ویژگی های گیرش بتن تازه حاوی افزودنی های بتن کاهنده آب

ویژگی های گیرش بتن تازه حاوی افزودنی های بتن کاهنده آب

اثر مخلوط و فاکتورهای محیطی بر ویژگی های گیرش بتن در حضور افزودنی ها که باعث یک اثر کندگیر کنندگی می شود، در بخش بعدی مورد بحث قرار می گیرد. برای تعمیم، جدول 1-16 به عنوان راهنمایی می تواند برای یک مخلوط بتن با سیمان پرتلند معمولی 300 دارای اسلامپی در بازه 50 الی 100 میلی متر و زمان گیرش اولیه اندازه گیری شده توسط شیار پروکتور، (403 ASTM C) در محدوده 7 تا 8 ساعت استفاده شود.

جدول 15-1 اثر افزودنی های کاهنده آب (%1/0 وزن سیمان) بر روی کاهش آب در کارایی مشخص (میزان سیمان 300) (Maniscalco و Collepardi)

جدول 16-1 امتداد گرایش اولیه توسط افزودنی های کاهنده آب گوناگون

از دید تفاوت ها در زمان گیرش اولیه، اغلب لیگنوسولفونات های کلسیمی و مواد اسیدی هیدروکسی کربوکسیلیک، زمان حمل و نقل، تخلیه و اتمام بتن کاری را افزایش می دهد، حال آنکه مواد با مبنای لیگنوسولفونات سدیم تنها یک تاثیر جانبی خواهند داشت. برخی لیگنوسولفونات ها حاوی یک مقدار اندک تری اتانولامین هستند که برای غلبه بر اثر کندگیر کنندگی یک مولفه اصلی محسوب می شود، اما این امر می تواند در نهایت منجر به تغییرات حجمی نامطلوبی شود که برای بتن نهایی حائز اهمیت می باشد.

پایداری بتن تازه حاوی افزودنی های کاهنده آب

پایداری مخلوط بتن را می توان به لحاظ «به هم چسبندگی» در نظر گرفت. به عبارت دیگر، قابلیت حفظ یک ظاهر همگن به هنگام در معرض تنش اعمال شده قرار گرفتن، پایداری نامیده می شود. عدم به هم چسبندگی موجب جداسازی اجزاء مخلوط به لایه هایی می شود که این جداسازی متناسب با چگالی مواد می باشد. عبارت دیگری که پیرامون پایداری به کار می رود «جدایی شیرابه از سنگدانه» است، که به معنای حرکت آب به سمت سطح بتن تازه می بااشد. این پدیده هم می تواند هم مجزا اتفاق بیفتد و هم می تواند نشانه ای از جداسازی باشد. جدایی بیش از حد شیرابه از سنگدانه معمولا نامطلوب تلقی می شود. این امر به علت خطرات روان آب ها در حد فاصل بتن و آب بند، و همچنین ترک خوردگی به واسطه نشست های شکل پذیر می باشد. همچنین احتمال تاثیر معکوس بر پیوند بتن- آرماتور به علت جمع شدن آب تحت فولادها هم وجود دارد.

ابر روان-کننده کربوکسیلات

الف- به هم چسبندگی

اطلاعات منتشر شده اندکی درباره به هم چسبندگی مخلوط های حاوی عوامل کاهنده آب وجود دارد که ظاهرا به علت نبود یک روش کمی مناسب در اندازه گیری این مورد است. مشاهدات کلی حاکی از آن است که وقتی یک افزودنی کاهنده آب برای تولید بتنی با مقاومت بیشتر در یک نسبت سیمان به آب کاهش یافته استفاده شود، به ظاهر بتن بیشتر خمیری می گردد. به علاوه، اغلب جالب توجه است که می توان بدون افت در به هم چسبندگی، افزایش ها در کارایی ایجاد شده ناشی از اضافه شدن یک افزودنی کاهنده آب صورت پذیرد. داده های کمی سودمند که در این زمینه منتشر شده عبارت از خصوصیات تغییر شکلی بتن حاوی یک افزودنی کاهنده آب لیگنوسولفوناتی است. شکل 34-1 این نتایج تغییر شکلی را نشان می دهد. شیب این خط تابعی از کارایی بتن می باشد، در حالی که نقطه تقاطع با محور انرژِ نشانگر به هم چسبندگی یا ساختار ذاتی بتن باشد. شکل 35-1 کارایی را به هم چسبندگی در این زمینه ها مرتبط می سازد. این نتایج محدود نشان می دهد که احتمال دارد به ماده ای با کارایی بالا دست بیابیم، بدون اینکه افت حاصل در به هم چسبندگی توسط کاربرد افزودنی های کاهنده آب لیگنوسولفوناتی صورت بگیرد.

شکل 34-1 تغییر شکل بتن حاوی یک روان کننده معمولی (300) (Hewlett)

ب- جدایی شیرابه از سنگدانه ها

حرکت کردن آب به سمت سطح بتن می تواند موجب مشکلاتی به لحاظ زیبایی در سطح تمام شده بتن و نشست شکل پذیر گردد و در پیوند بتن- آرماتورها نیز مشکلاتی پدید آورد. از طرف دیگر، جدایی شیرابه از سنگدانه ها در بعضی شرایط خاص می تواند مفید هم باشد؛ در شرایط هوای بسیار گرم و بادی که سرعت تبخیر فراتر از سرعت جدایی شیرابه از سنگدانه ها می رود، ممکن است ترک خوردگی شکل پذیر رخ بدهد. همچنین در بتنی که جدایی شیرابه از سنگدانه ها می رود، ممکن است ترک خوردگی شکل پذیر رخ بدهد. همچنین در بتنی که جدایی شیرابه از سنگدانه ها شدید باشد (معمولا به علت کاهش در نسبت آب به سیمان) بتن قدرتمندتر و محکم تر است. به طور کلی می توان گفت که افزوده شدن هر افزودنی کاهنده آب که به اندازه محسوسی هوای موجود را افزایش ندهد، منجر به افزایش در سرعت و ظرفیت جدایی شیرابه از سنگدانه ها در بتن شکل پذیر خواهد شد. این درحالی است که مواد اسید هیدروکربوکسیلیکی حاوی افزودنی های کاهنده آب معمولی یا دیرگیر کننده موجب افزایش در نزخ جدایی شیرابه از سنگدانه می گردند.
تصور آنکه هر افزودنی کاهنده آب محبوس کننده هوا، برمبنای هر نوع ماده خام سرعت جدایی شیرابه از سنگدانه ها را افزایش نخواهد داد، امری معقول می باشد، حال می خواهد به عنوان ابزاری برای افزایش کارایی قلمداد شده یا برای کاهش نسبت آب به سیمان. اطلاعات اندک درباره افزودنی های کاهنده آب حاوی کلسیم کلرید هیچگونه افزایشی در سرعت های جدایی شیرابه از سنگدانه ها برای افزودنی های کاهنده آب تسریع کننده را نشان نمی دهند. جدول 17-1 اطلاعات منتشر شده برای چندین افزودنی کاهنده آب را در یک بازه ای از طرح های اختلاط به صورت خلاصه می آورد.

شکل 35-1 بتن های حاوی افزودنی های کاهنده آب ساختار بیشتری از بتن ساده در یک کارایی مشخص دارند. (Hewlett)

ملاحظات طرح اختلاط

البته هدف این کتاب آن نیست که راهنمایی در مورد اصول طراحی اختلاط مناسب را ارائه کند، چرا که این امر در بسیاری از کتب و مقالات صورت گرفته است. در عوض چند نکته که مربوط به کاربرد افزودنی های بتن کاهنده آب است را در ذیل می آوریم:
1- زمانیکه افزودنی کاهنده آب در سطوح پیمانه مصرفی (Dose) معمولی به منظور حصول کارایی بالاتر برای یک مخلوط بتنی داشته باشیم، ضرورتی برای تغییر در مخلوط بتن تولیدی با اسلامپ اولیه پایین تر وجود ندارد. عموما هیچ افتی در خمیرشدگی یا آب انداختگی اضافی (حتی وقتی که مواد اسید هیدروکسی کربوکسیلیک استفاده می شود) وجود ندارد.
2- اگر این نوع فرآورده برای کاهش نسبت آب به سیمان استفاده شود (گرچه تغییرات کمی در چگالی بتن سخت شده و شکل پذیر ظاهر می گردد و در محاسبات بایستی لحاظ گردد) باز هم هیچ تغییری در طرح اختلاط لازم نخواهد بود. یک حوزه جالب در تولید بتن، ساخت بتن با مدول الاستیسیته بالا می باشد. اکثر سنگدانه های با مدول الاستیسیته بالا به صورت سنگ های زبر هستند، اما بواسطه این امر مزیت بالقوه نیز تحت شعاع قرار می گیرد، چرا که نیار به آب زیادی برای رسیدن به کارایی لازم داریم. بر این مسئله با کاربرد افزودنی های کاهنده آب از طریق کاهش نسبت خمیر آب به سیمان می توان غلبه نمود.

جدول 17-1 اثر افزودنی های کاهنده آب روی نرخ های آب انداختگی و ظرفیت ها

3- اقتصاد در طرح اختلاط از طریق کاهش سیمان موجود (در حالی که می خواهیم نسبت آب به سیمان یکسانی را حفظ کنیم) تحت تاثیر قرار می گیرد. از منظر کاهش حجم خمیر، توصیه های چالش انگیزی در این مورد وجود دارد. بندهای زیر به عنوان راهنمایی آورده شده اند:
الف- چنانچه اختلاط به ظاهر «چسبناک» باشد، حجم خمیر برداشته شده باید از طریق افزایش در میزان ماسه موجود متعادل شود.
ب- چنانچه مقاومت گزینه اول باشد، حجم خمیری باید از طریق افزایش درشت دانه ها متعادل گردد.
ج- اغلب حجم خمیر توسط افزایشی در کل سنگدانه (بدون تغییر در نسبت درشت دانه به ریزدانه) جایگزین می شود. این تکنیک در چند صد کاربرد مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و تنها زمانی الزام آور است که به بند الف و ب رجوع کنیم.
4- پیشتر نشان داده شده که انواع سنگدانه به لحاظ جنس بر افزودنی های کاهنده آب اثر نمی گذارد. این امر برای سیمان و مخلوط های حاوی سیمان های مخصوص که مستلزم توجه خاص است، صحیح نمی باشد. مثال های مطرح شده در اینجا با افزایش «سیمان A3C پایین» (مثلاریال سیمان مقاوم در برابر سولفات) کندگیری را افزایش داده و حتی شاهد کاهش تقریبی در خصوصیات انبساطی را ب سیمان های انبساطی در حضور افزودنی های کاهنده آب می باشیم. با در هر حال، پزولان ها مانند خاکستر بادی رفتاری عادی با افزودنی های کاهنده آب دارند.