افزودنی[1] ماده‌ای به غیر از سیمان پرتلند، سنگدانه، و آب است که به صورت پودر (گَرد) یا مایع (آبکی)، به عنوان یکی از مواد تشکیل‌دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن، کمی قبل از اختلاط، در حین اختلاط و یا قبل از ریختن به آن افزوده می‌شود^[   1]. به عبارت دیگر، افزودنی‌ها اجزایی از بتن به غیر از سیمان هیدرولیکی، آب، سنگدانه‌ها و الیاف هستند که برای اصلاح و بهبود خواص بتن و ملات تازه و سخت‌شده، به بتن افزوده می‌شوند^[2]. افزودنی‌های بتن به دو گروه مواد افزودنی شیمیایی و معدنی تقسیم می‌شوند.

 افزودنی‌های شیمیایی[2] از فرآوری، ترکیب یا آمیزه‌کاری مواد آلی و معدنی در یک فرآیند شیمیایی به دست می‌آیند و در حالتهای پودر یا مایع و در مقادیرکم معمولا تا حداکثر 5 درصد وزن مواد سیمانی در زمان ساخت و اختلاط و یا درست پیش از ریختن بتن، به مخلوط اضافه می‌شوند.

افزودنی‌های معدنی[3] که یا به طور طبیعی یافت می‌شوند و یا از محصولات جانبی صنعتی هستند، به سه دسته مواد خنثی، پوزولان‌ها، و مواد شبه سیمانی تقسیم می‌شوند^[1] و برای بهبود و اصلاح خواص مخلوط‌های سیمانی در مقادیر مصرف عموما بیشتر از 5 درصد وزن سیمان و در زمان اختلاط به بتن افزوده می‌شوند.

گستره این نشریه (نوشتار) دربرگیرنده افزودنی‌های شیمیایی بتن است و بررسی مواد افزودنی معدنی به دیگر نشریه‌های انجمن بتن ایران واگذار شده است. 

1-1- اندرکنش بتن و افزودنی‌های شیمیایی

افزودنی‌های شیمیایی با مواد سیمانی در حال هیدراته شدن اندرکنش نشان می‌دهند و بر اساس نوع عملکردشان به سه رده مواد افزودنی با عملکرد فیزیکی، شیمیایی، و فیزیکی- ‌‌شیمیایی تقسیم می‌شوند^[3].

مواد افزودنی با عملکرد فیزیکی آن رده از افزودنی‌های شیمیایی هستند که در فرآیند واکنش آبگیری[4] سیمان تاثیر مستقیم ندارند گو اینکه ممکن است بر روند و آهنگ آن تاثیر بگذارند. این افزودنی‌ها عموما تا پیش از گیرش اولیه بتن، تاثیر و کارکرد خود را نشان می‌دهند و تاثیر آنها پس از گیرش، در بتن سفت‌شده و سخت‌شده ادامه نمی‌یابد^[3]. از جمله این افزودنی‌ها می‌توان به کاهنده‌های آب، هوازاها، گازسازها، کف‌زاها، هوازُداها، ضد آب‌شستگی‌ها، آسان‌کننده‌های پمپاژ، رنگ‌بخش‌ها، و پیوندزاها اشاره کرد.

مواد افزودنی با عملکرد شیمیایی یا در فرآیند و روند واکنش آبگیری سیمان پیش از گیرش تاثیر می‌گذارند و یا ریزساختار محصولات آبگیری را پیش و پس از گیرش، دستخوش تغییر می‌کنند. بنابراین واکنش افزودنی‌های شیمیایی علاوه بر زمان پیش از گیرش، ممکن است در مراحل سخت‌شدگی بتن نیز ادامه یابد^[3]. کُندگیرکننده‌ها، زودگیرکننده‌ها، زودسخت‌کننده‌ها، منبسط‌کننده‌ها، کنترل‌کننده‌های واکنش آبگیری، و ناگیرکننده‌ها در زمره افزودنی‌های با عملکرد شیمیایی هستند.

مواد افزودنی با عملکرد فیزیکی- ‌‌شیمیایی اگرچه در فرآیند واکنش شیمیایی آبگیری سیمان دخالتی نمی‌کنند ولی با وارد کردن مواد شیمیایی ویژه به درون بتن، برخی از واکنش‌های شیمیایی یا رفتارهای فیزیکی بتن سخت‌شده را در آینده کنترل می‌کنند^[3]. بازدارنده‌های خوردگی، کاهنده‌های انبساط واکنش قلیایی سیلیسی، نم‌بندها، کاهنده‌های تراوایی، قارچ‌کُش‌ها،میکروب‌کش‌ها، و حشره‌کش‌ها در این رده از افزودنی‌ها قرار می‌گیرند.

1-2- دسته‌بندی‌افزودنی‌های شیمیایی

افزودنی‌های شیمیایی بر اساس نوع تاثیر و کارکرد اصلی که در بتن دارند به هفت دسته کلی تقسیم می‌شوند.

دسته 1 - کاهنده‌های آب

افزودنی‌های کاهنده برای افزایش روانی بتن در مقدار آب معین، یا کاهش مقدار آب مصرفی با حفظ روانی، یا هر دو به کار می‌روند و شامل روان‌کننده‌ها، فوق روان‌کننده‌ها، و فراروان‌کننده‌ها می‌شوند.

 دسته 2 – هوازا

افزودنی است که در حین اختلاط، ساختاری همگن از ریزحباب‌های ناپیوسته در بتن، ملات، یا خمیر سیمان پدید می‌آورد و باعث بهبود کارآیی (کارپذیری) و افزایش پایایی در برابر چرخه‌های یخ‌زدن و آب‌شدن می‌شود.

دسته 3 - کُندگیرکننده‌ها

کُندگیرکننده‌ها با کُندکردن روند آبگیری سیمان، گیرش بتن را به تاخیر می‌اندازند و شامل دیرگیرکننده‌ها و ناگیرکننده‌ها می‌شوند.

دسته 4 – شتاب‌دهنده‌ها (تسریع‌کننده‌ها)

شتاب‌دهنده‌ها (تسریع‌کننده‌ها) با تندکردن روند آبگیری سیمان موجب زودگیری، زودسخت‌شدگی، یا هر دو می‌شوند. شتاب‌دهنده‌ها شامل زودگیرکننده‌ها، آنی‌گیرها، و زودسخت‌کننده‌ها هستند.

دسته 5 - منبسط‌کننده‌ها

منبسط‌کننده‌ها برای افزایش حجم در بتن (ملات) تازه، جبران جمع‌شدگی بتن (ملات) سخت‌شده، یا ایجاد انبساط کنترل شده در بتن (ملات) سخت‌شده به کار می‌روند. این افزودنی‌ها دربرگیرنده شامل جبران‌کننده‌های جمع‌شدگی، گازسازها، و کف‌زاها هستند.

دسته 6  - پایاگر‌ها (دوام‌‌بخش‌ها)

پایاگرها با کاستن از درون‌رفت (نفوذ) عوامل زیان‌آور، پایش (محافظت) میلگردها، یا کنترل واکنش‌های زیانبار، پایایی بتن سخت‌شده را بهبود می‌بخشند. کاهنده‌های تراوایی، نم‌بندها، بازدارنده‌های خوردگی، و کاهنده‌های انبساط واکنش قلیایی سیلیسی در این دسته از افزودنی‌ها جای می‌گیرند.

دسته 7 - افزودنی‌های خاص

افزودنی‌های خاص دسته‌ای از افزودنی‌های شیمیایی با کاربرد ویژه و محدود هستند. ضدیخ‌ها، رنگ‌بخش‌ها، هوازداها، آسان‌کننده‌های پمپاژ، ضد آب‌شستگی‌ها، کنترل کننده‌های واکنش آبگیری، پیوندزاها (لاتکس)، قوام‌بخش‌ها نمونه‌هایی از افزودنی های خاص هستند.

1-3- کارکرد ‌افزودنی‌های شیمیایی

هر ماده افزودنی‌ با کارکرد اصلی آن تعریف و گروه‌بندی می‌شود. کارکرد اصلی یک ماده افزودنی عمده‌ترین اثر مورد انتظاری است که بر بتن دارد و بیانگر عملکرد شاخص آن افزودنی است. کارکرد فرعی، اثر یا اثراتی است که ماده افزودنی در مقیاس کوچک‌تر از کارکرد اصلی بر بتن می‌گذارد. برخی از افزودنی‌ها ممکن است چند منظوره باشند و بر چند خاصیت بتن تازه یا سخت‌شده تاثیر بگذارند. برای نمونه، کاهنده‌های آب کُندگیر علاوه بر کاهش مقدار آب، موجب کُندگیری بتن نیز می‌شوند.

نکته 1-1- برخی از افزودنی‌ها ممکن است دارای اثرات جانبی باشند. ‌به طور مثال کارکرد اصلی افزودنی‌های کاهنده آب، کاهش آب بتن است ولی ممکن است اثرات جانبی کُندگیری یا هوازایی نیز داشته باشند. اثر جانبی تاثیر ناخواسته و در مواردی حتی نامطلوبی است که افزودنی بر ویژگی‌های بتن دارد و باید به خاطر داشت که با کارکرد فرعی تفاوت دارد.

نکته 1-2 - گسترش روزافزون افزودنی‌ها و کاربردهای موثر آن‌ها ممکن است به پیدایش افزودنی‌های جدیدی بیانجامد که در این دسته‌‌بندی هفت‌‌گانه جای نگیرند. در چنین مواردی نقش آیین‌نامه‌ها، دستورالعمل‌ها و مشخصات فنی خاص که از طرف تولیدکنندگان و یا مجامع علمی ‌معتبر بین‌المللی صادر می‌شوند جایگاه ویژه‌ای برای ارزیابی و پذیرش این افزودنی‌ها به خود اختصاص می‌دهند و معیاری برای سنجش این نوع مواد به شمار می‌آیند.

1-4- دلایل و مزایای استفاده از افزودنی‌های شیمیایی

بتن باید همگن، کارآ، پرداخت‌پذیر، مقاوم، پایا، و کم‌تراوا باشد. در بسیاری از موارد با انتخاب مصالح و نسبت اختلاط مناسب و به کاربستن روش‌ها و استفاده از تجهیزات مناسب و افراد کارآزموده می‌توان به این ویژگی‌ها دست یافت. بهره‌گیری از افزودنی‌های شیمیایی در کنار مزایای بیشماری که دارند، دستیابی به این ویژگی‌ها را امکان‌پذیرتر و آسان‌تر خواهد کرد. در این راستا، مهمترین دلایل و مزایای استفاده از افزودنی‌های شیمیایی را می‌توان به شرح زیر دسته‌بندی کرد.