افزودنی‌ها موادی هستند که برای اصلاح خواص بتن استفاده می‌شوند. مواد افزودنی علاوه بر سیمان، آب و سنگدانه، بلافاصله قبل یا در طی مراحل اختلاط به بتن اضافه می‌شوند. از مواد افزودنی می‌توان برای کاهش هزینه‌های ساخت و اطمینان از برخی خصوصیات مورد نیاز بتن تازه استفاده کرد.
اهمیت استفاده از افزودنیهای بتن
به غیر از سیمان، سنگدانه‌ها (شن و ماسه) یا آب، هر ماده دیگری که به بتن اضافه شود به عنوان مواد افزودنی شناخته می‌شود. اگرچه ممکن است نیازی به این مواد نباشد اما بعضی اوقات در شرایط خاص افزودنیهای بتن نقش نیروی کمکی را بازی می‌کنند.
از مواد افزودنی در بتن استفاده می‌شود تا خصوصیات آن را به طرق مختلف تغییر دهد. برخی از کاربردهای معمول شامل بهبود کارآیی، افزایش یا کاهش زمان عمل آوری و افزایش مقاومت بتن است. از مواد افزودنی همچنین می‌توان به دلایل زیبایی مانند تغییر رنگ سیمان استفاده کرد.
با داشتن علم مهندسی و توجه به مواد تشکیل دهنده بتن و بررسی نوع سنگدانه‌ها و نسبت آب به سیمان می‌توان مواردی مانند کارآیی و مقاومت بتن را در شرایط طبیعی فراهم کرد. در صورت عدم امکان یا وجود شرایط خاص، مانند یخ زدگی، دمای بالای هوا، افزایش سایش یا قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نمک‌های چرب کننده یا سایر مواد شیمیایی، مواد افزودنی به بتن اضافه می‌شوند.
مزایای افزودنیهای بتن
فواید استفاده از مواد افزودنی بتن به عبارتند از:
- مواد افزودنی مقدار سیمان مورد نیاز را کاهش می‌دهند و بتن را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می‌کنند.
- افزودنی ها کارپذیری بتن را افزایش می‌دهند.
- برخی از مواد افزودنی مقاومت اولیه بتن را افزایش می‌دهند.
- برخی مواد افزودنی مقاومت اولیه بتن را کاهش می‌دهند اما مقاومت نهایی بتن را در مقایسه با بتن معمولی افزایش می‌دهند.
- افزودنی‌ها گرمای اولیه ناشی از هیدراتاسیون را کاهش می‌دهند و بر مشکل ترک خوردگی حرارتی در بتن غلبه می‌کنند.
- این مواد مقاومت بتن در برابر اثر یخ زدگی را بالا می‌برند.
- مخلوط های بتنی با استفاده از مواد زائد حداکثر پایداری را حفظ می‌کنند.
- این مواد می‌توانند زمان گیرش بتن را کاهش دهند.
- برخی از آنزیم های موجود در مواد افزودنی به عنوان یک عامل ضد باکتری عمل می‌کنند.
انواع اصلی مواد افزودنی بتن
مواد افزودنی حباب زای بتن
از مواد افزودنی حباب زا بتن برای گیر انداختن حباب های میکروسکوپی هوا در بتن استفاده می‌شود. این مواد دوام بتن را بهبود می‌بخشند، مقاومت آن را در برابر آسیب ناشی از چرخه‌‌های یخ زدگی افزایش می‌دهد. مواد حباب زا عملکرد بهتری را در هنگام کار با بتن فراهم می‌کنند و مقاومت در برابر نفوذ آب را بهبود می‌بخشند.
همچنین نسبت به بتنی که دارای مواد حباب زا نیست، به آب کمتری در هر حیاط مکعب نیاز دارد، بنابراین باعث بهبود نسبت آب و سیمان می‌شود. مواد مورد استفاده در افزودنیهای حباب زا شامل پلیمرهای اکسید پلی اتیلن، برخی چربی‌‌ها و روغن‌‌ها، ترکیبات سولفوناته و مواد شوینده هستند.
مواد افزودنی کاهش دهنده آب
مواد افزودنی کاهنده آب میزان آب مورد نیاز برای تولید بتن با قوام مشخص را کاهش می دهد. همچنین می‌توان بدون نیاز به آب اضافی، اسلامپ بتن را بهبود بخشید و در نتیجه نسبت آب به سیمان را پایین می‌آید.
با کاهش نسبت آب به سیمان، مواد افزودنی کاهش دهنده آب می‌توانند مقاومت بتن را بالا ببرند و در عین حال کارآیی به همان میزان مورد نیاز حفظ کنند. اسیدهای لیگنین سولفونیک و نمک‌های فلزی معمولاً به عنوان مواد افزودنی کاهنده آب استفاده می‌شوند.
مواد افزودنی روان کننده
فوق روان کنندهها ترکیبات آلی هستند که بتن را به مخلوطی تبدیل می‌کنند که روان‌تر باشند. آنها با پوشش ذرات سیمان کار می‌کنند و باعث جدا شدن آنها از توده‌‌هایی می‌شوند که معمولاً در نتیجه اختلاط سیمان و آب حاصل می‌شوند.
افزودنیهای روان کننده به هر ذره سیمان یک بار منفی می‌دهند که باعث می‌شود آنها یکدیگر را دفع کنند و توزیع دقیق‌تری داشته باشند. آنها یا برای سهولت در قرار دادن بتن یا برای کاهش میزان آب مخلوط بتن جهت افزایش مقاومت آن استفاده می‌شوند.
مواد افزودنی تسریع کننده
افزودنی های شتاب دهنده یا تسریع کننده، سرعت گیرش بتن را بالا می‌برند. علاوه بر این، آنها توسعه مقاومت بتن را تسریع می‌کنند. با استفاده از سیمان پرتلند نوع ۳ و مواد افزودنی تسریع کننده می‌توان توسعه مقاومت بتن را بهبود بخشید.
با عمل آوری بتن در دماهای بالاتر یا کاهش نسبت آب و سیمان می‌توان گیرش بتن را تسریع بخشید. از شتاب دهنده‌‌ها معمولاً در هوای سرد برای کسب مقاومت اولیه بتن جهت جبران آسیب احتمالی یخ زدگی استفاده می‌شود.
مواد افزودنی تأخیر دهنده گیرش
مواد افزودنی تأخیر دهنده گیرش اساساً برعکس شتاب دهنده‌‌ها هستند. آنها مدت زمان لازم برای عمل آوری بتن را افزایش می‌دهند؛ به عبارت دیگر، زمان گیرش خمیر سیمان را کاهش می‌دهند. مواد افزودنی تأخیر دهنده معمولاً در هوای گرم استفاده می‌شوند.
با استفاده از مواد کند کننده گیرش می‌توان برای عمل آوری بتن از آب کمتری استفاده کرد. با وجود مواد افزودنی تأخیر دهنده می‌توان نسبت آب سیمان مناسب و افزایش مقاومت نهایی را به دست آورد.
افزودنی های دیگر بتن شامل موارد زیر هستند:
- خاکستر بادی
- بخار سیلیکا
- سرباره کوره بلند
- پوزولان
- بازدارنده‌های خوردگی
- مواد افزودنی باندینگ
- سخت کنندهها
- مواد افزودنی رنگی
- ایجاد کننده‌های گاز
