معرفی افزودنی بتن

افزودنی بتن، مواد شیمیایی یا طبیعی هستند که در هنگام اختلاط بتن به آن اضاف می‌شوند تا کارایی بتن را بالا برده و دوام آن را افزایش دهند. در یک تعریف کلی از آن، می‌توان گفت که ماده‌ای است به غیر از سیمان پرتلند، سنگدانه‌ها و آب که به صورت گرد (پودر) یا مایع که به عنوان یکی از مواد اولیه‌ی بتن، به آن افزوده می‌شود. افزودنی‌ها تنوع زیادی دارند و هرکدام خواص ویژه‌ای را به بتن می‌دهند. هرکدام از این افزودنی‌ها کاربردهای متفاوتی دارند که در نهایت جهت بهبود بخشیدن به عملکرد بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خاصیت این افزودنی‌ها

• بهبود روند کسب مقاومت اولیه
• کنترل واکنش‌های قلیایی که بین سیمان و سنگدانه رخ می‌دهد
• افزایش زمان گیرش
• افزایش کارایی بدون نسبت آب به سیمان
• تولید بتن مقاوم در برابر یخ زدگی و آب شدن مکرر

آیا می‌توان بدون استفاده از افزودنی‌های بتن، خواصی در آن ایجاد کرد؟

در پاسخ به این سوال باید بگوییم که بله، شما می‌توانید با انتخاب مصالح مناسب و نسبت‌های مطلوب اختلاط و رعایت جنبه اقتصادی، بدون استفاده از مواد افزودنی برخی خواص را در افزودنی‌ها ایجاد کنید. برای همین بهتر است که بدانید خواص افزودنی بتن چیست؟ این خواص که بدون استفاده از مواد افزودنی بدست می‌آید عبارتند از:

• کارایی
• مقاومت
• قابلیت پرداخت
• پایایی و توان آب بندی

تاریخچه افزودنی بتن

افزودنی بتن حباب هوا ساز یکی از اولین انواع افزودنی‌های بتن است که در دهه ۱۹۴۰به‌وجود آمد. این ماده بیشتر در مناطقی که هوای متناوب زیر صفر رفته داشتند و آب در بتن یخ می‌زد، مورد استفاده قرار می‌گرفت. ساخت افزودنی‌های فوق روان کننده نیز که در ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سال ۱۹۶۰ در ژاپن و سپس نوع ملامین آن و بعدا در آلمان به بازار آمد، شاید نقطه‌ی عطفی به شمار برود که در صنعت افزودنی‌های بتن پیش آمد.

افزودنی های بتن در آن سال‌ها عمدتا برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته می‌شده‌اند و چندین سال بعد، با پیدایش بتن‌هایی با مقاومت بیشتر، نقش این افزودنی‌ها پر رنگ تر شد. امروزه افزودنی‌ها به منظور بخشیدن خواص گوناگونی به بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع افزودنی بتن

طور کلی این افزودنی‌ها به دو دسته افزودنی شیمیایی و معدنی تقسیم می‌شوند. نکته قابل توجه در مورد انواع مواد افزودنی بتن این است که انواع گریدهای بتن و کاربرد آن‌ها ممکن است بر مقدار استفاده از این مواد تاثیر گذار باشند. به طور کلی انواع افزودنی بتن عبارتند از:

1. افزودنی بتن کاهنده آب
2. افزودنی بتن روان کننده
3. افزودنی بتن دیرگیر کننده
4. افزودنی بتن زودگیر کننده
5. افزودنی بتن حباب ساز
6. افزودنی بتن قوام آور
7. افزودنی بتن آب بند یا نم بند
8. افزودنی بتن کاهنده جمع شدگی
9. افزودنی بتن کاهنده خورندگی
10. افزودنی بتن گاز ساز
11. افزودنی بتن پاششی
12. افزودنی بتن عمل آوری

که این مواد در دو دسته‌ی مواد افزودنی شیمیایی و معدنی به شرح زیر قرار می‌گیرند:

افزودنی های بتن شیمیایی

منظور از شیمیایی بودن مواد افزودنی بتن این است که این مواد به صورت صنعتی و شیمیایی تولید شده و شامل دسته بندی‌های گوناگونی است که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. در جدول زیر انواع مواد افزودنی بتن شیمیایی تک منظوره و چند منظوره را مشاهده می‌کنید.

مواد افزودنی تک منظوره

اگر مواد افزودنی تنها بر روی یکی از خواص بتن تازه یا سخت شده تاثیر بگذارد، مواد افزودنی تک منظوره نام خواهند گرفت.

افزودنی بتن کاهنده‌ی آب (شامل روان کننده‌ها و فوق روان کننده‌ها)

از این مواد جهت کاهش مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن یا افزایش آن به کار می‌رود. از دیگر کاربردهای این مواد می‌توان به:

• کاهش میزان آب مصرفی در بتن به ازای کارایی ثابت بتن و ملات
• کاهنده‌های معمولی حداقل ۵% و کاهنده‌های قوی حداقل ۱۲% آب مصرفی در بتن را کاهش می‌دهند.
• معمولا در بتن حباب ایجاد می‌کنند که حداکثر حباب های مجاز ۷% در بتن حباب‌دار و ۳% در بتن معمولی است.
• اگر این افزودنی جهت کاهش نسبت آب به سیمان در بتن با اسلامپ ثابت مورد مصرف قرار بگیرد، سبب افزایش مقاومت فشاری، کاهش جمع شدگی و کاهش نسبی نفوذ پذیری بتن می‌شود.

اشاره کرد.

افزودنی بتن کندگیر کننده

این مواد افزودنی بتن به منظور:

• به تاخیر انداختن گیرش بتن
• جبران اثر تسریع کنندگی گرمای هوا بر گیرش بتن
• به تعویق انداختن گیرش اولیه‌ی بتن یا دوغاب سیمان در شرایط بحرانی و دشوار بتن ریزی
• حمل بتن در مسافت‌های طولانی
• به تاخیر انداختن روند گیرش بتن حداقل ۱.۵ و حداکثر ۳ ساعت

افزودنی بتن تندگیر کننده

موارد استفاده:

• افزایش سرعت گیرش اولیه‌ی بتن
• سرعت بخشیدن به سخت شدگی بتن (به عنوان ضد یخ شناخته می‌شوند)
• افزایش سرعت هیدراتاسیون سیمان
• افزایش مقاومت بتن

کلسیم کلرید از ارزان‌ترین و رایج‌ترین مواد به کار رفته در افزودنی‌های زودگیر کننده است.

افزودنی بتن آب بند یا نم بند

• موارد استفاده:
• ساخت بتن مقاوم در برابر نفوذ آب و رطوبت
• خاصیت زودگیری بتن به منظور سخت شدگی اولیه بتن

این افزودنی در سه حالت مایع، پودر و خمیری موجود است. مواد تشکیل دهنده‌ی این ماده عبارتند از: آمونیوم سولفات، زینک سولفات، آمونیوم کلراید، کلسیم کلراید و سیلیکات سودا. این ترکیبات از لحاظ شیمیایی، مواد پرکننده‌ی فعال منافذ هستند.

افزودنی بتن گازساز

موارد استفاده:

• به وجود آوردن حباب‌های ریز در بتن با واکنش با هیدروکساید ناشی از هیدراتاسیون سیمان جهت جلوگیری از نشست و در بتن
• ساخت بتن سبک

پودر آلومینیوم، کربن فعال و هیدروژن پراکساید از جمله افزودنی‌های گازساز شناخته می‌شوند. میزان حباب‌های گاز تشکیل شده در بتن به عواملی همچون: میزان افزودنی مورد استفاده، ترکیبات شیمیایی سیمان، دما، میزان ریزدانه بودن و … بستگی دارد.

افزودنی‌ بتن ضد حباب هوا

افزودنی ضدحباب هوا به منظور حذف حباب‌های هوای اضافی که در بتن ایجاد شده، مورد استفاده قرار می‌گیرد. وجود برخی از سنگدانه‌ها موجب آزاد شدن گاز در بتن می‌شود و سبب می‌شود که هوای ایجاد شده در بتن از حد مجاز بالاتر برود و برای بتن مفید باشد. مواد به کار رفته در این افزودنی عبارتند از: تری بوتیل فسفات، سیلیکون‌ها، الکل غیر محلول در آب و … .

افزودنی بتن حباب ساز

افزودن این مواد به بتن سبب ایجاد حباب بسیار ریز غیر مرتبط با هوا در بتن می‌شود. قطر این حباب‌ها کمتر از ۰.۰۵ میلی‌متر است. این مواد سبب بهبود پایایی بتن در برابر رطوبت، یخ زدگی، آب شدن مکرر و مواد شیمیایی یخ‌زا می‌شود. در نهایت کارایی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده را افزایش می‌دهد.

روش‌های تولید حباب‌ها در افزودنی بتن حباب ساز

1. استفاده از سیمان حباب زا
2. توسط یک ماده‌ی افزودنی حباب زا
3. ترکیب دو روش ابتدایی
4. استفاده از مواد افزودنی نگهدارنده آب

افزودنی بتن ضد انبساط سنگدانه‌های قلیایی

واکنش سیمان قلیایی و سیلیکای موجود در سنگدانه‌ها سبب انبساط سنگدانه‌های قلیایی در بتن می‌شود. در نتیجه‌ی این واکنش ماده‌ای ژله‌ای مانند تولید می‌شود که باعث انبساط حجمی بتن شده و بتن ترک خورده و از هم گسسته می‌شود. این افزودنی جهت جلوگیری از این پدیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برخی مواد استفاده از بتن حباب هواساز نیز می‌تواند کارآمد باشد. افزودنی‌هایی که جهت کاهش ریسک انبساط سنگدانه‌های قلیایی استفاده می‌شوند، عموما دارای پودر آلومینیم و نمک لیتیوم هستند.

افزودنی بتن ضد آب شستگی

از این افزودنی‌ها اغلب برای سازه‌های بتنی مدفون در آب استفاده می‌شود. افزودنی بتن ضد آب شستگی برگرفته از لاستیک‌های طبیعی و مصنوعی و غلیظ کننده‌های پایه سلولزی هستند. از این افزودنی‌ها جهت:

• مقاوم سازی بتن در برابر شستگی تحت فشار آب
• افزایش خواص چسبندگی بتن

مورد استفاده قرار می‌گیرد.

افزودنی بتن بازدارنده خورندگی

از آن جهت که خوردگی فولاد در سازه‌های بتن مسلح بسیار رایج است، و این اتفاق زمانی شدیدتر می‌شود که سازه در معرض آب شور، فیوم‌های صنعتی و کلرایدها قرار داشته باشد، از این افزودنی‌ها جهت جلوگیری و کاهش این خوردگی در بتن‌های مسلح استفاده می‌شود.

انواع افزودنی بتن بازدارنده خوردگی

• سدیم بنزوات
• سدیم نیترات
• سدیم نیتریت

افزودنی بتن چسباننده

جهت چسباندن و اتصال میان سطوح بتن سخت شده‌ی قبلی و بتن تازه و جدید، از این نوع افزودنی استفاده می‌کنند. اگر بتن تازه روی سطح بتن سخت‌شده ریخته شود، فشارهای شدید در محل اتصال این دو بتن ممکن است سبب شکست‌هایی در بتن شود. برای جلوگیری از این شکست، از این افزودنی‌ها قبل از ریختن بتن تازه روی بتن سخت شده یا در ملات استفاده می‌کنند. از این افزودنی برای تعمیرات و … استفاده می‌کنند. افزودنی‌های بتن چسباننده از نمونه‌های امولسیون‌های آب هستند که از لاستیک‌های طبیعی و مصنوعی همچون: پلی وینیل کاراید، پلی وینیل استات و … تشکیل شده است.

افزودنی بتن ضد قارچ، ضد باکتری و ضدعفونی کننده

این افزودنی‌ها جهت جلوگیری از رشد باکتری‌ها، میکروب‌ها و قارچ‌ها در بتن سخت‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرند. فنول پلی هالوژنات، ترکیبات مس و امولسیون‌های دی الدرین از نمونه‌های این افزودنی‌ها هستند.

مواد افزودنی چند منظوره

اگر مواد افزودنی بر روی چند مورد از خواص بتن تازه یا سخت شده تاثیر بگذارد، به مواد افزودنی چند منظوره نام خواهد گرفت. مواد افزودنی چند منظوره از نمونه‌های مواد افزودنی بتن می‌باشد.

مواد افزودنی معدنی

این مواد به صورت ذرات بسیار ریز معدنی هستند که سبب بهبود بخشیدن به برخی از خواص و یا تامین خواص ویژه‌ای در بتن می‌شوند. این نوع افزودنی‌ها قادرند که کارایی و انسجام بتن تازه و همچنین مقاومت بتن سخت شده را بهبود بخشند و حتی رنگ بتن را تغییر دهند. مواد افزودنی معدنی در سه دسته قرار می‌گیرند:

1. پوزولان‌ها
2. افزودنی‌های معدنی خنثی و رنگدانه‌های بتن
3. افزودنی های شبه سیمان بتن

پوزولان چیست؟

پوزولان‌ها عبارتند از مواد سیلیسی یا آلومینیومی که به تنهایی فاقد قدرت چسبندگی هستند. اما اگر این متریال به خوبی آسیاب شوند، می‌توانند شبیه ذرات ریز به شکل سیمان در آمده و در این صورت در مجاورت رطوبت و دمای متعارف با هیدروکسید کلسیم، واکنش نشان دهند. پوزولانه‌ها در صورتی خاصیت چسبندگی پیدا می‌کنند که ساختارشان تا حدودی شبیه ترکیباتی باشد که در اثر هیدراسیون سیمان پرتلند تولید می‌شوند.

افزودنی بتن پوزولانی

این نوع افزودنی معمولا در بتن‌های چگال مود استفاده قرار می‌گیرد. از بتن چگال نیز در ساخت دیوار حائل مانند: سدها، مخازن آب و … استفاده می‌شود. مزیت‌های استفاده از این افزودنی در بتن نیز عبارت است از:

• کاهش گرمای ناشی از هیدراتاسیون و ترک‌های حرارتی
• کاهش ریسک قلیایی شدن سنگدانه‌ها، آب شستگی و حملات سولفاتی

افزودنی بتن پوزولانی در دو نوع طبیعی و مصنوعی وجود دارند.

پوزولان‌های طبیعی

این نوع پوزولان‌ها شامل خاکسترهای آتشفشان‌های غیر بلورین مانند شیل‌ها، پامیستی‌ها، خاک دیاتومه و … می‌باشند.

پوزولان‌های مصنوعی

نام دیگر این پوزولان‌ها، پوزولان‌های صنعتی می‌باشد که شامل خاکستر نرم، خاکستر زغال سنگ نرم شده، دوده سیلیس و … هستند.

به جز انواع افزدنی بتن که تا به اینجا به بررسی آن‌ها پرداختیم، نوع دیگری از افزودنی‌ها وجود دارند که به شکل الیاف هستند. الیاف بتن شامل انواع الیاف پلیمری، فلزی، معدنیريال طبیعی و مصنوعی می‌شوند.

آزمایشاتی که روی افزودنی بتن انجام می‌شود

افزودنی‌های بتنی که قرار است در بتن مورد استفاده قرار بگیرند، باید تحت یک سری آزمایشات قرار گرفته که ویژگی بتن را مورد برسی قرار می‌دهند. مواردی که مورد آزمایش قرار می‌گیرند، عبارتند از:

چگونه باید از افزودنی بتن نگهداری کرد؟

در زمان نگهداری از افزودنی‌های بتن باید به نکات زیر توجه کنید:

• باید در شرایط مناسب و با رعایت دستورالعمل‌های اعلام شده از طرف سازنده، نگهداری شود.
• برخی از افزودنی‌ها به دلیل از دست دادن کیفیت نباید به مدت طولانی نگهداری شوند.
• در صورت وجود تردید به مواد افزودنی، باید نسبت به انجام آزمایشات مربوط به این مواد اقدام کنید.

چه نوع افزودنی بتن را انتخاب کنیم؟

در زمان خرید افزودنی بتن باید دانش درست از بتن و افزودنی‌ها و همچنین تاثیرات متقابلی که این دو بر هم می‌گذارند، داشته باشید. از جمله نکات و جوانبی که در زمان انتخاب این محصول باید به آن دقت کنید عبارتند از:

• طرح اختلاط
• کیفیت سیمان و سنگدانه
• محیط اجرایی
• حجم بتن ریزی
• زمان بندی پروژه

علاوه بر این، برای مصرف افزودنی‌ها باید حتما به مشاوران و افراد آگاه به دانش شناخت این مواد مراجعه کنید و تنها بسنده کردن به برگه‌ی فنی محصول کافی نیست.

سخن پایانی

در آخر باید بگوییم که افزودنی بتن با بهبود خواص بتن، سبب استفاده‌ی هرچه بیشتر از این مصالح در صنعت ساختمان سازی شد. ما در این مقاله سعی کردیم که تمام نکات مربوط به افزودنی های بتن را به شما ارائه دهیم.