بررسی برخی مواد افزودنی مهم و کاربردی در بتن ریزی و صنعت ساختمان
در صنعت ساختمان سازی، بتن از آن دسته مصالحی است که به دلیل مزیتهای قابل توجه نسبت به سایر مصالح ساختمانی، همواره مورد استقبال مهندسین و پیمانکاران قرار گرفته است. دستیابی به خواص فیزیکی و شیمیایی متنوع این ماده از طریق تنظیم طرح اختلاط و به کارگیری افزودنیهای مختلف در آن، استفاده از آن را برای کاربردهای مختلف تحت شرایط محیطی و شیمیایی مختلف ممکن میسازد. همچنین مصالح اولیه برای ساخت بتن، در دسترس و ارزان قیمت میباشد.
با پیشرفت شهرسازی و صنعت ساخت و ساز، برای ارتقای ویژگیهای مکانیکی و خواص مربوط به دوام بتن و ملات تازه یا سخت شده، افزودنی بتن در انواع مختلف و با کاربردهای متنوع ظهور پیدا کردند. استفاده از این مواد که میتوانند پایهی معدنی یا آلی داشته باشند، گام بزرگی در راستای فراهم سازی بستر ساخت و توسعهی ابر سازهها، سازههای بلند مرتبه، سازههای تحت دماهای بسیار بالا مثل کورهها، سازههای در معرض مواد به شدت تخریب کننده مثل فاضلابها، سازههای هیدرولیکی و سدسازی و سازههای بنا شده در بنادر یا محیطهای خورنده دریایی در معرض یونها و املاح مختلف بسیار موثر بودهاند. این مواد با افزایش عمر مفید و سرویسدهی سازههای بتنی آنها را در مسیر تعریف شده برای توسعهی پایدار، قرار میدهند.
انواع افزودنی
افزودنیهای معدنی شامل دو دستهی طبیعی مثل متاکائولن، زئولیت، تراس و … و یا پوزولانهای مصنوعی مانند خاکستر بادی، دوده سیلیس و … میباشند. طراحی افزودنی شیمیایی برای ارتقای یک یا هم زمان چند خاصیت بتن تازه مثل بتن خودتراکم یا خود ترازشونده و یا بتن سخت شده مثل بتنهای پرمقاومت یا توانمند صورت میگیرد.
به عبارت دیگر با طراحی ساختار متنوع، میتوان خواص مختلفی به این ترکیبات داد و همین آزادی عمل باعث شده فوق روان کننده و روان کننده بتن از پرکاربردترین افزودنیهای شیمیایی در صنعت ساخت بتن آماده و پیش ساخته باشند. روانی، حفظ روانی، تنظیم زمان گیرش، تقابل با مزاحمت رس، ، تقابل با مزاحمت یون سولفات، تنظیم ویسکوزیته، جلوگیری از انقباضهای بتن، روان کننده با خاصیت هوازایی و یا بالعکس تقابل با ایجاد هوای مازاد، تنظیم سرعت کسب مقاومت در زمانهای دلخواه و موضوعات متنوع دیگر از محورهای اصلی تحقیقاتی در شرکت کپکو است.
روان کننده و فوق روان کننده
سیر تکاملی روانکنندهها براساس تغییر پایههای شیمیایی این مواد صورت گرفته است. روان کنندهها در شرکت کپکو با نام تجاری کپکوپلاست در بازار توزیع میشوند که مناسب برای به کارگیری در بتنهای با عیار سیمان 350 و کمتر هستند. این مواد بسته به میزان قدرت روان کنندگی، دمای هوا و زمان حفظ اسلامپ مدنظر دسته بندی میشوند. میزان مصرف محصولات کپکوپلاست بین 0.4-2 درصد وزنی مواد سیمانی میباشد. مقدار دقیق بهینه مصرفی با توجه به ویژگیهای سایر مصالح مصرفی مثل شن و ماسه و شرایط محیطی موجود با روش آزمون و خطا به دست میآید. شایان ذکر است استفاده از دوز مصرفی خارج از محدودهی پیشنهاد شده توسط متخصصین کپکو میتواند در کوتاه مدت باعث افت روانی و یا تاخیر در زمان گیرش سیمان شود. برای عیارهای بالاتر سیمان، 350-400، از فوق روان کننده بتن و فوق کاهنده آب بتن با نام تجاری کپکونرم استفاده میشود. میزان مصرف این محصولات بین 0.3-2 درصد وزنی مواد سیمانی میباشد که همانطور که در قسمت قبل اشاره شد، دوز بهینه مصرفی آن با آزمون و خطا به دست میآید.
استفاده از افزودنیها در مسیر توسعه پایدار
علاوه بر تلاشهایی که برای بالا بردن کیفیت بتن صورت گرفته است، ترمیم و تعمیر سازههای بتنی نیز در راستای پیش برد اهداف توسعهی پایدار مدنظر قرار گرفته است. عمدهی خسارتها و آسیبهایی که در بتن گزارش میشود، مربوط به ناحیهی سطحی آن است. مهندسین و محقیقن در برخورد با این چالشها میتوانند دو رویکرد مختلف اتخاذ کنند، تخریب و برداشتن بتن آسیب دیده و جایگزینی آن با بتن جدید و یا ترمیم و تعمیر سطح آسیب دیده بتن.
واضح است راهکار اول، یعنی حذف بتن آسیب دیده، به علت زمانبر بودن و نداشتن توجیه اقتصادی کمتر مورد توجه قرار میگیرد. بنابراین ترمیم و تعمیر سطح بتن قدیمی آسیب دیده منطقی و کاربردیتر بنظر میرسد. هرچند میزان خسارت و عمق آسیب دیده و سازهای بودن یا نبودن مقطع بتن قدیمی تعیین کنندهی روش تعمیر نهایی مناسب است.
چسب بتن
اولین سوالی که برای هر سازندهای در بخش ساختمان ایجاد میشود این است که کاربرد چسب بتن چیست و در چه جاهایی از آن میتوان استفاده کرد؟
چسبهای بتن به ذرات کوچک پلیمر آلی معلق در آب اطلاق میشود. که در حال حاضر در صنعت ساختمان کاربردهای فراروانی دارد. چسب های بتن به دو بخش تقسیم بندی میشود: نیازمند به چسبندگی و نیازمند به آببندی. چسبهای بتن از پلیمرهای لاتکس با پایههای استایرن بوتادین رابر، پلی وینیل استات، استایرن اکریلات و رزین اکریلات تولید میشوند. مکانیسم عملکرد چسبها یا همان لاتکس به این صورت است که در مواجهه با ذرات سیمان و آب، ذرات لاتکس در فضای منافذ متمرکز میشوند که با خروج آب توسط هیدراتاسیون و تبخیر، ذرات لاتکس منعقد شده و به پلیمر تبدیل میشوند. سپس ذرات به هم نزدیک شده و منجر به تشکیل یک لایه نازک یا به اصطلاح فیلم پلیمری میشوند. همچنین با منعقد شدن لاتکس و پر شدن بخشی از منافذ توسط لاتکس، چسبندگی بین ذرات سیمان و سنگدانه نیز افزایش مییابد. چسب های بتن کاربردهای فراوانی دارد از جمله:
- چسباندن و ایجاد اتصال بین بتن قدیمی و جدید
- استفاده در ملات‌ها برای ترميم بتن‌هاي كرموشده
- نصب کاشی و سرامیک در محیطهای خشک
- عمل‌آوری سطح بتن
- بهبود دوام ملات
- آب‌بندي سطحي
برای چسباندن بتن جدید به قدیم، این چسبها باید توانایی اتصال پیوند بین سطوح دو عنصر را داشته باشند و ساختار شیمیایی آنها نیز قدرت لازم را برای تحمل نیروهای وارد بر این مقطع را داشته باشد. چسبهای بتن شرکت همرایان تولید (کپکو) با نامهای تجاری کپکوباند (CapcoBond) با پایههای مختلف رزینهای آب پایه آکرلیک و وینیل، رزینهای اپوکسی برای کاربردهای ترمیمی با/بدون قابلیت آب بندی تولید میشوند.
نکتهی قابل توجه در مورد استفاده از چسبها، در معرض رطوبت قرار گرفتن آنهاست. به عنوان مثال کپکوباند
CapcoBond PVA و 121 CapcoBond با در معرض رطوبت قرار گرفتن هیدرولیز شده و خاصیت خود را از دست میدهند. این در صورتی است که کپکوباند AR CapcoBond و CapcoBond MO40 بر پایه آکرلیک و دارای خاصیت آب بندی میباشند.
همچنین در پروژههای خاصتر و دارای حساسیت بالاتر که شرایط استفاده از یک چسب با مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالا (مقاومت شیمیایی بالا در برابر مواد نفتی، آب دریا، روغن، آمونیاک، اسیدهای ضعیف و … – مقاومت و دوام بالا در برابر بارهای ضربهای، لرزش و سایش) را ایجاب میکنند، باید از کپکوباندEP استفاده کرد. پیوند دادن بتن جدید به قدیم، بتن به فلز و سایر مصالح، پوششهای FRP در مقاوم سازی و پوشش انواع سطوح و نفوذناپذیر کردن آنها از دیگر کاربرد چسبهای EP هستند.
خمیر کاشت آرماتور
در ساخت یک سازه این امکان وجود دارد که بعد از گذشت چند ماه از اجرای پروژه، نقشه قسمتی از سازه نیازمند تغییر باشد. خمیر کاشت آرماتور بهترین محصول برای اضافه کردن سطحی از بتن به بخش اصلی سازه میباشد، چراکه اسن دو سازه باید با مکانیسم مناسبی بهم متصل و پیوند خورده و انتقال بار، بدون گسیختگی از سازه اصلی انجام گیرد. خلاصه روش استفاده از آن بدین صورت است که با استفاده از دریل، سوراخها حفاری و یک برس گرد داخل حفره ها سائیده و سپس با یک دمنده پر قدرت، گرد و غبار داخل حفره ها تخلیه میگردد.
خمیرکاشت تزریق شده و نصب آرماتور صورت میپذیرد. به طور کلی خمیر کاشت آرماتور در بازار به دو صورت دو جزئی و سه جزئی وجود دارد. در شرکت همگرایان تولید (کپکو) محصول خمیر کاشت آرماتور با نام تجاری CapcoBond AS300 شناخته میشود. محصول CapcoBond AS300 سه جزئی بوده و دارای یک بخش پودری، یک بخش رزین و یک بخش هاردنر میباشد. از مهمترین کاربردهای این محصول میتوان به موارد زیر اشره کرد:
- دارای چسبندگی زیاد به سطوح بتنی
- دارای مقاومت شیمیایی بالا در برابر مواد نفتی، آب دریا، روغن، آمونیاک و …میباشد.
- دارای مشخصات مکانیکی بالا
- فاقد جمع شدگی میباشد.
