افزودنی های بتن چیست؟ — معرفی ۷ نوع اصلی و ضرورت استفاده
در مهندسی عمران، «افزودنی بتن» (Admixture) به هر مادهای غیر از اجزای اصلی بتن شامل آب، سیمان و مصالح سنگی و همچنین الیاف گفته میشود که به مخلوط بتن یا ملات افزوده میشود و از طریق اثرات فیزیکی و شیمیایی، یک یا چند ویژگی بتن تازه یا سختشده را تغییر میدهد. افزودنیها قبل یا حین اختلاط بتن مورد استفاده قرار میگیرند تا خواصی مانند اسلامپ، زمان گیرش، مقاومت یا دوام بتن بهبود یابد. افزودنی های بتن چیست و چرا در صنعت ساختمان ضروریاند؟ در این مقاله با تعریف، تاریخچه، انواع و مزایای افزودنی های بتن طبق استانداردهای مهندسی عمران آشنا شوید.
تعریف افزودنی های بتن در استانداردهای مهندسی
در استانداردهای بینالمللی، افزودنی های بتن بهصورت دقیق طبقهبندی شدهاند. بهعنوان نمونه، در استاندارد ASTM C494 افزودنی های شیمیایی بتن در هفت گروه اصلی تعریف میشوند:
- نوع A: کاهنده آب
- نوع B: کندکننده زمان گیرش
- نوع C: شتابدهنده زمان گیرش
- نوع D: ترکیبی کاهنده آب و کندکننده
- نوع E: ترکیبی کاهنده آب و شتابدهنده
- نوع F: کاهنده آب فوقالعاده (سوپرپلاستیسایزر)
- نوع G: کاهنده آب فوقالعاده همراه با کندکننده زمان گیرش
هر یک از این افزودنیها عملکرد مشخصی دارند. برای مثال، افزودنی های کاهنده آب که اغلب از ترکیبات لیگنوسولفونات یا پلیکربوکسیلات ساخته میشوند، با پراکنده کردن ذرات سیمان و کاهش اصطکاک داخلی، موجب افزایش اسلامپ و کارایی بتن میشوند.
افزودنی های هوازا نیز با ایجاد میلیونها حباب هوای ریز و پایدار در بتن، کارایی و قابلیت پمپاژ را افزایش داده و مقاومت بتن را در برابر چرخههای ذوب و انجماد بهبود میبخشند. بهطور کلی، افزودنیها میتوانند مقاومت فشاری، دوام، نفوذپذیری، زمان گیرش و مقاومت در برابر خوردگی را بهطور مؤثری ارتقا دهند.
تاریخچه کاربرد افزودنیها در بتن
استفاده از افزودنی در بتن قدمتی هماندازه تاریخچه خود بتن دارد. هرچند مستندات دقیقی از مصرف اولیه افزودنیها وجود ندارد، اما شواهد تاریخی نشان میدهد که تمدنهای باستانی از مواد آلی مختلف برای اصلاح خواص ملات استفاده میکردند.
در تمدن روم باستان، موادی مانند شیر و چربی حیوانی به ملات افزوده میشد. در اروپا در قرون وسطی از سفیده تخممرغ و در چین از چسب برنج و عصاره درختان برای تنظیم ویژگیهای ملات بهره میبردند. همچنین در تمدنهای مایا و سایر اقوام آمریکای باستان، عصارههای گیاهی و مواد لاتکسی برای کنترل زمان گیرش به کار گرفته میشد.
با توسعه تولید سیمان پرتلند در قرن نوزدهم و بیستم، افزودنی های شیمیایی مدرن وارد صنعت بتن شدند. در دهه ۱۹۳۰ میلادی، افزودنی های کاهنده آب بر پایه لیگنوسولفونات بهعنوان نخستین افزودنی های شیمیایی بتن معرفی شدند.
در سال ۱۹۶۴، نسل اول سوپرپلاستیسایزرها در ژاپن و آلمان توسعه یافتند. این افزودنیها توانستند میزان آب مصرفی بتن را تا ۲۰ الی ۳۰ درصد کاهش دهند. در دهههای بعد، پلیکربوکسیلاتها بهعنوان نسل جدید افزودنی های فوق روانکننده معرفی شدند که کاهش آب تا ۳۰ الی ۴۰ درصد و حفظ اسلامپ طولانیمدت را امکانپذیر ساختند.
امروزه افزودنی های بتن بخش جداییناپذیر صنعت ساختوساز هستند و در اغلب بتنهای تولیدی مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین نقش افزودنیها در پایداری بتن و کاهش اثرات زیستمحیطی آن بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.
دلایل و ضرورت استفاده از افزودنی های بتن چیست؟
افزایش کارایی و اسلامپ بتن
افزودنی های کاهنده آب با کاهش اصطکاک داخلی بین ذرات سیمان، کارایی بتن را افزایش میدهند. این موضوع امکان افزایش اسلامپ بدون افزایش آب یا کاهش آب مصرفی بدون افت کارایی را فراهم میکند. افزودنی های هوازا نیز روانی بتن و قابلیت پمپاژ آن را بهبود میبخشند.
افزایش دوام و کاهش نفوذپذیری
کاهش نسبت آب به سیمان به کمک افزودنیها موجب افزایش چگالی بتن و کاهش تخلخل میشود. این امر دوام بتن را در برابر عوامل مخرب محیطی، سیکلهای یخبندان و حملات شیمیایی افزایش میدهد. همچنین افزودنی های مهارکننده خوردگی میتوانند از زنگزدگی میلگردها جلوگیری کنند.
کنترل زمان گیرش و سازگاری با شرایط اقلیمی
افزودنی های شتابدهنده در هوای سرد یا پروژههای سریع کاربرد دارند و موجب افزایش سرعت گیرش و کسب مقاومت اولیه میشوند. در مقابل، افزودنی های کندگیر در هوای گرم از گیرش زودرس بتن جلوگیری میکنند و امکان بتنریزی ایمنتری را فراهم میسازند.
افزایش مقاومت و کنترل ترکخوردگی
کاهش نسبت آب به سیمان به کمک افزودنی های کاهنده آب، موجب افزایش مقاومت فشاری بتن در سنین مختلف میشود. افزودنی های کاهنده جمعشدگی نیز نقش مهمی در کنترل ترکهای ناشی از خشکشدن بتن ایفا میکنند.
تولید بتنهای ویژه و پیشرفته
در تولید بتنهای پرمقاومت و بتن خودتراکم، افزودنیها نقش کلیدی دارند. بتنهای پرمقاومت با نسبت آب به سیمان بسیار پایین بدون استفاده از سوپرپلاستیسایزرها قابل تولید نیستند. همچنین بتن خودتراکم با ترکیب افزودنی های فوق روانکننده و اصلاحکننده ویسکوزیته، بدون نیاز به لرزش بهراحتی در قالب جریان مییابد.
در نهایت باید توجه داشت که افزودنیها جایگزین طراحی صحیح مخلوط، مصالح باکیفیت و اجرای اصولی نیستند، بلکه ابزاری برای بهینهسازی عملکرد بتن در شرایط مختلف محسوب میشوند.
منابع:
مطالب پیشنهادی:
- افزودنی فوق روانکننده بتن چیست؟ — راهنمای جامع
- پلی کربوکسیلات بتن — تعریف، کاربردها، مزایا و نکات فنی