کیورینگ (عمل آوری) بتن

کیورینگ یا عمل‌آوری بتن، به پروسه‌ی نگهداری از بتن تازه گفته می‌شود که هدف از آن ارتقا سطح کیفی بتن و جلوگیری از افت ویژگی‌های آن می‌باشد. احتیاج بتن به یک کیورینگِ مناسب بسیاری ضروری است. کیورینگ تاثیر بسیاری زیادی در ویژگی‌های بتن سخت شده دارد؛ کیورینگِ مناسب باعث افزایش دوام، مقاومت، مقاومت در برابر فرسایش، ثبات حجم و مقاومت در برابر چرخه‌ی انجماد آب می‌شود. سطوح خارجی بتن، به طور خاص به کیورینگ بیشتر نیاز دارند، چرا که بیشتر در مواجهه با عوامل خارجی هم چون چرخه‌ی انجماد آب هستند.

زمانی که سیمان پرتلند با آب ترکیب می‌شود، واکنشی رخ می‌دهد که به آن هیدراسیون گفته می‌شود. دوام و مقاومت بتن، به کیفیت و محدوده‌ی این واکنش بستگی دارد. بتن تازه، معمولاً حاوی آب بیشتری نسبت به نیازش برای انجامواکنش هیدراسیون را داراست. با این حال، تبخیر آب می‌تواند هیدارسیون مناسب را به تاخیر بیندازد یا حتی جلوی آن را بگیرد. خصوصاً سطوح خارجی که به دلیل تبخیر بیش از حد، معمولاً هیدراسیون در آن‌ها به صورت کامل صورت نمی‌پذیرد. اگر دمای بتن مناسب باشد، هیدراسیون در چند روز نخست پس از بتن‌ریزی به سرعت پیش می‌رود. نکته‌ای که در این حین مهم و حیاتی است، این است که همواره آب بتن باید به مقدار کافی باشد که به خاطر تبخیر معمولاً این طور نمی‌شود. در واقع هدف از کیورینگ، ایجاد شرایطی برای بتن تازه است که هیدراسیون در آن به بهترین نحو صورت بگیرد.

انتخابِ روش کیورینگ بتن به عواملی چون مواد مورد استفاده، متد ساخت و ساز و مقاومت نهایی مورد نظر بتن بستگی دارد. در بیشتر پروژه‌ها، کیورینگ به معنای اضافه کردن مواد، پوشاندن بتن با روکش‌های مخصوص و یا پتوهای خیس می‌باشد. در برخی موارد خاص در مناطقی که آب و هوای سرد یا گرم دارند، کیورینگ به اقدامات دیگری نیز احتیاج دارد.

بتن‌هایی با نسبت آب به سیمان کم (کم‌تر از 0٫40) ممکن است به کیورینگ ویژه احتیاج داشته باشند. هنگامی کهسیمان در این نوع بتن‌ها هیدارته می‌شود، رطوبت نسبی داخل بتن کاهش می‌یابد و باعث خشک شدن چسب سیمانمی‌شود. در این هنگام بایستی آب اضافی برای جلوگیری از این اتفاق برای بتن فراهم شود. اگر رطوبت نسبی داخلیبتن در هفت روز نخست به کم‌تر از 80 درصد کاهش یابد، می‌توان تاثیر بدی بر روی ویژگی‌های مورد نظر بتن بگذارد. در این شرایط ایجاد رطوبت محیطی و کیورینگ مرطوب برای به حداکثر رساندن هیدراسیون ضروری می‌باشد.

زمانی که دمای بتن کم باشد، هیدراسیون با سرعت بسیاری کم‌تری پیش‌روی می‌کند. دمای زیر 10 درجه سانتی گراد برای پیشرفت گیرش و سخت شدن بتن نامناسب می‌باشد. اگر دما به زیر 4 درجه سانتی گراد برسد، سخت شدن بتنتا حد زیادی به تاخیر می‌افتد. در دمای منفی 10 درجه و کمتر، هیدراسیون متوقف شده و بتن هیچ مقاومتی کسب نمی‌کند. از این جهت است که دمای بتن تاثیر قابل توجهی بر روی ویژگی‌های بتن و هیدراسیون دارد. در کیورینگ بتن‌هایی که در مناطق بسیار سرد و یا گرم صورت می‌گیرد، بایستی تدابیر ویژه‌ای برای تنظیم دمای بتن تازه اعمال شود.

آزمایش ها و نحوه ی تشخیص کیفیت آب مورد استفاده در بتن

آزمایش‌های زیادی برای تشخیص کیفیت آب مورد استفاده در بتن در پروژه‌های ساختمانی وجود دارد. در این نوشتار به آزمایش‌های اصلی پرداخته‌ایم.

در پروژه‌های عمرانی، حجم زیادی از مواد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند که ضروری است پیش از استفاده، کیفیت آن‌ها بررسی شود و مطابق با استانداردهای موجود باشد. بدین شکل کیفیت و دوام نهایی پروژه تضمین می‌شود. کیفیت آب مورد استفاده در آزمایشگاه مورد بررسی قرار می‌گیرد. آزمایش‌هایی که روی آب انجام می‌گیرد به شرح زیر است:

آزمایش مقدار pH
آزمایش حدود اسیدی بودن آب
آزمایش حدود قلیایی بودن آب
آزمایش تخمین درصد جامدات
 i.            کلریدها

 ii.            مواد معلق

 iii.            سولفات‌ها

 iv.            مواد معدنی

 v.            مواد آلی

آب مورد استفاده در پروژه‌های عمرانی، از هر منبعی که باشد بایستی پیش از استفاده از آن مورد آزمایش قرار بگیرد. در طول پروژه و هر سه ماه یک بار آزمایش‌ها بایستی تکرار شوند. آب مورد استفاده از لوله‌کشی شهری، بایستی هر 6 ماه یکبار آزمایش شود. نمونه‌گیری از هر منبع بایستی سه مورد باشد تا نتایج دقیق به دست بیاید.

حدود توصیه شده:

آب مورد استفاده در مخلوط و عمل‌آوری بتن بایستی پاک و فاقد مقدار زیادی از هر گونه مواد زیان‌آور مانند قلیایی‌ها، اسیدها، روغن‌ها، نمک‌ها، قند، مواد معدنی، جلبک و دیگر میکروارگانیزم‌ها و هر گونه مواد اضافی دیگر باشد. آب آشامیدنی (آب لوله‌کشی) اغلب برای استفاده در مخلوط بتن مناسب است.

میزان اسیدی بودن آب: با استفاده از فنول‌فتالین به عنوان تشخیص‌دهنده، نبایستی بیشتر از 5 میلی‌لیتر NaOH برای خنثی ساختن 100 میلی‌لیتر آب مورد نیاز باشد.

میزان قلیایی بودن آب: نبایستی بیشتر از 25 میلی‌لیتر H2SO4 برای خنثی سازی 100 میلی‌لیتر آب مورد نیاز باشد.

میزان مواد جامد: حدود مجاز مواد جامد در آب در جدول زیر آمده است‌:

نوع ماده جامد
حد مجاز
جامدات آلی
200 میلی‌گرم بر لیتر
جامدات معدنی
3000 میلی‌گرم بر لیتر
سولفات‌ها
400 میلی‌گرم بر لیتر
کلریدها
2000 میلی‌گرم بر لیتر (اگر بتن میلگرد نداشته باشد)

500 میلی‌گرم بر لیتر (برای بتنی که میلگرد دارد)
جامدات معلق
2000 میلی‌گرم بر لیتر
 

ویژگی‌های فیزیکی و شیمایی آب‌های زیرزمینی موجود در محل پروژه نیز بایستی در کنار خاک آن مورد بررسی قرار بگیرد و اگر شرایطی مطابق با استانداردهای موجود نداشت، پیمانکار موظف است تا آب مناسب و با کیفیت برای پروژه را تامین کند.

آبی که در آزمایش‌ها با کیفیت و مناسب برای مخلوط بتن تشخیص داده شود، برای عمل‌آوری بتن نیز مناسب است. با این حال آبی که برای عمل‌آوری استفاده می‌شود، نباید رنگ سطح بتن را تغییر دهد و یا باعث ایجاد لکه بر روی آن شود. استفاده از آب دریا برای مخلوط بتن و هم چنین عمل‌آوری بتن ممنوع است. آب از هر منبعی که باشد بایستی پیش از شروع استفاده مورد آزمایش قرار گیرد و آزمایش هر سه ماه یک بار تا پایان پروژه تکرار شود. اگر از آب زیرزمینی استفاده می‌شود، از تمامی نقاط و جریان‌های موجود زیرزمینی بایستی نمونه‌گیری انجام شود و آزمایش بر رویشان صورت گیرد. اگر آب جاری در فصل تابستان مورد آزمایش قرار گرفت، بعد از پایان این فصل و شروع بارش نیز بایستی آزمایش مجددا تکرار شود.

آزمایش مقاومت کششی بتن

مقاومت کششی یکی از ویژگی مهم و تاثیرگذار در بتن است که ضروری است برای طراحی یک سازه، مقدار آن را بدانیم. برای مشخص کردن مقاومت کششی بتن، از نمونه‌های استوانه‌ای شکل بتن استفاده می‌شود.

بتن مقاومت فشاری فوق‌العاده بالایی دارد و یکی از دلایل اصلی استفاده‌ی گسترده از بتن در ساخت و ساز، همین مقاومت فشاری بالای آن است. اما بتن حالتی ترد و شکننده دارد که باعث می‌شود مقدار مقاومت کششی آن در مقایسه با مقاومت فشاری‌اش، بسیار پایین‌تر باشد. بنا بر این تنش کششی را تا حد زیادی تحمل نمی‌کند و خیلی زود در راستای نیروهای وارد بر آن ترک می‌خورد. به همین دلیل، ضرورت دارد تا برای طراحی و ساخت یک سازه، میزانمقاومت کششی آن را بدانیم.

برای انجام آزمایش مقاومت کششی بتن، با استفاده از قالب‌هایی استوانه‌شکل با ارتفاع 60 سانتی متر و قطر 15 سانتی متر، نمونه‌هایی استوانه‌ای از بتن تهیه می‌کنند. عمل‌آوری بتن به ترتیب طی 1، 3، 7، 14 و 28 روز انجام می‌شود تامقاومت کششی کسب شده توسط بتن در سنین مختلف و اولیه‌ی آن مشخص شود. بتن بایستی در محیطی با هوای مرطوب به مدت 24 ساعت قرار داده شود. سپس آن را در هوای آزاد می‌گذارند تا مقدار زمان مورد نیاز (به طور مثال 14 یا 28 روز) سپری شود. عمل‌آوری بتن بایستی در دمای نسبتاً بالا صورت بگیرد. در ضمن ضروری است که آب مورد استفاده در هنگام عمل‌آوری بر روی بتن، دمایی در حدود 27 درجه سانتی‌گراد (2 درجه سانتی‌گراد کم‌تر یا بیش‌تر) داشته باشد.

در تصویر فوق، نمونه‌ای استوانه‌ای از یک نوع بتن را مشاهده می‌کنید که برای آزمایش و به دست آوردن مقدارمقاومت کششی‌اش، درون دستگاه قرار داده شده. این دستگاه با اعمال نیروی کششی بر روی نمونه‌ی بتنی، آن را تا مرز شسکت پیش می‌برد تا نیرویی که بتن در آن گسیخته می‌شود به دست بیاید و در نتیجه‌ی آن مقاومت کششی بتنمشخص شود.

بعد از انجام اقدامات اولیه و گذشت زمان لازم و یا کافی برای سخت شدن بتن،نمونه‌ی استوانه‌ای را در ماشین قرار می‌دهند تا نیروی کششی به آن وارد شود. لحظه‌ای بتن شکاف می‌خورد، افزایش نیرو متوقف می‌شود و نیروی آن لحظه به عنوان نیروی لحظه‌ی شکست بتن ثبت می‌شود. این مقدار اگر تقسیم بر مساحت قاعده‌ی استوانه شود، مقاومت کششی بتن به دست می‌آید و متوجه می‌شویم که در سازه، چه میزان نیروی کششی بایستی به ستون‌ها و تیرهای بتنی وارد شود تا دچار شکست نشوند. پیشنهاد می‌شود که از هر نوع بتن، 3 نمونه تهیه شود و آزمایش بر روی آن‌ها صورت گیرد. اگر بین این 3 نمونه تفاوت چشمگیری در مقاومت کششی (تفاوتی بیش از 15 درصدی) وجود داشت، احتمالاً در یکی از مراحل آزمایش اشتباه به وجود آمده و نتایج آزمایش مردود است. اگر تفاوت چشمگیری وجود نداشت، میانگین این نمونه‌ها، مقاومت کششی نهایی بتن مورد نظر خواهد بود.

شایان ذکر است که معمولاً مقاومت کششی بتن را با استفاده از فولاد تقویت شده یا میل‌گرد افزایش می‌دهند. زیرامقاومت کششی آن در حد زیادی پایین است و اگر این افزایش مقاومت صورت نگیرد، بتن تقریباً بلا استفاده خواهد بود.وهمچنین استفاده از الیاف پروپیلن و ژل میکروسیلیس باعث افزایش مقاومت کششی و مقاومت فشاری بتن می شود.

آزمایش نمونه مکعبی بتن یا آزمایش مقاومت فشاری بتن

آزمایش نمونه معکبی بتن در واقع یک ایده‌ی کلی از تمامی مشخصات بتن به ما ارائه می‌دهد. با همین آزمایش می‌توان تشخیص داد که بتن به حد کافی مناسب کار ما هست یا خیر. مقاومت فشاری بتن بر عوامل مختلفی هم چون نسبت آب به سیمان، مقاومت سیمان، کیفیت مواد بتن، کنترل کیفیت در طول تولید بتن و غیره بستگی دارد.

آزمایش مقاومت فشاری بتن بر روی قطعه‌های مکعب شکل از بتن انجام می‌شود. به همین دلیل آزمایش نمونه معکبی نامیده می‌شود. این آزمایش بر روی قطعه‌های استوانه‌ای بتن نیز مرسوم است. بسته به اندازه‌ی سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن از معکب‌های 10 × 10 × 10 سانتی‌متر یا 15 × 15 × 15 سانتی‌متر استفاده می‌شود.

بتن را در قالب‌هایی که تصویرش را در بالا مشاهده می‌کنید قرار می‌دهند و حرارت می‌دهند تا حباب و فضای خالی دیگر در آن باقی نماند. بعد از بیست و چهار ساعت، عمل‌آوری بتن را آغاز می‌کنند. عمل‌آوری بتن باید به نحوی باشد که سطح خارجی بتن کاملاً صاف بشود. برای این کار معمولاً از چسب سیمان استفاده می‌کنند و آن را بر روی سطح خارجیبتن طوری پخش می‌کنند که کاملاً صاف باشد.

برای عمل‌آوری، قطعات بتن را بیست و چهار ساعت در هوای مرطوب قرار می‌دهند. سپس آن‌ها را علامت‌گذاری کرده و در هوای تازه قرار می‌دهند تا زمان انجام آزمایش اصلی بر روی آن‌ها فرا برسد. آب مورد استفاده در عمل‌آوری بتن باید هر هفت روز یک بار چک شود. هم چنین دمای این آب باید حدود 27 درجه سانتی‌گراد (دو درجه بیشتر یا کمتر) باشد.

نمونه‌های بتن را پس از هفت یا بیست و هشت روز عمل‌آوری در ماشین‌های آزمایش مقاومت فشاری قرار می‌دهند. در این ماشین‌ها، بارگذاری به صورت دقیقه‌ای 140 کیلوگرم برا سانتی‌متر مربع افزایش می‌یابد تا نمونه شکسته شود. مقدار بارگذاری در لحظه‌ی شکست بتن، میزان مقاومت فشاری بتن را به ما می‌گوید.

حداقل از هر نمونه و در هر سن، بایستی 3 نمونه‌ی بتن آزمایش شود. اگر در نتیجه مشاهده شود که مقاومت آن‌ها بیش از 15 درصد با یکدیگر اختلاف دارد، نتایج آزمایش رد می‌شود و بایستی آزمایش دوباره انجام شود. در غیر این صورت، میانگین مقاومت فشاری آن سه نمونه، مقاومت فشاری بتن مورد محسوب خواهد شد.

مقاومت بتن با افزایش عمر، بیشتر می‌شود. در جدولی که در ادامه آمده است، نشان داده شده که در هر مقطع زمانی از عمل‌آوری، بتن چه مقدار از مقاومت اصلی‌اش را کسب می‌کند :

سن
درصد مقاومت کسب شده
1 روز
16 درصد
3 روز
40 درصد
7 روز
65 درصد
14 روز
90 درصد
28 روز
99 درصد
 

همانطور که مشاهده می‌کنید، بتن بیشتر مقاومت خود را در سنین اولیه به دست می‌آورد. بدین ترتیب که 90 درصد مقاومتش در 14 روز (دو هفته) کسب می‌شود. در 28 روز بتن به 99 درصدِ مقاومتش می‌رسد و در ادامه روند کسبمقاومت بتن بسیار کند تر دنبال می‌شود. به همین دلیل است که در آزمایش‌ها معمولاً نتایج 28 روزه‌ی نمونه‌های بتنیمورد نظر و مهم هستند. بتن در 28 روزگی مقاومتی تقریباً مساوی با مقاومت نهایی‌اش دارد.

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 .