در این مقاله به بررسی ملاحظات مرتبط با مصرف مواد افزودنی در بتن، شامل استانداردها، اثرات افزودنی‌ها، روش‌های آماده‌سازی، پیمانه‌کردن، و شرایط انبارداری پرداخته می‌شود.

مقدمه

مواد افزودنی بتن نقش مهمی در بهبود خواص بتن تازه و سخت‌شده دارند، اما استفاده صحیح از آن‌ها نیازمند رعایت استانداردها، دستورالعمل‌ها و ملاحظات فنی دقیق است.

ملاحظاتی در مصرف مواد افزودنی

مواد افزودنی باید با استانداردهای ملی ایران یا دیگر آیین نامه های معتبر بین‌المللی مطابقت داشته باشند. علاوه بر این باید دستور‌العمل ها و توصیه های ارائه شده از طرف تولید کننده مواد افزودنی مورد توجه دقیق قرار گیرند. اثرات یک ماده افزودنی باید تا آنجا که ممکن است با استفاده از مصالح مصرفی مورد نظر و در شرایط کارگاهی ارزیابی شود. این موضوع وقتی اهمیت ویژه پیدا می کند که:
•ماده افزودنی پیش از این با مصالح مورد نظر یا ترکیب آنها استفاده نشده باشد.
•استفاده از انواع ویژه مواد سیمانی مورد نظر باشد؛
•بیش از یک نوع افزودنی مصرف شود؛
•اختلاط و بتن ریزی در دماهای خارج از محدوده ای که معمولاً برای بتن ریزی توصیه می شود، انجام گیرد.

افزون بر این، استفاده از افزودنی ها ممکن است نیازمند اصلاحاتی در طرح اختلاط بتن باشد که از آن جمله میتوان به تغییر در نوع یا مقدار سیمان، تغییر در نوع یا دانه بندی سنگدانه، یا اصلاح نسبت اختلاط اشاره کرد. با تنظیم مقدار آب و مواد سیمانی مخلوط و اصلاح نوع و طول زمان اختلاط، اثرات برخی از مواد افزودنی به طور چشمگیری بهبود می یابند. بسیاری از افزودنی ها بیش از یک خاصیت بتن را تحت تاثیر قرار می دهند و حتی ممکن است روی برخی از خواص تاثیر نامطلوبی بگذارند. افزودنی هایی که خواص بتن تازه را اصلاح می کنند ممکن است موجب سفت شدن زودهنگام یا کندگیری بیش از اندازه بتن شوند و مشکلاتی پدید آورند. با بررسی چگونگی تاثیر افزودنی ها روی مواد سیمانی مورد مصرف، می توان به دلایل رفتارهای گیرشی ناهنجار پی برد. سفت شدن زودهنگام اغلب به دلیل تغییر در روند واکنش بین تری کلسیم آلومینات و یون سولفات موجود رخ می دهد. کندگیری بیش از اندازه میتواند ناشی از به تاخیر افتادن آبگیری سیلیکات کلسیم به دلیل استفاده بیش از اندازه افزودنی یا کاهش دمای محیط اطراف باشد. از ملاحظات مهم دیگر در استفاده از مواد افزودنی می توان به محدودیت مقدار مجاز یون کلر در بتن اشاره کرد. این محدودیت ها در آیین نامه بتن ایران داده شده است. معمولاً این محدودیت ها به صورت حداکثر درصد یون کلر نسبت به جرم (وزن) سیمان بیان می شوند، اگرچه گاهی مقدار یون کلر ″حل شونده در آب″ موجود در بتن نیز ملاک سنجش قرار می گیرد. صرف نظر از آن که این حد چگونه تعیین می شود، مصرف کننده باید میزان یون کلر موجود در افزودنی را بداند تا در هنگام تعیین نوع و مقدار مصرف افزودنی، حدود تعیین شده برای مقدار یون کلر را زیر پا نگذارد.

آماده‌سازی افزودنی‌ها

مواد افزودنی رایج در بازار به صورت مایعات یا پودرهای بسته بندی شده ارایه می شوند. برخی از این افزودنی ها مانند کاهنده های آب و زودگیرکننده های مایع، آماده مصرف هستند و به طور مستقیم در کارخانه تولید بتن به مخلوط یا در پای کار به بتن افزوده می شوند. برخی دیگر از افزودنی ها پیش از افزوده شدن به مخلوط، نیازمند آماده سازی هستند. آماده سازی افزودنی ها پیش از مصرف شامل رقیق سازی یا مایع سازی (ترکیب با آب) است.

رقیق سازی

با توجه به ساختار و دقت ابزار و تجهیزات پیمانه و اضافه کردن مواد افزودنی کارخانه تولید بتن، در مواردی لازم است که غلظت برخی از افزودنی های مایع کاهش یابد. گاهی برای کاهش هزینه های بسته بندی و حمل ممکن است برخی از افزودنی های مایع در غلظت های بیشتر از آنچه که برای مصرف نیاز است عرضه شوند، در چنین مواردی نیز بایستی افزودنی به اندازه کافی رقیق شود تا امکان پیمانه و اضافه کردن آن فراهم آید. زمانی که تمام یا بخشی از افزودنی در پای کار به داخل تراک میکسر اضافه می شود، مانند کاهنده های آب بهتر است که افزودنی با آب رقیق شود تا بهتر و همگن‌تر مخلوط شود. مقدار مصرف برخی از افزودنی های مایع، مانند هوازاها، بسیار کم است. در این موارد صرف نظر از غلظت افزودنی، برای آن که دقت اندازه گیری ابزار و تجهیزات پیمانه کردن کارخانه تولید بتن جواب‌گو باشد بهتر است که این افزودنی ها را با نسبت مشخص با آب رقیق کرد.
نکته: در تمامی موارد رقیق سازی بایستی آب اضافه شده به افزودنی را در طرح اختلاط و ساخت بتن در نظر گرفت و توصیه های تولید کننده افزودنی را به کار بست.

مایع سازی (ترکیب کردن با آب)

برخی از افزودنی های شیمیایی مانند بعضی از زود سخت کننده ها و روان کننده ها برای کاهش هزینه حمل و انبارداری و افزایش ماندگاری، به صورت پودرهای ″حل شونده در آب″ عرضه می شوند و بایستی در کارگاه با آب ترکیب شوند تا به صورت مایع آماده مصرف درآیند. این کار مستلزم نصب ماشین آلات مناسب، به کارگیری نیروی انسانی مجرب، و رعایت دقیق دستورالعمل های تولید کننده جهت تولید افزودنی با غلظت و درصد جامد مناسب می باشد. در تولید انبوه کارگاهی، بی توجهی به نسبتهای دقیق مواد، یا ناهمخوانی دستگاه همزن با غلظت محصول می تواند مشکلاتی مانند همزدن ناکافی، حل نشدن کامل مواد موثر، و رسوب اجزای غیر محلول پدید آورد. در صورت بروز هرگونه مشکل در مورد تولیدات کارگاهی رعایت توصیه های تولیدکننده لازم است.
ترکیب کردن و همزدن ماده افزودنی پودری با آب باید در مخزنی جدا از مخزن ذخیره ماده افزودنی آماده شده که به پیمانه ریز² متصل است انجام شود. غلظت ماده افزودنی ذخیره شده باید به طور روزانه یا زمانی که ماده جدید به آن افزوده می شود کنترل شود. مخزن ذخیره باید مجهز به یک همزن برای نگهداری ماده افزودنی به حالت معلق باشد چون بسیاری از محلول ها حتی با غلظت کم دارای مقدار قابل توجهی ذرات ریز حل ناشدنی یا اجزای فعالی هستند که ممکن است در اثر سکون مایع رسوب کنند. پیش از پیمانه کردن و افزودن (پیمانه ریزی) مایع آماده شده باید از یکنواختی، پخش شدگی و معلق بودن ذرات جامد اطمینان حاصل شود.

پیمانه کردن و افزودن

موفقیت و کارآمد بودن استفاده از افزودنی ها تا حدود زیادی به دقت روش پیمانه ریزی بستگی دارد. در هر حال بهتر است که برای افزودن هر افزودنی از دستگاه پیمانه ریز جداگانه‌ای استفاده شود. چنانچه تمام یا بخشی از افزودنی در پای کار با استفاده از پیمانه ریز سوار شده بر روی تراک‌میکسر یا پیمانه دستی به بتن ساخته شده افزوده می شود بایستی توصیه های تولید کننده افزودنی در نظر گرفته شود.

پیمانه ریزی افزودنی های پودری

مواد افزودنی پودری مانند رنگدانه‌ها، منبسط‌کننده‌ها و اصلاح کننده های قوام VMAها که دارای مقدار مصرف اندک هستند اغلب به صورت دستی و با پیمانه در هنگام ساخت بتن به مخلوط اضافه می شوند. زودگیرکننده‌ها، کاهنده های تراوایی، و پیوندزاها نیز از دیگر افزودنی هایی هستند که به روش دستی افزوده می شوند و اغلب در مقادیر مصرف کافی برای یک واحد جرمی (وزنی) سیمان یا یک حجم بتن بسته بندی میشوند. برخی از زودگیر کننده های بتن پاشی به صورت دستی و در پای کار به مخلوط افزوده می شوند.

انبار کردن

سه عامل در انبار کردن مواد افزودنی مهم هستند: سهولت در شناسایی، رطوبت و دمایی که در آن نگه داری می شوند، و وجود برچسب بر روی ظروف و بشکه ها به گونه ای که محتویات آنها را به وضوح نشان دهد. مواد افزودنی خشک (پودری) در مقایسه با سیمان پرتلند حساسیت بیشتری به دی اکسید کربن و رطوبت دارند لذا این مواد باید در کیسه های ضد رطوبت بسته بندی شوند و برای جلوگیری از کلوخه شدن آنها به دور از رطوبت و دماهای زیاد نگه داری شوند. مخازن ذخیره مایعات باید دارای دریچه های مناسب ورودی و بازشو باشند و این دریچه ها باید در هنگامی که مورد استفاده قرار نمی گیرند کاملاً بسته شوند. بیشتر مواد افزودنی به جز بعضی از ضد رطوبت ها و مواد شتاب دهنده بدون کلر و مواد هوازا به شکل محلول هایی هستند که در ۳ درجه سلسیوس یخ می زنند، بنابراین باید در مقابل یخ زدگی حفاظت شوند. در انبار کردن بعضی از مواد مانند امولسیون ها نیاز به مراقبت بیشتری است و دستورالعمل‌های سازنده آن باید دقیقاً رعایت شود.
در مناطقی با زمستان‌های ملایم می‌توان اکثر مواد را در بشکه و در انبارهای محصور، بدون نیاز به وسیله گرمایی، بدون نگرانی از یخ زدگی انبار کرد. در زمستانهای سخت امکانات ویژه ای برای جلوگیری از یخ زدگی افزودنی های مایع باید به کاربرد. استفاده از انبارهای محصور گرم در این شرایط رایج است. لازم است از کلیه تجهیزات شامل مخازن نگه‌داری، خطوط انتقال و خطوط متصل به بچینگ نیز محافظت شود. در مناطق با آب و هوای معتدل استفاده از مخازن فلزی عایق بندی شده یا پلاستیکی نیز امکان پذیر است. در شرایط یخبندان و هوای سرد، مخازن ذخیره سازی و محتویات آن ها یا باید گرم شوند یا در یک محیط گرم قرار داشته باشند. روش دوم به دلایل زیر ترجیح داده می شود.

۱.چنانچه مخزن ذخیره مجهز به لوله های مارپیچ آب گرم یا بخار باشد، باید دقت شود که گرم کردن از حد مجاز ارایه شده توسط تولیدکننده تجاوز نکند زیرا دمای زیاد می تواند بر برخی از این مواد تاثیر منفی داشته باشد.

۲. بعضی از میله های (المنت‌های) حرارتی ممکن است به طور موضعی ماده افزودنی را بیش از اندازه گرم کنند و باعث تجزیه حرارتی و ایجاد گازهای انفجاری شوند.

۳. ممکن است اتصالات الکتریکی گرم کننده ها (نواری، میله ای، و غیره) قطع شوند و باعث یخ زدن ماده افزودنی یا آسیب دیدن سیستم حرارتی و دستگاه های اندازه گیری شوند.

۴. معمولا هزینه به کارگیری المنت‌های میله ای و نواری بیشتر از هزینه گرم نگه داشتن یک انبار در بالاتر از دمای انجماد است.

۵. یک انبار گرم نگهداری ماده افزودنی نه تنها مخازن ذخیره، بلکه پمپ ها، دستگاه های اندازه گیری، شیرها و شیلنگ‌های ماده افزودنی را از یخ زدگی و از سایر مسایل مانند گرد و خاک، باران و افراد متفرقه حفاظت می نماید، به علاوه چون دمای نگهداری در طول سال کمتر در معرض تغییرات شدید قرار می گیرد، گرانروی ماده افزودنی ثابت تر می ماند و دستگاه های اندازه گیری احتیاج به تنظیم کمتری پیدا می کنند.

۶. اگر مخازن نگه داری و شیلنگ‌ها از جنس پلاستیک باشند باید دقت شود از گرم کردن بیش از اندازه آن ها پرهیز شود تا این مواد به نقطه نرم شدگی و پارگی نرسند.

۷. سیستم هواکش مخازن باید به گونه ای طراحی شود که از ورود هرگونه مواد خارجی به داخل مخزن جلوگیری شود. به همین صورت برای اجتناب از آلودگی بایستی روی مجاری پرکن و دیگر بازشوها در مواقعی که استفاده نمی شوند درپوش گذاشته شوند.

نتیجه‌گیری

رعایت الزامات و ملاحظات مصرف، آماده‌سازی، پیمانه‌کردن و انبارداری مواد افزودنی نقش مهمی در کیفیت نهایی بتن دارد. اجرای صحیح دستورالعمل‌ها و استاندارد‌ها، از بروز مشکلات بتن تازه و سخت‌شده جلوگیری کرده و دوام و کارایی سازه را تضمین می‌کند.