مواد افزودنی شیمیایی
از مواد افزودنی شیمیایی برای بهبود عملکرد بتن استفاده کنید. به غیر از سیمان، آب و سنگدانه ها، مواد افزودنی شیمیایی یکی دیگر از اجزای مهم بتن هستند که برای بهبود کیفیت بتن، مدیریت پذیری و شتاب یا تاخیر زمان گیرش استفاده می شوند. ویژگی هایی که معمولاً با استفاده از مواد افزودنی اصلاح می شوند عبارتند از گرمای هیدراتاسیون، تسریع یا تاخیر در زمان گیرش، کارایی، کاهش آب، پراکندگی و جذب هوا، عوامل نفوذ ناپذیری و دوام. دو نوع افزودنی وجود دارد، یعنی مواد افزودنی شیمیایی و مواد معدنی. شتاب دهنده ها، بازدارنده ها، عوامل کاهنده آب، روان کننده های فوق العاده، عوامل جذب کننده هوا و غیره از افزودنی های شیمیایی متداول هستند. سرباره کوره بلند، خاکستر سیلیس و خاکستر پوسته برنج نمونه هایی از افزودنی های معدنی هستند.
مواد افزودنی شیمیایی
مواد افزودنی شیمیایی مواد تشکیل دهنده بتن غیر از سیمان پرتلند، آب و سنگدانه هستند که بلافاصله قبل یا در حین اختلاط به مخلوط اضافه می شوند. تولیدکنندگان از مواد افزودنی در درجه اول برای کاهش هزینه ساخت بتن استفاده می کنند. برای اصلاح خواص بتن سخت شده ؛ برای اطمینان از کیفیت بتن در حین اختلاط، حمل، جاگذاری و پخت ؛ و برای غلبه بر برخی موارد اضطراری در حین عملیات بتن. استفاده موفق از افزودنیها بستگی به استفاده از روشهای مناسب بچینگ و بتن ریزی دارد. بیشتر افزودنیها به صورت مایع آماده استفاده می شوند و در کارخانه یا محل کار به بتن اضافه می شوند. برخی از مواد افزودنی مانند رنگدانه ها، مواد منبسط کننده و وسایل کمک پمپاژ فقط در مقادیر بسیار کم مورد استفاده قرار می گیرند و معمولاً با دست از ظروف از پیش اندازه گیری شده تهیه می شوند.
اثربخشی یک افزودنی به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله: نوع و مقدار سیمان، میزان آب، زمان اختلاط، افت و دمای بتن و هوا. گاهی اوقات، با تغییر مخلوط بتن، کاهش نسبت آب به سیمان، افزودن سیمان اضافی، استفاده از نوع مختلف سیمان یا تغییر درجه بندی سنگدانه و سنگدانه، می توان اثراتی مشابه آنچه از طریق افزودن مواد افزودنی به دست می آید، به دست آورد.
پنج افرودنی بتن
مواد افزودنی بر اساس عملکرد طبقه بندی می شوند. پنج طبقه مجزا از مواد افزودنی شیمیایی وجود دارد: هوازا، کاهش دهنده آب، دیرگیر بتن، زودگیر بتن و روان کننده ها (فوق روان کننده ها). همه انواع دیگر مواد افزودنی در دسته تخصصی قرار می گیرند که عملکرد آنها شامل مهار خوردگی، کاهش انقباض، کاهش واکنش قلیایی-سیلیس، افزایش کارایی، چسبندگی، ضد رطوبت و رنگ آمیزی است.
مواد افزودنی شیمیایی برای اهداف زیر استفاده می شود:
هوازا یا حباب ساز
افزودنی های هوازا یا حباب ساز، که برای قرار دادن عمدی حباب های میکروسکوپی هوا در بتن استفاده می شود، در بتن هواگیر به طور کامل مورد بحث قرار می گیرد.
دیرگیر بتن
می توان از مواد افزودنی برای به تاخیر انداختن واکنش شیمیایی که هنگام شروع عملیات بتن ریزی انجام می شود، استفاده کرد. این مواد افزودنی در ساخت روسازی بتنی استفاده می شود که زمان بیشتری را برای اتمام روسازی های بتنی فراهم می کند. افزودنی های دیرگیر کننده بتن، که سرعت گیرش بتن را کند می کند، برای مقابله با اثر شتابان هوای گرم بر روی حالت بتن استفاده می شود. درجه حرارت بالا اغلب باعث افزایش میزان سفت شدن می شود که قرار دادن و پایان کار را دشوار می کند. تاخیر دهنده ها بتن را در حین قرار دادن کار می کنند و مجموعه اولیه بتن را به تأخیر می اندازند. اکثر تاخیرکنندگان نیز به عنوان کاهنده آب عمل می کنند و ممکن است مقداری هوا را در بتن جذب کنند.
زودگیر بتن
گاهی از مواد افزودنی برای بهبود مقاومت بتن در برابر یخ زدگی شدید یا چرخه های انجماد/ذوب استفاده می شود. چنین افزودنی هایی همچنین مقاومت بالایی در برابر چرخه های خیس شدن و خشک شدن ایجاد می کنند. سرعت افزودن مواد افزودنی باعث افزایش قدرت اولیه، کاهش زمان مورد نیاز برای پخت و محافظت مناسب و تسریع در شروع عملیات خاتمه می شود. افزودنیهای شتاب دهنده مخصوصاً برای اصلاح خواص بتن در هوای سرد مفید هستند.
فوق روان کننده بتن
فوق روان کننده ها، که به عنوان روان کننده ها یا کاهنده های آب با برد بالا (HRWR) نیز شناخته می شوند، میزان آب را بین 12 تا 30 درصد کاهش می دهند و می توانند به بتن با ریزش کم به معمولی و نسبت آب به سیمان اضافه شوند تا بتن روان با ریزش بالا تولید شود. به بتن روان یک بتن بسیار سیال اما قابل کار است که می توان آن را بدون ارتعاش یا تراکم کم یا بدون آن قرار داد. اثر فوق روان کننده ها بسته به مارک و میزان مصرف فقط 30 تا 60 دقیقه طول می کشد و به دنبال آن کارایی سریع از بین می رود. در نتیجه از دست دادن رکود، معمولاً فوق روان کننده ها در محل کار به بتن اضافه می شوند.
روان کننده های فوق العاده نوع خاصی از افزودنی ها هستند که برای تولید بتن روان با افت شدید استفاده می شود. آنها در سازه های بسیار تقویت شده و در مکان هایی استفاده می شوند که در آن به آسانی نمی توان با ارتعاش تثبیت کافی کرد.
کاهنده آب بتن
برخی از افزودنی ها به عنوان کاهنده آب عمل می کنند و وقتی به بتن اضافه می شوند می توانند با نسبت آب به سیمان پایین تر از آنچه که معمولاً طراحی شده است، رکود مطلوبی ایجاد کنند. چنین افزودنی هایی در عرشه پل، روکش های بتنی کم شیب و بتن وصله استفاده می شود. کلرید کلسیم اغلب به عنوان شتاب دهنده بتن استفاده می شود که می تواند به سرعت توسعه مقاومت بتن یا کاهش زمان گیرش بتن کمک کند. مواد افزودنی کاهنده آب معمولاً میزان آب مورد نیاز برای مخلوط بتنی را حدود 5 تا 10 درصد کاهش می دهند. در نتیجه، بتن حاوی یک افزودنی کاهنده آب نسبت به بتن بدون تصفیه به آب کمتری برای رسیدن به یک رکود مورد نیاز نیاز دارد. بتن تصفیه شده می تواند نسبت آب به سیمان کمتری داشته باشد. این معمولاً نشان می دهد که بدون افزایش مقدار سیمان می توان بتن با مقاومت بیشتری تولید کرد. پیشرفت های اخیر در فناوری افزودنی منجر به توسعه کاهنده های آب میان رده شده است. این مخلوط ها میزان آب را حداقل 8 درصد کاهش می دهند و در طیف وسیع تری از دما پایدارتر هستند. کاهنده های آب میان رده نسبت به کاهنده های آب معمولی زمان تنظیم ثابتی را ارائه می دهند.
افزودنی مکمل بتن (ضد خوردگی بتن)
افزودنی های کاهش انقباض و بازدارنده خوردگی وجود دارد که برای اهداف خاص استفاده می شود. مواد افزودنی مهار کننده خوردگی در دسته افزودنی های مخصوص قرار می گیرند و برای کند کردن خوردگی فولاد تقویت کننده در بتن استفاده می شوند. می توان از بازدارنده های خوردگی به عنوان یک استراتژی دفاعی برای سازه های بتنی مانند تأسیسات دریایی، پل های بزرگراه و پارکینگ ها استفاده کرد که در معرض غلظت بالای کلرید قرار می گیرند. سایر افزودنی های تخصصی شامل افزودنی های کاهش دهنده انقباض و مهارکننده های واکنش قلیایی-سیلیس است. کاهش دهنده های انقباض برای کنترل انقباض خشک شدن و به حداقل رساندن ترک خوردگی استفاده می شود، در حالی که مهار کننده های ASR مشکلات دوام مرتبط با واکنش قلیایی-سیلیس را کنترل می کنند.
با این حال، هنگام استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، باید از سازگاری مواد افزودنی شیمیایی و فوق روان کننده با سیمان مورد استفاده اطمینان حاصل کرد. همچنین بهتر است برای جلوگیری از هرگونه عارضه در آینده، آزمایشات مخصوص افزودنی مانند آزمایش نفوذپذیری یون کلرید، آزمایش نفوذپذیری آب و آزمایش اولیه جذب سطحی را انجام دهید.