Chemical Admixtures – افزودنی های بتن

افزودنی-بتن-2

Chemical Admixtures

Chemical admixtures are the ingredients in concrete other than portland cement, water, and aggregate that are added to the mix immediately before or during mixing. Producers use admixtures primarily to reduce the cost of concrete construction; to modify the properties of hardened concrete; to ensure the quality of concrete during mixing, transporting, placing, and curing; and to overcome certain emergencies during concrete operations.

 

Successful use of admixtures depends on the use of appropriate methods of batching and concreting. Most admixtures are supplied in ready-to-use liquid form and are added to the concrete at the plant or at the jobsite. Certain admixtures, such as pigments, expansive agents, and pumping aids are used only in extremely small amounts and are usually batched by hand from premeasured containers.

 

The effectiveness of an admixture depends on several factors including: type and amount of cement, water content, mixing time, slump, and temperatures of the concrete and air. Sometimes, effects similar to those achieved through the addition of admixtures can be achieved by altering the concrete mixture-reducing the water-cement ratio, adding additional cement, using a different type of cement, or changing the aggregate and aggregate gradation.

Five Functions

Admixtures are classed according to function. There are five distinct classes of chemical admixtures: air-entraining, water-reducing, retarding, accelerating, and plasticizers (superplasticizers). All other varieties of admixtures fall into the specialty category whose functions include corrosion inhibition, shrinkage reduction, alkali-silica reactivity reduction, workability enhancement, bonding, damp proofing, and coloring. Air-entraining admixtures, which are used to purposely place microscopic air bubbles into the concrete, are discussed more fully in Air-Entrained Concrete.

 

Water-reducing admixtures usually reduce the required water content for a concrete mixture by about 5 to 10 percent. Consequently, concrete containing a water-reducing admixture needs less water to reach a required slump than untreated concrete. The treated concrete can have a lower water-cement ratio. This usually indicates that a higher strength concrete can be produced without increasing the amount of cement. Recent advancements in admixture technology have led to the development of mid-range water reducers. These admixtures reduce water content by at least 8 percent and tend to be more stable over a wider range of temperatures. Mid-range water reducers provide more consistent setting times than standard water reducers.

 

Retarding admixtures, which slow the setting rate of concrete, are used to counteract the accelerating effect of hot weather on concrete setting. High temperatures often cause an increased rate of hardening which makes placing and finishing difficult. Retarders keep concrete workable during placement and delay the initial set of concrete. Most retarders also function as water reducers and may entrain some air in concrete.

 

Accelerating admixtures increase the rate of early strength development, reduce the time required for proper curing and protection, and speed up the start of finishing operations. Accelerating admixtures are especially useful for modifying the properties of concrete in cold weather.

 

Superplasticizers, also known as plasticizers or high-range water reducers (HRWR), reduce water content by 12 to 30 percent and can be added to concrete with a low-to-normal slump and water-cement ratio to make high-slump flowing concrete. Flowing concrete is a highly fluid but workable concrete that can be placed with little or no vibration or compaction. The effect of superplasticizers lasts only 30 to 60 minutes, depending on the brand and dosage rate, and is followed by a rapid loss in workability. As a result of the slump loss, superplasticizers are usually added to concrete at the jobsite.

 

Corrosion-inhibiting admixtures fall into the specialty admixture category and are used to slow corrosion of reinforcing steel in concrete. Corrosion inhibitors can be used as a defensive strategy for concrete structures, such as marine facilities, highway bridges, and parking garages, that will be exposed to high concentrations of chloride. Other specialty admixtures include shrinkage-reducing admixtures and alkali-silica reactivity inhibitors. The shrinkage reducers are used to control drying shrinkage and minimize cracking, while ASR inhibitors control durability problems associated with alkali-silica reactivity.

 

Reference: The Portland Cement Association (PCA), founded in 1916, is the premier policy, research, education, and market intelligence organization serving America’s cement manufacturers

…………..

افزودنی های بتن :

 

افزودنی های بتن چیست؟

 

افزودنی های بتن این روز ها بسیار در صنعت بتن کاربرد دارد.همانطور که می دانیم بتن یکی پرمصرف ترین مصالح ساختمانی می باشد که از ترکیب سنگدانه و آب و سیمان به وجود می آید ولی می توان ترکیبی که حاصل می شود با افزودن یک سری مواد می توان خواص بتن را بهبود بخشید بدون اینکه کوچکترین تغییری در مقاومت داشته باشند. این مواد را که می توان هم برای بتن تازه و هم برای بتن سخت شده بکار برد از اهمیت زیادی برخوردارند و موجب پیشرفت چشمگیر صنعت بتن شده اند و لذا شناخت و کسب آگاهی در رابطه با این مواد برای هر مهندس عمران ضروری است. در این مقاله به انواع افزودنی های بتن و مزایای استفاده از این افزودنی ها پرداخته شده است.

 

معرفی افزودنی های بتن :

افزودنی های بتن مواد شیمیایی هستند که حین فرآیند اختلاط بتن در مقادیر حداکثر پنج درصد وزن سیمان موجود در بتن اضافه می شود تا بعضی از خواص آن را به شکل مطلوبی تغییر دهد اما در کل افزودنی های بتن برای رسیدن به چند هدف عمده مورد استفاده قرار می گیرند:

 

۱-بهبود کارایی

 

۲-تسریع یا تعویق زمان گیرش

 

۳-کنترل افزایش مقاومت

 

۴-افزایش مقاومت در برابر عمل یخ زدگی، ترک خوردگی حرارتی، انبساط قلیایی سنگدانه و محلول اسیدی و سولفاتی

 

انواع افزودنی های بتن :

-افزودنی های بتن فوق روان کننده ها

 

-افزودنی های بتن تسریع کننده ها

 

-افزودنی های بتن کند گیرکننده ها

 

-افزودنی های بتن مواد افزودنی کاهنده آب

 

-افزودنی های بتن افزونه ها و فیلر ها

 

-افزودنی های بتن مواد مضاف هوا زا

 

حال به بررسی تک تک این افزودنی های بتن می پردازیم :

 

– افزودنی های بتن فوق روان کننده ها :

افزودنی های بتن فوق‌روان‌کننده‌ها (فوق‌کاهنده‌های آب) موادی هستند که امکان افزایش کارایی یک مخلوط بتنی را در نسبت آب به سیمان ثابت و یا امکان کاهش مقدار آب را برای رسیدن به یک مقدار روانی مشابه با مخلوط شاهد را با تأثیر بیشتر در مقایسه با روان‌کننده‌ها فراهم می‌کنند. مدت اثر این مواد موقتی است و طول مدت اثر آن بسته به نوع و ترکیب شیمیایی این مواد متغیر می‌باشد به فوق روان کننده ها کاهنده قوی آب نیز گفته می شود زیرا به نسبت کاهنده های معمولی آب ۳ الی ۴ برابر بیشتر میزان مصرف آب را کاهش می دهند.

 

افزودنی های بتن فوق‌روان‌کننده (فوق‌کاهنده آب) می‌توانند در دو حالت مورد استفاده قرار بگیرند. در یک حالت می‌توانند روانی بیشتری را در یک نسبت آب به سیمان ثابت در مقایسه با بتن شاهد ایجاد کند (فوق‌روان‌کننده) و در حال دیگر باید قادر باشند تا یک روانی ثابت را در مقایسه با یک بتن شاهد با کاهش آب مخلوط فراهم کنند (فوق‌کاهنده آب) که در هر یک از این حالات مورد استفاده قرار گیرند دارای اثراتی بر خواص بتن تازه و سخت شده هستند .

 

نحوه مصرف فوق روان کننده ها :

 

افزودنی های فوق‌روان‌کننده (فوق‌کاهنده آب) معمولاً بصورت محلول در آب می‌باشند که مقدار مواد خشک موجود در آنها ۳۰ تا ۴۰ درصد وزنی است. جهت مصرف این مواد آنها را معمولاً به آب طرح اضافه می‌کنند یا در مراحل پایانی اختلاط به مخلوط اضافه می‌نمایند. اضافه کردن در مراحل پایانی اختلاط، سبب عملکرد بهتر این مواد می‌شود و توصیه می‌شود این روش استفاده شود. بعضی از این مواد گاهی به شکل پودر مصرف می‌شوند که قبل از اضافه کردن آب مخلوط، به سیمان یا سنگدانه اضافه می‌شود که این حالت بیشتر در ملات‌های خشک آماده و یا بتن‌های خشک که آب مخلوط در محل بتن‌ریزی اضافه می‌گردد، بکار می‌رود.

 

مقدار مصرف بهینه این مواد بر حسب نوع و خواص و ترکیب شیمیایی آنها بسیار متفاوت است. همچنین به مواردی مانند نوع سیمان، دمای ساخت بتن و … نیز بستگی دارد. مقدار مصرف صحیح این مواد باید قبلاً طبق توصیه‌های سازنده و در آزمایشگاه با در نظر داشتن شرایط محیطی و اقلیمی در محل مصرف تعیین شود.

 

– افزودنی های بتن تسریع کننده :

افزودنی های بتن تسریع‌کننده‌های گیرش و سخت‌شدگی موادی هستند که نرخ کسب مقاومت بتن را در زمان های آغازین گیرش بتن افزایش می‌دهند و یا زمان گیرش را کاهش می‌دهند و یا هر دو اثر را ایجاد می‌کنند. ابتدا از این نوع افزودنی ها در بتن ریزی در هوای سرد استفاده می شد اما بطور کلی اکنون می توان از آنها برای کلیه مواردی که برای ما بحث زمان و مقاومت اولیه بتن مطرح است استفاده کرد. همچنین در ساخت قطعات پیش‌ساخته و پیش‌تنیده برای افزایش مقاومت اولیه و قالب‌برداری یا اعمال پیش‌تنیدگی بویژه در قطعات پیش‌کشیده می توان از این افزودنی‌ها را بکار برد.

 

نحوه مصرف افزودنی های بتن تسریع کننده :

 

همانطور که گفته شد، تسریع‌‌کننده‌ها اثر چندانی بر روی کارایی و مقدار هوای بتن ندارند. لذا نسبت‌های اجرای مخلوط مشابه با بتن شاهد خواهد بود. تنها در صورتی که این مواد بصورت مایع استفاده می‌شوند باید مقدار آب افزودنی را در محاسبه مقدار آب لازم طرح در نظر گرفت.

 

مقدار مصرف این نوع از افزودنی های بتن دقیقاً بستگی به نوع و ترکیب شیمیایی تسریع کننده، نوع سیمان مصرفی، مقادیر اجزاء مخلوط بتن، دمای ساخت بتن‌ و بتن‌ریزی، دمای عمل‌آوری و … دارد. مقدار مصرف دقیق باید توسط آزمایشگاه و با در نظر داشتن شرایط محیطی واقعی مشخص شده باشد.

 

-کندگیرکننده ها

نحوه عملکرد این نوع از افزودنی های بتن بدین صورت است که با ایجاد تاخیر در روند واکنش هیدراتاسیون سیمان، موجب کاهش سرعت گیرش و افزایش زمان آن می شود هرچند این تاخیر در گیرش در خواص طولانی مدت بتن تاثیری ندارد. استفاده از کندگیرکننده‌های گیرش در سازه‌های بتنی باعث فراهم کردن شرایط لازم جهت زمان حمل طولانی‌تر، فاصله حمل بیشتر و از بین بردن هزینه‌های جابجایی دستگاه‌های مخلوط‌کن مرکزی می‌شوند. همچنین مدت زمان بیشتری را برای پرداخت سطح در ابتدا و انتهای کار فراهم می‌کنند و به از بین بردن درز سرد در کف‌سازی و در مواقع از کار افتادگی دستگاه‌ها کمک می‌کنند. کندگیرکننده‌ها همچنین برای مقاومت در برابر ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی حاصل تبخیر که در دال‌های افقی احتمال وقوع دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

– مواد افزودنی کاهنده آب

این ماده افزودنی است که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را افزایش می دهد یا هردو اثر را بطور همزمان ایجاد می کند.

 

این افزودنی ها با سه هدف در بتن استفاده می شوند :

 

الف) کسب مقاومت بالاتر با کاهش نسبت آب به سیمان با کارایی ثابت

 

ب)کسب کارایی ثابت با افزایش مقدار سیمان به جهت کاهش دمای هیدراتاسیون سیمان در بتن های حجیم

 

ج)افزایش کارایی برای آسان نمودن پر کردن مقاطع غیرقابل دسترس

 

– افزودنی های بتن افزونه ها و فیلر ها :

مواد افزودنی معدنی ، مواد سیلیسی خوب تفکیک شده ای می باشند که در مقادیر نسبتا زیاد به طور کلی در حدود ۲۰ تا ۱۰۰ درصد وزنی سیمان پرتلند به بتن افزوده می شود. اگر چه پوزولان ها به صورت خام یا بعد از فعالسازی حرارتی در بعضی از جاهای دنیا مود استفاده قرار می گیرند، ولی به دلایل اقتصادی، بسیاری از زائدات صنعتی سریعا دارند به عنوان منبع مواد افزودنی معدنی در بتن به کار گرفته می شوند. واحدهای نیروگاهی برقی که از ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می کنند و کوره های متالوژیکی تولید چدن، فلز سیلسیم و آلیاژ های فروسیلیسیم منبع اصلی مواد زائد صنعتی هستند که به میزان ده ها میلیون تن در سال، در بسیاری از کشورهای صنعتی تولید می شوند.

 

– افزودنی های بتن مواد مضاف هوا زا :

مواد افزودنی حباب‌ساز موادی هستند که سبب ایجاد حبا‌ب‌های عمدی ریز هوا در بتن می‌شوند. بسیاری از مواد وجود دارند که قابلیت ایجاد حباب در خمیر سیمان را دارند، اما آنچه در مورد افزودنی‌های حباب‌ساز مهم است ایجاد حباب‌هایی با ساختار مناسب و پایدار است. معمولاً مواد حباب‌زا با آهک موجود در سیمان در مجاورت آب ترکیب شده و حباب ریز تولید می‌کنند. حباب‌های هوای عمدی ایجاد شده در خمیر سیمان، ریز و پخش هستند. میلیاردها حباب ریز در یک متر مکعب بتن یا ملات توسط این مواد حباب‌زا بوجود می‌آید که کاملاً پخش و توزیع شده‌اند. وقتی بتن یا ملات در برابر چرخه‌های متوالی یخ‌زدن و آب‌شدن پایداری می‌کند که فاصله حباب‌ها از یکدیگر بیش از ۲/۰ میلی متر نباشد

 

با توجه به شرایط محیطی از نظر یخبندان و آب‌شدگی یا سایر شرایط موجود در حین بهره برداری در هر آیین‌نامه‌ای درصد حباب هوای لازم مشخص می‌شود. مقدار حباب هوای لازم در بتن معمولاً به حداکثر اندازه سنگدانه مصرفی ارتباط دارد. معمولاً هرچقدر خمیر سیمان بتن کمتر باشد، درصد حباب هوای لازم در بتن کمتر می‌شود، در حالی‌که ممکن است عملاً‌ درصد حباب هوا در خمیر سیمان ثابت باشد.

 

بهتر است ماده حباب‌زا بصورت مایع یا محلول به بتن اضافه شوند. مقدار مصرف مواد پودری بسیار کم است و نمی تواند به خوبی و با سرعت در بتن مخلوط و توزیع شود. معمولاً مواد پودری پروتئینی به میزان ۴ تا ۵ درصد در آب حل می‌شوند.

مقاله

افزودنی های بتن

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *