افزودنی بتن
فرآیند بتن ریزی بسیار وابسته به زمان است و تاخیرهای غیر منتظره می تواند مشکلات اساسی ایجاد کند. با استفاده از مواد افزودنی می توانید کنترل بیشتری بر روی بتن خود داشته باشید. مواد افزودنی می توانند با اصلاح خصوصیات و افزایش کارایی، عملکرد بتن را بهبود بخشند.
مواد افزودنی، افزودنی هایی به مخلوط بتن هستند که می توانند به کنترل زمان تنظیم شده و سایر جنبه های بتن تازه کمک کنند. مواد افزودنی رایج شامل مواد افزودنی تسریع کننده، مواد افزودنی کندکننده، مواد افزودنی حباب هوا و مواد افزودنی کاهش دهنده آب هستند.
از مواد افزودنی بتن برای بهبود برخی ویژگی های بتن استفاده میشود :
- کاهش آب در مخلوط
- فوق روان کننده های کاهنده آب
- بتن با مقاومت بالا
- حفاظت در برابر خوردگی
- تقویت قدرت
- کنترل ترک (کاهش انقباض)
- قابلیت جریان پذیری
- خاکستر : ساخت بتن مستحکم تر، با دوام تر و کار با آن راحت تر
- سیلیس : مقاومت اولیه و کاهش نفوذپذیری
بازدارنده های خوردگی چگونه کار می کنند؟
بازدارنده های خوردگی دو کار انجام می دهند. اول، آنها مدت زمان قبل از شروع خوردگی را افزایش می دهند ، و دوم ، آنها تمایل به کاهش میزان خوردگی دارند.
آنها می توانند آندی، کاتدی یا ترکیبی باشند. برخی برای ایجاد یک سد محافظتی که باعث ایجاد ثبات در لایه زنگ زدگی اطراف فولاد می شود، کار می کنند. برخی دیگر یک پوشش محافظ نازک ایجاد می کنند که از واکنش کلریدها با فولاد جلوگیری می کند. با این حال برخی دیگر بازدارنده هایی را فراهم می کنند که با آهن واکنش می دهند و یک لایه محافظ یا پوششی ایجاد می کنند که یا از رسیدن کلرید به فولاد جلوگیری می کند و یا با عملکرد به عنوان یک مانع اکسیژن ، خوردگی فولاد را کاهش می دهد.
ترک خوردگی حرارتی چیست؟
هیدراتاسیون سیمان یک فرآیند گرمازا است به این معنی که گرما تولید می کند. از آنجا که بتن خنک می شود، در اثر شرایط خنک سازی، در سه روز منقبض می شود و ممکن است در مدت یک سال به دلیل شرایط خشک شدن منقبض شود. طی 24 ساعت از زمان قرارگیری، دمای بتن می تواند از 20 درجه تا 50 درجه فارنهایت گرمتر از دمای محیط باشد
مواد افزودنی می توانند برای تغییر میزان تولید گرما کار کنند اما در عین حال می توانند مقاومت بتن کمتری داشته باشند. در مخلوط هایی که برای دوام به نسبت آب به سیمان کم نیاز است (مانند پل ها، سازه های پارکینگ یا تاسیسات دریایی) بتن غالباً برای مقاومت بسیار زیاد طراحی می شود. در مواردی از این دست، مواد افزودنی کاهش دهنده گرما می تواند احتمال ترک خوردگی را کاهش دهد.
از دو کلاس اصلی خاکستر بادی در بتن استفاده می شود :
خاکستر بادی کلاس F و خاکستر بادی کلاس C.
کلاس F
جداسازی در بتن پلاستیکی را کاهش می دهد. در بتن سخت شده، مقاومت نهایی افزایش می یابد ، انقباض و نفوذ پذیری خشک شدن کاهش می یابد، گرمای هیدراتاسیون را کاهش می دهد و خزش را کاهش می دهد.
کلاس C
ویژگی های منحصر به فرد، خود سخت شدن را فراهم می کند و نفوذ پذیری را بهبود می بخشد. به خصوص در بتن پیش تنیده و سایر کاربردهایی که به مقاومت اولیه بالایی نیاز است ، مفید است.
بخار سیلیکا : مقاومت اولیه و نفوذ پذیری کاهش یافته
بخار سیلیس می تواند سهم قابل توجهی در مقاومت بتن در اوایل بتن ریزی داشته باشد. یک پوند بخار سیلیس تقریباً به اندازه یک پوند سیمان پرتلند گرما تولید می کند و مقاومت فشاری آن تقریباً سه تا پنج برابر است.
پودر میکرو سیلیس یا دوده سیلیس، بتن را از دو طریق باعث بهبود واکنش پوزولانی و اثر میکروفیلر می شود. افزودن بخار سیلیس پیوند درون بتن را بهبود می بخشد و به کاهش نفوذپذیری کمک می کند ، همچنین با هیدروکسید کلسیم تولید شده در هیدراتاسیون سیمان پرتلند برای بهبود دوام بتن ترکیب می شود.
به عنوان یک میکرو فیلر، ظرافت فوق العاده دوده سیلیس به آن اجازه می دهد تا فضای خالی میکروسکوپی بین ذرات سیمان را پر کند. این تا حد زیادی نفوذ پذیری را کاهش می دهد و پیوند خمیر به سنگدانه بتن حاصل را در مقایسه با بتن معمولی بهبود می بخشد.
بتن باید قابل اجرا، بادوام، ضد آب و مقاوم در برابر سایش باشد. این خصوصیات را اغلب می توان به راحتی و با انتخاب مواد مناسب به جای توسل به مواد افزودنی به دست آورد.
دلایل عمده استفاده از مواد افزودنی بتن عبارتند از :
- برای کاهش هزینه های ساخت بتن
- دستیابی به خصوصیات خاص در بتن
- برای حفظ کیفیت بتن در طی مراحل مخلوط کردن ، حمل و نقل و بتن ریزی در شرایط نامساعد آب و هوایی
- برای غلبه بر برخی موارد اضطراری در هنگام عملیات بتن ریزی
با وجود این ملاحظات، باید در نظر داشت که هیچ گونه مخلوطی از هر نوع و مبلغی را نمی توان جایگزین روش بتن ریزی خوب دانست.اثر بخشی یک مواد افزودنی به عواملی مانند نوع ، مارک و مقدار مواد سیمان، محتوای آب، شکل ، زمان اختلاط، اسلامپ و دمای بتن بستگی دارد.
مواد افزودنی هواگیر :
مواد افزودنی هواگیر حبابهای میکروسکوپی هوا را در بتن تثبیت میکند. و این افزودنی های هواگیر به طور چشمگیری دوام بتن در معرض چرخه انجماد و ذوب را بهبود می بخشد. هوای داخل حفره مقاومت بتن را در برابر پوسته پوسته شدن سطح ناشی از رطوبت گیرهای شیمیایی را بهبود می بخشد (شکل 1).
افزودنی های کاهش دهنده آب
از مواد افزودنی کاهش دهنده آب برای کاهش مقدار آب مخلوط کننده مورد نیاز برای تولید بتن در یک اسلامپ مشخص، کاهش نسبت آب به سیمان، کاهش محتوای سیمان یا افزایش اسلامپ استفاده می شود.
گیرنده های معمولی آب ، میزان آب را تقریباً 5 تا 10 درصد کاهش می دهند. افزودن یک افزودنی کاهش دهنده آب به بتن بدون کاهش محتوای آب می تواند مخلوطی با اسلامپ بالاتر تولید کند.
افزودنی های تاخیر انداز
از مواد افزودنی تاخیری برای به تأخیر انداختن سرعت گیرش بتن استفاده می شود
دمای بالای بتن تازه (30 درجه سانتیگراد [86 درجه فارنهایت]) اغلب به دلیل افزایش سرعت سخت شدن است که فرآیند بتن ریزی را دشوار می کند.یکی از عملی ترین روش های خنثی سازی این اثر ، کاهش دمای بتن با خنک کردن آب مخلوط و یا سنگدانه ها است. کندکننده ها دمای اولیه بتن را کاهش نمی دهند. البته سرعت آب انداختن و ظرفیت آب انداختن بتن با کند کننده ها افزایش می یابد.
مواد افزودنی عقب انداز در افزایش زمان گیرش بتن مفید هستند، اما اغلب آنها همچنین در تلاش برای کاهش افت اسلامپ و افزایش کارایی بخصوص قبل از قرار دادن در دمای بالا استفاده می شوند. مغالطه این روش در شکل 2 نشان داده شده است .
Fig2. Slump loss at various temperatures for conventional concretes prepared with and without set-retarding admixture
مواد افزودنی پوزولانی
پوزولان ها موادی بر پایه سیلیکات هستند که با هیدروکسید کلسیم تولید شده توسط سیمان هیدراته کننده واکنش نشان داده و مواد سیمانی اضافی تشکیل می دهند. این ماده اغلب به عنوان مخلوط برای تهیه مخلوط بتن متراکم مورد استفاده قرار می گیرد که برای سازه های نگهدارنده آب مانند سدها ، مخازن و غیره مناسب است. آنها همچنین گرمای هیدراتاسیون و انقباض حرارتی را کاهش می دهند. مزایای استفاده از پوزولان در سیمان و بتن از سه جهت مفید است. نخست ، سود اقتصادی حاصل از جایگزینی قسمت قابل توجهی از سیمان پرتلند توسط پوزولان های طبیعی یا محصولات جانبی صنعتی ارزان تر است. دوم کاهش هزینه های زیست محیطی سیمان مخلوط مرتبط با گازهای گلخانه ای بوجود آمده در طی تولید سیمان پرتلند. سومین مزیت افزایش دوام محصول نهایی است. مخلوط شدن پوزولان ها با سیمان پرتلند تداخل محدودی در روند تولید متداول ایجاد میکند ولی فرصتی را برای تبدیل ضایعات (به عنوان مثال خاکستر بادی) به مواد ساختمانی با دوام فراهم می کند.
Pozzolanic or Mineral Admixtures
مواد افزودنی تشکیل دهنده گاز
مواد افزودنی تشکیل دهنده گاز با تولید یا آزاد سازی حباب های مخلوط به حفظ حجم اولیه بتن ، خنثی سازی ته نشینی و کاهش آب انداختن بتن کمک می کنند. در حجم های بالاتر ، می توان از این مواد افزودنی- متشکل از پراکسید هیدروژن ، پودر آلومینیوم یا کربن فعال- برای ساخت بتن سبک استفاده کرد. پودر آلومینیوم ، کربن فعال ، پراکسید هیدروژن به طور کلی از مواد افزودنی شیمیایی تشکیل دهنده گاز استفاده می شود. هنگامی که مواد افزودنی تشکیل دهنده گاز اضافه می شوند ، با هیدروکسید حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش نشان می دهد و حباب های کوچک گاز هیدروژن را در بتن تشکیل می دهد. برای تهویه و مقاومت در برابر آب انداختن بتن ، مقدار کمی مواد افزودنی تشکیل دهنده گاز نیاز است که به طور کلی 0.5 تا 2٪ وزن سیمان استفاده می شود. اما برای تولید بتن سبک مقادیر بیشتری به طور کلی 100 گرم در هر کیسه سیمان توصیه می شود.
Gas-Forming Admixtures