تماس برای مشاوره؟

متخصصین و کارشناسان کلینیک بتن ایران آماده پاسخگویی به سوالات شما می باشند.

مشاوره فنی: 09120916272-09128889641

مشاور اجرایی پروژه تعمیراتی: 09128889641

پشتیبانی فنی فروش: 09120916272

نمایندگی فروش افزودنی بتن

افزودنی های شیمیایی بتن

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران یکی از تولید کنندگان معتبر و با سابقه در افزودنی های بتن می باشد. این شرکت با ارائه خدمات مشاوره در کنار فروش سعی نموده بهترین خدمات را به خریداران ارائه نماید. این شرکت دارای نمایندگی ها متعدد در استانهای مختلف سطح کشور می باشد. شما می توانید برای مشاوره و خرید انواع افزودنی های بتن ( افزودنی های شیمیایی و معدنی ) با بخش فروش و بازرگانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 44618462-44618379-021 ) تماس حاصل فرمایید.

 

امروزه استفاده از انواع افزودنی های بتن جایگاه ویژه ای در بتن ریزی و اجرای سازه های بتنی در سطح جهان پیدا کرده است. این امر مرتبط با شرایط اجرایی و تاثیر مثبت عملکرد افزودنی های بتن در اراتقا شرایط اجرایی ، کیفیت بتن اجرا شده و دوام سازه های بتنی می باشد.

افزودنی های بتن را می توان به دو تیپ افزودنی های شیمیایی بتن و افزودنی های معدنی تقسیم بندی کرد. در متن زیر به شرح کامل افزودنی های شیمیایی بتن و انواع آن ، خصوصیات و کاربرد آنها پرداخته شده است. از جمله انواع افزودنی بتن می توان به ژل های میکروسیلیس ، منبسط کننده بتن ، انواع روان کننده بتن ( لگینو سولفونات ) ، انواع فوق روان کننده بتن ( نفتالین ، ملامین ، پلی کربوکسیلات اتر )، ضد یخ بتن ، انواع اکرلیک ها ، زودگیر کننده ها ، دیرگیر کننده ها ، افزودنی های ضد خوردگی ، افزودنی حباب زا و ... اشاره کرد.

 

 

انواع افزودنی های شیمیایی بتن ، کاربرد ، مزایا و معایب آنها

1- کليات

افزودني[1] ماده‌اي به غير از سيمان پرتلند، سنگدانه، و آب است که به صورت پودر (گَرد) يا مايع (آبکی)، به عنوان يکي از مواد تشکيل‌دهنده بتن و براي اصلاح خواص بتن، کمي قبل از اختلاط، در حين اختلاط و يا قبل از ريختن به آن افزوده مي‌شود[1]. به عبارت ديگر، افزودني‌ها اجزايي از بتن به غير از سيمان هيدروليکي، آب، سنگدانه‌ها و الياف هستند كه براي اصلاح و بهبود خواص بتن و ملات تازه و سخت‌شده، به بتن افزوده مي‌شوند[2]. افزودني‌هاي بتن به دو گروه مواد افزودني شيميايي و معدني تقسيم مي‌شوند.

 افزودني‌هاي شيميايي[2] از فرآوري، ترکيب يا آميزه‌کاري مواد آلي و معدني در يک فرآيند شيميايي به دست مي‌آيند و در حالتهاي پودر يا مايع و در مقاديرکم معمولا تا حداکثر 5 درصد وزن مواد سيماني در زمان ساخت و اختلاط و يا درست پيش از ريختن بتن، به مخلوط اضافه مي‌شوند.

افزودني‌هاي معدني[3] که يا به طور طبيعي يافت مي‌شوند و يا از محصولات جانبي صنعتي هستند، به سه دسته مواد خنثي، پوزولان‌ها، و مواد شبه سيماني تقسيم مي‌شوند[1] و براي بهبود و اصلاح خواص مخلوط‌هاي سيماني در مقادير مصرف عموما بيشتر از 5 درصد وزن سيمان و در زمان اختلاط به بتن افزوده مي‌شوند.

گستره اين نشريه (نوشتار) دربرگيرنده افزودني‌هاي شيميايي بتن است و بررسي مواد افزودني معدني به ديگر نشريه‌هاي انجمن بتن ايران واگذار شده است. 

1-1- اندرکنش بتن و افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي شيميايي با مواد سيماني در حال هيدراته شدن اندرکنش نشان مي‌دهند و بر اساس نوع عملکردشان به سه رده مواد افزودني با عملکرد فيزيکي، شيميايي، و فيزيکي- ‌‌شيميايي تقسيم مي‌شوند[3].

مواد افزودني با عملکرد فيزيکي آن رده از افزودني‌هاي شيميايي هستند که در فرآيند واکنش آبگيري[4] سيمان تاثير مستقيم ندارند گو اينکه ممکن است بر روند و آهنگ آن تاثير بگذارند. اين افزودني‌ها عموما تا پيش از گيرش اوليه بتن، تاثير و کارکرد خود را نشان مي‌دهند و تاثير آنها پس از گيرش، در بتن سفت‌شده و سخت‌شده ادامه نمي‌يابد[3]. از جمله اين افزودني‌ها مي‌توان به کاهنده‌هاي آب، هوازاها، گازسازها، کف‌زاها، هوازُداها، ضد آب‌شستگي‌ها، آسان‌کننده‌هاي پمپاژ، رنگ‌بخش‌ها، و پيوندزاها اشاره کرد.

مواد افزودني با عملکرد شيميايي يا در فرآيند و روند واکنش آبگيري سيمان پيش از گيرش تاثير مي‌گذارند و يا ريزساختار محصولات آبگيري را پيش و پس از گيرش، دستخوش تغيير مي‌کنند. بنابراين واکنش افزودني‌هاي شيميايي علاوه بر زمان پيش از گيرش، ممکن است در مراحل سخت‌شدگي بتن نيز ادامه يابد[3]. کُندگيرکننده‌ها، زودگيرکننده‌ها، زودسخت‌کننده‌ها، منبسط‌کننده‌ها، کنترل‌کننده‌هاي واکنش آبگيري، و ناگيرکننده‌ها در زمره افزودني‌هاي با عملکرد شيميايي هستند.

مواد افزودني با عملکرد فيزيکي- ‌‌شيميايي اگرچه در فرآيند واکنش شيميايي آبگيري سيمان دخالتي نمي‌کنند ولي با وارد کردن مواد شيميايي ويژه به درون بتن، برخي از واکنش‌هاي شيميايي يا رفتارهاي فيزيکي بتن سخت‌شده را در آينده کنترل مي‌کنند[3]. بازدارنده‌هاي خوردگي، کاهنده‌هاي انبساط واکنش قليايي سيليسي، نم‌بندها، کاهنده‌هاي تراوايي، قارچ‌کُش‌ها، ميكروب‌كش‌ها، و حشره‌كش‌ها در اين رده از افزودني‌ها قرار مي‌گيرند.

1-2- دسته‌بندي‌افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي شيميايي بر اساس نوع تاثير و کارکرد اصلي که در بتن دارند به هفت دسته کلي تقسيم مي‌شوند.

دسته 1 - کاهنده‌هاي آب

افزودني‌هاي كاهنده براي افزايش رواني بتن در مقدار آب معين، يا كاهش مقدار آب مصرفي با حفظ رواني، يا هر دو به كار مي‌روند و شامل روان‌کننده‌ها، فوق روان‌کننده‌ها، و فراروان‌کننده‌ها مي‌شوند.

 دسته 2 – هوازا

افزودني است که در حين اختلاط، ساختاري همگن از ريزحباب‌هاي ناپيوسته در بتن، ملات، يا خمير سيمان پديد مي‌آورد و باعث بهبود کارآيي (کارپذيري) و افزايش پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن مي‌شود.

دسته 3 - کُندگيرکننده‌ها

کُندگيرکننده‌ها با کُندکردن روند آبگيري سيمان، گيرش بتن را به تاخير مي‌اندازند و شامل ديرگيرکننده‌ها و ناگيرکننده‌ها مي‌شوند.

دسته 4 – شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها)

شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها) با تندکردن روند آبگيري سيمان موجب زودگيري، زودسخت‌شدگي، يا هر دو مي‌شوند. شتاب‌دهنده‌ها شامل زودگيرکننده‌ها، آني‌گيرها، و زودسخت‌کننده‌ها هستند.

دسته 5 - منبسط‌کننده‌ها

منبسط‌کننده‌ها براي افزايش حجم در بتن (ملات) تازه، جبران جمع‌شدگی بتن (ملات) سخت‌شده، يا ايجاد انبساط کنترل شده در بتن (ملات) سخت‌شده به کار مي‌روند. اين افزودني‌ها دربرگيرنده شامل جبران‌کننده‌هاي جمع‌شدگي، گازسازها، و کف‌زاها هستند.

دسته 6  - پاياگر‌ها (دوام‌‌بخش‌ها)

پاياگرها با کاستن از درون‌رفت (نفوذ) عوامل زيان‌آور، پايش (محافظت) ميلگردها، يا کنترل واکنش‌هاي زيانبار، پايايي بتن سخت‌شده را بهبود مي‌بخشند. کاهنده‌هاي تراوايي، نم‌بندها، بازدارنده‌هاي خوردگي، و کاهنده‌هاي انبساط واکنش قليايي سيليسي در اين دسته از افزودني‌ها جاي مي‌گيرند.

دسته 7 - افزودني‌هاي خاص

افزودني‌هاي خاص دسته‌اي از افزودني‌هاي شيميايي با کاربرد ويژه و محدود هستند. ضديخ‌ها، رنگ‌بخش‌ها، هوازداها، آسان‌کننده‌هاي پمپاژ، ضد آب‌شستگي‌ها، کنترل کننده‌هاي واکنش آبگيري، پيوندزاها (لاتکس)، قوام‌بخش‌ها نمونه‌هايي از افزودني هاي خاص هستند.

1-3- کارکرد ‌افزودني‌هاي شيميايي

هر ماده افزودني‌ با کارکرد اصلي آن تعريف و گروه‌بندي مي‌شود. کاركرد اصلي يك ماده افزودني عمده‌ترين اثر مورد انتظاري است كه بر بتن دارد و بيانگر عملکرد شاخص آن افزودني است. کاركرد فرعي، اثر يا اثراتي است كه ماده افزودني در مقياس كوچك‌تر از کاركرد اصلي بر بتن مي‌گذارد. برخي از افزودني‌ها ممکن است چند منظوره باشند و بر چند خاصيت بتن تازه يا سخت‌شده تاثير بگذارند. براي نمونه، کاهنده‌هاي آب کُندگير علاوه بر کاهش مقدار آب، موجب کُندگيري بتن نيز مي‌شوند.

نکته 1-1- برخي از افزودني‌ها ممکن است داراي اثرات جانبي باشند. ‌به طور مثال کارکرد اصلي افزودني‌هاي كاهنده آب، كاهش آب بتن است ولي ممکن است اثرات جانبي کُندگيري يا هوازايي نيز داشته باشند. اثر جانبي تاثير ناخواسته و در مواردي حتي نامطلوبي است که افزودني بر ويژگي‌هاي بتن دارد و بايد به خاطر داشت که با کارکرد فرعي تفاوت دارد.

نکته 1-2 - گسترش روزافزون افزودني‌ها و کاربردهاي موثر آن‌ها ممکن است به پيدايش افزودني‌هاي جديدي بيانجامد که در اين دسته‌‌بندي هفت‌‌گانه جاي نگيرند. در چنين مواردي نقش آيين‌نامه‌ها، دستورالعمل‌ها و مشخصات فني خاص که از طرف توليدکنندگان و يا مجامع علمي ‌معتبر بين‌المللي صادر مي‌شوند جايگاه ويژه‌اي براي ارزيابي و پذيرش اين افزودني‌ها به خود اختصاص مي‌دهند و معياري براي سنجش اين نوع مواد به شمار مي‌آيند.

1-4- دلايل و مزاياي استفاده از افزودني‌هاي شيميايي

بتن بايد همگن، كارآ، پرداخت‌پذير، مقاوم، پايا، و کم‌تراوا باشد. در بسياري از موارد با انتخاب مصالح و نسبت اختلاط مناسب و به کاربستن روش‌ها و استفاده از تجهيزات مناسب و افراد کارآزموده مي‌توان به اين ويژگي‌ها دست يافت. بهره‌گيري از افزودني‌هاي شيميايي در کنار مزاياي بيشماري که دارند، دستيابي به اين ويژگي‌ها را امکان‌پذيرتر و آسان‌تر خواهد کرد. در اين راستا، مهمترين دلايل و مزاياي استفاده از افزودني‌هاي شيميايي را مي‌توان به شرح زير دسته‌بندي کرد.

1-4-1 - كاهش هزينه ساخت و ساز

کاربرد افزودني‌ها مي‌تواند موجب صرفه‌جويي‌هاي گوناگوني گردد و علاوه بر جبران هزينه‌هاي ناشي از خريد افزودني، امتيازات اقتصادي نيز به همراه داشته باشد. کاهش هزينه‌هاي ساخت و ساز به سه دسته صرفه‌جويي مستقيم، غيرمستقيم، و نهان تقسيم مي‌شوند.

صرفه‌جويي مستقيم آن بخش از کاهش هزينه‌ها است که به آساني قابل محاسبه و سنجش است. از جمله اين صرفه‌جويي‌ها مي‌توان به ‌کاهش مقدار سيمان و آب، افزايش بهره‌وري نيروي انساني، کم‌شدن زمان اجرا، سهولت و افزايش راندمان عمليات بتني، فراهم کردن امکان استفاده از سنگدانه‌ها و مصالح در دسترس، سهولت انتقال و ريختن بتن، سرعت بخشيدن در بازکردن قالب و سهولت در بسياري ديگر از موارد اجرايي اشاره کرد.

صرفه‌جويي غيرمستقيم، کاهش هزينه‌هاي حاصل از بهبود کيفيت بتن، افزايش مقاومت‌هاي مکانيکي، اطمينان از يکنواختي توليد، کاهش مشکلات و کاستي‌هاي هنگام اجرا، کاهش يا حذف دوباره کاري‌ها، بهبود شکل ظاهري و کاهش تعميرات سطوح بتني، و موارد بيشمار ديگري را دربرمي‌گيرد.

صرفه‌جويي نهان دربرگيرنده کاهش هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري است. از جمله اين موارد مي‌توان به کاهش استهلاک تجهيزات و ماشين‌آلات، کاهش احجام و ابعاد اعضاي سازه، امکان طراحي‌هاي متنوع، استفاده بهينه از زمين با طراحي سازه‌هاي بلندتر، و امکان حذف نماسازي اشاره کرد.

هر يک از افزودني‌ها ممکن است تنها يک يا چند مزيت اقتصادي را به ارمغان آورند که بايستي در هنگام محاسبه هزينه‌هاي صرفه‌جويي شده مورد ارزيابي قرار گيرند.

1-4-2 – تنظيم و بهبود ويژگي‌هاي بتن

اگرچه با انتخاب مصالح و نسبت اختلاط مناسب مي‌توان به بسياري از خواص مورد نظر بتن دست يافت ولي تنظيم و دستيابي به برخي از خواص بتن تازه و سخت‌شده با استفاده از افزودني‌ها، كارآمدتر، اقتصادي‌تر، و موثرتر از هر روش ديگري است. با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي مي‌توان خواص بتن تازه را متناسب با شرايط اجرايي و محيطي تنظيم و ويژگي‌هاي بتن سخت‌شده را مطابق با ضوابط فني و شرايط بهره‌برداري اصلاح کرد.

خواصي از بتن تازه را که مي‌توان با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي تنظيم کرد عبارتند از: افزايش کارآيي بدون مصرف آب اضافي، کاهش آب مصرفي بدون کاهش در کارآيي، تسريع و يا کندکردن گيرش اوليه و نهايي، ايجاد انبساط جهت جبران جمع‌شدگي، کاهش آب انداختن، حفظ قوام، کاهش جداشدگي دانه‌ها، بهبود پمپ‌شوندگي، اصلاح روند افت اسلامپ، و کنترل روند گرمازايي در سنين اوليه.

آن دسته از ويژگي‌هاي بتن سخت شده را که مي‌توان با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي اصلاح کرد يا بهبود بخشيد عبارتند از: تسريع و يا تاخير در روند کسب مقاومت، افزايش مقاومت‌هاي مکانيکي، بهبود پايايي، کاهش نفوذپذيري، کنترل انبساط و آسيب‌هاي ناشي از واکنش قليايي، افزايش چسبندگي به فولاد، بهبود چسبندگي بتن جديد به بتن موجود، توليد بتن يا ملات رنگي، و کنترل خوردگي ميلگرد.

 1-4-3 - امکان اجرا در شرايط سخت و دشوار

برخي از افزودني‌هاي شيميايي امکان اجرا و ادامه عمليات بتن‌ريزي را، با حفظ کيفيت خواسته‌شده، در شرايط آب و هوايي نامساعد فراهم مي‌آورند. براي مثال با استفاده از روان‌کننده‌هاي کندگير مي‌توان بتن را در مسافت‌هاي طولاني حمل يا تا فواصل زياد پمپ کرد؛ قوام‌بخش‌ها و ضد آب‌شستگي‌ها، عمليات بتن‌ريزي در زير آب را آسان‌تر مي‌کنند؛ زودسخت‌کننده‌ها امکان بتن‌ريزي در هواي سرد را فراهم مي‌کنند؛ و با استفاده از فراروان‌کننده‌ها مي‌توان بتن را در نقاط با ‌دسترسي کم، مانند زير لوله‌هاي آبرسان به توربين در نيروگاه‌هاي برق‌آبي، بدون نياز به لرزاندن (بتن خودتراکم) اجرا کرد.

1-4-4 - غلبه بر پيشامد‌هاي ناگهاني

در حين عمليات بتن‌ريزي، احتمال رخداد پيشامد‌هاي ناگهاني و پيش‌بيني نشده‌اي مانند گرفتگي لوله‌هاي پمپ، دررفتن قالب، افت ناگهاني دما و ... وجود دارد. با کمک افزودني‌هاي شيميايي مي‌توان بر برخي از اين پيشامدها غلبه کرد. نمونه‌اي از اين دست، استفاده از مواد کنترل‌کننده‌هاي آبگيري براي جلوگيري از گيرش و استفاده دوباره بتن ساخته شده در مواردي است که وقفه‌اي در اجرا پيش مي‌آيد.

1-4-5 - دستيابي به خواص ويژه

برخي از خواص و ويژگي‌هاي بتن، هر چقدر هم که در انتخاب مصالح و نسبت اجزاي بتن دقت شود، جز با استفاده از افزودني‌ها قابل دستيابي نيستند. از جمله اين ويژگي‌ها و خواص منحصر به فرد که تنها با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي به دست مي‌آيند مي‌توان به هوازايي، کف‌زايي، خودتراکمي، زودگيري، زودسخت‌شدگي، کُندگيري، و انبساط‌زايي اشاره کرد.

1-4-6 - هماهنگي با مسايل زيست محيطي و بهداشت کار

کاهش آلودگي‌هاي صوتي، افزايش ايمني و بهره‌وري نيروهاي کار (نيروي انساني)، کاهش گرماي حاصل از اصطکاک تجهيزات و ماشين‌آلات، دور نريختن و استفاده از بتن باقيمانده در ماشين‌آلات براي نوبت کاري بعدي (افزودني کنترل‌کننده آبگيري)، عدم نياز به شستشوي تجهيزات بتن‌سازي در پايان هر نوبت‌کاري و عدم تخليه آب شستشو در محيط (افزودني ناگيرکننده)، از جمله موارد دوستي با محيط زيست است که با کمک افزودني‌هاي شيميايي قابل دستيابي هستند.

1-4-7 - کمک به توسعه پايدار

کاهش مصرف سيمان از يک سو با صرفه‌جويي در مصرف منابع طبيعي (مواد خام اوليه) و از سوي ديگر با کاهش گازهاي گلخانه‌اي ناشي از توليد سيمان، در راستاي کمک به حفظ محيط زيست و توسعه پايدار است. دستيابي به مقاومت‌هاي زودرس با استفاده از افزودني‌ها و بي‌نيازي به بخاردهي در روند توليد قطعات پيش‌ساخته که در اصطلاح "بي‌نياز از انرژي"[5] ناميده مي‌شود، به صرفه‌جويي در مصرف انرژي مي‌انجامد و به توسعه پايدار کمک مي‌کند. بهبود پايايي سازه‌هاي بتني در زمان بهره‌برداري که در اثر استفاده از مواد افزودني به دست مي‌آيد نيز با افزايش عمر مفيد سازه به توسعه پايدار کمک خواهد کرد.

نکته 1-3- صرف‌نظر از تمامي موارد گفته شده، بايد به خاطر داشت كه هيچ افزودني را از هر نوع و مقداري كه باشد، نمي‌توان جانشيني براي طرح مخلوط و اجراي مناسب بتن انگاشت.

1-5- مشخصات افزودني‌هاي شيميايي

افزودني‌هاي مصرفي بايستي پاسخگوي نيازها و ضوابط آيين‌نامه بتن و استانداردهاي ملي ايران و استانداردهاي بين‌المللي معتبر مانند AASHTO, ASTM, BS, DIN, EN باشند. اين منابع مشخصات فني، حداقل انتظارات از مصرف، و نحوه تاثيرگذاري هر افزودني را به تفصيل بيان مي‌نمايند و راهنماي بسيار مناسبي براي استفاده افزودني‌ها هستند. در کنار اين استانداردها، توليدکنندگان اين افزودني‌ها همواره مشخصات فني دقيقي از محصولات خود و دامنه مصرف و تاثير آنها در بتن را ارايه مي‌نمايند که در مواردي مي‌توانند راهگشا باشند. اگرچه مشخصات فني ارايه‌شده توسط توليدکنندگان دربردارنده‌ي دامنه مصرف پيشنهادي هستند ولي مقدار مصرف افزودني بايد بر اساس نتايج به دست آمده با مصالح مصرفي در کارگاه موردنظر تعيين شود. برخي از استانداردهاي افزودني‌هاي شيميايي در جدول شماره 1-1 آورده شده است.

1-6- نمونه‌برداري

براي آزمودن، ارزيابي و بازرسي افزودني‌ها بايستي نمونه‌هايي مطابق با دستورالعمل و مشخصات فني از پيش تعيين شده براي هر افزودني، برداشته شوند. چنين نمونه‌هايي بايد به روش نمونه‌گيري اتفاقي از واحد توليد،  بسته‌بندي‌ها يا ظروف بازنشده، يا از محموله‌هاي فله‌اي که تازه وارد کارگاه شده‌اند برداشته شوند.

1-7- آزمودن

مواد افزودني با اهداف زير آزموده مي‌شوند:

الف- تعيين مطابقت با مشخصات فني.

ب- ارزيابي تاثير افزودني روي خواص بتن ساخته شده با مصالح كارگاهي تحت شرايط محيطي و روش‌هاي اجرايي مورد انتظار (پيش‌بيني شده).

پ- کنترل کيفيت و اطمينان از يکنواختي محموله‌هاي متعدد وارده به کارگاه.

ت- آشکارشدن هر گونه ناسازگاري افزودني با اجزاي تشکيل دهنده بتن، به ويژه سيمان، و پديدار شدن هر گونه اثر نامطلوب افزودني بر روي بتن.

توليدكننده مواد افزودني ملزم است گواهي نمايد كه هر محموله‌ي جداگانه با استانداردهاي ملي ايران يا با مشخصات فني ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌المللي پذيرفته شده در پروژه مطابقت دارد. مشخصات فني ارايه شده از سوي توليدکننده بايستي بيان‌کننده توانايي‌ها و محدوديت‌هاي کاربرد هر افزودني باشد.

شيوه‌ها و دستورالعمل‌هاي كنترل كيفيت که توسط توليدكنندگان مواد افزودني به کار مي‌روند بايد تضمين‌کننده يكنواختي محصول توليدي و مطابقت آن با ضوابط و ديگر شرايط استانداردهاي ملي ايران يا با مشخصات فني ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌المللي باشند. از آن‌جا كه روش‌هاي آزمايش و شيوه‌هاي کنترل کيفيت مورد استفاده توليد کنندگان ممكن است بر اساس خواص يك محصول ويژه پايه‌گذاري شوند، نمي‌توانند براي كاربرد عمومي يا استفاده توسط مصرف‌کنندگان به کار روند.

گو اينکه استانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر و بين‌المللي دستورالعمل گام به گام با ارزشي براي ارزيابي و انتخاب مواد افزودني فراهم مي‌كنند، بايد پيش از توليد بتن و استفاده مداوم از افزودني‌ها در توليد بتن، آزمايش‌هايي كه نشان دهنده عملكرد افزودني در شرايط کارکرد واحد بتن‌ساز همراه با مصالح مورد استفاده در ساخت بتن باشند انجام گيرد. يکنواختي و ناپراکندگي نتايج مربوط به هر ويژگي مورد نظر افزودني يا بتن، به همان اندازه‌ي ميانگين اين نتايج داراي اهميت است.

نکته 1-4- نتايج حاصله از مصرف يک افزودني در يک کارگاه به معناي ويژگي مطلق آن افزودني نمي‌باشد و نمي‌توان اين نتايج را به ساير کارگاه‌ها تعميم داد و حتي تغييرات در نوع سيمان، سنگدانه‌ها، يا روش‌هاي بتن‌ريزي نيازمند تکرار آزمايش‌ها مي‌باشد.

نکته 1-5- پس از اطمينان از عملکرد يک افزودني در مراحل آزمايشگاهي، لازم است عملکرد آن در احجام واقعي ساخت بتن و در دستگاه بتن‌ساز نيز آزمايش و ارزيابي شود و در هنگام بتن‌ريزي با انجام نمونه‌گيري‌هاي منظم از يکنواختي بتن‌هاي توليد شده اطمينان حاصل گردد.

1-8- ارزيابي افزودني‌ها

از آنجا که ترکيبات و ويژگي‌هاي مواد سيماني، آب و سنگدانه و نيز نسبت اختلاط آنها تاثير به سزايي بر کارکرد افزودني‌ها دارند، ارزيابي هر افزودني بايد بر اساس نتايج بدست آمده با مصالح مصرفي کارگاه انجام گيرد.

در ارزيابي يك ماده افزودني، تاثير آن روي حجم مخلوط بايد در نظر گرفته شود. اگر اضافه كردن ماده افزودني بازده حجمي[6] مخلوط را تغيير دهد، همان‌گونه كه اغلب پيش مي‌آيد، تغيير در خواص بتن تنها به دليل تاثيرات مستقيم افزودني نخواهد بود و مي‌تواند ناشي از تغيير در نسبت اجزاي تشکيل‌دهنده بتن نيز ‌باشد. در چنين مواردي ماده افزودني بايد مانند مواد سيماني، سنگ‌دانه و آب به عنوان يكي از اجزاي تشکيل‌دهنده بتن در طرح اختلاط به شمار آيد.

چنانچه در بتن بيش از يک افزودني استفاده شود، ممکن است بر کارکرد يکديگر تاثير بگذارند. براي نمونه، در بتن داراي افزودني هوازا، استفاده از روان‌کننده مي‌تواند راندمان هوازا را افزايش دهد در حالي که برخي از فراروان‌کننده‌ها باعث کاهش راندمان آن مي‌شوند. در ارزيابي افزودني‌ها بايد تاثير متقابل آنها بر کارکرد يکديگر، بررسي و در نظر گرفته شود.

عوامل محيطي مانند دما و رطوبت تاثير چشمگيري بر رفتار بتن و بر کارکرد افزودني‌ها دارند. مواد افزودني كه کاركرد آنها در دماهاي معمول شناخته شده است ممكن است در دماهاي خيلي زياد يا خيلي كم، کاركرد بسيار متفاوتي داشته باشند. کاركرد هر ماده افزودني را بايستي در شرايط محيطي مورد انتظار در زمان اجرا ارزيابي کرد و به نتايج آزمايشگاهي که در دماهاي استاندارد انجام مي‌شوند، بسنده نکرد.

در ارزيابي کارکرد مواد افزودني بايد شرايط اجرايي مانند چگونگي و زمان اختلاط، نحوه و زمان حمل، دماي بتن تازه، چگونگي ريختن و پخش‌کردن بتن، نحوه متراکم‌کردن و پرداخت کردن بتن، و روش عمل‌آوري در نظر گرفته شوند زيرا هر يک از اين موارد مي‌توانند بر کارکرد افزودني تاثير بگذارند. براي نمونه، اختلاط بيش از اندازه باعث کاهش راندمان هوازاها مي‌شود.

زمان و نحوه افزودن مواد افزودني به مخلوط بتن نيز بر کارکرد آنها اثر مي‌گذارد که بايستي در ارزيابي آنها مورد توجه قرار گيرد. براي نمونه، چنانچه افزودني‌هاي كاهنده آب را به مخلوط خشک سيمان و سنگدانه افزود راندمان آنها به شدت کاهش مي‌يابد در حالي که اگر آنها را بعد از افزودن بخشي از آب اختلاط و تشکيل خمير سيمان به بتن اضافه كرد، کارکرد بهتري خواهند داشت.

در ارزيابي اقتصادي هر افزودني بايستي افزايش هزينه ناشي از تهيه، حمل، نگهداري و افزودن آن را در کنار صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي که افزودني در اجراي عمليات بتني به همراه دارد مورد بررسي و توجه قرار داد.

اگرچه کارکرد و تاثير اصلي يک ماده افزودني بر روي خواص بتن تازه و سخت شده معمولا ملاک اصلي ارزيابي و انتخاب افزودني است ولي مزيت‌هاي جنبي هر محصول نيز قابل توجه توليدکنندگان بتن آماده، پيمانکاران، مجريان و کارفرمايان مي‌باشد و از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. از جمله اين مزيت‌ها مي‌توان به خواصي چون کارآيي (کارپذيري)، سهولت پمپاژ و قالب‌پذيري، پرداخت سطح، کسب مقاومت‌هاي زودرس، استفاده سريع‌تر از قالب‌ها، شکل ظاهري سطوح بتني و حذف و يا کاهش زمان لرزاندن اشاره نمود.

براي کنترل کيفيت افزودني‌ها، علاوه بر يکنواختي مشخصات ظاهري، يکنواختي عملکرد آن‌ها بر بتن نيز بايستي مورد ارزيابي قرار گيرد.

1-9- ملاحظاتي در مصرف مواد افزودني

مواد افزودني بايد با استانداردهاي ملي ايران يا ديگر آيين‌نامه‌هاي معتبر بين‌المللي مطابقت داشته باشند. علاوه بر اين بايد دستورالعمل‌ها و توصيه‌هاي ارايه شده از طرف توليدکننده مواد افزودني مورد توجه دقيق قرار گيرند. اثرات يک ماده افزودني بايد تا آنجا که ممکن است با استفاده از مصالح مصرفي مورد نظر و در شرايط کارگاهي ارزيابي شود. اين موضوع وقتي اهميت ويژه پيدا مي‌كند كه:

  • ماده افزودني پيش از اين با مصالح مورد نظر يا ترکيب آنها استفاده نشده باشد؛

  • استفاده از انواع ويژه مواد سيماني مورد نظر باشد؛

  • بيش از يك نوع افزودني مصرف شود؛ يا

  • اختلاط و بتن‌ريزي در دماهاي خارج از محدوده‌اي كه معمولاً براي بتن‌ريزي توصيه مي‌شود، انجام گيرد.

افزون بر اين، استفاده از افزودني‌ها ممکن است نيازمند اصلاحاتي در طرح اختلاط بتن باشد که از آن جمله مي‌توان به تغيير در نوع يا مقدار سيمان، تغيير در نوع يا دانه‌بندي سنگ‌دانه، يا اصلاح نسبت اختلاط اشاره کرد. با تنظيم مقدار آب و مواد سيماني مخلوط و اصلاح نوع و طول زمان اختلاط، اثرات برخي از مواد افزودني به‌طور چشمگيري بهبود مي‌يابند.

بسياري از افزودني‌ها بيش از يك خاصيت بتن را تحت تاثير قرار مي‌دهند و حتي ممکن است روي خواص مطلوب تاثير نامطلوبي بگذارند. افزودني‌هايي كه خواص بتن تازه را اصلاح مي‌کنند ممكن است موجب سفت شدن زودهنگام يا كندگيري بيش از اندازه بتن شوند و مشکلاتي پديد آورند. با بررسي چگونگي تاثير افزودني‌ها روي مواد سيماني مورد مصرف، مي‌توان به دلايل رفتارهاي گيرشي ناهنجار پي برد. سفت شدن زود هنگام اغلب به دليل تغيير در روند واكنش بين تري‌كلسيم‌آلومينات و يون سولفات موجود رخ مي‌دهد. کندگيري بيش از اندازه مي‌تواند ناشي از به تاخير افتادن آبگيري سيليكات كلسيم به دليل استفاده بيش از اندازه افزودني‌ يا كاهش دماي محيط اطراف باشد.

از ملاحظات مهم ديگر در استفاده از مواد افزودني مي‌توان به محدوديت مقدار مجاز يون كلر در بتن اشاره کرد. اين محدوديت‌ها در آيين‌نامه‌ بتن ايران داده شده است. معمولاً اين محدوديت‌ها به صورت حداكثر درصد يون كلر نسبت به جرم (وزن) سيمان بيان مي‌شوند، اگرچه گاهي مقدار يون کلر "حل‌شونده در آب" موجود در بتن نيز ملاک سنجش قرار مي‌گيرد. صرف‌نظر از آن‌كه اين حد چگونه تعيين مي‌شود، مصرف كننده بايد ميزان يون كلر موجود در افزودني را بداند تا در هنگام تعيين نوع و مقدار مصرف افزودني، حدود تعيين شده براي مقدار يون کلر را زيرپا نگذارد.

نکته 1-6 - استفاده كننده بايد آگاه باشد كه حتی با فرض نبودن يون کلر در ساختار يک افزودنی شيميايی، همواره احتمال وارد شدن يون کلر از طريق آب مصرفی برای توليد افزودنی مايع وجود دارد، زيرا افزودني‌ها اغلب به كمك آب ساخته‌ مي‌شوند كه حاوي مقادير كم ولي قابل اندازه‌گيري يون كلر هستند. بنابراين در برخورد با اصطلاحاتي نظير "بدون كلر[7]" بايد احتياط کرد.

1-10- آماده‌سازي افزودني‌ها

مواد افزودني رايج در بازار به صورت مايعات يا پودرهاي بسته‌بندي‌شده ارايه مي‌شوند. برخي از اين افزودني‌ها، مانند کاهنده‌هاي آب و زودگيرکننده‌هاي مايع، آماده مصرف هستند و به طور مستقيم در مرکز بتن‌ساز به مخلوط يا در پاي کار به بتن افزوده مي‌شوند. برخي ديگر از افزودني‌ها پيش از افزوده‌شدن به مخلوط، نيازمند آماده‌سازي هستند. آماده‌سازي افزودني‌ها پيش از مصرف شامل رقيق‌سازي يا مايع‌سازي (ترکيب با آب) است.

1-10-1- رقيق‌سازي

با توجه به ساختار و دقت ابزار و تجهيزات پيمانه و اضافه‌کردن مواد افزودني مرکز بتن‌ساز، در مواردي لازم است که غلظت برخي از افزودني‌هاي مايع کاهش يابد. گاهي براي کاهش هزينه‌هاي بسته‌بندي و حمل ممکن است برخي از افزودني‌هاي مايع در غلظت‌هاي بيشتر از آنچه که براي مصرف نياز است عرضه شوند، در چنين مواردي نيز بايستي افزودني به اندازه کافي رقيق شود تا امکان پيمانه و اضافه کردن آن فراهم آيد.

زماني که تمام يا بخشي افزودني در پاي کار به داخل تراک‌ميکسر اضافه مي‌شود، مانند کاهنده‌هاي آب، نيز بهتر است که افزودني با آب رقيق شود تا بهتر و همگن‌تر مخلوط شود.

مقدار مصرف برخي از افزودني‌هاي مايع، مانند هوازاها، بسيار کم است. در اين موارد صرف نظر از غلظت افزودني، براي آن که دقت اندازه‌گيري ابزار و تجهيزات پيمانه کردن مرکز بتن‌ساز جوابگو باشد بهتر است که اين افزودني‌ها را با نسبت مشخص با آب رقيق کرد.

نکته 1-7 – در تمامي موارد رقيق‌سازي بايستي آب اضافه‌شده به افزودني را در طرح اختلاط و ساخت بتن در نظر گرفت و توصيه‌هاي توليدکننده افزودني را به کار بست.

1-10-2 – مايع‌سازي (ترکيب کردن با آب)

برخي از افزودني‌هاي شيميايي مانند بعضي از زودسخت‌کننده‌ها و روان‌کننده‌ها، براي کاهش هزينه حمل و انبارداري و افزايش ماندگاري[8]، به صورت پودرهاي "حل‌شونده در آب" عرضه مي‌شوند و بايستي در کارگاه با آب ترکيب شوند تا به صورت مايع آماده مصرف درآيند. اين کار مستلزم نصب ماشين‌آلات مناسب، به کارگيري نيروی انسانی مجرب، و رعايت دقيق دستورالعمل‌های توليدکننده جهت توليد افزودنی با غلظت و درصد جامد مناسب مي‌باشد.

در توليد انبوه کارگاهی، بي‌توجهي به نسبت‌های دقيق مواد، يا ناهمخواني دستگاه همزن با غلظت محصول مي‌تواند مشكلاتی مانند همزدن ناکافی، حل نشدن کامل مواد موثر، و رسوب اجزاي غير محلول پديد آورد. در صورت بروز هر‌گونه مشكل در مورد توليدات کارگاهی رعايت توصيه‌هاي توليدکننده لازم است.

ترکيب کردن و همزدن ماده افزودني پودری با آب بايد در مخزنی جدا از مخزن ذخيره ماده افزودني آماده‌شده كه به پيمانه‌‌ريز[9] متصل است انجام شود. غلظت ماده افزودني ذخيره شده بايد به طور روزانه يا زماني كه ماده جديد به آن افزوده مي‌شود كنترل شود. مخزن ذخيره بايد مجهز به يك همزن براي نگهداري ماده افزودني به حالت معلق  باشد چون بسياري از محلول‌ها حتی با غلظت كم داراي مقدار قابل توجهي ذرات ريز حل ناشدني و يا اجزاي فعالي هستند كه ممكن است در اثر سکون مايع رسوب کنند. پيش از پيمانه‌کردن و افزودن (پيمانه‌ريزي) مايع آماده شده بايد از يکنواختي، پخش‌شدگي و معلق بودن ذرات جامد اطمينان حاصل شود. 

1-11- پيمانه‌کردن و افزودن

موفقيت و کارآمد بودن استفاده از افزودني‌ها تا حدود زيادي به دقت روش پيمانه‌ريزي و زمان افزودن آنها بستگي دارد. هرگونه خطا و کوتاهي در پيمانه‌ريزي مي‌تواند تاثيرات چشمگيري بر خواص، عملكرد و يكنواختي بتن داشته باشد.

1-11-1 – پيمانه‌ريزي افزودني‌هاي مايع

بيشتر مواد افزودني رايج در بازار به صورت مايعات آماده مصرف هستند كه يا در هنگام اختلاط در مرکز بتن‌ساز به مخلوط اضافه يا در پاي کار به بتن افزوده مي‌شوند. براي پيمانه کردن و افزودن اين مواد به مخلوط از دستگاه پيمانه‌ريز استفاده مي‌شود. دستگاه پيمانه‌ريز هم مي‌تواند در مرکز بتن‌ساز نصب و هم روي تراک ميکسر سوار شود. پيمانه‌ريز از تعدادي پمپ، اندازه‌گر، زمان‌سنج، استوانه مدرج و شير تشکيل شده است. پيمانه‌ريزها ممکن است بر اساس سنجش جرم (وزن) يا اندازه‌گيري حجم افزودني‌ها کار کنند. مشخصات فني، رواداري دقت، و کارآمدي دستگاه پيمانه‌ريز بايد با استانداردهاي ايران يا بين‌المللي معتبر مطابقت داشته باشد.

موقعيت تخليه افزودني از مخزن استوانه‌اي مدرج و ريختن آن به داخل ديگ بتن‌ساز بايستي به گونه‌اي انتخاب شود که تمامي افزودني به بتن در حال اختلاط افزوده شود و از ماليده شدن به جداره داخلي ديگ و پره‌هاي همزن بتن‌ساز و هدررفتن افزودني جلوگيري شود. بهتر است که ورودي افزودني به ديگ همزن در انتهاي مسير ورودي آب به ديگ نصب شود تا بتوان آن را همراه با آب به مخلوط افزود. علاوه بر اين، روند و آهنگ تخليه افزودني‌ها از مخزن استوانه‌اي مدرج دستگاه پيمانه‌ريز بايد قابل تنظيم و به گونه‌اي باشد که از يکنواختي توزيع افزودني در مخلوط بتن اطمينان حاصل شود. مخزن استوانه‌اي مدرج بايد تا آنجا که ممکن است نزديک به محل تخليه به ديگ نصب شود. در صورت طولاني بودن مسير تخليه مخزن استوانه‌اي مدرج، احتمال آن که بخشي از افزودني در مسير تخليه باقي بماند و به مخلوط افزوده نشود زياد خواهد بود. در هر حال بهتر است که راهبر مرکز بتن‌ساز تسلط کاملي بر مخزن استوانه‌اي مدرج داشته باشد و با در اختيار داشتن زمان‌سنج برقي در سيستم‌هاي خودکار، يا شير تخليه در سيستم‌هاي نيمه‌خودکار، بتواند زمان تخليه را تنظيم کند تا از تخليه کامل افزودني پيمانه‌شده اطمينان حاصل کند.

در مواردي که بيش از يک افزودني به مخلوط افزوده مي‌شود بايد از درهم آميختن افزودني‌ها پيش از مصرف پرهيز کرد مگر در مواردي که توليدکننده مواد افزودني، آميختن آنها را پيش از مصرف مجاز بداند. در هر حال بهتر است که براي افزودن هر افزودني از دستگاه پيمانه‌ريز جداگانه‌اي استفاده شود.

چنانچه همه يا بخشي از افزودني در پاي کار با استفاده از پيمانه‌ريز سوارشده بر تراک‌ميکسر يا پيمانه دستي به بتن ساخته شده افزوده مي‌شود بايستي توصيه‌هاي توليدکننده افزودني در نظر گرفته شود.

1-11-2 – پيمانه‌ريزي افزودني‌هاي پودري

مواد افزودني پودري مانند رنگ‌دانه‌ها، منبسط‌كننده‌ها و آسان‌کننده‌هاي پمپاژ كه داراي مقدار مصرف اندک هستند اغلب به صورت دستي و با پيمانه در هنگام ساخت بتن به مخلوط اضافه مي‌شوند. زودگيرکننده‌ها، كاهنده‌هاي تراوايي، و پيوندزاها نيز از ديگر افزودني‌هايي هستند که به روش دستي افزوده مي‌شوند و اغلب در مقادير مصرف كافي براي يك  واحد جرمي (وزنی) سيمان و يا يک حجم بتن بسته‌بندي مي‌شوند. برخي از زودگيرکننده‌هاي بتن‌پاشي به صورت دستي و در پاي کار به مخلوط افزوده مي‌شوند.

1-12- انبار كردن

سه عامل در نگهداري مواد افزودني مهم هستند: سهولت در شناسايي، رطوبت و دمايي كه در آن نگهداري مي‌شوند، و وجود برچسب بر روی ظروف و بشكه‌ها به گونه‌اي که محتويات آنها را به وضوح نشان دهد. مواد افزودني خشك (پودري) در مقايسه با سيمان پرتلند حساسيت بيشتري به دي‌اكسيدكربن و رطوبت دارند. لذا اين مواد بايد در كيسه‌هاي ضد رطوبت بسته‌بندي شوند و براي جلوگيري از كلوخه‌شدن آنها به دور از رطوبت و دماهاي زياد نگهداري شوند.

 مخازن ذخيره مايعات بايد داراي دريچه‌هاي مناسب ورودي و بازشو باشند و اين دريچه‌ها بايد در هنگامي كه مورد استفاده قرار نمي‌گيرند كاملاً بسته شوند.

بيشتر مواد افزودني به جز بعضي از ضد رطوبت‌ها و مواد شتاب‌دهنده بدون كلر و مواد هوازا به شكل محلول‌هايي هستند كه در 3- درجه سيليسيوس يخ مي‌زنند. بنا بر اين بايد در مقابل يخ‌زدگي حفاظت شوند. در انباركردن بعضي از مواد مانند امولسيون‌ها نياز به مراقبت بيشتري است و دستورالعمل‌هاي سازنده آن بايد دقيقاً رعايت شود.

در مناطقی با زمستان‌‌هاي ملايم مي‌توان اكثر مواد را در بشكه‌ و در انبارهاي محصور، بدون وسيله گرمايي، بدون نگرانی از يخ‌زدگي انباركرد. در زمستان‌هاي سخت امكانات ويژه‌اي براي جلوگيري از يخ‌زدگي افزودني‌هاي مايع بايد به‌كاربرد. استفاده از انبارهاي محصور گرم در اين شرايط رايج است. لازم است از كليه تجهيزات شامل مخازن نگهداري، خطوط انتقال و خطوط متصل به بتن‌ساز نيز محافظت شود. در مناطق با آب‌ و هواي معتدل استفاده از مخازن فلزي عايق‌بندي شده يا پلاستيكي نيز امكان‌پذير است. در شرايط يخ‌بندان و هوای سرد، مخازن ذخيره‌سازي و محتويات آنها يا بايد گرم شوند و يا در يك محيط گرم قرار داشته باشند. روش دوم به دلايل زير ترجيح داده مي‌شود.

1- چنانچه مخزن ذخيره مجهز به لوله‌هاي مارپيچ آب گرم يا بخار باشد، بايد دقت شود كه گرم كردن از حد مجاز ارايه شده توسط توليدکننده تجاوز نكند زيرا دماي زياد مي‌تواند بر برخي از اين مواد تاثير منفي داشته باشد.

2- بعضي از المنت‌هاي حرارتي ممكن است به‌طور موضعي ماده افزودني را بيش از اندازه گرم كنند و باعث تجزيه حرارتي و ايجاد گازهاي انفجاري شوند.

3- ممكن است اتصالات الكتريكي گرم كننده‌ها (نواري، ميله‌اي و غيره) قطع شوند و باعث يخ‌زدن ماده افزودني  و يا آسيب ديدن سيستم حرارتی و دستگاه‌های اندازه‌گيری شوند.

4- معمولاً هزينه به‌كارگيري المنت‌هاي ميله‌اي و نواري  بيشتر از هزينه گرم نگهداشتن يك انبار در بالاتر از دماي انجماد است.

5- يك انبار گرم نگهداري ماده‌ افزودني نه تنها مخازن ذخيره، بلكه پمپ‌ها، دستگاه‌هاي اندازه‌گيري، شيرها و شيلنگ‌هاي ماده افزودني را از يخ‌زدگي و از ساير مسايل مانند گرد و خاك، باران و افراد متفرقه حفاظت مي‌نمايد، به‌علاوه چون دماي نگهداري در طول سال كمتر در معرض تغييرات شديد قرار مي‌گيرد، گرانروي ماده افزودني ثابت‌تر مي‌ماند و دستگاه‌هاي اندازه‌گيري احتياج به تنظيم كمتري پيدا مي‌كنند.

6- اگر مخازن نگهداري و شيلنگ‌ها از جنس پلاستيك باشند بايد دقت شود از گرم كردن بيش از اندازه آنها پرهيز شود تا اين مواد به نقطه نرم‌شدگي و پارگي نرسند.

7- سيستم‌ هواكش مخازن بايد به گونه‌اي طراحی شود كه از ورود هرگونه مواد خارجي به داخل مخزن جلوگيري شود. به همين صورت براي اجتناب از آلودگي بايستی روی مجاري پركردن و ديگر بازشوها در مواقعي كه استفاده نمي‌شوند درپوش گذاشته شوند.

جدول 1-1 - استانداردهاي مواد افزودني شيميايي

دسته افزودني

نام افزودني

استاندارد

ايران

اروپا

آمريکا

کاهنده‌هاي آب

روان‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494, AASHTO M194

روان‌کننده کُندگير

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494, AASHTO M194

روان‌کننده تندگير

 

 

 

فوق‌روان‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

فوق‌روان‌کننده کُندگير

 

 

ASTM C494

فراروان‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494 & C1017

هوازاها

هوازا

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C260, AASHTO M154

کُندگيرکننده‌ها

ديرگيرکننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494, AASHTO M194

ناگيرکننده

 

 

AASHTO M194

شتاب‌دهنده‌ها (تسريع‌کننده‌ها)

زودگير

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

زودسخت‌کننده

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C494

افزودني بتن‌پاشي

 

EN 934-5

ASTM C1141

منبسط‌کننده‌ها

جبران‌کننده جمع‌شدگي

 

 

ASTM C878

گازساز

 

EN 934-4

 

کف‌زاها

 

 

ASTM C869

پاياگرها (دوام‌بخش‌ها)

بازدارنده خوردگي

 

BS 1881

ASTM G109, AASHTO T277

کاهنده واکنش قليايي

 

 

 

کاهنده تراوايي

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C836

نم‌بند / آب‌بند

ISIRI-2930

EN 934-2

ASTM C836

افزودني‌هاي خاص

هوازدا

 

 

 

ضديخ

 

 

 

رنگ‌بخش

 

BS 1014

ASTM C979

آسان‌کننده پمپاژ

 

 

 

ضد آب‌شستگي

 

 

 

کنترل کننده واکنش آبگيري

 

 

 

پيوندزا (لاتکس)

 

BS 5270

 

قوام‌بخش

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-13- مراجع

1- آيين‌نامه بتن ايران (آبا)، تجديد نظر اول، نشريه شماره 120 سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور.

2- ACI 212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2007.

3 – ايراجيان محمود، "كاربرد مواد افزودني در پروژه‌هاي سدسازي"، چهارمين كنفرانس بين‌المللي سدسازي، ايران، تهران، 1380.

4- فاميلي هرمز، "خواص بتن"، مترجم، 1378.

5- Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rd Ed., 1999, E & EN SPON.

6- Ramachandran V.S., Malhotra V.M., Jolicoeur C., and Spiratos N., "SUPERPLASTICIZERS; Properties and applications in concrete", CANMENT, 1998.

7- Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4th Ed., 1998, Arnold.

8- Kosmatka S. H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control of Concrete Mixtures", 14th ed., PCA – 2002.

 

 

 

افزودني هاي شيميايي بتن

مشخصات فني و لزوم استفاده از آنها

بخش دوم:كاهنده هاي آب

سيمان براي آبگيري[10] كامل خود به 23 تا 27 درصد وزني آب نياز دارد[1]. آب مصرفي اضافي در مخلوط بتن صرف ايجاد رواني و كارآيي مي‌شود. محبوس شدن آب اضافي در بتن منجر به پيدايش حفره‌ها و حباب‌هاي بزرگ در بتن سخت شده مي‌شود و كاهش مقاومت‌هاي مكانيكي و پايايي (دوام) بتن را به همراه دارد. از سوي ديگر، توليد و به كارگيري بتن با حداقل آب، باعث افزايش مشكلات و هزينه‌هاي اجرايي مي گردد.

 راهكار رايج‌‌، اقتصادي‌ و آسان براي حل اين معضلات، استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب است كه از دهه 1930 ميلادي به كار گرفته شده‌اند.

واژه هاي كليدي : افزودني ، روان كننده، فراوان كننده، فوق روان كننده، كاهنده آب

2-1 – تعريف

افزودني‌هاي كاهنده آب[11] مواد آلي و يا تركيبي از مواد آلي و معدني هستند كه براي افزايش رواني بتن در مقدار آب معين، يا كاهش مقدار آب مصرفي با حفظ رواني، و يا هر دو به كار مي‌روند.

برخي از اين افزودني‌ها ممكن است داراي تاثيرات جانبي كُندگيري، زودگيري، زود سخت‌كنندگي يا هوازايي در بتن باشند كه در هنگام مصرف بايستي در نظر گرفته شوند. تركيبات و فرآيندهاي مختلفي براي توليد كاهنده‌هاي آب به كار مي‌روند كه مي‌توانند منجر به خواص جانبي گوناگون ‌شوند. با اصلاح ساختار برخي از افزودني‌هاي كاهنده آب كه داراي اثر كندگيري هستند، مي‌توان آنها را به كاهنده‌هاي آب خنثي يا حتي زودگير تبديل كرد يا اثر هوازايي آنها را به غير هوازايي و در مواردي حتي هوازدايي (كاهش مقدار هوا) تغيير داد.

2-2 – دسته‌بندي

افزودني‌هاي كاهنده آب به سه گروه اصلي و هر گروه نيز بسته به خواص جانبي خود به دسته‌هاي ديگري تقسيم مي‌شوند.

2-2-1 – روان‌كننده‌ها

روان‌کننده‌ها[12] كه نخستين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و كاربرد آنها از دهه 1930 ميلادي آغاز شده است[2]، بسته به خواص جانبي خود و بر اساس استاندارد ASTM C494 به دسته‌هاي زير تقسيم مي‌شوند:

  • روان‌كننده (كاهنده آب) معمولي (Type A)

  • روان‌كننده (كاهنده آب) كندگير (Type D)

  • روان‌كننده (كاهنده آب) زودگير (Type E)

روان‌كننده‌ها در بسياري از پروژه‌هاي كوچك و بزرگ و به ويژه در بتن‌هاي حجيم مانند بدنه سدها و توليد قطعات بزرگ بتني به كار مي‌روند و مي‌توان آنها را پرمصرف‌ترين كاهنده‌هاي آب به شمار آورد. اين افزودني‌ها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 5 تا 12 درصد كاهش مي‌دهند و در مقادير زياد مصرف ممكن است تاثيرات جانبي همچون كندگيري بيش از اندازه يا هوازايي داشته باشند. به همين دليل دامنه مقدار مصرف آنها محدود است. اين افزودني‌ها با نام‌هاي پلاستي‌سايزر، كاهنده آب يا روان‌كننده بتن عرضه و مصرف مي‌شوند.

 2-2-2 – فوق ‌روان‌كننده‌ها

فوق‌روان‌کننده‌‌ها[13] كه دومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته‌اند با عنوان بساكاهنده‌هاي آب[14] شناخته مي‌شوند. فوق‌روان‌كننده‌ها بر اساس استانداردهاي ASTM C494 & C1017  به دو دسته زير تقسيم مي‌شوند: 

  • فوق روان‌كننده معمولي (ASTM C494: Type F)[15]

  • فوق روان‌كننده كندگير (ASTM C494: Type G)[16]     

اين افزودني‌ها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 12 تا 25 درصد كاهش مي‌دهند و نسبت به روان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند ولي برخي از آنها در مقادير مصرف بيش از اندازه[17] موجب كندگيري يا هوازايي مي‌شوند. عموما فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرف خيلي كم، رواني كمتري نسبت به روان‌كننده‌ها (در مقدار مصرف يكسان) ايجاد مي‌كنند.

نكته 2-1 – به دليل اثرات نامطلوب مصرف بيش از اندازه روان‌كننده‌ها، نمي‌توان آنها را در مقادير زياد به جاي فوق روان‌كننده‌ها به كار برد.

نكته 2-2 – در مقادير مصرف بيش از اندازه فوق روان‌كننده‌ها در مخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندي نامناسب، ممكن است جداشدگي و آب‌انداختگي افزايش يابد.

2-2-3 – فراروان‌كننده‌ها (Ultra high range water reducers)

اين افزودني‌ها كه سومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند از دهه‌ي 1990 ميلادي مورد استفاده قرار گرفته‌اند و با نام‌هاي فوق روان‌كننده توانمند[18] يا ابرروان‌كننده نيز شناخته مي‌شوند. هرچند اين افزودني‌ها ويژگي‌هاي منحصر به فردي نسبت به فوق روان‌كننده‌ها دارند ولي در حال حاضر در همان دسته‌بندي فوق ‌روان‌كننده‌ها يعني ASTM C494: Type F & G و ASTM C1017: Type I & II جاي مي‌گيرند.

اين افزودني‌ها مقدار آب اختلاط بتن را بيش از 25 درصد كاهش مي‌دهند. اين دسته از افزودني‌ها نسبت به روان‌كننده‌ها و فوق روان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند. عموما فراروان‌كننده‌ها در مقادير مصرف كم، تاثير روان‌كنندگي بيشتري نسبت به فوق روان‌كننده‌ها (در مقدار مصرف يكسان) دارند. ويژگي‌هاي منحصر به فرد اين افزودني‌ها از جمله توليد بتن‌هاي توانمند، خودتراز، خودمتراكم و با مقاومت‌هاي خيلي زودرس و خيلي زياد از يك سو و صرفه‌جويي در انرژي مصرفي، كاهش هزينه‌هاي اجرايي و سازگاري زيست‌محيطي از سوي ديگر، باعث گسترش روز افزون كاربرد آنها در كشورهاي مختلف جهان شده است.

نكته 2-3 – فرآيند توليد اين افزودني‌ها اين امكان را فراهم مي‌آورد كه بر اساس نياز هر صنعت يا مشخصات فني و شرايط اجرايي هر پروژه، فراروان‌كننده‌ايي سازگار و مناسب توليد كرد.

نكته 2-4 – مراكز تحقيقاتي جهان، شركت‌هاي توليدكننده افزودني‌هاي بتن و سازمان‌هاي مرتبط با صنعت ساخت و ساز همواره در جستجوي يافتن مواد شيميايي جديد با كارآيي و تاثير بهتر بر عملكرد مخلوط‌هاي بتني هستند و احتمال پيدايش و عرضه محصولات جديد همچنان وجود دارد.

نكته 2-5 – با توجه به خاصيت پخش‌كنندگي بسيار زياد فراروان‌كننده، تاثير آن بر احتمال جداشدگي و آب‌انداختگي در مخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندي نامناسب به مراتب بيشتر از ساير كاهنده‌هاي آب است.

2-3 – مكانيزم عملكرد كاهنده‌هاي آب

كاهنده‌هاي آب از نوع افزودني‌هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثيري مستقيمي بر فرآيند آبگيري سيمان ندارند. بخش اصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب، عوامل اثركننده بر سطح هستند. عوامل اثركننده بر سطح[19] موادي هستند كه در سطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز مي‌شوند و نيروهاي فيزيكي شيميايي موثر بر اين سطح را تغيير مي‌دهند. در مخلوطي كه از مواد كاهنده آب استفاده نشود، ذرات سيمان به يكديگر مي‌چسبند و لخته مي‌شوند. مكانيزم كلي عملكرد اين افزودني‌ها، كاهش نيروهاي جاذبه بين ذرات و كمك به جدايش و بهبود پخش‌شوندگي دانه‌هاي سيمان از يكديگر است. اين مكانيزم علاوه بر فراهم كردن حركت آزادانه ذرات سيمان به دليل جدايش آنها از يكديگر، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند.

روان‌كننده‌ها به يكي از شيوه‌‌هاي زير نيروي جاذبه بين ذرات سيمان را كاهش مي‌دهند و به پراكنده‌شدن آنها كمك مي‌كنند[7]:

  • كاهش كشش بين سطحي

  • جذب چندلايه‌اي مولكول‌هاي آلي

  • افزايش پتانسيل الكتروسينماتيكي

  • ايجاد لايه‌اي از مولكول‌هاي آب احاطه‌كننده ذرات

  • تغيير در ساختار تركيبات هيدراته شده سيمان

مكانيزم كلي عملكرد فوق‌روان‌كننده‌ها، جدايش و پراكندن دانه‌هاي سيمان از يكديگر به كمك نيروهاي دافعه[20] ناشي از بارهاي الكتروستاتيكي است[3]. در بتن و ملات، دانه‌هاي سيمان و سنگدانه در اثر تركيب با آب داراي بار سطحي الكتروستاتيكي مي‌شوند، ذرات سيمان در اين حالت تمايل دارند كه به يكديگر بچسبند[2]. فوق‌روان كننده‌ها در زمان اختلاط، جذب سطح دانه‌هاي سيمان مي‌شوند و به آنها بار منفي مي‌دهند كه منجر به ايجاد نيروي دافعه بين ذرات سيمان و پراكندن آنها مي‌شوند. اين اثر به نام "پخش‌كنندگي"[21] شناخته مي‌شود. مكانيزم پخش‌كنندگي الكتروستاتيكي علاوه بر پخش كردن دانه‌هاي سيمان، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند (شكل 2-1)[4].

 

 

 

فراروان‌كننده‌ها با توجه به ساختار مولكولي و با استفاده از همان اصل بارهاي الكتروستاتيكي نه تنها ذرات سيمان را بهتر از روان‌كننده‌ها و فوق‌روان‌كننده‌ها پخش مي‌كنند (تاثير اوليه) بلكه به دليل داشتن شاخه‌هاي جانبي در زنجيره مولكولي، از جذب شدن ذرات سيمان پخش شده نيز ممانعت به عمل مي‌آورند (تاثير ثانويه). تاثير ثانويه فراروان‌كننده‌ها در اصطلاح شيميايي "ممانعت فضايي"[22] ناميده مي‌شود[3] كه به دليل ساختار و آرايش مولكول‌ها يا اتم‌هاي مجاور يكديگر ايجاد مي‌شود[5].

2-4 – تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

تركيبات موادي كه بعنوان كاهنده آب به‌كار مي‌روند، معمولاً شامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و غيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفاده قرارگيرند.

2-4-1 – روان‌كننده‌ها

گستره‌ي وسيعي از مواد روان‌كننده با ويژگي‌ها و خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه مي‌شوند كه بخش اصلي مواد تشكيل‌دهنده آنها عبارتند از[2], [6], [7]:

  • مشتقات و تركيبات اسيد ليگنوسولفونيك و نمك‌هاي آنها (ليگنوسولفونات‌ها[23]).

  • مشتقات و تركيبات اسيد هيدروكسي كربوكسيليك[24] و نمك‌هاي آنها.

  • پليمرهاي هيدروكسيل‌دار[25]

  • مواد غير يوني اثركننده بر سطح

2-4-2 – فوق‌روان‌كننده‌ها

بخش اصلي مواد تشكيل دهنده فوق روان‌كننده عبارتند از [2], [6], [7]:

  • ليگنوسولفونات‌هاي اصلاح‌شده[26]

  • نمك‌هاي تغليظ شده  ملامين سولفونات (ملامين فرم‌آلدهيد سولفوناته[27]).

  • نمك‌هاي اسيد نفتالين سولفونيك تغليظ شده با وزن ملكولي بالا (نفتالين فرم‌آلدهيد سولفوناته[28]).

  • ساير پليمرهاي مصنوعي مانند پلي‌استايرن سولفوناته[29]، پليمرهاي هيدروكسيل‌دار، و برخي از كوپليمرهاي محلول در آب[30]، يا تركيبي از آنها.

2-4-3 – فراروان‌كننده‌ها

فراروان‌كننده‌ها عمدتا بر پايه پليمرهای مصنوعي زير هستند:

  • پلی‌کربکسيليک اتر، اسيد اکريليک، متوکسی پلی اتيلن، و انيدريد مالييک.

  • كوپليمرهاي كربوكسيليك آكريليك استر.

2-5 – كاربرد

افزودني‌هاي كاهنده آب پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند كه از آن جمله مي‌توان به كاهش آب بتن، توليد بتن با مقاومت زياد، صرفه‌جويي در مصرف سيمان بدون كاهش مقاومت بتن، افزايش كارآيي بتن بدون افزودن آب، بهبود خواص بتن‌هايي كه داراي سنگدانه‌هاي خشن و يا دانه‌بندي نامناسب هستند، سهولت در پمپاژ، بتن‌ريزي در مكانهايي كه دسترسي كمتري دارند، و يا تركيبي از مـوارد فوق اشاره كرد[6].

رواني بتن كه با اسلامپ سنجيده مي‌شود، براي بتني با نسبت‌ها و اجزاي معين، به مقدار آب اختلاط بستگي دارد[1]. عملكرد اصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب، توانايي آنها در كاهش مقدار آب اختلاط است. بر اساس اين عملكرد مي‌توان كاربرد آنها را به سه شيوه در بتن مورد بررسي و ارزيابي قرار داد.

  • با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن مقدار سيمان و رواني بتن، مي‌توان مقدار آب اختلاط و در نتيجه نسبت آب به سيمان را كاهش داد (اثر كاهندگي آب اختلاط) و به بتني با رواني يكسان و مقاومت مكانيكي بيشتر از بتن شاهد (بدون افزودني) دست يافت.

  • با مصرف كاهنده آب، ضمن ثابت نگهداشتن مقدار آب و سيمان بتن، رواني و كارآيي بتن افزايش مي‌يابد (اثر روان‌كنندگي).

  • در برخي بتن‌ها با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن رواني و نسبت آب به سيمان، مي‌توان آب اختلاط و مقدار سيمان اضافي را كاهش داد.

دستيابي به برخي بتن‌هاي ويژه مانند بتن خودتراز، بتن خودتراكم، بتن‌هاي با مقاومت خيلي زودرس و بي‌نياز از بخاردهي، بتن خيلي روان و بتن توانمند بدون استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب به ويژه روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در حال حاضر بسيار پرهزينه و در مواردي غير ممكن است. اگرچه به نظر مي‌رسد با افزايش مقدار سيمان مصرفي مي‌توان به برخي از اين ويژگي‌ها دست يافت ولي افزايش بيش از اندازه سيمان به دليل تمايل ذرات سيمان به لخته‌شدن و افزايش چسبندگي بيش از اندازه مخلوط و افزايش مشكلات اجرايي از يك سو و افزايش تغيير شكل‌هاي درازمدت بتن سخت‌شده (جمع‌شدگي و خزش) از سوي ديگر، نه تنها از نظر فني راهكار مناسب و كارآمدي نيست بلكه بسيار غيراقتصادي هم هست. براي دستيابي به اين ويژگي‌ها، فراروان‌كننده‌ها به دليل تاثيرات جانبي كمتري كه نسبت به روان‌كننده‌ها و فوق روان‌كننده‌ها دارند، كاربرد گسترده‌تري دارند.

2-6 – تاثير كاهنده‌هاي آب بر ويژگی‌های بتن تازه

افزودني‌هاي كاهنده آب علاوه بر كاهش مقدار آب مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيز تاثير مي‌گذارند.

2-6-1 - زمان گيرش

زمان گيرش بتن به تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگي دارد. در بتني با دما و نسبت آب به سيمان معين، كاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و به تاخير انداختن به هم چسبيدن و لخته‌شدن ذرات و محصولات آبگيري سيمان به يكديگر (كندگيري فيزيكي)، گيرش اوليه و نهايي بتن را به تاخير مي‌اندازند. از سوي ديگر، پخش‌شدن ذرات سيمان امكان آبگيري بهتر و همه جانبه‌ي آنها را فراهم مي‌كند كه مي‌تواند تسريع واكنش و توليد محصولات آبگيري را به دنبال داشته باشد. بنابراين هر چقدر كه قدرت پخش‌كنندگي افزودني‌هاي كاهنده آب بيشتر باشد (از روان‌كننده به فراروان‌كننده)  تاثير كندگيري آنها كاهش مي‌يابد.

برخي از روان‌کننده‌ها مانند ليگنوسولفونات‌ها و اسيدهاي هيدروكسي كربوكسيليك در مقادير مصرف متعارف و در دما‌هاي 18 تا 38 درجه سانتيگراد معمولاً 1 تا 3 ساعت تاخير در گيرش بتن بوجود مي‌آورند[2]. با افزايش مقدار مصرف روان‌كننده‌ها، تاخير در زمان گيرش بتن نيز افزايش مي‌يابد. اغلب فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرف متعارف، كندگيري قابل توجهي ندارند و يا كندگيري آنها كاملاً كنترل شده است. در بتن‌هايي كه با سيمان نوع 5 ساخته مي‌شوند و داراي فوق‌روان‌كننده هستند، صرفنظر از نسبت آب به سيمان و نوع فوق‌روان‌كننده مصرفي، زمان گيرش اوليه و نهايي حدود يك ساعت افزايش مي‌يابد[8]. بعضی از فراروان‌كننده‌ها زمان گيرش نهايي بتن را كاهش مي‌دهند [3].

2-6-2 - هوازايي

برخي از روان‌كننده‌ها كشش سطحي آب را كاهش مي‌دهند و مقداري حباب هوا در بتن ايجاد مي‌كنند. ليگنوسولفونات‌ها شناخته شده‌ترين كاهنده‌هاي آب هستند كه خاصيت هوازايي دارند. مقدار هواي وارده توسط اين مواد معمولاً بين 2 تا 6 درصد متغير است، اگرچه مقادير بيشتر نيز تا كنون گزارش شده است[6]. هوازايي روان‌كننده‌ها را مي‌توان با اصلاح فرمول شيميايي كنترل كرد[6] ، معمولاً ليگنوسولفونات‌هاي اصلاح‌شده كمتر از يك درصد حباب هوا ايجاد مي‌كنند. فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها اصولاً خاصيت هوازايي ندارند ولي ممكن است روي توان هوازايي برخي از سيمان‌ها و مواد هوازا  تاثيرگذار باشند و باعث تغيير در ميزان هواي بتن شوند[6]. افزايش رواني مخلوط بتن به ازدياد تشكيل حباب‌هاي هوا در حين اختلاط كمك مي‌كند ولي بتن‌هاي داراي فوق‌روان‌كننده در مقايسه با بتن شاهد (با رواني يكسان)، فرصت خروج آسان‌تر حباب‌هاي هواي محبوس را در حين عمليات انتقال و بتن‌ريزي فراهم مي‌كنند. فوق‌روان‌كننده‌هاي بر پايه ملامين در مقايسه با نوع نفتاليني نه تنها هواي محبوس كمتري ايجاد مي‌كنند بلكه افت مقدار هواي سريع‌تري نيز دارند[2]. فراروان‌كننده‌ها عموما خاصيت هوازايي ندارند و پس از اتمام اختلاط بتن به دليل سهولت حركت اجزاي بتن، موجب جابجايي و جاي‌گيري ذرات در درون فضاي خالي بين يكديگر  مي‌شوند و  حباب‌هاي هواي محبوس را به سطح بتن مي‌رانند.

افزودني‌هاي كاهنده آب در بتن‌هاي هوازايي شده، پايداري حباب‌هاي هوا را بهبود مي‌بخشند و ميزان تاثير و راندمان افزودني‌هاي هوازا را افزايش مي‌دهند[2].

2-6-3 - كارآيي

كارآيي[31] خصوصيتي از بتن يا ملات تازه است كه آساني يا دشواري اختلاط، ريختن، تراكم و پرداخت كردن آن را بيان مي‌كند[11]. موضوع كارآيي همواره در بتن‌ريزي‌ها مطرح مي‌شود ولي در حال حاضر ابزار مناسبي براي سنجش كارآيي در كارگاه‌ها وجود ندارد. معمولاً رواني بتن كه به وسيله آزمايش اسلامپ اندازه‌گيري مي‌شود ملاكي براي توصيف كارآيي بتن به شمار مي‌آيد در حالي كه ممكن است دو نمونه با رواني يكسان، داراي كارايي متفاوتي باشند. بتن‌هاي محتوي افزودني‌هاي كاهنده آب معمولاً كارآيي بهتري از خود نشان مي‌دهند و ميل به قالب پذيري و پرداخت سطح آنهـا بهتر از بتن‌هاي با رواني مشابه ولي بدون افزودني است. اين موضوع به ويژه در مورد بتن‌هاي سفت (با اسلامپ خيلي كم) نمايان‌تر است.

بتن محتوي اين افزودني‌ها تمايل كمتري به جداشدگي نشان مي‌دهد[9] و در هنگام لرزاندن مي‌توان رواني و تحرك بهتر اجزا را مشاهده نمود ضمن اين كه كارآيی بهتر اين نوع بتن، نياز به لرزاندن را كاهش می‌دهد و صرفه جويی قابل توجهی در مصرف انرژی و نيروی انسانی پديد مي‌آورد.

هوازايي برخي از كاهنده‌هاي آب كه به عنوان يك اثر جانبي مطرح مي‌شود، در مخلوط‌هاي بتن با ريزدانه ناكافي مي‌تواند چسبندگي داخلي بين دانه‌هاي سنگي را تا حدودي افزايش دهد (به فصل هوازاها مراجعه شود) و حالت خميري و كارآيي بتن را بهبود بخشد.

 2-6-4 - آب انداختگي

تاثير همه افزودني‌هاي كاهنده آب بر آب‌انداختگي يكسان نيست، به عنوان مثال نمك‌های اسيد هيدروكسی كربوكسليك موجب افزايش آب انداختگي مي‌شوند در حالي كه مشتقات و تركيبات اصلاح شده  آنها تاثيري بر پديده آب انداختگي ندارند. ليگنوسولفونات‌ها و مشتقات آنها آب انداختگي بتن تازه را كاهش مي‌دهند كه بخشي از اين خاصيت آنها به دليل ايجاد حباب هوا در بتن است. فوق روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها معمولا آب انداختگي و جداشدگي را كاهش مي‌دهند به جز در مواردي كه مقدار مصرف افزودني بيش از اندازه باشد[9]. گاهي آب‌انداختگی و جداشدگي بتن تازه پس از اضافـه كردن فوق روان‌كننده و فراروان‌كننده‌ها به دليل اشكال در دانه‌بندي سنگدانه‌ها است و نه تاثير منفي افزودني، در چنين شرايطي با اصلاح دانه‌بندي به خصوص افزايش ريزدانه‌ها مي‌توان جداشدگي را كاهش داد.

2-6-5 - روند افت رواني (اسلامپ)

روند افت رواني[32] كه بيانگر مقدار كاهش رواني در واحد زمان است، در بتن داراي كاهنده آب بيشتر از بتن شاهد (با اسلامپ اوليه يكسان) است. بتن‌هاي حاوي فوق‌روان‌كننده در مقايسه با بتن‌هاي حاوي روان‌كننده كه اسلامپ اوليه يكساني داشته باشند از روند افت رواني بيشتري برخوردارند. فراروان‌كننده‌ها اگرچه نسبت به بتن شاهد روند افت رواني بيشتري دارند ولي نسبت به فوق‌روان‌كننده‌ها از توان حفظ رواني (اسلامپ) بيشتري برخوردارند.

يكي از مزاياي اصلي استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در بتن افزايش قابل توجه اسلامپ و رواني آن است ولـي زمان قابل كاركردن به دليل افت اسلامپ به شدت كاهش مي‌يابد كه مي‌تواند سبب بروز مشكلات اجرايي شود. براي حل اين مشكل در مورد فوق‌روان‌كننده‌ها مي‌توان بخشي از  فوق روان‌كننده را در محل ساخت بتن و بخش ديگر را در محل بتن‌ريزي به مخلوط اضافه كرد تـا زمـان قابل كار كردن افزايش يابد يا از فوق‌روان‌كننده‌هاي كندگير استفاده كرد. در مورد فراروان‌كننده‌ها مي‌توان رواني بتن را در هنگام ساخت به گونه‌ايي تنظيم كرد (با اسلامپ بالاتر) كه رواني مورد نظر را در پاي كار تامين كند يا در هنگام ساخت بتن، در صورت نياز جهت سهولت در اختلاط و حمل، از يك روان‌كننده سازگار در مقادير كم استفاده كرد و فراروان‌كننده را در پاي كار به بتن افزود.

 فرصت كار با يك بتن به عوامل متعددي بستگي دارد كه از آن جمله مي‌توان به: نوع و مقدار كاهنده آب، فاصله زمانی بين ساختن و ريختن بتن، زمان اضافه كردن كاهنده آب، مصرف ساير افزودني‌هاي شيميايي، ويژگي‌ها و درجه حرارت سيمان و بتن، رواني اوليه بتن و دماي محيط اشاره كرد.

 2-6-6 - پرداخت پذيري

 روان‌کننده‌ها معمولاً در پرداخت سطح بتن بسيار مؤثرند درحاليكه سطح بتن‌هاي محتوي فوق روان‌كننده به دليل كاهش آب‌انداختگي و افت سريع رواني به سختي پرداخت مي‌شوند، مضافاً اينكه تمايل به پوسته شدن و يا تركهاي ناشي از جمع شدگي خميري در اين نوع بتن‌ها بيشتر است، به همين دليل در اينگونه مواقع بايستي سطح بتن را با روش‌هايي چون مرطوب كردن، استفاده از مواد تاخير دهنده تبخير، يا هر روش مناسب ديگري از خشك شدن حفظ نماييم. اين روش‌ها بايستي با دقت انجام پذيرد تا تاثير نامناسبي بر دوام سطح بتن بوجود نياورند.

2-6-7 – تراكم‌پذيري

كاهنده‌هاي آب امكان حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوط بتن فراهم مي‌كنند و خواص ريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراكم‌شدن بهبود مي‌بخشند. براي متراكم‌كردن بتن‌هاي داراي كاهنده آب در مقايسه با بتن شاهد به انرژي كمتري نياز است. اين اثر در بتن‌هاي با رواني (اسلامپ) كم و به ويژه در بتن‌هاي بدون اسلامپ نمايان‌تر است. در بتن‌هاي داراي مقادير كافي فراروان‌كننده به دليل سهولت حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر بدون نياز به لرزاندن، اجزاي بتن در اثر وزن خود فضاهاي خالي را پر مي‌كنند و متراكم مي‌شوند (بتن خود متراكم) در حالي كه در بتن‌هاي بدون فراروان‌كننده به دليل پديده لخته‌شدگي ذرات سيمان و ريزدانه‌ها، هر چقدر هم كه رواني افزايش يابد نمي‌توان به بتن خود متراكم دست‌يافت.

2-7 - تاثير بر ويژگي‌های بتن سخت شده

2-7-1 - مقاومت

استفاده از كاهنده آب اگر با كاهش نسبت آب به سيمان همراه باشد افزايش مقاومت را به دنبال دارد ضمن اين كه در صورت ثابت بودن نسبت آب به سيمان نيز به دليل پخش كردن بهتر ذرات سيمان سبب بهبود فرآيند آبگيري و افزايش مقاومت مي‌شود.

نكته 2-6- تاثير كاهنده‌هاي آب بر مقاومت بتن صرفاً به دليل تاثيرات آنها بر بتن تازه در زمان‌هاي اوليه است و نه فعال بودن آنها در بتن سخت شده.

كاهنده‌هاي آب کندگير، مقاومت 24 ساعته را به خصوص در مناطق گرمسير افزايش مي‌دهند، البته ممكن است مقاومت در ساعات اوليه بتن تحت تاثير كندگيـری كاهش يابد. كاهنده‌هاي آب در مقدار سيمان و رواني ثابت مقاومت بتن را  افزايش مي‌دهند و يا براي رسيدن به مقاومتي مشخص باعث صرفه جويي قابل ملاحظه در مصرف سيمان مي‌شوند.

اگر افزودن فوق روان‌كننده همراه با كاهش آب بتن باشد مقاومت فشاري را تا 25 درصد و يا حتي بيشتر افزايش مي‌دهد. اين افزايش مقاومت با استفاده از فراروان‌کننده‌ها به مراتب محسوس‌تر است و توليد بتن‌هايی با مقاومت فشاری 70 مگاپاسکال و بيشتر در شرايط كارگاهی به آسانی قابل طراحی و توليد می‌باشد. مقاومت خمشي بتن‌هاي داراي اين افزودني‌ها بهبود مي‌يابد ولي نسبت افزايش آن در مقايسه با مقاومت فشاري كمتر است.

2-7-2 – جمع‌شدگي (تكيدگي) و خزش

گزارش‌ها و اطلاعات متناقضي در مورد تاثير كاهنده‌هاي آب بر پديده جمع‌شدگي و خزش وجود دارد. گرچه متناسب با كاهش مقدار آب بتن، جمع شدگي دراز مدت كمتر مي‌شود و به همين منوال افزايش مقاومت فشاري بتن باعث كاهش خزش مي‌گردد ولي بطور كلي مي‌توان گفت حتي مصرف مقادير ثابتي از افزودني‌ها زماني كه همراه با سيمان‌هاي مختلف مصرف مي‌شوند، تاثير متفاوتي بر جمع‌شدگي و خزش بتن سخت شده دارند.

2-7-3 – دوام (پايايي)

به طور كلي كاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و بهبود فرآيند آبگيري و نيز بهبود تراكم‌پذيري، سبب كاهش تخلخل و جذب مويينگي مي‌شوند و در نتيجه نفوذپذيري بتن كاهش و دوام آن در برابر عوامل مهاجم افزايش مي‌يابد.

در بتن‌هاي هوازايي‌شده، استفاده از كاهنده‌هاي آب سبب افزايش مقاومت جداره حباب‌هاي هوا و بهبود پايايي بتن در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن مي‌شود.

2-8 - تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كاهنده‌های آب

همانگونه كه وجود يك افزودني بر روي نسبت اجزا و ويژگي‌هاي بتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقدار اجزاي تشكيل‌دهنده بتن نيز تاثيرات متقابلي بر عملكرد افزودني دارد.

مقدار، نوع، و تركيبات شيميايي سيمان بر عملكرد كاهنده‌هاي آب تاثير مي‌گذارد. با افزايش مقدار سيمان، نسبت مصرف فوق‌روان‌كننده به سيمان كاهش مي‌يابد. سيمان‌هاي نوع 2 و 5 در مقايسه با سيمان‌هاي نوع 1 و 3 به كاهنده آب كمتري نياز دارند. تركيبات شيميايي سيمان به ويژه نسبت C3A/C3S و مقدار C3A و نيز مقدار قليايي‌ها بر عملكرد افزودني‌هاي كاهنده آب تاثير مي‌گذارند[7]. با افزايش مقدار C3A در سيمان از راندمان روان‌كننده‌هاي ليگنوسولفوناتي كاسته مي‌شود[1]. با افزايش مقدار قليايي‌هاي سيمان ميزان تاثير و حفظ رواني روان‌كننده‌ها در بتن كاهش مي‌يابد[1].

 شكل و بافت سطحي سنگدانه‌ها بر عملكرد كاهنده‌هاي آب تاثيرگذار است. سنگدانه‌های گرد گوشه در مقايسه با سنگدانه‌هاي تيزگوشه مقدار روان كننده كمتری را برای رسيدن به يك روانی مشخص لازم دارند. براي دستيابي به يك رواني مشخص هر چقدر بافت سطحي سنگدانه‌ها زبرتر باشد مقدار مورد نياز افزودني كاهنده آب افزايش مي‌يابد.

پوزولان‌ها به جز خاكستر بادي، عموما به دليل افزايش چشمگير سطح جانبي دانه‌ها و تمايل به لخته‌شدن، كارآيي و رواني بتن را به شدت كاهش مي‌دهند و به همين دليل توصيه مي‌شود كه در بتن‌هاي داراي پوزولان و به ويژه دوده سيليسي از فوق‌روان‌كننده  يا فراروان‌كننده استفاده شود.

در مجموع مطالعه، بررسی و انجام آزمايش‌های كارگاهی برای مشخص كردن تاثير مواد متشكله بتن بر افزودنيهای كاهنده آب به شدت توصيه می‌شود.

2-9 - تاثير عوامل محيطی و اجرايي

بدون شك عواملي مانند: دما، رطوبت، سرعت وزش باد، ماشين آلات و تجهيزات توليد و انتقال بتن، زمان بين توليد و ريختن بتن، زمان حمل، و مهارت نيروهاي اجرايي از جمله عوامل مهم و تاثير گذار در عملكرد افزودني‌های كاهنده آب مي‌باشند.

به دليل آن كه دما در زمان گيرش، كارآيي و روند كسب مقاومت اوليه بتن بسيار مؤثر است، براي دستيابي به نتايج مؤثر معمولا افزودني‌های كاهنده آب در سه گروه با تاثيرهای زودگيری، خنثی، و ديرگيری عرضه مي‌شوند.

رطوبت موجود در هوا و سرعت وزش باد بر زمان كارآيی بتن تاثير مي‌گذارند در نتيجه براي حفظ كارآيي در چنين شرايطي ممكن است مقدار مصرف و يا حتی نوع كاهنده آب تغيير ‌نمايد.

با توجه به اينكه مقدار مصرف افزودني‌های كاهنده آب به نسبت سيمان موجود در طرح اختلاط تعريف مي‌شود، لازم است ماشين آلات توليد بتن از حساسيت كافی برای پيمانه كردن آب، سيمان، سنگدانه، و مواد افزودنی برخوردار باشند. در غير اين صورت مقادير متفاوتی در هر نوبت وارد مخلوط‌كن مي‌شود و نتايج متفاوتی نيز در بر خواهد داشت.

2-10 - رهنمودهای اجرايي در كارگاه

افزودني‌هاي كاهنده آب در حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوند و چنانچه اين افزودني‌ها به شكل جامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي با درصد جامد مناسب از  آن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگالي افزودني‌هاي ارسالي مايع و يا آنهايي كه در كارگاه به مايع تبديل شده‌اند بايستي براساس معيار و استانداردي كه توليد كننده معرفي مي‌كند سنجيده و با آن مقايسه گردد. براي اين منظور مي‌توان به سهولت و با استفاده از وسايلي چون مايع‌سنج يا چگالي‌سنج، درصد جامد و  غلظت مناسب آنرا بررسي نمود. اين عمل بايستي در دماي استاندارد انجام و نتايج آن بعنوان بخشي از عمل كنترل كيفيت براي آينده ثبت و نگهداري گردد.

تمامی افزودني‌های كاهنده آب در محدوده زمانی معينی بر مخلوط بتن تاثير مي‌گذارند و به محض اتمام اين محدوده زمانی، بتن به حالت قبل از مصرف افزودنی برمي‌گردد، بنابراين زمان افزودن آنها بايستی بگونه‌ای تنظيم شود كه حداكثر كارآيی حاصل گردد، بنابراين در حمل‌های طولانی بتن كه احتمال اتمام خاصيت افزودنی وجود دارد، بهتر است كه افزودني در محل بتن ريزی به مخلوط اضافه تا فرصت كافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت، و كارهای تكميلی فراهم شود.

افزودني‌های كاهنده آب را نبايد به سيمان خشك اضافه كرد، بهتر است آنها را بعد از افزودن بخشي از آب اختلاط (به همراه آب تنظيم[33]) به بتن اضافه كرد.

در طرح اختلاط‌های داراي اين افزودني‌ها، به خصوص در بتن‌های با اسلامپ بيشتر از 70 ميليمتر از لرزاندن (ويبره کردن) بيش از اندازه پرهيز شود زيرا باعث جداشدگی و آب انداختگی مي‌شود. البته آب انداختگی مختصر در سطح بتن در انجام پرداخت سطحی مفيد است. 

2-11 - رهنمودهای كاربردی

چنانچه اطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودني بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. لازم است اين آزمايش‌ها با توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكانات عملي ساخت بتن، و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردن كاهنده آب در طرح اختلاط بتن تغيير‌كنند عبارتند از: مقدار هوا، رواني، آب انداختگي، جداشدگي، زمان و روند گيرش، و مقاومت‌هاي مکانيکي.

قبل از شروع كار اصلي بهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه، تهيه و آزمايش گردد و با ثبت و مقايسه آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچه راهنمايي‌هاي بسيار مفيدي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران براي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها در شرايط استاندارد و آزمايشگاهي كنترل شده  نتيجه گيري شده‌اند. بنابراين بهتر است ضمن پيروي از آنها اقدام به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه كرد.

همواره لازم است طرح اختلاط اين گونه بتن‌ها مجدداً بررسي شود چنانچه يك طرح بتن داراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و بخواهيم به آن افزودني كاهنده آب بيافزاييم، مقادير آب، سيمان و يا مقدار هوا تغيير مي‌كند و باعث تغيير در حجم  كل بتن مي‌شود. در اينگونه موارد براي جبران كاهش حجم كل، بايستي به اندازه مقادير كاهش يافته آب و سيمان، مقادير متناسبي از سنگدانه‌ها به بتن اضافه گردد تا نسبت سنگدانه‌هاي درشت به حجم كل بتن ثابت بماند. روش طراحي و تنظيم مخلوط‌ها  در ACI  211.1 شرح داده شده است.

با توجه به اينكه اغلب افزودني‌هاي كاهنده آب، مواد محلول در آب هستند لازم است در هنگام محاسبه آب اختلاط و نسبت آب به سيمان، مقدار آب موجود در اين افزودني‌ها محاسبه و معادل آن از آب اختلاط كاسته شود ولي بخش جامد آنها كه نسبت به حجم كل بتن بسيار ناچيز هستند معمولا ناديده گرفته مي‌شوند.

مخازن نگهداري افزودني‌ها بايد به آساني قابل شناسايي بوده و محلول‌ها در برابر آلودگي، تبخير، رقيق شدن، دماي بسيار بالا و يخ‌زدگي، محافظت شوند. توجه به زمان انبارداري هر افزودني براساس توصيه توليدكننده آن ضروري است. اختلاط دو يا چند افزودني با هم مجاز نمي‌باشد مگر اينكه سازگاري آنها با يكديگر قبلاً توسط توليدكننده بلامانع اعلام شود، در غير اين صورت بايستي افزودني‌ها به طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه گردند. مثلاً ممكن است يك روان‌كننده با يك هوازا با هم سازگاري نداشته باشند و هركدام در مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب وارد مخلوط كن بتن شوند.

با توجه به اينكه اين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيار كم و بر اساس نسبتهای كوچک سيمان مصرف مي‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيقی برای پيمانه كردن آنها در كارگاه فراهم شده و در ضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات منفی احتمالی ناشی از مصارف نادرست به كاربران داده شود.

2-12 - ارزيابي و انتخاب كاهنده آب

عملكرد افزودني‌ها از هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌ها ممكن است به تنهايي و يا تواماً  در تشخيص و انتخاب يك افزودني مورد توجه قرار گيرند.

1)  نتايج حاصل  از كاربرد موفقيت آميز يك افزودني در كارهاي مشابه قبلي كه تحت شرايط كنترل شده كارگاهي انجام شده باشد. در اين روش بايستي تا حد امكان شرايط كار و مصالح مرجع انتخابي شبيه به شرايط كارگاه باشد.

2 ) انجام آزمايش‌های كارگاهی با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه.

3) كتب و نشريات فني و اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

با استفاده از روشهاي فوق محدوده مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشي از مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد ولي لازم است اطلاعات كاملي از عملكردهاي قبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده مقادير مصرف باشد در اختيار مصرف كننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يك افزودني معين بر روي انواع سيمان، مقدار سيمان، نوع سنگدانه‌ها، شرايط آب و هوا و شرايط ساخت بتن متفاوت است ولي محدوده تعيين شده از سوي توليدكننده مي‌تواند ملاك سنجش در هر كارگاهي قرارگيرد.

از آنجايي كه اين افزودني‌ها عموماً مقاومت‌هاي بتن را افزايش مي‌دهند و اين فرصت را فراهم مي‌آورند كه مقدار سيمان كمتري مصرف شود، علاوه بر ايجاد صرفه جويي اقتصادي در طرح مي‌توانند حرارت آبگيري را كاهش دهند كه بخصوص در بتن ريزي‌هاي حجيم بسيار مؤثر است.  توجه شود كه استفاده از کاهنده‌هاي آب به خودي خود باعث كاهش حرارت آبگيري نمي‌شود بلكه كاهش مقدار سيمان اين امر را ميسر مي‌سازد. با استفاده از روان‌كننده كندگير مي‌توان با اصلاح زمان گيرش حرارت‌زايي بتن را در سنين اوليه کاهش داد.

براي توليد بتن‌هايی با مقاومت زياد ( بيشتر از PSI 6000  يا MPa 41 ) مي‌توان از فوق روان‌کننده و يا فراروان‌كننده با خاصيت كندگيری در مقادير زيادتر استفاده نمود كه هم باعث كاهش بيشتر آب مي‌گردد و هم تاخيري كه درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسب مقاومت  اوليه مي‌شود، بتن‌هايي كه به آرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً داراي مقاومت‌هاي دراز مدت بيشتري هستند. استفاده از روان‌كننده  كندگير در مقادير زياد ممكن است گيرش بتن را دچار مشكل نمايد بتن‌هاي حاوي افزودني زودگير كننده، سريعتر به مقاومت‌هاي  اوليه دست پيدا مي‌‌كنند ولي مقاومت‌هاي دراز مدت آنها از رشد كمتري برخوردار است.

در طراحي بتن‌هاي توانمند استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فرا روان‌کننده‌ها پيشنهاد مي‌گردد كه مي‌توان آنها را  در مقادير زيادتر و بدون تاثيرات جانبي نامطلوب مصرف نمود ولي بدليل افت سريع كارآيي در اين گونه بتن‌ها همواره توصيه مي‌شود كه اين افزودني‌ها در محل مصرف  به بتن اضافه گردند.

آيين نامه‌هاي معتبر و استاندارد‌هاي ساختماني ايران، مشخصات افزودني‌هاي كاهنده آب و روش ارزيابي آنها در شرايط استاندارد و كنترل شده از قبيل دما، مقدار سيمان، كارآيي، مقدار هواي موجود و سنگدانه‌هاي دانه‌بندي شده را تعيين نموده‌اند. اين آيين نامه‌ها همچنين حداقل تغييراتي كه اين افزودني‌ها در كاهش مقدار آب، كسب مقاومت، محدوده زمان گيرش، جمع شدگي، و پايداري در برابر يخ زدگي و ذوب به وجود مي‌آورند را معين مي‌كنند ولي اكثر كاهنده‌هاي آب قادرند بهتر از حداقل‌هاي خواسته شده در آيين‌نامـه‌ها كيفيت بتن را بهبود بخشند. به عنوان مثال برخي از روان‌كننده‌ها توانايي كاهش آب بتن به ميزان بيش از 12 درصد را دارند و فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در برخي موارد تا بيش از 30 درصد آب مصرفي را كم مي‌كنند.

 

 2-13 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابت بودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمونهاي لازم براي شناسايي و تاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي، مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH )، و برخي موارد ديگر مي‌باشند. آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودني‌هاي شيميايي را به تفصيل بيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا رد كرد.

2-14 - مراجع

1- فاميلي هرمز، "خواص بتن"، مترجم، 1378.

2- Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rd Ed., 1999, E & EN SPON.

3- " Guideline for Self-Compacting concrete", Japan Society of Civil Engineer 1998.

4 – ايراجيان محمود، "كاربرد مواد افزودني در پروژه‌هاي سدسازي"، چهارمين كنفرانس بين‌المللي سدسازي، ايران، تهران، 1380.

5 – ياوري عيسي، "فرهنگ شيمي"، انتشارات فاطمي، 1375.

6- ACI 212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2006.

7- REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

8- Ramezanianpour, A.A., Sivasundaram, V., and Malhotra, V.M., "Superplasticizers: Their Effect on the strength Properties of Concrete"; ACI Concrete International, Vol. 17, No. 4, 1995.

9- Ramachandran V.S., Malhotra V.M., Jolicoeur C., and Spiratos N., "SUPERPLASTICIZERS; Properties and applications in concrete", CANMENT, 1998.

10- Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4th Ed., 1998, Arnold.

11- Kosmatka S. H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control of Concrete Mixtures", 14th ed., PCA – 2002.

 

 

 

افزودني‌هاي شيميائي بتن

مشخصات فني و لزوم استفاده از آنها

بخش سوم : افزودني هاي هوازا

 

پيدايش و گسترش بتن هوازايي شده در سال‌هاي مياني دهه‌ي 1930 يکي از پيشرفت‌هاي اساسي تکنولوژي بتن به شمار مي‌آيد. در اثر اختلاط و هم‌زدن بتن، مانند هر ماده خميري ديگر، حباب‌هاي ريز و درشت هوا به طور اتفاقي و ناخواسته در بتن حبس مي‌شوند. حباب‌هاي هواي حبس‌شده داراي شکل نامنظم هستند و اندازه آنها بزرگتر از 1000 ميکرون (يک ميليمتر) است. اين حباب‌ها ناپايدارند و بخش عمده‌اي از حباب‌هاي درشتي که به اين ترتيب ايجاد مي‌شوند به سرعت از بين مي‌روند. هواي حبس شده به نام "هواي محبوس[34]" شناخته مي‌شود. منظور از "هوازايي[35]" آن بخش از حباب‌هاي ريز هوا است که به طور عمدي در بتن ايجاد مي‌شوند و با هواي محبوس تفاوت آشکار دارد. قطر حباب‌هايي که به طور عمدي در بتن ايجاد مي‌شوند (هوازايي) از اندازه حباب‌هاي محبوس کوچکتر و عمدتا بين 10 تا 100 ميکرون است. براي هوازايي در بتن از يک افزودني هوازا که در حين اختلاط به بتن افزوده مي‌شود استفاده مي‌گردد. براي هوازايي مي‌توان از سيمان هوازا نيز استفاده کرد ولي در حال حاضر در ايران سيمان هوازا توليد نمي‌شود. در اين فصل به هوازايي در اثر کاربرد يک افزودني هوازا پرداخته مي‌شود.

واژه هاي كليدي: بتن هوازايي شده، افزودني هوازا، هوازايي، هواي محبوس، بازده حجمي، قوام بتن، آب دوست، آب گريز.

1 – تعريف

افزودني‌هاي هوازا[36] يا هوازاها بنا به تعريف، افزودني‌هايي هستند که در حين اختلاط (با تاثيرگذاري بر نيروهاي کشش سطحي آب)، ساختاري همگن از ريزحباب‌هاي ناپيوسته در بتن، ملات، يا خمير سيمان پديد مي‌آورند. افزودني‌هاي هوازا در حقيقت با تشکيل و تثبيت حباب‌هاي هوايي که در حين اختلاط وارد بتن مي‌شوند، مقدار هواي بتن را افزايش مي‌دهند و بر خلاف افزودني‌هاي گازساز يا کف‌زا هيچگونه گاز يا کفي در اثر واکنش شيميايي در بتن ايجاد نمي‌کنند.

2 – مكانيزم عملكرد هوازاها

هوازاها از نوع افزودني‌هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثير مستقيم ‌بر فرآيند آبگيري سيمان ندارند. اين افزودني‌ها عمدتا از مواد اثركننده بر سطح تشکيل مي‌شوند. مواد اثركننده بر سطح[37] موادي هستند كه در سطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز مي‌شوند و نيروهاي فيزيكي-شيميايي موثر بر اين سطح را تغيير مي‌دهند.

هوازاها در سطح مشترک هوا–آب در خمير سيمان عمل مي‌کنند و کشش سطحي آب را کاهش مي‌دهند و بدين ترتيب بخش عمده‌اي از حباب‌هاي هواي ناپايدار پديدآمده در حين اختلاط را به ريزحباب‌هاي پايدار تبديل مي‌کنند. اين افزودني‌ها عمدتا داراي يک انتهاي آب‌دوست[38] و يک دنباله آب‌گريز[39] هستند. انتهاي آب‌دوست آنها در آب مي‌ماند و دنباله آب‌گريز آنها در داخل حباب هوا گرفتار مي‌شود و از داخل شدن آب به درون حباب (ترکيدن حباب) جلوگيري مي‌کند و موجب پايداري حباب‌هاي تشکيل‌شده مي‌شود[8]. نمايي از چگونگي پايدار شدن حباب‌هاي هوا توسط افزودني هوازا در شکل 1 نشان داده شده است[7]. انتهاي آب‌دوست که در سطح حباب و در تماس با آب قرار دارد با بار الکتريکي که به حباب‌ها مي‌دهد از يک سو با استفاده از پديده دفع بارهاي همنام از به هم چسبيدن حباب‌ها به يکديگر جلوگيري مي‌کند (شکل 2) و از سوي ديگر به جذب اين حباب‌ها به سطح ذرات سيمان و سنگدانه کمک (شکل3) و مانند يک عامل رابط و پيونددهنده بين ذرات سيمان و سنگدانه عمل مي‌کند و چسبندگي دروني[40] (قوام) بتن را بهبود مي‌بخشد[7]

 

3 – تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

مواد هوازا با ويژگي‌ها و خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه مي‌شوند كه بخش اصلي مواد تشكيل‌دهنده آنها عبارتند از[2], [6], [7]:

  • رزين‌هاي خنثي‌شده چوب*، Neutralized wood resins

  • نمک‌هاي اسيدهاي چرب، Fatty-acid salts

  • نمک‌هاي مواد پروتيني، Salts of proteinaceous materials

  • سولفونات‌هاي آلکيل-آريل، Alkyl-aryl sulfonates

  • سولفات‌هاي آلکيل، Alkyl sulfates

  • اتوکسيلات‌هاي فنل، Phenol ethoxylates

4 – كاربرد

افزودني‌هاي هوازا به دلايل زير در بتن به کار مي‌روند:

  • بهبود پايايي بتن سخت‌شده به ويژه در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن

  • بهبود ويژگي‌هاي بتن تازه به ويژه کارآيي (کارپذيري) و قوام

هر چند دليل اصلي کاربرد افزودني هوازا بهبود پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن است ولي اين افزودني ساير ويژگي‌هاي بتن را نيز به اندازه‌اي بهبود مي‌بخشد که کاربرد آن در مناطق معتدل و گرم (بدون خطر يخبندان) را با رشد روزافزون روبرو کرده است. 

5 – تاثير هوازاها بر ويژگي‌هاي بتن تازه

افزودني‌هاي هوازا علاوه بر افزايش مقدار هواي مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيز تاثير مي‌گذارند.

5-1 – بازده حجمي‌

از آنجا که هوازايي موجب افزايش حجم بتن تازه مي‌شود، در هنگام طرح اختلاط بايد اين افزايش حجم در محاسبات مربوط به بازده حجمي ‌و تعيين نسبت اجزاي تشکيل‌دهنده بتن در نظر گرفته شود.

5-2 - كارآيي

حباب‌هاي هوا مانند ساچمه‌هاي ريزي عمل مي‌کنند که حرکت سنگدانه‌ها بر روي يکديگر را، به ويژه در بتن‌هاي کم‌سيمان، آسانتر مي‌کنند و رواني (اسلامپ) بتن را افزايش مي‌دهند. به عبارت ديگر، در بتن‌هاي با رواني يکسان، بتن هوازايي شده به مقدار آب کمتري نياز دارد[5].

از آنجا که هوازايي، حجم خمير را در مخلوط بتن افزايش مي‌دهد، حالت خميري بتن‌هاي کم‌سيمان را بهبود مي‌بخشد و کارکردن با آنها را آسان‌تر مي‌کند. اين موضوع به ويژه در بتن‌هاي کم‌سيمان که بزرگترين اندازه سنگدانه آنها بيش از 38 ميليمتر است بسيار چشمگيرتر است[1].

نکته 1- در بتن‌هاي پرسيمان، هوازايي ممکن است حالت خميري بتن را به اندازه‌اي افزايش دهد که تاثير منفي بر کارپذيري مخلوط داشته باشد.

هوازايي در مخلوط‌هاي بتن با ريزدانه ناكافي مي‌تواند چسبندگي داخلي بين سنگدانه‌ها را تا حدودي افزايش دهد (شکل 3) و حالت خميري و كارآيي بتن را بهبود بخشد. به همين دليل استفاده از افزودني‌هاي هوازا در اندودهاي سيماني، چسبندگي و قوام اين اندودها را بهبود مي‌بخشد[1].

5-3 - آب انداختن

در بتن‌هاي با ريزدانه ناکافي، حباب‌هاي هوا با توجه به گستردگي اندازه‌شان مانند ريزدانه‌ها عمل مي‌کنند و با پرکردن فضاي خالي بين دانه‌هاي بزرگتر، آب‌انداختن بتن را کاهش مي‌دهند[1].

5-4 - جداشدگي

هوازايي به دليل افزايش حجم بخش خمير مخلوط و بهبود چسبندگي داخلي، جداشدگي را کاهش مي‌دهد[1]. اين موضوع به ويژه در بتن‌هاي کم‌سيمان يا با ريزدانه ناکافي نمايان‌تر است.

 5-5 - پرداخت پذيري

هوازايي در بتن‌هاي کم‌سيمان يا با ريزدانه ناکافي مي‌تواند پرداخت‌پذيري مخلوط را بهبود بخشد ولي در بتن‌هاي پرسيمان يا پرماسه به دليل افزايش بيش از اندازه چسبندگي مخلوط ممکن است عمليات پرداخت سطح بتن را با مشکل روبرو کند[1].

5-6 – تراكم‌پذيري

حباب‌هاي هوا به دليل عملکرد ساچمه‌اي، حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوط بتن آسان‌تر مي‌كنند و خواص ريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراكم‌شدن بهبود مي‌بخشند[7]. براي متراكم‌كردن بتن‌هاي هوازايي شده در مقايسه با بتن شاهد به انرژي كمتري نياز است. اين اثر در بتن‌هاي با رواني (اسلامپ) كم و به ويژه در بتن‌هاي بدون اسلامپ نمايان‌تر است.

6 - تاثير بر ويژگي‌هاي بتن سخت شده

6-1 - مقاومت

هوازايي باعث افزايش تخلخل خمير سيمان مي‌شود و کاهش مقاومت بتن را به دنبال دارد. در حالت کلي هر يک درصد افزايش هواي بتن مي‌تواند مقاومت آن را 3 تا 5 درصد کاهش دهد[5].

براي رواني يکسان، هنگامي‌که در بتن‌هاي کم‌سيمان از سنگدانه‌هاي بزرگ استفاده مي‌شود، هوازايي الزاما منجر به کاهش مقاومت بتن نمي‌شود. هوازايي در بيشتر موارد، آب اختلاط مورد نياز و در نتيجه نسبت آب به سيمان را کاهش مي‌دهد و مي‌تواند اثر کاهش مقاومت ناشي از هوازايي در بتن را جبران ‌کند[5].

6-2 – جرم حجمي

هوازايي به دليل افزايش تخلخل بتن، جرم حجمي‌بتن تازه و سخت‌شده را کاهش مي‌دهد. اين کاهش جرم حجمي بتن به اندازه‌اي نيست که بتن حاصله به عنوان بتن سبک به شمار آيد.

6-3 –پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن

ايجاد حباب‌هاي هوا در بتن، بيشترين تاثير را در بهبود پايايي آن در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن دارد[4]. چنانچه خمير سيمان داراي حباب‌هاي هوا باشد و ميانگين فاصله بين حباب‌هاي هوا خيلي بزرگ نباشد، اين حباب‌ها مانند محفظه‌هايي براي جادادن آب يخ نزده عمل مي‌كنند و از فشار ايجاد شده در حفره‌‌ها و لوله‌هاي مويين مي‌كاهند. عقيده عمومي ‌بر آن است كه خمير سيماني كه مقاومت كافي داشته باشد مي‌تواند به كمك هوازايي كاملاً در مقابل آسيب ناشي از يخ زدگي مصونيت يابد. با اين حال بايد در نظر داشت كه هوازايي به تنهايي نمي‌‌تواند مانع آسيب ديدگي بتن در اثر يخ زدگي شود زيرا بايد پديده يخ‌زدگي در سنگدانه را نيز در نظر داشت[1].

تاثيرگذاري هوازايي بر بهبود پايايي در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن، علاوه بر مقدار هواي بتن، به فاصله و اندازه‌ي حباب‌هاي هوا و به طور کلي به ساختار حباب‌هاي هوا بستگي دارد[4]. روشي براي ارزيابي ساختار و سيستم حباب‌هاي هوا در بتن سخت‌شده در ASTM C457 تشريح شده است. چنانچه ويژگي‌هاي حباب‌هاي هوا به ترتيب زير باشد، مي‌توان آن را به عنوان ساختاري با مقاومت کافي در برابر يخ‌زدن و آب‌شدن انگاشت[4]:

  • ضريب فاصله، L، (شاخصي که بيانگر فاصله بين حباب‌ها است) کم‌تر از 2/0 ميليمتر باشد.

  • سطح ويژه (مساحت سطح حفره‌هاي هوا) به ازاي هر ميليمتر مکعب از حجم سيستم حباب‌هاي هوا کمتر از 24 ميليمتر مربع نباشد.

  • تعداد حفره‌ها در يک پيمايش خطي 25 ميليمتري، به اندازه قابل ملاحظه‌اي بزرگ‌تر از مقدار عددي درصد هواي بتن باشد.

6-4- بهبود پايايي در برابر واکنش‌هاي انبساط‌زا

همانگونه که حباب‌هاي هوا مانند محفظه‌هايي براي کاهش فشار ناشي از يخ‌زدن عمل مي‌کنند، به روشي مشابه مي‌توانند براي جاي‌دادن محصولات حاصل از انبساط در حمله سولفاتي يا واکنش قليايي سيليسي عمل کنند و از پديد آمدن تنش‌هاي مخرب ناشي از انبساط اين محصولات جلوگيري کنند[1] و [7]. کارآمد بودن هوازايي در برابر اينگونه واکنش‌هاي انبساطي مخرب نيازمند تحقيق و بررسي بيشتري است.

6-5- نفوذپذيري

نفوذپذيري بتن در برابر مايعات، با افزايش مقدار هواي بتن (ناشي از هوازايي) کاهش مي‌يابد. به طور کلي نفوذپذيري بتن هوازايي شده کمتر از بتن هوازايي نشده است[2].

6-6- مقاومت در برابر يخ‌زداها

هوازايي، مقاومت بتن در برابر پوسته‌شدگي ناشي از کاربرد نمک‌هاي يخ‌زدا را افزايش مي‌دهد[2]. براي توليد بتن مقاوم در برابر پوسته‌شدن لازم است حباب‌هاي هوا به طور يکنواخت پخش شوند. عدم يکنواختي مي‌تواند ناشي از پراکندگي نامناسب حباب‌هاي هوا در حين اختلاط باشد.

7 - تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد هوازاها

همانگونه كه وجود ماده افزودني هوازا روي نسبت اجزا و ويژگي‌هاي بتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقدار اجزاي تشكيل‌دهنده بتن نيز تاثير متقابل بر عملكرد هوازاها دارند.

7-1- سيمان

در محدوده مقادير متعارف سيمان و به ازاي درصد مصرف ثابت هوازا نسبت به سيمان، مقدار هواي ايجاد شده با افزايش مقدار سيمان کاهش مي‌يابد[1]. تقريبا افزايش هر 90 کيلوگرم سيمان در متر مکعب بتن، مقدار هواي ايجاد شده در بتن (هوازايي) را حدود 1٪ کاهش مي‌دهد[2].

در مقدار ثابت سيمان و ماده هوازا، افزايش ريزي ذرات سيمان به کاهش مقدار حباب‌هاي هوا منجر خواهد شد. براي دستيابي به مقدار هوازايي يکسان، سيمان پرتلند نوع 3 که سيماني با ريزي زياد است در مقايسه با سيمان نوع 1 با ريزي معمولي، ممکن است به دو برابر ماده افزودني هوازا نياز داشته باشد[1].

سيمان‌هاي پرقليا در مقايسه با سيمان‌هاي کم‌قليا، به ازاي مقدار يکسان ماده هوازا، ممکن است حباب‌هاي هواي بيش‌تري ايجاد کنند. براي دستيابي به مقدار هواي يکسان، سيمان کم‌قليا در مقايسه با سيمان پرقليا ممکن است به 20 تا 40  درصد (گاه تا 70 درصد) ماده هوازاي بيش‌تري نياز داشته باشد. اگر در کارگاه از سيمان‌هاي گوناگون استفاده مي‌شود بايد براي هر نوع سيمان، مقدار ماده افزودني مناسب تعيين شود[1].

7-2- سنگدانه درشت

اندازه سنگدانه درشت بر مقدار هواي بتن (هوازايي شده و معمولي) تاثير چشمگيري دارد. با کاهش بزرگترين اندازه سنگدانه، به دليل افزايش حجم ملات در مخلوط، مقدار هواي ايجاد شده به ازاي مقدار ثابت افزودني هوازا افزايش مي‌يابد. اين موضوع در بتن‌هاي با بزرگترين اندازه کوچکتر از 5/37 ميليمتر برجسته‌‌تر است و براي بتن‌هاي با سنگدانه‌هاي بزرگ‌‌تر از 5/37 ميليمتر، در اثر تغيير بزرگترين اندازه سنگدانه، مقدار هواي ايجاد شده تغيير چنداني نمي‌کند[1].

7-3- سنگدانه ريز

مقدار سنگدانه ريز مخلوط بر مقدار هواي ايجاد شده تاثير مي‌گذارد. افزايش سنگدانه ريز موجب مي‌شود که به ازاي مقدار معيني سيمان و يا ماده افزودني هوازا، مقدار بيش‌تري حباب هوا ايجاد شود (در بتن هوازايي نشده نيز هواي محبوس بيش‌تر مي‌شود) [1].

بخش‌‌هايي از سنگدانه ريز که از الک نمره 30 مي‌گذرند و روي الک نمره 100مي‌مانند (دانه‌هاي بين 150 تا 600 ميکرون)، نسبت به دانه‌هاي خيلي ريز يا درشت‌تر، حباب‌هاي هواي بيش‌تري را ايجاد مي‌کنند. اگر مقدار دانه‌هاي عبوري (گذرنده) از الک نمره 100 (کوچکتر از 150 ميکرون) زياد باشد، باعث کاهش بسيار زيادي در حباب‌هاي هوا خواهد شد. سنگدانه‌هاي ريز از منابع گوناگون، حتي اگر دانه‌بندي مشابهي داشته باشند، ممکن است مقادير متفاوتي حباب هوا ايجاد کنند. اين موضوع مي‌تواند ناشي از اختلاف در شکل و بافت سطحي دانه‌ها يا ناشي از آلودگي دانه‌ها با مقادير جزيي مواد آلي باشد[1].

7-4- آب اختلاط

افزايش آب اختلاط باعث مي‌شود که آب بيش‌تري براي تشکيل حباب‌هاي هوا در محيط موجود باشد و به همين دليل باعث افزايش مقدار هوا مي‌شود.

افزودن مقدار کمي ‌آب به بتني با اسلامپ پايين، که حاوي مقادير زيادي از مواد افزودني کاهنده آب و هوازا باشد، مي‌تواند مقدار هوا و اسلامپ بتن را به مقدار زيادي افزايش دهد. از سوي ديگر، افزودن آب به مخلوط‌هاي خيلي روان ( با اسلامپ 200 تا 250 ميليمتر ) ممکن است مقدار هواي بتن را کاهش دهد[1].

کيفيت آب اختلاط مصرفي نيز ممکن است بر مقدار هواي بتن تاثير گذارد. آب آلوده به جلبک مقدار هوا را افزايش مي‌دهد. آب بازيافتي از شستشوي مخلوط‌کن‌ها که حاوي مقادير زيادي مواد قليايي است نيز مي‌تواند مشکل آفرين باشد[1]. تاثير مقدار قليايي‌ها بر هوازايي در بند 3-7-1 شرح داده شده است. آب‌هاي با سختي زياد در بيشتر موارد مقدار هواي بتن را کاهش مي‌دهند[1].

7-5- پوزولان‌ها و رنگدانه‌ها

وجود مصالح ريزدانه و ذرات کوچکتر از 20 ميکرون در مخلوط (صرف نظر از اين که پرکننده، پوزولان، يا رنگدانه باشد) موجب کاهش هواي بتن مي‌شود[2]. خاکستر بادي، مواد رنگي مانند دوده کربن يا ساير مواد خيلي ريز به ازاي مقدار معيني از ماده افزودني، معمولاً مقدار حباب‌هاي هوا را کاهش مي‌دهند[3]. اين موضوع به خصوص در مورد ريزدانه‌هايي که درصد زيادي کربن دارند صدق مي‌کند[1].

استفاده از مقادير زياد سرباره يا دوده سيليسي در بتن ممکن است مقدار افزودني مورد نياز را، براي دستيابي به يک مقدار معين هوا، تا دو برابر افزايش دهد[1].

7-6- افزودني‌هاي شيميايي

مواد افزودني کندگيرکننده و کاهنده‌هاي آب، با پايدار کردن حباب‌هاي هوا، بازدهي مواد افزودني هوازا را 50 تا 100 درصد افزايش مي‌دهند. بنابراين، وقتي از اين مواد استفاده مي‌شود معمولا مقادير کم‌تري مواد افزودني هوازا مقدار هواي مورد نظر را تامين خواهند کرد[1]. همچنين زمان افزودن مواد افزودني کاهنده آب يا کندگيرکننده به داخل مخلوط بر مقدار هواي ايجاد شده تاثير مي‌گذارد. به طور کلي هر چه اين افزودني‌ها ديرتر به مخلوط اضافه شوند مقدار هوا افزايش مي‌يابد.

کندگيرکننده‌ها ممکن است فاصله بين حفره‌هاي هواي بتن را افزايش دهند[1]. برخي از مواد افزودني کاهنده آب يا کندگيرکننده‌ها با بعضي از مواد هوازا سازگاري ندارند. چنانچه اين مواد پيش از آنکه به داخل مخلوط‌کن ريخته شوند با هم به آب اختلاط اضافه شوند، ممکن است رسوب تشکيل دهند. اين رسوب بخشي از حبابهاي هواي مخلوط بتن را از بين خواهد برد اما اين امر هرگز به آن معني نيست که اگر مواد افزودني ياد شده به طور جداگانه به بتن اضافه شوند به طور کامل موثر نباشند.

فوق روان‌کننده‌ها (بساکاهنده‌هاي آب) بسته به فرمول شيميايي‌ و اسلامپ بتن، ممکن است مقدار هواي بتن را افزايش يا کاهش دهند. فوق‌روان‌کننده‌هاي با پايه نفتالين به افزايش مقدار هوا گرايش دارند در حالي که فوق‌روان‌کننده‌هاي با پايه ملامين ممکن است مقدار هوا را کاهش دهند يا بر مقدار هوا اثر اندکي داشته باشند[1]. فراروان‌کننده‌ها عمدتا در مقادير مصرف زياد ممکن است هواي بتن را کاهش دهند.

فوق‌روان‌کننده‌ها با افزايش ابعاد کلي حفره‌هاي هواي ايجاد شده بر خصوصيات سيستم حفره‌هاي هواي بتن سخت شده تاثير مي‌گذارند. اين موضوع منجر به افزايش ضريب فاصله به مقاديري بيش ازحد متعارف مي‌شود که گاه بزرگتر از فاصله‌اي است که براي پايايي (دوام) در برابر يخ‌زدن و آب‌شدن مطلوب شمرده مي‌شود (بخش 3-6-3). با اين همه، آزمايش‌هاي انجام شده روي بتن‌هاي هوازايي‌شده حاوي فوق‌روان‌کننده با ضرايب فاصله قدري بزرگ‌تر نشان داده‌اند که اين بتن‌ها در برابر يخ‌زدن و آب‌شدن از دوام مطلوبي برخوردارند[3]. اين موضوع ممکن است ناشي از کاهش نسبت آب به سيمان در بتن‌هاي داراي فوق‌روان کننده باشد[5].

شتاب‌دهنده‌هاي (تسريع‌کننده‌هاي) غيرکلريدي بسته به ساختار شيميايي‌ خود ممکن است مقدار هوا را افزايش يا کاهش دهند ولي عموماً اثر ناچيزي بر مقدار هوا دارند[1].

8 - تاثير عوامل محيطي و اجرايي

چگونگي اختلاط، دما، انتقال و جابجاکردن، ارتعاش و لرزاندن، رواني (اسلامپ)، و پرداخت بتن از جمله عوامل مهم و تاثيرگذار بر عملكرد افزودني‌هاي هوازا هستند.

8-1- اختلاط 

نحوه اختلاط يکي از مهم‌ترين عوامل موثر بر توليد حباب‌هاي هوا در بتن است. مقدار حبابهاي هوا بر حسب نوع و شرايط مخلوط‌کن، حجم بتني که مخلوط مي‌شود، و ميزان و مدت اختلاط تغيير مي‌کند. چنانچه تيغه‌هاي دستگاه مخلوط‌کن فرسوده شوند يا بتن سخت‌شده در داخل ديگ مخلوط‌کن يا روي تيغه‌هاي آن انباشته شود مقدار حباب‌هاي هوا در يک مخلوط مشخص به نحو چشمگيري کاهش مي‌يابد. به علت وجود اختلاف در زمان و نحوه اختلاط، ممکن است مقادير حباب‌هاي هواي بتن‌هاي ساخته شده در مخلوط‌کن‌هاي ثابت در مقايسه با بتن‌هاي ساخته شده در مخلوط‌کن‌هاي متحرک به نحوه چشمگيري تفاوت داشته باشند. وقتي حجم پيمانه بتن به نحو چشمگيري با ظرفيت اسمي ‌مخلوط‌کن تفاوت داشته باشد، ممکن است مقدار هوا افزايش يا کاهش يابد. در مخلوط‌کن‌هاي بزرگ چنانچه حجم پيمانه بتن خيلي کوچک باشد حباب هواي ناچيزي در بتن ايجاد مي‌شود ولي با افزايش حجم پيمانه تا ظرفيت اسمي‌مخلوط‌کن، مقدار هواي ايجاد شده افزايش مي‌يابد[1].

با افزايش سرعت اختلاط تا حدود 20 دور درر دقيقه، مقدار هواي بيش‌تري ايجاد مي‌شود و با افزايش سرعت اختلاط به بيش از 20 دور در دقيقه مقدار هواي ايجاد شده کاهش مي‌يابد. زمان و سرعت اختلاط، در مخلوط‌هاي گوناگون تاثير متفاوتي بر مقدار هوا مي‌گذارد. در هنگام اختلاط با برخي مخلوط‌کن‌ها و انواع خاصي از تجهيزات اختلاط، مقادير چشمگيري از هوا ممکن است هدر رود[1].

8-2- دماي بتن

دماي بتن بر مقدار هواي آن تاثير مي‌گذارد. با افزايش دماي بتن به خصوص وقتي اسلامپ نيز افزايش يابد، حباب‌هاي هواي کم‌تري ايجاد مي‌شود. اين اثر، به خصوص در هنگام بتن‌ريزي در هواي گرم مهم است. کاهش مقدار هوا را در صورت نياز مي‌توان با افزايش مقدار ماده افزودني هوازا جبران کرد. در بتن ريزي در هواي سرد ماده افزودني هوازا ممکن است مقداري از تاثير خود را از دست بدهد زيرا در حين ساخت بتن از آب گرم استفاده مي‌شود. براي جبران اين افت، مواد افزودني بايد پس از رسيدن مصالح به دماي تعادل به مخلوط اضافه شوند. اگر چه افزايش دماي بتن در حين اختلاط عموماً حجم هوا را کاهش مي‌دهد ولي ضريب فاصله و سطح ويژه حباب‌هاي هوا تحت تاثير زيادي قرار نمي‌گيرند[1].

8-3- انتقال و جابه جا کردن

به طور کلي مقداري از هواي بتن، تقريباً 1 تا 2 درصد، در حين انتقال بتن از مخلوط‌کن به محل بتن‌ريزي هدر مي‌رود[1]. مقدار هواي بتن در حين انتقال تحت تاثير پاره‌اي عوامل مانند زمان حمل، ميزان هم زدن يا ارتعاش در حين انتقال، دما، اسلامپ، مقدار آبي که دوباره اضافه مي‌شود، و نيز اجزاي تشکيل دهنده بتن قرار دارد. مقدار هواي بتن در محل بتن ريزي و در حين بتن ريزي از طريق تخليه با شوت، جرثقيل و جام (باکت)، فرغون، گاري موتوري و بيل تقريباً ثابت باقي مي‌ماند. جابه‌جا کردن بتن با پمپ و تسمه نقاله طويل مي‌تواند به کاهش مقدارهواي بتن منجر شود. پمپ کردن بتن باعث کاهش مقدار هوا تا حدود 5/2 درصد مي‌شود[1]. افت مقدار هوا در بتن روان در حين اختلاط و جابجايي حدود 5/1 درصد است[1].

8-4- ارتعاش و لرزاندن بتن

ارتعاش و لرزاندن بتن موجب کاهش چشمگيري در مقدار هوا خواهد شد و بايد از ارتعاش طولاني مدت بتن هوازايي‌شده پرهيز کرد. هر چه اسلامپ زيادتر، مقدار هواي اوليه بيش‌تر، و مدت زمان ارتعاش طولاني‌تر باشد، درصد کاهش مقدار هوا حين ارتعاش زيادتر مي‌شود[1]. چنانچه لرزاندن به درستي انجام گيرد، مقدار کمي ‌از حباب‌هاي هوايي که عمداً ايجاد شده‌اند، از دست خواهند رفت. هوايي که حين جا به جايي بتن و ارتعاش از بين مي‌رود، اکثراً حباب‌هاي بزرگي را شامل مي‌شود که از نظر مقاومت و دوام معمولاً نامطلوب‌اند[1].

ارتعاشگرهاي دروني[41] بيش‌تر از ارتعاشگرهاي بيروني[42] مقدار هوا را کاهش مي‌دهند. مقدار از دست دادن هوا ناشي از ارتعاش با کاهش حجم بتن يا با افزايش بسامد[43] ارتعاش، افزايش مي‌يابد. بسامدهاي ارتعاش پايين‌تر (حدود 8000 دور در دقيقه) نسبت به بسامدهاي بالاتر (حدود 14000 دور در دقيقه)، بر ضرايب فاصله و مقدار هواي بتن تاثير کم‌تري دارند. بسامدهاي بالا، پس از 20 ثانيه ارتعاش، مي‌توانند به نحو چشمگيري ضرايب فاصله را افزايش و مقادير هوا را کاهش دهند[1].

8-5- اسلامپ

به ازاي مقدار ثابت از ماده افزودني هوازا، مقدار هواي بتن با افزايش اسلامپ تا حدود 175 ميليمتر، افزايش مي‌يابد و با افزايش بيش‌تر اسلامپ، مقدار هوا کاهش مي‌يابد. [1]. افزايش رواني، امکان حرکت و لغزش دانه‌ها بر روي يکديگر و به طور کلي عمل هم‌زدن و اختلاط را آسان‌تر و امکان تشکيل حباب‌هاي هوا را بيش‌‌تر مي‌کند. در بتن‌هاي با رواني‌هاي زياد، احتمال پرشدن فضاي خالي بين دانه‌ها بزرگتر با دانه‌هاي ريزتر بيش‌تر مي‌شود و اين موضوع مي‌تواند به رانده شدن و از بين رفتن حباب‌هاي هوا منجر شود (بيانجامد).

افزودن هر 5 ليتر آب در يک متر مکعب بتن مي‌تواند اسلامپ را تقريباً به اندازه 25 ميليمتر افزايش دهد[5]. هر 25 ميليمتر افزايش اسلامپ در بتن‌هاي با اسلامپ پايين تا متوسط و با  مقدار ماده افزودني هوازا ثابت، مقدار هواي بتن را تقريباً نيم تا يک درصد افزايش مي‌دهد[1]. اين مقادير تقريبي تا حدود زيادي به دماي بتن، اسلامپ، نوع و مقدار سيمان و ماده افزودني مصرفي بستگي دارد.

8-6- پرداخت

شمشه‌کشي، ماله‌کشي، و عمليات متعارف ‌پرداخت کردن که به درستي انجام شوند روي مقدار هوا اثر نمي‌گذارند. با اين وجود، عمليات پرداخت پيش از موقع ممکن است مقدار هواي ايجاد شده در سطح بتن را کاهش دهد و سطح بتن را مستعد پوسته شدن ‌کند. پرداخت بيش از اندازه نيز مي‌تواند باعث کاهش هواي ايجاد شده در سطح بتن شود[1].

9 - رهنمودهاي كاربردي

چنانچه اطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني هوازا در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودني بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. اين آزمايش‌ها بايد با توجه به شرايط آب و هوايي مورد انتظار، روش و امكانات عملي ساخت و اجراي بتن و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. مقدار هوا، رواني، آب انداختن، جداشدگي، و مقاومت‌هاي مکانيکي از جمله پارامترهايي هستند كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردن مواد هوازا در طرح اختلاط بتن تغيير‌كنند.

اگرچه راهنمايي‌هاي بسيار سودمندي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران براي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها براي شرايط استاندارد و آزمايشگاهي در نظر گرفته شده‌اند. بنابراين بهتر است ضمن پيروي از آنها اقدام به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي[44] نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه كرد.

از به کاربردن افزودني‌هاي هوازا به شکل پودر بايد پرهيز شود. اين افزودني‌ها بايستي به صورت محلول به مخلوط بتن افزوده شوند.

از آنجا که عملکرد افزودني‌هاي هوازا به نوع و شدت اختلاط بستگي دارد، بايد آنها را در ايستگاه بتن‌ساز و در هنگام اختلاط به بتن اضافه کرد و افزودن آنها در پاي کار به داخل ديگ کاميون مخلوط‌کن کارآمد نيست و توصيه نمي‌شود.

براي نحوه نگهداري و انبارکردن افزودني‌هاي هوازا به بخش اول مراجعه شود.

به دليل اهميت موضوع و همچنان‌که پيش‌تر گفته شد، چون هوازاها با برخي از افزودني‌هاي ديگر و به ويژه با برخي از کاهنده‌هاي آب سازگاري ندارند و آميختن آنها پيش از ريختن در مخلوط بتن مي‌تواند منجر به توليد رسوب و کاهش راندمان افزودني‌ها شود بايد هوازاها به طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه گردند.

با توجه به اين كه مقدار مصرف افزودني‌ها هوازا بسيار اندک است (معمولا بين 05/0 تا 15/0 درصد جرم سيمان)، ابزار  اندازه‌گيري براي پيمانه كردن آنها در كارگاه بايد دقت بسيار زيادي داشته باشند. بهتر است که اين افزودني‌ها پيش از پيمانه کردن، با آب رقيق شوند تا خطاي پيمانه کردن آن‌ها به حداقل برسد.

آموزش کاربران و آگاه کردن آنان در مورد حساسيت و اثرات منفي احتمالي ناشي از مصارف نادرست افزودني هوازا، الزامي و بسيار سودمند خواهد بود.

10 - ارزيابي و انتخاب ماده هوازا

براي ارزيابي و انتخاب افزودني هوازا، علاوه بر موارد گفته شده در بندهاي 7 و 8  بخش اول، لازم است موارد زير نيز در نظر گرفته شوند.

چنانچه طرح بتن داراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و ماده افزودني هوازا به آن افزوده شود، مقدار هواي بتن افزايش مي‌يابد و باعث تغيير در حجم كل بتن مي‌شود. از سوي ديگر، استفاده از افزودني هوازا موجب بهبود رواني و چسبندگي داخلي بتن نيز مي‌شود. در اينگونه موارد براي جبران افزايش حجم مخلوط به دليل هوازايي، مي‌توان به اندازه مقدار هواي افزايش يافته از حجم آب يا سنگدانه ريز يا هر دو کاست.

مقدار مصرف افزودني هوازا براي دستيابي به يک مقدار مشخص هوا در بتن بايد بر اساس ساخت مخلوط‌هاي آزمايشي با مصالح مصرفي تعيين شود. مقادير مصرف واقعي در مواردي ممکن است با محدوده مصرف پيشنهادي توليدکننده تفاوت قابل ملاحظه‌اي داشته باشد.

براي اصلاح تاثير مقدار هوا بر اسلامپ در مخلوط آزمايشي بتن هوازايي شده، به ازاي هر يک درصد افزايش يا کاهش مقدار هواي مخلوط آزمايشي مي‌توان مقدار آب اختلاط را به اندازه 5/2 کيلوگرم در متر مکعب بتن کاهش يا افزايش داد[5].

مقدار هواي اندازه‌گيري شده در بتن هوازايي شده، مجموع هواي محبوس و هواي ايجاد شده (هوازايي) است. از آنجا که فقط حباب‌هاي عمدي ايجاد شده در مقاومت در برابر يخ‌زدن و آب‌شدن نقش دارند، براي اطمينان از مقاومت بتن هوازايي شده در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن نمي‌توان تنها به مقدار هواي اندازه‌گيري شده بسنده کرد. براي اطلاعات بيشتر به بند 3-6 مراجعه شود.

11 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابت بودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شود و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمون‌هاي لازم براي شناسايي و تاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد مواد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي، مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH )، و برخي موارد ديگر مي‌باشند.

معمولا با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا رد كرد.

12 مراجع

1- Kosmatka S.H., Kerkhoff B., and Panarese W.C., "Design and Control of Concrete Mixtures",14th ed., PCA – 2002.

 

2- Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rd Ed., 1999, E & EN SPON.

 

3- ACI 212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", MCP-ACI 2006.

 

4- ACI 201.2R – 01, "Guide to Durable Concrete", MCP-ACI 2006.

 

5- ACI 211.1 – 01, "Standard Practice for Selection of Proportions for Normal, Heavy weight, and Mass Concrete ", MCP-ACI 2006.

 

6- REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

 

7- Hewlett, "Lea's Chemistry of Cement and Concrete", 4th Ed., 1998, Arnold.

 

 

 

  3- کُندگيرکننده‌ها

 موادی هستند که عموما به دو شکل زيربه مخلوط های پايه سيمانی افزوده شده و گيرش آن ها را به تاخير می اندازند:

  • استفاده از روان کننده ها و يا فوق روان کننده ها يی که تاثيرجانبی کندگيری دارند.

  • استفاده از يک ماده افزودنی کند گير کننده مستقل.

ايجاد تاخير در گيرش بتن در بسياری موارد مانند: بتن ريزی در هوای گرم و مناطق گرمسيری، حمل و نقل های طولانی، کسب زمان لازم برای ريختن و پرداخت بتن، هماهنگی با سرعت حرکت قالب لغزنده، کنترل دمای آبگيری بخصوص در بتن های حجيم يا بروز وقفه در عمليات بتن ريزی ضروری است که می تواند با استفاده از افزودنی های کند گير کننده امکان پذير شود. استفاده از کند گير کننده ممکن است بر طراحی و يا روند بتن ريزی تاثير گذارد: بعنوان مثال با کنترل دمای بتن  می توان مقاطع بزرگتری را طراحی و اجرا نمود، و يا نماهای تزئينی با استفاده از سنگدانه های نمايان بوجود آورد.

برخی از سيمان ها دارای خاصيت کند گيری هستند و گيرش بتن را به تاخير می اندازند، تاخيرايجاد شده بايستی در محاسبه زمان گيرش مورد انتظار لحاظ گردد. حتی مشاهده گرديده است که تغيير در ترکيبات يک نوع سيمان به خصوص ميزان قليايی ها تاثير قابل ملاحظه ای بر زمان گيرش دارد.

3-1 تعريف

افزودني‌هاي کند گير کننده[45] مواد آلي و يا تركيبي از مواد آلي و معدني هستند كه براي حفظ کارايی بتن و يا ملات تازه به مخلوط اضافه می شوند. رعايت دقيق دستورالعمل های سازنده و دقت در اندازه گيری مقادير مصرفی از اهميت بالايی بر خوردار است، زيرا همواره خطر عدم گيرش ناشی از مصرف بيش از اندازه افزودنی های کند گير کننده وجود دارد.

افزودنيهای کندگيرکننده روندکسب مقاومت های مکانيکی کوتاه مدت بتن را به تاخيرانداخته اما پس از عمرهای 5 و 7 روزه  رشد مقاومت جبران شده و در اغلب موارد ايجاد آرامش در روند گيرش باعث حصول نتايج مقاومتی بهتر و توليد محصولاتی با تخلخل کمتر نسبت به نمونه های فاقد افزودنی می گردد. اگر چه در زمانی که افزايش مقاومت های مکانيکی نيز مد نظر قرار مي گيرد، استفاده از افزودنی های کاهنده آب با خاصيت کند گيری يا مصرف توام هر دو افزودنی توصيه می شود.

3-2 دسته‌بندي

افزودني‌هاي کندگير کننده را می توان در دو گروه طبقه بندی نمود. گروه اول شامل کندگيرکننده های مستقل ( ASTM C-494 Type B )و ديگری تاثير کندگيری افزودنی های كاهنده آب( ASTM C-494 Type D&G) می باشند که قادرند زمان گيرش اوليه را بر اساس دسته بندی استاندارد ASTM C-494 ، آيين نامه بتن ايران و ديگر استانداردهای معتبر بين المللی از يک تا سه و نيم ساعت به تاخير انداخته و پس از سپری شدن اين زمان، گيرش سيمان بطور طبيعی ادامه می يابد. گروه دوم شامل آن دسته از کند گير کننده های مستقل می باشد که قادرند ساعت های طولانی ( حتی تا 72 ساعت) تاخير در گيرش بتن پديد آورند، مصرف بيش از اندازه اين مواد ممکن است باعث عدم گيرش سيمان و در نتيجه فاسد شدن بتن گردد( ناگير کنندگی). اين نوع ناگير کننده ها درکنترل گيرش بتن باقی مانده در تراک ها جهت شستشوی آسانتر در پايان روز، و يا نگهداری بتن توليد شده در طول شب و يا حتی تعطيلی آخر هفته استفاده می شوند.   اخيرا برای بتن پاشی در داخل تونل ها از اين نوع ناگيرکننده ها استفاده نموده و بتن را در داخل ميکسر ساعت ها حفظ می نمايند. سپس با استفاده از افزودنی فعال کننده و يا زودگيرکننده گيرش بتن آغاز شده و حتی با تنظيم مقدار زودگير کننده می توان گيرش اوليه بتن  پاششی را به چند ثانيه رسانيد.

3-3 – مكانيزم عملكرد کند گير کننده ها

فرايند گيرش و سخت شدن سيمان از طريق اندرکنش سيمان و آب ميسر ميشود، محصول اين ترکيب مواد سختی با نام ژل سيليکات کلسيم هيدراته شده( (  CSH  ميباشد، که در ضمن باعث آزاد شدن سريع يون های کلسيم در محيط می شود. تجمع اين محصولات در اطراف ذرات موجود در مخلوط و ايجاد لخته های بزرگترمنجر به تشکيل بتن خميری شده و در ادامه آن سخت شدن و کسب مقاومت بتن اتفاق می افتد.

با توجه به تعدد مواد اوليه مصرفی در توليد افزودنی های کند گير کننده و ترکيبات مختلف آن ها نمی توان مکانيزم  واحدی را برای عملکرد همه آن ها تعريف نمود، ولی بطور کلی عملکرد اين افزودنی ها به شکل های زير می باشد:

3-3-1- برخی از افزودنی های کند گير کننده با تجمع يون های کلسيم آزاد در اطراف مواد سيمانی هيدراته نشده از ادامه روند گيرش برای مدت زمان معينی جلو گيری می نمايند، زمان تاخير در گيرش به عواملی چون نوع و ترکيبات کند گير کننده، مقدار مصرف، و زمان افزودن به مخلوط بستگی دارد.

3-3-2- گروهی ديگر از اين افزودنی ها دارای عملکرد دوگانه هستند، بدين ترتيب که علاوه بر تشکيل غشايی در اطراف مواد سيمانی هيدراته نشده و جلو گيری از آب گيری آنها، دارای خاصيت پراکنده کنندگی ذرات بوده و از لخته شدن و تشکيل بتن خميری جلو گيری می نمايند. اين نوع مواد کند گير کننده از توان دير گيری بيشتری برخوردارند و ميتوانند بتن توليد شده را برای ساعت ها و يا روز های بعدی بشکل کاملا تازه نگهدارند.

3-4 – تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

 موادي كه بعنوان كند گير کننده به‌كار مي‌روند، معمولاً شامل ترکيبات و مشتقات مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و يا معدنی مورد استفاده قرارگيرند:

- نمک ها و ترکيبات اسيد ليگنو سولفونيک

- برخی از نمک های اسيد نفتالين سولفونيک با جرم ملکولی سنگين

- هيدروکربورها و گلوکنات ها

- شکر، ملاس و انواع مواد قندی

- نمک های اسيد کربوکسيليک

- نمک های غير ارگانيک برخی از فسفات ها و بورات ها

3-5 – كاربرد

همانند سايرافزودني‌هاي شيميايی بتن، كندگيرکننده ها نيز پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند، به خصوص در شرايط آب وهوايی ايران که در منطقه گرم و خشک طبقه بندی می شود، همواره گيرش های زود هنگام باعث بروز مشکلات متعدد اجرايی می شوند. شايد تاکيد برتوجه ويژه به اين نوع افزودنی ها و قراردادن آن در طراحی بتن ضروری باشد. حتی در مواقعی که به لحاظ دسترسی به سيمان و مصالح مرغوب و وجود ابزار های مناسب توليد و مديريت کارگاهی سازمان يافته نيازی به مصرف انواع ديگر افزودنی ها نباشد ولی روند گيرش ، کسب مقاومت بتن، پرداخت وعمل آوری نامناسب باعث عدم توفيق در کسب ويژگی های بتن سخت شده گردد. افزودنی های کندگيرکننده می توانند بسياری از مشکلات اجرايی و نتايج نا مطلوب بتن سخت شده را برطرف نمايند.

اهم موارد کاربرد افزودنی های کندگيرکننده به شرح زير می باشد:

3-5-1- حمل و انتقال بتن- اغلب در مناطق شهری امکان ايجاد بتن ساز مرکزی در کارگاه وجود ندارد يا شرايط توليد 24 ساعته آن مهيا نيست،  يا بدليل احجام بتن ريزی، ايجاد بتن ساز مرکزی توجيه اقتصادی نداشته واستفاده از بتن آماده اجتناب ناپذير است. حتی در برخی از پروژه های برون شهری مانند کارگاه های تونل سازی، يا گستردگی فضای کارگاه، خرابی و متوقف شدن کاميون حمل کننده و يا مناطق کوهستانی فاصله زمانی توليد اولين بخش بتن تا ريختن آخرين قسمت هر تراک موجب هيدراته شدن و حتی گيرش بخش قابل توجهی از بتن قبل از ريختن آن می شود. در همه اين موارد افزودن کندگيرکننده برای ايجاد تاخير در گيرش بتن متناسب با زمان حمل وانتقال بتن به درون قالب ضروری است.

3-5-2- بتن ريزی حجيم- دمای ايجاد شده در بتن های حجيم ناشی از آب گيری مقادير زياد سيمان باعث پديد آمدن اختلاف شديد دما بين هسته ميانی وسطوح بيرونی شده و منجر به بروز ترک های حرارتی می شود، در چنين مواردی علاوه بر تمهيدات کارگاهی برای کاهش اختلاف دما، استفاده از کند گيرکننده باعث ايجاد آرامش در روند آبگيری و در نتيجه کنترل دما می شود.

3-5-3- بتن ريزی باقالب های لغزنده- طراحی حرکت قالب های لغزنده به گونه ای است که جهت پرهيز از چسبندگی بتن به قالب لازم است تاخيرهای چند ساعته در گيرش بتن پيش بينی گردد. به علاوه، در صورت وجود آرماتور با فشردگی زياد در طراحی سازه احتمال عدم چسبندگی بين بتن و فولاد وجود دارد. اين پديده در زمانی که بتن دارای روانی لازم نبوده يا ويبره کامل ميسر نيست تشديد می شود. حضور کند گير کننده در طرح اختلاط بتن اين فرصت را فراهم می آورد که بتن ريخته شده تحت نيروی وزن خود فضای موجود بين آرماتورها را بخوبی پر نموده و چسبندگی بين بتن و فولاد را افزايش دهد.

3-5-4- بتن ريزی شمع ها و ديوارهای عظيم- در چنين طرح های بتن ريزی علاوه برمشکل ايجاد دمای بيش از حد، لزوم پيوستگی سازه و عدم پيدايش درز های واريزاز يک سو و عدم امکان توليد و ريختن احجام بسيار زياد بطور پيوسته از سوی ديگر،کندگيری بتن هايی که زودتر ريخته می شونداجتناب ناپذيراست. اين مسئله در هنگام بتن ريزی عرشه پل ها و يا تير های بزرگ نيز دارای اهميت است و گيرش تدريجی و هماهنگ بتن باعث کاهش خطر خميدگی و انحراف سازه می شود.

3-5-5- پرداخت ونماسازی- در مواردی که سطح نهايی نياز به پرداخت دارد يا به منظور ايجاد پيوند بهتر بتن با لايه روکش سطحی ، جلوگيری از خشک شدن سطح بتن به کمک کندکيرکننده ميسر می شود. ضمنا ايجاد نماهای تزئينی با سنگدانه های رنگی به کمک خميرها و يا کاغذ های آغشته به کندگيرکننده انجام می شود.

3-5-6- شستشوی کاميون های حمل- عدم دسترسی به آب يا لزوم صرفه جويی در مصرف آن بخصوص در واحد های توليد بتن آماده، و در برخی موارد جهت پرهيز از آلايندگی محيط زيست در سال های اخير استفاده از نوعی کندگيرکننده را متداول ساخته است که بجای شستشوی کاميون های حمل بتن در پايان هر نوبت کاری, گيرش بتن باقی مانده در ديگ را برای مدت زمان لازم به تاخير می اندازد.

3-6 – تاثير كندگيرکننده بر ويژگی‌های بتن تازه و سخت شده

 مهمترين نقش افزودني‌هاي كندگير کننده بر روی بتن تازه است ، و چنانچه در بند 5 بطور مشروح بيان گرديد کندگيرکننده ها تاثير غيرقابل انکاری بر روی بتن تازه در مراحل ساخت، حمل، انتقال، ريختن، پرداخت و روند کسب مقاومت دارند.

تاثير اين افزودنی ها بر روی بتن سخت شده نيز پيامد نقش آن ها بر روی بتن تازه می باشد و از آن جمله می توان به موارد زير اشاره نمود:

3-6-1- دوام- آرامش در روند گيرش باعث می شود تا بتن به تدريج در قالب جای گيرد و حباب های درشت و مضر از لايه های درونی به طرف سطح آمده و خارج شوند. اين پديده منجر به توليد بتنی با تخلخل و نفوذ پذيری کمتر ميشود و در نتيجه آسيب پذيری بتن سخت شده بخصوص در مناطق دريايی کمتر خواهد بود. لازم به تاکيد است که در موضوع دوام بتن نقش ساير افزودنی های بتن مانند مواد هوازا و کاهنده های آب غير قابل انکار است .

3-6-2- جمع شدگی و کنترل ترک- گيرش های سريع يا ناهماهنگ بخش های مختلف بتن منجر به بروز ترک هاي حرارتی و جمع شدگی می شود. اين پديده در بتن های حاوی کندگيرکننده به شکل قابل ملاحظه ای کاهش می يابد. جمع شدگی در هنگام خشک شدن در بتن هايی که فرصت جاگيری بهتر در قالب را دارند کمتر است و به عبارت ديگر بخش عمده جمع شدگی در مرحله خميری اتفاق می افتد.

3-6-3-مقاومت نهايی- اگرچه افزايش مقاومت مکانيکی بتن سخت شده با طراحی دقيق اجزای بتن و کاهش آب مصرفی رابطه مستقيم دارد، ولی بتن های حاوی کندگيرکننده به دليل گيرش يکنواخت و کاهش ترک های اجرايی و خشک شدن در مقايسه با بتن فاقد افزودنی، با وجود تاخير در کسب مقاومت اوليه، انتظار می رود دارای مقاومت  فشاری وخمشی دراز مدت بيشتری باشند.

3-6-4- سطوح بتن- خروج حباب های درونی بتن و جاگيری بهتر بتن باعث پيدايش سطوح صاف تر درون قالب و سطح رويی بتن می شود. ضمن اينکه بتن های حاوی کندگيرکننده در برابر تغيير شکل و خزش پايداری بهتری از خود نشان می دهند.

3-7- تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كندگيرکننده ها

اجزای تشکيل دهنده بتن و بخصوص ترکيبات سيمان تاثير قابل توجهی بر عملکرد افزودنی کندگيرکننده دارند. به عنوان مثال، افزايش ميزان قليايی ها (  (Na2O+K2Oو آلومينات ها  باعث کاهش تاثير کندگيرکنندگی ميشوند و برعکس، سيمان های حاوی قليايی های کمتر و يا سليکات کلسيم بيشتر نياز کمتری به کندگيرکننده دارند. اين مسئله لزوم انجام آزمايش های اوليه کارگاهی برای تعيين مقدار مصرف، و همچنين تداوم اين آزمايش ها بر روی هر محموله سيمان وارده به کارگاه را ضروری می سازد.

وجود پوزولان ها در سيمان و يا افزودن مواد پوزولانی به بتن  بر گيرش بتن اثر می گذارند و در نتيجه لازم است مقدار مصرف کندگيرکننده درهربار تغيير درمقادير پوزولان ها مجددا بررسی شود. به عنوان مثال تغيير سيمان کارگاه از نوع 2 به سيمان پوزولانی باعث تاخير در زمان گيرش می شودو لازم است قبل از استفاده از سيمان پوزولانی مقادير جديدمصرف کندگيرگننده توسط آزمايش های کارگاهی تعيين شود.

3-8- تاثير عوامل محيطی و اجرايي

 دما مهمترين عامل محيطی است که بر عملکرد کندگيرکننده تاثيرمستقيم دارد. اصولا، يکی از دلايل توصيه مصرف کندگيرکننده، مقابله با مشکلات بوجود آمده در هوای گرم می باشد. رطوبت، سرعت وزش باد، ماشين آلات و تجهيزات توليد و انتقال بتن، زمان حمل، و مهارت نيروهاي اجرايي از ديگر عوامل تاثير گذار در عملكرد افزودني‌های كندگيرگننده می باشند. بعنوان مثال مقدار مصرف کندگيرکننده در ساعات مختلف روز و شب متفاوت خواهد بود.

از آنجاکه مصرف بيش ازاندازه اغلب کندگيرکننده ها منجر به ديرگيرکنندگی مضر خواهدشد، دقت اندازه گيری و پيمانه کردن از اهميت ويژه ای برخورداراست.

 

3-9- رهنمودهای اجرايي در كارگاه

معمولا افزودني‌هاي كندگيرکننده در حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوند و چنانچه اين افزودني‌ها به شكل جامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي با درصد جامد مناسب ازآن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگالي افزودني‌هاي ارسالي مايع و يا آن هايي كه در كارگاه به مايع تبديل شده‌اند بايد براساس معيار و استانداردي كه توليدكننده معرفي مي‌كند سنجيده و با آن مقايسه گردد. براي اين منظور مي‌توان به سهولت و با استفاده از وسايلي چون مايع‌سنج يا چگالي‌سنج، درصد جامد و غلظت مناسب آنرا بررسي نمود. اين عمل بايد در دماي استاندارد انجام و نتايج آن به عنوان بخشي از كنترل كيفيت ثبت و نگهداري گردد.

تمامی افزودني‌های کندگيرکننده در محدوده ی زمانی معينی بر مخلوط بتن تاثير مي‌گذارند و به محض اتمام اين محدوده ی زمانی، آب گيری سيمان آغاز می شود. بنابراين، مقادير مصرف به گونه ای بايد تنظيم شود تا فرصت كافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت و كارهای تكميلی فراهم گردد.

3-10- رهنمودهای كاربردی

چنانچه اطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودني بر خواص بتن، انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. لازم است اين آزمايش‌ها با توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكانات عملي ساخت بتن و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردن كندگيرکننده در طرح عمليات بتن ريزی تغيير‌كنند عبارتند از: زمان و روند گيرش، کاهش دما و اصلاح روند توليدآن، و تاخير دربازکردن قالب ها.

قبل از شروع كار اصلي بهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه تهيه و آزمايش گردد و با ثبت نتايج و مقايسه ی آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچه راهنمايي‌هاي بسيار مفيدي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران براي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد، ولي اغلب آن ها در شرايط استاندارد و آزمايشگاهي كنترل شده  نتيجه گيري شده‌اند. بنابراين، بهتر است ضمن پيروي از آن ها نسبت به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه اقدام نمود.

همواره لازم است طرح اختلاط اين گونه بتن‌ها مجدداً بررسي شود. چنانچه يك طرح بتن داراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و لازم شودکه به آن ماده كندگيرکننده افزوده شود، تغييری در مقادير آب، سيمان و يا مقدار حباب های ريز به وجود نمی آيد و در نتيجه نيازی به تغيير در نسبت های اجزای بتن نمی باشد. با توجه به اينكه اغلب افزودني‌هاي کندگيرکننده مواد محلول در آب هستند، لازم است در هنگام محاسبه ی آب اختلاط و نسبت آب به سيمان، مقدار آب موجود در اين افزودني‌ها محاسبه و معادل آن از آب اختلاط كاسته شود. ولي بخش جامد آن ها كه نسبت به حجم كل بتن بسيار ناچيز هستند معمولا ناديده گرفته مي‌شوند.

مخازن نگهداري افزودني‌ها بايد به آساني قابل شناسايي بوده و محلول‌ها در برابر آلودگي، تبخير، رقيق شدن، دماي بسيار بالا و يخ‌زدگي، محافظت شوند. توجه به زمان انبارداري هر افزودني براساس توصيه ی توليدكننده ی آن ضروري است. اختلاط دو يا چند افزودني با هم مجاز نمي‌باشد وبايد آن ها را به طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه کرد. مگر اين كه سازگاري آن ها با يكديگر قبلاً توسط توليدكننده بلامانع اعلام شود. برای مثال، ممكن است کندگيرکننده و روان‌كننده ی بخصوصی با هم سازگاري نداشته باشند و هركدام در مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب به مخلوط كن بتن افزوده شوند.

با توجه به اين كه اين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيارکم و بر اساس نسبت های كوچک به سيمان مصرف مي‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيق برای پيمانه كردن آن ها در كارگاه فراهم و در ضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات نامطلوب احتمالی ناشی از مصارف نادرست به كاربران ارايه شود.

3-11- ارزيابي و انتخاب كندگيرکننده

عملكرد افزودني‌ها از هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌ها ممكن است به تنهايي يا باهم در تشخيص و انتخاب يك افزودني مورد توجه قرار گيرند.

1)  نتايج حاصل از كاربرد موفقيت آميز يك افزودني در كارهاي مشابه قبلي كه تحت شرايط كنترل شده ی كارگاهي انجام شده باشد. در اين روش بايد تا حد امكان شرايط كار و مصالح مرجع انتخابي شبيه به شرايط كارگاه باشد.

2 ) انجام آزمايش‌های كارگاهی با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه و در شرايط دمايی مختلف.

3) كتب و نشريات فني و اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

با استفاده از روش هاي فوق محدوده ی مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشي از مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد. ولي، لازم است اطلاعات كاملي از عملكردهاي قبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده ی مقادير مصرف باشد در اختيار مصرف كننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يك افزودني معين بر انواع سيمان، مقدار سيمان، نوع سنگدانه‌ها، شرايط آب و هوا و شرايط ساخت بتن متفاوت است. ولي، محدوده ی تعيين شده از سوي توليدكننده مي‌توانددرهرکارگاه ملاك سنجش قرارگيرد.

تاخيري كه تحت تاثير مصرف کندگيرکننده درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسب مقاومت اوليه مي‌شود. بتن‌هايي كه به آرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً داراي مقاومت‌هاي دراز مدت بيشتري هستند.

 3-12- كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابت بودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه اثبات گردد. آزمون هاي لازم براي شناسايي و تاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي، مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH ) و برخي موارد ديگر مي‌باشند. آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودني‌هاي شيميايي را به تفصيل بيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا رد نمود.

3-13- مراجع

 

1- خواص بتن، پروفسور نويل، ترجمه دکتر هرمز فاميلی / تيرماه 1378

2- آيين نامه بتن ايران- 2930 / تاريخ

3- Rixom, R. and Mailvaganam, N. "CHEMICAL ADMIXTUIRES FOR CONCRETE", 3rd Ed., 1999, E & EN SPON.

4- V.M.Malhotra, Super-plasticizers and other Chemical Admixtures in Concrete

5- ACI 212.3R – 04, "Chemical Admixtures for Concrete", and ACI 207-2006,''Mass Concrete", MCP-ACI 2006.

6- REILIM, "Application of Admixtures in Concrete", 1995.

7- Ramezanianpour, A.A., Sivasundaram, V., and Malhotra, V.M., "Superplasticizers: Their Effect on the strength Properties of Concrete.

8- Tom Melbye, Sprayed Concrete./ 1994

 

 

 

 

5- شتاب‌دهنده‌ها

به باور همگاني، واکنش‌هاي اوليه ترکيبات سيمان پرتلند با آب درون محلول رخ مي‌دهند (درون محلولي‌اند) يعني ترکيبات در ابتدا يونيزه مي‌شوند و سپس محصولات آبگيري در محلول شکل مي­گيرند. از آنجا که حلاليت محصولات آبگيري محدود است، اين محصولات به شکل بلور رسوب می­کنند و از محلول خارج مي‌شوند. پديده‌هاي سفت‌شدن، گيرش و سخت‌شدن خمير سيمان پرتلند از فرآيند بلوري‌شدن پيشرونده محصولات آبگيري سرچشمه مي‌گيرند. بنابراين مي‌توان چنين انگاشت که با افزودن برخي از مواد شيميايي حل‌شونده به مخلوط سيمان پرتلند و آب مي‌توان بر آهنگ يونيزه‌شدن ترکيبات سيمان يا بر روند بلوري‌شدن محصولات آبگيري تاثير گذاشت و در نتيجه، گيرش يا سخت‌شدن خمير سيمان را دستخوش تغيير کرد[1].

نياز به سرعت بخشيدن روند کسب مقاومت، به ويژه براي بتن‌ريزي در هواي سرد، و کاهش زمان گيرش بتن موجب پيدايش و گسترش افزودني‌هاي شتاب‌دهنده بتن شده است. در اين بخش شتاب‌دهنده‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرند.

5-1 – تعريف

شتاب‌دهنده‌ها[46] با تندکردن روند آبگيري سيمان موجب کاهش زمان گيرش (زودگيري)، افزايش آهنگ کسب مقاومت (زودسخت‌شدن)، يا هر دو مي‌شوند[2]. برخي از افزودني‌ها با افزايش چسبندگي خمير، عملکردي مشابه شتاب‌دهنده‌ها دارند[3].

5-2 – دسته‌بندي

شتاب‌دهنده‌ها بر اساس عملکرد و کاربردشان به چهار گروه اصلي تسريع­کننده (تندگيرکننده), زودگيرکننده، آني‌گيرکننده، و زودسخت‌کننده تقسيم مي‌شوند. ممکن است در برخي موارد در عملکرد اين چهار گروه اصلي همپوشاني‌هايي وجود داشته باشد.

5-2-1 – تسريع­کننده‌ها (تندگيرکننده­ها)

طبق تعريف تسريع­کننده (تندگيرکننده)[47] ماده افزودني است که زمان گيرش و آغاز تغيير حالت مخلوط بتن از خميري به جامد (صلب) را کاهش مي­دهد[10],[9] . به عبارت ديگر، تسريع­کننده‌ها (تندگيرکننده­ها) آهنگ سفت‌شدن[48] بتن و افت رواني (اسلامپ) آن را سرعت مي‌بخشند.

5-2-2 – زودگيرکننده­ها

زودگيرکننده, که افزودني زودگير بتن­پاشي (شاتکريت)[49] نيز ناميده مي­شود, طبق تعريف افزودني است که در حين پاشش يا پيش از پاشش به مخلوط افزوده مي­شود تا شتابي بسيار سريع در گيرش يا سخت­شدن مخلوط پاشيده شده پديد آورد [12]. محدوده زماني عملکرد زودگيرهاي بتن­پاشي بسيار کوتاه­تر از تسريع­کننده­هاي (تندگيرکننده­هاي) متعارف بتن است.

5-2-3 – آني­گيرکننده­ها

آني­گيرکننده­ها[50] نوعي زودگيرکننده هستند که زمان گيرش خمير سيمان (سفت­شدن) را به شدت کاهش مي­دهند (حدود 60 ثانيه) و گيرش آني[51] پديد مي­آورند. آني­گيرها براي انسداد نشت آب (نشت­بندي) يا پاشيدن بتن بر روي جداره­هاي مرطوب به کار مي­روند[2].

5-2-4 – زودسخت‌کننده‌ها

زودسخت‌کنند‌ه[52] طبق تعريف ماده افزودني است که, با يا بدون تاثير بر روي زمان گيرش, روند کسب مقاومت­هاي کوتاه­مدت بتن را شتاب مي­دهد (تسريع مي­کند) [10],[9].

5-3 – مكانيزم عملكرد شتاب‌دهنده‌ها

شتاب‌دهنده‌ها به طور عمده از نوع افزودني‌هاي با عملكرد شيميايي هستند و با تاثير بر فرآيند آبگيري سيمان و ساختار محصولات آبگيري، اين واکنش را تسريع مي‌بخشند. آبگيري سيمان فرآيندي پيچيده است که در آن، ترکيبات مختلف سيمان علاوه بر واکنش با آب بر يکديگر نيز اندرکنش دارند. سيليکات‌ها (C3S و C2S) و آلومينات‌ها (C3A و C4AF) بيشترين بخش سيمان را تشکيل مي‌دهند.

آلومينات­ها با سرعت خيلي زيادتري نسبت به سيليکات­ها هيدراته مي­شوند. در واقع, مشخصه­هاي سفت­شدن (از دست دادن رواني) و گيرش (جامد شدن) خمير سيمان پرتلند تا حدود زيادي به وسيله واکنش­هاي آبگيري آلومينات­ها کنترل مي­شوند. سيليکات­ها که حدود 75 درصد سيمان پرتلند معمولي را تشکيل مي­دهند, نقش اصلي را در تعيين مشخصه­هاي سخت­شدن (روند کسب مقاومت) به عهده دارند[1].

واکنش‌هاي آبگيري سيليکات‌ها و آلومينات‌ها اگرچه از نظر شيميايي به دو شيوه جداگانه انجام مي‌شوند ولي در عمل مستقل از هم نيستند و بر يکديگر اندرکنش دارند. براي مثال، تسريع واکنش آلومينات‌ها گرماي زيادي آزاد مي‌کند که مي‌تواند به تسريع واکنش سيليکات‌ها منجر شود. براي درک مکانيزم واکنش شتاب‌دهنده‌ها، با يک فرض ساده‌انگارانه و براي سادگي مي‌توان چنين انگاشت که در زمان شروع واکنش آبگيري، آلومينات‌ها بيشترين تاثير را بر گيرش و رفتار سفت‌شدن و سيليکات‌ها بيشترين تاثير را بر سخت‌شدن و روند کسب مقاومت سيمان مي‌گذارند. دوباره تاکيد مي‌شود که در عمل به دليل پيچيدگي فرآيند آبگيري، مرز شفافي بين اين واکنش‌ها به اين صورت که بيان شد وجود ندارد.

5-3-1 – تسريع­کننده‌هاي (تندگيرکننده­هاي) بتن

تسريع­کننده‌ها (تندگيرکننده­ها) بسته به ترکيبات شيميايي که دارند، ممکن است عملکرد متفاوتي از خود نشان دهند ولي انتظار مي­رود عملکرد کلي آنها تسريع واکنش آلومينات‌هاي سيمان باشد.

در روند واکنش آبگيري سيمان، در همان ابتدا سولفات کلسيم (گچ) موجود در سيمان با سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) واكنش نشان مي‌دهد و اترينگايت[53] پديد مي‌آورد. اترينگايت‌هاي تشکيل‌شده دانه‌هاي سيمان را مانند يک پوشش متراکم دربرمي‌گيرند و رسيدن آب به باقيمانده دانه‌هاي سيمان مانع مي­شوند و در نتيجه روند آبگيري آنها را با تاخير مواجه مي‌کنند. اين موضوع به حفظ کارآيي بتن در يک بازه‌ي زماني محدود کمک مي‌کند. زماني که همه سولفات موجود واکنش نشان دادند و به اترينگايت‌ها چسبيدند، آلومينات اضافي موجود در محيط با اترينگايت‌ها واکنش نشان مي­دهند و سولفات‌ها را جدا مي‌کنند و تشکيل مونوسولفات مي‌دهند. نفوذپذيري مونوسولفات بيشتر از اترينگايت است و اجازه دسترسي آب به دانه‌هاي سيمان و ادامه روند واکنش آبگيري را فراهم مي‌کند. با افزودن تسريع­کننده‌هاي (تندگيرکننده­هاي) پايه آلوميناتي[54] به سيمان، مقدار آلومينات در دسترس براي واکنش و تبديل اترينگايت به مونوسولفات به طور ناگهاني افزايش مي‌يابد و روند آبگيري آلومينات­ها و در نتيجه سرعت گيرش بتن شتاب مي‌يابد[3]. از ديدگاهي ديگر, تسريع­کننده­هاي (تندگيرکننده­هاي) بتن، عمدتا تبديل اترينگايت به مونوسولفات را شتاب مي­دهند[6]. ضوابط عملکردي و الزامات ويژه براي افزودني­هاي تسريع­کننده (تندگيرکننده) بتن در جدول 5-1 نشان داده شده است[10],[9].

جدول 5-1 ضوابط عملکردي و  الزامات ويژه براي افزودني­هاي تسريع­کننده (تندگيرکننده) بتن (در رواني يکسان)

رديف

ويژگي

روش آزمون

الزامات

1

زمان گيرش اوليه

EN 480

- در دماي C° 20, زمان گيرش اوليه مخلوط آزمايشي (حاوي تسريع­کننده) نبايد کمتر از 30 دقيقه باشد.

- در دماي C° 5, زمان گيرش اوليه مخلوط آزمايشي نبايد بيشتر از 60% زمان گيرش اوليه مخلوط شاهد (بدون تسريع­کننده) باشد.

2

مقاومت فشاري

ISIRI 3206

- مقاومت فشاري 28 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 80% مقاومت فشاري مخلوط شاهد باشد.

- مقاومت فشاري 90 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از مقاومت فشاري 28 روزه آن باشد.

3

مقدار هواي بتن تازه

ISIRI 3520

مقدار هواي مخلوط آزمايشي مي­تواند حداکثر تا 2% بيشتر از مخلوط شاهد باشد, مگر توليدکننده مقدار ديگري را مشخص کرده باشد.

 

 

تسريع واکنش آلومينات­ها معمولا منجر به آزادشدن گرماي زيادي مي­شود که بر واکنش آبگيري سيليکات­ها نيز تاثير مي­گذارد و آن را سرعت مي­بخشد ولي انواعي از تسريع­کننده‌ها (تندگيرکننده­ها) مانند تري‌اتانول‌آمين هم وجود دارند که واکنش آلومينات‌ها را با گچ (تشکيل اترينگايت) تسريع مي‌کنند ولي بر واکنش سيليکات‌ها تاثيري ندارند (در مواردي ممکن است حتي اين واکنش را کند هم کنند) [4].

نكته 5-1 – برخي از افزودني‌هاي با عملکرد شيميايي بسته به مقدار مصرف ممکن است اثر زودگيري يا کندگيري داشته باشند[1].

5-3-2 – زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي

زودگيرهاي بتن­پاشي مي­توانند عملکرد شيميايي يا فيزيکي داشته باشند. مکانيزم عملکرد زودگيرکننده­هاي با عملکرد شيميايي بسيار شبيه به تسريعکننده­ها يعني تسريع واکنش آلومينات­ها است. بسياري از زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي علاوه بر شتاب دادن به فرآيند گيرش سيمان, روند سخت شدن (مقاومت زودرس) آن را نيز شتاب مي­دهند.

ضوابط عملکردي براي افزودني زودگيرکننده بتن­پاشي در جدول 5-2 آورده شده است[11].

جدول 5-2 ضوابط عملکردي براي افزودني­هاي زودگيرکننده بتن­پاشي

رديف

ويژگي

روش آزمون

الزامات

1

زمان گيرش

EN 480

زمان گيرش اوليه نبايد بيشتر از 10 دقيقه و زمان گيرش نهايي نبايد بيشتر از 60 دقيقه باشد (نتيجه دو آزمون از هر سه آزمون).

2

مقاومت فشاري

ISIRI 3206

- مقاومت فشاري 28 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 75% مقاومت فشاري مخلوط شاهد باشد.

- مقاومت فشاري 90 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از مقاومت فشاري 28 روزه آن باشد.

 

 

زودگيرکننده­هاي با عملکرد فيزيکي نوعي اصلاح­­کننده رئولوژي[55] هستند که بدون دخالت در واکنش آبگيري, موجب سفت­شدن سريع بتن­پاشيده مي­شوند[12]. از جمله اصلاح­کننده­هاي رئولوژي مي­توان سيليکات سديم (آب شيشه) و سيليس کلوييدي رسوبي[56] را نام برد[12]. در حال حاضر به دليل اثرات کاهندگي که سيليکات سديم بر مقاومت دارد[4], از سيليکات سديم اصلاح‌شده[57] استفاده مي­شود که در مقادير مصرف متعارف (کمتر از 20 درصد جرم سيمان) در واکنش آبگيري دخالت نمي‌کند و عملکردي شبيه چسب دارد و با افزايش آني خاصيت چسبانندگي خمير سيمان (در کمتر از 10 ثانيه)، از طبله کردن و واريز بتن پاشيده شده جلوگيري مي‌کند[3]. سيليکات سديم اصلاح­شده آب درون مخلوط را بي­درنگ جذب مي­کند (رفتاري مانند خشک­کننده­هاي جاذب آب) و سبب سفتي و افت سريع اسلامپ بتن مي­شود. بنابراين مقدار مصرف آن به مقدار آب مخلوط بستگي دارد يعني هر چقدر آب اختلاط بيشتر باشد به سيليکات سديم اصلاح­شده بيشتري براي دربندکشيدن آب مخلوط نياز است. 

5-3-3 – آني­گيرها

سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) به تنهايي در ترکيب با آب واکنش شديد و انفجارگونه­اي پديد مي­آورد که منجر به گيرش آني سيمان مي­شود. براي جلوگيري از گيرش آني, در هنگام آسياب کردن کلينکر مقداري سنگ گچ به آن اضافه و همزمان آسياب مي­کنند. پس از ترکيب سيمان با آب, گچ موجود در سيمان با آلومينات­هاي آن واکنش نشان مي­دهد (تشکيل اترينگايت) و از ترکيب مستقيم آلومينات­ها با آب (واکنش انفجارگونه) و در نتيجه از گيرش آني جلوگيري مي­کند[1].

برخي از آني­گيرها مانند آلومينات سديم و پتاسيم به سرعت (بي­درنگ) با گچ موجود در سيمان ترکيب مي­شوند و آن را از محيط خارج و از تشکيل اترينگايت (محصول واکنش گچ و آلومينات) در اطراف دانه­هاي سيمان جلوگيري مي­کنند. اين موضوع سبب مي­شود که سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) بتواند به طور مستقيم با آب ترکيب شود و گيرش آني پديد آورد[4].

دسته­اي ديگر از آني‌گيرکننده­ها با افزايش بيش از اندازه آلومينات‌ها در محيط، واکنش آبگيري سه‌کلسيم‌آلومينات (C3A) و تشکيل اترينگايت را به شدت شتاب مي‌دهند (واکنش انفجاري) و گيرش آني[58] پديد مي‌آورند. اين واکنش گرماي زيادي در همان ابتدا آزاد مي‌کند که بر واکنش آبگيري ديگر ترکيبات سيمان پرتلند و رسوب کردن نمک­هاي کلسيم در محلول (تسريع آبگيري سيليکات­ها) نيز تاثير مي‌گذارد[6],[5]. بسياري از زودگيرکننده‌ها پايه آلوميناتي در مقادير مصرف زياد مي‌توانند آني‌گيرکننده نيز باشند[3].

نكته 5-2 – برخي از آني­گيرکننده­ها مانند هيدروکسيدهاي فلزات قليايي, ميزان قليايي محيط را به شدت افزايش مي­دهند و موجب تسريع انحلال و تجزيه سيليکات­ها و شتاب­دادن به آبگيري سه­کلسيم­سيليکات (C3S) مي­شوند[4]. اين رفتار که در حقيقت نوعي سخت­شدن آني به شمار مي­آيد بر گيرش پيشي مي­گيرد و مخلوط مستقيما از حالت خميري به حالت جامد درمي­آيد (حالت مياني سفت­شدن نامحسوس مي­شود).

5-3-4 – زودسخت‌کننده‌ها

مکانيزم عملکرد زودسخت­کننده­ها تسريع آبگيري سيليکات­ها است. بخش اصلي فرآيند آبگيري سيليکات­ها از نوع واکنش درون محلولي است. در اين نوع واکنش, ترکيبات سيليکات­دار آبگيري نکرده در محلول به يون­هاي تشکيل دهنده­شان تجزيه مي­شوند و در فرآيند آبگيري, سيليکات­هاي هيدراته را تشکيل مي­دهند[1]. در ابتدا, آهنگ تجزيه سيليکات­هاي کلسيم, به ويژه سه­کلسيم­سيليکات (C3S), تندتر از آهنگ پخش و پراکنده شدن يون­هاي ايجاد شده است بنابراين هاله­اي با غلظت زياد از سيليکات­هاي هيدراته (C-S-H) که انحلال­پذيري کمي هم دارند, در مجاورت سطح ترکيبات ­سيليکات کلسيم (C3S و C2S) تشکيل مي­شود. اين موضوع موجب مي­شود که بخش مايع به سرعت از سيليکات­هاي هيدراته (C-S-H) فوق­اشباع شود و لايه­اي از محصولات هيدراته شده که نفوذپذيري اندکي دارد, شروع به رسوب به سطح سيليکات­هاي سيمان کند[5],[1].

يکي از ويژگي­هاي مهم آبگيري سه کلسيم سيليکات (C3S) آن است که پس از يک شروع خيلي سريع واکنش با آب در ابتداي اختلاط, اين واکنش کند مي­شود و اينگونه به نظر مي­رسد که متوقف شده است. دليل اين توقف واکنش, نفوذپذيري اندک سيليکات­هاي هيدراته شده رسوب­کرده بر سطح سيليکات­هاي هيدراته نشده است[6] که ادامه واکنش آبگيري سيليکات­ها را متوقف مي­کند. دوره سکون واکنش زماني پايان مي­يابد که اين لايه تخريب شود و يا ساختار آن تغيير کند و نفوذپذيري آن افزايش يابد.    

زودسخت­کننده­ها به دو شيوه سخت­شدن را شتاب مي­دهند. اين مواد از يک سو با افزايش مقدار يون کلسيم در محلول, مقدار ترکيبات آبگيري کلسيم­دار را افزايش و زمان تشکيل آنها را کاهش و ميزان رسوب آنها را افزايش مي­دهند. از سوي ديگر نسبت آهک به سيليس (C/S) را در سيليکات کلسيم هيدراته (C-S-H)  افزايش و در نتيجه نفوذپذيري لايه رسوب کرده بر سطح سيليکات­ها را افزايش و دوره سکون واکنش آبگيري سيليکات­ها را کاهش مي­دهند.

نكته 5-3 – برخي از کاهنده­هاي آب به ويژه فراروان­کننده­ها با پراکنده نمودن دانه­هاي سيمان از يکديگر, سطح بيشتري از دانه­ها را در معرض واکنش آبگيري قرار مي­دهند. بنابراين براي يک مقدار مشخص از محصولات آبگيري (C-S-H), اندرکنش بين دانه­هاي سيمان تسريع مي­شود و در نتيجه مقاومت افزايش مي­يابد[6]. اين موضوع, همچنانکه در فصل دوم نيز اشاره شد, سبب شتاب دادن به آهنگ کسب مقاومت و زودسخت­شدن مي­شود.

ضوابط عملکردي و الزامات ويژه براي افزودني­هاي زودسخت­کننده بتن در جدول 5-3 نشان داده شده است[10],[9].

 

 

جدول 5-3 ضوابط عملکردي و  الزامات ويژه براي افزودني­هاي زودسخت­کننده بتن (در رواني يکسان)

رديف

ويژگي

روش آزمون

الزامات

1

مقاومت فشاري

ISIRI 3206

- در دماي C° 20, مقاومت 24 ساعته مخلوط آزمايشي (حاوي زودسخت­کننده) نبايد کمتر از 120% مخلوط شاهد (بدون زودسخت­کننده) باشد.

- در دماي C° 20, مقاومت 28 روزه مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 90% مخلوط شاهد باشد.

- در دماي C° 5, مقاومت 48 ساعته مخلوط آزمايشي نبايد کمتر از 130% مخلوط شاهد باشد.

2

مقدار هواي بتن تازه

ISIRI 3520

مقدار هواي مخلوط آزمايشي مي­تواند حداکثر تا 2% بيشتر از مخلوط شاهد باشد, مگر توليدکننده مقدار ديگري را مشخص کرده باشد.

 

 

5 -4 – تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

ترکيبات شيميايي و مواد تشکيل­دهنده شتاب­دهنده­ها معمولاً شامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و غيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفاده قرارگيرند.

5-4-1 – تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها)

شناخته­شده­ترين تسريع­کننده (تندگيرکننده) بتن تري­اتانل­آمين است که معمولا براي جبران اثر کندگيرکنندگي برخي از کاهنده­هاي آب, به عنوان بخشي از اين افزودني­ها و همراه با آنها مورد استفاده قرار مي­گيرد. تري­اتانل­آمين به دليل آن که با توجه به مقدار مصرف ممکن است اثر تندگيري (مقادير مصرف کم) يا اثر کندگيري (مقادير مصرف زياد) داشته باشد و نيز به دليل آن که واکنش آبگيري سيليکات­ها را به تاخير مي­اندازد, کمتر به تنهايي به عنوان يک تسريع­کننده (تندگيرکننده) مورد استفاده قرار مي­گيرد[4].

برخي ديگر از ترکيبات آلي در نسبت­هاي پايين آب به مواد سيماني اثر تندگيري دارند که از جمله اين ترکيبات مي­توان به اوره, اسيد اگزاليک, برخي از ترکيبات حلقوي, ترکيبات تغليظ­شده آمين­ها و فرمالدهايد اشاره کرد[2]. بايد توجه داشت که برخي از اين ترکيبات همانند تري­اتانل­آمين آبگيري سيليکات­ها را به تاخير مي­اندازند و در مقادير مصرف زياد ممکن است اثر کندگيري و ديرسخت­شدن از خود بروز دهند[2].

با توجه به محدوديت­هاي کاربردي که تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها) دارند, معمولا براي تسريع گيرش بتن بهتر است ترکيبي از زودگيرکننده (در مقدار مصرف کمتر) و زودسخت­کننده را به کار برد.

5-4-2 – زودگير‌كننده‌ها

زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي (افزودني­هاي شاتکريت) مي­توانند خاصيت بازي, خنثي, يا اسيدي داشته باشند. زودگيرکننده­ها را بر پايه مقدار pH آنها مي­توان به دو دسته سوزآور[59] و ناسوزآور[60] تقسيم کرد. زودگيرکننده­هاي ناسوزآور که غيرخورنده[61] نيز ناميده مي­شوند, داراي ماهيتي تقريبا خنثي با مقدار pH بين 5 تا 9 هستند. نوع سوزآور که خورنده نيز ناميده مي­شود, داراي pH بين صفر تا 5 (اسيدي) يا بين 9 تا 14 (بازي) است[3]

از جمله زودگيرکننده­هاي سوزآور مي­توان به بسياري از نمک­هاي معدني حل­شونده مانند آلومينات­ها, هيدروکسيدها, کربنات­ها, فلوروسيليکات­ها, سولفات آهن, فلورايد سديم, سولفيت آلومينيم, سيليکات­هاي قليايي, تيوسيانات­ها, و تيوسولفات­ها اشاره کرد[7],[5],[4],[2]. سيليکات سديم اصلاح­شده[3] و برخي از ترکيبات ويژه اسيدهاي قندي[62] در گروه زودگيرکننده­هاي ناسوزآور جاي مي­گيرند[2].

زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي از ديدگاهي ديگر به دو گروه قليايي[63] و بدون­قليايي[64] دسته­بندي مي­شوند. منظور از زودگيرکننده بدون­قليايي, افزودني است که مقدار کاتيون­هاي قليايي (Na+ و K+) آن کمتر از 1% باشد[3]. اين موضوع براي کنترل احتمال واکنش قليايي سيليسي در مخلوط­هاي حاوي سنگدانه­هاي مستعد اين واکنش است.

نكته 5-4 – توجه شود که "بدون­قليايي" بودن زودگيرکننده الزاما به معني "ناسوزآور" بودن آن نيست [6].

5-4-3 – آني­گيرکننده­ها

بسياري از زودگيرکننده­ها مانند آلومينات­ها, هيدروکسيدهاي فلزهاي قليايي, کربنات­ها و سيليکات­ها در مقدار مصرف زياد مي­توانند موجب گيرش آني شوند. يکي ديگر از آني­گيرها, سيمان بدون سنگ ­گچ (کلينکر آسياب­شده بدون سنگ گچ) است که براي انسداد نشت آب کاربرد فراواني دارد.

5-4-4 – زودسخت­کننده­ها

کلسيم کلرايد اولين زودسخت‌کننده‌اي است که از سال 1885 ميلادي مورد استفاده قرار گرفته است[4]. امروزه اين ماده به دليل تسريع خوردگي ميلگردهاي فولادي، در بتن مسلح کاربرد ندارد ولي مي‌تواند در بتن غير مسلح به کار رود[2].

از زودسخت­کننده­هاي بدون کلرايد مي­توان به فرمات کلسيم, نيتريت­ها و نيترات­ها اشاره کرد[7],[5],[4],[2]. بسياري از فراروان­کننده­ها, به ويژه پلي­کربوکسيلات­ها, آهنگ کسب مقاومت را شتاب مي­دهند.

5-5 – كاربرد

تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها) به تنهايي کاربرد محدودي دارند و بيشتر براي جبران اثر کندگيرکنندگي برخي از روان­کننده­ها و به عنوان بخشي از افزودني کاهنده آب به کار مي­روند[4]. کاربرد ديگر تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها) در کفسازي­هاي بتني است که با ماله پروانه­اي پرداخت مي­شوند. براي اين کاربرد خاص, تسريع­کننده­ها (تندگيرکننده­ها) در مخلوط­هايي که در انتها ريخته مي­شوند به کار مي­روند به گونه­اي که زمان گيرش مخلوط­هاي انتهايي و ابتدايي به يکديگر نزديک شود و بتوان همزمان تمام کف را پرداخت کرد[6]. در اجراي رولايه­ها[65] بر روي بتن تازه براي سرعت بخشيدن به گيرش و نزديک شدن زمان گيرش آنها به بتن زير, از تسريع­کننده­هاي گيرش (تندگيرکننده­ها) بتن استفاده مي­شود.

زودگيرکننده­ها در بتن­پاشي, به شيوه خشک يا تر, و براي کاهش زمان گيرش يا افزايش روند کسب مقاومت در تثبيت جداره­هاي حفاري شده به کار مي­روند. برخي از زودگيرکننده­ها در عمليات تزريق دوغاب سيمان در جاهايي که جريان آب در درزه و شکاف وجود دارد و به منظور جلوگيري از شسته شدن دوغاب تزريق شده کاربرد دارند.

کاربرد عمده آني­گيرکننده­ها نشت­بندي آب تحت فشار هيدروستاتيکي است. از آني­گيرکننده­ها در برخي از موارد بتن­پاشي به ويژه پاشيدن بتن يا ملات به جداره­هاي مرطوب يا ريزشي نيز استفاده مي­شود. 

با استفاده از زودسخت­کننده­ها امکان دستيابي به مقاومت‌هاي زودرس فراهم مي‌شود. از زودسخت‌کننده‌ها براي بتن‌ريزي در هواي سرد يا به منظور زود بازکردن قالب‌ها در دماي معمولي محيط استفاده مي‌شود[6]. کاربرد ديگر زودسخت­کننده­ها در برخي از ملات­هاي تعميراتي پايه سيماني است. اين موضوع به ويژه در تعمير نقاطي  که زودهنگام تحت بارگذاري قرار مي­گيرند, مانند تعمير روسازي بزرگراه­ها, به کار مي­آيد.

نکته 5-5 – به طور کلي شتاب‌دهنده‌ها براي افزايش آهنگ کسب مقاومت تا 24 ساعت در دماي کم و تا 12 ساعت در دماي معمولي توجيه اقتصادي دارند. براي شتاب دادن به آهنگ کسب مقاومت در ساير موارد, استفاده از فوق­روان­کننده يا فراروان­کننده به تنهايي پاسخگو و به صرفه­تر هستند[6].

نکته 5-6 – به طور کلي شتاب‌دهنده‌ها را نبايد به عنوان مواد ضديخ بتن تلقي نمود زيرا در مقادير مصرف متعارف، اين مواد نقطه انجماد بتن را تنها به ميزان اندكي (كمتر از 2 درجه سانتي‌گراد) كاهش مي‌دهند[2].

نكته 5-7 – افزودني‌هاي مورد استفاده براي بتن‌ريزي در هواي سرد که در ايران به نام "ضديخ بتن" ارايه مي‌شوند در حقيقت نوعي زودسخت‌کننده هستند که امکان دستيابي به مقاومت‌هاي زودرس را در هواي سرد فراهم مي‌آورند. ضديخ بتن که براي کاهش نقطه انجماد بتن تازه و جلوگيري از يخ‌زدن آن مورد استفاده قرار مي‌گيرد در مبحث "افزودني‌هاي متفرقه" مورد بررسي قرار خواهد گرفت.

5-6 – تاثير شتاب­دهنده­ها بر ويژگی‌های بتن تازه

افزودني‌هاي شتاب­دهنده بر برخي از ويژگي­هاي بتن تازه به شرح زير تاثير مي‌گذارند.

5-6-1 - زمان گيرش

زمان گيرش بتن به تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگي دارد. شتاب­دهنده­ها در مقادير مصرف متعارف, زمان گيرش اوليه و نهايي را کاهش مي­دهند. با استفاده از آني­گيرکننده­ها مي­توان زمان گيرش را به 15 تا 30 ثانيه کاهش داد[2].

برخي از شتاب­دهنده­ها در مقادير مصرف زياد نه تنها زمان گيرش را کاهش نمي­دهند بلکه ممکن است باعث کندگيري هم شوند[2].

5-6-2 – مقدار هوا

برخي از شتاب­دهنده­ها احتمال تشکيل حباب­هاي هوا را در بتن تازه افزايش مي­دهند, بنابراين براي دستيابي به يک مقدار هواي مشخص در بتن حاوي شتاب­دهنده به مقدار کمتري افزودني هوازا نياز است. گو اينکه ممکن است اندازه حباب­هاي هوا و ضريب فاصله بين آنها افزايش پيدا کند و کارآمدي هوازايي کاهش يابد[2].

5-6-3 - كارآيي و رواني

شتاب­دهنده­ها بر کارآيي و مقدار رواني بتن تاثيري ندارند ولي به دليل کاهش زمان گيرش, آهنگ افت رواني (اسلامپ) را افزايش مي­دهند.

 5-6-4 - آب انداختگي

شتاب­دهنده­ها به دليل تسريع واکنش آبگيري, مقدار و آهنگ آب­انداختن را کاهش مي­دهند[7].

5-6-5 – حرارت آبگيري

شتاب­دهنده­ها بر مقدار حرارت آبگيري (هيدراته شدن) سيمان تاثير قابل ملاحظه­اي ندارند ولي آهنگ آزاد شدن حرارت ناشي از آبگيري را شتاب مي­دهند[7]. شتاب­دهنده­ها تاثيري بر واکنش پوزولاني ندارند بنابراين در سيمان­هاي آميخته, تنها بر حرارت آبگيري بخش سيمان پرتلند تاثير مي­گذارند[4].

5-7 - تاثير بر ويژگي‌های بتن سخت­شده

5-7-1 - مقاومت

تاثير شتاب­دهنده­ها بر مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت و آهنگ کسب مقاومت بتن بستگي به نوع و مقدار مصرف آنها دارد.

تري­اتانل­آمين به دليل کُندکردن واکنش آبگيري سيليکات­هاي سيمان, آهنگ کسب مقاومت و مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت را نسبت به نمونه شاهد (بتن بدون شتاب­دهنده) تا حدودي کاهش مي­دهد[4].

آني­گيرکننده­ها مانند کربنات­ها و هيدروکسيدهاي فلزات قليايي خاکي مقاومت فشاري 28 روزه را نسبت به نمونه شاهد ممکن است تا 40 درصد کاهش دهند[4]. برخي ديگر از آني­گيرکننده­ها مانند سيليکات­ها و آلومينات­ها نه تنها مقاومت کوتاه­مدت بلکه مقاومت­هاي درازمدت را نيز نسبت به نمونه شاهد کاهش مي­دهند[2]. آلومينات سديم و پتاسيم ممکن است مقاومت­هاي درازمدت را نسبت به نمونه شاهد تا 20 درصد کاهش دهند[4].

زودگيرکننده­هاي پايه آلوميناتي و قليايي­ها روند کسب مقاومت را افزايش مي­دهند (مقاومت زودرس) ولي مقاومت­هاي درازمدت را کاهش مي­دهند[6],[4]. سيليکات سديم بر آهنگ کسب مقاومت کوتاه­مدت (مقاومت زودرس) تاثيري ندارد ولي مقاومت­هاي درازمدت را تا 40 درصد کاهش مي­دهد[4]. اصلاح­کننده­هاي رئولوژي, مانند سيليکات سديم اصلاح­شده, اثري در کسب مقاومت­هاي زودرس ندارند و مقاومت­هاي درازمدت را نيز کاهش نمي­دهند[12],[3]. زودگيرکننده­هاي بدون­قليايي مانند هيدروکسيد آلومينيم, سولفات و سولفيت آلومينيم در مقادير مصرف متعارف آهنگ کسب مقاومت (مقاومت زودرس) و مقاومت درازمدت را نسبت به نمونه شاهد بهبود مي­بخشند, هر چند که افزايش روند کسب مقاومت آنها کمتر از نوع قليايي است[6],[4].

کلسيم کلرايد در مقادير مصرف تا 2 درصد وزن سيمان, مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت را نسبت به نمونه شاهد افزايش مي­دهد[4],[2]. در مقادير مصرف بيش از 4 درصد مقاومت فشاري درازمدت (بيش از يک سال) نسبت به نمونه شاهد کاهش مي­يابد[4]. فرمات کلسيم مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت را نسبت به نمونه شاهد بهبود مي­بخشد[7],[4]. نيتريت کلسيم­ مقاومت­هاي کوتاه­مدت و درازمدت را نسبت به نمونه شاهد افزايش مي­دهد[7]. تيوسولفات سديم و فرمالدهايد ممکن است مقاومت فشاري درازمدت را نسبت به نمونه شاهد اندکي کاهش دهند[7].

نکته 5-8 – در مورد زودگيرکننده­هاي بتن­پاشي که در واکنش آبگيري دخالت مي­کنند, انتظار مي­رود (نه به عنوان يک قانون کلي) که با افزايش تاثير زودگير بر زمان گيرش (کاهش هر چه بيشتر زمان گيرش), مقاومت درازمدت دچار کاهش بيشتري شود[2]. از جمله عوامل موثر در اين کاهش مقاومت را مي­توان به تشکيل سيليکات کلسيم هيدراته (C-S-H) با نسبت آهک به سيليس (C/S) بيشتر, به هم خوردن نظم و آرامش فرآيند آبگيري C3S, گيرش خيلي سريع که با آزاد شدن گرماي بيشتري همراه است, و ساختاري متخلخل­تر اشاره کرد[7].

نکته 5-9 – منظور از کاهش مقاومت ناشي از کاربرد شتاب­دهنده­ها در بتن, افت مقاومت نيست. يعني اينگونه نيست که مقاومت درازمدت در بتن داراي شتاب­دهنده نسبت به مقاومت کوتاه­مدت آن افت پيدا کند. تاثير بر افزايش يا کاهش مقاومت, نسبت به نمونه شاهد (بدون شتاب­دهنده) سنجيده مي­شود.

5-7-2 – جمع‌شدگي (تكيدگي) و خزش

شتاب­دهنده­هايي که در روند واکنش آبگيري سيمان دخالت مي­کنند (عملکرد شيميايي) عموما جمع­شدگي و خزش را در بتن سخت­شده نسبت به نمونه شاهد افزايش مي­دهند[12],[7],[4],[2]. در مورد شتاب­دهنده­هاي با عملکرد فيزيکي (اصلاح­کننده­هاي رئولوژي) اطلاعات زيادي در دسترس نمي­باشد.

5-7-3 – دوام (پايايي)

شتاب­دهنده­ها به ويژه زودسخت­کننده­ها, مقاومت در برابر خرابي ناشي از چرخه­هاي يخ­زدن و آب­شدن و مقاومت در برابر پوسته­شدن ناشي از کاربرد نمک­هاي يخ­زدا را در عمر اوليه افزايش مي­دهند ولي به دليل افزايش اندازه و ضريب فاصله حباب­هاي هوا (به بخش 5-6-2 مراجعه شود) ممکن است د