مقاله تحلیلی: افزودنی های بتن

تأثیر مواد افزودنی بر ویژگی‌های سازه‌ای و سایر ویژگی‌های کلیدی

مواد افزودنی برای اصلاح و بهبود خواص بتن تازه و سخت شده مورداستفاده قرار می‌گیرند. استفاده از افزودنی‌های مناسب باعث افزایش قابلیت کارایی بتن و سیمان (psi در هر پوند سیمان) و بهینه‌سازی زمان گیرش حتی در مخلوط‌هایی که نسبت آب به سیمانی کمی دارند، می‌شود. زمان گیرش در شرایطی که لازم است به بتن به فواصل دور منتقل شود با استفاده از افزودنی‌های کند گیر کننده، تغییر یا افزایش می‌یابد. همچنین می‌توان از افزودنی‌های تسریع‌کننده برای گیرش سریع یا رسیدن به مقاومت ابتدایی بالا استفاده کرد. امروزه مخلوط‌های بتن حاوی افزودنی‌های کاهنده آب و/ یا افزودنی‌های کاهنده بسیار زیاد آب، می‌باشند. در طرح اختلاط هدف به حداقل رساندن آب است.

انتخاب افزودنی‌های بتنی

افزودنی‌های بتنی باید بر اساس مشخصات انتخاب شوند و باید همان‌طور که توسط تولیدکننده یا آزمایشگاه پروژه توصیه‌شده مورداستفاده قرار گیرند.
افزودنی‌های هوازا با ایجاد حباب‌های هوای یکنواخت پایدار سبب تأمین مقاومت بتن در برابر انجماد / ذوب شدن در درازمدت می‌شوند. درصد مناسب هوا، ٪۶ +/٪۱/۵- و نسبت آب / سیمان کم (<۰.۵۰) ضروری است. برعکس، دال‌های بتنی پرداخت‌شده با ماله، نیاز به درصد هوا <۳٪ دارند. بتن با درصد هوای بالا یک سطح چسبناک ایجاد می‌کند و بنابراین ماله‌کشی آن بسیار دشوار است. برای اطمینان از درصد هوای مناسب، باید اندازه‌گیری‌های هوا به‌طور منظم انجام شود.
درگذشته، اغلب آب به‌منظور راحتی اجرا یا انتقال به بتن اضافه می‌شد اما امروزه از افزودنی‌های کاهنده آب در بتن‌ها استفاده می‌شود تا برای سهولت کار مقدار آب به حداقل برسد. به‌طورمعمول، آن‌ها می‌توانند اسلامپ ۲ تا ۳ اینچ را به اسلامپ ۵/۵ تا ۷ اینچ افزایش دهند. اگر روانی اسلامپ یا اسلامپ به‌طور قابل‌توجهی تغییر کند، فرایند پرداخت بتن به‌سادگی و راحتی انجام نمی‌گیرد و بتن سفت نمی‌شود و گیرش اتفاق نمی‌افتد.
صاحب پروژه و تیم طراحی او باید به‌وضوح الزامات بتن را مشخص کند. مشخصات و نقشه‌ها باید واضح و یکسان باشند. در بسیاری از موارد، تغییر مشخصات به نقشه‌ها منتقل نمی‌شود.
از افزودنی‌های کاهنده آب باقدرت زیاد، در دوزهای پایین در دال‌ها و کف‌پوش‌ها استفاده می‌شوند. دوزهای بالاتر برای رسیدن به بتن روان (۹ اینچ +/- ۱ اینچ اسلامپ) و یا برای رسیدن به بتن خود متراکم با پخش‌شدگی ۲۰ تا ۳۰ اینچ استفاده می‌شود. در اعضای پر آرماتور، مخلوط‌ها نیاز به پخش‌شدگی ۲۸ اینچ یا بیشتر دارند.
استفاده از افزودنی‌های کاهنده آب در بتن با عملکرد بالا ضروری است. امروزه، مقاومت psi ۴۰۰۰-۱۶۰۰۰ در ۲۸ یا ۵۶ روز کسب می‌شود.
از بتن خود متراکم برای بتن‌ریزی اعضای تقویت‌شده استفاده می‌شود. اجزای عمودی باید تا حد امکان نازک و با آرماتور گذاری مناسب ساخته شوند تا حداکثر فضا در دسترس قرار گیرد.
امروزه به‌طور فزاینده‌ای از افزودنی‌های کاهنده انقباض در بتن استفاده می‌شود. میزان انقباض بتن‌هایی با کارایی بالا باید به نحوی باشد که در طی ۲۸ روز حداکثر %۰.۰۴ انقباض را در آن‌ها شاهد باشیم. آزمون‌های ارزیابی انقباض باید مطابق با دستورالعمل اصلاح‌شده ASTM C۱۵۷ و بررسی ۷ روزه میزان رطوبت سنجیده شود. در ساخت بستر پل و یا بستر پارکینگ نیز باید از افزودنی‌های کاهنده انقباض استفاده شود.
امروزه از الیاف مصنوعی ماکرو در بسیاری از دال‌ها ازجمله دال‌های روی عرشه فولادی و کف‌پوش‌های شبکه سیمی جوش استفاده می‌شوند.
طرح اختلاط‌های پیشنهادی باید جهت بررسی برای تیم طراحی ارسال شوند. چنانچه این روش‌ها از معیارهای موردنظر تبعیت کنند، بهتر است بتن‌ریزی تست شود.
برای تست بتن‌ریزی سطح باید به حدی بزرگ باشد که دستگاه ماله‌کشی بر روی آن به سهولت حرکت کند. این تست باید نشان دهد که کیفیت اجرایی مراحل بتن‌ریزی بتن و نیز پروسه‌های پرداخت رضایت‌بخش بوده است.
از افزودنی‌های تسریع‌کننده غیر کلریدی که خاصیت خورندگی نداشته باشند در بسیاری از بتن‌ها استفاده می‌شود. هدف از استفاده این است که به نرمال شدن ترکیب کمک کنند و نیز باعث محکم شدن بتن در دمای زیر ۴۰ درجه فارنهایت شود. از این افزودنی‌ها با دوز بالا برای گیرش سریع یا کسب مقاومت اولیه بتن با عملکرد بالا در ساخت عرشه پل و هر جای دیگری که لازم است زمان ساخت به حداقل برسد، استفاده می‌شود.
در مناطقی که انجام مراحل بتن‌ریزی در هوای سرد به‌سختی قابل حصول است از بتن مقاوم در برابر یخ‌زدگی استفاده می‌شود. لازم نیست چنین بتنی از معیارهای بخش بتن‌ریزی در هوای سرد دستورالعمل ACI ۳۰۶ تبعیت کنند.
از یک تسریع‌کننده با فرمول خاص به‌عنوان بتن مقاوم در برابر یخ‌زدگی استفاده می‌شود. این بتن برای استفاده در هوای بسیار سرد مناسب است. پیمانکار باید یک دستور اجرایی مناسبی را برای بتن‌ریزی، اتمام و عمل‌آوری بتن در نظر داشته باشد تا اطمینان حاصل کند که بتنی با مشخصات موردنظر به عمل خواهد آمد.
به‌طورکلی در مورد بتن‌هایی با عملکرد بالا باید افزودنی‌های مختلفی استفاده شود تا به کارایی، اسلامپ، مدت‌زمان موردنیاز برای گیرش و نیز مقاومت نهایی زودهنگام دست یابیم.
از افزودنی‌های کنترل‌کننده هیدراسیون به‌طور گسترده‌ای در شهرهای بزرگ و نیز مکان‌های دیگری که زمان انتقال بتن از کارخانه تا هنگام بتن‌ریزی به طول می‌انجامد، مورداستفاده قرار می‌گیرند. از این مواد به این منظور استفاده می‌شود که کارایی و اسلامپ مناسب بتن چندین ساعت بیشتر طول بکشد.

افزودنی‌های کند گیر

استفاده از افزودنی‌های کند گیر کارایی بتن را با کاهش سرعت فرآیند هیدراتاسیون سیمان کاهش می‌دهند.

دوده سیلیکا

میزان استفاده از سیلیکا در بتن در سال‌های اخیر به‌طور قابل‌توجهی افزایش‌یافته است. مزایای این ماده عبارت‌اند از:

مقاومت خمشی و فشاری بالا
نفوذپذیری پایین و در نتیجه مقاومت بیشتر در برابر آب
کسب سریع مقاومت اولیه
افزایش مقاومت در برابر انجماد / ذوب و مقاومت در برابر پوسته‌پوسته شدن
افزایش مقاومت در برابر سایش و مواد شیمیایی

مزایای استفاده از افزودنی‌ها

مزایا در بتن خمیری عبارت‌اند از:

تغییر اسلامپ
تسریع و تعویق مدت‌زمان گیرش و افزایش کارایی آن‌ها

مزایا در بتن سخت عبارت‌اند از:

افزایش مقاومت فشاری و خمشی
کاهش انقباض

نکات مهم

مالک، تیم طراحی و تیم ساخت‌وساز باید بر سر نکات کلیدی پروژه به توافق برسند.
برنامه‌ها و مشخصات توسط مدیر ساخت و تیم بتن آماده، بررسی و تائید می‌شوند.
مدیر ساخت تیم بتن را تشکیل می‌دهد.
پیمانکار بتن برنامه‌ریزی دقیق ساخت بتن خود را مشخص می‌کند. طرح‌های اختلاط موردنیاز باید بررسی شوند. این طرح‌ها باید با موافقت طرفین اجرا شوند و هر تغییری باید موردبحث قرار گیرد. مخلوط‌های بتنی با عملکرد بالا اغلب چندین بار بررسی و مجدداً ارائه می‌شوند.
برای بتن‌هایی با عملکرد بالا موفقیت‌آمیز بودن تست‌ها اجباری است. سطح بتن‌ریزی باید تا حد موردنیاز بزرگ انتخاب شود تا فرایند پرداخت رضایت‌بخش باشد. سطح بتن‌ریزی باید قدری مرتفع‌تر و عریض‌تر از آنچه تیم سازنده نیاز دارد انتخاب شود.

اکثر مخلوط‌های بتنی بیش از آن چیزی که برای هیدراته کردن سیمان موردنیاز است آب دارند. استفاده از افزودنی‌های مناسب باعث کاهش مقدار آب و بهینه‌سازی اسلامپ می‌شوند.

خلاصه

امروزه، در ساختار بتن از افزودنی‌هایی استفاده می‌شود که عملکرد پلاستیکی آن را بهبود و مقاومت آن را افزایش می‌دهند. استفاده از افزودنی‌ها هوازا برای تهیه بتن مقاوم در برابر چرخه انجماد/ ذوب ضروری است. افزودنی‌های کاهنده آب امکان تغییر اسلامپ را مهیا می‌کنند.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.