مواد حباب‌زا (حباب‌ساز)

2-5-1- تعریف

مواد افزودنی حباب‌ساز موادی هستند که سبب ایجاد حبا‌ب‌های عمدی ریز هوا در بتن می‌شوند.

 

2-5-2- مقدمه

از دهه 40 میلادی، آثار و خواص افزودنی‌های حباب‌ساز در بتن بتدریج در آمریکا شناخته شد و بکار رفت. برخی کارخانه‌های سیمان در آمریکا، به تجربه دریافته بودند که افزودنی پیه گاو به کلینکر در هنگام آسیاب آن در کارخانه، عمل آسیاب کردن را تسهیل می‌بخشد. بعدها دریافتند که بتن‌های ساخته شده با این نوع سیمان‌ها از دوام مناسبی برخوردار بودند، در حالیکه بتن‌های مشابه با همان نسبت آب به سیمان خیلی سریعتر از بین می‌رفتند. این یافته‌ها بسیار مهم و عجیب تلقی شده و به کشف خواص یا ساختار میکروسکوپی خمیر سیمان حاوی حباب‌ها منجر گردید. امروزه مصرف این مواد بصورتی فراگیر شده است که در اغلب آیین‌نامه‌ها مصرف این مواد بویژه زمانی که بتن در معرض چرخه‌های یخ‌زدن و آب‌شدن مکرر قرار دارد، توصیه می‌شود یا الزامی دانسته شده است.

 

2-5-3- ترکیب

بسیاری از مواد وجود دارند که قابلیت ایجاد حباب در خمیر سیمان را دارند، اما آنچه در مورد افزودنی‌های حباب‌ساز مهم است ایجاد حباب‌هایی با ساختار مناسب و پایدار است. امروزه اکثر حباب‌زاهایی که به شکل تجاری در دسترس هستند، در یکی از دسته‌های زیر قرار می‌گیرند.

 

- نمک‌های صمغ‌های چوب (وینسول)، نمک‌های مواد پروتئینی

- نمک‌های اسیدهای نفتی

- نمک‌های آلی هیدروکربن‌های سولفوناته

- دترجنت‌های مصنوعی

- اسیدهای رزینی و چرب و نمک‌های آن‌ها

 

2-5-4- مکانیزم اثر حباب‌زاها

معمولاً مواد حباب‌زا با آهک موجود در سیمان در مجاورت آب ترکیب شده و حباب ریز تولید می‌کنند. حباب‌های هوای عمدی ایجاد شده در خمیر سیمان، ریز و پخش هستند. میلیاردها حباب ریز در یک متر مکعب بتن یا ملات توسط این مواد حباب‌زا بوجود می‌آید که کاملاً پخش و توزیع شده‌اند. وقتی بتن یا ملات در برابر چرخه‌های متوالی یخ‌زدن و آب‌شدن پایداری می‌کند که فاصله حباب‌ها از یکدیگر بیش از 2/0 میلی متر نباشد.

2-5-5- عوامل مؤثر بر مقدار حباب هوای ایجاد شده

درصد هوا و توزیع اندازه (دانه‌بندی) حباب‌های تولید شده در بتن حباب‌دار متأثر از تعدادی از عوامل می‌باشد که اهم آنها در زیر می‌آید.

- ماهیت (طبیعت و جنس) و مقدار افزودنی مصرفی

- ماهیت و مقدار مصالح مصرفی در بتن حبابدار

- اسلامپ یا روانی بتن

- روش اختلاط، حمل، تراکم و شرایط اجرایی بتن

 

الف) ماهیت و مقدار افزودنی مصرفی

نوع افزودنی بکار رفته در نوع حباب ایجاد شده، مقدار حباب ایجاد شده و اندازه حباب‌ها مؤثر است.

 

ب) مصالح مصرفی

شکل دانه‌بندی سنگدانه، وجود مواد آلی در سنگدانه، نوع و ریزی سیمان و ناخالصی‌های آب بر میزان مصرف مواد حباب‌زا و میزان حباب‌های ایجاد شده اثرگذار است. استفاده از سنگدانه دارای دانه‌بندی با بافت ریز، مصرف مواد حباب‌زا را برای رسیدن به میزان حباب معین افزایش می‌دهد. تیزگوشه بودن سنگدانه‌ها بخصوص در مورد ماسه‌ها مصرف حباب‌زا را افزایش می‌دهد. وجود مواد آلی در سنگدانه و آب به افزایش حباب‌زایی و کاهش مصرف حباب‌زا منجر می‌گردد.

افزایش در سختی یا قلیایی‌های آب، بر مصرف مواد افزودنی اثرگذار است. افزایش سختی آب موجب کاهش حباب‌زایی و افزایش مصرف مواد حباب‌زا و افزایش قلیایی‌های آب موجب کاهش مصرف مواد حباب‌زا می‌شود.

وقتی ریزی سیمان بیشتر می‌شود، مقدار مصرف ماده حباب‌زا باید بیشتر شود، زیرا حباب هوای کمتری ایجاد می‌شود. سیمان‌های زودگیر و همچنین سیمان‌های حاوی پوزولان و سیمانهای سرباره‌ای، معمولاً مقدار مصرف حباب‌زا را بیشتر می‌کنند. سیمان‌های با قلیایی بالا مقدار مصرف مواد حباب‌زا را کم می‌کند.

وقتی ریزدانه اعم از ماسه ریز یا مواد گذرنده از الک 75 میکرون (مواد ریزدانه) یا میزان سرباره، پوزولان یا پودر سنگ موجود در بتن بیشتر می‌شود، خاصیت حباب‌زایی کم شده و مصرف ماده حباب‌زا بیشتر می‌شود. همچنین مصرف افزودنی کلرید کلسیم حباب‌زایی را بیشتر می‌کند.

با مصرف مواد روان‌کننده معمولی، مقدار مصرف حباب‌زا به میزان یک سوم یا بیشتر کاهش می‌یابد. فوق‌روان‌کننده ممکن است خاصیت معکوس نیز داشته باشند. به هرحال با مصرف هر نوع افزودنی ممکن است کاهش یا افزایش حباب‌زایی را داشته باشیم.

وقتی مقدار سیمان افزایش یابد، مقدار مصرف مواد حباب‌زا افزایش می‌یابد. در عیار سیمان یا مواد سیمانی بیشتر از 400 کیلوگرم ممکن است اشکالاتی در حباب‌زایی بوجود آید.

 

پ) اسلامپ یا روانی بتن

وقتی نسبت آب به سیمان بیشتر شده و یا بعبارتی روانی بتن بالاتر رود، حباب‌زایی بیشتر شده و در نتیجه مصرف مواد حباب‌زا کاهش می‌یابد. البته در بتن‌های خیلی روان نیز ممکن است فاصله حباب‌ها زیاد شود و خاصیت آنها در بتن کم شود. در این حالت حباب‌های درشت‌تری تولید می‌شوند.

 

 

 

 

 

ت) روش اختلاط، حمل، تراکم و شرایط اجرایی بتن

اگر دمای بتن یا هوا زیاد شود، حباب‌ها کم و بزرگ‌تر می‌شوند و فاصله حبابها از هم زیاد می‌شود و مشکل جدی برای بتن حباب‌دار ایجاد می‌شود. در دمای بتن بیش از 22 درجه و در دمای هوای بیشتر از 26 درجه به تدریج کار کنترل حبابها مشکل شده و مصرف حباب‌زا افزایش می‌یابد، ولی به هرحال حباب‌ها اندازه و فاصله مناسب را نخواهند داشت.

نوع مخلوط‌کن، مقدار بتن مخلوط شده و سرعت و زمان (مدت) اختلاط بر حباب‌زایی موثر است. حجم کمتر و سرعت بیشتر مخلوط‌کن حباب‌زایی را بالا می‌برد، اما افزایش مدت اختلاط در ابتدا باعث افزایش حباب‌زایی (3 تا 5 دقیقه) و پس از آن به کاهش حباب‌ها منجر می شود. به هرحال فاصله حباب‌ها با افزایش مدت چندان زیاد نمی‌شود. با افزودن آب به مخلوط‌، ممکن است میزان حباب‌ها تغییر نماید. در مدت حمل بویژه در کامیون مخلوط‌کن، مقدار حباب‌ها کم می‌شود. پمپ کردن بتن معمولاً مقدار حباب‌ها را کم می‌کند.

همچنین لرزش‌هایی که برای تراکم بتن بکار می روند، به تدریج حباب‌های هوا را از بتن خارج می‌کنند، به خصوص اگر مقدار لرزاندن از یک حد تجاوز کند.

 

2-5-6- مقدار حباب هوای لازم در بتن

با توجه به شرایط محیطی از نظر یخبندان و آب‌شدگی یا سایر شرایط موجود در حین بهره برداری در هر آیین‌نامه‌ای درصد حباب هوای لازم مشخص می‌شود. مقدار حباب هوای لازم در بتن معمولاً به حداکثر اندازه سنگدانه مصرفی ارتباط دارد. معمولاً هرچقدر خمیر سیمان بتن کمتر باشد، درصد حباب هوای لازم در بتن کمتر می‌شود، در حالی‌که ممکن است عملاً‌ درصد حباب هوا در خمیر سیمان ثابت باشد.

هر چقدر شرایط محیطی حادتر باشد، درصد حباب هوای لازم بتن بیشتر می‌شود. با کاهش حداکثر اندازه سنگدانه بتن، درصد حباب هوای لازم افزایش می‌یابد. معمولاً حداکثر حباب هوای لازم در بتن‌های دارای حداکثر اندازه سنگدانه 10 میلی‌متر و در شرایط حاد، حداقل 5/7 درصد و برای حداکثر اندازه 150 میلی‌متر و شرایط متوسط، 3 درصد می‌باشد. بدیهی است برای حداکثر اندازه‌های 75/4 یا 38/2 میلی‌متر برای ملات‌ها ممکن است حباب هوا به حدود 10 درصد برسد و در خمیر سیمان در حدود 15 تا 20 درصد خواهد بود. رواداری مجاز درصد حباب هوای بتن معمولاً 1 تا 5/1 درصد در کارگاه می‌باشد.

 

2-5-7- اثرات مصرف

2-5-7-1- اثر بر روی خواص بتن تازه

الف) کارایی

مصرف مواد حباب‌زا در یک نسبت آب به سیمان ثابت، کارایی و اسلامپ بتن را بیشتر می‌کند. حتی هنگامی‌که تحت شرایطی اسلامپ یکسانی وجود دارد، بتن حاوی مواد حباب‌زا دارای کارایی بیشتر و چسبنده‌تر از بتن مشابه و فاقد حباب‌زا است، مگر اینکه عیار سیمان زیاد باشد.

 

• در عیار سیمان زیاد، بتن حبابدار به شدت چسبناک می شود و پرداخت سطح آن مشکل می گردد.

 

ب) آب انداختن و جداشدگی

جداشدگی و آب‌انداختن بتن تازه با استفاده از مواد حباب‌زا کاهش می‌یابد.

 

پ) جمع‌شدگی بتن تازه

با مصرف مواد حباب‌زا جمع شدگی بتن تازه در هنگام گیرش کاهش می‌یابد و یا حتی انبساط جزیی را به همراه می‌آورد. به هر حال در مجموع جمع شدگی خمیری کاهش می‌یابد.

 

 

2-5-7-2- اثر بر روی خواص بتن سخت شده

الف) مقاومت

وجود حباب‌های عمدی در بتن همانند وجود حباب‌های غیرعمدی، مقاومت بتن را کاهش می‌دهد، اما مقدار کاهش یکسان نخواهد بود. به ازای‌ هر یک درصد حباب هوای عمدی در بتن عملاً 3 درصد مقاومت کاهش می‌یابد، در حالی‌که ازای هر یک درصد حباب هوای غیرعمدی (Entrapped Air) که بدلیل عدم تراکم کافی بوجود می‌آید بیش از 5 درصد مقاومت کاهش می‌یابد. اگر عیار سیمان در بتن، متوسط تا زیاد باشد کاهش مقاومت ناشی از وجود حباب هوای عمدی افزایش می‌یابد. هر چند باید گفت اگر به کمک مواد حبابزا بتوانیم مقدار آب را کاهش دهیم، مقدار نسبت آب به سیمان کم شده و بخشی از این کاهش مقاومت جبران می‌شود (با فرض عیار سیمان و اسلامپ ثابت).

 

ب) نفوذپذیری

نفوذپذیری بتن سخت شده با وجود حبابهای ریز و پخش در خمیر سیمان به شدت کاهش می‌یابد که در افزایش دوام بتن مؤثر است.

 

پ) جذب آب

جذب آب مویینه بتن حباب‌دار نیز به مراتب کمتر از بتن معمولی است که این عامل نیز در افزایش دوام بتن موثر است.

 

ت) مقاومت در برابر چرخه‌های یخ‌زدن و آب شدن

مهمترین تأثیر مواد حباب‌زا در بتن سخت شده، افزایش پایایی بتن در برابر چرخه‌های متوالی یخ‌زدن و آب‌شدن است. وجود حباب های ریز و بسته که همچون یک ماسه ریز و نرم عمل می کنند، نفوذ پذیری را کاهش می‌دهد و همچنین انبساط ناشی از یخ‌زدن آب توسط این حباب ها تحمل می‌گردد و تنش‌های قابل توجهی را به خمیر سیمان منتقل نمی‌کند و دوام بتن بالا می‌رود.

 

ث) نفوذ پرتوهای رادیواکتیو

وجود حباب های عمدی به شدت به افزایش نفوذ پرتوها به بتن کمک می‌کنند و لذا استفاده از این افزودنی در بتن‌هایی که به عنوان سپر در برابر پرتوهای رادیواکتیو بکار می‌روند، به شدت زیان‌آور است.

 

ج) جمع شدگی ناشی از خشک شدن

در ملات‌ها و بتن وجود حباب باعث افزایش قابلیت نگهداری آب در بتن سخت شده می شود و جمع شدگی ناشی از خشک شدگی ملات و بتن سخت شده کاهش می یابد و از این نظر ترک خوردگی کم تر می‌گردد و دوام افزایش می‌یابد.

 

2-5-8- انبار کردن

مواد حباب‌زا به دو صورت جامد (پودر یا پولک) یا مایع تولید و مصرف می‌شوند. این مواد حتی بصورت مایع در اثر یخبندان آسیب نمی‌بینند، اما در دستورالعمل تولیدکنندگان جلوگیری از یخ زدن آنها توصیه می‌شود. معمولاً‌ تا 6 ماه نگه‌داری در شرایط مساعد مشکلی برای این مواد به وجود نمی‌آید، اما پس از 6 ماه انجام آزمایش بر روی آن‌ها و انطباق آن‌ها با مشخصات استاندارد ضروری به نظر می‌رسد.

 

 

 

 

2-5-9- نحوه مصرف

بهتر است ماده حباب‌زا بصورت مایع یا محلول به بتن اضافه شوند. مقدار مصرف مواد پودری بسیار کم است و نمی تواند به خوبی و با سرعت در بتن مخلوط و توزیع شود. معمولاً مواد پودری پروتئینی به میزان 4 تا 5 درصد در آب حل می‌شوند.

مقدار مصرف مواد افزودنی حبابزای مایع یا محلول، عملاً از حدود 05/0 تا 15/0 درصد وزن سیمان تغییر می‌کند که در مقایسه با سایر افزودنی ها ناچیز به نظر می‌رسد. برای مثال میزان مصرف مواد پودری پروتئینی در بتن عملاً 002/0 تا 007/0 درصد وزن سیمان خواهد بود که به شدت ناچیز است و هزینه بسیار کمی را به مصرف‌کننده تحمیل می‌کند.

مقدار مصرف افزودنی حبابزا با انجام آزمایش و دستیابی به مقدار حباب هوای مورد نظر و خواص مطلوب در بتن تعیین می‌شود و تابع عوامل مختلفی است که با تغییر نوع سنگدانه و سیمان یا مقدار آن‌ها، تغییر روانی بتن و دانه‌بندی سنگدانه تغییر می‌نماید.

حداکثر مقدار مصرف افزودنی حباب‌زا در بتن های سفت‌، پرسیمان، حاوی ماسه های ریز زیاد و مواد ریزتر از الک 75 میکرون، دارای سیمان ریز و در شرایط هوای گرم حاصل می‌گردد. مسلماً وقتی درصد حباب هوای بیشتری در بتن لازم است، مقدار ماده حباب‌زای مصرفی بیشتری بکار می‌رود.

 

 

 

 مواد مهندسی ایمن بتن (M.l.C CO.):
http://www.micgrouh.com/
ما را شبکه های اجتماعی دنبال کنید
تلگرام : https://t.me/MICGROUH
اینستاگرام : https://instagram.com/_u/micgrouh?r=sun1
لینکدین : https://www.linkedin.com/in/mic-grouh-3243ab80

 

 

کندگیرکننده‌ها (دیرگیرکننده‌ها)

 کندگیرکننده‌ها (دیرگیرکننده‌ها)

2-4-1- تعریف

کندگیرکننده‌ها موادی هستند که با کنترل و ایجاد تأخیر در هیدراسیون اجزاء سیمان، سرعت گیرش را کاهش داده و سبب افزایش مدت زمان گیرش سیمان می‌شوند. این مواد سبب تأخیر در هیدراسیون سیمان بدون تأثیر بر روی خواص مکانیکی طولانی مدت بتن می‌شوند.

 

2-4-2- مقدمه

مواد افزودنی کندگیرکننده در بتن، عمدتاً جهت جبران تأثیر دمای زیاد و از بین بردن اثرات نامطلوب آن استفاده می‌شوند. از این‌رو بیشترین استفاده این مواد برای بتن‌ریزی در هوای گرم است. همچنین این مواد برای حفظ کارایی بتن در طول مدت بتن‌ریزی و یا برای غلبه بر مشکلاتی که هنگام تأخیر بین مرحله اختلاط و بتن‌ریزی رخ می‌دهد، استفاده می‌شوند. این مواد در جلوگیری از بروز ترک در تیرهای باربر، عرشه پل‌ها یا دال‌ها سودمند هستند. همچنین با حفظ کارایی بتن در فواصل قطع بتن‌ریزی از ایجاد درزهای سرد جلوگیری می‌کنند.

استفاده از کندگیرکننده‌های گیرش در سازه‌های بتنی باعث فراهم کردن شرایط لازم جهت زمان حمل طولانی‌تر، فاصله حمل بیشتر و از بین بردن هزینه‌های جابجایی دستگاه‌های مخلوط‌کن مرکزی می‌شوند. همچنین مدت زمان بیشتری را برای پرداخت سطح در ابتدا و انتهای کار فراهم می‌کنند و به از بین بردن درز سرد در کف‌سازی و در مواقع از کار افتادگی دستگاه‌ها کمک می‌کنند. کندگیرکننده‌ها همچنین برای مقاومت در برابر ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی حاصل تبخیر که در دال‌های افقی احتمال وقوع دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از کاربردهای دیگر آنها در بتن‌های پیش‌تنیده می‌باشد که از گیرش بتنی که در تماس با مسلح کننده‌هاست، قبل از لرزاندن بتن جلوگیری می‌کند. در غیر اینصورت احتمال ترک‌خوردگی در ناحیه تماس میلگردها و بتن افزایش می‌یابد. همچنین این افزودنی‌ها شرایط استفاده از عمل‌آوری در دمای بالا را در تولید بتن پیش تنیده بدون تأثیر بر روی مقاومت درازمدت بتن فراهم می‌کند.

کندگیرکننده‌های گیرش به سبب داشتن چنین مزایایی، به عنوان یک ترکیب رایج در صنعت بتن به کار می‌روند.

 

2-4-3- ترکیب

اصلی‌ترین انواع افزودنی‌های کندگیرکننده عبارتند از:

- دیرگیرکننده‌های غیرآلی (معدنی) نظیر برخی فسفات‌ها، نمک‌های روی، برات‌ها و برخی از کلریدها،

* در عمل صرفاً از فسفات کلسیم استفاده می‌شود.

- دیرگیرکننده‌های آلی نظیر شکرها و مشتقات آن‌ها و اسیدهای مربوطه، گلوکونات‌ها بویژه گلوکونات سدیم،

- اسیدهای لیگنوسولفونیک و نمک‌ها و مشتقات اصلاح شده آن‌ها،

- اسیدهای نفتالین سولفونیک و نمک‌های آن‌ها،

- اسیدهای هیدروکسیلات کربوکسیلیک و مشتقات و نمک‌های آن‌ها،

 

لازم به ذکر است بسیاری از افزودنی‌های کندگیرکننده خاصیت روان‌کنندگی نیز دارند. در واقع بسیاری از ترکیبات اصلی که در ساخت روان‌کننده‌ها استفاده می‌شوند، در تولید کندگیرکننده نیز استفاده می‌شوند. معمولاً از افزودنی‌های دیرگیرکننده به تنهایی استفاده نمی‌شود و افزودنی‌های روان کننده/ کاهنده آب دیرگیرکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

2-4-4- مکانیزم عملکرد

مکانیزم‌های کندگیرکنندگی توسط بسیاری از محققین مورد مطالعه قرار گرفته و چندین نظریه برای توضیح این مکانیزم ارائه شده است. نقش ترکیبات کندگیرکننده به روش ساده‌ای بیان می‌شود. این افزودنی‌ها یک لایه فیلم نازک بر روی ذرات سیمانی ایجاد می‌کنند (با واکنش با ترکیبات C₃A و C₃S موجود در سیمان) و بنابراین منجر به جلوگیری یا کاهش واکنش آنها با آب می‌شوند. ضخامت این لایه نازک تعیین می‌کند که به چه میزان، سرعت هیدراسیون کند شده است. بعد از مدتی، این فیلم از بین می‌رود و هیدراسیون شروع می‌شود. به هرحال، باید توجه داشت که در بعضی موارد هنگامی که مقدار افزودنی از یک حد بحرانی بالاتر می‌رود، هیدراسیون ترکیبات سیمان فراتر از مرحلۀ خاصی نمی‌رود و خمیر سیمان هیچگاه گیرش پیدا نمی‌‌کند. بنابراین، مهم است تا از استفاده بیش از حد از افزودنی کندگیرکننده در بتن اجتناب شود.

 

2-4-5- عوامل مؤثر بر عملکرد

نوع و مقدار افزودنی و مرحله‌ای که به مخلوط اضافه می‌شود از عوامل تأثیرگذار میزان کندگیرکنندگی است. سایر عوامل تأثیرگذار بر درجۀ کندکنندگی شامل نسبت آب به سیمان، مقدار سیمان، C₃A و مقدار قلیایی موجود در سیمان می‌باشد. تأثیر کندگیرکننده در صورتی که اضافه کردن آن به بتن تازه با چند دقیقه تأخیر همراه باشد، افزایش پیدا می‌کند.

 

2-4-6- اثرات

2-4-6-1- بتن تازه

الف) روانی

افزودنی‌های کندگیرکننده مقدار روانی را برای مدت بیشتری حفظ می‌کنند.

 

ب) مقدار هوا

در اثر استفاده از این مواد، مقدار هوای بتن افزایش می‌یابد.

 

ج) افت اسلامپ

همان‌طور که گفته شد اغلب کندگیرکننده‌ها دارای خاصیت روان‌کنندگی و یا کاهندگی آب هستند. لذا در نسبت آب به سیمان ثابت، افزودن آن‌ها اسلامپ اولیه را افزایش می‌دهد، اما نرخ افت اسلامپ را نیز در مقایسه با بتن شاهد بالاتر خواهد برد.

 

 

 

د)آب‌انداختگی

کندگیرکننده‌ها بر روی پتانسیل بتن تازه جهت ته‌نشینی و آب‌انداختگی اثرات متفاوتی دارند. بعضی از این مواد مانند گلوکونات‌ها آب‌انداختگی را افزایش می‌دهند، اما گلوکزها باعث کاهش آب‌انداختگی می‌شوند. لیگنوسولفونات‌ها معمولاً اثر چندانی ندارند.

 

ه) گیرش

استفاده از افزودنی‌های کندگیرکننده معمولاً باعث تأخیر در گیرش اولیه و نهایی بتن می‌شوند. تأخیر در زمان گیرش به نوع افزودنی و به خصوص به مقدار آن و دمای هوا و دمای بتن بستگی دارد.

 

و) جمع‌شدگی خمیری

با مصرف کندگیرکننده‌ها افزایش می‌یابد، اما ترک‌خوردگی خمیری را کم می‌کند.

 

2-4-6-2- بتن سخت شده

الف) مقاومت

به علت عمل کندگیرکنندگی، مقاومت یک روزۀ بتن کاهش می‌یابد. به هرحال، اثر این مواد در مقاومت درازمدت ناچیز است.

 

ب) جمع‌شدگی حرارتی

با مصرف کندگیرکننده‌ها کم می‌شود.

 

 

ج) جمع شدگی و خزش

نرخ جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن و خزش بتن با استفاده از کندگیرکننده‌ها ممکن است افزایش پیدا کند، ولی مقادیر آن در درازمدت افزایش پیدا نمی‌کند.

 

2-4-7- توصیه‌های مصرف

• آزمایش‌‌های کنترل باید بر روی افزودنی‌های مایع انجام شود تا انطباق مواد با الزامات تأیید گردد. آزمایش‌های شناسایی شامل مقدار کلراید و مقدار مواد جامد، pH و طیف سنجی مادون قرمز می‌باشد.
• هنگام استفاده از این مواد، باید عمل‌آوری و محافظت، به علت پتانسیل زیاد ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی بتن و آب انداختن صورت گیرد.
• در مواردی که احتمال ترک خوردگی ناشی از تبخیر و نشست خمیری در اثر بار مرده در طول بتن‌ریزی وجود دارد استفاده از این مواد توصیه نمی‌گردد.
• در انبار کردن مواد کندگیرکننده آلی باید به دما و تابش آفتاب توجه داشت زیرا می‌تواند زودتر از مواد غیرآلی فاسد شود.
• درصورتی که تبخیر از سطح بتن زیاد باشد و از مواد کندگیرکننده در بتن استفاده شود ممکن است احتمال ترک‌خوردگی بیشتر شود.
• در هوای گرم بویژه برای حمل طولانی بهتر است از مواد کندگیرکننده استفاده نمود. این مواد می‌توانند افت اسلامپ را کاهش دهند که از نظر اجرایی اهمیت زیادی دارد.
• افزایش زمان گیرش به میزان بیش از 4 ساعت توصیه نمی‌شود. امروزه افزودنی‌های خاصی به بازار عرضه شده‌اند که زمان گیرش را بیش از 24 ساعت به تأخیر می‌اندازد اما این مواد با مشخصات استاندارد موجود تطابق ندارند.
• در بتن‌های حجیم مواد کندگیرکننده می‌توانند بدلیل کاهش سرعت هیدراسیون در ساعات اولیه، سرعت گرمازایی را کاهش دهند.
• در زمانی که مشکل ایجاد درز سرد بین لایه های بتن ریزی وجود دارد یکی از روش های رفع مشکل، افزایش زمان گیرش می‌باشد که با مصرف مواد دیرگیر حاصل می‌شود.
• کندگیری حاصله از مواد کندگیرکننده استاندارد، معمولاً مقاومت‌های بتن را پس از چند روز کاهش نمی‌دهد و گاه مقاومت های درازمدت ممکن است افزایش یابد و معمولاً به افزایش دوام نیز کمک می‌کند.
• با توجه به میزان کندگیری لازم، طرح مخلوط بتن و مقدار افزودنی کندگیرکننده باید مشخص شود. به هرحال مقدار مصرف باید در محدوده توصیه شده توسط تولید کننده باشد.
• مصرف بیش از حد کندگیرکننده ممکن است اخلال جدی در گیرش بوجود آورد که به آب انداختن و روان‌شدگی بتن می‌انجامد و ممکن است بتن را عملاً غیرقابل مصرف نماید.

 مواد مهندسی ایمن بتن (M.l.C CO.):

http://www.micgrouh.com

ما را شبکه های اجتماعی دنبال کنید

تلگرام : https://t.me/MICGROUH

اینستاگرام : https://instagram.com/_u/micgrouh?r=sun1

لینکدین : https://www.linkedin.com/in/mic-grouh-3243ab80

تسریع‌کننده‌های غیرکلریدی

تسریع‌کننده‌های غیرکلریدی

به دلیل محدودیت استفاده از تسریع‌کننده‌های کلریدی استفاده از افزودنی‌های تسریع‌کننده غیرکلریدی رو به افزایش است. معمولترین تسریع‌‌کننده‌های این دسته، فرمات کلسیم و تری‌اتانول‌آمین هستند که اغلب جهت خنثی کردن اثرات دیرگیرکنندگی افزودنی‌های کاهش‌دهنده آب استفاده می‌شوند. همچنین در مواردی که به دلیل مشکلات خوردگی استفاده از تسریع کننده‌های کلریدی مجاز نمی‌باشد از این تسریع‌کننده‌ها استفاده می‌شود.

اگرچه تعدادی از ترکیبات آلی دیگر مانند اوره، اسید اکسالیک، آمین‌ها و فرمالدئیدها هستند که زمان گیرش را در سیمان تسریع می‌کنند، اما از این ترکیبات به صورت تجاری به عنوان تسریع‌کننده استفاده نمی‌شود.

فرمات‌کلسیم، هیدراسیون فاز C₃S سیمان را تسریع می‌کند، اگر چه اثر آن مشابه کلرید کلسیم نمی‌باشد. تری‌اتانول‌آمین نیز هیدراسیون فاز C₃A را در سیمان تسریع می‌کند، گرچه هیدراسیون C₃S و C₂S را به تأخیر می‌اندازد، لذا اغلب بعنوان یک تسریع‌کننده گیرش مطرح است. همچنین از این ماده جهت خنثی کردن اثر دیرگیرکنندگی سایر افزودنی‌ها استفاده می‌شود.

از تسریع‌کننده‌های غیرکلریدی، متعلقات مربوط به اسیدهای کربوکسیلیک نیز در هیدراسیون سیلیکات‌های سیمان بصورت کاتالیزور عمل می‌کنند.

 

2-3-5- عوامل اصلی مؤثر بر مکانیزم اثر این مواد      

3-5-1- نوع، ترکیبات و مقدار افزودنی

اثر تسریع‌کننده‌ها بستگی زیادی به ترکیبات شیمیایی و مقدار مصرف آنها دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌شود.

 

 

 

الف) کلرید کلسیم

همانطور که گفته شد کلرید کلسیم در افزایش مقاومت اولیه و کاهش زمان گیرش اولیه و نهایی بسیار مؤثر است. مقدار بهینه مصرف کلرید کلسیم در بتن غیرمسلح بین 1 تا 4 درصد وزنی سیمان است، اگرچه توصیه می‌شود که مقدار مصرف آن به ٪2 وزنی سیمان محدود شود.

این ماده علاوه بر تأثیر روی زمان گیرش، اثرات جانبی نیز دارد که باید به آن توجه گردد. اضافه کردن کلرید کلسیم مقدار کارایی بتن را افزایش می‌دهد و مقدار آب لازم را برای رسیدن به یک اسلامپ مشخص در مقایسه با یک مخلوط شاهد کاهش می‌دهد. همچنین مقدار آب‌انداختگی را کاهش می‌دهد. هرچند مقدار تأثیر آن بر روی بتن به مقدار مصرف، نوع سیمان و دمای مخلوط دارد، مصرف آن تا حداکثر 2 درصد، بر روی مقدار هوای بتن اثری ندارد.

اضافه کردن این افزودنی معمولاً بر روی مقاومت درازمدت اثری ندارد، اما گاهی باعث کاهش مقاومت در درازمدت بخصوص در دمای زیاد می‌گردد.

بدلیل ایجاد پتانسیل خوردگی توسط این افزودنی، مصرف آن به وسیله اکثر آیین‌نامه‌ها ممنوع گردیده است. در آیین‌نامه بتن ایران (آبا) نیز مصرف آن تنها در بتن بدون میلگرد مجاز دانسته شده است. 

ب) فرمات کلسیم

فرمات کلسیم نیز مقاومت اولیه را افزایش می‌دهد و زمان گیرش را تسریع می‌کند. گرچه تأثیر آن به مراتب کمتر از کلرید کلسیم می‌باشد و مصرف زیادتر آن جهت حصول به عملکرد مشابه با کلرید کلسیم نیاز است. فرمات کلسیم گاهی با بعضی مواد مانند نیتریت سدیم ترکیب می‌شود تا کسب توسعه مقاومتی اولیه را بیشتر کند. عملکرد این نوع افزودنی تسریع کننده به شدت تحت تأثیر نوع سیمان مصرفی است (به دلیل اثر SO₃ موجود در سیمان برای عملکرد این ماده). مطالعات نشان داده است که باید نسبت C₃A به SO₃ بزرگتر از 4 باشد تا فرمات کلسیم به عنوان یک تسریع کننده مؤثر عمل کند.

 

ج) تری‌اتانول‌آمین

این ماده بعنوان یک تسریع‌کنندگی گیرش استفاده می‌شود و عملکرد آن در سرعت بخشیدن بر گیرش حتی مؤثرتر از کلرید کلسیم است. گاه  مقدار آن در مقایسه با کلرید کلسیم می‌تواند اثر مشابهی با آن در تسریع زمان گیرش ایجاد کند. مقدار مصرف 1/0 تا 5/0 درصد آن (درصد وزنی سیمان) باعث می‌شود تا گیرش به سرعت رخ دهد. همچنین با افزایش مقدار مصرف آن مقاومت کاهش می‌یابد.

د) نیترات کلسیم

نیترات کلسیم زمان گیرش را تسریع می‌کند و اثر متوسطی بر روی سخت‌شدگی دارد.

ه) نیتریت کلسیم

نیتریت کلسیم یک ماده تسریع کننده گیرش و سخت‌شدگی می‌باشد.

و) تیوسیانات سدیم

این ماده بعنوان یک تسریع کننده مقاومت مطرح است و در تسریع زمان گیرش اثر چندانی ندارد.

ز) تیوسولفات کلسیم

این ماده دارای اثر تسریع‌کنندگی در توسعه مقاومتی است و عملکرد بهتری در مقایسه با نمک های سدیم مشابه خود دارد.

ج) کربنات سدیم و پتاسیم

این مواد در مقادیر مصرف بیشتر از 1/0٪ (درصد وزنی سیمان) بعنوان تسریع کننده زمان گیرش عمل می‌کنند.

ط) کربنات لیتیم

این ماده نیز تنها بعنوان یک تسریع‌کننده زمان گیرش عمل می کند.

ی) اسید کربوکسیلیک

این مواد بعنوان تسریع‌کننده زمان گیرش و افزایش دهنده نرخ کسب مقاومت مورد استفاده هستند.

 

2-3-5-2- اثر نوع سیمان

اثر تسریع‌کننده‌ها به ترکیب شیمیایی سیمان مصرفی بخصوص مقدار گچ موجود در آن بستگی دارد. بطور مثال کلرید کلسیم در سیمان‌های پرتلند معمولی بسیار مؤثرتر از سیمان‌های زودگیر عمل می‌کند. همچنین کلرید کلسیم دارای اثر تسریع‌کنندگی در هیدراسیون سیمان پوزولانی می‌باشد. در سیمان‌های سرباره‌ای کلرید کلسیم در دماهای زیاد دارای اثر تسریع‌کنندگی است.

تسریع‌کننده فرمات کلسیم نیز در سیمان‌های پرتلند دارای مقدار کم گچ دارای اثر تسریع‌کنندگی در مقاومت است و تنها در سیمان‌هایی مؤثر عمل می‌کند که نسبت C₃A به SO₃ بزرگتر از 4 باشد.

 

2-3-5-3- دما

دما نیز نمی‌تواند اثر قابل توجهی در عملکرد تسریع کننده‌ها داشته باشد. بطور مثال تحقیقات نشان داده است که اثر تسریع کنندگی کلرید کلسیم در دمای 0 تا 5 درجه سلسیوس بیشتر از دمای ˚20 درجه سلسیوس است.

 

2-3-6- اثرات

2-3-6-1- بتن تازه

الف) کارایی

تسریع کننده‌ها دارای اثر قابل ملاحظه‌ای بر روی کارایی نیستند. اگرچه بعضی از تسریع کننده‌ها مانند کلرید کلسیم مقدار کارایی را به مقدار ناچیزی افزایش می‌دهد و مقدار نیاز آب را برای حصول به یک کارایی مشابه با بتن شاهد به مقدار کمی کاهش می‌دهد.

 

 

 

ب) سفت شدن

تسریع کننده‌ها زمان گیرش بتن را کاهش می‌دهند در نتیجه افت روانی به مقدار ناچیزی بیشتر از یک بتن شاهد خواهد بود.

 

2-3-6-2- مرحله گیرش

الف) زمان گیرش

تسریع کننده‌ها زمان گیرش بتن را کاهش می‌دهند. بعضی از انواع تسریع کننده‌ها مانند کلرید کلسیم زمان گیرش اولیه و ثانویه را بطور قابل توجهی کاهش می‌دهند.

 

ب) دمای هیدراسیون

تسریع کننده‌ها نرخ هیدراسیون سیمان را افزایش می‌دهند و لذا نرخ گرمای آزاد شده افزایش می‌یابد.

 

ج) آب انداختگی

تسریع کننده‌ها به دلیل اینکه باعث می‌شوند واکنش‌های هیدراسیون و زمان مرحله گیرش سریع‌تر رخ دهد، لذا نرخ و مقدار آب انداختگی را کاهش می‌دهند.

 

د) جمع‌شدگی خمیری:

در اثر مصرف تسریع کننده تقلیل می‌یابد، اما باعث افزایش ترک‌خوردگی خمیری بتن می‌شود.

 

 

 

3-6-3- مرحله سخت شدن

الف) گرمای هیدراسیون

معمولاً تسریع کننده‌ها نرخ گرمای هیدراسیون را در سنین اولیه سخت شدن افزایش می‌دهند. اما کل گرمای ناشی از هیدراسیون در مقایسه با بتن شاهد تقریباً یکسان خواهد بود.

 

ب) توسعه مقاومتی

اصلی ترین مزیت استفاده از تسریع کننده‌ها توسعه زیاد مقاومت در سنین اولیه است.

مواد مهندسی ایمن بتن (M.l.C CO.):
http://www.micgrouh.com/78-%D8%A7%D9%81%D8%B2%D9%88%D8%AF%D9%86%DB%8C-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A8%D8%AA%D9%86/154-grout-prepared.html
ما را شبکه های اجتماعی دنبال کنید
تلگرام : https://t.me/MICGROUH
اینستاگرام : https://instagram.com/_u/micgrouh?r=sun1
لینکدین : https://www.linkedin.com/in/mic-grouh-3243ab80

 

تسریع‌کننده‌های گیرش و سخت‌شدگی

2-3-

2-3-1- تعریف

تسریع‌کننده‌های گیرش و سخت‌شدگی موادی هستند که نرخ کسب مقاومت بتن را در سنین اولیه افزایش می‌دهند و یا زمان گیرش را کاهش می‌دهند و یا هر دو اثر را ایجاد می‌کنند.

 

2-3-2- مقدمه

تسریع‌کننده‌ها، اولین بار در عملیات بتن‌ریزی در هوای سرد مورد استفاده قرار گرفتند. اما اکنون در کلیه شرایطی که کاهش زمان گیرش و کسب مقاومت اولیه نیاز باشد استفاده می‌شوند. همچنین در بتن ریزی در هوای سرد، زودگیرکننده‌ها می‌توانند زمان گیرش را به حالت عادی‌تر برگردانند و از کاهش شدید مقاومت اولیه تا حدودی جلوگیری نمایند و مدت عمل‌آوری و قالب‌برداری را کاهش دهند.

در ساخت قطعات پیش‌ساخته و پیش‌تنیده برای افزایش مقاومت اولیه و قالب‌برداری یا اعمال پیش‌تنیدگی بویژه در قطعات پیش‌کشیده می توان از این افزودنی‌ها را بکار برد.

نکته‌ای که باید به آن توجه شود این است که این مواد نقطه انجماد آب داخل بتن را به میزان چشمگیری کاهش نمی‌دهند و لذا اطلاق نام افزودنی "ضد یخ" به آنها کاملاً غلط می‌باشد.

اغلب تسریع‌کننده‌های سخت‌شدگی مقاومت اولیه را بهبود می‌بخشند، زیرا نرخ هیدراسیون C₂S , C₃S را افزایش می‌دهند. این مواد تأثیری در مقاومت درازمدت بتن ندارند مگر در صورتیکه با مواد کاهش دهنده آب ترکیب شده باشند.

 

2-3-3- ترکیب

مواد مورد استفاده بعنوان تسریع‌کننده‌های بتن شامل هیدروکسیدهای قلیایی، سیلیکات‌ها، فلوروسیلیکات‌ها، نیتریت کلسیم، نیترات کلسیم، تیوسولفات سدیم یا کلسیم، تیوسیانات سدیم یا کلسیم، کلرید آلومینیوم، پتاسیم، کربنات لیتیم یا سدیم، کلرید سدیم، کلرید کلسیم و ترکیبات آلی مانند تری اتانول آمین، فرمالدئید و فرمات کلسیم هستند.

تا چندی پیش کلریدکلسیم یا تسریع کننده‌هایی که کلریدکلسیم یکی از اجزاء اصلی ترکیبات آن بود، بعنوان اصلی‌ترین مواد افزودنی تسریع کننده مورد استفاده قرار گرفت. کلریدکلسیم بعلت مزایای زیادی که در افزایش نرخ کسب مقاومت اولیه و کاهش زمان گیرش دارد، بعنوان رایج‌ترین تسریع‌کنندگی گیرش مطرح بود. در طی سالهای اخیر به دلیل شناخت اثر وجود یون کلرید در بتن مسلح بر روی خوردگی میلگردها، تسریع‌کننده‌های دیگر غیرکلریدی بر پایه فرمات کلسیم، نیتریت کلسیم، نیترات کلسیم، تیوسیانات سدیم یا کلسیم یا تری‌اتانول‌آمین رواج یافتند که مشکلات خوردگی را ایجاد نمی‌کنند. همچنین مواد آلی محلول در آب متعلق به اسیدهای کربوکسیلیک نیز دسته دیگری از این مواد هستند. با این توضیحات می‌توان تسریع‌کننده‌ها را به دو دسته اصلی تقسیم نمود.

1- تسریع‌کننده‌های با پایه کلریدی

2- تسریع‌کننده‌های غیرکلریدی

اگرچه در بعضی از منابع، تقسیم‌بندی دیگری وجود دارد که این مواد را به 4 دسته اصلی شامل نمک‌های محلول غیرآلی، ترکیبات محلول آلی، افزودنی‌های با گیرش سریع و آنی مخصوص بتن پاشیدنی و افزودنی‌های جامد متفرقه دسته‌بندی کرده است. با توجه به اینکه از نمک‌های حلال غیرآلی بیشتر از کلرید کلسیم استفاده می‌شود، لذا دسته‌بندی کلی تسریع‌کننده‌ها با پایه کلریدی و غیرکلریدی جامع‌تر است.

 

2-3-4-مکانیزم

2-3-4-1- تسریع‌کننده‌های با پایه کلریدی

کلریدکلسیم معمول‌ترین و اصلی‌ترین تسریع‌کننده‌ها است. از این ماده اولین بار در سال 1885 در بتن استفاده شد. از آن به بعد این تسریع‌کننده‌ به تنهایی یا به عنوان یک ترکیب اصلی در دیگر تسریع‌کننده‌ها بطور وسیعی کاربرد پیدا کرد. اثر تسریع‌کنندگی کلریدکلسیم بر روی سیمان، اساساً مربوط به اثر آن بر روی فاز C₃S می‌باشد. کلرید کلسیم فقط نرخ هیدراسیون مواد معدنی سیمان را اصلاح نمی‌کند، بلکه ممکن است با آن نیز ترکیب شود و لذا بر روی خواص مقاومت، ترکیبات شیمیایی، سطح و تخلخل محصولات هیدراسیون نیز اثر بگذارد. افزایش مقاومت در سنین اولیه با افزایش مقدار محصولات هیدراسیون ایجاد می‌شود. کلرید کلسیم همچنین نرخ هیدراسیون C₂S را تسریع می‌کند. اگر چه مکانیزم تأثیر آن مشابه با اثر آن بر روی C₃S است، اما فعالیت آن بر روی C₂S بسیار جزئی و با سرعت بسیار کمتر صورت می‌گیرد و لذا معمولاً این اثر در نظر گرفته نمی‌شود.

همچنین کلریدکلسیم واکنش بین C₃A و گچ را نیز تسریع می‌کند. بعد از اینکه گچ در واکنش با C₃A مصرف گردید، کلرید کلسیم با C₃A وارد واکنش می‌شود و به شکل کلرورآلومینات در می‌آید. اثر کلرید کلسیم بر روی هیدراسیون C₄AF نیز مشابه اثر آن بر روی C₃A است.

مواد مهندسی ایمن بتن (M.l.C CO.):
http://www.micgrouh.com/78-%D8%A7%D9%81%D8%B2%D9%88%D8%AF%D9%86%DB%8C-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A8%D8%AA%D9%86/154-grout-prepared.html
ما را شبکه های اجتماعی دنبال کنید
تلگرام : https://t.me/MICGROUH
اینستاگرام : https://instagram.com/_u/micgrouh?r=sun1
لینکدین : https://www.linkedin.com/in/mic-grouh-3243ab80