بخشی از مقاله
تاثیر مواد افزودنی در کیفیت و کارایی بتن
چکیده:
از گذشته تلاشهاي زیادي براي بهبود کیفیت و کارایی بتن انجام شده است وامروزه بکارگیري مواد افزودنی براي رسیدن به این هدف به ما کمک می کند .
مطابق استانداردASTM-C125 افزودنی به ماده اي اطلاق می شود غیر از آب ، سنگدانه ، سیمان هیدرولیکی و الیاف که به عنوان اجزاي بتن استفاده می شود.
این تعریف گستره وسیعی از مواد را شامل میشود که بطور عمده به 2 دسته کلی تقسیم میشوند : . 1 افزودنی هاي معدنی . 2 افزودنی هاي شیمیایی
سوالات تحقیق:
در این مقاله به منظور دستیابی به پوششی نسبتا" کامل راجع به افزودنی ها سعی شده است از هر 2 نوع مواد معدنی و شیمیایی یک موردبا توجه به کاربرد بیشتر در کارگاه ها انتخاب گردد و اثرات مختلف آن بر روي بتن اعم از مقاومت ، دوام و پایداري و تغییرات مربوط به تراوایی بتن مورد بررسی قرار گیرد.
روش تحقیق:
در این آزمایشات مقاومت فشاري بتن در حالتهاي مختلف اختلاط و درصدهاي مختلف میکروسیلیس برروي نمودار رسم شده است. لازم به ذکر است که در هر قسمت مقدار فوق روان کننده از روي آزمون خطا بدست آمده و با بررسی نمودارها مقدار بهینه مورد استفاده قرار گرفته است.مقاومت فشاري بتن حاوي میکروسیلیس در درصدهاي آب به چسبنده %25،%30،%35 و %45 اندازه گیري شده است.همچنین مقدار افت اسلامپ در درصدهاي مختلف میکروسیلیس ودر بازه هاي زمانی گوناگون بر روي نمودار آورده شده است.در آخر هم میزان تراوایی و نفوذپذیري بتن حاوي میکروسیلیس بررسی گشته و تاثیرات آن روي توزیع تخلخل در خمیر سیمان و نفوذپذیري کلر در بتن با درصد جایگزینی مختلف میکروسیلیس و شدت خوردگی در بازه هاي زمانی از نظر می گذرد.
نتیجه گیري:
نتایج بیانگر آن است که جایگزین کردن %15 - %10 میکروسیلیس بجاي سیمان باعث بالا بردن مقاومت و کاهش تراوایی بتن می شود که میتوان علت آنرا افزایش چسبندگی بتن تحت اثر میکروسیلیس نام برد . همچنین میتوان راجع به فوق روان کننده ( افزودنی شیمیایی مدنظر ) این موضوع را بیان نمود که استفاده از آن در حد مطلوب سبب کاهش میزان آب مصرفی و افزایش مقاومت در حد مطلوب میگردد.
کلمات کلیدي : فوق روان کننده، بتن ، میکروسیلیس ، نفوذپذیري ، کارایی ، مقاومت
مقدمه:
از گذشته تلاشهاي زیادي براي بهبود کیفیت و کارایی بتن انجام گرفته است.یکی از روش هایی که تاثیر مطلوبی روي ویژگیهاي بتن می گذارد استفاده از مواد افزودنی است.بطور کلی افزودنی ماده اي است غیر از آب،سنگدانه،سیمان و الیاف که به عنوان اجزاي بتن استفاده می شود.افزودنی در کنار طرح اختلاط خوب می تواند به بهبود خواص بتن کمک کند.در این مقاله سعی شده است که دو نمونه از افزودنی هاي پر کاربرد یعنی فوق روان کننده و میکروسیلیس مورد بررسی قرار گیرد تا بتوان از آنها به درستی و در شرایط مختلف در بتن سود برد.که تاثیرات مواد ذکر شده روي مقاومت،اسلامپ،تخلخل،نفوذ پذیري و خوردگی بتن بحث شده است.
متن اصلی:
در این قسمت تاثیرات فوق روان کننده و میکرو سیلیس روي بتن به بحث گذاشته خواهد شد.راجع به فوق روان کننده می توان گفت که این ماده هم اکنون به صورت گسترده اي مورد استفاده قرار می گیرد.مهمترین تاثیر آن روي بتن، اثر آن روي خمیر سیمان است که باعث پراکندگی خمیر سیمان در بین اجزاي بتن می شود.اضافه کردن فوق روان کننده باعث جذب بار منفی بر سطح ذرات سیمان و ایجاد نیروي دافعه بین ذرات می شود(1و.(2پراکندگی در ذرات سیمان به جذب الکترواستاتیک ناشی از جذب گروههاي بار منفی مربوط است و این دفع به مقدار جذب فوق روان کننده روي ذرات سیمان بستگی دارد((3 که هر چه جذب بیشتر باشد((4 بهتر است.اثر فوق باعث کاهش مقدار آب مصرفی در بتن می باشد.فوق روان کننده هاي قوي می توانند نسبت آب به چسبنده را تا %30 کاهش دهند.فوق روان کننده ها بطور کلی به چهار دسته تقسیم بندي می شوند:
الف)SMF ب) SNF ج) MLS د) AP
فوق روان کننده نوع دال(اکریلیک) که اخیرا گسترس یافته است، به مقدار بیشتري سبب کاهش آب می شود.هر چند که قیمت آنها نسبت به بقیه گرانتر است.جدول((1 تفاوت قیمت هاي این 4 دسته را نشان می دهد.
عملکرد فوق روان کننده بدین صورت است که با خنثی سازي نیروي جاذبه سطح ذرات سیمان توسط پلیمر هاي آنیونی سبب پراکندگی ذرات سیمان می شود.این جدا شدگی به دفع الکتریکی ناشی از گروههاي بار منفی ربط دارد(شکل (3که توسط پتانسیل زتا قابل اندازه گیري است. هر چه پتانسیل زتا بیشتر باشد این کار بهتر صورت می گیرد .
.
شکل -2تاثیرات دفع الکترواستاتیک در پراکندگی ذرات سیمان
این مکانیزم راجع به فوق روان کننده هاي اکریلیک قابل توجیه نیست(5و6 ).(شکل (3 نشان می دهد که پتانسیل زتا دلیل اصلی اکریلیک نیست((7 می توان گفت که عملکرد آنها بیشتر به graft chainروانی ناشی از فوق روان کننده است.(شکل (4 دلیل حضور حالت هاي اضافه کردن فوق روان کننده هم بر عملکردشان بی تاثیر نیست و می توان گفت که افزایش سریع فوق روان کننده ها کارایی کمتري نسبت به افزایش با تاخیر آن دارد. که این عملکرد با توجه به توانایی فوق روان کننده در جذب به سطح آبدار و بی آب سیمان است((8
شکل-4تاثیر استقرار اتم ها در پراکندگی ذرات سیمان
افت اسلامپ یکی از دغدغه هاي مهمی است که در استفاده از بتن وجود دارد ولی این مشکل را نمی توان با توجه به روش اضافه کردن حل نمود.به خصوص مواقعی که بتن در هواي گرم حمل می شود حفظ اسلامپ اولیه ضروري است.بتن هایی که پس از مدتی به آنها آب اضافه می شود افت کمتري دارند(.(9با توجه به نمودار شکل 5 می بینیم که افت اسلامپ عمومی براي بتن هاي با فوق روان کننده بیشتر است،ولی در نسبت هاي پائین آب به سیمان بتن هاي با فوق روان کننده آب کمتري را از طریق تبخیر و واکنش هاي شیمیایی سیمان از دست می دهد و بهتر است که از فوق روان کننده استفاده شود.
شکل -5افت اسلامپ بتن کنترل و بتن با فوق روان کننده
در شکل (6)و((7 اثرات دو نوع فوق روان کننده را مشاهده می کنید که نشان می دهد فوق روان کننده هاي اکریلیک کارایی بهتري دارند.((10CAE) یک نوع از فوق روان کنندهAp است)
شکل -6افت اسلامپ دربتن با دو توع فوق روان کننده
شکل -7مقاومت فشاري در بتن با دو نوع فوق روان کننده
بطور کلی براي استفاده از فوق روان کننده هاي اکریلیک که قیمت بالاتري نسبت به بقیه دارند سعی می شود که از اختلاط کننده ها به خصوص MLS آنها با نوع ارزانتري از فوق روان استفاده می شود که نتایج مطلوبی در پی دارد.
در ارتباط با میکروسیلیس هم می توان گفت که یک ماده پوزولانی است و می تواند به بهبود خواص بتن کمک کند.نقش میکروسیلیس در بهبود خواص میکانیکی، دوام، و ... حائز اهمیت است(.(11بطور کلی تاثیر مثبت میکروسیلیس در بتن به خاطر دو مکانیزم:
(1فعالیت پوزولانی بالا و کاهش هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراتاسیون سیمان با آب و افزایش تولید ژل
(2نرمی زیاد و کاهش خلل و فرج بین ذرات ژل و سیمان و تاثیر مثبت بر تراکم و نفوذ پذیري بتن میکرسیلیس باعث افزایش چسبندگی بین ذرات سیمان و سنگدانه می شود و بدین وسیله تراوایی بتن را کاهش می دهد.از ویژگی هاي مهم میکروسیلیس که به بهبود خواص بتن کمک می کند نرمی زیاد آن است.((0,3-0,01دانه هاي میکروسیلیس که تقریبا 100 برابر از سیمان نرم ترند با پر کردن منافذ بتن، مقاومت آن را افزایش و نفوذپذیري را کاهش می دهد.(12و(13
در جریان هیدراتاسیون سیمان ، میکروسیلیس با هیدروکسید کلسیم ترکیب شده و آن را به سیلیکات کلسیم تبدیل می کند.این ژل داراي ظرفیت بالایی در ترکیب با یونهاي خارجی است.میکروسیلیس باعث توزیع هموژن اجزا می شود و بتنی متراکم و کم تخلخل بدست می دهد(.شکل(8 نشان می دهد که با افزایش میکروسیلیس ، هیدروکسید کلسیم که براي بتن مضر است در خمیر سیمان کاهش میابد و با اضافه کردم %20 میکروسیلیس تقریبا همه هیدروکسید کلسیم از بین می رود.در فرآیند خوردگی ، واکنش کاتدي به آب و اکسیژن نیاز دارد.براي ادامه، واکنش آندي یونهاي کلر ضروري است که این عناصر از محیط بدست می آیند.در نتیجه نفوذپذیري عامل مهمی در خوردگی بتن است.بطور کلی نفوذپذیري تابع تخلخل و اندازه منافذ است.که هرچه این منافذ بزرگتر باشند تاثیرشان بیشتر است.نظریه دیگر این است که وجود ذرات پوزولانی از ضخامت منطقه انتقالی بین خمیر سیمان و سنگدانه می کاهد.در محلول منافذ بتن ، یونهایی از قبیل آلومینیوم،کلسیم ،سیلیسیم و پتاسیم وجود دارند که یون پتاسیم سبب تحرك بیشتر کلر می شود و سیلیسیم سبب کاهش تحرك کلر می شودکه زیادي آن در بتن میکروسیلیسی نفوذ کلر را کاهش می دهد.علاوه بر یونها،پیچ و خمهاي بتن میکروسیلیسی بیشتر است و باعث ایجاد تاخیر در حرکت یون کلر می شود.بنابراین خوردگی بتن میکروسیلیسی کمتر از بتن معمولی است.خوردگی بتن تابع ساختار شیمیایی آن نیزمی باشد.بطور کلی در فرآیند خوردگی،بتن نقش الکترولیت را بازي می کند که باعث انتقال یونها می شود.یعنی هر چه مقاومت الکتریکی بتن بیشتر باشد از تحرك یونها کاسته می شود که در بتن میکروسیلیسی این مقاومت بیشتر است.
شکل-8تاثیر فوق روان کننده در کاهش مقدار هیدروکسید کلسیم
مصالح:
آزمایشات انجام شده بر روي نمونه هاي بتنی ساخته شده از سیمان پرتلند که مقاومت 28 روزه آن 54مگاپاسگال است،انجام شده است.در این آزمایشات از میکروسیلیس ساخت هند و فوق روان کننده اکریلیک مخلوط استفاده شده است.میکروسیلیس داراي %90,9 سیلیسیم اکسید و سطح مخصوص 1800 متر مربع بر گرم است.
