مواد افزودني

تعريف:

ماده اي است به غير از سيمان پرتلند ، سنگدانه ها و آب كه بصورت گرد يا مايع ، به عنوان يكي از مواد تشكيل دهنده بتن و براي اصلاح خواص بتن ، كمي قبل از اختلاط يا در حين اختلاط به بتن افزوده مي شود.

اشتباه در مورد مقدار ماده افزودني مي تواند عواقب سوء در بتن تازه ويا سخت شده ايجاد نمايد.

مواد افزودني به دو گروه شيميايي و معدني تقسيم مي شوند.

مواد مضاف

تعريف:

ماده اي است كه براي كسب خواصي ويژه يا به منظور كمك به امر توليد، با سيمان پرتلند و يا كلينكر آن در حين توليد در كارخانه آسياب مي شود.

 درصورتي كه مواد افزودني به مقدار كم در زمان اختلاط بتن با مصالح و اجزاء متشكله آن مخلوط مي گردد.

موادي همچون ميكروسيليس را كه براي اصلاح خواص بتن در كارگاه هنگام اختلاط به مواد متشكله بتن اضافه مي شود را افزونه مي نامند. مقدار اين مواد در تعيين نسبتهاي اختلاط بحساب مي آيند.

خواص مواد افزودني

-          تسريع در روند كسب مقاومت اوليه

-          كنترل واكنش هاي قليائي هاي سيمان با سنگدانه ها 

-          طولاني كردن زمان گيرش

-           افزايش كارائي بدون نسبت آب به سيمان

-           تهيه بتن پر مقاومت، بتن مقاوم در برابر يخ زدن و آب شدن مكرر

خواصي كه بدون استفاده از مواد افزودني به بتن مي توان بدست آورد

-          كارائي

-           مقاومت

-           قابليت پرداخت

-          پايايي و توان آب بندي

 مي توان با انتخاب مصالح مناسب و نسبتهاي مطلوب اختلاط و رعايت اقتصادي بودن آن بدون مواد افزودني بدست آورد.

افزودني هاي شيميايي

1- مواد افزودني حباب ساز

2-مواد افزودني كاهنده آب (روان كننده ها و فوق روان كننده ها)

3- مواد افزودني كندگير كننده

4- افزودني ترسيع كننده :

                                 الف – تسريع كننده هاي بتن

                                 ب – تسريع كننده هاي بتن پاشيده

5- مواد خميري كننده و روان كننده

مواد افزودني حباب ساز

اين مواد در بتن حباب بسيار ريز غير مرتبط هوا ايجاد مي كنند . (قطر حباب ها كمتر از 05/0 ميليمتر)

اين حبابها پايايي بتن را در برابر رطوبت و يخ زدن ها و آب شدنهاي مكرر و مواد شيميايي يخ زا بهبود مي بخشند.

كارآيي بتن تازه و نفوذ ناپذيري بتن سخت شده به ميزان قابل توجهي بيشتر مي شود .

افزايش مقاومت بتن در برابر پوسته شدن

بهبود كارائي و كاهش جداشدگي دانه ها و آب انداختن بتن تازه

بهبود مقاومت بتن در برابر سولفاتها(نسبت آب به سيمان كم ، مقدار كافي سيمان مناسب،افزودني حباب هوا)بهترين مقاومت را دربرابر حمله آبهاي سولفات دار را دارند.

مواد افزودني كاهنده آب (روان كننده ها و فوق روان كننده ها)

اين مواد بمنظور تقليل مقدار آب مصرفي در شرايط يكسان رواني بتن ، يا افزايش رواني بتن در شرايط يكسان ميزان آب مصرفي بكار مي رود.

-          كاهش مقدار آب اختلاط به ازاي كارايي ثابت بتن و ملات

-          كاهنده هاي معمولي حداقل 5% و كاهنده هاي قوي حداقل 12% آب اختلاط بتن را كاهش مي دهند.

-          معمولا ايجاد حباب هوا در بتن مي كنند.(حداكثر حباب هواي مجاز قابل قبول 7% بتن حباب دار و 3% بتن معمولي )

-           چنانچه افزودني به منظور كاهش نسبت آب به سيمان در بتن با اسلامپ ثابت مصرف شوند ، موجب افزايش مقاومت فشاري ، كاهش جمع شدگي و كاهش نسبي نفوذپذيري بتن مي شوند.

مواد افزودني كند گير كننده

اين مواد به منظور تاخير انداختن گيرش بتن بكار مي رود.

-          هنگامي كه دماي بتن تازه بيش از ^oc 30 باشد .

-          جبران اثر تسريع كنندگي گرماي هوا بر گيرش بتن

-          تعويق گيرش اوليه بتن يا دوغاب سيمان درشرايط مشكل و دشواربتن ريزي

-          حمل بتن در مسافت هاي طولاني

-          استفاده از اين مواد مي تواند روند گيرش بتن را حداقل 5/1 و حداكثر سه ساعت به تاخير بيندازد.

انواع كند گيركننده ها

1- كندگيركننده هاي معمولي كه خاصيت كاهندگي آب ندارند.

2- كندگيركننده هاي كاهنده آب با حداقل 5% كاهش آب

3- كندگير كننده هاي قوي آب با حداقل 12% كاهش آب

بطور كلي كندگيركننده هاي رديف اول با كاهش مقاومت فشاري و خمشي بتن به ميزان 10% نسبت به بتن شاهد در سنين 1روز تا يك سال را دارد.

كندگيركننده هاي رديف 2 و 3 ممكن است افزايش مقاومت تا ميزان 10% را نسبت به بتن شاهد داشته باشد.

مواد افزودني تسريع كننده

ماده افزودني تسريع كننده به منظور تسريع در گيرش بتن

-          تسريع در كسب مقاومت بتن در سن كمتر

-          موارد مصرف آن با رعايت ضوابط بتن ريزي درهواي سرد مي باشد.

-          زمان حفاظت موقت را حداقل يك و حداكثر 5/3 ساعت كاهش مي دهد.

-          مقاومت سه روزه حداقل 25% بيشتر از بتن شاهد

-          مصرف مواد تسريع كننده غالبا باعث افزايش جمع شدگي خشك شدن ، جمع شدگي حرارتي و نيز افزايش ترك خوردگي ناشي از جمع شدگي خميري مي شود.

مواد خميري كننده و روان ساز

گاهي بتن تازه به دليل برخي مشخصات سنگدانه ها از جمله شكل و دانه بندي نامناسب يا اختلاط نادرست كارائي لازم را ندارند.

-          اين مواد به منظور بهبود كار آيي بتن تازه و بهبود مخلوطهاي خشن

-          بتن ريزي اعضاي با تراكم زياد آرماتور

-          بتن ريزي با پمپ يا قيف و لوله

-          پرداخت بتن با ماله آهني

در اغلب موارد با افزايش عيار سيمان يا مقدار ريزدانه يا اصلاح دانه بندي و نسبت هاي اختلاط مي توان بدون استفاده از اين مواد كارائي مطلوب را بدست آورد.

بهترين ماده روان كننده حباب هوا است . حباب هاي ريز و بسته هوا مانند ساچمه عمل مي كنند و به ويژه در بهبود كارائي مخلوط هاي خشن كم سيمان موثرند.

افزودني هاي معدني

تعريف:

موادي بشكل ذرات بسيار ريز معدني كه موجب بهبود برخي از خواص ، و يا تامين خواص ويژه اي در بتن مي شوند.

كارائي و انسجام بتن تازه ، مقاومت و نفوذپذيري بتن سخت شده و تغيير رنگ بتن از جمله خواص مواد معدني مي باشد.

انواع افزودني هاي معدني

1- افزودني هاي معدني خنثي و رنگدانه ها

2- پوزولانها

3- افزودنيهاي شبه سيماني

1- افزودني هاي معدني خنثي و رنگدانه ها

-          اين مواد معمولا موجب افزايش مقاومت بتن نمي شوند.

-          موجب بهبود كارايي و چسبندگي بتن هاي مي شوند كه كمبود ريزدانه دارند.

-          به عنوان سنگدانه در بتن مصرف مي شوند.

-          رنگدانه ها براي توليد بتن رنگي شامل تركيبات معدني:

-          اكسيد آهن : رنگهاي قرمز،سياه و زرد

-          اكسيد كرم : رنگ سبز

-          اكسيد آبي كبالت : رنگ آبي

-          اكسيد تيتان : رنگ سفيد

-          كربن سياه : رنگ سياه

-          اكسيد منگنز: رنگهاي سياه و قهواي

2- پوزولانها

عبارتند از مواد سيليسي يا سيليسي آلوميني كه خود به تنهايي ارزش چسبانندگي نداشته يا كم است . اما به شكل ذرات بسيار ريز در مجاورت رطوبت طي واكنش شيميائي با آهك آزاد شده از هيدراتاسيون سيمان در دماي معمولي تركيباتي با خاصيت سيماني بوجود مي آورند.

اين مواد به منظور كاهش آهنگ بروز آبگيري سيمان و از بين بردن قابليت انبساط ناشي از واكنش قليايي سنگدانه ها بكار مي روند

موارد مصرف پوزولانها

-          كاهش سرعت و ميزان حرارت حاصل از فرايند آبگيري سيمان

-          كاهش ميزان سيمان

-          بهبود كارايي بتن

-          افزايش مقاومت بتن

-          افزايش پاياي بتن از طريق كاهش نفوذپذيري

عملكرد پوزولانها براي هريك از خواص فوق بايد قبل از مصرف مورد آزمايش قرار گيرد.

انواع پوزولانها

-          پوزولانهاي طبيعي خام و يا تكليس شده كه بطور عمده شامل خاكسترهاي آتشفشاني است.

-          پوزولانهاي صنعتي كه بطور عمده شامل خاكستر بادي (محصول فرعي نيروگاههاي با سوخت ذغال سنگ) و دوده سيليسي يا ميكرو سيليس ( محصول فرعي كوره هاي قوس الكتريكي در جريان توليد فلز سيليسيم و آلياژ فرو سيليس ) است.

ميكرو سيليس (دوده سيليسي)

-          محصول فرعي كوره هاي قوس الكتريكي در جريان توليد فلز سيليسيم و آلياژ هاي سيليسيم به ويژه فرو سيليس مي باشد.

-          ذرات بسيار ريز و غير بلوري 1/0 تا 2/0 ميكرون و يك ماده بشدت فعال پوزولاني است.

-          در تهيه بتن با مقاومت زياد

-          افزايش پايايي بتن از طريق كاهش نفوذپذيري

-          جايگزيني با سيمان بشرط وجود توجيه اقتصادي

خواص ميكروسيليس

-          مقاومت زياد ، نفوذپذيري كم ، مقاومت زياد دربرابر عوامل شيميايي    (با مصرف 25% وزني سيمان)

-          بتن تازه از چسبندگي بيشتر و گرايش كمتر به جداشدگي و نيز كاهش آب انداختن و افزايش قابليت پمپ شدن (با مصرف10% وزني سيمان)

-          بروز تركهاي ناشي از نشست خميري و خشك شدن سطح را تشديد  مي كند.( مراقبت و عمل آوري بلافاصله بعد از بتن ريزي لازم است)

-          بروز پديده واكنش قليايي را تا حد نزيك به صفر كاهش مي دهد.

-          مقاومت بتن را درمقابل تهاجم يون هاي سولفات افزايش مي دهد.

-          كاهش نفوذ پذيري بتن به ميزان حداكثر 20 برابر نسبت به بتن معمولي

-          در تهيه بتن با ميكروسيليس استفاده از يك كاهنده قوي آب لازم و ضروري مي باشد.

3- افزودنيهاي شبه سيماني

-          اين مواد خاصيت پنهان هيدروليكي دارند و وقتيكه بنحوه مناسبي فعال مي شوند خواص سيماني پيدا مي كنند.

-          متداول ترين آنها روباره آهن گدازي محصول فرعي كارخانه ذوب آهن مي باشد.

تاثيرات آن برروي بتن تازه و سخت شده:

-          افزايش كارايي

-          تاخير زمان گيرش

-          تقليل آب انداختگي بتن تازه

-          كاهش سرعت آبگيري و دماي حاصل از آن

-          مقاومت كم در سنين پائين و مقاومت بيشتر در سنين بالا نسبت به نمونه شاهد

-          كاهش نفوذپذيري

-          كاهش واكنش قليايي سنگدانه ها( مصرف 40 تا 60 % وزني سيمان)

-          افزايش مقاومت در مقابل سولفاتها ( مصرف 50% وزني سيمان)

-          كاهش خوردگي ميلگردها در اثر نفوذ يون كلر به بتن

مواد افزودني متفرقه

اين مواد شامل مواد ضد رطوبت ، كاهنده نفوذ پذيري ، دوغاب ساز ، گاز ساز و ضد يخها مي باشند .

نمونه برداري مواد افزودني

از هر محموله افزودنيهاي شيميايي ومعدني وارد شده به كارگاه قبل از مصرف بايد آزمايشهاي لازم بر روي آنها بعمل آيد .

آزمايشات مواد افزودني

افزودني ها با بتني كه قرار است در محل مصرف ريخته شود آزمايشات زير انجام مي شود

1- اسلامپ ASTM C143

2- ميزان هوا ASTM C231

3- زمان گيرش ASTM C403

4- مقاومت فشاري ASTM C39

5- مقاومت خمشي ASTM C78

6- مقاومت در برابريخ زدن و آب شدن ASTM C290  - ASTM C291

7- تغيير حجم ASTM C157.

نگهداري و انباركردن مواد افزودني

در شرايط مناسب و با رعايت دستورالعمل هاي اعلام شده از سوي سازنده نگهداري شود.

برخي مواد افزودني به دليل از دست دادن كيفيت خود نبايد مدت طولاني نگهداري شوند .

درصورت ترديد بايد نسبت به انجام آزمايش مطابق مشخصات ماده افزودني اقدام كرد.