تاثر روان کننده ها و فوق روان کننده ها بر ویژگی ه

برای ترمیم ضعف های بتن روز به روز مواد افزودنی مختلفی به صنعت بتن معرفی میشود که ناشناخته ماندن آنها باعث میشود از مزایای مفید آنها به طور بهینه بهره برداری نشود. مصرف نادرست مواد افزودنی نه تنها خواص بتن را بهبود نمی بخشد بلکه ممکن است شرایط را وخیمتر سازد و حتی نتوان از خواص بتن معمولی هم استفاده نمود .روان کننده یک افزودنی شیمیایی بتن است که به عنوان کاهنده آب و بالا بردن عدد اسلامپ بتن به کار برده می شود.

بدیهی است که با بالا رفتن عدد اسلامپ بدون آنکه بتن خواص خود را از دست بدهد بتن روان تر شده و باعث می شود که به راحتی خلل و فرج محل ریخته شده را پر کند. 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 بتن تازه و افزایش بهره وری و کارایی آن به ملات اضافه می گردد.

روان کننده ها و فوق روان کننده های بتن چیست؟

افزودنی ‌های روان ‌کننده که بعضا فوق روان کننده بتن نیز نامیده می‌ شوند، برای بالا بردن اسلامپ بتن تازه و افزایش کارایی به آن اضافه می‌ شوند و آن‌ ها را به بتن روان تبدیل می‌ کنند. این افزودنی ‌ها در واقع همان کاهنده‌ های آب با رنج بالا هستند که در این اینجا به منظور و اهداف دیگری از آن ‌ها استفاده می ‌شود.

بتن روان بسیار مایع است و با کارایی بالاتری که دارد می ‌توان از آن بدون نیاز به ویبراسیون یا فشرده سازی و بدون این که ذره ‌ای آب انداختن یا جداشدگی در آن رخ دهد، استفاده کرد. از استفاده‌ های مختلف بتن روان می ‌توان به مقاطع باریک و لوله ‌های زیر آب اشاره کرد. گفتنی است که استفاده از بتن روان، عملیات بتن ‌ریزی را تسهیل کرده و هزینه‌های آن را نیز کاهش می‌دهد.

اضافه کردن روان‌ کننده یا فوق ‌روان ‌کننده به بتنی با اسلامپ 75 میلی‌متر، آن را به بتنی با اسلامپ 230 میلی ‌متری تبدیل می ‌کند. طبق تعریف، به بتنی «بتن روان» گفته می ‌شود که اسلامپی بزرگ ‌تر از 190 میلی ‌متر داشته باشد و همچنان خاصیت ‌های اصلی خود را حفظ کند.

در استانداردها و آیین ‌نامه ‌های بتن، از دو نوع روان ‌کننده نام برده شده است:

نوع 1:

روان کننده و نوع 2: روان ‌کننده و ایجاد کننده‌ ی تاخیر در گیرش. روان ‌کننده‌ ها معمولا تاثیر بیشتری در تولید بتن روان نسبت به کاهش دهنده های آب در بتن معمولی یا با رنج معمولی دارند. تاثیر روان ‌کننده‌ ها در افزایش کارایی و اسلامپ حدود 30 تا 60 دقیقه دوام دارد و پس از آن کارایی و اسلامپ بتن به سرعت کاهش می ‌یابد.

بالا بودن دما نیز می‌تواند به سرعت کاهش اسلامپ قوت ببخشد. این افزودنی ‌ها معمولا در محل اجرای پروژه به بتن اضافه می ‌شوند و به شکل ‌های مختلفی موجود هستند. انواع افزودنی های بتن مایع و پودر فوق روان کننده های بتن موجود هستند.

زمان گیرش بتن ممکن است بر پایه ویژگی‌ های مختلف این افزودنی از جمله ترکیب شیمیایی، مقدار مورد استفاده و واکنش آن با دیگر مواد مورد استفاده در بتن، به تاخیر بیفتد یا به آن سرعت بخشیده شود. برخی روان ‌کننده ‌ها قادرند تا گیرش نهایی بتن را بین یک تا چهار ساعت به تاخیر بیندازند.

آزمایش اب انداختگی بتن روان

با این که پیش از این اشاره کردیم که بتن ‌های روان اصولا آب انداختگی ندارند، اما آزمایش‌ ها نشان داده که بتن روان با نسبت آب به سیمان مساوی با یک بتن معمولی، دارای آب انداختگی بیشتری است. اما این مقدار در بتن ‌های با اسلامپ بسیار بالا و یا بتن ‌هایی که مقدار آب زیادی دارند، بسیار کمتر است. همچنین جمع شدگی بر اثر خشک شدن این نوع بتن‌ ها نیز نسبت به انواع مشابه بسیار کمتر می‌ باشد.

میزان تاثیر روان کننده ‌ها یا فوق‌ روان ‌کننده ‌ها بر مقاوم سازی سازه های بتنی، به میزان و عیار سیمان و همچنین اسلامپ اولیه‌ ی بتن مورد نظر بستگی دارد. بتن روان نسبت به بتن معمولی دارای هوازایی بیشتری است. بر همین مبنا تحقیقات نشان داده بتن روان در مناطق مرطوب دارای عملکرد ضعیف ‌تری هستند. با این حال عملکرد بتن روان با نسبت آب به سیمان پایین در مناطق سردسیر، مطلوب گزارش شده است.

کاربرد فوق روان کننده های بتن

•    فوق روان کننده ها کاربرد های زیادی دارند که از آن ها در موارد مختلفی می توان بهره برد و بتن با کیفیت بالاتر و سرعت بیشتری تولید کرد.

•    یکی از کاربردهای بالایی که فوق روان کننده های بتن دارد ایجاد بتن در هوای سرد است که به دلیل انقباض ممکن است حالت روانی مورد نیاز را نداشته باشد.

•    از فوق روان کننده های بتن در قالب های بتنی پیش ساخته و بتنی استفاده می شود.

•    استفاده در بتن ریزی قسمت های با تقویت بالا و نیاز به استحکام زیاد

•    تولید میکروسیلیسون بتن

•    بتن ها برای ایجاد کف سخت و محکم

•    برای افزایش کارایی بتن، بدون نیاز به افزایش میزان آب در مخلوط (بتن با نسبت آب به سیمان کم(

به عبارت دیگر 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.

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.

روان کننده ها در بتن به منظور دست یابی به یک یا چند مورد از موارد ذیل در بتن مورد استفاده قرار می گیرد:

1.    کاهش نسبت آب به سیمان با حفظ کارایی و رسیدن به مقاومتی بالاتر

2.    بالا بردن کارایی و سادگی بتن ریزی در قالب خصوصا در سازه های بتن آرمه با میلگرد فشرده و موقعیت های غیر قابل دسترس

3.    کاهش مقدار سیمان مصرفی با حفظ کارایی و در نتیجه کاهش حرارت ناشی از هیدراتاسیون در بتن

روان کننده ها مطابق با آیین نامه ASTM C494-92 به سه نوع زیر تقسیم بندی می شود:

•    نوع A: افزودنی کاهش دهنده ی آب (ماده افزودنی کندگیر کننده)

•    نوع D: کاهش دهنده ی آب و کندگیر کننده

•    نوع E: کاهش دهنده ی آب و تسریع کننده

مواد افزودنی نوع A کاهش دهنده ی آب می باشد، اما اگر خاصیت کاهش دهندگی آب آن ها همراه با ایجاد تاخیر در گیرش باشد در گروه D قرار می گیرند و اگر خاصیت کاهش دهندگی آب همراه با تسریع در گیرش باشد در گروه E قرار میگیرد.مواد افزودنی که بر روی چند خاصیت بتن تازه یا سخت شده اثر می گذارند و بیش از یک عملکرد مشخص را دارا باشد ماده افزودنی چند منظوره می نامد.

ماده افزودنی کاهنده آب به منظور تقلیل مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن ، با افزایش روانی بتن در شرایط یکسان میزان آب مصرفی به کار می رود. این موارد به دو نوع کاهنده معمولی و کاهنده قوی آب تقسیم می شود. ماده افزودنی کندگیر کننده به منظور تاخیر انداختن گیرش بتن به کار می رود و به سه نوع کندگیر کننده، کندگیر کننده و کاهنده آب و کندگیر کننده و کاهنده قوی آب تقسیم می شود.

هدف از به کار بردن مواد افزودنی کاهش دهنده آب در بتن کاستن از مقدار نسبت آب به سیمان با حفظ روانی مورد نظر و یا افزایش روانی در یک نسبت آب به سیمان ثابت و افزایش مقاومت فشاری و کاهش خطراتی مانند آب انداختن بتن، جداشدگی ، افت ، خزش و … در بتن می باشد.

ماده افزودنی کاهنده آب روان کننده ماده افزودنی است که بدون تغییر روانی ، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می دهد یا بدون تغییر در مقدار آب، اسلامپ و روانی را افزایش می دهد یا هر دو اثر را به طور همزمان ایجاد می کند.

به طور کلی مواد افزودنی کاهش دهنده آب بر روی انواع سیمان های پرتلند و همچنین سیمان های پر آلومین و یا سیمان های پوزولانی موثر هستند ولی تاثیر این مواد بر روی سیمان های گوناگون متفاوت است (بیشترین اثر بر روی سیمان پوزولانی دارد) میزان واقعی تاثیر هر ماده افزودنی کاهش دهنده ی آب به مقدار سیمان، مقدار آب، نوع و اندازه سنگدانه ها ، وجود پوزولان ها ، مواد حباب زا و دما بستگی دارد.روان کننده ها در بازار به نام پلاستی سایزر نامیده می شوند.

میزان تاثیر مواد افزودنی در رابطه با مقاومت ، به میزان قابل ملاحظه ای با ترکیبات سیمان تغییر می کند. بیشترین تاثیر وقتی است که سیمان حاوی قلیایی کم و با مقدار کم C3A باشد بنابراین مواد افزودنی کاهش دهنده ی آب در بتن هایی که با سیمان های پوزولانی ساخته می شوند عملکرد بهتری نسبت به سیمان های پرتلند (پرتلند نوع 1 الی 5) از خود نشان می دهند.

در حالی که ازدیاد مصرف مواد افزودنی کاهش دهنده ی آب کارایی را افزایش می دهد باعث تاخیر قابل ملاحظه ای در گیرش می گردد ولی این تاخیر در گیرش باعث کاهش مقاومت دراز مدت بتن نمی گردد.

استفاده از روان کننده ها چه تاثیری بر روی مقاومت بتن دارند؟

بتن مصالح ساختمانی است که از سیمان، سنگدانه، آب و دیگر مواد معدنی تشکیل شده است. بتن در واقع سنگی مصنوعی است که با استفاده از این مواد ارزان‌ قیمت ساخته می‌شود و به دلیل مقاومت بالا، کاربرد فراوانی در صنعت ساخت و ساز، به خصوص در مناطق مرطوب دارد.

بتن توانمند یا High Performance Concrete به اختصار (HPC)، بتنی است که ویژگی‌ های خاصی دارد که بتن در حالت معمول، دارای آن‌ ها نیست. این ویژگی‌ ها شامل مقاومت بالا، مدول الاستیسیته ‌ی بالا، کارایی بالا و نفوذ پذیری کم می‌ باشد.

یکی از موادی که از آن‌ ها برای تقویت عملکرد بتن استفاده می‌ شود، روان کننده‌ ها یا فوق روان‌ کننده ‌ها هستند. از این افزودنی برای تقویت عملکرد بتن در یک یا چند جنبه یا بدون تغییر ماندن آن در شرایط خاص استفاده می ‌شود. امروزه روان‌کننده ‌ها از مواد مختلف معدنی و شیمایی تولید می‌ شوند.

فوق روان ‌کننده  ماده‌ ای افزودنی است که پیش از یا در طول بتن ‌ریزی به بتن اضافه می ‌شود. هدف استفاده از این افزودنی، افزایش کارایی و تسهیل در امر بتن‌ ریزی است. در مواقعی که جا به جایی و انتقال به بتن به محل پروژه، به دلایل مختلف و پیش‌بینی نشده به تاخیر می‌افتد، از فوق روان‌ کننده ‌ها برای ایجاد تاخیر در گیرش بتن استفاده می‌شود.

البته همیشه توصیه‌ ی مهندسین و مشاورین ساختمانی این بوده که عملیات اختلاط بتن در محل پروژه صورت گیرد تا از به وجود آمدن چنین مشکل‌ هایی جلوگیری شود. همچنین در مناطقی که به دلیل دمای بالا، اسلامپ بتن به سرعت کاهش می ‌یابد، از فوق ‌روان ‌کننده‌ ها برای تثبیت یا افزایش اسلامپ بتن استفاده می ‌کنند.

روان‌کننده‌ ها بتن‌ریزی و فشرده‌ سازی بتن را تسهیل و تسریع می ‌کنند. همچنین باعث کاهش خطر جدا شدگی و آب انداختگی در بتن نیز می ‌شوند. در صورتی که در پروژه ‌ای  نیاز داشته باشیم به دلایل مختلف، بتن را پمپاژ کنیم، از فوق روان ‌کننده‌ ها برای تسهیل این امر استفاده می‌ شود.

جدا از امر روان ‌کنندگی و بالا بردن کارایی بتن، مواد روان ‌کننده باعث افزایش مقاومت بتن نیز می ‌شوند. روان‌ کننده ‌ها و فوق روان ‌کننده‌ ها به مانند دیگر افزودنی ‌ها، شامل مدل ‌های مختلفی می ‌شوند که هر کدام از مواد مختلفی ساخته شده و در شرایط خاصی باید از آن‌ها استفاده کرد.

تحقیقات و آزمایش‌ ها نشان داده که روان ‌کننده‌ های لینگوسولفات که فاقد کلرید نیز هستند، بیشترین افزایش را در اسلامپ بتن موجب می ‌شوند. با استفاده از این مواد، بتن بدون نیاز به افزودن آب اضافی، روان ‌تر می‌شود و کارایی ‌اش افزایش پیدا می ‌کند؛ همچنین پمپاژ آن نیز راحت ‌تر می‌ شود.

همان ‌طور که پیش از این نیز اشاره کردیم، این مواد احتمال وقوع جدا شدگی و آب انداختگی در بتن را نیز کاهش می ‌دهند و بعضا به صفر می ‌رسانند. استفاده از این نوع روان ‌کننده، نسبت به بقیه، هزینه کم ‌تری دارد. البته در مقایسه با روان‌ کننده ‌های دیگر، مقاومت کمتری به بتن اضافه می ‌کند.

نتیجه گیری  

با افزایش میزان مصرف فوق روان کننده ها مقاومت فشاری ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. باید توجه داشت که فوق روان کننده ها باعث تولید حباب های ریزی در بتن می شود، افزایش مقاومت بتن در ابتدا به علت کاهش نسبت آب به سیمان می باشد ولی وقتی میزان مصرف این مواد افزایش می یابد باعث ایجاد حباب هوا شده و تخلخل بتن را افزایش می دهد و این موضوع  باعث کاهش مقاومت بتن در نسبت های بالای استفاده از فوق روان کننده ها می باشد.

روند افزایش یا کاهش مقاومت فشاری با افزایش سن بتن بیشتر شده و در سنین بالا شاهد نوسانات شدیدتری در مقاومت بتن می باشیم.با افزایش فوق روان کننده و کاهش نسبت آب به سیمان کارایی مخلوط بتن پس از 30 دقیقه به شدن کاهش یافته و کار کردن با آن مشکل می باشد.