افزودنی های بتن

مواد افزودنی بتن موادی شیمیایی هستند که به مقدار بسیار کمی به بتن اضافه می شوند تا بعضی از خواص مناسب را در بتن ایجاد کنند. این مواد برای افزایش کارایی بتن و بهبود عملکردش به آن اضافه می شوند. میزان مصرف مواد افزودنی در بتن کم است. معمولا به صورت درصدی از سیمان از افزودنی های بتن استفاده می شود. مواد افزودنی بتن شیمیایی می توانند به صورت تکی یا ترکیبی به کار برده شده تا خواص دلخواه بتن یا ملات در حالت خمیری یا سخت شده حاصل شود. نوع و مقدار مواد افزودنی بتن با توجه به موارد زیر تعیین می شود:

• شرایط آب و هوایی 
• پمپ پذیری
• مقاومت
• نسبت آب به مواد سیمانی
•  زمان گیرش
• مقاومت ابتدایی و نهایی بتن

افزودنی های بتن، مواد شیمیایی و طبیعی در طرح اختلاط بتن هستند که با افزایش قابلیت های مخلوط بتن به عنوان راهکار مقابله با محدودیت های بتن برای بهبود خواص آن در صنعت ساختمان سازی استفاده می شوند.به طور مثال  ژل میکروسیلیس یک افزودنی بتن است که محصولی بسیار پرفروش است. طبق تعریف آیین نامه بتن ایران که در سال 1384 تصویب شد، موادی که قبل یا در موقع طراح اختلاط بتن به آن اضافه می شوند و می توانند باعث زودگیر، دیرگیر یا روانی بیشتر بتن شوند، افزودنی های بتن نام دارند. طبق تعریف این آیین نامه موادی مثل آب، سیمان پرتلند یا سنگدانه ها جزو افزودنی های بتن نیستند.

اهداف استفاده از افزودنی های بتن

افزودنی های بتن با هدف کلی بهبود کیفیت و عملکرد بتن مورد استفاده قرار میگیرند این اهداف عبارتند از:

• افزایش استحکام بتن
• افزایش مقاومت سایشی بتن
• امکان بتن ریزی در شرایط جوی خاص
• آب بند کردن بتن
• ضد حریق کردن بتن
• مقاومت بتن در برابر مواد شیمیایی
• افزایش مقاوت اولیه بتن
• افزایش مقاومت ضربه ای بتن

مزایای و معایب افزودنی های بتن

اگر انواع افزودنی های بتن به درستی انتخاب شوند و مورد استفاده قرار گیرند یک مزیت و ویژگی خاصی را برای بتن به ارمغان می آورند. اصلی ترین مزیت مواد افزودنی سازگاری این مواد با هم و امکان استفاده هم زمان از چند محصول در یک بتن است. این مزیت باعث میشود که بتن بدست آمده چند توانمندی را هم زمان داشته باشد.

این محصولات از نظر مقدار مجاز مصرف در بتن محدودیت دارند این محدودیت در بیشتر موارد حدود 5 درصد وزنی سیمان در طرح اختلاط بتن است. بنابرین اگر از محصول با کیفیت پایین یا غلظت نامناسب استفاده شود این محدودیت میتواند بر روی کیفیت بتن حاصل شده تاثیر قابل توجهی داشته باشد. به همین خاطر توصیه می شود اولا انواع افزودنی های بتن را از تولید کننده های معتبر تهیه کنید و ثانیا در هنگام استفاده از این محصولات به توضیحات تولید کننده توجه کنید و مطابق دستورالعمل و بر اساس درصد توصیه شده ملات خود را آماده کنید.

انواع افزودنی های بتن

افزودنی های بتن یا بر مقدار استفاده از آب، سیمان و یا ترکیبی از این دو موثر هستند. سیمان وظیفه چسباندن سنگدانه های بتن را برعهده داشته و در مقاومت بتن نقش دیگری ندارد. بتن با کیفیت به بتنی گفته می شود که اگر نمونه آن شکسته شود، سنگدانه های آن نیز شکسته شوند. اگر در محل خط شکست بتن سنگدانه ها سالم از خمیر سخت شده سیمانی بیرون بیایند، آن بتن از کیفیت مطلوب برخوردار نیست یا چسبندگی سیمان آن در حد کفایت نبوده است. انواع افزودنی های بتن که در ادامه می خواهیم در مورد آن ها توضیح بدهیم:

• افزودنی های زودگیر بتن
• افزودنی های دیرگیر بتن
• افزودنی های فوق روان کننده بتن
• افزودنی های هوازی بتن
• افزودنی های کاهنده آب
• افزودنی های ضدیخ بتن
• افزودنی های قوام دهنده بتن
• افزودنی الیافی بتن

افزودنی های بتن

افزودنی های بتن زودگیر کننده (تسریع کننده بتن )

زودگیر کننده بتن تا گیرش سیمان تسریع شده و بتن زودتر بگیرد و سفت شود. ماده افزودنی زودگیرکننده، سرعت واکنش هیدراتاسیون آب و سیمان را افزایش میدهد. از جمله پرکاربرد ترین افزودنی های زودگیر بتن می توان به کلریدکلسیم اشاره کرد. زودگیر کننده بتن که به زودگیر شاتکریت هم معروف است، ابتدا با آب بتن مخلوط شده و سپس به مخلوط شن و ماسه و سیمان افزوده می شود. مواد افزودنی تسریع کننده را بطور کلی در تمام مواردی می توان استفاده نمود که سیمان زودگیر مصرف می شوند. 

موارد استفاده زودگیر کننده بتن:

• مرمت فوری بتن
• استفاده در مناطق سردسیر
• طرح اختلاط بتن پاششی یا شاتکریت

استفاده از کلرید کلسیم مقاومت بتن را در مقابل فرسایش و سایش افزایش داده ولی مقاومت آن را در مقابل حمله سولفات ها کاهش می دهد. افت بتن را نیز 10 تا 15 درصد افزایش می دهد. بدترین ضرر این ماده مضاف تاثیر آن بر ایجاد خوردگی آرماتورها است. در سازه های بتن آرمه توصیه شده از این ماده بیشتر از 5 درصد وزنی سیمان استفاده نشود.

استفاده از کلرید کلسیم در بتن پیش تنیده ممنوع است که دلیل آن حساسیت فوق العاده زیاد کابل های پیش تنیده به خوردگی، در حالت کشش است. در سازه های آبی مانند دیوارهای مخازن و کانال های آب، حتی المقدور نباید از این ماده استفاده کرد.

در چنین سازه هایی در صورت ضرورت حداکثر می توان به میزان 0.1 درصد وزن سیمان از کلریدکلسیم استفاده نمود. مواد دیگری از جمله کلرورسدیم و کلرورباریم را می توان جزء تسریع کننده ها برشمرد.

شرکت بتن کاور زودگیر شاتکریت را به دو صورت مایع و پودری تولید می کند. تفاوت این دو محصول در دوز مصرف و نحوه اعمال به بتن تازه به شرح جدول زیر است:

از مزایای استفاده از زودگیر کننده بتن پاششی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• • افزایش دما و تسریع در واکنش هیدراسیون

• • کاهش زمان گیرش اولیه سیمان

• • کاهش خطر ریزش مصالح

• • ایجاد مقاومت مطلوب در زمان کوتاهتر

افزودنی های بتن کند گیر کننده ( دیرگیر کننده بتن)

دیر گیر کننده بتن زمان همانطور که از اسمش پیداست، گیرش و سخت شدن بتن را به تعویق می اندازد. در تمام مواردی که سیمان کندگیر یا دیرگیر به کار برده می شود، می توان به جای آن از سیمان پرتلند معمولی به اضافه مواد افزودنی کندگیر کننده استفاده کرد. در بتن ریزی های حجیم برای جلوگیری از تنش های حرارتی از افزودنی های کندگیر کننده بتن استفاده می شود. برای ساده کردن نحوه مراقبت و جلوگیری از ایجاد اتصالات سرد در هوای گرم، یکی از کندگیر کننده ها شکر است. عملکرد آن به نحوی است که اگر در حد 0.05 درصد وزنی سیمان به بتن اضافه شود، گیرش سیمان را چهار ساعت به تاخیر می اندازد و اگر در حد 1 % وزنی سیمان به بتن اضافه شود، گیرش سیمان به کلی متوقف می شود. از این مقدار شکر می توان برای جلوگیری از گیرش بتن در مواقعی که میکسر خراب شده و قابل تخلیه نیست استفاده کرد. ماده افزودنی دیرگیرکننده بتن، سرعت واکنش هیدراتاسیون آب و سیمان را کاهش میدهد. واکنش هیدراتاسین یک واکنش گرما زا است.

موارد استفاده از افزودنی دیرگیر کننده بتن:

• در سازه های بتنی حجیم مثل سدهای بتنی که کنترل دمای بتن کار سخت و هزینه بری است.
• در مسافت های حمل طولانی و پمپاژ بتن با طول لوله زیاد نیز از دیرگیر کننده ای بتن استفاده میکنند.
•  بتن ریزی در هوای گرم

از مزایای استفاده از دیرگیر کننده بتن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• • امکان کنترل گرمای بتن

• • حمل و پمپاژ به مسافت طولانی

• • تاخیر در گیرش بتن و سهولت در جا دادن بتن درقالب و پرداخت سطحی آن

• • جلوگیری از ایجاد درز سرد

• • افزایش مقاومت دراز مدت بتن

دیرگیر کننده بتن در شرکت بتن کاور به دو صورت پودری و مایع تولید میشود. این دو محصول نقش مشابهی در توانمند سازی بتن دارند. تفاوت های عمده آن ها در دوز مصرف و نحوه اعمال به بتن تازه است که در جدول زیر به خوبی در مورد آن توضیح داده شده است:

افزودنی های بتن فوق روان کننده ها

فوق روان کننده های بتن مواد شیمیایی هستند که اگر به بتن اضافه شوند، بدون اینکه نیازی به افزایش آب باشد، کارایی بتن را افزایش می دهند. به این مواد گاهی مواد افزودنی کاهنده آب نیز گفته می شود. به جهت روان کنندگی مناسب این مواد، بعضی از مهندسین برای رسیدن به کارایی بالاتر، ترجیح می دهند به جای استفاده از نسبت آب به سیمان بیشتر، از مواد افزودنی روان کننده استفاده کنند.

استفاده از این دسته از مواد مضاف در مواردی که از پمپ بتن استفاده می شود، مناسب است. روان کننده های بتن در بازار به نام پلاستی سایزر و نوع مرغوب آن را به نام سوپرپلاستی سایزر یا فوق روان کننده عرضه می شوند. روان کننده های بتن به میزان جزئی مقاومت فشاری آن را کاهش می دهند. ولی تاثیر افزایش نسبت آب به سیمان برای رسیدن به کارایی مناسب در مقایسه با اضافه کردن روان کننده در کاهش مقاومت فشاری بتن، به مراتب بیشتر است.

 افزودنی های هوازای بتن

مواد افزودنی هوازا باعث می شوند حباب های بسیار ریز هوا حباب های ریزتر از 0.05 میلیمتر که طبیعتا با چشم قابل رویت نیستند، در بتن ایجاد شوند. بتن هوادار معمولا در محدوده ی 4 % الی 8 % هوا دارد. حباب های هوا در بتن به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

•  حباب های غیرعمدی که درشت تر از 0.05 میلیمتر و اکثرا با ابعادی در حدود چندین میلیمتر هستند.

• حباب های عمدی که ریز تر از 0.05 میلیمتر هستند.

وجود حباب های غیرعمدی در بتن اجتناب ناپذیر بوده و این حباب ها کم و بیش در بتن ایجاد می شوند. ویبره کردن بتن بدین منظور صورت می گیرد که حباب های هوای غیرعمدی را در بتن به حداقل ممکن برساند. اما عملا حباب های هوا هیچ وقت در بتن به صفر نمی رسند. حتی زمانی که از مواد مضاف هوازا استفاده می شود، در کنار ایجاد حباب های ریز هوا، وجود حباب های درشت هوا (حباب های هوای غیرعمدی) در بتن اجتناب ناپذیر است و از 4 الی 8 درصد هوای ایجاد شده در بتن، ممکن است 1 الی 2 درصد آن حباب های غیر مفید و درشت هوا باشد.

با ویبره کردن ابتدا این حباب های درشت تا حدی خارج می شوند. اما اگر ویبره بیش از حد انجام شود، قسمتی از حباب های ریز عمدی نیز از بتن خارج می شوند. ماده افزودنی هوازا بتن، به منظور ایجاد عمدی حباب های ریز میکروسکپی در بتن استفاده می شود. این حباب ها کارایی و نفوذپذیری بتن تازه را افزایش میدهند.

هوازای بتن AIR C100 محصولی از شرکت بتن کاور است که با هدف تولید حبابهای ریز در بتن تولید شده است. از مزایای استفاده از این محصول میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• • افزایش دوام بتن

• • کاهش آب مصرفی بتن بدون کاهش کارایی

• • افزایش مقاومت بتن در برابر سیکل های ذوب و انجماد

• • کاهش ترک خوردگی بتن

مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها)

سیمان برای واکنش شیمیایی هیدراتاسیون تنها به 23 تا 27 درصد وزن آب در طرح اختلاط بتن نیاز دارد. 73 الی 77 درصد باقیمانده آب در بتن صرف روانسازی و افزایش کارایی بتن می گردد. این آب باقیمانده که آب اضافی یا آب آزاد نامیده میشود پی از سخت شدن بتن به تدریخ بخار شده و حجم اشغال شده توسط آن به حفره های خالی در بتن سخت شد تبدیل میگردد که خود کاهش باربری و دوام بتن را موجب میگردد.

روان کننده ها مواد آلی یا با ترکیب مواد معدنی هستند که با کاهش آب اضافی روانی بتن را حفظ میکنند. روان کننده ها در بتن عملکرد فیزیکی داشته و وارد واکنشهای شیمیایی بتن نمی شوند پس تاثیری بر آب مصرفی واکنش هیراتاسیون ندارند. مکانیزم کلی عملکرد این افزودنی ها، کاهش کشش سطحی آب و نیروهای جاذبه بین ذرات و کمک به جدایی و بهبود پخش شوندگی دانه های سیمان از یکدیگر است. 

روان کننده ها معمولا در سه سطح معمولی، قوی و بسیار قوی با نامهای روان کننده، فوق روان کننده و ابر روان کننده تولید و نامگذاری میشوند.

ابر روان کننده و کاهنده قوی آب PCN240 تولیدی شرکت بتن کاور یکی از افزودنی های بسیار قوی کاهنده آب است که بر پایه پلی کربوکسیلات اتر با کاهندگی شدید نسبت آب به سیمان نقش مهمی در مقامت نهایی و افزایش کارایی و اسلامپ بتن در هوای معتدل دارد. دوز مصرف پیشنهادی این محصول نیم تا یک و نیم درصد وزن سیمان و مواد جایگزین سیمان می باشد. این محصول از افزودنی های بتن نسب آب به سیمان را بین 20 تا 28 درصد کاهش میدهد.

افزودنی های ضدیخ بتن

انواع ضدیخ بتن جزو افزودنی بتن هوای سرد می باشد. افزودنی های ضدیخ بتن معمولا در مواردی به کار می روند که امکان یخ زدن بتن ها تازه وجود داشته باشد. (معمولا دمای زیر صفر درجه ) ضدیخ ها دمای انجماد آب را بسته به میزان مصرف آن ها، پایین می آورند هرچه ضدیخ بیشتری مصرف شود دمای انجماد پایین تر می آید.

توجه شود که ضد یخ باعث می شود که بتن در دمای زیر صفر درجه یخ نزند ولی از آن جا که واکنش های هیدراسیون سیمان به دمای مناسب معمولا بیشتر از 4درجه سانتیگراد نیاز دارد، معمولا استفاده از ضدیخ چندان به انجام واکنش کمک نمی کند.

در حقیقت استفاده از ضدیخ به صورت عمده از یخ زدن جلوگیری می کند و انجام واکنش ها را کند کرده تا زمانی که دمای مناسب فراهم شده و واکنش با سرعت عادی انجام پذیرد. بنابراین از بتنی که به همراه ضدیخ دردمای زیر صفر درجه ریخته شده است، نباید انتظار داشت در مدت چند روز سفت و سخت شود و این زمان ممکن است به مراتب افزایش یابد.

استفاده از ضدیخ در بتن همچنین باعث کاهش مقاوم نهایی بتن می شود. میزان مصرف ضدیخ، براساس توصیه کارخانه ی سازنده تعیین می شود.

ضدیخ بتن یک افزودنی برای بتن ریزی در هوای سرد و فصل سرما است. واکنش شیمیایی هیدراتاسیون آب و سیمان تا زمانی میتواند ادامه یابد که آب در حالت مایع است. آب در دمای کمتر از صفر درجه سانتیگرد یخ زده و واکنش هیدراتاسیون متوقف میشود. لذا اولین نیاز بتن ریزی در هوای سرد کاهش نقطه انجماد آب می باشد.

هوای سرد علاوه بر تاثیر بر انجماد آب، سرعت واکنش هیدراتاسیون را نیز کاهش میدهد. حال اکر این واکنش که خود یک واکنش گرمازا است با سرعت بیشتری انجام شود به نوعی به افزایش درجه حرارت بتن و سرعت بخشیدن به واکنش آب و سیمان کمک میکند.

بنابراین در تهیه مواد افزودنی ضد یخ جهت بتن ریزی در هوای سرد هر دو عامل جلوگیری از انجماد آب و افزایش سرعت هیدراتاسیون منظور شده است.

شرکت بتن کاور برای بتن ریزی در هوای سرد دو محصول یکی برای بتن آرمه و دیگری برای ملات و بتن بدون فولادگذاری تولید می کند. مشخصات این افزودنی های ضدیخ بتن در جدول زیر ارائه شده است:

ماده افزودنی قوام دهنده بتن

ماده افزودنی قوام دهنده بتن، به منظور افزایش لزجت بتن (افزایش روانی بتن) و جلوگیری از جداشدگی سنگ دانه های بتن در مخلوط های بتنی با اسلامپ بالا مورد استفاده قرار میگیرد. این محصول جهت تهیه بتن خود تراکم بدون نیاز به ویبره استفاده می شود.

افزودنی قوام دهنده بتن VISCO C22 محصول دیگری از بتن کاور است. این محصول بصورت مایع بوده و بمنظور افزایش قوام و چسبندگی در بتن تازه مورد استفاده قرار میگیرد. از مزایای این محصول می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• • امکان ساخت بتن های خو دتراکم (ssc)

• • پمپاژ و بتن ریزی آسانتر

• • مقاومت در برابر جدا شدگی سنگدانه های بتن

• • سطح ظاهری بهتر

• • حفظ همگنی و یکنواختگی بتن

ماده افزودنی الیافی بتن

الیاف در بتن به دو منظور میتواند مورد استفاده قرار گیرد.

• • بتن الیافی، نوعی بتن مسلح است که الیاف جایگزین فولادگذاری در بتن آرمه شده و باعث تقویت بتن در کشش میشود.

• • استفاده از الیاف به عنوان فیلر جهت جذب نیروهای کششی حاصل از جمع شدگی بتن و کاهش ترک خوردگی بتن

انواع الیاف در انواع پرو پیلنی، فولادی، شیشه ای، کربنی و پلی استری جهت استفاده در بتن تولید می شوند. از این بین الیاف پلیمری پرو پیلن رایج تر بوده و بیشترین استفاده را دارد.

الیاف پلیمری پرو پیلن PPF612 خواص بتن را از جهت کاهش ترکخوردگی ناشی از جمع شدگی و تحمل ابساط و انقباضهای حرارتی بهبود میبخشد. این الیاب آب را به خود جذب نمیکند پس استفاده از آن در طرح اختلاط بتن نسبت آب به سیمان را افزایش نخواهد داد.

قیمت و خرید افزودنی های بتن

در خرید افزودنی های بتن بیش از اینکه به قیمت محصول توجه داشته باشید بایدبه کیفیت و غلظت مناسب محصول توجه کنید. حداکثر دوز مصرف مواد افزودنی بتن نسبت مشخصی از وزن سیمان در طرح اختلاط بتن است. لذا با فرض تهیه محصول با کیفیت و غلظت پایین تر نمیتوان از مقدار بیشتری از ماده افزودنی در جهت جبران کمی غلظت آن استفاده کرد.

نکته مورد اهمیت دیگر تخمین مقدار مورد نیاز ماده افزودنی جهت سفارش خرید است. دوزهای پیشنهادی در توضیحات هر محصول تقریبی بوده و دوز دقیق باید در آزمایشگاه بتن تعیین گردد. بنابراین بهترین راه برای برآورد مقدار ماده افزودنی مورد نیاز مشاوره با تولید کننده ی محصول است.

سعی کنید از تولید کنندگان معتبر مثل شرکت بتن کاور و با گرفتن مشاوره از کارشناسان مجرب همان شرکت اقدام به خرید محصولات افزودنی های بتن نمایید.