دلایل افزودن شکر به بتن

13 تیر 1400 | مهندس صدف برخوردار

مقدمه
بتن جزو پر مصرف ترین مصالح ساختمانی است که ترکیبی از آب، سیمان، شن، ماسه و گاهاً مواد افزودنی با توجه به نیاز پروژه می باشد.
دوام، مقاومت مشخصه و مقاومت چسبندگی از مشخصات بالقوه سیمان و بتن بوده که به زمان گیرش اولیه بتن و در نهایت شرایط جوی وابسته هستند. پس می توان نتیجه گرفت لحاظ نمودن شرایط جوی در کنار مشخصات بتن مصرفی ضروری می باشد. 
هدف از افزودن شکر به بتن، به تعویق انداختن یا افزایش زمان گیرش سیمان موجود در بتن در محل پروژه به منظور بهبود پارامترهای ضروری بتن همانند دوام و مقاومت مشخصه می باشد.

تأثیر شکر در زمان گیرش بتن
شکر یک نوع کربوهیدرات است که متشکل از عناصر اکسیژن، کربن و هیدروژن می باشد. در شرایط هوایی گرم که بالطبع زمان گیرش سیمان در بتن کاهش می یابد، از افزودنی های کندگیر کننده مانند شکر و گچ جهت بالابردن زمان گیرش استفاده می شود.
شکر ماده ای ارزان و در دسترس است که براساس آزمایشات صورت گرفته، افزودن 0.1 درصد شکر زمان گیرش اولیه بتن را به میزان 116 دقیقه به تعویق می اندازد. بر حسب تجربه، افزودن شکر به بتن منجر به افزایش مقاومت فشاری بتن به میزان %22.4، %19.6 و %20.3 در بازه های زمانی 7 روزه، 14 روزه و 28 روزه می شود. افزودن شکر اثر نامطلوبی روی بتن نمی گذارد، ولی اگر به میزان  %0.06 وزن سیمان به بتن شکر افزوده شود، زمان گیرش اولیه و نهایی را به میزان 80 و 110 دقیقه تقلیل می دهد.
لازم به ذکر است که انواع مختلف شکر، اثرات متفاوتی روی بتن می گذارند، برای مثال تری هالوز فاقد تأثیر در زمان گیرش بتن بوده و لاکتوز به میزان بسیار کم گیرش بتن را تحت تأثیر قرار می دهد، در حالیکه ساکارز تأثیر به سزایی در زمان گیرش بتن دارد.

تفاوت بین سیمان و بتن
1.یکی از تفاوت های اساسی بین سیمان و بتن شیوه تولید هر یک می باشد. سیمان متشکل از ترکیبات شیمیایی همچون آلومینیوم، آهن، سیلیسیوم، کلسیم و... است؛ در حالیکه بتن خود ترکیبی از سیمان، شن، ماسه و آب می باشد.
2. سیمان عامل چسبندگی در بتن است، در حالیکه بتن یک ماده ساختمانی مستحکم بوده که در اجزای سازه ای همچون، تیرها، ستون ها، دال ها و ... ریخته می شود.
3. سیمان به هنگام ترکیب با آب حرارت هیدراتاسیون تولید می کند که برای رسیدن بتن به مقاومت مشخصه در زمان گیرش ضروری می باشد.
4. همچنین فاکتورهایی که در بتن جهت رسیدن به مقاومت مشخصه دخیل هستند، به ترکیبات شیمیایی مواد مختلفی که در تولید سیمان به کار برده می شوند نیز وابسته هستند. از طرفی باید جهت رسیدن بتن به مقاومت فشاری مطلوبش، علاوه بر طرح اختلاط مناسب، به نسبت آب به سیمان نیز توجه داشت.
5. تولید سیمان یک فرآیند پیچیده است که مستلزم نیروی متخصص می باشد، در حالیکه پروسه تولید بتن با در نظر گرفتن تمام جوانب، به مراتب آسانتر هست.
6. آزمایشات مربوط به مشخصات سیمان شامل آزمایش تعیین سلامت سیمان، آزمایش نرمی سیمان، تعیین جرم حجمی سیمان، زمان گیرش اولیه و نهایی سیمان و حرارت هیدراتاسیون یا حرارت آبگیری سیمان و آزمایشات مرتبط با مشخصات بتن شامل چکش اشمیت، آزمایش تعیین مقاومت فشاری، آزمایش کارایی بتن (اسلامپ)، آزمایش خزش و ... می باشد.

نسبت شکر به بتن
افزایش شکر تا میزان 0.05 درصد وزن بتن، زمان گیرش بتن را به طور چشمگیری افزایش می دهد، اما افزایش مقادیر بیشتر منجر به کاهش زمان گیرش بتن می شود.
بر اساس آزمایشات تجربی ثابت شده است، که مقادیر شکری که در بازه ی ( 0.1-0.05) درصد قرار می گیرند، هیچگونه اثر نامطلوبی روی بتن با هر تیپ سیمانی نمی گذارد. مناسب ترین نسبت شکر به بتن برمبنای تجربه، 0.05:1 می باشد.

تغییر در خواص بتن پس از افزودن شکر
تغییر در خواص بتن پس از افزودن شکر به راحتی قابل رویت است. افزودن شکر علاوه بر تغییر در زمان گیرش اولیه و نهایی بتن، باعث بروز تغییرات مثبت در خواص آن نیز می شود. تغییر اولیه ای که پس از افزودن شکر در بتن رخ می دهد، افزایش روانی و جمع شدگی سیمان هست. همچنین افزایش مقاومت بتن در دراز مدت، کاهش حرارت هیدراتاسیون و شکل گیری ترک در دماهای بالا نیز قابل رویت است.

الزامات افزودن شکر به بتن
اگر شکر به مقدار مناسب به مخلوط بتنی افزوده شود، به عنوان کندگیر کننده عمل کرده و سبب بهبود در خواص بتن می شود، اما اگر به میزان زیاد به بتن اضافه شود سبب بروز خواص نامطلوب در بتن می گردد.
مقدار استاندارد توصیه شده برای شکر افزودنی به بتن 0.05% وزن کل بتن می باشد. به منظور افزایش مقاومت فشاری 28 روزه بتن به میزان %(4-3)، افزودن شکر به میزان 0.06% وزن بتن توصیه می گردد.
 همین مقدار جهت به تعویق انداختن زمان گیرش بتن به مدت 80 دقیقه، توصیه می شود. اگر همین مقدارر شکر را در بازه زمانی (7-3) روزه بصورت تدریجی به بتن اضافه کنیم، از بتن در برابر شکل گیری اتصال سرد محافظت کرده ایم. 
عملکرد شکر در بتن
به منظور درک نحوه عملکرد شکر در بتن تئوری های متعددی، تغییر در خواص بتن را که در زیر مفصل به آن پرداخته شده است را مدنظر قرار می دهند.
1. تئوری شکل گیری پوشش شکر
افزودن شکر به بتن، لایه ای تشکیل داده که ذرات شکر را احاطه کرده و باعث به تأخیر انداختن زمان واکنش آب با سیمان و در نهایت تعویق انداختن زمان گیرش بتن می شود. پروسه تشکیل لایه بواسطه حضور شکر، ذرات سیمان را نیز احاطه کرده و تغییر در مشخصات بتن را سبب می شود.
2. تئوری شکل گیری ترکیبات نامحلول
واکنش مولکول های شکر با عناصر کلسیم و آلومینیوم موجود در بتن ترکیباتی را پدید می آورد که زمینه ساز واکنش کلسیم و آلومینیوم و مولکول های آب می باشد.
3. تئوری اصل کاتالیزوری گلوکز
سطح شکر از قطبیتی قوی برخوردار است که منجر به جذب مایع - جامد به هنگام گیرش بتن یا حین پروسه عمل آوری بتن شده و لذا شرایط نامطلوبی را برای واکنش تری سیلیکات هیدراته با تماس کریستالی فراهم می کند.

استفاده از گچ به منظور تنظیم زمان گیرش سیمان
از گچ، سدیم اکسید، نمک و کلسیم سولفات به منظور تنظیم زمان گیرش بتن استفاده می شود که در این بین گچ که همان ترکیب شیمیایی نمک هیدراته است، به اشکال مختلف شیمیایی و معدنی کاربرد دارد. 
گچ با تنظیم زمان گیرش سیمان و متعاقباً به تعویق انداختن زمان گیرش اولیه ونهایی بتن، نقشی کلیدی در بتن ایفا می کند.
گچ علاوه برکنترل زمان گیرش، هیدراسیون آلیت C3S را تنظیم می کند که باعث کاهش چشمگیر خزش در بتن و افزایش مقاومت اولیه آن می شود.

زمان گیرش اولیه و نهایی به هنگام افزودن شکر در بتن
زمان گیرش اولیه و نهایی بتن پس از افزودن شکر بصورت یکنواخت، به میزان %0.08، بطور یکنواخت افزایش پیدا کرده و به ترتیب به 105 و120 دقیقه رسیده و مقاومت فشاری بتن نیز پس از افزودن شکر به میزان (0.08-0.05) وزن بتن، به میزان مطلوبی افزایش می یابد. 
 

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .