افزودنی های هوازا و حباب ساز بتن

افزودنی های هوازا

پیدایش و گسترش بتن هوازایی شده در سال های میانی دهه ی 1930 یکی از پیشرفت های اساسی تکنولوژی بتن به شمار می آید. در اثر اختلاط و هم زدن بتن، مانند هر ماده خمیری دیگر، حباب های ریز و درشت هوا به طور اتفاقی و ناخواسته در بتن حبس می شوند. حباب های هوای حبس شده دارای شکل نامنظم هستند و اندازه آنها بزرگتر از 1000 میکرون (یک میلی متر) است.

این حباب ها ناپایدارند و بخش عمده ای از حباب های درشتی که به این ترتیب ایجاد می شوند به سرعت از بتن خارج می شوند. هوای حبس شده به نام "هوای محبوس" شناخته می شود. منظور از "هوازایی" آن بخش از حباب های ریز هوا است که به طور عمدی در بتن ایجاد می شوند و با هوای محبوس تفاوت آشکار دارد. قطر حباب هایی که به طور عمدی در بتن ایجاد می شوند (هوازایی) از اندازه حباب های محبوس کوچک تر و عمدتاً بین 10 تا 100 میکرون است. برای هوازایی در بتن می توان از یک افزودنی هوازا که در حین اختلاط به بتن افزوده می شود استفاده کرد.

برای هوازایی می توان از سیمان هوازا نیز استفاده کرد ولی در حال حاضر در ایران سیمان هوازا تولید نمی شود. در این فصل به هوازایی در اثر کاربرد یک افزودنی هوازا پرداخته می شود.

افزودنی های هوازا یا هوازاها بنا به تعریف، افزودنی هایی هستند که در حین اختلاط (با تاثیر گذاری بر نیروهای کشش سطحی آب)، ساختاری همگن از ریز حباب های ناپیوسته در بتن، ملات، یا خمیر سیمان پدید می آروند. افزودنی های هوازا در حقیقت با تشکیل و تثبیت حباب های هوایی که در حین اختلاط وارد بتن می شوند، مقدار هوای بتن را افزایش می دهند و برخلاف افزودنی های گازساز یا کف زا هیچگونه گاز یا کفی در اثر واکنش شیمیایی در بتن ایجاد نمی کنند.

مکانیزم عملکرد هوازاها

هوازاها از نوع افزودنی های با عملکرد فیزیکی هستند و تاثیر مستقیم بر فرآیند آبگیری سیمان ندارند. این افزودنی ها عمدتاً از مواد اثر کننده بر سطح تشکیل می شوند. مواد اثر کننده بر سطح موادی هستند که در سطح مشترک بین دو فاز آمیخته نشدنی متمرکز می شوند و نیروهای فیزیکی – شیمیایی موثر بر این سطح را تغییر می دهند.

هوازاها در سطح مشترک هوا-آب در خمیر سیمان عمل می کنند و کشش سطحی آب را کاهش می دهند و بدین ترتیب بخش عمده ای از حباب های هوای ناپایدار پدید آمده در حین اختلاط را به ریز حباب های پایدار تبدیل می کنند. این افزودنی ها عمدتاً دارای یک انتهای آب دوست و یک دنباله آب گریز هستند. انتهای آب دوست آنها در آب می ماند و دنباله آب گریز آنها در داخل حباب هوا گرفتار می شود و از داخل شدن آب به درون حباب (ترکیدن حباب) جلوگیری می کند و موجب پایداری حباب های تشکیل شده می شود.

مواد هوازا با ویژگی ها و خواص جانبی گوناگون تولید و ارائه می شوند که بخش اصلی مواد تشکیل دهنده آنها عبارتند از:

• رزین های خنثی شده چوب، Neutralized wood resins
• نمک های اسیدهای چرب، fatty-acid salts
• نمک های مواد پروتینی، Salts of proteinaceous materials
• سولفونات های آلکیل – آریل، Alkyl-aryl sulfonates
• سولفات های آلکیل، Alkyl sulfates
• اتوکسیلات های فنل، Phenol ethoxylates

کاربرد

افزودنی های هوازا به دلایل زیر در بتن به کار می روند:

• بهبود پایایی بتن سخت شده به ویژه در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن
• بهبود ویژگی های بتن تازه به ویژه کارآیی (کار پذیری) و قوام (درون چسبی)

هر چند دلیل اصلی کاربرد افزودنی هوازا بهبود پایایی در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن است ولی این افزودنی سایر ویژگی های بتن را نیز به اندازه ای بهبود می بخشد که کاربرد آن در مناطق معتدل و گرم (بدون خطر یخ بندان) را با رشد روزافزون روبرو کرده است.

تاثیر هوازاها بر ویژگی های بتن تازه

افزودنی های هوازا علاوه بر افزایش مقدار هوای مخلوط بتن تازه، بر برخی دیگر از خواص آن نیز تاثیر می گذارند.

1- بازده حجمی

از آنجا که هوازایی موجب افزایش حجم بتن تازه می شود، در هنگام طرح اختلاط باید این افزایش حجم در محاسبات مربوط به بازده حجمی و تعیین نسبت اجزای تشکیل دهنده بتن در نظر گرفته شود.

2- کارآیی

حباب های هوا مانند ساچمه های ریزی عمل می کنند که حرکت سنگدانه ها بر روی یکدیگر را، به ویژه در بتن های کم سیمان، آسان تر می کنند و روانی (اسلامپ) بتن را افزایش می دهند. به عبارت دیگر، در بتن های با روانی یکسان، بتن هوازایی شده به مقدار آب کمتری نیاز دارد. هوازایی، حجم خمیر را در ممخلوط بتن افزایش می دهد، حالت خمیری بتن های کم سیمان را بهبود می بخشد و کارکردن با آنها را آسان تر می کند. این موضوع به ویژه در بتن های کم سیمان که بزرگترین اندازه سنگدانه آنها بیش از 38 میلی متر است بسیار چشم گیرتر است.

نکته: در بتن های پر سیمان، هوازایی ممکن است حالت خمیری بتن را به اندازه ای افزایش دهد که تاثیر منفی بر کار پذیری مخلوط داشته باشد.
هوازایی در مخلوط های بتن با ریزدانه ناکافی می تواند چسبندگی داخلی بین سنگدانه ها را تا حدودی افزایش دهد (شکل 3-3) و حالت خمیری و کارآیی بتن را بهبود بخشد. به همین دلیل استفاده از افزودنی های هوازا در اندودهای سیمانی، چسبندگی و قوام این اندودها را بهبود می بخشد.

1-آب انداختن

در بتن های با ریزدانه ناکافی، حباب های هوا با توجه به گستردگی و اندازه شان مانند ریزدانه ها عمل می کنند و با پر کردن فضای خالی بین دانه های بزرگ تر، آب انداختن بتن را کاهش می دهند.

2- جداشدگی

هوازایی به دلیل افزایش حجم بخش خمیری مخلوط و بهبود چسبندگی داخلی، جدا شدگی را کاهش می دهد. این موضوع به ویژه در بتن های کم سیمان یا با ریزدانه ناکافی نمایان تر است.

3-پرداخت پذیری

هوازایی در بتن های کم سیمان یا بار ریزدانه ناکافی می تواند پرداخت پذیری مخلوط را بهبود بخشد ولی در بتن های پرسیمان یا پرماسه به دلیل افزایش بیش از اندازه چسبندگی مخلوط ممکن است عملیات پرداخت سطح بتن را با مشکل روبرو کند.

4- تراکم پذیری

حباب های هوا به دلیل عملکرد ساچمه ای، حرکت و لغزش ذرات بر روی یکدیگر را در داخل مخلوط بتن آسان تر می کنند و خواص ریولوژیک بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراکم شدن بهبود می بخشند. برای متراکم کردن بتن های هوازایی شده در مقایسه با بتن شاهد به انرژی کمتری نیاز است. این اثر در بتن های با روانی (اسلامپ) کم و به ویژه در بتن های بدون اسلامپ نمایان تر است.

تاثیر بر ویژگی های بتن سخت شده

1- مقاومت

هوازایی باعث افزایش تخلخل خمیر سیمان می شود و کاهش مقاومت بتن را به دنبال دارد. در حالت کلی هر یک درصد افزایش هوای بتن می تواند مقاومت آن را 3 تا 5 درصد کاهش دهد. برای روانی یکسان، هنگامی که در بتن های کم سیمان از سنگدانه های بزرگ استفاده می شود، هوازایی الزاماً منجر به کاهش مقاومت بتن نمی شود. هوازایی در بیشتر موارد، آب اختلاط مورد نیاز و در نتیجه نسبت آب به سیمان را کاهش می دهد و می تواند اثر کاهش مقاومت ناشی از هوازایی در بتن را جبران کند. کاهش بیشتر نسبت آب به سیمان و استفاده از افزودنی های کاهنده آب می تواند کاهش مقاومت را جبران کند.

2- جرم حجمی

هوازایی به دلیل افزایش تخلخل بتن، جرم بتن تازه و سخت شده را کاهش می دهد. این کاهش جرم حجمی بتن به اندازه ای نیست که بتن حاصله به عنوان بتن سبک به شمار آید.

3- پایایی در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن

ایجاد حباب های هوا در بتن، بیشترین تاثیر را در بهبود پایایی آن در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن دارد. چنانچه خمیر سیمان دارای حباب های هوا باشد و میانگین فاصله بین حباب های هوا خیلی بزرگ نباشد، این حباب ها مانند محفظه هایی برای جا دادن آب یخ نزده عمل می کنند و از فشار ایجاد شده در حفره ها و لوله های مویین می کاهند. عقیده عمومی بر آن است که خمیر سیمانی که مقاومت کافی داشته باشد می تواند به کمک هوازایی کاملاً در مقابل آسیب ناشی از یخ زدگی مصونیت یابد. با این حال باید در نظر داشت که هوازایی به تنهایی نمی تواند مانع آسیب دیدگی بتن در اثر یخ زدگی شود زیرا باید پدیده یخ زدگی در سنگدانه را نیز در نظر داشت.

تاثیر گذاری هوازایی بر بهبود پایایی در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن، علاوه بر مقدار هوای بتن، به فاصله و اندازه ی حباب های هوا و به طور کلی به ساختار حباب های هوا بستگی دارد. روشی برای ارزیابی ساختار و سیستم حباب های هوا در بتن سخت شده در ASTM C457 تشریح شده است. چنانچه ویژگی های حباب های هوا به ترتیب زیر باشد، می توان آن را به عنوان ساختاری با مقاومت کافی در برابر یخ زدن و آب شدن انگاشت:

• ضریب فاصله، L، (شاخصی که بیانگر فاصله بین حباب ها است) کمتر از 2/0 میلی متر باشد.
• سطح ویژه (مساحت سطح حفره های هوا) به ازای هر میلی متر مکعب از حجم سیستم حباب های هوا کمتر از 24 میلی متر مربع نباشد.

4- بهبود پایایی در برابر واکنش های انبساط زا

همانگونه که حباب های هوا مانند محفظه هایی برای کاهش فشار ناشی از یخ زدن عمل می کنند، به روشی مشابه می توانند برای جای دادن محصولات حاصل از انبساط در حمله سولفاتی یا واکنش قلیایی – سیلیسی عمل کنند و از پدید آمدن تنش های مخرب ناشی از انبساط این محصولات جلوگیری کنند و کارآمد بودن هوازایی در برابر اینگونه واکنش های انبساطی مخرب نیازمند تحقیق و بررسی بیشتری است.

5-نفوذ پذیری

نفوذپذیری در برابر مایعات، با افزایش مقدار هوای بتن (ناشی از هوازایی) کاهش می یابد. به طور کلی نفوذپذیری بتن هوازایی شده کمتر از بتن هوازایی نشده است.

6- مقاومت در برابر یخ زداها

هوازایی، مقاومت بتن در برابر پوسته شدگی ناشی از کاربرد نمک های یخ زدا را افزایش می دهد. برای تولید بتن مقاوم در برابر پوسته شدن لازم است حباب های هوا به طور یکنواخت پخش شوند. عدم یکنواختی می تواند ناشی از پراکندگی نامناسب حباب های هوا در حین اختلاط باشد.

تاثیر مواد متشکله بتن بر عملکرد هوازاها

همانگونه که وجود ماده افزودنی هوازا روی نسبت اجزا و ویژگی های بتن تاثیر می گذارد، خواص و مقدار اجزای تشکیل دهنده بتن نیز تاثیر متقابل بر عملکرد هوازاها دارند.

1- سیمان

در محدوده مقادیر متعارف سیمان و به ازای درصد مصرف ثابت هوازا نسبت به سیمان، مقدار هوای ایجاد شده با افزایش مقدار سیمان کاهش می یابد. تقریباً افزایش هر 90 کیلوگرم سیمان در مترمکعب بتن، مقدار هوای ایجاد شده در بتن (هوازایی) را حدود 1% کاهش می دهد.

در مقدار ثابت سیمان و ماده هوازا، افزایش ریزی ذرات سیمان به کاهش مقدار حباب های هوا منجر خواهد شد. برای دستیابی به مقدار هوازایی یکسان، سیمان پرتلند نوع 3 که سیمانی با ریزی زیاد است در مقایسه با سیمان نوع 1 با ریزی معمولی، ممکن است به دو برابر ماده افزودنی هوازا نیاز داشته باشد.

سیمان های پرقلیا در مقایسه با سیمان های کم قلیا، به ازای مقدار یکسان ماده هوازا، ممکن است حباب های هوای بیشتری ایجاد کنند. برای دستیابی به مقدار هوای یکسان، سیمان کم قلیا در مقایسه با سیمان پرقلیا ممکن است به 20 تا 40 درصد (گاه تا 70 درصد) ماده هوازای بیشتری نیاز داشته باشد. اگر در کارگاه از سیمان های گوناگون استفاده می شود باید برای هر نوع سیمان، مقدار ماده افزودنی مناسب تعیین شود.

2- سنگدانه درشت

اندازه سنگدانه درشت بر مقدار هوای بتن (هوازایی شده و معمولی) تاثیر چشمگیری دارد. با کاهش بزرگ ترین اندازه سنگدانه، به دلیل افزایش حجم ملات در مخلوط، مقدار هوای ایجاد شده به ازای مقدار ثابت افزودنی هوازا افزایش می یابد. این موضوع در بتن های با اندازه کوچک تر از 5/37 میلی متر برجسته تر است و برای بتن های با سنگدانه های بزرگ تر از 5/37 میلی متر، در اثر تغییر بزرگترین اندازه سنگدانه، مقدار وای ایجاد شده تغییر چندانی نمی کند.

3- سنگدانه ریز

مقدار سنگدانه ریز مخلوط بر مقدار هوای ایجاد شده تاثیر می گذارد. افزایش سنگدانه ریز موجب می شود که به ازای مقدار معینی سیمان یا ماده افزودنی هوازا، مقدار بیشتری حباب هوا ایجاد شود (در بتن هوازایی نشده نیز هوای محبوس بیشتر می شود).

بخش هایی از سنگدانه ریز که از الک نمره 30 می گذرند و روی الک نمره 100 می مانند (دانه های بین 150 تا 600 میکرون)، نسبت به دانه های خیلی ریز یا درشت تر، حباب های هوای بیشتری را ایجاد می کنند. اگر مقدار دانه های عبوری (گذرنده) از الک نمره 100 (کوچکتر از 150 میکرون) زیاد باشد، باعث کاهش بسیار زیادی در حباب های هوا خواهد شد. سنگدانه های ریز از منابع گوناگون، حتی اگر دانه بندی مشابهی داشته باشند، ممکن است مقادیر متفاوتی حباب هوا ایجاد کنند. این موضوع می تواند ناشی از اختلاف در شکل و بافت سطحی دانه ها یا ناشی از آلودگی دانه ها با مقادیر جزیی مواد آلی باشد.

4- آب اختلاط

افزایش آب اختلاط باعث می شود که اب بیشتری برای تشکیل حباب های هوا در محیط موجود باشد و به همین دلیل باعث افزایش مقدار هوا می شود.
افزودن مقدار کمی آب به بتنی با اسلامپ پایین، که حاوی مقادیر زیادی از مواد افزودنی کاهنده آب و هوازا باشد، می تواند مقدار هوا و اسلامپ بتن را به مقدار زیادی افزایش دهد. از سوی دیگر، افزودن آب به مخلوط های خیلی روان (با اسلامپ 200 تا 250 میلی متر) ممکن است مقدار هوای بتن را کاهش دهد.

کیفیت آب اختلاط مصرفی نیز ممکن است بر مقدار هوای بتن تاثیر گذارد. آب آلوده به جلبک مقدار هوا را افزایش می دهد. آب بازیافتی از شستشوی مخلوط کن ها که حاوی مقدیر زیادی مواد قلیایی است نیز می تواند مشکل آفرین باشد. تاثیر مقدار قلیایی ها بر هوازایی در بند 3-7-1 شرح داده شده است. آب های با سختی زیاد در بیشتر موارد مقدار هوای بتن را کاهش می دهند.

5- پوزولان ها و رنگدانه ها

وجود مصالح ریزدانه و ذرات کوچکتر از 20 میکرون در مخلوط (صرف نظر از این که پرکننده، پوزولان، یا رنگدانه باشد) موجب کاهش هوای بتن می شود. خاکستر بادی، مواد رنگی مانند دوده کربن یا سایر مواد خیلی ریز به ازای مقدار معینی از ماده افزودنی، معمولاً مقدار حباب های هوا را کاهش می دهند. این موضوع به خصوص در مورد ریزدانه هایی که درصد زیادی کربن دارند صدق می کند.

استفاده از مقادیر زیاد سرباره یا دوده سیلیسی در بتن ممکن است مقدار افزودنی مورد نیاز را، برای دستیابی به یک مقدار معین هوا، تا دو برابر افزایش دهد.

6- افزودنی های شیمیایی

مواد افزودنی کندگیر کننده و کاهنده های آب، با پایدار کردن حباب های هوا، بازدهی مواد افزودنی هوازا را 50 تا 100 درصد افزایش می دهند. بنابراین، وقتی از این مواد استفاده می شود معمولاً مقادیر کمتری مواد افزودنی هوازا مقدار هوای مورد نظر را تامین می کند. همچنین زمان افزودن مواد افزودنی کاهنده آب یا کندگیر کننده به داخل مخلوط بر مقدار هوای ایجاد شده تاثیر می گذارد. به طور کلی هر چه این افزودنی ها دیرتر به مخلوط اضافه شوند مقدار هوا افزایش می یابد.

کندگیر کننده ها ممکن است فاصله بین حفره های هوای بتن را افزایش دهند. برخی از مواد افزودنی کاهنده آب یا کندگیر کننده ها با بعضی از مواد هوازا سازگاری ندارند. چنانچه این مواد پیش از آنکه به داخل مخلوط کن ریخته شوند با هم به آب اختلاط اضافه شوند، ممکن است رسوب تشکیل دهند. این رسوب بخشی از حباب های هوای مخلوط بتن را از بین خواهد برد اما این امر هرگز به آن معنی نیست که اگر مواد افزودنی یاد شده به طور جداگانه به بتن اضافه شوند به طور کامل موثر نباشند.

فوق روان کننده ها (بسا کاهنده های آب) بسته به فرمول شیمیایی و اسلامپ بتن، ممکن است مقدار هوای بتن را افزایش یا کاهش دهند. فوق روان کننده های با پایه نفتالین به افزایش مقدار هوا گرایش دارند در حالیکه فوق روان کننده های با پایه ملامین ممکن است مقدار هوا را کاهش دهند یا بر مقدار هوا اثر اندکی داشته باشند. فراروان کننده ها عمدتاً در مقادیر م��رف زیاد ممکن است هوای بتن را کاهش دهند.

فوق روان کننده ها با افزایش ابعاد کلی حفره های هوای ایجاد شده بر خصوصیات سیستم حفره های هوای بتن سخت شده تاثیر می گذارند. این موضوع ممکن است منجر به افزایش ضریب فاصله به مقادیری بیش از حد متعارف شود که گاه بزرگتر از فاصله ای است که برای پایایی (دوام) در برابر یخ زدن و آب شدن مطلوب شمرده می شود . با این همه، آزمایش های انجام شده روی بتن های هوازایی شده حاوی فوق روان کننده با ضرایب فاصله قدری بزرگتر نشان داده اند که این بتن ها در برابر یخ زدن و آب شدن از دوام مطلوبی برخوردارند. این موضوع ممکن است ناشی از کاهش نسبت آب به سیمان در بتن های دارای فوق روان کننده باشد. شتاب دهنده های (تسریع کننده های) غیر کلریدی بسته به ساختار شیمیایی خود ممکن است مقدار هوا را افزایش یا کاهش دهند ولی عموماً اثر ناچیزی بر مقدار هوا دارند.

تاثیر عوامل محیطی و اجرایی

چگونگی اختلاط، دما، انتقال و جابجا کردن، ارتعاش و لرزاندن، روانی (اسلامپ)، و پرداخت بتن از جمله عوامل مهم و تاثیر گذار بر عملکرد افزودنی های هوازا هستند.

1- اختلاط

نحوه اختلاط یکی از مهم ترین عوامل موثر بر تولید حباب های هوا در بتن است. مقدار حباب های هوا برحسب نوع و شرایط مخلوط کن، حجم بتنی که مخلوط می شود، و میزان و مدت اختلاط تغییر می کند. چنانچه تیغه های دستگاه مخلوط کن فرسوده شوند یا بتن سخت شده در داخل دیگ مخلوط کن یا روی تیغه های آن انباشته شود مقدار حباب های هوا در یک مخلوط مشخص به نحو چشم گیری کاهش می یابد. به علت وجود اختلاف در زمان و نحوه اختلاط، ممکن است مقادیر حباب های هوای بتن های ساخته شده در مخلوط کن های ثابت در مقایسه با بتن های ساخته شده در مخلوط کن های متحرک به نحوه چشم گیری تفاوت داشته باشند. وقتی حجم پیمانه بتن به نحو قابل ملاحظه ای با ظرفیت اسمی مخلوط کن تفاوت داشته باشد، ممکن است مقدار هوا افزایش یا کاهش یابد. در مخلوط کن های بزرگ چنانچه حجم پیمانه بتن خیلی کوچک باشد حباب هوای ناچیزی در بتن ایجاد می شود ولی با افزایش حجم پیمانه تا ظرفیت اسمی مخلوط کن، مقدار هوای ایجاد شده افزایش می یابد.

با افزایش سرعت اختلاط تا حدود 20 دور در دقیقه، مقدار هوای بیشتری ایجاد می شود و با افزایش سرعت اختلاط به بیش از 20 دور در دقیقه مقدار هوای ایجاد شده کاهش می یابد. زمان و سرعت اختلاط، در مخلوط های گوناگون تاثیر متفاوتی بر مقدار هوا می گذارد. در هنگام اختلاط با برخی مخلوط کن ها و انواع خاصی از تجهیزات اختلاط، مقادیر چشم گیری از هوا ممکن است هدر رود.

2- دمای بتن

دمای بتن بر مقدار هوای آن تاثیر می گذارد. با افزایش دمای بتن به خصوص وقتی اسلامپ نیز افزایش یابد، حباب های هوای کمتری ایجاد می شود. این اثر، به خصوص در هنگام بتن ریزی در هوای گرم مهم است. کاهش مقدار هوا را در صورت نیاز می توان با افزایش مقدار ماده افزودنی هوازا جبران کرد. در بتن ریزی در هوای سرد ماده افزودنی هوازا ممکن است مقداری از تاثیر خود را از دست بدهد زیرا در حین ساخت بتن از آب گرم استفاده می شود. برای جبران این افت، مواد افزودنی باید پس از رسیدن مصالح به دمای تعادل به مخلوط اضافه شوند. اگر چه افزایش دمای بتن در حین اختلاط عموماً حجم هوا را کاهش می دهد ولی ضریب فاصله و سطح ویژه حباب های هوا تحت تاثیر زیادی قرار نمی گیرند.

3- انتقال و جابه جا کردن 

به طور کلی مقداری از هوای بتن، تقریباً 1 تا 2 درصد، در حین انتقال بتن از مخلوط کن به محل بتن ریزی هدر می رود. مقدار هوای بتن در حین انتقال تحت تاثیر پاره ای عوامل مانند زمان حمل، میزان هم زدن یا ارتعاش در حین انتقال، دما، اسلامپ، مقدار آبی که دوباره اضافه می شود و نیز اجزای تشکیل دهنده بتن قرار دارد. مقدار هوای بتن در محل بتن ریزی و در حین بتن ریزی از طریق تخلیه با شوت، جرثقیل و جام (باکت)، فرغون، گاری موتوری و بیل تقریباً ثابت باقی می ماند. جابه جا کردن بتن با پمپ و تسمه نقاله طویل می تواند به کاهش مقدار هوای بتن منجر شود. پمپ کردن بتن باعث کاهش مقدار هوا تا حدود 5/2 درصد می شود. افت مقدار هوا در بتن روان در حین اختلاط و جابجایی حدود 5/1 درصد است.

4- ارتعاش و لرزاندن بتن

ارتعاش و لرزاندن بتن موجب کاهش چشم گیری در مقدار هوا خواهد شد و باید از ارتعاش طولانی مدت بتن هوازایی شده پرهیز کرد. هر چه اسلامپ زیادتر، مقدار هوای اولیه بیشتر، و مدت زمان ارتعاش طولانی تر باشد، درصد کاهش مقدار هوا حین ارتعاش زیادتر می شود. چنانچه لرزاندن به درستی انجام گیرد، مقدار کمی از حباب های هوایی که عمدتاً ایجاد شده اند، از دست خواهند رفت. هوایی که حین جابه جایی بتن و ارتعاش از بین می رود، اکثراً حباب های بزرگی را شامل می شود که از نظر مقاومت و دوام معمولاً نامطلوب اند.

ارتعاش گرهای درونی بیشتر از ارتعاش گرهای بیرونی مقدار هوا را کاهش می دهند. مقدار از دست دادن هوا ناشی از ارتعاش با کاهش حجم بتن یا با افزایش بسامد ارتعاش، افزایش می یابد. بسامدهای ارتعاش کمتر (حدود 8000 دور در دقیقه) نسبت به بسامدهای بیشتر (حدود 14000 دور در دقیقه)، بر ضرایب فاصله و مقدار هوای بتن تاثیر کمتری دارند. بسامدهای بیشتر، پس از 20 ثانیه ارتعاش، می توانند به نحو چشمگیری ضرایب فاصله را افزایش و مقادیر هوا را کاهش دهند.

5- اسلامپ

به ازای مقدار ثابت از ماده افزودنی هوازا، مقدار هوای بتن با افزایش اسلامپ تا حدود 175 میلی متر، افزایش می یابد و با افزایش بیشتر اسلامپ، مقدار هوا کاهش می یابد. افزایش روانی، امکان حرکت و لغزش دانه ها بر روی یکدیگر و به طور کلی عمل هم زدن و اختلاط را آسان تر و امکان تشکیل حباب های هوا را بیشتر می کند. از طرف دیگر در بتن های با روانی های زیاد، احتمال پر شدن فضای خالی بین دانه ها بزرگتر با دانه های ریزتر بیشتر می شود و این موضوع می تواند به رانده شدن و از بین رفتن حباب های هوا منجر شود.

افزودن هر 5 لیتر آب در یک متر مکعب بتن می تواند اسلامپ را تقریباً به اندازه 25 میلی متر افزایش دهد. هر 25 میلی متر افزایش اسلامپ در بتن های با اسلامپ پایین تا متوسط و با مقدار ماده افزودنی هوازا ثابت، مقدار هوای بتن را تقریباً نیم تا یک درصد افزایش می دهد. این مقادیر تقریبی تا حدود زیادی به دمای بتن، اسلامپ، نوع و مقدار سیمان و ماده افزودنی مصرفی بستگی دارد.

6- پرداخت

شمشه کشی، ماله کشی و عملیات متعارف پرداخت کردن که به درستی انجام شوند روی مقدار هوا اثر نمی گذارند. با این وجود، عملیات پرداخت پیش از موقع ممکن است مقدار هوای ایجاد شده در سطح بتن را کاهش دهد و سطح بتن را مستعد پوسته شدن کند. پرداخت بیش از اندازه نیز می تواند باعث کاهش هوای ایجاد شده در سطح بتن شود.

رهنمودهای کاربردی

چنانچه اطلاعات کافی و معتبر از کاربرد یک افزودنی هوازا در دسترس نباشد، بهترین روش برای بررسی تاثیر افزودنی بر خواص بتن انجام آزمایش های کارگاهی است. این آزمایش ها باید با توجه به شرایط آب و هوایی مورد انتظار، روش و امکانات عملی ساخت و اجرای بتن و با استفاده از مصالح مصرفی کارگاه انجام پذیرد. مقدار هوا، روانی، آب انداختن، جداشدگی و مقاومت های مکانیکی از جمله پارامترهایی هستند که انتظار می رود در اثر به کار بردن مواد هوازا در طرح اختلاط بتن تغییر کنند.

اگر چه راهنمایی های بسیار سودمندی در آیین نامه های معتبر بین المللی و استانداردهای ساختمانی ایران برای کاربرد افزودنی های شیمیایی وجود دارد ولی اغلب انها برای شرایط استاندارد و آزمایشگاهی در نظر گرفته شده اند. بنابراین بهتر است ضمن پیروی از آنها اقدام به انجام آزمایش های کارگاهی نزدیک به شرایط واقعی کاربردی در کارگاه کرد. از به کار بردن افزودنی های هوازا به شکل پودر باید پرهیز شود. این افزودنی ها بایستی به صورت محلول به مخلوط بتن افزوده شوند.

از آنجا که عملکرد افزودنی های هوازا به نوع و شدت اختلاط بستگی دارد، باید آنها را در ایستگاه بتن ساز و در هنگام اختلاط به بتن اضافه کرد و افزودن آنها در پای کار به داخل دیگ کامیون مخلوط کن کارآمد نیست و توصیه نمی شود.

به دلیل اهمیت موضوع و همچنان که پیشتر گفته شد، چون هوازاها با برخی از افزودنی های دیگر و به ویژه با برخی از کاهنده های آب سازگاری ندارند و آمیختن آنها پیش از ریختن در مخلوط بتن می تواند منجر به تولید رسوب و کاهش رانمدان افزودنی ها شود باید هوازاها به طور جداگانه پیمانه و به مخلوط اضافه شوند.

با توجه به اینکه مقدار مصرف افزودنی ها هوازا بسیار اندک است (معمولاً بین 05/0 تا 15/0 درصد جرم سیمان)، ابزار اندازه گیری برای پیمانه کردن آنها در کارگاه باید دقت بسیار زیادی داشته باشند. بهتر است که این افزودنی ها پیش از پیمانه کردن، با آب رقیق شوند تا خطای پیمانه کردن آنها به حداقل برسد. آموزش کاربران و آگاه کردن آنان در مورد حساسیت و اثرات منفی احتمالی ناشی از مصارف نادرست افزودنی هوازا، الزامی و بسیار سودمند خواهد بود.

ارزیابی و انتخاب ماده هوازا

چنانچه طرح بتن دارای کارآیی و قابلیت پرداخت مناسب باشد و ماده افزودنی هوازا به آن افزوده شود، مقدار هوای بتن افزایش می یابد و باعث تغییر در حجم کل بتن می شود. از سوی دیگر، استفاده از افزودنی هوازا موجب بهبود روانی و چسبندگی داخلی بتن نیز می شود. در اینگونه موارد برای جبران افزایش حجم مخلوط به دلیل هوازایی، می توان به اندازه مقدار هوای افزایش یافته از حجم آب یا سنگدانه ریز یا هر دو کاست.

مقدار مصرف افزودنی هوازا برای دستیابی به یک مقدار مشخص هوا در بتن باید براساس ساخت مخلوط های آزمایشی با مصالح مصرفی تعیین شود. مقادیر مصرف واقعی در مواردی ممکن است با محدوده مصرف پیشنهادی تولید کننده تفاوت قابل ملاحظه ای داشته باشد.

برای اصلاح تاثیر مقدار هوا بر اسلامپ در مخلوط آزمایشی بتن هوازایی شده، به ازای هر یک درصد افزایش یا کاهش مقدار هوای مخلوط آزمایشی می توان مقدار آب اختلاط را به اندازه 5/2 کیلوگرم در متر مکعب بتن کاهش یا افزایش داد.

مقدار هوای اندازه گیری شده در بتن هوازایی شده، مجموع هوای محبوس و هوای ایجاد شده (هوازایی) است. از آنجا که فقط حباب های عمدی ایجاد شده در مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن نقش دارند، برای اطمینان از مقاومت بتن هوازایی شده در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن نمی توان تنها به مقدار هوای اندازه گیری شده بسنده کرد. 

کنترل کیفیت

یکنواختی و ثابت بودن یک افزودنی در مراحل مختلف پروژه و ارسال های متعدد به کارگاه بایستی کنترل شود و برابری آن با آزمایش های اولیه به اثبات برسد. آزمون های لازم برای شناسایی و تایید افزودنی ها شامل: تعیین درصد مواد جامد، غلظت ظاهری، طیف سنجی برای مواد آلی، مقدار کلراید، درجه قلیایی (Ph)، و برخی موارد دیگر می باشند. معمولاً با کنترل رنگ، بو، شکل ظاهری و اندازه گیری غلظت و مقدار pH می توان یکنواختی محموله های مختلف افزودنی های وارده به کارگاه را تایید یا رد کرد.