ریختن بتن تازه عملی است که زمان در آن بسیار مهم است و تاخیر پیش‌بینی نشده مشکلات بزرگی را به بار می‌آورد. اما با اضافه کردن مکمل‌ها و افزودنی های بتن می‌توان کنترل بیشتری بر روی آن داشت. با این افزودنی‌ها می‌توان بار بتنی را که ممکن است پس زدن آن به دلیل تاخیر یا مشکلات دیگر لازم باشد، بازیابی کرد. مکمل بتن با تعدیل ویژگی‌ها و بهبود کارپذیری بتن به مدیریت مشکلات پیش آمده هنگام بتن‌ریزی کمک می‌کند.
انواع افزودنی بتن
افزودنی‌های بتن را برحسب عملکرد و ویژگی‌هایی که به بتن می‌دهد، به شرح زیر طبقه‌بندی می‌کنند:
- دیر گیر (کند کننده، تاخیر دهنده گیرش)
- زودگیر (شتاب دهنده)
- روان کننده (کاهنده آب)
- حباب‌زا
- فوق روان کننده
هر یک از این افزودنی‌ها برای دستیابی به اثر خاصی به کار برده می‌شود و مشکل معینی را حل می‌کند. مکمل بتن دیگری نیز مانند پیوند دهنده و ضدآب وجود دارند که برای اهدافی خارج از طبقه‌بندی ارائه شده استفاده می‌شوند.
دیر گیر بتن
دیرگیر بتن با آهسته کردن فرایند آب‌پوشی زمان شکل‌گیری بتن را افزایش می‌دهد. این ویژگی به ویژه برای مقابله با اثرهای ناشی از کار در دماهای بالا مفید است که باعث سریع‌تر سخت شدن بتن می‌شود. ازآنجایی که اکثر دیرگیرهای بتن ماند کاهنده آب عمل می‌کنند، آنها را دیرگیرهای کاهنده آب نیز می‌نامند. این نوع افزودنی فیلمی را اطراف ترکیبات ایجاد می‌کند و به این ترتیب واکنش بتن با آب را آهسته می‌کند. میزان کند شدن واکنش و در نتیجه مدت زمان شکل‌گیری بتن به ضخامت این فیلم بستگی دارد. هم عامل‌های معدنی و هم آلی در دیرگیر بتن به کار برده می‌شود. کلسیم تصفیه نشده، سدیم، NH4، کربوهیدرات، نمک‌های اسیدهای لیگنوسولفونیک و اسیدهای هیدروکربوکسیلیک نمونه‌هایی از دیرگیرهای آلی هستند. از دیرگیرهای معدنی نیز می‌توان به روی و اکسید سرب، فسفات، نمک‌های منیزیم و بورات اشاره کرد.
زودگیر بتن
زودگیر بتن به روشی برعکس دیرگیر عمل می‌کند و زمان شکل‌گیری بتن را کاهش می‌دهد، بنابراین برای خنثی کردن اثرهای ناشی از دمای پایین موثر است که سخت شدن بتن را آهسته می‌کند. با اضافه کردن این مکمل می‌توان بتن را سریع‌تر شکل داد و سطح را زودتر پرداخت کرد. همچنین زودگیر در بعضی موارد اعمال بار زودهنگام را ممکن می‌کند. ترکیب‌های شیمیایی زودگیر موادی آلی مانند تریتانولامین و ترکیبات معدنی موادی مانند کلریدهای محلول، کربنات‌ها، سیلیکات‌ها و فلوئوروسیلیکات‌ها را شامل می‌شود. کلرید کلسیم پرکاربردترین زودگیر بتن است، البته محبوبیت زودگیرهای بدون کلر به دلیل مشکلات ناشی از استفاده از کلرید کلسیم، مانند خوردگی فولاد، سفت شدن سریع و افزایش انقباض خشک شدن رو به فزونی است.
روان کننده
روان کننده (کاهنده آب) مانند دیرگیر زمان شکل‌گیری بتن را افزایش می‌دهد، البته نقش اصلی آن روان‌تر کردن ملات بدون افزایش آب است. با استفاده از روان کننده معمولاً می‌توان میزان آب اضافه شده به ملات را ۵ تا ۱۰ درصد کاهش داد. مواد اولیه فعالی را که در افزودنی روان کننده به کار می‌رود، می‌توان به سه گروه اصلی زیر تقسیم‌بندی کرد:
- نمک‌ها و تعدیل کننده‌های اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک (نوع HC)
- نمک‌ها و تعدیل کننده‌های اسیدهای لیگنوسلفونیک اسیدها (لیگنین‌ها)
- مواد پلیمری (نوع PS)روان کننده علاوه بر بهبود کارپذیری و افزایش سیالیت مقاومت بتن و مقاومت آن در برابر انجماد و ذوب را افزایش می‌دهد.
فوق روان کننده
فوق روان کننده میزان آب اضافه شده به ملات را بیش از ۳۰ درصد کاهش می‌دهد و مخلوطی روان با کارپذیری بالا به دست می‌دهد. این مخلوط روان در سازه‌های بتن آرمه سنگین و جایگذاری‌هایی به کار می‌رود که در صورت عدم استفاده از فوق روان کننده امکان دستیابی به استحکام مناسب با ارتعاش در آنها غیرممکن می‌بود. اکثر فرمولاسیون‌های تجاری فوق روان کننده در یکی از چهار دسته زیر قرار می‌گیرد:
- روان کننده‌های فرمالدئید ملامین سولفونات (SMF)
- روان کننده فرمالدئید نفتالین سولفونات (SNF)
- لیگنوسولفونات اصلاح شده (MLS)
- مشتقات پلی کربوکسیلات
حباب زا یا هوازای بتن
حباب‌ساز بتن افزودنی دیگری است که دوام بتن را در چرخه انجماد و ذوب افزایش می‌دهد، خاصیتی که برای شرایط جوی سرد بسیار مهم است. این مکمل حباب‌های هوای کوچکی را در مخلوط ایجاد می‌کند. سپس حباب‌ها بخشی از شبکه ملات می‌شود که مصالح را در بتن سخت شده به هم پیوند می‌دهد. به علاوه حباب‌ساز کارپذیری بتن را افزایش و آب انداختن و جداشدگی بتن تازه را کاهش می‌دهد. مواد شیمیایی که عموماً به عنوان حباب‌زا به کار برده می‌شود در چهار دسته زیر قرار می‌گیرد:
- شوینده‌های سنتزی
- نمک‌های اسیدهای نفتی
- نمک‌های رزین‌های چوب
- اسیدهای صمغی چرب و نمک‌های آنها
کاربردهای افزونه‌های بتون
استفاده از افزودنی‌های بتن در ساختمان‌های تجاری و مسکونی کاربرد دارد. درست است که اگر افزودنی به روش صحیح به کار برده شود، مزایایی دارد و مشکلات را حل می‌کند، اما استفاده نادرست از آنها نیز مسائلی را ایجاد می‌کند. برای مثال اگر زودگیر اشتباه استفاده شود یا مقدار کلرید کلسیم آن زیاد باشد، انقباض خشک شدن آن افزایش می‌یابد و سازه ترک برمی‌دارد.
موفقیت در استفاده از مکمل‌های بتن به روش صحیح بچینگ و بتن‌ریزی بستگی دارد. اکثر افزودنی‌ها به صورت مایع آماده ارائه می‌شود و در محل یا ایستگاه مرکزی بتن به ملات اضافه می‌شوند. بعضی مکمل‌ها مانند رنگدانه‌ها، عامل‌های منبسط کننده و تسهیل کننده‌های پمپاژ فقط در مقادیر بسیار کم به کار برده می‌شود و معمولاً در محفظه‌های از پیش اندازه‌گیری شده با دست بسته‌بندی می‌شود.
کارایی افزودنی‌های بتن به عامل‌های متعددی چون نوع و مقدار سیمان، میزان آب، زمان اختلاط، اسلامپ و دمای بتن و هوا بستگی دارد. با تغییر نسبت مخلوط بتن (روان کننده) سیمان، اضافه کردن سیمان، استفاده از نوع دیگری از سیمان یا تغییر دانه‌بندی و درجه‌بندی دانه‌بندی نیز می‌توان اثرهایی مشابه اثر اضافه کردن مکمل به دست آورد.
دیگر گونه‌های مکمل بتن
به جز این پنج مکمل اصلی مکمل‌های بتن دیگری نیز به شرح زیر وجود دارد:
- مکمل پبوند دهنده: این مکمل گاهی به منظور تسهیل برقراری پیوند بین بتن تازه با بتن قدیمی و شکل گرفته به کار برده می‌شود و حاوی مقادیر بیشتری از آکریلیک، پلی وینیل کلراید، استات و کوپلیمرهای بوتادین ـ استایرن است.
- عامل رنگ دهنده: این مکمل که به صورت داخلی یا سطحی به کار برده می‌شود، نوع دیگری از افزودنی‌های پرکاربرد است. بعضی از انواع آن سخت‌شدن سطح را شتاب می‌دهد که گاهی یک مزیت به شمار می‌آید.
- افزودنی‌های مخصوص ضدآب یا آب بند کردن بتن: این افزودنی‌ها نفوذ آب را در منافذ بزرگ‌تر بتن کاهش می‌دهد و شامل موادی چون صابون، بوتیل استئارات، روغن معدنی و امولسیون‌های آسفالت می‌شود.
- ضدیخ بتن: در این افزودنی مقدار بالایی از عامل زودگیر وجود دارد که فرایند شکل‌دهی را بسیار سریع می‌کند. ضدیخ معولاً در سازه‌های تجاری به کار برده می‌شود.
مسائل مهم هنگام استفاده از مکمل‌های بتن
استفاده از مکمل‌های بتناگر افزودنی به روش مناسب به کار برده نشود، ملات بتن مناسبی به دست نمی‌آید. غالباً لازم است که به منظور متعادل ساختن عوارض جانبی ناشی از استفاده افزونه بر بتن پرداخت شده از مواد مکمل استفاده کرد. بنابراین لازم است که از اثرهای مرتبط به هم ناشی از افزودنی‌های مختلف اطلاع داشت تا بتوان با موفقیت از آنها استفاده کرد و بتن پرداخت شده مناسبی به دست آورد. بنابراین مسئولیت انتخاب مکمل مناسب بر عهده کارشناس است.اگر چند طرف در مراحل مختلف ساخت دخالت داشته باشد، محصول نهایی یا پرداخت شده ضعیف خواهد بود. کیفیت نهایی بتن پرداخت شده برآیندی از تصمیمات فردی تولید کننده، مقاطعه‌کار و سازنده است. اینجا است که اهمیت یک ارتباط موثر بین طرفین مشخص می‌شود. اثر بعضی افزودنی‌های بتن بر محیط سوال‌برانگیز است. برای مثال فوق روان کننده‌ها آب‌های سطحی و زیرزمینی را آلوده می‌کند. پژوهش‌های مستمری در زمینه تعیین اثر مکمل‌های مختلف بر محیط در حال انجام است. افزودنی‌های بتن به رفع مشکلات مربوط به زمان شکل‌گیری بتن کمک می‌کند و کیفیت بتن را بهبود می‌دهد، البته به شرطی که کارشناس به درستی از آن استفاده کند. اطلاع از عملکردها و اهداف استفاده از افزودنی‌های مختلف در زمان ساخت یک سازه جدید مهم است. به همین دلیل بهتر آن است که با بازبین‌های مطلع از مزایا و کاربردهای مکمل‌های بتن مشورت شود.