انواع مواد افزودنی تسریع کننده در بتن و ارزیابی آن

مقدمه

ماده افزودنی تسریع کننده عبارت است از «ماده^ء افزودنی ای که سبب افزایش در نرخ هیدراسیون سیمان شده و در نتیجه موجب کاهش زمان گیرش و افزایش نرخ پیشرفت مقاومت و یا هر دو می گردد». مواد افزودنی تسریع کننده خریداری شده برای استفاده در بتن باید مطابق با استاندارد ASTM C494/C494M برای مواد افزودنی تسریع کننده نوع سی (Type C) و یا نوع ای (Type E)، مواد افزودنی کاهنده^ء آب و تسریع کننده باشند. مواد افزودنی تسریع کننده برای کاهش زمان گیرش، افزایش مقاومت اولیه به خصوص در آب و هوای سرد، تسریع در آغاز عملیات پرداخت، کاهش زمان پرداخت کاری، کاهش زمان عمل آوری و نگهداری، برداشت سریع تر قالب ها به سبب مقاومت اولیه بیشتر و در نهایت، کاهش زمان نهایی ساخت و ساز استفاده می شوند. مواد افزودنی تسریع کننده معمولاً در ارتباط با دیگر روش های پیشنهادی [ACI 306R] در جهت خنثی کردن اثرات دمای پایین استفاده می شوند. مواد افزودنی زودگیر باعث بسته شدن نشتی های بتن در برابر فشار هیدروستاتیک شده و به گیرش سریع بتن پاششی کمک می کنند. برخی مواد افزودنی تسریع کننده^ء خاص، نقطه انجماد بتن را به طور قابل توجهی پایین آورده و امکان بتن ریزی تا دمای 7- درجه^ء سانتی گراد را فراهم می کند.

مواد

مواد افزودنی تسریع کننده را می توان به چهار گروه تقسیم بندی کرد: آنهایی که حاوی نمک های غیر آلی محلول هستند، آنهایی که حاوی ترکیبات آلی محلول هستند، مواد افزودنی زودگیر و سایر مواد افزودنی جامد.

نمک های غیر آلی محلول

مطالعات نشان داده که تعداد بسیاری از نمک های غیر آلی محلول از جمله کلریدها، برومیدها، فلورایدها، کربنات ها، تیوساینات، نیتریت و نیترات ها، تیوسولفات ها، سیلیکات ها، آلومینات ها و هیدروکسیل های قلیایی، زمان گیرش سیمان پرتلند را کاهش می دهند. از میان این نمک ها، کلرید کلسیم به علت توجیه اقتصادی آن از همه متداول تر است. تحقیقات نشان داده که مواد افزودنی تسریع کننده غیرآلی، باعث تسریع هیدراسیون تری کلسیم سیلیکات می شوند. کلرید کلسیم باید با استاندارد ASTM D98 مطابقت داشته باشد. انواع کلرید کلسیم و جرم معادل آنها در جدول زیر آورده شده است.

نمک های آلی محلول

متداول ترین مواد افزودنی تسریع کننده ها در این گروه تری اتانول آمین و فرمات کلسیم است. از این مواد معمولاً برای جبران اثرات تأخیری مواد افزودنی کاهنده^ءآب یا جهت تسریع گیرش در شرایطی که محدودیت خوردگی وجود داشته باشد، استفاده می شود. اثر فرمات کلسیم به نسبت تری کلسیم آلومینات، به تری اکسید سولفور (C₃A/SO₃) سیمان، بستگی دارد. بهترین نوع سیمان برای فرمات کلسیم جهت تسریع مقاومت اولیه، سیمان هایی است که مقدار سولفات آنها کم است (C₃A/SO₃>4).

تولید اترینگایت در مخلوط های حاوی کلسیم بیشتر است. خاصیت تسریع کنندگی برای نمک های کلسیم اسید کربوهیدروکسیل از جمله استات، پروپیونات و بوتیرات گزارش شده است. نمک های رده بالاتر معمولاً کندگیر کننده هستند. مطالعات نشان داده که تری اتانول آمین هیدراسیون، تری کلسیم آلومینات را تسریع کرده ولی هیدراسیون تری کلسیم سیلیکات را کند می کند، بنابراین می تواند مانند یک کندگیر برای سیمان های با مقدار مصرف بالا یا دماهای پایین عمل کند.

تعداد دیگری ترکیبات آلی تسریع کننده وجود دارد که گیرش سیمان پرتلند با نسبت w/cm پایین را افزایش می دهند. ترکیبات آلی که به عنوان مواد افزودنی تسریع کننده گزارش شده اند عبارتند از : اورآ، اسید اوکسالیک، اسید لاکتیک و ترکیبات سیکلی گوناگون، ترکیبات غلیظ شده آمین ها و فرمالدهید. در صورت استفاده از مقادیر بالای مواد تسریع کننده ممکن است تأخیر در گیرش رخ دهد، چون مانند تری اتانول آمین، این ترکیبات هیدراسیون تری کلسیم سیلیکات را به تأخیر می اندازند.