افزودنی حباب ساز بتن

 افزودنی حباب ساز بتن

یکی از افزودنی‌های پرکاربرد ساختمان که به منظور افزایش مقاومت دربتن وممانعت ازمتلاشی شدن بتن بسیار سودمند است، افزودنی‌ حباب ساز بتن است که به منظور تولید بتن حباب دار از آن استفاده می شود. ساخت بتن حباب دار را می توان یکی از پیشرفت های مهم در عرصه صنعت بتن دانست که یا با استفاده از سیمان هواساز یا افزودنی حباب ساز بتن تولید می گردد.

حباب‌های تولید شده توسط افزودنی حباب ساز بتن با حباب های  تولید شده در حین عمل اختلاط که ناشی از اختلاط ناهمگن و خطاهای انسانی است، تفاوت دارد. حباب های ساخته شده در حین فرآیند اختلاط حفره های هوای حبس شده در بتن هستند که به ویژگی های دانه بندی بتن وابسته هستند و برای رسیدن به بتنی مقاوم باید به کمک ویبراتور این حباب ها را که معمولا سایز بزرگی دارند حذف کنیم.

حباب‌های تولید شده توسط افزودنی حباب ساز در حد میکرون بوده و در کل مخلوط بتنی صورت یکنواخت پخش می‌گردد. به طور کلی 90 درصد از این حباب های ساخته شده قطری در حدود کم تر از 100 میکرومتر و حدود 60 درصد این حباب ها قطری کوچک تر از 20 میکرو متر را دارا هستند. این حباب ها پس از سخت شدن در بتن باقی می مانند.

فاصله و اندازه های حفرات هوای تولید شده توسط افزودنی حباب ساز بتن نقشی عمده در موثر بودن این حباب ها در بتن ایفا می کند.

برای بررسی میزان مقاومت بتن حباب دار در برابر ذوب و انجماد آزمایش های زیر قابل اجرا است:

1. تعیین ضریب فاصله ی محاسباتی
2. سطح مخصوص
3. تعداد حفره ها در یک پیمایش خطی 25 میلی متری

در بحث مقاومت بتن حباب دار به این سه آزمایش به تفصیل می پردازیم. اما عملیات کنترل کارگاهی که امروزه انجام می شود تنها شامل اندازه گیری حجم هوا در بتن تازه است .

بدیهی است که اندازه گیری حجم هوا به تنهایی نمی تواند نشان دهنده ی خواص کامل بتن حباب دار باشد. اما ایجاد حباب های هوا زمانی که حجم هوا در جز ملاتی در حد 9 درصد باشد، می تواند نشان دهنده ی موثر بودن ایجاد حباب هوا در جهت افزایش مقاومت در برابر ذوب و انجماد تلقی گردد.

آشنایی با افزودنی‌ حباب ساز بتن

در زمان انجام اختلاط بتن به صورت غیر ارادی وغیر قابل اجتناب حباب‌های ریز و درشت و با فرم‌های نامنظم که دارای اندازه‌ ای برابر با میکرون هستند، در مخلوط بتنی تشکیل می‌شود. ناپایداری حباب سبب کاهش مقاومت بتن می‌گردد. بنابراین این حباب‌های ناخواسته اثر منفی بر کارایی بتن می‌گذارد. اساس افزودنی حباب ساز بتن بر پایه ایجاد حباب در بتن و تشکیل بتن حباب‌دار است.

حباب‌های تشکیل شده ناشی از افزودنی حباب ساز بتن بسیار ریزتربوده و  اندازه‌ای بین۱۰ تا۱۰۰ میکرون دارند.عملکرد افزودنی حباب ساز بتن بسیار ساده و به صورت فیزیکی و بدون هیچ واکنش شیمیایی  و بدون تداخل با آبگیری سیمان انجام می شود.

این افزودنی بر روی سطح مشترک دو فاز آب-هوا اثر گذاشته و موجب کاهش کشش سطحی آب می‌شود. در افزودنی حباب ساز بتن انتهای آبدوست یا به عبارت دیگر هیدروفیل درون آب و انتهای آب گریز و یا به عبارت دیگر هیدروفوب درون حباب جای می‌گیرد و موجب پایداری حباب و جلو گیری از ترکیدن حباب خواهد شد. بنابراین افزودنی حباب ساز بتن خود موجب تولید حباب می شود وبا افزودنی  گازساز متفاوت است.

  

به وجود آوردن ارادی هرگونه حباب های بسیار ریز هوا در بتن به منظور ایجاد هوای بیشتر در بین سنگدانه‌ها و افزایش اسلامپ بتن به وسیله افزودنی  حباب ساز بتن انجام می‌شود. حباب ساز بتن با هدف ایجاد حباب‌های میکروسکوپی هوا در بتن به منظور بهبود خواص بتن در حالت تازه و سخت شده استفاده می‌شود، که مقدار هوای کنترل شده‌ای را به شکل حباب‌های یکسان به صورت منظم در مخلوط بتن ایجاد می‌کند.

این حباب‌ها پس از سفت شدن در بتن باقی می‌مانند و از بتن سخت شده در برابر انجماد و ذوب درطول عمر بتن مراقبت نموده و مانع از متلاشی شدن بتن در هوای بسیار سرد و تغییرات دمایی بالا می‌شوند.

از افزودنی حباب ساز بتن در ساخت سردخانه‌ها شبکه‌های آبیاری و قطعات پیش ساخته در مناطق سردسیر بهره می‌گیرند. این افزودنی ممکن است به شکل پودر یا مایع باشد.

. اولین بار حباب ساز در اوایل دهه۱۹۳۰ در آمریکا به صورت تصادفی کشف شد. در آن زمان در هنگام روسازی جاده متوجه شدند، بخش‌هایی از جاده در مقابل یخبندان مقاومت نموده و آسیب ندیده است.

با تحقیق دریافتند سیمان مورد استفاده در بخش‌های مقاوم از آسیاب‌هایی آمده است که قبلاً در آن برای شمع سازی از خرد کردن چربی گاو بهره می‌بردند. بنابراین دریافتند چربی گاو به عنوان حباب ساز عمل کرده و هوای درون بتن را افزایش داده است.

سال‌های بعد از حباب سازهای بر پایه نمک‌های رزین چوب استفاده شد. نسل جدید حباب سازها از سال۱۹۸۰ وارد بازار گردید.

هنگام استفاده از افزودنی حباب ساز بتن امکان ساخت بتن با زمان بیش تر و امکان بتن ریزی  درنقاط مختلف نیز می‌آید. از بتن حباب دار در کارخانجات تصفیه آب، فرودگاه‌ها، صنایع دریایی، جاده‌های بتنی، سدها و… استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از افزودنی حباب ساز در بتن

استفاده از افزودنی در بتن به علت مزایای زیاد آن رایج است. در زیربه بعضی از این موارد می پردازیم:

• افزایش حجم بتن

به دلیل ایجاد حباب در بتن حجم بتن افزایش یافته در هنگام محاسبه طرح اختلاط، باید به این نکته توجه کرد.

• کارایی

حرکت سنگدانه‌ها در بتن در هنگام  استفاده از حباب ساز با سهولت بیشتری انجام شده و موجب افزایش اسلامپ بتن می‌شود. افزایش روانی بتن نیاز به آب را کاهش داده و علاوه بر افزایش مقاومت میزان کارایی بالا می‌برد.

توجه داشته باشید استفاده از افزودنی حباب ساز بتن تنها در بتن با سیمان کم موثر است و موجب ایجاد بتنی با چسبندگی و حالت خمیری بهتر خواهد شد.

• کاهش مصرف ضد یخ

در هنگام استفاده از افزودنی حباب ساز به مقدار کمتری از ضد یخ بتن است زیرا

افزودنی حباب ساز بتن از انجماد آب درون بتن که با ایجاد انبساط می تواند منجر به متلاشی شدن بتن شود، ممانعت می‌نماید و همچنین به دلیل وجود  میزان کمتری از سیمان در بتن حباب‌دار نیاز به روان کننده کننده بتن نیز کمتر می‌شود.

• کاهش جدا افتادگی و آب انداختگی

افزودنی حباب ساز موجب کم شدن میزان جدا شدگی و آب انداختگی ملات بتن می‌شود.

افزودنی حباب ساز بتن با ایجاد چسبندگی بیشتر بین اجزای بتن موجب بالا رفتن قوام ملات و تشکیل بتنی خمیری شکل بدون جدا شدگی می‌شود.

بهبود کارایی و قوام در بتن تازه  وافزایش پایداری و کارایی در بتن سفت شده یکی دیگر از مزایای استفاده ازاین افزودنی است.

هنگام استفاده از افزودنی حباب سازبتن امکان ساخت بتن با زمان بیش تر و امکان ریزی نقاط مختلف نیز می‌آید.

از بتن حباب دار در کارخانجات تصفیه آب فرودگاه‌ها صنایع دریایی جاده‌های بتنی سدها و… استفاده می‌شود.

• سهولت در پرداخت کاری

به دلیل وجود ریزدانه کمتر در بتن حباب‌دار حباب‌دار و میزان کمتر چسبندگی بین اجزا پرداخت بتن آسان‌تر خواهد شد.

• بررسی میزان مقاومت بتن حباب‌دار سخت شده

در بتن حباب‌داربه دلیل  تخلخل بیشتر سیمان و کاهش میزان ریز دانه‌ها، مقاومت کاهش می‌یابد. به طور نسبی در ازای هر ۱ درصد افزودنی حباب ساز مقاومت بین۳ تا۵ درصد کمتر خواهد شد.

برای جبران کاهش مقاومت در بتن‌های کم سیمان می‌توان از بتن الیاف دار یا سنگدانه‌های درشت استفاده کرد. البته به دلیل وجود حباب در بتن حباب دار، نسبت اب به سیمان کاهش یافته که این موضوع باعث بالاتر رفتن مقاومت می‌شود، اما گاهی نیاز است از افزودنی کاهنده آب در بتن استفاده شود.

به دلیل کم شدن میزان دانه در حباب‌دار انتظار کاهش چگالی را نیز داریم اما به دلیل کم بودن کاهش چگالی از این مورد چشم پوشی می‌کنیم .

• افزایش پایداری در برابر تغییرات گسترده دمایی

بتن حباب‌دار در برابر چرخه‌های مداوم انجماد وذوب مقاوم‌تر است. بنابراین استفاده از این افزودنی در مناطق با دمای بسیار بالا و پایین متداول است.

از سوی دیگر بتن حباب‌دار در برابر حملات سولفاتی  و قلیایی مقاومت بالاتری از خود نشان داده و در برابر تنش‌های ناشی از این حملات مقاوم‌تر است.

بررسی تاثیر مواد تشکیل دهنده بتن بر افزودنی حباب ساز

• سیمان

افزایش مقدار سیمان تاثیر معکوس بر میزان حباب ایجاد شده هنگام استفاده از افزودنی حباب سازبتن دارد. علاوه بر مقدار سیمان، کاهش سایز ذرات سیمان موجب کاهش هوای ایجاد شده در بتن حباب‌دار می‌شود.

در نتیجه برای رسیدن به مقدار مورد نظر حباب در بتن باید از میزان بیشتری از افزودنی حباب سازبتن در سیمان‌های دانه ریز استفاده کرد. از سوی دیگر میزان  قلیاییت سیمان فاکتور مهمی است که باید به آن توجه شود. سیمان با قلیاییت بالا حباب بیشتری تولید می‌کند پس نیازبه افزودنی حباب ساز کمتری دارد و برعکس.

• سنگدانه‌های درشت

افزایش سایز سنگدانه نسبت مستقیم با میزان حباب ایجاد شده دارد. علاوه بر سایز، شکل و نوع بافت سطحی سنگدانه نیز باید مورد توجه قرار گیرد.

• نسبت آب به سیمان

افزایش نسبت آب به سیمان موجب سهولت در تشکیل حباب می‌شود. اگر بتن با اسلامپ پایین داشته باشیم می‌توان با افزودن افزودنی‌های روان کننده و فوق روان کننده بتن بر میزان اسلامپ و در نتیجه بالا بردن حباب زایی در بتن کمک کرد.

بنابراین استفاده از مختلف فوق روان کننده و.. می‌تواند میزان افزودنی حباب سازبتن را تا دو برابر افزایش داده و در نتیجه سبب کاهش میزان مصرف افزودنی حتی تا نصف  دوز مورد نیاز هم می شود.

• شیوه اختلاط

از دیگر عوامل موثر در میزان مصرف افزودنی حباب‌ساز بتن می‌توان به روش و نوع اختلاط بتن، کیفیت میکسر، حجم بتن تولید شده، شدت و زمان اختلاط و… اشاره کرد. طبق تجربه اگر اختلاط با سرعت ۲۰ دور بر دقیقه انجام شود کارایی حباب ساز در حالت بهینه خواهد بود.

•  دمای بتن

بالا رفتن دمای بتن موجب بیشتر شدن اسلامپ و کاهش میزان حباب هوا خواهد شد. در این حالت باید دوز مصرفی افزودنی حباب سازبتن را افزایش دهیم. در حین جابجایی بتن در طی زمان انتقال بتن از محل تولید تا محل بتن ریزی حدود۲ درصد از حباب‌های بتن کاهش می‌یابد. البته زمان انتقال، میزان میکس شدن و ارتعاش در حین انتقال، میزان اسلامپ، مقدار آب مصرفی و…باعث تفاوت در این درصد خواهد شد.

توجه داشته باشید که ارتعاش تاثیر معکوس بر حباب ساز دارد و کنترل ارتعاش در حین انتقال بتن بسیار حائز اهمیت است.

•  اسلامپ

با افزایش بالاتر از حد مجاز اسلامپ، به دلیل افزایش حرکت دانه‌های بزرگ، فضای خالی در بتن ایجاد می‌شود که این فضاهای خالی با دانه‌های کوچک‌تر پر شده و حباب های مخلوط بتنی از بین می‌روند.

انواع افزودنی‌های حباب ساز بتن

 حباب سازهای جامد

این افزودنی‌ها که با هدف افزایش ماندگاری بتن در برابر سیکل‌های مداوم ذوب و انجماد استفاده می‌شود، نقش حفرات هوا را دارند. مانند گوی‌های پلاستیکی توخالی، آجرهای خرد شده و…از  نمونه  حباب سازهای جامد هستند، که چون در برابر اثرات دیگر افزودنی‌ها و روش‌های پرداخت کاری مانند  شمشه کشی و… مقاوم هستند، نسبت به حباب سازهای مایع مقبولیت بیشتری دارند.

حباب سازهای محلول بتن

این نوع حباب سازها به سورفکتانت و یا فعال سازهای سطحی معروف هستند و نوعی مولکول دو قطبی محسوب می‌شوند که بر اساس نوع گروه قطبی خود به دسته‌های مختلف مانند کاتیونی، آنیونی، غیر یونی و آمفوتری تقسیم می‌شوند. روش دیگر تقسیم بندی بر اساس تشکیل دهنده نمک‌های تشکیل دهنده است که می‌توان به انواع  نمک‌های لیگنین سولفوناته ، نمک‌های اسیدهای نفت خام، نمک‌های مواد پروتئین‌دار و نمک‌های الی هیدروکربن‌های سولفوناته و… اشاره کرد.

روش مصرف حباب ساز بتن

همانطور که گفته شد عوامل متعددی مانند نوع سیمان، نسبت آب به سیمان، دیگر افزودنی‌های موجود در بتن، شیوه اختلاط و… در میزان دوز مصرفی افزودنی حباب سازبتن تاثیر دارد.

توجه داشته باشید میزان هوای مجاز در بتن هنگام استفاده ازافزودنی حباب ساز بتن باید بین ۴ تا ۶ درصد می‌باشد. هنگام استفاده از افزودنی حباب ساز بتن می‌توان آن را با کل آب اختلاط ترکیب نمود و سپس با دیگر مواد خشک ترکیب نمود.

میزان توصیه شده معمولا بین 2/0 تا 5/0 میزان سیمان مصرفی می باشد اما مقدار دقیق دوز مصرف با مشورت با مشاوران و تولیدکنندگان مشخص می شود.

برای آگاهی از میزان و نحوه استفاده از افزودنی حباب ساز بتن می‌توانید با مشاوران ما در سایت بتنو و ایران بتن تماس بگیرید..