روان کننده بتن یا همان کاهنده آب، یکی دیگر از افزودنی های بتن به‌شمار می‌رود که به منظور بهبود هرچه بیشتر کیفیت و کارایی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. فوق روان کننده بتن از قدرت بیشتری نسبت به روان کننده‌ها برخوردار است و کارایی بیشتری دارند. استفاده از فوق روانکنندهها می‌تواند مصرف بتن را بین ۲۵ تا ۳۵ درصد کاهش دهد. این ویژگی سبب شده تا کاربرد این ماده در صنعت ساختمان‌سازی افزایش یابد.
روان کننده‌های بتن یکی از مهم‌ترین انواع افزودنی بتن است. این محصول با کاهش مقدار آب مورد استفاده در طرح اختلاط بتن، بدون کاهش روانی روی خصوصیات رئولوژی بتن ساخته شده و ویژگی‌های بتن سخت‌شده، مثل مقاومت فشاری، دوام و… تأثیر مستقیم دارد.در ادامه با پله همراه باشد تا به بررسی بیشتر موضوع بپردازیم.
چگونگی استفاده از روان کننده بتن
برای تهیه بتن و استفاده از روان‌کننده‌های بتن، می‌توان از روان‌کننده‌های پودری یا مایع استفاده کرد. با توجه به نوع و ترکیبات موجود در هر یک از این روانکنندهها، می‌توان آنها را به روش‌های مختلفی با بتن ترکیب کرد. توجه به توصیه‌های سازندگان این ترکیبات از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
شرکت‌های تولیدکننده روان کننده بتن، توصیه‌هایی را برای استفاده از این ترکیبات ارائه می‌دهند. در نمونه‌های مایع، ابتدا با آب مخلوط شده و سپس این ترکیب به بتن اضافه می‌شود. برای استفاده از پودر روانکننده، مصالح خشک بتن با این پودرها ترکیب شده و سپس با آب مخلوط شده و به بتن خشک اضافه می‌شود.
میزان مصرف استاندارد روان کننده بتن
یکی از مسائل حیاتی که باید در زمان استفاده از روان کننده بتن به آن توجه کنید، میزان مصرف استاندارد این ترکیبات است. این محصولات با هدف کاهش مصرف آب طراحی شده‌اند و می‌توانند بهبود عملکرد بتن را ایجاد کنند؛ اما استفاده بیش از اندازه از آنها ممکن است باعث مشکلاتی شود.
دوز مناسب برای استفاده از فوق روان کننده بتن برای افزایش کارایی آن، معمولاً بین ۱ تا ۳ لیتر در مترمکعب بتن است. در این حداکثر میزان، فوق‌روان‌کننده‌های مایع می‌توانند حداکثر ۴۰ درصد از مواد فعال را شامل شوند. با این حال، در برخی شرایط و به دلیل نیاز به کاهش مصرف آب در بتن، ممکن است تا ۲۰ لیتر در مترمکعب از فوق‌روان‌کننده‌ها استفاده شود. با این حال، همواره باید میزان مصرف این روانکنندهها و فوق‌روان‌کننده‌ها براساس محاسبات خاصی صورت گیرد.
مزایا و معایب روان کننده بتن
مضرات روان کننده بتن؛ با افزایش بیش از حد توصیه شده روان کننده ها به مخلوط بتن معمولا آب انداختن بیشتر، جداشدگی و کندگیری بیشتری را شاهد خواهیم بود. آب انداختن بیشتر باعث واپاشیدگی بتن می شود. مقادیر بیشتر استفاده از این افزودنی ها معمولا موجب کندگیری بتن می گردد. تعیین مقدار مطلوب استفاده از این افزودنی ها باید بر اساس مقادیر پیشنهادی توسط تولید کننده روان کننده بتن و با ساخت طرح اختلاط های آزمایشی با به کارگیری مصالح مورد استفاده در پروژه مورد نظر صورت پذیرد. استفاده از برخی از این افزودنی ها موجب ایجاد حباب هوا در بتن شده و این مسئله باید همواره در استفاده از این افزودنی های شیمیایی مورد توجه قرار بگیرد ترکیبات سازنده این افزودنی های بتن عمدتا ترکیبات آلی بوده که می توانند باعث ایجاد تاخیر در زمان گیرش بتن شوند. برای جبران چنین مشکلی در برخی از این افزودنی ها از مقادیر کمی ترکیبات تسریع کننده استفاده می شود.
انواع روان کننده بتن
- کربوکسیلاتی
- نفتالینی
- فوق روان کننده لیگنو سولفات
1.فوق روان کننده کربوکسیلاتی
فوق روان کننده کربوکسیلات با فوق روان کننده های متداول دیگر در عمل متفاوت است. پایه فوق روان کننده کربوکسیلیک، اتر است و نیز دارای زنجیره های جانبی مولکولی هستند و میزان مصرف آن 2/1-5/. درصد وزن سیمان مصرفی می باشد و عدد اسلامپ را تا 12 افزایش می دهند.
2. فوق روان کننده نفتالینی
فوق روان کننده بر پایه نفتالین به عنوان یک ماده ی کاهنده ی آب و دیرگیر شدن بتن است. این فوق روان کننده به منظور استفاده در مناطق معتدل و گرم مناسب است و میزان مصرف آن 1-8/. درصد وزن سیمان مصرفی می باشد و عدد اسلامپ را تا 18 افزایش می دهند.
3. فوق روان کننده لیگنو سولفات بتن
فوق روان کننده لیگنو سولفات یک افزودنی مایع است که بر روی ذرات سیمان تاثیر می گذارد. این فوق روان کننده به صورت عامل روان کنندگی قوی بر روی ذرات سیمان می باشد و تاثیر کندگیری کنترل شده ای دارد و میزان مصرف آن 8/.-3/. درصد وزن سیمان مصرفی می باشد و عدد اسلامپ را تا 21 افزایش می دهند.
روان کننده ها و افزودنی های دیگر
روان کننده ها میزان آب مورد نیاز مخلوط را کاهش می دهند و کارایی را بهبود می بخشند، ملات چسبنده تر شده و بهتر در قالب جای می گیرد و معمولا نوعی رزین محلول نمکی هستند، رنگ آن ها اکثر اوقات قهوه ای تیره است و به شکل مایع یا پودر برای مصرف به فروش می رسند. و نحوه استفاده از روان کننده بتن، باید مطابق دستورالعمل سازنده انجام شود. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز روان کننده به کار رود، هیچ و سودی ندارد و در عوض ممکن است ملات ضعیف تر شود، ولی عموما حدود 250-300 m1 مایع به ازای هر 50 kg سیمان مصرف می شود، و یا 20-30 gr پودر در هر 50 kg سیمان به کار می رود. روان کننده مایه را باید ابتدا در آب مخلوط ریخته و بهم زده و سپس داخل مخلوط خشک ریخته شود، در صورتی که به هنگام کاربرد پودر روان کننده باید ابتدا آن را با مصالح خشک مخلوط کرده سپس آب را به مخلوط خشک اضافه کنیم.
انواع دیگر افزودنی ها بتن، شامل مقاوم کننده ها، هوازا ها، ضد یخ ها، ضد گرد و غبارها، تندگیر کننده ها و کندگیر کننده ها و رنگ کننده ها می باشند. در ملات کف سازی آجری در بسیاری مواقع از افزودنی رزین استایرن – بوتادین (SBR) به هنگام مخلوط کردن اضافه می کنند تا چسبندگی و مقاومت ملات افزایش یابد، هر چند که این کار ضروری نمی باشد.
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 و 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. شرکت کلینیک بتن ایران، از پیشگامان عرصه ی خدمات مربوط به مواد افزودنی بتن روان کننده یا فوق روان کننده است.
فوق روان کننده (Super Plasticizers)
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 دما 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 به نیاز داشته باشیم به دلایل مختلف، بتن را پمپاژ کنیم، از فوق روان کننده ها 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.
کاربرد روانکنندهها در بتن
در این فناوری، به روانکننده بتن ، کاهنده آب نیز گفته می‌شود که وقتی به مخلوط بتنی اضافه می‌شوند، باعث مقاومت و بهبود کارایی آن خواهند شد. میزان مقاومت بتن، با میزان آب اضافه موجود در ترکیب تولید شده، رابطه معکوس دارد، به‌این‌ترتیب که هرچه میزان آب اضافه بیشتر باشد، مقاومت کمتر بوده و بالعکس. این موضوع سبب می‌شود هنگام استفاده از بتن، حضور روانکنندهها یا همان کاهنده‌های آب ضروری شود. با کاهش آب، چگالی خمیر سیمان بیشتر شده و کیفیت آن مطلوب‌تر می‌شود؛ زیرا این یکی از کاربردهای روانکنندهها افزایش مقاومت مخلوط به‌دست آمده در برابر کلیه عوامل جوی مانند هوازدگی و درنتیجه کاهش ترک‌خوردگی است.
میزان مصرف روانکنندهها در بتن
کاهنده‌های آب باعث افزایش مقاومت مخلوط به دست آمده و همچنین حفظ خواص جاری شونده خواهند شد که در این حالت نوعی متناسب‌سازی ایجاد می‌شود. میزان روانکننده افزوده شده باید توسط افراد متخصص و کاربلد تعیین شده و به هیچ عنوان بیشتر یا کمتر از حد نیاز نباشد؛ زیرا در این حالت اثرات منفی بر خواص بتن داشته و آن را خراب می‌کند. این مواد اغلب از پلی کربوکسیلات به‌دست آمده است. ماده نامبرده نوعی محصول جانبی، در صنعت تولید کاغذ است.
برای فوق روانکنندهها نیز از موادی به نام میعانات نفتالین یا پلی نفتالین سولفونات استفاده شده که این مواد نسبت به مواد قبلی جدیدتر هستند و بر پایه اترهای پلی کربوکسیلات در دسترس‌اند. روان‌کننده‌های نرمال نیز از مواد ناب شیمی هستند که بسیار مورد توجه قرار دارند. گاهی نقش روان کننده ها در بتن، جذب آنها توسط ذرات سیمان و ایجاد بار منفی و جدایی بین آن‌هاست. روان‌کننده‌های پلی نفتالین سولفونات، لیگنین، پلی کربوکسیلات و ملامین از پلیمرهای عالی هستند.
مزایای استفاده از روان کننده بتن
استفاده از روانکننده بتن می‌تواند به مزایای فراوانی منجر شود، به ویژه در شرایطی که نیاز به تغییر خواص بتن با استفاده از این مواد شیمیایی در شرایط خاص باشد. با توجه به ترکیبات و کارایی هر یک از این روانکنندهها و فوق‌روان‌کننده‌ها، می‌توان از آنها بهره‌مندی‌های متعددی را برجای آورد، از جمله:
- کاهش مصرف آب مورد نیاز
- افزایش مقاومت بتن
- ارتقاء خواص پمپاژی بتن
- بهبود عملکرد بتن در صورت استفاده از سنگ‌های مناسب‌تر
- افزایش چسبندگی دانه‌های سیمان
- کاهش مقدار سیمان مورد نیاز برای تولید بتن
- افزایش مقاومت بتن در برابر آب و شرایط محیطی دیگر
- پیشگیری از تشکیل هرگونه ترک در سطح بتن
- افزایش احتمال موفقیت در ریختن بتن حتی در روزهای گرم
- افزایش اندازه اسلامپ و سیالیت بتن
معایب روانکننده
علی‌رغم اینکه نقش روان کننده ها در بتن بیشتر جهت بهبود مقاومت و دوام مواد است؛ اما در برخی موارد دارای معایبی هستند. از بزرگ‌ترین آنها می‌توان به استفاده بیش‌ازحد از این مواد اشاره کرد که منجر به تأخیر در عملکرد آن شده و تفکیک و گسیختگی مواد را به دنبال دارد.
تفاوت روانکننده و فوق روانکننده چیست؟
فوق روانکننده بتن سبب کاهش بسیار زیاد آب شده و معمولا در ساخت ملاتی که مقاومت بالایی دارد، استفاده می‌شوند. به‌طور‌کلی ترکیب آنها با روانکنندهها متفاوت بوده و در مکان‌هایی که نیاز به کم شدن میزان آب ملات، شدیدتر و ضروری‌تر است، مورد مصرف قرار می‌گیرند؛ اما روانکننده ترکیبی معمولی است و تنها با کاهش مقدار استانداردی از میزان آب موجود در ملات، مقاومت سیمان را به شدت افزایش می‌دهد.
انواع روانکنندهها در بتن
روانکنندهها که با اضافه شدن به یک ماده سبب یکسان شدن بار الکتریکی ذرات آن مواد شده و باعث می‌شود ذرات سیمان کلوخه یا به هم چسبیده نشوند، انواع مختلفی دارند. در ادامه به معرفی برخی از انواع آنها خواهیم پرداخت.
پلی کربوکسیلیک اسید واترها
امروزه نقش روان کننده ها در بتن بسیار پررنگ‌تر شده و استفاده آنها در صنعت گسترش یافته است. این نوع روانکننده کارایی بسیار بالا و صرفه اقتصادی بیشتری دارد. بعد از اضافه شدن به سیمان، انرژی بین ذرات آن را خنثی کرده و در نتیجه ذرات از یکدیگر جدا می‌شوند.
روانکننده حفظ‌کننده اسلامپ
نقش روان کننده ها در بتن علاوه‌بر کاهش آب، حفاظت حالت بدن برای مدت زمان طولانی یا مسافت بسیار است. برخی از روانکنندهها باید در فواصل طولانی پمپاژ شوند و چنانچه با کاهش روانی موجه باشند، در لوله‌های پمپاژ گیر افتاده و ایجاد حباب می‌کنند؛ به‌همین‌دلیل برای چنین شرایطی از روانکننده حفظ‌کننده اسلامپ استفاده می‌شود که توان مقاومتی بسیار بالایی نسبت به انواع دیگر دارند.
هدف مصرف روانکنندهها
میزان مصرف این مواد باید بسیار دقیق باشد و هرگز بیش از حد نرمال افزوده نشود؛ چراکه در این حالت زمان گیرش تغییر یافته و مشکلات بسیاری در پی دارد. جهت بهبود بتن، آشنایی با خواص فیزیکی و شیمیایی آن بسیار حائز اهمیت است؛ زیرا با‌توجه‌به ساختار آنها، میزان روان‌کننده‌‌ای که قرار است افزوده شود، تخمین زده می‌شود. به‌طور‌کلی هدف استفاده از روانکنندهها عبارت‌اند از:
- افزایش دوام بتن
- تسریع نرخ مقاومت
- بهبود پمپاژ بتن به مناطق دور
- ممانعت از نشست بتن
- امکان اتصال بتن به آرماتور فولادی
- کاهش جداشدگی دانه‌های بتن و آب
روان کننده های تندگیر کننده
برای کاهش اثر دیرگیری ذاتی روان کننده ها همواره مقداری تندگیر کننده در آنها موجودمی باشد، میزان تسریع در زمان گیرش بسته به نوع افزودنی ، دمای محیط و نوع سیمان به کار رفته بستگی دارد
کاربرد این نوع روان کننده ها در ساخت و ساز هایی نظیر ساخت قطعات پیش ساخته، کانال ها و پوشش تونل ها است که قالب ها پس از ۲۴ ساعت باز می گردند و مقاومت بتن در سنین اولیه مهم می باشد.
و البته این افزودنی ها برای بتن ریزی در هوای سرد بسیار سودمند است.
نکته: برای روانکننده های مورد استفاده در بتن آرمه، از تند گیر کننده های غیر کلریدی مورد استفاده قرار داده می شود.
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 مونومرهای لیگنوسولفونات بوده که خاصیت آن کاهش چشمگیر آب مصرف شده در بتن است. 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 هستند 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 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 پلی کربوکسیلات است و چون قدرتمندتر از دو نسل قبل تولید می شوند بعد از عرضه به بازار سریعا 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 مورداستفاده قرار می گیرد تا سرعت ساخت سازه ها را بالا ببرد.
انواع روان کننده بتن از لحاظ گیرش
طبق آیین نامه 494 -ASTM C92 روان کننده بتن از لحاظ گیرش به سه بخش تقسیم می‌شود:
- نوع A: ماده افزودنی که موجب کاهش آب می‌شود (روان کننده با حالت معمولی)
- مدل D: ماده کاهش دهنده حجم بالایی از آب مصرفی ( همراه با خاصیت کندگیری )
- نوع E: افزودنی کاهش دهنده آب (دارای خاصیت گیرش سریع)
مواد افزودنی به بتن را که بر روی خواص مختلفی از بتن تازه یا بتن سخت شده مؤثر باشند و بیش از یک عملکرد مشخص را دارا باشند در استاندارد ملی ایران ماده افزودنی با کاربرد چند منظوره می‌نامند.
مواد افزودنی که مربوط به نوع A در آیین‌نامه ASTM هستند به‌صورت کاهش‌دهنده آب عمل می‌کنند. اگر کاهش دادن با تأخیر در گیرش بتن نیز همراه شود، این خاصیت همزمان، ماده افزودنی را در طبقه‌بندی مربوط به گروه D قرار خواهد داد. همچنین اگر ماده روان کننده بتن موجب گیرش زودهنگام بتن همراه با کاهش میزان آب مصرفی در آن شود در گروه E قرار خواهد گرفت.
ماده افزودنی بتن با هدف پایین آوردن میزان آب مصرفی در شرایطی برابر از روان بودن بتن را ماده کاهنده معمولی می‌نامیم. در صورتی‌که ماده افزودنی با همین حجم آب مصرفی همراه شده و موجب روانی بالای بتن شود را کاهنده قوی آب می‌نامیم. آیین نامه بتن ایران نیز صراحتا به آن اشاره کرده است.
کلام آخر
همواره در صنعت بتن، کارشناسان به دنبال راهی هستند، که بتن لازم برای پروژه‌های مختلف را، به صورتی مطلوب و استاندارد آماده کنند. استفاده از یکی از انواع روانکننده بتن، با توجه به کاربرد روان کننده بتن، نیازمند تامل و شناخت کافی، از انواع روانکننده است. ضمن اینکه باید، معایب و مزایا و کاربرد روانکننده بتن را نیز، در نظر بگیریم.
منبع: رامکا– پرشین سازه –کلینیک بتن ایران – ابنیه آدینه