افزودنی بتن

---

افزودنی بتن چیست؟

با توسعه و گسترش استفاده از بتن، به تدریج مشکلات آن نیز نمایان شد؛ مشکلاتی که هر یک با گذر زمان و در شرایط مختلف به نوعی محدودیتی در کار ایجاد می‌کردند. افزودنی بتن برای بهبود خواص بتن به کار می‌رود؛ خواصی که بهبود هر یک از آنها کیفیت و گستره کارایی، نتایج آزمایشات و بخصوص مقاومت بتن را برای پروژه‌ای خاص فراهم می‌کند.

بتن در گذشته از آب، سیمان و سنگدانه تشکیل می‌شد، ولی در سال‌های اخیر افزودنی بتن هم به این مجموعه ورود پیدا کرد. در حال حاضر کمتر بتنی در دنیا استفاده می‌شود که بدون افزودنی به مرحله اجرا برسد.

افزودنی بتن عمدتاً در دو فاز مایع و جامد وجود دارد. نمونه جامد آن به دلیل نیاز به اختلاط با بتن، به صورت پودری تولید می‌شود. مدل مایع هم اکثراً ابتدا با آب رقیق شده و سپس به مصرف می‌رسد.

بتن‌ریزی در هوای سرد و بتن‌ریزی در هوای گرم، مشکل یخ زدگی و سفت شدن سریع بتن را در پی دارد. برای رفع این مشکلات، دانشمندان به فکر تغییر در این ماده پرکاربرد افتادند؛ تغییری که با رشد و پیشرفت صنعت بتن، کیفیت و عملکرد هم بهبود یابد. مواد شیمیایی و طبیعی بسیاری برای ساخت بتن مورد نیاز به کار می‌رود.

در سال‌های 1930 الی 1940 میلادی، اولین ترکیبات افزودنی بر پایه نفتالین فرمالدهید سولفونات در امریکا تولید شد و تحت آزمایش قرار گرفت. این مواد روان کننده بتن، ورود ترکیبات اضافی بر بتن را دگرگون کرد.

افزودنی شیمیایی بتن

اگر بتن را همانند بدن انسان در نظر بگیرید، افزودنی شیمیایی بتن، نقش قرص‌ را برای آن بازی می‌کند. هر یک از این قرص‌ها برای یک مشکل مناسب است؛ یکی برای سردرد، یکی برای درد معده و دیگری برای درمان دردهای دیگر کاربرد دارد. هر افزودنی هم یک عیب بتن را برطرف می‌کند؛ یکی سرعت گیرش سیمان، یکی مقاومت و کارایی و... را رفع می‌نماید.

آشنایی مهندسین عرصه بتن با افزودنی‌های شیمیایی، فرهنگ صحیح این تکنولوژی را گسترش داده و آن را به جایگاه اصلی خود نزدیک‌تر ساخته است. اصطلاح شیمیایی برای این مواد، به دلیل فرآوری محصولات اولیه و ترکیب آنها با هم به کار می‌رود.

طبق استاندارد ASTM C125 مواد افزودنی بتن، قبل یا حین اختلاط به بتن که به غیر از سیمان، آب، سنگدانه و الیاف است، اضافه می‌شود؛ اما مطابق استاندارد ملی ایران در شماره 2930، مواد افزودنی محلول در آب که میزان آن در بتن کمتر از 5% وزن سیمان است، برای اصلاح خواص بتن در حالت تازه و سخت اضافه می‌شود.

انواع افزودنی بتن

بتن به تنهایی ماده‌ای برای تأمین مقاومت یک سازه است. این ماده در نیمه دوم قرن 19 میلادی در آزمایشگاه‌ها مورد بررسی قرار گرفت و پس از تأیید وارد کارهای اجرایی و عملیاتی شد. با گذشت زمان، بعضی معایب جزئی در بتن پدیدار شد. برای رفع این معایب، با حفظ اصول کلی اختلاط و مقاومت مورد نیاز، دانشمندان ترکیباتی را برای استفاده خاص و نوع نیازشان افزودند.

با تأیید این موضوع که افزودنی بتن علاوه بر حفظ خواص قبلی، موجب بهبود کیفیت بتن می‌شود، امروزه افزودنی‌ها به عنوان یکی از مواد اصلی تشکیل‌دهنده بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

افزودنی بتن کاهنده آب (روان کننده‌ها)

اولین افزودنی که شناسایی شد، افزودنی کاهنده آب بتن است. این محصول سیر تکاملی داشت و به طور خلاصه، سه مجموعه اصلی را در بر می‌گیرد که به ترتیب ذیل است:

1. روان کننده بتن
2. فوق روان کننده بتن
3. ابر روان کننده بتن

به دلیل مشکلات فراوان بتن‌ریزی و بخصوص کارایی و روانی پایین آن و سخت شدن کار در هوای گرم، نیاز به این افزودنی بر همگان معلوم شد. کاربران و مجریان بتن با استفاده از این مواد، متوجه کاهش مصرف آب، در عین افزایش روانی بتن شدند. کاهش آب به سیمان در بتن، یک فرآیند مناسب در تأمین مقاومت لازم است.

نسل اول این افزودنی، بتن‌ریزی حجیم و گسترده را رایج نمود و در نمای کلی، امر بتن‌ریزی را آسان کرد. این مواد در سه دسته تولید گشته و به بازار عرضه شدند:

• کندگیر کننده
• معمولی
• تندگیر کننده

ترکیبات ساخته شده بر پایه لیگنوسولفونات، پایه شیمیایی این مواد هستند. مهم‌ترین خاصیت این مواد، ایجاد روانی بتن و حفظ اسلامپ با کاهش آب بتن است. مقدار بسیار کمی از آب بتن در واکنش هیدراتاسیون سیمان شرکت می‌کند و بیشتر آب، فقط برای روانی بتن به کار می‌رود. هدف یافتن جایگزین برای میزان آب لازم جهت روانی است.

گروه دوم یا فوق روان کننده بتن، موادی بر پایه نفتالین و ملامین هستند که برای اصلاح نسل اول روانه بازار شدند. این مواد کاهنده قوی آب بودند که در سال 1965 میلادی مختص مناطق گرمسیری تولید شدند. این مواد علاوه بر خواص روان کننده بتن، پایداری و دوام آن را هم زیاد می‌کردند.

این گروه سبب سهولت بتن‌ریزی در مناطق غیرقابل دسترسی شدند. بتن‌ریزی در مناطقی با آرماتور فراوان و فاصله کم میان میلگرد و قالب، با اضافه کردن این افزودنی به راحتی انجام می‌شود.

آخرین گروه روان کننده بتن بر پایه مواد پلیمری، یعنی پلی کربوکسیلات اتر تولید شدند. ترکیبات متنوع و زنجیره‌های اصلی و فرعی گوناگون، مزیت این دسته از روان کننده بتن هستند.

تأثیر این ماده بر بتن، کاهش نیاز آبی آن است. عملکرد ابر روان کننده بتن، با باردار کردن سطح ذرات سیمان صورت می‌پذیرد. در واقع با باردار شدن ذرات از هم فاصله گرفته و آب به راحتی از آنها عبور می‌کند و واکنش هیدراتاسیون با آب کمتری انجام می‌شود. سیمان با حضور این ترکیبات، بهینه مصرف می‌شود و کلوخه سیمانی بدون واکنش با آب باقی نمی‌ماند. مصرف بسیار کم این افزودنی، سبب کاهش هزینه کلی پروژه می‌شود.

افزودنی دیرگیر بتن یا کندگیر کننده

آب بتن در هوای گرم سریع‌تر از حد معمول تبخیر شده و مشکلاتی از قبیل سخت شدن و مشکل در روانی و بتن‌ریزی به وجود می‌آورد. افزودنی دیرگیر بتن واکنش هیدراتاسیون بتن را به تأخیر می‌اندازد و مقاومت نهایی بتن را افزایش می‌دهد.

در مصرف این ماده به میزان مصرف توصیه شده توسط شرکت تولیدکننده توجه فرمایید، چرا که در صورت استفاده بیش از حد این ماده، امکان عدم گیرش سیمان و جدا شدن آب و دانه بتن و آب انداختگی و از بین رفتن بتن، بسیار بالا خواهد بود.

افزودنی زودگیر بتن یا زودگیر کننده

یکی از عوامل مؤثر در تعیین هزینه نهایی یک پروژه، قیمت تمام شده آن در زمان مشخص است. حال اگر یک عملیات بزرگ باشد و بتن‌ریزی آن به فصل سرد و یخبندان برسد، باید چه کرد؟ آیا دیگر امکان ادامه بتن‌ریزی وجود ندارد؟ باید کار تا بازگشت هوای مناسب تعطیل شود؟

زودگیر کننده بتن، هیدراتاسیون یا گیرش سیمان را تسریع می‌کند. مواد عمومی مورد استفاده، کلرید کلسیم یا نمک کلسیم و نیترات کلسیم و نیترات سدیم است. استفاده از کلریدها سبب خوردگی فولاد می‌شود، پس محدودیت در استفاده برای سازه‌های بتن آرمه وجود دارد.

با این‌که اثر نیترات‌ها از کلریدها کمتر است، اما در ساخت این محصول مجبور به استفاده از آنها شدند. این مواد که به صورت مایع و پودری در حال تولید هستند، در هوای سرد کاربرد مناسبی دارند. میزان مصرف این مواد حدوداً 5% وزنی سیمان مخلوط بتنی است. نکته قابل اهمیت اینکه، اگر بتن‌ریزی تماس با فلزی نداشته باشد، منعی برای استفاده از کلرید وجود ندارد.

توجه به مسأله عمل‌آوری بتن در هوای سرد و بعد از استفاده از ضد یخ، مسأله‌ای بسیار مهمی است. بعضی عاملان و ناظران سازه‌های بتنی به اشتباه بر این باورند که بتن در هوای سرد نیاز به رطوبت و عمل‌آوری ندارد.

افزودنی حباب هوا ساز بتن

بتن تازه یک خمیر نیمه جامد، نیمه مایع است و به مرور سفت و جامد می‌شود. در حین این فرآیند و واکنش‌های شیمیایی بتن، مقداری هوا در آن آزاد می‌شود. برخی افراد از این خاصیت (حباب هوا ساز بتن) برای محافظت در برابر چرخه انجماد و ذوب استفاده کرده و مقاومت بتن را افزایش می‌دهند. برخی هم چون نیاز به مقاومت بتن دارند، هوای بتن را نه تنها اضافه نمی‌کنند، بلکه معتقد هستند هر 1% هوا 5% مقاومت بتن را کاهش می‌دهد. به همین دلیل ویبراتور بتن را وارد صنعت بتن کردند.

افزودنی‌های پوزولانی بتن

دلیل نام‌گذاری پوزولان منطقه‌ای است که برای اولین بار این ماده از کوه آتشفشان نزدیک آن‌جا استخراج شد. پوزولان از سیلیس یا سیلیس آلومینیوم تشکیل شده است. این مصالح به صورت طبیعی خاصیت چسبندگی مثل سیمان را ندارند، ولی اگر به صورت مناسب خرد و ریز شوند، در واکنش با هیدروکسید کلسیم شرکت کرده و تا حدودی شبیه سیمان عمل می‌کنند.

پوزولان‌ها به دو صورت وجود دارند:

1. طبیعی: به صورت خام و تکلیس شده وجود دارند و اکثر آن از خاکستر آتشفشان غیربلورین تشکیل شده است.
2. مصنوعی: معمولاً با نام دوده سیلیسی، خاکستر بادی و خاکستر سبوس برنج وجود دارند.

• دوده سیلیسی: همان خروجی فرعی کوره قوس الکتریکی فروسیلیس و فروآلیاژ هستند. فعالیت پوزولانی این مواد بسیار زیاد است و بیش از 80% مواد غیربلوری دارند.
• خاکستر بادی: متشکل از سیلیس، اکسید آهن و آلومین است و خروجی فرعی زغال‌سنگ محسوب می‌شود.
• خاکستر سبوس برنج: از فرآوری و پختن پوسته برنج تولید می‌شود. دارای میزان زیادی سیلیس غیرکریستالی است.

اندازه همه پوزولان‌ها باید بسیار ریز و نرم باشد تا بتواند در واکنش‌های پوزولانی شرکت کند. بعضی خواص پوزولان‌ها به شرح ذیل است:

1. مقاومت در برابر عوامل شیمیایی، به دلیل کاهش نفودپذیری بتن
2. افزایش مقاومت طولانی مدت و دوام بتن
3. افزایش کارایی بتن
4. کاهش سرعت و حرارت هیدراتاسیون
5. صرفه‌جویی در مصرف سیمان

میزان مصرف پوزولان بین 5 تا 35 درصد وزن سیمان مخلوط سیمانی برای انواع مختلف کاربرد بتن متغیر است.

افزودنی آب‌بند بتن یا نم‌بند بتن

عملیات انسداد آب یا همان واتر استاپ و واتر پروف، برای سازه‌های بتنی که به طور مداوم با آب و دیگر مایعات در ارتباط هستند، امری بسیار مهم است؛ یعنی علاوه بر تحمل نیروهای وارده و پایداری سازه، باید در برابر فشار آب هم مقاوم باشند. پس هدف ساخت بتن غیرقابل نفوذ بودن آن است. اقتصادی‌ترین و ایمن‌ترین روش برای آب‌بندی، استفاده از افزودنی در مرحله اختلاط و تولید بتن است، چرا که در مرحله پس از ساخت، خطای کار بسیار بالا خواهد بود و تقریباً این کار با کیفیت مطلوب صورت نمی‌گیرد.

این مواد خواص روان کنندگی دارند. بتنی که روان باشد، راحت متراکم شده و مویینگی و نفوذپذیری کمتری دارد. این مواد که مقداری پوزولان در ترکیبات خود دارند، مواد خطرزا همانند کلر را به ترکیبات خنثی و واکنش‌ناپذیر تبدیل کرده و در برابر حملات شیمیایی از خود مقاومت نشان می‌دهند. این مواد با افزایش کارایی بتن، اجرای آن‌ را راحت کرده و در هنگام بتن‌ریزی، با دقت تمامی درزها و مکان‌های قابل نفوذ را مسدود می‌کنند.

افزودنی‌های گاز ساز بتن

کار اصلی این افزودنی قبل از واکنش هیدراتاسیون سیمان شروع شده و تولید هوا و اندکی انبساط در مخلوط بتنی به وجود می‌آورد. این مواد در واکنش گیرش سیمان تداخل ایجاد کرده و سبب تولید گاز می‌شوند. این مواد با افزودنی‌های حباب‌ساز که سبب پایداری حباب‌های ریز موجود در بتن می‌شوند، متفاوت هستند. برای آشنایی بیشتر با این افزودنی، بهتر است با بعضی کاربردهای آن آشنا شوید:

1. پر کردن فضای غیرقابل دسترسی مستقیم بتن‌ریزی، مثل صفحه ستون
2. بتن‌ریزی زیر سطح آب
3. اتصال قطعات بتن پیش‌ساخته
4. پوشش بتن و مقاطع آب‌بندی
5. یکنواخت کردن بتن
6. اتصال مناسب بتن و آرماتور
7. چاه عمیق مثل چاه نفت

افزودنی گاز ساز بتن از نشست بتن و آب انداختگی آن جلوگیری می‌کند، تا حدودی خاصیت پر کنندگی به آن می‌دهد و برای تولید بتن اسفنجی استفاده می‌شود.

این افزودنی، گازهای موجود در هوا، مثل: نیتروژن، اکسیژن و هیدروژن را تولید می‌کند و معمولاً از ترکیبات آلومینیوم دار برای تولید گاز استفاده می‌شود. استفاده از کربن فعال، صنعت بتن را با نانو اتصال داده است؛ به گونه‌ای که در آینده شاهد استفاده فراوان نانو ذرات در بتن و استفاده از این تکنولوژی در بتن خواهید بود.

این مواد بر اساس ترکیبات در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند:

1. تک جزئی: یک نوع عامل تولید گاز دارند. کارکرد آنها پایداری و تسریع واکنش‌های لازم است.
2. چند جزئی: علاوه بر تولید گاز، کاهش آب را نیز دارند.

افزودنی‌های ضد حباب هوا بتن

به دلیل واکنش‌های شیمیایی بین مواد تشکیل‌دهنده بتن، همیشه فرآورده واکنش به وجود می‌آید. یکی از این خروجی‎‌های واکنش آب و اجزای بتن حباب است. اگر این حباب به صورت کنترل شده باشد، نه تنها مشکلی به وجود نخواهد آمد، بلکه در بعضی موارد و استفاده‌های خاص نیز مفید خواهد بود.

اما بحث اصلی حباب اضافی بتن و مشکلات ناشی از آن است. بتنی که هوای محبوس آن زیاد شود، در نهایت مقاومت کافی را نخواهد داشت. این هوای اضافی، سبب عدم اتصال مناسب قطعات بتنی به هم و به آرماتور می‌شود.

استفاده از موادی، مثل: تری بوتیل فسفات، سیلیکون و الکل‌های غیرمحلول در آب در بتن، سبب کاهش هوای بتن می‌شود. این مواد با واکنش‌های شیمیایی، هوای بتن را کم می‌کنند. در پی استفاده از این مواد، کارایی لرزاننده قالب و ویبراتور زیاد شده و هوای بتن تازه تقریباً از بین می‌رود. برخی این مواد را هواگیر بتن می‌نامند.

بتنی که آب انداختگی کمتر داشته و روان‌تر باشد، هوای محبوس کمتری دارد. برای اندازه‌گیری هوای بتن از آزمایش حجم/ وزن و قانون فشار بویل در دمای ثابت استفاده می‌کنند که طبق استاندارد ASTM آزمایش انجام می‌شود. اگر بتن یکنواخت باشد، نیازی به شناسایی مواد تشکیل‌دهنده و خواص مکانیکی آن نیست.

اگر هوای بتن با این افزودنی کمتر از میزان مورد نیاز شد، از افزودن مواد گاز ساز به طور هم‌زمان پرهیز می‌شود. این دو افزودنی در بعضی از انواع خود با هم سازگاری ندارند.

افزودنی ضد آب شستگی بتن

آب شستگی وقتی به وجود می‌آید که آب در جریان باشد. وقتی آب به طور مداوم با بتن در ارتباط باشد یا اینکه بتن مدفون در آب باشد، زودتر فرسایش می‌یابد؛ مثل: سازه‌های اسکله، موج شکن‌ها و بعضی سازه‌های جانبی سد.

معمولاً موادی که در ترکیبات خود لاستیک طبیعی و مصنوعی و تغلیظ‌کننده‌های سلولزی دارند، به کمک این بتن‌ها می‌آیند و در برابر آب شستگی مقاوم می‌شوند.

افزودنی‌های ضد انبساط سنگدانه‌های قلیایی بتن

بتن یک ماده پرکاربرد است و تأمین مواد اولیه آن تقریباً سخت شده و در حال ورود به مرحله کمبود است. سنگدانه طبیعی در بسیاری از مناطق با مشکل منابع و تأمین معادن آنها مواجه شده است. سنگدانه‌های سالم جای خود را به سنگدانه‌های قلیایی داده‌اند.

این افزودنی، جزو نوین‌ترین و به روزترین افزودنی‌های موجود در صنعت بتن به شمار می‌رود. هر ماده‌ای که به بتن افزوده شود، باید به مرور و در گذر زمان محاسن و معایب آن معلوم شود، چون امکان اعمال همه شرایط واقعی در آزمایشگاه وجود ندارد.

آزاد شدن یون هیدروکسیل و ترکیب این سنگدانه‌ها، سبب بروز این مشکل است. هیدروکسیدهای سیمان با ترکیبات سنگدانه واکنش داده و چیزی شبیه ژل تولید می‌کنند و در نهایت سبب ترک در بتن می‌شوند. این واکنش به دلیل میزان یون Na₂O با غلظت پایین در بعضی سیمان‌ها کنترل می‌شود، ولی عموماً برای جلوگیری از این مشکل، کنترل نسبت آب به سیمان توسط این افزودنی راهی اساسی است.

افزودنی ملات

یکی از دلایل استفاده از افزودنی‌های ملات سیمانی، برای جلوگیری از خشک شدن و جمع شدن سریع و در نتیجه ترک خوردن آن است. اگر بتوان میزان آب مورد نیاز را توسط یک افزودنی کاست، ملات در نهایت مستحکم شده و از ترک خوردن آن جلوگیری می‌شود.

این خاصیت برای دوغاب تزریقی که عدم دسترسی به مکان دوغاب‌ریزی وجود دارد، بسیار حائز اهمیت است. به طور معمول این مواد به صورت پودری خاکستری رنگ و بدون یون کلر وجود دارند.

میزان مصرف آن با توجه به کاربرد متفاوت است. با توجه به سرعت دوغاب‌ریزی، میزان این افزودنی تعیین می‌شود. برخی میزان 5% را برای کارهای معمولی مناسب می‌دانند. ترکیبات این افزودنی‌ها با انواع سیمان سازگاری دارند. پس از مصرف، مقداری کف در سطح ملات به وجود می‌آید که به لحاظ فنی و اجرایی مشکلی ندارد.

ساختار شیمیایی مواد تندگیر کننده، کلسیم کلرید یا همان نمک کلسیم است. بعضی مشتقات اتانول هم جز این گروه است. یک از کندگیر کننده‌های ملات سیمانی گچ است. گچ به عنوان مکمل سیمان، توسط بسیاری از افراد رد شده است.

از دیگر مواد افزودنی که واکنش هیدراتاسیون را به تأخیر می‌اندازد، اسید موسیک است که می‌توان از افزودنی گازساز بر پایه آلومینیوم برای جلوگیری از نشست پی استفاده نمود.

افزودنی‌های بازدارنده خوردگی بتن

منظور از این گروه افزودنی‌ها، بازدارندگی بتن در برابر خوردگی است؛ خوردگی که در برابر عوامل محیطی شدید به وجود می‌آید. ترکیبات آندی بر پایه کلسیم نیتریت و انواع کاتیون و آنیون آمینی، مواد اصلی این ترکیبات هستند. دوام و عمر مفید بتن با وجود این ترکیبات افزایش می‌یابد، چون واکنش خوردگی غیرقابل بازگشت است و باید برای جلوگیری از آن چاره‌ای اندیشید.

اگر موضوع پوسیدگی بتن در محیط نامناسب مطرح باشد و به میلگرد بتن برسد، تخریب قدم به قدم سازه روی می‌دهد. این خوردگی یکباره رخ نمی‌دهد و یک سازه به صورت تدریجی فروپاشی می‌کند. به همین علت اکثراً شناسایی پوسیدگی در زمان مناسب برای ترمیم صورت نمی‌گیرد.

افزودنی‌های چسباننده بتن

ایراد بتن در هنگام خشک شدن، اتصال ضعیف با بتن تازه است. برای رفع این مشکل باید یک لایه واسطه ایجاد شده و یا در بتن جدید خاصیت چسبندگی ایجاد کرد. دو نوع لاتکسی و اپوکسی در چسب‌ها برای بتن بیشتر استفاده می‌شوند. این مواد بر پایه پلیمر تولید می‌شوند.

این افزودنی با نام چسب بتن شناخته شده‌ است. هدف دیگر استفاده این مواد در بتن، برطرف کردن نسبی ضعف در کشش است. اتصال میان اجزای بتن و بتن با فولاد، توسط این افزودنی قوی‌تر می‌شود.

افزودنی‌های بتن ضد قارچ، ضد باکتری و ضدعفونی‌کننده بتن

اگر بتن پس از خشک شدن در شرایط محیطی مستعد، مثل فضای شرجی و مرطوب قرار گیرد، امکان رشد مواد باکتریایی و قارچ وجود خواهد داشت. به مرور وجود این مواد در سطح بتن، سبب خوردگی و تخریب بتن می‌شود. اگر در مکان‌هایی، مثل: انبار مواد غذایی و محیط‌های مرتبط با این صنایع اتفاق افتد، بهداشت محیط به خطر افتاده و سبب بروز مشکلات و بیماری برای انسان می‌شود.

برای جلوگیری از رشد این مواد مضر، لازم است هنگام تولید بتن، ترکیبات فنل‌های پلی هالوژن، ترکیبات مس‌دار و امولسیون‌های دیلدرین به بتن اضافه شود. استفاده از این افزودنی ضد قارچ و باکتری، اثر موقت دارد و باید برای جلوگیری از رشد مجدد، از اندود یا اسپری ضد باکتری و ضدعفونی استفاده کرد. استفاده بیش از 3% نسبت سیمان از این افزودنی، مقاومت بتن را می‌کاهد.

افزودنی رنگ بتن

برای ساخت یک سازه بتن با رنگ مشخص، می‌توان رنگدانه‌های تأیید شده را به آن افزود. این رنگدانه نباید مشخصات کلی، از جمله مقاومت را کمتر از میزان استاندارد آن کند. این افزودنی در مرحله اختلاط به بتن اضافه می‌شود.

برخی از پرکاربردترین ترکیبات رنگی را در جدول ذیل مشاهده کنید:

افزودنی که باید به بتن اضافه کرد	رنگی که به بتن می‌دهد
منگنز سیاه و چوب خام	قهوه‌ای
اکسید کروم و هیدروکسید کروم	سبز
آهن یا اکسید قرمز	قرمز
هیدروکسید آهن	زرد

روش مصرف افزودنی بتن

افزودنی بتن یا به صورت پودری و یا به صورت مایع وجود دارد. افزودنی پودری حتماً باید در مرحله اختلاط به بتن اضافه شود. اگر پس از اختلاط و هم‌زدن بتن و یا حتی پس از بتن‌ریزی اضافه شود، هیچ گونه عملکردی روی بتن نخواهد داشت.

افزودنی‌های مایع یا نیمه مایع که حالت خمیری دارند هم، بهتر است به همین صورت به آب بتن یا در مرحله اختلاط اضافه شوند. در هنگام استفاده از افزودنی بتن، آگاهی از ساختار شیمیایی و سازگاری با دیگر مواد بتن یا دیگر افزودنی‌ها امری ضروری است.

از آن‌جا که این مواد به صورت محلول در آب تولید می‌شوند، نحوه استفاده و مصرف آنها بسیار آسان است. استفاده از افزودنی‌های مشابه به جای یکدیگر در بتن توسط تولیدکنندگان منع شده است. شاید نتایج مشابهی را در ابتدای اختلاط بدهند، ولی در نهایت امکان بروز مشکلات وجود خواهد داشت. پس از افزودن یک ماده جدید به بتن، باید از اختلاط و اثرگذاری کامل آن اطمینان پیدا کرد، و گرنه اثر مطلوب و کامل بر مجموعه نخواهد گذاشت.

میزان مصرف افزودنی بتن

میزان مصرف افزودنی بتن، با توجه به نوع پروژه و نیاز عمومی از بتن تخمین زده می‌شود. مقدار دقیق افزودنی بتن توسط شرکت ارائه دهنده اعلام شده و به اطلاع مصرف‌کننده می‌رسد. با این حال بهتر است، قبل از هر گونه اقدام با کارشناسان و متخصصان این امر مشورت شود. معمولاً میزان استفاده از افزودنی بتن بر حسب سیمان مصرفی مخلوط تعیین می‌شود. پس دانستن طرح اختلاط بتن برای میزان مصرف افزودنی بتن امری ضروری است.

شرایط آب و هوایی، یکی از اصلی‌ترین موارد تأثیرگذار بر میزان استفاده از افزودنی بتن است. برای مثال اگر بتن با 10 کیلوگرم روان کننده در دمای 30 درجه سانتی‌گراد به روانی مناسب برسد، این مقدار در دمای 40 درجه سانتی‌گراد کارایی لازم را نخواهد داشت.

کیفیت افزودنی‌های بتن

کیفیت افزودنی بتن توسط آزمایش‌های استاندارد تعیین می‌شود. میزان غلظت و گرانروی و ته‌نشینی، یکنواختی و آزمایش پایداری ترکیبات، از جمله این آزمایش‌ها است. آن چیزی که در این مورد حائز اهمیت است، استفاده این مواد و نتایج وارد بر آنها بر نمونه بتن است.

یکی از راه‌های تشخیص کیفیت، در نظر گرفتن میزان سیمان مورد نیاز در مقایسه با نمونه بدون افزودنی است. بررسی میزان آب و هوای تولیدی توسط افزودنی هم، مکمل آزمایشات کیفیت افزودنی بتن است. آزمایش اسلامپ، آزمایشی مناسب در محل بتن‌ریزی است. هر چند افراد خبره با چشم متوجه تأثیر کارایی و روانی بتن می‌شوند. برای بررسی کیفیت هر افزودنی، باید آزمایش مخصوص همان را انجام داد.

افزودنی بتن در هوای سرد

بتن‌ریزی در هوای سرد با یک مشکل مواجه است و آن هم گیرش دیر سیمان است. وقتی سیمان سفت نشود، آب درون آن یخ زده و پس از ذوب شدن، دیگر با سیمان واکنش نمی‌دهد و تبخیر می‌شود. اگر بتن مقاوم باشد و در اثر این سیکل ذوب و یخبندان متلاشی نشود، در بتن حفره‌های بزرگ هوا به وجود می‌آید و مقاومت بتن در اثر این حفره‌ها به شدت کاهش داده می‌شود.

اگر این آب به سرعت وارد واکنش سیمانی و مصرف شود، دیگر مشکل یخبندان سبب جلوگیری از بتن‌ریزی و از دست رفتن زمان نمی‌شود. پس افزودنی بتن در هوای سرد، باید تسریع در گیرش سیمان داشته باشد.

با بعضی روش‌ها همانند گرم کردن مواد بتن و آب بتن و کیورینگ پس از بتن‌ریزی هم می‌توان از یخ زدن بتن جلوگیری کرد، ولی هزینه این فعالیت‌ها بسیار زیاد خواهد بود. استفاده از تندگیرها یا اصطلاحاً ضدیخ بتن، روشی مؤثر و ارزان برای بتن‌ریزی در هوای سرد است. توجه داشته باشید اگر هوا بسیار سرد باشد، باید بعضی روش‌ها مثل عمل‌آوری و محافظت بتن هم در کنار استفاده از ضدیخ بتن به کار برده شود.

افزودنی بتن در هوای گرم

ایران اقلیمی گرم و خشک دارد. مباحث بتن‌ریزی در هوای گرم، بسیار به کشور ایران مرتبط است. بتن، سیالی دارای آب است. هر چه این آب کمتر شود، مقاومت نهایی بتن بالاتر می‌رود، ولی یک مشکل در کم شدن آب به وجود می‌آید؛ کارایی و شکل‌پذیری کم.

بتن بدون کارایی، امکان تسطیح ندارد و اجرای آن بسیار دشوار خواهد بود. حال باید یک روش برای رفع این مشکل استفاده شود. دانشمندان به فرمول شیمیایی دست یافتند که با حفظ تمام خواص و طرح اختلاط قبلی بدون افزودن آب، بتن روان‌تر با کارایی بیشتر را تحویل مجریان دهند.

این افزودنی ذرات سیمان را پراکنده نموده و به آب اجازه دسترسی به تمام سطوح سیمان را می‌دهد. پس آب به راحتی میان ذرات سیمان عبور کرده و همه سیمان را در واکنش درگیر کرده و نیاز آبی مخلوط کاهش می‎‌یابد.

تمامی مواردی که در بالا ذکر شد، توسط فوق روان کننده و ابر روان کننده بتن به خوبی برطرف شده و بتنی مناسب، با مقاومت نهایی بالا و کارایی و روانی لازم تولید می‌شود. در هوای گرم، بتن به شدت تحت‌تأثیر تبخیر آب قرار گرفته و گیرش سیمان شروع شده و در نتیجه، بتن حالت شکل‌پذیری خود را از دست می‌دهد.

در این زمان باید از موادی که جایگزین آب و با همان کارایی هستند، برای حفظ اسلامپ استفاده کرد. اگر به بتن نسبتاً سفت شده آب اضافه کنید، پس از بتن‌‌ریزی، دانه بتن جدا شده و آب انداختگی بتن سبب کاهش شدید مقاومت آن می‌شود.

برای سهولت بتن‌ریزی در هوای گرم، سه نسل روان کننده وارد بازار شد. هر یک از این مجموعه‌ها توسط اصلاح نسل قبلی و برطرف شدن ایرادات جزئی ترکیبات شیمیایی به روند رو به رشد و در حال پیشرفت تکنولوژی بتن کمک بسزایی کردند.

در پیشرفته‌ترین گروه مواد افزودنی بتن در هوای گرم، شاهد حضور ماده‌ای هستیم که با اندکی از آن، یک کامیون حمل بتن در دمای بسیار بالا تا دو ساعت دچار هیچ‌گونه مشکل و افت روانی نمی‌شود. این یعنی تا جای ممکن آب اضافی بتن که در واکنش هیدراتاسیون شرکت نمی‌کند، حذف می‌گردد.

اگر بتن‌ریزی در هوای گرم، چه با وزش باد و چه در شرایط بحرانی‌تر انجام شود و از مواد افزودنی در اجرای بتن استفاده نشود، بتن ترک می‌خورد؛ حتی پس از قالب‌برداری، شاهد تراکم نامناسب بتن و کیفیت بد بتن خواهید بود.

مزایای افزودنی بتن

هر افزودنی مخصوص یک کاربرد است. پس مزایای همان کاربرد شامل آن افزودنی می‌شود. در ادامه به تعدادی از مزایای بتن اشاره شده است:

• جلوگیری از واکنش قلیایی سیلیس
• بازدارندگی در برابر عوامل شیمیایی و خوردگی بتن
• افزایش دوام بتن
• تغییرات در ویسکوزیته و روانی بتن
• تغییرات اسلامپ
• کاهش نیاز آبی بتن
• توزیع تنش یکنواخت
• بهبود فرآیند هیدراتاسیون
• آب‌رسانی مناسب برای واکنش با سیمان
• تسریع گیرش سیمان
• تأخیر گیرش سیمان
• افزایش مقاومت نهایی و الاستیسیته
• افزایش مقاومت کششی
• افزایش نیروی اتصال به آرماتور
• کاهش انقباض و ترک خوردن

خواص و تأثیر افزودنی بتن

افزودنی بتن مواد فعال شیمیایی است. مواد فعال در صورت ارتباط با واکنش‌پذیرها که در بتن سیمان این خاصیت را دارد، وارد واکنش می‌شوند. این فعالیت با حضور آب به عنوان فضای واکنش آسان می‌شود. عمده تأثیر افزودنی بتن بر سیمان است. بعضی تأثیرات افزودنی بر مخلوط سیمانی، به شرح ذیل می‌باشد:

• باردار کردن سطح ذرات سیمان
• واکنش زنجیره اصلی و فرعی افزودنی با ذرات بدون واکنش سیمان
• کاهش هیدروکسید کلسیم، ناشی از واکنش هیدراتاسیون
• کاهش مصرف سیمان

قیمت افزودنی بتن

افزودنی بتن به دلیل متغیر بودن مواد تشکیل‌دهنده آن، به نسبت میزان مصرف آن، جزو مواد گران محسوب نمی‌شود و قیمت تمام شده، عاملی مهم در تصمیم‌گیری نهایی برای تهیه این افزودنی است.

بعضی هزینه‌ها تأثیرات جانبی دارند. افزودنی بتن هم بُعد پنهان بسیار زیادی دارد. زمانی که در فصل سرما و یخبندان، پروژه با خرید یک گالن ضدیخ بتن تعطیل نشود، یعنی شما در زمان صرفه‌جویی کرده و با پرداخت اندک هزینه، مانع پدید آمدن هزینه‌های دیگر شدید.

خرید افزودنی بتن

با توجه به پیشرفت سطح زندگی و افزایش دغدغه‌ها، مردم به تدریج به سمت رفاه و آسایش سوق داده شده‌اند. راه افزایش سطح رفاه، استفاده از تکنولوژی مدرن است. امروزه این تکنولوژی در خرید اینترنتی به طور واضح قابل مشاهده است.

برای خرید یک محصول و جستجوی مناسب‌ترین آن، با خواندن چند مقاله و مقایسه شرکت‌های مختلف به نتیجه مناسب خواهید رسید. حالا در صورت تمایل به خرید حضوری با مشکلات بسیاری مواجه خواهید شد؛ از تردد و وجود نداشتن بعضی کالاها گرفته تا عدم امکان مقایسه چند محصول همزمان و هدر رفتن وقت برای بررسی همه جوانب خرید.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی افزودنی بتن

افزودنی بتن به صورت طبیعی یا معدنی و مصنوعی یا شیمیایی به تولید و مصرف می‌رسد. مواد شیمیایی دارای ترکیبات پلیمری یا نمک‌های ساخته شده توسط مواد معدنی هستند. استفاده از بعضی رزین‌ها هم در این صنعت مورد تأیید کارشناسان است. نوع معدنی این مواد یا خنثی یا در دسته پوزولان و یا مواد شبه سیمانی هستند و عموماً رنگدانه بتن مواد معدنی هستند.

حفاظت و ایمنی افزودنی بتن

افزودنی بتن ماده‌ای بدون خطر است. در واقع به دلیل نداشتن ترکیبات اسیدی و قلیایی برای انسان و محیط زیست خطر ندارد، ولی برای اطمینان بالای افراد از عدم آسیب، لازم است در صورت تماس با پوست، محل مزبور با آب و صابون شست و شو داده شود. در صورت ورود به چشم یا دهان، لازم است علاوه بر شست و شو به پزشک نیز مراجعه شود. این مواد به راحتی در آب حل شده و پس از شست و شو، تقریباً اثری از آن باقی نخواهد ماند.

به افرادی که با این مواد بسیار زیاد سر و کار دارند، توصیه به استفاده از ماسک و دستکش شده است. برای جلوگیری از امکان حوادث خطرناک، برگه مشخصات شیمیایی و محدودیت مصرف و اختلاط با دیگر مواد روی بسته درج می‌شود.

استانداردهای افزودنی بتن

استانداردهای معتبر بین‌المللی ACI 212.3R-16 و ASTM C494 و AASHTO به طور مفصل در مورد افزودنی بتن بحث می‌کند. بعضی از موادی که این استاندارد به بحث در مورد آنها می‌پردازد:

• کاهنده‌های آب
• ضدیخ بتن
• رنگزای بتن
• ضد آب شستگی بتن
• کاهنده نفوذپذیری و نم‌بندها
• منبسط کننده‌ها
• تسریع کننده‌ها و دیرگیرها
• هوازاها و هواگیرها

استاندارد ملی ایران هم در شماره 2930 به مسائل مرتبط با بتن و افزودنی آن می‌پردازد. مواردی که در این استاندارد ذکر شده‌اند، به شرح ذیل است:

• مواد کاهنده آب، شامل تمامی گروه‌های روان کننده
• هوازاها
• کندگیر کننده‌ها یا دیرگیر کننده‌ها
• تندگیر کننده‌ها یا زودگیر کننده‌ها
• نم‌بندها و کاهش‌دهنده نفوذپذیری بتن

انبارداری افزودنی بتن

افزودنی بتن به دلیل نداشتن تاریخ انقضاء بالا، نهایتاً تا یکسال بهترین کارایی را دارند. پس مسأله انبارداری افزودنی بسیار بحث پیچیده‌ای است و انبارهای افزودنی خیلی بزرگ نیستند. البته این موضوع از بحث انبارداری مواد اولیه افزودنی بتن جدا است، چون بعضی مواد اولیه بسیار زیاد و حتی تا چندین سال قابل استفاده هستند.

معمولاً افزودنی بتن خطرزایی خاصی ندارد، چون از لحاظ اسیدیته خنثی و سمی نیست. این گروه از مواد در انبارهایی با اندازه متوسط نگهداری می‌شوند. در هنگام ورود به انبار و چیدن، باید توجه داشت که موادی که زودتر به انبار می‌آیند، باید امکان مصرف زودتر آنها فراهم باشد. باید حدود 20% ظرفیت انبار را خالی و برای جابجایی مواد در نظر گرفت. راه دسترسی انبار و امکان ورود به آن باید از چند طریق امکانپذیر باشد.

بهتر است کارگاه تولید و انبار نگهداری این مواد در منطقه مسکونی و نزدیک به آن نباشد. سیستم تهویه مطبوع این انبارها به دلیل امکان ضربه دیدن بسته‌بندی و نشتی بخارهای متصاعد از آن الزامی است. با توجه به از بین رفتن سریع انقضا در این مواد، به هیچ وجه یک مکان نگهداری بزرگ مثل یک مخزن برای این مواد فراهم نشود، چون مواد در صورت عدم استفاده فاسد می‌شوند.

فرد متخصص و آموزش دیده در انبارداری که مسائل ابتدایی انبارداری از جمله عدم استعمال دخانیات و آشنایی با نکات ایمنی و استفاده از ماسک و دستکش و چکمه را بداند، بسیار در زمینه نگهداری افزودنی بتن کمک خواهد کرد.

با اینکه افزودنی بتن آتش‌زا نیست، ولی ظروف بسته‌بندی آن در برابر آتش ایمن نیست. اگر خود انبار هم از مواد آتش‌زا مثل چوب یا مواد پلاستیکی ایجاد شده باشد، خطر آتش‌سوزی دو چندان می‌شود. آشنایی با فرمول شیمیایی مواد افزودنی در هنگام امدادرسانی در مواقع وقوع حادثه احتمالی بسیار مؤثر خواهد بود.

تولید افزودنی‌های بتن

برخی بنا بر تجربه و شنیده‌ها به تولید یا استفاده از بعضی مواد موجود به جای افزودنی می‌پردازند. این امر عواقب نامناسبی دارد؛ به طور مثال استفاده از نمک طعام، شکر یا روغن سوخته در بعضی موارد، شاید نتیجه آنی و کیفیت کارایی مناسبی به بتن بدهد، ولی تأثیرات نهایی آن بر بتن غیرقابل پیش‌بینی است. دستگاه اجرایی موظف به استفاده از مواد استاندارد و قابل اطمینان است و گروه نظارت باید این مسأله را تأیید نماید.

آزمایشات افزودنی‌های بتن

افزودنی‌های بتن موادی با خواص متفاوت هستند و باید تمامی مشخصات آنها و تأثیراتشان بر بتن، قبل و بعد از ترکیب با مخلوط سیمانی تعیین گردند. چند بررسی اصولی و مهم باید در نظر گرفته شوند:

• پیش‌بینی تأثیر افزودنی در شرایط کارگاهی و عوامل محیطی که قرار است بتن ساخته و اجرا شود.
• تعیین مطابقت با مشخصات فنی مهندسی بتن و افزودنی
• کنترل پیوسته کیفیت و یکنواختی مواد ورودی به بتن
• تعیین ناسازگازی با مشاهده و نظارت بر بتن تولیدی با مواد افزودنی
• تعیین میزان مواد جامد
• تعیین میزان مواد خطرزا، مخصوصاً کلراید و درصد مواد قلیایی توسط PH

این آزمایشات مرتبط با خود افزودنی بتن است. تأثیرات این مواد بر بتن هم باید در نظر گرفته شود. بررسی حجم و وزن نمونه به همراه طرح اختلاط، روشی مؤثر در شناخت افزودنی بتن است. استفاده ار نتایج قبلی آزمایشات قبلی افزودنی‌های بتن نیز، راهی مناسب و مطمئن برای تهیه و مصرف این مواد در بتن است.

منبع ++