انواع مختلف مواد افزودنی که به عنوان عواملی برای کاهش واکنش های قلیایی سنگدانه ها شناخته می شوند، می توانند به دو گروه تقسیم بندی شوند: گروه اول در کاهش انبساط به علت واکنش سیلیسی قلیایی مؤثر هستند و گروه دوم انبساط های ناشی از واکنش کربناتی قلیایی را کم می کنند.
برای واکنش سیلیسی قلیایی، کاهش ها در انبساط نمونه های ملاتی با نمک های قابل انحلال لیتیم، باریم و سدیم، عوامل پروتئینی محبوس کننده هوا، پودر آلومنیوم، CuSO4، سدیم سیلیکوفلورید، سیلان الکوکسی الکین، لیتیم کربنات، لیتیم فلوراید، لاستیک بوتادین، استایرن لاتکس و لیتم هیدروکسید کاهنده آب و عوامل کند کننده گیرش به دست آمده است. نمک های سدیم که به عنوان متوقف کننده های واکنش استفاده می شوند، عبارتند از باریم نیترات، استات و هیدروکسید. سدیم و پتاسیم نیترات هم مورد استقاده قرار گرفته اند. در واکنش کربنات قلیایی، لیتیم کربنات و فریک کلرید با الزامات مربوط به مواد مناسب همخوانی دارند. اندازه کوچک و بار زیاد کاتیون در نمک های دسته دوم پارمترهای لازم برای کاهش دادن واکنش را برآورده می کنند.
کنترل واکنش انبساطی سنگدانه های قلیایی با نمک های لیتیم
لیتیم هیدروکسید در کاهش انبساط ایجاد شده توسط واکنش سیلیسی قلیایی مؤثر است. مخلوطهای حاوی LiOH درصدی تا مدت 50 روز از خود کاهش انبساط نشان داده اند. اگر چه هر دوی LiF و Li2CO3 کمتر از LiOH قابلیت انحال دارند، اما اگر پیمانه مصرفی فراتر از 0.5 LiF% و Li2CO3 1% استفاده شود، قادر به کاهش انبساط سیلیسی قلیایی هستند هر دوی این نمک ها Li2CO3 نشان داده اند که در محلول حفره ای به LiOH تبدیل می شوند. در دیگر مطالعات مربوط به LiOH و LiNO2 و Li2CO3 مشخص شد که همه این ترکیبات به علت وجود AAR قادر به کاهش انبساط هستند. در میان این ترکیبات Li2CO3 مؤثرتر از دیگران ارزیابی می شود. اثر متوقف کننده نسبی بستگی به نسبت Li/Na داشت. با این وجود زمانیکه LiF و LiOH.H2O در مقادیری بزرگتر از 7/0% اضافه شوند، اگر چه مقاومت های فشاری ملات ها مقدار یکسانی در پیمانه های مصرفی مختلف داشته باشند، بازدهی کاهش می یابد.
تحقیقات انجام شده تا این حال حاکی از آن هستند که همه نمک های لیتیم در کنترل واکنش انبساطی سنگدانه های قلیایی مؤثر می باشند. همچنین در مورد الزامات پیمانه مصرفی بهینه و اثرات دراز مدت باید ارزیابی صورت گیرد. پیش از آنکه اثرات نسبی ترکیبات لیتیم گوناگون همچون هیدروکسید، کربنات، نیترات، فلورید، پرکلرات، کلرید و … پدیدار شود، به کارگیری تست های پیش بینی کننده قابل اعتماد، اهمیت دارد.
مواد افزودنی بتن سنتی
اطلاعات به دست آمده از کارهای پیشین نشان می دهد که هوای محبوس به عنوان ابزاری در حفاظت علیه انبساط قلیایی سنگدانه ها مطرح می باشد. هوای محبوس %3.6 می تواند موجب کاهش 60 درصدی انبساط شود.
نتایج نشان می دهد که هر چه مقدار هوای محبوس افزایش یابد، میزان انبساط کاهش می یابد.این امکان وجود دارد که ریز حباب های محبوس بتوانند فشارهایی را که زمانی که فرآورده های AAR تشکیل می شوند، به نوعی جذب کرده و بنابراین توسعه تنش در بتن را پایین بیاورند. با این وجود برخی محققان معتقدند که هوا محبوس عادی در بتن منجر به کاهش های بیشتر در انبساط نسبت به وقتی می شود که افزودنی های کاهنده انبساط بتن به تنهایی استفاده می شوند.
داده ها نشان می دهند که انبساط در حضور هر دو ماده افزودنی خیلی پایین تر از زمانی است که تنها هوای محبوس استفاده می شود. تغییر در آهک و قلیایی موجود، ایجاد نسبت کلسیم به سیلیس پایینتر و تأخیر در تشکیل ساختار صلب در خمیر از جمله فعالیت های کندگیر کننده ها می باشد. همچنین انبساط کاهش یافته در مخلوط های کاهنده آب با عامل هوازا ثبت گردیده است.
فوم سیلیکا برای کاهش واکنش های قلیایی سنگدانه
اگر چه مقدار کم فوم سیلیکا در دوره های اولیه مؤثر هستند، اما در دراز مدت به نوعی اثر خود را از دست می دهند. همچنین درباره پیمانه های مصرفی بالاتر فوم سیلیکا ملاحظاتی وجود دارد. فوم سیلیکا به خودی خود می تواند به منبعی تبدیل شود که با قلیایی ها در سیمان واکنش دهد. بازدهی فوم سیلیکا به پارامترهایی همچون ترکیب فوم سیلیکا (SiO2 و میزان قلیایی) و میزان قلیایی موجود در سیمان بستگی دارد. در مورد بازدهی ترکیب فوم سیلیکا و هوای محبوس هم مطالعه انجام شده است. فوم سیلیکا و هوای محبوس به تنهایی انبساط AAR را کاهش می دهند، اما ترکیب آنها کاهش انبساط را به حداکثر رساند.
سیلان ها، سیلوکسان ها و سیلسکوفلوریدها
در کاهش انبساط قلیایی سنگدانه، سیلان الکوکسی آلکیل بسیار مؤثر است. از میان سیلان های مورد استفاده در این مطالعه سیلوکسان تی متیل هکسیل و دسیل تری متوکسیل سیلان در کاهش انبساط نسبت به دیگران مؤثرتر است. کاهش سطح انبساط نشان داده شده با سیلوکسانها به تشکیل یک ترکیب غیر محلول با پیوندهای سیلوکسان های قوی منجر می شود که تا حدی موجب دفع آب می شود. سیلوکسان ها در ممانعت از انبساط نسبت به ترکیب های لیتیمی مؤثرتر هستند، اما دیگر خصوصیات بتن خیلی تحت تأثیر واقع نمی شوند. نتایج مقاومت های فشاری نسبی با ملات سیلسکوفلوریدسدیم نشان می دهد که بیشترین مقاومت حدود 20% بالاتر از مقاومت مرجع می باشد. در نتیجه انتظار می رود سیلان ها، سیلوکسان ها و فلوراید سیلیس ها مواد شیمیایی هستند با AAR در کشمکش باشند.
مواد آب بند فسفاتی برای کاهش واکنش های قلیایی سنگدانه
ممانعت از انبساط قلیایی سیلیسی به عنوان روشی برای اصلاح کردن سنگدانه واکنش دهنده پیش از تهیه بتن، یا اصلاح بتن سخت شده با کلسیم فسفات مطرح شده است. انبساط یک بتن مبنا حاوی سنگدانه غیر واکنش دهنده با انبساط بتن حاوی سنگدانه واکنش دهنده با مونوکلسیم فسفات مونوهیدرات مقایسه شد. در مقایسه با انبساط یک درصدی بتن مبنا، سنگدانه اصلاح شده با فسفات حتی برای یک دقیقه هم در طی 24 روز انبساطی نداشت. این روش برای بتن حاوی سنگدانه های کربناتی واکنش دهنده اثر کمتری داشت.
آشنایی با افزودنی های کاهنده انبساط با سنگدانه های قلیایی (کلیک کنید)
منبع: کتاب مواد افزودنی شیمیایی بتن
