چگونگي تاثير مواد افزودني شيميايي در بتن
مواد افزودني شيميايي را مي توان بر حسب چگونگي تاثير آنها در بتن به دو گروه:
١. مواد افزودني با اثر فيزيكي
٢. مواد افزودني با اثر شيميايي در بتن تقسيم كرد :
مواد افزودني كه اثر فيزيكي در بتن دارند معمولا مواد اثر كنن ده بر سطح هستند اينها مواد هستندكه در سطح مشترك بين دو فازآميخته نشدني متمركز مي شوند و نيروهاي فيزيكي - شيميايي موثر براين سطح مشترك را تغيير مي دهند اين مواد موجب كاهش نيروي كشش سطحي بيم مايع و جامد و يامايع و گاز مي شوند و باعث روان شدن بتن مي شوند يا ايجاد حباب هوا را بتن ميسر ميسازند. اين موادتغييري در روند هيدراسيون سيمان بوجود نمي آورند.
مواد افزودني كه اثر شيميايي در بتن دارند، موجب تغيير در روند هيدراسيون سيمان مي شوند .اين تغيير مي تواند در تاخير گيرش و يا تسريع گيرش و سخت شدن موثر باشد . به اين ترتيب مي توان زمان قابل كاركردن با بتن را كنترل كرد . و يا مقاومت هاي اوليه آنرا تغيير داد .
روان كننده ها و فوق روان كننده ها ( خوازاهاو كاهنده هاي نفوذپذيري ) بطور كلي مي توان گفت كه مواد افزودني كاهنده آب زودگيركننده ها و زود سخت كنندها ( اثر شيميايي در تن ) داراي اثر فيزيكي هستند و مواد افزودني كندگير كننده و تسريع كننده دارند. مواد افزودني كمك كننده تزريق داراي هر دو اثرفيزيكي و شيميايي هستند.
نوع تاثير:
فيزيكي،شيميايي،فيزيكي- شيميايي
نوع افزودنی:
كاهنده هاي آب،هوازاها یا حباب سازها،كاهنده هاي نفوذپذيري،كندگير كننده ها،تسريع كننده ها،كمك كننده هاي تزريق،هيدراسيون
بهبود خواص بتن سخت شده:
استفاده از مواد افزودني خواص فيزيكي ، مكانيكي و شي ميايي بتن را به نحوي چشمگيري بهبود مي بخشد . مواد افزودني كاهنده آب با كاهش نسبت به آب به مواد سيماني و كاهش تخلخل بتن ،خواص مكانيكي آن مانند مقاومت فشاري، خمشي و سايشي را ( رمضانيان پور- ١٣٦٨ ) بهبود مي بخشند
كنترل گرمازايي در بتن حجيم: براي كاهش گرماي ناش ي از هيدراسيون در بتن هاي حجيم بايد از سيمان هاي با گرما زايي كم مانند پرتلند نوع ٤ و سيمان پوزلاني استفاده كرد . از آنجا كه سيمان پرتلند نوع ٤ در ايران توليد نمي شوديك راه عملي براي كاهش حرارت ناشي از هيدراسيون، كاستن از مقدار سيمان مصرفي در بتن است بدون آنكه لطمه اي به خواص بتن تازه و سخت شده وارد شود . اينكار با استفاده از مواد افزودني كاهنده آب و فوق روان كننده ها امكان پذير است . در صورت استفاده از سيمانهاي پوزلاني نيز، چون مقدار آب مورد نيازاستفاده از مواد كاهنده آب براي حفظ نسبت به آب مواد سيماني و نيز بهبود (Famili et at ۲۰۰۰) اين سيمانها بيشتر مي باشد كارآيي سودمند خواهد بود . استفاده از مواد افزودني كندگير كننده در كاهش سرعت گرمازايي در سنين اوليه (تا ٧ روز ) بسيار موثراست .بديهي است كه اين مواد تاثيري در كاهش مقدار كل گرماي حاصل نخواهد داشت .
سيمان از آنجا كه اندر كنش مواد افزودني و سيمان تاثير مستقيمي بر عملكرد مواد افزودني دارد، شيشه شايسته است كه ابتدا هیدراتاسیون سيماني بطور اجمالي مورد بررسي قرار گيرد.
هيدراسيون عبارت است كه تركيب شدن آب با اجزاي تشكيل دهنده سيمان كه درنتيجه اين واكنش شيميايي ، عمل گيرش و سخت شدن انجام مي گيرد با وجود تحقيقات زيادي كه در مورد روندهي دراسيون سيمان انجام شده است تاكنون اين پديده به طوركامل شناخته نشده است و اختلاف نظرهايي كه مورد جزئيات آن وجود دارد . ولي جدا از اين اختلاف نظرها، روند كلي هیدراتاسیون رامي توان به ترتيب زير توصيف كرد .
مرحله اول :
در اثر اختلاط سيمان با آب ، سولفات بصورت محلول در آمده و با آلومينات كلسيم وآلومينوفريت موجود در سيمان تركيب وجود اترينگايت را مي توان حدود ٣٠ ثانيه بعد از مخلوط . مي دهد ( اترينگايت ) شده و تشكيل سولفور آلومينات كلسيم نامحلول.( رمضانيان پور و همكاران ، ١٣٦٧ ). كردن سيمان با آب مشاهده كرد.
كريستالهاي اترينگايت در ابتدا بصورت رشته هاي نازك سوزني شكل هستند، با رشد اين كريستالها گيرش سيمان نيز آغاز مي هيدروكسيد كلسيم ساخته مي شود . (C۳۲ به ويژه ) شود. علاوه بر اين همانند بتدا بر اثر تركيب شدن آب با سيليكاتهاي سيمان
مرحله دوم :
را مشاهده كرد . اين ( CSH ) تقريب يك ساعت پس از اختلاط آ ب با سيمان مي توان كريستالهاي سيليكات كلسيم هيدراته
كريستالها كه بر اثر هيدراسيون سيليكاتهاي سيمان بوجود مي آيند در ابتدابه صورت رشته هاي نازكي هستند كه به راحتي در فضاي بين دانه هاي سيمان كه پر از آب است ، حركت و رشد مي كند با به هم چسبيدن اين رشته ها به يكديگر و چسبيدن آنها به ذرات سيمان هيدراته نشده وساير محصولات هيدراسيون، بافت متخلخلي پديد مي آيد كه بر اثر ادامه هيدراسيون اين بافت متراكم ترمي شود مقاومت اوليه سيمان ناشي از رشد همين با��ت اوليه است.
مرحله سوم:
در اين مرحله بر ا ثر ادامه عمل هيدراسيون ، داخل حفرات و خلل و فرجها پر مي شود و بتن متراكم تر غير قاب نفوذتر مي شود ومقاومت آن افزايش مي يابد .
مكانيزم واكنش مواد افزودني شيميايي
آشنايي با مكانيزم واكنش و چگونگي تاثير مواد افزودني شيميايي در بتن و شناخت عوامل موثربر عملكرد آنها در بكارگيري مناسب تر آنها مفيد است .
مواد افزودني با اثر فيزيكي در بتن
مواد سيماني به همراه ريزترين مصالح سنگي )كمتر از ٢٥٠ ميكرون (، ريزدانه هاي بتن را تشكيل مي دهند . اين مواد ريز نقش تعيين كننده اي در ميزان آب ، كارآيي و تراكم بتن دارند . از آنجا كه موادافزودني كه با اثر فيزيكي نيز باعث تغيير خواص ياد شده مي شوند، لذا ريزدانه هاي بتن و مواد افزودني داراي اثر فيزيكي ، بر روي يكديگر اندكنش خواهند داشت .