اکثر  مواد قوام آور بر پایه رشته مولکولی پلیمرهای سنگین هستند که میل ترکیبی زیادی با آب دارند . با برهم کنش گر.ه اصلی از مولکول ها با آب و سطح ریزدانه ها ، مواد قوام یک ساختمان سه بعدی را در فاز مایع مخلوط تشکیل می دهند که لزجت و / یا تنش تسلیم خمیر سیمان را افزایش میدهد . مقاومت این ساختار سه بعدی رویبتن اثر گذاشته که باعث افزایش تنش تسلیم می شود .

برخی از مواد قوام آور بر پایه مواد غیر آلی از قبیل سیلیس کلوئیدی هستند که دارای ساختار آمورف (بی شکل ) ذرات کوچک نامحلول و غیر قابل انتشار میباشند که اگر چه بزرگتر از اندازه مولکول هستند اما به اندازه کافی کوچک هستند که بدون ته نشینی در آب معلق باقی بمانند با برهم کنش یونی بین سیلیس و کلسیم سیمان  یک ژل  سه بعدی ایجاد می شود که باعث افزایش لزجت و یا تنش تسلیم خمیر سیمان می شود سه بعدی به کنترل رئولوژی مخلوط کمک می کنند و باعث بهبود بخشیدن به توزیع یکنواخت و معلم بودن ذرات سنگدانه ها می شود مواد قوام آور را می توان بر طبق کنش فیزیکی شان در بتن به صورت زیر طبقه بندی کرد :

1 – گروه A

این گروه شامل پلیمرهای مصنوعی و طبیعی محلول در آب است که منجر به افزایش لزجت  آب اختلاط می شوند  گروه A  شامل اترهای سلولوزی نشاسته ژلاتینی اکسیدپلی اتیلن آلودگی نیز (نمک اسیدی که در سواحل آمریکا یافت می شود) ، کرجینن  (ماده کلویید ای که از جلبک دریایی قرمز خوراکی به دست می آید) ، پلی اکریلامید ، پلیمر های کربوکسی زینب و الکل پلی لینک می باشند.

2 – گروه B

لخته کنندهای آلی محلول در آّ ، که با تاثیر بر روی ذرات سیمان و افزایش لزجت از طریق افزایش جاذبه بین ذره ای به صورت جذب سطحی عمل می کنند . این مواد شامل استایرن دو پلیمره ( مایع روغنی که در تولید پلاستیک مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد ) با گروه کربوکسی ، پلی الکترولیت های مصنوعی و صمغ طبیعی می باشند.

3 – گروه c

امولسیونی از مواد آلی متنوع ، که منجر به افزایش جاذبه بین ذره ای شده و همچنین ذرات بسیار نرمی را در خمیر سیمان توزیع می کند . این گروه شامل موادی هستند که حاوی امولسیون آکرلیک و رس آبدار پراکنده شده هستند .

4 – گروه D

مواد غیر آلی با سطح مخصوص زیاد یا خصوصیت سطحی غیر معمول که ظرفیت نگه دارندگی آب در مخلوط را افزایش می دهند . این گروه شامل رس بسیار نرم ( بنتونیت) ، سیلیکای آذرین ، سیلیکا فوم تغلیظ شده ، پنبه نسوز آسیاب شده و سایر مواد الیافی می باشند .

5 – گروه E

مواد غیر آلی ریزدانه های خمیر ملات را افزایش می دهند و به این وسیله باعث افزایش تیکسوتروپی مخلوط می گردند مانند خاکستر بادی ، آهک هیدراته ، کائولن ، خاک سنگ و سایر مصالح پوزولانی خام .

ساختار اولیه مواد گروه A ، رشته بلندی از شش کربن زنجیره ای که زنجیرها از دو طرف متصل هستند می باشد . این گروه موادی با وزن مولکولی بالا هستند که لزجت را در محلول از طریق پیوند هیدروژنی افزایش می دهند . برخی از افزودنی های خاص که عناصر هیدروفوبیک قابل توجهی ندارند ( از قبیل پلی ساکاریدهایی با وزن مولکولی زیاد ) در برابر نمک و کاتیون مقاوم تر بوده ، در برابر تغییرات pH و دما پایدار بوده و کف ( حباب های ریز ) تولید نمی کنند . این ویژگی به پیوندهای درون ذره ای هیدروژن بین قسمت های اصلی و کناره های زنجیره و نبود واکنش در سطح مشترک هوا / آب نسبت داده می شود . عملکرد پلیمر ها در بتن را بر اساس خصوصیات زیر می توان تفکیک کرد.

1 – قابلیت افزایش لزجت در مقادیر مصرف کم

2 - کاهش ته نشینی دانه های مخلوط در وضعیت خمیری

3 - کنترل آب انداختگی

3 – تحمل مقادیر زیاد نمک

5  سازگاری با سایر افزودنی ها از قبیل مواد کاهنده آب و فوق روان کننده

6 – قابلیت ایجاد لزجت مناسب در سرعت برشی کم

7 – 3 نحوه عملکرد

عملکرد کلیه مواد قوام آور تغییر دادن خاصیت رئولوژی در خمیر سیمان است بتن تازه می تواند به صورت پایه ای توسط تنش تسلیم لزجت خمیری تعریف شود:

تنش تسلیم نیروی مورد نیاز برای حرکت را بیان می کنند تنش تسلیم به کارایی بتن تازه بستگی دارد و می توانند توسط آزمایش هایی نظیر اسلامپ ارزیابی شود .

1- لزجت خمیری مقاومت در مقابل جاری شدن ناشی از تنش های خارجی را بیان می کنند . لزجت 

توسط  اصطکاک داخلی ایجاد شده و سرعت جاری شدن بتن به لزجت  خمیری آن بستگی دارد.

 همانطور که در شکل 7-2 نشان داده شده است لزجت   خمیری در بتن خودتراکم را میتوان توسط اندازه گیری زمان T50  در هنگام آزمایش روانی اسلامپ یا توسط زمان جریان از قیف v شکل  ارزیابی کرد.

 ایجاد تعادل بین تنش تسلیم و لزجت  خمیری کلید اصلی دستیابی به خواص مناسب خود تراکمی در بتن است  مواد قوام آور  باعث تغییر خاصیت رئولوژی به تن از طریق افزایش لزجت  خمیری می شود از سوی دیگر معمولاً تا حدی باعث افزایش تنش تسلیم و کاهش روانی می شوند افزودنی هایی که تنش تسلیم را کاهش میدهند روان کننده نامیده می شوند که معمولاً همراه با مواد قوام آور برای بهینه کردن تنش تسلیم به کار می روند به عبارت دیگر استفاده از مواد اقوام آور باعث افزایش لزجت  روانی باید تنش تسلیم مخلوط بتن را با استفاده از مواد افزودنی روان کننده کاهش داد بنابراین مواد قوام آور یکی از  اعضای خانواده مواد افزودنی هستند که برای عملکردهای خاصی طراحی می شوند از قبیل :

1 - کاهش جداشدگی در بتن هایی بار روانی زیاد یا خود تراکم

2 - کاهش شسته شدن سیمان در بتن های زیر آب

3 - کاهش خطر جدا شدگی و آب انداختگی در به تنهای پمپ شونده

4 - جبران کردن دانه بندی ضعیف به خصوص کمبود ریز دانه ها در ماسه

5 - کاهش مقدار مواد پودری لازم در بتن خود تراکم

6 - کاهش آب انداختگی در بتن

7 - بهبود دادن مقاومت اولیه در بتن نیمه سخت شده

8 - بتن ریزی های حجیم ( زیرا از ایجاد حباب های هوا بر روی سطح بتن جلوگیری کرده و بدین وسیله نیاز به پرداخت زیاد   در سطح بتن را کاهش میدهد)

9 - برای تزریق گروت در مجراهای آرماتور بتن پیش تنیده

در صورت به کارگیری مواد قوام آور در بتون انتظار می رود که اثرات زیر مشاهده شود:

1 - خصوصیات چسبندگی قابلیت حرکت و خودت ترازی افزایش میابد

2 - زمان گیرش در بتن حاوی مواد قوا ما و بر پایه  سلولوز اتر  افزایش می آورد در بتن هایی که حاوی مواد قوام آور و آکریلیکی هستند زمان گیرش افزایش می یابد مگر زمانی که با فوق روان کننده ها ترکیب شوند.

3 – مقاومت در برابر جداشدگی هنگامی که بتن به داخل آب ( بوصورت سقوط آزاد ) ریخته می شود افزایش می یابد .

4 – با افزایش مقدار افزودنی مقدار pH و کدی آب کاهش می یابد .

5 – به دلیل قدرت نگهداری زیاد آب که این افزودنی ها در بتن به وجود می آورند به ندرت آب انداختگی به وجود می آید .

6 – برخی از افزودنی های گروه A ، B  و C  دارای خصوصیاتی ذاتی فعال سطحی یا سورفکتانت هستند که سبب کاهش کشش سطحی فاز آبی مخلوط می شوند .

سورفکتانت ها موادی هستند که به عنوان مواد افزودنی حبابساز در بتن به کار می روند . به این ترتیب مقدار افزودنی بیش از مقدار بهینه ممکن است منجر به ایجاد حباب هوای ناخواسته شود .

7 – مقدار اندکی کاهش مقاومت فشاری ، به خصوص در سنین اولیه در مخلوطهایی با مقدار سیمان متوسط حاصل می شود . مقدار کاهش مقاومت به مقدار افزودنی ، به مقدار هوای اضافی وارد شده در مخلوط ، به اسلامپ یا میزان روانی و همچنین میزان تاخیر افتادگی گیرش بستگی دارد.

8 – نوع افزودنی و میزان استفاده به نحوی که استفاده از مقدار آب بیشتر در مخلوط را ایجاب کند باعث افزایش جمع شدگی ناشی از خشک کردن خواهد شد .

در شکل 7 – 3 برای یتنی با نسبت آب به سیمان 45/0 مقدار آب شستگی برای 1،2،3 سقوط در دو حالت بتن شاهد و بتن حاوی مواد قوام آور نشان داده شده است . همانگونه که ملاحظه می شود با افزودن مواد قوام آور مقدار آب شستگی ( افت وزن بتن ) به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش یافته است .

 سازگاری با سایر افزودنی ای شیمیایی

از آنجاییکه بسیاری از مواد گروه A  ، B و C دارای خصوصیات ذاتی فعال سطحی یا سورفکتانت ، در هنگام استفاده از این مواد با سایر افزودنی ها از قبیل کاهنده های آب باید اثرات جانبی آنها بر روی ویژگیهای بتن خمیری و سخت شده مانند تاخیر زمان گیرش یا هوای اضافی  وارد شده در نظر گرفته شود . مولکول های  موادی با فعالیت سطحی کمتر برای جذب شدن بر روی ذرات سیمان با مواد فوق روان کننده رقابت می کنند به این دلیل میزان استفاده از مواد فوق روان کننده باید افزایش پیدا کند .

البته باید توجه داشت که اکثر مواد شیمیایی علاوه بر اثرات مورد نظر ، تاثیرات ثانویه نیز بر بتن بر جای می گذارند و مواد قوام آور نیز از این دسته مستثناء نیستند . اکثر مواد قوام آور اثر کمی هم روی خواص بتن در حالت تازه و سخت شده دارند اما اگر در مقدار زیاد استفاده شوند روی زمان گیرش و یا روی مقدار و پایداری حباب های هوای وارد شده اثر می گذارند . استفاده کنندگان از مواد قوام آور باید به برگه ی مشخصات ماده افزودنی که توسط کارخانه سازنده ارائه می شود ، مراجعه کنند تا اطلاعات خاص را در مورد مقدار مصرف پیشنهادی و اثرات این ماده افزودنی دیگر ویژگی های بتن را بیابند .

بتن پاششی و ملات ترمیمی پاششی در سالهای اخیر در ساخت و سازمهندسی اهمیت افزوده ای یافته است . یکی از ویژگی هایی که در بتن پاششی باید تامین شود حداقل ریخته پاش و بازگشت بتن از سطحی است که بتن بر روی آن پاشیده می شود . چسبندگی زیادی که با استفاده از مواد قوام آور به دست می آید به طور قابل ملاحظه ای باعث کاهش بازگشت می شود .لایه های ضخیم از ملات ترمیمی پاششی بدون مواد افزودنی تند گیر کننده ممکن است از شکم دادگی در سطوح عمودی آسیب ببیند . این مشکل می تواند با استفاده از الیاف ریز کاهش یابد اما با استفاده از مواد قوام آور بیشتر می توان به حل این مشکل کمک نمود.

بتن سبک

اغلب سنگدانه های سبک دارای خلل و فرج و جذب آب زیادتر از سنگدانه های معمولی هستند . این ویژگی سبب می شود آب به آسانی جذب شده و در نتیجه باعث کاهش آب مخلوط و کاهش کارایی بتن شود . پمپ کردن بتن سبک دانه اگر سنگدانه ها قبلا خیس نخورده باشند و اشباع نشده  باشند مشکلات دیگری را ظاهر می کند . فشار ناشی از پمپ شدن سبب داخل کردن آب در سنگدانه ها شده که سبب خشک شدن مخلوط و بسته شدن خطوط پمپ خواهد شد . مواد قوام آور می تواند این مشکل را با کاهش میزان آب قابل جذب مرتفع کند . علاوه بر آن استفاده از سنگدانه های نیمه اشباع در بتن سبک را امکان پذیر نماید . مواد قوام آور مزیت دیگری در بتن سبک نیز دارند و آن بهبود همگنی بتن است . چگالی کم سبک دانه ها باعث غوطه ور شدن آن ها در بتن هایی با کارایی زیاد می شود ، مواد قوام آور باعث افزایش لزجت خمیری شده و از غوطه ور شدن جلوگیری کرده و مخلوط را همگن نگه می دارد .

بتن نیمه خشک پیش ساخته

محصولات بتنی ساخته شده از بتن نیمه خشک به مقدار حداکثر محدود گردد . برقراری تعادل بین آب مورد نیاز برای مقاومت اولیه و آب مورد نیاز برای تراکم وهیدراتاسیون سخت امکان پذیر میشود . استفاده از مواد قوام آور باعث افزایش محدوده میزان بهینه آب مورد استفاده می شود.

بنابراین در صورت استفاده از مواد افزودنی قوام آور در بتن می توان بسیاری از مشکلات رایج در بتن های نوین را بهبود بخشید و یا به طور کامل رفع نمود . در جدول 7 -2 ، مشکلات رایج در انواع بتن های نوین و نحوه اثر گذاری ماده افزودنی قوام آور به طور خلاصه بیان شده است :

گروت ( دوغاب ) های پیش تنیده

خصوصیات آب انداختگی گروت این انتظار می رود که به علت ته نشینی سیمان های معلق در آب ، جدایی در گروت رخ دهد . بخصوص این مسئله در سازه های پیش تنیده که تفاوت فشار پیش تنیدگی سبب خروج آب از گروت و انتقال به فضای خالی بین لایه ها می شود ، وجود دارد . تراوش ذاتی رو به بالای آب منجر می شود که در مقطع اصلی ، رشته ها خالی از گروت شوند . بنا براین بسیار مهم است که گروت بتواند در برابر آب انداختگی مقاوم باشد و در هنگام حرکت از میان مسیر تاندون های پیش تنیدگی کارایی خود را حفظ کند.

فوق روان کننده های دارای پلیمر های برپایه آبی ، میتوانند به میزان قابل توجهی ویژگی نگه داشت آب را در گروت سیمان افزایش دهند . شکل 7-7 افت روانی گروت سیمان با نسبت آب به سیمان 4/0 که شامل مخلوطی از فوق روان کننده ها ، صمغ و سلولز با وزن مولکولی بالا می باشد را به وضوح نشان می دهد . استفاده از اینپلیمرها باعث می شود که آب انداختگی در حالت سکون کاهش یابد و میزان کل آب انداختگی مخلوط به 5/1 درصد کل آب اختلاط بتن محدود شود . بر حسب نوع ترکیب مواد قوام آور و فوق روان کننده های به کار رفته در گروت ، زمان گیرش ، مقدار هوا در وضعیت سخت شده و مقاومت ( هنگامی که گروت با مخلوط بدون مواد افزودنیمقایسه می شود ) اثرات متفاوتی را از خود نشان می دهد.

* مقدار آب انداختگی مشاهده شده در استوانه مردج 250 میلیمتری در 2 ساعت

** روسوب زیادی مشاهده شده است 

*** این کمیت با اعمال فشاری برابر 10 پوند بر اینچ مربع (95/68 کیلو پاسکال ) به مدت 10 دقیقه به منظور جایگیری گروت در یک کاغذ صافی اندازه گیری می شود .

**** درصد کاهش آب در کل مخلوط بتن

گروت ( دوغاب ) تزریقی

گروت تزریقی ایده آل به گروتی گفته میشود که در هنگام تزریق از لزجت کمی برخوردار باشد تا باعث تسهیل در نفوذ و نگه داشتن آب در هنگام عبور بر روی سطوح جاذب گردد و نیز ذرات سیمان را در هنگامی که تزریق قطع می شود نگه دارد . ترکیب مواد قوام آور و فوق روان کننده ها باعث تولید گروتی با پایایی بسیار خوب ، تسهیل لزجت در هنگام تزریق ، و به ظور مشخص سبب کاهش افت روانی می شود . مثالی از اثر ترکیب مواد افزودنی روی عملکرد گروت تزریقی در جدول 7-3 نشان داده شده است.

گروت ( دوغاب ) بتن پیش آکنده

بتن پیش آکنده به بتنی گفته میشود که ابتدا سنگدانه های درشت در قالب قرار داده میشود ، سپس در روش تولید ، نسبت سنگدانه های مورد استفاده در مخلوط و سیمان مورد نیاز متفاوت است . مقاومت فشاری متداول آن دارای مقادیری در محدوده 15 تا 50 مگاپاسگال است و عموما چگالی بیشتر از بتن معمولی دارد که در دامنه مقادیر 2275 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.در ابتدا بتن پیش آکنده به دلیل مقدار کم جمع شدگی آن در هنگام گیرش و نیاز به حداقل تجهیزات برای ترمیم سازه به کار میرفت . این بتن در کاربردهای بسیاری از قبیل بتن زیر آب ، سازه های بتن حجیم ( بدون آرماتور ) مرمت پوشش تونل ها ، شالوده های خاص باز سازی رویه سد ها ،تعمیر اسکله ها ، سر ریزها و استفاده از سنگدانه هایی با چگالی زیاد در سازه های عمودی و با ارتفاع زیاد است و به آسانی می توان آن را برای بتن زیر آب همانند اجرای بتن بر روی خشکی ، جهت تولید قطعات ضخیم و لاغر به کاربرد .

کیفیت بتن پیش آکنده به کیفیت مخلوط گروت مورد استفاده بستگی دارد و لازم است که این گروت چسبنده و کارا باشد و مقاومت کافی و مورد نظر را در حالت سخت شده تامین کند . مخلوط گروت معمولا شامل سیمان ، ماسه ( با نسبت یک ششم وزنی ) ، مکمل مواد سیمانی ( خاکستر بادی ، دوده سیلیس و سرباره ) آب و مواد قوام آور می باشد . خاکستر بادی و سرباره برای نفوذ ناپذیری ، مقاومت نهایی زیادتر و مقاومت در برابر سایش ( فرسودگی ) کمک می کنند.

گروت ( دوغاب ) برای چاه های نفت

 گروت سیمان با روانی  زیاد با ویژگی نگهدارندگی آب را می توان در گروت پر  کننده فضای بین سازند و لوله های فلزی در ساختمان چاه های نفت به کار برد  این گروت باید دارای روانی زیاد بوده تا از ایجاد  اصطکاک اضافی در حین بتن ریزی جلوگیری کرده و از طرفی  نباید آب را در چاه به دست در نتیجه باید لزجت  برشی کمی داشته باشد تا مانع از آب انداختگی و ته  نشینی شود. آب به سیمان مورد استفاده این نوع بهتون در محدوده 0/38 تا 0/6 ترکیب مواد قوام آورد و فوق روان کننده ها سبب کاهش فشار ناشی از  اصطکاک حس کردند آب آزاد و جلوگیری از ته نشینی می شوند زمانی که گروت اجرا شود فشار هیدرواستاتیک ستون های سیمانی تنها عامل جلوگیری از داخل شدن سیال و گاز از سوراخ  های چاه است . ته نشینی ذرات باعث کاهش چگالی گروه شده و در نتیجه سبب کاهش فشار هیدرو استاتیک می شود بنابراین جلوگیری از ته نشینی گروه سیمان خمیری بسیار حائز اهمیت است.

7-7 نحوه استفاده از مواد قوام آور

بیشتر مواد قوام آور به صورت مخلوط پودری یا به صورت محلول مایع (با مشخص بودن درصد مواد جامد افزودنی) توزیع می شوند در صورت استفاده از محلول مایع مقدار مورد نیاز راحت تر مورد استفاده قرار گرفته و دقت در اندازه گیری آن افزایش میابد مقدار مصرف ماده  قوام آور به عملکرد مورد انتظار بستگی دارد ولی معمولاً در دامنه 0/1 تا 1/5 درصد بر اساس وزن سیمان تغییر می کنند هرچند در موارد خاص میزان مصرف می تواند متفاوت باشد. افزایش لزجت  آب مخلوط منجر به تیکسوتروپی بیشتر بتن شده و مقاومت در برابر جداشدگی را بهبود خواهد بخشید مقدار افزودنی برای گروههای A و B و C دامنه اى از 1 تا 1/5 درصد از وزن آب در داخل مخلوط خواهند داشت و معمولاً در ترکیب با فوق روان کننده ها به کار میروندمیزان غلظت ایجاد شده به مقدار افزودنی و وزن مولکولی جزء اصلی بستگی دارد مواد افزودنی گروه D و E به واسطه خاصیت پرکننده که دارند ساختار تخلخل بتن را تغییر می دهند.نوع پلیمر های محلول در آب که به منظور افزایش غلظت گروپ سیمان ملات و بتن استفاده می شود در جدول 7-4 نشان داده شده است هرچند بسیاری از پلیمرهای که در جدول 7-4 نشان داده شده است را میتوان برای افزایش لزجت  آب مخلوط نیز به کار برد اما از طرفی همه پلیمر های شبه  پلاستیک با سیستم سیمان سازگار نیستند تنها تعداد کمی از آنها را می توان بدون تداخل با مواد افزودنی کاهنده آب و فوق روان کننده ها برای تولید بتنی با میزان چسبندگی کافی و در عین حال حفظ روانی آن به کار برد.

جدول 7-4 انواع پلیمر ها ی محلول در آب

مقادیر مورد استفاده

دامنه مقادیر افزودنی مورد استفاده در پنج گروهی که در قسمت 7-2 توضیح داده شده مطابق زیر است :

گروه A : 2/0 تا 5/0 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان
گروه B : 01/0 تا 1/0 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان
گروه C : 1/0 تا 5/1 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان
گروه D و E 1 تا 25 درصد مواد جامد بر مبنای وزن سیمان
به دلیل اینکه مقدارمواد افزودنی مورد نیاز نسبتا کم است در هنگام توزین مصالح باید دقت نمود چه میزان افزودنی استفاده شده به درستی توزین گردد باید از تجهیزات خود کار مناسب برای پخش کردند و توزیع یکنواخت مواد افزودنی مایع استفاده گردد برای توزین پودرها می توان از پیمانه های با حجم از قبل تنظیم شده استفاده نمود مواد پودری را بر اساس وزن سیمان توزین  نمود محلول های مایع مواد قوام آور مستقیم به مخلوط کن بتن اضافه می شوند.

نحوه اختلاط

در هنگام تولید بتن مواد قوام آور را بعد از اضافه کردن دانه ها در مخلوط کن و پس از اینکه سیکل کوتاهی از فرآیند مخلوط شدن پس از اضافه کردن سیمان طی شده باشد به مخلوط می افزایند بهترین جامع بودن مواد قوام آور به دلیل تمایل آنها به شناور شدن بر روی آب مخلوط مدت زمان اختلاط باید بیشتر شود تا به طور کامل از توزیع یکنواخت مواد قوام آور مطمئن شد در مراحل اولیه اختلاط  خوشگل و کارایی کمی دارد به تدریج که اختلاط ادامه می آورد پلیمرها در آب حل شده و کارایی مخلوط افزایش میابد پیشنهاد می شود که در مراحل اولیه اختلاف محدود و کنترل شده باشد مساله ای نظیر اکسید پلی اتن سلولز اتر  سایر پلی الکترولیت های مصنوعی نمی گیرد و در صورتی که در تماس با قرار گیرند تمایل دارند که توده هایی ایجاد کنند که معمولاً سخت تر در آخر می گردند برای اطمینان حاصل کردن از پخش شدن یکنواخت این مواد در بتن بهتر است که پیش از اضافه شدن به مخلوط در آب حل شده باشند. در مورد اکسید پلی اتیلن پخش کردن تدریجی پول در مقادیر زیاد آبی که شامل کنیم ایزوپروپانول باشد و نیز هم زدن مخلوط می توانند از تشکیل توده جلوگیری کنند همچنین امولسیون حاصله  هنگامی که در دمای انجماد قرار می گیرد ممکن است تشکیل توده دهند این مساله باید تحت شرایط خشک و دمای طبیعی (20 الی 22 درجه سانتیگراد )نگهداری شوند.

مشکلات احتمالی استفاده از مواد قوام آور

هنگامی که مشکلی در رابطه با بتن در محل کار پیش می آیند باید طرح اختلاط کلی و کیفیت  اجزای سازنده امتحان شوند تا اطمینان حاصل شود که برای کاربرد موردنظر مناسب می باشند. بیشتر مواد قوام آور برای کاربرد خاص هستند بنابراین انتخاب مناسب با آن همچون استفاده از مقدار بهینه مهم است بیشتر مواد قوام آوردن مقادیر کم با اثرات کم روی سایر خواص بتن استفاده می شوند. هرچند که استفاده از مقادیر زیاد بر روی چسبندگی اثر گذاشته و باعث افزایش میزان هوای وارد شده می شود برگه مشخصات فنی محصول ارائه شده توسط کارخانه باید شامل راهنمایی در مورد تاثیرات ثانویه محصول باشد استفاده از مواد خام آور بیشتر یا کمتر نسبت به مقدار بهینه ممکن است باعث تاثیرات منفی شود استفاده از مقادیر بیشتر از مقدار بهینه مشکلات زیر را در پی خواهد داشت.

1 - کاهش کارآئی اولیه

2 – دیرگیری

3 – افزایش حباب های هوا

4 – دشواری در تمیز کردن تجهیزات مورد استفاده

استفاده از مقادیر کمتر از مقدار بهینه سبب ایجاد مشکلاتی به شرح ذیر خواهدشد:

1- شسته شدن بیش از حد در بتن زیر آب

2- عدم رفع مشکل آب انداختگی و جداشدگی

3- لزجت کم ، عدم چسبندگی کلفی

مواد قوام آور سبب کاهش روانی مخلوط بتنی می شوند. باید توجه داشت که برای رفع مشکل کاهش روانی نباید به مخلوط بتنی آب اضافه کرد. زیرا این عمل نسبت به آب به سیمان مخلوط تغییر داده و سبب ایجاد مشکلات دیگری نظیر کاهش مقاومت بتن و آب انداختگی می شود. برای رفع این مشکل باید از مواد افزودنی استفاده کرد. اضافه کردن فوق روان کننده ممکن است در غلبه بر کاهش کارایی ناشی از استفاده از مواد قوام آور لازم باشد. مواد قوام آور سبب کاهش روانی مخلوط بتنی می شوند.

مواد افزودنی آب بند و نم بند ، همان طور که از نام آن ها بر می آید موادی هستند که مانع از نفوذ رطوبت به داخل بتن می شوند و یا انتقال آب به داخل بتن را محدود میکنند نامگذاری مواد افزودنی آب بند و نم  بند بر مبنای نحوه عملکرد آنها در بتن انجام میشود مواد افزودنی آب بند بند مواد اطلاق می شود که نفوذپذیری بتن را کاهش داده و حرکت آزاد آب را در داخل بتن محدود می کنند این مواد در مواقعی کاربرد دارند که بهتون تحت اثر فشار آب قرار دارد از سوی دیگر مواد افزودنی نم بند  موادی دافع آب بوده که تر شدن  بتن را که معمولا به واسطه نفوذ منابع مویینه آب ایجاد می شود کاهش می دهند این مواد آمده اند در حالتی که آب با فشار کم بهسطوح بتنی اعمال می شود مانند خیس شدن سرتون به واسطه بارش باران به کار می رود

مواد افزودنی نم بند  و مواد افزودنی آب بند را می توان در گروه های زیر بر مبنای مشخصات فیزیکی و شیمیایی آنها در گروه های زیر طبقه بندی کرد.

1 - مواد دافع شامل صابون و اسیدهای چرب که با هیدرات سیمان واکنش می دهند

 2- در جامعه بسیار ریز خنثی که به عنوان مصالح پرکننده تخلخل بتن استفاده می شود بدون آنکه در فرایند هیدراتاسیون سیمان شرکت کنند

1- ذرات جامد بسیار ریزی که با مواد حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش شیمیایی انجام می دهند.

 مواد افزودنی دسته اول عمده چند خاصیت نم بند دارند در حالیکه افزودنی های دست دوم و سوم برای کاهش نفوذپذیری بتن به کار می روند  بنابراین خاصیت آب بندی از خود نشان می دهند همچنین با استفاده مواد افزودنی کاهنده آب نسبت آب به سیمان بتن کاهش یافته و در نتیجه نفوذ پذیری بتن کاهش می آورد .بنابراین در صورت استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب به طور غیرمستقیم نفوذ پذیری بتن به دنبال آن دوام بتن به خصوص در برابر چرخه ذوب و یخ افزایش میابد.

ساختار شیمیایی

مواد افزودنی که در زیرگروه شماره 1 قرار می گیرند به طور عمده شامل نمک های کلسیم یا آمونیاک از اسیدهای چرب می باشد مواد افزودنی که بر پایه اسیدهای چرب مایع 

از جمله الیک کاپریلیک و کاپریک هستند به عنوان اجزای اصلی در مواد افزودنی بر پایه اسیدهای چرب به کار میرود نمونه ای از ترکیبات این دسته از مواد افزودنی در جدول 8-1 آورده شده است.

این مواد به صورت مستقیم و بدون نیاز به محدود کردن و افزودن به مقدار آب معلم به مخلوط بتن ای افزوده می شود استار ایکس اسید که ای گروه به طور گسترده استفاده می شود را می توان مستقیما به صورت پودر به مخلوط افزوده  یا در مرحله پیش آمیختند با مصالح پرکننده مانند تالک یا سیلیس به منظور پراکندگی بیشتر در مخلوط بستنی مخلوط کرده یا به صورت امولسیون به همراه آب به کار برد از سوی دیگر بوتیل استیرات  به صورت املوسیون  همراه اب به منظور دستیابی  به پراکندگی بهتر در مخلوط بتن مورد استفاده قرار می گیرد زیرا این ماده در مقایسه با استاریک  اسید واکنش آهسته تری با مواد هیدراته مخلوط می دهد در صورت استفاده از مواد افزودنی برپایه بوتیل استیرات مقدار کمتری نسبت به مواد افزودنی برپایه استاریک اسید  به منظور دستیابی به نتیجه یکسان نیاز است چربی برخی از انواع حیوانات و گیاهان نیز می توانند در این دسته به منظور نم بند  مورد استفاده قرار بگیرد .  این دسته از مواد را هم میتوان هم به صورت امولسیون یا به صورت خمیر به کار برد.

ترکیبات نوع رایج از این مواد در جدول 8-2 نشان داده شده است . این چربی می تواند گریس سفید پیه نهنگ یا روغن سویا باشد .هرچند که اسفاده از این مواد سبب تولید بتنی آب گریز می شود اما از سوی دیگر اثرات متفاوتی روی مقاومت فشاری آن خواهد داشت . امولسیون موم که در این دسته قرار می گیرد ، در اثر حرارت دادن موم تا نقطه ذوب 57-60 درجه سانتی گراد به دست می آید و با عامل امولسیون کننده استفاده می شود که در صورت تماس با محیط قلیایی بتن یک لایه فیر قطبی ایجاد می کند.به طور کلی این دسته از مواد آب بند ، باعث ایجاد لایه ای دافع آب داخل خلل و فرج بتن شده اما این منافذ را مسدود نمی کند . این گروه به طور عمده در مواردی است که هدف استفاده از مواد آب بند جلوگیری از نفوذ آب در منافط موئینه و ورود یون کلر به داخل بتن در شرایطی که بتن تحت فشار هیدرواستاتیک قرار ندارد ، می باشد . در شکل 8-2 و 8-3 این ویژگی نشان داده شده است.

ذرات جامد بسیار ریز می تواند در دو نوع خنثی یا واکنش دهنده به هیدارت سیمان به کار رود . مواد واکنش دهنده با هیدارت سیمان شامل سیلیکات ، خاکستر نرم کوره و پوزولان هایی نظیر خاکستر بادی یا خاک های دیاتومه ای می باشند . ذرات جامد بسیار ریز خنثی شامل گل رختشوی ، تالک ، بتونیت و دیگر پودر های سیلیسی هستند . این نوع از مواد افزودنی آب بند به خصوص مواد برپایه کلسیم و آلومینوم استریت به طور گسترده در صنعت تولید سیمان به کار می رود . کلسیم استریت ها را می توان با آسیاب کردن استاریک اسید با آهک یا سیمان تولید کرد . با این روش ماده ای به دست می آید که دارای 10-30 درصد کلسیم استریت است.

بنابر این این دسته از مواد آب بند  به عنوان چگال کننده عمل کرده و به طور فیزیکی راه های نفوذ آب به داخل منافذ و خلال و فرج بتن  را محدود میکنند سدیم متیل  سیلیکنات  به مقدار محدود   به منظور بازسازی رویه  پل ها در آمریکا و نیز به طور گسترده قابل توجهی کاهش میدهد نخست وزیری را نیز کاهش داده و در زن سبب کاهش مقاومت نمی شود.

نحوه عملکرد

سیمان پورتلند سخت شده بسته به نسبت آب به سیمان اولیه و میزان هیدراته شدن سیمان شامل منافذ و مویینگی در این منابع حرکت می کنند( شکل -8 -5 -الف)مواد افزودنی آب بند و یا نم بند در مواردی که سازه بتنی در معرض رطوبت نمک آب های نمک دار  یا فشار هیدرواستاتیک آب قرار دارد استفاده می شود همچنین جلوگیری از مشکلات مربوط به حرکت آب داخل بتن مانند  تخریب ناشی از چرخه ذوب و یخ خوردگی کربناتاسیون و شور زندگی با استفاده از مواد افزودنی کاهنده نخست وزیری صورت می گیرد

 این حقیقت وجود دارد که با استفاده از مواد افزودنی آب بند  و یا نم بند ،  سطح بتن در سطوح داخلی منافذ با لایه ای از مولکول های استان اسید و دیگر اسید های چرب( شکل 8-5- ب)  و یا ذراتی از موم ها ویا قیر  روکش می شود نتیجه در هر دو حالت ایجاد سطحی شده و سبب افزایش زاویه تماس در برخورد آب با آن می گردد استفاده از هر یک از گروههای مواد افزودنی آب بند  شرایط بهره برداری سازه بتنی بستگی دارد در صورتیکه سازه بتنی تحت فشار استاتیک آب قرار نداشته باشد و عامل اصلی نفوذ آب به داخل بتن از راه منافذ موئینه  باشد از مواد افزودنی دافع آب  و در سایر موارد از مواد افزودنی مانند ذرات پرکننده خوانسار و ذرات جامد بسیار ریز  که با مواد حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش شیمیایی انجام می دهند استفاده می شود.

در چه خوری در صورت استفاده از مواد افزودنی آب بند بر پایه مواد شیمیایی دافع آب  بتن قادر خواهد بود که در برابر  نفوذ آب ناشی از فشار آب هیدرو استاتیک هست تا تا چندین مقاومت کنند اما در عمل به دلیل اینکه مواد افزودنی کلیه منابع را به طور کامل و یکنواخت پوشش نمی دهند و از طرف دیگر وجود منافذ بزرگ در به طور اجتناب ناپذیر است به تنها می توانند در برابر فشار آبی پی استاتیک در حدود چند سانتیمتر مقاومت کنند و در فشار آب زیاد هستند نفوذ آب رخ خواهد داد.

افزایش زاویه تماس به واسطه استفاده از مواد افزودنی نم بندباعث می شود فشار لازم برای نفوذ  آب به داخل سر مثبت باشد در نتیجه بالا رفتن آب در منافذ مویینه  ناچیز خواهد بود اگر چه در عمل به خاطر پوشش نادرست ممکن است مقداری رطوبت داخل شود البته این مقدار در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی آب بند قابل چشم پوشی است در عمل سطوح بتنی در شرایطی که به طور طولانی مدت در معرض باران و باد قرار بگیرند به دلیل نقص در پوشش آبگریز و نیز حضور حفرات بزرگ  با قطر تا حدود یک میلیون متر که به دلیل تراکم ناقص یا طبیعت بتن در فرم بلوک به وجود می آیند جذب رطوبت رخ می دهد.

افزایش زاویه تماس به واسطه استفاده از مواد افزودنی نم بند بتعث می شود فشار لازم برای نفوذ آب به داخل سطح مثبت می باشد. در نتیجه بالا رفتن آب در منافذ موئینه ناچیز خواهد بود. اگرچه در عمل به خاطر پوشش ناقص ممکن است مقداری رطوبت داخل شود.

تاثیر در بتن

مواد افزودنی آب بند به گونه ای فرمول بندی شدند حداقل اثر را بر روی بتن در حال پلاستیک داشته باشد استفاده از مواد افزودنی آب بندی که فقط بر پایه استیریت آلومینیومی و یا  کلسیمی   اخطاری که اسید در حالت جامد و یا امولسیون قیر و رزینهای هیدروکربن هستند هیچ اثری بر روی حالت پلاستیک بتن در خصوص مقدار هوا کارپذیری و پارامترهای طراحی مخلوط ندارند در صورت استفاده از  امولوسیونهای  موی به دلیل اثر روغنی ذرات بسیار ریز موی و نوع امولسیون کننده ای که به کار رفته است افزایش مقدار هوا در دام 4-5 % شده و در نتیجه ممکن است بر خاصیت فاز پلاستیک بتن اثر گذارند.همچنین استفاده از این دسته از مواد افزودنی در بتن باعث ایجاد تغییراتی در مشخصات بتن تازه که با توجه به پایه شیمیایی به کار رفته برای آنها  اثرات متفاوت خواهند بود در ادامه به بررسی این اثرات پرداخت خواهد شد.

اثر استفاده از مواد افزودنی آب بند بر بتن تازه

بسیاری از اثرات این مواد افزودنی با مواد افزودنی کاهنده آب و مواد حباب ساز مشترک است با این حال برخی از تاثیرات این مواد بر روی خمیر سیمان به شرح زیر می باشد.

آب انداختگی بتن تازه : بنتونیت  و اما لوسیون های مومی  سبب کاهش چشمگیری در نرخ آب انداختگی و میزان آب انداختگی می شود در شکل نتایج استفاده از این ماده افزودنی در مقایسه با بنتونیت و کائولن آورده شده است هرچند استفاده از امام صیانت مامی به اندازه استفاده از بنتونیت موثر نمی باشد اما از نظر اقتصادی به صرفه تر است.

فرآیند هیداراتاسیون : افزودن مواد افزودنی برپایه کاپریلیک کاپری یا استاریک اسید  و یا عمل و سینه های مومی اثری بر روی مشخصات گیره محصولات هیدراتاسیون سیمان ندارد هرچند که اسیدهای چرب غیر اشباع بر روی هیدراتاسیون تری کلسیم سیلیکات (C3S )  اثر ندارد .  اثر قابل توجهی بر روی واکنش مونوسولفات و اترینگایت دارد این پدیده در آزمایش گرماسنجی هم دما در شکل نشان داده شده است.

در اردیبهشت ماه سال جاری 1395 مجموعه تست های غیر مخرب بتن و التراسونیک بر روی سازه های بتنی مجتمع تفریحی -مسکونی کلاه فرنگی واقع در شهرستان بومهن بوسیله آزمایشگاه کلینیک بتن ایران صورت پذیرفت و نتایج آن در اختیار کارفرما قرار گرفت.

در اردیبهشت ماه سال جاری و به دنبال توافقنامه همکاری کلینیک بتن ایران با واحد تعمیرات شرکت ایرانسل،سازه های بتنی و فنداسیون مجموعه دکل های مخابراتیشرکت ایرانسل در استان اصفهان به روش غیر مخرب ،شامل تست اسکن بتن و آزمون التراسونیک بتن،از لحاظ کیفیت ،عمق ترک و مقاومت فشاری مورد بررسی قرار گرفت.نتایج گزارش به واحد تعمیرات شرکت ایرانسل و شرکت مخابراتی هواوی-HUAWEI- ارائه گردید

ـ انواع سیمان

به طور کلی سیمانهای ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم می‌شوند. در قدیم ، قیر، گچ و آهک قسمت عمده سیمانهای غیر پرتلند را تشکیل می‌داد. لکن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمانهای غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفته‌اند .مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پاره‌ای مشکلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم دارند.

2ـ8 ـ انواع سیمان پرتلند بر مبنای استاندارد ایران

در استاندارد ایران ـ که بر مبنای استاندارد ASTM تدوین شده ـ سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم می‌شود که عبارتند از :

تیپ 1ـ سیمان پرتلند معمولی

تیپ 2ـ سیمان پرتلند اصلاح شده .

تیپ3ـ سیمان پرتلند زود سخت شونده .

تیپ 4ـ سیمان پرتلند با حرارت کم .

تیپ 5ـ سیمان پرتلند ضد سولفات .

تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت کوره می‌باشد.

2ـ8 ـ1ـ سیمان پرتلند تیپ 1

همانطور که از نام سیمان پیداست، به طور معمول در کارها از این نوع سیمان استفاده می‌شود؛ مگر اینکه ویژگی خاصی مدنظر قرار گیرد. در استاندارد ایران سیمان تیپ 1 به سه دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از : 325-1 ، 425-1، 525-1. این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت 28 روزه نمونه‌های سیمانی است:

حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 325ـ1، 325 kg/cm3یا ,32.5Mpaاست.

2ـ8 ـ2ـ سیمان پرتلند تیپ 2

با اصطلاحاتی که در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته ، درصد C3A در آن به حداکثر 8% محدود شده است. این امر با کاستن از میزان خاک رس در مواد اولیه امکانپذیر است. چرا که C3A حاوی اکسید آلومینیوم ( Al2O3) است که این اکسید در خاک رس وجود دارد. لذا جهت کاهش باید از میزان خاک رس کاست.

کم شدن C3A باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان (و بتن) در برابر حمله سولفاتهاست . زیرا همانطور که در بخش 2ـ5 گفتیم، C3A در مجاورت آب با سولفاتها ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت به وجود می‌آورد که در اثر جذب آب متورم می‌شود و ایجاد ترک می‌کند (به این پدیده حمله سولفاتها گویند).

2ـ8ـ3ـ سیمان پرتلند تیپ 3

زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه سیمان پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد می‌شود؛ به گونه‌ای که در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ 1 می‌رسد. یادآوری می‌‌کنیم که سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد.مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع که با مفهوم کسب مقاومت سریع متفاوت است. در این نوع سیمان، کسب مقاومت سریع با آزاد شدن گرمای هیدراتاسیون زیادی همراه است و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد. زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط می‌شود و در همان حال گیرش حاصل می‌کند. اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت کشش قرار می‌دهد و باعث ایجاد ترکهایی در آن می‌شود. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو کار انجام می‌شود:

1ـ میزان C3S در سیمان را افزایش می‌دهند. همانطور که در بخش 2ـ5 متذکر شدیم، C3S وظیفه تامین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.

2ـ در آسیاب نهایی آن را نرمتر از سیمان پرتلند معمولی می‌کنند (حدود3200cm2/gr).

در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان می‌توان از سیمان پرتلند معمولی 525-1 بهره جست.

امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه می‌کنند و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست می‌آورند. در مصرف این نوع سیمانها باید دقت داشت که دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.

2ـ 8ـ4ـ سیمان پرتلند تیپ 4

در این نوع سیمان از طریق کم کردن میزان C3A C3S ،حرارت هیدراتاسیون را تا حد زیادی کاسته‌اند و از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده می‌کنند. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا کم است و سعی می‌شود از سیمانهای جایگزین (همچون تیپ 5) استفاده شود.

در اینجا مناسب است بگوییم جهت کاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد که عبارتند از :

پیش سردکن: در این روش بجای آب از پودر یخ استفاده می‌شود . همچنین سعی بر آنست که سنگدانه‌ها حتی المقدور خنک باشند. بدین جهت شن و ماسه را از درون تونلهای خنک کننده عبور می‌دهند. به موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امکان می‌کاهند. پس سردکن : در این روش ، لوله‌های مسی یا گلوانیزهمناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار می‌دهند و هنگام بتن ریزی و در طول زمان عمل‌آوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور می‌دهند. این لوله‌ها در بتن مدفون شده ، در آن باقی می‌ماند.

2ـ8 ـ5ـ سیمان پرتلند تیپ 5

در این نوع سیمان ـ که با هدف استفاده در جاهایی که در معرض حملات سولفاتی است ساخته می‌شود ـ درصد C3A به حداکثر 5% محدود شده است. از آنجا که حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار کمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، می‌توان از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد.

تذکر این نکته ضروری است که سرعت کسب مقاومت این نوع سیمان کمتر از تیپ 1 است؛ به طوری که در 28 روز، حدود 91% مقاومت 28 روزه سیمان تیپ 1 را بدست می‌آورد. لذا در برخی آیین‌نامه‌ها مقاومت 42 روزه این نوع سیمان به جای مقاومت 28 روزه آن لحاظ می‌شود.

2ـ9ـ بحثی پیرامون حملات سولفاتها

تا مدتها پس از بکارگیری سیمان پرتلند معمولی در بتن، در برخی مناطق بتن کم کم سفید شده ، پودر می‌شد و می‌ریخت. این معنا توسط یک مهندس سوئدی به نام شلتون کشف شد. شلتون نشان داد در مناطقی که مواد سولفاتی وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C3A ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت یا اترینگات به وجود می‌آورند . این ماده جدید در اثر جذب آب متورم و باعث ایجاد ترک در بتن می‌شود که به این روند، حملات سولفاتها گویند. برمبنای این کشف، کاهش میزان C3A در سیمان و تولید سیمانهایی چون سیمان پرتلند تیپ 5 به عنوان راه حل مقابله با حملات سولفاتها ارائه شد. در روند حملات سولفاتها، نکته مهم آنست که تخریب بتن در اثر پدیده شیمیایی ترکیب سولفات C3A نیست؛ بلکه به علت پدیده فیزیکی انبساط اترنژیت در اثر جذب آب است! بعدها مشخص شد که سولفاتها علاوه بر ترکیب با C3A ، به Ca(OH)2 نیز حمله کرده، در ترکیب با آن تولید سنگ گچ می‌کنند که این محصول هم در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط می‌شود و در بتن ایجاد ترک می‌کند. از طرفی دیده می‌شد که استفاده از سیمان ضد سولفات(تیپ 5) در مناطقی نظیر حاشیه خلیج فارس ـ که مواد سولفاتی به وفور وجود دارد ـ بر خلاف انتظار جوابگو نبوده، بتن تخریب می‌شود که نمونه این پدیده درتیرهای برق مشهود بود. با بررسیهای دقیقتر مشخص شد این تخریب در اثر حمله کلریدهاست نه سولفاتها؛ بدین شرح که با کاهش میزان ، در کنار افزایش مقاومت در برابر سولفاتها، نفوذپذیری نیز زیاد می‌شود و کلریدها راحت‌تر به داخل بتن راه می‌یابند. کلریدها به میلگرد حمله می‌کنند و در آنها خوردگی به وجود می‌آورند که در نهایت منجر به تخریب بتن می‌شود و از آنجا که در مناطق حاشیه خلیج فارس کلریدها نیز به میزان زیاد در محیط وجود دارند، این مشکل ظهور می‌کرد. جهت رفع این معضل، پیشنهاد شد در این مناطق از سیمانهایی استفاده شود که درصد C3A در آنها از 8% کمتر باشد؛ ولی کمتر از 5% نشود. که هم در برابر سولفاتها مقاومت کند و هم قابلیت نفوذ زیادی نداشته باشد. به طور کلی چنین نیست که هر جا مساله وجود سولفاتها در محیط مطرح باشد، از سیمان تیپ 5 استفاده شود . نوع سیمان مناسب در ارتباط با مقدار سولفات محیط مطابق جدول 2ـ1 می‌باشد. همچنین در مقابله با حملات سولفاتها ، علاوه بر انتخاب سیمان مناسب، باید به نکات دیگری نیز توجه داشت که در پدیده بسیار موثرند:

1ـسولفاتها تنها در حالت محلول قادر به حمله به بتن هستند. لذا یکی از راه‌های مقابله با حملات سولفاتها دور نگاهداشتن بتن از رطوبت است. نمونه این عملیات قلوه چینی پیرامون پی ساختمانها جهت جلوگیری از نفوذ آب به پی است. همچنین در ساخت بتن نباید از آب دارای سولفاتها استفاده کرد.

2ـ تر و خشک شدن متناوب ، حملات سولفاتها را تشدید می‌کند. این پدیده به ویژه در سازه‌های بتنی کنار دریا که تحت تاثیر جذر و مد هستند مشاهده می‌شود. 3ـ از آنجا که هر چه میزان آب به سیمان (W/C) در بتن بیشتر باشد، نفوذپذیری و پیرو آن حملات سولفاتها و کلریدها بیشتر است، حتی‌المقدور باید مقدار آب را تا حد امکان کاست و به جای آن از مواد روان کننده استفاده کرد.

جدول 2ـ1 : نوع سیمان مناسب در ارتباط با میزان سولفات محیط

اصولاً بتن در معرض دو گانه حمله است:

1ـ حمله داخلی .

2ـ حمله خارجی.

در حمله داخلی، مواد مخرب با مواد اولیه وارد بتن می‌شوند و گریزی از حضور آنان نیست. مثلاً سولفات از طریق سنگ گچ موجود وارد بتن می‌شود. ممکن است آب مصرفی خود دارای مواد واکنش‌زا باشد و … . تنها راه مقابله با این حملات، دقت در انتخاب مواد اولیه و خشک نگه داشتن بتن حاصله است. اینگونه حملات طی سالیان طولانی و آهسته آهسته ظاهر می‌شوند. در حمله خارجی، مواد مخرب از خارج به درون بتن نفوذ کرده، آن را تحت تاثیر قرار می‌دهند. مانند حمله کلریدها در خلیج فارس. این گونه حملات طی مدت زمان بسیار کوتاه تری (بین 6 ماه تا یک سال) ظهور می‌کنند و راه‌های مقابله با آن قبلاً شرح داده شد.

2ـ10ـ دیگر انواع سیمانهای پرتلند

2ـ10ـ1ـ سیمانهای پرتلند پزولانی

پزولانها مواد سیلیسی یا سیلیس آلومیناتی هستند که خود قابلیت چسبندگی ندارند؛ اما به صورت پودر در کنار رطوبت با آهک ترکیب می‌شوند و ترکیبات سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که خاصیت چسبندگی دارند. در تهیه سیمانهای پرتلند پزولانی، درصد مشخصی از مواد پزولانی را به سیمان پرتلند می‌افزایند و با سیمان حاصل، خواص جدیدی را تامین می‌کنند. یکی از مهمترین خواص این سیمانها مقاومتشان در برابر حمله سولفاتها می‌باشد. پودر سیمان پرتلند در مجاورت آب ، ژل سیمانرا به وجود می‌آورد. 2(Ca(OH ماده‌ای است که در ژل سیمان یافت می‌شود و معایبی را به همراه دارد که عبارتند از:

1ـ آب هنگام خروج از لوله‌های مویین بتن، مقداری 2(Ca(OH را در خود حل و به خارج منتقل می‌کند. 2(Ca(OH در مجاورت هوا با CO2 ترکیب می‌شود و CaCo2+H2O را به وجود می‌آورد که پس از تبخیر آب آن به صورت سفیدکهایی بر سطح بتن ظاهر می‌شود.

2ـ جای 2(Ca(OH هایی که به صورت فوق از بتن خارج می‌شوند، خالی می‌ماند که این خود، عاملی در جهت افزایش نفوذپذیری بتن است.

3ـ 2(Ca(OH بستر مناسبی برای حمله سولفاتها به وجودمی‌آورد. زیرا سولفاتها به 2(Ca(OH حمله کرده، گچ به وجود می‌آورند . این گچ در اثر جذب رطوبت متورم می‌شود و همان مساله حمله سولفاتها به وقوع می‌پیوندد. پزولانها با 2(Ca(OH موجود در سیمان ترکیب می‌شوند و سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که ماده‌ای است با خاصیت چسبندگی . در حقیقت پزولانها یک ماده مضر در سیمان را به ماده‌ای مفید تبدیل می‌کنند. تا مدتها گمان بر آن بود که مقابله با حمله سولفاتها فقط از طریق کاستن میزان C3A و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است. اما امروزه می‌دانند که میزان زیاد 2(Ca(OH نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفاتها فراهم می‌کند و راه مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پزولانی است. بر مبنای همین اصل ، همانگونه که در جدول 2ـ1 نیز مشاهده کردید، اگر درصد سولفات محیط بیش از 2% باشد، در کنار استفاده از سیمان تیپ 5 باید از مواد پزولانی استفاده کرد. سیمانهای پزولانی بر اساس میزان پزولان موجود در آنها به صورت ًسیمان پزولانی X%ًبیان می‌شوند. آیین نامه حداکثر میزان مجاز پزولان در سیمان پرتلند پزولانی را 15% می‌داند . البته در برخی سیمانها میزان پزولان تا مقادیری بسیار بیش از این هم می‌باشد؛ اما چنین سیمانهایی پرتلند محسوب نمی‌شوند. بلکه ًسیمانهای  پزولانی با خواص مربوط به خود هستند. حرارت هیدراتاسیون پرتلند پزولانی بسیار پایینتر از سیمانهای پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزیهای حجیم همچون سد سازیها کاربرد دارند. اما در زمستان که خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده کرد. همچنین مقاومت آنها تا پیش از یک سال کمتر از مقاومت سیمانهای عادی می‌باشد (نمودار شکل 2ـ21) و لذا از سیمانهای پرتلند پزولانی در قسمتهایی که نیاز به کسب مقاومت سریع است نمی‌توان استفاده کرد. مواد پزولانی به دو گونه در طبیعت یافت می‌شوند:

پزولانهای طبیعی ، شامل خاکسترهای آتشفشانی است که از دهانه کوه‌های آتشفشان خارج می‌شود و در اطراف این کوه‌ها به صورت پوکه جمع می‌شود. شاید قدیمیترینخاکستر آتشفشانی که در صنعت سیمان به کار گرفته شد، خاکسترهای موجود در دهکده پزولان در دامنه کوه آتشفشان وزوو در ایتالیا باشد ـ و نام پزولان نیز از همین جا کسب شده است ـ . استاندارد شماره 3433 ایران خواص پزولانهای طبیعی را به دقت بیان کرده است که در هر مورد، پزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود. از مهمترین مشکلات پزولانهای طبیعی . غیر یکنواختی آنهاست که در تولید سیمان یکنواخت ایجاد مشکل می‌کند. امروزه پزولانهای طبیعیکاربرد چندانی ندارند. پزولانهای مصنوعی گونه دیگری از پزولانها هستند که برخلاف پزولانهای طبیعی، کاربردهای متعددی دارند. دو نوع عمده آنها عبارتنداز:

1ـ خاکستر بادی .

2ـ دوده سیلیسی .

خاکستر بادی از سوختن ذغال سنگ در کوره‌های نیروگاه برق ـ که از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنندـ بدست می‌آید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسیکه در دو کارخانه ًازناً در نزدیکی خرم آباد و ًسمنانً تهیه می‌شود، در ایران تولید نمی‌شود. جهت تهیه دوده سیلیسی ، با استفاده از برق فشار قوی، جرقه‌ای الکتریکی در انباشته‌ای از ذغال سنگ سیلیس به وجود می‌آورند. دوده‌ای که بدین طریق بدست می‌آید، همان دوده سیلیسی است. ذرات دوده سیلیسی 100 تا 200 بار کوچکتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان کننده استفاده کرد.

2ـ10ـ2ـ سیمان پرتلند سرباره‌ای

به موادی که در بالای کوره بلند ذوب آهن جمع می‌شوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شده‌اند، سرباره گویند. سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا می‌کند که مصرف چندانی ندارد. اما اگر آن را به سرعت سرد کنیم، به صورت آمورف یا شیشه‌ای در می‌آیند که پس از پودر شدن، در صنعت سیمان کاربرد دارند. بدین منظور از جت آب سرد استفاده می‌شود. هنگام آسیاب کردن سرباره باید دقت داشت از آنجا که سختی سرباره بیش از سیمان است ، باید هر یک جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. در صورتیکه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سرباره‌ها خواهد شد. در ترکیب شیمیایی سرباره ها،سیلیکاتها، آلومینوسیلیکاتها و کلسیم وجود دارد که مقدار آنها در سرباره کوره‌های مختلف، متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی کوره وابسته است. در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمان های پرتلند سرباره‌ای ـ که شباهت به سیمانهای پرتلند پزولانی داردـ را بیان می‌کند. در این استاندارد، سیمانهای سرباره‌ای بر مبنایسرباره موجود در آنها به سه دسته تقسیم می‌شوند . جدول 2ـ2 گویای این اطلاعات است. سیمان ًپ س 5ً مقاومت بسیار خوبی،‌ حتی بهتر از سیمان پرتلند 5 ، در برابر حمله سولفاتها از خود نشان می‌دهد. با توجه به مواد اولیه در تولید سیمان پرتلند سرباره‌ای، معمولاً در نزدیکی کارخانه‌های ذوب آهن، یک کارخانه تولید سیمان نیز مشاهده می‌شود. مانند سیمان سپاهان در نزدیکی ذوب آهن اصفهان .

جدول 2ـ2 : انواع سیمان سرباره‌ای بر اساس استاندارد شماره 3517 ایران.

2ـ10ـ3ـ سیمان پرتلند بنایی

یکی از مصارف سیمان، تهیه ملات و استفاده از آن در آجرکاری است. بدین منظور ملات مورد استفاده باید خصوصیات ذیل را دارا باشد.

1ـ باید آب خود را حفظ کند. زیرا در حالت عادی، آجر در مجاورت ملات، آب ملات را جذب می‌کند و اصطلاحاً ملات را می‌سوزاند. چنین ملاتی به علت عدم وجود آب کافی برایهیدراتاسیون سیمان، چسبندگی و مقاومت مناسبی ندارد.

2ـ خشن نبوده، راحت پخش شود.

3ـ ترک خوردگی در آن تا حد امکان کم باشد.

ملاتی که از سیمان عادی تهیه می‌شود، خصوصیات فوق را ندارد. اولاً در برابر آجر آب خود را از دست می‌دهد. یعنی آجر آب آن را می‌کشد. برخی بنّاها برای کاستن این اثر آجر، آجرها را پیش از آجرکاری ًزنجابً می‌کنند. یعنی آنها را برای مدت معین در آب غوطه‌ور می‌نمایند. ثانیاً پخش کردن ملات ماسه سیمان چندان ساده نیست. به عبارتی این ملات خشن است . استادان بنّا برای رفع این مشکل ، به ملات سیمان، خاک رس یا آهک می‌افزایند . این مسایل متخصصان را به فکر تولید سیمانی با خواص مطلوب جهت کار بنایی واداشت. که نتیجه آن تولید سیمان پرتلند بنایی بود. در تولید این سیمان مقداری سنگ‌ آهکی را همراه سیمان آسیاب می‌کنند . با وجودیکه مقاومت این سیمان از سیمان پرتلند معمولی کمتر است (در حدود 200kg2/cm)، اما برای هدف منظور بسیار مناسب است. چرا که مقاومت خود قالبهای آجر چیزی در حدود 80kg2/cm است. لذا مقاومت زیاد ملات کارایی ندارد و در صورت رسیدن بار به این حد، آجرها خرد می‌شوند. لازم به ذکر است افت مقاومت سیمان به ازای افزودن تا 50% آهک ، در حدود 5% است. معمولاً جهت متمایز کردن سیمان پرتلند بنایی با سیمان پرتلند عادی. حداکثر 10% به آن پودر قرمز رنگ هماتیت ـ که در جزیره هرمز یافت می‌شودـ می‌زنند که نتیجه آن پودر صورتی رنگ سیمان خواهد بود. استاندارد شماره 3516 ایران، مشخصات سیمان پرتلند بنایی را بیان کرده است. دقت کنید از سیمان پرتلند بنایی به هیچ وجه نمی‌ توان در صنعت بتن استفاده کرد.

2ـ10ـ4ـ سیمان پرتلند آهکی

روش تولید این سیمان ـ که در آلمان به سیمان P.K.Z معروف است ـ مشابه سیمان پرتلند بنایی است با این تفاوت که در تولید سیمان پرتلند بنایی از همان پودر سنگ آهک ـ که از مواد اولیه کارخانه است ـ استفاده می‌شود؛ در حالیکه در تولید سیمان پرتلند آهکی از پودر آهک ویژه که دارای خواص معین در استانداردهای مربوط است استفاده می‌شود.

خواص این سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است . در 28 روز مقاومت 330kg2/cmمی‌ دهد و لذا می‌توان آن را در تهیه بتن به کار برد. علت عمده تولید این نوع سیمان، مساله اقتصادی است.

2ـ10ـ5ـ سیمان پرتلند سفید

رنگ سیاه سیمان ناشی از ترکیبات آهن و منگنز موجود درآنست. لذا جهت از بین بردن آن ، باید ترکیبات عناصر فوق تا حد امکان محدود و کم شود (کمتر از 1%) . همچنین در آسیاب سیمان به جای استفاده از گلوله‌های فلزی ـ که در اثر سایش مقداری آهن وارد سیمان می‌کنند ـ از گلوله‌های سرامیکی استفاده شود. از طرفی ترکیبات آهن در سیمان نقش کاتالیزور را داشته، از افزایش دمای پخت جلوگیری می‌کنند. در صورت حذف این ترکیبات، دمای پخت تا حدود 1800 درجه بالا می‌رود که غیر اقتصادی است. به منظور مقابله، از کاتالیزور حرارتی کرایولیت (فلرورسدیم و آلومینیوم) استفاده می‌شود. کنترلهای مختلف در تولید این نوع سیمان سبب افزایش قیمت آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی شده است.

با وجودیکه سیمان سفید فقط به دلیل مشخصه رنگ سفیدش (در نماسازی و اندود کاری) استفاده می‌شود، از لحاظ جنس باید کلیه خصوصیات سیمان پرتلند معمولی را دارا باشد. جهت تعیین میزان سفیدی این سیمان ، قرصی از آن را تهیه می‌کنند و در کنار قرص منیزیم زیر میکرسکوپ قرار می‌دهند. به هر قرص نوری یکسان می‌تابانند و میزان انعکاس از هر یک را محاسبه می‌کنند. با توجه به آنکه مبنای سنجش سفیدی سیمان، میزان بازتاب نور از سطح قرص منیزیم است، درجه سفیدی عبارتست از نسبت بازتاب نور توسط قرص سیمان سفید به بازتاب نور توسط قرص منیزیم . حداقل لازم برای این نسبت 80% در نظر گرفته شده است.

2ـ10ـ6ـ سیمان پرتلند رنگی

گاهی لازم است به دلایل نماسازی یا متمایز کردن قسمتی از سازه، بخواهیم بتن رنگی داشته باشیم. در اینصورت باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده کرد. بدین منظور ، هنگام آسیاب نهایی سیمان ، کلینکر را با حداکثر 10% مواد رنگی (براساس جدول 2ـ3) آسیاب می‌کنند تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا کند. در صورتیکه بخواهند سیمان با رنگهای تیره تولید شود، از کلینکر سیمان پرتلند معمولی و در صورت لزوم به دستیابی به رنگهای روشن ، ازکلینکر سیمان پرتلند سفید استفاده می‌کنند.

جدول 2ـ3: مواد رنگ ساز مختلف برای تهیه سیمانهای رنگی گوناگون

به طور کلی مواد رنگی ساز باید دو خصوصیت عمده داشته باشند که عبارتنداز:

1- خنثی باشند. یعنی در واکنشهای هیدراتاسیون سیمان شرکت نکنند.

2ـ پایدار باشند. یعنی رنگ حاصل از آنها در اثر تابش آفتاب ، شرایط جوی و … تغییر نکند.

سیستم صحیح دستیابی به بتن یا سیمان رنگی همان است که ذکر کردیم. یعنی رنگ باید هنگام آسیاب شدن به سیمان افزوده شود . افزودن رنگ به بتن در کارگاه هنگام ساخت بتن صحیح نیست و کیفیت یکنواخت و قابل قبولی ندارد. این نوع سیمان در ایران تولید نمی شود.

2ـ10ـ7ـ سیمان ضد آب

قبلاً دیدیم که سیمان انبار شده در اثر جذب آب یا فاسد می‌شود. در صورتیکه بخواهند سیمانی را برای مدت طولانی یا در محیط مرطوب انبار کنند،آن را به صورت  ضد آب می‌سازند. بدین صورت که هنگام آسیاب کلینکر، درصدی اسیدهای چرب (اسید اولئیک ، اسید استئاریک یا اسید لاکتیک) به آن می‌افزایند . در این صورت لایه‌ای از چربی دور دانه‌های سیمان را گرفته ، از رسیدن رطوبت CO2 یا به آنها جلوگیری می‌کند. لذا این سیمان در انبار فاسد نمی‌شود. اما هنگامیکه با شن و ماسه در میکسر می‌ریزد، لایه چربی به علت اصطکاک بین سنگدانه‌ها و ذرات سیمان از بین می‌رود و سیمان به صورت عادی عمل می‌‌کند. این سیمان نیز در ایران تولید نمی‌شود.

2ـ10ـ8 ـ سیمان حفاری

کاربرد این سیمان منحصر در چاه‌های نفت است. در حفاریهای نفتی که عمق آن گاهی به حدود 6000 متر نیز می‌رسد، جهت جلوگیری از ریزش دیواره‌ها با قرار دادن لوله‌هایی درون چاه ، پشت آن را دوغاب سیمان ترزیق می‌کنند. سیمان مصرفی برای این منظور باید تامین کننده خصوصیات زیر باشد:

1ـ زمان گیرش اولیه آن طولانی (در حدود 3 ساعت) باشد تا فرصت کافی برای پمپ کردن آن به اعماق پایینی زمین وجود داشته باشد.

2ـ از آنجا که در دما در اعماق پایینی زمین ممکن است تا حدود نیز برسد، باید در برابر حرارت مقاوم باشد.

3ـ چون لایه ریزی آن از پایین به بالاست، مقاومت سیمان باید پس از گیرش به سرعت افزایش یابد. سیمان مناسب برای این اهداف، سیمان حفاری یا سیمان چاه‌های نفت است که بسیار گرانقیمت تر از سیمان پرتلند معمولی است و هرگز نباید از آن برای منظور دیگری استفاده کرد. در صورت ساخت بتن با این سیمان، این بتن تا چند روز حالت خمیری دارد و دیر سفت می‌شود. اما پس از سفت شدن مقاومت بسیاری بالایی خواهند داشت و تخریب آن فوق‌العاده دشوار است.

2ـ10ـ9ـ سیمان گسترش یابنده

جمع شدگی یکی از خصوصیات سیمان است که اگر تحت کنترل در نیاید، موجب بروز خساراتی خواهد شد. بحث جمع شدگی و راه‌های مقابله با آن ، مفصل و نیازمند مجال دیگری است. سیمان گسترش یابنده، نوعی سیمان است که در آن به گونه‌ای با مساله جمع شدگی مقابله شده است . در این سیمان ـ که اولین بار توسط دانشمند فرانسوی به نام لوزیه تهیه شد ـ به سیمان موادی می‌افزایند که هنگام مصرف منبسط شود و جمع شدگی سیمان را جبران کند. انبساط مذکور تحت کنترل است و یا برابر میزان جمع شدگی است که در این صورت سیمان حاصل ، بدون جمع شدگی است و یا بیش از آن است که در این صورت سیمان حاصل ، منبسط شونده یا پف کننده است. جهت تولید این نوع سیمان ، کلینکر را با درصدی مواد منبسط شونده آسیاب می‌کنند. لوزیه، مخلوط سنگ گچ ، گچ معمولی و سنگ بوکسیت را با هم حرارت داد و ترکیبسولفوآلومینات کلسیم را بدست آورد و از آنجا که این ماده در مجاورت با آب منبسط می‌شود، از آن به عنوان ماده مورد نیاز استفاده کرد. این فرایند در حقیقت حمله مصنوعی سولفاتها به حساب می‌آمد. ولی جهت کنترل این حمله و انبساط ، از ماده تثبیت کننده ًسرباره کوره آهن گدازی استفاده کرد. البته امروزه مواد گوناگون به عنوان ماده گسترش یابنده به کار می‌روند. سیمانها از لحاظ گسترش یافتن به چهار دسته به شرح جدول 2ـ4 تقسیم می‌شوند. نکته‌ای که در ارتباط با استفاده از این سیمانها باید متذکر شد، آنست که شیوه مصرف دقیقاً مطابق با آنچه تولید کننده بیان کرده باشد. در غیر این صورت ممکن است نتیجه مطلوب حاصل نشده ، خساراتی هم به بار آید .

نوع سیمان                                   میزان انبساط

بدون جمع شدگی                          حداکثر تا 4 میلیمتر در متر

با انبساط کم                                 4 تا 8 میلیمتر در متر

با انبساط متوسط                           8 تا 12 میلیمتر در متر

با انبساط زیاد                               12 تا 15 میلیمتر در متر

جدول 2ـ4 : انواع سیمان از لحاظ میزان گسترش یافتن

سیمانهای گسترش یابنده کاربردهای خاصی دارند که به برخی از آنها اشاره می‌شود.

الف ـ ترمیم روسازیهای بتنی

در روسازیهای بتی که یکپارچگی سطح مهم است، در صورتیکه بخشی از سطح سوراخ یا کنده شود، جهت پرکردن آن باید از سیمان گسترش یابنده استفاده کرد تا پس از حاصل کردن گیرش، منبسط شده ، کاملاً به دیواره‌های سوراخ بچسبد و یکپارچگی سطح را حفظ کند و از ظاهر شدن شکاف و درز جلوگیری نماید.

ب ـ ترمیم مخازن سیالات

در صورت بروز ترک یا درز در دیواره‌های بتنی مخازن سیالات ، ترک حاصل را نمی‌توان با سیمان عادی ترمیم کرد. چرا که پس از حاصل کردن گیرش ، باز در اثر پدیده جمع شدگی ، درز کوچکی باقی می‌ماند. بدین منظور از سیمان گسترش یابنده استفاده می‌کنند تا با فشار آوردن به دیواره‌های ترک ، آن را به خوبی مسدود نماید.

ج ـ ترمیم قوسها

قوسها سازه‌هایی هستند که نیروهای قائم را به صورت نیروهای فشاری به پی منتقل می‌کنند(شکل 2ـ23). لازمه این عملکرد، یکپارچه بودن عناصر سازنده قوس است. در صورت بروز انقطاع در این عناصر ، محل قطع باید به وسیله سیمان منبسط شونده ترمیم شود تا یکپارچگی فوق تامین گردد.

د ـ نصب ستونهای بلند

هنگام نصب ستونها باید در شاغولی بودن آنها بسیار دقت کرد. در غیر این صورت ستون کج نصب می‌شود که باعث خارج شدن بار از محور بارگذاری و تحمیل ممان خروج از مرکز می‌گردد. این مساله مخصوصاً در ستونهای بلند بسیار اهمیت دارد. چرا که انحرافات اندک پای ستون، در ارتفاعات به وضوح ظاهر می‌شود.

جهت نصب اینگونه ستونها ، آنها را بر روی صفحاتی فلزی جوش داده، به محل منتقل می‌کنند. بر روی صفحات سوراخهایی جهت عبور پیچ است. این پیچها قبلاً در پی تعبیه شده‌اند. با قرار دادن صفحات فلزی روی پیچها و تنظیم مهره‌های مربوط ، ستون را به صورت شاغول در می‌آورند. آنگاه اطراف صفحه تا روی پی را بسته ، درون آن رادوغاب سیمان گسترش یابنده تزریق می‌کنند تا پس از کسب مقاومت ، هم ستون شاغول باشد و هم قدرت باربری سیستم تامین شود.

2ـ11 ـ سیمان پرآلومین (برقی)

در خاتمه بخش سیمان، آشنایی با یک سیمان غیر پرتلند به دلیل خواص جالب آن مناسب به نظر می‌رسد. به دنبال کشف مساله حمله سولفاتها، یک دانشمند فرانسوی به نام ژول برد تحقیقاتی را جهت دستیابی به سیمانی مقاوم در برابر سولفاتها آغاز کرد. نتیجه این تحقیقات ، دستیابی به سیمان پرآلومین بود. در تولید این سیمان حدود 40% سنگ آهک را با 40% بوکسیت مخلوط نموده، 20% مواد دارای آهن و سیلیس می‌افزاییم و مخلوط را درون کوره حرارت می‌دهیم. کوره تولید سیمان برقی دارای یک قسمت قائم و یک قسمت افقی است که دما در قسمت افقی به بالاترین حد یعنی حدود 1600 درجه می‌رسد. در این دما ـ برخلاف روند تولید سیمان پرتلند که 25% مواد ذوب می‌شوند ـ کلیه مواد اولیه به صورت مذاب در می‌آیند. مواد مذاب از انتهای کوره خارج می‌شوند و داخل سینیهایی می‌‌ریزند تا به سرعت سرد شوند . حاصل، ورقه‌های شیشه‌ای مانند است که به دستگاه خردکن می‌روند و به صورت قطعات کوچکی در می‌آیند. این قطعات ، کلینکر سیمان برقی می‌باشند. کلینکر سیمان برقی را به آسیاب می‌برند و بدون افزودن هیچگونه ماده‌ای آن را آسیاب می‌کنند. نتیجه فرایند ، سیمان پرآلومین است که دارای رنگی تیره‌‌تر از سیمان پرتلند معمولی (تقریباً سیاه) می‌باشد. همانطور که گفته شد، هدف از تهیه این سیمان، مقاومت در برابر حمله سولفاتها، بود که به خوبی انجام پذیرفت. بعداً دیده شد که مقاومت این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بسیار سریعتر افزایش می‌یابد؛ به گونه‌ای که در یک روز، مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند عادی را بدست می‌دهد (شکل 2ـ25). با توجه به اینکه این کشف، پس از جنگ جهانی دوم و آغاز دوران بازسازی در اروپا صورت پذیرفت، سیمان پرآلومین با اقبال فراوان و مصرف گسترده‌ای مواجه شد. لکن برخی‌ سازه‌هایی که در آن این نوع سیمان به کار رفته بود، خراب می‌شد. مدتها علت این امر پوشیده بود تا نهایتاً در دهه 1960 پدیده تبدیل کشف گردید. دانشمندان نشان دادند که این سیمان در دمای بین 20 تا 30 درجه مخصوصاً در محیطهای مرطوب دچار تغییرات شیمیایی شده ، چسبندگی خود را از دست می‌دهد که این امر باعث تخریب سازه‌های این نوع سیمان است. کشف پدیده تبدیل ، مصرف سیمان پرآلومین در کارهای ساختمانی را ممنوع کرد . امروزه کاربرد این سیمان در دماهای بسیار بالا یا پایین است؛ مثلاً در مناطق قطبی یا استوا. لکن مهمترین کاربرد آن ، استفاده به عنوان سیمان نسوز است. این سیمان تا دمای حدود 1600 درجه را به خوبی تحمل می‌کند و لذا می‌توان از آن در چسباندن آجرهای نسوز درون کوره سیمان بهره جست.

هدف از کاربرد مواد افزودنی بهبود یک یا چند خاصیت بتن تازه یا سخت شده است . برخی از افزودنی ها برای بهبود یک ویژگی به کار می روند در حالیکه بعضی دیگر به صورت همزمان بر چند ویژگی بتن تاثیر می گذارند . از طرف دیگر برخی مواد افزودنی بر خواص بتن تازه تاثیر می گذارند در حالیکه برخی دیگر برای بهبود خواص بتن سخت شده به کار می روند . اصلی ترین اهداف کاربرد افزودنی های شیمیایی دربتن تازه را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد.

- تغییر زمان گیرش ( کند گیری یا تندگیری ) شامل کنترل زمان گیرش اولیه و یا نهایی هم چنین دسترسی به زمان گیرش آنی

- تغییر در خواص رئولوژی بتن تازه نظیر بهبود کارایی شامل روانی ، تراکم پذیری ، قابلیت جایگیری در قالب

- کنترل آب انداختگی و جداشدگی ، بهبود پرداخت پذیری و افزایش قابلیت پمپ پذیری

- کاهش میزان مصرف آب با حفظ کار پذیری بتن

- تغییر در خواص جمع شدگی خمیری و عمدتا کاهش آن

- تغییر در لزجت بتن شامل کاهش یا افزایش آن

- کاهش حرارت هیدراتاسیون از طریق کاهش مصرف سیمان

- ایجاد انبساط جزئی در بتن

به صورت مشابه مهمترین تاثیرات مواد افزودنی شیمیایی در بتن سخت شده به شرح زیر است .

- افزایش مقاومت بتن اعم از مقاومت کوتاه مدت و مقاومت نهایی

- افزایش دوام بتن در شرایط محیطی سخت نظیر سیکل های یخ زده و آب شدن ، واکنش های قلیانی سنگدانه ها ، سایش ، حملات سولفات ها

- بهبود سطح ظاهری بتن و نمای تمام شده آن

- کاهش نفوذ پذیری در برابر آب و هوا و کاهش انتشار پذیری در برابر یون کلرید و سایر ترکیبات زیان آور محلول در آب

- ایجاد انبساط و یا حذف جمع شدگی ناشی از خشک شدن

- کنترل جذب آب مویینه در بتن و افزایش آب بندی

- کنترل خوردگی میلگردها در بتن در معرض یون کلراید

   کنترل واکنش های قلیایی – سیلیکاتی سنگدانه ها
 

پیشرفت های انجام شده در دانش فناوری بتن بدون شک مرهون استفاده از انواع مختلف مواد افزودنی است که با استفاده صحیح از آنها امکان دستیابی به ویژگیهایی چون مقاومت ، پایانی ، کارپذیری عالی و نظایر آن فراهم می گردد . در واقع استفاده از مواد افزودنی باعث می گردد از ظرفیت واقعی مصالح مصرفی شامل سنگدانه ها و سیمان به نحو موثر تری استفاده شود . البته از این مطلب نباید اینطور برداشت شود که می توان در خواص مصالح مصرفی در بتن ضعف هایی را پذیرفت و انتظار داشت با کاربرد مواد افزودنی آن کاستی ها به طور کامل برطرف گردد . به عبارت دیگر استفاده از مواد افزودنی جای دانش و خرد مهندسی که هوشمندانه مصالح مناسب را انتخاب کرده نسبت بندی می نماید را پر نمی کند . دامنه کاربرد مواد افزودنی شیمیایی و معدنی تا اندازه ای گسترده شده است که امروزه ساخت بتن بدون مواد افزودنی نوعی اتلاف منابع تلقی شده و بنابراین بتنهای حاوی مواد افزودنی سهم عمده ای از ساخت بتن را به خود اختصاص می دهند.

آقای مهتا در کتاب معروف " بتن ، خواص ، کاربرد و ریز ساختار " در سال 2006 آورده است :

" امروزه در سطح جهانی بیشتر بتن های تولیدی حاوی یک یا چند افزودنی شیمیایی است و برآورد می شود در کشورهای پیشرفته 80 تا 90 درصد بتنهای تولیدی حاوی مواد افزودنی شیمیایی باشند ." اگر چه در کشور ایران آمار منتشر شده ای از مصرف مواد افزودنی شیمیایی در دسترس نیست ولی متاسفانه به طور قطع در کمتر از 5 درصد بتن های تولیدی از مواد افزودنی شیمیایی استفاده می شود . دلیل عمده عدم استفاده از مواد افزودنی در ایران نا آشنایی مهندسین و دست اندرکاران ساخت و ساز با فناوریهای نوین در دانش بتن است . با توجه به مزیتهای بی بدیل استفاده از مواد افزودنی لازم است فرهنگ سازی های لازم جهت آشنایی مهندسین با فناوریهای استفاده از مواد افزودنی در بتن انجام پذیرد . یکی از اهداف کتاب حاضر برداشتن گامی در این راستا است.

تاریخچه

سابقه استفاده از مواد افزودنی در ساخت و ساز بسیار طولانی است . معروف است که رومیان از چربی های حیوانی ، شیر و خون برای بهبود مشخصات مصالح ساختمانی خود استفاده می کرده اند . استفاده از این مواد عمدتا به بهبود کارایی می انجامید ، علاوه بر آن خون به دلیل دارا بودن هموگولوبین می توانست به نوعی تولید حباب های هوا بنماید که دوام مصالح ساختمانی را بهبود می بخشید . چینی ها از خمیر برنج ، روغن تانگ و ملاس برای بهبود خواص مصالح استفاده می کردند . در ایران نیز از تخم مرغ ، خاکستر کوره حمام ، پشم حیوانات و مواد مشابه برای ساخت ساروج و بهبود ویژگیهای مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز استفاده می نمودند . معماران قدیمی با استفاده از این مواد شاهکارهایی در دوره ه های مختلف تاریخی را بناکرده اند که شاید بدون استفاده از این مواد ساخت این سازه ها امکان پذیر نمی بود . نمونه هایی از این سازه ها گنبد پانتئون رم (شکل 1-4-الف) در دوران امپراتوری رم که در زمان خود بلندترین ارتفاع گنبد را داشته است و طاق عباسی طبس (شکل 1-4-ب) دوره صفویه که بلندترین سد دوقوسی دنیا در زمان خود بوده است و گنبد سلطانیه زنجان که در زمان خود بزرگترین گنبد آجری دنیا بود و اکنون بعد از سانتامار دلفیوره و ایاصوفیه سومین گنبد بزرگ دنیاست می باشند.استفاده از این مواد در برخی ساخت و سازهای سنتی هنوز هم ادامه دارد.

پس از انقلاب صنعتی و تحول روشهای ساخت و ساز از یک سو و نیاز به سازه های خاص با ویژگیهای جدید از سوی دیگر فصل جدیدی در کاربرد استفاده از مواد افزودنی ایجاد نمود . اندیشه تحقیق و مطالعه درباره افزودنی ها بعد از تولید صنعتی سیمان در نیمه دوم قرن نوزدهم و شناخت ترکیبات و فرایند هیدراتاسیون ، ابتدا در مراکز علمی و آکادمیک مورد بررسی قرار گرفت و به تدریج کاربرد آن ها در صنعت رواج پیدا کرد . روان کننده ها ، زودگیر کننده ها ، کند گیر کننده ها و حباب سازها به عنوان افزودنی های شیمیایی متداول در نخستین سال های دهه سوم قرن بیستم اختراع شدند . قدیمی ترین مستند علمی و فنی معتبر حکایت از آن دارد  که روان کننده بر پایه نفتالین فرمالدهید سولفونات اولین ترکیبات آلی است که در سال 1932 توسط یک شرکت آمریکایی اختراع و ثبت گردید و سپس در طول دهه های 1930 و 1940 مصرف روان کننده های دیگر که بر اساس لیگنوسولفونات ها بودند رواج پیدا کرد . پس از آن در حدود سال های 1950 بود که مشتقات آلی دیگری مثل هیدروکسی کربوکسیلیک ، ترکیبات پلیمری و اسیدهای چرب رواج یافتند . بعضی از مواد افزودنیدیگر نظیر حباب سازها بطور اتفاقی با مشاهده و بررسی دوام بعضی رویه های بتنی در شمال آمریکا کشف شد . داستان کشف این مواد به این ترتیب بود که بررسی ها نشان می داد بعضی از این رویه ها در برابر شرایط محیطی سرما و یخبندان پایایی بیشتری دارند. رجوع به مدارک فنی پروژه و انجام آزمایشها نشان داد که در تهیه سیمان این بخش از رویه ها ی بتنی از چربی گاو به عنوان کمک آسیاب در عملیات سایش و آسیاب کردن کلینکر استفاده شده است. بررسی های جدید تر نشان داد که این سیمان ها به دلیل تولید حباب های هوا موجب افزایش دوام بتن در برابر چرخه ذوب و یخ شده است.

انتشار گزارش های علمی مقالات پژوهشی در مورد افزودنی های شیمیایی در سال های دهه 40 میلادی آغاز شد که از میان آنها میتوان به نخستین گزارش تفضیلی کمیته فنی شماره 212 موسسه ACI در سال 1944 و اولین سمپوزیم ASTM با عنوان اثر افزودنی های کاهنده آب و کنترل گیرش بتن در سال 1959 اشاره کرد.

متعاقب این سمپوزیسم ، موسسه ASTM استاندارد C494 را در سال 1962 تدوین نمود که به موضوع افزودنی های شیمیایی بتن و معیارهای پذیرش آن می پرداخت . این استاندارد به عنوان یکی از قدیمی ترین استانداردهای موجود در مورد مواد افزودنی شیمیایی بتنطی سالهای مختلف با توجه به پیشرفت های انجام گرفته در دانش مواد افزودنی و بر مبنای تجربیات به دست آمده مورد بازنگری و تصحیح قرار گرفته است. آخرین نسخه این استاندارد در سال 2011 به روز شده است . استاندارد های مشابهی نیز در اروپا ، استرالیا ، هند ، ژاپن و سایر کشورهای دنیا تدوین شده است.

اولین شواهد از کاربرد مواد افزودنی شیمیایی در ایران به دهه 1350 برمی گردد .در دهه 1360 کاربرد این افزودنی ها با گسترش چشم گیری مواجه نبود . از دهه 1370 به بعد مشخصا در ساخت سد های بتنی روان کننده ها و مواد حباب ساز به کار رفته اند و در حال حاضر هم پروژه های سد سازی بزرگترین محل استفاده از این نوع افزودنی ها هستند . البته در ساخت اسکله های بتنی و سازه های جنوب کشور مخصوصا به جهت لزوم ساخت بتن های پایا و با نسبت کم آب به سیمان ، کاربرد فوق روان کننده ها اجتناب ناپذیر است . در حال حاضر در کشور بیش از 40 شرکت تولیدی و فروش مواد افزودنی شیمیایی به فعالیت مشغول هستند . با این همه همانگونه که قبلا ذکر شد در کشورمان ایران ، میزان مصرف مواد افزودنی شیمیایی تا متوسط درصد مصرف در کشورهای دیگر در فاصله معناداری قرار دارد و خصوصا صنعت بتن آماده که سهم قابل ملاحظه ای از تولید و مصرف بتن را در کشور به خود اختصاص می دهد از مستعدترین بخش هایی است که باید به ویژگی های ارزشمند افزودنی های شیمیایی بپردازد و آن را مورد مصرف قرار دهد.

پیشرفت هایی که طی چند دهه اخیر در تکنولوژی بتن به وجود آمده است بدون شک به پیدایش و نوآوری های فراوانی که عرصه تکنولوژی مواد شیمیایی پدید آمده ارتباط دارد.استفاده از افزودنی های شیمیایی جدید موجب دستیابی به برتری های فنی و ویژگی های رفتاری برتر بتن و همچنین سهولت در اجرا و صرفه جویی در نیروی کار شده است ، بنابراین ضروری است که دانش و فناوری کاربرد مواد افزودن شیمیایی در ایران بیش از گذشته توسعه یابد.

در آبان ماه سال جاری 1394 در دهمین کنفرانس ملی کیفیت و بهروری که در سالن مرکز همایش های بین المللی صدا و سیمای جمهوری اسلامی ایران برگزار گردید.

مجموعه کلینیک بتن ایران توسط هیئت داوران و پس از ممیزی عملکرد سالیان اخیر این شرکت در راستای تعالی سازمانی و دریافت گواهینامه های استاندارد مرتبط با محصولات تولیدی صنایع شیمیایی ساختمان و توانمندی های سازمانی موفق به اخذ نشان ملی کیفیت از سوی هیئت داوران گردید.

شرکت مهندسی عمرانی کلینیک بتن ایران، همراه حرفه ای های عمران

حاشیه مراسم

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و بتن خود متراکم

بتن پر مصرف‌ترین مصالح ساختمانی است. در سال 1992 میلادی تنها در آمریکا 63 میلیون تن سیمان پرتلند به 500 میلیون تن بتن تبدیل شده است که این از نظر وزنی پنج برابر مصرف فولاد، در مدت مشابه بوده است. در بیشتر کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است. کل بتنی که در سال 91 میلادی در جهان مصرف شده است بالغ بر 3 میلیارد تن یعنی در زمان خود تقریباً یک تن به ازای هر نفر در جهان تخمین زده می شود. تنها ماده ای که بشر به این میزان مصرف می‌کند، آب است.

میزان مصرف امروز بتن در جهان بیش از 5/5 میلیون تن در سال است. بتن، چه از نظر مقاومت و چه از نظر طاقت، قابل مقایسه با فولاد نیست، اما با این حال بتن پر مصرف ترین مصالح مهندسی است. دلایل متعددی را برای این موضوع می توان ذکر نمود. مقاومت بالای بتن در مقابل آب، بر خلاف بسیاری از مصالح دیگر، از آن ماده ای مناسب برای کنترل و ذخیره کردن و حمل و انتقال آب ساخته است. از دلایل دیگر کاربرد گسترده بتن، شکل پذیری عالی آن است. بتن می‌تواند با استفاده از قالب مناسب، به شکل مورد نظر در‌ آمده، برای ساخت اجزای مختلف سازه به کار رود. علت این امر خاصیت شکل پذیری بتن تازه است که به راحتی به درون قالب‌ها با شکل‌های مختلف ریخته می‌شود. پس از چند ساعت قابل باز شده و در جایی دیگر مصرف می‌شود و بتن به شکل مورد نظر، و به صورت جسم سخت شده و مقام در می آید.

از دلایل دیگر کاربرد وسیع بتن در ساختمان و سازه‌های مختلف، سهولت دسترسی و ارزانی نسبی این مصالح است. مصالح اصلی تشکیل دهنده بتن، یعنی سیمان پرتلندو سنگدانه، امروزه تقریبا در همه جا در دسترس است و نسبتاً ارزان محسوب می‌شود. به علاوه در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی، تولید بتن نیاز به انرژی اولیه کمتری دارد، زیرا مقادیر زیادی از مواد زائد و ضایعات صنعتی می‌توانند مجددا به عنوان مواد سیمانی یا سنگدانه در ساخت بتن مصرف شوند. بتن می تواند برای تحمل بارها، محصور کردن فضاها، پوشش سطوح و پر کردن حجم‌ها در عموم سازه‌ها به کار رود. به نظر می‌آید کاربرد بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی در آینده گسترش بیشتری داشته باشد.

در عین حال استفاده مناسب از بتن مستلزم آگاهی از مشخصات مواد، واکنش‌های بین تشکیل‌دهنده ها، رعایت نکات فنی مختلف در طرح اختلاط مواد و اجرا می‌باشد، تا ماده ای با مشخصات فنی مورد نظر، با مقاومت، دوام و عملکرد مناسب به دست آید. به این منظور یکی از مواردی که در سازه های بتنی در بیشتر اوقت نیاز است، لرزاندن بتن با روش های مختلف است، تا با کاهش تخلخل و هوای درون بتن، مقاومت لازم به دست آید و از شکل گیری بتن معیوب جلوگیری شود. عملیات لرزاندن (ویبره) از مشکلات اساسی در این صنعت به شمار می رود. با توسعه روزافزون مصرف بتن در انواع ساختمان‌ها و کمبود نسبی کارگران ماهر و یا سهل انگاریهای آنان در کارگاهها و یا به دلیل مزاحمت‌های جسمی و روحی و یا هزینه لرزاندن بتن در هنگام ریختن بتن در قالب، به ویژه در مواضعی که تراکم میلگرد وجود دارد، عمل لرزاندن، به طور کامل و صحیح انجام نگرفته و در نهایت مشخصات مکانیکی مطلوب بتن حاصل نمی شود. بنابراین ساخت بتن بدون نیاز به لرزاندن، هموره هدف مهمی برای تکنولوزیست‌های بتن بوده است. آنها کوشیده‌اند با استفاده از مواد افزودنی شیمیایی مختلف و تغییر در مقادیر مصالح طرح اختلاط به این مهم دست یابند و بتن را از نقص های اجرایی لرزاندن رها سازند.

ابداع بتن خود متراکم [1] یا SCC نتیجه این تلاشها بوده است. امروزه استفاده از بتن خود متراکم نه تنها به مجریان پروژه‌های بزرگ برای حل مشکلات عدم کارایی و یا ضعف اجرایی کارگران کمک می کند، بلکه موجب صرفه جویی‌های چشمگیری در مدت زمان اجرا و هزینه ها می شود. با ابداع فوق روان کننده های نسل جدید که حاصل تلاش پژوهشگران ژاپنی بوده است، امروزه می‌توان ضمن به دست آوردن روانی زیاد، از ایجاد جداشدگی نیز جلوگیری کرد. البته قبل از آن نیز افزایش روانی بتن از طریق مصرف مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده امکانپذیر بوده است، ولی چنانچه از این طریق روانی بتن بیش از حد معین افزایش یابد، جداشدگی در بتن اتفاق افتاده و به کیفیت بتن صدمه می زند. از آن جایی که احتمال جدایی اجزای بتن با زیاد شدن قابلیت تغییر شکل، افزایش می‌یابد، لازم است تا یک تعادل بین تغییر شکل زیاد و مقاومت زیاد در برابر جداشدگی ایجاد نمود. در واقع دلیل این که همواره برای بتن های رایج، بالاترین قوام یا لزجت قابل کار کردن توصیه می شود، این است که از خطر جدایی اجزای بتن جلوگیری شودف که این به معنای کاهش شکل پذیر است. بنابراین باید ضمن استفاده از انواع مناسب فوق روان کننده ها، لزجت مخلوط را در حد مناسبی حفظ کرد تا از جداشدگی ملات از سنگدانه جلوگیری شود. برای این منظور از مقادیر مناسب پودرها و پرکننده های معدنی و در صورت لزوم از مواد اصلاح کنندهلزجت[2] (VMA) استفاده می شود.

مواد پودری یا افزودنی‌های معدنی، اساسا مواد آسیا شده ریزدانه ای هستند که امروزه در صنعت بتن جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده اند. این مواد برای بهبود خواص بتن تازه،بتن سخت شده و دوام بتن استفاده می‌شوند. مواد افزودنی معدنی را می توان به سه گروه مواد با فعالیت کم، مواد سیمانی یا چسبنده و مواد پوزولانی تقسیم کرد که در جای خود راجع به آن بحث خواهد شد.

از جمله خواص مهم بتن که در اکثر سازه‌ها مورد توجه خاص است، کسب مقاومت لازم در برابر آتش است. اگر چه بتن یک ماده غیر قابل سوختن است، اما این لزوماً به معنای مقاومت زیاد در برابر آتش نیست، زیرا مقاومت در برابر آتش مفهومی متفاوت از قابلیت اشتعال مواد دارد. برای درک بهتر این موضوع، مفاهیم اصلی مربوط به رفتار مواد در برابر آتش و آزمایش‌های آتش در فصل سوم ارائه شده است.

مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش، در واقع به نوعی انعکاس وابستگی خواص آنها به دما است. با بالا رفتن دما، خواص حرارتی و فیزیکی ماده تغییراتی خواهد داشت. این تغییرات، چگونگی انتقال حرارت به داخل ماده، تغییرات ابعادی، چگونگی نیروهای فیزیکی و شیمیایی بین مولکول‌ها و ذرات ماده و در نتیجه مقاومت مکانیکی آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. چگونگی تغییرات خواص مواد با افزایش دما و ارتباط آن با رفتار مصالح در برابر آتش نیز در فصل سوم بحث می شود.

رفتار بتن در برابر آتش موضوع پیچیده ای است. بتن به طور معمول از حدود 25% حجمی سیمان و 75% حجمی سنگدانه تشکیل شده است. هر دوی اینها می‌توانند تاثیر بالایی در رفتار بتن در برابر آتش داشته باشند. همچنین هر یک از مواد افزودنی می توانند بر روی مقاومت و رفتار بتن در برابر آتش موثر باشند. به علاوه، نوع بتن و مقاومت آن، تاثیر بسزایی در خواص بتن در برابر آتش دارد. خواص بتن های نسبتاً جدید مانند بتن‌های مقاومت بالا، بتن های عملکرد بالا و بتن های خود تراکم در برابر آتش بسیار متفاوت از بتن های معمولی است. بویژه چگالی تراکم بالا و کاهش تخلیخل در این بتن ها، پیچیدگی‌های بیشتری را از نظر مقاومت آنها در برابر آتش ایجاد می‌نماید.یکی از پدیده هایی که باعث شکست بتن در برابر آتش می‌شود، پدیده ترکیدن (spalling) بتن در دمای بالا است. در بتن های معمولی، افزایش درصد تخلخل، کمک خوبی به افزایش مقاومت بتن در برابر آتش می‌نماید، اما این موضوع در بتن‌های مقاومت بالا مطلوب نیست، زیرا مقاومت مکانیکی کاهش می یابد. در بتن های توانمند و مقاومت بالا (HSC,HPC) و نیز در بتن خود متراکم (SCC)، زمینه ترکیدن بتن در برابر آتش متفاوت بوده و حتی بیشتر از بتن  معمولی است. در بتن مقاومت بالا، به علت ساختار فشرده بتن، انتقال بخار و رطوبت خیلی سخت‌تر رخ می‌دهد و به این علت فشار بخار زیادی می تواند در لایه‌های نزدیک به سطح ایجاد شود. یعنی بتن مقاومت بالا شرایط مساعد‌تری برای وقوع ترکیدن نسبت به بتن های معمولی دارد. بتن خود متراکم نیز که استفاده از آن در چند سال اخیر رشد بسیار سریعی داشته است، دارای مشکلات مشابهی است. برخی از کارشناسان، بتن SCC را آینده بتن می دانند که از دلایل آن حذف ویبره، کاهش کار کارگری، نمای بسیار صاف و خوب، سرعت بالاتر بتن ریزی، کاهش سر و صدای بتن ریزی (که در مناطق شهری بسیار مزاحم است)، چسبندگی خوب به آرماتور و غیره نام برده می شود. در عین حال مقاومت بتن SCC در برابر آتش و دمای بالا نیز همانند HPC کمتر از بتن معمولی است و بررسی آن جزو پژوهش‌های جدید و مورد علاقه در حال حاضر است.

تعریف بتن خود متراکم و دلایل گسترش آن

تعاریف گوناگونی از بتن خود متراکم توسط محققان مختلف ارائه شده است. طبق تعریف بارتوس، بتن خود متراکم بتنی است که تحت وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هر نوع لرزاندن، بطور کامل (حتی با وجود میلگردهای متراکم)، قالبها را پر کرده و حالت همگن بودن خود را حفظ می کند. طبق تعریف اوزاوا بتن خود متراکم تازه باید خواص زیر را داشته باشد:

الف- توانایی پرکنندگی: جاری شدن بتن خود متراکم در تمام فضاهای قالب تحت وزن خود

ب- توانایی عبور: امکان عبور از فواصل تنگ بین میلگردها و قالب تحت وزن خود.

ج- مقاومت در مقابل جداشدگی: ضمن دارا بودن خواص (الف) و (ب) باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن ریزی حفظ نماید.

امروزه برای بتن خود متراکم مشخصات کلی زیر را پیشنهاد می کنند:

الف- کارایی: از نظر کارایی یک بتن خود متراکم مناسب باید خواص زیر را داشته باشد:

- در حالت معمولی دارای جریان اسلامپ بیش از 600 میلیمتر و بدون جداشدگی باشد.

- روانی خود را به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) کند.

- توانایی مقاومت در شیب 3% درس سطح افقی آزاد (در صورت نیاز) داشته باشد.

- قابلیت پمپ شدن در لوله ها به طول حداقل 100 متر و به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) داشته باشد.

ب-مشخصات مکانیکی: از نظر مقاومت فشاری دو محدوده زیر برای بتن خود متراکم منظور می‌شود:

- مقاومت فشاری 28 روزه حدود 600-250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع

- مقاومت فشاری اولیه برای بتن های مصرفی در خانه سازی حدود 200-50 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در 15-12 ساعت اولیه و در دمای 20 درجه سانتیگراد.

ج- دوام: برای بتن خود متراکم ساخت شده نیز مانند بتن های دیگر، انتظار می‌رود تا دوام نسبت به شرایط محیطی، مقاومت در مقابل خوردگی، تهاجم سولفاتها، کلریدها و دیگر عوامل شیمیایی و مقاومت در مقابل انجماد- ذوب بنا به نیاز برآورده شود.

مزایای چشمگیربتن خود متراکم موجب گسترش سریع آن در دنیا شده است. برخی از این مزایا به شرح زیر است:

1- حذف مشکلات لرزاندن و از جمله مشکل کمبود کارگران ماهر بتن‌ریزی ویبره زن.

2- سهولت بتن ریزی و افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی

3- اطمینان از تراکم مناسب بتن، به خصوص در مقاطع تنگ و یا دارای میلگردهای فشرده که در آنها عملیات لرزاندن دشوار است.

4- مقاومت خوب در برابر جداشدگی سنگدانه

5- امکان صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت، به ویژه در پروژه های بزرگ.

6- امکان ایجاد سطوح تمام شده صاف و زیبای بتنی و در نتیجه تهیه طرح های متنوع معماری در نما.

7- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار، به ویژه در صنایع پیش ساخته بتنی.

بعلاوه حدود 7% از دی اکسید کربن تولیدی توسط صنایع، مربوط به کارخانه های تولید سیمان است. بنابراین یکی از راههای کاهش دی اکسید کربن، کاهش مشکلات گرم شدن زمین ناشی از گازهای گلخانه ای، حفظ منابع طبیعی و معدنی و حفظ محیط زیست، استفاده از انواع بتن های با عملکرد بالا و خود متراکم است که در آنها سیمان به طور موثرتری استفاده شده، یا جایگزینی سیمان به وسیله پر کننده ها در آن صورت گیرد. بنابراین این مسائل نیز می‌توانند دلایل بسیار خوبی برای گسترش بتن‌های عملکرد بالا و  خود متراکم در سطوح ملی و بین المللی باشد.