فوق روان کننده بتن چیست و چه خواصی دارد؟

فوق روان کننده بتن قوی ترین گونه افزاینده روانی بتن وکاهنده آب مصرفی می باشد. این ماده افزودنی علاوه بر سهولت اجرای بتن باعث تسریع حصول مقاومت در سنین مورد نظر و افزایش مقاومت های اولیه ونهایی بتن می گردد. در ادامه با تعریف بیشتری از آن آشنا می شوید .

فوق روان کننده بتن محصولی جدید وپرکاربرد است که نتیجه پیشرفت علم و تکنولوژی می باشد. زمانی که در ساخت و سازها برای تهیه ملات از میکسر ها بهره می گرفتند و بتن ریزی را به صورت دستی انجام می دادند شاید نیاز به این محصول خیلی احساس نمی شد.

اما امروزه عملیات ساخت و ساز در قالب پروژه های بزرگ عمرانی وهمچنین تهیه ملات وبتن در مقادیر بیشتر و کیفیتی بهتر و منسجم تر انجام می شود. در این شرایط با استفاده از تجهیزات و دستگاه های مخصوص ملات های سیمانی را به طبقات بالا انتقال می دهند.

حال به این نکته توجه کنید در صورتی که ملات سفت و خشک باشد به راحتی از لوله ها تخلیه نمی شود یا در آن گیر می کند در این شرایط با کند شدن ادامه فعالیت نیاز به یک روان کننده، بسیار احساس می شود. این محصولات با روان نمودن ملات باعث می شوند پروسه ی بتن ریزی با سرعت بیشتری انجام شود.

همچنین ملاتی که در داخل لوله ها جابه جا می شود بهتر و راحت تر کشیده شود. اما فوق روان کننده بتن ساخته شد تا علاوه بر نرم و روان نمودن ملات های سیمانی باعث افزایش مقاومت و قدرت آنها گردد. این فراورده برای افزایش اسلامپ( آزمایشی جهت سنجش درصد کارایی و روانی، شل یا سفت بودن ملات تازه در زمان گیرش) بتن تازه و افزایش بهره وری و کارایی آن به ملات اضافه می گردد.

در واقع فوق روان کننده بتن که نام دیگر آن کاهش دهنده آب است، یکی از افزودنی های بتن است و برای افزایش مقاومت بتن و همچنین بهبود کیفیت و کارایی آن استفاده می شود. فوق روان کننده ها دارای مزایای بیشتری هستند و نسبت به روان کننده ها کارایی بیشتری دارند. استفاده از فوق روان کننده بتن باعث می شود تا نیاز به استفاده از بتن 25 تا 35 درصد کاهش پیدا کند و همین مسئله باعث شده است تا استفاده از این ماده در بتن ها بسیار بیشتر شود.

فوق روان کننده بتن چیست؟

فوق روان کننده بتن نوعی روان کننده شیمیایی برای بتن است که بر پایه نفتالین سولفونات ساخته شده است و باعث بالا رفتن مقاومت و کارایی بتن می شود. زمانی که بتن با این ماده مخلوط می شود، نوعی نیروی دافعه میان ذرات سیمان به وجود می آید و همین باعث می شود تا بتن نرم شود.

این محصول بدون تغییر در اسلامپ بتن، میزان آب مورد استفاده در بتن را بسیار کاهش می دهد و یا بدون کاهش آب بتن، به روان شدن و نرم شدن بتن کمک می نماید. این محصول باعث می شود تا سطح مقاومت و دوام بتن افزایش پیدا کند و استفاده از بتن در ساخت و سازه ها را به طرز چشمگیری کاهش می دهند.

از فوق روان کننده ها در بتن ریزی های حجیم مانند ساخت سدها و همچنین برای ساخت وساز در هوای گرم بسیار استفاده می شود. در مصرف روان کننده ها باید دقت کرد زیرا برخی از افراد بدون اینکه نحوه استفاده از این روان کننده ها را بدانند آن را به بتن اضافه می کنند و با این کار باعث کاهش مقاومت بتن می شوند. بنابراین پیش از مصرف حتما باید به زمان استفاده و میزان مورد استفاده از آن دقت کرد.

مقدار مصرف فوق روان کننده در بتن

کاهنده‌ های آب، بازدارنده ‌ها و فوق روان کننده ‌ها مخلوطی برای بتن هستند که به منظور کاهش مقدار آب در یک مخلوط بتن با حفظ خواص جاری شونده‌ ی یک مخلوط بتن، اضافه خواهد شد. در هنگام افزودن خاکستر پوزولانی به بتن برای بهبود مقاومت، اغلب از روان کننده‌ ها استفاده می ‌شود.

این روش متناسب سازی مخلوط به ویژه هنگام تولید بتن با مقاومت بالا و بتن تقویت شده با الیاف بسیار محبوب است. معمولاً افزودن روان کننده 1-2٪ در واحد وزن سیمان کافی است و افزودن مقدار زیاد روان کننده بتن  باعث به‌ وجود آمدن معایبی در بتن خواهد شد که در ادامه آمده است.

گاهی اوقات بعضی افراد غیر متخصص آب اضافی به بتن می‌ افزایند، بدون این که از اثرات سوء آن بر خواص بتن آگاه باشند. استفاده از آب اضافی در بتن بسیار مضر است و هرگز نباید استفاده شود از طرف دیگر استفاده از آب اضافی کیفیت خوب ذاتی بتن مانند انسجام و همگنی مخلوط را کاهش نمی ‌دهد بلکه باعث کاهش جداسازی بتن می ‌شود.

دوز معمول فوق روان کننده‌ بتن که برای افزایش کارایی بتن مورد استفاده قرار می ‌گیرد از 1 تا 3 لیتر در متر مکعب بتن می باشد که در آن فوق روان کننده‌ های مایع حدود 40٪ ماده فعال را شامل می‌ شوند. به منظور کاهش بیشتر آب موجود در بتن یا سیمان از دوز بیشتری از آن یعنی به مقدار تا 20 لیتر در هر متر مکعب بتن از آن مورد استفاده قرار می گیرد. مقدار مصرف مورد نیاز برای یک مخلوط بتن منحصر به فرد بوده و توسط آزمایش خاصی تعیین می‌ گردد.

مواد اولیه فوق روان کننده بتن

روان کننده‌ ها معمولاً از لیگنوسولفونات ‌ها تولید می ‌شوند که این ماده، یک محصول جانبی در صنعت کاغذ است.مواد فوق روان کننده نیز معمولاً از میعانات نفتالین سولفوناته یا ملامین فرمالدئید سولفوناته تولید می‌ شوند و اگر چه محصولات جدیدتر بر پایه اتر های پلی کربوکسیلیک هم ‌اکنون در دسترس هستند ولی روان کننده‌ های سنتی مبتنی بر لیگنوسولفونات، فوق روان کننده ‌های پایه نفتالین و ملامین سولفونات ذرات سیمان لخته شده را از طریق مکانیزم دفع الکترواستاتیک جداسازی می ‌کنند.

در روان کننده ‌های نرمال، مواد فعال به ذرات سیمان جذب می ‌شود و بار منفی به آن ‌ها می‌ دهد که منجر به ایجاد دافعه بین ذرات خواهد شد. روان کننده‌ های لیگنین، نفتالین و ملامین سولفونات از پلیمرهای آلی می باشند و مولکول ‌های طولانی خود را به دور از ذرات سیمان می ‌پیچند و بار بسیار منفی به آن ‌ها خواهند داد تا یکدیگر را دفع کنند.

چهار نوع فوق روان کننده وجود دارد: ملامین سولفوناته، نفتالین سولفوناته، لیگنوسولفونات اصلاح شده و ترکیبی از دوزهای زیاد مواد افزودنی کاهنده تسریع کننده آب. فوق روان کننده‌ های پایه ملامینه و نفتالین که معمولاً مورد استفاده قرار می ‌گیرند.

فوق روان کننده پلی کربوکسیل اتر (PCE) یا فقط پلی کربوکسیلات (PC)، متفاوت از روان کننده‌ های بر پایه ‌ی سولفونات عمل می ‌کنند و به جای دافعه الکترواستاتیک، باعث پراکندگی سیمان با تثبیت استریک می‌ شوند. این شکل از پراکندگی در اثر خود قدرتمندتر است و باعث بهبود کارایی مخلوط سیمانی می ‌شود.

سایر مواد شیمیایی فوق  روان کننده بتن

ثبت اختراع های زیادی در مورد کاربرد انواع دیگری از ترکیبات آلی به عنوان فوق  روان کننده بتن وجود دارد. بررسی مقالات منتشر شده در مورد فرمول بندی افزودنی های شیمیایی نشان می دهد که فرمول بندی برخی از افزودنی های کاهنده آب بر پایه پلیمر های آکریلات و متاکریلات می باشند. این افزودنی ها موجب کاهش افت اسلامپ , بهبود کارپذیری و افزایش مقاومت می شوند.

علاوه بر ترکیبات آلی ذکر شده , برخی ترکیبات غیر آلی نیز می توانند به عنوان افزودنی های کندگیر کننده عمل کنند. بورات ها, فسفات ها و نمک های سرب , روی , مس , آرسنیک و آنتیموان کندگیرکننده های سیمان پرتلند می باشند. با این وجود به علت قیمت بیشتر این ترکیبات در مقایسه با ترکیبات آلی و انحلال پذیری اندک آنها در محیط های آبی با PH نزدیک به خنثی , این ترکیبات به صورت تجاری استفاده نمی شوند. همچنین آلوده شدن آب های حاوی این ترکیبات از مسائلی است که باید مورد نظر قرار بگیرد.

خواص فوق روان کننده بتن

1.    افزایش کارایی برای ایجاد سهولت در قرار دادن بتن در مکان‌ های غیر قابل دسترس.

2.    استفاده از فوق روان کننده باعث بهبود کیفیت مطلوب پلاستیک یا بتن می‌ شود. امروزه برای ساخت بتن مسلح یا بتن انبوه با کارایی بالاتر استفاده از روان کننده یا فوق روان کننده به یک روش استاندارد تبدیل شده است.

3.    استفاده از فوق روان کننده به یک روش جهانی برای کاهش نسبت آب به سیمان برای کارایی بهتر شناخته شده است و از طرفی کاهش نسبت آب به سیمان باعث افزایش مقاومت و بهبود دوام بتن خواهد شد. گاهی اوقات از فوق روان کننده‌ ها برای کاهش محتوای سیمان و گرمای هیدراتاسیون در بتن جرم استفاده می ‌شود.

4.    ماهیت بتن با کیفیت خوب عملکرد خوبی نیز دارد. در شرایط مختلف، بتن با درجه کارایی مختلف مورد نیاز است و در شرایطی مانند تیرهای عمیق، مقاطع نازک با درصد زیاد آرماتور، اتصالات تیر و ستون پمپاژ بتن، بتن ریزی در هوای گرم و غیره درجه بالایی از کارایی لازم است که این مواد این کار را انجام می ‌دهند. در این زمینه محدودیت‌ ها و دشواری‌ هایی برای بدست آوردن کارای مورد نظر وجود دارد.

5.    یکی دیگر از مزایای استفاده از این مواد تقویت اولیه بتن (50 تا 75٪) است. زمان تنظیم اولیه ممکن است با توجه به واکنش شیمیایی که بعد از اضافه کردن فوق روان کننده بتن اتفاق می‌ افتد، این فرایند ممکن است تا یک ساعت زودتر و یا یک ساعت دیرتر به اتمام برسد که این تأخیر گاهی اوقات با محدوده ذرات سیمان بین 4 تا 30  متر همراه است.استفاده از فوق روان کننده‌ بتن به طور قابل توجهی بر کشش سطحی آب تأثیر نمی‌ گذارد و مقدار قابل توجهی از هوا را به دام نخواهد انداخت.

معایب فوق روان کننده بتن

تا اینجای مطلب متوجه شدیم، که روان کننده بتن و همچنین فوق روان کننده ‌ها مواد افزودنی شیمیایی هستند که برای بهبود توانایی سیال شدن بتن به آن اضافه می‌ شوند و به کاهش مقدار آب در بتن و بهبود مقاومت و دوام بتن‌ ها کمک می ‌کند.

آن‌ ها بدون کاهش کارایی بتن به کاهش میزان آب در بتن دست می ‌یابند. پس افزودن مقدار زیاد فوق روان کننده باعث تفکیک و از هم گسیختگی بیش از حد بتن خواهد شد که توصیه نمی ‌شود. بسته به ماده شیمیایی خاصی که مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از فوق روان کننده بیش از حد مجاز ممکن است منجر به تأخیر در اثر آن در بتن شود.

تفاوت روان کننده با فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن که به عنوان کاهنده‌ های آب با دامنه بالا نیز شناخته می‌ شود، افزودنی‌ هایی می باشد که در ساخت بتن با مقاومت بالا مورد استفاده قرار می گیرد. روان کننده‌ ها ترکیبات شیمیایی هستند که تولید بتن با تقریباً 15٪ محتوای آب کمتر را امکان ‌پذیر می‌ کند.

مواد فوق روان کننده بتن باعث کاهش 30 درصدی آب خواهد شد، ضمن آنکه در جاهایی مورد استفاده قرار می‌ گیرد که نیاز به کاهش اختلاط آب بیشتر و شدید تر است. افزودن این مواد به بتن یا ملات باعث می ‌شود که نسبت آب در سیمان کاهش یابد، بدون این که بر کارایی مخلوط تأثیر منفی بگذارد و تولید بتن با کارایی بالا را امکان‌ پذیر می‌ کند.روان کننده بتن و همین‌ طور فوق روان کننده‌ ها عملکرد این ملات را تا حد زیادی بهبود می‌ بخشند و مقاومت بتن را با کاهش نسبت آب به سیمان افزایش می‌ دهند.

انوع روان کننده های بتن

روان کننده بتن در سه نسل وارد بازار می شود که در ادامه با هر سه نسل آن آشنا خواهیم شد:

نسل اول: روان کننده بتن

محصولات تولید شده در این سری بر پایه ‌ی مونومرهای لیگنوسولفونات است که خاصیت آن کاهش چشمگیر آب مصرف شده در بتن می‌ باشد. لازم به ذکر است بدانید به روان کننده بتن علاوه بر کاهنده آب، دیرگیر نیز می ‌گویند.

نسل دوم: روان کننده بتن – فوق روان کننده

دومین نسل از این محصولات که همان فوق روان کننده‌ ها می باشند بسیار قوی ‌تر از نسل اول عمل کرده و در بازار عرضه می شود. مهم‌ ترین عیب استفاده از فوق روان کننده بتن این است که ممکن است در نتیجه‌ ی واکنش سریعی که حین مخلوط کردن آب و سیمان ایجاد می ‌کند و نا آگاهی در حین استفاده از آن، به یک‌ باره خواص خود را از دست بدهد و افت کند.

استفاده از فوق روان کننده بتن نیاز به تجربه دارد تا در استفاده از آن دچار خطا نشویم هر چند دیر یا زود باعث افت کیفیت بتن می ‌شود. متاسفانه این فوق روان کننده ‌ها در دراز مدت نمی‌ توانند تمام خواص بتن را حفظ کند به همین دلیل زیاد مورد استقبال قرار نگرفتند.

نسل سوم: روان کننده بتن – ابر روان کننده

به روان کننده‌ های این نسل ابر روان کننده نیز گفته می‌ شود که بر پایه ‌ی پلی کربوکسیلات است و چون قدرتمندتر از دو نسل قبل تولید می شوند بعد از عرضه به بازار سریعاً پا به میدان رقابت با هم رده‌ های خود گذاشتند. قیمت محصولات این نسل حتی از نسل اول نیز مقرون‌ به‌ صرفه‌ تر است.

روان کننده بتن که باعث کاهش حباب ‌سازی، کاهش افت اسلامپ، بهبود پمپ ‌پذیری و جلوگیری از خمیر شدن ملات می‌ شود، در کارهای ساخت ‌و‌ ساز بسیار مورد استفاده قرار می‌ گیرد تا سرعت ساخت سازه‌ ها را بالا ببرد.
مکانیسم عمل فوق روان کننده های بتن

•    فوق روان کننده به گونه ای عمل می کند که با ترکیبات خاص خود در کنار هم این واکنش را بهتر انجام می دهد. به عنوان مثال در فوق روان کننده های بتن کربوکسیلاتی واکنش های زیر ایجاد می شود.

•    مجموعه کلسیم به همراه کلسیم سیلیکات موجود در این ترکیب از تشکیل ژل هیدرات ممانعت می کند.

•    همچنین رشد هیدرکسید کلسیم های و هیدرات های محصول را مهار می کنند.

•    جذب سطحی مواد افزودنی بر روی مواد بدون آب یا کم آب و تغییرات سطحی مواد سیمانی.

•    تشکیل یک لایه ی نیمه سنگین بر روی دانه های سیمان

•    با این مکانیسم ها فوق روان کننده کربوکسیلاتی باعث می شود تا بتن حالتی روان به خود بگیرد.

اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده در محل ساخت بتن : یکی از فواید اضافه کردن افزودنی های فوق روان کننده در محل تولید بتن این است که کنترل روانی بتن معمولاً توسط یک فرد مشخص انجام میشود.  در واحد مرکزی تولید بتن باید دستورالعمل ها و روش های برای اندازه گیری و کنترل نسبت آب به سیمان و اسلامپ بتن پیش از اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده وجود داشته باشد.

  این روش ها میتواند شامل اندازه گیری اسلامپ سنج باشد . اسلامپ سنج دستگاهی مکانیکی است که معمولا در واحد های مرکزی تولید بتن استفاده شده شده و برای تخمین مقدار اسلامپ بتن از روی جریان الکتریکی مورد نیاز برای چرخش تیغه های مخلوط کن به کار می رود . در صورتی که از افزودنی های دیگری نیز در کنار افزودنی فوق روان کننده گردد، این افزودنی ها باید به صورت جداگانه در مخلوط کن اضافه شوند به صورتی که در حین توزیع بایکدیگر تماسی پیدا نکنند.

نحوه ی مصرف فوق روان کننده های بتن

برای اینکه  بتوان بهترین نحوه ی مصرف فوق روان کننده ها را اجرا کرد، فاکتورهای مختلفی از جمله نوع فوق روان کننده، شرایط کارگاه و میزان نیروی وارد بر سازه و... که توسط آزمون های مختلف به دست می آید، باید در نظر گرفته شود؛ اما به طور متوسط مقدار استفاده از فوق روان کننده های بتن بین 0.5 تا 1.5 درصد وزن سیمانی است که مورد استفاده قرار می گیرد.

این افزودنی ها را می توان در ساخت مخلوط آب و بتن اضافه کرد و یا بعد از ساخت بتن در مخلوط کن فوق روان کننده های بتن را به آن افزود. بهتر است که مواد به طور مستقیم به سیمان خشک افزوده شود. این مواد باید در شرایط دور از انجماد و نور مستقیم و رطوبت نگهداری شوند و تا 9 ماه در صورت بسته بودن محفظه ی آن قابل نگهداری است.

رابطه استفاده از فوق روان کننده ها و هزینه های اختلاط

معمولا فوق روان کننده ها باعث کاهش 5 درصدی استفاده از آب در بتن شده و به میزان 50 درصد مقاومت بتن را افزایش می دهد. برای کاهش قیمت بتن، باید عیار یا همان میزان سیمان استفاده شده در بتن کمتر شود. اما همیشه کاهش میزان عیار سیمان باعث کاهش قیمت بتن نمی شود.

در واقع باید قیمت سیمان مصرف شده و همچنین قیمت فوق روان کننده در برابر قدرت کاهندگی آب در نظر گرفته شود و در این هنگام می توان گفت که آیا هزینه استفاده از سیمان در تولید بتن کاهش یافته است یا نه. اما در کشور ایران با توجه به اینکه در چند سال اخیر، قیمت سیمان در برابر قیمت روان کننده ها افزایش یافته است، بنابراین می توان گفت که استفاده از فوق روان کننده ها منجر به کاهش قیمت بتن و کاهش استفاده از سیمان در بتن شده است.

استفاده از فوق روان کننده های زودگیر بتن به جای ضد یخ بتن

استفاده ار فوق روان کننده ها به جای استفاده ضد یخ برای هوای سرد می تواند جایگزینی بسیار مناسب باشد زیرا استفاده از فوق روان کننده های زودگیر باعث کاهش میزان آب نسبت به سیمان شده و همین امر سبب می شود تا خاصیت گرمازایی و هیدراسیون بتن افزایش پیدا کند.این حالت باعث افزایش مقاومت و دوام بتن می شود. اما در حالی که از مواد دیگری مانند ضد یخ برای بتن استفاده می شود، نباید انتظار زیادی را از آن داشت زیرا مانند فوق روان کننده نمی تواند عمل نماید.

اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده در پای کار: در صورتیکه افزودنی فوق روان کننده در پای کار به مخلوط بتنی اضافه کردن اقدامات ابتدایی اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده از مخازن متصل به تراک  استفاده می شود اقدامات دیگری نیز باید در دستور کار قرار داده شوند.

با توجه به اینکه این اقدامات چندان رایج نمی باشند رانندگان تراک  باید از قبل برای انجام این اقدامات آموزش های لازم را دیده باشند معمولاً در کارگاههای تولید بتن آماده افزودنی فوق روان کننده به وسیله پیمانه های توزین شده و توسط راننده در مخزن تراک ریخته می شود این فرآیند نیازمند هماهنگی هایی بوده راننده تراک باید از قبل نسبت به دریافت افزودنی فوق روان کننده بار بتن  آگاه شده باشد علاوه بر این رانندگان کامیون مخلوط کن باید آشنایی های لازم جهت کار کردن با شیر آلات و تجهیزات مربوط به  مخزن افزودنی را کسب کرده و از اینکه افزودنی به درستی در مخزن متصل به تراک تخلیه شده است مطمئن گردند.

نکات ضروری استفاده از فوق روان کننده های بتن

مواد تشکیل دهنده فوق روان کننده های بتنی از مواد شیمیایی و آلی مختلفی ساخته شده اند که باید در هنگام استفاده از آن ها یک سری نکات ایمنی را رعایت کرد. به همین خاطر باید از دستکش، لباس و پوشش کامل، عینک ایمنی و... استفاده شود.

این محصول هرگز نباید در تماس با چشم باشد و برای جلوگیری از تماس با چشم استفاده از عینک ایمنی هنگام استفاده از فوق روان کننده های بتن و بتن ریزی الزامی است. در صورت تماس با چشم فورا آن را با آب فراوان بشویید و به پزشک مراجعه کنید. همچنین از تماس آن با پوست بدن و صورت نیز جلوگیری شود. برای اطلاعات بیشتر راهنمای خرید روان کننده بتن را مطالعه نمایید.