گرچه بتن به صورت ذاتی ماده‌ای مستحکم و بسیار عالی برای بتن ریزی فونداسیون و ساخت بخش‌های مختلف سازه محسوب می‌شود؛ اما گاهی با هدف اصلاح خواص و افزایش کاربردها، به آن موادی اضافه می‌شود که معمولا به شکل گرد یا مایع هستند. در این مقاله در مورد مواد افزودنی مخصوص بتن از جمله تندگیرکننده‌ها، کندگیرکننده‌ها، روان‌کننده‌ها، حباب‌ساز هوا و… توضیح می‌دهیم.
همانطور که اشاره شد؛ هدف از اضافه کردن برخی از مواد افزودنی به بتن، افزایش خواص این ماده است. با اضافه کردن این مواد، بتن علاوه بر مقاومت بیشتر، کاربردهای متنوع‌تری نیز پیدا می‌کند.
این مواد افزودنی بسته به جنس و حالت‌شان به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. تندگیرکننده‌ها، کندگیرکننده‌ها، روان‌کننده‌ها، فوق روان‌کننده‌ها، حباب‌ساز هوا، آب‌بندها، آب‌بند سطوح، روغن قالب بتن و… از جمله مواد افزودنی هستند که با هدف افزایش مقاومت و خواص بتن، به این مصالح ساختمانی اضافه می‌شوند.
اگر بخواهیم یک تعریف ساده از مواد افزودنی افزایش مقاومت بتن داشته باشیم باید بگوییم که این مواد به هر محصولی به غیر از سیمان پرتلند، آب و سنگدانه که ترکیب اصلی بتن را تشکیل می‌دهند گفته می‌شود.
هدف از ترکیب آنها با بتن، افزایش خواص این ماده است. از این مواد باید به نسبت صحیحی با بتن استفاده شود. در غیر این صورت نتیجه این ترکیب آن چیزی که انتظار دارید نخواهد شد. از نظر جنس هم می‌توان این مواد افزودنی را به دو دسته مواد معدنی و شیمیایی تقسیم کرد.
با اضافه کردن مواد افزودنی به ترکیب اولیه بتن می‌توانید انتظار تغییرات زیر را در این مصالح ساختمانی داشته باشید:
بتن برخلاف تصور عموم گاهی تحت شرایط خاص شکننده شده و به همین دلیل بدون مقاوم‌سازی، قابلیت استفاده در سازه‌های بلند و حجیم را ندارد. با اضافه کردن برخی از الیاف به بتن می‌توان نرمی و مقاومت این ماده را افزایش و از شکسته شدن آن در شرایط خاص جلوگیری شود.
مقاوم سازی به این شیوه باعث می‌شود که وزن سازه نیز به دلیل کاهش ابعاد ستون‌ها کم شود. علاوه بر این در مصرف بتن نیز صرفه‌جویی شده و زمان اتمام پروزه به دلیل تسریع در روند آماده‌سازی بتن به مراتب کوتاه‌تر می‌شود.
اصلی‌ترین هدف از اضافه کردن برخی از مواد به بتن، افزایش مقاومت آن در برابر شکنندگی است. البته علاوه بر این مواد افزودنی، عوامل دیگری نیز وجود دارد که باعث افزایش مقاومت قطعات بتنی مانند نیوجرسی بتنی می‌شوند. ابر روان‌کننده بتن، ژل میکروسیلیس و پودر میکروسیلیس از جمله افزودنی‌هایی هستند که به صورت مستقیم روی مقاومت بتن تاثیر گذارند.
دوده سیلیس که محصول جانبی برخی از کارخانه‌هاست؛ ماده‌ای بسیار عالی برای افزایش مقاومت بتن و تولید ماده‌ای به نام بتن با مقاومت بالا محسوب می‌شود. در برخی از استان‌های گرمسیر کشور که شرایط مطلوبی برای خوردگی بتن و فولاد مهیاست؛ بتن باید قبل از مصرف با استفاده از تکنیک‌های مختلف مقاوم‌تر شود.
معمولا بهترین راه برای رسیدن به ترکیبی مقاوم در بتن، اضافه کردن میکروسیلیس به اندازه 7 تا 10 درصد وزن کل بتن است. با اضافه کردن این ماده افزودنی، درصد سیمان موجود در بتن کمتر می‌شود. البته از آنجایی که این نوع بتن آب اندازی ندارد و ممکن است در ساعات اولیه به دلیل وجود گرما و واکنش سریع به محیط دچار ترک های پلاستیکی شود؛ میزان میکروسیلیسی که در ترکیب آن استفاده می‌شود باید به دقت کنترل شود.
در غیر این صورت ممکن است در فرآیند عمل‌آوری، خاصیت نفوذپذیری بتن به دلیل وجود میکروسیلیس در ترکیب اولیه آن بیشتر شود. بالا رفتن نفوذپذیری بتن باعث خوردگی و مشکلات بیشتر خواهد شد. در کنار این معایب، استفاده از میکروسیلیس می‌تواند مقاومت سایشی و فرسایشی بتن را افزایش دهد.
کاهش‌دهنده‌های آب بدون اینکه تغییری در گرانروی بتن ایجاد کنند؛ میزان نیاز به آب در روند تولید بتن را کاهش می‌دهند. با استفاده از این مواد افزودنی می‌توانید بدون تغییر در میزان آب مصرفی، میزان روان بودن بتن را تعیین کنید. هدف از اضافه کردن کاهش‌دهنده‌های آب در ترکیب بتن متفاوت است.
این مواد باعث می‌شوند نسبت آب به سیمانی که برای بتن نیاز دارید کمتر شود. علاوه بر این می‌توان با افزایش مقدار سیمان در کاهش دمای هیدراتاسیون سیمان نیز موثر بود. این تغییرات باعث می‌شوند که کارایی بتن افزایش پیدا کند.
فوق روان‌کننده‌های بتن به افزودنی‌هایی گفته می‌شود که حاوی ترکننده‌های آنیونی با زنجیر بلند و جرم مولکولی سنگین و همراه با تعداد زیادی از گروه‌های قطبی در زنجیره هیدروکربنی هستند. این ماده به هنگام جذب در سطح ذرات سیمان باعث می‌شود که تر‌کننده بار منفی قوی پیدا کرده و با این تغییر کشش سطحی آب اطراف را کاهش می‌دهد.
بنابراین فوق روان‌کننده‌ها به نوعی سبب می‌شوند که بتن حالت روان‌تری پیدا کند. یکی از تفاوت‌های اصلی که بین فوق روان‌کننده‌ها و کاهش دهنده های آب وجود دارد این است که از افزودنی‌های اول می‌توان به میزان بیشتری بدون اینکه تاخیری در روند گیرش بتن ایجاد شود یا آب اندازی اتفاق بیفتد استفاده کرد. به طور کلی کاهش میزان نسبت آب به سیمان در ترکیب بتن باعث می‌شود که خواص مکانیکی مهم این ماده از جمله مقاومت خمشی و فشاری آن بهبود پیدا کند.
یکی دیگر از مواد افزودنی افزایش مقاومت بتن شتاب‌دهنده‌ها هستند که با افزایش سرعت برخی از فرآیندها، موجب ایجاد تغییراتی در ساختاری شیمیایی و فیزیکی بتن می‌شوند. این مواد زمان لازم برای عمل‌آوری صحیح و محافظت را کاهش و سرعت کسب مقاومت اولیه را افزایش می‌دهند.
اگر هدف این باشد که بتن در برابر یخ‌زدن و آب شدن مقاوم شود؛ بهتر است از این نوع افزودنی در ترکیب اولیه آن استفاده شود. فرآیند هوازایی که با افزودن حباب‌سازها ایجاد می‌شود؛ کارایی بتن‌هایی که سیمان و آب کمتری دارند یا در ترکیب‌شان از سنگ‌دانه‌هایی با بافت خشن و یا سنگ‌دانه‌های سبک استفاده شده است را افزایش می‌دهد.
افزودنی‌های حباب‌ساز که موجب ایجاد فرآیند هوازایی می‌شوند را معمولا با هدف ایجاد بتن‌های عظیم و مخلوط‌های بتنی با وزن کم به کار می‌برند. این افزودنی‌ها ذرات سیمان را نیز ضد رطوبت می‌کنند.
البته در میزان مصرف آنها باید دقت زیادی به خرج دهید؛ چرا که افزودن بیش از حدشان به ترکیب بتن باعث می‌شود در فرآیند هیدراتاسیون سیمان تاخیر زیادی به وجود بیاید و کاهش متقابل مقاومت نیز رخ دهد.
آخرین محصولاتی که به عنوان مواد افزودنی افزایش مقاومت بتن شناخته می‌شوند ضد یخ‌ها هستند که برای بتن‌ریزی در شرایط سرد بسیار ایده‌آل‌اند. با افزودن این ترکیبات، بتن زودتر سخت می‌شود و مقاومتش در هوای سرد بهبود پیدا می‌کند.
از ضد یخ‌ها می‌توان هم در بتن‌های مسلح و هم در بتن‌های غیر مسلح استفاده کرد. این مواد روی سرعت هیدراتاسیون سیمان نیز تاثیر مستقیم داشته و از یخ‌زدگی بتن جلوگیری می‌کنند. ایجاد مقاومت اولیه در بتن در بازه زمانی کوتاه‌تر، افزایش مقاومت اولیه و نهایی بتن و ایجاد سهولت در فرآیند نگهداری از بتن در هوای سرد از دیگر خواص ضد یخ‌ها هستند.