افزودنی های پر کاربرد و ویژه بتن

چه موادی می توان به بتن افزود؟

اغلب به جای استفاده از یک سیمان خاص، این امکان وجود دارد که برخی از خواص سیمان های متداول را با ترکیب کردن یک ماده مضاف یا یک ماده افزودنی مناسب تغییر داد. در برخی از موارد، چنین ترکیبی تنها راه رسیدن تاثیر مطلوب است. شمار زیادی از این محصولات اختصاصی در بازار موجود هستند. تاثیر مطلوب این محصولات توسط سازنده آنها مشخص شده است، اما این امکان وجود دارد که برخی از این تاثیرات شناخته نشده باشد و از این رو اتخاذ یک روش احتیاطی از جمله آزمایش های عملکردی عاقلانه است. باید به این نکته توجه داشت که، اصطلاح ماده "مضاف" و "افزودنی" که اغلب به طور مترادف به کار می روند، در اصل با یکدیگر تفاوت دارند، اصطلاح مضاف به ماده ای اشاره می کند که در مرحله ساخت سیمان به سیمان اضافه شده است. در حالی که اصطلاح افزودنی به ماده ای اطلاق می شود که در مرحله اختلاط به بتن اضافه می شود.

علاوه بر این، عوامل حباب زا و هوازایی وجود دارند که هدف اصلی از استفاده آنها محافظت بتن در مقابل خرابی ناشی از تاثیرات مخرب یخ زدن و ذوب شدن است. مواد افزودنی شیمیایی اساساً شامل کاهنده های آب (روان کننده ها)، کندگیر کننده ها و زودگیر کننده های گیرش هستند که مطابق مشخصات فنی ASTMC494-05a، به ترتیب در انواع B, A و C رده بندی شده اند. رده بندی مواد شیمیایی در مشخصات فنی BS 5075-1: 1982، نیز اساساً مشابه مورد فوق است، اما مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، انواع بیشتری از مواد افزودنی را پوشش می دهد. 

1- زودگیر کننده های بتن

زودگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که روند سخت شدن یا توسعه مقاومت اولیه بتن را تسریع می کنند. این نوع ماده افزودنی الزاماً تاثیر مشخصی بر زمان گیرش یا (سفت شدن) ندارد. به هر حال، در عمل، مواد افزودنی که طبق مشخصات فنی ASTM C 494-05a و BS 5075-1:1982 در رده نوع A قرار گرفته اند، زمان گیرش را کاهش می دهند. به این نکته باید توجه شود که مواد افزودنی تسریع کننده گیرش (یا تندگیر کننده) نیز وجود دارند که مخصوصاً زمان گیرش را کاهش می دهند. سدیم کربنات (سودای شستشو)، نمونه ای از ماده افزودنی تندگیر کننده است که برای ایجاد گیرش آنی در شاتکریت استفاده می شود. اگر چه این ماده تاثیر نامطلوبی برمقاومت بتن دارد، اما کارهای تعمیرات فوری را امکان پذیر می سازد. سایر نمونه های مواد افزودنی تسریع کننده گیرش عبارت از آلومینیم کلرید، پتاسیم کربنات، سدیم فلوئورید، سدیم آلومینات و نمک های آهن هستند. از هیچ یک از این مواد نباید بدون مطالعه کامل در مورد تمامی پیامدهای آنها استفاده کرد.

اکنون به بررسی تسریع کننده ها باز می گردیم. متداول ترین این مواد، کلسیم کلرید (CaCl2) است که در اصل افزایش مقاومت اولیه بتن را تسریع می کند. در برخی مواقع از این ماده افزودنی در مواردی که بتن ریزی در دماهای پایین {2 تا 4 درجه سلسیوس (35 تا 40 درجه فارنهایت)} انجام می شود یا هنگامی که به کارهای تعمیراتی فوری نیاز است، استفاده می شود. دلیل این امر، افزایش نرخ توسعه حرارت هیدراسیون در ساعت های اولیه پس از اختلاط بتن است. احتمالاً کلسیم کلرید به عنوان یک کاتالیزور در هیدراسیون C3S و C2S عمل می کند یا درجه قلیایی محلول تولید شده از هیدراسیون سیلیکات ها را کاهش می دهد. این ماده، هیدراسیون C3A را تا حدی کاهش داده، اما فرآیند عادی هیدراسیون سیمان را تغییر نمی دهد.

کلسیم کلرید را می توان به سیمان یا پودر زودگیر بتن (نوع III) و همین طور به سیمان پرتلند معمولی (نوع I) اضافه کرد. هرچه نرخ طبیعی سخت شدن سیمان سریعتر باشد، اثر تسریع کننده بیشتر خواهد بود. به هر حال، کلسیم کلرید نباید همراه با سیمان پرآلومین استفاده شود. شکل 1 تاثیر کلسیم کلرید برمقاومت اولیه بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان را نشان می دهد. باور عمومی بر این است که مقاومت بلند مدت تحت تاثیر این ماده افزودنی قرار نمی گیرد.
مقدار کلسیم اضافه شده به مخلوط باید به دقت کنترل شده باشد. برای محاسبه مقدار کلسیم کلرید مورد نیاز می توان فرض کرد که تاثیر اضافه کردن یک درصد کلسیم کلرید هیدراته نشده، CaCl2، (به عنوان بخشی از جرم سیمان) بر نرخ سخت شدن به اندازه 6 درجه سلسیوس (11 درجه فارنهایت) افزایش درجه حرارت است. در حالت کلی، 1 تا 2 درصد کلسیم کلرید کافی است.

شکل 1 تاثیر CaCl2 برمقاومت بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان. سیمان پرتلند معمولی (نوع I)، سیمان اصلاح شده (نوع II)، سیمان پرتلند زودگیر (نوع III)، سیمان با حرارت زایی کم (نوع IV) و سیمان ضد سولفات (نوع V).

در صورتی می توان از مقدار بیشتر کلسیم کلرید استفاده کرد که مقدار مصرفی با یک سیمان واقعی آزمایش شود. باید توجه داشت که تاثیر کلسیم کلرید به یک درجه خاص از ترکیبات سیمان بستگی دارد. معمولاً کلسیم کلرید گیرش را تسریع کرده و میزان مصرف زیاد آن می تواند سبب گیرش آنی شود.
توزیع کلسیم کلرید به طور یکنواخت در کل مخلوط حائز اهمیت است. بهتر است، این ماده افزودنی در آّب اختلاط حل شود. تهیه محلول آبی غلیظ با استفاده از پولک های کلسیم کلرید برکلسیم کلرید دانه ای که به آهستگی حل می شود، ارجحیت دارد. پولک ها حاوی H2O2.CaCl2 هستند و 37/1 گرم پولک معادل با یک گرم CaCl2 می باشد. 

مصرف کلسیم کلرید، پایداری سیمان در برابر حمله سولفاتی را خصوصاً در مخلوط های کم عیار کاهش می دهد. در حالی که احتمال واکنش قلیایی در مصالح سنگی افزایش می یابد. سایر تاثیرات نامطلوب اضافه کردن کلسیم کلرید عبارت از افزایش جمع شدگی و خزش و کاهش پایداری بتن حباب هوازایی شده در برابر یخ زدن و ذوب شدن در سنین بعدی است. اثر سودمند مصرف کلسیم کلرید، افزایش پایداری بتن در برابر فرسایش و سایش می باشد.
احتمال خطر خوردگی آرماتورها در اثر کلسیم کلرید مدت هاست که مورد بحث است. مطالعات نشان داده اند، زمانی که کلسیم کلرید به مقدار صحیح استفاده شود، در برخی از حالت های خاص سبب خوردگی می شود، در حالی که در موارد دیگر خوردگی اتفاق نمی افتد. احتمالاً این موضوع را می توان با توزیع غیر یکنواخت یون های کلرید و با مهاجرت یون های کلرید در بتن نفوذناپذیر و ورود رطوبت و اکسیژن به خصوص در شرایط آب و هوایی گرم توجیه کرد.
البته ما در اینجا در مورد کلسیم کلرید بحث می کنیم، در حالی آنچه به خوردگی مربوط است، یون کلرید Cl- می باشد. تمامی منابع یون از جمله سطح مصالح سنگی دریایی باید در نظر گرفته شوند. ممکن است، در یک گرم CaCl2، حدود 56/1 گرم یون کلرید وجود داشته باشد.

زمانی که بتن دائماً خشک است، به طوری که دارای هیچگونه رطوبتی نباشد، خوردگی نمی تواند اتفاق بیفتد، اما تحت سایر شرایط احتمال خوردگی آرماتورها وجود دارد و یک تهدید جدی برای سازه محسوب می شود. از این رو، استاندارد BS 8110-1: 1997، مقدار کل کلرید در بتن سازه ای را محدود کرده است. در ایالات متحده نیز، آیین نامه ACI 318R-05 محدودیت های مشابهی را برای مقدار مطلق کلرید توصیه کرده است. این حدود کم نیز شدیداً مصرف مواد افزودنی با پایه کلریدی را در بتن حاوی فلز تعبیه شده قدغن می کنند. استاندارد BS EN 934-2: 2001، تمامی مواد افزودنی را به داشتن حداکثر کلرید کل 1/0 درصد جرم سیمان ملزم کرده است.

اثر تسریع بدون خطر خوردگی را می توان با استفاده از سیمان های بسیار زودگیر یا مواد افزودنی عاری از کلرید به دست آورد. اغلب مواد افزودنی عاری از کلرید برپایه کلسیم فرمات هستند که اندکی اسیدی بوده و هیدراسیون سیمان را تسریع می کند. در برخی از مواقع کلسیم فرمات را با بازدارنده های خوردگی از قبیل کرومات ها، بنزوات ها و نیترات های محلول مخلوط می کنند. ماده افزودنی حاصل دارای تاثیر تسریع کننده بیشتری در دماهای کمتر از دمای اتاق هستند، اما قابلیت تسریع آن در هر دمایی از کلسیم کلرید کمتر است. تاثیر بلند مدت مواد افزودنی نوع کلسیم فرمات بر سایر خواص بتن هنوز کاملاً ارزیابی نشده است.

2-کندگیر کننده ها

کندگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که زمان گیرش بتن که با روش آزمایش نفوذ سوزن ویکات اندازه گیری می شود، را به تاخیر می اندازند. چنین موادی در مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، و ASTM C 494-05a شرح داده شده اند 
کندگیرکننده ها در بتن ریزی در هوای گرم که زمان گیرش عادی بتن در اثر دمای بالا کاهش می یابد، مفید هستند و از تشکیل درزهای سرد بین بتن ریزی های متوالی جلوگیری می کنند. به طور کلی، کندگیرکننده ها روند سخت شدن بتن را به تاخیر می اندازند. این خاصیت در ایجاد سطوح پرداخت کاری با سنگدانه های نمایان که جنبه معماری دارد، مفید می باشد.

عمل کندگیر شدن بتن با اضافه کردن شکر، مشتقات کربوهیدرات ها، نمک های روی محلول، جوهر بوره محلول و سایر مواد از این دست حاصل می شود. در عمل، بیشتر از کندگیرکننده هایی استفاده می شود که کاهنده آب نیز هستند. کاهنده های آب در بخش بعد توضیح داده می شوند. زمانی که مصرف کندگیرکننده ها به دقت کنترل می شود، اضافه کردن شکر به اندازه حدود 05/0 درصد جرم سیمان باعث تاخیر زمان گیرش به اندازه حدود 4 ساعت می شود. به هر حال، تاثیر واقعی شکر به ترکیبات شیمیایی سیمان بستگی دارد. عملکرد شکر و در واقع عملکرد هر نوع کندگیرکننده دیگری باید با مخلوط های آزمایشی که با مقدار واقعی سیمان مصرفی در اجرا ساخته شده اند، تعیین می شود. مقادیر زیاد شکر به طور مثال 2/0 تا 1 درصد جرم سیمان از گیرش سیمان جلوگیری می کند. این خاصیت شکر در هنگام درست کار نکردن مخلوط کن مفید است.

در صورتی که ماده افزودنی کندگیرکننده با تاخیر به مخلوط اضافه شود، زمان گیرش بتن افزایش می یابد. این تاثیر به خصوص در سیمان هایی با مقدار C3A هیدراته شده و ماده افزودنی را جذب نمی کند و در نتیجه ماده افزودنی برای واکنش با سیلیکات های کلسیم در دسترس قرار می گیرد.
مکانیزم عامل کندگیر کننده هنوز با قطعیت کامل شناخته نشده است. مواد افزودنی رشد بلورها یا نحوه شکل گیری آنها را به نحوی بهبود می دهند که مانع موثرتری برای جلوگیری از هیدراسیون نسبت به زمانی که از ماده افزودنی استفاده نمی شود، ایجاد می کنند. در برخی از موارد، به دلیل واکنش افزودنی های بتن با ماده هیدراته شده از غلظت محلول کاسته می شود، اما در این موارد نیز ترکیب با هویت محصولات هیدراسیون تغییر نمی کنند. همچنین این حالت در مواد افزودنی که هم کندگیرکننده و هم کاهنده آب هستند، نیز وجود دارد.در مقایسه با بتن بدون ماده افزودنی، استفاده از مواد افزودنی کندگیرکننده مقاومت اولیه را کاهش می دهد، اما نرخ کسب مقاومت های بعدی را افزایش می دهد، به طوری که مقاومت های بلند مدت تفاوت زیادی با یکدیگر نخواهند داشت. همچنین کندگیرکننده ها به دلیل افزایش مرحله پلاستیک، تمایل به افزایش جمع شدگی دارند، اما جمع شدگی ناشی از خشک شدن بدون تاثیر باقی خواهد ماند.

3-کاهنده های آب (روان کننده ها)

این مواد افزودنی به سه منظور مورد استفاده قرار می گیرند:

الف) کسب مقاومت بیشتر با کاهش نسبت آب به سیمان در کارایی یکسان با بتن بدون حباب هوا.
ب) کسب کارایی مشابه با کاهش مقدار سیمان به نحوی که حرارت هیدراسیون در بتن ریزی های حجیم کاهش یابد.
ج) افزایش کارایی به نحوی که بتن ریزی در محل های غیرقابل دسترسی به راحتی انجام شود.
مشخصات فنی ASTM C 494-05a، مواد افزودنی را که تنها کاهنده آب هستند، در نوع A رده بندی می کند. اما در صورتی که خواص کاهنده آّب همراه با به تاخیر انداختن گیرش باشد، آنگاه، این ماده افزودنی به عنوان نوع D رده بندی می شود. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب و تسریع کننده (نوع E) نیز وجود دارند. ملزومات مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001 برای انواع متداول مواد افزودنی در جدول 1 ارائه شده است.

اجزای فعال اصلی مواد افزودنی کاهنده آب، عواملی با سطح فعال هستند که در فصل مشترک دو فاز غیرقابل اختلاط متمرکز می شوند و نیروهای فیزیو – شیمیایی را در این فصل مشترک تغییر می دهند. عوامل فعال سطحی توسط ذرات سیمان جذب می شوند و به آنها بار منفی می دهند. این امر سبب ایجاد نیروی دافعه بین ذرات و در نتیجه ثبات پراکندگی ذرات سیمان می شود. همچنین حباب های هوا نیز دفع شده و نمی توانند به ذرات سیمان متصل شوند. علاوه بر این، بار منفی سبب ایجاد یک غشای جهت دار از مولکول های آب در اطراف هر ذره شده و در نتیجه ذرات را از هم جدا می کند. از این رو ذرات دارای تحرک بیشتری بوده و آب آزاد شده ناشی از اثر مهارکننده سیستم، لخته شده و برای روان سازی مخلوط در دسترس قرار می گیرد، به طوری که کارایی افزایش پیدا می کند.

کاهش آب اختلاط که در اثر مصرف مواد افزودنی محتمل است، بین 5 تا 15 درصد تغییر می کند. در بسیاری از مواقع، بخشی از این کاهش آب مربوط به حباب هوای ایجاد شده در اثر مصرف ماده افزودنی است. کاهش واقعی در میزان آب اختلاط به مقدار سیمان، نوع مصالح سنگی، پوزولان ها و عامل حباب هوازا در صورت وجود، بستگی دارد. بنابراین، ساخت مخلوط های آزمایشی به منظور حصول خواص بهینه و همین طور تشخیص هر نوع اثر جانبی نامطلوب احتمالی از قبیل جداشدگی، آب انداختگی و افت کارایی با زمان (یا افت اسلامپ) ضروری می باشد.
مواد افزودنی کاهنده آب، برخلاف عامل های حباب هوازا، همواره چسبندگی بتن را بهبود نمی دهند. مواد افزودنی از نوع هیدروکسیلیت کربوکسیلیک می توانند آب انداختگی بتن هایی با کارایی بالا را افزایش دهند، اما از طرف دیگر، معمولاً مواد افزودنی از نوع لیگنوسولفونیک اسید چسبندگی بتن را به دلیل حباب هوای تعمدی بهبود می دهند. به هر حال، در برخی از مواقع، استفاده از یک عامل حباب زدا برای اجتناب از ایجاد حباب هوای بیش از حد ضروری است. همچنین باید به این نکته توجه شود که اگرچه گیرش سیمان با مصرف اینگونه مواد افزودنی به تاخیر می افتد، اما نرخ افت کارایی همواره با گذشت زمان کاهش نمی یابد. به طور کلی، کارایی اولیه بالاتر موجب نرخ سریعتر افت کارایی می شود. در صورت مواجهه با این مسئله می توان مقدار مواد افزودنی مصرفی را افزایش داد، به شرطی که بر کندگیری سیمان تاثیر نامطلوبی نداشته باشد.

قابلیت پخش کنندگی مواد افزودنی کاهنده آب منجر به سطح جانبی بزرگ تر سیمان در معرض هیدراسیون می شود و به این دلیل مقاومت اولیه این نوع بتن ها در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی با نسبت آب به سیمان یکسان افزایش می یابد. همچنین ممکن است، مقاومت بلند مدت به دلیل توزیع یکنواخت تر ذرات پراکنده شده سیمان در کل بتن بهبود یابد. در بیان کلی، اینگونه مواد افزودنی در تمامی انواع سیمان موثر هستند، در حالی که تاثیر آنها برمقاومت سیمان های دارای C3A کمتر یا با مقدار قلیایی پایین، بیشتر است. این مواد تاثیر نامطلوبی برسایر خواص بتن ندارند، و زمانی که مواد افزودنی به نحو صحیح مصرف شوند، این امکان وجود دارد که دوام بهبود یابد. همانند سایر مواد افزودنی، استفاده از تجهیزات دقیق توزین ضروری است، زیرا میزان مصرف ماده افزودنی تنها معرف یک بخش از یک درصد جرم سیمان است.

4-فوق روان کننده ها

در ایالات متحده، مواد افزوذنی کاهنده آب جدیدتر و موثرتری نیز تحت عنوان کاهنده آب با محدوده بالا وجود دارد که در استاندارد ASTM به عنوان نوع F نام گذاری شده اند. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب با محدوده بالا و کندگیرکننده نیز وجود دارند که در نوع G رده بندی شده اند. 
مصرف این نوع مواد افزودنی معمولاً بیشتر از مصرف مواد افزودنی متداول کاهنده آب است و احتمال اثرات نامطلوب جانبی آنها به طور قابل ملاحظه ای کمتر می باشد. به عنوان مثال، به دلیل اینکه فوق روان کننده بتن نمی توانند کشش سطحی آب را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش دهند، مقدار قابل توجهی حباب هوا را وارد بتن نمی کنند.

از فوق روان کننده ها برای تولید بتن روان در محل های بتن ریزی غیرقابل دسترس، دال های کف یا روسازی یا محل هایی که به بتن ریزی بسیار سریع نیاز است، استفاده می شود. استفاده دیگر این مواد، در تولید بتن با مقاومت بسیار بالا و با استفاده از کارایی معمول، اما نسبت آب به سیمان بسیار کم است. این مورد مصرف فوق روان کننده ها در شکل2  نشان داده شده است.

شکل 2 رابطه متداول بین میزان پخش شدگی آزمایش میز سیلان و مقدار آب بتن ساخته شده با و بدون فوق روان کننده.

فوق روان کننده ها، سولفونات ملامین فرمالدئید تغلیظ شده یا سولفونات نفتالین فرمالدئید تغلیظ شده هستند که مورد دوم، خصوصاً هنگامی که با استفاده از یک کوپلیمر اصلاح شده باشد، بسیار موثر خواهد بود. فوق روان کننده ها از طریق عمل سولفونیک اسید جذب شده بر روی سطح ذرات سیمان که به آنها بار منفی داده و در نتیجه متقابلاً آنها را از یکدیگر دور می کند، سبب پراکنده شدن سیمان می شوند. این مواد کارایی مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند.

در انگلستان، کارایی بالا را با آزمایش پخش میز سیلان اندازه گیری می کنند و مقدار بین 500 تا 600 میلیمتر برای سیلان متداول است. بتن روان حاصل، چسبنده بوده و به خصوص در صورتی که از مصالح سنگی درشت دانه بسیار تیزگوشه، پولکی یا سوزنی اجتناب شده و مقدار مصالح سنگی ریزدانه 4 تا 5 درصد افزایش یافته باشد، دچار آب انداختگی یا جداشدگی بیش از حد نمی شود. در هنگام طراحی قالب بندی بتن های روان باید به یاد داشت که این نوع بتن ها می توانند فشار هیدرواستاتیکی کامل به قالب ها اعمال کنند.

زمانی که هدف حصول یک بتن با مقاومت بالا در یک کارایی معین است، استفاده از فوق روان کننده می تواند منجر به کاهش آب از 25 تا 35 درصد شود (میزان کاهش آب به وسیله روان کننده های متداول تقریباً نصف این مقدار است). در نتیجه، امکان استفاده از نسبت های آب به سیمان پایین وجود دارد، به طوری که مقاومت های بسیار بالای بتن حاصل شود (شکل 3). مقاومت های 28 روزه تا اندازه MPa100 (psi 15000) را با نسبت آب به سیمان 28/0 می توان به دست آورد. حتی حصول مقاومت های بالاتر نیز با استفاده از عمل آوری با بخار یا اتوکلاو امکان پذیر است. به منظور افزایش مقاومت در سنین بالاتر می توان از فوق روان کننده ها همراه با جایگزینی بخشی از سیمان با خاکستر بادی استفاده کرد.

اثر کارایی بهتر ایجاد شده با فوق روان کننده ها کوتاه مدت است و در تیجه نرخ افت اسلامپ بالایی وجود خواهد داشت. پس از حدود 30 تا 90 دقیقه کارایی به وضعیت عادی خود باز می گردد. به این دلیل، فوق روان کننده باید بلافاصله پیش از بتن ریزی به مخلوط اضافه شود. معمولاً، در شیوه مرسوم، روان کننده حین اختلاط اضافه شده و عمل اختلاط تا مدت کوتاهی پس از آن ادامه پیدا می کند. در مورد بتن آماده، یک مدت 2 دقیقه ای اختلاط مجدد حیاتی می باشد. در حالی که اختلاط مجدد در هنگام افزایش مقدار فوق روان کننده توصیه نمی شود، زیرا احتمال جداشدگی وجود دارد. افزایش مقدار فوق روان کننده کارایی را تا 160 دقیقه بعد از اختلاط حفظ می کند و با خیال راحت می توان از این بتن استفاده کرد.

فوق روان کننده ها تاثیر به سزایی برگیرش بتن ندارند، مگر در مواردی که از سیمان هایی با مقدار بسیار کم C3A استفاده شده باشد، در این صورت ممکن است، تاخیر زیادی درگیرش بتن به وجود آید. سایر خصوصیات بلند مدت بتن نیز به طور محسوسی تحت تاثیر مصرف فوق روان کننده ها وجود ندارند. به هر حال در برخی از مواقع، مصرف فوق روان کننده ها با مواد افزودنی حباب هوازا می تواند مقدار حباب هوای ایجاد شده را کاهش داده و سیستم حفره را تغییر دهد، اما فوق روان کننده های اصلاح شده خاصی وجود دارند که با مواد افزودنی حباب هوازای متداول سازگار هستند. تنها عیب حقیقی فوق روان کننده ها قیمت نسبتاً بالای آنهاست که ناشی از هزینه بالای تولید یک محصول با جرم مولکولی بالا می باشد.

شکل 3 تاثیر اضافه کردن فوق روان کننده برمقاومت اولیه بتن ساخته شده از مقدار سیمان kg/m3370 (lb/yd3 630) و قالب گیری شده در دمای اتاق. تمامی بتن ها دارای کارایی مشابه هستند و از سیمان زودگیر (نوع III) ساخته شده اند.

5-میکروسیلیس ها و پرکننده ها

استفاده از پوزولان و سرباره کوره آهن را از آنجا که عمدتاً با کلسیم هیدروکسید، که از هیدراسیون سیلیکات ها در سیمان آزاد می شود، واکنش می دهند؛ می توان به عنوان مواد مضاف یا مواد افزودنی با خواص سیمان شدن نیز در نظر گرفت.

در رده بندی سیمان های پرتلند، به این نکته توجه شده است که پرکننده ها تا یک حداکثر مقدار مشخصی ممکن است در سیمان وجود داشته باشند. یک پرکننده یا ماده مضاف یک مصالح دانه ای ریز آسیاب شده در حد ریزی سیمان پرتلند است که خواص فیزیکی اش به خودی خود تاثیری بر برخی از خواص بتن از قبیل کارایی، چگالی، نفوذپذیری و آب انداختگی مویینه که سبب ترک خوردگی می شود، ندارد. پرکننده ها معمولاض از نظر شیمیایی بی اثر هستند، اما در صورت خواص هیدرولیکی یا مشارکت در واکنش های مضر با محصولات حاصله از واکنش خمیر سیمان هیدراته شده، نیز اثر مضری ندارند.

پرکننده ها می توانند با ایفای نقش به عنوان محل های تبلور، هیدراسیون سیمان پرتلند را افزایش دهند. این تاثیر در بتن حاوی خاکستر بادی و تیتانیم دی اکسید به صورت ذرات کوچک تر از یک میکرون مشاهده شده است. علاوه بر نقش تبلور، CaCO3 در فاز C-S-H نیز مشارکت می کنند که اثر مفیدی بر ساختار خمیر سیمان هیدراته شده دارند.

پرکننده ها می توانند مصالح تولید شده با فرآیندهای طبیعی یا غیرآلی باشند. آنچه در مورد پرکننده ها حیاتی است، یکنواختی خواص و خصوصاً ریزی آنهاست. این مواد نباید مقدار آب مورد نیاز برای اختلاط را افزایش دهند، مگر اینکه همواره با یک ماده افزودنی کاهنده آب مصرف شوند. همچنین نباید تاثیر نامطلوبی برپایداری بتن در برابر هوازدگی یا محافظت در مقابل خوردگی در بتن های مسلح داشته باشند. بدیهی است که این مواد نباید منجر به پسرفت بلند مدت مقاومت بتن شوند، هر چند که چنین مشکلی کمتر به وجود می آید.
باتوجه به اینکه عمل پرکننده ها و ژل میکروسیلیس غالباً فیزیکی است، از نظر فیزیکی با سیمانی که در آن مصرف می شوند، قابل مقایسه هستند. از آنجا که پرکننده نرمتر از کلینکر است، آسیاب کردن بیشتر مواد مرکب الزامی است، به طوری که از حصول ذرات بسیار ریز سیمان که برای مقاومت اولیه ضروری هستند، اطمینان حاصل شود.

مواد ریزدانه بی اثر دیگری نیز وجود دارند که به مخلوط اضافه می شوند. از جمله این مواد می توان آهک هیدراته شده یا گرد مصالح سنگی با وزن معمولی را نام برد. بدیهی است که مواد خنثی در کسب مقاومت بتن مشارکت نمی کنند و معمولاً برای افزایش کارایی دوغاب ها یا ملات های بنایی به کار می روند. همچنین رنگدانه ها را نیز می توان در گروه مواد افزودنی یا مواد مضاف رده بندی کرد.
از طرف دیگر، پودر یا آلومینیم در حضور قلیایی ها یا کلسیم هیدروکسید هیدروژن آزاد می کنند. از این فرآیند در ساخت بتن گازی یا بتن هوادهی شده که خصوصاً برای مواردی که به عایق بندی حرارتی نیاز است، استفاده می شود. چنین موادی تحت عنوان مواد افزودنی کف ساز نامیده می شوند. از جمله این مواد هیدروژن پروکسید است که حباب های اکسیژن را تولید می کند. این حباب ها در مخلوط ماسه سیمان جای گرفته و بتن اسفنجی را تولید می کنند.

6-چسب های بتن

این نوع مواد افزودنی امولسیون های پلیمری (لاتکس ها) هستند که چسبندگی بتن تازه به بتن سخت شده را بهبود می دهند و بنابراین به خصوص در کارهای تعمیراتی مناسب هستند. امولسیون یک سوسپانسیون کلوئیدی پلیمر در آب می باشد. هنگامی که این امولسیون همراه با بتن به کار می رود، یک بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC) بتن سیمان پرتلندی پلیمری به دست می آید. اگرچه لاتکس های پلیمری یا چسب بتن گران هستند، اما مقاومت کششی و خمشی و همچنین دوام و خواص پیوستگی را بهبود می دهند.

7-مواد افزودنی آب بندی بتن

بتن به دلیل کشش سطحی موجود در منافذ مویینه خمیر سیمان سخت شده آب جذب می کند. جذب آب را می توان با مکش مویینه متوقف کرد. همچنین می توان با کمک مواد آب بند بتن از این نفوذپذیری جلوگیری کرد. عملکرد این نوع مواد افزودنی تا حد زیادی به اینکه فشار اعمال آب پایین باشد، مانند حالت باران (بدون وزش باد) یا بالا آمدن آب در منافذ مویینه و یا فشار هیدرو استاتیکی که در سازه های نگهداری آب اعمال می شود، وابسته است.
مواد افزودنی ضدآب کننده می توانند به چندین روش عمل کنند، اما تاثیر آنها عمدتاً آب گریز ساختن بتن می باشد. در این صورت آب در اثر افزایش زاویه تماس بین جداره های مویینه و آب، دفع می شود. نمونه هایی از این مواد افزودنی سیتریک اسید و برخی از روغن های گیاهی و حیوانی هستند.

باید بین مواد افزودنی ضدآب کننده با مواد افزودنی دفع کننده آب با پایه رزین های سلیسی که در سطح بتن به کار می روند، تفاوت قائل شد. غشاهای ضدآب کننده عبارت از روکش های قیری با پایه امولسیونی هستند که یک لایه بسیار نازک محکم با خواص الاستیک را ایجاد می کنند.
برخی از ارگانیسم ها از قبیل باکتری ها، قارچ ها یا حشرات می توانند با خوردگی فولاد یا لکه دار کردن سطح، تاثیر نامطلوبی بر بتن به جای بگذارند. باتوجه به اینکه ماهیت زبر بتن پناهگاه خوبی برای باکتری هاست، تمیز کردن سطح غیرموثر بوده و ضروری است که از برخی از مواد افزودنی که سم چنین ارگانیسمی هایی هستند، در مخلوط استفاده شود. این مواد افزودنی شامل ضدباکتری ها، ضدقارچ ها، و حشره کش ها هستند.