاطع بزرگتری را طراحی واجرا نمود، و يا نماهای تزئينی با استفاده از سنگدانه های نمايان بوجود آورد.

برخی از سيمان ها دارای خاصيت کند گيری هستند وگيرش بتن را به تاخير می اندازند، تاخيرايجاد شده بايستی در محاسبه زمان گيرش موردانتظار لحاظ گردد. حتی مشاهده گرديده است که تغيير در ترکيبات يک نوع سيمان بهخصوص ميزان قليايی ها تاثير قابل ملاحظه ای بر زمان گيرش دارد.

3-1 تعريف

افزودني‌هايکند گير کننده[45]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.

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

3-2 دسته‌بندي

افزودني‌هاي کندگيرکننده را می توان در دو گروه طبقه 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) میباشند که قادرند زمان گيرش اوليه را بر اساس دسته بندی استاندارد ASTM C-494 ، آيين نامه بتن ايران و ديگر استانداردهایمعتبر بين المللی از يک تا سه و نيم ساعت به تاخير انداخته و پس از سپری شدن اينزمان، گيرش سيمان بطور طبيعی ادامه می يابد. گروه دوم شامل آن دسته از کند گيرکننده های مستقل می باشد که قادرند ساعت های طولانی ( حتی تا 72 ساعت) تاخير درگيرش بتن پديد آورند، مصرف بيش از اندازه اين مواد ممکن است باعث عدم گيرش سيمان ودر نتيجه فاسد شدن بتن گردد( ناگير کنندگی). اين نوع ناگير کننده ها درکنترل گيرشبتن باقی مانده در تراک ها جهت شستشوی آسانتر در پايان روز، و يا نگهداری بتنتوليد شده در طول شب و يا حتی تعطيلی آخر هفته استفاده می شوند.   اخيرا برای بتن پاشی در داخل تونل ها از ايننوع ناگيرکننده ها استفاده نموده و بتن را در داخل ميکسر ساعت ها حفظ می نمايند.سپس با استفاده از افزودنی فعال کننده و يا زودگيرکننده گيرش بتن آغاز شده و حتیبا تنظيم مقدار زودگير کننده می توان گيرش اوليه بتن  پاششی را به چند ثانيه رسانيد.

3-3 مكانيزمعملكرد کند گير کننده ها

فرايند گيرش و سختشدن سيمان از طريق اندرکنش سيمان و آب ميسر ميشود، محصول اين ترکيب مواد سختی بانام ژل سيليکات کلسيم هيدراته 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 تعددمواد اوليه مصرفی در توليد افزودنی های کند گير کننده و ترکيبات مختلف آن ها نمیتوان مکانيزم  واحدی را برای عملکرد همه آنها تعريف نمود، ولی بطور کلی عملکرد اين افزودنی ها به شکل های زير می باشد:

3-3-1- برخی ازافزودنی های کند گير کننده با تجمع يون های کلسيم آزاد در اطراف مواد سيمانیهيدراته نشده از ادامه روند گيرش برای مدت زمان معينی جلو گيری می نمايند، زمانتاخير در گيرش به عواملی چون نوع و ترکيبات کند گير کننده، مقدار مصرف، و زمانافزودن به مخلوط بستگی دارد.

3-3-2- گروهی ديگراز اين افزودنی ها دارای عملکرد دوگانه هستند، بدين ترتيب که علاوه بر تشکيل غشايیدر اطراف مواد سيمانی هيدراته نشده و جلو گيری از آب گيری آنها، دارای خاصيتپراکنده کنندگی ذرات بوده و از لخته شدن و تشکيل بتن خميری جلو گيری می نمايند.اين نوع مواد کند گير کننده از توان دير گيری بيشتری برخوردارند و ميتوانند بتنتوليد شده را برای ساعت ها و يا روز های بعدی بشکل کاملا تازه نگهدارند.

3-4 تركيباتشيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

 موادي كه بعنوان كند گير کننده به‌كار مي‌روند،معمولاً شامل ترکيبات و مشتقات مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب باساير مواد آلي و يا معدنی مورد استفاده قرارگيرند:

- نمک ها و ترکيباتاسيد ليگنو سولفونيک

- برخی از نمک هایاسيد نفتالين سولفونيک با جرم ملکولی سنگين

- هيدروکربورها وگلوکنات ها

- شکر، ملاس و انواعمواد قندی

- نمک های اسيدکربوکسيليک

- نمک های غيرارگانيک برخی از فسفات ها و بورات ها

3-5 كاربرد

همانند سايرافزودني‌هايشيميايی بتن، كندگيرکننده ها نيز پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند، بهخصوص در شرايط آب وهوايی ايران که در منطقه گرم و خشک طبقه بندی می شود، هموارهگيرش های زود هنگام باعث بروز مشکلات متعدد اجرايی می شوند. شايد تاکيد برتوجهويژه به اين نوع افزودنی ها و قراردادن آن در طراحی بتن ضروری باشد. حتی در مواقعیکه به لحاظ دسترسی به سيمان و مصالح مرغوب و وجود ابزار های مناسب توليد و مديريتکارگاهی سازمان يافته نيازی به مصرف انواع ديگر افزودنی ها نباشد ولی روند گيرش ،کسب مقاومت بتن، پرداخت وعمل آوری نامناسب باعث عدم توفيق در کسب ويژگی های بتنسخت شده گردد. افزودنی های کندگيرکننده می توانند بسياری از مشکلات اجرايی و نتايجنا مطلوب بتن سخت شده را برطرف نمايند.

اهم موارد کاربردافزودنی های کندگيرکننده به شرح زير می باشد:

3-5-1- حمل و انتقالبتن- اغلب در مناطق شهری امکان ايجاد بتن ساز مرکزی در کارگاه وجود ندارد يا شرايطتوليد 24 ساعته آن مهيا نيست،  يا بدليلاحجام بتن ريزی، ايجاد بتن ساز مرکزی توجيه اقتصادی نداشته واستفاده از بتن آمادهاجتناب ناپذير است. حتی در برخی از پروژه های برون شهری مانند کارگاه های تونلسازی، يا گستردگی فضای کارگاه، خرابی و متوقف شدن کاميون حمل کننده و يا مناطقکوهستانی فاصله زمانی توليد اولين بخش بتن تا ريختن آخرين قسمت هر تراک موجبهيدراته شدن و حتی گيرش بخش قابل توجهی از بتن قبل از ريختن آن می شود. در همه اينموارد افزودن کندگيرکننده برای ايجاد تاخير در گيرش بتن متناسب با زمان حمل وانتقالبتن به درون قالب ضروری است.

3-5-2- بتن ريزیحجيم- دمای ايجاد شده در بتن های حجيم ناشی از آب گيری مقادير زياد سيمان باعثپديد آمدن اختلاف شديد دما بين هسته ميانی وسطوح بيرونی شده و منجر به بروز ترکهای حرارتی می شود، در چنين مواردی علاوه بر تمهيدات کارگاهی برای کاهش اختلافدما، استفاده از کند گيرکننده باعث ايجاد آرامش در روند آبگيری و در نتيجه کنترلدما می شود.

3-5-3- بتن ريزیباقالب های لغزنده- طراحی حرکت قالب های لغزنده به گونه ای است که جهت پرهيز ازچسبندگی بتن به قالب لازم است تاخيرهای چند ساعته در گيرش بتن پيش بينی گردد. بهعلاوه، در صورت وجود آرماتور با فشردگی زياد در طراحی سازه احتمال عدم چسبندگی بينبتن و فولاد وجود دارد. اين پديده در زمانی که بتن دارای روانی لازم نبوده ياويبره کامل ميسر نيست تشديد می شود. حضور کند گير کننده در طرح اختلاط بتن اين فرصترا فراهم می آورد که بتن ريخته شده تحت نيروی وزن خود فضای موجود بين آرماتورها رابخوبی پر نموده و چسبندگی بين بتن و فولاد را افزايش دهد.

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

3-5-5- پرداختونماسازی- در مواردی که سطح نهايی نياز به پرداخت دارد يا به منظور ايجاد پيوندبهتر بتن با لايه روکش سطحی ، جلوگيری از خشک شدن سطح بتن به کمک کندکيرکننده ميسرمی شود. ضمنا ايجاد نماهای تزئينی با سنگدانه های رنگی به کمک خميرها و يا کاغذهای آغشته به کندگيرکننده انجام می شود.

3-5-6- شستشویکاميون های حمل- عدم دسترسی به آب يا لزوم صرفه جويی در مصرف آن بخصوص در واحد هایتوليد بتن آماده، و در برخی موارد جهت پرهيز از آلايندگی محيط زيست در سال های اخيراستفاده از نوعی کندگيرکننده را متداول ساخته است که بجای شستشوی کاميون های حملبتن در پايان هر نوبت کاری, گيرش بتن باقی مانده در ديگ را برای مدت زمان لازم بهتاخير می اندازد.

3-6 تاثيركندگيرکننده 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 افزودنیها بر روی بتن سخت شده نيز پيامد نقش آن ها بر روی بتن تازه می باشد و از آن جملهمی توان به موارد زير اشاره نمود:

3-6-1- دوام- آرامشدر روند گيرش باعث می شود تا بتن به تدريج در قالب جای گيرد و حباب های درشت و مضراز لايه های درونی به طرف سطح آمده و خارج شوند. اين پديده منجر به توليد بتنی باتخلخل و نفوذ پذيری کمتر ميشود و در نتيجه آسيب پذيری بتن سخت شده بخصوص در مناطقدريايی کمتر خواهد بود. لازم به تاکيد است که در موضوع دوام بتن نقش ساير افزودنیهای بتن مانند مواد هوازا و کاهنده های آب غير قابل انکار است .

3-6-2- جمع شدگی وکنترل ترک- گيرش های سريع يا ناهماهنگ بخش های مختلف بتن منجر به بروز ترک هايحرارتی و جمع شدگی می شود. اين پديده در بتن های حاوی کندگيرکننده به شکل قابلملاحظه ای کاهش می يابد. جمع شدگی در هنگام خشک شدن در بتن هايی که فرصت جاگيریبهتر در قالب را دارند کمتر است و به عبارت ديگر بخش عمده جمع شدگی در مرحله خميریاتفاق می افتد.

3-6-3-مقاومت نهايی-اگرچه افزايش مقاومت مکانيکی بتن سخت شده با طراحی دقيق اجزای بتن و کاهش آب مصرفیرابطه مستقيم دارد، ولی بتن های حاوی کندگيرکننده به دليل گيرش يکنواخت و کاهش ترکهای اجرايی 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 حباب های درونی بتن و جاگيری بهتر بتن باعث پيدايش سطوح صاف تر درون قالب وسطح رويی بتن می شود. ضمن اينکه بتن های حاوی کندگيرکننده در برابر تغيير شکل وخزش پايداری بهتری از خود نشان می دهند.

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

اجزای تشکيل دهندهبتن و بخصوص ترکيبات سيمان تاثير قابل توجهی بر عملکرد افزودنی کندگيرکننده دارند.به عنوان 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 درسيمان و يا افزودن مواد پوزولانی به بتن بر گيرش بتن اثر می گذارند و در نتيجه لازم است مقدار مصرف کندگيرکنندهدرهربار تغيير درمقادير پوزولان ها مجددا بررسی شود. به عنوان مثال تغيير سيمانکارگاه از نوع 2 به سيمان پوزولانی باعث تاخير در زمان گيرش می شودو لازم است قبلاز استفاده از سيمان پوزولانی مقادير جديدمصرف کندگيرگننده توسط آزمايش هایکارگاهی 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 افزودني‌هايكندگيرکننده در حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوند و چنانچه اين افزودني‌ها به شكلجامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي بادرصد جامد مناسب ازآن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگالي افزودني‌هايارسالي مايع 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 كافيو معتبر 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 اصليبهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه تهيه و آزمايش گردد و با ثبتنتايج و مقايسه ی آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچه راهنمايي‌هايبسيار مفيدي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايرانبراي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد، ولي اغلب آن ها در شرايط استاندارد وآزمايشگاهي كنترل شده  نتيجه گيري شده‌اند.بنابراين، بهتر است ضمن پيروي از آن ها نسبت به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي نزديك بهشرايط واقعي كاربردي در كارگاه اقدام نمود.

همواره لازم است طرحاختلاط اين 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 حجم كل بتن بسيار ناچيز هستند معمولا ناديدهگرفته 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 كهاين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيارکم و بر اساس نسبت های كوچک به سيمان مصرفمي‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيق برای پيمانه كردن آن ها در كارگاه فراهمو در ضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات نامطلوب احتمالی ناشی از مصارفنادرست به كاربران ارايه شود.

3-11-ارزيابي و انتخاب كندگيرکننده

عملكرد افزودني‌هااز هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌ها ممكن است بهتنهايي يا باهم در تشخيص و انتخاب يك افزودني مورد توجه قرار گيرند.

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

2 ) انجام آزمايش‌هایكارگاهی با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه و در شرايط دمايی مختلف.

3) كتب و نشريات فنيو اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

با استفاده از روش هايفوق محدوده ی مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشي ازمصرف بيش 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 تاثيرمصرف کندگيرکننده درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسب مقاومت اوليهمي‌شود. بتن‌هايي كه به آرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً داراي مقاومت‌هاي درازمدت بيشتري هستند.

 3-12- كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابتبودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترلشده و برابري 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 و استاندارد‌هايساختماني ايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودني‌هاي شيميايي را بهتفصيل بيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت ومقدار pHمي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا ردنمود.

3-13- مراجع

 

1- خواص بتن،پروفسور نويل، ترجمه دکتر هرمز فاميلی / تيرماه 1378

2- آيين نامه بتنايران- 2930 / تاريخ

3-Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE",3rd Ed., 1999, E & EN SPON.

4-V.M.Malhotra, Super-plasticizers and other Chemical Admixtures in Concrete

5- ACI212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", and ACI207-2006,''Mass Concrete", MCP-ACI 2006.

6-REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

7-Ramezanianpour, A.A., Sivasundaram, V., and Malhotra, V.M., "Superplasticizers:Their Effect on the strength Properties of Concrete.

8- TomMelbye, Sprayed Concrete./ 1994

 

 

 

 

5- شتاب‌دهنده‌ها

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

نياز به سرعت بخشيدنروند کسب مقاومت، به ويژه براي بتن‌ريزي در هواي سرد، و کاهش زمان گيرش بتن موجبپيدايش و گسترش افزودني‌هاي شتاب‌دهنده بتن شده است. در اين بخش شتاب‌دهنده‌هامورد بررسي قرار مي‌گيرند.

5-1 تعريف

شتاب‌دهنده‌ها[46]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 براساس عملکرد و کاربردشان به چهار گروه اصلي تسريع­کننده (تندگيرکننده), زودگيرکننده، آني‌گيرکننده،و زودسخت‌کننده تقسيم مي‌شوند. ممکن است در برخي موارد در عملکرد اين چهار گروهاصلي همپوشاني‌هايي وجود داشته باشد.

5-2-1 تسريع­کننده‌ها(تندگيرکننده­ها)

طبق تعريف تسريع­کننده(تندگيرکننده)[47]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[48]بتن و افت رواني (اسلامپ) آن را سرعت مي‌بخشند.

5-2-2 زودگيرکننده­ها

زودگيرکننده, که افزودنيزودگير بتن­پاشي (شاتکريت)[49]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[50]نوعي زودگيرکننده هستند که زمان گيرش خمير سيمان (سفت­شدن) را به شدت کاهش مي­دهند(حدود 60 ثانيه) و گيرش آني[51]پديد مي­آورند. آني­گيرها براي انسداد نشت آب (نشت­بندي) يا پاشيدن بتن بر رويجداره­هاي مرطوب به کار مي­روند[2].

5-2-4 زودسخت‌کننده‌ها

زودسخت‌کنند‌ه[52]طبق تعريف ماده افزودني است که, با يا بدون تاثير بر روي زمان گيرش, روند کسبمقاومت­هاي کوتاه­مدت بتن را شتاب مي­دهد (تسريع مي­کند) [10],[9].

5-3 مكانيزمعملكرد شتاب‌دهنده‌ها

شتاب‌دهنده‌ها بهطور عمده از نوع افزودني‌هاي با عملكرد شيميايي هستند و با تاثير بر فرآيند آبگيريسيمان و ساختار محصولات آبگيري، اين واکنش را تسريع مي‌بخشند. آبگيري سيمانفرآيندي پيچيده است که در آن، ترکيبات مختلف سيمان علاوه بر واکنش با آب بر يکديگرنيز اندرکنش دارند. سيليکات‌ها (C3Sو C2S)و آلومينات‌ها (C3Aو C4AF)بيشترين بخش سيمان را تشکيل مي‌دهند.

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

واکنش‌هاي آبگيريسيليکات‌ها و آلومينات‌ها اگرچه از نظر شيميايي به دو شيوه جداگانه انجام مي‌شوندولي در عمل مستقل از هم نيستند و بر يکديگر اندرکنش دارند. براي مثال، تسريع واکنشآلومينات‌ها گرماي زيادي آزاد مي‌کند که مي‌تواند به تسريع واکنش سيليکات‌ها منجرشود. براي درک مکانيزم واکنش شتاب‌دهنده‌ها، با يک فرض ساده‌انگارانه و براي سادگيمي‌توان چنين انگاشت که در زمان شروع واکنش آبگيري، آلومينات‌ها بيشترين تاثير رابر گيرش و رفتار سفت‌شدن و سيليکات‌ها بيشترين تاثير را بر سخت‌شدن و روند کسبمقاومت سيمان مي‌گذارند. دوباره تاکيد مي‌شود که در عمل به دليل پيچيدگي فرآيندآبگيري، 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 واکنشآبگيري سيمان، در همان ابتدا سولفات کلسيم (گچ) موجود در سيمان با سه‌کلسيم‌آلومينات(C3A)واكنش نشان مي‌دهد و اترينگايت[53]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[54]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، عمدتا تبديل اترينگايتبه مونوسولفات را شتاب مي­دهند[6].ضوابط عملکردي و الزامات ويژه براي افزودني­هاي تسريع­کننده (تندگيرکننده) بتن درجدول 5-1 نشان داده شده است[10],[9].

جدول 5-1 ضوابط عملکردي و  الزامات ويژه برايافزودني­هاي 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 واکنشآلومينات­ها معمولا منجر به آزادشدن گرماي زيادي مي­شود که بر واکنش آبگيريسيليکات­ها نيز تاثير مي­گذارد و آن را سرعت مي­بخشد ولي انواعي از تسريع­کننده‌ها(تندگيرکننده­ها) مانند تري‌اتانول‌آمين هم وجود دارند که واکنش آلومينات‌ها را باگچ (تشکيل اترينگايت) تسريع مي‌کنند ولي بر واکنش سيليکات‌ها تاثيري ندارند (درمواردي ممکن است حتي اين واکنش را کند هم کنند) [4].

نكته 5-1 برخي از افزودني‌هاي با عملکرد شيميايي بسته به مقدار مصرف ممکن است اثر زودگيرييا کندگيري داشته باشند[1].

5-3-2 زودگيرکننده­هايبتن­پاشي

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

ضوابط عملکردي برايافزودني زودگيرکننده بتن­پاشي در جدول 5-2 آورده شده است[11].

جدول 5-2 ضوابط عملکردي براي افزودني­هاي زودگيرکننده 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 باعملکرد فيزيکي نوعي اصلاح­­کننده رئولوژي[55]هستند که بدون دخالت در واکنش آبگيري, موجب سفت­شدن سريع بتن­پاشيده مي­شوند[12]. از جمله اصلاح­کننده­هاي رئولوژي مي­توانسيليکات سديم (آب شيشه) و سيليس کلوييدي رسوبي[56]را نام برد[12].در حال حاضر به دليل اثرات کاهندگي که سيليکات سديم بر مقاومت دارد[4], از سيليکات سديم اصلاح‌شده[57]استفاده مي­شود که در مقادير مصرف متعارف (کمتر از 20 درصد جرم سيمان) در واکنشآبگيري دخالت نمي‌کند و عملکردي شبيه چسب دارد و با افزايش آني خاصيت چسبانندگيخمير سيمان (در کمتر از 10 ثانيه)، از طبله کردن و واريز بتن پاشيده شده جلوگيريمي‌کند[3].سيليکات سديم اصلاح­شده آب درون مخلوط را بي­درنگ جذب مي­کند (رفتاري مانند خشک­کننده­هايجاذب آب) و سبب سفتي و افت سريع اسلامپ بتن مي­شود. بنابراين مقدار مصرف آن بهمقدار آب مخلوط بستگي دارد يعني هر چقدر آب اختلاط بيشتر باشد به سيليکات سديماصلاح­شده بيشتري براي دربندکشيدن آب مخلوط نياز است. 

5-3-3 آني­گيرها

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

برخي از آني­گيرهامانند آلومينات سديم و پتاسيم به سرعت (بي­درنگ) با گچ موجود در سيمان ترکيب مي­شوندو آن 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 طور مستقيم با آب ترکيب شود وگيرش آني پديد آورد[4].

دسته­اي ديگر از آني‌گيرکننده­هابا افزايش بيش از اندازه آلومينات‌ها در محيط، واکنش آبگيري سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) و تشکيل اترينگايت را به شدت شتاب مي‌دهند(واکنش انفجاري) و گيرش آني[58]پديد مي‌آورند. اين واکنش گرماي زيادي در همان ابتدا آزاد مي‌کند که بر واکنشآبگيري ديگر ترکيبات سيمان پرتلند و رسوب کردن نمک­هاي کلسيم در محلول (تسريعآبگيري سيليکات­ها) نيز تاثير مي‌گذارد[6],[5].بسياري از زودگيرکننده‌ها پايه آلوميناتي در مقادير مصرف زياد مي‌توانند آني‌گيرکنندهنيز باشند[3].

نكته 5-2 برخي از آني­گيرکننده­ها مانند هيدروکسيدهاي فلزات قليايي, ميزان قليايي محيط رابه شدت افزايش مي­دهند و موجب تسريع انحلال و تجزيه سيليکات­ها و شتاب­دادن بهآبگيري سه­کلسيم­سيليکات (C3S)مي­شوند[4].اين رفتار که در حقيقت نوعي سخت­شدن آني به شمار مي­آيد بر گيرش پيشي مي­گيرد ومخلوط مستقيما از حالت خميري به حالت جامد درمي­آيد (حالت مياني سفت­شدن نامحسوسمي­شود).

5-3-4 زودسخت‌کننده‌ها

مکانيزم عملکردزودسخت­کننده­ها تسريع آبگيري سيليکات­ها است. بخش اصلي فرآيند آبگيري سيليکات­هااز نوع واکنش درون محلولي است. در اين نوع واکنش, ترکيبات سيليکات­دار آبگيرينکرده در محلول به يون­هاي تشکيل دهنده­شان تجزيه مي­شوند و در فرآيند آبگيري,سيليکات­هاي هيدراته را تشکيل مي­دهند[1].در ابتدا, آهنگ تجزيه سيليکات­هاي کلسيم, به ويژه سه­کلسيم­سيليکات (C3S), تندتر از آهنگ پخش و پراکنده شدن يون­هايايجاد شده است بنابراين هاله­اي با غلظت زياد از سيليکات­هاي هيدراته (C-S-H) که انحلال­پذيري کمي هم دارند, در مجاورتسطح ترکيبات ­سيليکات کلسيم (C3Sو 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 ويژگي­هايمهم آبگيري سه کلسيم سيليکات (C3S)آن است که پس از يک شروع خيلي سريع واکنش با آب در ابتداي اختلاط, اين واکنش کندمي­شود و اينگونه به نظر مي­رسد که متوقف شده است. دليل اين توقف واکنش, نفوذپذيرياندک سيليکات­هاي هيدراته شده رسوب­کرده بر سطح سيليکات­هاي هيدراته نشده است[6] که ادامه واکنش آبگيري سيليکات­ها را متوقفمي­کند. دوره سکون واکنش زماني پايان مي­يابد که اين لايه تخريب شود و يا ساختارآن تغيير کند و نفوذپذيري آن افزايش يابد.    

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

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

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

 

 

جدول 5-3 ضوابط عملکردي و  الزامات ويژه براي افزودني­هايزودسخت­کننده بتن (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 تركيباتشيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

ترکيبات شيمياييو مواد تشکيل­دهنده شتاب­دهنده­ها معمولاً شامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است بهتنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و غيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفادهقرارگيرند.

5-4-1 تسريع­کننده­ها(تندگيرکننده­ها)

شناخته­شده­ترينتسريع­کننده (تندگيرکننده) بتن تري­اتانل­آمين است که معمولا براي جبران اثرکندگيرکنندگي برخي از کاهنده­هاي آب, به عنوان بخشي از اين افزودني­ها و همراه باآنها مورد استفاده قرار مي­گيرد. تري­اتانل­آمين به دليل آن که با توجه به مقدارمصرف ممکن است اثر تندگيري (مقادير مصرف کم) يا اثر کندگيري (مقادير مصرف زياد)داشته باشد و نيز به دليل آن که واکنش آبگيري سيليکات­ها را به تاخير مي­اندازد,کمتر به تنهايي به عنوان يک تسريع­کننده (تندگيرکننده) مورد استفاده قرار مي­گيرد[4].

برخي ديگر ازترکيبات آلي در نسبت­هاي پايين آب به مواد سيماني اثر تندگيري دارند که از جملهاين ترکيبات مي­توان به اوره, اسيد اگزاليک, برخي از ترکيبات حلقوي, ترکيبات تغليظ­شدهآمين­ها و فرمالدهايد اشاره کرد[2].بايد توجه داشت که برخي از اين ترکيبات همانند تري­اتانل­آمين آبگيري سيليکات­هارا به تاخير مي­اندازند و در مقادير مصرف زياد ممکن است اثر کندگيري و ديرسخت­شدناز خود بروز دهند[2].

با توجه به محدوديت­هايکاربردي که تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها) دارند, معمولا براي تسريع گيرش بتنبهتر است ترکيبي از زودگيرکننده (در مقدار مصرف کمتر) و زودسخت­کننده را به کاربرد.

5-4-2 زودگير‌كننده‌ها

زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي(افزودني­هاي شاتکريت) مي­توانند خاصيت بازي, خنثي, يا اسيدي داشته باشند.زودگيرکننده­ها را بر پايه مقدار pHآنها مي­توان به دو دسته سوزآور[59]و ناسوزآور[60]تقسيم کرد. زودگيرکننده­هاي ناسوزآور که غيرخورنده[61]نيز ناميده مي­شوند, داراي ماهيتي تقريبا خنثي با مقدار pH بين 5 تا 9 هستند. نوع سوزآور که خورنده نيزناميده مي­شود, داراي pHبين صفر تا 5 (اسيدي) يا بين 9 تا 14 (بازي) است[3]

از جمله زودگيرکننده­هايسوزآور مي­توان به بسياري از نمک­هاي معدني حل­شونده مانند آلومينات­ها,هيدروکسيدها, کربنات­ها, فلوروسيليکات­ها, سولفات آهن, فلورايد سديم, سولفيتآلومينيم, سيليکات­هاي قليايي, تيوسيانات­ها, و تيوسولفات­ها اشاره کرد[7],[5],[4],[2].سيليکات سديم اصلاح­شده[3]و برخي از ترکيبات ويژه اسيدهاي قندي[62]در گروه زودگيرکننده­هاي ناسوزآور جاي مي­گيرند[2].

زودگيرکننده­هاي بتن­پاشياز ديدگاهي ديگر به دو گروه قليايي[63]و بدون­قليايي[64]دسته­بندي مي­شوند. منظور از زودگيرکننده بدون­قليايي, افزودني است که مقدارکاتيون­هاي قليايي (Na+و K+)آن کمتر از 1% باشد[3].اين موضوع براي کنترل احتمال واکنش قليايي سيليسي در مخلوط­هاي حاوي سنگدانه­هايمستعد اين واکنش است.

نكته 5-4 توجه شود که "بدون­قليايي" بودن زودگيرکننده الزاما به معني"ناسوزآور" بودن آن نيست [6].

5-4-3 آني­گيرکننده­ها

بسياري اززودگيرکننده­ها مانند آلومينات­ها, هيدروکسيدهاي فلزهاي قليايي, کربنات­ها وسيليکات­ها در مقدار مصرف زياد مي­توانند موجب گيرش آني شوند. يکي ديگر از آني­گيرها,سيمان بدون سنگ ­گچ (کلينکر آسياب­شده بدون سنگ گچ) است که براي انسداد نشت آبکاربرد فراواني دارد.

5-4-4 زودسخت­کننده­ها

کلسيم کلرايد اولينزودسخت‌کننده‌اي است که از سال 1885 ميلادي مورد استفاده قرار گرفته است[4]. امروزه اين ماده به دليل تسريع خوردگيميلگردهاي فولادي، در بتن مسلح کاربرد ندارد ولي مي‌تواند در بتن غير مسلح به کاررود[2].

از زودسخت­کننده­هايبدون کلرايد مي­توان به فرمات کلسيم, نيتريت­ها و نيترات­ها اشاره کرد[7],[5],[4],[2].بسياري از فراروان­کننده­ها, به ويژه پلي­کربوکسيلات­ها, آهنگ کسب مقاومت را شتابمي­دهند.

5-5 كاربرد

تسريع­کننده­ها(تندگيرکننده­ها) به تنهايي کاربرد محدودي دارند و بيشتر براي جبران اثرکندگيرکنندگي برخي از روان­کننده­ها و به عنوان بخشي از افزودني کاهنده آب به کارمي­روند[4].کاربرد ديگر تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها) در کفسازي­هاي بتني است که با مالهپروانه­اي پرداخت مي­شوند. براي اين کاربرد خاص, تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها)در مخلوط­هايي که در انتها ريخته مي­شوند به کار مي­روند به گونه­اي که زمان گيرشمخلوط­هاي انتهايي و ابتدايي به يکديگر نزديک شود و بتوان همزمان تمام کف راپرداخت کرد[6].در اجراي رولايه­ها[65]بر روي بتن تازه براي سرعت بخشيدن به گيرش و نزديک شدن زمان گيرش آنها به بتن زير,از تسريع­کننده­هاي گيرش (تندگيرکننده­ها) بتن استفاده مي­شود.

زودگيرکننده­ها دربتن­پاشي, به شيوه خشک يا تر, و براي کاهش زمان گيرش يا افزايش روند کسب مقاومت درتثبيت جداره­هاي حفاري شده به کار مي­روند. برخي از زودگيرکننده­ها در عملياتتزريق دوغاب سيمان در جاهايي که جريان آب در درزه و شکاف وجود دارد و به منظورجلوگيري از شسته شدن دوغاب تزريق شده کاربرد دارند.

کاربرد عمده آني­گيرکننده­هانشت­بندي آب تحت فشار هيدروستاتيکي است. از آني­گيرکننده­ها در برخي از موارد بتن­پاشيبه ويژه پاشيدن بتن يا ملات به جداره­هاي مرطوب يا ريزشي نيز استفاده مي­شود. 

با استفاده اززودسخت­کننده­ها امکان دستيابي به مقاومت‌هاي زودرس فراهم مي‌شود. از زودسخت‌کننده‌هابراي بتن‌ريزي در هواي سرد يا به منظور زود بازکردن قالب‌ها در دماي معمولي محيطاستفاده مي‌شود[6].کاربرد ديگر زودسخت­کننده­ها در برخي از ملات­هاي تعميراتي پايه سيماني است. اينموضوع به ويژه در تعمير نقاطي  که زودهنگامتحت بارگذاري قرار مي­گيرند, مانند تعمير روسازي بزرگراه­ها, به کار مي­آيد.

نکته 5-5 به طور کلي شتاب‌دهنده‌ها براي افزايش آهنگ کسب مقاومت تا 24 ساعت در دماي کم و تا12 ساعت در دماي معمولي توجيه اقتصادي دارند. براي شتاب دادن به آهنگ کسب مقاومتدر ساير موارد, استفاده از فوق­روان­کننده يا فراروان­کننده به تنهايي پاسخگو و بهصرفه­تر هستند[6].

نکته 5-6 به طور کلي شتاب‌دهنده‌ها را نبايد به عنوان مواد ضديخ بتن تلقي نمود زيرا درمقادير مصرف متعارف، اين مواد نقطه انجماد بتن را تنها به ميزان اندكي (كمتر از 2درجه سانتي‌گراد) كاهش مي‌دهند[2].

نكته 5-7 افزودني‌هاي مورد استفاده براي بتن‌ريزي در هواي سرد که در ايران به نام"ضديخ بتن" ارايه مي‌شوند در حقيقت نوعي زودسخت‌کننده هستند که امکاندستيابي به مقاومت‌هاي زودرس را در هواي سرد فراهم مي‌آورند. ضديخ بتن که برايکاهش نقطه انجماد بتن تازه و جلوگيري از يخ‌زدن آن مورد استفاده قرار مي‌گيرد درمبحث "افزودني‌هاي متفرقه" مورد بررسي قرار خواهد گرفت.

5-6 تاثيرشتاب­دهنده­ها بر ويژگی‌های بتن تازه

افزودني‌هاي شتاب­دهندهبر برخي از ويژگي­هاي بتن تازه به شرح زير تاثير مي‌گذارند.

5-6-1 - زمانگيرش

زمانگيرش بتن به تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگيدارد. شتاب­دهنده­ها در مقادير مصرف متعارف, زمان گيرش اوليه و نهايي را کاهش مي­دهند.با استفاده از آني­گيرکننده­ها مي­توان زمان گيرش را به 15 تا 30 ثانيه کاهش داد[2].

برخي از شتاب­دهنده­هادر مقادير مصرف زياد نه تنها زمان گيرش را کاهش نمي­دهند بلکه ممکن است باعثکندگيري هم شوند[2].

5-6-2 مقدار هوا

برخي از شتاب­دهنده­هااحتمال تشکيل حباب­هاي هوا را در بتن تازه افزايش مي­دهند, بنابراين براي دستيابيبه يک مقدار هواي مشخص در بتن حاوي شتاب­دهنده به مقدار کمتري افزودني هوازا نيازاست. گو اينکه ممکن است اندازه حباب­هاي هوا و ضريب فاصله بين آنها افزايش پيداکند و کارآمدي هوازايي کاهش يابد[2].

5-6-3 - كارآيي ورواني

شتاب­دهنده­ها برکارآيي و مقدار رواني بتن تاثيري ندارند ولي به دليل کاهش زمان گيرش, آهنگ افترواني (اسلامپ) را افزايش مي­دهند.

 5-6-4 - آب انداختگي

شتاب­دهنده­ها بهدليل تسريع واکنش آبگيري, مقدار و آهنگ آب­انداختن را کاهش مي­دهند[7].

5-6-5 حرارت آبگيري

شتاب­دهنده­ها برمقدار حرارت آبگيري (هيدراته شدن) سيمان تاثير قابل ملاحظه­اي ندارند ولي آهنگآزاد شدن حرارت ناشي از آبگيري را شتاب مي­دهند[7]. شتاب­دهنده­ها تاثيري بر واکنش پوزولانيندارند بنابراين در سيمان­هاي آميخته, تنها بر حرارت آبگيري بخش سيمان پرتلندتاثير مي­گذارند[4].

5-7- تاثير بر ويژگي‌های بتن سخت­شده

5-7-1 - مقاومت

تاثير شتاب­دهنده­هابر مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت و آهنگ کسب مقاومت بتن بستگي به نوع و مقدارمصرف آنها دارد.

تري­اتانل­آمين بهدليل کُندکردن واکنش آبگيري سيليکات­هاي سيمان, آهنگ کسب مقاومت و مقاومت­هايکوتاه­مدت و درازمدت را نسبت به نمونه شاهد (بتن بدون شتاب­دهنده) تا حدودي کاهشمي­دهد[4].

آني­گيرکننده­هامانند کربنات­ها و هيدروکسيدهاي فلزات قليايي خاکي مقاومت فشاري 28 روزه را نسبتبه نمونه شاهد ممکن است تا 40 درصد کاهش دهند[4]. برخي ديگر از آني­گيرکننده­ها مانندسيليکات­ها و آلومينات­ها نه تنها مقاومت کوتاه­مدت بلکه مقاومت­هاي درازمدت رانيز نسبت به نمونه شاهد کاهش مي­دهند[2].آلومينات سديم و پتاسيم ممکن است مقاومت­هاي درازمدت را نسبت به نمونه شاهد تا 20درصد کاهش دهند[4].

زودگيرکننده­هايپايه آلوميناتي و قليايي­ها روند کسب مقاومت را افزايش مي­دهند (مقاومت زودرس) وليمقاومت­هاي درازمدت را کاهش مي­دهند[6],[4].سيليکات سديم بر آهنگ کسب مقاومت کوتاه­مدت (مقاومت زودرس) تاثيري ندارد وليمقاومت­هاي درازمدت را تا 40 درصد کاهش مي­دهد[4]. اصلاح­کننده­هاي رئولوژي, مانند سيليکاتسديم اصلاح­شده, اثري در کسب مقاومت­هاي زودرس ندارند و مقاومت­هاي درازمدت را نيزکاهش نمي­دهند[12],[3].زودگيرکننده­هاي بدون­قليايي مانند هيدروکسيد آلومينيم, سولفات و سولفيت آلومينيمدر مقادير مصرف متعارف آهنگ کسب مقاومت (مقاومت زودرس) و مقاومت درازمدت را نسبتبه نمونه شاهد بهبود مي­بخشند, هر چند که افزايش روند کسب مقاومت آنها کمتر از نوعقليايي است[6],[4].

کلسيم کلرايد درمقادير مصرف تا 2 درصد وزن سيمان, مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت را نسبت بهنمونه شاهد افزايش مي­دهد[4],[2].در مقادير مصرف بيش از 4 درصد مقاومت فشاري درازمدت (بيش از يک سال) نسبت به نمونهشاهد کاهش مي­يابد[4].فرمات کلسيم مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت را نسبت به نمونه شاهد بهبود مي­بخشد[7],[4]. نيتريت کلسيم­ مقاومت­هاي کوتاه­مدت ودرازمدت را نسبت به نمونه شاهد افزايش مي­دهد[7]. تيوسولفات سديم و فرمالدهايد ممکن استمقاومت فشاري درازمدت را نسبت به نمونه شاهد اندکي کاهش دهند[7].

نکته 5-8 در مورد زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي که در واکنش آبگيري دخالت مي­کنند, انتظار مي­رود(نه به عنوان يک قانون کلي) که با افزايش تاثير زودگير بر زمان گيرش (کاهش هر چهبيشتر زمان گيرش), مقاومت درازمدت دچار کاهش بيشتري شود[2]. از جمله عوامل موثر در اين کاهش مقاومت رامي­توان به تشکيل سيليکات کلسيم هيدراته (C-S-H)با نسبت آهک به سيليس (C/S)بيشتر, به هم خوردن نظم و آرامش فرآيند آبگيري C3S, گيرش خيلي سريع که با آزاد شدن گرمايبيشتري همراه است, و ساختاري متخلخل­تر اشاره کرد[7].

نکته 5-9 منظور از کاهش مقاومت ناشي از کاربرد شتاب­دهنده­ها در بتن, افت مقاومت نيست. يعنياينگونه نيست که مقاومت درازمدت در بتن داراي شتاب­دهنده نسبت به مقاومت کوتاه­مدتآن افت پيدا کند. تاثير بر افزايش يا کاهش مقاومت, نسبت به نمونه شاهد (بدون شتاب­دهنده)سنجيده مي­شود.

5-7-2 جمع‌شدگي (تكيدگي)و خزش

شتاب­دهنده­هايي کهدر روند واکنش آبگيري سيمان دخالت مي­کنند (عملکرد شيميايي) عموما جمع­شدگي و خزشرا در بتن سخت­شده نسبت به نمونه شاهد افزايش مي­دهند[12],[7],[4],[2]. درمورد شتاب­دهنده­هاي با عملکرد فيزيکي (اصلاح­کننده­هاي رئولوژي) اطلاعات زيادي دردسترس نمي­باشد.

5-7-3 دوام (پايايي)

شتاب­دهنده­ها بهويژه زودسخت­کننده­ها, مقاومت در برابر خرابي ناشي از چرخه­هاي يخ­زدن و آب­شدن ومقاومت در برابر پوسته­شدن ناشي از کاربرد نمک­هاي يخ­زدا را در عمر اوليه افزايشمي­دهند ولي به دليل افزايش اندازه و ضريب فاصله حباب­هاي هوا (به بخش 5-6-2مراجعه شود) ممکن است در عمر زيادتر موجب کاهش اين مقاومت­ها شوند[7],[2].

کلسيم کلرايد مقاومتبتن­هاي ساخته شده با سيمان­هاي نوع Iو IIرا در برابر حمله سولفاتي کاهش مي­دهد, اين اثر به ويژه در مقادير مصرف بيش از 2درصد, نمايان­تر است. اين شتاب­دهنده در بتن­هاي داراي سيمان ضدسولفات (نوع V) چنين اثري ندارد[7],[4],[2]. درمورد تاثير ديگر شتاب­دهنده­ها بر مقاومت در برابر حمله سولفات­ها گزارشي در دسترسنمي­باشد.

کلسيم کلرايد انبساطناشي از واکنش قليايي سيليسي را افزايش مي­دهد[2]. انتظار مي­رود که شتاب­دهنده­هاي قليايي(داراي يون­هاي Na+و K+)احتمال واکنش قليايي سيليسي را در بتن­هاي حاوي سنگدانه­هاي مستعد اين واکنش,افزايش دهند[7].

شتاب­دهنده­هايداراي يون کلر, احتمال خوردگي ميلگردهاي فولادي را در بتن افزايش مي­دهند[7],[4],[2].برخي از شتاب­دهنده­ها مانند فرمات کلسيم, تيوسولفات سديم و نيتريت کلسيم واکنشخوردگي فولاد را کُند مي­کنند[7],[2].استفاده از شتاب­دهنده­هاي بر پايه تيوسيانات­ها مانند تيوسيانات سديم, تا مقدارمصرف کمتر از 1% نقشي در تشديد خوردگي ميلگردهاي فولادي ندارند[2].

5-7-4 شوره­زدگي و تغييررنگ سطح بتن

سديم کلرايد ممکناست موجب شوره­زدگي[66]سطح بتن شود[7].کلسيم کلرايد مي­تواند سبب تغيير رنگ[67]سطح بتن شود[2].دو نوع تغيير رنگ ممکن است بر اثر اندرکنش بين قليايي­هاي سيمان و کلسيم کلرايدپديد آيد. نوع نخست, پديدار شدن لکه­هاي روشن در زمينه تيره است که مشخصه مخلوطبتني است که نسبت قليايي­هاي سيمان آن به کلسيم کلرايد نسبتا کم باشد. نوع دومپديدار شدن لکه­هاي تيره در زمينه روشن است که مشخصه مخلوط بتني است که در آن نسبتقليايي­هاي سيمان به کلسيم کلرايد نسبتا زياد باشد[2].

5-8- تاثير مواد متشكله بتن بر کاركرد شتاب­دهنده­ها

مقدار، نوع، وتركيبات شيميايي سيمان بر کاركرد شتاب­دهنده­هايي که در واکنش آبگيري دخالت مي­کنند(با عملکرد شيميايي) تاثير مي‌گذارد. از آنجا که اصلاح­کننده رئولوژي (زودگيرکننده­هايبا عملکرد فيزيکي) در واکنش آبگيري دخالت نمي­کنند, انتظار مي­رود که مواد متشکلهبتن تاثيري بر کارکرد اين نوع از شتاب­دهنده­ها نداشته باشد[3].

با افزايش مقدار يانرمي (ريزدانگي) سيمان، ميزان تاثيرگذاري شتاب­دهنده­ها افزايش مي­يابد و بنابراينبراي دستيابي به يک مقدار مشخص از کاهش زمان گيرش يا افزايش آهنگ کسب مقاومت(مقاومت زودرس), مقدار مصرف آنها مي­تواند کاهش يابد[4].

سيمان­هاي با مقداربيشتر سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A)مانند نوع I و II در مقايسه با سيمان­هاي با مقدار کم (C3A) مانند نوع IV و V  براي دستيابي به يک مقدار مشخص از کاهش زمانگيرش يا افزايش آهنگ کسب مقاومت (مقاومت زودرس), به مقدار کمتري شتاب­دهنده نيازدارند[7],[2].فرمات­کلسيم آهنگ کسب مقاومت و دستيابي به مقاومت زودرس را در سيمان­هاي با مقدارگچ کمتر, بيشتر افزايش مي­دهد[7].به عبارت ديگر, فرمات­کلسيم هنگامي شتاب­دهنده کارآمدتري است که نسبت C3A به SO3در سيمان بزرگتر از 4 باشد[7].در سيمان­هاي زودسخت­شونده بر پايه کلسيم­فلوروآلوميناتي[68](C11A7.CaF2),کلسيم کلرايد و کربنات­پتاسيم زمان گيرش را افزايش و روند کسب مقاومت اوليه راکاهش مي­دهند گو اينکه ممکن است مقاومت 24 ساعته تا حدودي تسريع يابد[2].

اطلاعات محدودي درباره اثر شتاب­دهنده­ها بر مقدار انبساط بتن­هاي حاوي سيمان­هاي با جمع­شدگي جبرانشده در دسترس است و بايد در خصوص تاثير اين افزودني­ها در مورد اين نوع بتن­هابررسي بيشتري به عمل آيد[2].

تاثير مواد متشکلهبتن بر فراروان­کننده­ها, به عنوان يک زودسخت­کننده با عملکرد فيزيکي, در فصل دومبررسي شده است.

5-9- تاثير عوامل محيطی و اجرايي

راندمان و ميزانکارآمدي افزودني­هاي شتاب­دهنده بر کاهش زمان گيرش و افزايش آهنگ کسب مقاومت(مقاومت زودرس) در دماهاي کم (حدود 5 درجه سانتيگراد) بيشتر از دماهاي زيادتر است[7].

هنگامي که از شتاب­دهنده­هابه همراه افزودني­هاي ديگر و يا از چند نوع شتاب­دهنده استفاده مي­شود, اينافزودني­ها بايد به طور جداگانه به مخلوط اضافه شوند. درهم آميختن افزودني­ها پيشاز افزودن به مخلوط تنها در صورتي مجاز است که قبلا آزمايش و تاييد شده باشد[7].

زودگيرکننده­ها واصلاح­کننده­هاي رئولوژي ممکن است با يکديگر ناسازگار باشند و نبايد با هم مخلوطشوند[12]

5-10- رهنمودهای اجرايي در كارگاه

کلسيم کلرايد بايدبه شکل مايع به مخلوط بتن افزوده شود. از افزودن کلسيم کلرايد پودري به بتن پرهيزشود[2].شتاب­دهنده­هاي گوناگون بايد در ظروف جداگانه دربسته و به دور از آلوده شدن با گردو غبار نگهداري شوند[7].براي جلوگيري از تجزيه و به هم خوردن ترکيب, شتاب­دهنده­هاي مايع بايد به دور ازحرارت و يخزدگي نگهداري شوند. شتاب­دهنده­هاي مايع افزودني­هايي حاوي سوسپانسيونجامد در آب هستند که در انبارداري درازمدت ممکن است بخش جامد آنها ته­نشين شود, درصورت رخ­دادن چنين حالتي بايد اين افزودني­ها پيش از مصرف کاملا به­هم­زده شوند[7].

بسياري از شتاب­دهنده­هايپودري نسبت به رطوبت حساس هستند و به راحتي رطوبت محيط را جذب مي­کنند, اينافزودني­ها بايد در بسته­هاي نم­بند نگهداري شوند[7].

5-11- رهنمودهای كاربردی

حتي اگر اطلاعاتكافي و معتبر از كاربرد يك شتاب­دهنده با عملکرد شيميايي در دسترس باشد، به دليلتاثير ترکيبات شيميايي سيمان و عوامل محيطي بر کارکرد اين نوع افزودني, بهترين روشبراي بررسي تاثير آن بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي و آزمون­هاي پيش ازاجرا[69]است. لازم است اين آزمايش‌ها با توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكاناتعملي ساخت و اجرا يا پاشش بتن، و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. درمورد شتاب­دهنده­هاي با عملکرد فيزيکي (اصلاح­کننده­هاي رئولوژي) اين موضوع ازحساسيت کمتري برخوردار است.

استفاده از شتاب­دهنده­هايحاوي كلرايد‌ از جمله کلسيم کلرايد در موارد زير مجاز نيست[8]:

1- ساخت توقف‌گاهگاراژها.

2- بتن پيش تنيده بهدليل امكان خطرات خوردگي فولاد.

3- بتني كه حاويآلومينيم مدفون (مانند غلاف) باشد زيرا خوردگي شديد آلومينيم را مي‌تواند درپيداشته باشد، به ويژه اگر آلومينيم در تماس با فولاد مدفون و بتن در محيطي مرطوبقرار داشته باشد.

4- بتن حاوي سنگدانه‌هايواكنش­زا.

5- بتني كه در معرضآب يا خاك سولفاتي قرار داشته باشد.

6- دال‌هاي كف كهتوسط خشكه­پاشي دانه­هاي فلزي پرداخت مي‌شوند.

7- بتن­ريزي در هوايگرم.

8- بتن‌ريزي­هايحجيم.

5-12- ارزيابي و انتخاب شتاب­دهنده

درارزيابي افزودني‌هاي شتاب­دهنده، علاوه بر موارد گفته شده در بخش 8-1 فصل يکم،بايد در نظر داشت که به دليل اندرکنش اين افزودني­ها با آبگيري سيمان, مناسب­ترينروش براي ارزيابي و انتخاب شتاب­دهنده­ها استفاده از مخلوط­هاي آزمايشي و آزمون­هايپيش از اجرا است. تکيه بر مدارک فني و تجربيات پيشين استفاده از يک نوع شتاب­دهندهبه عنوان يک رهنمود و نه يک معيار براي ارزيابي مي­تواند مورد توجه قرار گيرد.

5-13 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابتبودن مواد افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترلشده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمون­هاي لازم براي شناساييو تاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد مواد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي موادآلي، مقدار كلرايد، درصد قليايي­ها (يون سديم و پتاسيم), درجه قليايي (pH)، و برخي از موارد ديگر هستند. آيين نامه‌هايمعتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران[10] راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختيافزودني‌هاي شيميايي را به تفصيل بيان نموده‌اند. معمولا با كنترل رنگ، بو، شكلظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pHمي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا ردكرد.

چنانچه شتاب­دهنده­ايبراي مدت زماني طولاني انبار شده باشد و گرانروي, بو يا رنگ ناهنجار داشته باشدبايد پيش از مصرف مورد آزمايش قرار گيرد.

 

5-14 - مراجع

1- Mehta andMonteiro, "CONCRETE; Microstructure, Properties, and Materials", 3rdEd, 2006, McGraw-Hill.

2- ACI212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2008.

3- TomMelbye, "SPRAYED CONCRETE FOR ROCK SUPPORT", Degussa UGC, 2005,Switzerland.

4-Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rdEd., 1999, E & EN SPON.

5-Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4thEd., 1998, Arnold.

6- John Newmanand Ban Seng Choo, "Advanced Concrete Technology; ConstituentMaterials", 2003, Elsevier.

7-REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

8-Kosmatka S. H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control ofConcrete Mixtures", 14th ed., PCA – 2002.

9- EN 934-2,"Admixture for concrete, mortar and grout-Part 2: Concreteadmixture-Definitions, requirements, conformity, marking and labeling",July 2001.

10 استانداردمليشماره 2930 ايران "بتن-مواد افزودني شيميايي-ويژگي­ها", موسسه استانداردو تحقيقات صنعتي ايران, تجديد نظر اول

11-EN 934-5, "Admixture for concrete, mortar and grout-Part 5: Admixture forsprayed concrete-Definitions, requirements, conformity, marking andlabeling", July 2001.

12- ACI 506R –05, "Guide to Shotcrete", MCP-ACI 2008.

 

 

 

 

6- افزودني‌هاي حجم­زا

تکيدگييا جمع‌شدگي ناشي از خشک‌شدن[70]يک ويژگي ساختاري بتن است که در اثر از دست دادن رطوبت بتن رخ مي‌دهد. چنانچه بتنمقيد شده باشد، تکيدگي مي‌تواند منجر به پديدار شدن ترک در بتن شود. در مواردي ازکارهاي اجرايي نيز بايد فضاي محصور شده‌اي کاملا با بتن، ملات يا دوغاب پر شود. ازسوي ديگر براي سبک­سازي و کاهش گرماگذري و صداگذري نياز به بتن سبک و اسفنجي است.افزودني­هاي حجم­زا امکان دستيابي به بتني با جمع­شدگي جبران شده, منبسط شونده, ياسبک اسفنجي را فراهم مي­کنند.  افزودني‌هايحجم­زا مي­توانند مانند گازسازها و کف­زاها در بتن تازه افزايش حجم پديد آورند يامانند منبسط­کننده­ها با افزايش حجم بتن سخت‌شده در حد جبران جمع‌شدگي يا ايجادانبساط، براي دستيابي به افزايش حجم, کاهش جرم حجمي, يا پايداري ابعادي بتن سختشده کمک ‌کنند.

6-1 تعريف ودسته­بندي

افزودني­هاي حجم­زابراي افزايش حجم در بتن (ملات) تازه، جبران جمع‌شدگی بتن (ملات) سخت‌شده، يا ايجادانبساط کنترل شده در بتن (ملات) سخت‌شده به کار مي‌روند. اين افزودني‌ها به سهگروه منبسط­کننده­ها (جبران‌کننده‌هاي جمع‌شدگي)، گازسازها، و کف‌زاها دسته­بنديمي­شوند.

منبسط­کننده­ها[71]براي افزايش حجم و جبران جمع‌شدگی بتن (ملات) سخت‌شده، يا ايجاد انبساط کنترل شدهدر بتن (ملات) سخت‌شده به کار مي‌روند. اين افزودني‌ها بسته به مقدار مصرف مي‌توانندانبساطي در حد جبران‌ جمع‌شدگي[72]يا بيشتر پديد آورند.

گازسازها[73]با ايجاد گاز در بتن تازه براي افزايش حجم بتن, ملات, يا دوغاب تازه به منظورجلوگيري از نشست خميري و اطمينان از پر شدن فضاهاي خالي محصور مانند زير صفحه ستون­هاو اطراف پيچ­سنگ­ها (سنگ­دوز)[74]و ميل­مهارها[75]به کار مي­روند.

کف­زاها[76]با وارد کردن کف پايدار در بتن تازه موجب تخلخل زياد و کاهش جرم حجمي بتن و کاهشگرماگذري و صداگذري بتن سخت شده مي­شوند. اين مواد براي توليد بتن سبک غيرسازه­اي(بتن اسفنجي[77])به منظور سبک­سازي و کاهش گذر گرما يا سر و صدا (عايق حرارتي و صوتي) به کار مي­روند.

6-2جمع­شدگي(تکيدگي) ناشي از خشک شدن بتن

6-2-1 تعريف و پيامدهاي جمع­شدگي (تکيدگي) ناشي از خشک شدن

خمير سيمان پس ازسخت شدن, در اثر از دست دادن رطوبت دچار تکيدگي (جمع­شدگي) مي­شود. اين تکيدگي بهنام "تکيدگي ناشي از خشک شدن" شناخته مي­شود و بيانگر کرنش (تنجش)[78]پديد آمده به دليل از دست دادن آب (تغييرات ابعادي) در خمير سخت شده سيمان و بتناست[1].چنانچه بتن مقيد (درگير) نباشد مي­تواند آزادانه تکيده (جمع) شود بدون آن که در آنترکي پديدار شود. ولي از آنجا که بتن توسط قيود بيروني و دروني (مانند درگير بودنبا بستر زير, اعضاي پيراموني, اعضاي متصل, و ميلگردگذاري) مقيد است در اثر تغييرحجم و تکيدگي, تنش­هاي کششي (حاصلضرب کرنش ايجادشده در ضريب کشساني[79])در آن پديد مي­آيد و چنانچه مقدار اين تنش­ها از مقاومت کششي بتن فراتر رود, بتنترک خواهد خورد. اين موضوع در شکل 1 نشان داده شده است[2]

6-2-2 تاثير روند خشک شدن

تغييرات حجم بتن درحين خشک شدن با حجم آب از دست داده آن برابر نيست. به عبارت ديگر بتن به اندازهحجم آبي که از دست مي­دهد کاهش حجم نمي­دهد[3].چگونگي تاثير رطوبت نسبي محيط (RH)بر کاهش آب در خمير سيمان هيدراته اشباع و نيز رابطه کاهش (از دست دادن) آب بامقدار تکيدگي (جمع­شدگي) در شکل 6-2 نشان داده شده است[2].به محض آن که رطوبت نسبي به کمتر از 100 درصد کاهش پيدا کند, آب آزاد موجود درحفرات بزرگ (بزرگتر از 50 نانومتر) به طرف بيرون حرکت مي­کند. از آنجا که آب آزادهيچگونه پيوند فيزيکي يا شيميايي با ريزساختار محصولات آبگيري ندارد, از دست دادنآن با تکيدگي (جمع­شدگي) همراه نيست. اين موضوع با منحني "A-B" در شکل 6-2 نشان داده شده است[2].چون بيشتر آبي که به آساني بخار مي­شود در حفره­هاي بزرگ بتن جاي دارد, بنابرايناز دست دادن اوليه آب تکيدگي به دنبال ندارد يا سبب تکيدگي ناچيزي مي­شود[3].به بيان ديگر, خمير سيمان هيدراته اشباعي که در محيطي با رطوبت نسبي اندکي کمتر از100 درصد قرار گيرد مي­تواند مقدار چشمگيري از آب بخارشدني خود را از دست بدهدبدون آن که دچار تکيدگي (جمع­شدگي) شود [2].

پس از آن که خميرسيمان بيشتر آب آزاد خود را از دست داد, ادامه روند خشک شدن و از دست دادن آب مي­تواندبه تکيدگي (جمع­شدگي) قابل ملاحظه­اي در خمير سيمان بيانجامد. اين پديده که بامنحني "B-C"در شکل 6-2 نمايانده شده است, به از دست دادن آب جذب شده به سطح[80]و آب نگهداشته شده در حفره­هاي کوچک مويينه[81]نسبت داده مي­شود [2].

 

6-2-3 مکانيزم تکيدگي ناشي از خشک شدن

باور بر اين است کهسه پديده 1)کشش مويينه, 2)کاهش فشار جداکننده (دورکننده), و 3) تغييرات انرژي آزادسطحي در مکانيزم (سازوکار) تکيدگي ناشي از خشک شدن خمير سيمان نقش دارند[4],[1]. تخلخل[82]زياد به همراه شبکه­اي از حفرات مويينه کوچک, نيروي پيوند بين مولکولي"واندروالس" چشمگير در سيليکات کلسيم هيدراته (C-S-H), و مساحت سطح زياد و ريزتخلخلي ذاتيسيليکات کلسيم هيدراته از جمله ويژگي­هاي و ماهيت خمير سيمان هيدراته هستند که درپيدايش اين پديده­ها نقش دارند [1].

6-2-3-1 کشش (تنش) مويينه

بنا به نظريه­ي کششمويينه[83],يکي از دلايل اصلي تکيدگي ناشي از خشک شدن بتن, کشش سطحي ايجاد شده در حفره­هايريز خمير سيمان است [5].اگر چه خروج آب از حفرات مويينه بزرگ, تکيدگي (جمع­شدگي) ناچيزي به دنبال دارد ولياين امر سبب به هم خوردن تعادل آب دروني موجود در خمير سيمان مي­شود و حرکت آب ازحفرات کوچکتر به حفرات بزرگتر را در پي دارد [4].به دليل کشش سطحي زياد آب و اندرکنش آن با ديواره حفره, با کم شدن آب درون حفره­هايمويينه يک پوسته هلالي[84]و مقعر در فصل مشترک آب و هوا تشکيل مي­شود [1].نمايي از پوسته مقعر و کشش سطحي در شکل 6-3 نشان داده شده است [5].کشش (تنش) سطحي در اين پوسته مقعر, ديواره­هاي حفره را به درون مي­کشد [5]و از آنجا که امکان جابجايي و بازچينش[85]دروني ذرات خمير سيمان وجود دارد برخي از حفره­ها کوچکتر مي­شوند [!](به شکل 6-4 مراجعه شود) و بازتاب بتن به اين نيروهاي دروني به صورت تکيدگي (جمع­شدگي)نمايان مي­شود. 

  

اين مکانيزم تکيدگيفقط در منافذ با اندازه مشخص (بين 5 تا 50 نانومتر) روي مي­دهد. در منافذ بزرگتراز 50 نانومتر نيروي کشش آب کوچکتر از آن است که سبب تکيدگي شود و در منافذ کوچکتراز 5 نانومتر نيز سطح مقعر نمي­تواند تشکيل شود [5].به دليل آن که در رطوبت­هاي نسبي کمتر از 45% سطح مقعر شکل پايدار نيست, بنابراينکشش­هاي مويينه نمي­توانند در چنين رطوبت­هايي پديد آيند [1].

6-2-3-2 کاهش فشار جداکننده (دورکننده)

صرف نظر از اين کهرطوبت نسبي چقدر باشد, آب به سطح سيليکات کلسيم هيدراته (C-S-H) جذب مي­شود و با افزايش رطوبت, ضخامت اينلايه آب نيز بيشتر مي­شود. در ساختار C-S-Hنيروهاي بين مولکولي واندروالس[86]ذرات مجاور را به سمت خود مي­کشند و سطوح مجاور را به همديگر نزديک مي­کنند. جذبشدن آب به سطوح C-S-Hيک فشار جداکننده (دورکننده)[87]پديد مي­آورد[4],[1].اين فشار جداکننده (دورکننده) به دليل چيدمان جهت­دار مولکول­هاي آب در لايه بهبند کشيده شده است [2].

 

با افزايش ضخامتلايه آب جذب شده به سطح بين ذرات (يعني افزايش رطوبت نسبي), فشار جداکننده(دورکننده) نيز افزايش مي­يابد تا جايي که به نيروي جاذبه واندروالس بين ذرات چيرهشود و ذرات را از يکديگر دور کند. زماني که ذرات از يکديگر دور شوند, سيليکاتکلسيم هيدراته باد مي­کند[88].سيليکات کلسيم هيدراته در روند آبگيري در يک حالت بادکرده شکل مي­گيرد و ريزحفراتآن با آب پر مي­شوند. با خشک شدن خمير سيمان و کاهش لايه آب جذب شده به سطح بينساختار لايه­اي سيليکات کلسيم هيدراته, نيروهاي واندروالس افزايش مي­يابند و ذراترا به سوي يکديگر مي­کشند و حجم خمير سيمان کاهش مي­يابد و سبب تکيدگي مي­شود.نمايي از تاثير کاهش فشار جداکننده (دورکننده) بر تکيدگي (جمع­شدگي) در شکل 6-6نشان داده شده است [1].فشار جداکننده (دورکننده) مانند کشش مويينه, تا رطوبت نسبي حدود 45% نقش پررنگي درتکيدگي ناشي از خشک شدن  دارد [1]زيرا آب بين لايه­اي که به صورت لايه تک مولکولي آب در ساختار سيليکات کلسيمهيدراته وجود دارد به دليل درگيري نزديک با سطوح جامد و پر پيچ و خم بودن راه عبورآب از ميان شبکه مويينگي, فقط در خشک شدگي شديد مي­تواند از سيستم خارج شود[2].

 

6-2-3-3 انرژي آزاد سطحي

در رطوبت­هاي نسبيخيلي کم (کمتر از 45%) که کشش مويينه و فشار جداکننده نقشي در تکيدگي ناشي از خشکشدن  ندارند, گمان بر اين است که تغييرانرژي سطحي[89]دليل اين نوع تکيدگي باشد. ذرات جامد تحت اثر فشار ناشي از انرژي سطحي قرار دارند(مشابه کشش سطحي آب در يک قطره) و با جذب آب به سطح ذرات جامد, اندازه اين فشارکاهش مي­يابد. به بيان ديگر با از دست دادن آب تک لايه­اي جذب شده به سطح سيليکاتکلسيم هيدراته, انرژي آزاد سطحي به شدت افزايش مي­يابد و فشار کاهنده حجم در ذراتافزايش چشمگيري پيدا مي­کند[4],[1].تاثير کاهش حجم ذرات در اثر افزايش انرژي سطحي به دليل خشک شدن و از دست دادن آبتک لايه­اي جذب شده به سطح, در شکل 6-7 نشان داده شده است [1].

6-3 مكانيزمعملكرد و مواد تشکيل­دهنده افزودني­هاي حجم­زا

منبسط‌کننده‌ها ازنوع افزودني‌هاي با عملكرد شيميايي هستند و ‌بر ساختار بخشي از محصولات آبگيريسيمان تاثير مي‌گذارند در حالي که گازسازها و کف­زاها داراي عملکرد فيزيکي هستند وتاثيري بر آبگيري سيمان و روند آن ندارند.

6-3-1 منبسط­کننده

مکانيزم عملکرد وافزايش حجم افزودني­هاي منبسط­کننده مانند سيمان منبسط شونده, تشکيل محدود و کنترلشده­ي اترينگايت[90]پس از گيرش سيمان (حالت جامد) است[6].تشکيل بلورهاي سوزني شکل اترينگايت به دليل تخلخل زياد ناشي از چيدمان درهم ونامنظم آنها, سبب افزايش حجم يا حجم­زايي مي­شود.

نکته 6-1- اترينگايتکه نوعي سولفوآلومينات کلسيم است, در خمير همه سيمان‌هاي پرتلند يافت مي‌شود زيراسولفات موجود در سنگ گچي كه در كارخانه سيمان به منظور كنترل زمان گيرش و بهبودروند كسب مقاومت همراه با كلينكر آسياب مي‌شود يا سولفات موجود در مواد افزودني يامواد كمك‌سيماني، در همان چند ساعت اوليه پس از اختلاط سيمان و آب با آلومينات‌هايسيمان واكنش و تشكيل اترينگايت مي‌دهند. اين اترينگايت (با سطح مقطعي كمتر از يكميكرومتر) به نام اترينگايت اوليه[91]شناخته مي‌شود[7]. اترينگايتي كه در اين مرحله (حالتخميري) و پيش از گيرش توليد مي‌شود نقشي در افزايش حجم بتن يا خمير سخت شده ندارد.

افزودني­هاي منبسطکننده بر پايه کلسيم سولفوآلومينات[92](CSA),در واکنش با آب تشکيل اترينگايت مي­دهند و منبسط مي­شوند. اين افزودني­ها در فازمايع و خميري سيمان تقريبا اترينگايتي توليد نمي­کنند. ترکيب C4A3S-و آهک در حالت جامد واکنش نشان مي­دهند و ترکيبي متشکل از تخته بلورهاي هشت وجهي[93]مونوسولفات و آلومينات کلسيم هيدراته با نشان شيميايي C4AH13 پديدمي­آورند. مونوسولفات با گچ واکنش نشان مي­دهد و بلورهاي سوزني شکل[94]اترينگايت را به وجود مي­آورد. مونوسولفات نقشي در ايجاد انبساط ندارد و حجم­زاييمربوط به تشکيل اترينگايت است[5].

سيمان منبسط شونده وافزودني­هاي منبسط­کننده که براي ساخت "بتن با تکيدگي (جمع­شدگي) جبرانشده" به کار مي­روند, نقشي در کنترل مکانيزم­هاي تکيدگي ناشي از خشک شدن خميرسيمان و بتن ندارند[7]و در حقيقت پيامد اين پديده يعني ايجاد ترک ناشي از تکيدگي را برطرف مي­کنند[8].

بتن با تکيدگي (جمع­شدگي)جبران شده طبق تعريف[6]"بتني است که چنانچه با ميلگرد يا ديگر قيود دروني و بيروني, به گونه­ايمناسب مقيد شده باشد به اندازه مقدار مورد انتظار تکيدگي ناشي از خشک شدن يا اندکيبيشتر از آن, منبسط مي­شود. تکيدگي ناشي از خشک شدن  در چنين بتني باعث مي­شود که بخشي از اين کرنش­هايانبساطي کاهش يابد ولي در حالت ايده­آل بخشي از اين انبساط در بتن باقي مي­ماند کهاز پديد آمدن ترک­هاي ناشي از تکيدگي جلوگيري مي­کند". به بيان ديگر, درهنگام منبسط شدن بتن مقيد شده, تنش­هاي فشاري در آن پديد مي­آيد که با تکيدگي ناشياز خشک شدن , اندازه اين تنش­ها کاهش مي­يابد ولي در حالت ايده­آل, مقداري فشار دربتن باقي مي­ماند و از خطر پديد آمدن ترک­هاي تکيدگي جلوگيري مي­کند[2].اين ويژگي رفتاري در شکل 6-8 نشان داده شده است[3].

در زماني که بتنداراي سيمان منبسط شونده يا افزودني منبسط کننده گيرش مي­يابد و مقاومت کسب مي­کند,با ميلگرد پيوند برقرار مي­کند و در صورت وجود آب کافي براي عمل آوري, شروع بهانبساط مي­کند. پيوستگي بتن به فولاد سبب مي­شود که انبساط بتن که با فولاد مقيدشده است, باعث ايجاد کشش در فولاد شود و خود بتن تحت فشار قرار گيرد. در پاياندوره عمل آوري مرطوب, هنگامي که عضو در شرايط خشک شدن قرار مي­گيرد مانند بتنمعمولي دچار تکيدگي مي­شود. تکيدگي پيش از آن که تنش کششي در بتن پديد آورد, ابتداپيش­فشردگي[95]را آزاد مي­کند و در انتها ممکن است تنش کششي ناچيزي به بتن وارد کند که از مقاومتکششي بتن کمتر است و بنابراين, خطر ايجاد ترک تکيدگي کاهش مي­يابد[2].شايد به دليل همين ويژگي رفتاري است که گروهي به جاي عبارت "بتن با تکيدگيجبران شده"[96]از عبارت "بتن با تنش تکيدگي جبران شده"[97]استفاده مي­کنند[3].

 

نکته 6-2 نوع ديگري از افزودني­هاي منبسط کننده که مکانيزمي به جز توليد کنترل شدهاترينگايت دارند, افزودني­هاي بر پايه اکسايش[98]ذرات بسيار ريز آهن هستند[9].از آنجا که محصولات حاصل از اکسايش حجم بيشتري از ذرات فلز دارند, اکسايش آنها سببانبساط در بتن مي­شود. واکنش اکسايش پس از افزودن آب آغاز مي­شود و در اثر سخت شدنو کسب مقاومت خمير سيمان از يک سو و کاهش دسترسي به رطوبت و اکسيژن از سوي ديگر,انبساط حاصله به تدريج متوقف مي­شود. افزودن ذرات ريز فلزات به همراه يک عاملاکسايشگر (اکسيدکننده) نقشي در کنترل مکانيزم­هاي تکيدگي ناشي از خشک شدن  ندارد بلکه با افزايش حجم در بتن سخت شده, اينتکيدگي را جبران مي­کند[10].

نکته 6-3 از آنجا که قطعات بتن مسلح ساخته شده با سيمان منبسط شونده يا مواد منبسط کننده,در طول عمر بهره­برداري تغييرات ابعادي ندارند يا تغييرات اندکي از خود نمايان مي­کنندگاهي به نادرستي, بتن­ (سيمان) با تکيدگي جبران شده را "بتن (سيمان) بدونتکيدگي"[99]مي­نامند که مي­تواند سبب سوء تفاهم[100]شود زيرا بتن ساخته شده با سيمان منبسط شونده يا داراي ماده منبسط کننده نيز مانندبتن معمولي و تقريبا به همان اندازه, در اثر از دست دادن رطوبت دچار تکيدگي مي­شود[3].

6-3-2 گازسازها

مکانيزم کلي افزودني­هايگازساز, توليد يا آزاد کردن حباب­هاي گاز در مخلوط بتن تازه و در حين واکنش آبگيريو پيش از گيرش سيمان است. گازسازها دو مکانيزم کلي براي ايجاد گاز دارند. دسته­اياز آنها مانند پودر آلومينيم با برخي از ترکيبات حاصل از فرآيند آبگيري سيمانواکنش شيميايي نشان مي­دهند و گاز توليد مي­کنند و دسته­اي ديگر در تماس با آب,هواي جذب شده به سطح خود را آزاد مي­کنند.

نکته 6-4 مکانيزم گازسازها کاملا با مکانيزم هوازاها متفاوت است. هوازاها گاز توليد نمي­کنندبلکه با پايدار کردن حباب­هاي هوايي که در حين اختلاط در بتن پديد مي­آيند, حبابهوا ايجاد مي­کنند در حالي که گازسازها, گاز يا هوا توليد مي­کنند.

بسته به نوع افزودنيگازساز و واکنش شيميايي آن, ممکن است گاز هيدروژن, اکسيژن, نيتروژن, يا هوا آزادشود[11].پودر آلومينيم با هيدروکسيد کلسيم موجود در خمير تازه سيمان واکنش نشان مي­دهد وطبق فرمول زير, گاز هيدروژن آزاد مي­کند[11].

2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O ==è3CaO.Al2O3.6H2O + 3H2

اگر از آب اکسيژنه[101]و هيپوکلرايد کلسيم (پودر رنگبري[102])استفاده شود, واکنش حاصل از آن گاز اکسيژن توليد مي­کند. توجه شود که در اثر اينواکنش, مقداري کلريد کلسيم نيز توليد خواهد شد که علاوه بر شتاب­دهندگي واکنشآبگيري سيمان, خطر خوردگي و حمله کلريدي را در بتن مسلح افزايش مي­دهد که بايد ازکاربرد آن در بتن مسلح پرهيز شود[11].

چنانچه افزودنيگازساز از نوع ترکيبات نيتروژن­دار با حداقل يک پيوند N-N باشد, گاز حاصل از واکنش, گاز نيتروژن خواهدبود. آزاد شدن گاز نيتروژن به دليل تجزيه اين پيوند در اثر عملکرد عامل واکنشگر(مانند آلومينات­ها يا نمک­هاي مس) است[11].

انواع خاصي از کربنفعال يا کک سيال شده با مقدار رطوبت حدود 3% در تماس با آب, هواي جذب شده به سطوحخود را آزاد مي­کنند[11],[10].

پودر آلومينيم درمقدار مصرف زياد و گاهي همراه با يک پايدارکننده, مقدار زيادي گاز توليد مي­کند کهاز اين شيوه براي ساخت قطعات پيش­ساخته بتن سبک گازدار استفاده مي­شود[9],[7].

6-3-3 کف­زاها

مکانيزم ايجاد کفمواد کف­زا به دو دسته تقسيم مي­شود. دسته اول آنهايي هستند که همراه با آب بهمخلوط اضافه مي­شوند و با دور زياد هم زده مي­شوند تا کف ايجاد کنند[9].دسته دوم مواد کف­زا آنهايي هستند که براي توليد کف آماده به کار مي­روند. مواد کف­زا[103]پس از ترکيب با آب در دستگاه کف­ساز[104]تبديل به کفي پايدار مي­شوند. کف آماده[105]به طور جداگانه به ملات يا دوغاب سيماني افزوده و مخلوط مي­شود[12].  

مواد کف­زا ازپروتيين هيدروليزه (آبکافته)[106],هيدروزيلات­هاي پروتيين[107],يا مواد مصنوعي فعال در سطح[108]  (معمولا از نوع آلکيلاريل سولفونات[109])تشکيل مي­شوند[12],[9],[7].

نکته 6-5 در مواردي, از افزودني­هاي هوازاي قوي در مقادير مصرف زياد براي ساخت بتن و مصالحسبک استفاده مي­شود ولي بايد توجه داشت که حداکثر هواي ايجاد شده در اين حالت از25% فراتر نخواهد رفت و جرم حجمي نيز حدود 1800 کيلوگرم بر متر مکعب خواهد بود[8].در حالي که مقدار تخلخل در بتن اسفنجي بايد حدود 70% باشد[9]تا بتوان به جرم حجمي­هاي کمتر از 700 کيلوگرم بر متر مکعب دست يافت که اين موضوعتنها به کمک کف­زاها دست يافتني است.

6-4 كاربرد

افزودني­هاي حجم­زا بسته به نوع ومقدار مصرف, براي افزايش حجم در بتن (يا ملات) تازه و مهار نشست خميري، جبران جمع‌شدگیبتن (يا ملات) سخت‌شده و حذف ترک­هاي تکيدگي خشک شدن، يا ايجاد انبساط کنترل شدهدر بتن (يا ملات) سخت‌شده مقيد و اعمال پيش­تنيدگي به کار مي‌روند.

6-4-1 منبسط کننده­ها

همچنان که گفتهشد, منبسط کننده­ها نقشي در کنترل مکانيزم يا کاهش تکيدگي (جمع­شدگي) ناشي از خشکشدن ندارند و فقط به حذف پيامد اين پديده, يعني ترک­هاي تکيدگي خشک شدن, کمک مي­کنند.افزودني‌هاي منبسط کننده يا سيمان­هاي منبسط شونده, به شرط انبساط مقيد شده (مثلاقيد دروني حاصل از ميلگردگذاري), مي­توانند دو کاربرد اصلي در بتن داشته باشند[7],[5],[2]:

·       جبران کاهش حجم و حذف ترک­هاي ناشي از تکيدگي خشک شدن (بتن با تکيدگي جبرانشده)

·       خود تنيدگي[110] يا پيش­تنيدگيشيميايي[111]

از بتن با تکيدگيجبران شده مي­توان در هر جايي که حذف يا به حداقل رساندن ترک­هاي تکيدگي خشک شدناز اهميتي ويژه و تاثيرگذار در عملکرد و پايايي قطعه يا سازه بتني برخوردار استاستفاده کرد. از جمله اين کاربردها مي­توان به ساخت قطعات پيش­ساخته هنري, منابع ومخازن آب و فاضلاب, کف­ها و دال­هاي يکپارچه و کم­درز, روسازي­ها, بتن­پاشي, دوغاب(گروت) سازه­اي, سيمانکاري جداره چاه­هاي نفت, و به ويژه کارهاي تعميراتي و بهسازياشاره کرد.

به وجود آمدن تنشکششي در ميلگردها به دليل انبساط مقيد شده بتن سخت شده که نوعي پس­کشيدگي به شمارمي­آيد و به نام خودتنيدگي يا پيش­تنيدگي شيميايي شناخته مي­شود براي توليد لوله­هايپرفشار و ساخت مخازن آب و جداره (آستر) تونل­هاي تحت فشار به کار مي­رود.

6-4-2 گازسازها

حجم­زاييگازسازها در بتن يا خمير تازه براي پر کردن فضاهاي خالي, زماني سودمند خواهد بودکه انبساط در يک فضاي محصور مانند زير صفحه ستون­ها, چال­هاي حفاري شده, يا مجاريعبور کابل­هاي پيش­تنيدگي رخ دهد[7]. کاربرد اصليگازسازها, خنثي (بي اثر) کردن تکيدگي نشست[112] خميري دوغاب ياملات تازه است[10] تا دوغاب ياملات کاملا به سطح زير صفحه ستون يا جداره داخلي چال (پيچ­سنگ و ميل­مهار) يامجاري عبور کابل پيش­تنيدگي بچسبد و فضاهاي محصور را کاملا پر کند. افزايش حجم تاآنجا پيش مي­رود که روند واکنش گازسازي به انتها برسد يا ملات (دوغاب) به اندازهکافي سخت شده باشد که بتواند انبساط را مهار کند[10]

نکته 6-6 انبساط آزادگازسازها نه تنها سودمند نيست بلکه ممکن است زيان هم داشته باشد و لايه­اي سست وپوک روي سطح ملات يا دوغاب پديد آورد. بنابراين استفاده از گازسازها در عمليات کف­سازييا تعميرات دستاورد خوبي به دنبال ندارد مگر آن که از گازسازها همراه با يک مادهتثبيت کننده حجم يا يک ماده منبسط شونده استفاده شود.

نکته 6-7 از آنجا که حجم­زاييسيمان­هاي منبسط شونده يا مواد منبسط کننده پس از سخت شدن سيمان است بنابراين نقشيدر کاهش نشست خميري دوغاب تازه ندارند. پس براي دوغاب­ريزي زير صفحات در صورتاستفاده از سيمان منبسط شونده يا ماده منبسط کننده لازم است که براي مهار نشستخميري, همراه با آنها از افزودني­هاي کمکي (مانند غليظ کننده­ها) يا موادي که درحالت خميري حجم را افزايش مي­دهند (مانند گازسازها) نيز بهره گرفته شود[10],[8].

6-4-3 کف­زاها

کاربرد اصلي کف­زاهابراي توليد بتن اسفنجي است. بتن اسفنجي يا گازدار[113], فرآورده سبکيمتشکل از سيمان پرتلند (يا آهک) به همراه مصالح ريزدانه سيليسي (مانند ماسه,سرباره, يا خاکستربادي) و آب است که خميري با ساختاري همگن از حباب و بافت اسفنجيپديد آورد[13].

نکته 6-8 - ازآنجا که کف­زاها براي توليد بتني ويژه به کار مي­روند که کاملا با بتن معموليتفاوت دارد, در ادامه هر جا که لازم باشد به ويژگي­هاي بتن اسفنجي ارجاع خواهد شد.

بتن اسفنجي درحالت تازه بسيار روان و بدون آب انداختن و فاقد نشست خميري است[8] (پرکنندگي خوب)و در حالت سخت شده علاوه بر سبک بودن, عايق حرارتي و صوتي بسيار خوبي نيز به شمارمي­آيد (سبک­سازي و عايق­بندي) و به دليل مقاومت کم و تخلخل زياد بنا به نياز بهآساني تخريب و برداشته مي­شود (انسداد موقت). اين ويژگي­ها اين امکان را فراهم مي­آورندکه بتن اسفنجي هم به صورت ساخت درجا (درجاساز)[114] و هم به صورتپيش­ساخته[115] به کار مي­رود.از بتن درجاي اسفنجي (درجاساز) براي شيب­بندي و عايق­ حرارتي و صوتي سقف­ها, شيب­بنديسرويس­هاي بهداشتي, پرکردن ديوارهاي جداکننده توخالي (مانند سيستم قاب فولادي سبک[116]), جايگزين کردنلايه­هاي ضعيف خاک, پرکردن سازه­هاي متروک[117] زيرزميني (مانندتونل, معدن و خط لوله), و انسداد موقت[118] استفاده مي­شود[12]. بتن اسفنجي پيش­ساختههم براي توليد قطعات غيرسازه­اي (بلوک­هاي سبک سقف و ديوار) و هم براي توليد قطعاتو اعضاي سازه­اي باربر به کار مي­رود[13].

6-5 تاثيرحجم­زاها بر ويژگي‌هاي بتن تازه

از آنجا که کاربرداصلي منبسط کننده­ها و کف­زاها به ترتيب براي ساخت "بتن با تکيدگي جبرانشده" و "بتن اسفنجي" است, در بررسي تاثير اين دو دسته از حجم­زاهابنا به نياز, ويژگي­هاي اين نوع بتن­ها مورد اشاره قرار خواهد گرفت.

6-5-1 منبسط کننده­ها

از آنجا که بخشي ازاترينگايت حاصل از واکنش آبگيري سيمان منبسط شونده يا ماده منبسط کننده در همانزمان­هاي اوليه و در خمير تازه شکل مي­گيرد (گو اين که در انبساط خمير سخت شدهنقشي نخواهد داشت) و به دليل ويژگي جذب آب اترينگايت, بتن داراي اين نوع سيمان ياافزودني براي يک مقدار مشخص آب اختلاط نسبت به بتن معمولي سفت­تر است و در عين حالقوام[119]بهتري دارد[2].به بيان ديگر, براي دستيابي به رواني مشخص, اين نوع بتن نسبت به بتن معمولي بهمقدار آب بيشتري نياز دارد[6].به دليل قوام بهتر بتن­هاي داراي افزودني­هاي منبسط کننده, جداشدگي و آب انداختناين بتن­ها کاهش مي­يابد[2].

افزودني­هاي منبسطکننده بر پايه سولفوآلومينات کلسيم در مقادير مصرف کم (6 تا 8 درصد وزن سيمان)هواي اضافي وارد بتن نمي­کنند ولي در مقادير مصرف بيشتر, احتمال هوازايي و کف­زاييدارند[5].

روند افت اسلامپ بتن­هايبا تکيدگي جبران شده, به ويژه در هواي گرم و خشک, بيشتر از بتن معمولي است. دردماهاي محيطي بيشتر از 29 درجه سانتيگراد, مقدار و نرخ تشکيل اترينگايت به اندازه­ايافزايش مي­يابد که مي­تواند سبب افت شديد اسلامپ و گيرش سريع بتن شود, مگر آن کهدماي بتن تازه پايين نگهداشته شود[2].

به دليل کاهش آبانداختن و سفت شدن و گيرش سريع­تر بتن­هاي ساخته شده با سيمان منبسط شونده يا  داراي افزودني منبسط کننده, تکيدگي خميري[120]و احتمال پديد آمدن ترک­هاي ناشي از آن در اين نوع بتن­ها بيشتر از بتن معمولي است[5],[2].

به دليل قوام وچسبناکي ذاتي بتن با تکيدگي جبران شده (حاوي سيمان منبسط شونده يا افزودني منبسطکننده), اين بتن از پرداخت­پذيري بهتري نسبت به بتن معمولي برخوردار است[6].

از آنجا که حجم­زاييمنبسط کننده­ها پس از گيرش و سخت­شدن بتن رخ مي­دهد, در هنگام طرح اختلاط نيازي بهدر نظر گرفتن اين افزايش حجم در محاسبات مربوط به بازده حجمي ‌و تعيين نسبت اجزايتشکيل‌دهنده بتن نيست.

6-5-2 - گازسازها

گازسازها به دليلايجاد تخلخل (گازسازي) در حالت خميري و پيش از گيرش, عموما جرم حجمي بتن,ملات  يا دوغاب تازه را کاهش مي­دهند. هر1% افزايش تخلخل سبب کاهش 1% جرم حجمي مي­شود.

به دليل تفاوتاندازه و پايداري شکلي حباب­هاي توليد شده توسط افزودني­هاي گازساز و هوازا,افزودني­هاي گازساز بر خلاف هوازاها تاثير چشمگيري بر بهبود کارآيي و قوام بتن ياملات تازه ندارند[11],گو اينکه تا حدودي آب انداختن و جداشدگي را کاهش مي­دهند. افزودني­هاي گازسازتاثيري بر زمان گيرش اوليه و نهايي مخلوط ندارند[11].

از آنجا که حجم­زاييگازسازها به منظور جبران و مهار نشست خميري بتن يا ملات تازه است, معمولا نيازي بهدر نظر گرفتن آن در محاسبات مربوط به بازده حجمي ‌و تعيين نسبت اجزاي تشکيل‌دهندهبتن نيست.

 6-5-3 کف­زاها

براي بررسي ويژگي­هايبتن اسفنجي تازه به مراجع [12]و [13]مراجعه شود.

6-6 تاثيرحجم­زاها بر ويژگي‌هاي بتن سخت شده

6-6-1 منبسط کننده­ها

در نسبت آب به سيمانيکسان, به دليل متراکم­تر بودن خمير سيمان و قوي­تر بودن اتصال خمير به سنگدانهدرشت (بهبود ناحيه انتقال), مقاومت­ها مکانيکي بتن با تکيدگي جبران شده (دارايسيمان منبسط شونده يا افزودني منبسط کننده) از بتن معمولي بيشتر است[2].

نکته 6-9 عوامل موثر بر روند کسب مقاومت بتن با تکيدگي جبران شده همان عواملي هستند که برروند کسب مقاومت بتن معمولي (مانند نسبت آب به سيمان, عمل آوري, پوزولان, و ....)تاثير مي­گذارند[6].

Shrinkage 01پس از انبساط و افزايش حجم, ويژگي­ها وعوامل موثر بر تکيدگي خشک شدن در بتن با تکيدگي جبران شده همان ويژگي­ها و عواملياست که بر تکيدگي خشک شدن بتن معمولي تاثيرگذار است. مقايسه رفتار بتن معمولي وبتن با تکيدگي جبران شده در برابر تکيدگي ناشي از خشک شدن  در شکل 6-9 نشان داده شده است[6].

 

 

 

 

 

شکل 6-9 مقايسه تکيدگي ناشي ازخشک شدن بتن با تکيدگي جبران شده (داراي سيمان يا افزودني منبسط شونده) با بتنمعمولي

 

انبساط مقيد بتن,نبود آب انداختن, ترک خوردگي اندک يا حذف شدن ريزترک­هاي ناشي از تکيدگي خشک شدن,و بهبود ويژگي­هاي ناحيه انتقال خمير و سنگدانه از جمله دلايلي هستند که باعث مي­شوندبتن با تکيدگي جبران شده (داراي سيمان منبسط شونده يا افزودني منبسط کننده) درنسبت آب به سيمان يکسان با بتن معمولي, از ساختاري متراکم­تر و ناتراواتر نسبت بهبتن معمولي برخوردار باشد[2].به بيان ديگر, در نسبت آب به سيمان ثابت, پايداري[121]بتن با تکيدگي جبران شده در برابر سايش, فرسايش و محلول­هاي زيان­آور از بتنمعمولي بيشتر است[6],[2].

6-6-2 گازسازها

گازسازها به دليلافزايش تخلخل بتن، مقاومت فشاري بتن سخت‌شده را کاهش مي‌دهند. معمولا به ازاي هر1% افزايش حجم گاز در بتن, مقاومت فشاري آن حدود 5% کاهش مي­يابد[14].

افزودني­هاي گازسازنقشي در مهار و کنترل تکيدگي ناشي از خشک شدن و کربناتي شدن ندارند[14].ساختار حباب­هاي حاصل از گازسازها نقشي در بهبود پايايي در برابر چرخه­هاي يخ­زدنو آب شدن ندارد[14].

6-6-3 کف­زاها

براي بررسي ويژگي­هايبتن اسفنجي سخت شده به مراجع [12]و [13]مراجعه شود.

6-7- تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد حجم­زاها

همانگونه كه وجودماده افزودني حجم­زا روي نسبت اجزا و ويژگي‌هاي بتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقداراجزاي تشكيل‌دهنده بتن نيز تاثيري متقابل بر عملكرد حجم­زاها دارد.

6-7-1- منبسط کننده­ها

نوع و مقدارآلومينات­ها, سولفات کلسيم, و آهک آزاد موجود در مخلوط بر روند تشکيل اترينگايتتاثيرگذار است. وجود آهک براي مراحل اوليه و نهايي تشکيل اترينگايت نقشي حياتيدارد زيرا وجود آهک سبب اشباع شدن فاز مايع با يون­هاي کلسيم (Ca++) است که در تشکيل اترينگايت (سولفوآلوميناتکلسيم) نقشي اساسي دارد. ساختار بلوري و اندازه ذرات افزودني منبسط کننده بر پايهسولفوآلومينات کلسيم (CSA)تعيين کننده روند و مدت زمان ايجاد انبساط است[5].

براي مقادير مصرفثابت افزودني منبسط کننده, با افزايش مقدار سيمان در مخلوط بتن ميزان انبساط نيزافزايش مي­يابد[5].

افزودني­هاي هوازاتاثيري بر واکنش انبساطي ندارند هر چند که استفاده از منبسط کننده­ها در بتنهوازايي شده ممکن است به افزايش مقدار هواي ايجاد شده بيانجامد[6].شتاب­دهنده­ها و به ويژه کلريدکلسيم به دليل تسريع روند تشکيل اترينگايت در ساعاتاوليه و شتاب دادن به روند کسب مقاومت بتن (يکي از عوامل مهارکننده انبساطاترينگايتي), مقدار انبساط نهايي حاصل از منبسط کننده­ها را کاهش مي­دهند[5].

برخي از کاهنده­هايآب و کندگيرکننده­ها ممکن است با افزودني­هاي منبسط کننده يا سيمان­هاي منبسطشونده سازگار نباشند و واکنش تشکيل اترينگايت را شتاب دهند. اين موضوع معمولا سببکاهش انبساط خواهد شد[6].

پوزولان­ها به ويژهدوده سيليسي و خاکستر بادي از طريق مصرف کردن و کاهش غلظت يون کلسيم (Ca++) و يون هيدروکسيل (OH-) در مخلوط (واکنش پوزولاني) که در روندتشکيل اترينگايت دخيل هستند, سبب کاهش تشکيل اترينگايت و کاهش انبساط مي­شوند[6],[5].

6-7-2- گازسازها

آهنگ و دوره زمانيآزاد کردن گاز توسط افزودني­هاي گازساز به ريزي و ترکيبات سيمان (به ويژه مقدارقليايي آن) بستگي دارد[14].با افزايش ريزي و مقدار قليايي سيمان, روند واکنش گازسازها و آزادشدن گاز شتاب مي­گيرد.در مخلوط­هاي خيلي روان نيز امکان از دست رفتن بخشي از گاز توليد شده, پيش از گيرشوجود دارد. نوع سيمان نيز مي­تواند بر آهنگ يا روند توليد گاز و زمان شروع انبساطتاثير داشته باشد[11].

نکته 6-10 ويژگي­هاي سيمان مصرفي در مورد گازسازهايي که گاز اکسيژن يا نيتروژن توليد و آزادمي­کنند, تاثيري بر روند واکنش ندارد زيرا شروع و کنترل روند واکنش در اين نوعگازسازها توسط جزء فعال­کننده انجام مي­شود[11].

6-7-3- کف­زاها

براي بررسي تاثيراجزاي متشکله بر ويژگي­هاي بتن اسفنجي تازه و سخت شده به مراجع [12] و [13]مراجعه شود.

6-8- تاثير عوامل محيطي و اجرايي

چگونگي و زماناختلاط، دماي محيط و بتن، و شرايط عمل آوري بتن از جمله عوامل مهم و تاثيرگذار برعملكرد افزودني‌هاي حجم­زا هستند.

از آنجا که مقدارانبساط ايجاد شونده به يکنواختي پخش شدن افزودني منبسط کننده بستگي دارد, زماناختلاط اوليه بتن با تکيدگي جبران شده از بتن معمولي بايد بيشتر باشد. از سوي ديگرزمان اختلاط خيلي طولاني, به ويژه در دماهاي زياد, ممکن است کاهش چشمگيري در مقدارانبساط نهايي پديد آورد[5].افزودن آب در پاي کار به داخل کاميون همزن براي جبران افت اسلامپ بتن, نه تنهاباعث کاهش مقاومت مي­شود بلکه کاهش انبساط را نيز به دنبال دارد[6].

توصيه مي­شود کهدماي بتن با تکيدگي جبران شده در زمان بتن­ريزي بيشتر از 32 درجه سانتيگراد نباشد وزمان ساخت و حمل (از لحظه اختلاط مواد سيماني و آب) در دماهاي زيادتر از 30 درجهسانتيگراد از يک ساعت فراتر نرود. در دماهاي کمتر از 30 درجه سانتيگراد, اين زمانمي­تواند تا 5/1 ساعت افزايش يابد[6].

به دليل تاثير عملآوري بر ميزان انبساط بتن­هاي داراي افزودني منبسط کننده بر پايه سولفوآلوميناتکلسيم, عمل آوري اين نوع بتن­ها از اهميت ويژه­اي برخوردار است. در مواردي که ازروش عمل آوري مرطوب استفاده شود مقدار انبساط به دست آمده نسبت به زماني که ازماده عمل آوري استفاده شده باشد بيشتر است[5].

به دليل آن که عملکردبتن با تکيدگي جبران شده به انبساط مقيد بستگي زيادي دارد, لازم است که در هنگامبتن­ريزي دقت شود که ميلگردها در موقعيت درست قرار گرفته باشند[6].

در هنگام ريختن بتن,ملات يا دوغاب داراي افزودني گازساز بايد دقت شود که ناحيه مورد نظر کاملا محصورباشد تا از انبساط آزاد جلوگيري شود.

6-9- رهنمودهاي كاربردي

چنانچه اطلاعات كافيو معتبر از كاربرد يك افزودني حجم­زا در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثيرافزودني بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. اين آزمايش‌ها بايد با توجه بهشرايط آب و هوايي مورد انتظار، روش و امكانات عملي ساخت و اجراي بتن و با استفادهاز مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد.

اگرچه راهنمايي‌هايبسيار سودمندي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايرانبراي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها براي شرايط استاندارد وآزمايشگاهي در نظر گرفته شده‌اند. بنابراين بهتر است ضمن پيروي از آنها اقدام بهانجام آزمايش‌هاي كارگاهي[122]نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه كرد.

براي نحوه نگهداري وانبارکردن افزودني‌هاي حجم­زا به بخش 1-12 فصل يکم مراجعه شود.

آموزش کاربران وآگاه کردن آنان در مورد حساسيت و اثرات منفي احتمالي ناشي از مصارف نادرست وخطاهاي پيمانه کردن افزودني حجم­زا الزامي و بسيار سودمند خواهد بود.

6-10- ارزيابي و انتخاب ماده حجم­زا

براي ارزيابي وانتخاب افزودني حجم­زا، علاوه بر موارد گفته شده در بخش‌هاي 1-7 و 1-8  فصل يکم، لازم است موارد زير نيز در نظر گرفتهشوند.

از آنجا که هدف اصلياز کاربرد افزودني­هاي حجم­زا, کنترل تکيدگي نشست بتن تازه يا جبران تکيدگي خشکشدن بتن سخت شده است, انتخاب روش آزمون و اندازه­گيري تکيدگي بسيار راهگشا خواهدبود. برخي از روش­ها مقدار نشست خميري يا انبساط آزاد را تا پيش از گيرش اندازه مي­گيرند,برخي ديگر انبساط مقيد را پس از سخت شدن نشان مي­دهند, برخي ديگر انبساط آزاد راپس از سخت شدن اندازه­گيري مي­کنند, و دسته­اي از اين آزمايش­ها نيز انبساط آزادرا پس از سخت شدن مي­سنجند در حالي که نمونه در حالت خميري و پيش از گيرش کاملامحصور شده است. بسته به خواص مورد انتظار بايد روش آزمايش مناسب انتخاب شود. گسترهکاربرد آزمون­هاي مختلف براي اندازه­گيري تکيدگي در جدول 6-1 گردآوري شده است.

روش نمونه­گيري برايتعيين مقاومت فشاري دوغاب­هاي حاوي مواد منبسط کننده يا گازساز از اهميت ويژه­ايبرخوردار است. معمولا به دليل رواني زياد اين دوغاب­ها, آنها را در دو لايه درونقالب مي­ريزند و هر لايه را با پنج ضربه انگشت پوشيده با دستکش متراکم مي­کنند. پساز اينکه دوغاب اندکي سفت شد, روي قالب را با صفحه­اي فلزي مي­پوشانند و آن را بهکمک گيره يا با قراردادن وزنه روي آن به مدت 24 ساعت در جاي خود محکم نگه مي­دارند[10].

جدول 6-1 آزمون­هاي مختلف اندازه­گيري نشست خميري و تکيدگي خشک شدن

رديف

استاندارد

شرح

گستره

کاربرد و يادداشت

1

ASTM C157

روش آزمون استاندارد براي تغيير طول ملات و بتن سخت شده ساخته شده با سيمان هيدروليکي

- اندازه­گيري تغيير طول آزاد بتن يا ملات سخت شده (ساخته شده با مصالح مصرفي) در شرايط رطوبتي گوناگون.

- براي اندازه­گيري نشست خميري کاربرد ندارد.

- براي ارزيابي و مقايسه نسبي رفتار بتن­هاي مختلف در برابر تغييرات رطوبتي سودمند است.

 

2

ASTM C596

روش آزمون استاندارد براي تکيدگي خشک شدن ملات ساخته شده با سيمان هيدروليکي

- اندازه­گيري تکيدگي خشک شدن آزاد ملات (ساخته شده با ماسه استاندارد).

- نشست خميري را اندازه نمي­گيرد.

- براي مقايسه و ارزيابي نسبي رفتار تکيدگي سيمان­هاي مختلف سودمند است.

- به دليل مقيد نبودن, براي ارزيابي سيمان منبسط شونده يا ماده منبسط کننده به کار نمي­آيد.

3

ASTM C806

روش آزمون استاندارد براي انبساط مقيد ملات ساخته شده با سيمان منبسط شونده

- اندازه­گيري انبساط مقيد ملات سخت شده ساخته شده با سيمان منبسط شونده يا سيمان معمولي همراه با ماده منبسط کننده.

- بررسي عملکرد و ارزيابي سيمان منبسط شونده يا ماده منبسط کننده.

- براي اندازه­گيري و بررسي نشست خميري کاربرد ندارد.

4

ASTM C827

روش آزمون استاندارد براي تغيير ارتفاع آزمونه­هاي استوانه­اي مخلوط­هاط سيمان در سنين اوليه

- اندازه­گيري انبساط آزاد (در امتدادهاي عرضي محصور و در امتداد طولي آزاد) مخلوط در سنين اوليه (تا پيش از گيرش يا پس از آن) به روش باريکه نور.

- اندازه­گيري نشست خميري در دوغاب­هاي سيماني.

- اندازه­گيري تغيير طول دوغاب سخت شده در سنين اوليه.

5

ASTM C878

روش آزمون استاندارد براي انبساط مقيد بتن با تکيدگي جبران شده

- اندازه­گيري انبساط مقيد بتن سخت شده ساخته شده با سيمان منبسط شونده يا سيمان معمولي همراه با ماده منبسط کننده.

- تعيين مقدار افزودني منبسط کننده مورد نياز براي جبران تکيدگي يا دستيابي به مقدار انبساط معين در بتن سخت شده.

6

ASTM C940

روش آزمون استاندارد براي انبساط و آب انداختن دوغاب­هاي تازه براي بتن با سنگدانه پيش آکنده در آزمايشگاه

- اندازه­گيري تغيير طول و انبساط آزاد (در امتدادهاي عرضي محصور و در امتداد طولي آزاد) و پايداري (جدانشدگي) دوغاب تازه تا پيش از گيرش.

- اندازه­گيري نشست خميري در دوغاب­هاي سيماني.

- اندازه­گيري آب انداختن دوغاب تازه.

- بررسي پايدار بودن (همگني) دوغاب تازه تا پيش از گيرش.

7

ASTM C1090

روش آزمون استاندارد براي اندازه­گيري تغييرات ارتفاع آزمونه­هاي استوانه­اي دوغاب­هاي سيمان هيدروليکي

- اندازه­گيري انبساط آزاد (در امتدادهاي عرضي محصور و در امتداد طولي آزاد) دوغاب سخت شده­اي که تا پيش از گيرش کاملا محصور شده است.

- بررسي رفتار و عملکرد دوغاب سخت شده در زير صفحه ستون و در محيط محصور.

- نشست خميري را اندازه نمي­گيرد.

 

 6-11 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابتبودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شودو برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمون‌هاي لازم براي شناسايي و تاييدافزودني‌ها شامل: تعيين درصد مواد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي،مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH)، و برخي موارد ديگر مي‌باشند.

معمولا با كنترلرنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هايوارده به كارگاه را تاييد يا رد كرد.

6-12 مراجع فصلششم

[1]-  Mindess S., Francis Young J. and Darwin D.,"Concrete", 2nd Ed,  Prentice Hall, 2003.

[2]-  Mehta andMonteiro, "CONCRETE; Microstructure, Properties, and Materials", 3rdEd,   McGraw-Hill, 2006.

[3]- Joseph F. Lamond and James H. Pielert,"Significance of Tests and Properties of Concrete and Concrete MakingMaterials", ASTM STP169 D, 2006

[4]- Page C.L. and Page C.M., "Durability ofConcrete and Cement Composites", CRC Press, 2007

[5]-Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rdEd., 1999, E & EN SPON.

[6]-ACI 223 – 98, "Standard Practice for the Use of Shrinkage CompensatingConcrete", MCP-ACI 2009.

[7]-Kosmatka S.H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control ofConcrete Mixtures",14th ed., PCA – 2002.

[8]- John Newman and Ban Seng Choo, "AdvancedConcrete Technology; Constituent Materials", Elsevier, 2003.

[9]-Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4thEd., 1998, Arnold.

[10]-ACI 351.1R – 99 (Reapproved 2008), "Grouting Between Foundations and Basesfor Support of Equipment and Machinery", MCP-ACI 2009.

[11]-REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

[12]-ACI 523.1R – 06, "Guide for Cast-in-Place Low-Density CellularConcrete", MCP-ACI 2009.

[13]-ACI 523.2R – 96, "Guide for Precast Cellular Concrete Floor, Roof, andWall Units", MCP-ACI 2009.

[14]-ACI 212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2009.

 

 

 

 

افزودنيهاي شيميايي بتن

(مشخصات فني و لزوم استفاده از آنها )

گزارشكميته شماره 86- 2212افزودني هاي بتن- انجمن بتن ايران

انتظاراتگوناگون از كيفيت بتن جهت توليد بتني  باكارآئي مناسب، در مرحله اول، و با مقاومت و دوام كافي در برابر شرايط محيطيگوناگون، در مرحله نهائي و سخت شده ،  نقشافزودني هاي شيميايي در برآورده نمودن اين انتظارات رابرجسته ساخته است.

 لزوم شناخت جامع و كامل دست اندركاران صنعت بتنبا ويژگي هاي اين مواد و آشنايي با كاربرد آنها انجمن بتن ايران را بر آن داشت تا با تدوين نشريه فني ويژه افزودني هايشيميايي بتن دو هدف مشخص را دنبال نمايد: ابتدا بيان ويژگي هاي اين مواد در چهارچوبآيين نامه و استانداردهاي داخلي و بين المللي ،و دوم ارايه طبقه بندي و لزومكاربرد آنها مطابق با نياز كارگاه ها و شرايط اقليمي ايران .

اينمسئوليت بر عهده كميته افزودني هاي بتن كه گروهي از متخصصين دست اندركار توليد،مصرف ودانش اين مواد را تشكيل مي دهند قرارگرفت .

 اين كميته طي جلسات متعدد و با مطالعه و بررسياطلاعات و مدارك فني موجود و مطابقت آن­ها با شرايط اقليمي ايران اقدام به تدويننشريه فنی افزودني­هاي بتن نموده است كه با آماده شدن هر بخش به همراه فصلنامه انجمن بتن ايران در اختيارصاحبنظران  قرار مي­گيرد تا باارسال نظرات وپيشنهاداتخود كميته را درتكميل وظيفه اي كه بعهده گرفته است ياري نمايند.

 متن حاضر قسمت اول از اين مجموعه است که شاملکلياتی در باره افزودنی های شيميايی بتن می باشد. پس از درج كليه بخش ها درمجلهانجمن و جمع آوري نظرات و پيشنهادات دريافت شده انجمن  اقدام به چاپ نشريه فنی جامع افزودني­هاي بتنخواهد نمود.

ازتمامي صاحب نظران ارجمند درخواست مي­گردد جهت بهبود كيفيت و افزايش بار علمي ايننشريه نظرات ارزشمند  و سازنده خود را بهانجمن بتن ارسال دادند تا در ويرايش نهايي مورد توجه قرارگيرد.

 

واژههاي كليدي : آني گير، آبگيري ، زودسخت كننده،پاياگر، فرا روان كننده، هوازا هوازدا، پيوند زا، رنگ بخش.

1-کليات

افزودني[123] ماده‌اي به غير ازسيمان پرتلند، سنگدانه، و آب است که به صورت پودر (گَرد) يا مايع(آبکی)، به عنوانيکي از مواد تشکيل‌دهنده بتن و براي اصلاح خواص بتن، کمي قبل از اختلاط، در حيناختلاط و يا قبل ازدرجا ريختن به آن افزوده مي‌شود[1]. به عبارت ديگر،افزودني‌ها اجزايي از بتن به غير از سيمان هيدروليکي، آب، سنگدانه‌ها و اليافهستند كه براي اصلاح و بهبود خواص بتن و ملات تازه و سخت‌شده، به بتن افزوده مي‌شوند[2]. افزودني‌هاي بتن بهدو گروه مواد افزودني شيميايي و معدني تقسيم مي‌شوند.

 افزودني‌هاي شيميايي[124] از فرآوري، ترکيب کردنيا آميزه‌کاري مواد آلي و معدني در يک فرآيند شيميايي به دست مي‌آيند و در حالتهايپودر يا مايع و در مقاديرکم معمولا تا حداکثر 5 درصد وزن مواد سيماني در زمان ساختو اختلاط و يا درست پيش از ريختن بتن، به مخلوط اضافه مي‌شوند.

افزودني‌هاي معدني[125] که يا به طور طبيعييافت مي‌شوند و يا از محصولات جانبي صنعتي هستند، به سه دسته مواد خنثي، پوزولان‌ها،و مواد شبه سيماني تقسيم مي‌شوند[1] و براي بهبود و اصلاحخواص مخلوط‌هاي سيماني در مقادير مصرف عموما بيشتر از 5 درصد وزن سيمان و در زماناختلاط 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 وافزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي شيميايي با مواد سيماني در حالهيدراته شدن( آبگيري 4) 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 ازافزودني‌هاي شيميايي هستند که در فرآيند واکنش آبگيري[126] سيمان تاثير مستقيمندارند گو اينکه ممکن است بر روند و آهنگ آن تاثير بگذارند. اين افزودني‌ها عموماتا پيش از گيرش اوليه بتن، تاثير و کارکرد خود را نشان مي‌دهند و تاثير آنها پس ازگيرش، در بتن سفت‌شده و سخت‌شده ادامه نمي‌يابد[3]. از جمله اين افزودني‌هامي‌توان به کاهنده‌هاي آب، هوازاها، گازسازها، کف‌زاها، هوازُداها، ضد آب‌شستگي‌ها،آسان‌کننده‌هاي پمپاژ، رنگ‌بخش‌ها، و پيوندزاها اشاره کرد.

مواد افزودني با عملکرد شيميايي يا در فرآيندو روند واکنش آبگيري سيمان پيش از گيرش تاثير مي‌گذارند و يا ريزساختار محصولاتآبگيري را پيش و پس از گيرش، دستخوش تغيير مي‌کنند. بنابراين واکنش افزودني‌هايشيميايي علاوه بر زمان پيش از گيرش، ممکن است در مراحل سخت‌شدن بتن نيز ادامه يابد[3]. کُندگيرکننده‌ها،زودگيرکننده‌ها، زودسخت‌کننده‌ها (زودرَس‌کننده‌ها)، منبسط‌کننده‌ها، کنترل‌کننده‌هايواکنش آبگيري (هيدراسيون)، و ناگيرکننده‌ها در زمره افزودني‌هاي با عملکرد شيمياييهستند.

مواد افزودني با عملکرد فيزيکي- ‌‌شيميايياگرچه در فرآيند واکنش شيميايي آبگيري سيمان دخالت  نمي‌کنند ولي با وارد شدن اين مواد شيمياييويژه به درون بتن، برخي از واکنش‌هاي شيميايي يا رفتارهاي فيزيکي بتن سخت‌شده  در آينده را کنترل مي‌کنند[3]. بازدارنده‌هايخوردگي، کاهنده‌هاي انبساط واکنش قليايي سيليسي، نم‌بندها، کاهنده‌هاي تراوايي،قارچ‌کُش‌ها، ميكروب‌كش‌ها، و حشره‌كش‌هادر اين رده از افزودني‌ها قرار مي‌گيرند.

1-2- دسته‌بندي‌افزودني‌هايشيميايي

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

دسته 1 - کاهنده‌هاي آب

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

 دسته2 هوازاها

افزودني هائي هستند  که در حين اختلاط، ساختاري همگن از ريزحباب‌هايناپيوسته در بتن، ملات، يا خمير سيمان پديد مي‌آورند و باعث بهبود کارآيي و افزايشدوام در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن مي‌شوند.

دسته 3 - کُندگيرکننده‌ها

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

دسته 4 شتاب‌دهنده‌ها(تسريع‌کننده‌ها)

شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها) با تندکردنروند آبگيري سيمان موجب زودگيري، زودسخت‌شدن، يا هر دو مي‌شوند. شتاب‌دهنده‌هاشامل زودگيرکننده‌ها، 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) سخت‌شده به کار مي‌روند. اين افزودني‌ها دربرگيرنده  جبران‌کننده‌هاي جمع‌شدگي، گازسازها، و کف‌زاهاهستند.

دسته 6 - پاياگر‌ها (دوام‌‌بخش‌ها)

پاياگرها با کاستن از درون‌رفت (نفوذ) عواملزيان‌آور، پايش (محافظت) ميلگردها، يا کنترل واکنش‌هاي زيانبار، پايايي بتن سخت‌شدهرا بهبود مي‌بخشند. کاهنده‌هاي تراوايي، نم‌بندها، بازدارنده‌هاي خوردگي، و کاهنده‌هايانبساط واکنش قليايي سيليسي در اين دسته از افزودني‌ها جاي مي‌گيرند.

دسته 7 - افزودني‌هاي خاص(متفرقه )

افزودني‌هاي خاص دسته‌اي از افزودني‌هايشيميايي با کاربرد ويژه و محدود هستند. ضديخ‌ها، رنگ‌بخش‌ها، هوازداها، آسان‌کننده‌هايپمپاژ، ضد آب‌شستگي‌ها، کنترل کننده‌هاي واکنش آبگيري، پيوندزاها (لاتکس)، قوام‌بخش‌هانمونه‌هايي از افزودني هاي خاص هستند.

1-3- کارکرد ‌افزودني‌هايشيميايي

هر ماده افزودني‌ باکارکرد 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 كننده علاوه بر کاهشمقدار آب، 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 اثرات جانبي کُندگيري يا هوازايي نيز داشته باشند.اثر جانبي تاثير ناخواسته و در مواردي حتي نامطلوبي است که افزودني بر سايرويژگي‌هاي بتن دارد و بايد به خاطر داشت که با کارکرد فرعي تفاوت دارد.

نکته 1-2 - گسترش روزافزون انواع افزودني‌ها وکاربردهاي موثر آن‌ها ممکن است به پيدايش افزودني‌هاي جديدي بيانجامد که در ايندسته‌‌بندي هفت‌‌گانه جاي نگيرند. در چنين مواردي نقش آيين‌نامه‌ها، دستورالعمل‌هاو مشخصات فني خاص که از طرف توليدکنندگان و يا مجامع علمي ‌معتبر بين‌المللي صادرمي‌شوند جايگاه ويژه‌اي براي ارزيابي و پذيرش اين افزودني‌ها به خود اختصاص مي‌دهندو معياري براي سنجش اين نوع مواد به شمار مي‌آيند.

1-4- دلايل و مزاياياستفاده از افزودني‌هاي شيميايي

بتنبايد همگن، كارآ، پرداخت‌پذير، مقاوم، پايا ، و کم‌تراوا باشد. در بسياري از مواردبا انتخاب مصالح و نسبت اختلاط مناسب و به کاربستن روش‌ها و استفاده از تجهيزاتمناسب و افراد کارآزموده مي‌توان به اين ويژگي‌ها دست يافت. بهره‌گيري از افزودني‌هايشيميايي در کنار مزاياي بيشماري که دارند، دستيابي به اين ويژگي‌ها را امکان‌پذيرترو آسان‌تر خواهد کرد. در اين راستا، مهمترين دلايل و مزاياي استفاده از افزودني‌هايشيميايي را مي‌توان به شرح زير 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 استکه به آساني قابل محاسبه و سنجش است. از جمله اين صرفه‌جويي‌ها مي‌توان به ‌کاهشمقدار سيمان و آب، افزايش بهره‌وري نيروي انساني، کم‌شدن زمان اجرا، سهولت وافزايش راندمان عمليات بتني، فراهم کردن امکان استفاده از سنگدانه‌ها و مصالح دردسترس، سهولت انتقال و ريختن بتن، سرعت بخشيدن در بازکردن قالب و سهولت در بسياريديگر از موارد اجرايي اشاره کرد.

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

صرفه‌جويي نهان دربرگيرنده کاهش هزينه‌هايسرمايه‌گذاري است. از جمله اين موارد مي‌توان به کاهش استهلاک تجهيزات و ماشين‌آلات،کاهش احجام و ابعاد اعضاي سازه، امکان طراحي‌هاي متنوع، استفاده بهينه از زمين باطراحي سازه‌هاي بلندتر، و امکان حذف نماسازي اشاره کرد.

هر يک از افزودني‌ها ممکن است تنها يک يا چندمزيت اقتصادي را به ارمغان آورند که بايستي در هنگام محاسبه هزينه‌هاي صرفه‌جوييشده مورد 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 هر روشديگري است. با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي مي‌توان خواص بتن تازه را متناسب باشرايط اجرايي و محيطي تنظيم و ويژگي‌هاي بتن سخت‌شده را مطابق با ضوابط فني وشرايط بهره‌برداري اصلاح کرد.

خواصي از بتن تازه را که مي‌توان با استفادهاز افزودني‌هاي 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 مي‌توانبا استفاده از افزودني‌هاي شيميايي اصلاح کرد يا بهبود بخشيد عبارتند از: تسريع ويا تاخير 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 در شرايط سخت و دشوار

برخي از افزودني‌هاي شيميايي امکان اجرا وادامه عمليات بتن‌ريزي را، با حفظ کيفيت خواسته‌شده، در شرايط آب و هوايي نامساعدفراهم مي‌آورند. براي مثال با استفاده از روان‌کننده‌هاي کندگير مي‌توان بتن را درمسافت‌هاي طولاني حمل يا تا فواصل زياد پمپ کرد؛ قوام‌بخش‌ها و ضد آب‌شستگي‌ها،عمليات بتن‌ريزي در زير آب را آسان‌تر مي‌کنند؛ زودسخت‌کننده‌ها امکان بتن‌ريزي درهواي سرد را فراهم مي‌کنند؛ و با استفاده از فراروان‌کننده‌ها مي‌توان بتن را درنقاط با ‌دسترسي کم، مانند زير لوله‌هاي آبرسان به توربين در نيروگاه‌هاي برق‌آبي،بدون نياز به لرزاندن (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 کهدر انتخاب مصالح و نسبت اجزاي بتن دقت شود، جز با استفاده از افزودني‌ها قابلدستيابي نيستند. از جمله اين ويژگي‌ها و خواص منحصر به فرد که تنها با استفاده ازافزودني‌هاي شيميايي به دست مي‌آيند مي‌توان به هوازايي، کف‌زايي، خودتراکمي،زودگيري، زودسخت‌شدگي، کُندگيري، و انبساط‌زايي اشاره کرد.

1-4-6 - هماهنگي با مسايل زيست محيطيو 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 محيطزيست است که با کمک افزودني‌هاي شيميايي قابل دستيابي هستند.

1-4-7 - کمک به توسعه پايدار

کاهش مصرف سيمان از يک سو با صرفه‌جويي درمصرف منابع طبيعي (مواد خام اوليه) و از سوي ديگر با کاهش گازهاي گلخانه‌اي ناشياز توليد 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 اصطلاحا "بي‌نياز از انرژي"[127] ناميده مي‌شود، بهصرفه جويي در مصرف انرژي مي‌انجامد و به توسعه پايدار کمک مي‌کند. بهبود پاياييسازه‌هاي بتني در زمان بهره‌برداري که در اثر استفاده از مواد افزودني به دست مي‌آيدنيز با افزايش عمر مفيد سازه به توسعه پايدار کمک خواهد کرد.

نکته 1-3- صرف‌نظر از تمامي موارد گفته شده، بايد بهخاطر داشت كه هيچ افزودني را، از هر نوع و مقداري كه باشد، نمي‌توان جانشيني برايطرح مخلوط و اجراي مناسب بتن انگاشت.

1-5- مشخصات افزودني‌هايشيميايي

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

1-6- نمونه‌برداري

براي آزمودن،ارزيابي و بازرسي افزودني‌ها بايستي 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 محموله‌هايمتعدد وارده به کارگاه.

ت- آشکارشدن هر گونهناسازگاري افزودني با اجزاي تشکيل دهنده بتن، به ويژه سيمان، و پديدار شدن هر گونهاثر نامطلوب افزودني بر روي بتن.

توليدكننده موادافزودني ملزم است گواهي نمايد كه هر محموله‌ي جداگانه با استانداردهاي ملي ايرانيا با مشخصات فني ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌المللي پذيرفته شده در پروژهمطابقت دارد. مشخصات فني ارايه شده از سوي توليدکننده بايستي بيان‌کننده توانايي‌ها ومحدوديت‌هاي کاربرد هر افزودني باشد.

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 و افزودني دريک کارگاه به معناي ويژگي مطلق آن افزودني نمي‌باشد و نمي‌توان اين نتايج را بهساير کارگاه‌ها تعميم داد و حتي تغييرات در نوع سيمان، سنگدانه‌ها، يا روش‌هاي بتن‌ريزينيازمند تکرار آزمايش‌ها مي‌باشد.

نکته 1-5- پس از اطمينان از عملکرد يک افزودنيدر مراحل 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- ارزيابيافزودني‌ها

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[128]  مخلوط را تغيير دهد، همان‌گونه كه اغلب پيش مي‌آيد،تغيير در خواص بتن تنها به دليل تاثيرات مستقيم افزودني نخواهد بود و مي‌تواندناشي از تغيير در نسبت اجزاي تشکيل‌دهنده بتن نيز ‌باشد. در چنين مواردي مادهافزودني بايد مانند مواد سيماني، سنگ‌دانه و آب به عنوان يكي از اجزاي تشکيل‌دهندهبتن 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 در کنارصرفه‌جويي‌هاي اقتصادي که افزودني در اجراي عمليات بتني به همراه دارد مورد بررسيو توجه قرار داد.

اگرچه کارکرد و تاثير اصلي يک ماده افزودني برروي خواص بتن تازه و سخت شده معمولا ملاک اصلي ارزيابي و انتخاب افزودني است وليمزيت‌هاي جنبي هر محصول نيز قابل توجه توليدکنندگان بتن آماده، پيمانکاران، مجريانو کارفرمايان مي‌باشد و از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. از جمله اين مزيت‌ها مي‌توانبه خواصي چون: کارپذيري، سهولت پمپاژ و قالب پذيري، پرداخت سطح، کسب مقاومت‌هايزودرس، استفاده سريع‌تر از قالب‌ها، شکل ظاهري سطوح بتني و حذف و يا کاهش زمانلرزاندن اشاره نمود.

براي کنترل کيفيت افزودني‌ها، علاوه بريکنواختي مشخصات ظاهري، يکنواختي عملکرد آن‌ها بر بتن نيز بايستي مورد ارزيابيقرار گيرد.

1-9- ملاحظاتي درمصرف 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 رفتارهايگيرشي ناهنجار را شناسايي کرد. سفت شدن زود هنگام اغلب به دليل تغييرات در روند واكنشبين تري‌كلسيم‌آلومينات و يون سولفات موجود رخ مي‌دهد. کندگيري بيش از اندازه مي‌تواندناشي از به تاخير افتادن آبگيري سيليكات كلسيم به دليل استفاده بيش از اندازهافزودني‌ يا كاهش دماي محيط اطراف باشد.

از ملاحظات مهم ديگردر استفاده از مواد افزودني مي‌توان به محدوديت مقدار مجاز يون كلر در بتن اشارهکرد. اين محدوديت‌ها در آيين‌نامه‌ بتن ايران داده شده است. معمولاً اين محدوديت‌هابه صورت حداكثر درصد يون كلر نسبت به جرم (وزن) سيمان بيان مي‌شوند، اگرچه گاهيمقدار يون کلر "حل‌شونده در آب" موجود در بتن نيز ملاک سنجش قرار مي‌گيرد.صرف‌نظر از آن‌كه اين حد چگونه تعيين مي‌شود، مصرف كننده بايد ميزان يونكلر موجود در افزودني مورد نظر را بداند تا در هنگام تعيين مقدار مصرف افزودني، ازحدود تعيين شده براي مقدار يون کلر فراتر نرود.

نکته 1-6 - استفاده كننده بايد آگاه باشد كهحتی با فرض نبودن يون کلر در ساختار يک افزودنی شيميايی، همواره احتمال وارد شدنيون کلر از طريق آب مصرفی برای توليد افزودنی مايع وجود دارد، زيرا افزودني‌هااغلب به كمك آب ساخته‌ مي‌شوند كه حاوي مقادير كم ولي قابل اندازه‌گيري يون كلرهستند. بنابراين در برخورد با اصطلاحاتي نظير "بدون كلر" بايد احتياطکرد.

1-10- آماده‌سازي وپيمانه‌كردن مواد افزودني

استفاده موفقيت‌آميزاز افزودني‌ها تا حدود زيادي به روش‌هاي آماده‌سازي و پيمانه‌کردن آنها بستگيدارد. هرگونه کوتاهي در آماده‌سازي و پيمانه‌کردن مي‌تواند تاثيرات چشمگيري برخواص، عملكرد و يكنواختي بتن داشته باشد. بيشتر مواد افزودني رايج در بازار بهصورت مايعات آماده مصرف هستند كه يا در هنگام اختلاط در مرکز بتن‌ساز به مخلوط يادر پاي کار به بتن افزوده مي‌شوند.

مواد افزودني پودريمانند رنگ‌دانه‌ها،  منبسط‌كننده‌ها و آسان‌کننده‌هايپمپاژ كه داراي مقدار مصرف اندک هستند اغلب به صورت دستي و با پيمانه اضافه مي‌شوند.برخی ديگر مانند شتاب‌دهنده‌ها، كاهنده‌هاي تراوايي، و پيوندزاها كه اغلب درمقادير كافي براي يك  واحد وزنی سيمان و يايک حجم بتن بسته‌بندي مي‌شوند.

طرح های اختلاط جديدبرای توليد بتن  با عملكرد بالا( بتنتوانمند )  گاه به تعداد دو يا بيشتر، موادافزودني آميخته مي‌شوند. اين افزودني‌ها در دستگاه توليد بتن به مخلوط بتن يا ازمخزن مخصوص مواد افزودني كه روي كاميون مخلوط كننده (تراك ميكسر) سوار است در محلكار به بتن افزوده مي‌شوند. هرچند اندازه‌گيري و افزودن مواد شيميايی دردستگاه  بتن ساز و يا مخزن تراك ميكسرغالباً به‌وسيله سيستم های توزين كننده پيشرفته مكانيكي يا الكترومكانيكي انجام میشود. يك مخزن ذخيره و مدرج بايد جزيي از سيستم باشد تا اپراتور واحد بتن بتوانديقين پيداكند كه مقدار لازم مواد افزودني به مخلوط بتن يا داخل مخزن تراك ميكسراضافه شده است.

1-11- آماده‌سازي(ساخت)

مقدار ماده افزودنيمورد مصرف نسبت به ساير مواد متشكله مخلوط كم است اما تاثير آن بسته به مقداراستفاده شده و زمان افزودن آن مي‌تواند بسيار قوي باشد.

بنابراين موادافزودني بايد طوري تهيه شوند كه مصرف كننده را از غلظت مطلوب مواد شيميايي داخل آنمطمئن سازد. مواد افزودني اختصاصي عموماً به صورت مايعات آماده براي مصرف تامين مي‌شوندكه نيازي به آماده‌سازي بيشتر در محل مصرف ندارد. در واقع آماده‌سازي كارگاهي براياين محصولات از طرف سازندگان آنها جداً منع مي‌شود. اما مواد افزودني معيني از اينقاعده مستثني هستند كه عبارتند از:

1- مواد افزودني كهبه ‌صورت غليظ شده تامين مي‌شوند تا هزينه‌هاي زياد باربری  كه  بهدليل حمل احجام زياد آب برآن تحميل مي‌شود را به حداقل برساند.

2- كلروكلسيم  پولکي كه توسط بعضي از توليدكنندگان بتن درواحد توليد بتن آماده در آب حل مي‌شود.

3- مواد افزودنيپودري كه لازم است در كارگاه يا در محل مصرف تبديل به مايع شوند. اين عمل مستلزمنصب ماشين آلات مناسب، انتصاب نيروی انسانی مجرب، و رعايت دقيق دستورالعمل هایتوليد کننده جهت توليد افزودنی با غلظت و درصد جامد مناسب می باشد.

اين توليدات ممكناست برای ساختن محلول‌هاي استاندارد (مانند كلروكلسيم و افزودني‌هاي پودري) يارقيق كردن مايعات براي تسهيل در توزين و كاربرد مقدار مصرف توصيه شده توسط سازندهباشد. در توليد انبوه گارکاهی عدم توجه به نسبت های دقيق مواد و يا عدم تطبيقدستگاه همزن با غلظت  محصول مشكلاتی مانندهمزدن ناکافی، حل نشدن کامل مواد موثر، و رسوب اجزاء غير محلول به‌وجود آيد. درصورت بروز هر‌گونه مشكلي در مورد توليدات کارگاهی رعايت توصيه‌هاي سازنده لازماست.

همزدن ماده افزودنيپودری بايد در مخزنی مجزا از مخزن ذخيره ماده افزودني كه به توزيع كننده متصل استانجام شود. ماده افزودني ذخيره شده بايد به طور روزانه يا زماني كه ماده جديد بهآن افزوده مي‌شود با استفاده از هيدرومتر كنترل شود. مخزن ذخيره بايد مجهز به يكهمزن براي نگهداري  ماده افزودني به حالتمعلق  باشد، چون بسياري از محلول‌ها حتی باغلظت كم محتوي مقدار قابل توجهي ذرات ريز غير محلول ويا اجزاء فعالي هستند كه ممكناست به راحتي محلول نشده و يا در اثر سکون مايع رسوب کنند . ضروري است احتياط‌هايلازم به عمل آيد تا حفظ حالت معلق يكنواخت قبل از اضافه كردن افزودنی تضمين شود.

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 بشكه‌هابگونه ايکه محتويات آنها را به وضوح نشان دهد. مواد افزودني خشك (پودري) در مقايسهبا سيمان پرتلند حساسيت بيشتري به دي‌اكسيد كربن و رطوبت دارند. لذا اين مواد بايددر كيسه هاي ضد رطوبت بسته‌بندي شوند و براي جلوگيري از كلوخه شدن آنها به دور ازرطوبت 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 تسريع كننده بدون كلر و مواد هوازا به شكل محلول‌هاييهستند كه در 3- درجه سيليسيوس يخ مي‌زنند. بنابر اين بايد در مقابل يخ‌زدن حفاظتشوند.  انباركردن بعضي از مواد مانندامولسيون‌ها نياز به مراقبت بيشتري دارد و دستورالعمل‌هاي سازنده آن بايد دقيقاًرعايت شود.

در مناطقی با زمستان‌‌هايملايم مي‌توان اكثر مواد را در بشكه‌ و در انبارهاي محصور، بدون وسيله گرمايي،بدون نگرانی از يخ‌زدگي انباركرد. در زمستان‌هاي سخت امكانات ويژه‌اي براي جلوگيرياز يخ‌زدن افزودني‌هاي مايع بايد به‌كاربرد. استفاده از انبارهاي محصور وگرم دراين شرايط رايج است. لازم است از كليه تجهيزات شامل مخازن نگهداري، خطوط انتقال وخطوط متصل به بتن‌ساز نيز محافظت شود. در مناطق با آب‌ و هواي معتدل استفاده ازمخازن فلزي عايق‌بندي شده يا پلاستيكي نيز امكان‌پذير است. در شرايط يخ‌بندان وهوای سرد، مخازن ذخيره‌سازي و محتويات آنها يا بايد گرم شوند و يا در يك محيط گرمقرار 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 سازنده تجاوز نكند زيرا دماي زياد مي‌تواند بر برخي از اينمواد تاثير منفي داشته باشد.

2- بعضياز المنت‌هاي حرارتي ممكن است به‌طور موضعي ماده افزودني را بيش از اندازه گرمكنند و باعث تجزيه حرارتي و ايجاد گازهاي انفجاري شوند.

3- ممكن است اتصالاتالكتريكي گرم كننده‌ها  (نواري، ميله‌اي وغيره) قطع شوند و باعث يخ‌زدن ماده افزودني و يا آسيب ديدن  سيستم حرارتی ودستگاه های اندازه گيری شوند .

4- معمولاً هزينه به‌كارگيريالمنت‌هاي ميله‌اي و نواري  بيشتر از هزينهگرم نگهداشتن يك انبار در بالاتر از دماي انجماد است.

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

6- اگر مخازننگهداري و شلنگ‌ها، پلاستيكي باشند بايد دقت شود از گرم كردن بيش از اندازه آنهاپرهيز 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 ب روی مجاري پركردن وديگر بازشوها در مواقعي كه استفاده نمي‌شوند درپوش گذاشته شوند.

 

جدول 1-1 -استانداردهاي مواد افزودني شيميايي

گروه افزودني

نام افزودني

استاندارد

ايران

اروپا

آمريکا

ASTM

AASHTO

کاهنده‌هاي آب

روان‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

AASHTO     M 194

روان‌کننده کُندگير

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

AASHTO      M 194

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       M 154

کُندگيرکننده‌ها

ديرگيرکننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

AASHTO       M 194

ناگيرکننده

 

 

 

AASHTO       M 194

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-13-مراجع

1- آيين‌نامه بتن ايران(آبا)، تجديد نظر اول، نشريه شماره 120 سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور.

2- ACI 212.3R –04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2007.

3 ايراجيان محمود،"كاربرد مواد افزودني در پروژه‌هاي سدسازي"، چهارمين كنفرانس بين‌الملليسدسازي، ايران، تهران، 1380.

 

 

کلمات کلیدی :

افزودنی بتن، افزودنیهای شیمیایی بتن ، انواع افزودنی بتن ، قیمت افزودنی های بتن ، فروش افزودنی هایبتن ، مقاله افزودنی بتن ، افزودنی بتن چسیت ، مواد افزودنی بتن ، تولید کنندگانمواد افزودنی بتن ، شرکت های تولید کننده مواد افزودنی بتن

 

 

 

 


[1] Admixture

[2] Chemical admixtures

[3] Mineral admixtures

[4] Hydration

[5] Zero Energy

[6] Yield

[7] Chloride free

[8] Shelf life

[9] Dispenser (دستگاه پيمانه کردن و ريختنافزودني به درون ديگ مخلوط کن در دستگاه بتن‌ساز يا تراک ميکسر)

1  Hydration

2  Water reducer admixtures

1  Plasticizers

2  Super plasticizers

3  Highrange water reducers

4) مطابق با ASTM C1017: Type I

5) مطابقبا ASTM C1017: Type II

1 Over dosage

2 High performance super plasticizer

1  Surfactants(Surface active agents)

1  Repulsionforces

2  Dispersion

1  Sterichindrance

2  Lignosulfonate

3  Hydroxycarboxilicacid

4  Hydoxilatedpolymers

5  Modifiedlignosulfonates

6  Sulfonatedmelamine - formaldehyde

1  Sulfonatednaphthalene - formaldehyde

2  Sulfonatedpolystyrene

3  Copolymerdispersions

1  Workability

1  Rateof consistency (slump) loss

1  Gaugingwater

[34] Entrapped air

[35] Entrained air

3 Air entrainingadmixtures

4 Surfactants (Surfaceactive agents)

[38] Hydrophilic end

[39] Hydrophobic tail

[40] Cohesion

* نوع تجاري شناخته‌شدهاين نوع مواد، وينسول رزين (VinsolTMresin) است.

[41] Internal vibrators

[42] External vibrators

[43] Frequency

[44] Site test

1- Setretarding admixtures

[46] Acceleratingadmixtures

[47] Concrete setaccelerator

[48] Stiffening

[49] Sprayed concrete (shotcrete) accelerating admixture

[50] Rapid set accelerator (Quick setting admixture)

[51] Flash setting

6 Hardeningaccelerator

[53] Ettringite

[54] Aluminates based setaccelerator

[55] Rheology modifier

[56] Precipitated colloidal silica

[57] Modified sodiumsilicates

[58] Flash set

[59] Caustic

[60] Non caustic

[61] Non corrosive

[62] Sugar-acid compounds

[63] Alkaline

[64] Alkali-free

[65] Overlayes

[66] Efflorescence

[67] Discoloration

[68] Calciumfluoroaluminate

[69] Preconstruction tests

[70] Drying shrinkage

[71] Expansion agent

[72] Shrinkagecompensating

[73] Gas formation admixtures

[74] Rock bolts

[75] Rock anchors

[76] Foaming agent

[77] Cellular concrete

[78] Strain

[79] Elasticity modulus

[80] Adsorbed water

[81] Small capillaries

[82] Porosity

[83] Capillary tensiontheory

[84] Meniscus

[85] Rearrangement

[86] Van der waals

[87] Disjoining pressure

[88] Dilation (Dilatation)

[89] Surface energy

[90] Ettringite

[91] Primary Ettringite

[92] Calsiumsulfoaluminate based expanding admixtures

[93] Hexagonal plate like crystals

[94] Acicular crystals

[95] Precompression

[96] Shrinkagecompensating concrete

[97] Shrinkage-stresscompensating concrete

[98] Oxidation

[99] Non-shrinkingconcrete (or cement)

[100] Misleading

[101] Hydrogen peroxide

[102]Calciumhypochloride (Bleaching powder)

[103] Foaming agents

[104] Foam generator

[105] Preformed foam

[106] Hydrolysed (Hydrolized) protein

[107] Protein hydrozylats

[108] Surfactants= Surface acting agents

[109] Alkylarylsulfonate

[110] Self-stressing

[111] Chemical prestressing

[112] Settlement shrinkage

[113] Cellular or aeratedconcrete

[114] Cast in place

[115] Precast

[116] LSF (LightweightSteel Frames)

[117] Abandoned structures

[118] Temporary plugging

[119] Cohesion

[120] Plastic shrinkage

[121] Resistance

[122] Site test

[123] Admixture

[124] Chemical admixtures

[125] Mineral admixtures

[126] Hydration

[127] Zero Energy

[128] Yield

 

 

 

 

 


 

 

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران

مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت تولید رایحه بتن سبز و مهندسی ژرفتابان مهر ازسال 1385 فعالیت خود را آغاز نموده است. این مجموعه با شناخت خلا موجود در زمینهارائه خدمات تخصصی بتن در سطح کشور ، با بکارگیری پرسنل تخصصی و نیز تجهیزات ویژه، در این سالهای سعی نموده گامی کاربردی و موثر در زمینه رفع نیاز متخصصین ،کارفرمایان ، مهندسین ، دانشجویان ، مشاورین و پیمانکاران بردارد. در این قالب وبهره گیری از تجربیات روزافزودن خود ، با عنایت به اخذ استانداردهای بین المللی (استاندارد CE  اتحادیه اروپا و استاندارد ایزو 9001 ) ، اینمجموعه  همواره سعی است خدماتی به روز وتخصصی و کاربردی تر ارائه نماید. شرح خلاصه خدمات ارائه شده توسط این شرکت شاملبخشهای زیر می باشد. این شرکت در حال حاضر عضو وندور لیست صنایع دفاع ، لیست بلندوزارت نفت ، وندورلیست سازمان تامین اجتماعی و عضو انجمن ملی بتن ایران می باشد.

 

مجموعه تولیدی و بازرگانی رایحه بتن سبز:

·       واردات و تولید انواع افزودنی های بتن

·       واردات و تولید انواع مصالح تعمیراتی بتن

·       واردات و تولید انواع پوشش های محافظتی وآب بندی بتن

·       واردات و تولید انواع گروت های پایهسیمانی و اپوکسی

·       واردات و تولید انواع مصالح کاشی کاری

·       انواع ماستیک و درزبندهای سازه های بتنیو ساختمان ها

·       واردات و تولید انواع کفپوش ، سخت کنندهو رنگ های ساختمانی

·       واردات و تولید انواع مصالح کمکی بتن ازجمله الیاف بتن ، واتراستاپ ، حلال بتن ، واتراستاپ منبسط شونده، کیورینگ بتن ،اسپیسر ، خمیر کاشت میلگرد ، قالب های پلاستیکی و ...

 

مجموعه مهندسی ژرف تابان مهر :

·       مشاوره و اجرای تعمیر و ترمیم سازه های بتنی

·       مشاوره و اجرای آب بندی و محافظت سازههای بتنی

·       مشاوره و اجرای مقاوم سازی و تقویت سازههای بتنی

·       مشاوره و جرای انواع کف پوش های صنعتی

·       مشاوره و ارائه خدمات ارزیابی و آزمایشهای غیرمخرب سازه های بتنی

·       برگزاری دوره های تخصصی بتنی

·       ارائه مشاوره و طرح اختلاط بتن های خاص

·       مشاوره و نظارت بر اجرای سازه های بتنی

·       کرگیری و کاشت میلگرد و بولت در بتن وتخریب بتن به روش واترجت

 

در حال حاضر مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، دارای دفتار و نمایندگی هایی در بسیاری از مناطق و شهر ها می باشد.علاقمندان میتوانند برای بهره گیری از خدمات و محصولات این شرکت و یا مشاوره و دریافت رزومهفعالیت ها و یا مشخصات فنی محصولات این شرکت ، با نمایندگی این مجموعه و یا دفترمرکزی این شرکت ( 44618462-44618379) تماس حاصل فرمایند. همچنین علاقمندان بههمکاری با این شرکت می توانند جهت اخذ نمایندگی و عاملیت فروش خدمات و محصولات این شرکت با شماره تلفن 09120916272 تماس حاصل نمایند.

 

 

 

or
or
A password will be send on your post
Registration