روان کننده بتن ، انواع و اثرات آن در بتن
روان کننده بتن ، انواع و اثرات آن در بتن
روان کننده ها در بتن به منظور دست یابی به یک یا چند مورد از موارد ذیل در بتن مورد استفاده قرار می گیرد.
- کاهش نسبت آب به سیمان با حفظ کارایی و رسیدن به مقاومتی بالاتر
- بالا بردن کارایی و سادگی بتن ریزی در قالب خصوصا در سازه های بتن آرمه با میلگرد فشرده و موقعیت های غیر قابل دسترس
- 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 در آیین نامه ASTM 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.
در استاندارد ملی ایران 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.
آیین نامه بتن ایران بیان می دارد که 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.
آیین نامه بتن ایران بیان می دارد 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. مطابق با استاندارد ملی ایران 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.
مطابق با آیین نامه بتن ایران کاهنده های معمولی (روان کننده ها) حداقل 5 درصد و کاهنده های قوی (فوق روان کننده ها) حداقل 12 درصد آب اختلاط بتن را در کارایی ثابت ، نسبت به بتن شاهد تقلیل می دهند. افزودنی های کاهنده معمولی می تواند کندگیر کننده و یا تسریع کننده باشد در حالی که افزودنی های کاهنده قوی آب معمولا عملکرد کندگیر کننده دارند. در بتن های ساخته شده با بعضی از افزودنی های کاهنده آب ، با وجود کاهش مقدار آب ، افزایش قابل توجه در میزان جمع شدگی خشک بتن قابل مشاهده است.
مقررات ملی ساختمان حداکثر میزان مصرف مواد افزودنی را 5 درصد وزنی سیمان تعیین کرده است. استفاده از کلرید کلسیم فقط در بتن بدون فولاد مجاز است و حداکثر مقدار مصرف آن 2 درصد وزنی سیمان است. در هر حال مواد افزودنی نباید بیشتر از مقداری که تولید کننده مشخص کرده است مصرف شوند.
هنگامی که بتنی با نسبت آب به سیمان پایین ساخته می شود چنانچه از روان کننده در این بتن استفاده نگردد بتنی با یکنواختی یکسان به دست نمی آید. زیرا اولا آب دارای کشش سطحی زیاد است و ثانیا ذرات سیمان تمایل به جمع شدگی و به هم پیوستن و تشکیل گلوله های سیمانی را دارند. برای رفع این مشکل استفاده از روان کننده ها در بتن بسیار کارساز خواهد بود.
عملکرد اینگونه مواد افزودنی در بتن به این صورت است که این مواد همراه با آب جذب سطح سیمان می شوند و در سطح مشترک دو فاز آمیخته نشدنی بار منفی ایجاد می نماید و نیروهای فیزیکی و شیمیایی موثر بر سطح مشترک را تغییر می دهند. این بار منفی ایجاد شده نیروی دافعه ای بین کلیه ذرات بتن ایجاد می نماید و موجب پراکنده شدن آن ها و باعث پخش و یکنواختی بیشتر بتن می گردد. در اثر این بار منفی ایجاد شده ، حباب های هوا نیز دفع شده و نمی توانند به ذرات سیمان بچسبند و این بار منفی ایجاد شده از لخته شدگی که باعث محبوس شد قسمتی از آب بتن و متمرکز شدن بتن در یک محل می گردد جلوگیری می نماید در نتیجه به علت پخش شدن یکنواخت سیمان مساحت سطح سیمان را که می تواند در مقاومت شرکت کند افزایش می یابد و از طرف دیگر به علت عدم محبوس شدن آب در بین ذرات سیمان ، آب موجود برای هیدراتاسیون افزایش می یابد.
علاوه بر مطالب فوق که باعث یکنواختی بیشتر بتن می گردد بار الکتریسیته ساکن ایجاد شده سبب می شود که در اطراف هر ذره سیمان قشری از مولکول های جهت داده شده آب ، که از نزدیک شدن ذرات به یکدیگر جلوگیری می نماید تشکیل گردد. بنابراین ذات قابلیت تحرک بیشتری پیدا می کنند و روانی افزایش می یابد از طرف دیگر به علت پخش شدن یکنواخت ذرات سیمان در بتن مساحت سطح بیشتری از ذرات سیمان هیدراته شده و در کسب مقاومت شرکت خواهد کرد و بنابراین هیدراتاسیون با روند سریع تری (نسبت به بدتن بدون افزودنی) پیشرفت می نماید.
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.
ماده اولیه روان کننده نوع D به دو گروه اصلی تقسیم می گردند.
- اسیدهای لیگنوسولفونیک و نمک های آن
- اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک و نمک های آن
مشتقات این مواد به عنوان کندگیر کننده عمل نمی نمایند و حتی ممکن است رفتار تسریع کنندگی نیز داشته باشند بنابراین اینگونه مشتقات برای مواد افزودنی کاهش دهنده ی آب از نوع A و E به کار برده می شود.
در مواقعی که پایه اصلی مواد افزودنی کاهش دهنده ی آب در مبنای لینگوسولفونات باشد می تواند تاثیراتی بر هوازایی بتن داشته باشد این مسئله از دو نظر اهمیت دارد:
- از آن جایی که این امر باعث کاهش مقاومت بتن می گردد باید با افزودن مقدار کمی از یک افزودنی کاهنده ی هوا مانند تری بوتیل فسفات مقدار حباب زایی بتن را کنترل نمود.
- از طرف دیگر حباب های هوا تولید شده کارایی بتن را بهبود می بخشد. مواد افزودنی کاهش دهنده ی آب که دارای پایه لیگنوسولفونات هستند خطر جمع شدگی بتن را افزایش می دهد اما دیگر مواد افزودنی این خطر را ندارند.
منبع : تکنولوژی بتن و آزمایشگاه همراه با طرح اختلاط نوشته مهندس فرهاد مصباح ایراندوست
