عوامل آسیب دیدگی بتن در اثر واکنش قلیایی سنگدانه ها

واکنش‌های قلیایی سنگدانه‌ها (AAR) برای بتن‌ریزی‌های بعد از دهه‌ی چهل میلادی، مشکل متدوالی نیستند. قلیا باسنگدانه‌هایی نظیر اوپال، کلدئون، چرت، آندزیت، بازالت و کوارتز واکنش می‌دهد. محصولات این واکنش در حضور آب، افزایش حجم می‌دهند و با ایجاد تنش در بتن ترک ایجاد می‌کنند. وجود ترک‌ها باعث ورود بیشتر آب و رطوبت به بتن و افزایش بیشتر حجم و نتیجتاً آسیب دیدگی بیشترِ بتن می‌شود. این مشکل ابتدا در اوایل قرن بیستم میلادی مشاهده شد، اما مطالعات بر روی آن در دهه 1930 و همزمان با ساخت سد پارکر آغاز شد. در آن زمان، روش‌هایی برای شناساییسنگدانه‌هایی که پتانسیل واکنش داشتند و همچنین مشخص نمودن سیمانی که دارای حداقل 0٫6 درصد سدیم و پتاسیم است، ارائه شد. در دهه 40 میلادی، استفاده از سنگدانه‌هایی با قابلیت واکنش قلیایی در بتن ممنوع شد. با این حال همچنان در برخی سازه‌ها، از این نوع سنگدانه‌ها استفاده می‌شود که منجر به آسیب دیدگی بتن می‌شود.

این واکنش‌ها با وجود سال‌ها مطالعه و مشاهده، همچنان برای درک کامل‌تر به تحقیقات بیشتری نیاز دارند. برخیبتن‌ها که حاوی سنگدانه‌های فعال قلیایی هستند بلافاصله نشانه‌های آن را به نمایش می‌گذارند و باعث افزایش حجم و آسیب دیدگی بتن می‌شوند؛ در حالی که برخی دیگر تا سال‌ها خاموش می‌مانند. بدون شک، وضعیت محیطی بتن و نوع سنگدانه‌ها در آن نقش مهمی دارند. در حال حاضر که این متن در حال نگارش است، هیچ روش کلی و بازدارنده‌ای برای جلوگیری از این واکنش‌ها ارائه نشده است، اگر چه ترمیم با لیتیم در برخی موارد ممکن است مفید باشد. به علاوه، چندین روش برای مشخص نمودن میزان پتانسیل سازه‌ی بتن برای افزایش حجم، ارائه شده است، اما هیچ کدام به صورت کامل و جامع پذیرفته نشده‌اند.

آزمایش‌های پتروگرافی در بتن، نشان دادند که ماده‌ای ژل‌مانند در اطراف سنگدانه‌ی فعال تشکیل می‌شود. این ژل در حضور آب یا بخار آب، افزایش حجم چشمگیری دارد و با ایجاد تنش در بتن، باعث افزایش حجم آن و ترک خوردگی می‌شود (عکس پایین).

در ساخت و سازهای جدید، از سیمان‌هایی با خاصیت قلیایی کم و خاکستر سرباره (پوزولان) برای جلوگیری از این نوع آسیب دیدگی استفاده می‌شود. با این حال، در بعضی موارد، این روش‌ها هم برای جلوگیری جواب نداده است. در چنین مواردی، اثبات شده است که مخلوط لیتیمی می‌تواند مانع افزایش حجم شود.

اگرچه هیچ روش جامعی برای مقابله با آسیب دیدگی ناشی از واکنش‌های قلیایی ارائه نشده است، ثابت شده که خشک نگه داشتن محیط بتن، در کاهش نرخ افزایش حجم و آسیب دیدن آن بسیار موثر بوده است.

ترمیم بتن‌های آسیب دیده به وسیله واکنش‌های قلیایی، معمولاً عمر کوتاهی دارد. بعد از ترمیم، افزایش حجم در بتنادامه پیدا می‌کند و مواد ترمیمی را نیز از بین می‌برد. با این حال، در برخی موارد، همین ترمیم با عمر کوتاه، بهترین گزینه‌ی روی میز است.

در نهایت باید گفت، با وجود این که آسیب دیدگی به وسیله‌ی واکنش‌هیا قلیایی، بیشتر در بتن‌های قدیمی مشاهده می‌شود، اما همچنان می‌تواند در ساخت و سازهای جدید که از مواد غیر مناسب استفاده کرده‌اند نیز رخ بدهد.

چرا افزودنی های بتن؟

 برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است. ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.

بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. اینبتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

در موارد مختلف از استفاده و نگهداری بتن در سازه ها یا شریط آب و هویی و محیطی خاص نیاز به طرح اختلاط ویژه ی است که استفاده از افزودنی های بتن آن را میسر می سازد. در محیط هیی که نیاز به بتن ریزی سریع و یا مقابله با سرما و یخبندان وهمچنین حفظ سازه در تماس دیمی با آب و مبارزه با عواملی که باعث از بین رفتن بتن می شود از افزودنی هی بتن استفاده می شود. که در موارد مختلف نوع استفاده از این افزودنی ها و مقدار ترکیبی آن قابل تغییر است. از جمله افزودنی ها می توان به:

روان کننده ها،فوق روان کننده ها،کند گیر کننده ها،تند گیر کننده ها،چسب بتن،ضد یخ،حباب ساز هوا، آب بندها،افزودنی هی معدنی، روغن قالب،آب بند سطوح و … اشاره کرد.

افزودنی های بتن مورد آزمایش جهت آشنایی با کد محصولات کلینیک بتن ایران که استاندارد های مورد نظر را از نظر سازمان استاندارد پاس کرده است.

Concrete Admixtures

فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن-بر پایه کربوکسیلاتی

MTOBUILD D10

که این محصول قابلیت استفاده در سازه هایی با تراکم بالای میلگرد را دارد و به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.

فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن

MTOCRETE N540

که این محصول به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.

روان کننده بتن ممتاز

MTOCRETE D130

که این محصول به صورت دیرگیر و نرمال و زودگیر قابل تولید این شرکت است.

مایع واترپروف بتن

MTOSEAL/L

این محصول جهت آب بندی دیواره هایی که در مجاور رطوبت قراردارند مورد استفاده قرار می گیرند

هوازای بتن

MTOAIR220

بازدارنده خوردگی میلگرد و فلز یا ژل میکروسیلیس

استفاده از این محصول در سازه های دریایی یا آبی و یا استخرها مورد استفاده قرار می گیرد.

ضد یخ بدون کلراید، مخصوص بتن ریزی در هوای سرد

MTOANTIFREEZE

مواد افزودنی

ماده ای است به غیر از سیمان پرتلند ، سنگدانه ها و آب که بصورت گرد یا مایع ، به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن ، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به بتن افزوده می شود.

مواد افزودنی به دو گروه شیمیایی و معدنی تقسیم می شوند.

مواد مضاف

تعریف:

ماده ای است که برای کسب خواصی ویژه یا به منظور کمک به امر تولید، با سیمان پرتلند و یا کلینکر آن در حین تولید در کارخانه آسیاب می شود.

درصورتی که مواد افزودنی به مقدار کم در زمان اختلاط بتن با مصالح و اجزاء متشکله آن مخلوط می گردد.

موادی همچون میکروسیلیس را که برای اصلاح خواص بتن در کارگاه هنگام اختلاط به مواد متشکله بتن اضافه می شود را افزونه می نامند. مقدار این مواد در تعیین نسبتهای اختلاط بحساب می آیند.

خواص مواد افزودنی

– تسریع در روند کسب مقاومت اولیه

– کنترل واکنش های قلیائی های سیمان با سنگدانه ها

– طولانی کردن زمان گیرش

– افزایش کارائی بدون نسبت آب به سیمان

– تهیه بتن پر مقاومت، بتن مقاوم در برابر یخ زدن و آب شدن مکرر

خواصی که بدون استفاده از مواد افزودنی به بتن می توان بدست آورد

– کارائی

– مقاومت

– قابلیت پرداخت

– پایایی و توان آب بندی

می توان با انتخاب مصالح مناسب و نسبتهای مطلوب اختلاط و رعایت اقتصادی بودن آن بدون مواد افزودنی بدست آورد.

افزودنی های شیمیایی

1- مواد افزودنی حباب ساز

2-مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)

3- مواد افزودنی کندگیر کننده

4- افزودنی ترسیع کننده :

الف – تسریع کننده های بتن

ب – تسریع کننده های بتن پاشیده

5- مواد خمیری کننده و روان کننده

مواد افزودنی حباب ساز

این مواد در بتن حباب بسیار ریز غیر مرتبط هوا ایجاد می کنند . (قطر حباب ها کمتر از 05/0 میلیمتر)

این حبابها پایایی بتن را در برابر رطوبت و یخ زدن ها و آب شدنهای مکرر و مواد شیمیایی یخ زا بهبود می بخشند.

کارآیی بتن تازه و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده به میزان قابل توجهی بیشتر می شود .

افزایش مقاومت بتن در برابر پوسته شدن

بهبود کارائی و کاهش جداشدگی دانه ها و آب انداختن بتن تازه

بهبود مقاومت بتن در برابر سولفاتها(نسبت آب به سیمان کم ، مقدار کافی سیمان مناسب،افزودنی حباب هوا)بهترین مقاومت را دربرابر حمله آبهای سولفات دار را دارند.

مواد افزودنی کاهنده آب (روان کننده ها و فوق روان کننده ها)

این مواد بمنظور تقلیل مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن ، یا افزایش روانی بتن در شرایط یکسان میزان آب مصرفی بکار می رود.

– کاهش مقدار آب اختلاط به ازای کارایی ثابت بتن و ملات

– کاهنده های معمولی حداقل 5% و کاهنده های قوی حداقل 12% آب اختلاط بتن را کاهش می دهند.

– معمولا ایجاد حباب هوا در بتن می کنند.(حداکثر حباب هوای مجاز قابل قبول 7% بتن حباب دار و 3% بتن معمولی )

– چنانچه افزودنی به منظور کاهش نسبت آب به سیمان در بتن با اسلامپ ثابت مصرف شوند ، موجب افزایش مقاومت فشاری ، کاهش جمع شدگی و کاهش نسبینفوذپذیری بتن می شوند.

مواد افزودنی کند گیر کننده

این مواد به منظور تاخیر انداختن گیرش بتن بکار می رود.

– هنگامی که دمای بتن تازه بیش از oc 30 باشد .

– جبران اثر تسریع کنندگی گرمای هوا بر گیرش بتن

– تعویق گیرش اولیه بتن یا دوغاب سیمان درشرایط مشکل و دشواربتن ریزی

– حمل بتن در مسافت های طولانی

– استفاده از این مواد می تواند روند گیرش بتن را حداقل 5/1 و حداکثر سه ساعت به تاخیر بیندازد.

انواع کند گیرکننده ها

1- کندگیرکننده های معمولی که خاصیت کاهندگی آب ندارند.

2- کندگیرکننده های کاهنده آب با حداقل 5% کاهش آب

3- کندگیر کننده های قوی آب با حداقل 12% کاهش آب

بطور کلی کندگیرکننده های ردیف اول با کاهش مقاومت فشاری و خمشی بتن به میزان 10% نسبت به بتن شاهد در سنین 1روز تا یک سال را دارد.

کندگیرکننده های ردیف 2 و 3 ممکن است افزایش مقاومت تا میزان 10% را نسبت به بتن شاهد داشته باشد.

مواد افزودنی تسریع کننده

ماده افزودنی تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش بتن

– تسریع در کسب مقاومت بتن در سن کمتر

– موارد مصرف آن با رعایت ضوابط بتن ریزی درهوای سرد می باشد.

– زمان حفاظت موقت را حداقل یک و حداکثر 5/3 ساعت کاهش می دهد.

– مقاومت سه روزه حداقل 25% بیشتر از بتن شاهد

– مصرف مواد تسریع کننده غالبا باعث افزایش جمع شدگی خشک شدن ، جمع شدگی حرارتی و نیز افزایش ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری می شود.

مواد خمیری کننده و روان ساز

گاهی بتن تازه به دلیل برخی مشخصات سنگدانه ها از جمله شکل و دانه بندی نامناسب یا اختلاط نادرست کارائی لازم را ندارند.

– این مواد به منظور بهبود کار آیی بتن تازه و بهبود مخلوطهای خشن

– بتن ریزی اعضای با تراکم زیاد آرماتور

– بتن ریزی با پمپ یا قیف و لوله

– پرداخت بتن با ماله آهنی

در اغلب موارد با افزایش عیار سیمان یا مقدار ریزدانه یا اصلاح دانه بندی و نسبت های اختلاط می توان بدون استفاده از این مواد کارائی مطلوب را بدست آورد.

بهترین ماده روان کننده حباب هوا است . حباب های ریز و بسته هوا مانند ساچمه عمل می کنند و به ویژه در بهبود کارائی مخلوط های خشن کم سیمان موثرند.

افزودنی های معدنی

تعریف:

موادی بشکل ذرات بسیار ریز معدنی که موجب بهبود برخی از خواص ، و یا تامین خواص ویژه ای در بتن می شوند.

کارائی و انسجام بتن تازه ، مقاومت و نفوذپذیری بتن سخت شده و تغییر رنگ بتن از جمله خواص مواد معدنی می باشد.

انواع افزودنی های معدنی

1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها

2- پوزولان ها

3- افزودنیهای شبه سیمانی

1- افزودنی های معدنی خنثی و رنگدانه ها

– این مواد معمولا موجب افزایش مقاومت بتن نمی شوند.

– موجب بهبود کارایی و چسبندگی بتن های می شوند که کمبود ریزدانه دارند.

– به عنوان سنگدانه در بتن مصرف می شوند.

– رنگدانه ها برای تولید بتن رنگی شامل ترکیبات معدنی:

– اکسید آهن : رنگهای قرمز،سیاه و زرد

– اکسید کرم : رنگ سبز

– اکسید آبی کبالت : رنگ آبی

– اکسید تیتان : رنگ سفید

– کربن سیاه : رنگ سیاه

– اکسید منگنز: رنگهای سیاه و قهوای

2- پوزولان ها

عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی که خود به تنهایی ارزش چسبانندگی نداشته یا کم است . اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیائی با آهک آزاد شده از هیدراتاسیون سیمان در دمای معمولی ترکیباتی با خاصیت سیمانی بوجود می آورند.

این مواد به منظور کاهش آهنگ بروز آبگیری سیمان و از بین بردن قابلیت انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها بکار می روند

موارد مصرف پوزولان ها

– کاهش سرعت و میزان حرارت حاصل از فرایند آبگیری سیمان

– کاهش میزان سیمان

– بهبود کارایی بتن

– افزایش مقاومت بتن

– افزایش پایای بتن از طریق کاهش نفوذپذیری

عملکرد پوزولان ها برای هریک از خواص فوق باید قبل از مصرف مورد آزمایش قرار گیرد.

انواع پوزولانها

– پوزولان های طبیعی خام و یا تکلیس شده که بطور عمده شامل خاکسترهای آتشفشانی است.

– پوزولانهای صنعتی که بطور عمده شامل خاکستر بادی (محصول فرعی نیروگاههای با سوخت ذغال سنگ) و دوده سیلیسی یا میکرو سیلیس ( محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ فرو سیلیس ) است.

میکرو سیلیس (دوده سیلیسی)

– محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ های سیلیسیم به ویژه فرو سیلیس می باشد.

– ذرات بسیار ریز و غیر بلوری 1/0 تا 2/0 میکرون و یک ماده بشدت فعال پوزولانی است.

– در تهیه بتن با مقاومت زیاد

– افزایش پایایی بتن از طریق کاهش نفوذپذیری

– جایگزینی با سیمان بشرط وجود توجیه اقتصادی

خواص میکروسیلیس

– مقاومت زیاد ، نفوذپذیری کم ، مقاومت زیاد دربرابر عوامل شیمیایی (با مصرف 25% وزنی سیمان)

– بتن تازه از چسبندگی بیشتر و گرایش کمتر به جداشدگی و نیز کاهش آب انداختن و افزایش قابلیت پمپ شدن (با مصرف10% وزنی سیمان)

– بروز ترکهای ناشی از نشست خمیری و خشک شدن سطح را تشدید می کند.( مراقبت و عمل آوری بلافاصله بعد از بتن ریزی لازم است)

– بروز پدیده واکنش قلیایی را تا حد نزیک به صفر کاهش می دهد.

– مقاومت بتن را درمقابل تهاجم یون های سولفات افزایش می دهد.

– کاهش نفوذ پذیری بتن به میزان حداکثر 20 برابر نسبت به بتن معمولی

– در تهیه بتن با میکروسیلیس استفاده از یک کاهنده قوی آب لازم و ضروری می باشد.

3- افزودنیهای شبه سیمانی

– این مواد خاصیت پنهان هیدرولیکی دارند و وقتیکه بنحوه مناسبی فعال می شوند خواص سیمانی پیدا می کنند.

– متداول ترین آنها روباره آهن گدازی محصول فرعی کارخانه ذوب آهن می باشد.

تاثیرات آن برروی بتن تازه و سخت شده:

– افزایش کارایی

– تاخیر زمان گیرش

– تقلیل آب انداختگی بتن تازه

– کاهش سرعت آبگیری و دمای حاصل از آن

– مقاومت کم در سنین پائین و مقاومت بیشتر در سنین بالا نسبت به نمونه شاهد

– کاهش نفوذپذیری

– کاهش واکنش قلیایی سنگدانه ها( مصرف 40 تا 60 % وزنی سیمان)

– افزایش مقاومت در مقابل سولفاتها ( مصرف 50% وزنی سیمان)

– کاهش خوردگی میلگردها در اثر نفوذ یون کلر به بتن

مواد افزودنی متفرقه

این مواد شامل مواد ضد رطوبت ، کاهنده نفوذ پذیری ، دوغاب ساز ، گاز ساز و ضد یخها می باشند .

نمونه برداری مواد افزودنی

از هر محموله افزودنیهای شیمیایی ومعدنی وارد شده به کارگاه قبل از مصرف باید آزمایشهای لازم بر روی آنها بعمل آید .

آزمایشات مواد افزودنی

افزودنی ها با بتنی که قرار است در محل مصرف ریخته شود آزمایشات زیر انجام می شود

1- اسلامپ ASTM C143

2- میزان هوا ASTM C231

3- زمان گیرش ASTM C403

4-مقاومت فشاری ASTM C39

5- مقاومت خمشی ASTM C78

6- مقاومت در برابریخ زدن و آب شدن ASTM C290 – ASTM C291

7- تغییر حجم ASTM C157.

نگهداری و انبارکردن مواد افزودنی

در شرایط مناسب و با رعایت دستورالعمل های اعلام شده از سوی سازنده نگهداری شود.

برخی مواد افزودنی به دلیل از دست دادن کیفیت خود نباید مدت طولانی نگهداری شوند .

درصورت تردید باید نسبت به انجام آزمایش مطابق مشخصات ماده افزودنی اقدام کرد.

افزودنی های بتن

برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.

ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.

بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای

مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

بتون الیافی و افزودنیهای مجاز بتن :

تکنولوژی “بتن الیافی” نمونه دیگری از کاربرد کامپوزیت‌ها به‌عنوان یک فناوری نوین در صنعت عمران و ساخت‌وساز می‌باشد. در گفتگویی با دکتر علیرضا خالو عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف به بررسی این تکنولوژی پرداخته شده است:

سوال: با تشکر از فرصتی که در اختیار ما گذاشتید، به‌نظر شما تکنولوژی¬های نوینی که توجه به آنها، نیاز حیاتی صنعت ساختمان کشور محسوب می¬گردد، کدام‌ها هستند؟

محورهای سه گانه زیر را می توان به عنوان مهمترین فناوری هایی که لازم است مورد توجه دست‌اندرکاران صنعت ساختمان کشور واقع شود، برشمرد:

الف) روش های سبک سازی بنا:

کشور ما و بالاخص پایتخت بزرگ آن در منطقه¬ای زلزله‌خیز قرار دارد. همانطور که می¬دانید میزان خسارات و خرابی¬های وارد بر یک بنا در اثر تکان های زلزله، با وزن آن بنا رابطه مستقیم دارد. هر چه بنا سنگین¬تر ساخته شود، در برابر خطر ویرانی زلزله آسیب¬پذیرتر خواهد بود. بنابراین هر اندازه که با بهره¬گیری از فناوری‌های نوین وزن یک ساختمان را کاهش دهیم، سازه در برابر ویرانی ایمن‌تر خواهد بود. به طور مثال می¬توان ازپانل¬های ساندویچی و یا قطعات سبک پیش‌ساخته در ساخت بنا کمک گرفت. در یک ساختمان، اعضایی مانند دیوارهای تیغه¬ای‌شکل نازک وجود دارد که وظیفه آنها تنها جدا کردن فضای اتاق¬ها از همدیگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجه بعدی اهمیت قرار دارد. در ساخت این گونه اعضا می¬توان به جای استفاده از مصالح سنگین سنتی، از مصالح سبک جدید همچون سفال یا بتن های سبک کمک گرفت و یا قطعات سبک پیش‌ساخته را به خدمت گرفت.

ب) روش های تولید سریع و اصولی بنا:

امروزه استفاده از سازه های پیش‌ساخته یکی ازسریع ترین و اصولی ترین روش‌های ساخت بنا و پاسخگویی به نیاز بالای افراد جامعه به انبوه‌سازی مسکن می باشد. از انجا که حجم اصلی بنا به شکل قطعات از پیش‌ساخته‌شده در محیط مناسب کارخانه و با استانداردهای صنعت ساختمان تولید می¬شود، بنای نهایی از کیفیت و یکپارچگی بالایی برخوردار است. از سویی به‌علت سبکی خاص بنا، ساختار سازه¬ای ویژه آنها و اتصال مناسب اجزای سازه، ساختمان می¬تواند شکل خود را در تکان‌های بسیار شدید نیز تا حد زیادی حفظ نماید. استفاده از این تکنولوژی سال‌ها است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته دنیا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترین روش‌های انبوه‌سازی مسکن به شمار می آید. اما متاسفانه در کشور ما چنان که باید از این فناوری استقبال نشده استو لازم است تا مورد توجه مسئولین، سیاستگذاران و صنعتگران قرار گیرد.

ج- بهره گیری از مواد جدید

از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژه‌ای در ساخت‌وساز بنا به خود اختصاص داده‌اند، افزودنی¬های بتن و الیاف تقویت‌کننده را می توان نام برد. استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت می گردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین سازنده بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امکان‌پذیر نمی بود.

الیاف تقویت‌کننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند که کاربردهای فراوانی در قسمت‌های مختلف ساختمان یافته اند. این الیاف که بیشتر شامل الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن و گاه کربن نیز می شود، در ساخت انواع بتن‌های الیافی کاربرد فراوان دارند. همچنین از الیاف شیشه در تولید آرماتورهای سبک و بسیار مقاوم در برابر خوردگی نیز بهره  می گیرند. این الیاف، جایگاه نسبتاً مناسبی در تعمیر بناها و تقویت سازه های صدمه دیده دارند و می-توانند مقاومت پیچشی و برشی مناسبی را پدید آورند. علاوه بر اینها از ورقه های پارچه فایبرگلاس در تقویت انواع قطعات ساخته شده از بتن مسلح می توان استفاده نمود.

در مورد تکنولوژی “بتن الیافی” که اشاره کردید توضیح بیشتری بدهید؟

بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت¬کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنارا فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه¬ای به راحتی از هم پاشیده نمی¬شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند.

امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن¬های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و به‌کارگیری آنها درکشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.

موارد استفاده و محدودیت های کاربری این نوع ترکیب کامپوزیتی کدام‌ها هستند؟

هر فناوری همواره کاربردها و محدودیت¬های خاص خود را دارد.بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می¬باشد که متناسب با آنها می¬توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می¬توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاه¬ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می¬رود و بنای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوق¬العاده¬ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه¬ها به خوبی می¬توان از این نوعبتن کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل¬های سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنا‌دار همچون تونل¬ها می¬باشد. به‌کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است.

اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی¬توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون‌ها بهره گرفتو در این نوع سازه¬ها استفاده از روش سنتی و شبکه¬بندی فولادی به‌صرفه¬تر و مناسب¬تر می¬باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد. 

آیا روی آوردن به تکنولوژی بتن الیافی در مقایسه با بتن‌ های سنتی متداول، صرفه اقتصادی دارد؟

باید اعتراف کرد که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به‌صرفه¬تر نمی¬باشد. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعت اجرای بالا مد نظر است و یا نیاز به پاشش بتن (شات¬کریت) روی سطوحی است که شبکه‌بندی‌‌های سنتی مشکل و زمان‌بر بوده یا جواب‌گوی کار نیست، هزینه استفاده از بتن الیافی نسبت به مشابه سنتی خود کمتر می‌باشد. این مزیت¬ها، علاوه بر مزیت سادگی و سرعت عمل بالاتر موجود در تکنولوژی بتن الیافی است.

اگر می¬بینیم که در کشوری همچون ترکیه، به‌کارگیری بتن الیافی به جای روش‌های سنتی، مقرون‌به‌صرفه¬تر از کشور ماست، ریشه¬های آن را در سرمایه‌گذاری و تلاش سازمان‌یافته جهت اقتصادی نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید می¬توان یافت. اما اگر ما از روی‌آوردن به فناوری جدید به علت ریسک سرمایه‌گذاری پرهیز کنیم خواهیم دید که تکنولوژی سنتی در غیاب بهره¬گیری از فناوری نوین، رقم بسیار بالایی از سرمایه¬های ما را به هدر خواهد داد. به طو

ر مثال، ریزدانه¬های تولید شده در کشور ما که به روش‌های قدیمی غیراستاندارد تولید می شوند، باعث افزایش درصد سیمان به کار رفته در بنا می¬شود و همین امر موجب ظهور ترک و ضایعات در بتن حاصل نیز می گردد.

چه راهکارهایی را جهت اقتصادی‌نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید، پیشنهاد می کنید؟

به عنوان راهکار باید سه نکته اساسی را مورد توجه قرار دهیم:

1 نخست آنکه هزینه استفاده از یک تکنولوژی، کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام می¬شود. کشورهای پیشرفته جهان که تکنولوژی نوین خود را از سطوح اولیه تحقیقاتی کسب کرده¬اند، چون کاملاً بر تکنیک¬ها و دانش پایه¬ای آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزینه-های کمتری شده‌اند. آنها با تکیه بر همین آگاهی و اشراف، با بهبود فرایندها، قیمت نهایی را در طول زمان کاهش خواهند داد. اما اگر ما بخواهیم تمام این تکنولوژی را صرفاً در سطح یک محصول آماده، به کشور وارد کنیم، طبیعی است که متحمل هزینه¬های سنگینی خواهیم شد و محصول نهایی نیز به صرفه نخواهد بود.

2دومین مسئله¬ای که باید در جهت ارزیابی اقتصادی یک تکنولوژی مورد توجه واقع شود، آن است که اکتساب و پرورش یک تکنولوژی از سطوح نخست تحقیقات، نیاز به یک سرمایه¬گذاری اولیه دارد.دستیابی به نحوه اجرای مناسب، تکنولوژی ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نیازمند صرف بودجه لازم توسط دست‌اندرکاران و خصوصاً دولت می¬باشد. این هزینه¬ها بعداً در طول عمر تکنولوژی و ارایه محصول به بازار جبران خواهد شد و نهایتاً به سوددهی منجر می¬گردد. عدم پرداختن به تحقیق و توسعه و بهره¬گیری از تکنولوژی نوین، علاوه بر آن که نمی¬تواند پاسخگوی نیاز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزینه بسیار بالایی نیز به ما تحمیل می¬کند.

3 آخرین نکته مورد توجه آن است که سیاست¬گذاری اصولی برای ایجاد یک شبکه کاری تکنولوژی جهت کارکرد مناسب و نیل به بهره¬وری اقتصادی، نقش حیاتی در اکتساب صحیح یک تکنولوژی دارد. عدم وجود این سیاست¬ها باعث می¬گردد تا حتی اگر یک مجموعه یا کارخانه بخواهد خود به سمت فناوری نوین روی آورد، متحمل هزینه مضاعف گزافی شود که از توان آن مجموعه خارج باشد. برای آنکه کارخانه¬ها و صنعتگران بتوانند به عنوان یک جزء شبکه تکنولوژی در این مسیر گام بردارند، باید سایر نهادها و اجزای لازم نیز در شبکه حضور داشته و هماهنگ عمل کنند. ایجاد چنین شبکه منسجم، جز به اهتمام سیاست‌گذاران و فرهنگ‌سازی میسر نخواهد بود.

در زمینه تکنولوژی بتن الیافی چه اقداماتی در کشور صورت گرفته است؟

اگرچه در کشور ما تحقیقات تئوری و فعالیت¬های تجربی نسبتاً مناسبی در زمینه گسترش و کاربرد تکنولوژی-های بتن الیافی صورت گرفته است، اما حقیقت آن است که گسترش این فناوری بیش از همه وابسته به اعلام نیاز از سوی صنعت و مقرون به‌صرفه‌نمودن کاربری آن از سوی محققان کشور می¬باشد. چند سال پیش کنفرانسی در زمینه تکنولوژی بتن الیافی با هدف شناساندن فناوری مذکور، در دانشگاه صنعتی شریف برگزار گردید. در این کنفرانس، محققان وسخنرانان از مراکز مختلفی به ایراد سخنرانی و ارایه مقاله پرداختند. به طور مثال در یک نمونه از کارهای ارائه شده، مسئله به‌صرفه‌بودن استفاده از این نوع بتن مورد بررسی و مطالعه کارشناسی قرار گرفته بود. حاصل این بررسی موید آن بود که در بعضی پروژه¬های صنعتی، به‌کارگیری بتن الیافی نسبت به روش‌های متداول استفاده از شبکه¬بندی فولادی، بسیار اقتصادی¬تر، سریعتر و آسان¬تر می¬باشد.

برگزاری این کنفرانس اثرات مثبت زیادی در شناسایی و توسعه این فناوری داشت. پس از آن، بخش¬هایی از صنعت و دانشگاه به بررسی امکان تولید الیاف گوناگون بالاخص الیاف شیشه و فولاد پرداختند. همچنین به تدریج بتن الیافی با الیاف تقویت‌کننده پلی¬پروپیلن به بازار مصرف راه یافت و در انجام پروژه¬هایی به کار گرفته شد. در مجموع قدم¬های مثبتی در این جهت برداشته شده است اما سرعت این حرکت نسبتاً کند بوده است.

نگاهی پیرامون محصولاتی که می توانند به ما در امر ساخت کمک کنند:

افزودنیهای بتن :

– مایع روان کننده و کاهش دهنده آب (مخصوص بتن ریزیهای حجیم )

– روان کننده و تاخیر دهنده گیرش بتن در یک ترکیب

– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن به مفدار قابل ملاحظه

– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن برای قطعات پیش ساخته ( استحکام زودرس )

– فوق روان کننده و کاهش آب بتن با خاصیت دیرگیر کنندگی

– واترپروف بتن با خاصیت کاهش آب و روان کنندگی

– هوازای بتن

– پودر و ژل سیلیس ( افزودنی مضاعف ) برای بتن ریزی با کیفیت بسیار بالا

– الیاف افزودنی

افزودنیهای ملات جهت آب بندی و تعمیرات :

– مایع آب بند مخصوص پوششهای سیمانی (پلاسترینگ )

– سریع گیر ملات برای آب بندی مقطعی ( درچند ثانیه )

– دوغاب گروت با خاصیت انبساط

– چسب بتن برای آب بندی و تعمیرات بتن

ملات های اپوکسی :

– ملات اپوکسی جهت چسبانیدن کلیه قطعات بتنی و برای لکه گیری

– ملات سه ترکیبی برای چسابانیدن کلیه قطعات بتنی و چسب رابط بتن نو و کهنه

ملات های پلیمری :

– ملات پلیمری دوترکیبی آماده مصرف شامل چسب و پودر

– پوشش برای حفاظت آرماتورها و چسب رابط بتن نو به کهنه

ماستیک های درزگیر ساختمان :

– ماستیک پلی یورتان برای درزهای انبساط و غیره در ساختمان

– پرایمر مخصوص درزگیر پلی یورتان

– خمیر درزگیر رابربیتومن برای درزهای انبساط با مقاومت در برابر فرآورده های نفتی

– ماستیک جهت آب بندی مخازن بتنی و فلزی و پوشش لوله

پوشش های اپوکسی :

– پوشش اپوکسی مقاوم در برابر مواد اسیدی و قلیائی با حلال فرآورده های نفتی

– پوشش اپوکسی برای مصارف عمومی در ساختمان با حلالیت آب

گروت :

که شامل گروت های اپوکسی و گروت های سیمانی هستند

– ماده اصلی و شیمیایی گروت جهت اختلاط با مصالح خشک

– ماده آماده گروت بدون هیچگونه اضافه کردن ماده دیگردر سرکار به غیر از آب

شاتکریت :

– مواد شاتکریت – واترپروف و زودگیر بتن

نوار آب بند بتن :

– نوار از جنس پی وی سی مخصوص آب بندی سد – مخازن بتنی -کانالهای شبکه های آبرسانی

– مواد ژوممیران برای مصارف آب بندی زیر زمینی و تونلهای آب و جاده

– انواع فوم و پلاستی فوم (ینولیت ) در وزن مخصوص

افزودنی های حباب زا : یکنواخت حبابهای بسیار ریز هوا با اندازه های معین MTOAIRE220است . ASTM C 260 . در مخلوط بتن بکار میرود .

کاربرد :

افزودنی هوازای بتن جهت تولید بتن با کارایی بالا و دوام زیاد در سازه های زیر بکار می رود: ،

– جاده ها

– باندهای پرواز اصلی و فرعی فرودگاهها

– صحن ها و محوطه ها

– سد ها و مخازن ذخیره آب

– سازه های بتنی حجیم

– در مناطقی که سیکل یخ زدگی وجود دارد

مزایا :

بشرح زیر است: ویژگیهای افزودنی هوازای بتن

– مقاومت بتن در برابر یخبندان را افزایش می دهد.

– بتن را در مقابل نمکهای یخ زدا مقاوم می سازد.

– کارایی بتن را بهبود می بخشد.

– دوام بتن را افزایش می دهد .

– با افزایش چسبندگی بتن ،خطر جداشدگی دانه های ریز ودرشت را کاهش می دهد .

– بدون کاهش کارایی بتن از مقدار آب مصرفی می کاهد .

– حتی با مصرف بیش از حد مجاز تاثیری در زمان گیرش بتن ندارد

به طور کلی مواد حباب زا عبارتند از :

1) چربیهای گیاهی و حیوانی و روغنها واسیدهای چرب آنها

2) رزینهای طبیعی چوب

3) عوامل تر کننده مانند نمکهای قلیایی ترکیبهای سولفاته

افزودنی های حباب زا قلیایی در بتن :

بتن از سیمان پرتلند معممولی حاصل می شود و در ساخت و توسعه زیر ساختها بکار می رود و در آینده میزان تقاضای بتن سیمانی افزایش خواهد یافت. 

بدیهی است که تولید سیمان مستلزم مصرف منابع طبیعی و رهاسازی حجم کثیری از دی اکسید کربن به محیط است و بعد از فولاد و آلومینیوم بیشترین مصرف انرژی را دارد. امروزه با ساخت بتن های بسیار کارا، دوام و مقاومت بتن بهتر از پیش شده است.

به هر حال بدلیل محدودیت های تولیدی علی الخصوص در کشور ما و پروسه پیچیده خط تولید سیمان پرتلند از مواد اولیه و احجام وسیع کارخانه ها و هزینه های هنگفت ساخت آنها، ناگزیر معایبی در استفاده از سیمان پرتلند دخیل شده است.

دو عیب فنی در فرایند تولید سیمان پرتلند عبارتند از: 1) تقریباً 1٫5 تن مواد اولیه جهت تولید یک تن سیمان پرتلند لازم است و در این حالت تقریباً یک تن دی اکسید کربن وارد محیط زیست در هنگام تولید می گردد. بنابراین، تولید سیمان پرتلند مستلزم مصرف انرژی زیادی است، 2) بتن ساخته شده از سیمان پرتلند در شرایط مختلف محیطی حتی شرایط نرمال یا تحت عوامل دیگر تخریب می گردد. ترک خوردگی و فرسایش عوامل موثر در رفتار بهره دهی بتن در خلال عمر بتن و ایمنی آن می باشند.

بتن ریزی و پرداخت بتن

مخلوط کردن ، انتقال و حمل بتن باید بدقت و هماهنگ با عملیات بتن ریزی و پرداخت انجام شود و باید در نظر داشت استفاده از افزودنی های بتن نقش مهمی در ساختار سازه ما دارند استفاده از ژل میکروسیلیس و افزودنی های فوق روان کننده یا ابر روان کننده های کربکسیلاتی و نفتالینی خواهند داشت تا ما بعدا دچار مشکل نشویم که بخواهیم از ترمیم کننده های بتن در پرداخت بتن استفاده کنیم ، باید در نظر داشت که بتن را باید به سرعتی مستقر نمود که بتن پخش کرد ، اضافه ها را برداشت ، یکپارچه نمود و به حالت شناور به حرکت در آورد . بتن را باید تا حد ممکن و بطور مستقر در نزدیکی محل نهایی ریخت. در حالت ساخت قالب یک تخته ، باید از یک گوشه و در امتداد پیرامون قطعه ، بتن ریزی را آغاز نمود و پر بار، مقابل بار بتن قبلی ، ریخته شود . بتن را نباید به شکل توده های مجزا ریخت و سپس هموار نمود و نیز نباید پربار یک توده بزرگ را یکجا ریخت و سپس آنرا به صورت حرکت افقی به نقطه مورد نظر و نهایی منتقل نمود.

یکپارچه سازی

در برخی ساختمان سازی ها ، بتن را درون فرم یا قالب می ریزد و سپس آنرا یکپارچه می کند. با یکپارچه سازی ،بتن تازه به شکل و فرم قالب در می آید و اطراف آنرا مسلح می کنند و بسته ها سنگی ، اشکال نشانه عسلی و فضا های هوایی محبوس را حذف و ترمیم می کنند. بخشی از هوای محبوس ، عمدی است و نباید حد قابل توجهی از آن از بین برود . ارتغاش دادن، روش بسیار متداول برای یک کاسه کردن بتن است و به دو صورت از داخل یا از خارج انجام می شود. بتن هنگام ارتعاش ، اصطکاک داخلیش در بین ذرات شن و ماسه و به طور موقتی از بین می رود و به شکل مایع عمل می نماید ودر اثر نیروی گرانیش در داخل قالب مس نشینند و هوای محبوس درون فضای خالی به راحتی به سطح بتن بالا می آید. اصطکاک داخلی به محض توفقف ارتعاش مجددا بر قرارمی گردد.

پرداخت

بتنی که در برابر چشم قرار خواهد گرفت باید به چندین شکل پرداخت شود از جمله بتن یک تخته که در ساخت جاده ،بزرگراه یا حیاط مسطح کنار حانه بکار می رود.

انواع پرداخت با رنگها و بافتهای ممتنوع دیده می شود از جمله شن و ماسه برجسته و بیرون از بتن و یا سطوح منقوش دربعضی از سطوح فقط همواره سازی انجام می شود، پستی و بلندیها را می گیرد و در بعضی از موارد دیگر عمل جارو کردن ، قوطه دادن یا بیلچه زدن به طرز خاصی انجام می شود. هموار کردن در عملیات تهیه بتن یک تختهیعنی برش دادن قسمتهای اضافی بتن تا سطح بتن به گیرش معینی برسد با یک حرکت اره ای در امتداد و لبه بتن بطورمستقیم حرکت می کنند و پر بار مسافت کمی به جلو می روند. نقاط پست و بلند از بین می رود و بلافاضله بعد از این عمل ، ذرات دانه درشت شن و ماسه کار گذاشته می شود. مثل این است که لبه تخته بتن را در یک امتدا و مستقیم و از طول بکشند. درزهای نامشهود و اتفاقی را باید بهم پیوند داد تا محو شوند. با شیار کن دستی یا با فروبردن قطعات پلاستیکی ، چوپی ، فلزی ، فاصله های مفصل را بهم متراکم می کنند یا ماده اتصال را به بتن در حالتی که هنوز سفت نشد.

اضافه می نمایند. مفصل های دندانه اره ای وقتی است که بتن به حد کافی سفت شده یا به حد کافی قوی است تا از بازشدگی جلوگیری می کند. بعد از مفصل بندی بتن ، باید با استفاده از ابزار چوپی یا فلزی عمل غوطه دادن را انجام داد یا از ماشین پرداخت استفاده . نمود . این ماشین تیغه هایی برای غوطه دادن دارد. در نتیجه ذرات شن و ماسه به زیر سطح بتن اضافه می شود. و عیب و ایرادهای جزئی، فضاهای خالی و نقاط قلمبه شده را از بین می رود و تمام سطوح ملاط آماده عملیات بعدی پرداخت می گردد. در صورت تمایل به ایجاد یک سطح هموار ، سخت و مزاکه ، بعد از عوطه دادن باید با بیلچه فولادی ، بیلچه زنی کرد. بیلچه زنی تنها بعد از انجام پرداخت کافی نیست . یک سطح ضد لغزش باید به صورت جارویی کردن پرداخت شود. پیش از آنکه بتن کاملا سفت شده باشد اما بقدر کافی هم باید سفت باشد تا آثار و رد جاروب باقی بماند.

اصول بتن = افزودنی های شیمیائی

افزودنی های شیمائی از جمله ترکیبات داخل بتن غیر از سیمان پرتلند، آب و شن ماسه هستند که بعد از محل مخلوط کردن این مواد یا در حین این عمل ، به مخلوط اضافه می شوند اصولا منظور از استفاده از این افزودنی های این است که هزینه ساخت بتن کم شود، کیفیت سنتی بتن بهتر شود، کیفیت بتن موقع مخلوط کردن، حمل و نقل،بتن ریزی و نرمیم بهتر شود و بر برخی حوادث اضطراری حین عملیات بتن ریزی غلبه گردد.موفقیت در اضافه کردن مواد افزودنی مستلزم کاربرد روش های مناسب و درست در مجموعه عملیات بتن ریزی است. اکثرا مواد افزودنی به فرم مایع آماده به کار است و در محل کارگاه یا در محل ریختن بتن، به بتن اضافه می شوند. برخی مواد افزودنی مثل رنگدانه ها، مواد گرانقیمت و مواد کمکی برای پمپاژ فقط به مقدار بسیار بسیار کم معمولا به صورت دستی و با ظروف سنجش شده بکار می روند. میزان تاثیر یک ماده افزودنی به چندین فاکتور بستگی دارد از جمله : نوع و مقدار سیمان، ترکیب آب، مدت زمان مخلوط کردن ، سفت و شل بودن بتن و دمای بتن ودمای هواوافزودنی رسید/برای این کاربایدازانواع سیمان استفاده کرد یا درجه شن وماسه را تعییر داد.

5 نوع کاربرد

افزودنی ها را بر اساس نوع کاربرد تقسیم می کنند. 5 طبقه مواد افزودنی شیمیایی مشخص شده است: محبوس کننده هوا، کاهش دهنده آب ، تاخیر دهنده ، شتاب دهنده، مواد شکل دهندن ( فوق شکل دهنده ها ) بقیه مواد افزودنی در طبقه خاصی جای می گیرند و کارهای خاصی انجام می دهند: جلوگیری از خوردگی، کاهش چروکیدگی، کاهش فعل و انفعال قلیا ـ سلیکا ، تقویت کاربری ، پیوند شیمیایی، ضد رطوبت ور نگ دادن ، مواد افزودنی محبوس کنند. هوا که بطورعمدی برای قرار دادنحباب هوا در بتن استفاده می شوند، در بحث « بتن دارای هوا محبوس » به طور کامل بررسی گردیده اند. مواد افزودنی کاهش دهنده آب معمولا حدوده تا 10 درصد از ترکیب آب بتن را کم می کنند. این نوع بتن به آب کمتری نیاز دار تا به حد سفتی لازم برسد. نسبت آب و سیمان در این بتن کمتر است. در نتیجه استقامت بتن بدون اضافه کردن بتن، بالاتر می رود. پیشرفت های جدید در تکنولوژی اضافه کردن مواد افزودنی موجب گردیده ، طیف متوسطی از کاهش دهنده های آب تهیه گردد- این مواد حدود 8 درصد از آب بتن را کم می کنند و در دماهای مختلف استقامت و دوام بیشتری دارند. مواد کاهش دهنده آب در طیف متوسط، نسبت به انواع استاندارد ، تنظیم زمانی دقیقتری دارند.

مواد افزودنی تاثیر دهنده که سفت شدن بتن را کندتر می سازد، برای مقابله با اثر تشدیدی آب و هوای داغ بر سفت شدن بتن استفاده می شوند. دمای زیاد موجب افزایش سرعت سفت شدن بتن می شود، در نتیجه کار پرداخت بتن دشوار می گردد. مواد تاخیر دهنده موجب سهولت عملیات استقرار بتن می شوند و سفتی اولیه بتن را به تاخیر می اندازند. اکثر آنها عمل کاهش دادن آب را نیز انجام می دهند و ممکن است هوا را نیز در بتن محبوس کنند. مواد افزودنی شتاب دهنده، سرعت افزایشاستحکام اولیه بتن محبوس کنند. مواد افزودنی شتاب دهنده، سرعت افزایش استحکام اولیه بتن را بالا می برند و از زمان لازم برای ترمیم و حفاظت از بتن می کاهند و عملیات پرداخت را سرعت می بخشند. مواد افزودنی شتاب دهنده از لحاظ اصلاح خصوصیات بتن از آب و هوای سرد، اهمیت خاصی دارند. سوپر شکل دهنده ها نیز در حد زیاد کاهش دهنده آب و شکل دهنده بتن هستند ( HRW R ) و 12 تا 30 درجه آب از داخل بتن کم می کنند . و بهنسبت نوع ماده و مقدار مصرف فرق می کند ودر نتیجه کار ایی بتن به سرعت از دست می رود و در سفتی بتن تاثیر می گذارد. این مواد معمولا در محل استفاده بتن، به بتن اضافه می شوند ، مواد افزودنی ضد خوردگی،در گرد. خاص خود قرار دارند. و برای کند کردن خوردگی فلز درون بتن بکار می روند.

مواد ضد خوردگی یک استراژی دفاعی برای ساختار های بتنی است از جمله در امکانات دریائی ، پل ، بزرگراه و محل توقف اتومبیل ها که با کلراید غلظت بالا مواجه هستند. سایر مواد افزودنی خاص عبارتند از : مواد کاهش دهنده چروک و مواد ضد فعل و انفعال قلیا با سلیکا……. مواد کاهش دهنده چرو کیدگی برای کنترل خشک شدن و به حداقل رساندن تشکیل ترک و ارز استفاده می شوند ولی مواد ضد ASR برای کنترل مسایل پایدار مربوط به فعل و انفعال قلیا ، سلیکا بکار می روند.

اصول بتن = شن و ماسه

مواد شن و ماسه ، مواد دانه ای و بی حرکتی هستند از جمله ماسه ، گراویه یا سنگ خرد شده که در کنار آب و سیمان پرتلند، از ترکیبات اساسی بتن محسوب می شوند . برای تهیه یک ترکیب خوب از بتن باید شن ماسه، تمیز ، سفت، خوی و عادی از مواد شیمیایی جذبی یا خاک رس و سایر ذرات ریز که موجب خرابی بتن می شوند، باشد. مواد شن و ماسه 60 تا 75 درصد مجموع حجم بتن را تشکیل می دهند و به دو نوع دانه درشت و دانه ریز تقسیم می گردند. مواد شن و ماسه دانه ریز معمولا شامل شن طبیعی یا خرده سنگ هستند به صورتی از سرند 5/9 تا 5/37 میلیمترقطر دارند. اکثر مواد شن و ماسه درشت دانه از نوع گراویه است که در بین بتن همراه با خرده سنگ بخش اعظم باقیمانده را می سازند ، گراویه و ماسه طبیعی معمولا با کندن زمین چک چاله، رودخانه، دریاچه یا بشر دریا تهیه می شوند. مواد خرد شده از شکستن و خرد کردن سنگ، و قلوه سنگ یا گراویه سایز بزرگ تهیه می شوند. بتن کهنه یک منبع برای تهیه مواد شن و ماسه است و در زیر پایه ها گرانولی به طرز رضایت بخشی بکار رفته است هم چنین در سیمان کاری روی خاک و در بتن جدید کاربرد دارد. تهیه مواد شن و ماسه شامل خرد کردن ، سرند کردن و شستن تا حد درجه و تمیزی معین است. در صورت لزوم ، برای ارتقا درجه کیفی شن و ماسه می توان از روش های جدا سازی با وسیله سنگین یا حرکت دادن استفاده کرد.

اثر استفاده از مواد افزودنی آب بندی بتن بر ویژگی های بتن سخت شده

با استفاده از نتایج به دست آمده از آزمایش ها می توان گفت که استفاده از مواد افزودنی آب بند هیچ اطلاعاتی مبنی بر اینکه این مواد تغییر در سختی بتن می شود وجود ندارد در حقیقت ترکی به این  نوع از مواد افزودنی به گونه ای است که اتصال اجزای سازنده بتن سخت شده بدون تغییر باقی می ماند.

مقاومت فشاری و کششی : این درسته از مواد افزودنی اثر قابل ملاحظه ای بر مقاومت 28 روزه بتن دارد مگر اینکه افزودنی کاهنده آب نیست در مخلوط بتن به کار رفته باشد که در این صورت بهترین کاهش نسبت آب به سیمان مقاومت فشاری افزایش می آورد برخی نتایج مقاومت بتن حاوی املوسیون  مومی با عیار سیمان  متفاوت به همراه مقدار ناچیزی حباب ساز در جدول8-3 نشان داده شده است در جدول 8-4 نتایج استفاده از استئاریک اسید بر مقاومت فشاری بتن نشان داده شده است.

پایایی بتن: همانطور که در ابتدا بیان شد هدف اصلی افزودن این نوع از مواد افزودنی به بتن این است که میزان ورود آب باران و آبهای جاری به منظور حفظ زیبایی و آب بندی بتن کاهش یافت این بهبود به تو که در زمینه حفظ زیبایی آن حاصل می شود کوتاه مدت نیست و بر اساس داده های به دست آمده برای افزودنی ترکیبات استیریت  تا 10 سال این خاصیت باقی می ماند به عنوان نمونه نتایج جدول 8-5 نشان می دهد که بتن حاوی مواد افزودنی آب بند  برپایه استئاریک اسید در سال عملکرد بهتری در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی آب بند داشته است نتایج بدست آمده از جدول 8-5 را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد

 1 - توجه به این نکته ضروری است که مقدار ماده افزودنی آب بند را باید به میزان کافی به کاربرد بدین ترتیب میزان جذب سطحی بسیار کاهش می آورد

2 - استفاده از مواد افزودنی آب بند در مخلوط بتن برای جلوگیری از رشد جلبک ها بر روی سطح بتن می شود

3- استفاده از مواد افزودنی آب بند هرچند میزان کم افزایش دوام بتن در چرخه حضور یخ می شود این موضوع در ادامه در شکل 8-9 برای آزمایش چرخه ذوب یخ میشود.

این موضوع در ادامه در شکل 8 – 9 برای آزمایش چرخه ذوب  یخ قطعه بتنی نیز در مخلوط بتنی به کار رفته است که سبب کاهش نسبت آب به سیمان شده و در نتیجه به دست آمده مشارکت دارد .

استفاده از مواد افزودنی مانند استریت ها به مقدار زیاد علاوه بر خاصیت آب بند کنندگی می تواند به طور کلی مانع خوردگی میلگردهای فولادی مقدار متوسط کلر گردد این مواد امروزه فرمول بندی مواد جلوگیری کننده از خوردگی استفاده می شود که دارای مزیت دوگانه هستند اول اینکه این مواد مانند دخول آب به داخل بدن شده و از طرف دیگر با محافظت کاتدی  و یا اندی  از خوردگی فولادهای داخل بتن می شوند مواد افزودنی آب بند باعث تمیز ماندن سطح بتن در دراز مدت می شود در حالی که اثر معکوس بر سایر ویژگی های بتن ندارند همچنین در زمینه مقاومت در چرخه حضور در جمع شدگی در چرخه خشک شدند مرطوب شدن بتن و محافظت از آرماتور ها دارای عملکرد سودمند است.

8 – 5 استاندارد

در حال حاضر استانداری ملی که در زمینه عملکرد و نحوه استفاده از این مواد افزودنی باشد وجود ندارد به دلیل سختی هایی که در به دست آوردن نتایج همسان در آزمایش نفوذ پذیری وجود دارد تعیین میزان موثر بودن این مواد افزودنی با مشکلاتی همراه است در نتیجه روشهای آزمایش و توصیه های انجام شده توسط کارخانه های سازنده این مواد افزودنی به آزمایش های ساده نخست وزیری در نمونه های شاهد اما میزان نخست پذیری زیاد مردم روشهای آزمایش برای اندازه گیری خاصیت آب بندی به شرح زیر است :

الف) روش آزمایش برای نم بند ها  تعیین درصد جذب :

روش آزمایش در بخش 2 استاندارد BS 556چاپ سال 1972 بیان شده است و اندازه گیری تغییرات وزن نمونه غوطه ور در داخل آب در زمان های مشخص میزان جذب آب در می آید این آزمایش مقدار دقیقی به دست نمی دهد و تنها برای زمان های مناسب است که مقادیر مقایسه ای مد نظر باشد در آزمایش دیگری به نام آزمایش جذب سطحی اولیه که در بخش 5 استاندارد  BS 1881 چاپ سال 1970 اشاره شده است نرخ نخست صبح تا بعد از مدتی از شروع آزمایش تعیین می گردد آزمایش دیگری در بخش 1 استاندارد انجمن استرالیا مطرح شده است در این آزمایش میزان نفوذ آب یا بخار در بتن اندازه گیری می شود.

ب) روش آزمایش برای مواد افزودنی کاهنده نفوذپذیری :

در این آزمایش اثر مواد افزودنی بر روی تغییر خاصیت نفوذپذیری هیدرولیکی اندازه گیری می شود. روش کیفی رایج به این صورت است که صفحات بتنی خلل و فرج دارد  در معرض افزایش فشار یکنواخت در بازه زمانی کوتاه قرار می گیرد فشاری که در آن از اولین نشانه های رطوبت ظاهر می شود را یادداشت و با نمونه شاهد از همانبتن که داره افزودنی نمیباشد مقایسه می شود. روش دیگری که در استاندارد ACI  توصیه شده است این است که ضریب جریان بتن در شرایط اشباع اندازه گیری می شود که شامل روش های انجام آزمایش مستقیم و غیرمستقیم است شرکت مهندسی ارتش آمریکا آزمایش اندازه گیری نفوذپذیری بتن (CRC C48-92 ) شاه که روش بررسی نفوذپذیری بتن به روش مستقیم از را ارائه کرده است در این آزمایش مقاومت در برابر نفوذپذیری تحت فشار آب هیدرو استاتیک تا 1/28  مگاپاسکال در آزمون های بتنی اندازه گیری می شود بعد از اینکه جریان در بتن به حالت پایدار رسید با استفاده از قانون دارسی ضریب نفوذپذیری اندازه گیری می شود مشابه این روش در استانداردهای اروپایی DIN 1048 -5  و BS EN 12390-8 نیز آورده شده است. در استانداردهای اروپایی آزمون های بتنی تحت فشار آب برابر با 0/5 مگاپاسکال قرار داده می شود استفاده از روابط والنتا  ضریب نفوذپذیری اندازه گیری می شود در این روش به منظور دستیابی به نتایج دقیق باید حجم نمونه ها زیاد باشد تا بتوان نسبت حجمی منافذ گسسته در بتن را بدست آورد.

البته این مورد در استاندارد BS EN 12390-8 بیان نشده است از جمله استانداردهایی که برای اندازه گیری نفوذپذیری بتن به روش غیر مستقیم به طور گسترده استفاده می شود استاندارد ASTM C1202  میباشد.این استاندار جریان موجود در آزمون های بتنی که در معرض محلول الکترولیت و پتانسیل الکتریکی قرار دارد را اندازه گیری می کنند این آزمایش به عنوان آزمایش اندازه گیری سریع نفوذ یون کلر به داخل بهتر شناخته می شود هرچند که این نام گذاری دقیق نیست زیرا در این آزمایش میزان جریان عبوری در نمونه بتن اندازه گیری می شود در نفوذپذیری بتن همچنین آزمایش نمی توانند به این جریان عبوری در اثر وجود یون کلر و سایر یونها تفاوت قائل شود روش انجام این دست از آزمایش ها بر اساس  AASHTOOO T259  و AASHTOOO T260 می باشد نتیجه به دست آمده از این آزمایش ها را می توان به منظور محاسبه ثابت ظاهری بر اساس ASTM C1585  و استاندارد انگلیسی BS EN 1881   بخش 122 موجود است.

سایر افزودنی های شیمیایی- مواد افزودنی عمل آوری بتن

ترکیبات عمل آوری عموماً مایعاتی هستند که به صورت مستقیم به سبک بتن پاشیده شده و پس از خشک شدن غشایی نفوذ ناپذیر را بر روی سطح بتن تشکیل می دهند که از دست رفتن رطوبت به تاخیر می اندازد استفاده از این ترکیبات رایج ترین روش برای عمل آوری بتن تازه پس از گیرش آن است بنابراین می توانند برای عمل آوری اولیه بتن مورد استفاده قرار گیرند علاوه بر آن می توان از نفس زنی ها برای عمل آوری نهایی بتن نیز استفاده نمود به این دلیل ترکیبات عمل آوری باید قادر باشند تا به مدت 7 روز رطوبت نسبی سطح بتن را بیش از 80 درصد نگه دارند شرایط مناسبی را برای هیدراتاسیون سیمان فراهم کنند در شکل 10 -1-1 نمونه های عمل آوری بتن با استفاده از ترکیبات عمل آوری نشان داده شده است.

ساختار شیمیایی و نحوه عملکرد آن

ترکیبات تشکیل دهنده غشا که برای عمل آوری بتن به کار می روند باید الزامات مربوط به ASTM 309 یا ASTM 1315  را تامین نمایند . ASTM 309  با عنوان مشخصات استاندارد برای ترکیبات مایه تشکیل دهنده غشا برای عمل آوری بتن این ترکیبات را به سه دسته تقسیم می کنند که عبارتند است نوع 1 شفاف بدون رنگ نوع D-1 شفاف با رنگ فرار نوع 2 دارای رنگدانه سفید رنگ این استاندارد بخش جامد حل شونده در این محیط حل رنگ را به دو دسته a و b تقسیم می کنند استاندارد برای بخش جامد محلول در ترکیبات قرار گرفته در دسته ی A که معمولاً به ترکیبات تولید شده بر پایه واکس اطلاق می شود. محدودیت قائل نشده است اما بخش جامد محلول در ترکیبات دسته B رزین   می باشد ترکیبات شفاف دارای رنگ فرار بلافاصله  پس از استفاده رنگ خود را از دست می دهند . این رنگ امکان تشخیص اینکه چه میزان از سطح توسط ترکیبات عمل آوری پوشیده شده است را فراهم می کند . در روزهای گرم و آفتابی استفاده از ترکیبات سفید رنگ توصیه می گردد . استفاده از این ترکیبات جذب انرژی ناشی از تابش نور خورشید را کاهش داده و به این ترتیب میزان افزایش دمای بتن را کاهش میدهند . بر اساس این استاندارد محلول های سیلیکات بیش از اینکه تشکیل دهنده غشا باشند واکنش زا بوده و به همین دلیل الزامات این استاندارد astm c309 را تامین می کنند دارای ظرفیت های متفاوتی در کاهش میزان از دست رفتن رطوبت بوده و تا حدودی امکان از دست رفتن رطوبت را فراهم می کنند . از طرف دیگر استاندارد astm c1315 با عنوان " ترکیبات مایع تشکیل دهنده غشا دارای مشخصات ویژه برای عمل آوری و درزگیری بتن " دسته بندی دیگری را برای این ترکیبات ارائه می کند . ترکیباتی که الزامات این استاندارد را تامین میکنند علاوه بر داشتن ظرفیت نگه داشت رطوبت که بر اساس استاندارد astm c 156 تعیین می گردد ، دارای خواصی هم چون مقاومت در برابر قلیا ، مقاومت در برابر اسید بهبود خواص چسبندگی و مقاومت در برابر آسیب ناشی از تابش نور فرابنفش می باشند.

بر اساس این استاندارد ترکیبات مایع تشکیل دهنده غشا شامل نوع 1 شفاف و نوع 2 دارای رنگدانه سفید رنگ هستند . ترکیبات عمل آوری ذکر شده در این استاندارد در یکی از سه گروه A ، B و C قرار می گیرند . این تقسیم بندی بر اساس میزان تغییر رنگ این ترکیبات در برابر تابش اشعه فرابنفش می باشد . به طور کلی ، ترکیبات عمل آوری بر اساس میزان تغییر رنگ با گذر زمان و در معرض شرایط محیطی مختلف و بر مبنای شفاف یا سفید رنگ بودن تقسیم بندی می شوند .ترکیباتی که شرایط این استاندارد را تامین می کننند ، معمولا بر اساس استاندارد ASTM C 156 ، مقدار مجاز از دست دادن رطوبت آن ها در مصرف به میزان 5 و 4/7 متر مربع برای نوع 1 و 2 ، برابر 4/0 کیلوگرم بر متر مربع است . با توجه به یکسان نبودن شرایط محیطی و همچنین نحوه استفاده از این ترکیبات در کارگاه وآزمایشگاه ، مقدار از دست رفتن رطوبت در کارگاه می تواند با مقادیر ذکر شده در استانداردهای ASTM C309 و ASTM C1315 متفاوت باشد . ترکیبات عمل آوری عمدتا دارای پایه های شیمیایی زیر هستند :

- رزین مصنوعی

- واکس

- آکریلیک

 - رزین کلریناتی

ترکیبات عمل آوری بر پایه رزین و واکس به خوبی آب بند می کنند با گذر زمان تاثیر آنها کاهش یافته در سن 28 روزه این پوسته شده و صنعت بتن جدا میشود انجام عملیات گشت کاری بعد از 28 روز امکان پذیر خواهد بود. در صورتی که لازم باشد عملیات گچ کاری پیش از 28 روز انجام گیرد میتوان   سطح بتن را با آب داغ شست و شو داد.  بر مبنای تجربیات علمی مشخص شده است چه کارایی ترکیبات عمل آوری بر پایه رزین و واکس  در دوره زمانی24 ساعته برابر 96 درصد در دوره زمانی 72 ساعت برابر 84 درصد در دوره زمانی هفت روزه برابر 74 و در دوره عمل آوری 14 روزه 65% است. میانگین کارایی افزودنیهای عمل آوری هسته ای با پایه رزین یا واکس را می توان در حدود 80 درصد در نظر گرفت امتیاز ترکیبات بر پایه  آکریلیک  چسبندگی خوب آنها می باشد.  همچنین ترکیبات ازسطح جدا نشده  و فرو نمی ریزد و نیازی به شسته شدن با آب داغ نیز ندارد در واقع به دلیل خصوصیات ذاتی امولوسیون آکریلیک چسبندگی گچ به آن بهتر است.

ترکیبات بر پایه رزین کلریناتی نتنها با تشکیل غشای نازک در سطح بتن از تبخیر رطوبت موجود در آن جلوگیری می کنند بلکه حفرات  ریز سطح بتن را نیست پر می کنند در نهایت این لایه نازک دچار فرسایش می شود میزان تاثیرگذاری این ترکیبات به میزان قابل توجهی متفاوت بوده مواد سازنده آن ها و قدرت امولوسیون همانگونه که در شکل 10-1-2 نشان داده شده است بستگی دارد.

کاربرد ها

یکی از کاربردهای ترکیبات عمل آوری ماهی تشکیل دهنده غشا در عمل آوری نهایی می باشد عمل آوری نهایی به فرآیند گفته می شود که پس از پرداخت نهایی و پس از این که بهتون بگیردش نهایی خود رسید انجام میشود. از ترکیبات عمل آوری برای عمل آوری میانه یعنی زمانی که پرداخت نهایی انجام شده اما به تو هنوز نهایی خود نرسیده است نیز استفاده می شود گاه نیاز است تا میزان تاخیر انجام شده از سطح بتن در این دوره را کاهش داد و این در حالیست که امکان استفاده مستقیم از آب وجود نداشته و استفاده از روکش  پلاستیک نیز موجب وارد شدن آسیب های مکانیکی به بتن می گردد در چنین شرایطی اسپری کردن ترکیبات عمل آوری مایع پیش از فراهم شدن امکان به کارگیری روش های موثر ترین راه حل مناسبی برای کاهش میزان تبخیر است امکان استفاده از این ترکیبات برای انجام عمل آوری میانی و همچنین رایج بودن استفاده از این روش برای عمل آوری نهایی از مزایای این ترکیبات می باشد بنابراین استفاده از این ترکیبات روش مناسبی برای عمل آوری میانی و همچنین روش مناسبی  است که می توان برای کاهش از دست رفتن رطوبت بتن پیش از به کارگیری سایر روش های موجود برای عمل آوری نهایی همچون عمل آوری با آب و استفاده از پوشش های محافظ به کار گرفت.

 استفاده از ترکیبات عمل آوری به عنوان روشی برای عمل آوری میانی و به دنبال آن استفاده از پوشش های اشباع شده توسط آب به عنوان عمل آوری نهایی بیشتر در پل سازی رایج می باشد ترکیبات عمل آوری بلافاصله بعد از آن عملیات پرداخت از اطراف عرشه پل به روی آن پاشیده شده و پس از خشک شدن آن از گونی خیس و روکش های پلاستیکی استفاده می شود به کارگیری این روش در کنار یکدیگر به معنی زائد بودم و اضافی بودن یکی از این دو روش محسوب نمی شود چرا که ترکیبات عمل آورید یا به اصطلاح استر  قابل تنفس که الزامات مربوط به ASTM 309  و ASTM 301315 را تامین می نماید امکان عبور رطوبت  را فراهم کرده زمان توجه به کیفیت محصول مورد استفاده کاربرد آن در کارگاه و شرایط کارگاه دارای ظرفیتهای متفاوتی در نگهداری رطوبت می باشند از سوی دیگر عمل آوری تر از طریق مستغرق  کردن یا  آب پاشی سطح یا به کارگیری گونه های اشباع و تنها مانده از دست رفتن رطوبت می گردد بلکه آب اضافی برای هیدراتاسیون سیمان را نیز فراهم می کنند که مخصوص برای مخلوط های کم دارای اهمیت میباشد.

از دیگر کاربردهای ترکیبات عمل آوری استفاده آنها برای عمل آوری در هوای سرد است این ترکیبات یکی از بهترین گزینه ها برای این منظور هستند در هوای سرد و پس از محافظت اولیه از بتن برای جلوگیری از یخ زدن آن استفاده از ترکیبات عمل آوری به جای پاشیدن آب میزان خشک شدن را به میزان چشمگیری کاهش داده و شرایط مناسبی را بدون خطر یخ زدگی برای عمل آوری فراهم می کند .  استفاده از این ترکیبات در صورتی که محل مورد استفاده آن در درز اجرایی نبوده و در صورت زدن این ترکیبات پیش از قرار دهی بتن مجاور آن مجاز می باشد. درزهای اجرایی  و سایر محل هایی که قرار است بتن ریزی در مجاورت آن انجام شود باید پیش از اجرای لایحه جدید سطح لایه قبلی تمیز شده و آماده سازی شود با این وجود استفاده از  ترکیبات عمل آوری می توانند موجب تغییر ظاهر بتن شود.

نحوه استفاده مشکلات اجرایی و نکات ایمنی

بر اساس توصیه تولیدکنندگان این ترکیبات پیش از مصرف باید به هم زده شده تا کامل شود و مطابق با دستورالعمل های تولید کننده به طور یکنواخت مصرف گردد پس از آغشته کردن سرش به ترکیبات عمل آوری این ترکیبات در ارتفاع بیشتر به پایین حرکت کنند و همچنین نباید در شیارها تجمع کنند لایه نازک و محکم را تشکیل دهند که در برابر عبور مرور های انجام شده حین ساخت و در سنین کم پس از ساخت مقاومت کنند توانایی نگه داشتن رطوبت مناسبی را داشته باشند

برای اطمینان از پوشش کامل سر توسط ترکیبات عمل آوری داشتن سرعت به این ترکیبات در دو نوبت و در دو جهت عمود بر هم انجام میشود تمام سرد باید به طور کامل پوشیده شود چرا که در صورت وجود نقطه ای کوچک بر روی غشاء آهنگ تبخیر از سطح بتن افزایش میابد سطوحی که داره بافت برجسته هستند می توانند مساحتی بیش از دو برابر سطوح صاف مال کشی شده داشته باشند در چنین مواردی ترکیبات عمل آوری باید در دو نوبت جداگانه مصرف شود به طوری که در زمان اجرای غشای دوم های پیشین کامل آن کهنه شده و رنگ آن از بین رفته باشد استفاده از ترکیبات عمل آوریم به صورت دستی و یا توسط اسپری های تحت فشار با فشاری در حدود0/2  تا 0/7  مگاپاسکال انجام میشود در کارهای با حجم زیاد استفاده از اسپری های تحت فشار به دلیل سرعت بیشتر و توزیع یکنواخت تر مناسب می باشد در کارهای بسیار کوچک مانند مواردی که نیاز به ترمیم است می توان از فرچه های پهن  با موی نرم و یا از غلتک های رنگرزی استفاده کرد میزان و آهنگ مصرف را میتوان با توجه به تعداد ظروف مصرف شده و یا مغازه این اسپری ها محاسبه کرد.

این ترکیبات باید بلافاصله بعد از پرداخت نهایی سطح بتن و پس از تبخیر لایه آب روی سطح بتن  ناشی از آب انداختگی است مورد استفاده قرار بگیرند زمان استفاده از این ترکیبات تاثیر زیادی بر میزان تاثیرگذاری آنها دارد استفاده از این ترکیبات پیش از تبخیر آب موجود بر روی سطح بتن موجب رقیق شدن آن و استفاده با تاخیر از این ترکیبات سبب جمع شدن آنها توسط سطح بتن می گردد.

در روزهای با آب و هوای خشک بگونه یزد ایجاد ترکهای ناشی از جمع شدگی پلاستیک را به محتمل است به کاربردن ترکیبات عمل آوری بلافاصله پس از پرداخت نهایی و پیش از تبخیر همه آب موجود روی سطح بتن  به پیشگیری از تشکیل این ترک ها کمک می کنند در صورت آهنگ تبخیر از سطح بتن بیش از سرعت آب انداختگی باشد سطح بتن در ظاهر خوش به نظر می رسد در صورتی که آب انداختگی همچنان در جریان است در چنین شرایطی پرداخت بتن یا استفاده از ترکیبات عمل آورید هر دوی آنها می تواند دارای تاثیرات مخربی باشد آب انداختگی در زیر لایه سطحی بتن می شود تشخیص چنین شرایطی در محل کارگاه دشوار بوده و از طرف دیگر به تاخیر انداختن عملیات پرداخت و عمل آوری نیز مشکلاتی را به همراه خواهد داشت. در مواردی تشخیص این مسئله دارای اهمیت باشد می توان براق پلاستیکی شفاف بر روی بتنی که عملیات پرداخت و عمل آوری بر روی آن انجام نشده است  پهن کرد .  و به این ترتیب مانع از تبخیر رطوبت موجود شد در این حالت می توان ناشی از آب انداختگی را در زیر ورق پلاستیکی  مشاهده کرد نتیجه دیگر به کار گیری ترکیبات عمل آوری بر بتن تازه ریخته شده ایم که ظاهرن خوش به نظر می رسد این است که با وجود اینکه تبخیر به طور موقت متوقف می شود اما آب انداختگی می توانند ادامه پیدا کنند و باعث تشکیل ترکهایی در سطح غشای نازک ترکیبات عمل آوری گردد در چنین شرایطی ظرفیت نگهداری رطوبت به مقدار قابل توجهی کاهش میابد زمانی که از ترکیبات عمل آورید برای کاهش میزان از دست رفتن رطوبت ازسطوح قالب بندی شده استفاده می گردد ،  سطوحی که پس از باز کردن قالب در معرض هوا قرار می گیرند باید بلافاصله خیس شده و تا زمان بکارگیری این ترکیبات مرطوب باقی بمانند.

مشکلات ناشی از استفاده

ترکیبات عمل آوری می توانند مانند مناسب لایه  بتن سخت شده و بتن تازه ریخته شده فوقانی شود این ترکیبات چسب های بکار رفته برای اجرای پوششهای کف سازگار نیستند ترکیبات عمل آورید که الزامات مربوط به ASTM C1315  را تامین می کنند دارای ترکیباتی هستند که موجب بهبود چسبندگی ترکیبات عمل آوری می شوند استاندارد آزمایش های ارجاع می دهد برای ارزیابی قدرت پیوند میان کاشی و سایر کفپوشها به این ترکیبات عمل آوری است به همین دلیل پیش از استفاده از این ترکیبات سازگاری آنها در اتصال با مصالح مورد استفاده در مجاورت آنها باید مورد آزمایش قرار گرفته و یا اینکه در صورت لزوم برقراری اتصال به لایه فوقانی از این مساله استفاده نگردد در مواردی که کیفیت اجرا دارای اهمیت باشد برای تعیین سازگاری بین ترکیب عمل آوری  پرداخت سطحی رطوبت بتن  و بافت سطح تمام شده بتن  انجام آزمایش توصیه می شود.

نکات ایمنی

برای استفاده از ترکیبات عمل آوری دارای حلال های فرار در محیط های بسته و یا در نزدیکی محیط های حساسی بیمارستان ها باید احتیاط کرد زیرا ترکیبات فراری که بخار می شوند امکان ایجاد مشکلات تنفسی را به همراه دارند در چنین مواردی باید از قوانین مربوط به استفاده از ترکیبات آلی فرار تبعیت کرد همچنین استفاده از محلول های فرار می توانند محدودیتهای را در حمل و نقل نگهداری و استفاده ازمصالح پر خطر ایجاد کنند.

از سطح بتن که در معرض هوا قرار دارد رخ می دهد دمای زیاد بهتون سرعت زیاد باد و رطوبت کم نرخ تبخیر آب از سطح بتن را افزایش می دهند نرخ آب انداختگی نیز از عوامل مهم اجزای تشکیل دهنده بتن نسبت های اختلاط ضخامت المان مورد نظر و نوع تراکم و پرداخت سطح بتن بستگی دارد ترکهای ناشی از جمع شدگی پلاستیک معمولاً موازی یکدیگر  بوده و فاصله آنها 3/0 الی 1 متر است .  این ترک ها سطحی بوده و آنها 25 50 میلیمتر می باشد در مواردی که علاوه بر جمع شدگی پلاستیک جمع شدگی ناشی از خشک شدن نیز باعث تشدید شرایط می شود ترک ها می توانند بیشترین نفوذ کنند این ترک ها معمولاً در المان های  بتنی ناز و مانند دال ها رو سازی ها عرشه پلها شب های صنعتی پوشش تونل های سطوح ترمیمی که نسبت سطح به حجم زیادی دارند مشاهده می شود بتن های پرمقاومت که دارای نسبت آب به سیمان کم وهابی مواد پوزولانی (روباره خاکستر بادی و دوده سیلیس) هستند بیشتر در معرض ترکهای ناشی از جمع شدگی پلاستیک قرار دارنداین نوع جمع شدگی در بیشتر مواقع در هفت روز اول پس از قالب گیری بتن رخ می دهد.

جمع شدگی خود به خودی  در زمانی بتن  هنوز به حالت مایع می باشد رخ می دهد شدگی در واقع به سبب تغییر اندازه ساختار و فرج ریز  بتن یا به عبارت دیگر به دلیل کاهش اندازه تخلخل و منافذ بدن رخ می دهد این نوع از جمع شدگی به عنوان تابعی از میزان هیدراتاسیون سیمان در نظر گرفته می شود در واقع مهر که ایجاد این نوجوان شدگی واکنش های شیمیایی است هرچه هیدراتاسیون توسعه میابد حجم مطلق کاهش میابد این تغییر حجم به علت انجام واکنش به این آب و مواد سیمانی تغییر چگالی محصولات واکنش نسبت به مواد واکنش دهنده می باشد چگالی مواد اولیه واکنش از محصولات حاصل از آن کمتر است در نتیجه حجم مصالح موجود در مخلوط بتنای کاهش یافته و جمع شدگی خود به خودی در بطن رخ می دهد. 

در آب و هوای خشک زمانی که اختلاف رطوبت نسبی بین بتن و هوای اطراف آن وجود داشته باشد جمع شدگی حاصل از خشک شدن راه می دهد به طور خلاصه این پدیده به تبخیر آب از سیمان هیدراته شده مرتبط می باشد.هنگامی که سیمان اشتباه در معرض رطوبت ای که کمتر از اشباع است قرار گیرد بدون رطوبت را از منافذ مویینه  بزرگ از دست می دهد و به دنبال آن جمع شدگی در بتن ایجاد می شود در واقع بعد از گیرش نهایی بتن به دلیل تبخیر آب در خلل و فرج بتن و به دنبال آن  کاهش حجم بتن می پیوندد در بطن های پرمقاومت با مقدار آب کمر جمع شدگی حاصل از خشک شدن و جمع شدگی خود به خودی به دلیل اینکه احتمال وقوع ترک های شدید و افزایش می دهد بسیار مضر و خطرناک هستند .  در بتن های با مقاومت معمولی( مقاومت 28 روزه کمتر از 34 مگاپاسکال ) جمع شدگی خود به خودی نسبت به جمع شدگی حاصل از خشک شدن از اهمیت کمتری برخوردار است جمع شدگی به تنهایی باعث ایجاد ترک خوردگی در بتن می شود ایجاد ترک در بتن به این موضوع بستگی دارد که بهتون مفید شده است یا نه است در واقع نیروهای ناشی از قیمت های خارجی یا داخلی است که به واسطه جمع شدگی بتن مفید شده ایجاد می شود باعث ایجاد ترک در عضو بتنی می گردد به این دلیل که بیشتر سازه های بتنی توسط زمین شالوده آرماتور و سایر اعضای سازه موقعیت شده اند و این مسئله باعث ایجاد تنش های کششی می شود که در صورتی که مقدار تنش از مقدار مقاومت کششی بتن فراتر رود سبب پیدایش ترک در سازه بتنی می گردند.یکی از راه هایی که به منظور کاهش ترکهای جمع شدگی به کار می رود استفاده از کاهنده های قوی آب یا فوق روان کننده ها است که به منظور کاهش نسبت آب به سیمان و مقدار سیمان در بتن به کار میروند یکی دیگر از روش هایی که برای کم کردن اثر جمع شدگی در بتن به کار می رود استفاده از بتن جبران کننده جمع شدگی است.

این روش بر اساس انبساط بتن به جای جمع شدگی آن می باشد انبساط بتن در این روش به واسطه ای تشکیل اتریگایت (نوع K ،  کلسیم سولفات آلومینات و یا ترکیبات   بر اساس کلسیم آلومینات ) یا تشکیل کلسیم هیدروکسید ترکیبات بر اساس آهنگ بدست می آید در این روش باید مراقبت های ویژه ای که در زمینه جلوگیری از گیرش سریع کاهش کارپذیری است و از همه مهمتر است زمانی که انبساط توسط این رو شروع می دهد صورت گیرد روش دیگر استفاده از افزودنی های کاهنده جمع شدگی است که در سال 1985 در ژاپن معرفی شدند و در سال 1995 به بازار آمریکای شمالی را پیدا کردند به طور شیمیایی مکانیزم جمع شدگی را بدون ایجاد انبساط تغییر می دهد.

ساختار شیمیایی

 افزودنی های کاهنده جمع شدگی به طور کلی شامل پلی اکسیر آلکیلین آلکیل   اتر و ترکیبات مشابه هستند. بر اساس دستورالعمل های منتشر شده ترکیب کلی افزودنی های کاهنده جمع شدگی به صورت   می باشد . در این ترکیبات A نشان دهنده گروه آلکیل با زنجیره ای از کربن بوده و  و    شامل هیدروژن ، هیدروکسیل ، آلکیل ، فنیل و سیلکو آلکیل هستند . همچنین N نشان دهنده عدد صحیح بین 2 تا 10 می باشد که درجه پلیمریزاسیون ترکیب را مشخص می کند . بسیاری از افزودنی های کاهنده جمع شدگی تجاری موجود در بازار حاوی ترکیبات مخلوط گلیکول اتر می باشند در این فصل نوع سوم افزودنی های کاهنده جمع شدگی که مکانیزم جمع شدگی را تحت تاثیر قرار می دهند بررسی می کنیم.

نحوه عملکرد

علت جمع شدگی ناشی از خشک شدن تبخیر آب از منافذ مویینه در خمیر سیمان هیدراته شده در سطحی از بتون که در معرض هوای محیط با رطوبت نسبی کمتر از منافذ مویینه قرار دارد می باشد داخل منافذ مویینه که  آب آزاد نامیده می شود توسط نیروی مویینگی نگه داشته می شود که هرچه قطر منفذ کمتر باشد ، این نیرو قوی تر خواهد بود زمانی که تنش کششی توسط نیروی کشش مویینه در خمیر سیمان هیدراته شده ایجاد می شود ، تنش حاصله از مقاومت کششی موضعی بیشتر شده و شبب ایجاد ترک در سازه بتنی می گردد.

بر اساس تئوری کشش مویینگی ، مکانیزم جمع شدگی ناشی از خشک شدن بر اساس توسعه تنش سطحی در منافذ کوچک در خمیر سیمان موجود در بتن می باشد . هنگامی که آب داخل منافذ در اثر تبخیر کاهش می یابد ، شکلی هلال مانند در سطح مشترک آب و هوا تشکیل می شود . کشش سطحی در قسمت هلالی دیواره های منفذ را به سمت داخل می کشد و به این ترتیب در اثر این نیروی داخلی وارده ، جمع شدگی در بتن رخ می دهد . مکانیزم این نوع از جمع شدگی خمیر سیمان که توسط کشش سطحی رخ می دهد عمدتا به نسبت آب به سیمان بستگی دارد . از طرفی به نوع و نرمی سیمان و همچنین به سایر مواد به کار رفته در بتن از قبیل افزودنی ها و مواد سیمانی مکمل وابسته می باشد . این موارد بر پراکندگی و توزیع اندازه تاثیر می گذارد .

افزودنی های کاهنده جمع شدگی با کاهش نیروی کشش سطحی آب در منافذ جمع شدگی را کاهش می دهد . افزودنی های کاهنده جمع شدگی در داخل مخلوط بتنی در طول اختلاط ریخنه می شود . بعد از اینکه بتن سخت شد ، این افزودنی در منافذ همچنان باقی مانده و کشش سطحی که منجر به جمع شدگی در اثر خشک شدن می شود را کاهش می دهد . بر اساس نتایج آزمونه های بتنی که در شرایط آزمایشگاهی و در شرایط کارگاهی به دست آمده است ، در صورت استفاده از افزودنی های کاهنده جمع شدگی در دامنه 5/1 تا 2 درصد بر اساس وزن سیمان ، جمع شدگی به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد . همچنین بر اساس برخی دیگر از تحقیقات انجام شده در صورت استفاده از نوع افزودنی ها در محدوده 1 تا 5/2 درصد می توان به مقدار دلخواهی از جمع شدگی بدون اثرات جانبی دست یافت .

کاربرد

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 ها ی آب و بسیاری از دال های افقی از قبیل سقف ، کف و عرشه پارکینگ اشاره کرد . این نوع افزودنی به دلیل حداقل کردن ترک ها ، سبب کاهش درزهای انقباض و انحنا در دال میشود . در سازه هایی که مشکل نشتی آب وجود دارد استفاده از این نوع افزودنی ها سبب کاهش ترک ها خواهد شد . همچنین از افزودنی های کاهنده جمع شدگی در سازه های پیش تنیده به منظور کاهش از دست رفتن نیروی پیش تنیدگی به کار می رود . علاوه بر آن از افزودنی های کاهنده جمع شدگی برای جبران اثر استفاده از سنگدانه هایی با جمع شدگی زیاد استفاده می شود . در مورد آخرین کاربرد ذکر شده باید هزینه استفاده از این نوع افزودنی ها در مقایسه با استفاده از سنگدانه هایی با جمع شدگی کمتر بررسی شود.توصیه میشود که افزودنی های کاهنده جمع شدگی بعد افزودن کلیه افزودنی ها به مخلوط بتنی اضافه گردد . هرچه درصد استفاده از افزودنی های کاهنده جمع شدگی افزایش یابد ، جمع شدگی کاهش می یابد ، به شرط آنکه میزان سیمان سنگدانه و افزودنی های کاهنده جمع شدگی باید ساخته شود تا طرح مخلوط بهینه برای دستیابی به جمع شدگی مد نظر تعیین گردد . باید توجه داشت افزودنی های کاهنده جمع شدگی می تواند با افزودنی های حباب ساز واکنش داده و حباب های هوا را ناپایدار کند.

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.