افزودنی های بتن چیست؟ انواع افزودنی بتن و کاربرد آنها
از افزودنیهای بتن برای بهبود رفتار بتن در شرایط مختلف استفاده می‌شود. مواد افزودنی باعث کاهش هزینه‌های ساخت، اصلاح خصوصیات بتن سخت شده، اطمینان از کیفیت بتن در هنگام اختلاط، حمل و نقل، ریختن و عمل آوری می‌شوند. این افزودنی‌ها به صورت آماده به فروش می‌رسند و به بتن در کارخانه یا محل کارگاه ساختمانی اضافه می‌شوند. برای شناخت بیشتر افزودنیهای بتن با ما همراه باشید.
افزودنی های بتن چست؟
افزودنی‌ها (Concrete Admixture) موادی هستند که برای اصلاح خواص بتن استفاده می‌شوند. مواد افزودنی علاوه بر سیمان، آب و سنگدانه، بلافاصله قبل یا در طی مراحل اختلاط به بتن اضافه می‌شوند. از مواد افزودنی می‌توان برای کاهش هزینه‌های ساخت و اطمینان از برخی خصوصیات مورد نیاز بتن تازه استفاده کرد.
اگر در مراحل ساخت مسئولین پروژه با مشكلاتی روبرو شوند، می‌توان از مواد افزودنی به عنوان اقدامی اضطراری برای حل مسائل اجرایی استفاده كرد. درصد افزودنی های بتن استفاده شده در بتن بسته به نوع افزودنی و محتوای سیمان متفاوت است. به طور معمول، مواد افزودنی درصد نسبتاً کمی از مخلوط بتن را تشکیل می‌دهند. مقدار استفاده شده معمولاً پنج درصد یا کمتر است.
اهمیت استفاده از افزودنیهای بتن
به غیر از سیمان، سنگدانه‌ها (شن و ماسه) یا آب، هر ماده دیگری که به بتن اضافه شود به عنوان مواد افزودنی شناخته می‌شود. اگرچه ممکن است نیازی به این مواد نباشد اما بعضی اوقات در شرایط خاص افزودنیهای بتن نقش نیروی کمکی را بازی می‌کنند.
از مواد افزودنی در بتن استفاده می‌شود تا خصوصیات آن را به طرق مختلف تغییر دهد. برخی از کاربردهای معمول شامل بهبود کارآیی، افزایش یا کاهش زمان عمل آوری و افزایش مقاومت بتن است. از مواد افزودنی همچنین می‌توان به دلایل زیبایی مانند تغییر رنگ سیمان استفاده کرد.
با داشتن علم مهندسی و توجه به مواد تشکیل دهنده بتن و بررسی نوع سنگدانه‌ها و نسبت آب به سیمان می‌توان مواردی مانند کارآیی و مقاومت بتن را در شرایط طبیعی فراهم کرد. در صورت عدم امکان یا وجود شرایط خاص، مانند یخ زدگی، دمای بالای هوا، افزایش سایش یا قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نمک‌های چرب کننده یا سایر مواد شیمیایی، مواد افزودنی به بتن اضافه می‌شوند.
مزایای افزودنیهای بتن
فواید استفاده از مواد افزودنی بتن به عبارتند از:
- مواد افزودنی مقدار سیمان مورد نیاز را کاهش می‌دهند و بتن را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می‌کنند.
- افزودنی ها کارپذیری بتن را افزایش می‌دهند.
- برخی از مواد افزودنی مقاومت اولیه بتن را افزایش می‌دهند.
- برخی مواد افزودنی مقاومت اولیه بتن را کاهش می‌دهند اما مقاومت نهایی بتن را در مقایسه با بتن معمولی افزایش می‌دهند.
- افزودنی‌ها گرمای اولیه ناشی از هیدراتاسیون را کاهش می‌دهند و بر مشکل ترک خوردگی حرارتی در بتن غلبه می‌کنند.
- این مواد مقاومت بتن در برابر اثر یخ زدگی را بالا می‌برند.
- مخلوط های بتنی با استفاده از مواد زائد حداکثر پایداری را حفظ می‌کنند.
- این مواد می‌توانند زمان گیرش بتن را کاهش دهند.
- برخی از آنزیم های موجود در مواد افزودنی به عنوان یک عامل ضد باکتری عمل می‌کنند.
کاربرد مواد افزودنی بتن
علاوه بر این، برخی از عملکردهای اصلی استفاده از افزودنیهای بتن عبارتند از:
- می‌تواند محتوای آب مورد نیاز برای رسیدن به اسلامپ مورد نیاز را 5 تا 10 درصد کاهش دهد.
- سرعت گیرش بتن را کم می‌کند و آن را قابل استفاده نگه می‌دارد.
- برای خنثی کردن اثر تسریع هوای گرم استفاده می‌شود.
- سرعت مقاومت زودرس را افزایش می‌دهد.
- مدت زمان لازم برای عمل آوری را کاهش می‌دهد.
- می‌تواند 12 تا 30 درصد از مقدار آب را کاهش دند و یک فرم بتن بسیار روان و کارپذیر را تولید کند.
- برای کند کردن روند خوردگی فولاد تقویت کننده در بتن استفاده می‌شود.
- به بهبود عمل آوری بتن کمک می‌کند.
- به کاهش جمع شدگی (شرینکیج بتن) کمک می‌کند.
- ذرات سیمان را با آب مخلوط کنید.
- واکنش قلیایی – سیلیس را کاهش می‌دهد.
- برای افزایش قابلیت پمپاژ استفاده می‌شود.
- پیوند بتن به میلگردها را افزایش می‌دهد.
- پیوند بین بتن موجود و بتن جدید را افزایش می‌دهد.
- مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سایش را بهبود می‌بخشید.
- بتن یا ملات رنگی تولید می‌کند.
مواد افزودنی معمولاً به صورت مایع با پودر تهیه می‌شوند. برخی از مواد افزودنی مانند رنگدانه‌ها، وسایل کمک پمپاژ و مواد منبسط کننده، به طور دستی به مخلوط بتنی اضافه می‌شوند زیرا به مقدار کمی از آنها نیاز است.
انواع افزودنی های بتن
مواد افزودنی با مخلوطی از سیمان و آب ترکیب می‌شوند تا به تنظیم کنترل و سخت شدن بتن کمک کنند. این افزودنی‌ها می‌توانند به صورت مایع یا پودر تهیه شوند. مواد افزودنی را می‌توان به دو دسته افزودنیهای شیمیایی و معدنی تفکیک کرد. اینکه باید از کدام یک از مواد افزودنی استفاده کرد، بستگی به ماهیت پروژه دارد.
مواد افزودنی شیمیایی
مواد شیمیایی برای اهداف زیر کاربرد دارند:
- هزینه پروژه را کاهش می‌دهد.
- در عملیات بتن بر شرایط اضطراری غلبه می‌کند.
- کیفیت را در کل مراحل کار از مخلوط کردن بتن گرفته تا اجرا، تضمین می‌کند.
- بتن سخت شده را اصلاح می‌کند.
مواد افزودنی معدنی
مواد معدنی برای اهداف زیر کاربرد دارند:
- مقاومت بتن را افزایش می‌دهد.
- در مقدار مواد تشکیل دهنده مخلوط بتنی صرفه جویی (از نظر مالی) به عمل می‌آید.
- سطح نفوذ پذیری را کاهش می‌دهد.
- ماهیت بتن سخت شده را با استفاده از فعالیت هیدرولیکی تنظیم می‌کند.
تقسیم بندی افزودنیهای بتن به نقش آنها بستگی دارد:
- کاهش آب : این مواد مقدار آبی را که باید برای یک پروژه خاص به بتن اضافه شود کاهش می‌دهند. این نوع مواد افزودنی در پروژه‌های با مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند.
- شتاب دهنده : این مواد سرعت هیدراتاسیون سیمان را تسریع می‌کنند که به ویژه برای بتن ریزی در ماه‌های سرد بسیار مفید هستند. کلرید کلسیم به عنوان افزودنی شتاب دهنده روی بتن غیر مسلح استفاده می‌شود.
- هوادهی : از این افزودنی‌ها برای معرفی حباب‌های میکروسکوپی هوا برای ایجاد ثبات در بتن استفاده می‌شود. این مواد از ترک خوردن بتن در هوای سردتر جلوگیری می‌کند.
- کاهش انقباض : افزودنیهای بتن در اسلب ها، عرشه پل ها و ساختمان هایی که شانس ترک خوردگی و مشکل شرینکیج را دارند، استفاده می‌شود.
- مهار خوردگی : این مواد افزودنی در مواردی که از نمک کلرید استفاده می‌شود کاربرد دارند. یون های کلرید ممکن است با تقویت کننده‌های فولادی خورده و در نتیجه زنگ زده شوند. مناطقی که بیشتر به این ماده افزودنی نیاز دارند شامل پل‌ها، گاراژهای پارکینگ و سازه‌های دریایی هستند.
طبقه بندی انواع اصلی مواد افزودنی بتن
انواع اصلی افزودنیهای بتن به شرح زیر هستند:
مواد افزودنی حباب زای بتن
از مواد افزودنی حباب زا بتن برای گیر انداختن حباب های میکروسکوپی هوا در بتن استفاده می‌شود. این مواد دوام بتن را بهبود می‌بخشند، مقاومت آن را در برابر آسیب ناشی از چرخه‌‌های یخ زدگی افزایش می‌دهد. مواد حباب زا عملکرد بهتری را در هنگام کار با بتن فراهم می‌کنند و مقاومت در برابر نفوذ آب را بهبود می‌بخشند.
همچنین نسبت به بتنی که دارای مواد حباب زا نیست، به آب کمتری در هر حیاط مکعب نیاز دارد، بنابراین باعث بهبود نسبت آب و سیمان می‌شود. مواد مورد استفاده در افزودنیهای حباب زا شامل پلیمرهای اکسید پلی اتیلن، برخی چربی‌‌ها و روغن‌‌ها، ترکیبات سولفوناته و مواد شوینده هستند.
مواد افزودنی کاهش دهنده آب
مواد افزودنی کاهنده آب میزان آب مورد نیاز برای تولید بتن با قوام مشخص را کاهش می دهد. همچنین می‌توان بدون نیاز به آب اضافی، اسلامپ بتن را بهبود بخشید و در نتیجه نسبت آب به سیمان را پایین می‌آید.
با کاهش نسبت آب به سیمان، مواد افزودنی کاهش دهنده آب می‌توانند مقاومت بتن را بالا ببرند و در عین حال کارآیی به همان میزان مورد نیاز حفظ کنند. اسیدهای لیگنین سولفونیک و نمک‌های فلزی معمولاً به عنوان مواد افزودنی کاهنده آب استفاده می‌شوند.
مواد افزودنی روان کننده
فوق روان کنندهها ترکیبات آلی هستند که بتن را به مخلوطی تبدیل می‌کنند که روان‌تر باشند. آنها با پوشش ذرات سیمان کار می‌کنند و باعث جدا شدن آنها از توده‌‌هایی می‌شوند که معمولاً در نتیجه اختلاط سیمان و آب حاصل می‌شوند.
افزودنیهای روان کننده به هر ذره سیمان یک بار منفی می‌دهند که باعث می‌شود آنها یکدیگر را دفع کنند و توزیع دقیق‌تری داشته باشند. آنها یا برای سهولت در قرار دادن بتن یا برای کاهش میزان آب مخلوط بتن جهت افزایش مقاومت آن استفاده می‌شوند.
مواد افزودنی تسریع کننده
افزودنی های شتاب دهنده یا تسریع کننده، سرعت گیرش بتن را بالا می‌برند. علاوه بر این، آنها توسعه مقاومت بتن را تسریع می‌کنند. با استفاده از سیمان پرتلند نوع 3 و مواد افزودنی تسریع کننده می‌توان توسعه مقاومت بتن را بهبود بخشید.
با عمل آوری بتن در دماهای بالاتر یا کاهش نسبت آب و سیمان می‌توان گیرش بتن را تسریع بخشید. از شتاب دهنده‌‌ها معمولاً در هوای سرد برای کسب مقاومت اولیه بتن جهت جبران آسیب احتمالی یخ زدگی استفاده می‌شود.
مواد افزودنی تأخیر دهنده گیرش
مواد افزودنی تأخیر دهنده گیرش اساساً برعکس شتاب دهنده‌‌ها هستند. آنها مدت زمان لازم برای عمل آوری بتن را افزایش می‌دهند؛ به عبارت دیگر، زمان گیرش خمیر سیمان را کاهش می‌دهند. مواد افزودنی تأخیر دهنده معمولاً در هوای گرم استفاده می‌شوند.
با استفاده از مواد کند کننده گیرش می‌توان برای عمل آوری بتن از آب کمتری استفاده کرد. با وجود مواد افزودنی تأخیر دهنده می‌توان نسبت آب سیمان مناسب و افزایش مقاومت نهایی را به دست آورد.
افزودنی های دیگر بتن شامل موارد زیر هستند:
- خاکستر بادی
- بخار سیلیکا
- سرباره کوره بلند
- پوزولان
- بازدارنده‌های خوردگی
- مواد افزودنی باندینگ
- سخت کنندهها
- مواد افزودنی رنگی
- ایجاد کننده‌های گاز
کلام آخر
امروزه انواع جدیدی از مواد افزودنی در حال آزمایش هستند. برخی مزایای زیست محیطی را فراهم می‌کنند و می توانند با کاهش نیاز به تولید سیمان پرتلند به کاهش آلودگی کمک کنند. انواع دیگر افزودنی های بتن در حال آزمایش هستند تا بتواند قابلیت خود ترمیم کنندگی بتن را ایجاد کنند. احتمالاً در آینده مواد افزودنی بتن نقش بیشتری در احداث ساختمان‌ها، جاده‌ها و سایر انواع ساختارها بازی خواهند کرد.
https://www.bigdreadymix.com/types-of-concrete-additives/
https://www.builderspace.com/why-admixtures-are-used-in-concrete