افزودنی بتن چیست

 

فصل اول

تعریف افزودنی‌های شیمیایی بتن، اهداف استفاده و معرفی انواع آن

 

1-1- تاریخچه

پیشرفت‌هایی که طی چند دهه اخیر در فناوری بتن بوجود آمده است، بی‌تردید با پیدایش افزودنی‌ها، کاربرد آنها و نوآوری‌های بسیار در این گستره ارتباط دارد. ریشه این پیوند را می‌توان در دستیابی به برتری‌های فنی در خواص و مشخصات بتن، تسهیل در اجرای آن و صرفه‌جویی در انرژی، نیروی کار و ... شناسایی کرد.

کشف، تولید و مصرف مواد افزودنی در بتن، محصول نیازهای فنی و اجرایی است. زیرا کاربرد این مواد به دلیل ساختارهای شیمیایی متفاوت و متنوعی که دارند، علاوه بر تأمین تسهیلات اجرایی در کارهای بتنی موجب دستیابی به برتری‌ها و امتیازات فنی جدیدی در خواص اصلی بتن تازه و سخت شده می‌شوند که حصول آنها از طریق روشهای معمول و متداول طرح و اجرای بتن امکان‌پذیر نبوده و اگر باشد، از نظر اقتصادی به صرفه نیست.

اندیشه تحقیق و مطالعه درباره افزودنی‌ها، بعد از کشف و تولید صنعتی سیمان در نیمه دوم قرن نوزدهم و شناخت ترکیبات و فرایند هیدراسیون سیمان، ابتدا در مراکز علمی، پژوهشی مورد بررسی قرار گرفت و بتدریج کاربرد آنها در عملیات اجرایی رواج یافت.

افزودنی‌های شیمیایی متداول مصرفی در بتن، شامل روان‌کننده‌ها، زودگیرکننده‌ها، دیرگیرکننده‌ها و حباب‌هواسازها در نخستین سالهای دهه سوم قرن بیستم اختراع شدند. قدیمی‌ترین مأخذ علمی و فنی معتبر نشان می‌دهد که روان‌کننده‌ها بر پایه نفتالین‌فرمالدئیدسولفونات، اولین ترکیب آلی است که در سال 1932 توسط یک شرکت آمریکایی اختراع و ثبت شد و در طول سالهای 40-1930، مصرف روان‌کننده‌های دیگر که اساس آنها لیگنوسولفونات‌ها بودند رواج یافت و در حدود سالهای 1950 به بعد مشتقات آلی دیگری نظیر هیدروکسی‌کربوکسیلیک‌ها، اسیدهای چرب و ترکیبات پلیمری نیز رواج یافتند. بعضی از مواد افزودنی نیز مانند حباب هواسازها، بصورت اتفاقی با مشاهده و بررسی دوام بعضی رویه‌های بتنی در شمال آمریکا کشف شد. برخی از این سطوح بتنی دوام بهتری داشتند و آزمایش‌ها نشان داد که در تهیه سیمان آنها، از چربی‌های حیوانی به منظور کمک به عملیات سایش و آسیاب کردن کلینکر استفاده شده است. بررسی‌های بیشتر نشان داد که این سیمان‌ها به دلیل تولید حباب‌های هوا موجب افزایش دوام بتن شده‌اند.

انتشار گزارش‌های علمی و تحقیقاتی و آزمایشگاهی و مقالات فنی ویژه افزودنی‌های شیمیایی و بررسی اثرات آنها روی خواص بتن، توسط مجامع و مراکز تخصصی بتن در سالهای دهه 40 میلادی آغاز شد که می‌توان به نخستین گزارش تفصیلی کمیته فنی شماره 212 مؤسسه ACI در سال 1944 و اولین گردهمایی بین‌المللی ASTM، با عنوان اثر افزودنی‌های کاهنده آب و کنترل گیرش روی خواص بتن در سال 1959 اشاره کرد و در واقع متعاقب این گردهمایی، مؤسسه ASTM، استاندارد افزودنی‌های شیمیایی بتن را با شماره C494 در سال 1962 تدوین نمود، اگر چه این مؤسسه در سال 1948 آیین‌نامه افزودنی‌های حباب‌هوا‌ساز بتن را نیز تدوین کرده بود.

با بررسی مقالات ارائه شده در کنفرانس‌های بین‌المللی و مجلات معتبر، به راحتی می‌توان گفت که امروزه در کشورهای صنعتی مانند ژاپن، آلمان و ...، بیش از 90 درصد بتن‌ها با استفاده از این مواد ساخته می‌شوند.

با توجه به اینکه تولید سیمان در سال 2008 در جهان حدود 5/2 میلیارد تن برآورد شده است، با فرض این که در حدود 50 درصد بتن‌های تولیدی در جهان از مواد افزودنی استفاده شده باشد و با تخمین مقدار مصرف این مواد حدود 1 درصد وزنی سیمان، تولید و مصرف افزودنی‌ها بیش از 10 میلیون تن برآورده می‌شود.

با توجه به مزایای مطلوبی که این مواد در ساخت بتن‌های بادوام ایفا می‌کنند، شناخت اثرات آنها و نحوه مصرف صحیح آنها مورد لزوم می‌نماید. همچنین با توجه به مقدار مصرف آن و پتانسیل تولید آن در کشور می‌تواند بعنوان یک کالای صادراتی با ارزش افزوده مناسب مطرح گردد.

لازم به ذکر است در این راهنما، لفظ افزودنی به عنوان افزودنی شیمیایی اطلاق می‌شود.

 

1-2- هدف و دامنه کاربرد

هدف از تدوین این دستورالعمل، آشنایی با اصلی‌ترین مواد افزودنی مورد مصرف در بتن و نحوه مصرف صحیح آن‌ها و ارائه ویژگی‌ها و الزامات این افزودنی‌ها طبق استانداردهای معتبر است. در این خصوص سعی شده است که استانداردهای معتبر مربوطه نیز تا حد امکان با یکدیگر مقایسه گردند. همچنین در این دستورالعمل نحوه کنترل کیفی تولید و نمونه‌برداری از محصول جهت انجام آزمایش‌های تطابق ارائه شده است.

 

1-3- تعریف

افزودنی‌ها علاوه بر این‌که از نظر تغییراتی که در خواص و کیفیت بتن ایجاد می‌کنند، مورد توجه آیین‌نامه‌ها و دستورالعمل‌ها و استاندارد‌های ملی و بین‌المللی می‌باشند، بلکه از دیدگاه فرهنگ واژه‌های فنی و تخصصی رایج در فناوری بتن نیز، با مفاهیم مشخص و استاندارد شده تعریف و طبقه‌بندی می‌شوند.

کمیته 116 مؤسسه ACI، افزودنی‌ها را شامل مواد و ترکیباتی که افزون بر سیمان، آب، مصالح سنگی و الیاف به بتن، ملات یا دوغاب برای تأمین خواص معین و مشخص جهت مصارف مختلف در هنگام اختلاط اضافه می‌شود، تعریف کرده است.

نمونه دیگر تعریف استانداردشده افزودنی‌های بتن را می‌توان در آیین‌نامه 2787 استاندارد BS جستجو کرد که ضمن تعریف مشابهی به شرح بالا، هدف از کاربرد این مواد را اصلاح مورد نظر در یک یا چند خاصیت بتن ارائه کرده است.

همچنین طبق استاندارد ASTM C125، افزودنی‌ها، به موادی غیر از آب، سنگدانه، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می‌شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن اضافه می‌شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد.

به نظر می‌رسد ساده‌ترین و جامع‌ترین تعریف افزودنی‌های بتن را استاندارد EN934-2 و استاندارد 2930 ملی ایران (ISIRI 2930)[1]، اینگونه بیان کرده که: افزودنی‌ها، مواد شیمیایی محلول در آب هستند (به ندرت به صورت پودر هستند) که به بتن در حین ترکیب، به مقدار کمتر از 5% وزنی ماده سیمانی، برای اصلاح خواص بتن در حالت تازه و سخت شده، اضافه می‌گردند.

با این تعاریف معلوم است که در صورتی‌که این مواد در کارخانه سیمان یا در تولید سنگدانه و یا در هنگام تامین آب در مواد اولیه یا محصول نهایی وجود داشته باشد و یا با آنها مخلوط شود، در دسته افزودنی‌ها جای نمی‌گیرند و معمولاً به نام مواد مضاف (افزونه) شناخته می‌شوند. همچنین در صورت استفاده از موادی برای ایجاد پوشش سطحی بتن یا چسباندن دو بتن سخت شده به یکدیگر یا درزگیری و یا بکارگیری مواد نفوذگر در بتن نمی توان آنها را افزودنی نامید. الیاف مختلف مصرفی در بتن نیز از دایره تعریف افزودنی خارج است.

 

 

1-4- اهداف تشریحی و تفصیلی کاربرد افزودنی‌ها

برای درک بهتر نیاز به مصرف افزودنی‌ها در بتن و ملات، لازم است اصلی‌ترین اهداف کاربرد آنها در بتن را ذکر نماییم.

 

1-4-1- تغییر خواص بتن و ملات تازه (خمیری)

این موارد شامل خواص زیر می‌باشد:

- تغییر در زمان گیرش اعم از گیرش سریعتر، گیرش کندتر و یا گیرش‌های آنی و یا کنترل زمان گیرش شامل گیرش اولیه و نهایی

- تغییر در رئولوژی[2] بتن و ملات مانند افزایش کارایی (روانی، تراکم‌پذیری و قابلیت جایدهی و پرداخت) و افزایش و یا کاهش لزجت بتن

- تغییر وزن مخصوص بتن تازه، عمدتاً ‌در جهت کاهش آن

- تغییر در خواص جمع‌شدگی خمیری، عمدتاً‌ در جهت کاهش آن

- افزایش یا کاهش چسبناکی بتن و ملات

- حفظ کارایی در طول زمان در بتن و ملات، همچنین جلوگیری از کاهش شدید اسلامپ در طول زمان

- حفظ و نگهداری آب برای پس ندادن آن به آجر، سنگ و یا بتن و ملات سخت شده و کاهش آب ناشی از تبخیر از سطح بتن و ملات

 

1-4-2- تغییر خواص بتن و ملات سخت شده

این موارد شامل خواص زیر است:

- افزایش سرعت هیدراسیون و کسب سریعتر مقاومت

- کاهش سرعت هیدراسیون و کاهش سرعت گرمازایی ناشی از آن

- کاهش نفوذپذیری بتن و ملات در برابر هوا، آب و یون کلرید یا سایر مواد مهاجم محلول در آب

- افزایش دوام بتن یا ملات در شرایط محیطی مختلف مانند چرخه‌های متوالی یخ‌زدن و آب شدن، حمله سولفات‌ها، واکنش‌زایی سنگدانه‌ها با قلیایی‌ها، سایش، ضربه و غیره

- ایجاد خلل و فرج در بتن و ملات سیمان با استفاده از مواد حباب‌زا و کف‌زا و سبک کردن بتن

- ایجاد انبساط جزئی یا کاهش جمع‌شدگی بتن یا ملات سخت شده

- افزایش کیفیت اتصال خمیر سیمان به سنگدانه در بتن یا ملات

- کاهش نفوذ و جذب آب مویینه در بتن یا ملات

- کاهش شدت خوردگی میلگردهای بتن و یا ایجاد تاخیر در شروع خوردگی آنها

 

 

1-5- انواع افزودنی‌های بتن و تعریف اجمالی آنها

1-5-1- روان‌کننده‌ها/ کاهنده‌های معمولی آب

ماده افزودنی که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می‌دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را افزایش می‌دهد یا هر دو اثر را بطور همزمان ایجاد می‌کند.

 

1-5-2- فوق‌روان‌کننده‌ها/ فوق‌کاهنده‌ها‌ی آب

ماده افزودنی که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد، یا هر دو اثر را بطور همزمان ایجاد می‌کند.

بعضی از انواع این مواد حتی می‌توانند به میزان 20 تا 30 درصد کاهش آب را در مخلوط ممکن کنند. کاربرد این افزودنی‌ها گاه می‌تواند منجر به کاهش سریع کارایی گردد.

 

1-5-3- دیرگیرکننده‌ها (کندگیرکننده‌ها)

ماده افزودنی دیرگیرکننده، زمان گیرش بتن و تغییر حالت مخلوط از خمیری به سخت را افزایش می‌دهد. افزودنی‌های دیرگیرکننده، سرعت واکنش بین سیمان و آب را کاهش می‌دهند و مدت زمانی را که مخلوط از حالت پلاستیکی به حالت سخت تبدیل می‌شود به تأخیر می‌اندازند.

 

 

1-5-4- تسریع‌کننده‌ها (زودگیر‌کننده‌ها)

تسریع‌کننده‌ها، سرعت واکنش بین سیمان و آب را افزایش می‌دهند و بنابراین زمان تغییر حالت مخلوط از حالت پلاستیک به حالت سخت (زمان بین گیرش اولیه بتن و سخت‌شدن آن) یا زمان کسب مقاومت سنین اولیه را کاهش می‌دهند.

همچنین بعضی از تسریع‌کننده‌ها، بدون تأثیر روی زمان گیرش، روند کسب مقاومت بتن را تسریع می‌کند که به عنوان تسریع‌کننده‌سخت‌شدگی شناخته می‌شوند.

 

1-5-5- حباب‌زاها (حباب‌سازها)

این مواد افزودنی باعث ایجاد حباب‌های ریز و یکنواخت هوا در داخل بتن می‌شود که بعد از سخت شدن نیز باقی می‌مانند. افزودنی‌های حباب‌زا (حباب‌ساز) اجازه می‌دهند تا مقدار کمی حباب هوا بصورت کنترل شده و یکنواخت در حین فرآیند اختلاط در بتن پخش شود. حباب‌سازها معمولاً برای افزایش مقاومت بتن در برابر یخ‌زدن و ذوب‌شدن متوالی استفاده می‌شوند. این مواد می‌توانند اثراتی مانند کاهش آب‌انداختگی و افزایش چسبندگی و کمک به کاهش تهاجم فیزیکی نمک (تبلور نمک) داشته باشد. هم‌چنین این مواد نفوذپذیری بتن را کاهش می‌دهند و حرکت نم موئینه را مهار می‌نمایند.

 

1-5-6- افزودنی‌های آب‌بندکننده (ضد آب) (کاهنده میزان جذب آب)

افزودنی‌های ضدآب، جذب موئینه بتن یا ملات سخت شده را کاهش می‌دهند.

 

این نوع افزودنی‌ها به 2 دسته تقسیم می‌شوند:

1) ضد آب‌های کاهنده‌ نفوذ که اندازه سوراخ موئین و پیوستگی آنها را داخل خمیر سیمان کاهش می‌دهند. این امر معمولاً با کاهش مقداری از آب آزاد مخلوط همراه با بستن بعضی لوله‌های موئین اتفاق می‌افتد. این افزودنی‌ها حتی در فشار آب زیاد هم مؤثرند و انتشار گازها و یون‌های مهاجم را در بتن کاهش می‌دهند. همچنین این افزودنی‌ها به کاهش تهاجم فیزیکی نمک (تبلور) کمک می‌نمایند.

2) ضد آب‌های آب‌گریز، سوراخ‌های موئین در بتن را با مواد دافع آب می‌پوشانند. این امر مکش سوراخ‌های موئین در بتن را کاهش داده و به طور قابل توجهی، جذب آب بتن یا ملات را کاهش می‌دهد. این افزودنی‌ها، فقط در فشار آب کم مؤثرند و مقاومت کمی در برابر انتشار گاز یا یون‌های مهاجم دارند (معمولاً به همراه ضد آب‌های کاهنده نفوذ یا با فوق‌کاهنده آب استفاده می‌شوند تا اثرات کاهش جذب آب را بهینه کنند).

لازم به یادآوری است که اگرچه کاهنده‌های جذب آب عملکرد بتن را بهبود می‌بخشند ولی از نفوذ آب در ترک‌ها یا درزهای آب‌بندی‌نشده که راههای معمول نفوذ آب در سازه‌ها هستند جلوگیری نمی‌کنند.

 

1-5-7- افزودنی‌های نگهدارنده آب

ماده افزودنی که با کاهش آب انداختگی میزان از دست دادن آب داخل بتن را کاهش می‌دهد.

 

1-5-8- افزودنی‌های چند کاره (چند منظوره)

افزودنی‌های چندکاره یا چندمنظوره روی تعدادی از خواص مخلوط در حالت تازه یا سخت شده، از طریق ترکیب دو یا تعداد بیشتری از موارد ذکر شده در بندهای قبلی تأثیر می‌گذارند. دو نوع معمول و متداول این افزودنی‌ها عبارتند از:

 

1-5-8-1-افزودنی‌های روان‌کننده (کاهنده آب) و دیرگیرکننده

این نوع افزودنی‌ها مصرف قابل توجهی بخصوص در شرایط محیطی گرم دارند. با استفاده از این نوع افزودنی می‌توان ضمن کاهش مقدار آب و یا افزایش روانی، در زمان گیرش نیز تأخیر ایجاد کرد تا پس از انتقال و در حین ریختن، باز هم بتوان اسلامپ مناسبی برای بتن‌ریزی در محل را داشت. این مدت معمولاً حدود 1 ساعت بعد از اختلاط بتن است. خاصیت دیرگیر‌کنندگی از سفت شدن زودرس بتن در حین انتقال و همچنین از درز بین بتن‌ریزی‌های متوالی جلوگیری می‌کند. این مواد به عنوان کاهنده آب نیز استفاده می‌شوند و معمولاً سبب 12-5 درصد کاهش آب در کارایی یکسان با مخلوط شاهد می‌گردند.

 

1-5-8-2-افزودنی‌های فوق‌روان‌کننده / فوق‌کاهنده‌های آب و دیرگیرکننده

این افزودنی‌ها نقش مشابهی با روان‌کننده‌های دیرگیرکننده دارند، ولی کارایی اولیه آنها بیشتر است و سبب نگهداری کارایی به مدت بیشتر با وجود آب کمتر می‌شود. همچنین می‌توانند زمان حفظ کارایی را افزایش داده و کاهش آب را بدون دیرگیرکنندگی زیاد افزایش دهند.

 

1-5-9- افزودنی‌های خاص

1-5-9-1- افزودنی‌های بازدارنده خورندگی

بازدارنده‌های خورندگی بیشتر شامل بازدارنده‌های آندی که معمولاً بر پایه کلسیم نیتریت هستند و انواع کاتیونی و کاتیونی/ آندی که معمولاً بر پایه مشتقات آمینی هستند، می‌باشند. این افزودنی‌ها مقاومت میلگردها در برابر حمله خوردگی ناشی از تهاجم کلرید را افزایش داده و باعث افزایش عمر مفید سازه می‌شوند.

 

1-5-9-2- افزودنی‌های کف‌‌زا

این نوع افزودنی‌ها جهت ایجاد کف تشکیل شده‌ از حباب‌های کوچک پایدار به کار می‌روند. این افزودنی‌ها برای ساخت بتن‌ها و یا ملات‌های سبک با دانسیته کم و یا ساخت قطعات بنایی سبک غیرباربر کاربرد دارند. مقاومت فشاری این نوع قطعات کم است و از آن‌ها به عنوان جداکننده‌ها، سطوح عایق و پرکننده استفاده می‌شود.

 

 

1-5-9-3- افزودنی‌های پلیمری

این افزودنی‌ها بر پایه امولسیون‌های پلیمری مانند پلی‌وینیل‌استات، استایرن‌بوتادین یا استایرن‌اکریلیک هستند. افزودنی‌های پلیمری، معمولاً در مخلوط‌های ملاتی برای کف‌ها، پلاسترها یا تعمیرات استفاده می‌شوند. این افزودنی‌ها می‌توانند مقاومت کششی و خمشی را بهبود بخشیده و امکان خودعمل‌آوری بتن یا ملات و با چسبندگی زیاد را فراهم نمایند. آنها همچنین کاهنده‌های قوی آب هستند که این به پلیمر کمک می‌کند تا خواصی مانند ضد آب بودن را به بتن دهد. اگرچه باید اشاره شود که بعضی از انواع پلیمر در شرایط مرطوب نرم یا هیدرولیز می‌شوند و بنابراین انواع مناسبی برای کاربرد مورد نظر باید انتخاب شوند.

 

1-5-9-4- افزودنی‌های کمک‌پمپاژی

افزودنی‌های کمک‌‌پمپاژی برای بهبود چسبندگی بتن و کاهش جدایی و مسدود شدن لوله‌های پمپاژ طراحی می‌شوند و فشار پمپ کردن را کاهش می‌دهند.

 

1-5-9-5- افزودنی‌های دیرگیرکننده جهت ملات‌های آماده مصرف

عمدتاً در کارهای بنایی به منظور چیدن آجر استفاده می‌شوند. ملات‌های آماده مصرف دارای افزودنی دیرگیرکننده، در مدت زمان طولانی‌تر قابل استفاده هستند. پایه ترکیب شیمیایی افزودنی‌های مورد مصرف در این ملات‌ها معمولاً از دیرگیرکننده‌های ذکر شده در بند 1-5-3 است.

 

1-5-9-6- افزودنی‌های بتن بدون اسلامپ

افزودنی‌هایی هستند که مصرف آن‌ها در ساخت بتن‌های بدون اسلامپ (که در قطعات پیش‌ساخته استفاده می‌شوند)، باعث می‌شود تا بدون ایجاد روانی، تراکم به راحتی صورت گیرد.

 

1-5-9-7- افزودنی‌های مورد مصرف در بتن‌ریزی زیر آب (مواد ضد آب‌شستگی)

این نوع افزودنی‌ها، برای افزایش چسبندگی و کاهش شسته شدن در بتن‌های با کارایی زیاد که برای بتن‌ریزی در زیر آب (توسط پمپ یا سطح شیب دار) استفاده می‌شوند، بکار می‌روند. این افزودنی‌ها به جلوگیری از جدایی در حین جایدهی بتن کمک می‌کنند و اثرات جذر و مد و فعالیت‌های موج را در حین سخت‌شدن بتن کاهش می‌دهند.

 

1-6- اصطلاحات رایج در فرهنگ افزودنی‌ها

1-6-1- مواد افزودنی بتن

مواد افزودنی بتن موادی هستند که علاوه بر آب، سیمان و سنگدانه به مقدار جزئی، حداکثر پنج درصد وزنی سیمان، در زمان اختلاط به بتن اضافه می‌شوند و موجب اصلاح برخی از خواص بتن تازه یا سخت شده می‌شوند.

 

1-6-2- عملکرد

قابلیت یک ماده افزودنی برای ایجاد خواص لازم بدون اثرات زیان‌آور

 

1-6-3- عملکرد اصلی افزودنی‌های چند منظوره

یکی از عملکردهای ماده افزودنی چند منظوره که توسط تولید کننده به عنوان عملکرد اصلی مشخص شده است.

 

1-6-4- عملکرد ثانویه افزودنی‌های چند منظوره

عملکردهای دیگر ماده افزودنی چند منظوره که علاوه بر عملکرد اصلی آن مشخص شده است.

1-6-5- مقدار مصرف

میزان مصرف افزودنی‌های ملات و بتن به صورت درصد وزنی نسبت به وزن سیمان مورد مصرف در طرح مخلوط بیان می‌شود. شرکتهای تولیدکننده افزودنی‌ها، گاه در مورد افزودنی‌های مایع،‌ میزان مصرف را به صورت حجم افزودنی بر حسب لیتر یا میلی لیتر به ازای هر 100 کیلوگرم سیمان ارائه می‌دهند.

 

1-6-6- شکل تولید

افزودنی‌های بتن و ملات به شکل پودر جامد، سوسپانسیون یا محلول عرضه می‌گردد.

 

1-6-7- شکل مصرف

در مورد افزودنی‌ها، شکل مصرف آنها در بتن و ملات معمولاً بصورت پودری یا محلول است. افزودنی‌هایی که به شکل محلول یا سوسپانسیون مصرف می‌شود، توزیع مناسب‌تری در مخلوط دارند بویژه اینکه غلظت آنها کم و مقدار مصرف محلول یا سوسپانسیون بیشتر باشد.

 

1-6-8- میزان مصرف مجاز

میزان مصرف ماده افزودنی، برحسب وزن سیمان که توسط تولید کننده مشخص می‌شود.

 

1-6-9- حداکثر میزان مصرف توصیه شده

حداکثر میزان مصرف توصیه شده توسط تولید کننده می‌باشد.

 

 

 

1-6-10- شرایط و نحوه مصرف

در بسیاری از افزودنی‌ها، زمان ریختن آن در مخلوط‌کن (قبل یا بعد از ریختن آب یا سایر اجزا) ‌می‌تواند تاثیرگذار باشد.

 

1-6-11- اثر متقابل (تداخل یا اندرکنش)

برخی افزودنی‌ها در صورت مصرف توأم، ممکن است تاثیر یکدیگر را خنثی و یا خاصیت منفی جدیدی را بوجود آورند. لذا انجام آزمایش آنها در صورت مصرف توأم و کنترل اندرکنش احتمالی آنها ضروری است. برخی اوقات تولیدکنندگان در این موارد تذکراتی را به مصرف‌کننده ارائه می‌دهند.

 

1-6-12- رنگ

افزودنی‌ها ممکن است دارای رنگ خاصی باشند و یا بدلیل سهولت تشخیص از یکدیگر با رنگدانه خاص به رنگ معینی در آیند. رنگ مواد در بروشور مشخص می گردد و گاه تغییر رنگ آن نشانه‌ای بر فساد و غیرقابل مصرف‌بودن آن می باشد. افزایش رنگدانه یا مواد رنگی، گاه برای مشکل کردن تشخیص جنس و ترکیب افزودنی است.

 

1-6-13- غلظت

در مورد افزودنی‌ها، تنوع غلظت می‌تواند عاملی برای تفاوت تأثیر آن‌ها باشد. هر چند مصرف مواد رقیق‌تر بدلیل توزیع و اختلاط بهتر ترجیح دارد، اما مسلماً هزینه‌های بسته‌بندی و حمل را افزایش می‌دهد و طبیعتاً مقدار مصرف آن باید بیشتر باشد.

 

 

1-6-14- نحوه نگهداری و انبار کردن

کارخانه‌های سازنده افزودنی، شرایط و نحوه نگهداری و انبارکردن را مشخص می‌کنند. دما، رطوبت و همچنین تابش مستقیم آفتاب از جمله این موارد هستند.

 

1-6-15- تاریخ انقضای مصرف

در مورد افزودنی‌ها، زمانی را پس از تولید، به عنوان تاریخ انقضاء مصرف مشخص می‌کنند. مسلماً اگر شرایط مناسب نگهداری یا انبار کردن فراهم نشود، این مدت کوتاه‌تر خواهد شد.

 

1-6-16- اسیدی یا بازی بودن

در مورد افزودنی‌ها، مقدار pH آنها در بروشور مربوطه قید می شود و گاه تغییر کیفیت آنها با این پارامتر مشخص می گردد.

 

1-6-17- بتن و ملات شاهد و آزمایش

به بتن و ملات ساخته شده بدون ماده افزودنی که برای مقایسه با بتن یا ملات حاوی ماده افزودنی (بتن و ملات آزمایشی)، به منظور تعیین اثرات ایجاد شده توسط ماده افزودنی و انطباق با ویژگی‌های استاندارد ساخته می‌شود، اطلاق می‌گردد..

 

1-6-18- خواص جنبی

گرچه برخی افزودنی‌ها ممکن است اثر مناسبی روی یک ویژگی بتن داشته باشند، اما ممکن است خواص جنبی مفید یا مضری را نیز دارا باشند. لذا در انتخاب و مصرف افزودنی‌ها باید به این خواص جنبی کاملاً آگاه بود.

لزوم بکارگیری افزودنی ها در سواحل خلیج فارس

لزوم بکارگیری افزودنی ها در حاشیه خلیج فارس

عناوین مطالب مطروحه

- مقدمه

- ویژگی های بتن مطلوب در حاشیه خلیج فارس

- نیاز مبرم به تغییر کیفیت بتن آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد افزودنی در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد روان کننده و آشنایی گسترده تر با آن ها در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد دیرگیرکننده در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد پودری معدنی (پوزولان ها و روباره ها) در بتن حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد بازدارنده خوردگی در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد آب بندکننده و یا دافع آب در بتن های حاشیه خلیج فارس

- نقش مواد حفاظت کننده سطحی در سازه های بتنی حاشیه خلیج فارس

مقدمه

- لزوم مصرف افزودنی برای بهبود کیفیت بتن و بالا بردن مقاومت، دوام و نفوذپذیری

- نیاز به بتن با دوام و نفوذناپذیر در حاشیه خلیج فارس بویژه در مورد بتن مسلح

- وجود مشکل خوردگی میلگردهای بتن در حاشیه خلیج فارس

- عدم امکان ساخت بتن مطلوب بدون مصرف افزودنی های مختلف و ضروری

- وجود مشکلات اجرایی منجمله گرمی هوا

- عدم امکان رفع مشکلات اجرایی بدون مصرف افزودنی های لازم

- امکان افزایش عمر مفید سازه های بتنی با افزودنی ها

- گستردگی استفاده از بتن آماده و مشکلات آن

ویژگی های بتن مطلوب در حاشیه خلیج فارس

ویژگی های بتن مطلوب می تواند مربوط به موارد زیر باشد:

الف: ویژگی های ضابطه ای بتن مسلح (قسمت روی میلگرد)

- کیفیت مصالح سنگی از نظر مکانیکی و وجود مواد زیان آور بویژه یون کلرید

- ویژگی های هندسی و شکلی مصالح سنگی مانند محدودیت حداکثر اندازه اسمی 20 میلیمتر و شکستگی درشت دانه ها

- دانه بندی مصالح سنگی: بافت دانه بندی متوسط تا نسبتا ریز

- کیفیت سیمان:  مصرف سیمان هایی با C₃A بیشتر از 5 و کمتر از 8 درصد

- کیفیت آب: محدودیت مواد زیان آور بویژه یون کلرید

- نسبت های اختلاط: محدودیت حداکثر نسبت آب به سیمان (45/0 و 4/0)، محدودیت حداقل و حداکثر عیار سیمان (حداقل 350 طبق آبا و 325 تا 375 طبق آیین نامه پایایی)

- کارآیی: نیاز به روانی 75 تا 150 میلیمتر در غالب موارد بجز بتن ترمی یا برخی قطعات پیش ساخته

- نوع و نحوه ریختن و تراکم: بتن ریزی بدون جداشدگی و تراکم مناسب

- نحوه عمل آوری: عمل آوری مناسب و ترجیحا با رطوبت رسانی به مدت کافی

- دما در هنگام ریختن: حداکثر 30 یا 32 درجه

ب: ویژگی های عملکردی بتن مسلح (قسمت روی میلگرد)

- مقاومت فشاری 28 روزه بتن: حداقل رده C35 طبق آبا یا حداقل رده C30 تا C40 در آیین نامه پایایی

- جذب آب نیم ساعته بتن 28 روزه (BS 1881:Part 122): حداکثر 2 تا 3 درصد

- عمق نفوذ آب تحت فشار بتن 28 روزه (EN 12390: Part 8): حداکثر 10 تا 30 میلیمتر

- شاخص عبور جریان الکتریکی در بتن 28 روزه (ASTM C1202): حداکثر 2000 تا 3000 کولمب

- مقاومت ویژه الکتریکی 28 روزه: حداقل 50 تا 100 اهم متر

- ضریب جذب آب مویینه (روش Rilem): حداکثر 7/0 تا 9/0 میلیمتر بر جذر زمان برحسب ساعت

- جذب آب سطحی اولیه (ISAT) (BS 1881:Part 208):

حداکثر 25/0 تا 5/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 10 دقیقه اول)

حداکثر 15/0 تا 3/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 30 دقیقه)

حداکثر 1/0 تا 2/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در یک ساعت)

حداکثر 075/0 تا 15/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 2 ساعت)

- ضریب نفوذ گاز اکسیژن (روش Cembureau): حداکثر ^17-10 تا ^17-10×5 مترمربع

- ضریب انتشار یون کلرید در بتن: حداکثر 30 تا 150 میلیمتر مربع در سال

- جذب آب نهایی (ASTM C642): حداکثر 4 تا 6 درصد

نیاز مبرم به تغییر کیفیت بتن های آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس

با توجه به ویژگی های بتن مطلوب نمی توان از بتن های آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس استفاده کرد.

وضعیت فعلی و مطلوب را می توان بصورت زیر مقایسه کرد:

وضعیت فعلی بتن های آماده

- فروش بتن براساس عیار سیمان

- فروش بتن براساس مقاومت های 28 روزه استوانه ای در حد 20 و 25 مگاپاسکال (25 و 30 مکعبی)

- استفاده از سنگدانه با حداکثر اندازه اسمی 25 میلیمتر و دانه بندی متوسط تا درشت

- عدم محدویت نسبت آب به سیمان و نامشخص بودن آن

- عدم توجه به روانی مطلوب و افزودن آب در پای کار به علت کارآیی کم

- حمل در فواصل طولانی در هوای گرم بدون توجه به زمان گیرش اولیه

- عدم وجود محدودیت برای دمای بتن در هنگام ریختن

- عدم کنترل جدی میزان یون کلرید بتن

- عدم توجه به نوع سیمان مصرفی

- عدم توجه به محدودیت های عیار سیمان

- عدم بکارگیری افزودنی های فوق روان کننده، کندگیرکننده و میکروسیلیس و غیره

وضعیت مطلوب بتن های آماده

- فروش بتن براساس رده های مقاومتی 28 روزه استوانه ای 30 تا 40 مگاپاسکال (35 تا 45 مکعبی)

- رعایت حداکثر اندازه اسمی 20 میلیمتر و دانه بندی متوسط تا نسبتا ریز

- استفاده از شن نیمه شکسته یا شکسته و ترجیحا ماسه گردگوشه

- رعایت نسبت آب به سیمان 4/0 یا 45/0

- درنظر گرفتن روانی مطلوب با توجه به نوع قطعه و وسیله بتن ریزی

- رعایت محدودیت های عیار سیمان بویژه حداکثر عیار سیمان

- توجه به فاصله زمانی حمل و استفاده از کندگیرکننده بویژه در هوای گرم

- توجه به حداکثر دمای مجاز در هنگام ریختن بتن و مسلما ساخت بتن خنک در کارخانه

- کنترل مقدار یون کلرید موجود در بتن مسلح

- استفاده از سیمان های مناسب و مجاز برای بتن مسلح

- بکارگیری روان کننده یا فوق روان کننده

- استفاده از دوده سیلیسی و فوق روان کننده

نقش مواد افزودنی در بتن های حاشیه خلیج فارس

- برای دستیابی به بتن مطلوب و اجرای مناسب نیاز به افزودنی های مختلفی احساس می شود.

- برای تامین روانی با وجود کاهش نسبت آب به سیمان نیاز به روان کننده یا فوق روان کننده وجود دارد.

- امروزه مواد روان کننده یا فوق روان کننده معمولا به افزایش مقاومت و دوام بتن منجر می شود.

- برای اجرای بهتر و دیرگرفتن بتن نیاز به مواد کندگیرکننده وجود دارد.

- گاه برای کاهش نفوذ یون کلرید و رطوبت در بتن نیاز به مصرف پوزولان های طبیعی و مصنوعی مناسب یا سرباره ها وجود دارد.

- دوده سیلیسی می تواند به شدت از نفوذ یون کلرید و خوردگی میلگردها بکاهد.

- بکارگیری دوده سیلیسی نیازمند بکارگیری فوق روان کننده بیشتری می باشد.

- امروزه در برخی پروژه ها از مواد بازدارنده خورندگی در بتن استفاده می شود.

- نقش برخی مواد آب بندکننده و یا دافع آب در بتن در کاهش خوردگی میلگردها روشن نیست اما بنظر می رسد کاهش نفوذ رطوبت و یون کلرید در بتن در اکثر موارد مثبت باشد.

- برخی مواد هرچند افزودنی محسوب نمی شود اما کمک مهمی را به انجام می رسانند مانند موادی که برای پوشش روی میلگردها و یا پوشش سطحی بتن بکار می روند.

نقش مواد روان کننده در بتن های حاشیه خلیج فارس و آشنایی گسترده تر با آنها

- مواد روان کننده معمولا پیوند اجزای بتن با یکدیگر و سایر اجزا را در بتن تازه کاهش می دهند.

- مواد روان کننده به توزیع سیمان و مواد پودری ریز در بتن کمک می کنند.

- مواد روان کننده موجب روان تر شدن بتن می گردند.

- مواد روان کننده می تواند به کاهش آب بتن منجر شود بدون اینکه روانی افزایش یابد.

- مواد روان کننده می تواند به کاهش نسبت آب به سیمان بتن منجر شود بدون اینکه روانی و عیار سیمان افزایش یابد.

- مواد روان کننده می تواند به افزایش مقاومت و دوام و نفوذناپذیری بتن منجر شود حتی اگر نسبت آب به سیمان کاهش نیابد.

- مواد روان کننده می تواند موجب کاهش مصرف سیمان با حفظ روانی بتن گردد.

- مواد روان کننده می تواند به کاهش جمع شدگی و افزایش مقاومت و دوام و نفوذناپذیری بتن بدلیل کاهش مصرف سیمان با وجود ثابت بودن نسبت آب به سیمان منجر شود.

- مواد روان کننده می تواند در یک زمان به کاهش نسبت آب به سیمان، کاهش عیار سیمان و افزایش روانی منجر گردد و موجب افزایش مقاومت، دوام، نفوذناپذیری و کاهش جمع شدگی شود.

مثال هایی از طرح مخلوط بتن در حاشیه خلیج فارس

مثال1: بکارگیری بتن در یک سازه بسیار نزدیک به ساحل یا در منطقه جزر و مد و یا بالای سطح آب بدون میکروسیلیس

مثال2: بکارگیری بتن در یک سازه بسیار نزدیک به ساحل یا در منطقه جزر و مد و یا بالای سطح آب با میکروسیلیس

مثال3: بکارگیری بتن در یک سازه با فاصله متوسط از ساحل بیرون خاک و یا درون خاک در نزدیکی ساحل و یا درون آب دریا

- در این مثال ها که نسبتا واقعی هستند نشان داده می شود که چگونه نیاز به مصرف مواد افزودنی روان کننده یا فوق روان کننده وجود دارد.

- در این مثال ها سعی شده از آنچه در آیین نامه پایایی بتن ایران آمده است کاملا تبعیت شود.

آشنایی گسترده تر با روان کننده ها

روان کننده های معمولی                               Placticizers (P) or Water Reducing Agents (WRA)

- روان­کننده­های معمولی بیش از نیم قرن سابقه دارند. این مواد معمولاً به صورت لیگنوسولفونات ها در بازار ایران وجود دارد.

- روان­کننده­های معمولی باید حداقل 5­ درصد از آب بتن را با حداقل میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.

- روان­کننده­های معمولی حداکثر می توانند 12درصد از آب بتن را با حداکثر میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.

- روان­کننده­های معمولی غالبا نقش کندگیرکننده  را نیز دارا می باشند.

- روان­کننده­های معمولی ممکن است تا حدودی حبابزایی داشته باشند.

- میزان مصرف پیشنهادی روان­کننده­های لیگنوسولفوناتی بین 2/0 تا 1درصد وزنی سیمان است.

- غلظت مواد پودری روان­کننده­های معمولی باید در حدود 38 تا 42 درصد وزن مایع باشد و در این حالت چگالی آن 17/1 تا 20/1 کیلوگرم بر لیتر است.

- ماده لیگنوسولفوناتی دارای رنگ قهوه ای تیره با بوی تند زننده الکلی می باشد.

- مواد روان­کننده معمولی غالبا دارای افت اسلامپ کمی هستند و برای مدت بیشتری می توانند حفظ روانی نمایند.

- قیمت روان­کننده معمولی مایع با غلظت معمول امروزه در محدوده 550 تا 650 تومان به ازای هر کیلو می باشد.

- با افزودن برخی افزونه ها به مواد روان­کننده معمولی می توان بر حبابزایی، گیرش و حفظ روانی آن تاثیر گذارد.

روان­کننده­های قوی یا فوق­روان­کننده­ها

Super Placticizers (SP), High Range Water Reducing Agents (HRWRA)

- فوق روان­کننده­ها باید دست کم 12 درصد از آب بتن را با حداقل میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.

- روان­کننده­های قوی دارای دسته بندی های مختلفی از نظر نوع مواد متشکله هستند. سابقه برخی از این مواد بیش از روان­کننده­های معمولی و سابقه بعضی از آنها کمتر از دو دهه است.

- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده از جمله فوق روان­کننده­های قدیمی است که معمولا به نام مواد نفتالینی شناخته می شود.

- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده دارای رنگ قهوه ای تیره است و ذاتا کندگیر می باشد.

- غلظت فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده پودری در حدود 33 تا 37 درصد وزن مایع می باشد و در این حالت چگالی آن بین 16/1 تا 18/1 کیلوگرم بر لیتر است.

- میزان مصرف پیشنهادی فوق روان­کننده نفتالینی بسته به غلظت آن بین 3/0 تا 5/1 درصد وزن سیمان است.

- حداکثر کاهش آب فوق روان­کننده­ نفتالینی در حدود 22درصد به ازای حداکثر میزان مصرف پیشنهادی می باشد.

- افت روانی فوق روان­کننده نفتالینی متوسط می باشد و بهرحال باید مدنظر قرار گیرد.

- قیمت فوق روان­کننده نفتالینی با غلظت متعارف و بسته به میزان کندگیری یا حفظ روانی بین 950 تا 1150 تومان به ازای هر کیلو می باشد.

- با افزودن برخی مواد به فوق روان­کننده نفتالینی می توان بر زمان گیرش و حفظ روانی آن تاثیر گذاشت.

- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله فوق روان کننده های نسبتا قدیمی هستند که معمولا به نام ملامینی شناخته می شود.

- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده پودری دارای رنگ سفید و مایع آن بیرنگ متمایل به شکری است.

- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتا از زودگیری برخوردار است و افت اسلامپ آن زیاد می باشد.

- غلظت مواد پودری ملامینی بین 20 تا 35 درصد وزنی مایع آن می باشد و چگالی آن بین08/1 تا 12/1 می باشد.

- با افزودن مواد کندگیرکننده و برخی افزونه های دیگر می توان زمان گیرش را زیادتر و افت اسلامپ آن را کمتر نمود.

- در مواردی که فاصله زمانی ساخت با حمل بتن زیاد است بهتر است این مواد را مصرف ننمود.

- حداقل درصد کاهش آب این مواد به ازای حداقل میزان مصرف پیشنهادی نباید کمتر از 12درصد باشد.

- حداکثر درصد کاهش آب مواد ملامینی ممکن است به بیش از 25 درصد بالغ شود.

- مواد پودری ملامینی در ایران ساخته می شود و بدین دلیل قیمت واحد آن عملا در حد روان کننده های معمولی است.

- قیمت مواد ملامینی مایع ایرانی بسته به غلظت آن بین 650 تا 800 تومان به ازای هر کیلو می باشد. قیمت نوع خارجی آن در حدود 30 تا 50 درصد بالاتر است.

- میزان مصرف مواد ملامینی مایع بسته به غلظت آن بین 5/0 تا 5/3 درصد می باشد.

- پلی­کربوکسیلات­ها یا مواد پلی کربوکسیلیک اتری از جمله فوق روان کننده های جدیدتر می باشند.

- مواد پلی­کربوکسیلاتی بصورت مایع و به رنگهای طوسی یا زرد کدر به بازار عرضه می شود.

- مواد پلی­کربوکسیلاتی معمولا بصورت خنثی می باشند و می توان آنرا زودگیر یا کندگیرتر نمود.

- مواد پلی­کربوکسیلاتی معمولا از افت اسلامپ متوسطی برخوردار است که می توان مدت حفظ اسلامپ را افزایش داد.

- حداقل درصد کاهش آب این مواد به ازای حداقل میزان مصرف پیشنهادی نباید کمتر از 12 درصد باشد.

- حداکثر درصد کاهش آب این مواد به ازای حداکثر میزان مصرف پیشنهادی به حدود 35 درصد می رسد.

- میزان مصرف این مواد بین 3/0 تا 5/1 درصد پیشنهاد می شود.

- قیمت پلی کربوکسیلات ها بسته به نوع و غلظت آن بین 2500 تا 3200 تومان به ازای هرکیلو می باشد.

- چگالی پلی کربوکسیلات ها بین 05/1 تا 1/1 کیلوگرم بر لیتر می باشد.

- آکریلات ها از جمله فوق روان کننده های جدید هستند که کمتر در ایران مصرف می شود.

- آکریلات ها بصورت مایع شیری رنگ هستند.

نقش مواد دیرگیرکننده (Retarders) در بتن های حاشیه خلیج فارس

- این مواد مجازند زمان گیرش بتن را به میزان حداکثر 4ساعت به تاخیر اندازند.

- این مواد می توانند موجب حفظ اسلامپ در طول حمل و عملیات بتن ریزی شوند.

- این مواد می توانند سرعت هیدراسیون را در ابتدای کار کاهش و سرعت گرمازایی را کم کنند و به بتن ریزی های حجیم تا حدی کمک نمایند تا دمای مغز بتن آرام تر بالا رود و فرصت تبادل بیشتری بوجود آید و تنش های حرارتی کمتر گردد.

- وقتی فاصله زمانی حمل و مدت بتن ریزی یک محموله بطول می­انجامد بهتر است از مواد دیرگیرکننده استفاده کرد.

- در صورتی که در مناطق گرم و خشک، بتن ریخته شده با تاخیر در گیرش مواجه شود احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری بدلیل تبخیر افزایش می یابد.

- مواد دیرگیرکننده موجود در بازار ایران عمدتا از نوع لیگنوسولفونات ها یا گلوکونات ها و یا فسفات کلسیم می باشد که گلوکونات ها عملکرد بهتری دارند.

نقش مواد  پودری معدنی (پوزولان ها و روباره ها) در بتن حاشیه خلیج فارس

پوزولان ها

- پوزولان ها با آهک هیدراته (هیدروکسید کلسیم) ترکیب می شوند و ماده پرکننده و چسباننده بوجود می آورند که نفوذپذیری را کم کرده و pH خمیر سیمان را نیز کاهش می دهند. اغلب پوزولان ها دوام در برابر سولفات ها را بهبود می بخشند.

- پوزولان ها به صورت های طبیعی (خام یا کلسینه) و یا مصنوعی هستند.

- پوزولان های طبیعی ایران عمدتا بصورت توف ها یا خاکسترهای آتشفشانی در تولید سیمان بکار می روند و کمتر بصورت افزودنی در بتن استفاده می شود. سیمان های پرتلند پوزولانی ایران حاوی حداکثر 15 درصد از این نوع پوزولان ها می باشند.

- وجود حداکثر 15 درصد پوزولان طبیعی در سیمان آمیخته، تاثیر کمی بر کیفیت مقاومتی و دوامی بتن در دراز مدت دارد.

- مصرف پوزولان های طبیعی می تواند مصرف آب بتن را بیشتر کند که تاثیر منفی بر مقاومت و دوام را می تواند به همراه داشته باشد.

- مصرف پوزولان های طبیعی می تواند افت اسلامپ بیشتری را بوجود آورد که مثبت تلقی نمی شود.

- افزایش پوزولان طبیعی (بیش از 15 درصد) بر مقاومت های کوتاه مدت و میان مدت تاثیر منفی می گذارد اما ممکن است برای دراز مدت مطلوب باشد.

- مصرف پوزولان طبیعی بیش از 30 یا 35 درصد ممکن است مفید نباشد و آهکی برای ترکیب یافت نشود و مقاومت های دراز مدت نیز افت کند.

- مهمترین پوزولان های مصنوعی مصرفی در ایران، دوده سیلیسی و خاکستر بادی هستند.

- دوده سیلیسی در سه کارخانه در ایران تولید می شود اما خاکستر بادی مصرفی از خارج وارد می گردد و بیشترین مصرف آنها در حاشیه خلیج فارس می باشد.

- دوده سیلیسی عمدتا مربوط به غبار کارخانه های فروآلیاژ یا فروسیلیس است که ذرات بسیار ریز تقریبا کروی شکل دارد و از نوع سیلیس آمورف (غیر بلوری) است.

- درصورت پودر کردن سنگ های سیلیسی بصورت خیلی ریز و میکرونیزه، میکروسیلیس حاصل نمی شود و فروش این مواد بعنوان میکروسیلیس یک نوع کلاهبرداری رایج تلقی می شود.

- ذرات میکروسیلیس معمولا در محدوده 05/0 تا 2/0 میکرون می باشد و سطح ویژه آن بین 13 تا 30 مترمربع در هر گرم می باشد (ریزی سیمان 3/0 مترمربع در هر گرم).

- واکنش دوده سیلیسی با آهک خمیر سیمان سریع تر از سایر پوزولان های طبیعی و مصنوعی است. بنابراین دیرگیری در بتن حاوی دوده سیلیسی عملا دیده نمی شود.

- بتن حاوی دوده سیلیسی چسبنده تر، چسبناک تر  و آب انداختن و جداشدگی کمتر می گردد.

- امکان ترک خوردگی ناشی از تبخیر در بتن میکروسیلیس دار بیشتر می شود و نیاز به حفاظت رطوبتی بیشتری دارد.

- مقاومت های کوتاه مدت و میان مدت بتن میکروسیلیس دار بیشتر می شود اما تاثیر آن در دراز مدت روشن نیست.

- نفوذپذیری بتن میکروسیلیس دار کمتر می شود و مقاومت الکتریکی ویژه بتن بیشتر می گردد و یون کلرید کمتر نفوذ می کند.

- دوام بتن میکروسیلیس دار در برابر برخی سولفات ها محل تامل و اختلاف است.

- وجود میکروسیلیس، مصرف آب بتن را بشدت بالا می برد.

- امکان بکارگیری میکروسیلیس بدون فوق روان کننده امکان پذیر نیست.

- مصرف میکروسیلیس پودری در اختلاط بتن در بسیاری از موارد نتیجه مثبتی را ببار نمی آورد.

- بهتر است دوغاب یا ژل میکروسیلیس را در ساخت بتن بکار برد.

- بکارگیری 6 تا 8 درصد دوده سیلیسی (جایگزین سیمان) در بتن توصیه می شود.

- مصرف کمتر از 5 درصد دوده سیلیسی نتیجه مثبتی ببار نمی آورد و مصرف بیش از 10درصد از نظر فنی و اقتصادی توصیه نمی گردد.

- میکروسیلیس برای جلوگیری یا کنترل انبساط ناشی از واکنش قلیایی با سنگدانه های واکنش زا مفید است.

- میکروسیلیسی که بخوبی در بتن پخش نشده و بصورت کلوخه در آید می تواند در اثر واکنش با قلیایی­ها انبساط مخرب بوجود آورد.

- میکروسیلیس کار پمپاژ را مشکل می کند و موجب سایش وسائل و تجهیزات می گردد.

- برخی معتقدند که غبار میکروسیلیس در کارگاه می تواند بر سلامتی افراد تاثیر منفی گذارد.

- قیمت هر کیلو میکروسیلیس در ایران حدود 300 تومان می باشد (بدون هزینه بسته بندی و حمل)

- خاکستر بادی، خاکستر سیلیسی آمورف کوره ذغال سنگ است که کروی شکل بنظر می رسد و از دهانه دودکش کوره خارج می شود.

- اندازه ذرات خاکستر بادی بین 10 تا 40 میکرون است که انواع ریزتر نیز دارد.

- سطح ویژه خاکستر بادی معمولی بین 4/0 تا 7/0 مترمربع در هر گرم است که در انواع ریز ممکنست به شدت افزایش یابد.

- در سایر کشورهایی که نیروگاه زغال سنگی دارند، خاکستر بادی قابل توجهی حاصل می گردد و در ساخت سیمان آمیخته و یا بصورت افزودنی بکار می رود.

- مصرف خاکستر بادی موجب دیرگیری بتن، کاهش مقاومت اولیه، کاهش سرعت گرمازایی، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام در محیط های سولفاتی و حاوی کلرید می گردد و انبساط مخرب مربوط به واکنش سنگدانه و قلیایی ها را کنترل می کند و مقاومت دراز مدت را بالا می برد.

- مصرف 15 تا 25 درصد خاکستر بادی جایگزین سیمان در بتن در حاشیه خلیج فارس توصیه می شود اما مصرف بیشتر از 30 درصد نمی تواند کمکی به بالا بردن هرچه بیشتر کیفیت بتن نماید.

- مصرف خاکستر بادی ممکن است به کاهش آب مصرفی بتن نیز منجر گردد.

- پمپ کردن بتن حاوی خاکستر بادی بخوبی انجام می شود و سایش وسائل و تجهیزات مشاهده نشده است.

- قیمت هر کیلو خاکستر بادی معمولی در مبدا 30 تا 60 تومان و در حاشیه خلیج فارس 80 تا 120 تومان می باشد. خاکستر بادی خیلی ریز کیلویی 100 تا 120 تومان در مبدا و در جنوب ایران 200 تا 250 تومان تمام می شود.

روباره ها (سرباره ها)

- سرباره های اغلب کوره های ذوب فلزات می تواند به عنوان ماده سیمانی جایگزین سیمان بکار رود. معمول ترین سرباره مصرفی، سرباره کوره بلند ذوب آهن است که در ایران نیز تولید می شود.

- در ایران از سرباره برای ساخت سیمان آمیخته سرباره ای استفاده می شود و کمتر به عنوان افزودنی بکار می رود.

- روباره ها به عنوان ماده سیمانی در محیط قلیایی (آهک دار) مانند سیمان با آب ترکیب می شود و ماده پرکننده و چسباننده ایجاد می کند ولی آهک را مصرف نمی کند.

- روباره ها بر خلاف پوزولان ها، PH و قلیائیت محیط را پایین نمی آورد. به هر حال سرباره باید آمورف باشد و زود سرد شود.

- بهتر است مصرف روباره ها به عنوان افزودنی جایگزین سیمان بیش تر از 25 درصد وزن مواد چسبناننده باشد و می تواند بیش از 50 درصد نیز بکار رود.

- ایجاد کندگیری در بتن، کاهش جزیی مقاومت های اولیه و بهبود مقاومت های دراز مدت، کاهش گرمازایی و سرعت گرمازایی، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام در محیط های سولفاتی و کلریدی و کاهش انبساط مخرب مربوط به واکنش سنگدانه و قلیایی از جمله خواص سرباره در بتن است.

- سرباره با ریزی 4/0 تا 7/0 مترمربع در هر گرم بکار می رود و اندازه ذرات آن تا حدودی ریز تر از سیمان است.

- در محیط خلیج فارس وجود سرباره ها در بتن مفید بوده است و خوردگی میلگردها را کم کرده است.

- مصرف آب در بتن حاوی سرباره چندان دستخوش تغییر نمی گردد.

- بکارگیری سرباره ها به همراه پوزولان ها نیز تاثیر مثبتی را در این مناطق نشان داده است.

نقش مواد بازدارنده خوردگی میلگردها در بتن های حاشیه خلیج فارس

Corrosion Inhibitators, Anti-Corrosion Agents

- در طول 30 سال اخیر سعی شده است از مواد افزودنی در بتن به عنوان بازدارنده خوردگی میلگردها استفاده شود.

- مواد بازدارنده خوردگی به صورت های مختلف عمل می کند. انواع مهم آن بر دو قسم است. نوع آندی و همچنین نوع آندی – کاتدی.

- مواد آندی عمدتاً به صورت نیتریت کلسیم است که در بسیاری از نقاط دنیا بکار گرفته شده است و نشان داده اند که تاثیر مثبتی را در جلوگیری از خوردگی داشته اند.

- تحقیقاتی که در محیط خلیج فارس انجام شده، نشان داده است نیتریت کلسیم تاثیر چندان مثبتی را نداشته است.

- محلول نیتریت کلسیم با چگالی 24/1 کیلوگرم در لیتر به میزان 10 – 15 کیلوگرم در مترمکعب بتن بکار می رود ( 3 تا 5/3 درصد وزن سیمان).

- نیتریت کلسیم خاصیت زودگیری دارد و افت اسلامپ را به شدت زیاد می کند و باید به این نکته توجه داشت.

- ممکن است مصرف نیتریت کلسیم به همراه مواد پودری معدنی از خواص مثبت آن بکاهد.

- مواد بازدارنده آندی – کاتدی در حدود 15 سال سابقه مصرف دارد و جدید تلقی می شود.

- مواد بازدارنده آندی – کاتدی موجود در ایران بر پایه مشتقات آمین (استرآمین ها) می باشد.

- هنوز از تاثیر دراز مدت این مواد اطلاع کافی در دست نیست و تحقیقات خاصی در ایران در این باره انجام نشده است.

- برخی مواد بازدارنده خوردگی ممکن است نفوذپذیری را کاهش دهند اما سازوکار عملکرد آن ها بر پایه کاهش نفوذپذیری استوار نیست و الکتروشیمیایی است.

نقش حفاظت سطحی بتن در حاشیه خلیج فارس

- کیفیت سطحی بتن در مسائل دوام به ویژه در مورد نفوذ یون کلرید و رطوبت و اکسیژن و در نتیجه خوردگی اهمیت زیادی دارد.

- انواع حفاظت سطحی از دیدگاه های مختلف وجود دارد. از یک دیدگاه می توان آن را به چهار نوع تقسیم کرد.

·         اندودهای سطحی Renderings

·         پوشش ها و درزگیرها Coating and Sealers

·         پرکننده های منافذ Pore Blockers

·         نفوذگرها Penetrants

- انتخاب نوع حفاظت و پوشش سطح بتن به عوامل متعددی بستگی دارد که در زیر می آید.

·         پایداری در برابر نفوذ آب، دی اکسید کربن، یون کلرید، بخار آب و پرتو ماوراء بنفش

·         پایداری در برابر عوامل شیمیایی، سایش و اتصال به بتن

·         سهولت اجرا، ظاهر مناسب و قابلیت پل زدن روی ترک ها

- در موفقیت هر نوع حفاظت و پوشش عوامل زیر دخیل هستند.

·         انتخاب صحیح نوع حفاظت با توجه شرایط محیطی حاکم و دوام مورد نظر

·         شرایط بتن پایه (سن، رطوبت، دما و کیفیت سطح و کیفیت بتن)

·         دقت در اجرا و شرایط لازم در اعمال هر نوع پوشش

·         دما و رطوبت و شرایط هوا در هنگام اعمال پوشش

- اندودهای سطحی به صورت یک لایه نسبتاً ضخیم ملات سیمانی اعمال می شود و روی سطح بتن پایه معمولاً به کمک ماله مناسب کشیده می شود.ملات سیمانی ممکن است فاقد مواد پلیمری باشد اما در اکثر موارد با یک ماده پلیمری (لاتکس) اصلاح می گردد.

- وجود مواد پلیمری در اندودهای سیمانی برای اتصال بهتر به بتن پایه و هم چنین کاهش نفوذپذیری آن می باشد.

- سطح زیرین برای اندودکاری باید تمیز و زبر و اشباع گردد و سپس اندود اصلی اجرا شود. به هر حال این نوع حفاظت، افزایش ضخامت پوشش بتنی هم به حساب می آید.اتصال و پیوستگی اندود با سطح زیرین با آزمایش Pull-off قابل کنترل است و مقدار مجاز آن را مشخصات فنی مشخص می کند.

- پوشش ها و درزگیرها شامل موادی برای پر کردن حفرات سطحی و نفوذ در آن ها و آماده سازی سطح کار می باشد و سپس پوشش نازک سطحی اعمال می گردد.

- سطح کار باید تمیز و عاری از چربی باشد. در اکثر موارد بتن پایه به صورت خشک بوده یا رطوبت آن از حد معینی کمتر باشد.

- شرایط محیطی مناسب یعنی رطوبت کمتر از 90 درصد و دمای 10 تا 30 درجه سانتی گراد است.

- لایه پوشش اصلی دو یا چند دست اعمال می شود و ممکن است نفوذ کمی هم داشته باشد.

- ضخامت پوشش نهایی معمولاً بین 100 تا 300 میکرون است.

- پوشش اصلی همانند یک رنگ عمل می کند و جلوی نفوذ را می گیرد (Barriers). اکثر اوقات این مواد عمدتاً از چسب ها تهیه می شود.

- انواع معروف پوشش های سطحی عبارتند از

·         اپوکسی ها (محلول در آب یا غیر محلول در آب)

·         پلی استرها

·         اکریلیک ها

·         پلی اورتان ها

·         بوتادین ها

·         قیر و قطران

- اپوکسی ها به صورت تک جزئی و دو جزئی هستند. چسبندگی خوبی با بتن دارند. مقاومت سایشی خوبی دارند و نفوذ را مهار می کنند. اختلاف ضریب انبساط با بتن و پایایی کم در برابر نور ماوراء بنفش خورشید از جمله مشکلات آن ها است. سطح زیر کار نیز باید به خوبی تمیز و خشک شده باشد و گرد و خاک نداشته باشد.

- مواد اکریلیکی به صورت لاتکس به همراه رنگدانه ها بکار می روند و در مقابل نفوذ مواد پایداری خوبی را دارند (به ویژه دی اکسید کربن).

- پلی استرها غالباً پیوستگی خوبی دارند و در برابر اسیدها پایداری بیشتری از خود نشان می دهند.

- پلی اورتان ها معمولاً به صورت دو جزئی هستند. در برابر اسیدها و سایش بهتر از اپوکسی ها می باشند اما در برابر محیط قلیایی ضعیف تر از اپوکسی ها هستند. بنابر این باید بین این پوشش و بتن یک پوشش مقاومت در برابر قلیایی ها اعمال گردد. پایایی آن ها در برابر نور ماوراء بنفش کم است و به خوبی به سطح بتن نمی چسبد و به واسطه نیاز دارد.   

- قیرهای نفتی و قطران زغال سنگ از پست ترین پوشش ها هستند. در برابر نور ماوراء بنفش و تابش آفتاب پایایی ندارند و ترک می خورند و اجازه نشت می دهند. قطران در برابر نفوذ آب بهتر از قیر عمل  می کند. این مواد ظاهر نامناسبی دارند و در زیر سطح زمین استفاده می شود.

- پرکننده های منافذ، موادی است که بر سطح بتن اعمال می شود و به داخل منافذ و حفرات ریز بتن و خمیر سیمان نفوذ می کند و آن را پر می نماید و یا در این مرحله با اجزاء خمیر سیمان (مانند آهک) واکنش می دهد و ماده غیر محلول و چسبنده و پرکننده تولید می کند. این مواد در یک یا دو دست اعمال می شود و لازم نیست سطح بتن خشک شود و شاید مرطوب بودن آن ارجح باشد. موادی همچون سیلیکات سدیم یا سیلیکو فلوریت به صورت یک شیره محلول در آب گرم به سطح پاشیده یا مالیده      می شود. به هر حال سطح باید تمیز و عاری از چربی و گرد و خاک باشد.

- نفوذگرها موادی هستند که به صورت مایع با لزجت کم به سطح بتن پاشیده یا مالیده می شوند و به درون منافذ و حفرات ریز نفوذ می نمایند اما آن را پر نمی کنند بلکه با تعویض جهت کشش سطحی حفرات موئینه، رطوبت را از درون به بیرون رانده و رطوبت و گازهای زیان آور نمی تواند به درون راه یابد (مانند شیر یک طرفه). این مواد را مواد قابل تنفس (Breathable) می نامند. از معروف ترین این مواد سیلان ها و سیلوکسان ها هستند.

- نفوذگرهای قابل تنفس را پس از یک ماه و سپری شدن دوران عمل آوری روی سطح بتن اعمال        می کنند.

- نفوذگرها برای مقابله مداوم در برابر آب چندان مناسب نیستند بنابر این بهتر است آن ها را بر روی سطوحی اعمال کرد که مرتباً در برابر آب قرار نداشته باشند اما اگر گهگاه رویارو با بارندگی یا پاشش آب یا نم باشد، مشکلی ندارد.

- مواد سیلان و سیلوکسان معمولاً به صورت آستر و با رویه اکریلیک یا رویه پلی اورتان عملکرد بسیار مناسبی را در برابر نفوذ یون کلرید نشان داده است.

- در صورتی که بتن پایه دارای نسبت آب به سیمان زیاد باشد، تجربیات نشان داده است که پوشش ها و نفوذگرها و سایر حفاظت ها تأثیر کمتری را از خود به جا می گذارند.