بتن های مدرن اغلب مخلوطی از افزودنی های شیمیایی بتن و افزودنی معدنی بتن را خود لحاظ می کنند، که هر یک ممکن است با اجزاء مختلف سیمان اندرکنش کند و روی واکنش های هیدراتاسیون سیمان تأثیر بگذارد. اندرکنش های سیمان- افزودنی بتن ممکن است به عنوان واکنش میان دو سیستم شیمیایی پیچیده دیده شود. افزودنی های مصنوعی بتن همچون فوق روان کننده های بتن حاوی گونه هایی با توزیع وسیع وزن های مولکولی، فرآورده های واکنش، یا دیگر مواد افزودنی شیمیایی بتن اضافه شده برای اهداف ویژه می باشند. عملکرد یک افزودنی در بتن خیلی وابسته به فاکتورهایی همچون ماهیت و مقدار افزودین، ترکیب، سطح مختلف و تاریخچه سیمان، طبیعت و نسبت های سنگدانه، ترتیب افزوده شدن آب و افزودنی بتن به اختلاط، سازگاری افزودنی های موجود در بتن، نسبت آب به سیمان و دما و شرایط عمل آوری است.
درک اندرکش های افزودنی بتن با سیمان و همچنین هر افزودنی بتن با افزودنی دیگر حائز اهمیت می باشد. بنابراین کاربرد بهینه این مواد افزودنی بتن می تواند صورت بپذیرد، از ناسازگاری افزودنی بتن با سیمان می تواند ممانعت گردد، مشکلات به وجود آمده در زمین را بهتر می توان حل کرد و پیش بینی خصوصیات بتن امکان پذیر می شود. در صفحات بعدی برخی مثال ها از مشکلاتی که از اندرکش های افزودنی بتن با سیمان و افزودنی با افزودنی بتن ناشی می شود را اشاره می کنیم. همچنین دورنمایی از مفاهیم فیزیکی و شیمیایی پیرامون هیدراتاسیون سیمان و اندرکش های میان ذرات را که عملکرد افزودنی بتن را محدود می کند، موجب ناسازگاری و مشکلات میدانی می گردد را ارائه می کنیم .
واکنش افزودنی بتن با سیمان
فرآیند کلی هیدراتاسیون سیمان و گیرش بتن ناشی از ترکیبی از فرآیند های محلول افزودنی بتن ، پدیده های متقابل و واکنش های حالت جامد می باشد که منجر به تشکیل فرآورده های پیچیده ای می گردد. بعضی فرآورده های هیدراتاسیون شکل گرفته از اجزاءمعدنی مختلف سیمان در جدول 7. 31 نشان داده می شود.
اندرکش افزودنی بتن با سیمان لزوماً اندرکش های افزودنی ها و هیدرات های سیمان شکل گرفته اولیه هستند. تأثیر افزودنی های بتن روی هیدراتاسیون سیمان بر مبنای تکامل واکنش با زمان بهتر فهمیده می شود. پنج مرحله قابل شناسایی است:
I . فرآیند هیدراتاسیون اولیه (15- 0 دقیقه)
II . مدت برقراری با فاز درنگ (15 دقیقه الی 6 ساعت)
III . تسریع گیرش بتن (8- 4 ساعت)
IV . کندشدگی و سخت شدن (24- 8 ساعت)
V. عمل آوری (28 – 1 روز)
زمانیکه آب در تماس با سیمان (مرحله I) می گیرد، رطوبت ذرات سیمان و انحلال پذیری طیفی از گونه های یونی و مثل با انحلال پذیری کامل یا آبکافت سطحی فازهای متنوع موجود در سیمان رخ می دهد. آب کافت سطحی سریعاً منجر به شکل گیری لایه نازکی از هر دو فراورده های بی شکل و شکل گرفته، می گردد. فراتر از پدیده های انحلال پذیری اولیه، شکل گیری هر یک از فرآورده‌های هیدراتاسیون جامد (جدول 7. 31) با فرآیند های انعقاد کنترل می شود که ممکن است «به صورت همسان» از فاز محلول رخ دهد یا «به صورت نامتجانس» در میان فاز جامد- محلول اتفاق بیفتد. بعد از انعقاد، فرآورده های هیدراتاسیون با سرعتی تعیین شده از غلظت کلی گونه های محلول رشد خواهد کرد. انتظار می رود، حضور افزودنی های بتنی که در انعقاد و یا فرآیندهای رشد می توانند دخالت کنند بر سرعت واکنش هیدراتاسیون، فرآورده های واکنش یا هر دو تأثیر گذار باشد.
درقسمت ثانوی مرحله I، ذرات سیمان در خمیر کاملاً با لایه ای از فرآورده های هیدرات پوشانده می شود. این لایه «محافظ» نفوذ گونه های واکنش دهنده، درون و بیرون میان فاز واکنش را جلوگیری می کند. بنابراین کاهش سریع سرعت واکنش های متنوعی را در پی دارد. این سیستم وارد یک دوره «نهانی» به نام دوره برقراری یا خوابیدگی می شود، با این وجود فرآیندهای آغاز شده در مرحله I در سرتاسر دوره برقراری ادامه می یابد .در این قسمت های اولیه مرحله II، واکنش های فاز آلومینات غالب خواهد شد. در این مرحله است که غلظت نقش مهمی در رشد بلورهای اترینگیت و گیرش خمیر، بازی می کند. اگر غلظت خیلی کم باشد، جمع شدگی فراتر و رشد فرآورده های C-A-H ممکن است رخ دهد، که موجب گیرش آنی می شود. چنانچه غلظت خیلی بالا باشد (به علت حضور نیمه هیدرات و سولفات های قلیایی) جمع شدگی غیرعادی و رشد بلورهای گچ 2 Ca رخ خواهد داد. این اتفاق منجر به گیرش نادرست بتن می شود. با حضور میزان کافی دسترسی به افزودنی بتن ، چندین فرآیند فیزیکی شیمیایی رخ می دهد: رشد ممتد بلورهای ارتینگیت، تولید فزآینده ژل C-S-H (که لایه ژل سرشار از آلومینات اولیه را می پوشاند.)، غلظت افزایش یافته و در محلول و توسعه فشارهای اسموزی و مکانیکی همزمان با این که هیدراتاسیون شکل می گیرد.
فرآیندهای مذکور فوق، خصوصیات تغییر شکلی بتن و گیرش سیستم را تعیین خواهد کرد و اندرکش یک افزودنی شیمیایی بتن با هر یک از گونه های واکنش دهنده، یا دخالت افزودنی بتن با نفوذ، فرآیندهای جمع شدگی و رشد می تواند به طرز محسوسی بر رفتار بتن ها در طی دوره برقراری تأثیر بگذارد. در اواخر دوره خوابیدگی، سرعت هیدراتاسیون سیمان به شدت افزایش پیدا می کند. پیدایش دوره تسریع به اثرات زیر نسبت داده شده است:
– فروپاشی لایه حفاظتی هیدراتی با تغییر شکل های فیزیکی شیمیایی هیدرات ها
– نابودی لایه حفاظتی توسط اثرات فشار اسموزی
– جمع شدگی و رشد فرآورده های C-S-H
– جمع شدگی و رشد کلسیم هیدروکسید Ca
این فرآیندها ممکن است با افزودنی های شیمیایی بتن، به خصوص شکل گیری بتن و خصوصیات لایه محافظ تحت تأثیر واقع شوند. همچنین افزودنی های بتن باقیمانده در محلول حفره ممکن است بیشتر روی توده شدگی و رشد فرآورده های هیدراتاسیون اثر گذار باشد که موجب انبساط حرارتی، فشار مکانیکی رو به بیرون لایه ژل محافظ و فروپاشی بعدی آن شود. این افزودنی ممکن است که در حالت آزاد همانند یک جامد باقی بماند. اما این افزودنی بتن در حالت محلول با هیدرات ها ترکیب شود. خصوصیات فیزیکی شیمیایی و مکانیکی بتن ممکن است که تحت تأثیر نوع حدود اندرکش باشد. بنابراین واکنش های هیدراتاسیون اولیه سیمان ممکن به شیوه های گوناگون تحت تأثیر قرار گیرد. این امکان هست که در یک زمان واحد، بیش از یک تأثیر رخ دهد. این موارد در قسمت زیر به صورت خلاصه آمده است:
– احتمالاً دخالت شیمیایی در واکنش های هیدراتاسیون و یا اندرکش فیزیکی با فراورده های هیدراتاسیون رخ می دهد که منجر به تغییر سرعت هیدراتاسیون اجزاء سیمان می شود.
– احتمال دارد این افزودنی بتن با اجرای سیمان واکنش دهد تا محصولات غیر محلول واکنش را ته نشین نماید.
– همچنین خود افزودنی بتن ممکن است یک پوشش حفاظتی مشابه را توسط جذب روی سطح ذرات سیمان تشکیل دهد.
– واکنش های هیدراتاسیون همچنین ممکن است با تغییرات در مقدار PH محلول افزودنی بتن در تماس با سیمان هیدرات شده تحت تأثیر قرار بگیرد و انحلال پذیری یا پایداری بعضی ترکیبات سیمان هیدرات شده را تغییر دهد یا شکل گیری پوشش های حفاظتی بتن را متوقف کند.
چون پدیده های محلول در مراحل خیلی اولیه غالب هدف هستند، تأثیر افزودنی های بتن مختلف روی واکش های هیدراتاسیون اولیه ممکن است با تغییرات در ترکیب فازهای مایع منعکس شود. مثلاً تنها مقادیر خیلی کمی و دیگر اکسیدها در فاز آبی حاضر هستند و ظاهراً می توان از این اکسیدها در مایع خمیر سیمان چشم پوشی کرد. با این وجود هرگاه یک افزودنی بتن هم در محلول حاضر باشد، احتال دارد که غلظت های قابل ملاحظه ای از این اکسیدها تولید گردد، مثلاً ترکیب های هیدروکسی آلی برای تشکیل مجموعه های محلول با اکسیدهای آلومینیوم و آهن شناخته م شوند).
شرکت شیمی بتن بهینه تولید کننده افزودنی بتن طبق استانداردهای موجود با کیفیت بالا می باشد.
برای آشنایی با محصول و خرید افزودنی بتن روی لینک کلیک کنید .
منبع : کتاب مواد افزودنی شیمیایی بتن
