مواد افزودنی بتن موادی هستند که به مواد اصلی تشکیل دهنده بتن (سیمان ,آب و مصالح سنگی), کمی قبل از اختلاط بتن یا بعد از اختلاط بتن یا در حین اختلاط، به بتن یا ملات افزوده می شوند. مقدار مواد افزودنی بتن کم است و در تعیین نسبتهای اختلاط به حساب نمی آید. انواع افزودنی های بتن به دو صورت گرد و یا مایع هستند و ویژگی های بتن را تغییر می دهند.
طبق بند 9-22-4-4-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان مواد افزودنی بتن که برای تعدیل مشخصات بتن در موارد خاص به کار برده می شوند, باید عملکرد مطلوبشان, با انجام آزمون های خاص و بر اساس استاندارد افزودنی های بتن , تایید شود. مشخصات و ویژگی های افزودنی های بتن در استاندارد ملی 1-2930 و2-2930 آورده شده و باید رعایت گردند.
افزودنی های بتن به دو گروه تقسیم می شوند:
- مواد افزودنی معدنی بتن
- مواد افزودنی شیمیایی بتن
مواد افزودنی معدنی
افزودنی های معدنی بتن که به دو صورت طور طبیعی و یا از محصولات جانبی صنعتی هستند, به سه دسته مواد خنثی, مواد شبه سیمانی و پوزولانهای طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی می شوند. پوزولان های طبیعی خام و یا تکلیس شده بطور عمده شامل خاکسترهای آتشفشانی هستند؛ در حالیکه پوزلانهای صنعتی شامل خاکستر بادی و دوده سیلیس می باشند. افزودنی های معدنی بتن برای بهبود و اصلاح خواص و ویژگی های مخلوط های سیمانی در زمان اختلاط بتن به آن اضافه می شوند و مقدار این نوع از افزودنی های بتن معمولا بیش از 5 درصد وزن سیمان است. مهمترین کاربرد مواد افزودنی معدنی بتن عبارتند از :
- بهبود مقاومت بتن در برابر ترک خوردگی حرارتی به علت حرارات کمتر هیدراتاسیون
- افزایش مقاومت نهایی بتن، کارایی و دوام بتن و کاهش نفوذ پذیری بتن به منظور کنترل منافذ بتن
- کاهش مصرف سیمان و در نتیجه کاهش سرعت حرارت هیدراتاسیون
مواد افزودنی شیمیایی
افزودنی های شیمیایی بتن با مواد سیمانی در حین هیدراته شدن واکنش نشان می دهند و بر اساس نوع عملکردشان به سه دسته افزودنی های شیمیایی بتن با عملکرد فیزیکی , شیمیایی و فیزیکی-شیمیایی تقسیم می شوند.
دسته بندی افزودنی های شیمیایی
طبق استاندارد افزودنی های شیمیایی بتن ASTM- C 494-92 ، بر اساس تاثیر افزودنی های شیمیایی بتن و کارکرد اصلی مواد افزودنی شیمیایی بتن ، این افزودنی ها به هفت گروه اصلی تقسیم می شوند:
- افزودنی های شیمیایی بتن نوع A کاهنده آب مورد نیاز بتن
- افزودنی نوع B کند گیر کننده های بتن
- ماده افزودنی نوع C تسریع کننده های بتن
- افزودنی شیمیایی بتن نوع D کاهش دهنده آب و کند گیر کننده های بتن
- افزودنی شیمیایی بتن از نوع E کاهش دهنده آب و تسریع کننده های بتن
- مواد افزودنی شیمیایی بتن نوع F کاهنده شدید آب (فوق روان کننده بتن)
- مواد افزودنی شیمیایی بتن نوع G کاهنده شدید آب و کندگیر کننده (فوق روان کننده و کندگیر کننده بتن)
علاوه بر این افزودنی های شیمیایی بتن که در بالا عنوان شد، مواد افزودنی شیمیایی دیگری برای کاربردهایی مانند کم کردن حباب هوای بتن و یا حباب زا نمودن بتن، یا ضد باکتری کردن بتن و یا ضد آب کردن بتن وجود دارد.
کاهنده آب بتن | مواد روان کننده بتن و مواد فوق روان کننده بتن
افزودنی های کاهنده آب بتن برای افزایش روانی بتن در مقدار آب معین، یا کاهش مقدار آب مصرفی بتن با حفظ روانی بتن, یا هر دو مورد بکار می روند که به دو نوع کاهنده معمولی آب بتن (مواد روان کننده بتن) و کاهنده شدید آب بتن (مواد فوق روان کننده بتن) تقسیم بندی می شوند. کاهنده های معمولی آب بتن (مواد روان کننده بتن) حداقل 5 درصد و کاهنده های قوی آب بتن (فوق روان کننده های بتن وابر روان کننده های بتن) حداقل 12 درصد آب اختلاط بتن را در کارایی ثابت, نسبت به بتن شاهد کاهش می دهند. افزودنی های معمولی کاهنده آب بتن می تواند کند گیر کننده بتن و یا تسریع کننده گیرش بتن باشد؛ در حالی که کاهنده های قوی آب بتن معمولا عملکرد کند گیر کننده دارد.
Citric Acid Coluconic Acid Repeaiting unit of a lignosulphnate polymer
ساختار شیمیایی مواد کاهنده آب
حباب سازهای بتن | هوا سازهای بتن
کاربرد مواد حباب زا در بتن، تشکیل حباب های بسیار ریز هوا که بطور یکنواخت در حجم بتن و یا ملات توزیع می شوند، است. این حبابهای هوا باید پس از سرد شدن بتن یا ملات بتن در آن باقی بماند. کاربرد اصلی حباب سازهای بتن، افزایش دوام بتن در برابر رطوبت, یخ زدن و آب شدن های مکرر است. همچنین با مصرف حباب سازهای بتن، کارآیی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده به میزان قابل توجهی بیشتر می شود.
کند گیر کننده های بتن | افزودنی دیرگیر کننده بتن
افزودنی کندگیر کننده بتن با کند کردن روند آب گیری سیمان، عملا گیرش بتن را به تاخیر می اندازند و در شرایط آب و هوایی گرم، برای جبران شرایط بد دمای محیط و فراهم کردن امکان ریختن و پرداخت درست بتن استفاده می شود. مواد افزودنی کند گیر کننده بتن با غلبه بر اثرات زیان آور گیرش سریع بتن در اثر هوای گرم و کنترل گیرش واحدهای سازه ای بزرگ در زمان ریختن بتن در قالب، از تشکیل اتصال سرد جلوگیری می کند.
تسریع کننده گیرش بتن | افزودنی زودگیر کننده یا شتاب دهنده بتن
کاربرد افزودنی زودگیر کننده بتن، تسریع در گیرش بتن, یا رسیدن به مقاومت بتن در زمان کوتاهتر، یا هر دو می باشد. استفاده از افزودنی شتاب دهنده بتن در زمان بتن ریزی در هوای سرد، باعث سرعت بخشیدن به هیدراتاسیون سیمان می گردد و در نتیجه بتن در مدت زمان کوتاهی به مقاومت نسبتا خوبی می رسد. افزودن تسریع کننده گیرش بتن در زمان بتن ریزی در هوای سرد، باعث می شود بتن نهایی، قادر به تحمل یک سیکل یخبندان باشد. زودگیر کننده های بتن همچنین در کارهای تعمیراتی و کارهایی که نیاز به سرعت بالا وبهره برداری سریع دارند، استفاده می شوند. افزودنی های شتاب دهنده بتن به سه دسته زیر تقسیم می شوند:
- افزودنی زودگیر کننده بتن
- افزودنی آنی گیر بتن
- افزودنی زود سخت شونده بتن
منبسط کننده های بتن
کاربرد اصلی ماده افزودنی منبسط کننده بتن، افزایش حجم در بتن (ملات تازه), جبران جمع شدگی بتن (ملات سخت شده), یا ایجاد انبساط کنترل شده در بتن سخت شده به کار می روند. انواع مواد افزودنی حجم دهنده بتن عبارتند از: جبران کننده های جمع شدگی, گاز سازها و کف سازها.
پایاگر ها (دوام بخش ها)
افزودنی های پایاگر یا مواد افزودنی دوام بخش بتن، با کاهش نفوذ عوامل زیان آور، محافظت میلگردها و کنترل واکنش های زیان آور, دوام بتن سخت را بهبود می بخشند. انواع مواد دوام بخش یا پایاگر عبارتند از:
- مواد افزودنی کاهنده تراوایی بتن
- مواد افزودنی آب بند کننده
- مواد افزودنی بازدارنده خوردگی
- افزودنی های کاهنده تکیدگی (جمع شدگی ناشی از خشک شدگی)
- ماده کاهش دهنده انبساط بتن
- مواد افزودنی مقاوم در برابر واکنش قلیایی سیلیسی
افزودنی های خاص بتن
مواد افزودنی خاص، شامل افزودنی های شیمیایی بتن با کاربرد ویژه و محدود هستند که ضدیخ های بتن، رنگ بخش های بتن، آسان کننده های پمپاژ بتن، کنترل کننده های واکنش آبگیری بتن، مواد افزودنی پیوند زای بتن (لاتکس) و قوام بخش های بتن، نمونه ای از آنهاست.
مشخصات افزودنی شیمیایی
افزودنی های مصرفی بتن باید پاسخگوی نیاز ضوابط تعیین شده در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان, آیین نامه بتن ایران و استاندارد ملی ایران و استاندارد های بین المللی افزودنی های بتن مانند EN ,DIN,BS, ASTM,AASHTO باشند.
در کنار این استانداردهای مواد افزودنی بتن، تولیدکنندگان افزودنی های بتن باید مشخصات فنی دقیقی از محصولات خود و دامنه مصرف و تاثیر آنها در بتن ارائه دهند. اگر چه مشخصات فنی از سوی شرکت های تولید کننده افزودنی های بتن، در برگیرنده دامنه مصرفی پیشنهادی آن شرکت است، ولی مقدار دقیق مصرف افزودنی های بتن، باید بر اساس نتایج به دست آمده با مصالح مصرفی در کارگاه ساختمانی مورد نظر تعیین گردد.
مزایای استفاده از افزودنی های بتن
با توجه به اینکه برخی از انواع مواد افزودنی بتن، مقدار سیمان مورد نیاز بتن را کاهش می دهند، در نتیجه به روند تولید بتن اقتصادی و کاهش هزینه های ساخت و ساز تاثیر بسزایی دارند. از دیگر مزایای استفاده از مواد افزودنی بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- امکان اجرای بتن ریزی در شرایط سخت و دشوار
- فارغ آمدن بر پیش آمدهای غیر قابل پیش بینی در حین بتن ریزی مانند گرفتگی لوله پمپ، در رفتن قالب و افت ناگهانی دما
- بهبود ویژگی های بتن
- دستیابی به خواص ویژه در بتن
- هماهنگی با مسائل زیست محیطی
- کمک به توسعه پایدار
