نیازمندی های صنعت بتن
نیازمندی های صنعت بتن

انواع افزودنی بتن-

کاهندۀ آب متعارف (روان کننده)

افزودنی های بتن کاهندۀ آب متعارف (نوع A، ASTM C 494[1]) عموماً تحت عنوان کاهندۀ معمولی و یا متعارف شناخته می‌شوند. هنگامی که به اندازه مقدار پیشنهادی کارخانه تولید کننده استفاده شود، مواد افزودنی کاهندۀ آب متعارف به صورت واحد و یا ترکیبی از راه­ های زیر ‌به‌طور‌ حداقلی بر زمان گیرش تأثیر­گذار هستند

  • کاهش نسبت W/B با حفظ اسلامپ
  • افزایش اسلامپ با حفظ نسبت W/B؛
  • کاهش مقدار مواد سیمانی و آب با حفظ اسلامپ و مقاومت.

[1]. مشخصات استاندارد برای مواد افزودنی شیمیایی برای بتن.

 

خرید و فروش افزودنی بتن

کند گیر کننده ها

مواد افزودنی کندگیر کنندۀ گیرش (نوع B و D، ASTM C 494) برای تولید بتن از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. این مواد افزودنی ‌به‌طور‌ معمول برای کنترل زمان گیرش استفاده می‌شوند. با این حال، نقش اصلی این مواد در کنترل هیدراسیون و ارتباط آن با توسعۀ مقاومت است. بتن های ویژه در مقایسه با بتن‌‌های متعارف، مقدار مواد سیمانی بیشتری دارد. در شرایط کاملاً برابر، طولانی‌تر شدن زمان هیدراسیون سبب افزایش مقاومت بلند مدت می‌شود. مواد افزودنی کند گیر کننده، نرخ هیدراسیون C3S را کاهش می­دهد و برای افزایش زمان گیرش استفاده می‌شود.

این مواد با کنترل نرخ سخت ­شدگی می­تواند سبب از بین بردن مفاصل سرد شود و موجب انعطاف پذیری در برنامۀ زمان­بندی بتن ­ریزی شود. تحت شرایط دمایی پیش ­بینی شده، مقداری از یک مواد افزودنی کندگیر کننده می­تواند نرخ مطلوبی از سخت­ شدگی را فراهم کند. وقتی اثر مواد افزودنی کندگیر کننده کاهش یابد، آزاد­سازی حرارت به‌صورت عادی و یا کمی تند‌تر رخ می­دهد. بسته به نوع و مقدار مواد افزودنی، این مواد می­تواند هیدراسیون اولیه را ‌به‌طور‌ مؤثری کنترل نماید. مواد افزودنی کندگیر کننده شیمیایی متعارف می‌تواند در کنترل حفظ کارایی مفید باشد. با این حال، در استعمال این مواد باید احتیاط لازم مبذول شود.

انواع مواد افزودنی بتن

پایدار کنندۀ هیدراسیون

مواد پایدار کننده هیدراسیون (نوع B و D در ASTM C 494) در مواقعی که افزایش زمان گیرش به­ طور کنترل شده لازم است، می­تواند بسیار مفید باشد (مواقعی همچون افزایش فاصله و بتن ریزی­های مستمر). برخلاف کندگیر کننده ­های متعارف، مواد پایدار کننده هیدراسیون برای توسعۀ کنترل زمان گیرش فرمول بندی شده است. این مواد بسته به مقدار مصرفی می‌تواند زمان گیرش را از چند ساعت تا بیش از یک روز گسترش دهد.

فوق کاهندۀ آب

مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب و یا ˮفوق روان کننده ­ها­“ پلمیر‌‌های خطی دارای گروه‌‌های سولفونیک اسید هستند که در فواصل منظم به پیکرۀ پلمیری متصل شده ­اند (1968، Verbeck). اکثر فرمولاسیون‌‌های مواد فوق کاهندۀ آب، متعلق به یکی از چهار دسته زیر است:

·         میعانات سولفات ملامین فرمالدئید[1]؛

·         میعانات سولفات نفالین فرمالدئید[2]؛

·         لینگوسولفونات‌‌های اصلاح شده[3]؛

·         مشتقات پلی­کربوکسیلات[4].

با استفاده از مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب (انواع F و G در ASTM C 494) نسبت W/C کاهش می‌یابد و به‌طور ویژه­ای در سنین پایین موجب افزایش سطوح مقاومت می­گردد. تطبیق مواد افزودنی به مواد سیمانی از نظر نوع و میزان مصرف دارای اهمیت زیادی است. از دست رفتن ویژگی­ های اسلامپ بتن تعیین کنندۀ آن خواهد بود که آیا HRWR باید در پلانت یا محل بتن­ ریزی و یا در هر دو موقعیت اضافه شود. هر چند با ظهور محصولات نسل جدید در بسیاری از موارد فقط با اضافه شدن در پلانت می‌توان حفظ اسلامپ لازم را کسب نمود. مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب به صورت واحد و یا ترکیبی از راه ­های زیر ‌به‌طور‌ حداقلی بر زمان گیرش تأثیر گذار هستند:

·         کاهش نسبت W/C با حفظ اسلامپ؛

·         افزایش اسلامپ با حفظ نسبت W/C؛

  •        کاهش مقدار مواد سیمانی و آب با حفظ اسلامپ و مقاومت.

مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب ممکن است به قصد کاهش نسبت W/C و حفظ اسلامپ معادل و یا افزایش اسلامپ با حفظ نسبت W/C و یا به­ صورت ترکیبی از دو حالت اخیر به‌کار رود. مواد افزودنی باید به‌صورت یکنواخت در سراسر بتن توزیع شوند. آمیختن کافی به‌منظور عملکرد یکپارچه بسیار حیاتی است. مشکلات ناشی از توزیع غیریکنواخت مخلوط و یا تغییرپذیری‌های دوزاژ یک پیمانه به پیمانۀ دیگر، موجب اسلامپ، نرخ سخت شدگی و توسعۀ مقاومت غیر یکنواخت خواهد شد.

 


[1] .Sulfonated melamine-formaldehyde condensates

[2] .Sulfonated naphthalene-formaldehyde condensates

[3] .Modified lignosulfonates

[4] .Polycarboxylate derivatives

تسریع کننده ­ها

مواد افزودنی تسریع کننده (نوع C و E در ASTM C 494). این مواد معمولاً به قصد بازکردن قالب اعضای عمودی برای ارائه مقاومت کافی در سنین اوّلیه در مخلوط­ های بتن اضافه می­ شوند. تسریع کننده­ ها برای افزایش نرخ سخت­ شدگی استفاده می­ شوند، این امر به طور معمول در تضاد با افزایش مقاومت بلند مدت است. اجتناب از تسریع کننده‌‌ها امکان پذیر است امّا نیاز به مقاومت بالا در سنین پایین در بسیاری از ساخت و سازها از قبیل ساخت سریع سازه­ های بلندمرتبه و یا اعضای پیش ساخته، امری متداول و مرسوم می‌باشد. به عنوان یک پیامد، افزایش نرخ هیدراسیون در سیستم معین سبب کاهش کسب مقاومت بلند مدت می­ شود. 

اصلاح کننده ویسکوزیته

مواد افزودنی اصلاح کنندۀ ویسکوزیته و یا گرانروی (VMAs) یک خانواده از مواد افزودنی طراحی شده برای کاربری‌‌های ویژه است. فدراسیون اروپا کاربرد­های ذیل را برای مواد شیمیایی ساخت­ و ساز تخصصی و سیستم‌‌های بتن بر شمرده است:

·         کاهش جداشدگی در قابلیت فرا روانی / بتن خود متراکم؛

·         کاهش آب بٌردگی[1] بتن‌‌های زیر آب؛

·         کاهش اصطکاک و فشار در بتن پمپ شده؛

·         ترمیم سنگدانه‌‌های بد دانه ­بندی شده مخصوصاً در سنگدانه‌‌هایی که نرمی ماسه مطلوبی ندارند؛

·         کاستن مقدار مواد پودری در بتن خود متراکم؛

·         کاهش آب انداختگی بتن؛

  •         بهبود مقاومت در بتن نیمه خشک.

غالباً مخلوط بتن خود متراکم با استفاده از مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب در پیوند با مواد افزودنی اصلاح­ کننده ویسکوزیته مانند اتر سلولز[2]، ولان[3] و یا چسب دیاتان[4] تولید می‌شود. برخی از اصلاح‌کننده‌‌های گرانروی، مبتنی بر مواد اورگانیک همچون سیلیس کلوئیدی می‌باشند که آمورف با نامحلولی اندک[5] و ذرات غیرقابل انتشار و بزرگتر از مولکول­ها هستند امّا به اندازه­ای کوچک هستند که بدون ته‌نشینی در آب معلق می‌مانند. برهم کنش یونی سیلیس و کلسیم در سیمان باعث تشکیل ژل سه بعدی می‌شود که سبب افزایش ویسکوزیته و یا افزایش حد جاری شدن خمیر خواهد شد. این ساختار سه بعدی (ژل) در کنترل رئولوژی مخلوط مشارکت می‌کند. بهبود توزیع یکنواخت و تعلیق ذرات دانه‌‌ها موجب کاهش قابل توجهی از تمایل به آب انداختگی، جداشدگی و ته نشینی می­ شود.

مواد افزودنی اصلاح کننده گرانرویی عمدتاً به‌صورت مخلوط پودر و یا به‌منظور تعیین­ مقدار آسان ‌تر و بهبود دقّت به‌صورت دوغابی عرضه می‌شوند. این مواد تأثیر ناچیزی بر روی خصوصیات تازه و سخت شدۀ بتن دارند ولی اگر برخی از آنها با مقدار بالا استفاده شوند می­توانند بر روی مدت زمان گیرش، مقدار و ثبات هوای ایجاد شدۀ بتن تأثیر گذار باشند (200EFNARC). 

 


[1] .Washout

[2] .Cellulose ether

[3] .Welan

[4] .Diutan gum

[5] .Amorphous with small insoluble

باز دارندۀ خوردگی

بازدارنده ­های خوردگی در درجۀ اوّل برای تهدید‌‌ نمک­ های کلرید و خوردگی فولاد استفاده می‌شوند. سازه‌هایی مانند پارکینگ­ ها، سازه­ های دریایی و پل­ ها در معرض این خطر هستند. فرو اکسید و فریک اکسید بر روی سطوح فولاد­های تقویتی بتن شکل می­گیرند. گرچه فرو اکسید در محیط قلیایی بتن پایدار است، امّا با کلرید­ها به‌صورت مجتمع­ هایی که به بیرون از فولاد حرکت می­کند به شکل زنگ زدن واکنش می‌کند. مواد افزودنی بازدارندۀ خوردگی ‌به‌طور‌ شیمیایی از واکنش خوردگی جلوگیری می‌کنند.

تا بدین جا مواد افزودنی باز‌دارندۀ خوردگی که ‌به‌طور‌ گسترده­ای استفاده شده نیتریت کلسیم بوده است. بازدارنده ­هایی آندی مانند نیتریت‌ها، مسدود کنندۀ واکنش خوردگی کلرید-یون­ها است که با تقویت و پایدارسازی شیمیایی، غشاء محافظ اثر ناپذیری بر روی فولاد ایجاد می­کند. این غشاء فریک اکسید در بتن به وسیله محیطPH  بالا ایجاد می‌شود. نیتریت- یون‌ها باعث بیشتر پایدار شدن فری اکسید می­شوند (2002، Kosmatka و همکاران).

دیگر بازدارنده­ های خوردگی تجاری عبارتند از: نیتریت سدیم[1]، اتانولامین دی‌متیل[2]، آمین­ ها[3]، فسفات ­ها[4]­ و آمین­ های ستر[5].


[1] .Sodium nitrite

[2] .Dimethyl ethanolamine

[3] .Amines

[4] .Phosphates

[5] .Ester amines

اثرات هم افزایی مواد افزودنی

معمولاً برای تولید بتن رایج است که از مواد فوق کاهندۀ آب (فوق روان‌کننده) در ترکیب با یک مواد افزودنی متعارف کندگیر کننده و یا پایدار کننده هیدراسیون استفاده شود. مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب، کارایی معادل را در نسبت W/C کمتر ارائه می­دهند و سبب بهبود مقاومت بتن می‌شوند. مواد کند گیرکننده، هیدراسیون سیمان را آهسته می­کنند و فرصت کارگران برای راحت کار کردن با بتن بیشتر می‌شود.

ترکیب کردن مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب به­ همراه افزودنی‌‌های شیمیایی کندگیر کننده یک شیوۀ رایج برای دستیابی به عملکرد بهینه با کمترین هزینه است. با این ترکیبات بهینه­ سازی شده می‌توان به خصوصیاتی همچون افزایش مقاومت، کنترل زمان گیرش و کارایی مطلوب دست یافت. هنگام استفاده از مواد افزودنی ترکیبی، این مواد باید به صورت جداگانه و به شیوه­ای که توسط تولید کننده (کارخانه) تایید شده است، توزیع شود. درصورت استفاده از مواد افزودنی حباب­زا، این مواد در جریان فرآیند پیمانه کردن بتن هرگز نباید در تماس مستقیم مواد افزودنی شیمیایی دیگر قرار بگیرند.

در حالت کلی، گیرش طبیعی مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب و یا مواد افزودنی کاهنده آب به اندازۀ مواد افزودنی که گیرش را به تاخیر می­اندازد، برای افزایش مقاومت بلند مدت مفید نخواهد بود. با افزایش مقاومت مشخصۀ طراحی، توانایی مواد افزودنی کندگیر کننده برای کنترل مؤثر هیدراسیون که با مقاومت مرتبط است، ‌به‌طور‌ فزآینده­ای حائز اهمیت می­ شود. 

در مخلوط بتن، مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب در درجه اوّل برای کاهش نسبت W/C و حفظ کارایی استفاده می‌شوند. با توجه به مقدار نسبتاً زیاد مایع که غالباً از مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب وارد می‌شود، مقدار آب این مواد افزودنی باید در محاسبه نسبت آب به مواد سیمانی گنجانیده شود.

مواد افزودنی فوق کاهندۀ آب در بتن قادر است نسبت آب به مواد سیمانی لازم را تولید کند. این مواد برای کنترل تقاضای آب، اسلامپ، ابقای اسلامپ، زمان بتن­ ریزی، نرخ کسب مقاومت و اثرات افزایش حرارت و بهبود تراکم به‌کار گرفته می­شود.

برهم کنش غیر منتظره در بین اجزای بتن در سیستم­ های سیمانی ‌به‌طور‌ فزاینده­ ای شایع است که موجب زایش بیچیدگی بیشتر و تقاضا­های شدید می­ شود. چنین ناسازگاری­ هایی به صورت سخت­ شدگی زودرس، به تأخیر افتادگی بیش از حد، پتانسیل غیر کنترل شدۀ ترک خوردگی در سنین پایین و غیر پایدار بودن و غیر قابل قبول بودن سیستم حباب هوا پدیدار می­شود.

افزودنی های حباب زا

مواد افزودنی حباب زا سورفکتنت­ هایی[1] هستند که حباب‌‌های ریز را در خمیر بتن ایجاد می‌کنند. ایجاد حباب هوا باعث بهبود کارایی بتن، کاهش آب­ انداختگی و جداشدگی و از همه مهمتر، سبب بهبود پایداری بتن در برابر یخبندان می­ شود. ایجاد حباب هوا برای اطمینان از دوام بلند مدت بتن­ هایی که ‌به‌طور‌ بحرانی با آب اشباع شده و سپس در معرض شرایط انجماد و ذوب قرار می­ گیرند ضروری است. با این حال، ایجاد حباب هوا فقط از قسمت خمیر بتن محافظت می­ کند و از زوال ناشی از انجماد سنگدانه­ ها محافظت نمی­کند.

مواد افزودنی حباب زا عمداً برای معرفی و تثبیت حباب­ های هوای میکروسکوپی در بتن استفاده می‌شوند. ایجاد حباب، دوام بتن­ های در معرض چرخۀ انجماد و ذوب را ‌به‌طور‌ چشمگیری افزایش می­دهد. حباب‌‌های هوای ایجاد شده تا حد زیادی پایداری سطحی بتن را در مقابل پوسته پوسته شدن ناشی از مواد شیمیایی یخ­ زدا بهبود می­دهد. علاوه بر این، کارایی بتن نیز ‌به‌طور‌ قابل توجهی بهتر شده و جداشدگی و یا آب انداختگی بتن کاهش یافته و یا از بین می­رود.

بتن­ های حباب­دار شده حاوی حباب­ های ریز هوا هستند که در سراسر خمیر بتن توزیع شده­ اند. این نوع از بتن­ ها را می­توان با استفاده از سیمان حباب­زا، مواد افزودنی حباب­زا و یا ترکیبی از دو روش تولید نمود. سیمان حباب­ زا، سیمانی است که با آسیاب توام مواد حباب­ زا و کلینکر ساخته می‌شود. مواد حباب­زا را می­توان به‌صورت مستقیم قبل از آمیختن و یا حین آمیختن به بتن اضافه شوند (2002، Kosmatka و همکاران). حباب هوا می­تواند ‌به‌طور‌ قابل توجهی موجب کاهش مقاومت بتن پر مقاومت شود. علاوه بر این، پتانسیل تغییرپذیری مقاومت با تغییرات مقادیر حباب هوا در بتن افزایش یابد. بنابراین، به هنگام استفاده از این مواد باید احتیاط لازم مبذول شود.


[1] .Surfactants

اشتراک گذاری Telegram Facebook WhatsApp Twitter

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.