انتخاب مواد افزودنی بتن چقدر بر عملکرد بتن تأثیر دارد؟

توسعه مستمر اقتصاد ملی چین

توسعه مستمر اقتصاد ملی چین منجر به افزایش تقاضا برای بتن، سیمان و محصولات مرتبط در بخش های ساختمانی و ساختمانی صنعتی اساسی شده است. این تقاضا در نتیجه باعث توسعه صنعت محصولات سیمان و بخش بتن شده است. با این حال، با ادامه پیشرفت فناوری ساختمان، مردم تقاضای بیشتری برای سیمان و بتن دارند. این خواسته ها در نیاز بتن برای نشان دادن استحکام اولیه، زمان گیرش قابل تنظیم، جریان پذیری بالا، دوام بالا و ویژگی های سبک وزن منعکس می شود. علاوه بر این، نیاز به شکل دهی آسان، هزینه کم آماده سازی و روش های پخت ساده وجود دارد. برای رفع این نیازها، افزودنی های بتن معرفی شده است.

مواد افزودنی بتن به طور کلی به عوامل مقاومت اولیه، عوامل کاهنده آب، عوامل حباب کننده هوا و کندکننده ها تقسیم می شوند. این مواد افزودنی با دوز کم و انواع متنوع مشخص می شوند که به آنها اجازه می دهد خواص بتن سخت شده را افزایش یا بهبود بخشند. تحقیق در مورد تأثیر افزودنی‌های بتن بر عملکرد بتن، و همچنین سازگاری بین مواد افزودنی و سیمان، برای استفاده مؤثر از افزودنی‌های بتن و به حداکثر رساندن نقش بتن در مهندسی ساختمان ضروری است.

1. تجزیه و تحلیل عملکرد مواد افزودنی بتن

1.1 تأثیر مواد افزودنی و سازگاری سیمان بر بتن

(1) هر نوع افزودنی بتن عملکرد خاص خود را دارد. افزودن چنین مواد افزودنی می تواند جنبه های خاصی از عملکرد بتن را بهبود بخشد. به عنوان مثال، افزودن یک عامل کاهنده آب می تواند سیالیت بتن را با حفظ محتوای آب یکسان افزایش دهد یا با حفظ سیالیت یکسان، محتوای آب واحد را کاهش دهد و در نتیجه مقاومت بتن را افزایش داده و دوام آن را بهبود بخشد. مفهوم سازگاری یا ناسازگاری بین افزودنی های بتن و سیمان را می توان به صورت زیر درک کرد: با توجه به مشخصات فنی برای کاربرد افزودنی بتن، اگر یک افزودنی آزمایش شده و مطابق با استاندارد به سیمان اضافه شود که شرایط مربوطه را برآورده کند و اثر مورد نظر حاصل شود. ، سپس سیمان و ماده افزودنی سازگار در نظر گرفته می شوند. برعکس، اگر اثر مطلوب حاصل نشود، سیمان و ماده افزودنی ناسازگار تلقی می شوند.

به عنوان مثال، استفاده از چندین نوع سیمان پرتلند معمولی و افزودن یک عامل کاهنده آب با کارایی بالا (که استانداردهای کیفی را رعایت می کند) در شرایط آماده سازی یکسان، اگر یک نوع سیمان نتواند به میزان کاهش آب مورد نظر برسد، نشان دهنده ناسازگاری است. بین آن سیمان و عامل کاهنده آب، در حالی که بقیه سازگار هستند. به طور مشابه، اگر عوامل سریع گیر نتوانند اثر گیرش سریع مورد انتظار را ایجاد کنند یا کندکننده ها هنگام مخلوط شدن با انواع خاصی از سیمان منجر به گیرش کاذب شوند، نشان دهنده ناسازگاری بین ماده افزودنی و سیمان است. تقریباً همه انواع افزودنی ها به درجات مختلفی با سیمان مشکل سازگاری دارند. عوامل کاهنده آب که بیشترین استفاده را دارند، اغلب مشکلات ناسازگاری را نشان می دهند که می تواند به طور قابل مشاهده و سریع ظاهر شود (مانند سیالیت ضعیف، نرخ کاهش آب کم، سخت شدن مخلوط با تولید گرما، یا از دست دادن سیالیت بیش از حد سریع).

(2) در یک پروژه، نوع خاصی از سیمان کوره شفت و یک عامل کاهش دهنده آب ترکیبی با کارایی بالا از یک کارخانه خاص استفاده شد. در ابتدا، نتایج رضایت بخش بود. با این حال، دسته ای از سیمان مخلوط شده با همان افزودنی باعث گیرش سریع در بتن شد که در نتیجه سازه های بتنی سست شد و نیاز به تخریب 8 00 مترمربع بتن کامل شد. تحقیقات نشان داد که در حالی که سیمان و عامل کاهنده آب هر دو استانداردهای مربوطه خود را برآورده می کنند، این ترکیب باعث مشکلات جدی کیفیت می شود. آزمایش تجربی گیرش سریع را تایید کرد که با افزودن 0.5%-1.0% گچ دی هیدرات به سیمان حل شد و بتن با عملکرد خوب تولید شد. این نشان داد که ناسازگاری به دلیل محتوای ناکافی گچ در سیمان، با وجود رعایت استانداردهای سیمان است.

(3) به طور خلاصه، مسائل سازگاری بین مواد افزودنی و سیمان در مهندسی پیچیده و اجتناب ناپذیر است. این مسائل می تواند بر عملکرد برنامه تأثیر بگذارد و گاهی منجر به حوادث مهندسی شدید و خسارات اقتصادی قابل توجهی شود. سازگاری بین سیمان و مواد افزودنی یک موضوع علمی و عملی است که از حوادث مهندسی در دنیای واقعی ناشی می شود. توجه قابل توجهی را از سوی واحدهای تولیدی و بخش های کاربردی مهندسی می طلبد.

1.2 عملکرد مواد افزودنی بتن

اثرات افزودنی های بتن با انواع آنها متفاوت است. به طور کلی، افزودنی ها می توانند سیالیت بتن را در شرایط ثابت سیمان و آب بهبود بخشند یا محتوای آب را در شرایط ثابت سیمان و اسلامپ کاهش دهند و در نتیجه مقاومت و دوام بتن را افزایش دهند. آنها همچنین می توانند مصرف سیمان را کاهش دهند و هزینه ها را در شرایط مقاومت و اسلامپ ثابت طراحی شده کاهش دهند. عوامل مقاومت اولیه مقاومت بتن در مراحل اولیه را افزایش می دهند و عمدتاً در تعمیرات اضطراری و ساخت و سازهای زمستانی استفاده می شوند. عوامل کاهنده آب ضمن حفظ قوام بتن، استحکام را بهبود می بخشد و مصرف آب را کاهش می دهد. عوامل جذب کننده هوا باعث کاهش خونریزی و جداسازی ناشی از اختلاط می شوند و کارایی بتن را بهبود می بخشند. کندکننده ها زمان گیرش را به تاخیر می اندازند و معمولاً در بتن انبوه، بتن ریزی در هوای گرم یا حمل و نقل بتن در فواصل طولانی استفاده می شوند.

1.3 تأثیر عوامل کاهنده آب بر عملکرد بتن

عوامل کاهنده آب که عمدتاً از عوامل فعال سطحی تشکیل شده اند، معمولاً سورفکتانت های آنیونی هستند. این عوامل از نظر شیمیایی با سیمان واکنش نمی دهند، اما عمدتاً از طریق پلاستیک سازی، از جمله خیس کردن، پراکندگی جذب، و روانکاری عمل می کنند. این ویژگی‌ها نیاز آبی را برای اختلاط بتن کاهش می‌دهند، کارایی را افزایش می‌دهند و اثر پلاستیک‌سازی بتن تازه مخلوط شده را بهبود می‌بخشند.

1.4 تأثیر عوامل جذب کننده هوا بر عملکرد بتن

عوامل حباب کننده هوا حباب های کوچک و مستقل متعددی را وارد بتن می کنند و کارایی آن را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند. از نظر راندمان کاهش آب، عوامل حباب کننده هوا می توانند مقاومت بتن را افزایش دهند. با این حال، از منظر حباب هوا، مقاومت بتن به طور کلی کاهش می یابد. در نتیجه، بتن حاوی عوامل حباب کننده هوا یا عوامل کاهش دهنده آب حباب هوا، مدول الاستیک کمتری را در مقایسه با بتن بدون حباب هوا نشان می دهد، با کاهش مدول الاستیک بیش از کاهش مقاومت. این به این دلیل است که ریز حباب های متعدد در خمیر سیمان مدول الاستیک آن را کاهش می دهد.