پایان عملیات ایجاد اوپنینگ و کیسینگ تاسیسات مجتمع کارگاهی پارس یکم

در شهریور ماه 1395 ، عملیات برش بتن و ایجاد کیسینگ ها و بازشو های مناسب جهت ایجاد گالری تاسیسات عبوری در محل مجموعه کارگاهی شرکت پارس یکم در منطقه صنعتی ماهدشت توسط کلینیک بتن ایران به پایان رسید.

نحوه انتخاب افزودنی ها ی بتن برای هر پروژه

 نحوه انتخاب افزودنی های بتن برای هر پروژه

برای انتخاب افزودنی مناسب در یک پروژه ابتدا بر اساس عملکرد مورد نیاز نوع ماده افزودنی انتخاب شود .  استفاده از افزودنی های روان کننده برای تولید بتن با مقاومت یا روانی بیشتر ،  افزودنی های  فوق روان کننده برای تولید بتن های روان خود تراکم و پر مقاومت در سازه های پر آماتور استفاده از افزودنی های حباب ساز در تولید بلوک های بتنی که عمدتاً در معرض محیط و یخبندان هستند ، تسریع کننده   در بتن  در بتن ریزی در هوای سرد برای تسریع زمان گیرش و ایجاد امکان گردش سریع تر قالب ها ،  افزودنی های کند گیر کنندهگیرش در بتن ریزی در هوای گرم  و به منظور  جلوگیری از دست رفتن کارایی بتن نمونه های محدود از این کاربردها هستند انتخاب نوع افزودنی باید تولید کننده افزودنی مورد نظر انتخاب گردد به این منظور می توان 2 تا 3 شرکت از تولیدکنندگان افزودنی های شیمیایی را در نظر  قرار داد تا محصول تولیدی آنها مورد آزمایش قرار گرفته تا بتوان بهترین گزینه ممکن که پاسخگوی نیازهای پروژه می باشد را انتخاب نمود .  انتخاب تولیدکنندگان یا از روی آشنایی قبلی با آنها در  تجارت گذشته کاری صورت گرفته و در صورت عدم آشنایی با تولیدکنندگان ، مراجعه به  مدارک فنی که این شرکت ها به منظور معرفی محصولات خود تدوین می کنند برای انتخاب گزینه مناسب مفید می باشد . 

در مرحله بعد برای کنترل نحوه عملکرد افزودنی و تاثیرات آن بر بتن تازه و سخت شده طرح اختلاط های آزمایشی  ساخته می شود . به طور کلی  علل استفاده از مواد افزودنی را در سه بخش مهم  می توان مورد توجه قرار داد اول کارائی و سایر مشخصات بتن تازه 2 مشخصات مکانیکی و نهایتن دوام بتن با توجه به شرایط محیطی که بهتون در طول عمر خود در آن قرار خواهد داشت .  از این رو آزمایش های انجام شده باید در جهت کنترل نیازهای پروژه و با در نظر گرفتن این موارد انجام پذیرد. 

طرح های ساخته شده باید به گونه ای باشد که امکان مقایسه بین افزودنی ها را فراهم کنند پس از انجام آزمایش های مورد نظر از قبیل درصد هوای بتن ،  اسلامپ ، مقاومت و پارامترهای مربوط به دوام (بسته به شرایط و نیازها) با در نظر گرفتن تمامی عوامل موثر در انتخاب افزود نیز هم از موارد فنی و اقتصادی مناسب ترین گزینه با بهینه ترین عملکرد انتخاب می گردد . گاه افزودنی مناسب  برای استفاده در یک پروژه در پروژه دیگر نتایج مناسبی را به همراه ندارد. میزان سازگاری افزودنی ها با مصالح مورد استفاده در ساخت بتنمسئله مهمی است که باید در نظر گرفته شود .  با توجه به این مطلب انتخاب افزودنی مناسب در هر پروژه باید بر اساس مصالح مصرفی در همان پروژه صورت بگیرد در مواردی که انتخاب نوع افزودنی با پیچیدگی هایی همراه است یا ابزار و اطلاعات لازم برای انتخاب افزودنی بهینه توسط کارفرما یا پیمانکار وجود ندارد مشورت با موسسه ها و شرکت های مشاوره ای استفاده از آزمایشگاه های تخصصی یا ارتباط با واحد فنی کلینیک بتن ایران توصیه می گردد.

دسته بندی مواد افزودنی شیمیایی بتن

دسته بندی مواد افزودنی شیمیایی

افزودنی های کاهنده آب

هدف استفاده از افزودنی های کاهنده آب کاهش آب اختلاط در اسلامپ ثابت به منظور افزایش مقاومت ، کاهش عیار سیمان در مقاومت ثابت و یا افزایش روانی و اسلامپ بتن در نسبت آب به سیمان ثابت می باشد. استفاده از ان افزودنی ها مشخصات بتن های ساخته شده با سنگدانه های با دانه بندی نامناسب را بهبود بخشیده و برای بتن ریزی در شرایطی که قرار دهی بتن با دشواری هایی همراه است مفید می باشد . مهمولا استفاده از افزودنی های کاهنده آب مقدار آب اختلاط را بسته به ترکیبات ماده افزودنی از 5 تا 12 درصد کاهش می دهد . مقدار استفاده از این افزودنی ها بر اساس درصد وزنی سیمان بیان شده و مقایر معمول استفاده از این ترکیبات در حدود 5/0 تا 5/1 درصد وزن مواد سیمانی در صورت استفاده از افزودنی محلول در آب می باشد . مقادیر بیشتر استفاده از این افزودنی ها معمولا موجب کندگیری بتن می گردد . تعیین مقدار مطلوب استفاده از این افزودنی ها بایر بر اساس مقادیر پیشنهادی توسط تولید کننده و با ساخت طرح اختلاط های آزمایشی با به کار گیری مصالح مورد استفاده در پروژه مورد نظر صورت پذیرد . استفاده از برخی از این افزودنی ها موجب ایجاد حباب هوا در بتن شده و این مسئله باید همواره در استفاده از این افزودنی های شیمیایی مورد توجه قرار بگیرد ترکیبات سازنده این افزودنی ها عمدتا ترکیبات آلی بوده که می توانند باعث ایجاد تاخیر در زمان گیرش بتن شوند. برای جبران چنین مشکلی در برخی از این افزودنی ها از مقادیر کمی ترکیبات تسریع کننده استفاده می شود . بر این مبنا افزودنی های کاهنده آب بر اساس تاثیری که بر روند هیدراتاسیون سیمان می گذارند به سه دسته افزودنی های کاهنده آب معمولی ، کاهنده آب کندگیر کننده و کاهنده آب تسریع کننده تقسیم می شوند . استفاده از این افزودنی ها به منظور کاهش نسبت آب به سیمان طبیعتا موجب بهبود خواص سخت شده بتنمی گردد . در صورت به کار گیری این افزودنی ها برای افزایش روانی  در نسبت آب به سیمان ثابت نیز،به دلیل افزایش بهره وری مصرف سیمان خواص سخت شده بتن بهبود پیدا می کند.

افزودنی های فوق روان کننده

مهمترین تفاوت این افزودنی ها با افزودنی های کاهنده آب مقدار کاهش آبی است که استفاده از این افزودنی ها ممکن می سازند. افزودنی های فوق روان کننده قادر هستند تا مقدار آب اختلاط را بیش از 12 درصد و برخی از انواع آن ها حتی بیش از 30 درصد کاهش دهند . مهمترین کاربردهای این افزودنی ها در تولید بتن های با کارایی معمولی و نسبت آب به سیمان کم ( حتی کمتر از 3/0 ) ، تولید بتن های روان و خودتراکم در نسبت آب به سیمان است . از مهمترین موارد مصرف این افزودنی ها در ساخت قطعات پیش ساخته و بتن پیش تنیده بوده و در بتن ریزی قطعات با عمق زیاد بسیار سودمند می باشند . از مشکلات این افزودنی ها در گذشته افت اسلامپ زیاد بتن های حاوی این ترکیبات بود . با معرفی ترکیبات با پایه پلی کربوکسیلات این مشکل برطرف شده و امکان اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده به مخلوط بتنی در محل تولید بتن به وجود آمده است . در گذشته به دلیل افت اسلامپ شدید این افزودنی ها در پای کار و پیش از بتن ریزی به مخلوط بتن افزوده می شد . استفاده از افزودنی های فوق روان کننده در بتن هایی که طرح اختلاط مناسبی ندارند می تواند موجب بروز آب انداختگی گردد . هم چنین استفاده بیش از اندازه از این افزودنی ها آب انداختگی بتن را به همراه خواهد داشت . با وجود اینکه استفاده از این افزودنی ها موجب افزایش ضریب فاصله در سیستم توزیع حفرات بتن می شود ، مقاومت در برابر پدیده ذوب و یخ را افزایش می دهد . در صورت مشاهده افت اسلامپ و از دست رفتن کارایی بتن ، می توان با استفاده از این افزودنی ها کارایی بازیابی کرده و بدون اضافه کردن آب اضافه ، روانی بتن را مجددا تامین نمود . با توجه به اینکه معمولا نسبت آب به سیمان بتن های حاوی این افزودنی ها کمتر از بتن های معمولی است ، خواص سخت شده چنین بتن  های بهبود می یابد .

افزودنی های کند گیر کننده

این افزودنی ها بیشتر برای جبران اثرات هوای گرم در تسریع گیرش بتن استفاده شده و با افزایش مدت زمانی که بتن دارای کارایی مناسبی است ، قرار دهی تراکم آن را تسهیل می بخشد . از فواید استفاده از این افزودنی ها می توان به جلوگیری از تشکیل ترک در اثر تغییر شکل ها قالب اشاره کرد . مقدار این افزودنی ها نیز بر حسب درصد وزنی سیمان بیان می شود . ترکیبات سازنده افزودنی های کند گیر کننده مشابهت زیادی با افزودنی های کاهنده آب داشته و به همین دلیل این افزودنی ها تا حدودی توانایی کاهش مقدار آب اختلاط را نیز دارا هستند . میزان تاخیر ایجاد شده در زمان گیرش بتن های حاوی این افزودنی ها به عواملی چون غلظت افزودنی ، مقدار استفاده از افزودنی ، طرح اختلاط بتن و دمای محیط و بتن بستگی دارد . میزان تاثیر گذاری این افزودنی بیش از همه به مقدار تری کلسیم آلومینات (   ) و مقدار قیایی سیمان(  ) بستگی داشته و به همین دلیل سیمان های متفاوت مقادیر مختلفی از این افزودنی ها را برای دستیابی به مقدار یکسانی از تاخیر در زمان گیرش نیازمندند . زمان اضافه کردن این افزودنی ها نیز بر عملکرد آن ها تاثیر گذاشته و بهترین عملکرد زمانی حاصل می شود که افزودنی بعد از مخلوط شدن سایر اجزای بتن با یکدیگر به طرح مخلوط اضافه شود .

مواد افزودنی تندگیر کننده

استفاده از تندگیر کننده ها عموما در بتن ریزی در شرایط هوای سر صورت می گیرد . تندگیر کننده ها نقطه انجماد آب را کاهش نمی دهند از این رو اتلاق نام ضدیخ به این افزودنی درست نمی باشد . افزودنی های تندگیر کننده برای کاهش زمان گیرش و افزایش مقاومت اولیه به دست آمده به خصوص در بتن ریزی در هوای سرد به منظور تسریع در زمان شروع عملیات عمل آوری بتن و کاهش زمان عمل آوری استفاده می شود . همچنین افزایش سرعت کسب مقاومت بتن به خصوص در سنین اولیه منجر به کاهش زمان مورد نیاز برای قالب بندی بتن و به دنبال آن کاهش هزینه های کلی ساخت و ساز می گردد . از مزایای استفاده از این افزودنی ها می توان بازکردن سریعتر قالب ها ، تسریع ساخت ، جبران تاثیر دیرگیری بتن در هوای سرد را برشمرد . استفاده از این افزودنی ها می تواند منجر به کاهش جزیی مقاومت درازمدت بتن گردد . افزودنی های تند گیر کننده به 4 گروه طبقه بندی می شوند . افزودنی های شامل 1 – نمک های غیر آلی محلول ، 2 – افزودنی های دارای ترکیبات آلی محلول ، 3 – افزودنی های با گیرش سریع ( مورد استفاده در بتن پاششی) ، 4 – افزودنی های جامد متفرقه . از بین افزودنی های تند گیر کننده که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد ، استفاده از کلسیم کلرید به دلیل تسریع فرایند خوردگی آرماتورهای موجود در بتن در بسیار از آیین نامه ها محدود شده است . هرچند این نوع از افزودنی از قدیمی ترین و پرکاربردترین نوع افزودنی برا سازه های بتنی بدون آرماتور استفاده می شود . ترکیبات غیر کلریدی مورد استفاده در ساخت این افزودنی ها شامل نمک های فرمات ها ، نیترات ها و تیوسیانات و بروماید است.

افزودنی های حباب ساز

هدف اصلی استفاده از افزودنی های حباب ساز ، پایدارسازی حباب های هوای ایجاد شده در بتن در طی فرآیند ساخت بتن بوده تا بدین وسیله مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ افزایش یابد . حباب ها باید به صورت یکنواخت در خمیر سیمان پخش شده و دارای اندازه ( در حدود 10 تا 1000 میکرومتر ) و فاصله مناسب از یکدیگیر باشند تا مقاومت در برابر چرخه های پی در پی ذوب و یخ تامین گردد . همه فضای اشغال شده توسط آب در بتن به وسیله محصولات فرآیند هیدراتاسیون پر نشده و روزنه هایی مویین در بتن باقی می ماند که در شرایط اشباع این روزها پر از آب هستند . در صورتی که آب موجود در این روزنه ها یخ بزند حجم آن افزایش پیدا کرده و تنشی را در بتن ایجاد می کند که بیش از مقاومت کششی بتن می باشد . در نتیجه بتن های بدون افزودنی های حباب ساز در چنین شرایطی ترک خورده و پوسته شدگی در آن اتفاق می افتد . حباب های هوای موجود در بتن ارتباط بین روزنه های مویین را قطع کرده و به صورت مخازنی عمل می کنند که آب در آن ها جمع شده و بدین ترتیب مانع از وارد شدن تنش به بتن می شود . این پدیده به صورت شماتیک در شکا 1-5 نشان داده شده است.

با این وجود افزایش مقدار هوا در بتن کاهش مقاومت را در پی خواهد داشت . مقدار هوای مورد نیاز برای تامین مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ بر اساس حداکثر اندازه سنگدانه تعیین شده به طوری که با افزایش اندازه سنگدانه و به تبع آن کاهش مقدار خمیر مورد نیاز برای تامین یک کارایی ثابت ، مقدار هوای مورد نیاز نیز کاهش می یابد . به طور کلی مقدار هوای مورد نیاز در بتن برای مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ در حدود 3 تا 9 درصد حجمی بتن می باشد . قرار دهی ، تراکم و پرداخت نامناسب بتن می تواند منجر به از دست رفتن حباب های هوا گردد . انتخاب مناسب مصالح در ساخت بتن های مقاوم در برابر چرخه ذوب و یخ بسیار مهم بوده چرا که عدم سازگاری بین عوامل حباب ساز با سایر اجزای بتن می تواند میزان اثر گذاری این ترکیبات را به مقدار زیادی کاهش دهد . به کارگیری این افزودنی ها موجب افزایش کارایی و چسبندگی بتن در حالت تازه شده ، از این رو استفاده از این افزودنی ها امکان کاهش مقدار آب اختلاط را فراهم کرده و از این طریق تا حدودی کاهش مقاومت ایجاد شده در اثر حفظ حباب های هوا جبران می شود.

افزودنی های قوام آور

مواد افزودنی قوام آور از جمله مواد افزودنی هستند که با تغییر خاصیت عملکرد رئولوژی خمیر سیمان از طریق افزایش لزجت خمیری ، باعث تولید بتنی با عملکرد های خاصی می شوند . از جمله کاربردهای این دسته از مواد افزودنی می توان به کاربرد آن ها در ساخت بتنخودتراکم ، بتن زیر آب ، بتن پیش تنیده ، تزریق گروت ، پوشش تونل ها ، گروت سازه ای ( جهت فراهم آوردن سطح هموار و مسطح برای پایه ماشین آلات ) و گروت تزریقی اشاره کرد . برخی از اثرات استفاده از افزودنی های قوام آور شامل کاهش جداشدگی در بتن های با روانی زیاد ، کاهش آب شستگی سیمان در بتن ریزی زیر آب بتن پیش تنیده ، تزریق گروت ، پوشش تونل ها ، گروت سازه ای ( جهت فراهم آوردن سطح هموار و مسطح برای پایه ماشین آلات ) و گروت تزریقی اشاره کرد . برخی از اثرات استفاده از افزودنی های قوام آور شامل کاهش جداشدگی در بتن های با روانی زیاد ، کاهش آب شکستگی سیمان در بتن ریزی زیر آب ، کاهش خطر جداشدگی در بتن هایی که پمپ می شوند و جبران کمبود فیلر در ماسه می باشد . ترکیبات پلیمری سازنده این افزودنی ها به گونه ای هستند که باعث افزایش تنش تسلیم و لزجت بتن شده و با کنترل رئولوژی مخلوط باعث کاهش تمایل به آب انداختگی و جداشدگی و ته نشینی می شود . از آنجا که مقدار استفاده از این نوع ماده افزودنی بسیار کم و در حدود 5/0 تا 5/2 لیتر در یک متر مکعب بتن است ، باید مقدار افزودنی مورد نظر به دقت توزیع شود .

با وجود مزیت های بسیار استفاده از مواد افزودنی قوام آور از در بتن هایی با عملکرد خاص ، در صورت استفاده از این مواد افزودنی با مقادیر بیشتر یا کمتر از مقدار بهینه ، مشکلات فراوانی در بتن ایجاد خواهد شد . بنابراین لازم است به دستورالعمل های فنی که همراه با مواد افزودنی از سوی کارخانه تولید کننده ارائه می شود ، توجه لازم را مبذول داشت و همچنین قبل از بتن ریزی در کارگاه با انجام آزمایش های رئولوژی بتن تازه ، به مقدار مناسب و بهینه استفاده از مواد افزودنی قوام آور دست یافت .

افزودنی های آب بند یا نم بند

این دسته از مواد افزودنی همان طور که از نام آن ها بر می آید دارای دو عملکرد هستند :

1 – مواد افزودنی آب بند به آن دسته از مواد اطلاق می شود که نفوذ پذیری بتن را کاهش داده و حرکت آزاد آب را در داخل بتن محدود می کنند . در واقع این دسته از مواد افزودنی ، سبب مسدود شدن راه های نفوذ آب به داخل بتن می شوند.

2 – از سوی دیگر مواد افزودنی نم بند ، موادی دافع آب بوده که تر شدن بتن را که معمولا به واسطه نفوذ منافذ موئینه آب ایجاد می شود ، کاهش نفوذ پذیری بتن می شوند .

مواد افزودنی دسته اول عمدتا بر پایه مواد دافع آب شامل صابون و اسیدهای چرب که با هیدرات سیمان واکنش می دهند ، بوده و دسته دوم ذرات جامد بسیار ریز خنثی با دو قابلیت شرکت در واکنش هیدراتاسیون و بدون شرکت در واکنش می باشند . مواد افزودنی آب بند و یا نم بند در مواردی که سازه بتنی در معرض رطوبت ، نمک دار یا فشار هیدرواستاتیک آب قرار دارد استفاده می شوند . همچنین جلوگیری از مشکلات مربوط به حرکت آب داخل بتن مانند تخریب ناشی از چرخه ذوب و یخ ، خوردگی ، کربناتاسیون و شوره زدگی با استفاده از مواد افزودنی کاهنده نفوذ پذیری صورت می گیرد . این دسته از مواد افزودنی به دلیل کاهش میزان نفوذپذیری دوام بتن را به خصوص در شرایط قرار گیری در چرخه ذوب و یخ ، افزایش داده و همچنین منجر به کاهش آب انداختگی بتن تازه می شوند .

افزودنی های کاهنده جمع شدگی

کاهش رطوبت بتن در حین خشک شدن آن ، سبب کاهش حجم بتن شده و به دنبال آن سبب جمع شدگی بتن می شود . جمع شدگی در حال خشک شدن بتن زمانی که منجر به ایجاد ترک ( به سبب وجود قید های داخلی یا خارجی بتن ) ، ایجاد انحنا در دال های بتن و کاهش فشار تاندون ها در بتن پیش تنیده می گردد بسیار نامطلوب است . یکی از راه هایی که به منظور کاهش ترک های جمع شدگی به کار می رود استفاده از کاهنده های قوی آب یا فوق روان کننده ها است . یکی دیگر از روش هایی که برای کم کردن اثر جمع شدگی در بتن به کار می رود ، استفاده افزودنی های جبران کننده جمع شدگی 1 است .روش کار این مواد بر اساس ایجاد انبساط در بتن برای مقابله با اثر جمع شدگی آن می باشد . روش دیگر استفاده از افزودنی های کاهنده جمع شدگی 2 است که در سال 1985 در ژاپن معرفی شدند . این افزودنی ها به طور شیمیایی مکانیزم جمع شدگی را بدون ایجاد انبساط تغییر می دهند . این افزودنی ها برپایه ترکیبات آلی بوده که سبب کاهش می یابد . استفاده از افزودنی های کاهنده های جمع شدگی در بسیاری از موارد کاربرد دارد . از جمله این موارد می توان به سازه های بتنی پیش ساخته ، سازه های نگه دارنده های آب و بسیاری از دال های افقی از قبیل سقف ،  کف و عرشه پارکینگ (یا پل ) اشاره کرد . این نوع افزودنی به دلیل حداقل کردن ترک ها ، سبب کاهش درزهای انقباض و انحنا در دال می شود .

افزودنی های کاهش دهنده خوردگی

یکی از مسائل مهمی که در رابطه با دوام بتن های مسلح مطرح است ، مساله خوردگی آرماتور موجود در آن می باشد . خوردگی یک واکنش غیر قابل بازگشت بین ماده ( مانند فلز ) و محیط اطراف می باشد که این واکنش در نهایت منجر به زوال ماده و تشکیل زنگ می شود . در سراسر دنیا هر ساله هزینه بسیاری صرف بازسازی پل ، سازه های زیرزمینی و سازه هایی که در معرض تخریب ناشی خوردگی هستند ، می شود . یکی از راه های مقابله با خوردگی استفاده از افزودنی های کاهنده خوردگی است . کاهنده های خوردگی ، مواد شیمیایی هستند که معمولا به مقدار کمی به بتن افزوده می شوند . مواد شیمیایی که به عنوان کاهنده های خوردگی استفاده می شوند ، قابلیت کاهش خوردگی و یا به تعویق انداختن شروع خوردگی فولاد داخل بتن را دارند.

وجود کلرید باعث می شود که فرآیند خوردگی تسریع شده و لایه محافظ ایجاد شده بر روی سطح آرماتور از بین برود . وظیفه افزودنی های کاهنده خوردگی آن است که تاثیر منفی یون کلر را به حداقل رسانده و سرعت فرایند خوردگی را کاهش می دهد . جل.گیری کننده های خوردگی بر اساس نوع واکنشی که در آن شرکت می کنند به سه دسته واکنش های آندی ، کاتدی و آندی کاتدی تقسیم میشوند .کاربرد مواد افزودنی کاهنده خوردگی ، برای استفاده به جهت کاهش خوردگی ناشی از حضور یون کلر در بتن های با کیفیت خوب که در برابر شرایط محیطی نظیر آب دریا هوای دارای نمک و نمک های یخ زدا قرار دارد ، به کار می رود . از اثرات ثانویه این دسته از مواد افزودنی می توان به تاثیر این مواد بر برگیرش اولیه و نهایی بتن و اثر بر مقاومت بتن اشاره کرد.

افزودنی های گاز ساز

افزودنی های گاز ساز دسته ای از افزودنی ها هستند که در مخلوط بتن  تازه ،  در طول فرایند هیدراتاسیون و قبل از اینکه گیرش  اولیه خمیر سیمان صورت بگیرد ، حباب ها گاز تولید می کنند و به این ترتیب مقدار انبساط معینی را در بتن ، ملات  یا گروت ایجاد می نمایند . این دسته از افزودنی ها را که با ایجاد و انفعالات شیمیایی با عناصر حاصل از هیدراتاسیون سیمان تولید گاز می کنند ، نباید با افزودنی های حباب ساز که صرفاً باعث پایداری خواب آب های ریز هوای موجود در بتن می شوند اشتباه گرفته شوند .  یکی از مهمترین کاربردهای این افزودنی ها تولید بتن  اسفنجی است این افزودنی ها برای کاهش میزان جمع شدگی گروت بهبود یکنواختی بتن ، تولید بتن متخلخلو خود تنیده استفاده شده و در پوشش های آب بند با پایه سیمانی نیز کاربرد دارد از جمله اثرات افزودنیهای گاز ساز در بتن  کنترل آب انداختگی و نشسته به تن بهبود خاصیت هر کنندگی گروت و ملات و تولید بتن سبک اسفنجی می باشد . 

گازهای تولید شده در افزودنی های بازسازی عبارتند از : گاز هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و هوا .  انواع مختلفی از فلزات و برخی مواد دیگر برای تولید گاز در بتن به کار می رود .  برای نمونه آلومینیوم ، منیزیم و روی هیدروژن آزاد می کنند . هیدروژن بر اکسید اکسیژن آزاد می کنند نیتروژن و ترکیبات آمونیاک منجر به تولید گاز نیتروژن می شوند و انواع خاصی از کربن فعال شده یا زغال کک شناور هوا آزاد می کنند در بین این مواد پودر آلومینیوم بیشترین کاربرد را دارد سرعت انبساط و مدت زمان آن و نیز یکنواخت بودن پخش و اندازه حباب های تولید شده در این واکنش عوامل مهمی هستند که باید از قبل در نظر گرفته شود .میزان تولید گاز نیز بسته به شرایط و نوع افزودنی تغییر می کنند میزان اثربخشی و کارایی این دسته از افزودنی و عواملی نظیر مقدار افزودنی دمای مخلوط و محیط نرمی سیمان نسبت و شرایط اختلاط وابسته است

افزودنی های بتن پاششی

در بتون پاششی از افزودنی های متفاوتی نظیر مواد حباب ساز و افزودنی های کاهنده آب استفاده می شود و در این موارد علت استفاده از این افزودنی ها مشابه علت استفاده از آنهاست در بتن معمولی است . اما افزودنی مخصوصی نیز برای بتن پاششی تولید می شود که از نوع افزودنی های سریع کننده است   افزودنی ها تسریع کننده مورد استفاده در بتن پاششی بسیار قوی تر است تصریح کننده های معمولی بوده و توانایی کاهش زمان گیرش را تا حد تا کمتر از یک دقیقه برای گیرش اولیه و تا کمتر از 10 دقیقه برای گیرش نهایی دارا هستند . از طرف دیگر به کارگیری افزودنیهای بتون پاششی مقاومت دراز مدت بتن های حاوی این افزودنی ها را کاهش می دهند .  دلیل استفاده از این افزودنی ها ایجاد امکان لایه های بتون پاششی بر روی یکدیگر و جلوگیری از هدر رفتن مصالح در اثر برخورد سریع با سطوح می باشد .  این افزودنی ها که برای بتن پاششی در حالت خشک و تر  قابل استفاده هستند بیشتر بر پایه ترکیباتی از آلومینات ها کربناتها و سیلیکات ها بوده و ترکیبات جدید ترین آنها بر پایه اسیدهای شرکت هستند .

افزودنیهای عمل آوری

 افزودنیهای عمل آوری که معمولاً به صورت مایع هستند با تشکیل غشایی نفوذ ناپذیر یا با نفوذ پذیری کم در سطح بتن به حفظ رطوبت آن برای انجام واکنش های هیدراتاسیون کمک کرده و ترک خوردن آن جلوگیری می کنند از مهمترین موارد استفاده این افزودنی ها که عمدتاً به صورت مایع هستند زمانی است که پرداخت نهایی سطوح انجام شده اما بتن هنوز به  گیرش نهایی خود نرسیده و به همین علت نمی توان برای عمل آوری مستقیما از آب استفاده کرد و استفاده از روکش های پلاستیکی نیز می تواند موجب آسیب دیدن سطوح بتنی شود به همین دلیل پیش از انجام اقدامات لازم جهت عمل آوری نهایی می توان از این ترکیبات استفاده کرد از دیگر کاربردهای این ترکیبات عمل آوری در هوای سرد است که استفاده از آب می توانند موجبات یخ زدن به تان را فراهم کنند این ترکیبات که به عنوان ترکیبات مایه تشکیل دهنده فشار شناخته می شوند دارای انواع هستند برخی بی رنگ برخی با رنگ فراز و برخی دیگر دارای رنگدانه سفید هستند که برای اجرا در روزهای آفتابی مناسب می باشد استفاده از برخی از انواع این ترکیبات موجب شده تا چسبندگی در کاهش یابد و به همین دلیل پیش از استفاده از این ترکیبات باید قابلیت چسبندگی آنها به سطوح دیگر آزمایش شود.

ملاحظات کاربردی

افزودنی های شیمیایی را با توجه به وزن و حجم اندکی که در طرح اختلاط بتن به خود اختصاص می دهد می توان گران ترین بخش بدن قلمداد کرد بنابر این استفاده از آنها باعث افزایش هزینه واحد ساخت بتن می گردد. از سوی دیگر استفاده افزودنی ها دارای مزیت هایی است که می توانند باعث صرفه جویی هایی در هزینه ساخت و تعمیر و نگهداری بشود . بنابراین لازم است پیش از استفاده از مواد افزودنی تحلیل هزینه فایده صورت گرفته و نوع مواد افزودنی و نسبت های آنها به نحوی انتخاب شود که کاربرد آن با  توجیه اقتصادی همراه باشد .  به عبارت دیگر افزودنی ها زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که امتیازهای فنی کاربرد آن هزینه استفاده از آن را توجیه نماید . در خصوص متداولترین افزودنی ها یعنی روان کننده ها و فوق روان کننده ها انجام این تحلیل اقتصادی با پیچیدگی خاصی همراه نیست در حالی که در بعضی موارد برای تحلیل اقتصادی کاربرد مواد افزودنی باید هزینه های جانبی و هزینه تعمیر و نگهداری درازمدت را در نظر گرفت . به عنوان مثال ای از تحلیل اقتصادی افزودنی ها در اجرای یک سد بتونی استفاده از روان کننده ها می توانند با کارایی و مقاومت ثابت و مورد نظر مصرف سیمان را کاهش دهد کاهش سیمان با کاهش حرارت هیدراتاسیون همراه که به کاهش سیستم پس سرمایه و پیش سرمایش می انجامد . علاوه بر آن بهتون حاوی روان کننده (حتی با اسلامپ یکسان )  تراکم پذیری بهترین خواهد داشت و استهلاک و لرزاننده ها کمتر خواهد بود . همه موارد فوق با صرفه اقتصادی همراه در یک مثال دیگر کاربرد فوق روان کننده ها در بتن های مورد مصرف در سواحل جنوبی خلیج فارس اجازه ساخت و اجرای بتن های با نسبت آب به سیمان کم و با دوام کافی است در محیط های خورنده را خواهد داد افزایش طول عمر مفید این سازه ها هزینه های ترمیم بعدی را کاهش خواهد داد و توجیه اقتصادی را هموارتر خواهد کرد بنابر تجربه نگارندگان خطا در صنعت بتن آماده مورد کاربرد در ساخت و سازهای شهری است که مقاومت و دوام ویژه ای مورد نیاز نیست ،  می توان کاربرد روان کننده را  تجویز نمود در مواردی که کاربرد ماسه زبر و مصالح با دانه بندی نامناسب اجتناب ناپذیر است به تن روان تر می شود و  پمپ پذیری  را به نحو محسوسی بهبود می بخشد .

کاربرد مواد شیمیایی ساختمان و تاریخچه

هدف از کاربرد مواد افزودنی بهبود یک یا چند خاصیت بتن تازه یا سخت شده است . برخی از افزودنی ها برای بهبود یک ویژگی به کار می روند در حالیکه بعضی دیگر به صورت همزمان بر چند ویژگی بتن تاثیر می گذارند . از طرف دیگر برخی مواد افزودنی بر خواص بتن تازه تاثیر می گذارند در حالیکه برخی دیگر برای بهبود خواص بتن سخت شده به کار می روند . اصلی ترین اهداف کاربرد افزودنی های شیمیایی دربتن تازه را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد.

- تغییر زمان گیرش ( کند گیری یا تندگیری ) شامل کنترل زمان گیرش اولیه و یا نهایی هم چنین دسترسی به زمان گیرش آنی

- تغییر در خواص رئولوژی بتن تازه نظیر بهبود کارایی شامل روانی ، تراکم پذیری ، قابلیت جایگیری در قالب

- کنترل آب انداختگی و جداشدگی ، بهبود پرداخت پذیری و افزایش قابلیت پمپ پذیری

- کاهش میزان مصرف آب با حفظ کار پذیری بتن

- تغییر در خواص جمع شدگی خمیری و عمدتا کاهش آن

- تغییر در لزجت بتن شامل کاهش یا افزایش آن

- کاهش حرارت هیدراتاسیون از طریق کاهش مصرف سیمان

- ایجاد انبساط جزئی در بتن

به صورت مشابه مهمترین تاثیرات مواد افزودنی شیمیایی در بتن سخت شده به شرح زیر است .

- افزایش مقاومت بتن اعم از مقاومت کوتاه مدت و مقاومت نهایی

- افزایش دوام بتن در شرایط محیطی سخت نظیر سیکل های یخ زده و آب شدن ، واکنش های قلیانی سنگدانه ها ، سایش ، حملات سولفات ها

- بهبود سطح ظاهری بتن و نمای تمام شده آن

- کاهش نفوذ پذیری در برابر آب و هوا و کاهش انتشار پذیری در برابر یون کلرید و سایر ترکیبات زیان آور محلول در آب

- ایجاد انبساط و یا حذف جمع شدگی ناشی از خشک شدن

- کنترل جذب آب مویینه در بتن و افزایش آب بندی

- کنترل خوردگی میلگردها در بتن در معرض یون کلراید

   کنترل واکنش های قلیایی – سیلیکاتی سنگدانه ها
 

پیشرفت های انجام شده در دانش فناوری بتن بدون شک مرهون استفاده از انواع مختلف مواد افزودنی است که با استفاده صحیح از آنها امکان دستیابی به ویژگیهایی چون مقاومت ، پایانی ، کارپذیری عالی و نظایر آن فراهم می گردد . در واقع استفاده از مواد افزودنی باعث می گردد از ظرفیت واقعی مصالح مصرفی شامل سنگدانه ها و سیمان به نحو موثر تری استفاده شود . البته از این مطلب نباید اینطور برداشت شود که می توان در خواص مصالح مصرفی در بتن ضعف هایی را پذیرفت و انتظار داشت با کاربرد مواد افزودنی آن کاستی ها به طور کامل برطرف گردد . به عبارت دیگر استفاده از مواد افزودنی جای دانش و خرد مهندسی که هوشمندانه مصالح مناسب را انتخاب کرده نسبت بندی می نماید را پر نمی کند . دامنه کاربرد مواد افزودنی شیمیایی و معدنی تا اندازه ای گسترده شده است که امروزه ساخت بتن بدون مواد افزودنی نوعی اتلاف منابع تلقی شده و بنابراین بتنهای حاوی مواد افزودنی سهم عمده ای از ساخت بتن را به خود اختصاص می دهند.

آقای مهتا در کتاب معروف " بتن ، خواص ، کاربرد و ریز ساختار " در سال 2006 آورده است :

" امروزه در سطح جهانی بیشتر بتن های تولیدی حاوی یک یا چند افزودنی شیمیایی است و برآورد می شود در کشورهای پیشرفته 80 تا 90 درصد بتنهای تولیدی حاوی مواد افزودنی شیمیایی باشند ." اگر چه در کشور ایران آمار منتشر شده ای از مصرف مواد افزودنی شیمیایی در دسترس نیست ولی متاسفانه به طور قطع در کمتر از 5 درصد بتن های تولیدی از مواد افزودنی شیمیایی استفاده می شود . دلیل عمده عدم استفاده از مواد افزودنی در ایران نا آشنایی مهندسین و دست اندرکاران ساخت و ساز با فناوریهای نوین در دانش بتن است . با توجه به مزیتهای بی بدیل استفاده از مواد افزودنی لازم است فرهنگ سازی های لازم جهت آشنایی مهندسین با فناوریهای استفاده از مواد افزودنی در بتن انجام پذیرد . یکی از اهداف کتاب حاضر برداشتن گامی در این راستا است.

تاریخچه

سابقه استفاده از مواد افزودنی در ساخت و ساز بسیار طولانی است . معروف است که رومیان از چربی های حیوانی ، شیر و خون برای بهبود مشخصات مصالح ساختمانی خود استفاده می کرده اند . استفاده از این مواد عمدتا به بهبود کارایی می انجامید ، علاوه بر آن خون به دلیل دارا بودن هموگولوبین می توانست به نوعی تولید حباب های هوا بنماید که دوام مصالح ساختمانی را بهبود می بخشید . چینی ها از خمیر برنج ، روغن تانگ و ملاس برای بهبود خواص مصالح استفاده می کردند . در ایران نیز از تخم مرغ ، خاکستر کوره حمام ، پشم حیوانات و مواد مشابه برای ساخت ساروج و بهبود ویژگیهای مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز استفاده می نمودند . معماران قدیمی با استفاده از این مواد شاهکارهایی در دوره ه های مختلف تاریخی را بناکرده اند که شاید بدون استفاده از این مواد ساخت این سازه ها امکان پذیر نمی بود . نمونه هایی از این سازه ها گنبد پانتئون رم (شکل 1-4-الف) در دوران امپراتوری رم که در زمان خود بلندترین ارتفاع گنبد را داشته است و طاق عباسی طبس (شکل 1-4-ب) دوره صفویه که بلندترین سد دوقوسی دنیا در زمان خود بوده است و گنبد سلطانیه زنجان که در زمان خود بزرگترین گنبد آجری دنیا بود و اکنون بعد از سانتامار دلفیوره و ایاصوفیه سومین گنبد بزرگ دنیاست می باشند.استفاده از این مواد در برخی ساخت و سازهای سنتی هنوز هم ادامه دارد.

پس از انقلاب صنعتی و تحول روشهای ساخت و ساز از یک سو و نیاز به سازه های خاص با ویژگیهای جدید از سوی دیگر فصل جدیدی در کاربرد استفاده از مواد افزودنی ایجاد نمود . اندیشه تحقیق و مطالعه درباره افزودنی ها بعد از تولید صنعتی سیمان در نیمه دوم قرن نوزدهم و شناخت ترکیبات و فرایند هیدراتاسیون ، ابتدا در مراکز علمی و آکادمیک مورد بررسی قرار گرفت و به تدریج کاربرد آن ها در صنعت رواج پیدا کرد . روان کننده ها ، زودگیر کننده ها ، کند گیر کننده ها و حباب سازها به عنوان افزودنی های شیمیایی متداول در نخستین سال های دهه سوم قرن بیستم اختراع شدند . قدیمی ترین مستند علمی و فنی معتبر حکایت از آن دارد  که روان کننده بر پایه نفتالین فرمالدهید سولفونات اولین ترکیبات آلی است که در سال 1932 توسط یک شرکت آمریکایی اختراع و ثبت گردید و سپس در طول دهه های 1930 و 1940 مصرف روان کننده های دیگر که بر اساس لیگنوسولفونات ها بودند رواج پیدا کرد . پس از آن در حدود سال های 1950 بود که مشتقات آلی دیگری مثل هیدروکسی کربوکسیلیک ، ترکیبات پلیمری و اسیدهای چرب رواج یافتند . بعضی از مواد افزودنیدیگر نظیر حباب سازها بطور اتفاقی با مشاهده و بررسی دوام بعضی رویه های بتنی در شمال آمریکا کشف شد . داستان کشف این مواد به این ترتیب بود که بررسی ها نشان می داد بعضی از این رویه ها در برابر شرایط محیطی سرما و یخبندان پایایی بیشتری دارند. رجوع به مدارک فنی پروژه و انجام آزمایشها نشان داد که در تهیه سیمان این بخش از رویه ها ی بتنی از چربی گاو به عنوان کمک آسیاب در عملیات سایش و آسیاب کردن کلینکر استفاده شده است. بررسی های جدید تر نشان داد که این سیمان ها به دلیل تولید حباب های هوا موجب افزایش دوام بتن در برابر چرخه ذوب و یخ شده است.

انتشار گزارش های علمی مقالات پژوهشی در مورد افزودنی های شیمیایی در سال های دهه 40 میلادی آغاز شد که از میان آنها میتوان به نخستین گزارش تفضیلی کمیته فنی شماره 212 موسسه ACI در سال 1944 و اولین سمپوزیم ASTM با عنوان اثر افزودنی های کاهنده آب و کنترل گیرش بتن در سال 1959 اشاره کرد.

متعاقب این سمپوزیسم ، موسسه ASTM استاندارد C494 را در سال 1962 تدوین نمود که به موضوع افزودنی های شیمیایی بتن و معیارهای پذیرش آن می پرداخت . این استاندارد به عنوان یکی از قدیمی ترین استانداردهای موجود در مورد مواد افزودنی شیمیایی بتنطی سالهای مختلف با توجه به پیشرفت های انجام گرفته در دانش مواد افزودنی و بر مبنای تجربیات به دست آمده مورد بازنگری و تصحیح قرار گرفته است. آخرین نسخه این استاندارد در سال 2011 به روز شده است . استاندارد های مشابهی نیز در اروپا ، استرالیا ، هند ، ژاپن و سایر کشورهای دنیا تدوین شده است.

اولین شواهد از کاربرد مواد افزودنی شیمیایی در ایران به دهه 1350 برمی گردد .در دهه 1360 کاربرد این افزودنی ها با گسترش چشم گیری مواجه نبود . از دهه 1370 به بعد مشخصا در ساخت سد های بتنی روان کننده ها و مواد حباب ساز به کار رفته اند و در حال حاضر هم پروژه های سد سازی بزرگترین محل استفاده از این نوع افزودنی ها هستند . البته در ساخت اسکله های بتنی و سازه های جنوب کشور مخصوصا به جهت لزوم ساخت بتن های پایا و با نسبت کم آب به سیمان ، کاربرد فوق روان کننده ها اجتناب ناپذیر است . در حال حاضر در کشور بیش از 40 شرکت تولیدی و فروش مواد افزودنی شیمیایی به فعالیت مشغول هستند . با این همه همانگونه که قبلا ذکر شد در کشورمان ایران ، میزان مصرف مواد افزودنی شیمیایی تا متوسط درصد مصرف در کشورهای دیگر در فاصله معناداری قرار دارد و خصوصا صنعت بتن آماده که سهم قابل ملاحظه ای از تولید و مصرف بتن را در کشور به خود اختصاص می دهد از مستعدترین بخش هایی است که باید به ویژگی های ارزشمند افزودنی های شیمیایی بپردازد و آن را مورد مصرف قرار دهد.

پیشرفت هایی که طی چند دهه اخیر در تکنولوژی بتن به وجود آمده است بدون شک به پیدایش و نوآوری های فراوانی که عرصه تکنولوژی مواد شیمیایی پدید آمده ارتباط دارد.استفاده از افزودنی های شیمیایی جدید موجب دستیابی به برتری های فنی و ویژگی های رفتاری برتر بتن و همچنین سهولت در اجرا و صرفه جویی در نیروی کار شده است ، بنابراین ضروری است که دانش و فناوری کاربرد مواد افزودن شیمیایی در ایران بیش از گذشته توسعه یابد.

انواع تیپ سیمانها و محل های مورد استفاده

ـ انواع سیمان

به طور کلی سیمانهای ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم می‌شوند. در قدیم ، قیر، گچ و آهک قسمت عمده سیمانهای غیر پرتلند را تشکیل می‌داد. لکن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمانهای غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفته‌اند .مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پاره‌ای مشکلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم دارند.

2ـ8 ـ انواع سیمان پرتلند بر مبنای استاندارد ایران

در استاندارد ایران ـ که بر مبنای استاندارد ASTM تدوین شده ـ سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم می‌شود که عبارتند از :

تیپ 1ـ سیمان پرتلند معمولی

تیپ 2ـ سیمان پرتلند اصلاح شده .

تیپ3ـ سیمان پرتلند زود سخت شونده .

تیپ 4ـ سیمان پرتلند با حرارت کم .

تیپ 5ـ سیمان پرتلند ضد سولفات .

تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت کوره می‌باشد.

2ـ8 ـ1ـ سیمان پرتلند تیپ 1

همانطور که از نام سیمان پیداست، به طور معمول در کارها از این نوع سیمان استفاده می‌شود؛ مگر اینکه ویژگی خاصی مدنظر قرار گیرد. در استاندارد ایران سیمان تیپ 1 به سه دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از : 325-1 ، 425-1، 525-1. این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت 28 روزه نمونه‌های سیمانی است:

حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 325ـ1، 325 kg/cm3یا ,32.5Mpaاست.

2ـ8 ـ2ـ سیمان پرتلند تیپ 2

با اصطلاحاتی که در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته ، درصد C3A در آن به حداکثر 8% محدود شده است. این امر با کاستن از میزان خاک رس در مواد اولیه امکانپذیر است. چرا که C3A حاوی اکسید آلومینیوم ( Al2O3) است که این اکسید در خاک رس وجود دارد. لذا جهت کاهش باید از میزان خاک رس کاست.

کم شدن C3A باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان (و بتن) در برابر حمله سولفاتهاست . زیرا همانطور که در بخش 2ـ5 گفتیم، C3A در مجاورت آب با سولفاتها ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت به وجود می‌آورد که در اثر جذب آب متورم می‌شود و ایجاد ترک می‌کند (به این پدیده حمله سولفاتها گویند).

2ـ8ـ3ـ سیمان پرتلند تیپ 3

زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه سیمان پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد می‌شود؛ به گونه‌ای که در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ 1 می‌رسد. یادآوری می‌‌کنیم که سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد.مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع که با مفهوم کسب مقاومت سریع متفاوت است. در این نوع سیمان، کسب مقاومت سریع با آزاد شدن گرمای هیدراتاسیون زیادی همراه است و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد. زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط می‌شود و در همان حال گیرش حاصل می‌کند. اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت کشش قرار می‌دهد و باعث ایجاد ترکهایی در آن می‌شود. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو کار انجام می‌شود:

1ـ میزان C3S در سیمان را افزایش می‌دهند. همانطور که در بخش 2ـ5 متذکر شدیم، C3S وظیفه تامین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.

2ـ در آسیاب نهایی آن را نرمتر از سیمان پرتلند معمولی می‌کنند (حدود3200cm2/gr).

در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان می‌توان از سیمان پرتلند معمولی 525-1 بهره جست.

امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه می‌کنند و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست می‌آورند. در مصرف این نوع سیمانها باید دقت داشت که دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.

2ـ 8ـ4ـ سیمان پرتلند تیپ 4

در این نوع سیمان از طریق کم کردن میزان C3A C3S ،حرارت هیدراتاسیون را تا حد زیادی کاسته‌اند و از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده می‌کنند. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا کم است و سعی می‌شود از سیمانهای جایگزین (همچون تیپ 5) استفاده شود.

در اینجا مناسب است بگوییم جهت کاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد که عبارتند از :

پیش سردکن: در این روش بجای آب از پودر یخ استفاده می‌شود . همچنین سعی بر آنست که سنگدانه‌ها حتی المقدور خنک باشند. بدین جهت شن و ماسه را از درون تونلهای خنک کننده عبور می‌دهند. به موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امکان می‌کاهند. پس سردکن : در این روش ، لوله‌های مسی یا گلوانیزهمناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار می‌دهند و هنگام بتن ریزی و در طول زمان عمل‌آوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور می‌دهند. این لوله‌ها در بتن مدفون شده ، در آن باقی می‌ماند.

2ـ8 ـ5ـ سیمان پرتلند تیپ 5

در این نوع سیمان ـ که با هدف استفاده در جاهایی که در معرض حملات سولفاتی است ساخته می‌شود ـ درصد C3A به حداکثر 5% محدود شده است. از آنجا که حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار کمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، می‌توان از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد.

تذکر این نکته ضروری است که سرعت کسب مقاومت این نوع سیمان کمتر از تیپ 1 است؛ به طوری که در 28 روز، حدود 91% مقاومت 28 روزه سیمان تیپ 1 را بدست می‌آورد. لذا در برخی آیین‌نامه‌ها مقاومت 42 روزه این نوع سیمان به جای مقاومت 28 روزه آن لحاظ می‌شود.

2ـ9ـ بحثی پیرامون حملات سولفاتها

تا مدتها پس از بکارگیری سیمان پرتلند معمولی در بتن، در برخی مناطق بتن کم کم سفید شده ، پودر می‌شد و می‌ریخت. این معنا توسط یک مهندس سوئدی به نام شلتون کشف شد. شلتون نشان داد در مناطقی که مواد سولفاتی وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C3A ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت یا اترینگات به وجود می‌آورند . این ماده جدید در اثر جذب آب متورم و باعث ایجاد ترک در بتن می‌شود که به این روند، حملات سولفاتها گویند. برمبنای این کشف، کاهش میزان C3A در سیمان و تولید سیمانهایی چون سیمان پرتلند تیپ 5 به عنوان راه حل مقابله با حملات سولفاتها ارائه شد. در روند حملات سولفاتها، نکته مهم آنست که تخریب بتن در اثر پدیده شیمیایی ترکیب سولفات C3A نیست؛ بلکه به علت پدیده فیزیکی انبساط اترنژیت در اثر جذب آب است! بعدها مشخص شد که سولفاتها علاوه بر ترکیب با C3A ، به Ca(OH)2 نیز حمله کرده، در ترکیب با آن تولید سنگ گچ می‌کنند که این محصول هم در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط می‌شود و در بتن ایجاد ترک می‌کند. از طرفی دیده می‌شد که استفاده از سیمان ضد سولفات(تیپ 5) در مناطقی نظیر حاشیه خلیج فارس ـ که مواد سولفاتی به وفور وجود دارد ـ بر خلاف انتظار جوابگو نبوده، بتن تخریب می‌شود که نمونه این پدیده درتیرهای برق مشهود بود. با بررسیهای دقیقتر مشخص شد این تخریب در اثر حمله کلریدهاست نه سولفاتها؛ بدین شرح که با کاهش میزان ، در کنار افزایش مقاومت در برابر سولفاتها، نفوذپذیری نیز زیاد می‌شود و کلریدها راحت‌تر به داخل بتن راه می‌یابند. کلریدها به میلگرد حمله می‌کنند و در آنها خوردگی به وجود می‌آورند که در نهایت منجر به تخریب بتن می‌شود و از آنجا که در مناطق حاشیه خلیج فارس کلریدها نیز به میزان زیاد در محیط وجود دارند، این مشکل ظهور می‌کرد. جهت رفع این معضل، پیشنهاد شد در این مناطق از سیمانهایی استفاده شود که درصد C3A در آنها از 8% کمتر باشد؛ ولی کمتر از 5% نشود. که هم در برابر سولفاتها مقاومت کند و هم قابلیت نفوذ زیادی نداشته باشد. به طور کلی چنین نیست که هر جا مساله وجود سولفاتها در محیط مطرح باشد، از سیمان تیپ 5 استفاده شود . نوع سیمان مناسب در ارتباط با مقدار سولفات محیط مطابق جدول 2ـ1 می‌باشد. همچنین در مقابله با حملات سولفاتها ، علاوه بر انتخاب سیمان مناسب، باید به نکات دیگری نیز توجه داشت که در پدیده بسیار موثرند:

1ـسولفاتها تنها در حالت محلول قادر به حمله به بتن هستند. لذا یکی از راه‌های مقابله با حملات سولفاتها دور نگاهداشتن بتن از رطوبت است. نمونه این عملیات قلوه چینی پیرامون پی ساختمانها جهت جلوگیری از نفوذ آب به پی است. همچنین در ساخت بتن نباید از آب دارای سولفاتها استفاده کرد.

2ـ تر و خشک شدن متناوب ، حملات سولفاتها را تشدید می‌کند. این پدیده به ویژه در سازه‌های بتنی کنار دریا که تحت تاثیر جذر و مد هستند مشاهده می‌شود. 3ـ از آنجا که هر چه میزان آب به سیمان (W/C) در بتن بیشتر باشد، نفوذپذیری و پیرو آن حملات سولفاتها و کلریدها بیشتر است، حتی‌المقدور باید مقدار آب را تا حد امکان کاست و به جای آن از مواد روان کننده استفاده کرد.

جدول 2ـ1 : نوع سیمان مناسب در ارتباط با میزان سولفات محیط

اصولاً بتن در معرض دو گانه حمله است:

1ـ حمله داخلی .

2ـ حمله خارجی.

در حمله داخلی، مواد مخرب با مواد اولیه وارد بتن می‌شوند و گریزی از حضور آنان نیست. مثلاً سولفات از طریق سنگ گچ موجود وارد بتن می‌شود. ممکن است آب مصرفی خود دارای مواد واکنش‌زا باشد و … . تنها راه مقابله با این حملات، دقت در انتخاب مواد اولیه و خشک نگه داشتن بتن حاصله است. اینگونه حملات طی سالیان طولانی و آهسته آهسته ظاهر می‌شوند. در حمله خارجی، مواد مخرب از خارج به درون بتن نفوذ کرده، آن را تحت تاثیر قرار می‌دهند. مانند حمله کلریدها در خلیج فارس. این گونه حملات طی مدت زمان بسیار کوتاه تری (بین 6 ماه تا یک سال) ظهور می‌کنند و راه‌های مقابله با آن قبلاً شرح داده شد.

2ـ10ـ دیگر انواع سیمانهای پرتلند

2ـ10ـ1ـ سیمانهای پرتلند پزولانی

پزولانها مواد سیلیسی یا سیلیس آلومیناتی هستند که خود قابلیت چسبندگی ندارند؛ اما به صورت پودر در کنار رطوبت با آهک ترکیب می‌شوند و ترکیبات سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که خاصیت چسبندگی دارند. در تهیه سیمانهای پرتلند پزولانی، درصد مشخصی از مواد پزولانی را به سیمان پرتلند می‌افزایند و با سیمان حاصل، خواص جدیدی را تامین می‌کنند. یکی از مهمترین خواص این سیمانها مقاومتشان در برابر حمله سولفاتها می‌باشد. پودر سیمان پرتلند در مجاورت آب ، ژل سیمانرا به وجود می‌آورد. 2(Ca(OH ماده‌ای است که در ژل سیمان یافت می‌شود و معایبی را به همراه دارد که عبارتند از:

1ـ آب هنگام خروج از لوله‌های مویین بتن، مقداری 2(Ca(OH را در خود حل و به خارج منتقل می‌کند. 2(Ca(OH در مجاورت هوا با CO2 ترکیب می‌شود و CaCo2+H2O را به وجود می‌آورد که پس از تبخیر آب آن به صورت سفیدکهایی بر سطح بتن ظاهر می‌شود.

2ـ جای 2(Ca(OH هایی که به صورت فوق از بتن خارج می‌شوند، خالی می‌ماند که این خود، عاملی در جهت افزایش نفوذپذیری بتن است.

3ـ 2(Ca(OH بستر مناسبی برای حمله سولفاتها به وجودمی‌آورد. زیرا سولفاتها به 2(Ca(OH حمله کرده، گچ به وجود می‌آورند . این گچ در اثر جذب رطوبت متورم می‌شود و همان مساله حمله سولفاتها به وقوع می‌پیوندد. پزولانها با 2(Ca(OH موجود در سیمان ترکیب می‌شوند و سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که ماده‌ای است با خاصیت چسبندگی . در حقیقت پزولانها یک ماده مضر در سیمان را به ماده‌ای مفید تبدیل می‌کنند. تا مدتها گمان بر آن بود که مقابله با حمله سولفاتها فقط از طریق کاستن میزان C3A و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است. اما امروزه می‌دانند که میزان زیاد 2(Ca(OH نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفاتها فراهم می‌کند و راه مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پزولانی است. بر مبنای همین اصل ، همانگونه که در جدول 2ـ1 نیز مشاهده کردید، اگر درصد سولفات محیط بیش از 2% باشد، در کنار استفاده از سیمان تیپ 5 باید از مواد پزولانی استفاده کرد. سیمانهای پزولانی بر اساس میزان پزولان موجود در آنها به صورت ًسیمان پزولانی X%ًبیان می‌شوند. آیین نامه حداکثر میزان مجاز پزولان در سیمان پرتلند پزولانی را 15% می‌داند . البته در برخی سیمانها میزان پزولان تا مقادیری بسیار بیش از این هم می‌باشد؛ اما چنین سیمانهایی پرتلند محسوب نمی‌شوند. بلکه ًسیمانهای  پزولانی با خواص مربوط به خود هستند. حرارت هیدراتاسیون پرتلند پزولانی بسیار پایینتر از سیمانهای پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزیهای حجیم همچون سد سازیها کاربرد دارند. اما در زمستان که خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده کرد. همچنین مقاومت آنها تا پیش از یک سال کمتر از مقاومت سیمانهای عادی می‌باشد (نمودار شکل 2ـ21) و لذا از سیمانهای پرتلند پزولانی در قسمتهایی که نیاز به کسب مقاومت سریع است نمی‌توان استفاده کرد. مواد پزولانی به دو گونه در طبیعت یافت می‌شوند:

پزولانهای طبیعی ، شامل خاکسترهای آتشفشانی است که از دهانه کوه‌های آتشفشان خارج می‌شود و در اطراف این کوه‌ها به صورت پوکه جمع می‌شود. شاید قدیمیترینخاکستر آتشفشانی که در صنعت سیمان به کار گرفته شد، خاکسترهای موجود در دهکده پزولان در دامنه کوه آتشفشان وزوو در ایتالیا باشد ـ و نام پزولان نیز از همین جا کسب شده است ـ . استاندارد شماره 3433 ایران خواص پزولانهای طبیعی را به دقت بیان کرده است که در هر مورد، پزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود. از مهمترین مشکلات پزولانهای طبیعی . غیر یکنواختی آنهاست که در تولید سیمان یکنواخت ایجاد مشکل می‌کند. امروزه پزولانهای طبیعیکاربرد چندانی ندارند. پزولانهای مصنوعی گونه دیگری از پزولانها هستند که برخلاف پزولانهای طبیعی، کاربردهای متعددی دارند. دو نوع عمده آنها عبارتنداز:

1ـ خاکستر بادی .

2ـ دوده سیلیسی .

خاکستر بادی از سوختن ذغال سنگ در کوره‌های نیروگاه برق ـ که از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنندـ بدست می‌آید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسیکه در دو کارخانه ًازناً در نزدیکی خرم آباد و ًسمنانً تهیه می‌شود، در ایران تولید نمی‌شود. جهت تهیه دوده سیلیسی ، با استفاده از برق فشار قوی، جرقه‌ای الکتریکی در انباشته‌ای از ذغال سنگ سیلیس به وجود می‌آورند. دوده‌ای که بدین طریق بدست می‌آید، همان دوده سیلیسی است. ذرات دوده سیلیسی 100 تا 200 بار کوچکتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان کننده استفاده کرد.

2ـ10ـ2ـ سیمان پرتلند سرباره‌ای

به موادی که در بالای کوره بلند ذوب آهن جمع می‌شوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شده‌اند، سرباره گویند. سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا می‌کند که مصرف چندانی ندارد. اما اگر آن را به سرعت سرد کنیم، به صورت آمورف یا شیشه‌ای در می‌آیند که پس از پودر شدن، در صنعت سیمان کاربرد دارند. بدین منظور از جت آب سرد استفاده می‌شود. هنگام آسیاب کردن سرباره باید دقت داشت از آنجا که سختی سرباره بیش از سیمان است ، باید هر یک جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. در صورتیکه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سرباره‌ها خواهد شد. در ترکیب شیمیایی سرباره ها،سیلیکاتها، آلومینوسیلیکاتها و کلسیم وجود دارد که مقدار آنها در سرباره کوره‌های مختلف، متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی کوره وابسته است. در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمان های پرتلند سرباره‌ای ـ که شباهت به سیمانهای پرتلند پزولانی داردـ را بیان می‌کند. در این استاندارد، سیمانهای سرباره‌ای بر مبنایسرباره موجود در آنها به سه دسته تقسیم می‌شوند . جدول 2ـ2 گویای این اطلاعات است. سیمان ًپ س 5ً مقاومت بسیار خوبی،‌ حتی بهتر از سیمان پرتلند 5 ، در برابر حمله سولفاتها از خود نشان می‌دهد. با توجه به مواد اولیه در تولید سیمان پرتلند سرباره‌ای، معمولاً در نزدیکی کارخانه‌های ذوب آهن، یک کارخانه تولید سیمان نیز مشاهده می‌شود. مانند سیمان سپاهان در نزدیکی ذوب آهن اصفهان .

جدول 2ـ2 : انواع سیمان سرباره‌ای بر اساس استاندارد شماره 3517 ایران.

2ـ10ـ3ـ سیمان پرتلند بنایی

یکی از مصارف سیمان، تهیه ملات و استفاده از آن در آجرکاری است. بدین منظور ملات مورد استفاده باید خصوصیات ذیل را دارا باشد.

1ـ باید آب خود را حفظ کند. زیرا در حالت عادی، آجر در مجاورت ملات، آب ملات را جذب می‌کند و اصطلاحاً ملات را می‌سوزاند. چنین ملاتی به علت عدم وجود آب کافی برایهیدراتاسیون سیمان، چسبندگی و مقاومت مناسبی ندارد.

2ـ خشن نبوده، راحت پخش شود.

3ـ ترک خوردگی در آن تا حد امکان کم باشد.

ملاتی که از سیمان عادی تهیه می‌شود، خصوصیات فوق را ندارد. اولاً در برابر آجر آب خود را از دست می‌دهد. یعنی آجر آب آن را می‌کشد. برخی بنّاها برای کاستن این اثر آجر، آجرها را پیش از آجرکاری ًزنجابً می‌کنند. یعنی آنها را برای مدت معین در آب غوطه‌ور می‌نمایند. ثانیاً پخش کردن ملات ماسه سیمان چندان ساده نیست. به عبارتی این ملات خشن است . استادان بنّا برای رفع این مشکل ، به ملات سیمان، خاک رس یا آهک می‌افزایند . این مسایل متخصصان را به فکر تولید سیمانی با خواص مطلوب جهت کار بنایی واداشت. که نتیجه آن تولید سیمان پرتلند بنایی بود. در تولید این سیمان مقداری سنگ‌ آهکی را همراه سیمان آسیاب می‌کنند . با وجودیکه مقاومت این سیمان از سیمان پرتلند معمولی کمتر است (در حدود 200kg2/cm)، اما برای هدف منظور بسیار مناسب است. چرا که مقاومت خود قالبهای آجر چیزی در حدود 80kg2/cm است. لذا مقاومت زیاد ملات کارایی ندارد و در صورت رسیدن بار به این حد، آجرها خرد می‌شوند. لازم به ذکر است افت مقاومت سیمان به ازای افزودن تا 50% آهک ، در حدود 5% است. معمولاً جهت متمایز کردن سیمان پرتلند بنایی با سیمان پرتلند عادی. حداکثر 10% به آن پودر قرمز رنگ هماتیت ـ که در جزیره هرمز یافت می‌شودـ می‌زنند که نتیجه آن پودر صورتی رنگ سیمان خواهد بود. استاندارد شماره 3516 ایران، مشخصات سیمان پرتلند بنایی را بیان کرده است. دقت کنید از سیمان پرتلند بنایی به هیچ وجه نمی‌ توان در صنعت بتن استفاده کرد.

2ـ10ـ4ـ سیمان پرتلند آهکی

روش تولید این سیمان ـ که در آلمان به سیمان P.K.Z معروف است ـ مشابه سیمان پرتلند بنایی است با این تفاوت که در تولید سیمان پرتلند بنایی از همان پودر سنگ آهک ـ که از مواد اولیه کارخانه است ـ استفاده می‌شود؛ در حالیکه در تولید سیمان پرتلند آهکی از پودر آهک ویژه که دارای خواص معین در استانداردهای مربوط است استفاده می‌شود.

خواص این سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است . در 28 روز مقاومت 330kg2/cmمی‌ دهد و لذا می‌توان آن را در تهیه بتن به کار برد. علت عمده تولید این نوع سیمان، مساله اقتصادی است.

2ـ10ـ5ـ سیمان پرتلند سفید

رنگ سیاه سیمان ناشی از ترکیبات آهن و منگنز موجود درآنست. لذا جهت از بین بردن آن ، باید ترکیبات عناصر فوق تا حد امکان محدود و کم شود (کمتر از 1%) . همچنین در آسیاب سیمان به جای استفاده از گلوله‌های فلزی ـ که در اثر سایش مقداری آهن وارد سیمان می‌کنند ـ از گلوله‌های سرامیکی استفاده شود. از طرفی ترکیبات آهن در سیمان نقش کاتالیزور را داشته، از افزایش دمای پخت جلوگیری می‌کنند. در صورت حذف این ترکیبات، دمای پخت تا حدود 1800 درجه بالا می‌رود که غیر اقتصادی است. به منظور مقابله، از کاتالیزور حرارتی کرایولیت (فلرورسدیم و آلومینیوم) استفاده می‌شود. کنترلهای مختلف در تولید این نوع سیمان سبب افزایش قیمت آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی شده است.

با وجودیکه سیمان سفید فقط به دلیل مشخصه رنگ سفیدش (در نماسازی و اندود کاری) استفاده می‌شود، از لحاظ جنس باید کلیه خصوصیات سیمان پرتلند معمولی را دارا باشد. جهت تعیین میزان سفیدی این سیمان ، قرصی از آن را تهیه می‌کنند و در کنار قرص منیزیم زیر میکرسکوپ قرار می‌دهند. به هر قرص نوری یکسان می‌تابانند و میزان انعکاس از هر یک را محاسبه می‌کنند. با توجه به آنکه مبنای سنجش سفیدی سیمان، میزان بازتاب نور از سطح قرص منیزیم است، درجه سفیدی عبارتست از نسبت بازتاب نور توسط قرص سیمان سفید به بازتاب نور توسط قرص منیزیم . حداقل لازم برای این نسبت 80% در نظر گرفته شده است.

2ـ10ـ6ـ سیمان پرتلند رنگی

گاهی لازم است به دلایل نماسازی یا متمایز کردن قسمتی از سازه، بخواهیم بتن رنگی داشته باشیم. در اینصورت باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده کرد. بدین منظور ، هنگام آسیاب نهایی سیمان ، کلینکر را با حداکثر 10% مواد رنگی (براساس جدول 2ـ3) آسیاب می‌کنند تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا کند. در صورتیکه بخواهند سیمان با رنگهای تیره تولید شود، از کلینکر سیمان پرتلند معمولی و در صورت لزوم به دستیابی به رنگهای روشن ، ازکلینکر سیمان پرتلند سفید استفاده می‌کنند.

جدول 2ـ3: مواد رنگ ساز مختلف برای تهیه سیمانهای رنگی گوناگون

به طور کلی مواد رنگی ساز باید دو خصوصیت عمده داشته باشند که عبارتنداز:

1- خنثی باشند. یعنی در واکنشهای هیدراتاسیون سیمان شرکت نکنند.

2ـ پایدار باشند. یعنی رنگ حاصل از آنها در اثر تابش آفتاب ، شرایط جوی و … تغییر نکند.

سیستم صحیح دستیابی به بتن یا سیمان رنگی همان است که ذکر کردیم. یعنی رنگ باید هنگام آسیاب شدن به سیمان افزوده شود . افزودن رنگ به بتن در کارگاه هنگام ساخت بتن صحیح نیست و کیفیت یکنواخت و قابل قبولی ندارد. این نوع سیمان در ایران تولید نمی شود.

2ـ10ـ7ـ سیمان ضد آب

قبلاً دیدیم که سیمان انبار شده در اثر جذب آب یا فاسد می‌شود. در صورتیکه بخواهند سیمانی را برای مدت طولانی یا در محیط مرطوب انبار کنند،آن را به صورت  ضد آب می‌سازند. بدین صورت که هنگام آسیاب کلینکر، درصدی اسیدهای چرب (اسید اولئیک ، اسید استئاریک یا اسید لاکتیک) به آن می‌افزایند . در این صورت لایه‌ای از چربی دور دانه‌های سیمان را گرفته ، از رسیدن رطوبت CO2 یا به آنها جلوگیری می‌کند. لذا این سیمان در انبار فاسد نمی‌شود. اما هنگامیکه با شن و ماسه در میکسر می‌ریزد، لایه چربی به علت اصطکاک بین سنگدانه‌ها و ذرات سیمان از بین می‌رود و سیمان به صورت عادی عمل می‌‌کند. این سیمان نیز در ایران تولید نمی‌شود.

2ـ10ـ8 ـ سیمان حفاری

کاربرد این سیمان منحصر در چاه‌های نفت است. در حفاریهای نفتی که عمق آن گاهی به حدود 6000 متر نیز می‌رسد، جهت جلوگیری از ریزش دیواره‌ها با قرار دادن لوله‌هایی درون چاه ، پشت آن را دوغاب سیمان ترزیق می‌کنند. سیمان مصرفی برای این منظور باید تامین کننده خصوصیات زیر باشد:

1ـ زمان گیرش اولیه آن طولانی (در حدود 3 ساعت) باشد تا فرصت کافی برای پمپ کردن آن به اعماق پایینی زمین وجود داشته باشد.

2ـ از آنجا که در دما در اعماق پایینی زمین ممکن است تا حدود نیز برسد، باید در برابر حرارت مقاوم باشد.

3ـ چون لایه ریزی آن از پایین به بالاست، مقاومت سیمان باید پس از گیرش به سرعت افزایش یابد. سیمان مناسب برای این اهداف، سیمان حفاری یا سیمان چاه‌های نفت است که بسیار گرانقیمت تر از سیمان پرتلند معمولی است و هرگز نباید از آن برای منظور دیگری استفاده کرد. در صورت ساخت بتن با این سیمان، این بتن تا چند روز حالت خمیری دارد و دیر سفت می‌شود. اما پس از سفت شدن مقاومت بسیاری بالایی خواهند داشت و تخریب آن فوق‌العاده دشوار است.

2ـ10ـ9ـ سیمان گسترش یابنده

جمع شدگی یکی از خصوصیات سیمان است که اگر تحت کنترل در نیاید، موجب بروز خساراتی خواهد شد. بحث جمع شدگی و راه‌های مقابله با آن ، مفصل و نیازمند مجال دیگری است. سیمان گسترش یابنده، نوعی سیمان است که در آن به گونه‌ای با مساله جمع شدگی مقابله شده است . در این سیمان ـ که اولین بار توسط دانشمند فرانسوی به نام لوزیه تهیه شد ـ به سیمان موادی می‌افزایند که هنگام مصرف منبسط شود و جمع شدگی سیمان را جبران کند. انبساط مذکور تحت کنترل است و یا برابر میزان جمع شدگی است که در این صورت سیمان حاصل ، بدون جمع شدگی است و یا بیش از آن است که در این صورت سیمان حاصل ، منبسط شونده یا پف کننده است. جهت تولید این نوع سیمان ، کلینکر را با درصدی مواد منبسط شونده آسیاب می‌کنند. لوزیه، مخلوط سنگ گچ ، گچ معمولی و سنگ بوکسیت را با هم حرارت داد و ترکیبسولفوآلومینات کلسیم را بدست آورد و از آنجا که این ماده در مجاورت با آب منبسط می‌شود، از آن به عنوان ماده مورد نیاز استفاده کرد. این فرایند در حقیقت حمله مصنوعی سولفاتها به حساب می‌آمد. ولی جهت کنترل این حمله و انبساط ، از ماده تثبیت کننده ًسرباره کوره آهن گدازی استفاده کرد. البته امروزه مواد گوناگون به عنوان ماده گسترش یابنده به کار می‌روند. سیمانها از لحاظ گسترش یافتن به چهار دسته به شرح جدول 2ـ4 تقسیم می‌شوند. نکته‌ای که در ارتباط با استفاده از این سیمانها باید متذکر شد، آنست که شیوه مصرف دقیقاً مطابق با آنچه تولید کننده بیان کرده باشد. در غیر این صورت ممکن است نتیجه مطلوب حاصل نشده ، خساراتی هم به بار آید .

نوع سیمان                                   میزان انبساط

بدون جمع شدگی                          حداکثر تا 4 میلیمتر در متر

با انبساط کم                                 4 تا 8 میلیمتر در متر

با انبساط متوسط                           8 تا 12 میلیمتر در متر

با انبساط زیاد                               12 تا 15 میلیمتر در متر

جدول 2ـ4 : انواع سیمان از لحاظ میزان گسترش یافتن

سیمانهای گسترش یابنده کاربردهای خاصی دارند که به برخی از آنها اشاره می‌شود.

الف ـ ترمیم روسازیهای بتنی

در روسازیهای بتی که یکپارچگی سطح مهم است، در صورتیکه بخشی از سطح سوراخ یا کنده شود، جهت پرکردن آن باید از سیمان گسترش یابنده استفاده کرد تا پس از حاصل کردن گیرش، منبسط شده ، کاملاً به دیواره‌های سوراخ بچسبد و یکپارچگی سطح را حفظ کند و از ظاهر شدن شکاف و درز جلوگیری نماید.

ب ـ ترمیم مخازن سیالات

در صورت بروز ترک یا درز در دیواره‌های بتنی مخازن سیالات ، ترک حاصل را نمی‌توان با سیمان عادی ترمیم کرد. چرا که پس از حاصل کردن گیرش ، باز در اثر پدیده جمع شدگی ، درز کوچکی باقی می‌ماند. بدین منظور از سیمان گسترش یابنده استفاده می‌کنند تا با فشار آوردن به دیواره‌های ترک ، آن را به خوبی مسدود نماید.

ج ـ ترمیم قوسها

قوسها سازه‌هایی هستند که نیروهای قائم را به صورت نیروهای فشاری به پی منتقل می‌کنند(شکل 2ـ23). لازمه این عملکرد، یکپارچه بودن عناصر سازنده قوس است. در صورت بروز انقطاع در این عناصر ، محل قطع باید به وسیله سیمان منبسط شونده ترمیم شود تا یکپارچگی فوق تامین گردد.

د ـ نصب ستونهای بلند

هنگام نصب ستونها باید در شاغولی بودن آنها بسیار دقت کرد. در غیر این صورت ستون کج نصب می‌شود که باعث خارج شدن بار از محور بارگذاری و تحمیل ممان خروج از مرکز می‌گردد. این مساله مخصوصاً در ستونهای بلند بسیار اهمیت دارد. چرا که انحرافات اندک پای ستون، در ارتفاعات به وضوح ظاهر می‌شود.

جهت نصب اینگونه ستونها ، آنها را بر روی صفحاتی فلزی جوش داده، به محل منتقل می‌کنند. بر روی صفحات سوراخهایی جهت عبور پیچ است. این پیچها قبلاً در پی تعبیه شده‌اند. با قرار دادن صفحات فلزی روی پیچها و تنظیم مهره‌های مربوط ، ستون را به صورت شاغول در می‌آورند. آنگاه اطراف صفحه تا روی پی را بسته ، درون آن رادوغاب سیمان گسترش یابنده تزریق می‌کنند تا پس از کسب مقاومت ، هم ستون شاغول باشد و هم قدرت باربری سیستم تامین شود.

2ـ11 ـ سیمان پرآلومین (برقی)

در خاتمه بخش سیمان، آشنایی با یک سیمان غیر پرتلند به دلیل خواص جالب آن مناسب به نظر می‌رسد. به دنبال کشف مساله حمله سولفاتها، یک دانشمند فرانسوی به نام ژول برد تحقیقاتی را جهت دستیابی به سیمانی مقاوم در برابر سولفاتها آغاز کرد. نتیجه این تحقیقات ، دستیابی به سیمان پرآلومین بود. در تولید این سیمان حدود 40% سنگ آهک را با 40% بوکسیت مخلوط نموده، 20% مواد دارای آهن و سیلیس می‌افزاییم و مخلوط را درون کوره حرارت می‌دهیم. کوره تولید سیمان برقی دارای یک قسمت قائم و یک قسمت افقی است که دما در قسمت افقی به بالاترین حد یعنی حدود 1600 درجه می‌رسد. در این دما ـ برخلاف روند تولید سیمان پرتلند که 25% مواد ذوب می‌شوند ـ کلیه مواد اولیه به صورت مذاب در می‌آیند. مواد مذاب از انتهای کوره خارج می‌شوند و داخل سینیهایی می‌‌ریزند تا به سرعت سرد شوند . حاصل، ورقه‌های شیشه‌ای مانند است که به دستگاه خردکن می‌روند و به صورت قطعات کوچکی در می‌آیند. این قطعات ، کلینکر سیمان برقی می‌باشند. کلینکر سیمان برقی را به آسیاب می‌برند و بدون افزودن هیچگونه ماده‌ای آن را آسیاب می‌کنند. نتیجه فرایند ، سیمان پرآلومین است که دارای رنگی تیره‌‌تر از سیمان پرتلند معمولی (تقریباً سیاه) می‌باشد. همانطور که گفته شد، هدف از تهیه این سیمان، مقاومت در برابر حمله سولفاتها، بود که به خوبی انجام پذیرفت. بعداً دیده شد که مقاومت این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بسیار سریعتر افزایش می‌یابد؛ به گونه‌ای که در یک روز، مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند عادی را بدست می‌دهد (شکل 2ـ25). با توجه به اینکه این کشف، پس از جنگ جهانی دوم و آغاز دوران بازسازی در اروپا صورت پذیرفت، سیمان پرآلومین با اقبال فراوان و مصرف گسترده‌ای مواجه شد. لکن برخی‌ سازه‌هایی که در آن این نوع سیمان به کار رفته بود، خراب می‌شد. مدتها علت این امر پوشیده بود تا نهایتاً در دهه 1960 پدیده تبدیل کشف گردید. دانشمندان نشان دادند که این سیمان در دمای بین 20 تا 30 درجه مخصوصاً در محیطهای مرطوب دچار تغییرات شیمیایی شده ، چسبندگی خود را از دست می‌دهد که این امر باعث تخریب سازه‌های این نوع سیمان است. کشف پدیده تبدیل ، مصرف سیمان پرآلومین در کارهای ساختمانی را ممنوع کرد . امروزه کاربرد این سیمان در دماهای بسیار بالا یا پایین است؛ مثلاً در مناطق قطبی یا استوا. لکن مهمترین کاربرد آن ، استفاده به عنوان سیمان نسوز است. این سیمان تا دمای حدود 1600 درجه را به خوبی تحمل می‌کند و لذا می‌توان از آن در چسباندن آجرهای نسوز درون کوره سیمان بهره جست.