افزودنی های شیمیایی بتن

افزودنی های بتن چیست؟ چرا از مواد شیمیایی در ترکیب بتن استفاده می‌شود؟

افزودنی بتن، مواد شیمیایی و معدنی هستند که در هنگام آماده سازی بتن به مخلوط آن اضافه می شود و سبب ایجاد خاصیت های ویژه در بتن می شود. در هنگام اختلاط بتن علاوه بر وزن وارده سیمان، وزن آب و... 5 درصد از وزن بتن را در بر می گیرد. افزودنی‌هایی که در زمان اختلاط ریخته شده است باعث می شوند تا خواص موردنظر در بتن تازه یا سخت شده افزایش یابد.

یکی از پر استفاده ترین مصالح در جهان، بتن است که پیشینه آن به دوران تاریخ ایرانیان، مصریان و رومیان باستان می‌رسد. با این نگاه که بتن بسیار بیشتر از سایر مصالح ساختمانی در ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرد، افزایش دادن کیفیت در ساختار آن موجب افزایش پایداری و عملکرد آن برای رشد صنعت در ساخت و ساز می شود. امروزه با به کارگیری از افزودنی های شیمیایی در بتن کارایی آن افزایش پیدا کرده و همین امز سبب شده است که امروزه برای تهیه بتن در بیشتر مواقع از افزودنی های شیمیایی استفاده کنند.

مزایای استفاده از افزودنی بتن

در این بخش از مطلب به برخی از ویژگی هایی که مواد افزودنی در بتن ایجاد می کنند می پردازیم.

1. با استفاده از افزودنی های شیمیایی بتن می توان منجر به کاهش مقدار سیمان مورد نیاز شده و بتن را اقتصادی به مصرف رساند.
2. این مواد کارایی بتن افزایش می دهد.
3. موجب استحکام بیشتری در بتن می شود.
4. با کاهش یافتن گرمای اولیه هیدراتاسیون، مشکل ترک حرارتی در بتن از بین می رود. هنگامی که که گرمای هیدراتاسیون بیشتر شود، ترک ها در بتن تازه ایجاد می شوند.
5. افزایش مقاومت در برابر اثر یخ زدگی و ذوب بتن
6. افزایش میزان دوام و پایداری بتن با استفاده از مواد زائد
7. سرعت دادن در گیرش بتن یا در صورت دلخواه با استفاده از نوع دیگری از مواد افزودنی شیمیایی بتن می توان زمان گیرش بتن را کاهش داد.
8. افزودنی ضد باکتری بتن.

انواع افزودنی شیمیایی بتن 

پرکاربردترین مواد افزودنی شیمیایی بتن عبارتند از:

1. زودگیر شاتکریت پودری 

زودگیر شاتکریت پودری یک افزودنی خاص می‌باشد که با افزایش سرعت گیرش بتن، امکان دستیابی به مقاومت دلخواه را در کوتاه‌ترین زمان ممکن فراهم می‌سازد. ترکیبات این ماده شامل کلسیم، منیزیم و عناصر تنظیم‌کننده pH هستند که با تأثیر بر فرآیند هیدراتاسیون، سرعت واکنش سیمان را افزایش می‌دهند. این افزودنی به‌ طور خاص برای افزایش سرعت گیرش بتن‌های پاششی (شاتکریت) و اجرای لایه‌های مقاوم بتنی با روش شاتکریت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در فرآیند شاتکریت خشک، این پودر تسریع‌کننده همراه با هوای فشرده بر سطح بتن پاشیده شده و باعث تشدید واکنش هیدراتاسیون، افزایش سرعت حرارت‌زایی و تسریع گیرش اولیه و نهایی بتن می‌شود. نتیجه این فرآیند، دستیابی سریع‌تر به سختی مطلوب و مقاومت فشاری اولیه بالاتر است.

2.  زودگیر بتن پودری

زودگیر بتن پودری، که به ‌عنوان زود سخت‌ کننده بتن نیز شناخته می‌شود، برای افزایش سرعت گیرش اولیه و نهایی بتن و دستیابی به مقاومت فشاری زودرس، به ترکیب بتنی اضافه می‌شود. این افزودنی بتن را می‌توان در بتن‌های مسلح و غیرمسلح، انواع ملات‌های سیمانی و گروت‌های آماده، به ‌منظور کاهش زمان گیرش و افزایش سرعت بهره‌ برداری مورد استفاده قرار داد.

این افزودنی محصولی آماده مصرف است که به‌ طور خاص برای کاهش مدت زمان گیرش بتن طراحی شده است. نکته مهم در استفاده از این محصول آن است که فرآیند تسریع‌ گیرش، تأثیری بر مقاومت نهایی بتن نداشته و بتن استحکام خود را حفظ می‌کند. یکی از ویژگی‌های برجسته این زودگیر بتن، قابلیت محافظت از بتن در برابر شرایط جوی سرد و جلوگیری از آسیب‌های ناشی از یخبندان است.

3. زودگیر مایع بتن سیلیکاتی

زودگیر مایع بتن سیلیکاتی، به‌عنوان عاملی مؤثر در افزایش سرعت گیرش سیمان در ترکیبات دوغابی و بتنی عمل می‌کند. این افزودنی، علاوه بر اصلاح سختی بتن، موجب افزایش مقاومت ملات و بتن در برابر نفوذ آب می‌شود. همچنین، این ترکیب مایع با افزایش چسبندگی ذرات دوغاب سیمانی، گزینه‌ای ایده‌آل برای عملیات تزریق در خاک برای کاهش نفوذپذیری به شمار می‌رود. علاوه بر این، از این زودگیر سیمانی می‌توان برای تزریق دوغاب به ترک‌های بتن و بهبود استحکام سازه‌ای بهره برد.

به‌طور کلی، این افزودنی سیلیکاتی در شرایط آب و هوایی سرد و در فصل‌ زمستان استفاده می‌شود. در فرآیند بتن‌ریزی در دماهای پایین، استفاده از این ماده ضروری است تا از یخ ‌زدن بتن جلوگیری شود. لازم به ذکر است که این زودگیر مایع تأثیری بر مقاومت نهایی بتن نداشته و خواص مکانیکی آن را بدون کاهش استحکام حفظ می‌کند.

4. دیرگیر کننده بتن پودری

دیرگیر کننده بتن پودری یک افزودنی کریستالی کارآمد است که با کاهش سرعت هیدراسیون سیمان، مدت زمان گیرش بتن را به‌ طور مؤثر به تأخیر می‌اندازد. این پودر کندگیر بتن با ایجاد تأخیر کنترل‌ شده در فرآیند گیرش، از سخت شدن زود هنگام ملات یا بتن جلوگیری کرده و ضمن تسهیل فرآیند بتن‌ریزی، سطحی صاف و یکنواخت را فراهم می‌آورد. همچنین، این دیرگیر کننده امکان اجرای بتن در مناطق بادخیز را بهبود می‌بخشد.

این دیرگیر بتن به ‌ویژه در شرایط آب‌ و هوای گرم، برای جلوگیری از سفت شدن زودهنگام بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از مزایای کلیدی این دیرگیر کننده، امکان حمل و نقل بتن در مسافت‌های طولانی‌تر بدون افت کیفیت است. علاوه بر این، افزایش زمان گیرش بتن موجب پیوستگی بهتر لایه‌های بتن که با فاصله زمانی اجرا می‌شوند، شده و از ایجاد ترک‌های سطحی جلوگیری می‌کند. در نهایت، استفاده از این محصول به بهبود دوام و افزایش مقاومت نهایی بتن منجر خواهد شد.

5. دیرگیر کننده بتن مایع

دیرگیر بتن مایع، یک نوع افزودنی شیمیایی می‌باشد که برای کنترل زمان گیرش بتن طراحی شده است. این دیرگیر کننده با کاهش سرعت واکنش هیدراسیون، تأخیر قابل توجهی در گیرش اولیه ایجاد کرده و بتن‌ریزی در شرایط مختلف، به ‌ویژه در هوای گرم و پروژه‌های حجیم، را ممکن می‌کند. کاربرد این افزودنی هنگامی که گیرش سریع بتن یا ملات می‌تواند باعث کاهش کیفیت و دوام سازه شود، توصیه می‌شود. با افزودن این ترکیب، زمان کارپذیری بتن افزایش یافته و روند سخت شدن آن تحت کنترل قرار می‌گیرد. این دیرگیر مایع، بدون تأثیر منفی بر مقاومت نهایی بتن، برای بهینه ‌سازی کنترل هیدراتاسیون سیمان توسعه یافته است و به افزایش کیفیت و کارایی بتن در پروژه‌های عمرانی کمک می‌کند.

6. حباب هوا ساز بتن

حباب هوا ‌ساز بتن، برای ایجاد حباب‌های یکنواخت، کروی و میکرونی در ساختار بتن استفاده می‌شود. این حباب‌ها به‌ صورت زنجیره‌ای در سراسر مخلوط بتنی پخش شده و نقش مهمی در افزایش دوام و پایداری بتن در برابر آسیب‌های ناشی از یخ‌زدگی و استفاده از نمک‌های ذوب ‌کننده دارند. علاوه بر این، استفاده از این افزودنی سبب کاهش میزان نفوذپذیری بتن و  افزایش عمر مفید آن هنگام سیکل‌های مکرر ذوب و انجماد خواهد شد. در مواردی که مخلوط بتنی دارای دانه‌ بندی مناسب باشد، استفاده از این ماده می‌تواند به شکل چشمگیری پدیده آب‌اندازی بتن را کاهش دهد. همچنین، این افزودنی باعث ارتقای مقاومت و پایایی بتن در شرایط اقلیمی سرد خواهد شد.

7. ضد یخ مایع ملات

ضد یخ مایع ملات، یک افزودنی شتاب‌دهنده است که با اضافه شدن به مخلوط بتن یا ملات، باعث افزایش سرعت گیرش و تسریع واکنش‌های هیدراتاسیون سیمان می‌شود. یکی از چالش‌های اصلی بتن‌ریزی در شرایط آب‌وهوایی سرد، خطر یخ‌زدگی بتن است. معمولاً بتن در دماهای پایین، نسبت به شرایط استاندارد، مقاومت کمتری از خود نشان می‌دهد. در صورتی که بتن یا ملات در مراحل اولیه گیرش دچار یخ‌زدگی شود، خواص مکانیکی آن به‌ شدت افت کرده و عملکردی ضعیف‌تر از بتن محافظت‌ شده در برابر سرما خواهد داشت. بنابراین، ضروری است که در شرایط اجرای بتن یا ملات در دماهای پایین، تدابیر لازم برای پیشگیری از یخ‌زدگی در نظر گرفته شود. ضد یخ مایع ملات می‌تواند زمان گیرش بتن را از ۱۲ ساعت به حدود ۴ تا ۵ ساعت کاهش دهد. این ضد یخ به ‌طور خاص برای استفاده در بتن‌های غیرمسلح طراحی شده است.

8. ضد یخ مایع بتن

ضد یخ مایع بتن، نوعی افزودنی‌ برای بتن‌ریزی در سرمای شدید است. این ماده با کاهش زمان گیرش بتن از ۱۲ ساعت به حدود ۴ تا ۵ ساعت، به جلوگیری از مشکلات ناشی از یخ‌زدگی در بتن کمک می‌کند. ضدیخ بتن علاوه بر افزایش نرخ واکنش‌های هیدراسیون، باعث افزایش حرارت‌زایی بتن در هوای سرد می‌شود. این ضد یخ به ‌طور خاص برای بتن‌های مسلح ساخته شده است و فاقد هرگونه ترکیبات خورنده‌ای است که ممکن است به آرماتورهای فولادی آسیب برساند. با افزودن مقدار مشخصی از این ماده به مخلوط بتنی، سرعت واکنش بین آب و سیمان افزایش یافته و در نتیجه، گیرش اولیه و مقاومت فشاری بتن در مدت‌زمان کوتاه‌تری حاصل خواهد شد، بدون آنکه تأثیر منفی بر مقاومت نهایی آن داشته باشد.

9. ضد یخ پودری ملات

ضد یخ پودری ملات، با هدف کاهش نقطه انجماد ملات، تسریع در گیرش و افزایش حرارت‌زایی طراحی و تولید شده است. این محصول با نسبت‌های مشخص برای بتن‌ریزی در شرایط آب‌ و هوایی سرد فرموله شده و استفاده از آن در ملات‌های سیمانی و بتن‌های غیرمسلح توصیه می‌شود. با توجه به حضور یون کلر در ترکیب این ضد یخ، استفاده از آن در بتن‌های مسلح مجاز نیست. این افزودنی موجب افزایش سرعت گیرش و تسریع روند سخت شدن ملات و بتن شده و به بهبود عملکرد آنها در محیط‌های سرد کمک می‌کند.

10.  زودگیر شاتکریت مایع

زودگیر شاتکریت، نوعی افزودنی بتن است که زمان گیرش بتن را به‌ طور قابل ‌توجهی کاهش داده و روند سخت شدن آن را تسریع می‌کند. این افزودنی نقش مهمی در عملیات بتن‌پاشی شاتکریت و پروژه‌های ترمیمی سازه‌های بتنی ایفا کرده و موجب افزایش بهره‌وری و عملکرد بتن در شرایط اجرایی خاص می‌شود. شاتکریت، روشی برای اجرای بتن است که در آن مخلوط بتن با استفاده از فشار هوا و سرعت بالا بر روی سطح یا سازه اعمال می‌شود. در این فرآیند، بتن متشکل از سیمان، ماسه و سنگدانه‌ها به‌صورت یک لایه متراکم، خودنگهدار و باربر بر روی سطح قرار می‌گیرد. برخورد بتن با سرعت زیاد به سطح باعث تراکم دینامیکی آن شده و موجب بهبود پیوستگی و استحکام لایه بتن می‌شود.