ماده افزودني : 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:

ماده مضاف : 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

***********************************

1) افزودنيهاي شيميايي (Chemical Admixtures)

افزودنيهاي شيميايي به مقدار بسيار كم در موقع اختلاط بتن مصرف مي‌شوند و مقدار آنها در تعيين نسبتهاي اختلاط بتن ملحوظ نمي‌شود.

الف:  افزودني حبابساز (Air Entraining Agents)

ب:   افزودني كاهنده آب (Water Reducing Admixures) (روان كننده ها و فوق روان كننده ها)

پ:   افزودني كندگير كننده (Retarder)

ت:   افزودني تسريع كننده (Accelerating Admixtures) الف – تسريع كننده هاي بتن       ب – تسريع كننده هاي بتن پاشيده

ث:   افزودنيهاي فوق روان كننده (Flownig Concrete Admixtrue) و خميري كننده

الف:  افزودني حبابساز (Air Entraining Agents)

حبابساز ماده‌اي است كه در بتن حبابهاي بسيار ريز (قطر حباب ها كمتر از 05/0 ميليمتر)ايجاد مي‌كند. اين حبابها پايايي بتن را در برابر رطوبت، يخ زدن و آب شدنهاي مكرر و پوسته‌شدگي سطحي بتن ناشي از مصرف يخ‌زداهاي شيميايي، افزايش مي‌دهد. با مصرف اين مواد كارايي بتن تازه و ناتراوايي بتن سخت شده به ميزان قابل توجهي بيشتر مي‌شود و نيز جدا شدن دانه‌‌‌ها و آب انداختن (Bleeding) بتن كاهش مي‌يابد.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 .مقاومت بتن در برابر پوسته شدن افزايش می دهند. كارائي و كاهش جداشدگي دانه ها و آب انداختن بتن تازه بهبود می بخشند مقاومت بتن در برابر سولفاتها بهبود می بخشند . باعث نسبت آب به سيمان كم ، مقدار كافي سيمان مناسب،افزودني حباب هوا می شوند .بهترين مقاومت را دربرابر حمله آبهاي سولفات دار را دارند.

ب:   افزودني كاهنده آب (Water Reducing Admixures)

ماده افزودني كاهنده آب به منظور تقليل مقدار آب مصرفي در شرايط يكسان رواني بتن، يا افزايش رواني بتن در شرايط يكسان ميزان آب مصرفي به كار مي‌رود. اين مواد به دو نوع كاهنده معمولي و كاهنده قوي آب (High Range Water Reducing) تقسيم مي‌شوند. اين افزودنيها بايد با مشخصات ASTM C494 مطابقت داشته باشند.

» 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.

پ:   افزودني كندگير كننده (Retarder)

افزودني كندگير كننده به منظور به تأخير انداختن گيرش بتن به كار مي‌رود و به سه نوع كندگير كننده، كندگير كننده و كاهنده معمولي آب و كندگير كننده و كاهنده قوي آب تقسيم مي‌شوند. اين مواد بايد با مشخصات ASTM C494 مطابقت داشته باشد.

» 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.

ت:   افزودني تسريع كننده (Accelerating Admixtures)

ماده افزودني تسريع كننده به منظور تسريع در گيرش بتن، يا تسريع در كسب مقاومت بتن در سن كمتر، يا به هر دو منظور به كار مي‌رود و به دو نوع تسريع كننده و تسريع كننده و كاهنده معمولي آب تقسيم مي‌شود. مشخصات اين افزودني بايد با ASTM C494 تطبيق نمايد.استفاده از كلريد كلسيم به عنوان ماده افزودني تسريع كننده فقط در بتن بدون آرماتور مجاز است. در اين صورت مشخصات كلريد كلسيم بايد مطابق ASTM D98باشد و مقدار آن نبايد از 2 درصد وزني سيمان تجاوز كند.

» 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.

کلرید کلسیم به عنوان ماده افزودنی تسریع کننده فقط در بتن بدون آرماتور مجاز است و مشخصات آن مطابق ASTMD98 باشد و مقدار آن نباید از 2 درصد وزنی سیمان تجاوز کند.ماده افزودنی تسریع کننده به منظور تسریع گیرش بتن یا کسب مقاومت بتن در سن کمتر یا به هر منظور بکار می رود.استفاده از کلرید کلسیم مقاومت بتن را در مقابل فرسایش و سایش افزایش می دهد ولی مقاومت آن را در مقابل حمله سولفات ها کاهش می دهد.افت بتن را هم 10 تا 15 درصد افزایش می دهد ولی در بدترین حالت زیان این ماده مضاف تاثیر سوء آن بر آرماتورها و ایجاد خوردگی در آنهاست.در بتن پیش تنیده به دلیل حساسیت فوق العاده زیاد کابل های پیش تنیده به خوردگی در حالت کشش به هیچ وجه نباید از این ماده استفاده کرد. در سازه های آبی مانند دیواره مخازن و کانال های آب حتی المقدور نباید از این ماده استفاده کرد در صورت ضرورت حداکثر می توان به میزان 0.1 درصد وزنی سیمان از کلرید کلسیم استفاده نمود زیرا در سازه های آبی ، آب در بتن نشت کرده و از کلروکلسیم مصرفی آنچه را که عمل نکرده است مجدداً فعال می کند.

ث:   افزودنيهاي فوق روان كننده (Flownig Concrete Admixtrue) و خميري كننده

مواد خميري كننده و روانساز به منظور بهبود كارايي بتن تازه به كار مي‌رود. از اين مواد در بهبود خواص مخلوطهاي خشن، ساخت بتن در پرداخت با ماله آهني، بتن‌ريزي اعضاي با تراكم زياد آرماتور، پمپاژ و بتن‌ريزي با لوله استفاده مي‌شود. اين گروه مواد افزودني، عمدتاً حبابسازها، پوزولانها، سيال كننده‌ها و يا فوق روان كننده‌هاي اعلا را شامل مي‌شود. با استفاده از فوق روان كننده‌هاي اعلا، بتني فوق‌العاده روان تهيه مي‌شود. مشخصات فوق روان كننده‌‌‌ها بايد با مشخصات ASTM C1017 مطابقت داشته باشد.

» 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.

***********************************

2) افزودنيهاي معدني (Mineral Admixtures)

اين مواد به شكل ذرات بسيار ريز معدني موجب بهبود برخي از خواص و يا تأمين خواص ويژه‌اي از بتن مي‌شوند. افزودنيهاي معدني مي‌توانند كارايي و انسجام بتن تازه و همچنين مقاومت و نفوذناپذيري بتن سخت شده را بهبود بخشيده، و رنگ بتن را نيز تغيير دهند.اين مواد به سه گروه زير تقسيم مي‌شوند.

الف:  افزودنيهاي معدني خنثي و رنگدانه‌ها (Inert Additions and Pigments)

ب:   پوزولانها (Pozzolan)

پ:   افزودنيهاي شبه سيماني (Latent Hydrayulic Additions)

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 .

آزمايش های 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.