«افزودنیهای بتن»
مقدمه
بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن و فولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.
با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزولانها،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشار هیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.
مواد تشکیل دهنده بتن
سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند و سیمان یک چهارم
سیمان (Cement)
آب (Water)
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود اورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm می‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند.
مقدار آب مصرفی
مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمیکند و واکنش نداده باقی میماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی میماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.
مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف میشود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولا نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ میشود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ میکند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد(کمبود رطوبت) سنگدانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا (Saturated Surface Dry) است.
کاربرد مواد افزودنی بتن
علت رشد زیاد کاربرد مواد افزودنی آن است که این مواد قادرند امتیازات فیزیکی و اقتصادی قابل ملاحظه ای برای بتن ایجاد نمایند. این امتیازات شامل بوجود آمدن امکان کاربرد بتن در شرایطی که پیش از آن مشکلات قابل توجه یا حتی غیرقابل حل وجود داشت نیز می گردد. مواد افزودنی همچنین امکان استفاده از گسترة وسیع تری از مواد متشکله در مخلوط بتن را بوجود می آورند و در حالیکه مواد افزودنی همیشه ارزان قیمت نمی باشند. ولی اجباراً باعث هزینه های اضافی نمی گردند، زیرا کاربرد آنها می تواند منجر به صرفه جویی اقتصادی گردد.
در عمل مواد افزودنی بصورت محصولات تجاری عرضه می شوند و در بعضی موارد، بروشورهای تبلیغاتی حاوی ادعاهای متفاوت و گسترده ای از فواید این مواد می باشند، در حالیکه این ادعاها ممکن است صحت داشته باشند ولیکن برخی از این فواید بصورت غیرمستقیم و بعنوان عواقب شرایط ویژه اتفاق می افتند و لذا مهم است که قبل از مصرف این مواد اثرات ویژة آنها شناخته شوند.
نکاتی چند در مورد مواد افزودنی:
مواد افزودنی می توانند بصورت جامد یا مایع مصرف شوند که حالت مایع آن بیشتر متداول است. زیرا مایع سریعتر و بصورت یکنواخت تر در جریان مخلوط نمودن بتن پخش می شود. مقدار مصرف مواد افزودنی مختلف که معمولاً بصورت درصدی از جرم سیمان مخلوط بیان می شود توسط تولیدکنندگان آنها توصیه شده است؛ اما این مقادیر مصرف، اغلب برحسب شرایط متغیرند. قدرت تأثیر هر مادة افزودنی می تواند برحسب مقدار مصرف آن در بتن و نیز مواد متشکلة مخلوط تغییر نماید.
مواد افزودنی کندگیرکننده (Re tarders)
افزودنی هایی وجود دارند که کار گیرش بتن را به تأخیر می اندازند. در مورد چنین افزودنی هایی در ASTM B 494_82 و BS 5075 توضیح داده شده است.
کندگیرکننده ها در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کم می شود و نیز برای جلوگیری از ایجاد ترک های ناشی از گیرش بتن در بتن ریزی های متوالی، مفید می باشند. معمولاً با یک اضافه کردن یک مادة افزودنی کندگیرکننده در سختی بتن تأخیر ایجاد می شود و این خاصیتی است که در ایجاد سطح پرداخت شده مفید می باشند.
کاربرد کندگیرکننده ها در بعضی مواقع می تواند بر طراحی و روش اجرای سازه اثر بگذارند. مکانیسم عمل کندگیرکننده ها هنوز بصورت قطعی روشن نشده است. احتمال دارد که که این مواد، رویش بلورها یا مورفولوژی را اصلاح نمایند، بصورتی که بوسیلة سطح غشاهای سیمان هیدارته، که به سرعت تشکیل می شوند، جذب گردیده و رویش هسته های هیدروکسیدکلسیم را کند می نمایند. این اثرات باعث ایجاد موانع مؤثرتری برای هیدارتاسیون بیشتر، در مقایسه با حالتی که کندگیرکننده، وجود نداشته باشد، می گردد.
مواد افزودنی تسریع کننده (accelevators)
تسریع کننده ها افزودنی هایی هستند که سخت شدگی بتن را تسریع می کنند. و مقاومت اولیة بتن را بالا می برند. این نکته قابل توجه است که لزومی ندارد افزودنی ها اثر بخصوصی روی زمان گیرش داتشه باشند، هرچند در عمل زمان گیرش بوسیلة افزودنی هایی که در ASTM و BS به عنوان تیپ A طبقه بندی شده اند کاهش می یابد.
در ضمن افزودنی های تندگیرکننده ای هم وجود دارند که مخصوصاً زمان گیرش را کم می کنند. نمونه ای از افزودنی های تندگیرکننده، کربنات سدیم است که به منظور ایجاد گیرش سریع در پلاسترهای سیمانی مورد استفاده در نماها بکار می رود و با ایجاد گیرش سریع، کارهای تعمیراتی سریع را امکان پذیر می سازد.
کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئوروسدیم، آلومینات سدیم و نمک های آهن نمونه های دیگری از افزودنی های تسریع کننده می باشند که باید برای استفاده از هر کدام آنها مطالعاتی کامل از نتایج کارشان هست.
مواد افزودنی کاهش دهندة آب (روان کننده ها) (Plasticizers)
همانطور که از اسم این مواد معلوم است، اثر این مواد کاهش دادن میزان آب مصرفی در اختلاط بتن می باشد. ـ البته با حفظ کارایی و یا حتی بهبود کارایی بتن ـ این مواد همانگونه که بیان شد نسبت آب به سیمان را پایین می آورند و تا حدی اثر نامطلوب استفاده از یک دانه بندی نامناسب برای تولید و تهیة بتن را بهبود می بخشد.
در ضمن این مواد افزودنی را می توان در بتن پمپ شده که توسط «قیف و لوله» یکدفعه ریخته و مصرف می شوند بکار برد.
دو گروه اصلی مواد افزودنی روان کننده عبارتند از:
الف) اسیدهای لیگنو لفونیک و نمک های آنها
ب) اسیدهای هیدروکسی کربوکسلیک و نمک های آنها
اصلاحات و مشتقات این مواد به عنوان روان کنندة کندگیرکننده عمل نمی کنند و حتی ممکن است رفتار تسریع کنندگی داشته باشند.
قلیل دهنده های آب به سه منظور زیر بکار می روند:
- رسیدن به مقاومتی بالاتر، نسبت به بتن بدون افزودنی، با کاهش نسبت آب به سیمان و یک کارایی ثابت.
- رسیدن به یک کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتاً کاهش حرارت هیدراتاسیون در تودة بتن.
- افزایش کارایی و سادگی بتن ریزی در قالب هایی با آرماتور انبوه و موقعیت های غیرقابل دسترسی
مواد افزودنی روان کننده با پراکنده کردن ذرات سیمان در بین مخلوط بتن علاوه بر اینکه باعث می شوند ذرات سیمان با آب بیشتر تماس پیدا کنند، هیدراتاسیون سیمان را نیز بهتر می کنند و به همین خاطر در درازمدت مقاومت بتنی که با مواد روان کننده ساخته شده به مراتب بیشتر یک بتن معمولی است و تأثیر کوتاه مدت این مواد بیشتر بر روی سیمان هایی دیده می شود که مقدار C3A در آنها کم است.
باید به این نکته توجه کرد که اگر از مواد روان کننده به درستی و با یک نسبت مناسب استفاده شود، دوام بتن در درازمدت بیشتر می شود و هیچ گونه اثر دیگری بر روی بتن بخاطر استفاده از این مواد مشاهده نمی شود.
مواد افزودنی فوق روان کننده (Superplasticizers)
این مواد یکی از جدیدترین و مؤثرترین انواع تقلیل دهنده های آب می باشند که در امریکا به عنوان روان کننده های قوی و در ASTM بعنوان تیپ «F» نامگذاری شده اند.
افزودنی هایی هم وجود دارند که در ضمن تقلیل آب به میزان زیاد باعث مقداری تأخیر در گیرش هم می شوند و به عنوان تیپ G طبقه بندی شده اند.
مصرف این نوع افزودنی ـ فوق روان کننده ها ـ معمولاً بیشتر از مصرف متداول برای روان کننده های عادی می باشد و از اثرات جنبی نامطلوب آن هم بطور چشمگیری کاسته شده است.
مواد افزودنی آب بند کننده
بتن به دلیل وجود کشش سطحی در منافذ موئینة خمیر سیمان هیدارته شده، آب را از طریق مکش موئینه به داخل کشیده و جذب می نماید. هدف مواد افزودنی آب بند کننده جلوگیری از این نفوذ آب به داخل بتن است. عملکرد آنها تا حد زیاد به آن بستگی دارد که یا فشار اعمال شده توسط آب کم باشد، و یا بالا آمدن موئینة آب، یا آنکه فشار هیدرواستاتیک اعمال شده باشد.
مواد افزودنی آب بند کننده می توانند به چندین صورت عمل نمایند، اما اثر اصلی آنها آب گریز نمودن بتن است. مفهوم این عمل آنست که زاویة تماس بین آب و دیواره های منافذ موئینه افزایش یابد به طوری که آب از منافذ به بیرون رانده شود.
افزودنی های چسبنده
این نوع افزودنی ها امولسیون های پلیمری هستند که چسبندگی بتن تازه را به بتن سخت شده افزایش می دهند و لذا بیشتر برای کارهای تعمیراتی بکار می روند. امولسیون ها یک محلول کلوئیدی از پلیمرها در آب هستند و با استفاده از آنها بتنی با شیوة (LMC) یا با پلیمر (PPCC) تولید می شود. اگر چه پلیمرها گران قیمت اند ولی مقاومت کششی و نیز دوام بتن را افزایش می دهند، همانگونه که چسبندگی را افزایش می دهند.
مواد افزودنی هوازا
مواد افزودنی هوازا سبب می شوند حبابهای بسیار ریز هوا، در بتن ایجاد شود. به مواد افزودنی هوازا گاهی مواد مضاف ایجاد کنندة حباب هوا و به بتن حاصله در اصطلاح بتن هوادار می گویند.
قابل توجه است که حبابهای هوا در بتن به دو دسته اند:
- حبابهای غیرعمدی که درشت تر از 5% میلیمتر و اکثراً با ابعادی در حدود چندین میلیمتر هستند.
- حبابهای عمدی که ریزتر از 05/0 میلیمتر هستند.
قابل توجه است که وجود حبابهای غیرعمدی در بتن اجتناب ناپذیر بوده و این حبابها کم و بیش در بتن ایجاد می شوند. ويبره كردن بتن بدين منظور صورت مي گيرد كه حبابهاي هواي غير عمدي را در بتن به حداقل ممكن برساند اما عملا” هيچگاه حبابهاي هوا در بتن به صفر نمي رسد.حتی زمانیکه از مواد هوازا استفاده می شود، در کنار ایجاد حبابهای ریزهوا، وجود حبابهای درشت هوا در بتن اجتناب ناپذیر است و از 4 الی 8 درصد هوای ایجاد شده در بتن، ممکن است 1 الی 2 درصد آن حبابهای غیرمفید و درشت هوا باشد.
افزودنی های خاص در شرایط ویژه
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
افزودنی های معدنی بتن
پوزولانها
پوزولانها عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی و آلومینی که خود به تنهایی فاقد ارزش چسبانندگی بوده و یا دارای ارزش چسبانندگی کم هستند، اما به شکل بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم در دمای معمولی ترکیب‌هایی با خاصیت سیمانی به وجود می‌آورند.
واژه پوزولان از پوزولی (Pozzuoli) منطقه ای در ایتالیا گرفته شده كه حدود 2000 سال پیش برای اولین بار پوزولان در آنجا پیدا شده است.
اگر چه بتن داراي پوزولان، نسبت به بتن با سيمان پرتلند آهسته تر به مقاومت اولیه می رسد، اما مقاومت نهايي (ultimate strength) آن، برابر يا بيشتراز مقاومت بتن با سيمان پرتلند مي باشد.
مزایا:
مصرف مواد پوزولانی در بتن می‌تواند یک یا چند خاصیت مشروح زیر باشد:
کاهش میزان سیمان
کاهش سرعت و میزان حرارت حاصل از فرایند آب‌گیری سیمان
بهبود کارآیی بتن
افزایش مقاومت بتن
افزایش پایایی بتن از طریق کاهش نفوزپذیری
صرفه ی اقتصادی
بالابردن مقاومت در برابر حمله اسیدها و قلیایی سنگدانه ها
جلوگیری از ترک خوردن سطحی گسترده بتن
کاهش بتن ریزی
مساله اي كه تاكنون در كشور ما كمتر بدان توجه شده است، استفاده مجدد و مفيد از زوايد وضايعات اعم از معدني، صنعتي، كشاورزي در محيط، حياط را به مخاطره مي اندازد. و از همه مهمتر تعهد نسبت به آيندگان ايجاب مي كند كه تحقيقات جامعي بر روي مصارف ضايعات مختلف به عمل آمده و با ارائه راه حل هاي كاربردي نسبت به كاهش مصرف مواد اوليه و توليد ضايعات و به كارگيري ضايعات مختلف به عنوان ماده اوليه اقدام گردد. در ادامه به بررسي يكي از موارد استفاده از اين ضايعات در صنعت ساختمان، يعني در توليد سيمان، مي پردازيم.
خواص پوزولان ها
خواصي كه سيمان هاي پوزولاني به بتن مي دهند:
باعث تاخير در زمان گيرش بتن مي شوند. به همين دليل در سدها بيشتر از آنها استفاده مي شود، با استفاده از اين مواد مي توان ترك هاي حرارتي را كنترل كرد.كاهش نفوذپذيري، بهبود خواص فيزيكي و شيميايي، افزايش عمر مفيد سازه ها از ديگر خواص سيمان هاي پوزولاني است.لازم به ذكر است كه اكثر اين بتن را تا حدودي كاهش مي دهند كه با بكار بردن افزودني هايي مثل روان كننده ها يا فوق روان كننده ها مي توان از كاهش كارايي آن جلوگيري كرد.
تهیه شده از اینترنت
فهرست مطالب
مقدمه 1
مواد تشکیل دهنده بتن 4
کاربرد مواد افزودنی بتن 7
انواع مواد افزودنی 8
مواد افزودنی کندگیرکننده (Re tarders) 9
مواد افزودنی تسریع کننده (accelevators) 10
مواد افزودنی کاهش دهندة آب (روان کننده ها) (Plasticizers) 12
مواد افزودنی فوق روان کننده (Superplasticizers) 13
فوق روان کننده وکاهنده آب با عملکرد بالا بر پايه نفتالن 14
مواد افزودنی آب بند کننده 17
افزودنی های چسبنده 18
مواد افزودنی هوازا 18
افزودنی های خاص در شرایط ویژه 20
افزودنیهای شیمیایی بتن 21
افزودنی حباب هواساز 21
دیرگیرکننده 22
زودگیرکننده 23
روان‌کننده 24
کاهنده آب 24
افزودنی های معدنی بتن 25
پوزولانها 25
تاريخچه استفاده از چند پوزولان مصنوعي در سيمان پرتلند 27
انواع سيمان هاي پوزولاني 28
خواص پوزولان ها 31
افزودنی های شبه سیمان بتن 32
رنگ‌دانه‌های بتن 32
نقش افزودنیهای بتن درمقاوم سازی سازه ها 34
منابع 40
مقاله فوق دارای صفحه مشخصات، فهرست مطالب و 40 صفحه متن (در 
و 
) با رعایت کامل صفحه بندی می باشد. همچنین فونت های کار شده برای متن مقاله B Yagut(13) و برای تیترهای داخل مقاله B Jadid می باشند.
قیمت این مقاله 3200 تومان می باشد، جهت دریافت کامل متن مقاله (قابل ویرایش) بالای صفحه روی پرداخت و دریافت کلیک کنید
مشاهده فهرست مقالات عمران 
نوشته شده در 27 اردیبهشت 1401
لطفا پس از بهره مندی از مطالب فوق با نظر گرمت به من انرژی مثبت تزریق کن 🙂
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.