افزودنی های بتن

لزوم بکارگیری مواد افزودنی در بتن:

مواد افزودنی را به منظور افزایش کیفیت مطلوب بتن، کاهش نارسایی و یا تغییر بعضی از مشخصه های بتن به آن اضافه می نمایند، از مهمترین این افزودنی های بتن مواد روان کننده و فوق روان کننده هستند. عملکرد اصلی مواد افزودنی روان کننده، افزایش کارایی بتن یا ملات و یا به نوعی دیگر، کاهش آب لازم برای اختلاط بتن و یا ملات و لذا افزایش مقاومت بتن است. 

همچنین استفاده از این مواد باعث صرفه جویی مصرف سیمان در بتن و باعث سادگی عمل تراکم بتن می گردد و مانع آب انداختن بتن می شود. فوق روان کننده ها در مقایسه با روان کننده ها دارای اثر قوی تری هستند. این مواد ضمن حفظ انسجام بتن و بدون کاهش مقاومت آن باعث افزایش کارایی بتن یا ملات می شوند. علاوه بر این، این مواد قادرند آب مورد نیاز بتن را به میزان ۲۵ تا ۳۵ درصد کاهش داده لذا باعث افزایش بسیار زیاد مقاومت می شوند.

نقش افزودنی های بتن در مقاوم سازی سازه ها:

اگر نخواهیم با مقاوم سازی بدینگونه که امروزه در کشورمان رایج شده برخورد کنیم، پروسه مقاوم سازی شامل دو مرحله می باشد:

1- مقاوم ساختن:

به این معنی است که قبل ازساخت (مراحل مطالعه و طراحی)، در هنگام اجرا و همچنین پس از ساخت سازه (مراحل مراقبت و مانیتورینگ)، تمام دست اندرکاران پروژه طبق استانداردهای موجود و معتبر عمل کنند. بعنوان مثال کیفیت مواد و مصالح بکار رفته در پروژه مورد نظر دارای کیفیت مطلوب و استاندارد باشند.

2- مقاوم سازی:

به این معنی است که چنانچه پس از ساخت و در مرحله مانیتورینگ بخصوص در برابر حوادثی که باید در هنگام طراحی و اجرا در نظر گرفته می شد (مانند زلزله مورد انتظار در منطقه مورد نظر) سازه عملکرد مطلوبی از خود نشان نداده و از حداکثر تغییر شکل های مجاز در استاندارد تجاوز نماید، آنگاه عملیات تقویت سازه ضروری خواهد بود.

بطور عمده مقاوم سازی کردن یا به اختصار مقاوم سازی سازه ها به سه طریق صورت می گیرد:

1 -کاهش بارهای وارده بر سازه

2- وصله کردن یا به عبارتی تقویت اعضای موجود

3- اضافه کردن یک تعداد اعضای جدید

 مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده در کاهش بارهای وارده بر سازه بطور مستقیم نمی توانند نقشی داشته باشند اما بطور غیر مستقیم می توانند بدین شکل عمل کنند. چنانچه سازه با بتن بدون مواد افزودنی (بتن ساده) ساخته شود، چون مقاومت آن از بتن با ماده افزودنی(بتن مجهز) کمتر خواهد بود، لذا اندازه اعضای سازه بیشتر و بار وارده بر سازه زیادتر خواهد بود. به عبارت دیگر ساختن بتن با مقاومت بالا در شرایط یکسان با مواد افزودنی راحت تر است. کما اینکه در بسیاری موارد بخصوص هنگامیکه درصد آب به سیمان از یک مقدار اجرایی کمتر می شود، ساختن بتن اصولا غیر ممکن است. در صورتیکه با استفاده از مواد افزودنی این امر امکان پذیر می باشد.

 بطور کلی چهار عامل در مصرف مواد افزودنی بتن (فوق روانسازها)، بشرح زیر می باشد:

1- افزایش روانی بتن

2- افزایش مقاومت بتن

3- کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن

4- صرفه جویی در مصرف سیمان و نهایتا تقلیل هزینه های متعلقه که هر کدام از موارد مذکور به جای خود و در زمان مناسب قابل محاسبه و وصول خواهد بود.

بکارگیری مواد افزودنی در پروژه های سد سازی:

امتیازات فیزیکی و اقتصادی قابل ملاحظه ای که مواد افزودنی برای بتن ایجاد می کند و همچنین در بسیاری موارد، مزایای فنی موجب رشد روز افزون کاربرد این مواد در بتن شده است.
این مواد نه تنها امکان به کار بردن بتن را در شرایط پیچیده فراهم کرده اند که پیش از آن امکان استفاده از بتن در این شرایط به دلایل مختلف فنی وجود نداشت، بلکه امکان استفاده از گستره وسیع تری از مواد متشکله در مخلوط بتن را نیز به وجود آورده اند.
سدها به علت نقش اساسی که در سیستم اقتصادی، اجتماعی، سیاسی کشور دارند و نیز به علت سرمایه گذاری کلانی که برای ساخت آنها می شود، جز سازه های استراتژیکی محسوب می شوند که لازم است از عملکرد و دوام مناسبی در دراز مدت برخوردار می باشند.
ملاحظات اقتصادی مانند استفاده از مصالح در دسترس و کاهش مصرف سیمان، ضوابط پایایی از جمله هوازایی، کاهش نفوذ پذیری، آب بندی و کاهش نسبت آب به مواد سیمانی، استفاده از مواد کمک سیمانی مانند پوزولانها، سرباره و دوده سیلسی برای بهبود خواص و پایایی بتن که عموما منجر به افزایش آب مورد نیاز مخلوط می شوند، بهبود شرایط اجرایی مانند حمل و نقل، ریختن و متراکم کردن بتن، بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی بتن و امکان ادامه عملیات اجرایی و بتن ریزی در شرایط آب و هوایی مختلف از جمله مواردی هستند که استفاده از مواد افزودنی در پروژه های سد سازی را اجتناب پذیر می کنند.
با توجه به اندرکنش مواد افزودنی با مواد سیمانی و سایر اجزای تشکیل دهنده بتن و از آنجا که گستره وسیعی از مواد افزودنی با نامهای تجاری گوناگون موجود و در دسترس می باشند، آگاهی از خصوصیات کلی، مکانیزم واکنش و عوامل موثر بر عملکرد این مواد می تواند در انتخاب آنها برای یک پروژه خاص، به ویژه پروژه سد سازی، سودمند باشد.

نکات مهم:

1. استفاده از مواد افزودنی در بتن تنها با تصویب قبلی دستگاه نظارت مجاز است.
2. عملکرد یا موثر بودن مواد افزودنی باید قبل از مصرف و به کمک نمونه های مخلوط بتن مورد تائید قرار گیرد.
3. ماده افزودنی باید با سیمان مصرفی سازگار باشد.
4. اگر بیشتر از یک نوع ماده افزودنی به کار رود باید سازگاری مواد مصرفی با یکدیگر به تائید دستگاه نظارت برسد.
5. اگر بیش از یک نوع ماده افزودنی به کار رود اندازه گیری هر یک از آنها باید بطور جداگانه صورت گیرد.. هر ماده افزودنی باید همان ترکیب و عملکردی را که در تعیین نسبت های اختلاط بتن داشته در تمام مدت مصرف حفظ نماید.
7. درساخت بتن آرمه نباید از کلرید کلسیم ( Cacl2 ) استفاده شود.

 بهبود خواص بتن سخت شده:

استفاده از مواد افزودنی خواص فیزیكی، مكانیكی و شیمیایی بتن را به نحوی چشمگیری بهبود می بخشد. مواد افزودنی كاهنده آب با كاهش نسبت آب به مواد سیمانی و كاهش تخلخل بتن، خواص مكانیكی آن مانند مقاومت فشاری، خمشی و سایشی را بهبود می بخشند.

كنترل گرمازایی در بتن حجیم:

برای كاهش گرمای ناشی از هیدراسیون در بتن های حجیم باید از سیمان های با گرما زایی كم مانند پرتلند نوع ٤ و سیمان پوزلانی استفاده كرد. از آنجا كه سیمان پرتلند نوع ٤ در ایران تولید نمی شود یك راه عملی برای كاهش حرارت ناشی از هیدراسیون، كاستن از مقدار سیمان مصرفی در بتن است بدون آنكه لطمه ای به خواص بتن تازه و سخت شده وارد شود. اینكار با استفاده از مواد افزودنی كاهنده آب و فوق روان كننده ها امكان پذیر است. در صورت استفاده از سیمانهای پوزلانی نیز، چون مقدار آب مورد نیازاستفاده از مواد كاهنده آب برای حفظ نسبت به آب مواد سیمانی و نیز بهبود این سیمانها بیشتر می باشد كارآیی سودمند خواهد بود. استفاده از مواد افزودنی كندگیر كننده در كاهش سرعت گرمازایی در سنین اولیه (تا ٧ روز ) بسیار موثراست. بدیهی است كه این مواد تاثیری در كاهش مقدار كل گرمای حاصل نخواهد داشت.