افزودنی های حباب ساز بتن (Air-entraining Concrete) یکی از انواع افزودنی بتن با کارایی بالاست که با افزایش مقاومت بتن و جلوگیری از متلاشی شدن آن در اثر انجماد آب بسیار کاربرد دارد. دقت داشته باشید حباب هایی که به طور طبیعی در بتن ایجاد می شوند و ناشی از اختلاط ناهمگن و خطاهای انسانی است کاملا متفاوت با تکنیک های هواسازی در بتن است. حباب هایی که در بتن به صورت عمدی ایجاد می شوند در حد میکرون هستند که به شکل یکنواخت در کل مخلوط بتن یا ملات پخش می گردند. در ادامه به طور کامل در خصوص افزودنی های حباب هواساز بتن صحبت می کنیم.
افزودنی های حباب ساز بتن چیست؟
هنگامی که مواد بتن همزده می شوند و مخلوط می گردند، حباب های ریز و درشت زیادی به طور ناخواسته و غیر قابل اجتناب در آن حبس می شود. این حباب ها فرم نامنظمی دارند و اندازه آنها بیشتر از ۱۰۰۰ میکرون است. ناپایداری حباب و کاهش مقاومت بتن از اثرات آنهاست. اما افزودنی های بتن حباب ساز به طور کلی فرق دارند.
حباب ساز بتن به مواد و افزودنی هایی می گویند که به طور عمدی در بتن حباب هوا ایجاد می کنند و بتن حباب دار (Air-entrained Concrete) تولید می شود. در این فرایند هوازایی، اندازه حباب ها بین ۱۰ تا ۱۰۰ میکرون است بنابراین بسیار ریزتر بوده و برای تولید، افزودنی ها را در حین اختلاط بتن اضافه می کنند. در کشورهای خارجی از سیما هوازا استفاده می کنند که به دلیل عدم فعالیت خط تولید این کار به کمک افزودنی ها انجام می شود.
نحوه کارکرد حباب ساز بتن
مکانیسم عملکرد مواد افزودنی حباب ساز بتن بسیار ساده است. عملکرد این افزودنی ها فیزیکی است و هیچ واکنش شیمیایی خاصی صورت نمی گیرد و تداخلی با آبگیری سیمان ندارد. افزودنی های حباب هواساز بتن بر روی سطح مشترک دو فاز مخلوط نشده آب -هوا اثر می کنند و کشش سطحی آب را کم می کنند. بنابراین حباب های هوایی که به طور طبیعی تشکیل می شوند و سایز بزرگی دارند به ریز حباب های مختلف تقسیم می شوند که پایدار هم هستند.
حباب هواساز بتن نوعی از افزودنی است که انتهای آبدوست یا هیدروفیل در آب و انتهای آبگریز یا هیدروفوب درون حباب قرار می گیرد تا جلوی ترکیدن حباب هوا را بگیرد و پایدار کند. بنابراین مستقیما تولید حباب نمی کند و با افزودنی های گازساز متفاوت هستند.
کاربرد حباب ساز در بتن
افزودنی های حباب هواساز در بتن کاربردهای مختلفی دارند. علت استفاده مواد حباب زا در بتن عبارتند از:
• افزایش مقاومت بتن هایی که تحت شرایط یخ زدگی و آب شدگی مداوم آب درون بتن هستند
• بهبود کارپذیری و قوام بتن تازه
• افزایش پایداری و دوام بتن سفت شده
• جلوگیری از متلاشی شدن بتن در آب و هوای بسیار سرد ناشی از انجماد آب درون بتن
• کاهش نیاز به ضد یخ بتن تنها با کمک افزودنی های حباب ساز بتن
• کاهش نیاز به آب بند بتن چون سیمان کمتری در بتن حباب دار وجود دارد و قابلیت نفوذ بسیار کمتری دارد
• افزایش مقاومت و مقاوم سازی در برابر اثر یخ زداها و پوسته پوسته شدن
• کاهش میزان جدا شدن دانه ها و آب انداختگی مخلوط بتن
• افزایش حالت ارتجاعی بتنhttps://betonchimi.ir/?p=4914&preview=true
• قابلیت بتن ریزی در مناطق مختلف و ساخت قطعات پیش ساخته بتنی
• ساخت بتن با زمان مخلوط سازی طولانی
• بتن حباب دار برای فرودگاه ها، سدها، کارخانجات تصفیه آب، جاده های بتنی، صنایع دریایی و صنایع شیمیایی و مشابه آن قابل استفاده است
و غیره.
این موارد مهمترین کاربردهای هواساز بتن بودند که علی الخصوص در اقلیم های سرد به کار می روند.
تأثیرات حباب ساز بتن ساختمانی بر بتن تازه و سخت شده
همانطور که در عنوان قبلی هم به آن اشاره کردیم یکی از کاربردهای بتن با حباب هوا که به شکل عمدی هواسازی شده، برای بتن تازه و سخت شده است. طبیعتا اولین تأثیر این افزودنی ها افزایش میزان حباب هوا در ساختار بتن است اما به طور کلی این تأثیرات بسیار بیشتر و گسترده تر هستند که در ادامه اشاره می کنیم.
تأثیر حباب ساز بتن بر روی بتن تازه
-
افزایش حجم بتن
ایجاد حباب در هوا، حجم بتن را افزایش می دهد بنابراین باید هنگام محاسبه حجم مورد نیاز برای اختلاط بتن در نظر گرفت.
-
کارایی
حباب هوا در بتن حرکت سنگدانه بر روی یکدیگر را راحتتر می کند و بنابراین اسلامپ بتن افزایش می یابد. بنابراین بتنی که میزان روانی بیشتری داشته باشد آب کمتری هم نیاز خواهد داشت و بهبود حالت خمیری آن کارپذیری بهتری به آن می بخشد. حباب ساز بتن در بتن های کم سیمان تأثیر بسیار بهتری دارد.
باید دقت داشت که بتن با حباب حوا که سیمان زیادی دارد، حالت خمیری بیشتری دارد و این افزودنی ها تأثیر منفی دارند. بتن هایی که ریزدانه کمی دارند با هوازایی یا مواد افزودنی حباب ساز چسبندگی بسیار بهتری پیدا می کنند و حالت خمیری مناسبتری خواهند داشت.
-
آب انداختن
بتن هایی که ریزدانه کمی دارند حباب های هوا نقش ریزدانه را ایفا می کنند و فضای خالی بین دانه های بزرگتر را پر می سازند.
-
جداشدگی
حباب ساز بتن ساختمانی حجم بتن خمیری شکل شده را بیشتر می کند که با چسبندگی بیشتر اجزا، قوام آنها را افزایش می دهد.
-
پرداخت کاری
بتن حباب داری که ریزدانه کافی ندارد پرداخت پذیری بهتری خواهد داشت ولی بتن هایی که سیمان یا ماسه زیادی دارند به دلیل چسبندگی بیشتر بین اجزا، پرداخت سطحی آن را مشکل تر خواهد کرد.
تأثیر حباب ساز بتن بر روی بتن سخت شده
-
مقاومت
حباب ساز در بتن تخلخل سیمان را بیشتر می کند و به نوبه خود مقاومت را کاهش می دهد به نحوی که به ازای هر ۱% افزودنی های بتن حباب ساز، میزان مقاومت بین ۳ تا ۵% کاهش می یابد. راهکار این است که در بتن های کم سیمان از سنگدانه های بزرگ و بتن الیاف دار هم استفاده شود. از طرفی هوازایی بتن چون نسبت آب به سیمان را کاهش می دهد کاهش مقاومت ایجاد شده را تا حدی جبران می کند اما برای جبران کمبود بیشتر نسبت آب به سیمان باید از کاهنده های آب در بتن استفاده نمود.
-
چگالی
بتن حباب دار چگالی کمتری دارد و جرم حجمی پایینتر است اما این میزان کم است و مشکل ساز نیست
-
پایداری بیشتر در برابر چرخه های یخ و ذوب
حباب هواساز در بتن تأثیرات چرخه های پیاپی یخ زدن و آب شدن را کاهش می دهد و چنانچه خمیر سیمانی مقاومت کافی اولیه داشته باشد با هوازایی می توان مقاومت و پایداری بسیار زیاد به بتن بخشید.
-
مقاومت در برابر حمله سولفاتی
بتن هوازا شده قادر به ایجاد مقاومت در برابر حملات سولفاتی و قلیایی – سیلیسی است و جلوی تنش های مخرب ناشی از آن را می گیرد. بنابراین می توان گفت عملکردی مشابه با بتن ضد سولفات ایجاد می کنند هر چند به تنهایی کافی نیست.
عوامل مؤثر بر مواد افزودنی حباب ساز بتن
مواد حباب زا در بتن علاوه بر اینکه بر روی اجزای تشکیل دهنده بتن تأثیر مستقیم دارد، نوع مواد تشکیل دهنده بتن هم بر روی عملکرد حباب زای بتن اثر می گذارند. این عوامل عبارتند از:
-
سیمان
هر چقدر مقدار سیمان افزایش پیدا کند (هر ۹۰ کیلوگرم) در هر متر مکعب بتن، میزان هوای ایجاد شده به کمک حباب ساز بتن تا ۱% کمتر خواهد شد. از طرفی اگر میزان سیمان و حباب ساز بتن را ثابت نگه داریم، هر چقدر ذرات سیمان ریزتر باشد حباب هوای ایجاد شده کمتر خواهد شد. بنابراین سیمان های پرتلندی تیپ ۳ که ذرات سیمان ریزتری دارند باید با مقدار بیشتری از افزودنی های حباب ساز بتن ترکیب شوند. سیمان هایی نیز که ماده قلیایی بیشتری دارند، حباب هوای بیشتری تولید می کنند بنابراین سیمان های با درجه قلیایی کمتر، به ۲۰ تا ۷۰% افزودنی حباب ساز بیشتری نیاز دارند.
-
سنگدانه های درشت
هر چقدر سنگدانه های درشت ملات در مخلوط بتن کمتر باشد یا سایز آنها ریزتر شود، میزان هوازایی ایجاد شده با همان حجم افزودنی بیشتر خواهد شد.
-
سنگدانه های ریز
سنگدانه های ریز اگر در مخلوط بتن با سیمان مشخص بیشتر شوند، مقدار حباب ایجاد شده را بیشتر خواهند کرد. البته فرم و شکل و نوع بافت سطحی سنگدانه ها هم مهم است و چنانچه میزان آلودگی جزئی یا کلی باشد بر روی میزان هوازایی تأثیر دارد.
-
نسبت آب به سیمان
هر چقدر نسبت آب به سیمان بیشتر باشد یعنی آب بیشتری برای تشکیل حباب در دسترس است بنابراین در بتن هایی که اسلامپ کمی دارند با افزودنی مقداری آب و افزودنی های روان کننده بتن و فوق روان کننده بتن می توان میزان هوازایی و اسلامپ را بهتر کرد.
از طرفی بتن با روانی مناسب عملکرد پمپ بتن را هم بهتر خواهد ساخت. کیفیت آب هم در مخلوط بتن مهم است به نحوی که آب های جلبک دار هوازایی بیشتری در اثر اضافه شدن حباب ساز بتن تولید خواهند کرد.
-
مواد پوزولانی و رنگدانه ای
متریال های ریز دانه ای که قطر ذرات آنها از ۲۰ میکرون کمتر است هوازایی بتن را کاهش می دهند. مواد رنگی، دوده سیلیسی، خاکستر بادی و مشابه آن حباب زایی بتن را کاهش می دهند. از طرفی اگر ژل میکروسیلیس بیشتر از مقدار توصیه شده استفاده گردد با جلوگیری از نفوذ آب و کاهش آب در دسترس برای هوازایی، مقدار تولید حباب را کاهش خواهد داد. برای جبران آن مجبور خواهید شد افزودنی حباب ساز بیشتری استفاده کنید.
-
افزودنی های مختلف
مواد افزودنی کاهنده آب مثل فوق روان کننده بتن دیرگیر به دلیل اینکه حباب های هوا را پایدار می کند بازدهی کارکردی حباب ساز بتن را تا ۲ برابر افزایش داده و از طرفی نیاز به مصرف آن را تا نصف کاهش می دهد.
-
شیوه اختلاط
براساس شیوه و نوع اختلاط بتن و کیفیت کار دستگاه مخلوط کن و میکسر، حجم بتنی که در هر بار مخلوط می شود و شدت و مدت زمان اختلاط، درصد حباب هوای تولید هم فرق خواهد شد. معمولا طبق تجربه میزان اختلاط با سرعت ۲۰ دور بر دقیقه سبب افزایش تولید حباب و کارایی حباب ساز بتن می شود.
-
دمای بتن
هر چقدر دمای بتن بالاتر برود یا در مناطق با آب و هوای گرمتر کار کنید، اسلامپ بتن بیشتر شده و میزان حباب هوا کمتر می شود. در این شرایط بهترین راهکار افزایش مصرف حباب هواساز بتن است.
-
انتقال و جابجایی
طبق برآوردهای انجام شده، حدود ۲% از حباب های تولید شده در حین انتقال از میکسر به محل بتن ریزی کاهش پیدا می کند. بسته به اینکه در چه زمانی انتقال انجام شود، میزان مخلوط شد و ارتعاش در حین انتقال چقدر بوده باشد، اسلامپ بتن چقدر باشد و مقدار آبی که افزوده می گردد و نوع اجزای تشکیل دهنده بتن بر روی کاهش حباب زایی تأثیرگذار است.
-
ارتعاش و لرزش بتن
ارتعاش و لرزش طولانی مدت بتن تأثیر شدیدی بر روی کاهش کارکرد حباب ساز بتن دارد بنابراین این دو رابطه عکس دارند. حتی شیوه ارتعاش و لرزش بتن هم مهم هستند و باید به گونه ای باشد که حباب های بزرگ غیر عمدی داخل مخلوط بتن را جدا کند.
-
اسلامپ
اسلامپ بتن اگر از حد معینی بیشتر شود، مقدار هوای درون آن کاهش می یابد چون حرکت دانه های بزرگتر فضای خالی ایجاد می کند که با دانه های کوچکتر پر شده و سبب بیرون رفتن حباب از مخلوط بتن می شود.
-
نوع پرداخت کاری
عملیات پرداخت مثل شمشه کشی، ماله کشی و غیره اگر به درستی انجام شوند تأثیر خاصی بر روی کاهش حباب سازی افزودنی های حباب ساز بتن ندارند. پرداخت بیش از اندازه هم میزان هوای درون بتن را کاهش می دهد.
انواع افزودنی های حباب ساز بتن
به طور کلی متداول ترین حباب ساز بتن در دو دسته مواد جامد و مایع قرار می گیرند که شیوه اثر آنها متفاوت است:
• حباب سازهای جامد بتن
این نوع افزودنی های حباب ساز بتن سبب افزایش دوام و ماندگاری بتن در برابر چرخه های پیوسته ذوب و یخ می شوند. این مواد جامد هوازای بتن متخلخل هستند که همان نقش حفرات هوا را دارند. گوی های پلاستیکی توخالی، آجرهای خرد شده، رس یا شیل منبسط از نمونه حباب سازهای جامد برای بتن هستند. این افزودنی ها چون در برابر اثرات افزودنی های مختلف، روش های پرداخت مثل ماله و شمشه کشی، مکمل های سیمانی و بتن مقاوم هستند در برخی پروژه های معماری نسبت به حباب سازهای مایع اولویت دارند.
• حباب سازهای محلول بتن
این نوع حباب سازهای بتن به سورفکتانت و یا فعال سازهای سطحی نیز معروف هستند و مولکول های دو قطبی می باشند. این نوع حباب سازها براساس نوع گروه قطبی خود به انواع آنیونی، کاتیونی، غیر یونی و آمفوتری تبدیل می شوند. براساس نمک های تشکیل دهنده نیز به انواع نمک های رزین چوب، پاک کننده های مصنوعی، نمک های لیگنین سولفوناته، نمک های اسیدهای نفت خام، نمک های مواد پروتئین دار، اسیدهای چرب و صمغی و نمک های آلی هیدروکربن های سولفوناته تقسیم بندی می شوند.
- رزین های طبیعی چوب
- اسیدهای چرب جانوری و گیاهی
- روغن های جانوری و گیاهی مثل روغن زیتون
- عوامل خیس کننده مثل ترکیبات آبی سولفوناته و نمک های قلیایی و سولفاته
- موادی مثل نمک های سدیمی اسیدهای سولفونیک پتروشیمی، هیدروژن پراکسید و پودر آلومینیوم
- رزین وینسول، Darex، N Tair، Airalon، Orvus، Teepol و petrosan
میزان مصرف حباب هواساز بتن
با توجه به کلیه مواردی که بیان شدند و همچنین اثراتی که مواد تشکیل دهنده بتن بر روی کارایی و عملکرد افزودنی های حباب ساز بتن دارند میزان مصرف این ماده افزودنی بسیار مهم است. به طور معمول مقدار توصیه شده بین ۰٫۲ تا ۰٫۵ درصد وزن سیمان مصرف شده است.
جمع بندی مطالب
علت استفاده مواد حباب زا در بتن برای افزایش مقاومت، پایداری، قوام و چسبندگی آن و همچنین مقاومت در برابر چرخه های پیوسته ذوب و یخ و سایر موارد است. علت حباب در بتن به شکل طبیعی به عوامل مختلفی وابسته است اما افزودنی های حباب زا به طور عمدی پایداری و تشکیل حباب را تسهیل و تسریع می کنند اما با افزودنی های گازساز کاملا متفاوت هستند. مکانیسم عملکرد و شیوه تأثیر و انواع آن را در این مقاله بررسی کردیم.
سؤالات متداول
مواد حباب ساز بتن چیست؟
به افزودنی هایی که سبب تولید و پایدارسازی حباب های ریز و میکرونی در ساختار بتن می شوند تا خصوصیات آن را بهبود ببخشند حباب ساز یا حباب هواساز بتن می گویند.
حباب ساز بتن چه مزایایی دارد؟
مزایا و کاربرد بتن حباب دار بسیار گسترده است اما به طور کلی جلوی متلاشی شدن در اثر چرخه های پیوسته ذوب و یخ، اثرات مواد شیمیایی مختلف و غیره را می گیرد تا بتن عملکرد بهتری داشته باشد.
انواع حباب ساز بتن چیست؟
حباب سازهای بتن به انواع مواد جامد، محلول در آب و متفرقه تقسیم بندی می شوند که در برخی شرایط، مواد جامد حباب ساز اولویت بیشتری دارند که ناشی از مقاومت بالاتر است.
چه مقدار باید از افزودنی حباب ساز به بتن اضافه کرد؟
معمولا بسته به ترکیبات تشکیل دهنده، شیوه اختلاط و سرعت آن و سایر موارد تعیین می گردد. با این حال عموما مقدار توصیه شده بین ۰٫۲ تا ۰٫۵% وزن سیمان مصرفی است.
بدون دیدگاه