افزودنیهای معدنی بتن به صورت ذرات بسیار ریز معدنی به مخلوط بتن اضافه می‌شوند تا برخی از خواص بتن بهبود پیدا کرده یا ویژگی‌های خاصی در آن ایجاد شود. از مهم‌ترین اثرات این افزودنی‌ها می‌توان به تغییر رنگ بتن، بهبود کارایی و انسجام بتن تازه، افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری بتن سخت‌شده اشاره کرد. این افزودنی‌ها به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند: افزودنیهای معدنی خنثی و رنگدانه‌ها، پوزولان‌ها که به عنوان جایگزین یا مکمل سیمان استفاده می‌شوند، و افزودنیهای شبه‌سیمانی.
پوزولان‌ها
پوزولان‌ها شامل مواد سیلیسی یا سیلیسی-آلومینی هستند که به تنهایی خاصیت چسبندگی ندارند، اما زمانی که به صورت ذرات بسیار ریز و در حضور رطوبت با هیدروکسید کلسیم واکنش می‌دهند، ترکیباتی با خاصیت سیمانی ایجاد می‌کنند. این واکنش موجب می‌شود پوزولان‌ها بتوانند جایگزین بخشی از سیمان شوند و به این ترتیب باعث صرفه‌جویی در مصرف سیمان گردند.
از ویژگی‌های مهم پوزولان‌ها می‌توان به کاهش سرعت و میزان حرارت ناشی از آبگیری سیمان، افزایش کارپذیری و مقاومت بتن، و کاهش نفوذپذیری اشاره کرد.
پوزولان‌ها به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
- پوزولان‌های خام مانند خاکسترهای آتشفشانی،
- پوزولان‌های صنعتی مانند خاکستر بادی (Fly Ash) و دوده سیلیسی (Silica Fume).
در میان پوزولان‌های صنعتی، میکروسیلیس پرکاربردترین است و می‌تواند به شکل چشمگیری خواص مقاومتی و دوام بتن را بهبود بخشد.
تأثیر میکروسیلیس بر بتن
تأثیر مثبت میکروسیلیس در بتن به دو دلیل اصلی است:
- فعالیت پوزولانی بالا که موجب کاهش هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراسیون سیمان و افزایش تولید ژل‌های سیمانی می‌شود.
- نرمی فوق‌العاده زیاد ذرات که باعث پر شدن منافذ خالی در بتن شده و در نتیجه تراکم و دوام بتن را افزایش می‌دهد.
میکروسیلیس با ایجاد چسبندگی بیشتر بین ذرات سیمان و سنگدانه‌ها، به طور قابل توجهی تراوایی بتن را کاهش می‌دهد. ذرات آن که چندین برابر ریزتر از سیمان هستند، با پر کردن حفره‌های بتن، مقاومت فشاری را افزایش داده و نفوذپذیری بتن را به حداقل می‌رسانند.
افزودنیهای معدنی خنثی و رنگدانه‌ها
افزودنیهای معدنی خنثی به طور مستقیم تأثیری بر مقاومت بتن ندارند، اما باعث بهبود کارپذیری و افزایش چسبندگی بتن می‌شوند. این مواد معمولاً برای تأمین الزامات سنگدانه‌های بتنی استفاده شده و به عنوان بخشی از ترکیب بتن به کار می‌روند.
رنگدانه‌ها
رنگدانه‌ها نوعی افزودنی خنثی هستند که برای تغییر رنگ بتن به کار می‌روند و در سه حالت پودری، گرانول و مایع عرضه می‌شوند.
- شکل پودری بیشترین کاربرد را دارد و شامل ذرات میکروسکوپی با قطری حدود یک‌دهم قطر دانه‌های سیمان است.
- این ذرات با سیمان واکنش شیمیایی ندارند و تنها در فرآیند هیدراسیون سیمان باعث تغییر رنگ دانه‌های سیمان می‌شوند.
طبق ASTM C979 استاندارد که مربوط به بتن‌های رنگی یکپارچه است، مقدار و نوع مصرف رنگدانه‌ها باید با این استاندارد مطابقت داشته باشد. دوز مصرف مجاز رنگدانه‌ها معمولاً بین ۱ تا ۷ درصد وزنی سیمان است و نباید از ۱۰ درصد بیشتر شود، زیرا ممکن است باعث کاهش مقاومت بتن گردد.
پرکاربردترین نوع رنگدانه، اکسید آهن است که به دلیل ثبات رنگ بالا در برابر شستشو و گذر زمان، محبوبیت زیادی دارد. رنگ‌های اصلی تولیدشده با اکسید آهن شامل زرد، قرمز و سیاه هستند که با ترکیب آن‌ها می‌توان طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها ایجاد کرد.
رنگ‌های دیگر مانند سبز (از اکسید کروم) و آبی (از کبالت) به دلیل هزینه بالاتر کمتر استفاده می‌شوند.
کاربردهای بتن رنگی
بتن رنگی به دلیل ویژگی‌های زیبایی‌شناختی و عملکردی، در پروژه‌های مختلف کاربرد دارد، از جمله:
- سازه‌های نمایان مانند پل‌ها،
- سنگ‌فرش‌ها و پیاده‌روها،
- روسازی راه‌ها برای تفکیک مسیر وسایل نقلیه،
- و نمای ساختمان‌ها.
افزودنیهای شبه‌سیمانی
افزودنیهای شبه‌سیمانی موادی هستند که دارای خاصیت پنهان هیدرولیکی می‌باشند. در صورتی که به شکل مناسب فعال‌سازی شوند، رفتاری شبیه به سیمان پرتلند خواهند داشت.
این افزودنی‌ها تنها در محیط‌های قلیایی و در تماس با آب واکنش می‌دهند و از نظر عملکرد، به سیمان معمولی نزدیک هستند.
روباره آهن‌گدازی متداول‌ترین نوع افزودنی شبه‌سیمانی است که در صنعت بتن برای افزایش دوام و بهبود عملکرد بتن به کار می‌رود.
