مواد حباب‌زا (حباب‌ساز)

مواد حباب‌زا (حباب‌ساز)
مواد حباب‌زا (حباب‌ساز) 2-5-1- تعريف مواد افزودني حباب‌ساز موادي هستند که سبب ايجاد حبا‌ب‌هاي عمدي ريز هوا در بتن مي‌شوند. 2-5-2- مقدمه از دهه 40 ميلادي، آثار و خواص افزودني‌هاي حباب‌ساز در بتن بتدريج در آمريکا شناخته شد و بکار رفت. برخي کارخانه‌هاي سيمان در آمريکا، به تجربه دريافته بودند که افزودني پيه گاو به کلينکر در هنگام آسياب آن در کارخانه، عمل آسياب کردن را تسهيل مي‌بخشد. بعدها دريافتند که بتن‌هاي ساخته شده با اين نوع سيمان‌ها از دوام مناسبي برخوردار بودند، در حاليکه بتن‌هاي مشابه با همان نسبت آب به سيمان خيلي سريعتر از بين مي‌رفتند. اين يافته‌ها بسيار مهم و عجيب تلقي شده و به کشف خواص يا ساختار ميکروسکوپي خمير سيمان حاوي حباب‌ها منجر گرديد. امروزه مصرف اين مواد بصورتي فراگير شده است که در اغلب آيين‌نامه‌ها مصرف اين مواد بويژه زماني که بتن در معرض چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن مکرر قرار دارد، توصيه مي‌شود يا الزامي دانسته شده است. 2-5-3- ترکيب بسياري از مواد وجود دارند که قابليت ايجاد حباب در خمير سيمان را دارند، اما آنچه در مورد افزودني‌هاي حباب‌ساز مهم است ايجاد حباب‌هايي با ساختار مناسب و پايدار است. امروزه اکثر حباب‌زاهايي که به شکل تجاري در دسترس هستند، در يکي از دسته‌هاي زير قرار مي‌گيرند. - نمک‌هاي صمغ‌هاي چوب (وينسول)، نمک‌هاي مواد پروتئيني - نمک‌هاي اسيدهاي نفتي - نمک‌هاي آلي هيدروکربن‌هاي سولفوناته - دترجنت‌هاي مصنوعي - اسيدهاي رزيني و چرب و نمک‌هاي آن‌ها 2-5-4- مکانيزم اثر حباب‌زاها معمولاً مواد حباب‌زا با آهک موجود در سيمان در مجاورت آب ترکيب شده و حباب ريز توليد مي‌کنند. حباب‌هاي هواي عمدي ايجاد شده در خمير سيمان، ريز و پخش هستند. ميلياردها حباب ريز در يك متر مكعب بتن يا ملات توسط اين مواد حباب‌زا بوجود مي‌آيد كه كاملاً پخش و توزيع شده‌اند. وقتي بتن يا ملات در برابر چرخه‌هاي متوالي يخ‌زدن و آب‌شدن پايداري مي‌كند كه فاصله حباب‌ها از يكديگر بيش از 2/0 ميلي متر نباشد. 2-5-5- عوامل مؤثر بر مقدار حباب هواي ايجاد شده درصد هوا و توزيع اندازه (دانه‌بندي) حباب‌هاي توليد شده در بتن حباب‌دار متأثر از تعدادي از عوامل مي‌باشد كه اهم آنها در زير مي‌آيد. - ماهيت (طبيعت و جنس) و مقدار افزودني مصرفي - ماهيت و مقدار مصالح مصرفي در بتن حبابدار - اسلامپ يا رواني بتن - روش اختلاط، حمل، تراکم و شرايط اجرايي بتن الف) ماهيت و مقدار افزودني مصرفي نوع افزودني بکار رفته در نوع حباب ايجاد شده، مقدار حباب ايجاد شده و اندازه حباب‌ها مؤثر است. ب) مصالح مصرفي شکل دانه‌بندي سنگدانه، وجود مواد آلي در سنگدانه، نوع و ريزي سيمان و ناخالصي‌هاي آب بر ميزان مصرف مواد حباب‌زا و ميزان حباب‌هاي ايجاد شده اثرگذار است. استفاده از سنگدانه داراي دانه‌بندي با بافت ريز، مصرف مواد حباب‌زا را براي رسيدن به ميزان حباب معين افزايش مي‌دهد. تيزگوشه بودن سنگدانه‌ها بخصوص در مورد ماسه‌ها مصرف حباب‌زا را افزايش مي‌دهد. وجود مواد آلي در سنگدانه و آب به افزايش حباب‌زايي و کاهش مصرف حباب‌زا منجر مي‌گردد. افزايش در سختي يا قليايي‌هاي آب، بر مصرف مواد افزودني اثرگذار است. افزايش سختي آب موجب کاهش حباب‌زايي و افزايش مصرف مواد حباب‌زا و افزايش قليايي‌هاي آب موجب کاهش مصرف مواد حباب‌زا مي‌شود. وقتي ريزي سيمان بيشتر مي‌شود، مقدار مصرف ماده حباب‌زا بايد بيشتر شود، زيرا حباب هواي كمتري ايجاد مي‌شود. سيمان‌هاي زودگير و همچنين سيمان‌هاي حاوي پوزولان و سيمانهاي سرباره‌اي، معمولاً مقدار مصرف حباب‌زا را بيشتر مي‌كنند. سيمان‌هاي با قليايي بالا مقدار مصرف مواد حباب‌زا را كم مي‌كند. وقتي ريزدانه اعم از ماسه ريز يا مواد گذرنده از الك 75 ميكرون (مواد ريزدانه) يا ميزان سرباره، پوزولان يا پودر سنگ موجود در بتن بيشتر مي‌شود، خاصيت حباب‌زايي كم شده و مصرف ماده حباب‌زا بيشتر مي‌شود. همچنين مصرف افزودني كلريد كلسيم حباب‌زايي را بيشتر مي‌كند. با مصرف مواد روان‌كننده معمولي، مقدار مصرف حباب‌زا به ميزان يك سوم يا بيشتر كاهش مي‌يابد. فوق‌روان‌كننده ممكن است خاصيت معکوس نيز داشته باشند. به هرحال با مصرف هر نوع افزودني ممكن است كاهش يا افزايش حباب‌زايي را داشته باشيم. وقتي مقدار سيمان افزايش يابد، مقدار مصرف مواد حباب‌زا افزايش مي‌يابد. در عيار سيمان يا مواد سيماني بيشتر از 400 کيلوگرم ممکن است اشکالاتي در حباب‌زايي بوجود آيد. پ) اسلامپ يا رواني بتن وقتي نسبت آب به سيمان بيشتر شده و يا بعبارتي رواني بتن بالاتر رود، حباب‌زايي بيشتر شده و در نتيجه مصرف مواد حباب‌زا کاهش مي‌يابد. البته در بتن‌هاي خيلي روان نيز ممکن است فاصله حباب‌ها زياد شود و خاصيت آنها در بتن کم شود. در اين حالت حباب‌هاي درشت‌تري توليد مي‌شوند. ت) روش اختلاط، حمل، تراکم و شرايط اجرايي بتن اگر دماي بتن يا هوا زياد شود، حباب‌ها كم و بزرگ‌تر مي‌شوند و فاصله حبابها از هم زياد مي‌شود و مشكل جدي براي بتن حباب‌دار ايجاد مي‌شود. در دماي بتن بيش از 22 درجه و در دماي هواي بيشتر از 26 درجه به تدريج كار كنترل حبابها مشكل شده و مصرف حباب‌زا افزايش مي‌يابد، ولي به هرحال حباب‌ها اندازه و فاصله مناسب را نخواهند داشت. نوع مخلوط‌كن، مقدار بتن مخلوط شده و سرعت و زمان (مدت) اختلاط بر حباب‌زايي موثر است. حجم كمتر و سرعت بيشتر مخلوط‌کن حباب‌زايي را بالا مي‌برد، اما افزايش مدت اختلاط در ابتدا باعث افزايش حباب‌زايي (3 تا 5 دقيقه) و پس از آن به كاهش حباب‌ها منجر مي شود. به هرحال فاصله حباب‌ها با افزايش مدت چندان زياد نمي‌شود. با افزودن آب به مخلوط‌، ممكن است ميزان حباب‌ها تغيير نمايد. در مدت حمل بويژه در کاميون مخلوط‌کن، مقدار حباب‌ها كم مي‌شود. پمپ كردن بتن معمولاً مقدار حباب‌ها را كم مي‌كند. همچنين لرزش‌هايي كه براي تراكم بتن بكار مي روند، به تدريج حباب‌هاي هوا را از بتن خارج مي‌كنند، به خصوص اگر مقدار لرزاندن از يک حد تجاوز کند. 2-5-6- مقدار حباب هواي لازم در بتن با توجه به شرايط محيطي از نظر يخبندان و آب‌شدگي يا ساير شرايط موجود در حين بهره برداري در هر آيين‌نامه‌اي درصد حباب هواي لازم مشخص مي‌شود. مقدار حباب هواي لازم در بتن معمولاً به حداكثر اندازه سنگدانه مصرفي ارتباط دارد. معمولاً هرچقدر خمير سيمان بتن كمتر باشد، درصد حباب هواي لازم در بتن كمتر مي‌شود، در حالي‌كه ممكن است عملاً‌ درصد حباب هوا در خمير سيمان ثابت باشد. هر چقدر شرايط محيطي حادتر باشد، درصد حباب هواي لازم بتن بيشتر مي‌شود. با كاهش حداكثر اندازه سنگدانه بتن، درصد حباب هواي لازم افزايش مي‌يابد. معمولاً حداكثر حباب هواي لازم در بتن‌هاي داراي حداكثر اندازه سنگدانه 10 ميلي‌متر و در شرايط حاد، حداقل 5/7 درصد و براي حداكثر اندازه 150 ميلي‌متر و شرايط متوسط، 3 درصد مي‌باشد. بديهي است براي حداكثر اندازه‌هاي 75/4 يا 38/2 ميلي‌متر براي ملات‌ها ممكن است حباب هوا به حدود 10 درصد برسد و در خمير سيمان در حدود 15 تا 20 درصد خواهد بود. رواداري مجاز درصد حباب هواي بتن معمولاً 1 تا 5/1 درصد در كارگاه مي‌باشد. 2-5-7- اثرات مصرف 2-5-7-1- اثر بر روي خواص بتن تازه الف) کارايي مصرف مواد حباب‌زا در يک نسبت آب به سيمان ثابت، کارايي و اسلامپ بتن را بيشتر مي‌کند. حتي هنگامي‌که تحت شرايطي اسلامپ يکساني وجود دارد، بتن حاوي مواد حباب‌زا داراي کارايي بيشتر و چسبنده‌تر از بتن مشابه و فاقد حباب‌زا است، مگر اينکه عيار سيمان زياد باشد. • در عيار سيمان زياد، بتن حبابدار به شدت چسبناك مي شود و پرداخت سطح آن مشكل مي گردد. ب) آب انداختن و جداشدگي جداشدگي و آب‌انداختن بتن تازه با استفاده از مواد حباب‌زا كاهش مي‌يابد. پ) جمع‌شدگي بتن تازه با مصرف مواد حباب‌زا جمع شدگي بتن تازه در هنگام گيرش کاهش مي‌يابد و يا حتي انبساط جزيي را به همراه مي‌آورد. به هر حال در مجموع جمع شدگي خميري کاهش مي‌يابد. 2-5-7-2- اثر بر روي خواص بتن سخت شده الف) مقاومت وجود حباب‌هاي عمدي در بتن همانند وجود حباب‌هاي غيرعمدي، مقاومت بتن را كاهش مي‌دهد، اما مقدار كاهش يكسان نخواهد بود. به ازاي‌ هر يك درصد حباب هواي عمدي در بتن عملاً 3 درصد مقاومت کاهش مي‌يابد، در حالي‌كه ازاي هر يك درصد حباب هواي غيرعمدي (Entrapped Air) كه بدليل عدم تراكم كافي بوجود مي‌آيد بيش از 5 درصد مقاومت كاهش مي‌يابد. اگر عيار سيمان در بتن، متوسط تا زياد باشد كاهش مقاومت ناشي از وجود حباب هواي عمدي افزايش مي‌يابد. هر چند بايد گفت اگر به كمك مواد حبابزا بتوانيم مقدار آب را كاهش دهيم، مقدار نسبت آب به سيمان كم شده و بخشي از اين کاهش مقاومت جبران مي‌شود (با فرض عيار سيمان و اسلامپ ثابت). ب) نفوذپذيري نفوذپذيري بتن سخت شده با وجود حبابهاي ريز و پخش در خمير سيمان به شدت کاهش مي‌يابد که در افزايش دوام بتن مؤثر است. پ) جذب آب جذب آب مويينه بتن حباب‌دار نيز به مراتب كمتر از بتن معمولي است که اين عامل نيز در افزايش دوام بتن موثر است. ت) مقاومت در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب شدن مهمترين تأثير مواد حباب‌زا در بتن سخت شده، افزايش پايايي بتن در برابر چرخه‌هاي متوالي يخ‌زدن و آب‌شدن است. وجود حباب هاي ريز و بسته كه همچون يك ماسه ريز و نرم عمل مي كنند، نفوذ پذيري را كاهش مي‌دهد و همچنين انبساط ناشي از يخ‌زدن آب توسط اين حباب ها تحمل مي‌گردد و تنش‌هاي قابل توجهي را به خمير سيمان منتقل نمي‌كند و دوام بتن بالا مي‌رود. ث) نفوذ پرتوهاي راديواکتيو وجود حباب هاي عمدي به شدت به افزايش نفوذ پرتوها به بتن كمك مي‌كنند و لذا استفاده از اين افزودني در بتن‌هايي که به عنوان سپر در برابر پرتوهاي راديواکتيو بکار مي‌روند، به شدت زيان‌آور است. ج) جمع شدگي ناشي از خشک شدن در ملات‌ها و بتن وجود حباب باعث افزايش قابليت نگهداري آب در بتن سخت شده مي شود و جمع شدگي ناشي از خشك شدگي ملات و بتن سخت شده كاهش مي يابد و از اين نظر ترك خوردگي كم تر مي‌گردد و دوام افزايش مي‌يابد. 2-5-8- انبار كردن مواد حباب‌زا به دو صورت جامد (پودر يا پولك) يا مايع توليد و مصرف مي‌شوند. اين مواد حتي بصورت مايع در اثر يخبندان آسيب نمي‌بينند، اما در دستورالعمل توليدكنندگان جلوگيري از يخ زدن آنها توصيه مي‌شود. معمولاً‌ تا 6 ماه نگه‌داري در شرايط مساعد مشكلي براي اين مواد به وجود نمي‌آيد، اما پس از 6 ماه انجام آزمايش بر روي آن‌ها و انطباق آن‌ها با مشخصات استاندارد ضروري به نظر مي‌رسد. 2-5-9- نحوه مصرف بهتر است ماده حباب‌زا بصورت مايع يا محلول به بتن اضافه شوند. مقدار مصرف مواد پودري بسيار كم است و نمي تواند به خوبي و با سرعت در بتن مخلوط و توزيع شود. معمولاً مواد پودري پروتئيني به ميزان 4 تا 5 درصد در آب حل مي‌شوند. مقدار مصرف مواد افزودني حبابزاي مايع يا محلول، عملاً از حدود 05/0 تا 15/0 درصد وزن سيمان تغيير مي‌كند كه در مقايسه با ساير افزودني ها ناچيز به نظر مي‌رسد. براي مثال ميزان مصرف مواد پودري پروتئيني در بتن عملاً 002/0 تا 007/0 درصد وزن سيمان خواهد بود که به شدت ناچيز است و هزينه بسيار کمي را به مصرف‌کننده تحميل مي‌کند. مقدار مصرف افزودني حبابزا با انجام آزمايش و دستيابي به مقدار حباب هواي مورد نظر و خواص مطلوب در بتن تعيين مي‌شود و تابع عوامل مختلفي است كه با تغيير نوع سنگدانه و سيمان يا مقدار آن‌ها، تغيير رواني بتن و دانه‌بندي سنگدانه تغيير مي‌نمايد. حداكثر مقدار مصرف افزودني حباب‌زا در بتن هاي سفت‌، پرسيمان، حاوي ماسه هاي ريز زياد و مواد ريزتر از الك 75 ميكرون، داراي سيمان ريز و در شرايط هواي گرم حاصل مي‌گردد. مسلماً وقتي درصد حباب هواي بيشتري در بتن لازم است، مقدار ماده حباب‌زاي مصرفي بيشتري بكار مي‌رود. مواد مهندسي ايمن بتن (M.l.C CO.): http://www.micgrouh.com/ ما را شبکه هاي اجتماعي دنبال کنيد تلگرام : https://t.me/MICGROUH اينستاگرام : https://instagram.com/_u/micgrouh?r=sun1 لينکدين : https://www.linkedin.com/in/mic-grouh-3243ab80 هفت سین...