درز انقباض (جمع شدگی) بتن چیست؟

1- درز انقباض 

درزهای انقباض برای حرکت یک دال یا دیوار در صفحه خودش، تعبیه می شوند و موجب می شوند که ترک های جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ترک های جمع شدگی حرارتی در محل های از پیش تعیین شده ای پدید آیند. درزهای انقباض (که گاهی به آن ها درزهای کنترل نیز می گویند) باید چنان اجرا شوند که انتقال بارهای عمود بر صفحه دال یا دیوار را میسر کنند. اگر از درزهای انقباض استفاده نشود یا چنانچه فاصله آنها در دالهای روی زمین یا در دیواره های با آرماتور بندی سبک بسیار زیاد باشد، وقتی جمع شدگی ناشی از خشک شدن یا حرارت باعث به وجود آمدن کشش بزرگتری نسبت به مقاومت کششی بتن شود، ترک های تصادفی بروز خواهد کرد. در ساختمان های با پلان منظمی که نسبت طول به عرض ساختمان از ۳ بیشتر است باید با ایجاد درز انقطاع آن را به مستطیل هایی تبدیل کرد که نسبت طول به عرض آن ها از ۳ بیشتر نباشد.

معمولا بتن، تحت جمع شدگی خمیری و خشک شدگی قرار می گیرد و چنانچه جمع شدگی تحت قید قرار بگیرد، بتن احتمالا ترک می خورد. برای جلوگیری از بروز ترکها در سطح بتن، درزهای انقباض تعبیه 

می شود. در مواردی که میلگرد به اندازه کافی در عضو بتنی در نظر گرفته شده باشد تا تنش های جمع شدگی را تحمل کند، نیاز به درز انقباض بتن نیست. در چنین مواردی، میلگرد از تشکیل ترک های قابل رویت جلوگیری می کند. منظور از ایجاد درزهای انقباض(کنترل یا جمع شدگی)، تعیین محل هایی از قبل پیش بینی شده برای بروز ترکه است. به عبارت دیگر، چنانچه درزهای انقباض در عضو بتنی ایجاد نگردد و یا در فواصل نادرست اجرا شود، ترک ها در محل های نامشخص به وجود می آیند.

با ایجاد درزهای انقباض، یک منطقه ضعیف ایجاد می گردد که ترک های جمع شدگی در همان محلات شکل می گیرند.

آشنایی با درز انقباض (جمع شدگی) 

ساخت درزهای انقباض دال های کف

برای ساخت درزهای انقباض دال های کف موارد زیر باید رعایت شوند:

الف) برای ساخت درزهای انقباض می توان از وسیله دستی لبه زن استفاده نمود. آره ماشینی، وسیله دیگری برای ساخت درزهای انقباضی است، ولی عمل برش هنگامی باید آغاز گردد که بتن سخت شده باشد، در غیر این صورت، باعث جابجایی سنگدانه ها می گردد. 

ایجاد درزهای انقباض در بتن تازه نیز با استفاده از نوارهای پلاستیکی، فلزی و چوبی امکان پذیر است. برای نصب نوارها، یک شیار به وسیله ماله و یا شیارزن در بتن تازه ایجاد کرده و سپس نوارها در آن شیار گذاشته می شود. پس از اتمام عملیات ایجاد درزها، باید با استفاده از ماده درزگیر، نسبت به پرداخت کردن درزها اقدام نمود. با پر کردن درزها، از لبه های درز محافظت شده و عبور ترافیک (آمد و شد) بدون اشکال انجام می گردد.

ب) فاصله درزهای انقباض معمولاً بین ۲۴ تا ۳۶ برابر ضخامت دال است. برای تعیین فاصله تقریبی درزها به جدول (۱) مراجعه شود. فاصله درزهای انقباض به اسلامپ، حداکثر اندازه سنگدانه شکل و بافت سطحی سنگدانه ها، نسبت آب به سیمان، عیار و نوع سیمان بستگی دارد و بهتر است فواصل درزها را به مراتب کمتر از جدول زیر در نظر گرفت.

جدول (۱) حداکثر فاصله درزهای انقباضی 

ضخامت دال (mm) 

اسلامپ 100 تا 150 میلیمتر- فواصل درزها (متر)* 

اسلامپ 100 تا 150 میلیمتر- فواصل درزها (متر) 

اسلامپ کمتر از 100 mm فواصل درزها (متر) 

حداکثر اندازه سنگدانه mm20

حداکثر اندازه سنگدانه بیش از mm20 

100

0/3 

4/2 

60/3 

125

90/3 

0/3 

50/4 

150

50/4 

60/3 

40/5 

175

40/5 

20/4 

30/6 

200

00/6 

80/4 

20/7 

225

90/6 

40/5 

10/8 

250

50/7 

00/6 

0/9 

شایان ذکر است، مقادیر اسلامپ ذکر شده برای بتن بدون استفاده از مواد افزودنی روان کننده یا فوق روان کننده است و چنانچه از بتن با مواد افزودنی استفاده گردد، اسلامپ قبل از استفاده از مواد افزودنی بتن است.

پ) برای انتقال بهتر نیرو در محل درزهای انقباض می توان از میلگرد (داول) در وسط ضخامت دال استفاده نمود. مشخصات میلگرد در جدول (۲)، ارائه شده است. در هنگام تعبیه باید دقت نمود تا میلگرد به بتن پیوستگی نداشته باشد.

جدول (۲) فواصل میلگردها در درزهای 

فواصل میلگرد (mm) 

طول میلگرد (mm) 

قطر میلگرد (mm) 

ضخامت دال (mm) 

300

400

20

150-120 

300

460

25

200-180 

300

460

35

280-230 

ت) برای تراکم سطح دال های کوچک می توان از دستگاه ویبره استفاده کرد، اما برای سطوح وسیع توصیه می شود که با استفاده از یک تی فولادی که بر روی آن ویبره متصل است، عملیات تراکم اجرا گردد.

ث) یک دوش مناسب برای ساخت دال، به روش نداری موسوم است. براساس این روش، ابتدا عرض دال به چند نوار طولی تقسیم می گردد و قالبها نصب می گردند. سپس بتن به صورت نوارهای یک در میان ریخته می شود. پس از بتن ریزی سری اول نوارهای طولی، قالب ها باز می شوند و خود نوارهایی که بتن ریزی شده اند به صورت قالب برای نوارهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. درزهای انقباض در حد فاصل نوارها اجرا می گردد.

ج) توصیه می شود هنگامی که بتن تازه است، درز انقباض (برای جمع شدگی خمیری) اجرا گردد، زیرا اگر بتن سخت شود باید از وسایلی مانند اره برقی برای ایجاد درز استفاده کرد. بر همین اساس در زمانی که بتن تازه است با گذاشتن یک نوار چوبی یا فلزی در محل مورد نظر می توان درز را ایجاد کرد. ایجاد درز در بتن سخت شده برای کنترل جمع شدگی ناشی از خشک شدن به کار می آید.

چ) برای اجرای عملیات پرداخت سطح بتن دال به فصل پرداخت مراجعه شود.

ح) محل درزها باید با یک ترکیب مناسب پر شود تا به دال از نظر نفوذ مواد زیان آور، خسارت وارد نگردد. این ترکیب می تواند ملات سیمان با ماسه سیلیسی و با نسبت کم آب به سیمان باشد (در صورتی که صرفا درز انقباضی برای جمع شدگی خمیری داشته باشیم این نوع ماده پرکننده می تواند به کار رود).

2- درز ساخت (اجرایی)

در بعضی از موارد امکان بتن ریزی یک عضو سازه ای در یک نوبت وجود ندارد. همچنین طبق توصیه آیین نامه ها، گاه لازم است بین اجرای اعضای قائم و افقی فاصله زمانی رعایت گردد. در چنین مواردی از درزهای ساخت استفاده می شود. به عبارت دیگر، درز ساخت، سطح بتن سخت شده ای است که در تماس با بتن تازه قرار می گیرد.

آماده سازی درز ساخت

در محل درز ساخت بین بتن قدیم و بتن تازه باید پیوستگی ایجاد نمود. رعایت مواردی به شرح زیر باعث افزایش مقاومت پیوستگی بین بتن قدیم و بتن تازه می شود:

الف) تمام مواد زاید، گرد و خاک و روغن باید از سطح بتن قدیم پاک گردد. برای پاک کردن سطح می توان از برس، هوای فشرده و یا آب با فشار زیاد استفاده کرد و در صورتی که آلوده به مواد روغنی باشد باید با استفاده از حلال مناسب پاک گردد. احتمال دارد که به دلیل آب انداختگی بتن، یک لایه ضعیف از خمیر سیمان در سطح بتن قدیم مشاهده گردد که جدا کردن این لایه با ابزار ذکر شده ضروری است.

ب) سطح بتن قدیم باید زبر و ناهموار گردد. روش موثر برای زبر کردن بتن، استفاده از برس زدن است که 

۲ تا ۴ ساعت پس از اتمام تراکم باید انجام شود. وقتی نوک سنگدانه های درشت بیرون از سطح بتن قرار می گیرند نشان دهنده ببری مناسب است. اگر عملیات زبر کردن به روز بعد از بتن ریزی موکول شود، نیاز به کار زیاد خواهد داشت، بنابراین بهتر است زبر کردن در روز بتن ریزی و در ساعات اولیه گیرش انجام شود.

پ) بعد از آماده سازی سطح بتن قدیم و چند ساعت قبل از بتن ریزی، باید سطوح درزهای اجرایی با آب کاملا اشباع شوند، اما باید صبر کرد تا آب اضافی روی سطح خشک شود و یا با استفاده از هوای فشرده، آب اضافی را از سطح زدود.

موفقیت درز ساخت

درز ساخت در تیرها بهتر است در محلی که کمترین تنشها و به ویژه نیروهای برشی وجود دارد، ایجاد شود. بنابراین در تیرهای یکسره، درز باید در محل انتقال تیرها و ستون ها تعبیه گردد. در دال های سقف، درز ساخت باید در خطوط مرکزی تیرها ایجاد شود. باید نوع و محل درزهای اجرایی در نقشه ها ذکر گردد. در هر صورت نباید موقعیت درز به محل یا زمانی دلخواه از قبیل پایان روز کار موکول شود. شکل درزهای اجرایی با توجه به موقعیت آن ها باید توسط مهندس مناسب و یا ناظر مشخص گردد. به طور کلی امتداد درز اجرایی باید عمود بر امتداد تنش های عضو باشد. برای ایجاد درز در تیرها باید از قالب موقت مخصوص استفاده نمود. در تیرهای عمیق یا شالوده ها می تواند از درزهای به شکل پلکانی یا دارای کلید برشی (کاملا و زبانه) بهره گرفت.

3- ظاهر درز ساخت

درز ساخت افقی در دیوارهایی که در معرض دید هستند باید ظاهر مناسب داشته باشد. به عبارت دیگر، درزهای افقی در دیوارها باید کاملا مستقیم و افقی باشند. برای آنکه درز ساخت کاملا افقی و مستقیم باشد می توان با نصب یک مواد چوبی یا فلزی بر دیواره قالب یک شکاف در محل درز ایجاد کرد. این شکاف، هم به در یک خط بودن درز کمک می کند و هم ظاهری مناسب به وجود می آورد. بتن تا حد وسط نوار جاگذاری می شود. 

پس از آنکه بتن سخت شد، قالب و نوار چوبی را می توان برداشت و برای ادامه بتن ریزی، قالب را در ارتفاع بالاتر نصب کرد و بتن ریزی را انجام داد. در صورت ایجاد چنین شکاف هایی باید توجه داشت که ضخامت پوشش بتنی بر روی میلگرد در حد مورد نظر باید رعایت گردد.

به جای قالب موقت می توان از توری با چشمه های ریز یا از رابیتس استفاده کرد که باید به وسیله یک شبکه میلگرد در محل مورد نظر نگهداری شود. در این صورت باید از ریختن بتن شل در پشت قالب موقت و لرزاندن طولانی بتن مجاور آن خودداری گردد. رابیتس در توده بتن باقی می ماند یا در صورت لزوم به موقع کنده می شود، ولی توری باید در ساعات اولیه پس از گرفتن بتن کنده شود تا سطح حاصل بتواند پیوستگی خوبی با بتن بعدی داشته باشد.

در صورتی که از رابیتس باقی مانده در توده بتن به عنوان قالب موقت استفاده شود، باید بلافاصله پس از گرفتن بتن، دوغاب را که از سوراخ های رابیتس گذشته و در پای آن جمع شده است کند و آثار آن را کاملاً تمیز نمود.

نکات مهم در هنگام ایجاد درز ساخت 

در هنگام ایجاد درز ساخت، رعایت موارد زیر ضروری است:

الف) شرایط رطوبت بتن قدیم در مقاومت پیوستگی اثر مهمی دارد. شرایط رطوبت بتن قدیم باید در حالت اشباع با سطح خشک باشد. به عبارت دیگر، درون بتن باید مرطوب، اما سطح آن خشک باشد. برای رساندن بتن قدیم به این حالت، بسته به شرایط دما و رطوبت محیط، باید از چند ساعت تا دو روز قبل از بتن ریزی جدید، بر روی سطح بتن قدیم آب پاشی گردد. اما در هنگام بتن ریزی جدید، باید سطح بتن قدیم عاری از آب اضافی باشد.

ب) در صورتی که نیاز به پیوستگی بیشتر بین سطوح محل درز باشد می توان از میلگرد آبدار(داول) استفاده کرد. معمولا این روش برای دال های کف مناسب است به خصوص در مواردی که دال بار زیادی را تحمل می کند، مانند کف سالن های صنعتی و یا محوطه ای که محل آمدوشد ترافیک است. در جدول (۳)، مشخصات میلگرد آجدار را برای تعبیه در درز ساخت نشان می دهد.

جدول (۳) مشخصات و فواصل میلگرد اتصال (داول) در درز ساخت 

ضخامت دال mm 

قطر میلگرد آجدار (mm)

طول میلگرد (mm) 

فاصله میلگرد (mm) 

200-120 

12

750

750

230-320 

16

750

750

پ) برای نصب میلگردها، ابتدا باید در قالب حفره هایی با فواصل مورد نظر ایجاد کرد و سپس میلگردها در داخل حفره ها جاسازی شود به صورتی که نصف طول میلگردها در طرفین قالب قرار بگیرد و سپس بتن ریزی انجام می گردد. به این صورت، در زمان قالب برداری، نصف طول میلگردها خارج از بتن ساخته شده قرار می گیرند.

در درزهای اجرایی باید سطح بتن را تمیز گرد و دوغاب خشک شده را از روی آن زدود.

درزهای اجرایی را باید در مقاطعی پیش بینی کرد که در آن ها تلاش ها به ویژه نیروهای برشی کمترین مقدار را دارند. در صورت لزوم برای امثال نیروهای برشی و سایر تلاش ها، در محل درزهای اجرایی باید پیش بینی های لازم به عمل آید.

برای تامین پیوستگی بتن در محل درزهای اجرایی باید سطح بتن قبلی را خشن ساخت و سپس لایه بعد را ریخت.

باید تمامی سطوح درزهای اجرایی را قبل از بتن ریزی جدید به صورت اشباع با سطح خشک در آورد.

درزهای اجرایی نباید بدون شکل باشند بلکه باید امتدادی عمود بر امتداد تنش های عمود بر سطح داشته باشند. از ایجاد درزهای بزرگ اجرایی باید خودداری کرد و درزهای لازم به صورت پلکانی یا سطوح شکسته در نظر گرفت.

ایجاد درزهای اجرایی قائم باید با قالب های مناسب انجام شود.

ایجاد درزهای اجرایی کف ها باید در ثلث میانی دهانه دال ها و تیرهای اصلی و فرعی قرار گیرند.

در تیرهای اصلی فاصله هر درز اجرایی تا تیر فرعی متقاطع با آنها نباید از دو برابر عرض تیر فرعی کمتر باشند.

تیرها یا دال های متکی بر ستون ها یا دیوار ها را تا زمانی که این اعضای قائم حالت خمیری دارند، نباید بتن ریزی کرد.

بتن تیرها و سر ستون ها را باید حتی المقدور به صورت یکپارچه با بتن دال ریخت.

در محل درز اعضای بتنی باید کلیه میلگردها قطع شوند و آرماتورهای با قلاب ۹۰ درجه قرار داده شود.

فضای خالی بین درزها باید با یونولیت یا سایر مصالح مصالح پر شود.

در محل هایی که خطر نفوذ آب وجود دارد بهتر است در محل درزهای از واتراستاپ استفاده شود.

کاربرد درزهای ساخت (درزهای اجرایی)

بررسی بتن حجیم، تعاریف و دستور العمل ها

سازه های بتنی حجیم

هر حجمی از بتن (معمولا با ابعاد بزرگ) که نیازمند تدابیری ویژه برای کاهش ترک خوردگی ناشی از گرمای آبگیری (هیدراتاسیون) سیمان باشد، بتن حجیم نامیده می شود.

واکنش میان سیمان و آب، توام با تولید گرما می باشد و سبب افزایش قابل ملاحظه دمای درون قطعات بزرگ بتنی می شود. اگر این گرما نتواند به سرعت تخلیه شود، تغییر حجم ناشی از افزایش و کاهش دمای سازه، ممکن است تنش ها و کنش های قابل ملاحظه ای ایجاد نماید که ترک خوردگی بتن را به دنبال خواهد داشت.

تدابیر لازم برای کنترل دمای بتن ممکن است قبل، همراه و یا بعد از بتن ریزی اعمال شوند. اندازه بزرگترین دانه سنگی بتن های حجیم معمولا بزرگتر از بتن های متداول است و دانه بندی سنگدانه ها باید با دقت بیشتری کنترل شود تا با حداقل سیمان ممکن (یا به کمک پوزولانی ها)، طرح اختلاط مناسب تهیه گردد. هدف از طراحی بتن حجیم برآوردن الزامات مورد نیاز همراه با تولید کمترین گرمای ممکن و در نظر داشتن صرفه اقتصادی است. معمولا پایایی، مسائل حرارت و اقتصاد مهمترین عوامل در طراحی سازه های بتنی حجیم هستند و عامل مقاومت اغلب در درجه دوم اهمیت قرار دارد. در طراحی مخلوط های بتنی حجیم با کیفیت (مقاومت و پایایی) مطلوب، باید کمترین مقدار سیمان به مصرف برسد، تا ترک خوردگی حرارتی کاهش یابد.

مصالح بتن حجیم

1- سنگدانه

سنگدانه های مصرفی در بتن حجیم باید از نزدیک ترین و مناسب ترین منابع قرضه موجود در اطراف ساختمان تامین شوند. منابع قرضه مورد تایید می توانند شامل سنگدانه های طبیعی موجود در آبرفت های کنار رودخانه ها، تراس های آبرفتی مرتفع تر، معادل سنگ کوهی یا مخلوطی از آنها باشند.

در بتن هی حجیم به منظور کاهش مشکلات ناشی از گرمای آبگیری باید با توجه به سایر الزامات طرح از بزرگترین اندازه ممکن سنگدانه استفاده شود، ولی استفاده از سنگدانه های درشت سبب افزایش پدیده جداشدگی در بتن می گردد، که این پدیده باید به کمک طراحی مخلوط هایی با دانه بندی مناسب و با اعمال الزامات اجرایی آیین نامه کنترل شود. طبقه بندی سنگدانه های مصرفی در بتن حجیم با بزرگترین اندازه اسمی ۱۵۰ میلی متر براساس پنج محدوده زیر توصیه می شود:

ماسه ۰ تا ۵ میلیمتر

شن ۵ تا ۲۰ میلیمتر

شن ۲۰ تا ۴۰ میلیمتر

شن ۴۰ تا ۷۵ میلیمتر

شن ۷۵ تا ۱۵۰ میلیمتر

هر یک از محدوده های فوق می تواند براساس نیاز طرح به دو محدوده کوچکتر تقسیم شود. استفاده از سنگدانه های بزرگتر از ۱۵۰ میلی متر در بتن های حجیم با این شرط امکان پذیر است که بتوان نشان داد در کیفیت بتن، استهلاک دستگاه ها و روش اجرا اثر منفی نداشته و موجب کاهش هزینه ها خواهد شد. بزرگترین اندازه دانه سنگی مورد استفاده در بتن حجیم با توجه به محدودیت های طرح و صرفه اقتصادی تعیین می شود.

بتن ریزی حجیم در هوای گرم

دانه بندی

شن و ماسه باید بطور جداگانه انباشته شده و توزیع دانه بندی هر یک باید با حدود مندرج در جداول (۱) و (۲) منطبق باشد. از آنجا که تغییر دانه بندی ماسه (هرچند در محدوده مجاز) پی آمدهای منفی در کارآیی مخلوط بتن خواهد داشت، بنابراین سازندگان باید تدابیری اتخاذ نماید تا دانه بندی ماسه مصرفی و میزان رطوبت آن تا حد امکان در طول زنگ اجرا یکنواخت باقی بماند.

دانه بندی ماسه باید طوری کنترل گردد که مدول نرمی ۹ نمونه از ۱۰ نمونه متوالی اخذ شده بیش از ۰/۲ با میانگین مدول نرمی ۱۰ نمونه اختلاف نداشته باشد و بهتر است رطوبت ماسه به کمتر از ۵% تقلیل یابد.

در بتن های حجیم که قطر بزرگترین سنگدانه مصرفی در آن ها بیش از ۴۰ میلیمتر است و به ویژه بتن هایی که با استفاده از سنگدانه های شکسته حاصل از معدن سنگ تهیه می شوند، چون میزان سنگدانه های درشت نسبت به بتن های معمولی زیادتر و میزان سیمان و ماسه مصرفی کمتر است، بتن ظاهری خشن داشته و چسبندگی و قوام آن کم می شود. در این حالت توصیه می شود از طریق ساخت طرح های اختلاط آزمایشی، این کمبود با مصرف میزان مناسبی پودر سنگ، حاصل از فرآیند تولید سنگدانه، یا دیگر مواد افزودنی های معدنی مجاز جبران شود.

جدول (۱) حدود دانه بندی محدوده های سنگدانه های درشت (شن)

*براساس نیاز کارگاه و با نظر دستگاه نظارت می توان محدوده ۵-۲۰ را به دو بخش ۵-۱۰ و ۱۰-۲۰ تقسیم نمود.

قبل از سفارش تجهیزات و سیستم تولید شن و ماسه، اطلاعات زیر باید برای بررسی شود.

1- نمودار مسیر تولید سنگدانه ها.

2- نقشه موقعیت دستگاه ها (سرندها، نقاله ها، سنگ شکن، ماسه شوی و...) و مشخص نمودن محل انباشت سنگدانه ها.

3- شرح و مشخصات تجهیزات مختلف سیستم بطور جداگانه مانند: نوع، اندازه، ظرفیت و قدرت.

4- نحوه کنترل و جمع آوری گرد و غبار و هرز آب های حاصل از شستشوی مصالح.

سیمان

عامل چسباننده سنگدانه ها در بتن (خمیر سیمان) نقش مهمی در عملکرد سازه بتنی حجیم ایفا می کند. واکنش های آبگیری در بتن های حجیم باید آهسته تر از بتن های معمولی صورت گیرد تا گرمای حاصل از این واکنش ها سبب افزایش بیش از حدود مجاز دمای سازه نشود.

در بتن های حجیم یکی از چند گونه سیمان پرتلند نوع ۴،۲ یا ۵ و یا انواع بخصوصی از سیمان های آمیخته پرتلند پوزولانی و روباره ای استفاده می شود.

سیمان نوع دو: با گرمای آبگیری متوسط، در صورتی برای استفاده در بتن ریزی های حجیم مناسب است که مجموع سه کلسیم سیلیکات و سه کلسیم آلومینات (C3S+C3A) آن کمتر از 58% یا گرمای آبگیری 7 روزه آن کمتر از 70 کالری بر گرم باشد.

سیمان نوع چهار: با گرمای آبگیری کم برای سازه های بتنی حجیم که در آنها الزامات حرارتی تعیین کننده می باشد، مناسب است. گرمای آبگیری ۷ روزه این سیمان به ۶۰ کالی بر گرم محدود شده است.

سیمان نوع پنج (مقاوم در برابر سولفات ها): به دلیل روند حرارت زایی متوسط در بتن ریزی های حجیم نیز کاربرد دارد. میزان سه کلسیم آلومینات در این سیمان به ۵ درصد محدود شده است. به همین دلیل زمانی که میزان سولفات در آب یا خاک مجاور سازه از حدود مجاز جدول (۲) تجاوز نماید، باید از سیمان نوع پنج استفاده شود. در سازه های بتن آرمه حجیم که در معرض خطر حمله توام یون های کلرید و سولفات (مانند ماطق حاشیه خلیج فارس و دریای عمان) قرار دارد، نباد از سیمان نوع پنج استفاده شود.

جدول (۲) سیمان های قابل مصرف در بتن برای مقابله با درجات مختلف حمله سولفات ها

شدت حمله سولفات ها

سولفات های محلول در آب برحسب So4 در خاک (%)

مقدار سولفات موجود در آب برحسب So4 (ppm) 

نوع مواد سیمانی لازم 

حداکثر نسبت وزنی آب به سیمان 

ملایم

صفر تا 1/0 

صفر تا 150

-

-

متوسط

1/0 تا 2/0

150 تا 1500

پرتلند نوع 2 یا هم ارز آن

50/0

شدید 

2/0 تا 2 

1500 تا 10000

پرتلند نوع 5 یا هم ارز آن 

45/0

خیلی شدید

بالاتر از 2 

بالاتر از 10000

پرتلند نوع 5+ پوزولان یا سرباره

40/0

زمانی که کلریدها یا یون های مخربی نظیر آن علاوه بر یون سولفات وجود داشته باشد، برای جلوگیری از خوردگی آرماتورها، باید نسبت آب به سیمان را کاهش داده و سیمان نوع دو مصرف نمود. سیمان پرتلند نوع یک نباید به تنهایی در بتن های حجیم مصرف شوند، مگر آنکه نشان داده شود به همراه پوزولان ها، روباره ها یا دیگر مواد افزودنی معدنی کلیه شرایط موجود برای بتن های حجیم را برآورده می کند. مصرف سیمان نوع ۳ در بتن های حجیم مجاز نیست.

کنترل کیفیت کارگاهی سیمان های پرتلند

الف: در صورتی که ابعاد یا حساسیت پروژه ایاب نماید، کنترل کیفیت ویژه سیمان می تواند در محل کارخانه و همزمان با فرآیند تولید صورت گیرد. در این صورت سیلوهای ویژه از طرف کارخانه برای پروژه تخصیص داده می شود و فط سیمان های مورد تایید، اجازه انباشت در این سیلوها دارند. سیمانی که از سیلوهای تایید شده به کارگاه ارسال می شود، بدون نیاز به کنترل دوباره در کار مصرف خواهند شد ولی 

می توان به صورت اتفاقی نمونه هایی از سیمان مصرفی در کارگاه را به آزمایشگاه مرکزی طرف قرارداد کارفرما ارسال نمود تا ضمن ثبت مستندات، از کیفیت سیمان ارسال شده به کارگاه اطمینان حاصل شود.

ب: در صورتی که استقرار عوامل کنترل کیفی کارگاه در کارخانه تولید سیمان مقدور نباشد، قبل از آغاز عملیات بتن ریزی، باید آزمایشگاه مجهز به وسایل انجام آزمایش های فیزیکی سیمان مطابق جدول (۳) در کارگاه مستقر گردد.

جدول (۳) آزمایش های کارگاهی سیمان های پرتلند

آزمایش های فیزیکی سیمان 

شناسه استاندارد 

گیرش اولیه و ثانویه سیمان (روش ویکات) 

دت 113 یا ASTM C191 

سلامت سیمان در دستگاه اتوکلاو 

دت 123 یا ASTM C151 

مقاومت فشاری قالب های مکعبی 5 × 5 × 5 سانتیمتری 

دت 119 یا ASTM C109 

سطح ویژه (بلین)

دت 109 یا ASTM C204 

پ: قبل از استفاده از سیمان در عملیات اجرایی باید مطابق آزمایش نمونه گیری از سیمان، دت ۱۰۶، از هر۵۰۰ تن سیمان ورودی به کارگاه نمونه برداری شده و به کمک آزمایش های فوق کیفیت آن مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج آزمایش های فوق، ملاک قبول یا رد محموله های سیمان خواهد بود.

ت: قبل از استقرار آزمایشگاه محلی در کارگاه، کنترل کیفیت سیمان های مصرفی در کارگاه براساس ارزیابی نتایج آزمایش های فیزیکی و شیمیایی که توسط کارخانه تولید کننده یا آزمایشگاه مورد تایید، انجام 

می شود، صورت می گیرد.

همچنین بعد از استقرار آزمایشگاه محلی در کارگاه، به علت محدودیت امکانات و تخصصی بودن ماهیت آزمایش های شیمیایی و بعضی آزمایش های فیزیکی هر ۳ ماه یکبار یا به صورت ادواری یا موردی از سیمان نمونه گیری شده و به آزمایشگاه بتن مرکزی ظرف قرارداد ارسال می شود.

سیمان های آمیخته

الف: سیمان های پرتلند آمیخته مخلوطی از سیمان پرتلند و درصدی مواد مضاف معدنی هستند که از آسیاب کردن همزمان و یا مخلوط کردن پودر این دو تولید می شوند. مواد مضاف که در تولید این 

سیمان ها به کار گرفته می شوند شامل پوزولانی های طبیعی، پوزولانی های مصنوعی شامل خاکسترهای صنعتی، خاکستر بادی، روباره های کوره آهن گدازی و غیره می باشند.

انواع سیمان های آمیخته ای 

انواع سیمان های آمیخته ای که در اجرای سازه های بتنی حجیم کاربرد دارند، مطابق استاندارد ASTM C 595 به قرار زیر می باشند:

سیمان پرتلند دوباره ای نوع IS (۲۵ الی ۷۰ درصد روباره)

سیمان پرتلند-پوزولانی نوع IP (۱۵الی ۴۰ درصد پوزولان)

آب

آبی که برای اختلاط، عمل آوری بتن و شستن مصلح سنگی بتن بکار می رود باید تازه، تمیز و عاری از فضولات ناشی از فاضلاب های شهری و صنعتی، روغن، اسید، نمک، مواد قلیایی و آلی و دیگر مواد زیان آور باشد. در مواقع سیلابی و گل آلود بودن آب رودخانه ها باید با اعمال تدابیری مانند استفاده از حوضچه های ته نشینی، مواد معلق در آب تا میزان قابل قبول کاهش یابد.

مواد افزودنی

علت مصرف مواد افزودنی در بتن های حجیم می تواند یک یا ترکیبی از موارد زیر باشد:

برای کاهش مصرف سیمان و در نتیجه کاهش حرارت آبگیری.

برای کاهش نرخ گیرش سیمان و در نتیجه امکان اجرای بلوکهای بزرگتر در یک نوبت بتن ریزی.

برای کمک به اجرای کار در شرایط جوی نامطلوب و بهبود کارآیی بتن.

برای افزایش کیفیت و کاهش هزینه اجرای کار.

برای افزایش پایایی در برابر دوره های مکرر یخ زدن و آب شدن و نیز بهبود کارآیی

3- کیفیت و طرح اختلاط بتن؛ پایایی بتن

پایایی عبارتست از کارآیی و قابلیت مقاومت بتن در برابر هوازدگی، حمله عوامل شیمیایی، سایش و فرسایش، یا فرآیندهای مخرب دیگر. برای ایجاد و حفظ پایایی مطلوب در بتن حجیم، روش ها و راه حل های متفاوتی وجود دارد.

در سازه های بتن حجیم مخلوط بتن باید به گونه ای طراحی و اجرا شود که ضمن کسب مقاومت فشاری لازم در سن مورد نظر، کیفیت اولیه سازه در خلال دوره بهره برداری مفید به گونه ای تنزل نیابد که عملیات ترمیم و بازسازی پر هزینه ای را به دنبال داشته باشد. با این حال با توجه به هزینه بر بودن ساخت سازه های بتنی حجیم نظیر سدها و ابنیه وابسته به آنها در مقایسه با دیگر سازه های بتنی متعارف باید در نظر داشت برای افزایش عمر مفید سازه های بتنی ممکن است اعمال تمامی ملاحظات پایایی برای تمام سازه ها مورد نیاز نباشد. به همین دلیل در تعیین و اعمال الزامات پایایی برای سازه های مختلف بتنی حجیم باید اهمیت، دوره، تواتر بهره برداری و شرایط اقلیمی منطقه طرح مدنظر قرار گیرد. به طور کلی برای اقتصادی تر نمودن اجرای این گونه سازه ها ابتدا باید طبقه بندی آنها از حیث اهمیت در کل پروژه صورت گیرد.

عواملی کاهش پایایی بتن

این عوامل عبارتند از:

1- یخ زدن و آب شدن

وجود رطوبت و آب از عوامل تعیین کننده در تخریب بتن در اثر یخبندان های متناوب محسوب می شوند. به همین دلیل تا حد امکان باید از طریق بکشی و انتخاب جزئیات اجرای مناسب یا دیگر تدابیر لازم، آب و رطوبت را از سازه بتنی در معرض یخبندان دور نموده و یا مقدار آن را به حداقل ممکن کاهش دهد. بتن مرطوب که در معرض دوره های متناوب یخ زدن و آب شدن قرار دارد، در صورت دارا بودن کیفیت نامطلوب دچار آسیب خواهد شد. برای اینکه بتوان با آثار یخبندان های متناوب مقابله نمود ضروری است نکات زیر رعایت شود:

الف: ایجاد حباب های هوا به میزان لازم در بتن

ب: استفاده از مصالح مرغوب در ساخت بتن

پ: پایین آوردن نسبت آب به سیمان تا زمانی که موجب اختلال در عملیات پیش سرایش بتن نگردد.

ت: استفاده از روش های مناسب و صحیح در تهیه، انتقال، اجرا، عمل آوری و محافظت بتن

2- عوامل شیمیایی خورنده

یکی از عوامل مهمی که تاثیر بسزایی در افزایش پایایی بتن در برابر عوامل شیمیایی خورنده اسیدی دارد، افزایش میزان سیمان و کاهش نسبت آب به سیمان می باشد. اما با توجه به ابعاد قابل ملاحظه سازه های بتنی حجیم نظیر سدها، افزایش میزان سیمان مصرفی به دلیل خطر بروز ترک های حرارتی توصیه نمی شود. از عوامل شیمیایی مهم خورنده در سازه های بتنی حجیم می توان به املاح کلریدها، سولفات ها، سولفیت ها و کربنات ها اشاره نمود.

جدول (۴) عوامل موثر در حمله شیمیایی زیان آور بر بتن

عوامل بازدارنده یا کند کننده حمله

عوامل تسریع کننده یا تشدید کننده حمله 

1- بتن متراکم بر اثر:

- طرح اختلاط مناسب

- کاهش میزان آب اختلاط

- افزایش میزان مواد سیمانی

- هوازایی

- تراکم کافی

- عمل آوری مناسب

1- تخلخل زیاد به علت:

- جذب آب زیاد

- نفوذپذیری

- وجود حفره ها 

2- گاهش تنش کششی در بتن از طریق:

- آرماتورگذاری با قطر کافی و استقرار آن در محل صحیح

- کاربرد پوزولان ها (برای کنترل افزایش دما)

- در نظر گرفتن درزهای انقباض کافی

2- ترک ها و گسستگی ها به علت:

- تمرکز تنش ها

- شوک حرارتی (ناشی از تماس با سرمای ناگهانی 

3- در طراحی سازه اهداف زیر مد نظر قرار گیرد:

- برای به حداقل رسانیدن مناطق اغتشاش (Turbulance)

- در نظر گرفتن لایه محافظ برای کاهش نفوذ آب حاوی املاح زیان آور

3- نفوذ مایعات به علت:

- جریان مایع

- ذخیره سازی

- فشار هیدرواستاتیک

3- سایش و فرسایش

در بعضی موارد سطوح بت های حجیم سازه های هیدرولیکی مانند سرریزها و حوضچه های آرامش در سدها تحت فرآیند سایش، فرسایش و خلاء زایی قرار می گیرند که باید با تدابیر مناسب از آن جلوگیری نمود. در سازه های آبی دانه های شن و ماسه موجود در آب جاری ممکن است موجب فرسایش سطوح شود. استفاده از بتن مرغوب و با کیفیت می تواند پایایی مناسب را برای مقابله با این عوامل بوجود آورد.

4- خوردگی فولاد و سایر اقلام مدفون در بتن

بطور معمول بتن می تواند انواع فولاد و سایر اقلام مدفون در خود را به علت ایجاد محیط قلیایی با pH بالا در خمیر سیمان در برابر خوردگی محافظت نماید. کارآیی این حفاظ به میزان پوشش بتنی روی فولادها، کیفیت بتن جزئیات اجرایی و میزان ستون های کلرید مجاور سطح فولاد در مواد متشکله بتن یا شرایط محیطی اطراف بتن بستگی دارد.

در بتن آرمه حجیم، به منظور حفاظت آرماتورهای در برابر خوردگی، حداکثر یون کلرید قابل حل در آب در بتن سخت شده ۲۸ روزه، (ناشی از مواد تشکیل دهنده بتن یعنی آب، سنگدانه ها و مواد افزودنی) نباید از مقادیر حداکثر مجاز قید شده در جدول (۵) تجاوز نماید.

همچنین مقدار کلرید موجود در بتن آرمه در هر صورت نباید از ۰/۶ کیلوگرم در هر مترمکعب بتن بیشتر شود.

جدول (۵) حداکثر مجاز یون کلرید از نظر خوردگی

نوع قطعه بتنی 

حداکثر کلرید قابل حل در آب در بتن، درصد نسبت به وزن سیمان 

بتن پیش تنیده 

06/0 

بتن آرمه ای که در زمان بهره برداری در معرض رطوبت و کلریدها قرار گیرد 

15/0 

بتن آرمه ای که در زمان بهره برداری در حالت خشک باشد یا از رطوبت محافظت شود

00/1 

سایر سازه های بتن آرمه

30/0 

در اثر خوردگی آرماتور ممکن است پکیدن و قلوه کن شدن سطوح بتنی روی دهد. این موضوع بخصوص در عرشه پل ها در مناطق سردسیر، در صورت استفاده از مواد شیمیایی یخ زدا، و در سازه های بتنی در مناطق گرمسیر و مرطوب می تواند مشکلاتی را به بار آورد.

5- واکنش قلیایی سنگدانه ها

واکنش قلیایی در بتن عبارت است از واکنش کانی های مستعد موجود در سنگدانه های مصرفی با املاح قلیایی آزاد موجود در بتن در محیط با رطوبت کافی. منابع تامین مواد قلیایی شمل دو منبع درونی و بیرونی می باشند. منبع درونی می تواند شامل کلیه مصالح تشکیل دهنده بتن از جمله سنگدانه ها، سیمان، آب و مواد افزودنی معدنی و شیمیایی باشد. آب یا مایعات حاوی املاح قلیایی در صورتی که زمینه نفوذ آنها به داخل بتن فراهم گردد، خود می توانند منبع بیرونی تامین قلیایی ها در بتن تلقی شوند. این واکنش ها می توانند سب انبساط مخرب، ترک خوردگی و خرابی بتن گردند. واکنش های قلیایی شناخته شده در بتن شامل نوع سیلیسی و کربنات می باشند.

برای شروع و ادامه پدیده واکنش قلیایی باید سه شرط زیر برقرار باشد:

الف: وجود سنگدانه ها به میزان قلیای کافی (منبع اصلی تامین قلیایی ها در بتن اکسیدهای سدیم و پتاسیم موجود در سیمان است.)

ج: دسترسی به رطوبت کافی

عواملی که موجب افزایش پایایی بتن در شرایط مختلف می شوند عبارتند از:

1- استفاده از مواد حباب ساز

مواد حباب ساز بطور معمول در بتن حجیم به منظور افزایش مقاومت در برابر یخبندان، افزایش کارآیی بتن تازه، افزایش حجم خمیره بتن، کاهش آب مخلوط بتن و در نهایت کاهش نسبت آب به سیمان مورد استفاده قرار می گیرد. میزان مجاز هوا در بتن حجیم بشرح جدول (۶) می باشد.

جدول (۶) مقدار کل حباب هوا برای بتن مقاوم در برابر یخبندان

حداکثر قطر سنگدانه (میلیمتر) 

شرایط محیطی ملایم 

شرایط محیطی شدید 

10

7-5 

8-7 

10

6-4 

7-5 

40

5-4 

6-5 

75

(4-3)* 

(5-4)* 

150

(4-2)* 

(5-3)* 

*برای تعیین درصد هوای این بتن ها، ابتدا باید سنگدانه های بزرگتر از ۴۰ میلی متر توسط سرند از بتن جدا شده و پس از اندازه گیری هوای مخلوط باقی مانده، درصد هوای کل را با توجه به حجم سنگدانه های درشت جدا شده محاسبه نمود.

برای افزایش پایایی بتن در برابر دوره های یخ زدن و آب شدن در زمان اجرا باید نکات زیر در نظر گرفته شوند:

بهره گیری از مصالح مرغوب، اعمال نسبت آب به سیمان مناسب و مصرف مواد حباب ساز.

تراکم کافی بتن ضمن پرهیز از جداشدگی سنگدانه ها و آب انداختن سطحی بتن.

پرداخت کافی و بهینه سطوح بتنی.

انتخاب و اجرای روش مناسب عمل آوری به منظور کامل شدن فرآیند آبگیری سیمان و در نهایت کاهش نفوذ پذیری بتن.

به کار بستن تدابیر لازم در بتن ریزی های حجیم به منظور رها سازی تدریجی گرمای آبگیری سیمان.

2- محدودیت نسبت آب به سیمان

نسبت آب به سیمان بتن های حجمی که در تماس با عوامل محیطی قرار دارند نباید از مقادیر درج شده در جدول (۷) بیشتر شود.

نسبتهای آب به سیمان تمامی بتن های حجمی که بصورت متناوب یا دائم در تماس با آب دریا قرار 

می گیرند باید به میزان ۰/۰۵ از مقادیری که در جدول (۷) نشان داده شده کمتر در نظر گرفته شوند. در هر حال نسبت آب به سیمان نباید از ۰/۴۵ شود.

نسبت های اختلال بتن باید با توجه به کارایی مناسب و میزان هوای تعیین شده طراحی شوند. برای اینکه اثر نوسانات ناشی از پیمانه گیری مصالح در دستگاه بتن ساز در مقاومت فشاری بتن حجیم در نظر گرفته شود، لازم است به میزان ۰/۰۲ از نسبت آب به سیمان قید شده در جدول (۷) کاسته شود.

جدول (۷) حداکثر نست آب به سیمان مجاز برای بتن های حجیم

محل سازه و شرایط استقرار 

شرایط آب و هوایی شدید تا متوسط 

شرایط آب و هوایی ملایم 

در محل تراز آب سازه های هیدرولیکی یا بندری (نظیر اسکله ها) که بروز وضعیت اشباع به صورت متناوب میسر باشد. 

50/0 

55/0 

بتن هسته یا بدنه سدها یا سایر سازه های وزنی که در آن بهره گیری از دو رده بتن جداگانه مورد نظر باشد.

70/0 

70/0 

سازه های روباز معمولی 

50/0 

55/0 

غرقاب شدن دائم در آب 

58/0 

58/0 

بتن ریزی در آب 

45/0 

45/0 

تماس مستقیم با آبها زیرزمینی حاوی مقادیر زیاد املاح سولفات یا مایعات خورنده دیگر نظیر آب شور و یا آب دریا 

45/0 

45/0 

بتن در معرض تماس با جریان سریع آب (بیش از 12 متر در ثانیه) در سازه هایی نظیر سرریزها و حوضچه های آرامش 

45/0 

45/0 

4- محیط های سولفاتی 

زمانی که سازه بتنی حجیم در معرض آب زیرزمینی یا خاک دارای سولفات های سدیم، پتاسیم یا منیزیم باشد، بتن تحت تاثیر قرار گرفته و به تدریج خرابی در آن گسترش می یابد.

برای حفاظت بتن حجم در برابر حمله و لفت ها رعایت موارد زیر توصیه می شوند:

استفاده از سیمان مناسب (سیمان نوع ۵، د صورتی که یون کلرید به طور هم زمان وجود نداشته باشد، یا معادل آن از نوع سیمان های آمیخته)

کاهش نسبت آب به سیمان

استفاده از پوزولان مناسب به میزان موثر (حداقل ۲۰ درصد وزن سیمان)

طرح اختلاط مناسب و تراکم کافی بتن در حین بتن ریزی

ایجاد حباب های هوا در بتن برای کاهش نسبت آب به سیمان (کاهش نفوذپذیری)

عمل آوری مناسب و کافی

در جدول (۲) نوع سیمان و نسبت آب به سیمان مناسب برای بتن های در معرض حمله سولفات ها نشان داده شده است. بعَی پوزولان ها و روباره هایی که کیفیت فیزیکی و شیمیایی آن با انجام آزمایش های آزمایشگاهی مورد تایید قرار گرفته اند می توانند پایایی بتن های ساخته شده با سیمان پرتلند نوع ۱ و ۲ را در برابر حمله سولفات ها بهبود بخشند.

5- تدابیر ویژه برای محیط های خورنده

برای جلوگیری از خوردگی آرماتورها و سایر اقلام مدفون در بتن باید نکات زیر رعایت شوند:

الف: ساخت بتن با نفوذپذیری کم

بتن با نفوذ پذیری کم از نفوذ آب و سایر یون های مهاجم جلوگیری نموده و به همین دلیل دارای خاصیت هدایت الکتریکی کمتری است. بتی با ای ویژگی در مقابل جذب املاح و اثر آنها بر اقلام مدفون در بتن مقاومت کافی داشته و مانع نفوذ اکسیژن می شود. استفاده از دوده سیلیسی یا پوزولانهای مناسب دیگر، رعایت نسبتهای اختلاط مناسب، اجرا و عمل آوری صحح، نفوذ پذیری بتن را تا حد زیادی کاهش می دهد.

در این شرایط عمل آوری بتن باید به صورت شبانه روزی و بلافاصله پس از پایان عملیات بتن ریزی و پرداخت سطوح آغاز شده و حداقل تا ۷ روز ادامه یابد. در مورد بتن های حاوی دوده سیلیسی و سایر پوزولان ها مدت عمل آوری باید تا ۱۴ روز تداوم یابد.

ب: پوشش مناسب روی فولاد

در سازه های بتن آرمه حجیم که در معرض محیط های خورنده یا شرایط محیطی شدید، بسیار شدید و فوق‌العاده شدید، مطابق تعریف آیین نامه بتن ایران، قرار می گیرند حداقل پوشش روی آرماتور به ترتیب ۶۰، ۷۵ و ۹۰ میلیمتر در نظر گرفته می شود.

پ: زهکشی مناسب

در مناطقی که سازه در تماس با عوامل خورنده می باشد، به ویژه در مناطق سردسیر، جزئیات زهکشی باید به دقت طراحی و اجرا شود.

ت: محدود کردن مقدار یون های کلرید در هر یک از مواد تشکیل دهنده بتن

ث: دقت در مورد اقلامی که از بتن بیرون می زنند.

در محیط های خورنده در صورتی که اقلام مدفون در بتن، نظیر میل مهارها، بید از بتن بیرون بزنند، لازم است دقت ویژه ای نسبت به انتخاب مصالح مصرفی، نوع محیط خورنده، اجتناب از تماس این نوع اقلام با فلزات غیرمشابه در درون بتن، اجرای دقیق بتن در اطراف قطعه مورد بی و اجتناب از ایجاد روزانه برای نفوذ عوامل خورنده به بخش های داخلی بتن، مبذول شود.

ج: استفاده از سیستم های محافظ 

به علت هزینه قابل ملاحظه تعمیر رالی های ناشی از خوردگی در سازه های بتنی حجیم استفاده از 

سیستم های محافظ می تواند مورد نظر قرار گیرد. این سیستم ها می تواند شامل پوشش متراکم بتن، پوشش اپوکسی و غشاهای ویژه مقاوم در برابر نفوذ آب شوند.

6- تدابیر ویژه برای کاهش سایش و فرسایش در بتن

مقاومت فشاری مهمترین عامل کنترل کننده مقاومت سایشی بتن است، بنابراین اولین گام، انتخاب مقاومت فشاری مناسب است. بهبود روشهای تراکم، پرداخت سطوح و عمل آوری بتن نیز در افزایش مقاومت سایشی بتن موثرند. برای دستیابی به این ویژگی باید توصیه های زیر را مدنظر قرار داد:

پرهیز از جداشدگی دانه ها حین بتن ریزی

اجتناب از آب انداختن سطوح بتن

انتخاب زمان صحیح برای پرداخت سطوح بتن

افزایش نسبت سنگدانه به سیمان در مخلوط بتن

به حداقل رساندن نسبت آب به سیمان بتن های مجاور سطوح

پرهیز از افزودن آب به سطوح بتنی برای سهولت پرداخت

انجام ماله کشی سطوح پس از حذف آبهای اضافی سطوح

اجرای روش های صحیح تراکم و عمل آوری بتن

کاربرد سنگدانه های با سختی زیاد، مصرف سیمان به میزان کافی و استفاده از پوزولان هایی مانند دوده سیلیسی می تواند باعث افزایش مقاومت بتن در برابر سایش و فرسایش گرد در بعضی از سازه های انتقال آب سدها نظیر سرریزها، بتن به دو بخش مغازه و رویه تفکیک می گردد. الزامات فیزیکی و مقاومت زیاد در برابر عوامل سایش تنها در خصوص بتن رویه که در زمان تخلیه سیلاب در تماس مستقیم با اینگونه عوامل می باشند، اعمال خواهد شد.

کنترل دما و ملاحظات حرارت بتن حجیم

قبل از آنکه ملاحظات حرارتی بتن هنگام اجرا مد نظر قرار گیرد، طراحی سازه های بتن حجیم باید 

بگونه ای صورت گرفته باشد که احتمال بروز ترک های حرارتی به حداقل ممکن برسد.

برای جلوگیری از ترک خوردگی حرارتی که یکپارچگی سازه های بتن حجیم را با خطر مواجه خواهند ساخت، لازم است اقداماتی صورت گیرد. روش های متعارف برای کنترل دمای بتن حجیم عبارتند از روش پیش سرمایش و روش پس سرمایش.

1- پیش سرمایش

پیش سرمایش به روشی اطلاق می شود که در آن با کاستن دمای اجزای متشکله بتن شامل آب و سنگدانه مصرفی دمای بتن تازه کاهش می یابد.

روش مورد استفاده برای کاهش دمای بتن ریزی برحسب میزان سرمایش مورد نیاز به شرایط محیطی و تجهیزات و ماشین آلات اجرایی پیمانکار بستگی دارد. روش های متداول پیش سرمایش بتن به ترتیب افزایش هزینه به شرح جدول (۸) می باشد.

بطور کل ترک خوردگی در سازه های حجیم مطلوب نمی باشد زیرا به آب بندی، تنش های داخلی، دوام و نمای ظاهری بتن تاثیر می گذارد. ترک ها زمانی بروز نمایند که تنش های کششی از مقاومت کششی بتن فراتر رود. تنش های کششی می تواند در اثر اعمال بارهای خارجی باشد ولی در اغلب اوقات این تنش ها بدلیل محدودیت و قیدهای موجود در مقابل تغییرات حجم بتن حاصل می گردد. بزرگترین مقدار تغییرات حجم در بتن حجیم، بدلیل تغییر در دمای بتن حاصل می گردد. با بهره گیری از روش های اجرایی مناسب و تمهیدات لازم در زمان اجرا می توان تمایل به ترک خوردگی بتن را در اثر تغییرات موجود در دمای بتن و اختلاف دمای بین بتن و محیط را، تا حدود قابل قبولی کاهش داد.

همانطوری که ذکر شد ترک های حرارتی زمانی رخ می دهند که تنش های کششی ناشی از افت دمای بتن و وجود قیدها و محدودیت های مقابل تغییر حجم ناشی از این افت دما، از مقاومت کششی بتن بیشتر شود. قیدها و محدودیت های موجود در مقابل تتغییر حجم می توانند داخلی یا خارجی باشند. در شرایط آب و هوای گرم رعایت کردن نکات زیر در جلوگیری از بروز ترک در بتن ضروری است:

سایه انداختن روی سنگدانه ها

خنک کردن سنگدانه ها با اسپری کردن آب روی آنها

سنگدانه های خنک شده نباید از مسیر انتقال به واحد بتن ساز در خود واحد بتن ساز در معرض هوای گرمتر از ۲۰ درجه سانتیگراد قرار گیرد.

جایگزین نمودن قسمتی یا تمامی آب اختلاط با قطعات خرد شده یخ

تزریق نیتروژن مایع

خنک کردن آب اختلاط به روش تبرید

سایه انداختن بر تجهیزات پیمانه کردن، اختلاط و حمل و نقل و رنگ کردن لوله ها، مخزن های ذخیره و تانکهای آب با رنگ سفید

به حداقل رساندن زمان اختلاط و زمان انتقال بتن به محل بتن ریزی

محافظت بتن تازه اجرا شه از معرض شرایط هوای گرم و یا خشک

بکارگیری عمل آوری مرطوب پیوسته بجای عمل آوری غشایی

استفاده از قالب های فلزی

اسپری نمودن آب سرد ب روی قالبها آرماتورها

انجام عملیات بتن ریزی در شب

در سازه های بتنی حجیم احتمال ترک خوردن بتن، ناشی از تنش های حرارتی همواره وجود دارد. یکی از بهترین روش های جلوگیری از بروز چنین ترک هایی، کنترل دمای بتن تازه و کاهش آن تا حد ممکن 

می باشد. هر چه قدر دمای بتن نازه کم باشد، حداکثر دمای بتن طی دوره گیرش و طی روزهای نخستین عمر بتن، که تحت اثر فعل و انفعالات شیمیایی حاصل می گردد کمتر شده و در نتیجه مرادیان حرارتی نیز کاهش یافته و خطر ترک خوردن بتن (بدلیل تنش های حرارتی موجود) کاهش می یابد. بعبارت دیگر دمای بتن تازه باید بنحوی تعیین شود که تغییر شکل های کششی ناشی از تغییرات دمای بتن (از دمای اولیه تا دمای نهایی) از حد تحمل بتن بیشتر نشود. پیش خنک سازی اثری مطلوب بر روی کارایی بتن دارد.

یکی از روش های موثر در کنترل دمای بتن تازه، پیش سیمایش بوده که مقدار و میزان آن بسته به شرایط آب و هوایی و نیز مشخصات فنی طرح متغیر می باشد. روش های مورد استفاده از پیش سرمایش، بسته به دمای بتن تازه مورد نیاز در طرح، ممکن است از چند فعالیت ساده یا ترکیبی از چند فعالیت پیچیده شکل گیرد.

جدول (۸) روش های پیش سرمایش

روش های پیش سرمایش بتن

میزان تقریبی کاهش دما (درجه سانتیگراد) 

آب پاشی دپوهای بتن 

3

سرد کردن آب مصرفی در بتن 

2

جایگزینی 80 درصد از آب مخلوط بتن با یخ 

7

سرد کردن شن به وسیله مکش تا دمای 2 یا 3 درجه سانتیگراد 

17

سرد کردن شن تا دمای 4 درجه سانتیگراد به وسیله هوای خنک 

14

سرد کردن شن از طریق غرقاب کردن تا دمای 4 درجه سانتیگراد 

17

خنک کردن ماسه به وسیله مکش تا دمای 1 درجه سانتیگراد 

7

خنک کردن مستقیم سیمان تا دمای 27 درجه سانتیگراد 

2

پیش سرمایش یکی از موثرترین روش ها برای کاهش دمای بتن ریزی و در نهایت جلوگیری یا به حداقل رساندن خطر بروز ترک های حرارتی محسوب می شود. به طور کلی هر چه دمای بتن به هنگام تبدیل از حالت خمیری به حالت سخت شده کمتر باشد، گرایش بتن نسبت به ترک خوردن کمتر خواهد بود. میزان سرمایش مورد نیاز برای هر سازه حجیم باید با توجه به شرایط محیطی، نوع مخلوط بتن و مصالح تشکیل دهنده آن محاسبه و اجرا گردد.

مصالح

برای پیش سرمایش بتن تازه باید مواد تشکیل دهنده آن را سرد نمود. آب مصرفی در بتن بسته به طرح اختلاط مورد نظر و شرایط اقلیمی منطقه طرح می تواند به سه صورت آب سرد، یخ و یا مخلوطی از این دو تامین و پیمانه ود. آب موجود در شن و ماسه نه تنها در محاسبات طرح اختلاط بلکه برای کنترل دمای بتن حجیم نیز باید در نظر گرفته شود.

برای جلوگیری از افزایش دمای سنگدانه های مصرفی، باید در محل های انباشت آها سایبان نصب نمود. ماسه را می توان در ماسه شورها و یا جا کننده هایی شست یا جدا کرد که آب آنها سرد شده است. 

روش های سرد کردن شن شامل پاشیدن آب سرد بر روی محل های انباشت شن، افشاندن آب سرد بر روی تسمه های کم سرعت انتقال شن، غرقاب کردن شن در مخازن حاوی آب سرد، دمیدن هوای سرد به درون مخازن سنگدانه های دستگاه بتن ساز و یا ایجاد سرمایش تبخیر شن از طریق ایجاد خلاء می باشد. سرمایش سیمان تا پایین تر از نقطه شبنم مجاز نمی باشد.

2- پس سرمایش

پس سرمایش بتن حجیم در سدهای قوسی در وهله اول جهت کاهش دمای بتن تا دمای مورد نیاز جهت تزریقات درزهای انقراضی انجام می گیرد. در ضمن این رویه، سبب کاهش دمای حداکثر بتن

(Peak Temperature) می شود. در تعریف، خنک سازی بتن، بلافاصله پس از شروع عملیات بتن ریزی، را با استفاده از گردش آب در لوله های فلزی قرار داده شده در کف هر لیف (در سدهای بتنی)، پس سرمایش یا سرمایش مصنوعی گویند. گرمای هیدراتاسیون (ناشی از فعل و انفعالات گیرش سیمان در بتن) بوسیله آب در حال گردش جذب و دفع می گردد. این عمل ضمن کاهش دمای بتن سبب کاهش گرادیان حرارتی بین هسته بتن و محیط شده و در عمل مهمترین عامل ترک خوردگی بتن را خنثی می نماید. به عنان نمونه در مشخصات فنی بتن ریزی طرح سد کارون ۳ موارد زیر برای سیستم پس سرمایش تعریف شده بود:

حرارت هیدراتاسیون بتن سد قوسی و تراست بلوک ها باید با پس خنک سازی در حد قابل قبول نگه داشته شود.

پیمانکار موظف است تجهیزات خنک سازی را با ظرفیتی بیش از میزان تئوریک پیش بینی شده فراهم نماید.

پیمانکار موظف است حداقل ۴ ماه قبل از اولین بتن ریزی سد قوسی، توصیف جامعی از طراحی سیستم پس خنک سازی، نصب و فعالیت های لازم شامل رفتارسنجی دما، ظرفیت پیش بینی شده و مدت خنک سازی، جزئیات مصالح و جانمایی لوله های پخش و لوله های قائم شبکه خنکسازی را به دستگاه نظارت ارائه نماید.

در طراحی ظرفیت سیستم خنک سازی باید دمای بتن در زمان بتن ریزی، گرمای هیدراتاسیون بتن، دمای متوسط بتن، دمای متوسط روزانه، تشعشع خورشیدی، دمای مخزن، دمای آب خنک سازی و تغییرات فصلی عوامل فوق در نظر گرفته شود.

اختلاف دمای بین بتن و آب خنکسازی نباید بیشتر از ۴۰ درجه سانتیگراد باشد.

شبکه های خنک سازی می تواند فولادی، آلومینیومی یا پلاستیکی (P.V.C) باشد و باید تحمل کلیه بارهایی را که ممکن است در مدت زمان بتن ریزی بر آنها وارد شود داشته باشد. در صورتی که از لوله های آلومینیومی استفاده شود، برای جلوگیری از واکنش های گالوانیک باید محل برخورد لوله ها با فولاد موجود در بتن یا با مواد غیر مشابه دیگر کاملاً عایق بندی شود.

هر یک از شبکه های خنکسازی باید به لوله های عمودی ورودی و بازگشتی متصل باشد. لوله های عمودی باید در بالای سطح هر لیفت بتن به اندازه کافی امتداد داشته باشند که بتوان لوله های بعدی را به آنها متصل نمود. لوله های عمودی باید در محل گالری های سد به گونه ای به کلاهک های پخش متصل شوند که بتوان هر یک از آنها را به طور مجزا مسدود نمود. کلاهک های اصلی باید از عایق بندی حرارتی کافی برخوردار باشند. کلیه کلاهک ها و شیرها باید به وضوح برچسب گذاری شوند.

کلیه اتصالات مدفون در بتن باید آب بند باشند. قبل از بتن ریزی، نشت هر بخش از سیستم خنک سازی باید تحت حداکثر فشار پیش بینی شده آزمایش شود.

سیستم خنک سازی باید بگونه ای طراحی شود که آب درون شبکه ها قابل بازیابی باشد.

آب خنک کننده باید فیلتر شده و ذرات معلق آن گرفته شود تا احتمال گرفتگی در زانویی ها، قسمت های تنگ مجاری، یا شیرها کاهش یابد.

خنک سازی باید پیش از بتن ریزی، شروع شده و تا دستیابی به درجه حرارت خواسته شده ادامه یابد. برای اینکه قسمت های مختلف لایه بتن به طور یکنواخت خنک شوند، باید جت جریان آب در شبکه هی خنک کننده، بین شبکه ها به طور یک در میان متفاوت باشد.

پیمانکار موظف است جزئیات خنک سازی هر یک از لایه های بتن را رفتارسنجی و ثبت نماید و این سوابق را به طور هفتگی به دستگاه نظارت ارائه نماید.

پس سرمایش برای کاهش دمای اوج بتن (که در روزهای اولیه پس از بتن ریزی حادث می شود) و همچنین فراهم آوردن زمینه کاهش تدریجی و یکنواخت دما در توده بتن سدهای بتنی - قوسی تا حدی که درزها را بتوان تزریق نمود، استفاده می شود.

پس سرمایش با گذراندن مایعی نظیر آب از داخل لوله هایی که در هر نوبت بتن ریزی تشبیه می شوند، صورت می گیرد. تا زمانی که دمای اوج بتن در محدوده‌های های خنک کننده حادث نشده است، لزومی به محدود ساختن نرخسرمایش نمی باشد.

پس از آنکه نقط اوج دمای بتن حادث گردید، پس سرمایش باید تا زمان وقوع یکی از سه حالت زیر ادامه یابد:

نرخ سرمایش بتن به حداکثر میزانی که بتواند بدون ترک خوردن قابل تحمل باشد، برسد.

دمای بتن به میزان ۱۷ درجه سانتیگراد از دمای نقطه اوج اولیه کاهش یابد.

بتن تا دمای پایدار نهایی یا دمای تعیین شده توسط طراح خنک شده باشد.

نرخ سرمایش بتن (برحسب درجه سانتیگراد در روز) باید بتدریج با افزایش سن کاهش یابد چون مدول الاستیسیته بتن با گذشت زمان افزایش خواهد یافت.

الف: لوله گذاری ها و وسایل سرد سازی و پمپ آب

جنس، اندازه، شکل و فاصله لوله ها از یکدیگر، آرایش و چیدمان کلی لوله گذاری ها، نوع و ظرفیت وسایل سرمایش و پمپ آب مورد نیاز در عملیات پس سرمایش بتن حجیم باید الزامات مشخصات فنی را برآورده نماید.

ب: نرخ سردسازی 

در مدت حرارت زایی و افزایش دمای سریع اولیه، سرمایش باید با حداکثر ظرفیت ادامه یابد. پس از اینکه بتن ب نقطه اوج دمای خود رسید، سرمایش باید تا حداکثر دو هفته با نرخ مقرر ادامه یابد. در این شرایط افت دمای بتن نباید از ۰/۶ درجه سانتیگراد در رز تجاوز نماید. اگر میزان افت دما از میزان یاد شده تجاوز نماید، آنگاه عملیات پس سرمایش باید تا زمانیکه دمای بتن بار دیگر افزایش یابد، متوقف شود. در شرایطی که دمای بتن از میزان اوج اولیه خود فراتر رفته و پیش بینی شود که این افزایش به حدود غیر قابل قبولی برسد، عملیات پس سرمایش باید دوباره آغاز شود.

ب: کنترل حرارت

با نصب دماسنج مناسب در نقاط معینی در داخل بتن حجیم نظیر محل های نزدیک به لوله های پس سرمایش باید تاریخچه ای از آمار سرمایش بتن تهیه و نگهداری شد. با نصب اینگونه دماسنج ها در نقاطی از بتن که بتوانند دمای میانگین بتن را نشان دهند، باید کلیه تغییرات حرارتی در بتن ثبت شود. با اندازه گیری دمای آب در آغاز و پایان دوره پس سرمایش وضعیت تبرید بتن باید بطور مستمر تحت کنترل قرار گیرد.

ت: سرد سازی سطوح

نرخ تبرید سطحی بتن نباید به اندازه ای باشد که زمینه ی ترک خوردگی بتن را فراهم آورده و در نهایت باعث گسترش آن بداخل بتن حجیم گردد.

ث: پوشش سطح

میزان محافظت سطوح از تبادل حرارتی ا محیط، متناسب با ابعاد سازه، نوع و مقدار سیمان، پوزولان ها و مواد افزودنی، نسبت آب به سیمان، نسبت سنگدانه به سیمان، سرعت کاهش یا افزایش دمای محیط، میانگین دمای محیط، وضعیت بارندگی و غیره تغییر می کند. میزان این محافظت باید توسط پیمانکار بصورت راهکار پیشنهادی ارائه و به تصویب دستگاه آنرا برس. با این حال افت دمای کلی در خلال ۳ ماه اولیه سرمایش بتن نباید از ۱۲ درجه سانتیگراد فراتر رود.

4- اجرای بتن حجیم

تجهیزات و وسایل مورد نیاز در زمینه تجهیزات مورد نیاز جهت انتقال، بتن ریزی، پخش و تراکم بتن حجیم باید موارد زیر مورد توجه قرار گیرد:

الف: در انتخابات تجهیزات انتقال، ریختن، پخش و تراکم بتن باید به برنامه زمان بندی پروژه و کمترین و بیشترین احجام هر نوبت بتن ریزی توجه شود.

ب: نوع تجهیزات با توجه به قطر بزرگترین دانه سنگی مورد مصرف انتخاب می شوند. به عنوان مثال 

کامیون های مخلوط کن برای حمل بتن های دارای سنگدانه های بزرگتر از ۴۰ میلیمتر مناسب نیستند. 

پ: به دلیل کارایی کم و استفاده از سنگدانه های بزرگ در بتن های حجیم، سنگدانه ها تمایل زیادی به جذابش دارند. به همین منظور برای جلوگیری از این امر باید تدابیر لازم در هنگام انتقال، ریختن، پخش و تراکم بتن در نظر گرفته شود، مانند تنظیم ارتفاعی که بتن از آن تخلیه می شود و همچنین تخلیه بتن در محل نهایی آن.

ت: در صورتی که از وسایل انتقال روباز (مانند کامیون) استفاده می شود باید شرایط لازم برای جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب و یا ریزش باران روی بتن تازه ایجاد شود.

ث: در صورتی که نرخ بتن ریزی زیاد باشد استفاده از ماشین آلات مناسب پخش و تراکم منظم بتن الزامی است. استفاده از بولدوزر، لودر برای پخش و با نصب چند لرزاننده روی بازوی بیل مکانیکی برای تراکم بتن از جمله این راهکارهاست. 

ح: معمولاً کنترل دمای سازه های بتنی بزرگ مانند سدهای بتنی نیازمند پس سرمایش بتن می باشد.

آماده سازی مل اقلام مدفون

قبل از ریختن بتن باید دقت شود که تمامی اقلام مدفون (مانند لوله های پس سرمایش و وسایل تزریقات احتمالی) بصورت ایمن در حل های خود تثبیت شده اند. اقلام مدفون باید عاری از هرگونه آلاینده مانند روغن، گرد و غبار و غیره باشند. همچنین لازم است در مورد آب بندی سیستم های مدفون دقت شود.

بتن ریزی روی بستر خاکی

بستر خاکی باید تمیز، عاری از کلوخه، یخ و سایر آلاینده ها، آب جاری و ساکن باشد. قبل از بتن ریزی بستر خاکی باید بصورت رضایت بخشی طبق مشخصات فنی متراکم گردد.

بتن ریزی روی بستر سنگی

سطوح سنگی، بتنی و غیره که بتن ریزی روی آنها صورت می گیرد باید قبل از انجام بتن ریزی عاری از هرگونه مواد خارجی مانند روغن، آب ساکن یا جاری، گل، اندود زاید، نخاله ها و ذرات ریز دیگر باشد. قبل از انجام عملیات بتن ریزی تمامی سطوح مورد نظر باید از طریق شستن با جت آب با فشار زیاد و یا با روش رضایت بخش دیگر کاملاً تمیز گردد.

تمام بستر سنگی باید بطور پیوسته و به مدت ۲۴ ساعت قبل از بتن ریزی مرطوب نگه داشته شود. سطح کار باید قبل از بتن ریزی با ملات ماسه سیمانی به ضخامت ۳۰ میلیمتر و از مصالحی که بتن اصلی از آن ساخته می شود پوشانده شود. نسبت آسه به سیمان و آب به سیمان باید تقریباً مشابه با بتن اصلی باشد. بتن ریزی باید قبل از گیرش اولیه ملات شروع شود.

آماده سازی درزهای اجرایی

بطور کلی بهتر است سطوح دارای شیب ملایم باشند تا امکان زهکشی آب وجود داشته باشد. این عمل همچنین تمیز گردن سطوح را ساده تر می نماید. عملیات تمیز کاری نهایی سطوح باید در نزدیکترین زمان قبل از شروع بتن ریزی نوبت بعد صورت گیرد. دوغاب زدایی سطوح بتنی به نحوی که موجب کنده شدن سنگدانه ها شود عملی غیر ضروری است. عمق زدودن دوغاب سیمان از سطوح بتن ریزی قبلی به ۳ میلیمتر محدود می شود. به این منظور می توان از روش های مشروح زیر استفاده نمود.

جت آب و هوا

جت آب و هوا باید در زمان مناسب (معمولاً بین ۴ تا ۱۲ ساعت بعد از بتن ریزی) انجام پذیرد. این زمان با توجه به زمان گیرش سیمان و استفاده از مواد افزودنی دیرگیر کننده تعدیل می گردد. این روش فقط در درزهای افقی قابل انجام است. فشار هوا باید بین ۶۲۰ تا ۷۶۰ کیلو پاسکال و فشار آب باید فقط به اندازه ای باشد که آب را تا نازل حمل کند.

جت آب با فشار زیاد

آب با فشار زیاد (حداقل ۲۱ مگا پاسکال) می تواند برای تمیز کردن سطوح استفاده شود. اعمال فشار آب باید تا زمانی به تاخیر افتد که بتن به اندازه کافی سخت شده باشد و فقط ملات و دوغاب خشک شده و نه سنگدانه های درشت کنده شوند.

درزهای اجرایی در بتن غلتکی

اگر در زمان پخش بتن غلتکی، بتن نوبت قبل هنوز به گیرش اولیه نرسیده باشد، پس از تمیز کاری سطوح با جاروب یا هوای فشرده و بدون انجام تدابیر اضافی دیگر عملیات بتن ریزی با سرعت ادامه می یابد. ولی زمانی که بتن ریزی در نوبت های متوالی با فواصل زمانی بیش از زمان های جدول زیر انجام شود، تمیز کاری با جت آب و اجرای لایه ملات پر سیمان بین دو نوبت بتن ریزی لازم می گردد. مقادیر جدول زیر بر حسب شرایط کار می تواند تغییر یابد.

دمای متوسط محیط (سانتیگراد) 

زمان بین دو نوبت بتن ریزی متوالی (ساعت) 

کمتر از 15

بین 15 تا 20

بین 20 تا 25

بین 25 تا 30

بیش از 30

10

8

6

5

4

در هر حال سطوح نوبت های بتن ریزی باید تا اجرای نوبت بعدی مرطوب نگه داشته شوند تا چسبندگی مطلوبی میان نوبت های بتن ریزی ایجاد شود. در صورت سخت شدن بتن، برای آنکه بتن نوبت بعدی به نوتقبلی به خوبی متصل گردد، اجرای لایه نازک ملات ماسه - سیمان یا بتن نرمه با عیار حداقل 

۳۵۰ کیلوگرم سیمان در هر متر مکعب ملات و به ضخامت ۲۰ الی ۳۰ میلیمتر روی سطح بتن سخت شده ضروری است در موقع پخش بتن غلتکی بر روی ملات بستر نباید بیش از ۳۰ دقیقه از پخش ملات مذکور گذشته باشد.

سطوح واریز

وقتی به دلایل اجرایی بتن ریزی نمی تواند بطور پیوسته انجام شود و بناچار عملیات مدتی قطع می گردد، بین قسمت قدیم و جدید سطحی پدید می آید که آن را سطح واریز می نامند. باید سعی نمود که این سطوح در محل هایی قرار گیرند که تحت تنشهای پایین تری بوده و تا حد امکان بر روزهایی که به دلایل دیگر تعبیه می شوند منطبق گردد در سازه هایی که در آب غوطه ور می باشند این سطوح باید تا حد امکان در خارج از منطقه تغییرات سطح آب قرار گیرد. در صورتی که قرار باشد روی بتن حجیم با سطح شیب دار بتن مرحله دوم ریخته شود، باید دقت گردد که بتن در محل سطوح واریز بصورت پلکانی اجرا شود. ایجاد سطوح واریز قائم به وسیله قالب موقت عملی می شود.

باید دقت نمود بتن در محل سطوح واریز به اندازه کافی آب بند شود تا میلگردهاست فولادی در معرض خطر زنگ زدگی قرار نگیرند. برای ایجاد چسبندگی بهتر بتن قدیم به بتن جدید باید شیره خشک شده روی بتن قدیم بطور کامل زدوده شود و سطوح بتن قدیم کاملا مرطوب و در صورت لزوم از یک لایه بتن نرمه با عیار حداقل ۳۵۰ کیلوگرم در متر مکعب بتن به ضخامت ۲۰ الی ۳۰ میلیمتر استفاده شود.

وزن مخصوص بتن سبک سازه ای

 

شما می توانید برای دریافت اطلاعات بیشتر از دیگر مقالات ما بازدید نمایید:

درز انقباض (جمع شدگی) بتن چیست؟

منظور از پخش و تراکم بتن چیست؟

آشنایی با روش های پیمانه کردن اجزای بتن

افزودنی های شیمیایی پرکاربرد در صنعت بتن

یک افزودنی ماده ای است فراتر از آب، سنگدانه ها، مواد سیمانی و تقویت کننده های فیبری که به منظور اصلاح ویژگی های تازه مخلوط، سخت شدگی و نیز گیرش بتن، به عنوان جزئی از مواد تشکیل دهنده بتن مورد استفاده قرار می گیرد که قبل از ترکیب شدن و یا بعد از آن به پیمانه (بچینگ) اضافه می شوند، تعدادی افزودنی های شیمیایی وجود دارند که اغلب آنها در SCC مورد استفاده قرار می گیرند.

افزودنی های شیمیایی که بیش از همه مورد استفاده قرار می گیرند به همراه علت اصلی استفاده از آنها در جدول  زیر آمده است.

علت استفاده

نوع افزودنی

کاهش میزان آب به منظور ایجاد ویسکوزیته کافی، تنظیم مقدار جهت افزایش یا کاهش جریان اسلامپ افزایش ویسکوزیته به منظور ارتقاء و پایداری مخلوط و کاهش آب دهی تامین و حفظ جریان اسلامپ / قابلیت کارایی بدون ایجاد کندسازی افزایش زود هنگام پیشرفت مقاومت فشاری، تسهیل گیرش نرمال در دمای سرد کاهش سرعت جذب آب سیمان جهت تاخیر در گیرش در دمای گرم، افزایش زمان قابلیت کارایی افزایش دوام در مقابل یخ زدگی / ذوب شدگی و افزایش میزان خمیر مخلوط جهت ارتقاء جریان و پایداری

کاهش دهنده آب طیف بالا (HRWR) افزایش اصلاح کننده ویسکوزیته (VMA) افزودنی حفظ قابلیت کارایی افزودنی کاتالیزور افزودنی کنترل جذب آب و کندگیر افزودنی هوا زا

وقتی که SCC برای اولین بار در بازار آمریکای شمالی معرفی شد، تصور نادرستی وجود داشت که این ماده یک افزودنی شیمیایی است. برخی تصور می کردند که می توان SCC را بدون استفاده از نسبت بندی مخلوط، ساخت. هر چند این مطلب واقعیت ندارد، اما این حقیقت را که وقتی به SCC فکر می کنیم تصوری از افزودنی های شیمیایی به ذهن می رسد، پر رنگ می کند. افزودنی ها به منظور کنترل ویژگی های معینی از مخلوط مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین ترکیب افزودنی ها نیز برای اصلاح همزمان ویژگی های چندگانه مخلوط استفاده می شود.

برای مثال می توان از کاهش دهنده آب طیف بالا (HRWR) و یا از افزودنی اصلاح ویسکوزیته به ترتیب جهت کاهش جریان اسلامپ و افزایش پایداری مخلوط استفاده کرد. این یکی از ویژگی های کلی مواد شیمیایی است که آن را به صورت ابزاری قدرتمند در آورده است. هیچ گاه نباید از افزایش آب برای افزایش جریان اسلامپ استفاده کرد، به لحاظ تئوریک یک HRWR را برای افزایش سیالیت مخلوط و بدون نیاز به هیچ تنظیم کننده دیگری، می توان به کار برد.

البته زمانی که حجم آب افزایش می یابد، حجم افزوده شده آب باید از طریق کاهش برخی دیگر از اجزاء تشکیل دهنده مخلوط، جبران شود و به موجب این عمل، ویژگی های دیگر مخلوط نیز تحت تاثیر قرار می گیرند. مشابه همین مطلب را برای استفاده از VMAها در برابر دیگر تکنیک نسبت بندی برای افزایش یا کاهش ویسکوزیته مخلوط SCC می توان بیان کرد.

البته استفاده از همه افزودنی های شیمیایی در زمان ساخت SCC ضروری نیست، ولی وجود افزودنی HRWR لازم و ضروری می باشد. SCC با کیفیت را نمی توان بدون استفاده از این نوع افزودنی ها ساخت. افزودنی های دیگر مانند VMA و افزودنی های حفظ کارآمدی، در بسیاری شرایط مفید هستند اما ممکن است همیشه ضروری نباشند.

کاهش دهنده آب با طیف بالا

افزودنی HRWR مهمترین افزودنی شیمیایی استفاده شده در ساخت SCC می باشد. کاربرد اصلی آنها پخش کردن ذرات سیمان است. از این طریق، سطح بالایی از سیالیت را بدون استفاده از آب، فراهم می کند. این در حالی است که ظرفیت آب دهی (شیردهی) و تفکیک را کاهش می دهد. علاوه بر کنترل سیالیت مخلوط، این قابلیت تغییر حجم آب، از طریق تنظیم مقدار HRWR، به استفاده کنندگان اجازه می دهد که ویسکوزیته مخلوط SCC را تغییر دهد تا برای کاربرد مورد نظر، مناسب تر باشد.

در طی سالیان متمادی، مواد شیمیایی پراکنده ساز (پاشنده) متعددی ساخته شده اند که سطوح مختلفی از قدرت پخش کنندگی را دارند. برخی از اولین و پر کاربردترین استفاده های HRWR، براساس خاصیت شیمیایی نفتالین است. این تولیدات هنوز هم در قسمت های مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از آن در SCC محدودیت دارد و این به علت مقدار پاشندگی و پخش کنندگی مورد نیاز برای دستیابی به سیالیت SCC است.

مقدارهای بالاتر، می تواند موجب تاخیر در میزان سخت شدگی و نیز تاخیر در روند ایجاد مقاومت می شود که ویژگی نامطلوبی در کاربردهای مختلف محسوب می شود. HRWRهای ملامینی دارای نقص در زمینه کاهش سریع تر اسلامپ می باشد که استفاده از آنها را محدود کرده، زیرا حفظ کارایی برای مخلوط SCC حیاتی است.

HRWRها برپایه پلی کربوکسیلات اتر (PCE)، به خاطر عدم وجود نقایصی مانند نامناسب بودن مقدار، تاخیر افکنی و یا مسائل مربوط به حفظ کارآمدی آنها (نقایص مربوط به تکنیک های قبلی) دیگر محدود نمی باشد و می توان بطور گسترده تری از آنها در بخش های مختلف و کاربردهای مختلف، استفاده کرد. ظهور پراکنده سازها پایه PCE، آگاهی عمومی و توسعه SCC را تسهیل بخشیده است.

فناوری پلی کربوکسیلات اتر

سابقاً توانایی ساختار مولکول های پاشنده و پراکنده سازها محدود شده بود، اما معرفی پاشنده های PCE، آن را تغییر داد. درحالی که پاشنده های قبلی عمدتاً تولیدات جانبی دیگر صنایع بودند، اکنون برای مولکول های مختلفی این امکان وجود دارد که تنها با هدف پخش سیمان پرتلند توسعه یابند. PCEها پلیمرهای شانه ای هستند. یعنی اینگونه توصیف شده اند که دارای یک ستون اصلی (شبیه ستون فقرات) و نیز زنجیرهایی که در یک طرف این ستون آویزانند و این مولکول ها در طول ستون اصلی، در محل اتصال، بار منفی می گیرند (شکل 1).

ساختار مولکول را می توان به گونه ای تغییر داد که ویزگی های عملکردی مختلفی را برای مخلوط بتنی ایجاد کرد. برای مثال وزن مولکولی ستون اصلی و یا زنجیرهای جانبی را می توان تغییر داد. یعنی آنها را بزرگتر یا کوچکتر کرد. تراکم زنجیرهای جانبی و یا بخش های شارژ را در امتداد ستون اصلی می توان تنظیم کرد.

HRWRها با پایه PCE، دانه های سیمان را از طریق دو مکانیزم مکمل پراکنده می سازند. دفع الکترواستاتیکی و جلوگیری از تجمع.

دفع الکترواستاتیکی فرآیندی است که از طریق آن، در محل اتصال و در امتداد ستون اصلی، مولکول های پراکنده ساز (که عامل بار منفی می باشند) دانه های سیمان را جذب می کنند و به دلیل وجود همین بار روی سطح، دانه های سیمان یکدیگر را دفع می کنند و اکثر پراکنده سازها از این ترکیب عملکردی برخوردارند (شکل2).

PCEها همچنین دانه های سیمان پرتلند را از طریق ممانعت از تجمع نیز پخش می کنند که بیشتر یک فرآیند فیزیکی است. زنجیرهای جانبی معلق، از ذرات سیمان جدا می شوند و این عمل مانع از باز انباشتگی ذرات سیمان می شود (شکل 3).

شکل 1 ساختار PCE پلیمر شانه عمومی

رابطه ساختار / عملکرد PCE

توانایی در کنترل ساختار PCE، این اجازه را به یک شیمی دان می دهد تا پراکنده سازهای مختلفی را طراحی کند. مانند پاشنده (پراکنده سازی) ای که کاهش دهنده فوق العاده آب است و یا پاشنده ای که سطح بالای کار آمدی را در مدت زمان طولانی تری حفظ می کند.

شکل 2 دفع الکترواستاتیکی دانه های سیمان توسط مولکول های پراکنده ساز

شکل3 ممانعت فضایی دانه های سیمان پخش کننده

لازم به ذکر است که همه HRWRها با پایه PCE، مشابه یکدیگر نیستند، در نتیجه باید ویژگی های تولیداتی را که می خواهیم از آنها استفاده کنیم بدانیم. با تغییر ساختار مولکولی PCE، ویژگی های عملکردی را می توان اصلاح کرد، از جمله این عملکردها می توان به بازده پاشندگی، ویسکوزیته مخلوط بتن و حفظ کار آمدی اشاره کرد.

بازده پاشندگی

این عدد یا به عنوان افزایش سیالیت و یا به عنوان کاهش در هر واحد تغییر آب موجود در مقدار پاشنده (پراکنده ساز) اندازه گیری شده است. این یک ویژگی است که نهایتاً منجر به تولید مقدار مورد نیاز می شود. یک محصول که به مقدار ملایم تری نیاز دارد، سطح بالاتری از کنترل را از جانب تولید کننده می طلبد و این مطلب باعث تنظیم مقدارهای کوچک در مرحله تولید می گردد. ایجاد تنظیمات دقیق تر برای محصولات با مقدار بسیار پایین دشوارتر است.

شکل 4 مقدار مصرف را برای سه نوع متفاوت از HRWR با پایه PCE نشان می دهد. بازده مقدار PCE 2، بیشتر از PCE 1 و PCE 3 است. یک محصول با میزان مقدار مشابه PCE 2، در مکان هایی که مخلوط های SCC و بتن معمولی بطور محدود تولید می شوند، به راحتی قابل استفاده است، مانند کارگاه های پیش ساخته. میزان مقدار PCE 1 و PCE 2 در مکان هایی بیشتر استفاده می شوند که طیف وسیعی از انواع مخلوط تولید می شوند، مانند کارگاه ها و کارخانه های بتن آماده.

ویسکوزیته مخلوط بتن

ویسکوزیته یک مخلوط SCC بر تعدادی از ویژگی ها تاثیر می گذارد. از جمله قابلیت عبور، پایداری، پرداخت سطحی. ساختار یک مولکول PCE، می تواند بر ویسکوزیته یک مخلوط SCC تاثیر بگذارد. جدول2 ارائه دهنده اطلاعاتی مبنی بر مقایسه تاثیر ویسکوزیته سه نوع HRWR مبتنی بر پایه سه نوع مولکول متفاوت PCE می باشد.

پارامترهای رئولوژیکی (تغییر شکل ماده) به وسیله استفاده از رئومتر IBB بتن اندازه گیری می شود. میزان مقادیر ویسکوزیته به دست آمده از طریق تغییر HRWR مهم است. تغییر ویسکوزیته نیز در زمان های T50 منعکس شده است. PCE 2 دارای بالاترین میزان ویسکوزیته و زمان T50 است. درحالی که PCE 1 کمترین میزان ویسکوزیته و زمان T50 را دارد. تاثیر ویسکوزیته بر تفکیک، شیردهی (آّب دهی) و VSI نیز ارائه شده است. برای یک مخلوط مشخص با مقدار ثابت جریان اسلامپی، افزایش ویسکوزیته موجب افزایش پایداری مخلوط می شود.

حفظ کار آمدی

حفظ کارایی برای مخلوط SCC مهم و حیاتی است و بدون آن SCC مزایای خود را از دست می دهد.

شکل4 واکنش مقدارهای سه PCE برپایه HRWRها

مقدار مصرف محصولات HRWE

حفظ کارآمدی می تواند تحت تاثیر ساختار مولکولی پلیمر استفاده شده در یک HEWR با پایه PCE باشد.

جدول3 نشان دهنده مقایسه انجام شده میان دو ماده HRWR با پایه PCE و حفظ کارایی آنها در بیش از 80 دقیقه است. تمایل PCE 3 برای شروع کاهش کارآمدی در 30 دقیقه نخست، قابل توجه است، درحالی که PCE 4، کاهش درآمدی را تا پس از 55 دقیقه هم آغاز نکرده است. البته لازم به ذکر است که توانایی حفظ کارآمدی، تحت تاثیر نسبت بندی مخلوط، ترکیب نسبت پودرهای مخلوط و وجود سایر افزودنی ها می باشد.

PCE 3	PCE 2	PCE 1	HRWR
676	559	780	مقدار مصرف (ml/100 kg)
429	429	434	سیمان (kg/m3)
961	961	973	سنگدانه درشت (kg/m3)
853	853	865	سنگدانه ریز (kg/m3)
177	177	180	آب (kg/m3)
5/1	3/1	3/1	هوا %
100/0	100/0	200/0	بازده (g)
600/4	400/5	600/3	ویسکوزیته (چسبانیدگی)
660	660	660	رکود جریان (mm)
6/10	8/2	7/11	عامل تفکیک %
0	06/0	28/1	Bleed (%)
2/2	5/3	8/1	T50
5/1	1	2	VSI

جدول 2 تاثیر PCE بر ویسکوزیته و استقامت

PCE 2	PCE 1	HRWE
585	520	مقدار مصرف
339	340	سیمان نوع I (KG/M3)
60	60	خاکستر بادی کلاس F (kg/m3)
1070	1076	سنگدانه درشت (kg/m3)
822	827	سنگدانه ریز (kg/m3)
160	160	آب (kg/m3)
		رکود جریان (mm)
660	675	اولیه (ابتدایی)
660	535	30 دقیقه اولیه
660	420	55 دقیقه اولیه
580	335	80 دقیقه اولیه
		هوا %
4/1	9/0	اولیه (ابتدایی)
6/1	7/1	80 دقیقه اولیه

جدول 3 مقایسه حفظ کارایی بین دو PCE مختلف مبتنی بر HRWE ها

PCE همچنین بر میزان سخت شدگی و توسعه مقاومت فشاری اولیه مخلوط SCC بطور متفاوت تاثیر می گذارد. برخی موجب افزایش سرعت گیرش و برخی موجب افزایش سرعت مقاومت می شود، درحالی که بقیه باعث افزایش نرمال مقاومت می شوند. مقاومت زود هنگام، برای تولید کنندگان بتن پیش ساخته/ پیش تنیده، دارای اهمیت است زیرا مشخص می کند که جدا شدن از قالب چقدر سریع اتفاق می افتد. گیرش سریع یا افزایش سریع مقاومت نیز مفید است زیرا می توان مواد سیمانی مکمل بیشتری را وارد نسبت بندی مخلوط SCC کرد.

واکنش با سیمان پرتلند

عملکرد افزودنی های HRWE، جذب و پخش کردن دانه های سیمان پرتلند است. واکنش پاشنده PCE و سطح دانه های سیمان بسیار پیچیده است. کافی است که بگوییم اگر سیمان را بطور تصادفی تغییر دهیم در سیالیت اولیه SCC و یا نیاز به مقدار HRWR تغییرات حاصل می شود و درجه تغییر می تواند از بسیار کم تا بسیار زیاد متغیر باشد. باید به توصیه های تولید کنندگان مخلوط در رابطه با استفاده از یک نوع HRWR خاص عمل کنیم. بحث و بررسی درباره ویزگی های عملکردی HRWRها، با ارائه افزودنی های شیمیایی توصیه شده تا تفاوت عملکردهای نسبی را میان محصولاتی که در دسترس هستند بشناسیم.

افزودنی های اصلاح کننده ویسکوزیته

SCC به کمک فناوری ساخت بتن در زیر آب رشد و توسعه یافت. زمانی که بتن در زیر آب قرار می گیرد، باید بسیار کارآمد باشد و در برابر تفکیک و فرسایش مقاوم باشد.

سیمان پرتلند

افزودنی های ضد فرسایش به منظور افزایش چسبندگی و ویسکوزیته مخلوط های بتنی در زیر آب توسعه یافته اند و اجزاء جداساز مخلوط را یا حذف کرده و یا تا حد زیادی کاهش می دهد. افزودنی VMAها، اولین نمونه هایی هستند که اکنون به عنوان افزودنی های اصلاح کننده ویسکوزیته شناخته می شوند.

VMAها برای ارتقاء پایداری و ایجاد مقاومت برای مخلوط های SCC مورد استفاده قرار گرفته اند. انواع مختلفی از VMAها وجود دارند. برخی موجب غلیظ شدن خمیر سیمان می شوند و برخی دیگر موجب غلیظ شدن آب می شوند. 

تاثیر بر روی ویسکوزیته مخلوط، میزان شیردهی (آّب دهی) و تفکیک سنگدانه ها بستگی به VMA انتخاب شده دارد. برخی از آنها توانایی بیشتری در زمینه کنترل آب دهی محصولات دارند درحالی که بقیه بطور موثر مانع جدا شدن سنگدانه های درشت می شوند.

جدول4 نشان دهنده تاثیر سه VMA متفاوت بر پایداری مخلوط می باشد. مخلوط استفاده شده در این ارزیابی، به صورت هدفمند با هدف ناپایدار بودن، توسعه یافته است. به همین منظور تاثیر هر کدام از VMAها بطور واضح تری نشان داده شده است. برا یافزایش هدف ناپایداری، نسبت آب/ سیمان (W/C) بالاتر، شن کمتر و حجم سیمان پایین تر بعلاوه مقدار جریان اسلامپ بالاتر در نظر گرفته شده است. همه مخلوط های موجود در این ارزیابی از استاندارد ASTM نوع 1 برای سیمان، سنگدانه های ریز، سنگدانه های درشت و HRWR بر پایه PCE استفاده کرده اند.

VMAها طبق توصیه های تولید کننده، واحد بندی شده اند، تفکیک نیز با استفاده از آزمون ستون اندازه گیری شده است. میزان آب دهی (شیردهی) نیز با استفاده از ASTM C 232 اندازه گیری شده است. مخلوط مرجع بسیار ناپایدار ذکر شده است. هم درصد آب دهی (شیردهی) و هم درصد تفکیک بسیار بالاست. همان طور که VMAهای مختلف درون مخلوط SCC به هم متصل می شوند، عوامل جداساز کاهش می یابند. بعضی از اینها می تواند به کاهش جزئی جریان اسلامپ نسبت داده شود. به هر حال محرک اولیه VMA شیمی است. کاهش نسبی تفکیک سنگدانه ها نسبت به مخلوط مرجع در محصولات متغیر است.

VMAهای مختلف دارای نقاط ضعف و قوت مشخصی هستند. آنها ابزارهایی هستند که در مسیر توسعه مخلوط SCC مورد استفاده قرار می گیرند و انتخاب آنها وابسته به ویژگی های موادی دارد که در دسترس هستند.

از آنجایی که VMA 1 به میزان زیادی برکاهش آب دهی (شیردهی) تاثیرگذار بوده و نیز بطور قابل توجهی در کاهش نشست سنگدانه ها موثر می باشد، در مخلوط های نسبت بندی شده، که شامل سنگدانه های درشت و سنگدانه های ریز زاویه دار مفید می باشند مانند سنگدانه هایی که دارای اندازه محدود و مشخص برای عبور از الک 300 میکرومتر هستند.

در مخلوط هایی که ترجیح داده می شود که حجم کمی از پودر را نگه دارند، VMA 3 نیز کاهش متعادلی را در میزان آب دهی و هم در تفکیک سنگدانه ها در بتن به وجود می آورد و برای ایجاد پایداری در مخلوط هایی که نیاز به توسعه پایداری اندک و یا متوسط دارند، مفید است.

VMA 3	VMA 2	VMA 1	Reference
426	430	426	422	سیمان (kg/m3)
954	964	954	945	شن (kg/m3)
848	857	848	840	ماسه (kg/m3)
203	205	203	200	آب (kg/m3)
48/0	48/0	48/0	48/0	نسبت آب به سیمان
1066	1066	1268	1021	HRWR (ml/100 kg)
650	650	260	0	VMA (ml/100 kg)
781	730	787	826	جریان اسلامپ (mm)
7/0	1	3/1	9/0	T50 (s)
5/10	3//2	4/0	3/13	آبدهی (%)
36	24	37	49	عامل تفکیک (%)

جدول 4 تاثیر VMA برپایداری

VMA 2 که بطور قابل ملاحظه ای میزان آب دهی و همچنین تفکیک سنگدانه ای را کاهش می دهد یک محصول نیرومند بوده و در طیف وسیعی از مخلوط های SCC مفید است.

VMAها و قدرتمندی

قدرتمندی به درجه عدم حساسیت مخلوط SCC نسبت به نوسانات در ویژگی های مواد خام در طی مرحله تولید، اطلاق می شود. مانند میزان رطوبت در توزیع اندازه ذره و دیگر چیزهایی که می توانند منجر به تغییرات در ویژگی های تازه مخلوط شوند. قدرتمندی را می توان با اندازه گیری تغییرات هر ویژگی تازه SCC مانند جریان اسلامپ، زمان T50، تفکیک (جداشدگی)، قابلیت عبور و یا دیگر ویژگی ها ارزیابی نمود. عده ای از محققین نشان داده اند که VMAها در زمینه ایجاد قدرت در جریان اسلامپ و قابلیت عبور SCC مفید هستند. 

افزودنی های نگه دارنده قابلیت کارآمدی

همه افزودنی ها محدودیتی در زمان دارند که در طول این مدت، ویزگی های تازه و اصلی خود را حفظ می کنند. خارج از این محدوده زمانی، یک مخلوط SCC به یک مخلوط اسلامپ معمولی برای تراکم انرژی، کاهش خواهد یافت. اهمیت حفظ قابلیت کارآمدی مناسب برای SCC نباید دست کم گرفته شود بلکه باید برای آن برنامه ریزی کرد، بطور مثال یک تولید کننده پیش ساخته ممکن است زمان کمتری را برای انتقال و تکمیل بتن ریزی نسبت به پروژه ریخت درجا داشته باشد. معادله ساده ای که در زیر آمده است می تواند به تعیین مقدار حفظ قابلیت کارآمدی مورد نیاز کمک کند.

زمان مورد نیاز برای حفظ جریان اسلامپی = زمان بتن ریزی پیمانه بعدی + زمان بتن ریزی + زمان انتقال

زمان انتقال و زمان بتن ریزی خود به خود مشخص می شود. زمان مورد نیاز برای بتن ریزی هنگامی است که مطمئن شوید که خط بتن ریزی دیگر دیده نمی شود،  و یا زمانی که درز بتن ریزی اتفاق می افتد، یعنی زمان تخلیه متوالی، بتن در قسمت بالایی دیگری قرار گیرد. این زمان می تواند براساس بچینگ و نیز پروسه ترکیب به کار گرفته شده توسط تولید کننده، متفاوت باشد.

مجریان بتن همواره انتظار کاهش قابلیت کارآمدی را دارند و در زمان لازم برای جبران آن، یکی از  روش هایی را که در سال های اخیر ارائه شده بکار می گیرند. هر چند همه این روش ها، برای استفاده در SCC مناسب نیستند.

حرارت دهی دوباره به آب در کارگاه ساختمانی

با توجه به تجربیات نویسنده، این روش به ندرت در مورد SCC استفاده می شود. در SCC آب اضافی باید به منظور تنظیم بتن ساز توسط مسئول بچینگ و کنترل کیفیت، محدود شود. آب دارای تاثیر مستقیم و قابل ملاحظه ای بر ویسکوزیته مخلوط، توانایی آب دهی و توانایی جدا شدن (تفکیک) است و باید به دقت کنترل شود.

مقدار بندی کردن دوباره HRWR در کارگاه ساختمانی

این روش معمولاً در اجرا مورد استفاده قرار می گیرد و یک شخص به صورت تمام وقت و اختصاصی به عنوان مسئول افزودن HRWR در کارگاه پیش سازی، مورد نیاز است. اگر یک نفر برای انجام این مسئولیت تعیین نشود، ثابت و کیفیت محموله های SCC ممکن است به چالش کشیده شود.

بچینگ برای یک جریان اسلامپی بالاتر از هدف، برای جبران کاهش اسلامپ در طی انتقال تجربه نویسنده در SCC حباب دار نشان می دهد، این روش به ندرت استفاده می شود زیرا نیازمند کسی است برای پیمانه کردن مخلوط با میزان سیالیتی که تاثیر منفی بر پایداری اولیه و حجم هوا داشته باشد.

اضافه کردن یک افزودنی کنترل کننده یا افزودنی تاخیر دهنده جذب آب برای کاهش سرعت جذب آب و سفت شدن استفاده از روش به تاخیر انداختن یا کنترل جذب آب در افزودنی ها برای افزایش کارآمدی، روشی رایج و عملی است. اکثر تولید کنندگان بتن تجربیات و پیشینه ای در استفاده از این افزودنی ها دارند.

افزودنی های حفظ کارآمدی، سطح جدیدی از افزودنی ها هستند که فقط برای تاثیرگذاری بر زمان حفظ کارآمدی طراحی شده اند.

هر افزودنی دارای یک جریان اسلامپی به میزان 600 تا 675 میلی متر می باشد. مقدار انعطاف پذیری به تولید کنندگان بتن این اجازه را می دهد که به تغییرات دما، مواد و شرایط پروژه پاسخ دهند. این عملکرد، بدون کاهش سرعت جذب آب سیمان، به دست آمده است.

افزودنی های حباب زا و دیگر افزودنی ها

هوادهی در SCC امکان پذیر بوده و یک رویداد روزمره در بخش هایی از آمریکای شمالی می باشد. از آنجایی که میزان درصد هوای مورد نیاز در مخلوط ها متفاوت است، هوادهی افزودنی های بتن نیز باید دارای مقدار متفاوتی باشد. مشابه بتن معمولی هوازایی (حباب زایی) نیز تحت تاثیر تعدادی از فاکتورها می باشد، از قبیل اختلاط مخلوط (نسبت بندی)، درجه بندی سنگدانه های ریز، نوع مخلوط کن و کارایی مخلوط و همچنین وجود افزودنی های دیگر و نیز HRWR، هوازایی به ویژه در مورد SCC تحت تاثیر پایداری مخلوط است. هر چه پایداری مخلوط کمتر شود هوادهی به مخلوط سخت تر خواهد شد. زمانی که مخلوط نیاز به هوادهی دارد، تولید کننده بتن SCC باید پایداری مخلوط را ارزیابی کند، در عین حال که هوا باعث افزایش حجم خمیر می شود، پایداری مخلوط SCC نیز می تواند افزایش یابد. افزودنی های دیگری که می توانند بطور مداوم در تولید مخلوط های SCC به کار روند شامل کاهش دهنده های نرمال و متوسط آب علاوه بر افزودنی های ضدخوردگی افزودنی های رنگ مایع و غیره می باشند. اغلب افزودنی هایی که در تولید بتن معمولی استفاده می شود در SCC هم کاربرد دارد. همیشه توصیه های تولید کننده را برای ترکیب کردن مواد افزودنی چندگانه در مخلوط بتن، به کار گیرید. افزودنی های شیمیایی برای تولید مخلوط های SCC با کیفیت خوب مورد نیاز است. افزودنی های HRWR ضروری می باشند درحالی که دیگر افزودنی ها مانند VMAها و مخلوط های حفظ کارآمدی، معمولاً استفاده می شوند.

همه HRWRها با پایه PCE مشابه یکدیگر نیستند اما ممکن است در کارایی مقدارهای مختلف، اثر بر ویسکوزیته مخلوط، زمان حفظ کارایی، تاثیر بر میزان سخت شدگی و افزایش قدرت اولیه، متفاوت باشند. به همین صورت همه VMAها هم مشابه هم نیستند، آنها می توانند دارای تاثیرات متفاوتی بر روی میزان آب دهی، جداشدگی و قدرت داشته باشند. بسیار دارای اهمیت است که تولید کننده بتن و پیمانکار، جنبه های عملکردی ضروری را در مخلوط SCC تعیین کنند. تولید کننده بتن نیز باید با عرضه کنندگان مواد افزودنی مشورت کرده تا اطمینان دهد که این مخلوط ها در عمل برای کاربرد مورد نظر و مواد در دسترس، مناسب ترین گزینه است.

نحوه ی اجرای کفپوش اپوکسی و پلی یورتان و آنتی استاتیک و مشخصات محصول

در این بخش از مصاحبه سعی شده تا با متریال ها و کفپوش های نوین صنعت ساختمان آشنایی بهتری پیدا کنیم ،این مصاحبه با جناب آقای دکتر علیرضا مهتدی پژوهشگر دکتری معماری مدیر تحقیق و توسعه مهندسین مشاور اثر مهرازان پایدار(کلینیک بتن ایران) صورت پذیرفته است و امید است توانسته باشیم توضیحات اساسی را در این گفتمان پاسخ .

باتوجه به تکنیک های نوین ساختمانی و کفپوش های نوین صنعت ساختمان مانند کفپوش های اپوکسی ها و پلی یورتان ها به چه صورتی انجام می گردند و جزئیات بیشتری را برای مخاطبین ما توضیح بفرمایید.

ترکیبات آلیفاتیک ، پیوند های آروماتیک ، خواص مکانیکی بالا ( ضربه پذیری ، مقاومت کششی و فشاری ، مقاومت در برابر سایش) مقاومت شیمیایی خوب در برابر گستره ای از اسید ها و باز های صنعتی و پسماند های نفتی ، انعطاف بالا و خود تراز شوندگی و رنگ پذیری همینطور پایداری و دوام باعث شده تا کفپوش ها و پوشش های پلیمری یک از پر کاربرد ترین مصالح شیمیایی ساختمان باشند.

به عنوان پوشش مواد شیمیایی در تصفیه خانه های صنعتی ، کفپوش دکوراتیو در مجتمع های تجاری و مسکونی و اداری ، پوشش ضد اسید در حوضچه های خنثی سازی تا محوطه های تولید و تزریق اسید ، کفپوش بدون درز سالن های تولیدی بهداشتی و قطعه سازی و آشیانه های هواپیما ، کفپوش ورزشی سالن ها و باشگاه ها طیف وسیعی از این مواد در محیط های صنعتی و همگانی حضور دارند.

این مواد غالبا 2 جزئی و از ترکیب یک رزین و یک هاردنر ( در برخی خانواده های پلیمر مانند ونیل استر ها وجود اسید ، شتابگر و مواد واسطه در هنگام ترکیب اولیه لازم است ) و به صورت درجا ریز بوده و در کسری از ساعت یا دقیقه به استحکام اولیه می رسند.

نسبت ترکیب رزین به هاردنر بتن در کیفیت پیوند های آروماتیک موثر است. افزایش نسبت ترکیب به معنی استفاده از فیلر بیشتر و کاهش خواص مکانیکی و شیمیایی پوشش پلیمری است. برای مطالعه بیشتر به صفحات 10 و 18 کاتالوگ محصولات مراجعه کنید.

برای ترکیب رنگی پوشش های پلیمری ، رنگدانه های سرامیکی به همراه رزین اپوکسی در دستگاه همونایژر مخلوط شده و طیف های گستره ای از رنگ را به وجود می آورند . کد مخصوص هر رنگ «رال رنگ» نامیده شده و در کاتالوگ مخصوصی اراده می شوند. رال رنگ و کد استاندارد رنگ ها را می توانید از سایت WWW.CLINICBETON.IR بیابید.

کفپوش و پوشش اپوکسی چیست؟

ترکیب رزین بیسفنول اپوکسی و هاردنر پلی آمید با نسبت ترکیب معین در رنگهای متنوع ، یک کفپوش مناسب برای پارکینگ های عمومی ، سالن های تولید و انبار هاست. این ماده solvent free  ( بدون حلال) و کم فیلر است . کفپوش اپوکسی نسبت به اشعه UV حساس بوده و بهتر است در محیط باز اجرا نگردد.

به عنوان پوشش ، رنگ اپوکسی در برابر اسید های متوسط تا  PH 3 ، مقاوم بوده و نسبت به اسید های قوی تر به تدریج دکلروه و رنگ پریده و ضعیف می گردد.

MTOFLOOR802 یک کفپوش و پوشش اپوکسی با نسبت ترکیب حجمی 1:4 رزین به هاردنر ( وزنی 5 به 1) است که قابلیت اجرا برروی سطوح بتنی و فلزی را داراست. رزین این محصول می تواند از مواد اولیه پتروشیمی های داخلی و فرآوری در راکتور مخصوص تولید گردد اما به دلیل عدم وجود مواد اولیه داخلی و راکتورها و همونایژر های فرآوری محصول در ایران و خاور میانه هاردنر پیشنهادی بود و در این نوع کفپوش مربوط به شرکت شل است.برای پوشش دهی این محصول در هر متر مربع به ضخامت 1 میلیمتر ، 5/1 کیلوگرم از ترکیب رزین به هاردنر لازم است. باید دقت داشت رزین و هاردنر در هنگام ترکیب ، احجام ( یا اوزان ) با ابزار مناسبی( پیاله حجمی یا ترازو) سنجیده شود و بوسیله میکسر برقی بخوبی مخلوط گردد ، در غیر این صورت با مصرف بیش از حد هاردنر ، پوشش اپوکسی خشک و ترد و شکننده شده یا با درصد کمتر آن ، کفپوش اپوکسی فرم آدامسی و ژله ای به خود می گیرد و هرگز خشک نمی شود.

کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 در مجاورت آب یا روغن لغزنده و سرنده است و بهتر است در چنین محیط هایی به خاطر احتمال صدمه دیدن افراد استفاده نشود.

پرایمر اپوکسی و زینچ

MTOFLOOR 800ترکیب رزین اپوکسی و هادنر به همراه حلال که برای نظافت سطوح قبل از اجرای اپوکسی و برای بستن کاپیلارهای آزاد بتن (کاهش درصد جذب مایعات توسط بتن) و افزایش سطح تماس موثر بتن با پوشش پلیمری استفاده می شود. معمولا بین 150 تا 250 گرم در سطح بتنی استفاده می شود.

برای سطوح فلزی پرایمر مناسب قبل از اعمال پوشش اپوکسی زینچ یا موادی بر پایه الکل مورد نیاز است. ضخامت اجرای زینچ بر روی فلز 70 میکرون است .بسته به شرایط پروژه کولتار اپوکسی یا رنگ اپوکسی بر روی فلز ( سطوح اسکلت فلزی سوله ها یا سطح ورق مخازن ) در دو یا چند لایه ، با ضخامتی تا 150 میکرون اجرا می گردد. ابزار اعمال پوشش اپوکسی بر روی فلزات ایرلس و پاششی است.

دستور العمل اجرای کفپوش اپوکسی چگونه است.

برای اجرای کفپوش اپوکسی ( یا هر پوشش پلیمری دیگری مانند کفپوش آنتی استاتیک ، کفپوش پلی یورتان ، پوشش پلی یوریا) بر روی سطوح بتنی باید الزامات زیر مراعات گردد:

• از بتن ریزی سطوح بتنی ، مطابق استاندارد ASTM D4263 باید حداقل 28 روز گذشته باشد. هدف از اعمال این استاندارد خروج آب اشباع در بتن است. کفپوش و رنگ های پلیمری اجازه تبخیر آب موجود در بتن ( این رطوبت می تواند در اثر نشت یا ارتباط با سیال در مخازن نیز باشد ) را نداده و نیروی دراگ حرکت بخار آب ، به مرور روکش اپوکسی را جدا می کند (delamination) . به این رفتار تاول زدن اپوکسی نیز می گویند. برای بررسی رطوبت بتن از ابزار رطوبت سنج یا «تست شبنم» استفاده می شود.
• به دلیل خاصیت خود ترازی کفپوش اپوکسی self-leveling  ، سطح بتن باید تراز باشد ( حداقل اختلاف و نوسان سطح زیر 3 میلیمتر) ، در غیر این صورت امکان پانچ شدن و برش خوردن پوشش یکپارچه و بدون درز به دلیل عدم ضخامت یکنواخت کفپوش اپوکسی وجود دارد.
• ترکیب های آروماتیک بوسیله روغن و مشتقات آن شکسته می شوند. بنابراین پیش از اجرای عملیات کفپوش اپوکسی باید سطح از لکه های روغن ( که معمولا در عمق بتن نفوذ کرده اند) عاری شود.
• اگر سطح سنگ و موزاییک یا سرامیک فرش است ، باید از استقرار و استحکام آنها در جای خود مطمئن بود و موزاییک یا سنگ های لق پیشتر محکم شده باشند.
• محیط کارگاه باید به منظور عدم ورود گرد و غبار به خوبی پوشیده شود.

مراحل اجرای کفپوش اپوکسی ( پوشش های پلیمری ) به چه شکل است؟

1-      سطح خشک بتن ( یا موزائیک و سنگ )  با استفاده از دستگاه اسکرابر و ساب بتن حتی امکان صاف شده و ناترازی های جزئی مرتفع می گردد. این کار همچنین به ناخن گیر شدن سطح به وسیله ی خراشهای اعمال شده و در نتیجه افزایش درگیری اپوکسی با سطح موجود کمک می کند. با توجه به الزامات ذکر شده استفاده از دستگاه ساب تر ( سیستم خنک کن صفحه ساب به وسیله آب) مجاز نیست. اگر تجهیزات حساس مانند تابلوهای برق ، دستگاههای تولید ، دستگاه پرس و ... در سالن وجود دارند باید قبل از اجرای عملیات اسکراب و اسکراچ به خوبی پوشیده شوند.

2-      تنظیف محیط و رفع غبار با استفاده از کمپرسورهای باد ، وکیوم به صورت خشک.

3-      اجرای پرایمر اپوکسی MTO FLOOR 800 به میزان 150 تا 250 گرم در هر متر مربع

4-      اجرای لایه ی گروت ریزی زیر سازی( ترکیب کفپوش اپوکسی MTOFLOOR 802 به همراه سیلیس به نحوی که مخلوط با کاردک و در مدت زمان ژل تایم اپوکسی قابل اعمال باشد.) در دولایه. این پوشش وظیفه مقاومت در برابر تنش های مکانیکی ، ضربه و سایش را بر عهده دارد. ضخامت این لایه تا 5/2 میلیمتر است.

5-      تنفس به پوشش اعمال شده تا حداکثر 18 ساعت.

6-      اجرای لایه top coat ، یا لایه نهایی از کفپوش اپوکسی به ضخامت 500 میکرون . این لایه smooth بوده و بیشتر دکوراتیو و به منظور حذف اعوجاحات احتمالی است.

7-      ابزار ها ، رولر ها ، کفش عاج دار و کاردک ها بوسیله تینر شستشو می شوند.

ضخامت متوسط اجرای کفپوش اپوکسی 3 میلیمتر است. و به معنی آن است که تقریبا 5/4 تا 4 کیلوگرم برای هر متر مربع MTOFLOOR 802 مورد نیاز خواهد بود. اما برای پارکینگ های عمومی که خودروی سنگین در آن تردد نمی کند یا انبار هایی که لیفتراک در آن وجود ندارد ، می توان ضخامت کفپوش اپوکسی را برای کاهش هزینه ها به 2 میلیمتر ( 2000 میکرون) تقلیل داد.

لاک اپوکسی

ترکیب pure و خالص رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین با نسبت ترکیب 2:1 را لاک اپوکسی می نامند. به دلیل خالص بودن ، حتی سرامیک های رنگی ( به عنوان فیلر حذف شده است) و ترکیب بی رنگ می باشد. افزایش خواص مکانیکی و شیمیایی باعث می شود تا به عنوان یک مکمل در کفپوش های اپوکسی و بعد از اعمال لایه نهایی اپوکسی به ضخامت های متفاوت ( مثلا 1000 میکرون) اجرا شده و لغزندگی سطح را کاهش دهد . مقاومت در برابر خش و سایش را افزایش داده و نسبت به اسید ها ی صنعتی مقاومت کفپوش را بالا ببرد.

استفاده از این پوشش بر روی بتن نیازمند پرایمر اپوکسی نیست و در برخی پارکینگ ها و انبار ها به عنوان پوشش نتی داست و ضد غبار anti-dust با ضخامت 350 میکرون ( تقریبا 500 گرم در متر مربع ) اجرا می شود.

آیا این کفپوش ها در بیمارستان ها یا صنایع دیگر قابل استفاده است؟

کفپوش آنتی استاتیک ( کفپوش کونداکتیو )

اتاق عمل ، سالن های GIS و اتاق های برق ، کنترل روم ها و اتاق های سرور ، انبار ها و سالن تولید قطعات الکتریکی محیط هایی هستند که وجود بار ساکن در آنها ، احتمال جرقه و آتش سوزی و خسارت به همراه دارد . تخلیه بار ساکن و اتصال و grand کف سازه های مذکور با استفاده از کفپوش های آنتی استاتیک ( به صورت پیش ساخته و تایل ، یا پوشش های در جا ریز بدون درز) صورت می گیرد. مجموعه ای از شبکه های رسانا و نوارهای مسی به چاه ارت متصل شده و در ترکیبات رزین کونداکتیو اپوکسی  (یا پلی یورتان ) الیاف فیبر کربن وظیفه ی انتقال بار ساکن را به این شبکه بر عهده دارند.

پرایمر اپوکسی آنتی استاتیک نیز حاوی فیبر کربن است. دستور العمل اجرای کفپوش های در جا ریز اپوکسی مطابق اپوکسی معمولی پیش می رود ، پس از اجرای کفپوش اپوکسی معمولی به ضخامت نهایی 1000 میکرون که با هدف حذف ناصافی صورت می گیرد.، شبکه نوارهای مسی با ضخامت ناچیز به صورت عمومی با ابعاد 1×1 متر اجرا شده و به ارتینگ ساختمان متصل می شوند. پس از آن اجرای پرایمر و کوتینگ نهایی آنتی استاتیک انجام خواهد شد.

تست انتقال بار توسط اهم سنجی که «میگر» نام دارد و پراب هایی با صفحات رسانای مسی به وزن 5 کیلوگرم ( برای فشار بر روی سطح) است انجام می شود. دامنه مقاومت سطح باید عددی مابین 10 به توان 5 تا 10 به توان 11 اهم باشد.

بطور کلی استاندارد ها و الزامات کفپوش های اپوکسی ( پلیمری ) در جدول زیر خلاصه می شود:

ردیف	شماره استاندارد	شرح
1	ASTM F 150-98	مقاومت الکتریکی کفپوش های آنتی استاتیک
2	SSPC.SP13	آماده سازی سطوح بتونی
3	ISO2878	اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطح
4	DIN 28052	اجرای کفپوش اپوکسی
5	ASTM D4263	تست رطوبت سطح

این کفپوش ها در باشگاه های ورزشی هم اجرا می شوند ؟

کفپوش پلی یورتان در سالن های ورزشی قابل اجرا هستند به دلیل اینکه نوعی نرم از کفپوش های رزینی به حساب می آیند

مهمترین ویژگی ها و برتری کفپوش های پلی یورتان MTOFLOOR 802-PU نسبت به هم خانواده اپوکسی آن در سه چیز خلاصه می شود:

الف- مقاومت در برابر اشعه UV که باعث می شود در محیط های سر باز و نور مرئی قابل استفاده باشد.

ب- کفپوش پلی یورتان anti-slip  است. و لغزنده نیست ، در نتیجه در محیط هایی که آب و رطوبت وجود دارد مانند سالن های تولید مواد خوراکی ، دارویی و لبنیاتی و بهداشتی و سالن های ورزشی کاربرد دارد.

ج-به دلیل انعطاف بالا به نسبت کفپوش اپوکسی ، و همینطور رده مقاومت در برابر اسید هایی با 2PH ، در محیط های پر تنش صنعتی ، آبگیر ها و حوضچه های خنثی سازی و مخصوصا کارخانجات تولید لبنیات که دو نوبت شستشوی محیط به روش CIP (اسید شویی) دارند ، استفاده می شود.

ترکیب این کفپوش درجا ریز بر پایه رزین های ایزو استات سیانات و هاردنر است. رنگ بندی و نحوه ی اجرای آن نزدیک به اپوکسی است با این تفاوت که در هنگام اجرای کفپوش سالن های ورزشی و پیش از لایه ی گروت ریزی ( ترکیب پلی یورتان و سیلیس ) یک لایه خورده لاستیک ، تقریبا به اندازه ی 1 کیلوگرم در متر مربع ، به عنوان ضربه گیر اجرا می شود. این لایه ضخامت نهایی کفپوش را در حدود 1500 میکرون به نسبت کفپوش های اپوکسی یا کفپوش های پلی یورتان صنعتی افزایش می دهد.

پلی یورتان هم به صورت آنتی استاتیک و کنداکتیو قابل تولید است. لاک پلی یورتان نیز مشابه لاک اپوکسی قابل عرضه می باشد.

پلی یوریا

این پوشش یک پلی یورتان گرم اجراست. خواص تقویت شده در برابر عوامل خورنده ، مواد نفتی و اسید ها و بازها و نیز سرعت عمل کیورینگ این ماده ( در چند ثانیه و کسری از دقیق ) باعث شده تا این پوشش پلی یورتان ، در اورهال ها و تعمیرات کوتاه مدت مورد استفاده قرار گیرد.

اجرای این پوشش پلیمری به صورت پاششی و با استفاده از تجهیزات پیشرفته ای شامل یک راکتور گرم کن و یک پمپ 2 جزئی که مواد اولیه ( رزین و هاردنر ) را در محل نازل ترکیب می کند ، صورت می گیرد. ضخامت بهینه ی اجرای پلی یوریا ( پلی اوره) 2000 میکرون است. به دلیل استفاده از تجهیزات گران قیمت، اجرای این مواد در متراژ پایینتر از 10 هزار متر مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.جهت اطلاعات بیشتر در این موضوع می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

عیار بتن چیست و بهترین روش برای اخذ آن کدام است؟

در توضیح و معرفی عیار بتن و بهترین روش اخذ آن، باید ابتدا به معرفی بتن بپردازیم. بتن ترکیبی است از ماسه، شن و سیمان که پس از مخلوط شدن با آب در طول چند ساعت شروع به سفت شدن می کند. با تغییر نسبت سنگدانه های ریز (ماسه)، درشت (شن)، سیمان و آب، مقاومت و کارایی بتن تغییر می کند. مقدار آبی که برای مخلوط کردن یک حجم معین بتن به کار می رود با نسبت آب به سیمان w/c تعیین می شود که بر این پایه هر چند نسبت کوچکتر باشد، بتن مقاومت بیشتری خواهد داشت (با فرض اینکه بتن به خوبی متراکم شده باشد.)

تقسیم بندی بتن براساس مقاومت مشخصه آن پس از گذشت 28 روز از به عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) صورت می گیرد، به عنوان نمونه، بتن مخلوط کلاسC7.5 بتن نسبتاً ضعیفی است که به عنوان بتن پرکننده یا بتن روی بستر خاکی به کار می رود و بتن کلاس C40 مخلوط نسبتاً قوی است که برای کارهای بتن درجا و بتن باربر مناسب می باشد.

منظور از عیار بتن مقدار سیمان مصرفی بر حسب کیلوگرم در واحد حجم بتن می باشد (که واحد حجم بتن در ایران متر مکعب می باشد.) عیار بتن با مقاومت نهایی آن رابطه ی مستقیم دارد. ولی با توجه به فرایند ساخت بتن و واکنش هیدراتاسیون در آن با افزایش بی نهایت سیمان به مقاومت بتن در بی نهایت دست نخواهیم یافت.با توجه به روابط تجربی می توان مقدار سیمان مصرفی برای رسیدن به مقاومت مشخص را تعیین کرد علاوه بر این رایج است که بتن را بر حسب عیار سیمان مصرفی نامگذاری می کنند.

بر اساس نوع کار و مقاومت فشاری مورد نیاز جدول عیار بتن انتخاب میشود. به عنوان مثال برای بتن مگر که یک بتن نظافتی به منظور آماده سازی بستر خاکبرداری شده برای آرماتوربندی و صفحه گذاری اجرا می گردد عیار بتن کم و برابر 150Kg/m3 میباشد و برای ملات آجر کاری و بنایی عدد آن 250 و برای بتن معمولی این عدد 350 میباشد. این عدد برای بلوک های بتن سبک (گازی) بسیار کمتر از بلوک های سیمانی است، و ۲۵ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بنایی با آن به کار می رود. برای دوغاب پشت کار نمای سنگی و کاشی کاری ۴۳۰ کیلوگرم سیمان استفاده می شود.

تاثیر مخرب نوسانات ارز بر کیفیت سازه های بتنی

صنعت ساختمان به شکل کلی و ساخت و ساز ابنیه ی بتنی و به طور مشخص سازه های بتنی صنعتی که به لحاظ حجم و ابعاد، پیچیدگی های طراحی، اجرا و عملکرد و همچنین هزینه ساخت در صنایع مادر و میان دستی بسیار مهم و پر کاربردند، به هنگام ساخت چه به لحاظ تکنیکی و فنی و چه اعتبارات مالی و چه مواد شیمیایی ساختمانی بکار رفته در ترکیبات بتن یا پوشش های محافظ مورد نیاز برای شرایط بهره برداری اعم از ترکیبات و مواد اولیه افزودنی های بتن مانند روان کننده های بتن، آببند کننده های بتن با پوشش های ضد اسید و روکش های پلیمری، نیازمند استفاده از ارزهای خارجی هستند.

در شرایطی که کشور با انواع تحریم های یک جانبه آمریکا دست به گریبان است و دلار و یورو به عنوان ارز مرجع معاملات جهانی شناخته می شود، بی شک تاثیرات نوسان قیمت ارز در بازار داخلی ، یکی از نکات مهم درباره بتن است که اثر مستقیمی بر تامین مواد اولیه، ساخت و عرضه مواد شیمیایی ساختمان و به دنبال آن کیفیت و دوام سازه های بتنی خاص خواهد داشت.

این مقاله که توسط گروه فنی کلینیک بتن ایران (دکتر وحیدرضا مهتدی، دکتر علیرضا مهتدی و مهندس سیامک صالحی پور) تهیه گردیده است، با نگاه به پیشامدهای عدم تصمیم گیری به هنگام در خصوص حل مشکلات پیش آمده، بر اساس انتخاب های موجود، پیشنهاداتی را برای عبور از بحران کاهش کیفیت سازه های بتنی صنعتی ارائه می دهد.

یکم- به طور معمول و مشابه هر کسب و کار دیگری, نوسان در بازار ارز چه ناشی از تحریم های اقتصادی باشد چه در اثر رکود و مسائل این چنینی پیشامدهای قابل انتظاری را بر صنعت عمران کشور علی رغم بومی بودن دانش تولید محصولات وابسته به این صنعت، در داخل کشور خواهد گذاشت. لذا ضرورت بررسی این تاثیرات و تلاش برای کاهش آن حیاتی خواهد بود.

دوم- صنعت عمران مصرف کننده حجم زیادی آهن آلات و سیمان به شکل های گوناگون است که بخش زیادی از آن در داخل کشور تولید می شود. تفاوت عرضه ریالی و ارزی این محصولات, بسیاری از تولید کنندگان را وسوسه می کند تا در صورت امکان – و در شرایط فعلی با نگاه به کشورهای همسایه ای که به ندرت با تحریم ها همکاری می کنند یا در شمار کشورهای معاف از تحریم قرار دارند- بازار هدف را تغییر داده و به فکر صادرات باشند. تغییر راهبرد حکومت در شرایط اقتصاد مقاومتی و جنگ اقتصادی در کاهش بودجه های عمرانی و رشد قیمت ها در اثر نگاه سرمایه ای به ساختمان و فقدان مواد اولیه در بازار داخلی, حجم سرمایه گذاری در بخش تولید را کاهش داده و به رکود فراگیر دامن می زند. در ابعاد صنعتی نیز با نبود سرمایه گذار یا ریسک عدم بازگشت سرمایه، واحدهای صنعتی نیز طرح های توسعه میدانی و فرایندی را به کناری می گذارند و این شامل بخشهای مختلف دولتی و خصوصی خواهد بود. اما به هر حال علیرغم کوچک تر شدن صنعت عمران در بخش تعریف پروژه های جدید، خصوصا سازه ها و فازها و سایت های صنعتی مثل کارخانه ها, پتروشیمی ها و پالایشگاه ها, تصفیه خانه ها و سدها و نیروگاه ها, پروژه های نیمه تمام و طرح های استراتژیک در صنایع مادر همچنان فعال خواهند بود.

سوم- پر کاربردترین محصول در سازه های عمرانی بتن است. در دهه های اخیر و در دوران رونق تولید سازه های عمرانی و ساخت سازه های پیچیده در بخش های ساختمانی و صنعتی با تکیه بر دانش روز استفاده از « افزودنی های بتن » و « مواد شیمیایی ساختمان» به نحو موثری بر عملکرد و دوام بتن سازه ها -خصوصا در مناطقی که به دلیل شرایط جغرافیایی و فشار بهره برداری پایایی بتن اهمیت داشته- افزایش یافته است. کارخانجات و کارگاه های تولید و عرضه افزودنی های بتن نیز متناسب با تقاضای بازار بیشتر شده و یا حجم تولیدات خود را افزایش داده اند. بسیاری از این تولیدات نیازمند مواد اولیه وارداتی و همچنین محصولات وابسته به بخش پتروشیمی می باشند. در شرایط تغییرات ناگهانی ارز اما چند رخداد وضعیت معمول را دستخوش تغییر می کند:

الف- با کم شدن بودجه های عمرانی و به تبع آن حجم سرمایه گذاری در این بخش و کاهش فراگیر تولید محصول کارخانجات مواد شیمیایی ساختمان که در دوران رونق تولید, سرمایه گذاری کرده و خطوط جدیدی را ایجاد کرده اند می بایست نسبت به این تغییرات با کاهش نیروی انسانی و بالا بردن قیمت ها برای جبران عدم امکان خرید اعتباری مواد اولیه یا بطور کلی نبود آن و پرداخت دیون و تسهیلات بانکی اقدام نمایند. این را هم اضافه کنیم که دولت به صورت دستوری در سال 1398 حداقل دستمزدها را تا 35 درصد افزایش داد که این خود فشار مضاعفی بر کارآفرینان این صنعت وارد نمود.

از طرفی کاهش گردش مالی در این صنعت، اطمینان و اعتبار که میوه ثبات و سود آوری در هر بازاری ست را کاهش داد. به نحوی که تامین مواد اولیه برای محصول نهایی در حال حاضر بیشتر به صورت نقدی امکان پذیر است. ضمنا با توجه به معافیت طولانی مدت محصولات پتروشیمی از تحریم ها ، تا مدت ها تامین مواد اولیه از پتروشیمی های داخل کشور جز با قواعد لابی گری یا خرید به قیمت صادرات امکان نداشت.

ب- با افزایش بهای واحد محصولات شیمیایی ساختمان، آن دسته پیمانکارانی که باید از این مواد مطابق شرایط قراردادشان استفاده می نمودند، ناگزیر به سراغ کمترین قیمت ممکن در بازار خواهند بود. طبیعی است تولیدکنندگان مواد شیمیای ساختمان که طیف وسیعی از افزودنی های پرکاربرد بتن همانند ضدیخ بتن, کیورینگ ها و روغن قالب, پوشش های آببند و مواد ضد اسید, کف سازی صنعتی که شامل کفپوش های پلیمری و سخت کننده های بتن , اسپیسرها , میان بولت ها و واتراستاپ های سازه های بتنی را در شمار محصولاتشان دارند نسبت به طبقه بندی تولیدات از نظر کیفیت و بعضا خارج از استانداردهای ملی و بین المللی برای به دست آوردن شرایط رقابتی در بازار اقدام نمایند.

ج- عمومیت یافتن این نگاه شرط لازم استفاده از مواد شیمیایی ساختمان در پروژه های مهم و سایت های صنعتی را که «رسیدن به دوام و پایایی بتن در شرایط خاص کاری و جغرافیایی است» بطور کلی منقضی می کند. نمونه نتایج خسارت بار چنین راهبری در واردات سیمان چینی در پروژه های عمرانی ملی، حد فاصل سال های 84 تا 92 قابل ملاحظه است.

چهارم- با توجه به مواردی که در بالا ذکر گردید سوال اساسی این است که در چنین شرایطی چه می توان کرد؟

راه حل های موجود البته گسترده و متنوع نیستند اما نگارندگان معتقد اند با اصرار به اجرای این سیاست ها میتوان تا حدود زیادی بحران را کنترل کرد و از خسارت بیشتر جلوگیری نمود.

الف- الزام پیمانکاران و البته ایجاد اطمینان از سوی کارفرمایان جهت تامین هزینه مواد شیمیایی ساختمان استاندارد. کارفرمایان باید به هنگام تنظیم پیمان در نظر داشته باشند سازه هایی که قرار است ساخته شود تنها برای مدت تضمین شده توسط پیمانکار احداث نمی شوند و با توجه به مبالغ هنگفت سرمایه گذاری شده و پیش بینی های بازگشت سرمایه, ردیف هزینه ای در نظر گرفته شده برای این دسته از محصولات در هنگام تولید به مراتب کمتر از میزان هزینه در زمان تعمیرات خواهد بود.

ب- قرار دادن شرکت های تولید کننده مواد شیمیایی ساختمان در زمره ی شرکت های دانش بنیان.

با توجه به نیاز واردات مواد اولیه تولیدات شیمیایی ساختمان و ارز بری آن, کاهش هزینه در صورت سرمایه گذاری در بخش تحقیق و توسعه و روزآمد شدن تجهیزات و مطالعات مستمر و مهندسی معکوس و فرمولاسیون و بومی سازی آن امکان پذیر است. در بودجه سال 1399 دولت اهتمام ویژه ای به نقش شرکت های دانش بنیان داشته و ردیف مخصوصی را جهت بهره گیری از تسهیلات این نهاد وابسته به ریاست جمهوری قرار داده است که در صورت تصویب نهایی در مجلس امکان به کارگیری از این ظرفیت برای تولیدکنندگان مواد شیمیایی ساختمان که توسط معاونت علمی و فناوری رئیس جمهور ممیزی گردیده اند، وجود خواهد داشت.

در انتها باید در نظر داشت عبور از شرایط بحرانی جز با همدلی و همکاری در میان ارکان ذینفع امکانپذیر نیست و با توجه به سهم بزرگ عمران در صنایع بالادستی و میان دستی اهتمام و تلاش مجدانه در این عرصه ضرورت عقلی دارد.

جهت اطلاعات بیشتر در زمینه تولید و فروش بتن و محصولات مرتبط و همچنین اطلاع از قیمت روز بتن و همچنین تاثیرات مخرب نواسانات ارز بر کیفیت سازه های بتنی به صورت دقیق تر می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.

افزودنی های پر کاربرد و ویژه بتن

چه موادی می توان به بتن افزود؟

اغلب به جای استفاده از یک سیمان خاص، این امکان وجود دارد که برخی از خواص سیمان های متداول را با ترکیب کردن یک ماده مضاف یا یک ماده افزودنی مناسب تغییر داد. در برخی از موارد، چنین ترکیبی تنها راه رسیدن تاثیر مطلوب است. شمار زیادی از این محصولات اختصاصی در بازار موجود هستند. تاثیر مطلوب این محصولات توسط سازنده آنها مشخص شده است، اما این امکان وجود دارد که برخی از این تاثیرات شناخته نشده باشد و از این رو اتخاذ یک روش احتیاطی از جمله آزمایش های عملکردی عاقلانه است. باید به این نکته توجه داشت که، اصطلاح ماده "مضاف" و "افزودنی" که اغلب به طور مترادف به کار می روند، در اصل با یکدیگر تفاوت دارند، اصطلاح مضاف به ماده ای اشاره می کند که در مرحله ساخت سیمان به سیمان اضافه شده است. در حالی که اصطلاح افزودنی به ماده ای اطلاق می شود که در مرحله اختلاط به بتن اضافه می شود.

علاوه بر این، عوامل حباب زا و هوازایی وجود دارند که هدف اصلی از استفاده آنها محافظت بتن در مقابل خرابی ناشی از تاثیرات مخرب یخ زدن و ذوب شدن است. مواد افزودنی شیمیایی اساساً شامل کاهنده های آب (روان کننده ها)، کندگیر کننده ها و زودگیر کننده های گیرش هستند که مطابق مشخصات فنی ASTMC494-05a، به ترتیب در انواع B, A و C رده بندی شده اند. رده بندی مواد شیمیایی در مشخصات فنی BS 5075-1: 1982، نیز اساساً مشابه مورد فوق است، اما مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، انواع بیشتری از مواد افزودنی را پوشش می دهد. 

1- زودگیر کننده های بتن

زودگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که روند سخت شدن یا توسعه مقاومت اولیه بتن را تسریع می کنند. این نوع ماده افزودنی الزاماً تاثیر مشخصی بر زمان گیرش یا (سفت شدن) ندارد. به هر حال، در عمل، مواد افزودنی که طبق مشخصات فنی ASTM C 494-05a و BS 5075-1:1982 در رده نوع A قرار گرفته اند، زمان گیرش را کاهش می دهند. به این نکته باید توجه شود که مواد افزودنی تسریع کننده گیرش (یا تندگیر کننده) نیز وجود دارند که مخصوصاً زمان گیرش را کاهش می دهند. سدیم کربنات (سودای شستشو)، نمونه ای از ماده افزودنی تندگیر کننده است که برای ایجاد گیرش آنی در شاتکریت استفاده می شود. اگر چه این ماده تاثیر نامطلوبی برمقاومت بتن دارد، اما کارهای تعمیرات فوری را امکان پذیر می سازد. سایر نمونه های مواد افزودنی تسریع کننده گیرش عبارت از آلومینیم کلرید، پتاسیم کربنات، سدیم فلوئورید، سدیم آلومینات و نمک های آهن هستند. از هیچ یک از این مواد نباید بدون مطالعه کامل در مورد تمامی پیامدهای آنها استفاده کرد.

اکنون به بررسی تسریع کننده ها باز می گردیم. متداول ترین این مواد، کلسیم کلرید (CaCl2) است که در اصل افزایش مقاومت اولیه بتن را تسریع می کند. در برخی مواقع از این ماده افزودنی در مواردی که بتن ریزی در دماهای پایین {2 تا 4 درجه سلسیوس (35 تا 40 درجه فارنهایت)} انجام می شود یا هنگامی که به کارهای تعمیراتی فوری نیاز است، استفاده می شود. دلیل این امر، افزایش نرخ توسعه حرارت هیدراسیون در ساعت های اولیه پس از اختلاط بتن است. احتمالاً کلسیم کلرید به عنوان یک کاتالیزور در هیدراسیون C3S و C2S عمل می کند یا درجه قلیایی محلول تولید شده از هیدراسیون سیلیکات ها را کاهش می دهد. این ماده، هیدراسیون C3A را تا حدی کاهش داده، اما فرآیند عادی هیدراسیون سیمان را تغییر نمی دهد.

کلسیم کلرید را می توان به سیمان یا پودر زودگیر بتن (نوع III) و همین طور به سیمان پرتلند معمولی (نوع I) اضافه کرد. هرچه نرخ طبیعی سخت شدن سیمان سریعتر باشد، اثر تسریع کننده بیشتر خواهد بود. به هر حال، کلسیم کلرید نباید همراه با سیمان پرآلومین استفاده شود. شکل 1 تاثیر کلسیم کلرید برمقاومت اولیه بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان را نشان می دهد. باور عمومی بر این است که مقاومت بلند مدت تحت تاثیر این ماده افزودنی قرار نمی گیرد.
مقدار کلسیم اضافه شده به مخلوط باید به دقت کنترل شده باشد. برای محاسبه مقدار کلسیم کلرید مورد نیاز می توان فرض کرد که تاثیر اضافه کردن یک درصد کلسیم کلرید هیدراته نشده، CaCl2، (به عنوان بخشی از جرم سیمان) بر نرخ سخت شدن به اندازه 6 درجه سلسیوس (11 درجه فارنهایت) افزایش درجه حرارت است. در حالت کلی، 1 تا 2 درصد کلسیم کلرید کافی است.

شکل 1 تاثیر CaCl2 برمقاومت بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان. سیمان پرتلند معمولی (نوع I)، سیمان اصلاح شده (نوع II)، سیمان پرتلند زودگیر (نوع III)، سیمان با حرارت زایی کم (نوع IV) و سیمان ضد سولفات (نوع V).

در صورتی می توان از مقدار بیشتر کلسیم کلرید استفاده کرد که مقدار مصرفی با یک سیمان واقعی آزمایش شود. باید توجه داشت که تاثیر کلسیم کلرید به یک درجه خاص از ترکیبات سیمان بستگی دارد. معمولاً کلسیم کلرید گیرش را تسریع کرده و میزان مصرف زیاد آن می تواند سبب گیرش آنی شود.
توزیع کلسیم کلرید به طور یکنواخت در کل مخلوط حائز اهمیت است. بهتر است، این ماده افزودنی در آّب اختلاط حل شود. تهیه محلول آبی غلیظ با استفاده از پولک های کلسیم کلرید برکلسیم کلرید دانه ای که به آهستگی حل می شود، ارجحیت دارد. پولک ها حاوی H2O2.CaCl2 هستند و 37/1 گرم پولک معادل با یک گرم CaCl2 می باشد. 

مصرف کلسیم کلرید، پایداری سیمان در برابر حمله سولفاتی را خصوصاً در مخلوط های کم عیار کاهش می دهد. در حالی که احتمال واکنش قلیایی در مصالح سنگی افزایش می یابد. سایر تاثیرات نامطلوب اضافه کردن کلسیم کلرید عبارت از افزایش جمع شدگی و خزش و کاهش پایداری بتن حباب هوازایی شده در برابر یخ زدن و ذوب شدن در سنین بعدی است. اثر سودمند مصرف کلسیم کلرید، افزایش پایداری بتن در برابر فرسایش و سایش می باشد.
احتمال خطر خوردگی آرماتورها در اثر کلسیم کلرید مدت هاست که مورد بحث است. مطالعات نشان داده اند، زمانی که کلسیم کلرید به مقدار صحیح استفاده شود، در برخی از حالت های خاص سبب خوردگی می شود، در حالی که در موارد دیگر خوردگی اتفاق نمی افتد. احتمالاً این موضوع را می توان با توزیع غیر یکنواخت یون های کلرید و با مهاجرت یون های کلرید در بتن نفوذناپذیر و ورود رطوبت و اکسیژن به خصوص در شرایط آب و هوایی گرم توجیه کرد.
البته ما در اینجا در مورد کلسیم کلرید بحث می کنیم، در حالی آنچه به خوردگی مربوط است، یون کلرید Cl- می باشد. تمامی منابع یون از جمله سطح مصالح سنگی دریایی باید در نظر گرفته شوند. ممکن است، در یک گرم CaCl2، حدود 56/1 گرم یون کلرید وجود داشته باشد.

زمانی که بتن دائماً خشک است، به طوری که دارای هیچگونه رطوبتی نباشد، خوردگی نمی تواند اتفاق بیفتد، اما تحت سایر شرایط احتمال خوردگی آرماتورها وجود دارد و یک تهدید جدی برای سازه محسوب می شود. از این رو، استاندارد BS 8110-1: 1997، مقدار کل کلرید در بتن سازه ای را محدود کرده است. در ایالات متحده نیز، آیین نامه ACI 318R-05 محدودیت های مشابهی را برای مقدار مطلق کلرید توصیه کرده است. این حدود کم نیز شدیداً مصرف مواد افزودنی با پایه کلریدی را در بتن حاوی فلز تعبیه شده قدغن می کنند. استاندارد BS EN 934-2: 2001، تمامی مواد افزودنی را به داشتن حداکثر کلرید کل 1/0 درصد جرم سیمان ملزم کرده است.

اثر تسریع بدون خطر خوردگی را می توان با استفاده از سیمان های بسیار زودگیر یا مواد افزودنی عاری از کلرید به دست آورد. اغلب مواد افزودنی عاری از کلرید برپایه کلسیم فرمات هستند که اندکی اسیدی بوده و هیدراسیون سیمان را تسریع می کند. در برخی از مواقع کلسیم فرمات را با بازدارنده های خوردگی از قبیل کرومات ها، بنزوات ها و نیترات های محلول مخلوط می کنند. ماده افزودنی حاصل دارای تاثیر تسریع کننده بیشتری در دماهای کمتر از دمای اتاق هستند، اما قابلیت تسریع آن در هر دمایی از کلسیم کلرید کمتر است. تاثیر بلند مدت مواد افزودنی نوع کلسیم فرمات بر سایر خواص بتن هنوز کاملاً ارزیابی نشده است.

2-کندگیر کننده ها

کندگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که زمان گیرش بتن که با روش آزمایش نفوذ سوزن ویکات اندازه گیری می شود، را به تاخیر می اندازند. چنین موادی در مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، و ASTM C 494-05a شرح داده شده اند. 
کندگیرکننده ها در بتن ریزی در هوای گرم که زمان گیرش عادی بتن در اثر دمای بالا کاهش می یابد، مفید هستند و از تشکیل درزهای سرد بین بتن ریزی های متوالی جلوگیری می کنند. به طور کلی، کندگیرکننده ها روند سخت شدن بتن را به تاخیر می اندازند. این خاصیت در ایجاد سطوح پرداخت کاری با سنگدانه های نمایان که جنبه معماری دارد، مفید می باشد.

عمل کندگیر شدن بتن با اضافه کردن شکر، مشتقات کربوهیدرات ها، نمک های روی محلول، جوهر بوره محلول و سایر مواد از این دست حاصل می شود. در عمل، بیشتر از کندگیرکننده هایی استفاده می شود که کاهنده آب نیز هستند. کاهنده های آب در بخش بعد توضیح داده می شوند. زمانی که مصرف کندگیرکننده ها به دقت کنترل می شود، اضافه کردن شکر به اندازه حدود 05/0 درصد جرم سیمان باعث تاخیر زمان گیرش به اندازه حدود 4 ساعت می شود. به هر حال، تاثیر واقعی شکر به ترکیبات شیمیایی سیمان بستگی دارد. عملکرد شکر و در واقع عملکرد هر نوع کندگیرکننده دیگری باید با مخلوط های آزمایشی که با مقدار واقعی سیمان مصرفی در اجرا ساخته شده اند، تعیین می شود. مقادیر زیاد شکر به طور مثال 2/0 تا 1 درصد جرم سیمان از گیرش سیمان جلوگیری می کند. این خاصیت شکر در هنگام درست کار نکردن مخلوط کن مفید است.

در صورتی که ماده افزودنی کندگیرکننده با تاخیر به مخلوط اضافه شود، زمان گیرش بتن افزایش می یابد. این تاثیر به خصوص در سیمان هایی با مقدار C3A هیدراته شده و ماده افزودنی را جذب نمی کند و در نتیجه ماده افزودنی برای واکنش با سیلیکات های کلسیم در دسترس قرار می گیرد.
مکانیزم عامل کندگیر کننده هنوز با قطعیت کامل شناخته نشده است. مواد افزودنی رشد بلورها یا نحوه شکل گیری آنها را به نحوی بهبود می دهند که مانع موثرتری برای جلوگیری از هیدراسیون نسبت به زمانی که از ماده افزودنی استفاده نمی شود، ایجاد می کنند. در برخی از موارد، به دلیل واکنش افزودنی های بتن با ماده هیدراته شده از غلظت محلول کاسته می شود، اما در این موارد نیز ترکیب با هویت محصولات هیدراسیون تغییر نمی کنند. همچنین این حالت در مواد افزودنی که هم کندگیرکننده و هم کاهنده آب هستند، نیز وجود دارد.در مقایسه با بتن بدون ماده افزودنی، استفاده از مواد افزودنی کندگیرکننده مقاومت اولیه را کاهش می دهد، اما نرخ کسب مقاومت های بعدی را افزایش می دهد، به طوری که مقاومت های بلند مدت تفاوت زیادی با یکدیگر نخواهند داشت. همچنین کندگیرکننده ها به دلیل افزایش مرحله پلاستیک، تمایل به افزایش جمع شدگی دارند، اما جمع شدگی ناشی از خشک شدن بدون تاثیر باقی خواهد ماند.

3-کاهنده های آب (روان کننده ها)

این مواد افزودنی به سه منظور مورد استفاده قرار می گیرند:

الف) کسب مقاومت بیشتر با کاهش نسبت آب به سیمان در کارایی یکسان با بتن بدون حباب هوا.
ب) کسب کارایی مشابه با کاهش مقدار سیمان به نحوی که حرارت هیدراسیون در بتن ریزی های حجیم کاهش یابد.
ج) افزایش کارایی به نحوی که بتن ریزی در محل های غیرقابل دسترسی به راحتی انجام شود.
مشخصات فنی ASTM C 494-05a، مواد افزودنی را که تنها کاهنده آب هستند، در نوع A رده بندی می کند. اما در صورتی که خواص کاهنده آّب همراه با به تاخیر انداختن گیرش باشد، آنگاه، این ماده افزودنی به عنوان نوع D رده بندی می شود. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب و تسریع کننده (نوع E) نیز وجود دارند. ملزومات مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001 برای انواع متداول مواد افزودنی در جدول 1 ارائه شده است.

اجزای فعال اصلی مواد افزودنی کاهنده آب، عواملی با سطح فعال هستند که در فصل مشترک دو فاز غیرقابل اختلاط متمرکز می شوند و نیروهای فیزیو – شیمیایی را در این فصل مشترک تغییر می دهند. عوامل فعال سطحی توسط ذرات سیمان جذب می شوند و به آنها بار منفی می دهند. این امر سبب ایجاد نیروی دافعه بین ذرات و در نتیجه ثبات پراکندگی ذرات سیمان می شود. همچنین حباب های هوا نیز دفع شده و نمی توانند به ذرات سیمان متصل شوند. علاوه بر این، بار منفی سبب ایجاد یک غشای جهت دار از مولکول های آب در اطراف هر ذره شده و در نتیجه ذرات را از هم جدا می کند. از این رو ذرات دارای تحرک بیشتری بوده و آب آزاد شده ناشی از اثر مهارکننده سیستم، لخته شده و برای روان سازی مخلوط در دسترس قرار می گیرد، به طوری که کارایی افزایش پیدا می کند.

کاهش آب اختلاط که در اثر مصرف مواد افزودنی محتمل است، بین 5 تا 15 درصد تغییر می کند. در بسیاری از مواقع، بخشی از این کاهش آب مربوط به حباب هوای ایجاد شده در اثر مصرف ماده افزودنی است. کاهش واقعی در میزان آب اختلاط به مقدار سیمان، نوع مصالح سنگی، پوزولان ها و عامل حباب هوازا در صورت وجود، بستگی دارد. بنابراین، ساخت مخلوط های آزمایشی به منظور حصول خواص بهینه و همین طور تشخیص هر نوع اثر جانبی نامطلوب احتمالی از قبیل جداشدگی، آب انداختگی و افت کارایی با زمان (یا افت اسلامپ) ضروری می باشد.
مواد افزودنی کاهنده آب، برخلاف عامل های حباب هوازا، همواره چسبندگی بتن را بهبود نمی دهند. مواد افزودنی از نوع هیدروکسیلیت کربوکسیلیک می توانند آب انداختگی بتن هایی با کارایی بالا را افزایش دهند، اما از طرف دیگر، معمولاً مواد افزودنی از نوع لیگنوسولفونیک اسید چسبندگی بتن را به دلیل حباب هوای تعمدی بهبود می دهند. به هر حال، در برخی از مواقع، استفاده از یک عامل حباب زدا برای اجتناب از ایجاد حباب هوای بیش از حد ضروری است. همچنین باید به این نکته توجه شود که اگرچه گیرش سیمان با مصرف اینگونه مواد افزودنی به تاخیر می افتد، اما نرخ افت کارایی همواره با گذشت زمان کاهش نمی یابد. به طور کلی، کارایی اولیه بالاتر موجب نرخ سریعتر افت کارایی می شود. در صورت مواجهه با این مسئله می توان مقدار مواد افزودنی مصرفی را افزایش داد، به شرطی که بر کندگیری سیمان تاثیر نامطلوبی نداشته باشد.

قابلیت پخش کنندگی مواد افزودنی کاهنده آب منجر به سطح جانبی بزرگ تر سیمان در معرض هیدراسیون می شود و به این دلیل مقاومت اولیه این نوع بتن ها در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی با نسبت آب به سیمان یکسان افزایش می یابد. همچنین ممکن است، مقاومت بلند مدت به دلیل توزیع یکنواخت تر ذرات پراکنده شده سیمان در کل بتن بهبود یابد. در بیان کلی، اینگونه مواد افزودنی در تمامی انواع سیمان موثر هستند، در حالی که تاثیر آنها برمقاومت سیمان های دارای C3A کمتر یا با مقدار قلیایی پایین، بیشتر است. این مواد تاثیر نامطلوبی برسایر خواص بتن ندارند، و زمانی که مواد افزودنی به نحو صحیح مصرف شوند، این امکان وجود دارد که دوام بهبود یابد. همانند سایر مواد افزودنی، استفاده از تجهیزات دقیق توزین ضروری است، زیرا میزان مصرف ماده افزودنی تنها معرف یک بخش از یک درصد جرم سیمان است.

4-فوق روان کننده ها

در ایالات متحده، مواد افزوذنی کاهنده آب جدیدتر و موثرتری نیز تحت عنوان کاهنده آب با محدوده بالا وجود دارد که در استاندارد ASTM به عنوان نوع F نام گذاری شده اند. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب با محدوده بالا و کندگیرکننده نیز وجود دارند که در نوع G رده بندی شده اند. 
مصرف این نوع مواد افزودنی معمولاً بیشتر از مصرف مواد افزودنی متداول کاهنده آب است و احتمال اثرات نامطلوب جانبی آنها به طور قابل ملاحظه ای کمتر می باشد. به عنوان مثال، به دلیل اینکه فوق روان کننده بتن نمی توانند کشش سطحی آب را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش دهند، مقدار قابل توجهی حباب هوا را وارد بتن نمی کنند.

از فوق روان کننده ها برای تولید بتن روان در محل های بتن ریزی غیرقابل دسترس، دال های کف یا روسازی یا محل هایی که به بتن ریزی بسیار سریع نیاز است، استفاده می شود. استفاده دیگر این مواد، در تولید بتن با مقاومت بسیار بالا و با استفاده از کارایی معمول، اما نسبت آب به سیمان بسیار کم است. این مورد مصرف فوق روان کننده ها در شکل2  نشان داده شده است.

شکل 2 رابطه متداول بین میزان پخش شدگی آزمایش میز سیلان و مقدار آب بتن ساخته شده با و بدون فوق روان کننده.

فوق روان کننده ها، سولفونات ملامین فرمالدئید تغلیظ شده یا سولفونات نفتالین فرمالدئید تغلیظ شده هستند که مورد دوم، خصوصاً هنگامی که با استفاده از یک کوپلیمر اصلاح شده باشد، بسیار موثر خواهد بود. فوق روان کننده ها از طریق عمل سولفونیک اسید جذب شده بر روی سطح ذرات سیمان که به آنها بار منفی داده و در نتیجه متقابلاً آنها را از یکدیگر دور می کند، سبب پراکنده شدن سیمان می شوند. این مواد کارایی مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند.

در انگلستان، کارایی بالا را با آزمایش پخش میز سیلان اندازه گیری می کنند و مقدار بین 500 تا 600 میلیمتر برای سیلان متداول است. بتن روان حاصل، چسبنده بوده و به خصوص در صورتی که از مصالح سنگی درشت دانه بسیار تیزگوشه، پولکی یا سوزنی اجتناب شده و مقدار مصالح سنگی ریزدانه 4 تا 5 درصد افزایش یافته باشد، دچار آب انداختگی یا جداشدگی بیش از حد نمی شود. در هنگام طراحی قالب بندی بتن های روان باید به یاد داشت که این نوع بتن ها می توانند فشار هیدرواستاتیکی کامل به قالب ها اعمال کنند.

زمانی که هدف حصول یک بتن با مقاومت بالا در یک کارایی معین است، استفاده از فوق روان کننده می تواند منجر به کاهش آب از 25 تا 35 درصد شود (میزان کاهش آب به وسیله روان کننده های متداول تقریباً نصف این مقدار است). در نتیجه، امکان استفاده از نسبت های آب به سیمان پایین وجود دارد، به طوری که مقاومت های بسیار بالای بتن حاصل شود (شکل 3). مقاومت های 28 روزه تا اندازه MPa100 (psi 15000) را با نسبت آب به سیمان 28/0 می توان به دست آورد. حتی حصول مقاومت های بالاتر نیز با استفاده از عمل آوری با بخار یا اتوکلاو امکان پذیر است. به منظور افزایش مقاومت در سنین بالاتر می توان از فوق روان کننده ها همراه با جایگزینی بخشی از سیمان با خاکستر بادی استفاده کرد.

اثر کارایی بهتر ایجاد شده با فوق روان کننده ها کوتاه مدت است و در تیجه نرخ افت اسلامپ بالایی وجود خواهد داشت. پس از حدود 30 تا 90 دقیقه کارایی به وضعیت عادی خود باز می گردد. به این دلیل، فوق روان کننده باید بلافاصله پیش از بتن ریزی به مخلوط اضافه شود. معمولاً، در شیوه مرسوم، روان کننده حین اختلاط اضافه شده و عمل اختلاط تا مدت کوتاهی پس از آن ادامه پیدا می کند. در مورد بتن آماده، یک مدت 2 دقیقه ای اختلاط مجدد حیاتی می باشد. در حالی که اختلاط مجدد در هنگام افزایش مقدار فوق روان کننده توصیه نمی شود، زیرا احتمال جداشدگی وجود دارد. افزایش مقدار فوق روان کننده کارایی را تا 160 دقیقه بعد از اختلاط حفظ می کند و با خیال راحت می توان از این بتن استفاده کرد.

فوق روان کننده ها تاثیر به سزایی برگیرش بتن ندارند، مگر در مواردی که از سیمان هایی با مقدار بسیار کم C3A استفاده شده باشد، در این صورت ممکن است، تاخیر زیادی درگیرش بتن به وجود آید. سایر خصوصیات بلند مدت بتن نیز به طور محسوسی تحت تاثیر مصرف فوق روان کننده ها وجود ندارند. به هر حال در برخی از مواقع، مصرف فوق روان کننده ها با مواد افزودنی حباب هوازا می تواند مقدار حباب هوای ایجاد شده را کاهش داده و سیستم حفره را تغییر دهد، اما فوق روان کننده های اصلاح شده خاصی وجود دارند که با مواد افزودنی حباب هوازای متداول سازگار هستند. تنها عیب حقیقی فوق روان کننده ها قیمت نسبتاً بالای آنهاست که ناشی از هزینه بالای تولید یک محصول با جرم مولکولی بالا می باشد.

شکل 3 تاثیر اضافه کردن فوق روان کننده برمقاومت اولیه بتن ساخته شده از مقدار سیمان kg/m3370 (lb/yd3 630) و قالب گیری شده در دمای اتاق. تمامی بتن ها دارای کارایی مشابه هستند و از سیمان زودگیر (نوع III) ساخته شده اند.

5-میکروسیلیس ها و پرکننده ها

استفاده از پوزولان و سرباره کوره آهن را از آنجا که عمدتاً با کلسیم هیدروکسید، که از هیدراسیون سیلیکات ها در سیمان آزاد می شود، واکنش می دهند؛ می توان به عنوان مواد مضاف یا مواد افزودنی با خواص سیمان شدن نیز در نظر گرفت.

در رده بندی سیمان های پرتلند، به این نکته توجه شده است که پرکننده ها تا یک حداکثر مقدار مشخصی ممکن است در سیمان وجود داشته باشند. یک پرکننده یا ماده مضاف یک مصالح دانه ای ریز آسیاب شده در حد ریزی سیمان پرتلند است که خواص فیزیکی اش به خودی خود تاثیری بر برخی از خواص بتن از قبیل کارایی، چگالی، نفوذپذیری و آب انداختگی مویینه که سبب ترک خوردگی می شود، ندارد. پرکننده ها معمولاض از نظر شیمیایی بی اثر هستند، اما در صورت خواص هیدرولیکی یا مشارکت در واکنش های مضر با محصولات حاصله از واکنش خمیر سیمان هیدراته شده، نیز اثر مضری ندارند.

پرکننده ها می توانند با ایفای نقش به عنوان محل های تبلور، هیدراسیون سیمان پرتلند را افزایش دهند. این تاثیر در بتن حاوی خاکستر بادی و تیتانیم دی اکسید به صورت ذرات کوچک تر از یک میکرون مشاهده شده است. علاوه بر نقش تبلور، CaCO3 در فاز C-S-H نیز مشارکت می کنند که اثر مفیدی بر ساختار خمیر سیمان هیدراته شده دارند.

پرکننده ها می توانند مصالح تولید شده با فرآیندهای طبیعی یا غیرآلی باشند. آنچه در مورد پرکننده ها حیاتی است، یکنواختی خواص و خصوصاً ریزی آنهاست. این مواد نباید مقدار آب مورد نیاز برای اختلاط را افزایش دهند، مگر اینکه همواره با یک ماده افزودنی کاهنده آب مصرف شوند. همچنین نباید تاثیر نامطلوبی برپایداری بتن در برابر هوازدگی یا محافظت در مقابل خوردگی در بتن های مسلح داشته باشند. بدیهی است که این مواد نباید منجر به پسرفت بلند مدت مقاومت بتن شوند، هر چند که چنین مشکلی کمتر به وجود می آید.
باتوجه به اینکه عمل پرکننده ها و ژل میکروسیلیس غالباً فیزیکی است، از نظر فیزیکی با سیمانی که در آن مصرف می شوند، قابل مقایسه هستند. از آنجا که پرکننده نرمتر از کلینکر است، آسیاب کردن بیشتر مواد مرکب الزامی است، به طوری که از حصول ذرات بسیار ریز سیمان که برای مقاومت اولیه ضروری هستند، اطمینان حاصل شود.

مواد ریزدانه بی اثر دیگری نیز وجود دارند که به مخلوط اضافه می شوند. از جمله این مواد می توان آهک هیدراته شده یا گرد مصالح سنگی با وزن معمولی را نام برد. بدیهی است که مواد خنثی در کسب مقاومت بتن مشارکت نمی کنند و معمولاً برای افزایش کارایی دوغاب ها یا ملات های بنایی به کار می روند. همچنین رنگدانه ها را نیز می توان در گروه مواد افزودنی یا مواد مضاف رده بندی کرد.
از طرف دیگر، پودر یا آلومینیم در حضور قلیایی ها یا کلسیم هیدروکسید هیدروژن آزاد می کنند. از این فرآیند در ساخت بتن گازی یا بتن هوادهی شده که خصوصاً برای مواردی که به عایق بندی حرارتی نیاز است، استفاده می شود. چنین موادی تحت عنوان مواد افزودنی کف ساز نامیده می شوند. از جمله این مواد هیدروژن پروکسید است که حباب های اکسیژن را تولید می کند. این حباب ها در مخلوط ماسه سیمان جای گرفته و بتن اسفنجی را تولید می کنند.

6-چسب های بتن

این نوع مواد افزودنی امولسیون های پلیمری (لاتکس ها) هستند که چسبندگی بتن تازه به بتن سخت شده را بهبود می دهند و بنابراین به خصوص در کارهای تعمیراتی مناسب هستند. امولسیون یک سوسپانسیون کلوئیدی پلیمر در آب می باشد. هنگامی که این امولسیون همراه با بتن به کار می رود، یک بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC) بتن سیمان پرتلندی پلیمری به دست می آید. اگرچه لاتکس های پلیمری یا چسب بتن گران هستند، اما مقاومت کششی و خمشی و همچنین دوام و خواص پیوستگی را بهبود می دهند.

7-مواد افزودنی آب بندی بتن

بتن به دلیل کشش سطحی موجود در منافذ مویینه خمیر سیمان سخت شده آب جذب می کند. جذب آب را می توان با مکش مویینه متوقف کرد. همچنین می توان با کمک مواد آب بند بتن از این نفوذپذیری جلوگیری کرد. عملکرد این نوع مواد افزودنی تا حد زیادی به اینکه فشار اعمال آب پایین باشد، مانند حالت باران (بدون وزش باد) یا بالا آمدن آب در منافذ مویینه و یا فشار هیدرو استاتیکی که در سازه های نگهداری آب اعمال می شود، وابسته است.
مواد افزودنی ضدآب کننده می توانند به چندین روش عمل کنند، اما تاثیر آنها عمدتاً آب گریز ساختن بتن می باشد. در این صورت آب در اثر افزایش زاویه تماس بین جداره های مویینه و آب، دفع می شود. نمونه هایی از این مواد افزودنی سیتریک اسید و برخی از روغن های گیاهی و حیوانی هستند.

باید بین مواد افزودنی ضدآب کننده با مواد افزودنی دفع کننده آب با پایه رزین های سلیسی که در سطح بتن به کار می روند، تفاوت قائل شد. غشاهای ضدآب کننده عبارت از روکش های قیری با پایه امولسیونی هستند که یک لایه بسیار نازک محکم با خواص الاستیک را ایجاد می کنند.
برخی از ارگانیسم ها از قبیل باکتری ها، قارچ ها یا حشرات می توانند با خوردگی فولاد یا لکه دار کردن سطح، تاثیر نامطلوبی بر بتن به جای بگذارند. باتوجه به اینکه ماهیت زبر بتن پناهگاه خوبی برای باکتری هاست، تمیز کردن سطح غیرموثر بوده و ضروری است که از برخی از مواد افزودنی که سم چنین ارگانیسمی هایی هستند، در مخلوط استفاده شود. این مواد افزودنی شامل ضدباکتری ها، ضدقارچ ها، و حشره کش ها هستند.