بررسی انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنها

پیشگفتار :
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای ۱۹۴۰ کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی

کشورهای اروپایی است. ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای ۱۹۶۰ در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در

شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود ۵۰ درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود ۴۰ درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین ۹/۰ تا ۱ می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

 

مقدمه :
در موارد مختلف از استفاده و نگهداری بتن در سازه ها یا شریط آب و هویی و محیطی خاص نیاز به طرح اختلاط ویژه ی است كه استفاده از افزودنی هی بتن آن را میسر می سازد. در محیط هیی كه نیاز به بتن ریزی سریع و یا مقابله با سرما و یخبندان وهمچنین حفظ سازه در تماس دیمی با آب و مبارزه با عواملی كه باعث از بین رفتن بتن می شود از افزودنی هی بتن استفاده می شود. كه در موارد مختلف نوع استفاده از ین افزودنی ها و مقدار تركیبی آن قابل تغییر است. از جمله افزودنی ها می توان به:
روان كننده ها،فوق روان كننده ها،كند گیر كننده ها،تند گیر كننده ها،چسب بتن،ضد یخ،حباب ساز هوا، آب بندها،افزودنیهی معدنی، روغن قالب،آب بند سطوح و … اشاره كرد.

افزودنيهاي بتن

Concrete Admixtures
Super Plasticizer NN فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن
Super Plasticizer FF فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن
Super Plasticizer 163 فوق روان کننده و کاهنده ممتاز آب بتن
Super Plasticizer 130 فوق روان کننده بتن
Super Plasticizer 520 فوق روان کننده و ديرگير کننده بتن
Super Plasticizer 260 فوق روان کننده و ديرگير کننده بتن
Super Plasticizer HE 200 فوق روان کننده با خاصيت زود سخت کنندگي
Super Viscose فوق روان کننده ممتاز خود ويبره
Plasticizer BV 40 روان کننده و کاهنده آب، مناسب براي بتن ريزيهاي حجيم
Plasticizer R روان کننده و ديرگير کننده بتن
Plasticizer AR340 روان کننده و ديرگير کننده بتن
Plasticizer VZ روان کننده و کاهنده آب قوي با خاصيت ديرگيري

Plasticizer A750 روان کننده و کاهنده آب، مناسب بتن ريزيهاي حجيم
Plasto Proof N افزودني آب بند کننده بتن (واترپروف)
Aer Entraining هوازاي بتن
Rapid افزودني زود سخت کننده
FG 901 بازدارنده خوردگي ميلگرد و فلز
Antifreeze ضد يخ بدون کلرايد، مخصوص بتن ريزي در هواي سرد

مواد افزودني
ماده اي است به غير از سيمان پرتلند ، سنگدانه ها و آب كه بصورت گرد يا مايع ، به عنوان يكي از مواد تشكيل دهنده بتن و براي اصلاح خواص بتن ، كمي قبل از اختلاط يا در حين اختلاط به بتن افزوده مي شود.

ت شده ايجاد نمايد.
مواد افزودني به دو گروه شيميايي و معدني تقسيم مي شوند.

مواد مضاف
تعريف:
ماده اي است كه براي كسب خواصي ويژه يا به منظور كمك به امر توليد، با سيمان پرتلند و يا كلينكر آن در حين توليد در كارخانه آسياب مي شود.
درصورتي كه مواد افزودني به مقدار كم در زمان اختلاط بتن با مصالح و اجزاء متشكله آن مخلوط مي گردد.
موادي همچون ميكروسيليس را كه براي اصلاح خواص بتن در كارگاه هنگام اختلاط به مواد متشكله بتن اضافه مي شود را افزونه مي نامند. مقدار اين مواد در تعيين نسبتهاي اختلاط بحساب مي آيند.

خواص مواد افزودني
– تسريع در روند كسب مقاومت اوليه
– كنترل واكنش هاي قليائي هاي سيمان با سنگدانه ها
– طولاني كردن زمان گيرش
– افزايش كارائي بدون نسبت آب به سيمان
– تهيه بتن پر مقاومت، بتن مقاوم در برابر يخ زدن و آب شدن مكرر

خواصي كه بدون استفاده از مواد افزودني به بتن مي توان بدست آورد
– كارائي
– مقاومت
– قابليت پرداخت
– پايايي و توان آب بندي
مي توان با انتخاب مصالح مناسب و نسبتهاي مطلوب اختلاط و رعايت اقتصادي بودن آن بدون مواد افزودني بدست آورد.

افزودني هاي شيميايي
۱- مواد افزودني حباب ساز
۲-مواد افزودني كاهنده آب (روان كننده ها و فوق روان كننده ها)
۳- مواد افزودني كندگير كننده

۴- افزودني ترسيع كننده :
الف – تسريع كننده هاي بتن
ب – تسريع كننده هاي بتن پاشيده

۵- مواد خميري كننده و روان كننده
مواد افزودني حباب ساز
اين مواد در بتن حباب بسيار ريز غير مرتبط هوا ايجاد مي كنند . (قطر حباب ها كمتر از ۰۵/۰ ميليمتر)
اين حبابها پايايي بتن را در برابر رطوبت و يخ زدن ها و آب شدنهاي مكرر و مواد شيميايي يخ زا بهبود مي بخشند.
كارآيي بتن تازه و نفوذ ناپذيري بتن سخت شده به ميزان قابل توجهي بيشتر مي شود .
افزايش مقاومت بتن در برابر پوسته شدن
بهبود كارائي و كاهش جداشدگي دانه ها و آب انداختن بتن تازه
بهبود مقاومت بتن در برابر سولفاتها(نسبت آب به سيمان كم ، مقدار كافي سيمان مناسب،افزودني حباب هوا)بهترين مقاومت را دربرابر حمله آبهاي سولفات دار را دارند.

مواد افزودني كاهنده آب (روان كننده ها و فوق روان كننده ها)
اين مواد بمنظور تقليل مقدار آب مصرفي در شرايط يكسان رواني بتن ، يا افزايش رواني بتن در شرايط يكسان ميزان آب مصرفي بكار مي رود.
– كاهش مقدار آب اختلاط به ازاي كارايي ثابت بتن و ملات

– كاهنده هاي معمولي حداقل ۵% و كاهنده هاي قوي حداقل ۱۲% آب اختلاط بتن را كاهش مي دهند.
– معمولا ايجاد حباب هوا در بتن مي كنند.(حداكثر حباب هواي مجاز قابل قبول ۷% بتن حباب دار و ۳% بتن معمولي )
– چنانچه افزودني به منظور كاهش نسبت آب به سيمان در بتن با اسلامپ ثابت مصرف شوند ، موجب افزايش مقاومت فشاري ، كاهش جمع شدگي و كاهش نسبي نفوذپذيري بتن مي شوند.

مواد افزودني كند گير كننده

اين مواد به منظور تاخير انداختن گيرش بتن بكار مي رود.
– هنگامي كه دماي بتن تازه بيش از oc 30 باشد .
– جبران اثر تسريع كنندگي گرماي هوا بر گيرش بتن
– تعويق گيرش اوليه بتن يا دوغاب سيمان درشرايط مشكل و دشواربتن ريزي
– حمل بتن در مسافت هاي طولاني
– استفاده از اين مواد مي تواند روند گيرش بتن را حداقل ۵/۱ و حداكثر سه ساعت به تاخير بيندازد.

انواع كند گيركننده ها
۱- كندگيركننده هاي معمولي كه خاصيت كاهندگي آب ندارند.
۲- كندگيركننده هاي كاهنده آب با حداقل ۵% كاهش آب
۳- كندگير كننده هاي قوي آب با حداقل ۱۲% كاهش آب
بطور كلي كندگيركننده هاي رديف اول با كاهش مقاومت فشاري و خمشي بتن به ميزان ۱۰% نسبت به بتن شاهد در سنين ۱روز تا يك سال را دارد.
كندگيركننده هاي رديف ۲ و ۳ ممكن است افزايش مقاومت تا ميزان ۱۰% را نسبت به بتن شاهد داشته باشد.

 

مواد افزودني تسريع كننده
ماده افزودني تسريع كننده به منظور تسريع در گيرش بتن
– تسريع در كسب مقاومت بتن در سن كمتر
– موارد مصرف آن با رعايت ضوابط بتن ريزي درهواي سرد مي باشد.
– زمان حفاظت موقت را حداقل يك و حداكثر ۵/۳ ساعت كاهش مي دهد.
– مقاومت سه روزه حداقل ۲۵% بيشتر از بتن شاهد
– مصرف مواد تسريع كننده غالبا باعث افزايش جمع شدگي خشك شدن ، جمع شدگي حرارتي و نيز افزايش ترك خوردگي ناشي از جمع شدگي خميري مي شود.

مواد خميري كننده و روان ساز
گاهي بتن تازه به دليل برخي مشخصات سنگدانه ها از جمله شكل و دانه بندي نامناسب يا اختلاط نادرست كارائي لازم را ندارند.
– اين مواد به منظور بهبود كار آيي بتن تازه و بهبود مخلوطهاي خشن
– بتن ريزي اعضاي با تراكم زياد آرماتور

– بتن ريزي با پمپ يا قيف و لوله
– پرداخت بتن با ماله آهني
در اغلب موارد با افزايش عيار سيمان يا مقدار ريزدانه يا اصلاح دانه بندي و نسبت هاي اختلاط مي توان بدون استفاده از اين مواد كارائي مطلوب را بدست آورد.
بهترين ماده روان كننده حباب هوا است . حباب هاي ريز و بسته هوا مانند ساچمه عمل مي كنند و به ويژه در بهبود كارائي مخلوط هاي خشن كم سيمان موثرند.

افزودني هاي معدني
تعريف:
موادي بشكل ذرات بسيار ريز معدني كه موجب بهبود برخي از خواص ، و يا تامين خواص ويژه اي در بتن مي شوند.
كارائي و انسجام بتن تازه ، مقاومت و نفوذپذيري بتن سخت شده و تغيير رنگ بتن از جمله خواص مواد معدني مي باشد.

انواع افزودني هاي معدني
۱- افزودني هاي معدني خنثي و رنگدانه ها
۲- پوزولانها
۳- افزودنيهاي شبه سيماني

۱- افزودني هاي معدني خنثي و رنگدانه ها
– اين مواد معمولا موجب افزايش مقاومت بتن نمي شوند.
– موجب بهبود كارايي و چسبندگي بتن هاي مي شوند كه كمبود ريزدانه دارند.
– به عنوان سنگدانه در بتن مصرف مي شوند.
– رنگدانه ها براي توليد بتن رنگي شامل تركيبات معدني:
– اكسيد آهن : رنگهاي قرمز،سياه و زرد

– اكسيد كرم : رنگ سبز
– اكسيد آبي كبالت : رنگ آبي
– اكسيد تيتان : رنگ سفيد
– كربن سياه : رنگ سياه
– اكسيد منگنز: رنگهاي سياه و قهواي

۲- پوزولانها
عبارتند از مواد سيليسي يا سيليسي آلوميني كه خود به تنهايي ارزش چسبانندگي نداشته يا كم است . اما به شكل ذرات بسيار ريز در مجاورت رطوبت طي واكنش شيميائي با آهك آزاد شده از هيدراتاسيون سيمان در دماي معمولي تركيباتي با خاصيت سيماني بوجود مي آورند.
اين مواد به منظور كاهش آهنگ بروز آبگيري سيمان و از بين بردن قابليت انبساط ناشي از واكنش قليايي سنگدانه ها بكار مي روند

موارد مصرف پوزولانها
– كاهش سرعت و ميزان حرارت حاصل از فرايند آبگيري سيمان
– كاهش ميزان سيمان
– بهبود كارايي بتن

– افزايش مقاومت بتن
– افزايش پاياي بتن از طريق كاهش نفوذپذيري
عملكرد پوزولانها براي هريك از خواص فوق بايد قبل از مصرف مورد آزمايش قرار گيرد.

انواع پوزولانها
– پوزولانهاي طبيعي خام و يا تكليس شده كه بطور عمده شامل خاكسترهاي آتشفشاني است.
– پوزولانهاي صنعتي كه بطور عمده شامل خاكستر بادي (محصول فرعي نيروگاههاي با سوخت ذغال سنگ) و دوده سيليسي يا ميكرو سيليس ( محصول فرعي كوره هاي قوس الكتريكي در جريان توليد فلز سيليسيم و آلياژ فرو سيليس ) است.

ميكرو سيليس (دوده سيليسي)
– محصول فرعي كوره هاي قوس الكتريكي در جريان توليد فلز سيليسيم و آلياژ هاي سيليسيم به ويژه فرو سيليس مي باشد.
– ذرات بسيار ريز و غير بلوري ۱/۰ تا ۲/۰ ميكرون و يك ماده بشدت فعال پوزولاني است.
– در تهيه بتن با مقاومت زياد
– افزايش پايايي بتن از طريق كاهش نفوذپذيري
– جايگزيني با سيمان بشرط وجود توجيه اقتصادي

خواص ميكروسيليس
– مقاومت زياد ، نفوذپذيري كم ، مقاومت زياد دربرابر عوامل شيميايي (با مصرف ۲۵% وزني سيمان)
– بتن تازه از چسبندگي بيشتر و گرايش كمتر به جداشدگي و نيز كاهش آب انداختن و افزايش قابليت پمپ شدن (با مصرف۱۰% وزني سيمان)
– بروز تركهاي ناشي از نشست خميري و خشك شدن سطح را تشديد مي كند.( مراقبت و عمل آوري بلافاصله بعد از بتن ريزي لازم است)

– بروز پديده واكنش قليايي را تا حد نزيك به صفر كاهش مي دهد.
– مقاومت بتن را درمقابل تهاجم يون هاي سولفات افزايش مي دهد.
– كاهش نفوذ پذيري بتن به ميزان حداكثر ۲۰ برابر نسبت به بتن معمولي
– در تهيه بتن با ميكروسيليس استفاده از يك كاهنده قوي آب لازم و ضروري مي باشد.

۳- افزودنيهاي شبه سيماني
– اين مواد خاصيت پنهان هيدروليكي دارند و وقتيكه بنحوه مناسبي فعال مي شوند خواص سيماني پيدا مي كنند.

– متداول ترين آنها روباره آهن گدازي محصول فرعي كارخانه ذوب آهن مي باشد.

تاثيرات آن برروي بتن تازه و سخت شده:
– افزايش كارايي
– تاخير زمان گيرش
– تقليل آب انداختگي بتن تازه
– كاهش سرعت آبگيري و دماي حاصل از آن

– مقاومت كم در سنين پائين و مقاومت بيشتر در سنين بالا نسبت به نمونه شاهد
– كاهش نفوذپذيري
– كاهش واكنش قليايي سنگدانه ها( مصرف ۴۰ تا ۶۰ % وزني سيمان)
– افزايش مقاومت در مقابل سولفاتها ( مصرف ۵۰% وزني سيمان)
– كاهش خوردگي ميلگردها در اثر نفوذ يون كلر به بتن

مواد افزودني متفرقه
اين مواد شامل مواد ضد رطوبت ، كاهنده نفوذ پذيري ، دوغاب ساز ، گاز ساز و ضد يخها مي باشند .

نمونه برداري مواد افزودني
از هر محموله افزودنيهاي شيميايي ومعدني وارد شده به كارگاه قبل از مصرف بايد آزمايشهاي لازم بر روي آنها بعمل آيد .

 

آزمايشات مواد افزودني
افزودني ها با بتني كه قرار است در محل مصرف ريخته شود آزمايشات زير انجام مي شود
۱- اسلامپ ASTM C143
2- ميزان هوا ASTM C231

۳- زمان گيرش ASTM C403
4- مقاومت فشاري ASTM C39
5- مقاومت خمشي ASTM C78
6- مقاومت در برابريخ زدن و آب شدن ASTM C290 – ASTM C291
7- تغيير حجم ASTM C157.

نگهداري و انباركردن مواد افزودني
در شرايط مناسب و با رعايت دستورالعمل هاي اعلام شده از سوي سازنده نگهداري شود.
برخي مواد افزودني به دليل از دست دادن كيفيت خود نبايد مدت طولاني نگهداري شوند .
درصورت ترديد بايد نسبت به انجام آزمايش مطابق مشخصات ماده افزودني اقدام كرد.

افزودنیهای بتن
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای ۱۹۴۰ کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.

ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای ۱۹۶۰ در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن

های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای

مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود ۵۰ درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و

ماسه حدود ۴۰ درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین ۹/۰ تا ۱ می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

بتون الیافی و افزودنیهای مجاز بتون :
تكنولوژي “بتن¬اليافي” نمونة ديگري از كاربرد كامپوزيت‌ها به‌عنوان يك فناوري نوين در صنعت عمران و ساخت‌وساز مي‌باشد. در گفتگويي با دكتر عليرضا خالو عضو هيئت علمي دانشگاه صنعتي شريف به بررسي اين تكنولوژي پرداخته شده است:
سوال: با تشكر از فرصتي كه در اختيار ما گذاشتيد، به‌نظر شما تكنولوژي¬هاي نويني كه توجه به آنها، نياز حياتي صنعت ساختمان كشور محسوب مي¬گردد، كدام‌ها هستند؟

محورهاي سه گانة زير را مي¬توان به عنوان مهمترين فناوري¬هايي كه لازم است مورد توجة دست‌اندركاران صنعت ساختمان كشور واقع شود، برشمرد:

الف) روش¬هاي سبك¬سازي بنا:
كشور ما و بالاخص پايتخت بزرگ آن در منطقه¬اي زلزله‌خيز قرار دارد. همانطور كه مي¬دانيد ميزان خسارات و خرابي¬هاي وارد بر يك بنا در اثر تكان¬هاي زلزله، با وزن آن بنا رابطة مستقيم دارد. هر چه بنا سنگين¬تر ساخته شود، در برابر خطر ويراني زلزله آسيب¬پذيرتر خواهد بود. بنابراين هر اندازه كه با بهره¬گيري از فناوري‌هاي نوين وزن يك ساختمان را كاهش دهيم، سازه در برابر ويراني ايمن‌تر خواهد بود. به طور مثال مي¬توان ازپانل¬هاي ساندويچي و يا قطعات سبك پيش‌ساخته در ساخت بنا كمك گرفت. در يك ساختمان، اعضايي مانند ديوارهاي تيغه¬اي‌شكل نازك وجود دارد كه وظيفة آنها تنها جدا كردن فضاي اتاق¬ها از همديگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجة بعدي اهميت قرار دارد. در ساخت اين گونه اعضا مي¬توان به جاي استفاده از مصالح سنگين سنتي، از مصالح سبك جديد همچون سفال يا بتن¬هاي سبك كمك گرفت و يا قطعات سبك پيش‌ساخته را به خدمت گرفت.

ب) روش¬هاي توليد سريع و اصولي بنا:
امروزه استفاده از سازه¬هاي پيش‌ساخته يكي ازسريع¬ترين و اصولي¬ترين روش‌هاي ساخت بنا و پاسخگويي به نياز بالاي افراد جامعه به انبوه‌سازي مسكن مي¬باشد. از انجا كه حجم اصلي بنا به شكل قطعات از پيش‌ساخته‌شده در محيط مناسب كارخانه و با استانداردهاي صنعت ساختمان توليد مي¬شود، بناي نهايي از كيفيت و يكپارچگي بالايي برخوردار است. از سويي به‌علت سبكي خاص بنا، ساختار سازه¬اي ويژه آنها و اتصال مناسب اجزاي سازه، ساختمان مي¬تواند شكل

خود را در تكان‌هاي بسيار شديد نيز تا حد زيادي حفظ نمايد. استفاده از اين تكنولوژي سال‌ها است كه در بسياري از كشورهاي پيشرفتة دنيا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترين روش‌هاي انبوه‌سازي مسكن به شمار مي¬آيد. اما متأسفانه در كشور ما چنان كه بايد از اين فناوري استقبال نشده استو لازم است تا مورد توجه مسئولين، سياستگذاران و صنعتگران قرار گيرد.

ج- بهره¬¬گيري از مواد جديد
از جمله مواد جديدي كه جايگاه ويژه‌اي در ساخت‌وساز بنا به خود اختصاص داده‌اند، افزودني¬هاي بتن و الياف تقويت‌كننده را مي¬توان نام برد. استفاده از افزودني¬هاي بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت مي¬گردد و در بعضي موارد با كاهشوزن بتن، مصالح بسيار سبكي را فرا راه مهندسين سازنده بنا قرار مي¬دهد. بدون بهره¬گيري از اين افزودني¬ها بناي برج بزرگ ميلاد در شهر تهران امكان‌پذير نمي¬بود.

الياف تقويت‌كننده نيز از ديگر مواد عصر حاضر هستند كه كاربردهاي فراواني در قسمت‌هاي مختلف ساختمان يافته¬اند. اين الياف كه بيشتر شامل الياف شيشه، پلي‌پروپيلن و گاه كربن نيز مي¬شود، در ساخت انواع بتن‌هاي اليافي كاربرد فراوان دارند. همچنين از الياف شيشه در توليد آرماتورهاي سبك و بسيار مقاوم در برابر خوردگي نيز بهره¬ مي¬گيرند. اين الياف، جايگاه نسبتاً مناسبي در تعمير بناها و تقويت سازه¬هاي صدمه¬ديده دارند و مي-توانند مقاومت پيچشي و برشي مناسبي را پديد آورند. علاوه بر اينها از ورقه¬هاي پارچة فايبرگلاس در تقويت انواع قطعات ساخته¬شده از بتن مسلح مي¬توان استفاده نمود.
در مورد تكنولوژي “بتن اليافي” كه اشاره كرديد توضيح بيشت

ري بدهيد؟
بتن اليافي در حقيقت نوعي كامپوزيت است كه با به كارگيري الياف تقويت¬كننده داخل مخلوط بتن، مقاومت كششي و فشاري آن، فوق‌العاده افزايش مي¬يابد. اين تركيب كامپوزيتي، يكپارچگي و پيوستگي مناسبي داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان يك مادة شكل¬پذير جهت توليد سطوح مقاوم پرانحنارا فراهم مي¬آورد. بتن اليافي از قابليت جذب انرژي بالايي نيز برخوردار است و تحت اثر بارهاي ضربه¬اي به راحتي از هم پاشيده نمي¬شود. شاهد تاريخي اين فناوري، كاربرد كاهگل در بناي ساختمان است. در واقع بتن اليافي نوع پيشرفتة اين تكنولوژي مي‌باشد كه الياف طبيعي و مصنوعي جديد، جانشين كاه و سيمان جانشين گل به كار رفته در تركيب كاهگل شده‌اند.

امروزه با استفاده از انواع الياف شيشه، پلي‌پروپيلن، فولاد و بعضاً كربن، توليد انواع بتن¬هاي كامپوزيتي در كاربردهاي مختلف صنعتي ممكن گرديده و به‌كارگيري آنها دركشورهاي پيشرفتة دنيا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.

موارد استفاده و محدوديت¬هاي كاربري اين نوع تركيب كامپوزيتي كدام‌ها هستند؟
هر فناوري همواره كاربردها و محدوديت¬هاي خاص خود را دارد.بتن اليافي خواص مناسبي همچون شكل‌پذيري بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابليت جذب انرژي و پايداري در برابر ترك خوردن را دارا مي¬باشد كه متناسب با آنها مي¬توان موارد كاربرد فراواني براي آن يافت. به طور مثال در ساخت كف سالن‌هاي صنعتي، مي¬توان از اين نوع بتن به جاي بتن آرماتوري متداول سود جست اين نوع بتن از بهترين مصالح مورد استفاده در ساخت بناهاي مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاه¬ها و انبارهاي نگهداري مواد منفجره به شمار مي¬رود و بناي شكل گرفته از بتن، قابليت فوق¬العاده¬اي در جذب انرژي ضربه دارد. همچنين در ساخت باند فرودگاه¬ها به خوبي مي¬توان از اين نوع بتن كمك گرفت. موارد ديگري از به كارگيري اين بتن، ساخت قطعات پيش ساخته ساختماني همچون پانل¬هاي سايبان و يا پاشش بتن روي سطوح انحنا‌دار همچون تونل¬ها مي¬باشد. به‌كارگيري اين بتن در بناي يك سازه علاوه بر موارد ياد شده از مزايايي همچون عايق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالاي اجرا نيز برخوردار است.

 

اما از آنجا كه نحوه قرار گرفتن الياف داخل بتن كاملاً تصادفي مي¬باشد، از اين بتن معمولاً نمي¬توان به نحو مطلوبي در ساخت تيرها و ستون‌ها بهره گرفتو در اين نوع سازه¬ها استفاده از روش سنتي و شبكه¬بندي فولادي به‌صرفه¬تر و مناسب¬تر مي¬باشد. لازم است به اين نكته توجه شود كه ناكارآمدي يك تكنولوژي جديد در نقاط ضعف خود نبايد مانع ناديده گرفتن كاربردهاي مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد.

 

آيا روي آوردن به تكنولوژي بتن اليافي در مقايسه با بتن‌هاي سنتي متداول، صرفه اقتصادي دارد؟
بايد اعتراف كرد كه استفاده از بتن اليافي در همة موارد از بتن سنتي به‌صرفه¬تر نمي¬باشد. اما بر اساس برآوردهايي كه توسط بعضي متخصصين كشور انجام گرفته است، در جاهايي كه سرعت اجراي بالا مد نظر است و يا نياز به پاشش بتن (شات¬كريت) روي سطوحي است كه شبكه‌بندي‌‌هاي سنتي مشكل و زمان‌بر بوده يا جواب‌گوي كار نيست، هزينة استفاده از بتن اليافي نسبت به مشابه سنتي خود كمتر مي‌باشد. اين مزيت¬ها، علاوه بر مزيت سادگي و سرعت عمل بالاتر موجود در تكنولوژي بتن اليافي است.

اگر مي¬بينيم كه در كشوري همچون تركيه، به‌كارگيري بتن اليافي به جاي روش‌هاي سنتي، مقرون‌به‌صرفه¬تر از كشور ماست، ريشه¬هاي آن را در سرمايه‌گذاري و تلاش سازمان‌يافته جهت اقتصادي نمودن استفاده از اين تكنولوژي جديد مي¬توان يافت. اما اگر ما از روي‌آوردن به فناوري جديد به علت ريسك سرمايه‌گذاري پرهيز كنيم خواهيم ديد كه تكنولوژي سنتي در غياب بهره¬گيري از فناوري نوين، رقم بسيار بالايي از سرمايه¬هاي ما را به هدر خواهد داد. به طو

ر مثال، ريزدانه¬هاي توليد شده در كشور ما كه به روش‌هاي قديمي غيراستاندارد توليد مي¬شوند، باعث افزايش درصد سيمان به كار رفته در بنا مي¬شود و همين امر موجب ظهور ترك و ضايعات در بتن حاصل نيز مي¬گردد.

چه راهكارهايي را جهت اقتصادي‌نمودن استفاده از اين تكنولوژي جديد، پيشنهاد مي¬كنيد؟
به عنوان راهكار بايد سه نكتة اساسي را مورد توجه قرار دهيم:
۱) نخستآنكه هزينة استفاده از يك تكنولوژي، كاملاً وابسته به سطحي از آن تكنولوژي است كه نسبت به كسب و انتقال آن اقدام مي¬شود. كشورهاي پيشرفتة جهان كه تكنولوژي نوين خود را از سطوح اوليه تحقيقاتي كسب كرده¬اند، چون كاملاً بر تكنيك¬ها و دانش پايه¬اي آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزينه-هاي كمتري شده‌اند. آنها با تكيه بر همين آگاهي و اشراف، با بهبود فرايندها، قيمت نهايي را در طول زمان كاهش خواهند داد. اما اگر ما بخواهيم تمام اين تكنولوژي را صرفاً در سطح يك محصول آماده، به كشور وارد كنيم، طبيعي است كه متحمل هزينه¬هاي سنگيني خواهيم شد و محصول نهايي نيز به صرفه نخواهد بود.

۲) دومين مسئله¬اي كه بايد در جهت ارزيابي اقتصادي يك تكنولوژي مورد توجه واقع شود، آن است كه اكتساب و پرورش يك تكنولوژي از سطوح نخست تحقيقات، نياز به يك سرمايه¬گذاري اوليه دارد.دستيابي به نحوه اجراي مناسب، تكنولوژي ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نيازمند صرف بودجه لازم توسط دست‌اندركاران و خصوصاً دولت مي¬باشد. اين هزينه¬ها بعداً در طول عمر تكنولوژي و اراية محصول به بازار جبران خواهد شد و نهايتاً به سوددهي منجر مي¬گردد. عدم پرداختن به تحقيق و توسعه و بهره¬گيري از تكنولوژي نوين، علاوه بر آن كه نمي¬تواند پاسخگوي نياز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزينه بسيار بالايي نيز به ما تحميل مي¬كند.

۳) آخرين نكتة مورد توجه آن است كه سياست¬گذاري اصولي براي ايجاد يك شبكة كاري تكنولوژي جهت كاركرد مناسب و نيل به بهره¬وري اقتصادي، نقش حياتي در اكتساب صحيح يك تكنولوژي دارد. عدم وجود اين سياست¬ها باعث مي¬گردد تا حتي اگر يك مجموعه يا كارخانه بخواهد خود به سمت فناوري نوين روي آورد، متحمل هزينة مضاعف گزافي شود كه از توان آن مجموعه

خارجباشد. براي آنكه كارخانه¬ها و صنعتگران بتوانند به عنوان يك جزء شبكة تكنولوژي در اين مسير گام بردارند، بايد ساير نهادها و اجزاي لازم نيز در شبكه حضور داشته و هماهنگ عمل كنند. ايجاد چنين شبكة منسجم، جز به اهتمام سياست‌گذاران و فرهنگ‌سازي ميسر نخواهد بود.

در زمينه تكنولوژي بتن اليافي چه اقداماتي در كشور صورت گرفته است؟
اگرچه در كشور ما تحقيقات تئوري و فعاليت¬هاي تجربي نسبتاً مناسبي در زمينة گسترش و كاربرد تكنولوژي-هاي بتن اليافي صورت گرفته است، اما حقيقت آن است كه گسترش اين فناوري بيش از همه وابسته به اعلام نياز از سوي صنعت و مقرون به‌صرفه‌نمودن كاربري آن از سوي محققان كشور مي¬باشد. چند سال پيش كنفرانسي در زمينه تكنولوژي بتن اليافي با هدف شناساندن فناوري مذكور، در دانشگاه صنعتي شريف برگزار گرديد. در اين كنفرانس، محققان و

سخنرانان از مراكز مختلفي به ايراد سخنراني و ارايه مقاله پرداختند. به طور مثال در يك نمونه از كارهاي ارائه شده، مسئله به‌صرفه‌بودن استفاده از اين نوع بتن مورد بررسي و مطالعه كارشناسي قرار گرفته بود. حاصل اين بررسي مؤيد آن بود كه در بعضي پروژه¬هاي صنعتي، به‌كارگيري بتن اليافي نسبت به روش‌هاي متداول استفاده از شبكه¬بندي فولادي، بسيار اقتصادي¬تر، سريعتر و آسان¬تر مي¬باشد.

 

برگزاري اين كنفرانس اثرات مثبت زيادي در شناسايي و توسعة اين فناوري داشت. پس از آن، بخش¬هايي از صنعت و دانشگاه به بررسي امكان توليد الياف گوناگون بالاخص الياف شيشه و فولاد پرداختند. همچنين به تدريج بتن اليافي با الياف تقويت‌كنندة پلي¬پروپيلن به بازار مصرف راه يافت و در انجام پروژه¬هايي به كار گرفته شد. در مجموع قدم¬هاي مثبتي در اين جهت برداشته شده است اما سرعت اين حركت نسبتاً كند بوده است.

افزودنیهای بتن :
– مایع روان کننده و کاهش دهنده آب (مخصوص بتن ریزیهای حجیم )
– روان کننده و تاخیر دهنده گیرش بتن در یک ترکیب
– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن به مفدار قابل ملاحظه
– فوق روان کننده و کاهش دهنده آب بتن برای قطعات پیش ساخته ( استحکام زودرس )
– فوق روان کننده و کاهش آب بتن با خاصیت دیرگیر کنندگی
– واترپروف بتن با خاصیت کاهش آب و روان کنندگی
– هوازای بتن
– پودر وژل سیلیس ( افزودنی مضاعف ) برای بتن ریزی با کیفیت بسیار بالا
– الیاف افزودنی
افزودنیهای ملات جهت آب بندی و تعمیرات :
– مایع آب بند مخصوص پوششهای سیمانی (پلاسترینگ )
– سریع گیر ملات برای آب بندی مقطعی ( درچند ثانیه )
– دوغاب گروت با خاصیت انبساط
– چسب بتن برای آب بندی و تعمیرات بتن
ملات های اپاکسی :
– ملات اپاکسی جهت چسبانیدن کلیه قطعات بتنی و برای لکه گیری
– ملات سه ترکیبی برای چسابانیدن کلیه قطعات بتنی و چسب رابط بتن نو و کهنه
ملات های پلیمری :
– ملات پلیمری دوترکیبی آماده مصرف شامل چسب و پودر
– پوشش برای حفاظت آرماتورها و چسب رابط بتن نو به کهنه
ماستیک های درزگیر ساختمان :

– ماستیک پلی یورتان برای درزهای انبساط و غیره در ساختمان
– پرایمر مخصوص درزگیر پلی یورتان
– خمیر درزگیر رابربیتومن برای درزهای انبساط با مقاومت در برابر فرآورده های نفتی
– ماستیک جهت آب بندی مخازن بتنی و فلزی و پوشش لوله

پوشش های اپاکسی :
– پوشش اپاکسی مقاوم در برابر مواد اسیدی و قلیائی با حلال فرآورده های نفتی
– پوشش اپاکسی برای مصارف عمومی در ساختمان با حلالیت آب

گروت :
– ماده اصلی و شیمیایی گروت جهت اختلاط با مصالح خشک
– ماده آماده گروت بدون هیچگونه اضافه کردن ماده دیگردر سرکار به غیر از آب

شاتکریت :
– مواد شاتکریت – واترپروف و زودگیر بتن

نوارآب بند بتن :
– نوار از جنس پی وی سی مخصوص آب بندی سد – مخازن بتنی -کانالهای شبکه های آبرسانی
– مواد ژوممیران برای مصارف آب بندی زیر زمینی و تونلهای آب و جاده
– انواع فوم و پلاستی فوم (ینولیت ) در وزن مخصوص

افزودنی های حباب زا : يكنواخت حبابهاي بسيار ريز هوا با اندازه هاي معين Aer Entraining است . ASTM C 260 . در مخلوط بتن بكار ميرود .

کاربرد :
افزودني هوازاي بتن جهت توليد بتن با كارايي بالا و دوام زياد در سازه هاي زير بكار مي رود: ،
– جاده ها
– باندهاي پرواز اصلي و فرعي فرودگاهها
– صحن ها و محوطه ها
– سد ها و مخازن ذخيره آب
– سازه هاي بتني حجيم
– در مناطقي كه سيكل يخ زدگي وجود دارد

مزایا :
بشرح زير است: Aer Entraining ويژگيهاي افزودني هوازاي بتن
– مقاومت بتن در برابر يخبندان را افزايش مي دهد.
– بتن را در مقابل نمكهاي يخ زدا مقاوم مي سازد.
– كارايي بتن را بهبود مي بخشد.
– دوام بتن را افزايش مي دهد .
– با افزايش چسبندگي بتن ،خطر جداشدگي دانه هاي ريز ودرشت را كاهش مي دهد .
– بدون كاهش كارايي بتن از مقدار آب مصرفي مي كاهد .
– حتي با مصرف بيش از حد مجاز تاثيري در زمان گيرش بتن ندارد

به طور کلی مواد حباب زا عبارتند از :
۱) چربیهای گیاهی و حیوانی و روغنها واسیدهای چرب آنها
۲) رزینهای طبیعی چوب
۳) عوامل تر کننده مانند نمکهای قلیایی ترکیبهای سولفاته

افزودنی های حباب زا قلیایی در بتن :
بتن از سیمان پرتلند معممولی حاصل می شود و در ساخت و توسعه زیر ساختها بکار می رود و در آینده میزان تقاضای بتن سیمانی افزایش خواهد یافت.

بدیهی است که تولید سیمان مستلزم مصرف منابع طبیعی و رهاسازی حجم کثیری از دی اکسید کربن به محیط است و بعد از فولاد و آلومینیوم بیشترین مصرف انرژی را دارد. امروزه با ساخت بتن های بسیار کارا، دوام و مقاومت بتن بهتر از پیش شده است.
به هر حال بدلیل محدودیت های تولیدی علی الخصوص در کشور ما و پروسه پیچیده خط تولید سیمان پرتلند از مواد اولیه و احجام وسیع کارخانه ها و هزینه

های هنگفت ساخت آنها، ناگزیر معایبی در استفاده از سیمان پرتلند دخیل شده است.

دو عیب فنی در فرایند تولید سیمان پرتلند عبارتند از: ۱) تقریباً ۱٫۵ تن مواد اولیه جهت تولید یک تن سیمان پرتلند لازم است و در این حالت تقریباً یک تن دی اکسید کربن وارد محیط زیست در هنگام تولید می گردد. بنابراین، تولید سیمان پرتلند مستلزم مصرف انرژی زیادی است، ۲) بتن ساخته شده از سیمان پرتلند در شرایط مختلف محیطی حتی شرایط نرمال یا تحت عوامل دیگر تخریب می گردد. ترک خوردگی و فرسایش عوامل مؤثر در رفتار بهره دهی بتن در خلال عمر بتن و ایمنی آن می باشند.