حباب ساز هوا و خواص و اثرات آن در بتن

حباب ساز هوا چیست؟

همانطور که هر علاقه مند بتن می داند، حباب هوا فرآیندی است که طی آن حباب های بسیار ریز و یکنواخت توزیع شده به طور عمدی وارد بتن مایع می شوند. دقیقاً چرا این کار انجام می شود؟نوسانات دما، دشمن طبیعی غول های بتنی در همه جا، به ویژه در آب وهوای سردتر است. در مکان هایی که دمای هوا می تواند به صورت فصلی از گرم به سرد تغییر کند، پدیده “یخ زدگی” بر بتن ویران می کند.این حباب های بسیار ریز بین 10 تا 500 میکرون قطر دارند (قطر یک تار موی انسان حدود 50 میکرون است) و زمانی که به درستی مستقر شوند، حدود 6 درصد از حجم بتن میزبان را تشکیل می دهند.

چگونه یک آب و هوای کوچک می تواند بتن را خراب کند؟

بتن بسیار متخلخل است و مانند یک اسفنج ناکارآمد است رطوبت را می نوشد. با گذشت زمان، تمام آن رطوبت در شکاف های طبیعی تشکیل شده در داخل بتن در حین سخت شدن به دام می افتد. زمانی که هوای بیرون یخبندان می شود، آب محبوس نیز یخ میزند. از آنجایی که حجم آب وقتی به یخ تبدیل می شود، افزایش می یابد، آب محبوس شده در داخل بتن منبسط می شود تا زمانی که “پوسته شدن” اتفاق بیفتد. رطوبت محبوس شده در بتن متورم می شود تا جایی که چاره ای جز بیرون آمدن از شکاف ناخوشایندی از خود ایجاد نمی کند. پس در اینجا هواساز چیست؟ فرآیند حباب، میلیون ها حباب ریز را به طور یکنواخت در سراسر ماتریس بتن از طریق معرفی سورفکتانت هایی که این اثر را ایجاد می کنند، پراکنده می کند. این حباب های بسیار ریز بین 10 تا 500 میکرون قطر دارند و حدود 6 درصد از حجم بتن میزبان را تشکیل می دهند.

تاریخچه افزودنی حباب ساز بتن

در اوایل دهه ی ۱۹۳۰ در آمریکا، عوامل حباب ساز امروزی به طور تصادفی کشف شدند. در آن زمان پس از اجرای یک جاده با استفاده از روسازی بتنی مشاهده شده است که بتن بعضی از بخش های جاده در مقابل سرما و یخبندان مقاوم می باشد. در حالیکه بخش های دیگر روسازی بتنی در مقابل سرما و یخبندان بسیار آسیب دیده اند. پس از بررسی های بیشتر دریافت کردند که سیمان مورد استفاده در محدوده هایی که بتن دوام خوبی در برابر یخبندان دارد، از آسیاب هایی بدست آمد که قبلاً در صنعت شمع سازی، برای خرد کردن چربی گاو مورد استفاده قرار میگیرفت.
بنابراین دریافته اند که چربی گاو به عنوان حباب ساز عمل کرده و را افزایش می دهد. بعد از آن استفاده از عوامل حباب ساز در بتن به صورت آگاهانه رواج یافت. در آن موقع بیشتر افزودنی های حباب ساز بر اساس نمک های رزین چوب بودند، این مواد محصول جانبی فرایند بازیافت حلال های متنوع و کلوفون از تنه ی درخت کاج بودند. آن ها در ابتدا در بازار با نام وینسولوبعدها با نام تجاری وینسول رزین ارائه شدند. تا پنجاه سال بعد یعنی تا سال ۱۹۸۰ از وینسول رزین خنثی شده بای حباب سازی استفاده می شد تا اینکه افزودنی های دیگری با منشأهای متفاوت وارد بازار شدند، زیرا منابع وینسول رزین محدود می باشد.

حباب های ریز در بتن چگونه عمل می کنند؟

آنها به عنوان نوعی ضربه گیر داخلی عمل می کنند. هنگامی که رطوبت به طور اجتناب ناپذیری به داخل بتن وارد می شود و سعی می کند به فضای اطراف متورم شود، ساختار داخلی بتن می تواند در فضای سنگدانه ایجاد شده توسط تمام حباب های کوچک خم شود. بنابراین، حتی اگر بتن مانند یک دشمن سنگی محکم برای انگشت شست پا به نظر می رسد، در واقع یک ماده الاستیک است که می تواند در مواقعی که شرایط آب و هوایی به آن نیاز دارد، خم شود. بتن سخت شده شامل دسته های مختلفی از حفره های هوا است که در طول فرآیند سخت شدن در حال تغییر حجم هستند . مقدار زیادی از حباب های هوای ریز و پایدار ایجاد شده توسط عوامل حباب کننده هوا به عنوان «مخزن کاهش فشار» در بتن سخت شده عمل می کنند،به طوری که وقتی آب اضافی یخ می زند، یخ منبسط می شود و به داخل حفره های هوا حرکت می کند، بنابراین از آسیب بتن جلوگیری می شود. اصل اساسی ضد یخ بتن با محتوای حباب هوای معقول در شکل نشان داده شده است. حباب هوا همچنین کارایی را بهبود می بخشد و آب انداختگی بتن تازه را کاهش می دهد.

خواص و اثرات هواساز بتن

• ترکیب حباب ساز بتن با بتن موجب افزایش مقاومت بتن در برابر سیکل های ذوب و انجماد خواهد شد
• افزودن هواساز بتن ، موجب کاهش آب مصرفی بتن بدون کاهش کارایی خواهد شد
• هواساز بتن موجب افزایش دوام و کارایی بتن در شرایط آب و هوای سرد خواهد شد
• هواساز بتن خطر جدایی سنگدانه های ریز و درشت بتن را به طرز چشمگیری کاهش می دهد
• احتمال آب انداختگی بتن با مصرف هواساز بتن کاهش خواهد یافت
• پس از ترکیب هواساز بتن ، آب انداختگی مفید ایجاد شده و آب انداختگی مخرب از بین خواهد رفت. یعنی مقدار کنترل شده ای از شیره سیمان رو آمده و در نتیجه نفوذپذیری کاهش یافته و املاح شیمیایی و آب راه نفوذ کمتری به داخل بتن خواهند یافت.
• هواساز بتن با انسداد لوله های موئینه در بتن به سبب تشکیل حباب های میلیونی هوا ، پیوستگی این لوله های موئینه را کاهش داده و به اصطلاح راه نفوذ از طریق لوله های موئینه را گسسته می کند.
• هواساز بتن چسبندگی ذرات متشکله بتن را افزایش خواهد داد.

روش مصرف هواساز بتن

میزان هوای مجاز موجود در بتن پس از افزودن محصول هواساز بتن 4 تا 6 درصد می باشد و عواملی مانند نوع سیمان ، نسبت آب به سیمان ، نوع سنگدانه ها و ... نیز در این میزان هواسازی نقش دارند. به طور معمول با توجه به مصالح موجود در کشور میزان مصرف حباب ساز بتن یا هواساز بتن 1/0 تا 4/0 وزن سیمان مصرفی می باشد و پیشنهاد می شود خارج از محدوده مذکور مصرف نشود . برای افزودن محصول حباب ساز بتن یا هوازای بتن پیشنهاد می شود آن را با کل آب اختلاط بتن یا بخشی از آن ترکیب نموده و سپس به مواد خشک بیافزایید . به دلیل اینکه میزان مصرف هواساز بتن در طرح اختلاط جزئی می باشد ، افزودن آن به آب اختلاط موجب خواهد شد که به طور یکپارچه در همه جای طرح اختلاط ترکیب شود.

راه های پیشگیری از یخ زدگی بتن چیست؟