خواص بتن، با افزودن مواد خاصی به مخلوط های بتنی در وضعیت تازه و سخت، می تواند اصلاح شود، افزودنی بتن باعث رشد زیاد صنعت افزودنی بتن در 40 سال گذشته شده است.

امروزه محصولاتی که در بازار عرضه می شوند تا 70 الی 80 درصد کل بتن تولید شده دارای افزودنی بتن می باشند؛ بنابراین بسیار مهم است که مهندسان عمران با انواع افزودنی های بتن و کاربرد آن ها آشنا باشند.

افزودنی های بتن مواد شیمیایی هستند که حین فرایند اختلاط بتن در مقادیر حداکثر پنج درصد وزن سیمان موجود در بتن اضافه می شود تا بعضی از خواص آن را به شکل مطلوبی تغییر دهد.

میزان مصرف مواد مضاف در بتن کم بوده و معمولا به صورت درصدی از وزن سیمان مشخص می شود.افزودنی های بتن بسیار متنوع بوده و در محدوده بسیار وسیعی تقسیم بندی می شود.

مواد افزودنی از نظر ترکیب از ترسازها، نمک ها و پلیمر های قابل حل، تا کانی های غیر قابل حل، متغیر می باشند.

اهدافی که مواد افزودنی برای آنها در بتن مورد مصرف قرار می گیرند به طور کلی شامل: بهبود کارایی، تسریع یا تعویق زمان گیرش، کنترل افزایش مقاومت و زیادتر کردن مقاومت در مقابل: عمل یخ زدگی، ترک خوردگی حرارتی، انبساط قلیایی سنگدانه و محلول های اسیدی و سولفاتی، می شوند.

1- فوق روان کننده ها – انواع افزودنی های بتن

به فوق روان کننده ها کاهنده های قوی آب نیز گفته می شود، زیرا در مقایسه با مواد افزودنی کاهنده آب معمولی، سه یا چهار برابر بیشتر، قادر به کاهش آب در مخلوط بتنی داده شده هستند.

فوق روان کننده ها، در دهه 1970 توسعه پیدا کردند و از آن هنگام تاکنون، پذیرش وسیعی در صنعت ساختمان سازی بتنی پیدا کرده اند.

1-1- مکانیزم شیمیایی فوق روان کننده ها

این مواد، حاوی ترسازهای آنیونی زنجیر بلند با وزن مولکولی زیاد (20000 تا 30000) با تعداد زیادی از گروه های قطبی در زنجیر هیدروکربنی هستند.

آنها، وقتی که در سطح ذرات سیمان جذب شوند، موجب آن می شوند که تر ساز، یک بار منفی قوی ای را بوجود بیاورد که به کاهش کشش سطحی آب اطراف، کمک قابل توجهی کند و روانی سیستم را به میزان زیادی افزایش دهد.

در مقایسه با افزودنی کاهنده ی آب معمولی، می توان مقادیر نسبتا زیادی از مواد فوق روان کننده، تا 1 درصد وزنی سیمان را بدون ایجاد آب انداختگی و تاخیر بیش از اندازه در گیرش، با وجود روانی در حد 200 تا 250 میلیمتر اسلامپ، به مخلوط های بتنی اضافه کرد .

به احتمال زیاد، اندازه کلوییدی ذرات زنجیر بلند است که کانال های جریان آب، در حالت آب انداختگی در بتن را به گونه ای مسدود می کند که به طور کلی در بتن های دارای فوق روان کننده جدا شدگی اتفاق نمی افتد.

به نظر می رسد که پراکندگی عالی ذرات سیمان در آب (شکل) میزان هیدراتاسیون را تسریع می کند؛ بنابراین، کند گیری به ندرت در بتن های حاوی فوق روان کننده مشاهده می شود؛ در عوض؛ در این نوع بتن ها، تسریع در گیرش و سخت شدگی معمول می باشد. در حقیقت، اولین نسل از فوق روان کننده ها، به خاطر از دست دادن سریع روانی یا اسلامپ، شهرت بدی پیدا کرد.

امروزه محصولات قابل دسترسی، که از دست رفتن سریع روانی زیاد را (که فورا بعد از اضافه کردن به مخلوط حاصل می شود) خنثی می کنند، اغلب دارای لیگنو سولفونات یا دیگر مواد کند گیر کننده می باشند.

2-1- نتایج استفاده از فوق روان کننده ها

در مقایسه با 5 تا 10 درصد کاهش آبی که با کاربرد مواد افزودنی روان کننده معمولی ممکن می شود، با استفاده از فوق روان کننده ها، کاهش های آب در حدود 10 الی 25 درصد، اغلب می توانند بدون کاهش روانی در بتن شاهد به دست آیند.

بهبود خواص مکانیکی ( یعنی، افزایش مقاومت های فشاری و خمشی) به طور کلی متناسب با کاهش در نسبت آب به سیمان است .

به دلیل میزان بیشتر هیدراتاسیون سیمان در سیستمی که سیمان آن خوب پراکنده شده است، بتن های دارای فوق روان کننده مقاومت های فشاری حتی زیاد تر در سنین 1، 3 و 7 روز نسبت به بتن های شاهد دارای همان نسبت آب به سیمان از خود نشان می دهند. این موضوع اهمیت خاصی در صنعت بتن پیش ساخته که به مقاومت های اولیه زیادی برای گردش کار سریعتر قالب ها نیاز است، دارد .

با استفاده از مقادیر سیمان زیادتر و نسبت های آب به سیمان کمتر از 0.45، به دست آوردن میزان افزایش مقاومت حتی سریعتر نیز ممکن می باشد.

2- شتاب دهنده ها (طبق گزارش کمیته ACI 212) – انواع افزودنی های بتن

مواد افزودنی تسریع کننده برای اصلاح خواص بتن سیمان پرتلند سودمندند. این مواد، خصوصا در آب و هوای سرد برای موارد زیر مفید واقع می شوند .

1. تسریع در شروع عملیات پرداخت، و وقتی که کاربرد عایق برای محافظت لازم باشد.
2. کاهش زمان لازم برای عمل آوردن درست و محافظت.
3. افزایش سرعت کسب مقاومت اولیه، به طوری که برداشتن زودتر قالب ها و استفاده زودتر از ساختمان ممکن شود.
4. امکان پذیر شدن جلوگیری موثر از نشتی، به منظور مقابله با فشارهای هیدرولیکی [3].

3- کند گیر کننده ها – انواع افزودنی های بتن

بنا بر اظهار کمیته ACI 212 استفاده از دیرگیری در موارد زیر، در صنعت ساختمان سازی مهم است.

• برای جبران شرایط بد دمای محیط خصوصا در آب و هوای گرم.
• برای امکان ریختن و پرداخت درست
• برای غالب آمدن بر تاثیرات زیان آور و تسریع کنندگی دماهای زیاد
• برای کنترل گیرش واحد های سازه ای بزرگ جهت حفظ کارایی بتن در کل مدت زمان جای دادن. این امر برای حذف اتصالات سرد و ناپیوستگی های واحد های سازه ای بزرگ خصوصا مهم می باشد. همچنین، کنترل گیرش ممکن است از ترک خوردگی تیر ها، عرشه پلهای بتنی و ساختمان های مرکب بتنی بر اثر تغییر شکل قالب در هنگام بتن ریزی واحد های مجاور جلوگیری کند. متناسب کردن مصرف مواد در هنگام جا دادن بتن می تواند به یک سطح مقاومت اولیه خواسته شده تقریبا به طور هم زمان برسد.

4- مواد افزودنی کاهنده آب – انواع افزودنی های بتن

طبق تعریف استاندارد ملی ایران 2930 این ماده افزودنی است که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می‌دهد یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را افزایش می‌دهد یا هر دو اثر را بطور همزمان ایجاد می‌کند. (استاندارد ملی ایران 2930)

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

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

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

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

5- افزونه ها و فیلرها – انواع افزودنی های بتن

مواد افزودنی معدنی، مواد سیلیسی خوب تفکیک شده ای می باشند که در مقادیر نسبتا زیاد به طور کلی در حدود 20 تا 100 درصد وزنی سیمان پرتلند به بتن افزوده می شوند .