افزودنی های بتن

بنابر تعریف مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، افزودنی های بتن مواد شیمیایی به غیر از سیمان پرتلند، سنگدانه و آب هستند که به صورت پودر یا مایع، برای اصلاح خواص یک یا چند ویژگی بتن تازه یا سخت شده و در جهت اصلاح خصوصیات بتن و یا ملات و به منظور بهبود برای کار کردن با دست و یا برای اهداف اقتصادی و یا موارد دیگر همچون ذخیره انرژی، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به آن افزوده می­‌شود.

مقدار این افزودنی‌های بتن کم است و در نسبت‌­های طرح اختلاط به حساب نمی‌آید. مقدار این مواد معمولا برحسب درصدی از مقدار سیمان به مخلوط اضافه می‌­شوند که بنا به آنچه که در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به آن اشاره شده حداکثر این مقدار برابر 5 درصد وزنی سیمان مصرفی است.خدمات افزودنی بتن به منظور اصلاح ویژگی های بتن و در جهت دستیابی به استفاده درست و کارآمد استفاده می شود.

شناخت خصوصیات افزودنی های بتن و همچنین اطلاع از قیمت و هزینه افزودنی های بتن برای انتخاب بهترین و مناسب ترین و کاربردی ترین افزودنی بتن در امر کار با بتن برای یک مهندس سازه امری مهم و ضروری است.

چرا در ساخت بتن از افزودنی های بتن استفاده می کنیم ؟

دلیل استفاده از افزودنی های بتن برای ساخت بتن عموما بدلیل موارد زیر می باشد :

• افزایش چشمگیر کارایی
• افزایش چشمگیر قابلیت پمپ
• پذیری در فواصل طولانی
• کاهش آب طرح مخلوط نسبت (آب به سیمان) C/W با حفظ کارایی
• کاهش میزان سیمان در طرح مخلوط
• کاهش هزینه استهلاک پمپ برای پیمانکار
• سازگاری به مواد پوزوالنی از جمله میکروسیلیس، سرباره کوره آهنگدازی، خاکستر بادی و ....
• کاهش فضای متخلخل بتن در نتیجه کاهش آب و توزیع بهتر ذرات سیمان
• کاهش نفوذ پذیری به علت کاهش میزان آب مخلوط و توزیع بهتر ذرات سیمان
• افزایش مقاومت فشاری و کششی بتن
• افزایش دوام و پایایی بتن در برابر یون های مخرب کلراید و سولفات

انواع افزودنی های بتن 

• فوق روان کننده بتن یا همان ابر روان کننده بتن
• روان کننده بتن یا همان روان ساز بتن
• پاور ژل میکروسیلیس
• سوپر میکروسیلیس
• ژل میکروسیلیس
• زودگیر کننده بتن
• ضد یخ بتن
• ضد یخ ملات سیمانی
• مایع هوازی بتن
• آب بند کننده بتن
• دیرگیر کننده بتن فاقد روان کننده
• دوغاب میکروسیلیس

افزودنی های معدنی بتن

افزودنی‌های معدنی بتن به شکل ذرات بسیار ریز معدنی موجب بهبود برخی از خواص و یا ایجاد ویژگی‌های خاصی در بتن می‌شود. تغییر رنگ بتن، بهبود کارایی و انسجام بتن تازه و همچنین ارتقای مقاومت و نفوذناپذیری بتن سخت شده از آثار استفاده از افزودنی‌های معدنی در بتن هستند.

پوزولان­‌ها شامل مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی هستند که به تنهایی فاقد ارزش چسبانندگی بوده، اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم، ترکیب­‌های با خاصیت سیمانی ایجاد می‌کنند. پوزولان­‌ها می­‌توانند در مقادیر مختلف جایگزین سیمان شده و باعث صرفه جویی در مصرف سیمان شوند. کاهش سرعت و میزان حرارت ناشی از آبگیری سیمان، افزایش کارپذیری و مقاومت بتن و کاهش نفوذپذیری از ویژگی‌های استفاده از پوزولان‌­ها در بتن می‌­باشند.

یکی از پرکاربردترین پوزولان‌­ها میکروسیلیس است که می­تواند خواص مقاومتی، دوام و … بتن را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. تاثیر مثبت میکروسیلیس در بتن به دلایل فعالیت پوزولانی بالا و کاهش هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراسیون سیمان با آب و افزایش تولید ژل، و نرمی زیاد و کاهش خلل و فرج بین ذرات ژل و سیمان و تاثیر مثبت بر تراکم و نفوذپذیری بتن است.

میکروسیلیس باعث افزایش چسبندگی بین ذرات سیمان و سنگدانه می­‌شود و به این وسیله تراوایی بتن را کاهش می‌­دهد. دانه­ های میکروسیلیس که چندین برابر نرم تر از سیمان هستند، با پر کردن منافذ بتن، مقاومت را افزایش و نفوذپذیری بتن را کاهش می‌­دهند.

افزودنی های شیمیایی بتن(مواد هواساز)

وجود حباب هوا در بتن اجتناب ناپذیر بوده و کم و بیش در بتن ایجاد می‌شوند. ویبره کردن بتن بدین منظور انجام می‌شود که این حباب-های ناخواسته به حداقل برسند اما هیچگاه به صفر نمی‌رسند.
دسته دوم حباب ها، حباب‌های عمدی ریز و کروی شکل هستند که با استفاده از افزودنی‌های هوازا (حباب ساز) یا سیمان هوازا و یا ترکیب هردو در مخلوط بتن ایجاد می‌شوند.

لازم به ذکر است در کنار این حباب‌ها، حباب‌های هوای درشت ناخواسته با اشکال نامنظم هم ایجاد میشوند و از 4 الی 8 درصد هوای ایجاد شده در بتن ممکن است 1 الی 2 درصد آن حباب‌های هوای غیر مفید و درشت باشند. با ویبره مناسب قسمتی از این حباب ها از مخلوط خارج می‌شوند اما در صورت ویبره بیش از حد، حباب‌های ریز عمدی هم خارج خواهند شد.

هوازاها بطور معمول به جهت افزایش مقاومت بتن دربرابر یخ‌زدن و ذوب شدن و افزایش کارایی بتن مورد استفاده قرار میگیرند. از دیگر ویژگیهای هوازاها افزایش قابلیت آب بندی، کاهش امکان تورق، افزایش مقاومت دربرابر حمله سولفات ها به علت دارا بودن فضا برای افزایش حجم واکنش ها درحضور سولفات‌ها و کاهش امکان جداشدن دانه‌ها می‌باشد. در مقابل، به ازای افزایش هر 1 درصد هوای مخلوط، مقاومت 28 روزه 3 تا 5 درصد کاهش می‌یابد.

مواد افزودنی هواساز دارای مولکول‌های باسطح فعال هستند، که دارای یک سر آبدوست و یک سر آب گریز می‌باشند. این افزودنی، پیوند سطحی بین مولکول‌های آب را کاهش داده و باعث تشکیل حباب‌های کوچک هوا می‌شود. باکاهش کشش سطحی آب، این حباب‌ها تمایلی برای به هم پیوستن نداشته و پایدار می‌شوند.

افزودنی‌های شیمیایی بتن (مواد کاهنده آب)

 یکی از مهمترین کاربردهای افزودنی‌های کاهنده آب افزایش میزان روانی مخلوط بتنی به جهت کارپذیری بهتر می‌باشد، ازین رو به مواد کاهنده آب، روان کننده و به مواد کاهنده قوی آب، فوق روان کننده نیز گفته می‌شود.
روان کننده‌ها و فوق روان کننده ها، برای سه هدف در مخلوط بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرند:
1.  برای افزایش کارپذیری بدون ایجاد تغییر در مقدار آب و سیمان، به‌منظور بتن ریزی راحت‌تر
2.  برای کاهش آب مخلوط و کاهش نسبت آب به سیمان) W/C ( به منظور کسب مقاومت بالاتر و دوام بیشتر بتن در کارایی ثابت
3.  برای کاهش مقدار مصرف هر دو ماده سیمان و آب در کارایی ثابت به منظور صرفه جویی در مصرف سیمان

روان کننده‌ها و فوق روان کننده‌ها با انواع تیپ‌های سیمان سازگاری دارند، همچنین مطالعات مختلف نشان داده که تاثیر این افزودنی‌های شیمیایی بتن در حضور پوزولان‌ها بیشتر بوده است. تفاوت بین روان کننده‌ها و فوق روان کننده‌ها نه در نوع عملکرد، بلکه در شدت عملکرد آنهاست. افزودنی فوق روان کننده توانایی کاهش آب به میزان 21 تا 31 درصد در یک اسلامپ ثابت را دارد، در حالیکه افزودنی روان کننده توانایی کاهش آب به میزان 5 تا 12 درصد در همان مقدار اسلامپ را دارد.

با بالا بردن مقدار دوز مصرفی روان کننده می‌توان مقدار کاهش آب مصرفی را افزایش داد، اما ممکن است موجب تاثیر منفی بر گیرش، حجم هوای مخلوط و مقاومت بتن شود. به‌طور معمول مقدار دوز مصرف روان کننده‌ها حدود 1.2 تا 1.4 درصد وزن سیمان خشک و در فوق روان کننده‌ها حدود 1.1 تا 1.2 درصد وزن سیمان خشک است، البته این مقادیر بسته به نوع افزودنی شیمیایی بتن و مقدارماده موثر معمولا توسط کارخانه تولید کننده تعیین می‌گردد.