روان کننده بتن چیست؟

یکی از پرمصرف ترین انواع افزودنی بتن روان کننده است که با کمک آن می توان به: 1) کاهش آب اختلاط در اسلامپ ثابت 2) دستیابی به مقاومت ثابت در عیار سیمان کمتر 3) افزایش اسلامپ بتن بدون نیاز به اضافه کردن آب، در مخلوط بتنی دست پیدا کرد. روان کننده های بتن دسته از افزودنی های بتن هستند که خاصیت اصلی آن ها در کاهش آب بدون افت کارایی بتن است. لازم است بدانید که مقاومت نهایی بتن با مقدار آب بکار رفته در مخلوط آن نسبت عکس دارد. به این ترتیب با استفاده از روان کننده ها، مقاومت بتن نیز ارتقا خواهد یافت. افزودن روان کننده ها به ترکیب بتن سبب سهولت کار کردن با این ماده خواهد شد. ضمنا کاهش نسبت آب به سیمان می تواند برخی دیگر از ویژگی های بتن را ارتقا دهد. کاهش مقدار آب سبب تولید سیمان با چگالی بالاتر و در نتیجه کیفیت بهتر خواهد شد و به دنبال آن مقاومت فشاری و خمشی بتن افزایش می یابد. البته این کاهش نسبت آب به سیمان باید به نحوی انجام گیرد که اختلالی در فرایند هیدراتاسیون بتن ایجاد نگردد و کارایی بتن حین ساخت حفظ گردد. کاهش بی رویه ی آب در مخلوط بتن می تواند سبب تولید بتنی سفت با کارایی پایین و سایر مشکلات جانبی شود. از سایر مزایای افزودنی روان کننده ی بتن می توان به افزایش مقاومت نسبت به پدیده ی هوازدگی، بهبود اتصال بتن و میلگرد، کاهش جمع شدگی و ترک خوردگی بتن اشاره کرد.

جهت مشاوره رایگان درخصوص افزودنی

روان کننده بتن با ما تماس بگیرید

مزایای روان کننده بتن: 

1. بهبود کارایی بتن با استفاده از روان کننده به منظور سهولت در بتن ریزی نواحی غیرقابل دسترس
2. افزایش کیفیت بتن به کمک روان کننده بتن
3. تولید بتن های مسلح در حجم بالا 
4. بهبود مقاومت و دوام بتن با کاهش نسبت آب به سیمان به وسیله ی روان کننده ی بتن 
5. افزایش درصد کارایی بتن به منظور بتن ریزی در شرایط بخصوص و در نواحی مهم مثل اتصالات، مقاطع نازک و مملو از میلگرد، محیط های گرم و غیره 

هدف از استفاده از روان کننده بتن:

• بهبود خاصیت های بتن سخت شده 
• بهبود دوام و مقاومت بتن 
• کاهش عیار سیمان بعد از به کارگیری این افزودنی
• کاهش دمای هیدراتاسیون در بتن ریزی حجیم و بتن ریزی در هوای گرم
• ساده تر شدن عملیات تراکم در سازه ای با تراکم آرماتور زیاد

در مقابل باید توجه داشت که استفاده ی بیش از حد مجاز از روان کننده ی بتن، از هم گسیختگی بتن را به دنبال خواهد داشت علاوه بر این استفاده ی از روان کننده ی بتن در مقادیر بسیار زیاد ممکن است تأثیرگذاری این ماده در بتن را با اختلال مواجه کند. 

روان کننده یا کندگیر کننده بتن:

روان کننده بتن یا کاهنده آب از مواد آلی و انحلال پذیر در آب و همچنین مواد شیمیایی از قبیل لیگنوسولفونات، هیدروکسی کربوکسیلیک اسید و کربوهیدرات ها تشکیل می گردد، طبق استاندارد ASTM روان کننده بتن می بایست قادر باشد بین 5 تا 12 درصد و فوق روان کننده بتن بیش از 12 درصد از مقدار آب اختلاط بتن را کاهش دهد. به طور معمول با استفاده از روان کننده نمیتوان به مقادیر بالای 10 درصد در کاهش آب اختلاط بتن دست پیدا کرد در نتیجه در صورت استفاده بیشتر از روان کننده در مخلوط بتنی خاصیت دیرگیری به مخلوط اعمال میگردد بنابراین عموما در پی استفاده از افزودنی روان کننده در کنار آن به مخلوط بتن، ترکیبات تندگیر کننده یا آنی گیر بتن نیز افزوده می شود.

انواع روان کننده های بتن:

روان کننده های بتن به سه گروه اصلی دسته بندی می شوند که در ادامه به شرح مختصری از آنها خواهیم پرداخت

۱-روان کننده ی بتن 
روان کننده ی بتن که به آن دیرگیر بتن نیز گفته می شود بر پایه ی مونومرهای لیگنو سولفونات تولید شده است. هدف اصلی از تولید این محصول کاهش مقدار آب بکار رفته در ترکیبات بتن است. 

۲-فوق روان کننده بتن 
عملکرد فوق روان کننده ی بتن به طرز چشمگیری قوی تر از روان کننده ی بتن است. استفاده از فوق روان کننده ی بتن نیازمند تجربه ی زیاد و صرف دقت بالا است. چرا که ممکن است عدم دقت کافی در استفاده از این محصول منجر به از دست رفتن ویژگی های آن و افت کیفیت بتن گردد. خطاهای اجرایی هنگام استفاده از فوق روان کننده ی بتن تأثیر زیادی در کاهش کیفیت بتن خواهد داشت. علاوه بر این،‌ به طور کلی به دلیل عدم توانایی این محصول برای حفظ خواص بتن در دراز مدت، فوق روان کننده ی بتن آنچنان مورد استقبال عموم قرار نگرفت. 

۳-ابر روان کننده بتن 
ابر روان کننده ی بتن بسیار قدرتمندتر از دو نوع دیگر عمل می کند. ابر روان کننده های بتن بر پایه پلی کربوکسیلات تولید می شوند. به منظور کاهش افت اسلامپ،‌ ارتقا پمپ پذیری و پیشگیری از خمیر شدن ملات می توان از ابر روان کننده های بتن استفاده کرد. علاوه بر این قیمت ابر روان کننده های بتن نسبت به انواع دیگر روان کننده ها، مقرون به صرفه تر است. توانایی این محصول در کاهش حباب سازی بتن سبب محبوبیت بیشتر ابر روان کننده های بتن شده است.

جهت مشاوره رایگان درخصوص افزودنی

روان کننده بتن با ما تماس بگیرید

تفاوت روان کننده و فوق روان کننده ی بتن:

 عموما از فوق روان کننده های بتن در شرایطی استفاده می گردد که نیازمند کاهش بیشتر آب باشد. استفاده از افزودنی روان کننده امکان تولید بتن با کاهش 12 درصد آب را فراهم می کند در حالیکه استفاده از فوق روان کننده ها این مقدار را به 30 درصد افزایش می دهد. با این وجود استفاده از هر دو محصول بدون ایجاد تغییر منفی در کارایی بتن، سبب کاهش نسبت آب به سیمان خواهد شد و بدین ترتیب مقاومت بتن را تا حد زیادی افزایش خواهد داد. 

ترکیبات شیمیایی روان کننده بتن:

ترکیبات آلی محلول در آب از اصلی ترین اجزاء تشکیل دهنده ی افزودنی روان کننده بتن می باشد. این ترکیبات اصلی را می توان به دسته های زیر تقسیم بندی نمود:

1. نمک های سدیم، کلسیم و آمونیوم اسید
2. لیگنوسولفونیک
3. اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک به شکل نمک های آمونیوم، تری اتانول آمین و سدیم
4. کربوهیدرات ها مانند پلی ساکاریدها، شکر و اسید های شکر
5. نمک های ملامین و نفتالین تغلیظ شده ی سولفوناته شده

- لیگنو سولفونات ها در روان کننده بتن:

این ماده به عنوان رایج ترین ترکیب در تولید افزودنی روان کننده بتن به کار می رود. درواقع مولکول لیگنوسولفونات پلیمری است که واحد فنیل پروپان آن با هیدروکسیل (OH)، متوکسیل (OCH3)، حلقه فنیل (C6H5) و گروه اسید های سولفونیک (SO3H) جایگزین گردیده است. هنگامی که از چوب درختی با 20 تا 30 درصد لیگنین در تولید کاغد استفاده میگردد از چربی زائد بدست آمده حین فرآیند تولید خمیر کاغذ، لیگنوسولفونات ها گرفته می شوند. این ماده حاصل از تجزیه سلولز و لیگنین، سولفات های آزاد، کربوهیدرات های مختلف و اسید های گوگرد است.

ترکیبات سازنده لیگنوسولفونات انواع متفاوتی دارد که وابسته به شرایط زیر می باشد:

• فرآیندهای پی در پی خنثی سازی، ته نشینی و تخمیری حین فرآیند تولید کاغذ
• نوع و سن چوب استفاده شده به عنوان ماده اولیه

به طور کلی میتوان گفت هنگامی از افزودنی کاهنده آب بر پایه لیگنوسولفونات استفاده می گردد که به 1) مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ و 2) افزایش چسبندگی بتن های کم عیار و بتن هایی با ماسه زبر و دانه بندی نا مناسب، نیاز باشد. با این وجود اینکه استفاده از این افزودنی مقدار مشخصی از هوا را به بتن اضافه می کنند اما افزودن همزمان افزودنی حباب ساز با روان کننده بتن، به طرح اختلاط تا زمانی که مقدار هوای مورد نیاز در بتن تامین شود مطلوب تر خواهد بود.

در فرآیند تولید افزودنی های کاهنده آب با پایه لیگنوسولفونات، مقدار مشخصی از عامل ضد کف جهت کاهش مقدار هوای وارد شده در بتن، به آن افزوده می گردد.

- هیدروکسی کربوکسیلیک اسید ها:

اسید های هیدروکسی کربوکسیلیک دارای چند گروه هیدروکسیل (OH) و یک یا دو گروه کربوکسیلیک اسید (COOH) در انتهای زنجیره می باشد که به یک زنجیره کربنی کوتاه متصل گردیده است. با وجود افزایش استفاده از نمک های اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک در مواد افزودنی کندگیر کننده و افزودنی های کاهنده آب، اما میزان استفاده از آن به اندازه لیگنوسولفونات نمی باشد.
از اسید های سیتریک، سالیسیلیک، هپتونیک، مالیک، ساکاریک، تارتاریک، میوسیک و تانیک که عموما به صورت مصنوعی ساخته شده و دارای درجه خلوص بالایی هستند (به دلیل آنکه به عنوان ماده اولیه در صنایع دارویی و غذایی استفاده می شوند) نیز در ترکیبات مواد روان کننده و کندگیر کننده استفاده می گردند.

از تخمیر و اکسیداسیون کربوهیدرات ها، هیدروکسی کربوکسیلیک اسید های الیفاتیک تولید میگردد و به همین دلیل به آن ها اسید های شکر نیز گفته می شود. هیدروکسی کربوکسیلیک اسید ها می توانند به تنهایی به عنوان کندگیر کننده و یا کاهنده آب کندگیر مورد استفاده قرار بگیرند.

نکته: برای استفاده از افزودنی روان کننده بر پایه هیدروکسی کربوکسیلیک اسید ها در مخلوط بتنی باید همانند افزودنی های کاهنده آب با پایه لیگنوسولفونات، با یک افزودنی تندگیر کننده ترکیب شوند.

- کربوهیدرات ها:

جهت تولید افزودنی روان کننده بتن یا تند گیر کننده با استفاده از کربوهیدرات ها باید با مقادیر کمی از تری اتانول آمین یا کلسیم کلرید یا نمک های دیگر مخلوط شود تا اثر دیرگیر کنندگی آنها را کاهش دهد. این ترکیبات دارای بخش های طبیعی مانند ساکارز و گلوکز و پلیمر های هیروکسیلاته می باشد که از بدست آمدن هیدرولیز جزیی پلی ساکارید هایی مانند پلی ساکارید موجود در نشاسته ذرت، تشکیل می شوند.

جهت مشاوره رایگان درخصوص افزودنی

روان کننده بتن با ما تماس بگیرید

مکانیزم عمل افزودنی های روان کننده:

مکانیزم عمل افزودنی روان کننده در مخلوط بتنی بر پایه کاهندگی نیروهای جاذبه بین ذرات سیمان است که باعث می گردد ذرات سیمان آزادانه تر حرکت کنند در واقع زمانی که سیمان پرتلند با آب مخلوط می شود به علت کم بودن نیروی دافعه بین ذرات سیمان، این ذرات به هم چسبیده و کلوخه هایی را تشکیل می دهند. در حضور روان کننده بتن کلوخه های شکل گرفته باز شده و ذرات سیمان به صورت تقریبا مجزا پراکنده می شوند. 
مکانیزم های متفاوتی در توضیح اثر افزودنی روان کننده در مخلوط بتنی با نسبت آب به سیمان ثابت مطرح گردیه است:

• جذب مولکول های آلی در لایه های مختلف
• ایجاد غلافی از مولکول های آب
• آزاد شدن آب به تله افتاده در بین ذرات سیمان
• ایجاد تاخیر در فرآیند هیدراتاسیون سیمان و تغییر مورفولوژی.

بکار بردن روان کننده ی بتن در ترکیبات این ماده، سبب تولید بتنی با ساختار نرم و خاصیت انعطاف پذیری بالا می شود. علاوه بر این،‌ روان کننده های بتن می توانند با کاهش چسبندگی بتن، اصطکاک این ماده را حین کار کمینه کنند. اضافه کردن روان کننده ها به مخلوط بتن باعث بهبود کارایی و افزایش خاصیت سیال بتن می گردد. فراموش نشود که نسبت آب به سیمان یکی از مؤلفه های مهم در افزایش خواص مکانیکی بتن است. بنابراین کاهش این نسبت، تأثیر مستقیمی در افزایش مقاومت و کاهش نفوذ پذیری بتن خواهد داشت. 

کاهش آب با روان کننده بتن

استفاده از افزودنی های کاهنده آب موجب کاهش مقدار آب اختلاط در اسلامپ ثابت می گردد. کاهش مقدار آب اختلاط از آن جهت مطلوب است که موجب افزایش مقاومت یا کاهش جمع شدگی و عیار سیمان می شود. این مقدار کاهش آب اختلاط به عوامل مختلفی مانند نوع افزودنی مورد استفاده، نحوه اضافه کردن افزودنی، میزان اسلامپ و نسبت آب به سیمان، نوع سیمان، عیار سیمان، نوع سنگدانه ها، نوع و میزان استفاده از افزونه ها مانند روباره و خاکستر بادی و نیز مقدار هوا بستگی دارد. 
میزان اسلامپ و نسبت آب به سیمان – میزان کاهش آب در اسلامپ 50 میلیمتر تقریبا برابر 6 درصد و در اسلامپ 150 میلیمتر تقریبا برابر 11 درصد می باشد. بنابراین انتظار میرود که قدرت کاهندگی آب افزودنی ها در بتن های روان بیشتر باشد. نتایج تحقیقات نشان می دهد که در یک طرح مخلوط بتنی (با 300 کیلوگرم در متر مکعب سیمان تیپ 1)  دارای افزودنی کاهنده آب، برای افزایش اسلامپ از 75 میلیمتر به 200 میلیمتر نیازمند افزایش مقدار آب از 179 به 190 کیلوگرم در متر مکعب بوده در حالی که در بتن مشابه اما بدون افزودنی برای همین مقدار افزایش اسلامپ مقدار آب از 189 به 210 کیلوگرم در متر مکعب افزایش یافته است. این بدان معناست که روان کننده بتن اجازه افزایش اسلامپ را با میزان کمتری از آب فراهم می کنند.

- افزایش کارایی:

افزودن روان کننده بتن در مقدار آب ثابت موجب افزایش کارایی بتن می گردد. افزایش کارایی با آزمایش اسلامپ اندازه گیری می شود، روش عملکرد آن بدین ترتیب است که برای مثال تاثیر روان کننده بتن در اسلامپ های بیشتر، بیش از تاثیر این افزودنی ها بر بتن های با اسلامپ کمتر (مقدار آب کمتر) بوده است. با این وجود آزمایش اسلامپ به تنهایی معیار مناسبی برای سنجش کارایی مخلوط بتن نمی باشد.
استفاده از رئومتر در تعیین کارایی، قابلیت جریان و ویسکوزیته مخلوط های بتنی، مفید می باشد. 

- مقاومت فشاری روان کننده بتن:

در صورت استفاده از روان کننده بتن و در نتیجه کاهش مصرف آب در داخل مخلوط بتنی، مقاومت 28 روزه آن افزایش چشمگیری  پیدا میکند. به طور کلی افزایش مقاومت حاصل در اثر استفاده از افزودنی کاهنده آب بیش از افزایشی است که از کاهش نسبت آب به سیمان انتظار می رود. به عبارت دیگر حتی با ثابت نگه داشتن نسبت آب به سیمان، استفاده از مواد روان کننده بتن باعث بهبود مقاومت فشاری بتن می گردد.

این مساله بیشتر به علت تغییراتی است که افزودنی های کاهنده آب در ریز ساختار خمیر سیمان ایجاد می کنند و باعث می شوند از سیمان به صورت بهینه تری استفاده گردد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد مقاومت 28 روزه برای بتن حاوی افزودنی بیشتر از مقاومت مربوط به بتن بدون افزودنی است. یکی از دلایل افزایش مقاومت 28 روزه بتن، بیشتر بودن درجه هیدراتاسیون در دراز مدت ناشی از استفاده از این افزودنی هاست، همچنین مشخص گردیده است که بتن های حاوی سدیم گلوکونات و ساکارز نیز موجب افزایش میزان مقاومت حتی در نسبت آب به سیمان یکسان است.
با توجه به مرتبط بودن سایر پارامتر های مکانیکی به مقاومت فشاری، انتظار می رود که با افزایش مقاومت فشاری مشخصات مکانیکی بتن به طور کلی افزایش یابد. با وجود این نتایج تحقیقات انجام شده نشان می دهد که مقاومت خمشی بتن حاوی افزودنی، کمتر از مقدار مورد انتظار می باشد.

جهت مشاوره رایگان در خصوص

روان کننده بتن با ما تماس بگیرید

نحوه مصرف، کاربردها و استانداردهای روان کننده بتن:

روان کننده بتن و کندگیر کننده ها به عنوان محلول های آبی خنثی و یا با خاصیت قلیایی کم مورد استفاده قرار می گیرند. در صورت عرضه این افزودنی ها به صورت جامد باید بر اساس توصیه های تولید کننده تا غلظت مناسب به صورت محلول تهیه شوند.

نحوه اضافه کردن مواد افزودنی روان کننده بتن:

روان کننده بتن را باید به صورت یکنواخت در مخلوط بتنی افزود. به آب وزن گرفته شده روان کننده بتن را اضافه میکنیم سپس با سیمان و سنگدانه های خشک مخلوط شده، افزوده می گردند. با این حال بهترین عملکرد، زمانی حاصل می شود که اضافه کردن افزودنی درست در پایان زمان اختلاط سنگدانه ها، سیمان و آب اختلاط انجام گیرد. برای دستیابی به شرایطی که هم از نظر مشخصات بتن و هم از نظر استفاده از افزودنی در شرایط اجرایی مطلوب باشد، پس از اختلاط اولیه سنگدانه، سیمان و بخشی از آب (تقریبا 50 درصد)، افزودنی با تقریبا نیمی از آب باقیمانده مخلوط شده و به مخلوط بتنی اضافه می گردد و در نهایت آب باقی مانده تا رسیدن به کارایی مورد نظر به مخلوط افزوده می شود.
نحوه افزودن افزودنی بر مقاومت فشاری و زمان گیرش نیز تاثیر می گذارد. با به تاخیر انداختن زمان اضافه کردن افزودنی به مخلوط، زمان گیرش طولانی تر و مقاومت 1 روزه کمتری به دست آمده است در حالی که به علت کاهش بیشتر نسبت آب به سیمان در این مخلوط ها مقاومت 3 و 28 روزه افزایش پیدا کرده است. تاثیر روش اضافه کردن افزودنی های کاهنده آب با مشاهده مقادیر متفاوت افزودنی مورد نیاز برای رسیدن به کارایی یکسان در روش های مختلف قابل تعیین است. 

نحوه مصرف و نکات اجرایی روان کننده بتن:

جدا از مقادیر پیشنهادی توسط تولید کنندگان مواد افزودنی بتن، مقادیر رایج پیشنهادی برای استفاده از کندگیر کننده ها و افزودنی های کاهنده آب که به صورت محلول عرضه می شوند بدین ترتیب است که به ازای هر 100 کیلوگرم از سیمان 300 تا 1000 میلی لیتر افزودنی استفاده می شود. با این حال برای رسیدن به مقدار بهینه استفاده از این افزودنی ها در شرایط خاص و با مصالح اولیه مشخص باید طرح مخلوط های آزمایشی ساخته شود. این کار به خصوص در شرایطی که دمای محیط در حدوددمای معمول اتاق (10 تا 30 درجه سانتیگراد) نیست اهمیت ویژه ای پیدا می کند و باید طرح های آزمایشی اولیه با درصد های مختلف افزودنی برای دستیابی به درصد بهینه ساخته شود.
در برخی موارد ممکن است به صورت تصادفی مقادیر بیشتری از افزودنی (2 تا 3 برابر مقادیر پیشنهادی توسط تولید کننده) به طرح اختلاط اضافه گردد. در چنین شرایطی زمان گیرش بسیار طولانی مدت به همراه افت مقاومت اولیه، به خصوص در شرایط هوای سرد قابل انتظار خواهد بود. همچنین ممکن است بتن برای چند روز در حالت خمیری خود باقا بماند. با این حال با دو برابر شدن مقدار استفاده نسبت به حالت عادی، مقاومت فشاری در سن 2 روزه می تواند بیش از مقاومت بدست آمده برای نمونه دارای مقدار معمول افزودنی باشد. 
با استفاده از مقادیری بیش از 3 برابر مقدار معمول، در صورتی که استفاده بیش از حد از افزودنی موجب ایجاد هوای اضافه در بتن نگردد (ناپایداری بتن را به همراه نداشته باشد), مقاومت فشاری دراز مدت (28 تا 90 روزه) معمولا بیشتر از نمونه شاهد خواهد شد. بنابراین درصورتی که مقاومت کوتاه مدت بتن هایی که دارای مقادیر بیش از حد افزودنی هستند کاهش پیدا نکرده باشد، مقدار اضافی حباب هوا در بتن ایجاد نشده و خطر کاهش مقاومت در سنین دراز مدت وجود ندارد.

جنبه های احتیاطی استفاده از روان کننده بتن، همانند سایر افزودنی ها باید توسط تولید کننده آن ارائه گردد. کندگیر کننده ها و افزودنی های کاهنده آب به طور کلی به میزان کمی قلیایی بوده و از تماس آن ها با پوست و به ویژه با چشم باید اجتناب کرد. در صورت تماس با پوست یا چشم باید بلافاصله با آب یا محلول آبی رقیق اسید بوریک شسته شده و برای اطمینان بیشتر مراقبت های پزشکی انجام گیرد. احتیاط های لازم در مورد سمی بودن افزودنی ها و اقدامات مورد نیاز در صورت خوردن این ترکیبات باید توسط تولید کننده ارائه گردد. ریختن روان کننده بتن یا کندگیر کننده باعث لیز شدن سطح زمین شده و به همین علت باید به سرعت تمیز شود. این ترکیبات قابل اشتعال نبوده اما ماده جامد باقی مانده پس از تبخیر آن ها معمولا ترکیبی آلی است که قابل اشتعال است.

#روان_کننده_بتن