حباب هواساز
در گذشته سال‌‌های متمادی مهندسین و پیمانکاران متوجه می‌شدند که بتن‌های بدون پوشش در شرایط یخبندان و تغییرات جوی متوالی از مقاومت و دوام کمی برخوردار هستند. در شرایط انقباض و انبساط منجمد شدن و فشار هیدرولیکی در بتن به وجود می آید که تکرار این روند باعث متلاشی شدن بتن خواهد شد، اما افزودنی شیمیایی حباب هواساز که کاملا اتفاقی در سال 1930 و در ایالت شمال شرقی آمریکا کشف شد، آسیب‌پذیری بتن در توالی سرما و گرما را کاملا برطرف ساخت. در صنعت ساخت و ساز به هرگونه موادی که باعث ایجاد عمدی حباب در بتن شود افزودنی‌های حباب هواساز، هوازا و دربرگیری هوا گفته می‌شود. موادافزودنی هوازا باعث ایجاد حباب‌های بسیار ریز هوا (ریزتر از 0.05 میلی‌متر) در بتن می‌شوند. معمولا بتن حدود 4 الی 8 درصد هوا دارد.
انواع حباب‌های هوا
حباب‌های هوا به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- حباب‌های عمدی و ریزتر از 0.05 میلی‌متر
- حباب‌های غیرعمدی و درشت‌تر از 0.05 میلی‌متر
به طورمعمول حباب‌های غیرعمدی در بتن ایجاد می‌شوند و فرآیند ویبره کردن به همین خاطر انجام می‌شود تا حباب‌های غیرعمدی بتن به حداقل‌ترین حالت ممکن برسند، اما هیچ‌وقت به صفر نخواهند رسید. همچنین بتن‌های عادی بین 0.5 تا 3 درصد هوای عمدی که با مواد افزودنی هواساز انجام می‌شود، دارند. امروزه تعدادزیادی افزودنی شیمیایی حباب هواساز به صورت پودر و مایع در بازار ساخت و ساز موجود است، که باتوجه به عملکرد و مواد ترکیبی آن باید بـا اسـتفاده ازمخلـوط‌هـای آزمایـشی و طبـق مشخـصات ASTM C 260-77 یا BS 5075 Part2:1982 کنترل شود.
مواد افزودنی حباب‌های هواساز
- چربی طبیعی جانوران
- سمغ طبیعی درختان (البته به خاطر داشته باشید که این چربی طبیعی جانوران و صمغ درختان را به صورت طبیعی به کار نمی‌برند، بلکه در ترکیب با مواد شیمیایی و تثبیت‌کننده‌های دیگر به صورت پودر یا مایع تهیه و در اختیار مصرف‌کنندگان می‌گذارند.)
- اسید استتاریک
- اسید اولئیک
- مواد کف کننده
- پودر آلومینیوم در مجاورت قلیایی‌ها
- ترکیبات شوینده
این مواد افزودنی باعث ایجاد حباب‌های ریز و یکنواخت هوا در داخل بتن می‌شود که بعد از سخت شدن نیز باقی می‌مانند. افزودنی‌های حباب‌زا (حباب‌ساز) اجازه می‌دهند تا مقدار کمی حباب هوا به صورت کنترل شده و یکنواخت در حین فرآیند اختلاط در بتن پخش شود. مواد افزودنی حباب هواساز در شرایط سرد و یخبندان قابل نگه‌داری هستند اما باید از یخ زدن آن جلوگیری شود. همچنین این مواد تا 6 ماه قابل نگه‌داری بوده و بعد از گذشت این مدت باید آزمایشات کارگاهی و مطابقت آن‌ها با استانداردهای رایج صورت گیرد.
مزایای استفاده از حباب هواساز
ماده افزودنی حباب هواساز، که به منظور ایجاد حباب‌های یک اندازه و کروی شکل به صورت زنجیره‌ای در بتن پخش می‌شوند که افزایش دوام و مقاومت بتن در برابر تخریب ناشی از یخ زدگی، کاهش نفوذپذیری و افزایش عمر بتن را به ویژه در فرآیندهای متوالی ذوب و انجماد به همراه دارد. سایر مزایا بتن‌هایی که با مواد افزودنی حباب‌ساز تولید می‌شوند:
- در مقایسه با بتن معمولی آب‌بندی‌تر شده است
- افزایش مقاومت در مقابل یخبندان
- کاهش تورق یا لایه لایه شدن بتن
- کاهش میزان جذب آب
- افزایش مقاومت در برابر حمله سولفات‌ها
- کاهش امکان جدا شدن سنگدانه‌ها
- افزایش مقاومت در مقابل شرایط بد جوی (تر، خشک یا سرد و گرم شدن متوالی)
- کاهش آب‌انداختگی و افزایش چسبندگی
- کاهش میزان افت و خزش
- افزایش میزان روانی و کارآیی بتن
- کاهش تهاجم فیزیکی نمک (تبلور نمک)
- كاهش نفوذ و جذب آب مويينه در بتن يا ملات
- كاهش نفوذپذيري بتن و ملات در برابر هوا، آب و يون كلريد يا ساير مواد زيان‌آور محلول در آب
- افزايش دوام بتن در برابرواكنش زایی سنگدانه‌ها با قليايی ها، سايش، ضربه و غيره
عوامل زیادی در اثرگذاری حباب هواساز در بتن نقش دارند که عبارتند از نوع سیمان، سنگدانه‌ها، مواد مکمل سیمان مانند خاکستر بادی، روباره کوره آهن، افزودنی‌های شیمیایی، رنگ‌سازها، دوده سیلیس، افزودنی‌های کاهنده آب، روش اختلاط، حمل، تراکم و شرایط اجرایی بتن به همین خاطر باید حتما برچسب فنی محلول را با دقت بررسی و میزان ترکیب آن در مخلوط سیمان را به درستی رعایت کنید. با توجه به نوع مصالح موجود در ایران، به طور معمول میزان مصرف حباب هواساز بین 0.1 تا 0.4 درصد وزن سیمان مصرفی است. با این حال بهتر خواهد بود که قبل از مصرف حتما طرح آزمایش مقادیر انجام شود. همچنین پیشنهاد می‌شود، 5 دقیقه پس از اختلاط کامل اجزای بتن حباب هواساز افزوده شود و به ازای هر متر مکعب بتن، یک دقیقه عملیات میکس صورت گیرد.
موارد مورد استفاده از حباب هواساز
مواد افزودنی شیمیایی حباب هواساز به دلیل افزایش دوام بتن در برابر یخ بستن و ذوب شدن پیاپی، پوسته‌شدگی ناشی از یخ‌زدایی شیمیایی، افزایش نفوذپذیری، کارآیی، روانی، ارتجاعی بتن و همچنین کاهش جدا شدن سنگدانه‌ها و آب انداختن بتن در ساخت و سازهایی که در تغییرات مختلف و پیاپی آب و هوایی قرار دارند، به کار گرفته می‌شود. بتن‌های حاصل از ترکیب مواد حباب هواساز برای کلیه سطوح و مکان‌های وسیع بتنی که در معرض یخبندان و تغییرات جوی هوا قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از دیگر کاربردهای بتن‌های ترکیب شده با حباب هواساز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سازه‌های آبی، ساخت مخازن و کانال‌ها
- باند فرودگاه
- راههای بتنی، سطح پل‌ها
- سدها و مخازن و شبکه‌های آبیاری و زهکشی
- بتن ریزی در مناطق سردسیر
- جداول و کفپوش های بتنی
- ساخت و اجرای بتن سردخانه ها