در تخمین هیزینه اقتصادی که در پی کاربرد افزودنی بتن پدید می آید، تغییرات در ترکیب اختلاط یک حجم واحد بتن و همچنین هزینه حمل، بتن ریزی و عملیات تکمیلی بتن باید به حساب آورده شود. این ارزیابی از هر افزودنی مشخص باید بر پایه ی نتایج حاصل از بتن خاص مورد نظر تحت شرایطی باشد که شبیه شرایط مورد انتظار پروژه کارگاهی است. اهمیت این مورد به این لحاظ است که نتایج حاصل تا حد چشمگیری توسط خصوصیات سیمن و سنگدانه و نسبت های نسبی آنها، به همراه دما، رطوبت و شرایط عمل آوری تحت تاثیر واقع می گردد.
چنانچه یک افزودنی تنش تسلیم مخلوط بتنی را عوض کند، این تغییر در صوصیات بتن هم به دلیل اثرات مستقیم افزودنی است، و هم به لت تغییرات در تسلیم اجزاء اصلی می باشد. در نتیجه، اثر آن روی حجم ترکیب باید به حساب بیاید. همه این تغییرات در ترکیب یک واحد حجم بتن باید به هنگامی که آزمایش اثر مستقیم افزودنی انجام می گیرد و در تخمین فواید ناشی از کاربرد آن به حساب آورده شود.
هزینه های فزآینده ناشی از حمل یک جزء اضافی، همچنین اثر اقتصادی کاربرد افزودنی که ممکن است روی هزینه حمل و نقل، بتن ریزی و عملیات تکمیلی بتن باید به حساب آورده شود. هر تاثیری روی سرعت کسب مقاومت و بنابراین روی بهره وری ساخت و ساز باید مورد ملاحظه قرار گیرد. یک افزودنی ممکن است کاربرد روش ساختمانی ارزان تر را مجاز سازد یا طرح های سازه ای بیشتر را برای جبران هز هزینه اضافه شده را به علت کاربرد آن، امکان پذیر سازد. برای مثال، افزودنی های کند کننده گیرش و کاهنده آب توانایی برای پمپاژ را در هدهای بیشتر افزایش می دهد و بتن ریزی بتن های حجیم را در مدت های طولانی مجاز می سازد، در نتیجه نیاز را برای قالب ریزی، بتن ریزی و اتصال واحدهای مجزا را حداقل می سازد. افزودنی های تسریع کننده عملیات تکمیلی و هزینه های قالب ریزی را کم می کند، و خصوصیات فیزیکی مورد نیاز بتن سبک وزن را که می تواند در چگالی های پایین تر با استفاده از کاربرد افزودین های محبوس کننده هوا و کاهنده آب به دست بیاید. بازدهی هزینه کاربرد افزودنی در برخی کاربردهای منتخب در صفحات بعدی مورد بحث قرار می گیرد.

اقتصاد در نسبت بندی اجزا اختلاط

مزیت اقتصادی ناشی از کاربرد افزودنی ها در صنعت بتن بسیار ملموس است. صرفه های اقتصادی در طرح اختلاط می تواند از طریق کاربد افزودنی های فوق روان کننده و کاهنده آب رده متوسط حاصل شود. حوزه های بتن با کارایی بالا (مقاومت بالا، خود متراکم شونده) و بتن ریزی در شرایط آب و هوایی بسیار گرم، خشک و سرد گسترده ترین دامنه کاربردی را به این لحاظ دارد، چون در میزان های سیمان زیاد، نسبت های آب به سیمان پایین و روانی بالا و خصوصیات خود تراز شوندگی از اهداف مطلوب هستند.
افزودنی های کاهنده آب (WRA) می تواند به سه روش استفاده شود: 1) با کاهشی در میزان سیمان موجود اما با کارایی یکسان همانند بتن کنترلی برای ایجاد مقاومت های فشاری بالاتر در همه سنین؛ 2) با کاهش در میزان سیمان و آب موجود و به دست آوردن اختلاط با کارایی و مقاومت مشابه همانند بتن کنترلی؛ 3) افزودن یک WRA بی هیچ تغییری در میزان سیمان یا آب موجود، برای رسیدن به خصوصیات توسعه مقاومتی مشابه با بتن کنترلی، اما با کارایی بسیار بالاتر. با این حال، در تمامی این سه طریق، افزودنی می تواند به عنوان یک صرفه جویی کننده سیمان در نظر گرفته شود.
محدوده ی تقریبی بازدهی WRAهایی که هم اکنون در دسترس هستند در جدول 7-4 نشان داده می شود. این بازدهی به پیمانه مصرفی مورد استفاده، دما، شیمی سیمان، نرمی و دیگر خصوصیات مخلوط بستگی خواهد داشت. درحالی که بازدهی کاهنده آب را به سختی می توان با اطمینان پیش بینی کرد و می توان آن را به سهولت از چند ترکیب آزمایشی تعیین نمود. جدول 7-26 میزان آب مورد نیاز و سیمان موجود برای سطوح مختلف بازدهی WRA را نشان می دهد. چنانکه دیده می شود میزان سیمان موجود برای نسبت آب به سیمان 4/0 به kg/m3405 نزدیک می شود، همزمان با اینکه بازدهی افزودین به %20 نزدیک می شود. این امر مستلزم کاربرد یک فوق روان کننده می باشد. با استفاده از یک WRA رده متوسط (بازدهی %15) میزان سیمان موجود می تواند به تقریبا kg/m3430 برای میزان آب موجود kg/m3172 نزول کند. فوق روان کننده ها کاهش های آب فوق العاده ای را (> %20) در دزهای مصرفی افزودنی بالاتر ایجاد می کنند و در نتیجه کاهش سیمان بیشتری را موجب می شوند، یا تغییر از یک سیمان با ذرات نرم تر (تیپ III) به سیمان ب ذرات زبرتر (تیپ I) را موجب می گردند. این مورد در جدول 7-8 برای اختلاط هایی با میزان سیمان موجود فراتر از kg/m3400 نشان داده شده است.

صرفه اقتصادی ناشی دوام بهبود یافته

دوام چندین هزار کیلومتر بزرگ راه، خطوط پرواز فرودگاه و پارکینگ های ساخته شده در نواحی جغرافیایی که شرایط ذوب انجماد در مدت 30 ساله تجربه می شود، بیشترین فواید هزینه ای را مربوط به هوای محبوس تصذیق می کند. هزینه های تعمیر و نگه داری کاهش یافته که از کاربرد این دو افزودنی های محبوس کننده هوا و کاهنده آب ناشی می گردد، کمک شایانی به سازمان های حمل و نقل در کانادا و ایالات متحده آمریکا کرده است. جالب توجه اینکه دوام ارتقاء یافته می تواند با چنین کاهش هزینه ای همراه شود. ملاحظات مربوط به جنبه های طرح اختلاط در بتن محبوس کننده هوا در جدول 7-27 نشان داده می شود. به علت کاهش آب ناشی از میزان خمیر بیشتر و افزایش (به علت هوای موجود) هزینه کل بتن محبوس کننده هوا می تواند پایین تر از بتن ساده باشد، اگرچه که میزان سیمان مورد نخست بالاتر است. با این حال همیشه این موضوع مطرح نیست چون چندین عامل روی طرح اختلاط نهایی تاثیر گذار است.

جدول 7-26 میزان سیمان موجود به عنوان تابعی از بازدهی WRA برای مخلوطی متشکل از mm20 درشت دارند و یک اسلامپ mm100

صرفه اقتصادی ناشی از خصوصیات بتن ریزی بهبود یافته و روش های ساخت و ساز

در چند نوبت امکان دارد که یک افزودنی از روش های ساخت و ساز ارزان تر استفاده شود. کاهش در تعداد خدمه ی بتن ریزی بتن، یا کاهش زمان لازم برای انجام عملیات، مثل موردی که اشاره شد، بتن ریزی احجام بزرگ بتن برای قالب بندی، بتن ریزی و اتصال واحدهای مجزا را به حداقل می رساند. از این منظر، کاربرد بتن روان در ساخت دال روی اساس صرفه جویی های هزینه ای را از محل کاهش تعداد اپراتورها در خدمه ی بتن ریزی یا کاهش در زمان عملیات به هنگامی که از تعداد خدمه یکسان استفاده می کنیم را امکان پذیر می سازد. به کارگیری فوق روان کننده های استاندارد Mpa 7/20 برای دال های سقف ساختمان مسکونی می تواند منجر به ص��فه جویی چشمگیر در نیروی انسانی شود. کاری که مستلزم بتن ریزی به ترتیب دو سری دال های m20 با بتن معمولی و بتن فوق روان سازی شده است. خصوصیات بتن نهایی و الزامات نیروی انسانی در هر مرحله تولید دال (ناودان، بتن ریزی، شمشه کشی، شناوری) مورد توجه بود و درصد صرفه جویی ها در زمان کار و نیروی انسانی برای این روش ها در قسمت زیر داده شده است:

این گزارش به این نتیجه رسید که خدمه بتن ریزی استاندارد می تواند از 10 به 5 یا 6 کاهش یابد، با قدری افزایش در ساعت کاری، یا سرشماری خدمه می توان با افزایشی در تعداد دال های تولید شده در روز حفظ شود. صرفه جویی کل در هزینه نیروی کار %33 بود و کیفیت بتن به لحاظ مقاومت خمشی و فشاری بهبود یافت.
خدمه بتن ریزی کمتر، بتن ریزی های سریعتر، و یکنواختی بتن دلایل خوبی برای استفاده از یک فوق روان کننده است. دیگر کاربردهای با بازده هزینه ای پذیرفته شده پیرامون فاکتورهای جمع شدگی پایین تر و نفوذپذیری کاهش یافته بتن می باشد. فاکتورهای جمع شدگی در بسیاری موارد می تواند تا %35-20 نسبت به مخلوط های سنتی کاهش یابد. این کاهش در جمع شدگی می تواند فاصله گذاری مفصل ممتد را مجاز سازد، که می تواند یک صرفه جویی عمده در هزینه را ممکن سازد. پلی اتیلن اغلب به عنوان یک مانع تبخیر استفاده شود.

روش های اقتصادی افزودنی های بتن

عموما هیچ مشکل عمده ای در پمپاژ بتن تا ارتفاع 30-10 طبقه عمودی وجود ندارد. اگر چه بیش از این ارتفاعات مشکلات شروع به روی دادن می کند. گزینه هایی که معمولا برای حل این مشکلات جستجو می شود عبارتند از: 1) نسبت های اختلاط جایگزین همچون آنهایی که حاوی میزان سیمان بیشتر است؛ 2) پمپاژهای بیشتر، یا پمپاژهای نه مرحله ای، پمپاژ بالا به دیگر پمپ که بتن را بیش از 30-10 طبقه بالا می برد. این روش ها چندین مرتبه به طور موفقیت آمیز استفاده می شود، اما پیمانکارانی که از نسل دوم و سوم فوق روان کننده ها استفاده کرده اند، فشارهای پمپاژ خیلی پایین تری را پیدا کرده اند. این کار به آنها اجازه داده است که نیاز برای تنظیمات پر هزینه در نسبت های اختلاط اجتناب بورزند، و نیاز برای پمپ های بیشتر و مرحله ای را کاهش داده است. برای مثال، در برج تجارت تگزاس در دالاس، بتن سبک وزن 54 طبقه پمپاژ شد بدون هیچگونه افزایش در فشارهای پمپ. زمان کاری بیشتر و توانایی برای استفاده کمتر از نسبت آب به سیمان معمولی، پیمانکار را قادر می سازد به اینکه اختلاط آن را به عنوان یک فوق روان کننده نسل دوم طبقه بندی شود.

جدول 7-27- داده های مربوط به هزینه اختلاط های با هوای محبوس و با مقاومت فشاری یکسان