تسریع کننده های بتنی

تسریع کننده های بتنی سرعت سخت شدن اختلاط های سیمانی و بتن را افزایش می دهد. کلسیم کلرید، که ماده اصلی برای ایجاد این اثر است از سال 1885 مورد استفاده قرار گرفته است، این ماده کارکرد اصلی خود را در هوای سرد دارد. یعنی سبب می شود تا امکان فراهم شود که مقاومت اولیه به همان میزان مقاومت بتن عمل آوری شده تحت دمای عمل آوری معمولی برسد، و نکته مهم تر اینکه گیرش کاهش یابد. به این طریق، قالب بندی و حمل اقلام پیش ساخته می تواند به طور معمول انجام شود. به علاوه، بتن کمتر در معرض آسیب توسط انجماد در سنین اولیه قرار می گیرد. در این مورد، باید اشاره کنیم که کلسیم کلرید ضد انجمادی نیست که بتواند نقطه انجماد آب را خیلی پایین بیاورد. بنابراین گرچه که زمان لازم برای حفاظت کاهش می یاابد، روش استاندارد برای حفاظت برای بتن ریزی در هوای سرد باید دنبال شود.
اگر چه کاربرد تسریع کننده ها در زمستان خیلی بیشتر است، آنها کارکرد خود را در شرایط خیلی معمولی هم برای سرعت بخشیدن به فرآیند گیرش و سخت شدگی برای اتمام هر چه زودتر عملیات یا تعویض قالب، دارند. مباحثی پیرامون کاربرد کلسیم کلرید در بتن مسلح از منظر احتمال خوردگی هم مطرح شده است. بسیاری کشورها تمهیداتی را در آیین نامه ها برای جلوگیری یا محدود کردن کاربرد آنها در جایی که آرماتورهای فولادی حضور دارند، صورت داده اند. با این کار تسریع کننده های «عاری از کلرید» به عنوان جایگزین هایی برای کلسیم کلرید در بتن مسلح تجدید مطرح شده اند. با این حال، کلسیم کلرید هنوز هم موثرترین ماده برای کاربرد در بتن های غیرمسلح برای تولید اقتصادی تحت شرایط هوای سرد است و اثرات آن روی بتن، باقی می ماند.

تسریع کننده های بتن

ساختار شیمیایی تسریع کننده ها

این دسته از مواد افزودنی عمدتا بر مبنای مواد خامی همچون کلسیم کلریدف کلسیم نیترات، کلسیم فرمیت و کلسیم تئوکانات، همراه با مقادیر اندکی از دیگر مواد، مثل کلسیم تیوسولفات و تری اتانولامین (TEA) می باشند. TEA به طور عادی به تنهایی استفاده نمی شود، اما چون گاهی در دیگر دسته بندی های افزودنی برای جبران اثرات دیرگیر کنندگی استفاده می شود.

کلسیم کلرید

کلسیم کلرید (cacl2) به عنوان یک فرآورده ثانوی در فرآیند سولوی برای تولید سدیم کربنات ایجاد می شود. فرآیند کلی به صورت:

CaCO3+2 NaCl          Na2Co3+ CaCl2

کلسیم کلرید یا به صورت یک مایع یا به عنوان ماده ای با ذرات شکننده با میزان رطوبت تقریبی %20 به دست می آید. برای استفاده به عنوان یک ماده افزودنی به صورت محلول %35-33 تامین می شود.

کلسیم فرمیت

کلسیم فرمیت (ca(Hcoo)2) به عنوان یک فرآورده ثانوی در تولید الکل پلی هیدریک، پنااترتیول ایجاد می شود:

کلسیم فرمیت

تری اتانولامین

تری اتانولامین (N(C2H4OH)3) یک مایع محلول در آب است و توسط واکنش بین آمونیا و اکسید اتیلن تولید می شود:

این ماده به طور عادی به عنوان یک مولفه در دیگر فرمولاسیون های افزودنی استفاده می شود و به ندرت به عنوان یک جزء واحد کاربرد دارد.

اثرات تسریع کننده ها بر سیستم آب به سیمان

اثرات تغییر شکلی

اغلب افزودنی های این دسته شکل خمیرهای سیمانی در سنین اولیه را چندان تغییر نمی دهد. البته سخت شدگی سریعتر خمیرهای تندگیر شده منجر به ویسکوزیته های بیشتر در سنین بالاتر می شود. فرمولاسیون های پیچیده تر گاهی شامل افزودنی های کاهنده آب هستند تا از نسبت آب به سیمان بکاهند. اثر این مواد تابعی از نوع افزودنی کاهنده آب و میزان آن خواهد بود.

پربازدیدترین مطالب ما را از دست ندهید!
چسب رزین اپوکسی
همه چیز درباره ی دیوار برشی
دلایل ترک خوردگی بتن بعد از بتن ریزی

اثرات شیمیایی

(الف) نمک های کلسیم

واکنش های میان کلسیم کلرید و اجزا و فرآورده های واکنش سیمان پرتلند به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفته است و در عمل هم اهمیت بالایی دارد. چون ریسک خوردگی آرماتورها حداقل تا قسمتی به مقدار کلریدی که در حالت آزاد در محلول در بتن می ماند، وابستگی دارد.

نکات زیر مربوط به واکنش هایی هستند که در خمیرهای سیمان پرتلند حاوی نسبت های معمولی C4AF, C2S, C3S, C3A و گچ که در حضور کلسیم کلرید اتفاق می افتد.

1. هیچ واکنش شیمیایی میان کلسیم کلرید و دی و تری کلسیم سیلیکات ها رخ نمی دهد، گرچه سرعت آن واکنش ها افزایش می یابد.
2. کلسیم کلرید با خمیرهای سیمانی برای یک مدت 2 تا 6 ساعته پس از اختلاط واکنش نمی دهد، اگر چه گیرش سریع در این دوره زمانی می تواند رخ بدهد.
3. غلظت کلسیم کلرید آزاد، پس از دوره اولیه که در بند (2) توضیح دادیم، به صفر تنزل می کند.
4. تشکیل فرآورده های واکنش جدید میان C3A، گچ و کلسیم کلرید و ناپدید شده فرآورده های اولیه مورد مطالعه قرار گرفته است؛ نتایج به طور شماتیک در شکل 5-1 نشان داده شده و می تواند به صورت خلاصه بیان شود:

الف. در تماس اول میان محلول کلسیم کلرید و ذرات سیمان، هر دو گچ و کلرید واکنش می دهند تا مقادیر خیلی کم کلسیم تری سولفوآلومینات (اترینگیت) و کلسیم کلروآلومینات به ترتیب زیر تشکیل شود:

C3A+3CaSO4+32H2O       C3A.3CaSO4.32H2O

C3A+CaCl2+10H2O       C3A.CaCl2.10H2O

ب. گچ به واکنش دادن ادامه می دهد تا تشکیل اترینگیت دهد، در حالی که کلسیم کلرید واکنش نمی دهد، اما می تواند به ارتقاء یافتن به هیدراتاسیون سیلیکات ادامه دهد.

شکل 5-1 ترکیب یک خمیر متشکل از C3A و گچ در حضور کلسیم کلرید در زمان های مختلف

الف. وقتی همه گچ مصرف شود، کلسیم کلرید آغاز به واکنش مجدد با C3A می کند تا اینکه کلرید در محلول به حدود صفر کاهش می یابد:

CaCl2+C3A+10H2O        C3A.CaCl2.10H2O

ب. قدری ابهام در ماهیت دقیق کلرو آلومینات شکل گرفته وجود دارد و اگر چه که مونو- کلروآلومینات در آستانه شکل گیری است، ممکن است قدری تری کلرو آلومینات هم به نوان یک فرآورده واکنش حاضر باشد.

وقتی یون کلرید برطرف شود، C3A باقیمانده هیدراته می شود تا h2O12، C3Aca(oh)2 بدهد، که بعد تری سولفوآلومینت را به مونوسولفوآومینات تبدیل می کند:

C3A.3CaSo4.32H2O+2C3A Ca(OH)2.12H2O

3C3A.CaSO4.12H2O+20H2O+2Ca(OH)2

در نتیجه، ترکیب نهایی متشکل از: C3A.CaSO4.12H2O H2O,C3A.CaCl2.10H2O و C3A.Ca(OH)2.12 در محلول جامد می شود.

(ج) همچنین برخی نشانه ها هست که یک واکنش می تواند بین آهک و کلسیم کلرید رخ دهد تا 3CaO.CaCl2.16H2O تشکیل شود.

واکنش هایی که با کلسیم فرمیت، نیترات و تیوسولفات رخ می دهد چندان مورد مطالعه واقع نشده است. اگر چه متحمل به نظر می رسد که کلسیم فرمیت و تیوسولفات با C3A به شیوه مشابهی با کلسیم کلرید واکنش دهد تا به ترتیب C3A3.Ca(HCOO)2.xH2O و C3A.Ca(S2O3)3.yH2O تشکیل شود. در حالت کلسیم نیترات اختلافی در رفتار وجود دارد و هیدراتاسیون C3A به فرم C3AH6 مکعبی ارتقاء می یابد

(ب) تری اتانولامین

هنگامی که تری اتانولامین به تنهایی استفاده شود، به علت ااثر معکوس آن روی مقاومت نهایی خمیر سیمان سخت شده و به دلیل اینکه می تواند به عنوان یک تسریع کننده یا کندگیر کننده (بسته به پیمانه مصرفی آن) عمل کند، تسریع کننده موثری نیست. این ماده به عنوان یک عنصر در برخی فرمولاسیون های افزودنی استفاده می شود، با این وجود، بررسی ها نشان داده است که اندرکنش های شیمیایی رخ می دهد.

1. در حضور TEA واکنش میان C3A و گچ تسریع می شود.
2. تبدیل بعدی اترنیکیت به مونوسولفات با واکنش میان C3A همچنین توسط TEA تسریع می شود.
3. تشکیل هیدرات آلومینات شش گوشه و تبدیل به فرم مکعبی توسط TEA تسریع می شود.
4. تاثیر چلیتی ممکن است که باشد در حالی که TEA با فاز فریت سیمان پرتلند، همچنانکه در شکل 5-2 تصویر شده است واکنش می دهد.
5. مدارکی مبنی بر تشکیل یک سطح کمپلکس میان C2S و C3S و هیدرات های اولیه و TEA وجود دارد.