انواع افزودنی های بتن
در این پست به طور اختصاصی به سراغ بررسی انواع افزودنی های بتن رفته ایم. همانطور که میدانید و یا باید اطلاع داشته باشید، در زمان تهیه بتن، باید از افزودنی های خاصی استفاده کرد. برای بتن علاوه بر آب و سیمان و شن و ماسه باید افزودنی بتن مثل ضدیخ بتن، روان کننده بتن و… تهیه کرد. افزودنی های دیگری برای بتن وجود دارد که هر کدام ویژگی های بتن را تقویت میکند. “چاشنی‌های بتن” یا هما افزودنی های بتن، نقش فوق‌العاده‌ای در بهبود خواص بتن تازه و سخت‌شده ایفا می‌کنند.
چرا به افزودنی بتن نیاز داریم؟
تصور کنید قصد دارید یک سازه عظیم را در دمای بسیار بالا بسازید، یا بتنی نیاز دارید که بسیار روان باشد تا به راحتی در قالب‌های پیچیده جای بگیرد. شاید هم می‌خواهید عمر یک پل بتنی را دهه‌ها افزایش دهید. در اینجاست که افزودنی های بتن وارد عمل می‌شوند و هر کدام با هدف خاصی به ترکیب بتن اضافه می‌شوند.
هدف اصلی استفاده از افزودنی بتن:
بهبود کارایی بتن تازه: یعنی کمک می‌کنند بتن راحت‌تر مخلوط، حمل، ریخته و متراکم شود، بدون اینکه آب زیادی به آن اضافه کنیم. کیفیت بتن به افزودنی ها وابسته است.
افزایش دوام و پایداری بتن سخت‌شده: بتن را در برابر عوامل مخرب محیطی مانند رطوبت، یخ‌زدگی و مواد شیمیایی مقاوم‌تر می‌کنند.
کنترل زمان گیرش: می‌توانند فرآیند سفت شدن بتن را کند یا تند کنند، که برای پروژه‌های با محدودیت زمانی بسیار مهم است. می‌توانیم با دیرگیرکننده‌ها، زمان سفت شدن بتن را در هوای گرم یا برای حمل طولانی به تأخیر بیندازیم.
کاهش مصرف سیمان: برخی افزودنی‌ها با بهبود خواص بتن، به ما اجازه می‌دهند تا از مقدار کمتری سیمان استفاده کنیم که هم از نظر اقتصادی و هم زیست‌محیطی مزیت دارد.
بتن مقاوم‌تر و بادوام‌تر: افزودنی‌ها به بتن سخت‌شده کمک می‌کنند تا مقاومت بیشتری داشته باشد (با کاهش آب مورد نیاز)، در برابر عوامل مخرب محیطی (مثل یخ‌زدگی، نفوذ آب و خوردگی) مقاوم‌تر شود و ترک‌خوردگی آن کاهش یابد.
کاهش هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی: افزودنی‌ها می‌توانند با کاهش مصرف سیمان (که هم اقتصادی است و هم تولید آن کربن زیادی دارد) و افزایش طول عمر سازه‌ها (کاهش نیاز به تعمیر)، به صرفه‌جویی در هزینه‌ها و حفاظت از محیط زیست کمک کنند.
انواع افزودنی بتن
افزودنی بتن کاهنده آب
افزودنی بتن کاهنده آب، که اغلب به آن روان کننده بتن نیز گفته می‌شود، ماده‌ای شیمیایی است که با افزودن آن به مخلوط بتن، می‌توان بدون افزایش مقدار آب، روانی و کارایی بتن را به طور چشمگیری افزایش داد. این افزودنی با پخش کردن ذرات سیمان و کاهش کشش سطحی آب، باعث می‌شود مخلوط بتن، همگن‌تر و قابل پمپ‌تر شود. نتیجه آن بتنی با مقاومت بیشتر و دوام بالاتر است، زیرا با کاهش نسبت آب به سیمان، ساختار بتن متراکم‌تر می‌شود و فضاهای خالی کمتری خواهد داشت. در مطلبی جداگانه در مورد پمپ بتن توضیح داده ایم.
افزودنی بتن روان کننده
افزودنی بتن روان کننده، که گاهی به عنوان فوق روان کننده نیز شناخته می‌شود، نوع پیشرفته‌ای از افزودنی‌های کاهنده آب است که قابلیت کاهش مصرف آب را تا ۳۰ درصد یا حتی بیشتر دارد، در حالی که روانی بتن را به شدت افزایش می‌دهد. این افزودنی به مهندسان اجازه می‌دهد تا بتنی با اسلامپ بالا (یعنی بسیار روان و خودتراکم) تولید کنند که برای پر کردن قالب‌های پیچیده، بتن ریزی در مکان‌های دشوار یا ساخت بتن‌های با مقاومت فوق‌العاده بالا ایده‌آل است. این افزایش روانی بدون نیاز به افزودن آب اضافی، به حفظ نسبت آب به سیمان و در نتیجه افزایش مقاومت و دوام بتن کمک میکند.
افزودنی بتن دیرگیر کننده
افزودنی بتن دیرگیر کننده، ماده‌ای است که فرآیند هیدراتاسیون سیمان و در نتیجه زمان گیرش اولیه بتن را به تأخیر می‌اندازد. استفاده از این افزودنی در شرایطی که دمای محیط بالاست (جلوگیری از گیرش سریع بتن پیش از موعد)، برای حمل بتن در مسافت‌های طولانی، یا زمانی که نیاز به زمان بیشتری برای جاگذاری و تسطیح بتن در قالب‌های بزرگ وجود دارد، بسیار مفید است. این تأخیر در گیرش، فرصت کافی برای انجام صحیح عملیات بتن‌ریزی را فراهم میکند، بدون اینکه بر مقاومت نهایی بتن تأثیر منفی بگذارد.
افزودنی بتن زودگیر کننده
افزودنی بتن زودگیر کننده، دقیقاً برعکس دیرگیرکننده‌ها عمل میکند و سرعت هیدراتاسیون سیمان و در نتیجه زمان گیرش اولیه و کسب مقاومت اولیه بتن را تسریع می‌بخشد. این نوع افزودنی به خصوص در هوای سرد، برای انجام تعمیرات اضطراری که نیاز به بازگشایی سریع مسیر یا سازه است، یا برای کاهش زمان مورد نیاز برای قالب‌برداری، کاربرد فراوان دارد. با استفاده از زودگیرکننده‌ها، بتن در مدت زمان کوتاه‌تری به مقاومت قابل قبولی دست می‌یابد که به سرعت بخشیدن به روند ساخت و ساز کمک میکند.
افزودنی بتن حباب ساز
افزودنی بتن حباب ساز، با ایجاد میلیون‌ها حباب بسیار ریز، مجزا و یکنواخت هوا در مخلوط بتن، مقاومت بتن سخت شده را در برابر چرخه‌های مکرر یخ‌زدگی و ذوب شدن (آب و هوای سرد) به طرز چشمگیری افزایش می‌دهد. این حباب‌ها به عنوان فضاهای انبساطی برای آبی که در اثر یخ‌زدگی منبسط می‌شود، عمل کرده و از ایجاد ترک و تخریب بتن جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این، حباب‌سازها می‌توانند کارایی بتن تازه را نیز بهبود بخشند و کمی باعث کاهش جدایی دانه‌ها شوند.
افزودنی بتن قوام آور
افزودنی بتن قوام آور، که به عنوان افزودنی‌های پایدارکننده نیز شناخته می‌شوند، برای بهبود پایداری و انسجام مخلوط بتن تازه، به ویژه بتن‌های خودتراکم یا بتن‌هایی با میزان زیاد مواد ریزدانه، استفاده می‌شوند. این افزودنی‌ها با جلوگیری از پدیده جدایی دانه‌ها (جدا شدن شن و ماسه از سیمان و آب) و آب انداختگی (بالا آمدن آب به سطح بتن)، به حفظ همگنی مخلوط کمک می‌کنند و در نهایت منجر به تولید بتنی با کیفیت و یکنواخت می‌شوند که ظاهر سطح آن نیز بهبود می‌یابد.
افزودنی بتن آب بند یا نم بند
افزودنی بتن آب بند یا نم بند، مواد شیمیایی هستند که با کاهش نفوذپذیری بتن، آن را در برابر نفوذ آب، رطوبت و سایر مایعات مقاوم می‌کنند. این افزودنی‌ها می‌توانند با پر کردن منافذ مویینه در ساختار بتن یا با ایجاد یک خاصیت آبگریز در دیواره این منافذ، جلوی حرکت آب را بگیرند. استفاده از افزودنی‌های آب بند در ساخت مخازن آب، زیرزمین‌ها، سدها و هر سازه‌ای که در تماس دائم با رطوبت است، برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از نفوذ آب و افزایش دوام سازه ضروری است.
افزودنی بتن کاهنده جمع شدگی
افزودنی بتن کاهنده جمع شدگی، به منظور کاهش انقباض و جمع شدگی حجمی بتن در مراحل اولیه و نهایی سخت شدن، به آن اضافه می‌شود. جمع شدگی بتن می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌هایی شود که هم زیبایی سازه را تحت تأثیر قرار می‌دهند و هم می‌توانند راهی برای نفوذ عوامل مخرب به داخل بتن باشند. این افزودنی‌ها با تغییر کشش سطحی آب در منافذ بتن یا با مکانیزم‌های دیگر، به کنترل و به حداقل رساندن این ترک‌ها کمک کرده و دوام و ظاهر بتن را بهبود می‌بخشند.
افزودنی بتن کاهنده خورندگی
افزودنی بتن کاهنده خورندگی، با هدف محافظت از آرماتورهای فولادی داخل بتن در برابر زنگ زدگی و خوردگی به مخلوط بتن اضافه می‌شوند. در محیط‌های حاوی کلراید (مثل بتن در معرض آب دریا یا نمک‌های یخ‌زدا) یا کربناتاسیون، یون‌های مهاجم می‌توانند به فولاد داخل بتن رسیده و باعث خوردگی آن شوند. این افزودنی‌ها با ایجاد یک لایه محافظ روی آرماتور، یا با تثبیت یون‌های کلراید، یا با افزایش pH بتن، از فرآیند خوردگی جلوگیری کرده و طول عمر سازه‌های بتن آرمه را به شدت افزایش می‌دهند.
افزودنی بتن گاز ساز
افزودنی بتن گاز ساز، با ایجاد حباب‌های گازی کنترل شده در خمیر سیمان، باعث کاهش چگالی بتن و در نتیجه تولید بتن سبک گازی یا بتن متخلخل می‌شوند. این افزودنی‌ها معمولاً شامل پودر آلومینیوم هستند که با واکنش با ترکیبات قلیایی سیمان، گاز هیدروژن تولید می‌کنند. حباب‌های گازی حاصل، فضاهای خالی را در بتن ایجاد می‌کنند که علاوه بر کاهش وزن سازه، خاصیت عایق حرارتی و صوتی بتن را نیز بهبود می‌بخشند.
افزودنی بتن پاششی
افزودنی بتن پاششی (شاتکریت)، موادی هستند که برای بهبود چسبندگی، کاهش برگشت مصالح (rebound) و تسریع گیرش بتن پاشیده شده (شاتکریت) به کار می‌روند. این افزودنی‌ها کمک می‌کنند تا بتن یا ملات بتواند به سرعت به سطوح عمودی و سقفی بچسبد و مقاومت اولیه خود را به سرعت کسب کند. این ویژگی‌ها برای تثبیت شیب‌ها، پوشش تونل‌ها، یا ترمیم سازه‌ها که نیاز به سرعت و چسبندگی بالا دارند، حیاتی است.
افزودنی بتن عمل آوری
افزودنی بتن عمل آوری، که به عنوان ترکیبات عمل آوری بتن نیز شناخته می‌شوند، موادی هستند که پس از بتن‌ریزی بر روی سطح بتن تازه پاشیده می‌شوند تا با ایجاد یک لایه نازک و نفوذناپذیر، از تبخیر سریع آب سطحی بتن جلوگیری کنند. این لایه محافظتی، امکان هیدراتاسیون کامل سیمان را فراهم میکند و به بتن کمک میکند تا مقاومت و دوام مورد نظر خود را به دست آورد و از ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی در اثر خشک شدن سریع جلوگیری میکند.
فرآورده‌های میکروسیلیسی بتن
فرآورده‌های میکروسیلیسی بتن، مجموعه‌ای از مواد افزودنی هستند که با هدف بهبود چشمگیر خواص مکانیکی و دوام بتن به آن اضافه می‌شوند. هسته اصلی این فرآورده‌ها میکروسیلیس (دوده سیلیسی) است که یک پوزولان فوق‌العاده ریز و فعال است و با واکنش با هیدروکسید کلسیم آزاد شده از سیمان، ژل چسبنده سیلیکات کلسیم تولید میکند. استفاده از این فرآورده‌ها در بتن منجر به افزایش چشمگیر مقاومت فشاری، خمشی و کششی، کاهش شدید نفوذپذیری (مقاومت در برابر نفوذ آب، یون کلر و سولفات‌ها)، افزایش دوام در برابر چرخه‌های یخبندان و ذوب، بهبود مقاومت سایشی و در نتیجه افزایش طول عمر سازه‌های بتنی، به ویژه در محیط‌های خورنده و شرایط سخت می‌شود.
افزودنی بتن بازدارنده خوردگی: محافظی برای آرماتورها
خوردگی فولاد در سازه‌های بتن مسلح یکی از مشکلات رایج و جدی است که می‌تواند طول عمر و ایمنی سازه را به خطر بیندازد. این مشکل به ویژه در محیط‌هایی با رطوبت بالا، نزدیک به آب شور (مانند اسکله‌ها و پل‌های دریایی)، در معرض فیوم‌های صنعتی و به خصوص در حضور یون‌های کلراید (که از نمک‌های یخ‌زدا یا آب دریا نفوذ می‌کنند) تشدید می‌شود. برای مقابله با این پدیده مخرب، از افزودنی‌های بتن بازدارنده خوردگی استفاده می‌شود. این افزودنی‌ها با ایجاد یک لایه محافظ بر روی سطح فولاد، یا با خنثی کردن عوامل خورنده، فرآیند زنگ‌زدگی آرماتورها را به تأخیر انداخته یا متوقف می‌کنند.
از رایج‌ترین انواع این افزودنی‌ها می‌توان به سدیم بنزوات، سدیم نیترات و سدیم نیتریت اشاره کرد که هر کدام با مکانیزم‌های خاص خود به محافظت از آرماتورها در دل بتن کمک کرده و دوام سازه را در شرایط نامساعد محیطی به شکل چشمگیری افزایش می‌دهند.
برای اینکه در مورد بتن، افزودنی های بتن، استانداردها، قوانین و عملیات بتن ریزی آشنا شوید ۲ کتاب به شما پیشنهاد میکنیم. اولین، مبحث نهم مقررات ملی و دومی، آیین نامه بتن ایران است که خودش در ۴ جلد بیرون آمده است.
افزودنی‌های معدنی خنثی و رنگدانه‌های بتن: جادوی رنگ و بافت
در دنیای بتن، افزودنی‌ها فقط برای افزایش مقاومت و دوام نیستند؛ گاهی هدف اصلی، زیبایی و تغییر ظاهر است. اینجا است که افزودنی‌های معدنی خنثی و رنگدانه‌ها وارد میدان می‌شوند. این مواد، بر خلاف سایر افزودنی‌ها، به طور مستقیم در واکنش‌های شیمیایی بتن شرکت نمی‌کنند و خواص مکانیکی آن را تغییر نمی‌دهند؛ هدف اصلی آن‌ها ایجاد تنوع رنگی و بهبود بافت سطحی بتن است.
این افزودنی‌ها عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شوند:
رنگدانه‌ها:
این مواد، چه از نوع طبیعی (مانند اکسید آهن) و چه مصنوعی (مثل دی اکسید تیتانیوم که برای سفید کردن بتن به کار می‌رود و طیف وسیعی از رنگدانه‌های سنتزی)، به مخلوط بتن اضافه می‌شوند تا آن را به رنگ دلخواه درآورند. این رنگدانه‌ها باید مقاوم به قلیایی بودن بتن و نور خورشید باشند تا رنگ پایدار بماند.
پرکننده‌ها:
مانند پودر سنگ و میکروسیلیس، که برای پر کردن فضاهای خالی در بتن، بهبود دانه‌بندی و ایجاد سطحی یکنواخت‌تر و متراکم‌تر استفاده می‌شوند. اگرچه میکروسیلیس عمدتاً به عنوان یک پوزولان فعال شناخته می‌شود که مقاومت و دوام بتن را افزایش می‌دهد، اما در مقادیر کم می‌تواند نقش یک پرکننده عالی را نیز ایفا کند و به بهبود بافت و ظاهر بتن کمک کند.
مطلب مرتبط را بخوانید: راهنمای خرید بتن آماده
مواد چسباننده جایگزین سیمان در بتن: نگاهی به مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
در صنعت ساخت‌وساز نوین و به منظور افزایش پایداری و بهبود خواص بتن، مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، استفاده از انواع مواد چسباننده جایگزین سیمان را مجاز دانسته است. این مواد که نقش مکمل یا حتی کاهنده سیمان را ایفا می‌کنند، به بتن ویژگی‌های خاصی می‌بخشند و به کاهش اثرات زیست‌محیطی تولید سیمان نیز کمک می‌کنند. بر اساس این مبحث، مهمترین مواد جایگزین سیمان و استانداردهای مرتبط با آن‌ها عبارتند از:
انواع مواد چسباننده جایگزین سیمان:
پوزولان‌های طبیعی: این مواد، که اغلب منشأ آتشفشانی دارند، در حضور آب با هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش داده و ترکیبات چسبنده تولید می‌کنند. استفاده از آن‌ها باید مطابق با استاندارد ملی ۳۴۳۳ باشد.
دوده سیلیسی (میکروسیلیس): یک پوزولان فوق‌العاده فعال و ریز است که با پر کردن فضاهای خالی میکروسکوپی و ایجاد واکنش‌های پوزولانی، مقاومت و دوام بتن را به شدت افزایش می‌دهد. استفاده از آن نیازمند رعایت استاندارد ملی ۱۳۲۷۸ است.
خاکستر بادی (Fly Ash): محصول جانبی نیروگاه‌های حرارتی زغال‌سنگ است که خواص پوزولانی دارد و به بهبود کارایی، کاهش حرارت هیدراتاسیون و افزایش دوام بتن کمک میکند. مطابقت با استاندارد ASTM C618 ضروری است.
متاکائولین (Metakaolin): یک پوزولان فرآوری شده با خلوص بالا از خاک رس کائولین است که به طور قابل توجهی نفوذپذیری و مقاومت بتن را بهبود می‌بخشد. استفاده از آن نیز باید طبق استاندارد ASTM C618 انجام شود.
سرباره (Slag): محصول جانبی صنایع فولاد است که دارای خواص سیمانی و پوزولانی است و به افزایش مقاومت درازمدت و دوام بتن، به ویژه در برابر حملات سولفاتی، کمک میکند. این ماده نیز باید با استاندارد ملی ۲۱۳۱۹ انطباق داشته باشد.
با جایگزینی بخشی از سیمان با این مواد، نه تنها می‌توان به تولید بتنی با خواص مکانیکی و دوام بهتر دست یافت، بلکه در راستای توسعه پایدار و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مرتبط با تولید سیمان نیز گام‌های موثری برداشته می‌شود.
انواع افزودنی‌های بتن: دسته‌بندی بر اساس استاندارد ASTM C-494
دنیای افزودنی‌های بتن گسترده است و برای دسته‌بندی آن‌ها، استانداردهای بین‌المللی مانند ASTM C-494 مرجع قرار می‌گیرند. این استاندارد، افزودنی‌ها را بر اساس عملکرد اصلی‌شان به هشت گروه اصلی تقسیم میکند، که هر یک ویژگی‌های خاصی به بتن می‌بخشند:
دسته‌بندی افزودنی‌ها طبق ASTM C-494:
تیپ A: کاهنده آب (Water-Reducer / روان کننده): این افزودنی‌ها بدون نیاز به افزایش آب، روانی و کارایی بتن را بهبود می‌بخشند.
تیپ B: کندگیر کننده (Retarder): زمان گیرش بتن را به تأخیر می‌اندازند، که برای بتن‌ریزی در هوای گرم یا حمل‌ونقل طولانی مفید است.
تیپ C: تندگیر کننده (Accelerator): سرعت گیرش و کسب مقاومت اولیه بتن را افزایش می‌دهند، ایده‌آل برای هوای سرد یا نیاز به قالب‌برداری سریع.
تیپ D: کاهنده آب و کندگیر کننده: ترکیبی از ویژگی‌های تیپ A و B را ارائه می‌دهند، یعنی هم روانی را افزایش می‌دهند و هم گیرش را به تأخیر می‌اندازند.
تیپ E: کاهنده آب و تندگیر کننده: این افزودنی‌ها نیز دو کاره هستند؛ هم روانی بتن را افزایش می‌دهند و هم سرعت گیرش آن را بالا می‌برند.
تیپ F: کاهنده قوی آب (High Range Water Reducer / فوق روان کننده): نسل پیشرفته‌تر کاهنده‌های آب هستند که می‌توانند میزان آب مورد نیاز بتن را به شدت کاهش دهند و در عین حال روانی فوق‌العاده‌ای به آن ببخشند.
تیپ G: کاهنده قوی آب و دیرگیر کننده: ترکیبی قدرتمند از فوق روان‌کنندگی و تأخیر در گیرش را فراهم می‌کنند.
تیپ S: افزودنی‌های با عملکرد خاص: این دسته شامل افزودنی‌هایی است که عملکردهای ویژه‌ای دارند و در دسته‌بندی‌های قبلی نمی‌گنجند؛ مانند افزودنی‌های حباب‌ساز، آب‌بند، کاهنده جمع‌شدگی و غیره.
افزودنی های بتن به طور خلاصه
افزودنی‌های بتن انواع مختلفی دارند که به شرح زیر می‌باشند:
مواد افزودنی کاهش دهنده آب
مواد افزودنی کندگیر کننده
مواد افزودنی فوق روان کننده
مواد افزودنی تندگیر کننده
مواد افزودنی حباب زا
مواد افزودنی پوزولانی
مواد افزودنی آب‌بند
مواد افزودنی گاز ساز
مواد افزودنی ضد حباب هوا
مواد افزودنی ضد انبساط سنگدانه‌های قلیایی
مواد افزودنی ضد آب شستگی
مواد افزودنی ملات
مواد افزودنی کاهنده جمع شدگی بتن
مواد افزودنی بازدارنده خوردگی
مواد افزودنی چسباننده
مواد افزودنی ضد قارچ، ضد باکتری و ضد عفونی‌کننده
مواد افزودنی رنگدانه بتنی
افزودنی‌های بتن، مواد شیمیایی یا معدنی هستند که به مخلوط بتن اضافه می‌شوند تا خواص آن را بهبود بخشند. این مواد می‌توانند کارایی بتن تازه را افزایش دهند، مقاومت و دوام بتن سخت‌شده را بالا ببرند، زمان گیرش آن را کنترل کنند و حتی به کاهش هزینه‌ها کمک کنند. امروزه، استفاده از افزودنی‌ها برای تولید بتن با کیفیت و متناسب با نیازهای پروژه‌های مدرن، به یک امر ضروری تبدیل شده است.
