پاورپوینت بررسی مواد افزودنی (Admixture Materials)
 
بخشی از متن
مواد افزودنی (Admixture Materials)
ماده افزودنی ، ماده ای است به غیر از سیمان پرتلند،سنگدانه ،آب والیاف تقویتی که به صورت پودریا مایع ،به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن وبرای اصلاح خواص بتن ،کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به آن افزوده می شود(ASTM C125).
سوابق وتجربیات
پس ازپیدایش مواد افزودنی حباب هوا ساز در سالهای 1940،کاربرد این ماده در هوای سرد ودر مناطقی که دمای هوا متناوبا به زیر صفر رفته وآب بتن یخ می زد ، رونق یافت .
ساخت و استفاده از افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدیید آن در سالهای 1960 در ژاپن وسپس نوع ملامین آن در آلمان به بازار آمد، شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد.
80درصد بتن های تولید شده در امریکای شمالی شامل یک یا بیش از چند نوع افزودنی است(39درصد بتن های آماده ا زFly Ashوحداقل 70 درصد بتن تولید شده شامل کاهنده آب است).
اهداف استفاده از مواد افزودنی
کمیته ACI 212 ،20مورد از عوامل استفاده از مواد افزودنی  در تهیه بتن را فهرست نموده است که برخی به شرح ذیل می باشد:
افزایش حالت خمیری بتن بدون افزایش مقدار آب
کاهش آب انداختگی وجداافتادگی سنگدانه ها 
تعویق یا تسریع زمان گیرش بتن 
تسریع افزایش مقاومت در سنین اولیه 
کاهش میزان حرارت زایی
افزایش دوام بتن در شرایط محیطی مشخص و...
افزودنیهای شیمیایی (Chemical Admixtures)
 
افزودنی های روان کننده (plasticizers) ، ASTM : C 494 
تعریف وکاربرد
ماده افزودنی روان کننده ویاکاهنده آب به منظور تقلیل آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن ، یا افزایش روانی بتن در شرایط یکسان آب مصرفی به کار می رود.این نوع افزودنی بر پایه وینیل فتالئات که شامل روغنهای گیاهی است، می باشد. 
استفاده از این نوع افزودنی ممکن است مقدار آب لازم برای دستیابی به اسلامپ مورد نیاز را به میزان 5تا 10 درصد کاهش داده ویا اینکه میزان اسلامپ بتن تازه را در مقدار معینی از آب، افزایش دهند.ولذا اغلب در محل پروژه مصرف می گردند. 
فوق روان کننده ها(کاهنده های قوی آب)superplasticizers 
- دارای مکانیزمی شبیه به روان کننده ها بوده، بجز آنکه مقدار بیشتری از آب مخلوط را کم می کنند.
 -محتوی پلیمرهای خطی هستندکه گر وههای  اسید سولفونیت به شاخه های آن بطور منظم متصل می شوند(Verbek 1968) وفرمول تجاری آنها عمدتا در گروههای ذیل قرار می گیرد:
1-فوق روان کننده بر پایه ملامین سولفونیت فرمالدیید(SMF)
2-فوق روان کننده بر پایه نفتالین سولفونیت فرمالدیید(SNF)
3-فوق روان کننده بر پایه لیگنو سولفونیت اصلاح شده (MLS)
4-فوق روان کننده بر پایه مشتقات پلی کربوکسیلات
 
* محدوده تاثیر فوق روان کننده ها در فاصله 30 تا 60 دقیقه بوده (بستگی به میزان مصرف وکارخانه سازنده) ولذا عمدتا در محل بتن ریزی مصرف می گردد.
 
افزودنی های یاد شده ، عمدتا مطابق با استاندارد ASTMC-494-G  تولید می گردند.
 
 
 
 
افزودنی کندگیر کنندهRetarding Admixture (ASTM : C 494 )                       
 
-افزودنیهای کندگیرکننده شامل مواد مضاف ارگانیک(کلسیم تصفیه نشده،سدیم نمک های اسید سولفونیکها،اسیدهای هیدروکربوکسیلیکها وکربو هیدروکربوهیدراتها) وغیر ارگانیک(اکسیدهای سرب وروی ،فسفاتها ، نمک های منیزیم و...) می باشند.
-به منظور کند نمودن سرعت هیدراتاسیون اولیه سیمان وتمدید زمان گیرش بتن استفاده می شود.
-استفاده از این نوع افزودنی  به منظور غلبه بر تاثیر درجه حرارت هوا در تسریع فرایند هیدراتاسیون ودر نتیجه جلوگیری از ایجاد خسارت بربتن  وهمچنین جلوگیری از بروز اتصال سرد مفید می باشد.
اغلب افزودنی های کند گیر کننده ،عملکرد تقلیل آب بتن را نیز خواهند داشت و اغلب به آنها افزودنی های کند گیر کننده و کاهنده آب نیز اطلاق می گردد.
-استفاده از این افزودنیها ممکن است ، روند گیرش اولیه بتن تازه راحداقل 1ساعت وتا حداکثر 3ساعت در محدوده دمایی 65تا 100 درجه فارنهایت  به تاخیر می اندازد. 
افزودنیهای تند گیرکنندهAccelerating Admixtures
استفاده از این نوع افزودنی زمان گیرش بتن را تسریع  می بخشد.
موارد استفاده از آنها بیشتر بتن ریزی در هوای سرد ،قالب برداری زودتر از موعد،پرداخت سریع تر بتن ودر عین حال اعمال سریعتر بارگذاری های بعدی است.
*در انتخاب نوع افزودنی تند گیر کننده (کیفیت) ونسبتهای مورد مصرف، بایستی دقت کافی به عمل آورد،زیرا در اکثر شرایط ،استفاده از این نوع افزودنیها ممکن است منجر به افزایش انقباض ناشی از خشک شدن بینجامد.
 
* استفاده از کلرید کلسیم به عنوان ماده افزودنی تسریع کننده(به دلیل ایجاد سفت شدگی بیش از حد بتن وخوردگی میلگردها) فقط در بتن غیر مسلح مجاز است. در این صورت مشخصات کلرید کلسیم باید مطابق باASTMD98   باشد و مقدار آن نباید از 2 درصد وزنی سیمان تجاوز کند. 
*به واسطه مشکلاتی که ممکن است کلرید کلسیم در بحث خوردگی میلگردها وافزایش انقباض در طی خشک شدن بتن ایجاد نماید، استفاده ازآلترناتیوهای دیگری نظیرتری تانولامین،تیوسینات سدیم و... ترجیح داده می شود.  
 
طبقه بندی مواد افزودنی شیمیایی کاهنده آب وکنترل کننده گیرش (ASTM C494)
نوع A: کاهنده آب
نوع B:کند گیر کننده
نوع C:تسریع کننده
نوع D: کاهنده آب و کند گیر کننده
نوع E: کاهنده آب و تسریع کننده
نوع F: کاهنده قوی آب
نوع G: کاهنده قوی آب وکند گیر کننده قوی
 
 
 
 
 
 
مواد افزودنی حباب هوازا سازAir-Entraining Admixtures
تعریف
اینگونه مواد،سبب تشکیل حباب های  بسیار ریز هوا شده  که بطور یکنواخت وغیر پیوسته در حجم خمیر سیمان توزیع می گردند وبایستی پس از سخت شدن بتن نیز در آن باقی بمانند.
 
*  طبق مشخصات مندرج در استانداردهای ASTM C260وAASHTO M154 ،هر نوع ماده افزودنی که به عنوان ماده هوازا در بتن تازه مصرف می شود ،باید منجر به افزایش قابل توجه دوام بتن شود وهیچ یک از دیگر خصوصیات اساسی بتن را به مخاطره نیندازد.
 
کاربرد ،مزایا ومعایب
مزایا
افزایش پایایی بتن در برابر رطوبت، یخ زدن وآب شدنهای مکرر
افزایش مقاومت بتن در برابرپوسته شدکی سطحی ناشی از یخ زداهای شیمیایی
افزایش کارایی بتن تازه 
کاهش نفوذ پذیری بتن سخت شده به مبزان فابل توجه 
کاهش جداافتادگی سنگدانه ها وآب انداختن بتن
افزایش مقاومت بتن در برابرحمله آبهای سولفات دار
 
معایب
کاهش مقاومت فشاری وخمشی بتن سخت شده که برای جبران آن بایستی اصلاحاتی در طرح اختلاط  بتن انجام داد. لازم به ذکر است که میزان کاهش یاد شده در سنین 7و28 روز نبایستی بیش از 10درصد باشد.
 
 
 
بنیان واحدهای تشکیل دهنده مواد افزودنی حباب هوازا
1-نمکها ورزین های چوب (تا اوایل دهه 1980)
2-ترکیبات صابونی
3-نمکهای اسیدهای نفتی
4-اسیدهای چرب ونمکهای آنها
 
 
جایگزین های سیمانCement Replacement Materials (CRM)
مواد پوزولانی
پوزلانها: عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی - آلومینی که خود به تنهایی فاقد ارزش چسبانندگی بوده و یا دارای ارزش چسبانندگی کم هستند، اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم در دمای معمولی ترکیبهایی با خاصیت سیمانی به وجود می آورند.
 
 عملکرد مواد پوزولانی بر خواص بتن تازه
-افزودن پوزولان به بتن باعث تبدیل منافذ بزرگ به کوچک شده واز  نفوذپذیری بتن کاسته می شود.
 -فعالیت پوزولانی سبب می شود که هیدروکسید کلسیم موجود درخمیرسیمان مصرف شده  ودر نتیجه ازمقدارآهک که عامل مهمی د ر آسیب دیدگی ناشی ازتهاجم سولفاتها محسوب می شود ، کاسته می شود.
 
 
-پوزولان ،منطقه انتقالی بتن (وجه مشترک سنگدانه وخمیر) را با تبدیل آهک به          تفویت کرده ودر نتیجه باعث بهبود خواص بتن می گردد.
 
موادپوزولانی
پوزولانهای طبیعی
پوزولانهای طبیعی درحقیقت پوکه سنگها وخاکسترهای غیر بلوری  باقیمانده از فعالیتهای آتشفشانی است. از جمله ذخایر موجود در کشور می توان به تراس جاجرود،پوکه سنگ هراز(دماوند)، پوکه سنگ سهندو پوکه سنگ تفتان اشاره نمود. عملکرد این نوع  پوزولانها درایران:                                                      
 
1-افزایش مقاومت در دراز مدت
2- عملکرد مناسب در برابر تهاجم یون کلرید وسولفات
3-کاهش تخلخل ونفوذپذیری در صورت  استفاده از روان کننده ها
 
* در صورت انطباق  ویژگیهای این ماده با مشخصات استاندارد،جایگزینی15تا40 درصدبجای سیمان مقدارمناسبی است.
 
پوزولانهای  مصنوعی (صنعتی)
دوده سیلیسی(میکرو سیلیس):
 -ناشی از بازیافت غبار در کارخانه های تولید آلیاژفروسیلیس
 -مقدار سیلیس فعال آن باید حداقل 85 درصد باشد.
جایگزینی6تا8درصد این ماده بجای سیمان نتایج مطلوبی 
داشته است (ASTM C1240,M307).
 
اثر دوده سیلیسی بر خواص بتن تازه ودوام آن:
-افزایش سرعت هیدراتاسیون      نیاز به روان کننده ویا فوق 
روان کننده خواهد داشت.
-کاهش آب انداختگی وجداشدگی مخلوط تازه
-کاهش نفوذ پذیری
-پیوستگی بهتر در ناحیه انتقال خمیر سیمان وسنگدانه
 
 
 
 
موارد کاربرد بتن حاوی ژل میکروسیلیس(SFC)
کاربرد ژل میکروسیلیس(SFC)، درتعمیرات
پوزولانهای  مصنوعی (صنعتی)
خاکستر بادی:
-ماده ای است که از سوختن زغال سنگ حاصل می گردد
وتوسط فیلترهای مخصوص، غبار جمع آوری می شود.
حدود 85 درصد ذرات آن از اکسیدهای سیلیسیم،آلومینیوم،آهن،
کلسیم و...تشکیل می شود.
 
خاکستر بادی ، پوزولانی است که با وجود مقدار متنابهی از مواد آلومینیومی وسیلیسی، در حضور آب ودر ترکیب با آهک، خاصیت سیمانی پیدا خواهد نمودو چنانچه در تهیه بتن استفاده گردد، منجر به بهبود مقاومت ،کاهش جداافتادگی وسهولت بتن ریزی با پمپ می شود.
 
 
 
موارد کاربرد بتن حاوی خاکستر بادی زیاد
سازه های بتنی
بتن مورد مصرف در سدها وسایر سازه های هیدرولیکی (RCC وبتن حجیم )
روسازی های بتنی
 
 
مصرف خاکستر بادی در بتن برای اولین بار درکشور امریکا درسال 1929 در بتن سد هوور مورد استفاده قرار گرفت.
میزان تولید وبهره برداری خاکستر بادی در دنیا(آمار سال 1998)
نسبتهای اختلاط در یک پروژه کاربردی بتن حاوی خاکستر بادی زیاد 
 
آثار خاکستر بادی برخواص بتن تازه وسخت شده:
-افزایش کارایی بتن تازه
-افزایش دمای اولیه بتن تازه  به میزان قابل توجه کاهش 
می یابد، ودرنتیجه قابل مصرف در بتن حجیم می باشد.
-کاهش نفوذ پذیری
-مقاومت در برابر سولفات وکلرید ونیز کنترل واکنشهای قلیایی
-شکل کروی ذرات آن سبب کاهش اصطکاک داخلی وافزایش روانی  وکارایی بتن ،کاهش نفوذپذیری، میزان آب وافزایش قابلیت پمپاژ در مسیرهای طولانی تر می گردد.
 
و.....