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.