مواد افزودنی و شیمیایی بتن
مواد افزودنی برای بتن، علاوه بر سیمان پرتلند، سنگدانه و آب، موادی هستند که به عنوان یکی از اجزای بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند تا خواص و ویژگی‌های آن را بهبود بخشند. این مواد می‌توانند به صورت پودری یا مایع به بتن اضافه شوند، قبل از مرحله مخلوط کردن، در حین مخلوط کردن یا حتی پیش از ریختن بتن.
افزودنی‌ها اجزایی از بتن هستند که غیر از سیمان هیدرولیک، آب، سنگدانه‌ها و الیاف، به منظور بهبود و تغییر خواص بتن، به آن افزوده می‌شوند. این افزودنی‌ها به دو دسته مواد افزودنی شیمیایی و معدنی تقسیم می‌شوند.
مواد افزودنی شیمیایی از فرآوری، ترکیب یا آمیخته‌سازی مواد آلی و معدنی در یک فرآیند شیمیایی به دست می‌آیند و معمولاً به صورت پودری یا مایع و در مقادیر کمتر از حداکثر 5 درصد وزن مواد سیمانی، در زمان ساخت و مخلوط کردن بتن یا حتی قبل از ریختن به بتن افزوده می‌شوند.
مواد افزودنی معدنی به سه دسته‌ی مواد خنثی، پوزولان‌ها و مواد شبه سیمانی تقسیم می‌شوند. این مواد ممکن است طبیعی یافت شوند یا از محصولات جانبی صنعتی به دست آیند. معمولاً بیشتر از 5 درصد وزن سیمان، به زمان اختلاط، به بتن افزوده می‌شوند به منظور بهبود و تغییر خواص مخلوط‌های سیمانی.
تعاملات بین بتن و افزودنی‌های شیمیایی:
افزودنی‌های شیمیایی در حال هیدراته شدن مواد سیمانی تعامل نشان می‌دهند و بر اساس عملکردشان به سه دسته مواد افزودنی با عملکرد فیزیکی، شیمیایی و فیزیکی-شیمیایی تقسیم می‌شوند.
مواد افزودنی با عملکرد فیزیکی در دسته افزودنی‌های شیمیایی جای دارند که در فرآیند هیدراته شدن سیمان، تأثیر مستقیمی ندارند، اما ممکن است بر روی روند و سرعت آن تأثیر بگذارند. این افزودنی‌ها به طور عمومی تا قبل از تشکیل اولیه بتن، تأثیر و عملکرد خود را نشان می‌دهند و بعد از تشکیل، در بتن سفت شده و سخت شده تأثیری ندارند. به عنوان مثال می‌توان به کاهنده‌های آب، هوازاها، گازسازها، کفزاها، هوازداها، ضدآب‌شوندگی‌ها، آسان‌کننده‌های پمپاژ، رنگده‌ها و پیوندزاها اشاره کرد.
مواد افزودنی با عملکرد شیمیایی در فرآیند و تغییر روند هیدراته شدن سیمان تأثیر می‌گذارند و یا ساختار ریز محصولات هیدراته شدن را قبل و بعد از تشکیل، تغییر می‌دهند. بنابراین واکنش‌های شیمیایی این افزودنی‌ها علاوه بر زمان پیش از تشکیل، ممکن است در مراحل سفت شدن بتن نیز ادامه داشته باشد. کندگیر‌ها، شتاب‌دهنده‌ها، سریع‌سخت‌کننده‌ها، مواد گسترش‌دهنده، کنترل‌کننده‌های واکنش هیدراته شدن و مهارکننده‌ها از جمله افزودنی‌های با عملکرد شیمیایی هستند.
مواد افزودنی با عملکرد فیزیکی-شیمیایی، هرچند در فرآیند هیدراته شدن سیمان دخالت نمی‌کنند، اما با وارد کردن مواد شیمیایی خاص به داخل بتن، برخی از واکنش‌های شیمیایی یا رفتارهای فیزیکی بتن سفت شده را در آینده کنترل می‌کنند. مهارکننده‌های خوردگی، کاهنده‌های انبساط واکنش قلیایی سیلیسی، مهارکننده‌های نفوذ، ضدقارچ‌ها، ضدمیکروب‌ها و ضدحشرات از این دسته از افزودنی‌ها هستند.
افزودنی‌های شیمیایی بر اساس تأثیر و کارکرد اصلی‌شان در بتن، به هفت دسته کلی تقسیم می‌شوند:
۱. کاهنده‌های آب:
- روان‌کننده‌ها، فوق روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها که برای افزایش روانی بتن در مقدار آب مشخص یا کاهش مصرف آب با حفظ روانی به‌کار می‌روند.
۲. هوازا:
- افزودنی‌ای که ساختاری همگن از ریزحباب‌های ناپیوسته در بتن، ملات یا خمیر سیمان به وجود می‌آورد و عملکرد و پایداری در برابر چرخه‌های یخ‌زدن و آب‌شدن را بهبود می‌بخشد.
۳. کندگیرکننده‌ها:
- با کُند کردن روند آبگیری سیمان، گیرش بتن را به تأخیر می‌اندازند که شامل دیرگیرکننده‌ها و ناگیرکننده‌ها می‌شوند.
۴. شتاب‌دهنده‌ها (تسریع‌کننده‌ها):
- با تند کردن روند آبگیری سیمان، زودگیری یا زودسخت‌شدگی بتن را فراهم می‌کنند. این شامل زودگیرکننده‌ها، آنی‌گیرها و زودسخت‌کننده‌ها می‌شود.
۵. منبسط‌کننده‌ها:
- برای افزایش حجم در بتن تازه، جبران جمع‌شدگی بتن سفت‌شده یا ایجاد انبساط کنترل‌شده در بتن سخت‌شده به‌کار می‌روند. جمع‌شدگی کاهنده‌ها، گازسازها و کفزاها از جمله این دسته اند.
۶. پایاگرها (دوام‌بخش‌ها):
- با کاهش نفوذ عوامل زیان‌آور، محافظت از میلگردها یا کنترل واکنش‌های زیان‌بار، پایداری بتن سفت‌شده را بهبود می‌دهند. کاهنده‌های نفوذ، نم‌بندها، بازدارنده‌های خوردگی و کاهنده‌های انبساط واکنش قلیایی سیلیسی از این دسته اند.
۷. افزودنی‌های خاص:
- افزودنی‌های با کاربرد ویژه و محدود مانند ضدیخ‌ها، رنگده‌ها، هوازداها، آسان‌کننده‌های پمپاژ، ضد آب‌شستگی، کنترل‌کننده‌های واکنش آبگیری، پیوندزاها (لاتکس) و قوام‌بخش‌ها.
کارکرد افزودني‌هاي شيميايي
هر ماده افزودنی با کارکرد اصلی خود دسته‌بندی و تعریف می‌شود که نشان‌دهنده‌ی اصلی‌ترین تأثیر مورد انتظار آن بر بتن است. کارکرد فرعی، تأثیرات یا نتایجی هستند که یک ماده افزودنی در مقیاس کوچک‌تر از کارکرد اصلی بر بتن دارد. برخی افزودنی‌ها ممکن است چند منظوره باشند و بر چند خاصیت بتن تازه یا سفت‌شده تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، کاهنده‌های آب علاوه بر کاهش مقدار آب، ممکن است منجر به کُندگی بتن هم شوند.
یک نکته مهم این است که برخی افزودنی‌ها ممکن است اثرات جانبی داشته باشند. به عنوان مثال، هرچند کارکرد اصلی کاهنده‌های آب کاهش مقدار آب بتن است، اما ممکن است اثرات جانبی مانند کُندگی یا ایجاد هوازایی نیز داشته باشند. این اثرات جانبی تأثیرات ناخواسته‌ای هستند که افزودنی بر ویژگی‌های بتن دارد و باید تفاوت آن با کارکرد فرعی را در نظر داشت.
همچنین، با گسترش روزافزون استفاده از افزودنی‌ها و کاربردهای موثر آنها، ممکن است افزودنی‌های جدیدی ظاهر شوند که در این دسته‌بندی هفت‌گانه جای نگیرند. در چنین مواردی، نقش آیین‌نامه‌ها، دستورالعمل‌ها و مشخصات فنی خاص که از طرف تولیدکنندگان یا مجامع علمی بین‌المللی معتبر صادر می‌شوند، ویژگی‌های ویژه و معیارهایی برای سنجش و پذیرش این افزودنی‌ها ارائه می‌دهند و مورد ارزیابی قرار می‌گیرند.
دلايل و مزاياي استفاده از افزودني‌هاي شيميايي
استفاده از افزودنی‌های شیمیایی به دلایل بسیاری، کمک می‌کند تا بتن ویژگی‌های مطلوبی مانند همگنی، قابلیت پرداخت، مقاومت، پایداری و کم‌تراوایی را از خود نشان دهد. این افزودنی‌ها علاوه بر مزایای بیشماری که دارند، این ویژگی‌ها را به شکلی آسان‌تر و قابل دستیابی‌تر می‌کنند. در زیر دلایل و مزایای اصلی استفاده از افزودنی‌های شیمیایی را می‌توان دسته‌بندی کرد:
کاهش هزینه‌های ساخت و ساز
استفاده از افزودنی‌ها می‌تواند منجر به صرفه‌جویی‌های متعددی شود و علاوه بر کاهش هزینه‌های خرید افزودنی، مزایای اقتصادی دیگری را نیز داشته باشد. کاهش هزینه‌ها به سه دسته تقسیم می‌شود:
- صرفه‌جویی مستقیم: این صرفه‌جویی‌ها قابل محاسبه و سنجش هستند، مانند کاهش مقدار سیمان و آب، افزایش بهره‌وری نیروی انسانی، کاهش زمان اجرا، سهولت در ریختن بتن، کاهش زمان باز کردن قالب و سرعت بخشیدن به عملیات.
- صرفه‌جویی غیرمستقیم: این نوع صرفه‌جویی مربوط به بهبود کیفیت بتن، افزایش مقاومت مکانیکی، کاهش مشکلات در فرآیند اجرا، بهبود شکل ظاهری و کاهش نیاز به تعمیرات است.
- صرفه‌جویی نهان: این نوع صرفه‌جویی شامل کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری مانند کاهش استهلاک تجهیزات، امکانات طراحی متنوع‌تر، بهینه‌سازی استفاده از زمین و تعداد کاهش یافته نماسازی است.
هر افزودنی ممکن است یک یا چند مزیت اقتصادی داشته باشد که باید در محاسبه هزینه‌های صرفه‌جویی در نظر گرفته شوند.
با استفاده از افزودنی‌های شیمیایی می‌توان ویژگی‌های بتن را تنظیم و بهبود داد. این افزودنی‌ها به کارآیی بیشتر و بهتری نسبت به روش‌های دیگر در دستیابی به ویژگی‌های مورد نظر بتن کمک می‌کنند. خصوصیاتی که می‌توان با استفاده از افزودنی‌های شیمیایی در بتن تازه تنظیم کرد شامل موارد زیر هستند:
- افزایش کارایی بدون مصرف آب اضافی
- کاهش میزان آب مورد نیاز بدون کاهش در کارایی
- تسریع یا کند کردن گیرش اولیه و نهایی
- ایجاد انبساط جهت جبران جمع‌شدگی
- کاهش میزان آب انداختن
- حفظ قوام
- کاهش جداشدگی دانه‌ها
- بهبود پمپ‌شوندگی
- اصلاح روند افت اسلامپ
- کنترل روند گرمازايي در سنين اوليه
خصوصیاتی که می‌توان با استفاده از افزودنی‌های شیمیایی در بتن سخت‌شده اصلاح یا بهبود بخشید عبارتند از:
- تسریع یا تاخیر در روند کسب مقاومت
- افزایش مقاومت‌های مکانیکی
- بهبود پایداری
- کاهش نفوذپذیری
- کنترل انبساط و آسیب‌های ناشی از واکنش قلیایی
- افزایش چسبندگی به فولاد
- بهبود چسبندگی بتن جدید به بتن موجود
- تولید بتن یا ملات رنگی
- کنترل خوردگی میلگرد
بعضی از افزودنی‌های شیمیایی امکان اجرا و ادامه عملیات بتن‌ریزی در شرایط آب و هوایی نامساعد را فراهم می‌آورند، مانند:
- روان‌کننده‌ها که بتن را در مسافت‌های طولانی حمل یا تا فواصل زیاد پمپ می‌کنند
- قوام‌بخش‌ها و ضدآب‌شستگی‌ها که عملیات بتن‌ریزی در زیر آب را آسان‌تر می‌کنند
- زودسخت‌کننده‌ها که امکان بتن‌ریزی در هوای سرد را فراهم می‌کنند
- فراروان‌کننده‌ها که بتن را در نقاط با دسترسی کم قابل اجرا می‌کنند
همچنین، افزودنی‌های شیمیایی می‌توانند در غلبه بر پیشامد‌های ناگهانی مانند گرفتگی لوله‌های پمپ یا افت ناگهانی دما در طول عملیات بتن‌ریزی کمک کنند. به عنوان مثال، استفاده از مواد کنترل‌کننده‌های آبگیری برای جلوگیری از گیرش و استفاده دوباره بتن ساخته شده در مواردی است که وقفه‌ای در اجرا پیش می‌آید.
افزودنی‌های شیمیایی می‌توانند ویژگی‌های ویژه بتن را به دست آورند. خصوصیاتی نظیر هوازایی، کف‌زایی، خودتراکمی، زودگیری، زودسخت‌شدگی، کندگیری و انبساط‌زایی از جمله ویژگی‌هایی هستند که فقط با استفاده از افزودنی‌های شیمیایی به دست می‌آیند.
همچنین، استفاده از افزودنی‌های شیمیایی می‌تواند با کاهش آلودگی‌های صوتی، افزایش ایمنی و بهره‌وری نیروهای کار، کاهش گرمای ناشی از اصطکاک تجهیزات و ماشین‌آلات، دورنریختن و استفاده بهینه از بتن باقیمانده در ماشین‌آلات برای نوبت‌کاری بعدی، و جلوگیری از نیاز به شستشوی تجهیزات بتن‌سازی کمک کند که همگی مسائل مهم در محیط زیست و بهداشت کار هستند.
افزودنی‌های شیمیایی می‌توانند به توسعه پایدار کمک کنند، از جمله کاهش مصرف سیمان که موجب صرفه‌جویی در منابع طبیعی و کاهش گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید سیمان می‌شود. همچنین، استفاده از این افزودنی‌ها می‌تواند به توسعه پایدار کمک کرده و باعث بهبود پایداری سازه‌های بتنی شود.
باید توجه داشت که هرچند مشخصات فنی ارائه‌شده توسط تولیدکنندگان حاوی دامنه مصرف پیشنهادی هستند، اما مقدار استفاده از افزودنی‌ها باید بر اساس نتایج به‌دست‌آمده با مصالح مصرفی در کارگاه موردنظر تعیین شود.
نمونه‌برداری
برای آزمودن، ارزیابی و بازرسی افزودنی‌ها، نمونه‌هایی باید برداشته شوند که با دستورالعمل و مشخصات فنی از پیش تعیین شده برای هر افزودنی، مطابقت داشته باشند. این نمونه‌ها باید به روش نمونه‌گیری اتفاقی از واحد تولید، بسته‌بندی‌ها یا ظروف باز نشده، یا از محموله‌های فله‌ای که تازه وارد کارگاه شده‌اند، برداشته شوند.
آزمایش و ارزیابی
مواد افزودنی به منظور ارزیابی موارد زیر آزمایش می‌شوند:
الف- تعیین مطابقت با مشخصات فنی.
ب- ارزیابی تأثیر افزودنی بر خواص بتن ساخته شده با مصالح کارگاهی تحت شرایط محیطی و روش‌های اجرایی مورد انتظار.
پ- کنترل کیفیت و اطمینان از یکنواختی محموله‌های متعدد وارده به کارگاه.
ت- شناسایی هر گونه ناسازگاری افزودنی با اجزا تشکیل‌دهنده بتن، به ویژه سیمان، و نمایان شدن هر گونه تأثیر نامطلوب افزودنی بر روی بتن.
تولیدکننده مواد افزودنی موظف است گواهی دهد که هر محموله جداگانه با استانداردهای ملی ایران یا با مشخصات فنی دیگر آیین‌نامه‌های معتبر بین‌المللی پذیرفته شده در پروژه مطابقت دارد. مشخصات فنی ارائه‌شده باید به طور دقیق توانایی‌ها و محدودیت‌های کاربرد هر افزودنی را بیان کنند.
روش‌ها و دستورالعمل‌های کنترل کیفیتی که توسط تولیدکنندگان مواد افزودنی به‌کار می‌روند، باید یکنواختی محصول تولیدی و مطابقت آن با ضوابط و دیگر شرایط استانداردهای ملی ایران یا با مشخصات فنی دیگر آیین‌نامه‌های معتبر بین‌المللی را تضمین کنند. این روش‌ها و دستورالعمل‌ها ممکن است بر اساس خواص یک محصول ویژه پایه‌گذاری شده و نمی‌توانند برای کاربرد عمومی یا استفاده توسط مصرف‌کنندگان مناسب باشند.
صرفاً استفاده از استانداردها و آیین‌نامه‌های ملی و بین‌المللی به تنهایی می‌تواند یک راهنمای گام به گام برای ارزیابی و انتخاب مواد افزودنی فراهم کند. اما قبل از تولید و استفاده مداوم از افزودنی‌ها در بتن، آزمایش‌هایی باید انجام شود که نشان دهنده عملکرد افزودنی در شرایط واقعی واحد بتن‌سازی با مصالح استفاده شده در ساخت بتن باشند. یکنواختی و دقت در نتایج مربوط به هر ویژگی مورد نظر افزودنی یا بتن، بسیار اهمیت دارد و باید به اندازه میانگین این نتایج تضمین شود.
نکته 1-4- نتایج به دست آمده از استفاده یک افزودنی در یک کارگاه نشان‌دهنده ویژگی مطلق آن افزودنی نیست و نمی‌توان این نتایج را به سایر کارگاه‌ها تعمیم داد. همچنین، تغییرات در نوع سیمان، سنگدانه‌ها یا روش‌های بتن‌ریزی نیازمند تکرار آزمایشات می‌باشد.
نکته 1-5- پس از تایید عملکرد یک افزودنی در مراحل آزمایشگاهی، لازم است عملکرد آن در شرایط واقعی ساخت بتن و در دستگاه بتن‌ساز نیز آزمایش و ارزیابی شود. نمونه‌گیری منظم و یکنواخت از بتن‌های تولید شده باید انجام شود تا از یکنواختی آنها اطمینان حاصل شود.
8- ارزیابی افزودنی‌ها
از آنجا که ترکیبات و ویژگی‌های مواد سیمانی، آب و سنگدانه‌ها تأثیر گذار بر عملکرد افزودنی‌ها هستند، ارزیابی هر افزودنی باید بر اساس نتایج بدست آمده با مصالح مورد استفاده در کارگاه صورت گیرد.
در ارزیابی یک ماده افزودنی، تأثیر آن روی حجم مخلوط باید در نظر گرفته شود. اگر اضافه کردن ماده افزودنی بازده حجمی مخلوط را تغییر دهد، تغییر در خواص بتن تنها به دلیل تأثیرات مستقیم افزودنی نخواهد بود و ممکن است ناشی از تغییر در نسبت اجزا تشکیل‌دهنده بتن باشد. در چنین مواردی، ماده افزودنی باید مانند مواد سیمانی، سنگدانه و آب به عنوان یکی از اجزا تشکیل‌دهنده بتن در طرح اختلاط در نظر گرفته شود.
هنگام استفاده از بیش از یک افزودنی در بتن، ممکن است تأثیر یکی بر کارکرد دیگری داشته باشد. برای مثال، در بتن دارای افزودنی هوازا، استفاده از روان‌کننده می‌تواند راندمان هوازا را افزایش دهد در حالی‌که برخی از فراروان‌کننده‌ها ممکن است باعث کاهش راندمان آن شوند. لذا در ارزیابی افزودنی‌ها باید تأثیر متقابل آنها بر همدیگر مورد بررسی قرار گیرد.
در ارزیابی کارکرد مواد افزودنی، شرایط اجرایی مانند روش و زمان اختلاط، نحوه و زمان حمل و نقل، دمای بتن تازه، روش ریختن و پخش بتن، نحوه فشرده‌سازی و صاف‌سازی بتن، و روش عملیاتی باید در نظر گرفته شوند. این عوامل می‌توانند بر کارکرد مواد افزودنی تأثیر گذار باشند. به عنوان مثال، اختلاط بیش از حد می‌تواند باعث کاهش کارایی هوازاها شود.
زمان و نحوه افزودن مواد افزودنی به مخلوط بتن نیز می‌تواند بر تأثیر آنها تأثیر بگذارد و باید در ارزیابی آنها مد نظر قرار گیرد. به عنوان مثال، افزودنی‌های کاهنده آب که پس از اختلاط خشک سیمان و سنگدانه به آنها اضافه شوند، باعث کاهش کارایی آنها می‌شود، در حالی‌که اگر آنها را پس از اضافه کردن بخشی از آب و اختلاط و تشکیل خمیر سیمان به بتن اضافه کنیم، عملکرد بهتری خواهند داشت.
در ارزیابی اقتصادی هر ماده افزودنی، هزینه‌های ناشی از تهیه، حمل و نگهداری، و افزودن آن باید در کنار صرفه‌جویی‌های اقتصادی که افزودنی در اجرای عملیات بتن‌سازی دارد، مورد بررسی و توجه قرار گیرد.
اگرچه کارکرد و تأثیر اصلی یک ماده افزودنی بر روی خواص بتن تازه و سفت شده معمولاً معیار اصلی ارزیابی و انتخاب افزودنی است، اما مزایای جانبی هر محصول نیز برای تولیدکنندگان بتن آماده، پیمانکاران، مجریان و کارفرمایان اهمیت دارد. از جمله این مزایا می‌توان به خصوصیاتی اشاره کرد مانند کارآیی (کارپذیری)، سهولت پمپاژ و قالب‌پذیری، صافی سطح، کسب مقاومت‌های زودرس، استفاده سریع‌تر از قالب‌ها، ظاهر سطوح بتنی و حذف یا کاهش زمان لرزاندن.
برای کنترل کیفیت افزودنی‌ها، علاوه بر یکنواختی مشخصات ظاهری، باید یکنواختی عملکرد آنها بر بتن نیز مورد ارزیابی قرار گیرد.
ملاحظاتي در مصرف مواد افزودني
در استفاده از مواد افزودنی، باید توجه دقیقی به استانداردهای ملی ایران یا دیگر آیین‌نامه‌های بین‌المللی داشته باشیم. همچنین، دستورالعمل‌ها و توصیه‌های ارائه شده توسط تولیدکننده مواد افزودنی نیز باید مورد توجه قرار گیرد. تأثیرات یک ماده افزودنی باید تا جای ممکن با استفاده از مصالح مصرفی مورد نظر و در شرایط کارگاهی ارزیابی شود. این موضوع وقتی اهمیت ویژه پیدا می‌کند که:
- ماده افزودنی پیش‌تر با مصالح مورد نظر یا ترکیب آنها استفاده نشده باشد؛
- استفاده از انواع ویژه مواد سیمانی مورد نظر باشد؛
- بیش از یک نوع افزودنی مورد استفاده قرار گیرد؛
- اختلاط و ریخته‌گری بتن در دماهای خارج از محدوده‌ای که معمولاً برای ریخته‌گری بتن توصیه می‌شود، انجام شود.
به علاوه، استفاده از افزودنی‌ها ممکن است نیازمند اصلاحاتی در طرح اختلاط بتن باشد که از آن جمله می‌توان به تغییر در نوع یا مقدار سیمان، تغییر در نوع یا دانه‌بندی سنگدانه، یا اصلاح نسبت اختلاط اشاره کرد. با تنظیم مقدار آب و مواد سیمانی مخلوط و اصلاح نوع و طول زمان اختلاط، اثرات برخی از مواد افزودنی به‌طور چشمگیری بهبود می‌یابند.
بسیاری از افزودنی‌ها بیش از یک خاصیت بتن را تحت تأثیر قرار می‌دهند و حتی ممکن است روی خواص مطلوب تأثیر نامطلوبی بگذارند. افزودنی‌هایی که خواص بتن تازه را اصلاح می‌کنند، ممکن است باعث سفت شدن زودهنگام یا کندگیری بیش از اندازه بتن شوند و مشکلاتی ایجاد کنند. با بررسی چگونگی تأثیر افزودنی‌ها بر مواد سیمانی مورد استفاده، می‌توان به دلایل رفتارهای نامطلوب پی برد. سفت شدن زودهنگام اغلب به دلیل تغییر در روند واکنش بین تری‌کلسیم‌آلومینات و یون‌های سولفات رخ می‌دهد. کندگیری بیش از اندازه ممکن است ناشی از تأخیر در آبگیری سیلیکات کلسیم به دلیل استفاده بیش از اندازه از افزودنی یا کاهش دمای محیط اطراف باشد.
یکی از نکات مهم در استفاده از مواد افزودنی، محدودیت مقدار مجاز یون کلر در بتن است که در آیین‌نامه بتن ایران مشخص شده است. معمولاً این محدودیت‌ها به صورت حداکثر درصد یون کلر نسبت به جرم (وزن) سیمان بیان می‌شوند، اگرچه گاهی مقدار یون کلر “حل‌شونده در آب” موجود در بتن نیز ملاک سنجش قرار می‌گیرد. صرف‌نظر از این که این حد چگونه تعیین می‌شود، مصرف‌کننده باید میزان یون کلر موجود در افزودنی را بداند تا در هنگام تعیین نوع و مقدار مصرف افزودنی، حدود تعیین شده برای مقدار یون کلر را رعایت کند.
نکته 1-6: استفاده‌کننده باید آگاه باشد که حتی با فرض نبودن یون کلر در ساختار یک افزودنی شیمیایی، همواره احتمال وارد شدن یون کلر از طریق آب مصرفی برای تولید افزودنی مایع وجود دارد. زیرا افزودنی‌ها اغلب به کمک آب ساخته می‌شوند که حاوی مقادیر کم ولی قابل اندازه‌گیری یون کلر هستند. بنابراین در برخورد با اصطلاحاتی نظیر “بدون کلر” باید احتیاط کرد.
آماده‌سازي افزودني‌ها
در بازار، مواد افزودنی به صورت مایع یا پودر بسته‌بندی شده معمولاً عرضه می‌شوند. برخی از این مواد، مانند کاهنده‌های آب و زودگیرکننده‌های مایع، آماده مصرف هستند و به طور مستقیم در مخلوط بتن یا در پای کار به بتن افزوده می‌شوند. اما برخی دیگر نیاز به آماده‌سازی قبل از افزوده شدن به مخلوط دارند. این آماده‌سازی ممکن است شامل رقیق‌سازی یا مایع‌سازی (ترکیب با آب) باشد.
رقیق‌سازی: برای کاهش هزینه‌های بسته‌بندی و حمل، برخی از افزودنی‌های مایع در غلظت‌های بیشتر از نیاز فراهم می‌شوند. در چنین مواردی، باید افزودنی به اندازه کافی رقیق شود تا امکان پیمانه‌گیری و اضافه کردن آن ممکن شود. همچنین، افزودنی‌هایی که به پای کار به داخل تراک‌میکسر اضافه می‌شوند، مثل کاهنده‌های آب، بهتر است با آب رقیق شوند تا بهتر و همگن‌تر مخلوط شوند.
مایع‌سازی (ترکیب کردن با آب): بعضی از افزودنی‌های شیمیایی، مانند برخی از زودسخت‌کننده‌ها و روان‌کننده‌ها، به صورت پودرهای “حل‌شونده در آب” عرضه می‌شوند و باید در کارگاه با آب ترکیب شوند تا به صورت مایع آماده مصرف درآیند. برای انجام این کار، نیاز به ماشین‌آلات مناسب، نیروی انسانی مجرب، و رعایت دقیق دستورالعمل‌های تولیدکننده است.
موارد مهم:
- ترکیب کردن و همزنی مواد افزودنی پودری با آب باید در مخزن جداگانه از ذخیره مواد افزودنی آماده‌شده انجام شود.
- غلظت ماده افزودنی ذخیره شده باید به طور دوره‌ای یا زمانی کنترل شود.
- قبل از پیمانه‌گیری و افزودن (پیمانه‌ریزی) مایع آماده‌شده، باید از یکنواختی، پخش‌شدگی و معلق بودن ذرات جامد اطمینان حاصل شود.
در تولیدات کارگاهی، رعایت نسبت‌های دقیق مواد و هماهنگی ماشین‌آلات اساسی است تا مشکلاتی نظیر همزدن ناکافی یا حل نشدن کامل مواد موثر را جلوگیری کند.
به دقت در پیمانه‌گیری و زمان افزودن مواد افزودنی بستگی زیادی دارد. هر گونه اشتباه یا کوتاهی در پیمانه‌گیری می‌تواند تاثیرات قابل توجهی بر خواص، عملکرد و یکنواختی بتن داشته باشد.
پیمانه‌گیری افزودنی‌های مایع: بیشتر مواد افزودنی مایع در بازار به صورت آماده مصرف عرضه می‌شوند و در هنگام اختلاط در مرکز بتن‌ساز به مخلوط اضافه یا در پای کار به بتن افزوده می‌شوند. برای پیمانه‌گیری و افزودن این مواد به مخلوط، از دستگاه پیمانه‌گیری استفاده می‌شود که ممکن است در مرکز بتن‌ساز یا روی تراک‌میکسر نصب شود. این دستگاه از تعدادی پمپ، اندازه‌گیر، زمان‌سنج، استوانه مدرج و شیر تشکیل شده است. این دستگاه می‌تواند بر اساس سنجش جرم (وزن) یا اندازه‌گیری حجم افزودنی‌ها کار کند.
نکات مهم:
- موقعیت تخلیه افزودنی از مخزن استوانه‌ای مدرج و ریختن آن به داخل دیگ بتن‌ساز بایستی به گونه‌ای انتخاب شود که تمامی افزودنی به بتن در حال اختلاط افزوده شود و از مالیده شدن به جداره داخلی دیگ و پره‌های همزن بتن‌ساز و هدررفتن افزودنی جلوگیری شود.
- بهتر است ورودی افزودنی به دیگ همزن در انتهای مسیر ورودی آب به دیگ نصب شود تا بتوان آن را همراه با آب به مخلوط افزود.
- روند و آهنگ تخلیه افزودنی‌ها از مخزن استوانه‌ای مدرج باید قابل تنظیم باشد تا از یکنواختی توزیع افزودنی در مخلوط بتن اطمینان حاصل شود.
- مخزن استوانه‌ای مدرج باید به حداکثر نزدیکی از محل تخلیه نصب شود تا احتمال باقی‌ماندن بخشی از افزودنی در مسیر تخلیه به مخلوط افزوده نشود.
- ترکیب کارگاهی به مدیریت دقیق مخزن استوانه‌ای مدرج و استفاده از زمان‌سنج برقی در سیستم‌های خودکار یا شیر تخلیه در سیستم‌های نیمه‌خودکار نیاز دارد تا از تخلیه کامل افزودنی پیمانه‌شده اطمینان حاصل شود.
در مواقعی که بیش از یک افزودنی به مخلوط افزوده می‌شود، بهتر است پیش از مصرف از درهم آمیختن افزودنی‌ها پرهیز شود، مگر اینکه تولیدکننده مواد افزودنی آمیختن آنها را قبل از مصرف تأیید کرده باشد. در هر صورت، بهتر است برای افزودن هر افزودنی از یک دستگاه پیمانه‌گیری جداگانه استفاده شود.
پیمانه‌گیری افزودنی‌های پودری: مواد افزودنی پودری مثل رنگ‌دهنده‌ها، منبسط‌کننده‌ها و آسان‌کننده‌های پمپاژ که دارای مقدار مصرف کمی هستند، معمولاً به صورت دستی و با استفاده از پیمانه در هنگام ساخت بتن به مخلوط اضافه می‌شوند. زودگیرکننده‌ها، کاهنده‌های تراوایی و پیوندزاها نیز از دیگر افزودنی‌هایی هستند که به روش دستی افزوده می‌شوند و اغلب در مقادیر مصرف کافی برای یک واحد جرمی (وزنی) سیمان و یا یک حجم بتن بسته‌بندی می‌شوند. برخی از زودگیرکننده‌های بتن‌پاشی نیز به صورت دستی و در پای کار به مخلوط افزوده می‌شوند.
در انبارکردن مواد افزودنی، سه معیار مهم وجود دارد: سهولت شناسایی، حفظ رطوبت و دمای محیط نگهداری، و داشتن برچسب‌های روی ظروف و بشکه‌ها که محتویات آنها را به وضوح نشان دهد. مواد افزودنی خشک (پودری) نسبت به سیمان پرتلند حساسیت بیشتری به دی‌اکسید کربن و رطوبت دارند. بنابراین، این مواد باید در کیسه‌های ضدرطوبت بسته‌بندی شده و برای جلوگیری از کلوخه‌شدن آنها، دور از رطوبت و دماهای زیاد نگهداری شوند.
مخازن ذخیره‌سازی مایعات باید دارای دریچه‌های مناسب ورودی و خروجی باشند، و این دریچه‌ها باید هنگام استفاده نهایی به‌طور کامل بسته شوند.
اغلب مواد افزودنی به جز برخی از ضدرطوبت‌ها و مواد شتاب‌دهنده بدون کلر و هوازاها به شکل محلول‌هایی هستند که در دمای ۳- درجه سانتی‌گراد یخ می‌زنند. بنابراین باید در برابر یخ‌زدگی آنها محافظت شود. برخی مواد مانند امولسیون‌ها نیاز به مراقبت بیشتری دارند و دستورالعمل‌های تولیدکننده باید به دقت رعایت شود.
در مناطق با زمستان‌های ملایم، اکثر مواد را می‌توان در بشکه‌ها و انبارهای محصور بدون استفاده از وسایل گرمایی و بدون نگرانی از یخ‌زدگی نگهداری کرد. اما در زمستان‌های سرد، نیاز به امکانات ویژه برای جلوگیری از یخ‌زدگی مواد مایع وجود دارد، که استفاده از انبارهای محصور گرم در این شرایط معمول است. همچنین لازم است که تجهیزاتی از جمله مخازن نگهداری، خطوط انتقال و خطوط متصل به بتن‌ساز را نیز محافظت کرد. در مناطق با آب‌وهوای معتدل، استفاده از مخازن فلزی عایق‌بندی شده یا پلاستیکی نیز ممکن است. در شرایط یخ‌بندان و هوای سرد، مخازن ذخیره‌سازی و محتویات آنها باید گرم شوند یا در محیط گرم قرار بگیرند، و روش دوم به دلایلی ترجیح داده می‌شود.
1- اگر مخزن ذخیره دارای لوله‌های مارپیچ آب گرم یا بخار باشد، باید دقت شود که دما از محدوده مجازی که توسط تولید کننده مشخص شده است، فراتر نرود، زیرا دمای بالا ممکن است بر برخی از این مواد اثرات منفی داشته باشد.
2- المنت‌های حرارتی ممکن است نقاط خاصی از ماده افزودنی را بیش از حد گرم کنند و باعث تجزیه حرارتی و ایجاد گازهای قابل انفجار شوند.
3- اتصالات الکتریکی گرم‌کننده‌ها (نواری، میله‌ای و غیره) ممکن است قطع شوند و باعث یخ‌زدگی ماده افزودنی و یا آسیب دیدن سیستم حرارتی و دستگاه‌های اندازه‌گیری شوند.
4- معمولاً هزینه استفاده از المنت‌های میله‌ای و نواری بیشتر از هزینه گرم نگهداشتن یک انبار در بالاتر از دمای انجماد است.
5- یک انبار گرم نگهداری ماده افزودنی نه تنها مخازن ذخیره، بلکه پمپ‌ها، دستگاه‌های اندازه‌گیری، شیرها و لوله‌های ماده افزودنی را از یخ‌زدگی و سایر مسایل مانند گرد و خاک، باران و ورود افراد محافظت می‌کند. علاوه بر این، چون دمای نگهداری در طول سال تغییرات کمتری دارد، گرانروی ماده افزودنی ثابت‌تر می‌ماند و دستگاه‌های اندازه‌گیری به تنظیم کمتری نیاز خواهند داشت.
6- اگر مخازن نگهداری و لوله‌ها از جنس پلاستیک باشند، باید از گرم کردن بیش از حد آنها پرهیز شود تا این مواد به نقطه نرم‌شدگی و پارگی نرسند.
7- سیستم هواکش مخازن باید به گونه‌ای طراحی شود که از ورود هرگونه مواد خارجی به داخل مخزن جلوگیری شود. همچنین، برای جلوگیری از آلودگی، پوششی باید بر روی مجاری پرکردن و سایر بازشوها وقتی استفاده نمی‌شوند قرار گیرد.
بدون دیدگاه