زودگیر بتن چیست؟

زودگیر بتن ماده ای افزودنی است که به مخلوط بتن یا ملات اضافه می شود تا زمان گیرش اولیه و نهایی آن را کاهش دهد. این ماده با تسریع واکنش های هیدراتاسیون بتن باعث می شود بتن در مدت زمان بسیار کوتاه تری سفت و مقاوم شود. زودگیرها به دو شکل مایع و پودری و در دو نوع اصلی قلیایی و بدون قلیا تولید می شوند. نوع قلیایی قوی تر اما خورنده است و نوع بدون قلیا برای بتن مسلح مناسب تر است. در ادامه این مقاله، به بررسی جامع زودگیر بتن، انواع آن، خواص و ویژگی ها، نحوه عملکرد و زمان گیرش زودگیر بتن و در نهایت نکات مهم در میزان مصرف زودگیر بتن می ‌پردازیم. با مطالعه این مقاله، شما با جنبه ‌های مختلف زودگیر بتن آشنا خواهید شد.

زودگیربتن چیست؟

همانطور که ابتدای مقاله گفتیم، زودگیر بتن یا شتاب ‌دهنده گیرش بتن (Concrete Accelerator) یکی از افزودنی‌ های شیمیایی بتن است که برای کاهش زمان گیرش اولیه و نهایی بتن به کار می ‌رود. این ماده با تسریع واکنش ‌های شیمیایی بین سیمان و آب (فرآیند هیدراتاسیون)، باعث می ‌شود بتن سریع ‌تر به مقاومت اولیه برسد. این خاصیت در شرایط خاصی مثل هوای سرد، عملیات تعمیراتی سریع، یا قالب ‌برداری زودهنگام بسیار مفید است. زودگیرها معمولاً با اثرگذاری بر ترکیبات اصلی سیمان (C3S و C3A) باعث می ‌شوند:

• فازهای C3A و C3S سریع ‌تر هیدراته شوند.
• تولید ژل C-S-H (C–S–H gel) زودتر آغاز شود.
• افزایش حرارت هیدراتاسیون در ساعات اولیه.
• زمان گیرش اولیه از چند ساعت به کمتر از یک ساعت کاهش یابد.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی مکمل بتن زودگیر

باید بدانیم که مشخصات فیزیکی و شیمیایی زودگیر بتن بسته به نوع زودگیر از جمله قلیایی، بدون قلیا، معدنی یا آلی ممکن کمی متفاوت باشد اما به طور کلی شامل موارد زیر می باشد:

مشخصات فیزیکی زودگیر بتن:

1. زودگیر بتن معمولاً به دو شکل مایع یا پودر تولید می شود. نوع مایع آن حالت روان با گرانروی کم تا متوسط دارد و به راحتی با آب یا بتن مخلوط می شود.
2. رنگ زودگیر می تواند شفاف، خاکستری روشن، سفید یا کمی زرد رنگ باشد.
3. چگالی زودگیرهای مایع بین 1.2 تا 1.5 گرم بر سانتی متر مکعب است و در دمای پایین (حدود منفی 10 تا 15 درجه سانتی گراد) ممکن است یخ بزند.
4. اغلب بوی خاصی ندارند یا بوی خفیف شیمیایی دارند.
5. میزان pH آن ها بسته به نوع فرمولاسیون متفاوت است: زودگیرهای قلیایی معمولاً pH بالای 10 دارند و زودگیرهای بدون قلیا دارای pH خنثی تا اسیدی ملایم هستند (بین 3 تا 7).

مشخصات شیمیایی زودگیر بتن:

زودگیرها از ترکیب مواد شیمیایی فعال ساخته می شوند که فرآیند گیرش و سخت شدن بتن را تسریع می کنند. رایج ترین ترکیبات فعال شامل نمک های معدنی مانند کلرید کلسیم، نیترات کلسیم، فرمات سدیم، یا تیوسیانات ها هستند. این ترکیبات باعث سرعت بخشی به واکنش های هیدراتاسیون سیمان می شوند، به خصوص بر فازهای C3S و C3A، که مستقیماً روی گیرش اولیه و افزایش مقاومت اولیه بتن تاثیر دارند.

زودگیرهای قلیایی معمولاً حاوی مقدار زیادی سدیم یا پتاسیم هستند و بسیار قوی اند، ولی به خاطر خاصیت خورندگی بالا در بتن مسلح مناسب نیستند. در مقابل، زودگیرهای بدون قلیا برای شاتکریت های مدرن و سازه های مسلح گزینه ای ایمن تر و سازگارتر با محیط زیست محسوب می شوند.

نحوه عملکرد زودگیربتن

نحوه عملکرد زودگیر بتن بر پایه ی تسریع فرآیند هیدراتاسیون سیمان است. وقتی آب به سیمان افزوده می شود، ترکیبات مختلف سیمان (به ویژه C3S و C3A) وارد واکنش شیمیایی با آب می شوند و محصولات این واکنش ها باعث گیرش و سخت شدن بتن می گردند. زودگیرها با دخالت در این واکنش ها، باعث کاهش زمان گیرش و افزایش سرعت کسب مقاومت اولیه می شوند.

زمان گیرش زودگیر بتن

زمان گیرش زودگیر بتن بسته به نوع زودگیر، شرایط محیطی، نوع سیمان و مقدار مصرف آن می تواند متفاوت باشد، اما به طور کلی، زودگیر بتن باعث کاهش قابل توجه زمان گیرش اولیه و نهایی بتن می شود. در حالت کلی:

1. زمان گیرش اولیه با زودگیر

بین 5 تا 30 دقیقه. در مقایسه با بتن معمولی که گیرش اولیه آن معمولاً بین 2 تا 4 ساعت است، این یک کاهش چشمگیر محسوب می شود.

2. زمان گیرش نهایی با زودگیر

حدود 30 دقیقه تا 2 ساعت. در حالی که بتن بدون زودگیر ممکن است 6 تا 8 ساعت یا بیشتر زمان نیاز داشته باشد تا به گیرش نهایی برسد.

نکات مهم درباره زمان گیرش زودگیر بتن

1. زودگیرهای قوی تر (مانند کلرید کلسیم یا زودگیرهای قلیایی) زمان گیرش را بیشتر کاهش می دهند.
2. سیمان های پرتلند تیپ 3 (زودگیر) در ترکیب با زودگیر، زمان گیرش را حتی بیشتر کاهش می دهند.
3. در دماهای پایین، زمان گیرش بتن افزایش می یابد، اما زودگیر می تواند این افزایش را جبران کند.
4. دوز بالاتر زودگیر معمولاً زمان گیرش را بیشتر کاهش می دهد، اما ممکن است بر دوام و مقاومت نهایی اثر منفی داشته باشد.

انواع زودگیر بتن

انواع زودگیر بتن بر اساس ترکیب شیمیایی، عملکرد و نوع کاربرد به چند دسته تقسیم می ‌شوند و انتخاب نوع زودگیر باید بر اساس شرایط پروژه، نوع بتن مسلح یا غیرمسلح، دمای محیط، سرعت مورد نیاز در گیرش و الزامات دوام انجام شود. در ادامه، این دسته‌ بندی‌ ها را توضیح می ‌دهیم:

1. زودگیرهای مایع (Liquid Accelerators):

بیشتر بر پایه نیترات، فرمات یا تیوسیانات هستند. در پروژه های معمولی و شاتکریت تر کاربرد دارند و معمولاً به صورت تزریق مستقیم در بچینگ یا نازل استفاده می شوند.

2. زودگیرهای پودری (Powder Accelerators):

پودر زودگیر بیشتر در شاتکریت خشک استفاده می شود و در هنگام پاشش با مصالح خشک ترکیب می شود. در پروژه های تونل سازی و سطوح عمودی بسیار رایج است.

3. زودگیرهای قلیایی (Alkali-based):

این نوع زودگیرها حاوی مقادیر زیادی سدیم یا پتاسیم هستند و قدرت گیرش بالایی دارند. به دلیل خاصیت قلیایی بالا، ممکن است باعث خوردگی میلگرد شوند و در بتن مسلح توصیه نمی شوند.

• ویژگی ها:
• عملکرد سریع و قوی
• قیمت مناسب
• مناسب برای شاتکریت خشک
• دارای خطر خوردگی برای میلگرد

4. زودگیرهای بدون قلیا (Alkali-free):

زودگیرهای بدون قلیا مقدار یون قلیایی بسیار کمی دارند (کمتر از 1 درصد) و سازگار با محیط زیست هستند. این نوع زودگیرها مخصوص شاتکریت تر و بتن مسلح طراحی شده اند.

• ویژگی ها:
• ایمن برای بتن مسلح
• افزایش دوام بتن
• گیرش یکنواخت
• گران تر از نوع قلیایی

5. زودگیرهای معدنی

این زودگیرها بر پایه ترکیباتی مانند سیلیکات سدیم یا آلومینات ها هستند و بیشتر در پروژه های خاص یا تعمیرات موضعی استفاده می شوند. عملکرد آنها در شرایط خاص (مثل بتن های خاص یا محیط های ویژه) مناسب است.

خواص بتن زودگیر

خواص بتن زودگیر به واسطه‌ی استفاده از افزودنی زودگیر در ترکیب آن، تفاوت ‌های مشخصی با بتن معمولی دارد:

1. بتن زودگیر دارای گیرش سریع است و معمولاً در 5 تا 30 دقیقه سفت می شود.
2. مقاومت اولیه بالایی دارد و در ساعت های ابتدایی عملکرد خوبی نشان می دهد.
3. در هوای سرد هم قابل استفاده است چون واکنش های شیمیایی آن متوقف نمی شوند.
4. در شاتکریت، چسبندگی بالایی به سطح دارد و باعث کاهش ریزش می شود.
5. دمای داخلی بتن در ساعات اولیه افزایش می یابد که از یخ زدگی جلوگیری می کند.
6. این نوع بتن برای پروژه های فوری و تعمیرات سریع بسیار مناسب است و باعث صرفه جویی در زمان اجرا می شود.

میزان مصرف زودگیر بتن

میزان مصرف زودگیر بتن بسته به نوع زودگیر، شرایط محیطی، نوع سیمان و کاربرد مورد نظر متفاوت است، اما به طور معمول به صورت زیر تعیین می شود:

• زودگیر مایع: حدود 2 تا 5 درصد وزن سیمان
• زودگیر پودری: حدود 1 تا 3 درصد وزن سیمان

توصیه ما این است که همیشه مقدار دقیق مصرف را طبق برگه مشخصات فنی محصول (Data Sheet) و با انجام آزمایش های آزمایشگاهی روی مصالح پروژه تنظیم کنید. مصرف بیش از حد ممکن است باعث کاهش دوام بتن یا ترک خوردگی سطحی شود.

تأثیر زودگیر بر مقاومت فشاری بتن

استفاده از زودگیر معمولاً باعث افزایش مقاومت اولیه بتن می‌شود، ولی در مقاومت نهایی ممکن است اثر منفی یا خنثی داشته باشد. بسته به نوع زودگیر، نتایج می‌تواند به شکل زیر باشد:

زمان نمونه گیری	بتن معمولی	بتن با زودگیر
1 روز	20-15% مقاومت نهایی	50-30% مقاومت نهایی
7 روز	70-60% مقاومت نهایی	85-70% مقاومت نهایی
28 روز	100% مقاومت نهایی	100-90% مقاومت نهایی

 

در نهایت، اگر زودگیر با دوز صحیح و ماده مناسب انتخاب شود، کاهش مقاومت نهایی مشاهده نمی‌شود.

مزایای زودگیر بتن

مزایای استفاده از زودگیر بتن بسیار متنوع و در پروژه های خاص کاملاً حیاتی است. در ادامه مزایای کلیدی این افزودنی را شرح می دهیم:

1. تسریع زمان گیرش بتن

• کاهش زمان گیرش اولیه و نهایی بتن (مثلاً از 6 ساعت به 1 ساعت یا کمتر)
• امکان افزایش سرعت ساخت و اجرا، به ویژه در پروژه های فشرده ی زمانی

2. افزایش مقاومت زودهنگام

• دستیابی به مقاومت اولیه بالا در ساعات اولیه (مثلاً مقاومت یک روزه تا 50% مقاومت 28 روزه)
• قالب برداری سریع تر بدون کاهش ایمنی
• امکان اعمال بار یا پیش تنیدگی زودهنگام روی سازه ها

3. امکان بتن ریزی در شرایط سرد

• مقابله با تأخیر در گیرش ناشی از هوای سرد
• کاهش احتمال یخ زدگی بتن تازه
• حفظ روند واکنش هیدراتاسیون حتی در دماهای نزدیک به صفر درجه

4. بهبود بهره وری در شاتکریت

در عملیات شاتکریت (مخصوصاً شاتکریت خشک)، زودگیر باعث:

• چسبندگی سریع تر به سطح
• کاهش ریزش و برگشت بتن
• امکان پاشش در سطوح قائم یا بالاسری

5. کاربرد حیاتی در تعمیرات سریع

• مناسب برای تعمیرات اضطراری در:
• باند فرودگاه
• جاده ها و پل ها
• تونل ها
• امکان بازگشایی مسیر یا استفاده مجدد از سازه در مدت زمان کوتاه

6. کاهش زمان اجرای پروژه

• کاهش زمان کلی اجرای سازه های بتنی
• افزایش گردش قالب ها و تجهیزات
• صرفه جویی در هزینه های مربوط به زمان، نیروی انسانی و تجهیزات

7. سازگاری با افزودنی های دیگر (در برخی فرمول ها)

بسیاری از زودگیرهای جدید (خصوصاً بدون قلیا) با روان کننده ها، کندگیرها و سایر افزودنی ها سازگار هستند، که امکان طراحی مخلوط بتن با کارایی بالا را فراهم می کند.

جمع بندی

زودگیر بتن با ویژگی ‌ها و مزایای خاص خود، به عنوان یک افزودنی کلیدی در صنعت ساخت و ساز شناخته می ‌شود. این ماده می ‌تواند به تسریع در فرآیند سخت شدن، کاهش زمان پروژه و بهبود کیفیت نهایی بتن کمک کند. با این حال، انتخاب و استفاده صحیح از زودگیر بتن نیازمند دانش و آگاهی کافی است. برای پیمانکاران و مهندسان، توصیه می ‌شود که قبل از استفاده از این افزودنی ‌ها، تمام جنبه ‌ها و شرایط پروژه را مورد بررسی قرار دهند.