حباب هوازا بتن

به هر گونه ایجاد عمدی حباب های ریز هوا در بتن، ملات یا خمیر سیمان، هوازایی گفته می شود، ماده ای که به این منظور به کار می رود افزودنی حباب هوا ساز نامیده می شود.با اضافه کردن مواد حباب ساز به بتن، حباب های ریز هوا در بتن و بین سنگ دانه ها تولید می شود. این حباب ها باید یکنواخت باشند و پس از سخت شدن بتن یا ملات در آن باقی بمانند.از معروف ترین انواع مواد حباب ساز هوا، نمک اسیدهای چرب، وینسول رزین و روغن تالمی باشد.

مشخصات حباب هوای مفید

این افزودنی ها شبکه گسترده ای از حباب هایی ریز با ااندازه ی 1.0 تا 1000 میکرون را ایجاد می کنند که به شکلی تصادفی در بتن و به ویژه اطراف سنگدانه ها و با فاصله حدودا 200 تا 250 میکرون از هم توزیع می شوند.

نتایج استفاده از حباب هوا ساز

ایجاد هوا در بتن در شرایط مختلف آثاری مطلوب به جامی گذارد که به شرح زیر است:

1- افزایش مقاومت بتن در برابر سیکل های یخ - ذوب

شاید مهم ترین دلیل استفاده مواد حباب هوا ساز، افزایش دوام در برابر دوره های یخ - ذوب باشد. پوسته شدن در مجاورت نمک، یک خرابی سطحی است که در اثر یخ زدن یک محلول حاوی نمک روی سطوح سیمانی به وجود می آید.وجود حباب های هوا در ملات، صدمات ناشی از افزایش حجم آب ملات در موقع یخ زدن را به حداقل ممکن کاهش می دهد. حباب هوای وارد شده در بتن از سه طریق برای مقاومت بتن در برابر خرابی پوسته پوسته شدن در مجاورت نمک مفید است:

• حباب هوای وارد شده، میزان آب انداختگی بتن را کاهش می دهد.
• حباب هوا، مکانی برای ورود یخ است و این یخ مایعات موجود در خلل و فرج ماتریسبتن را می مکد.
• حباب هوا، میزان نفوذ محلول نمک را به داخل بتن کم می کند، زیرا درصورت استفاده از ماده حباب هواساز، حفرات به هم پیوسته در بتن سخت شده کاهش یافته و حفرات بیشتر به صورت جدا از هم در خمیر سیمان شکل می گیرند.

2- بهبود کارایی

بتن حاوی حباب هوا ساز، در مقایسه با بتن معمولی، آب کمتری نیاز داشته و کارایی بهتری نیز دارد. این اتفاق تحت تأثیر عملکرد حباب های هوای ایجاد شده به عنوان بالشتک های ریز و متعدد در حد فاصل سنگدانه ها رخ می دهد. افزایش 0.5 تا 1 درصد هوا می تواند میزان روانی را تا 3 سانتی متر در مقیاس اسلامپ بیشتر کند.

3- مقاومت در برابر مواد یخ زدا

مواد شیمیایی یخ زدا که برای از بین بردن یخ و برف به کار می روند، با تغییر فشار اسمزی و به هم ریختن تعادل موجود، باعث پوسته شدن سطح بتن و در نهایت تخریب آن خواهند شد. وسعت این پوسیدگی با میزان و نوع نمک های مصرفی رابطه مستقیم دارد.

ایجاد حباب هوا در بتن باعث تعدیل در فشارهای حاصل و جلوگیری از پوسته شدن و فرسایش سطح بتن می شود.در مصرف مواد یخ زدا باید دقت زیادی صرف کرد، از مصرف موادی مانند نیترات آمونیوم یا سولفات آمونیوم به دلیل واکنش سریع شیمیایی با بتن، باید خودداری شود. از کلرید کلسیم غلیظ نیز برای بتن های مسلح نباید استفاده کرد.

به طور کلی غلظت نمک ها، میزان نفوذ پذیری بتن، درجه اشباع بتن، وجود آبی که قابلیت یخ زدگی داشته باشد و در کل، فشارهای هیدرولیکی و غشایی (osmotic) نقش حائز اهمیتی در دامنه و وسعت خرابی ها ایفا می کنند.

4- مقاومت در برابر سولفات ها

تولید حباب هوا، باعث کاهش نسبت آب به سیمان می شود و در نتیجه با کمک به نفوذناپذیر شدن بتن مقاومت آن را به میزان قابل ملاحظه ای در برابر حمله سولفات ها افزایش می دهد.

5- مقاومت در برابر واکنش قلیایی - سیلیسی

واکنش های قلیایی - سیلیسی با انبساط و افزایش حجم همراه هستند، حضور حباب های هوا می تواند نقش مهمی در تعدیل نیروهای ناشی از انبساط کریستالی مربوطه را بر عهده بگیرد.

6- مقاومت فشاری

افت مقاومت ناشی از استفاده از حباب هوازا بدون کاهش در میزان آب مصرفی بتن اجتناب ناپذیر می باشد. ولی بالا بودن کارایی بتن حاوی حباب هوا، دلیل خوبی برای کاهش نسبت آب به سیمان بوده که این امر نقش عمده ای در بالا بردن مقاومت فشاری بتن خواهد داشت.

7- آب بندی

یکی از خصوصیاتی که افزودنی های حباب ساز در بتن به وجود می آورند کاهش نفوذ پذیری است. به دو دلیل این اتفاق رخ می دهد، اول آن که حباب های ریز کروی که قطری حدود 100 تا 150 میکرون دارند لوله های باریک موئینه در بتن را قطعه قطعه می کنند یا با قرار گرفتن در ابتدا و انتهای این لوله ها باعث آب بند شدن می شوند. با این عمل فشار اسمزی درون این لوله ها از بین رفته و خود مانع ورود آب به بتن خواهد شد.

عامل دومی که به آب بند شدن بتن کمک خواهد کرد، موضوع امکان کاهش نسبت آب به سیمان در حضور افزودنی حباب هوا ساز می باشد. چنانچه می دانیم کاهش نسبت آب به سیمان مهم ترین عامل در ساخت بتن آب بند می باشد.

8- کنترل آب انداختگی و جداشدگی

چنانچه حباب های ایجاد شده در بتن به صورت درستی پخش شده باشند، تا حدودی جداشدگی سنگدانه ها را می توانند جبران کنند. اضافه کردن حباب زا به بتن با کاهش آب مصرفی مانع از آب انداختگی بتن نیز می شود. وقتی بتن در قالب ویبره و جایگیری شود کم کم آب اضافی آن به سطح بتن می رسد و به اصطلاح آب می اندازد. حباب هوای وارد شده در بتن با کاهش آب انداختگی، مقاومت سطحی بتن را نیز بهبود می بخشد.

9- تولید بتن های سبک

بتن سبک تولید شده با این روش منافذ متعددی در داخل بتن یا ملات ایجاد می کند که باید آن را از بتن های سبک تولید شده، توسط افزودنی فوم که بنام بتن اسفنجی یا بتن گازی می شناسند، متفاوت دانست.

ملاحظات استفاده از افزودنی حباب هوا ساز

1- میزان هوا و تأثیر آن بر مقاومت بتن

میزان هوا به عوامل متعددی مثل میزان اسلامپ و زمان ارتعاش، دمای بتن، نحوه اختلاط، نوع و غلظت ماده افزودنی و طرح اختلاط بتن بستگی خواهد داشت.

2- میزان اسلامپ و زمان ارتعاش

با افزایش اسلامپ میزان هوا تا 150 میلیمتر افزایش می یابد و پس از این مقدار سیر نزولی در پیش می گیرد، در تمامی اسلامپ ها زمان ارتعاش بین 5 تا 15 ثانیه توصیه می شود چرا که با افزایش زمان لرزاندن بتن مقدار بیشتری از حباب هوا از دست خواهد رفت.

3- دمای بتن

دمای بتن بر روی میزان هوا تأثیرگذار است. با افزایش دمای بتن از میزان هوا کاسته می شود، افزایش دما باعث تسریع در آبگیری سیمان می شود و شانس برخورد ملکول های آب با ماده هوازا را کاهش می دهند. بهترین زمان برای اضافه کردن ماده افزودنی زمانی است که دمای مخلوط بتنی به تعادل رسیده باشد.

4- نحوه ی اختلاط

نحوه اختلاط در میزان هوای بتن، نقش بسیار مهمی را بازی می کند. میزان هوا به عواملی مثل ثابت یا متحرک بودن مخلوط کن، مقدار بتن ساخته شده در هر مرتبه و سرعت اختلاط بستگی خواهد داشت.

5- نوع و غلظت ماده افزودنی

میزان ماده حباب ساز و نحوه به کار گرفتن باید بر اساس توصیه های سازنده این مواد و به میزان تعیین شده در مشخصات فنی باشد. به کار بردن مواد افزودنی نظیر کندگیر کننده ها یا کاهنده های آب، باعث بالا رفتن کارایی و تغییر درعملکرد ماده حباب ساز خواهد شد. به ویژه استفاده همزمان از روان کننده های بر پایه لیگنوسولفونات یا پلی کربوکسیلات موجب تشدید در ایجاد حباب هوا خواهد شد.

6- نوع و مقدار سیمان

هر چه عیار سیمان بالاتر باشد، هر چه سطح مخصوص سیمان بیشتر باشد به مقدار حباب هوا ساز بیشتری نیاز خواهد داشت.

7- نوع و مقدار سنگدانه

هر چه مقدار شن درشت در بتن بیشتر باشد، هر چه ماسه ریز (الک 30 تا 100) کمتر باشد، هر چه میزان سنگدانه شکسته بیشتر باشد، به مقدار حباب هوا ساز بیشتری نیاز خواهیم داشت.