معرفی مواد افزودنی بتن و خواص آنها

مواد افزودنی بتن عبارتند از

 1-مواد حباب‌ساز

 مواد حباب‌ساز، حبابهای بسیار ریز هوا (به قطر متوسط 50 میکرون) را در بتن ایجاد می‌کنند. تولید حباب هوا در بتن، سبب بهبود کیفیت بتن تازه از نقطه نظر کاهش نسبت آب به سیمان، کارایی بهتر، جلوگیری از جدا شدن مواد و رو زدن شیره بتن می‌گردد و سبب پایداری بتن سخت شده در برابر یخزدگی و مواد یخ‌زدا نیز می‌شود. وجود حباب هوا تأثیر چندانی بر کاهش مقاومت فشاری بتن ندارد، بلکه گاهی اوقات به علت کاهش نسبت آب به سیمان، در مجموع موجب افزایش مقاومت آن نیز می‌گردد. بتن با حباب هوا نفوذ ناپذیرتر از بتن معمولی است و از این رو مقاومت آن در برابر سولفاتها بیشتر خواهد بود.

عمده‌ترین مواد حباب‌ساز (کف‌زا) عبارتند از: صمغهای طبیعی چوب، چربیهای حیوانی یا نباتی و اسیدهای چرب آنها، صابونها و مواد پاک کننده[1]. پایدار ماندن کف، از خواص ضروری آنست و در غیر این صورت حبابها در اثر وزن بتن خواهند ترکید. از این رو علاوه بر مواد کف‌زا مواد پایدار کننده[2] حباب نیز افزوده می‌شود. معمولاً حجم حباب هوای وارده در بتن از (4%) تا (8%) است. در موقع لرزاندن، مقداری از حبابهای هوا از بتن خارج می‌شوند که در صورت لزوم با افزودن میزان مواد حباب‌ساز این کمبود را جبران می‌کنند.

۲- مواد کاهنده آب

مواد کاهنده آب برای کاهش مقدار آب اختلاط مورد نیاز در تولید بتن با روانی معین یا افزایش روانی بتن برای مقدار معینی آب به کار می‌روند. بسیاری از مواد کاهش دهنده آب می‌توانند باعث تأخیر در گیرش بتن شوند و برخی از آنها ممکن است تسریع کننده گیرش باشند و گروهی تولید حباب هوا نیز بنمایند. مواد کاهنده آب با مقدار سیمان و اسلامپ ثابت، باعث افزایش مقاومت بتن با کاهش در بروز خطر آب انداختن یا رو زده شدن بتن و جداشدگی اجزا و کاهش نفوذپذیری بتن می‌گردند. مواد کاهنده آب، اغلب از اسیدهای لیگنوسولفینیک[3] یا اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک[4] و نمکهای آنها ساخته می‌شوند. 

3-مواد کندگیر کننده 

مواد افزودنی کندگیر کننده برای کاهش تأثیر هوای گرم بر گیرش بتن، گاهی اوقات برای طولانی کردن زمان گیرش در کارهای حجیم مانند سدهای بزرگ بتنی یا پمپ کردن بتن در فواصل زیاد یا حمل بتن آماده در مسافتهای دور به کار می‌روند. مصرف این مواد معمولاً موجب کاهش مقاومت اولیه بتن می‌شود. اغلب کندگیر کننده‌ها، روان کننده یا عامل کاهنده آب بتن نیز هستند. در برخی از آنها حباب هوا نیز ایجاد می‌شود. معمول‌ترین کندگیر کننده‌ها سولفات کلسیم است که برای تنظیم زمان گیرش سیمان در موقع آسیاب کردن کلینگر به آن اضافه می‌شود. شکر به مقدار حدود (1/0%) وزن سیمان اثر کمی در کندگیر کردن دارد و هنگامی که مقدار آن به (2/0%) برسد، ممکن است گیرش نهایی را تا 72 ساعت نیز تأخیر اندازد. پودر شیر کم چربی، انواع نشاسته کلرورهای آمونیوم و آهن، اکسی کلرورها، برات و تارتارات کلسیم و بی‌کربناتهای قلیایی گیرش سیمان را به تأخیر می‌اندازند.

4-مواد تسریع کننده (تندگیر کننده) 

مواد تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش، سخت شدن و کسب مقاومت زودهنگام به کار می‌روند. کلرور کلسیم از متداول‌ترین مواد تسریع کننده است، ولی اثر چندانی در پایین آوردن درجه حرارت یخ زدن بتن ندارد. قبل از مصرف، باید آن را در آب حل کرده و سپس به آب اختلاط بتن اضافه نمود. زیرا در صورت افزودن آن به صورت خشک، تکه‌های حل نشده در مخلوط ممکن است سبب بیرون پریدگی بتن سخت شده و ایجاد لکه‌های سیاه روی سطح بتن شود. مقدار کلرور کلسیم هیچ گاه نباید از (2%) وزن سیمان در بتن غیر مسلح تجاوز کند، چون سبب سفت شدن سریع و ازدیاد جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن بتن می‌شود. مصرف آن به خاطر  وجود یون کلر، در بتن مسلح و قطعات بتنی که در آن تکه‌های آلومینیومی یا فولادی کار گذارده شده، یا احتمال بروز واکنشهای قلیایی در مواد سنگی آن موجود باشد و یا در معرض آب یا خاک سولفاته قرار گیرد، ممنوع است.

درصدهای معینی از سولفاتهای سدیم و پتاسیم و هیدراکسیدهای سدیم و پتاسیم در تندگیر کردن بتن مؤثرند. مواد مضافی بر مبنای فرماتهای کلسیم و سدیم نیز ساخته شده‌اند که خورندگی آنها کمتر است. گاهی اوقات فرمات کلسیم با مواد بازدارنده خوردگی مانند نیتراتها، بنزواتها و کرماتها مخلوط می‌شود. نیترات کلسیم و چند ترکیب دیگر نیز به عنوان تسریع کننده پیشنهاد شده‌اند. به طور کلی افزودن مواد تندگیر کننده، بیشتر برای فصول سرد و برداشتن قالب قبل از موعد است. اصولاً طرح اختلاط صحیح بتن، گرم کردن آب و سنگدانه‌های آن وعایقکاری حرارتی قالبها به مصرف مواد تسریع کننده ارجحیت دارد. 

5-مواد پوزولانی

مواد پوزولانی، مواد سیلیسی یا سیلیسی و آلومینیومی رآکتیوی هستند که هرگاه به خوبی آسیاب شوند و به صورت ذرات ریزی به نرمی سیمان درآیند، خود به خود با آب ترکیب نمی‌شوند، ولی در مجاورت موادی نظیر هیدرواکسید کلسیم، سولفات کلسیم و سیمان پرتلند در دمای عادی فعال شده و با آب ترکیباتی شبیه سیمان به وجود می‌آورند که خاصیت چسبانندگی دارد. چرتهای اپالینی[5] شیل‌ها[6] توفها[7] پامیستی‌ها[8] خاک دیاتومه[9] دارای این خاصیت هستند. مواد پوزولانی مصنوعی نیز وجود دارند. سرباره کوره آهنگدازی[10]، خاکستر زغال سنگ نرم شده[11] خاکستر نرم[12] دوده سیلیس[13] از این جمله‌اند. 

مواد پوزولانی باعث کم کردن حرارت آبگیری سیمان، آب‌بندی نسبی بتن، کاهش واکنش قلیایی سنگدانه‌ها و حمله سولفاتها در بتن می‌شود. مواد پوزولانی را می‌توان جانشین بخشی از کلینکر در سیمان کرد. در این صورت کاهش در مقاومت اولیه و 28 روزه بتن رخ می‌دهد، ولی مقاومت در عمرهای بیشتر، افزایش یافته و نه تنها کمبود مقاومت جبران می‌گردد، بلکه گاهی اوقات افزایش نیز می‌یابد.

6- مواد روان کننده یا خمیری کننده

گاهی اوقات به علت شکل نامناسب دانه‌های سنگی، نامناسب بودن دانه‌بندی یا اشکال در انتخاب نسبتها‌ی اختلاط، مخلوط بتن تازه خشن است. در این شرایط ممکن است، بهبود کارایی مورد نیاز باشد، به ویژه در حالتی که پرداخت سطوح بتنی با ماله مورد نظر است. کارایی بهبود یافته ممکن است در بتن ‌ریزی قطعات با میلگرد زیاد، پمپ کردن بتن و بتن‌ریزی توسط لوله نیز مورد استفاده قرار گیرد. بیشتر اوقات افزایش عیار سیمان یا دانه‌های ریز، کارایی مورد نیاز را تأمین می‌کند. بهترین ماده روانساز، حباب هوا است و به ویژه در بهبود کارایی مخلوطهای کم سیمان خشن مؤثر است. چون حبابهای هوا همانند لغزان‌ساز عمل می‌کنند.

در مخلوطهایی که مصالح رد شده از الکهای با چشمه 300 و 150 میکرونی آنها کم است، برای بهبود کارایی، افزودن مواد نرم شده پوزولانی یا بی‌اثر (شیمیایی) متداول است.

7- روان کننده‌های ممتاز[14] 

این مواد گونه جدیدی از مواد افزودنی روان کننده و کاهش دهنده آب می‌باشند که دارای اثر روان کنندگی بیشتری هستند، به لحاظ شیمیایی مواد تغلیظ شده فرم‌آلدئید ملامین[15] می‌باشند که تأثیر زیادی در پخش ذرات سیمان داشته و معمولاً قدری کندگیر کننده نیز هستند.

روان کننده‌های ممتاز در بتن‌ریزی مقاطع پر آرماتور، نقاط غیر قابل دسترس، دال کفها یا راهها مصرف می‌شوند، بدون اینکه نیاز به مرتعش کردن داشته باشند. مصرف دیگر روان کننده‌های ممتاز در تولید بتن با کارایی عادی، ولی با مقاومت بسیار زیاد به جهت کاهش قابل ملاحظه در نسبت آب به سیمان می‌باشد. برای دستیابی به کارایی معین، ممکن است روان کننده‌های ممتاز تا (35%) از میزان آب بتن بکاهند و مقاومت 24 ساعته بتن را (50%) تا (75%) بالا برند.

8- مواد آب‌بند کننده[16]

در بسیاری از مواقع به ویژه هنگامی که بتن در معرض فشار آب قرار گیرد، غیر قابل نفوذ بودن آن مطرح می‌شود. آب‌بند بودن بتن با مقدار سیمان و آب اختلاط و مدت عمل آوردن آن در شرایط مطلوب و مساعد ارتباط دارد. بتنهای با اسلامپ کم و نسبت آب به سیمان کمتر از 49/0، چنانچه به نحو مناسبی ساخته و عمل آورده شوند، تقریباً آب‌بند هستند. موادی که برای آب‌بندی مصرف می‌شوند، معمولاً مواد ضد رطوبت (شامل اسید اولئیک، اسید استآریک یا پنتاکلروفیل) و پوزولونها هستند. در صورت تولید سیمان آب‌بند کننده می‌توان از آن به جای سیمان پرتلند معمولی در آب‌بند کردن بتن استفاده نمود.

9-مواد افزودنی متفرقه

مواد افزودنی دیگری نیز وجود دارند که اهم آنها عبارتند از:

ـ مواد کمکی دوغاب‌ریزی و ترزیق سیمان

ـ مواد تولید کننده گاز به منظور تولید بتن گازی، معمول‌ترین این مواد پودر روی یا آلومینیوم است.

ـ مواد زبر کننده سطوح بتن به منظور جلوگیری از لغزش اجسام بر روی کفها.

ـ مواد رنگی که به سیمان سفید یا پرتلند برای تولید بتن رنگی افزوده می‌شوند.

ـ ترکیبات عمل آورنده که برای جلوگیری از تبخیر آب از سطوح بتنی در شرایط گرم و وزش باد، بر روی بتن پاشیده می‌شوند.

ـ مواد دیرگیر کننده سطوح بتنی، به منظور شستشوی خمیر آنها و نمایان شدن دانه‌های سنگ، که ممکن است روی قالب پاشیده یا مالیده یا به صورت ورقه‌های پیش‌ساخته بر روی قالب چسبانده شوند.

ـ امولسیونهای مواد پلاستیکی (به طور مثال پلی وینیلها) که برای روکشهای سطوح کف یا انجام تعمیرات و لکه‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. 

ـ مواد پیوندساز به منظور پیوند بهتر بتن کهنه و تازه که بیشتر از مواد پلیمری هستند. 

ـ پلیمرهای ویژه که برای تولید بتنهای پلیمری مخصوص مصرف می‌شوند. 

ـ سایر مواد گوناگون