مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و قطعات جانبی بتن _ ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن

Produce & Repconsultant, producer of concrete products providing engineering and technical services
شرکت های تولید کننده مواد افزودنی بتن

عبارت شرکت های تولید کننده افزودنی های بتن ، تولید کنندگان افزودنی بتن ، شرکت های افزودنی بتن  در سایت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران شما می توانید جهت دسترسی به مطالب ، استانداردها و محصولات مورد نظر خود از طریق پنجره جستجو در سمت راست صفحه اقدام نماید.

همچنین شما می توانید جهت کسب مشاوره و اطلاعات تکمیلی فنی ، استعلام قیمت و خرید انواع افزودنی هیا بتن ،  ابر روان کننده ، فوق روان کننده و سایر افزودنی های بتن با بخش بازرگانی و فروش مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 09120916271-44618462-44618379-021 ) تماس حاصل فرمایید.

 

 

 

مشخصات فنی ابر روان کننده بتن ( فوق روان سازی بتن )

  

Dezobuild D-10  برای مصرف در بتن آماده ، کارخانه های بتن پیش ساخته  و تولید بتن های توانمند که انتظار کسب مقاومت های زیاد و عملکرد خوب می رود طراحی شده است.

Dezobuild D-10   فاقد کلر می باشد.

 

عملکرد شیمیایی و رفتار :

فوق روان کننده های متداول که به طور عموم بر پایه ملامین سولفونات و یا نفتالین فرمالدئید می باشند ، در هنگام اختلاط جذب سیمان می شوند و در لحظات اولیه هیدارسیون سیمان ، این گروه از پلیمرها بار منفی ذرات سیمان را افزایش داده و باعث پخش شدن آنها می گردند که ناشی از خاصیت دافعه الکتریسیته ساکن می باشد.

Dezobuild D-10  با فوق روان کننده های متداول در عمل تفاوت می کند . بدین ترتیب که پایه این محصول پلی کربوکسیلیک اتر بوده و دارای زنجیره های جانبی ملکولی نیز می باشد . در شروع هیدراسیون همانند فوق روان کننده های متداول به کمک خاصیت افزایش الکتریسیته ساکن ذرات سیمان را به خوبی پخش می کند . در ادامه حضور زنجیر ه های جانبی باعث ممانعت شدید از تجمع مجدد ذرات سیمان می گردند و کماکان آن ها را به صورت مجزا و پخش شده نگه می دارند . این رفتار پدید آورنده بتنی روان با مقادیر آب بسیار کم می باشد.

 

 

کاربردها :

خاصیت عالی پخش کنندگی سیمان توسط Dezobuild D-10  ، آن را تبدیل به افزودنی ایده آل برای صنایع بتن آماده و بتن پیش ساخته نموده است .   به خصوص در   طرحهایی که نسبت آب به سیمان خیلی کم است . این خاصیت امکان تولید بتن هایی با مقاومت های اولیه و دراز مدت بسیار زیاد را فراهم می آورد که حاوی حباب کمتری بوده و در نتیجه بسیار فشرده می باشند . این ویژگی ها ( نوسعه مقاومت ) امکان صرفه جویی در انرژی عمل آوری با بخار در کارخانه های قطعات پیس ساخته را به وجود می آورد .

 

بسته بندی :

Dezobuild D-10   در گالن های 25 کیلوگرمی ، بشکه های 220 کیلویی و مخازن بزرگ عرضه می شود .

 

ویژگیها :

شکل ظاهری : مایع غلیظ

رنگ : زرد

وزن مخصوص : 15/1 گرم در سانتیمترمکعب

عدد قلیایی : 6.5

حمل و نقل : در رده بندی غیر خطرناک

 

تاثیر بر روی بتن سخت شده :

  • افزایش مقاومت فشاری در سنین اولیه و دراز مدت
  • افزایش مقاومت خمشی
  • مدول الاستیسیته بیشتر
  • بهبود چسبندگی به آرماتورها و فولاد
  • مقاومت بهتر در برابر کربناسیون
  • نفوذپذیری کمتر
  • مقاومت بهتر در برابر عوامل آسیب رسان محیطی
  • کاهش انقباض و خزش
  • دوام بیشتر

 

سازگاری :

این محصول با هیچ ماده دیگری نباید مخلوط شود مگر توسط متخصصین شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتن تایید شده باشد .    برای مخلوط های بتنی حاوی مواد زیر مناسب است :

  • میکروسیلیس
  • خاکستر بادی
  • سیمان های محتوی خاکستر سرباره کوره ها

 

مقادیر مصرف :

مصرف متداول Dezobuild D-10   بین 0.3 تا 1.4 لیتر برای 100 کیلوگرم سیمان ( مواد سیمانی ) می باشد . مقادر خارج از این محدوده به شرط انجام آزمایشات کارگاهی مجاز می باشد.

 

راهنمایی طریق مصرف :

Dezobuild D-10   افزودنی آماده مصرف است و باید در زمان ساخت بتن اضافه گردد . تاثیر بهتر زمانی است که حدود 50 تا 70 درصد آب مصرفی اضافه شده باشد . هرگز این محصول را به مصالح خشک اضافه نکنید . اختلاط کامل بایستی انجام شود و برای این منظور پس از افزودن Dezobuild D-10   به مدت 60 ثانیه با دور تند مخلوط را هم بزنید.

 

انبارداری :

Dezobuild D-10   بایستی در ظروف اصلی خود و در دمای 5+ درجه سانتیگراد نگهداری شود . در صورت یخ زدن می توانید آن را به آرامی گرم نموده و هم بزنید تا دوباره بازیافت شود.عدم  رعایت شرایط انبار داری مناسب ممکن است باعث آسیب دیدن محصول و یا ظرف آن گردد . برای کسب اطلاع بیشتر از روش انبارداری مناسب با بخش فنی کلینیک فنی و تخصصی بتن تماس حاصل نمایید.

 

نکات ایمنی :

Dezobuild D-10   محتوی هیچ ماده خطرناکی نمی باشد . برای آگاهی بیشتر به برشور ایمنی محصول مراجعه نمایید.

 

تاییدیه فنی :

تمام محصولاتی که توسط شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران عرضه می گردد مطابق با استانداردهای کیفی بین المللی می باشد.

 

 

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ، علاوه بر دفتر مرکزی خود واقع در تهران ، اشرفی اصفهانی ، گلزار سوم ، پلاک ، واحد 4 ، و نیز دفتر جنوب کشور خود، واقع در استان خوزستان ، شهرستان اهواز ، زیتون کارمندی ، فلکه پارک ، جنب بانک تجارت ، ساختمان 88 ، در بسیاری از استان های دیگر از جمله  استان هرمزگان ( بندرعباس ، قشم، خارک و ... ) ، استان بوشهر ( شهرستان بوشهر ، عسلویه ، جم ، برازجان، کنگان و ... ) ، استان اصفهان ( شهرستان اصفهان ،  شهرضا، فولاد شهر، شاهین شهر ، زرین شهر ) ، استان یزد ، استان کرمان ، استان فارس ( شهرستان شیراز ، نورآباد ممحسنی ، جهرم و ... ) ، استان کرمانشاه ، استان کردستان ( شهرستان سنندج ) ، استان لرستان ( خرم آباد ، بروجرد ، دورود، نورآباد ، الشتر و ... ) ، استان آذربایجان شرقی و آذربایجان غربی ( شهرستان های تبریز و ارومیه ) ، استان اردبیل، استان زنجان، استان های خراسان رضوی ، خراسان جنوبی و شمالی ( شهرستان های مشهد ، بیرجند و ... ) ، استان زاهدان ( شهرستان های زاهدان ، ایرانشهر ، زابل ، سیرجان، پیرانشهر و ... )، استان البرز ( شهرستان کرج و ... ) ، استان کاشان ، استان قم ( شهرستان قم ) ، استان مازندران ( شهرستان های ساری ، بابل ، بابلسر، نوشهر ، چالوس ، محمود آباد و ... ) ، استان گیلان ( شهرستان های رشت ، بندرانزلی و ... ) ، استان ایلام ( شهرستان های ایلام و دهلران، مهران و ... )، استان همدان ( شهرستان های همدان ، تویسرکان و کبودرآهنگ ) ،استان گلستان ( شهرستان گرگان ) ،  استان خوزستان ( شهرستان اهواز ، دزفول ، ماهشهر، سربندر ، آبادان ، خرمشهر ، بهبهان ، شوشتر، شوش ، مسجدسلیمان، رامهرمز ، گتوند و ... ) ، استان چهارمحال بختیاری ( شهرکرد ) ، جزیره کیش ،  کشور عراق ( استان بصره، الاماره و نجف ) ، کشور افغانستان ( کابل و هرات ) ،  دارای دفاتر فروش و ارائه خدمات مهندسی می باشد. شما می توانید با مراجعه  یا تماس با این دفاتر ضمن مشاور از خدمات و محصولات ارائه شده بهره مند شوید.

 

 

 

 

 

 

افزودنی های روان کننده یا کاهنده های آب بتن

PLASTICIZERS OR WATER REDUCING ADMIXTUREES(WRA)

SUPER PLASTICIZERS OR HIGH REDUCING ADMIXTURES(HRWRA)

 

 

1-     مقدمه و تاریخچه

بتن جسمی مرکب از سنگدانه ها و خمیر چسباننده است. سنگدانه های بتن معمولی از نوع طبیعی معدنی یا مصنوعی معدنی است و خمیر چسباننده آن شامل آب و سیمان پرتلند یا آمیخته می باشد. در بتن سخت شده ، ویژگیهای مقاومتی ، پایایی و نفوذ پذیری از اهمیت زیادی برخوردار است. برای دستیابی به خواص مطلوب در بتن سخت شده به ناچار باید از مرحله بتن خمیری گذر کنیم و ویژگی های بتن خمیری و تازه در دستیابی به این خواص از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. کارآیی ، آب انداختن ، جداشدگی ، جمع شدگی و گیرش جزء خواص بتن تازه است که باید به آن توجه شود.

نسبت آب به سیمان علاوه بر تأثیر جدی بر خواص بتن سخت شده ، بر خواص بتن تازه اثرگذار است.

برای بهبود کیفیت بتن سخت شده ، کاهش نسبت آب به سیمان از ابتدای قرن بیستم در دستور کار ساخت بتن پایاتر و مقاومتر و با نفوذپذیری کمتر بوده و می باشد. همواره این کاهش W/C به کاهش کارآیی و روانی بتن منجر می شد و تضادی وجود داشت که حل آن در گرو تغییر روش های ساخت و اجرا بود اما تا بکارگیری مواد کاهنده آب ( روان کننده) تحول اساسی و عظیمی رخ نداد.

در دهه 50 میلادی مواد روان کننده و خواص آن در بتن شناخته و مصرف شد در حالی که قبل از آن برخی افزودنی های دیگر مانند آب بند کننده ها کاربرد جدی داشتند.

مصرف افزودنی های روان کننده تحولی عظیم را در اواخر دهه 50 و دهه 60 میلادی در صنعت بتن بوجود آورد که با بکارگیری روان کننده های ممتاز (فوق روان کننده ها) در دهه 70 میلادی به اوج رسید.

در دهه 80 میلادی روان کننده های بسیار قوی ( ابر روان کننده ها) ابداع شدند و در دهه 90 بکارگیری آن ها رایج شد و انقلابی اساسی در تکنولوژی بتن و اجرای آن حاصل گشت. قبل از کاربرد این مواد در بتن ، امکان تغییر کارآیی (روانی) بتن فقط با تغییر مقدار آب و در نتیجه نسبت آب به سیمان در بتنی با سنگدانه معین و عیار سیمان خاص متصور بود. اگر عیار سیمان ثابت نگهداشته می شد با افزایش آب کارآیی زیاد می گشت که مسلماً با افزایش نسبت آب به سیمان همراه بود و مسلماً مقاومت و دوام بتن کاهش می یافت و نفوذپذیری زیاد می شد. در صورتی که هدف ثابت ماند نسبت آب به سیمان بود باید عیار سیمان بتن را بالا می بردیم تا با افزایش آب و کارآیی بتوانیم به دوام و مقاومت نسبتاً مطلوب و دلخواه دست یابیم. در این حالت مقاومت و دوام چنین بتنی در مقایسه با بتنی با همین نسبت آب به سیمان ولی با آب و سیمان کمتر ، پایین تر به نظر می رسید که خود نوعی ضعف و محدودیت به شمار می آمد. 

به ویژه در کارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی مشکلات زیادی را شاهد بودیم زیرا تغییر نسبت آب به سیمان عملاً به تغییر و روانی بتن منجر می شد و شرایط یکسانی برای محقق بوجود نمی آمد.

2-    تأثیر W/C و عیار سیمان بر کیفیت بتن

همانگونه که در بالا عنوان شد کاهش نسبت آب به سیمان در افزایش مقاومت های بتن (فشاری،خمشی،کششی،برشی،سایشی) ، ویژگیهای مکانیکی (مدول ارتجاعی ، ضریب پواسون و...) و پایایی آن به ویژه در کاهش نفوذپذیری در برابر آب ، نمک های زیان آور و کلریدها موثر است. دوام بتن را در برابر تری و خشکی پی در پی ، یخبندان و آب شدگی پی در پی و موارد مشابه بهبود می بخشد و عامل مهمی است که همه خواص بتن را بهتر می کند.

آن چه معمولاً برای برخی از مهندسین و دست اندرکاران روشن نیست ، تأثیر عیار سیمان در کیفیت بتن است. امروزه دانشمندان عرصه بتن ، اعتقاد راسخ دارند که به ازاء نسبت آب به سیمان یکسان و ثابت معمولاً با کاهش عیار سیمان مقاومت و دوام بتن افزایش می یابد و نفوذپذیری آن کم می شود.

اگر فرض کنیم در نسبت آب به سیمان ثابت ، درصد فضای خالی در خمیر سیمان ثابت باشد بنابر این با افزایش خمیر سیمان با توجه به افزایش سیمان و آب ، حجم کل فضای خالی در بتن افزایش می یابد که به نوبه خود به افزایش نفوذپذیری و کاهش دوام منجر می شود.

خمیر سیمان در مرحله گیرش و سخت شدن دچار جمع شدگی خمیری(خودزا و تبخیر و کاهش آب ) می شود در حالی که سنگدانه حجم ثابتی را دارد بنابر این در حد فاصل خمیر سیمان و سنگدانه ها ، ترك های مویینه پدید می آید و حتی این ترك ها در خمیر سیمان نیز ایجاد می شود.هر قدر خمیر سیمان بیشتر شود و نقش پر کنندگی آن بیشتر گردد ، احتمال ایجاد ترك های مویینه بیشتر می شود. بنابر این افزایش عیار سیمان بر مقاومت و دوام، تأثیر منفی باقی می گذارد و نفوذپذیری نیز زیاد می شود. مسلماً با افزایش خمیر سیمان ، حجم سنگدانه مصرفی به عنوان قید خمیر سیمان کم می گردد. پس به دلایل فوق، افزایش عیار سیمان با W/C ثابت به کاهش کیفیت بتن منجر می شود.

این تصور که همواره با افزایش عیار سیمان شاهد افزایش مقاومت و دوام و کاهش نفوذپذیری خواهیم بود کاملاً غلط است. مسلماً اگر با فرض ثابت بودن آب ، عیار سیمان را افزایش دهیم ، با کاهش W/C روبرو خواهیم شد و افزایش در مقاومت و دوام را شاهد خواهیم بود که نتیجه کاهش W/C می باشد نه عیار سیمان. اگر با حفظ W/C بخواهیم کارآیی را زیاد نماییم ، آب و سیمان باید به همراه هم بیشتر شود که افزایش حجم خمیر سیمان را در پی دارد. بنابر این در برخی منابع تأثیر افزایش روانی را کاهش مقاومت و دوام دانسته اند که همان مفهوم فوق را با عباراتی دیگر در بر دارد.

کاهش عیار سیمان به کاهش جمع شدگی بتن منجر می شود و هم چنین کاهش خزش را نیز در پی دارد که در قطعات پیش تنیده اهمیت ویژه خواهد داشت. افزایش عیار سیمان معمولاً تردی بیشتری به بتن می دهد.

کاهش عیار سیمان معمولاً برای کنترل گرمازایی و سرعت گرمازایی بتن از ضروریات مهم به حساب می آید و یک نیاز جدی در بتن حجیم و ساخت بدنه سدهای بتنی و شالوده های بزرگ است.

 

3-    فلسفه و دلایل بکارگیری افزودنی های روان کننده(کاهنده آب )

 به طور کلی می توان گفت امروزه اکثر بتن ها در کشورهای پیشرفته با افزودنی های مختلف منجمله روان کننده ها ساخته می شود افزودنی ها طبق ASTM C125 به موادی غیر از آب ، سنگدانه ، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن اضافه می شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد. کمیته ACI 212 بیست هدف از مصرف افزودنی ها را فهرست کرده است.

از دهه 40 میلادی که مصرف افزودنی ها در بتن آغاز شد ظرف مدت 20 سال ، 275 محصول در بازار بریتانیا 340 محصول متنوع در آلمان عرضه شد. امروزه اکثر بتن های تولید شده در کشورهای پیشرفته حاوی یک یا چند مده افزودنی می باشند. در دهه 90 میلادی 88 درصد از بتن های کانادا ، 85 درصد از بتن های استرالیا و 77 درصد از بتن های ایالات متحده آمریکا دارای مواد افزودنی شیمیایی بوده اند !

سه دلیل مستقل و یک دلیل ترکیبی را می توان برای افزودنی های روان کننده (کاهنده آب) برشمرد.

 

3-1- افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملات ها

اگر این مواد را به بتن یا ملات بیفزاییم روانی و کارآیی آن ها را اضافه تر می کند بدون این که در مقادیر و نسبت سایر اجزاء بتن و ملات تغییری حاصل شود.

این امر نحول مهمی را در صنعت ساخت و ساز ، حمل و ریختن و تراکم بتن فراهم آورد ، زیرا با داشتن W/C و W آب امکان ریختن بتن روان تری را در قالب بوجود می آورد و می توانستند آن را به راحتی در قالب جایدهی کنند و متراکم نمایند. علی القاعده در این حالت نباید تغییری در مقاومت و دوام بتن و نفوذپذیری آن بوجود آید اما تجربیات آزمایشگاهی نشان داد که علیرغم ثابت بودن W/C ، مقاومت و دوام بهبود می یابد و نفوذپذیری کم می شود. علت این پدیده را می توان پراکندگی و توزیع یکنواخت تر و بهتر سیمان در بتن و ملات دانست زیرا سیمان از حالت کلوخه بودن خارج می شود و آب می تواند به نحو کاملتری اطراف دانه های سیمان را بگیرد و پخش شدگی بهتر و همگنی توزیع سیمان در بتن و ملات را شاهد خواهیم بود.

البته در این حالت به دلیل افزایش روانی باید نگران جداشدگی و آب انداختن بیشتر بتن باشیم ولی به دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن از یکدیگر عملاً رشد مقاومتی بهتری را انتظار داریم.

3-2- کاهش آب مصرفی (کاهندگی یا تقلیل آب)

اگر بخواهیم روانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرف این افزودنی ها ، مقدار آب را با توجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این مواد کاهش داد. در این حالت اگر عیار سیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمان کاهش می یابد و مسلماً مقاومت و دوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد و نفوذپذیری کاهش خواهد داشت. یک طریقه ساخت بتن های آب بند و با نفوذپذیری کم ، کاهش W/C است. این قابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام و مقاومت فراهم آمده بود.

کاهش آب انداختن و جمع شدگی از جمله مزایای کاهش W/C می باشد. در این حالت حجم خمیر سیمان نیز کمتر می شود.

3-3- کاهش عیار سیمان بتن و ملات

اگر W/C و روانی بتن و ملات را ثابت نگهداریم ، با توجه به خاصیت کاهش آب که توسط این مواد ایجاد می شود ، می توان عیار سیمان را به همان نسبت کاهش داد. با توجه به مطالبی که قبلاً مطرح گردید. علاوه بر کاهش جمع شدگی و ترک خودگی بتن و ملات در مرحله خمیری بودن ، جمع شدگی و ترک خوردگی بتن سخت شده نیز کاهش می یابد.این کاهش عیار سیمان در واقع باعث افزایش مقاومت و پایایی بتن و کاهش نفوذپذیری بتن می گردد.

علاوه بر این ممکن است کاهش عیار سیمان به عنوان یک هدف برای کاهش گرمازایی بتن باشد و یا یک هدف اقتصادی محسوب گردد. باید گفت با مصرف این مواد همواره نمی توان بتن یا ملات ارزانتری را ساخت و این هدف ممکن است با وجود قیمت های خاصی برای سیمان و افزودنی مورد نظر و میزان مصرف آن و تأثیر این مواد بر کاهش آب و در نتیجه کاهش سیمان عملی گردد. با کاهش قیمت های این مواد و افزایش قدرت تأثیر و کاهش میزان مصرف آن ها و هم چنین افزایش قیمت سیمان در سال های اخیر ، کاهش هزینه ساخت بتن با روان کننده ها در کشورهای دیگر عملی شده و در ایران نیز گاه این کاهش محقق شده و انتظار می رود در آینده به طور کامل شاهد آن باشیم.

3-4- دستیابی به مجموعه ای از اهداف

با توجه به فلسفه و دلایل مصرف افزودنی های روان کننده ( کاهنده آب) ، می توان مجموعه ای از اهداف فوق را نشانه روی کرد.

بدین ترتیب مجموعه ای از اهداف فنی و اقتصادی ممکن است حاصل گردد اما به هر حال در این حالت ، تاکید و فشار بر یک هدف وجود ندارد.

 

4-    موارد کاربرد افزودنی های کاهنده آب (روان کننده)

امروزه کاربردهای متعددی برای این مواد با قدرت کاهندگی متفاوت وجود دارد که به برخی از آن ها اشاره می شود:

4-1- ریختن بتن در قطعات نازک و پر میلگرد با ساخت بتن روان تر

4-2- بتن ریزی با لوله ترمی termie و بتن ریزی زیر آب

4-3- بتن ریزی با پمپ و لوله با ایجاد بتن روان تر و کارآتر

4-4- ایجاد نماهای بهتر با ساخت و ریختن بتن روان تر

4-5- ساخت بتن های خود تراکم یا خود تراز    Self-compacting or self-levelling con     

4-6- ساخت بتن پر مقاومت (با مقاومت زیاد)High strength con(HSC)      

4-7- ساخت بتن توانمند (با عملکرد بالا)High performance con(HPC)        

4-8- سخت بتن آب بند Water – Proofing con.                         

4-9- ساخت بتن های با دوام در برابر یخ بندان و آب شدگی

4-10- ساخت بتن های با دوام در برابر سولفاتها و سایر مواد شیمیایی

4-11- ساخت بتن های مناسب مناطق خورنده برای کاهش نفوذ یون کلر در بتن و حفظ میلگردها

4-12- ساخت بتن حجیم و بدنه سدها  Mass con.        

 4-13- ساخت قطعات پیش ساخته و پیش تنیده

4-14- ساخت بتن های حاوی دوده سلیسی

4-15- ساخت بتن ها و ملات های تعمیری و ترمیمی

4-16- پر کردن زیر صفحه کف ستون با ملات یا بتن روان

4-17- ساخت ملات های روان برای تزریق در توده سنگدانه درشت و تولید بتن با سنگدانه پیش آکنده

Pre Placed Aggregate con. Or Injected.Agg.con.                               

4-18- تزریق دوغاب و ملات به داخل درزها و حفرات سنگ و خاک و پشت قطعات بتنی تونل ها

 

5-    مواد تشکیل دهنده افزودنی های کاهنده آب و طبقه بندی و دسته بندی آن ها

افزودنی های روان کننده یا کاهنده آب را می توان از نظر نوع و ماده بکار رفته در آن ها ، قدرت روان کنندگی یا کاهندگی آب ، تک کاره بودن یا چند منظوره بودن دسته بندی و طبق بندی نمود.

5-1- طبقه بندی روان کننده ها (کاهنده آب) از نظر نام مواد تشکیل دهنده

این افزودنی ها را می توان با نام های کلی شیمیایی زیر دسته بندی و طبقه بندی کرد اما به دلیل گستردگی آن ها نمی توانیم ادعا نماییم که نام همه آن ها را ذکر کرده ایم.

5-1-1- مواد حباب زا متشکل از چربی های حیوانی یا گیاهی ، پروتئین ها ، صمغ ها و شیره های گیاهی ، پودر آلومینیوم و... .

5-1-2- اسیدهای لیگنو سولفونیت و نمک های آن ها ( لیگنوسولفونات ها)

Ligno Sulfonic Acids and their Salts (Ligno Sulfonates)                        

5-1-3- مشتقات و مواد تغییر یافته یا اصلاح شده اسیدهای لیگنوسولفونیت و نمک های آن ها

5-1-4- اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها

Hydroxylated Carboxylic Acids and Their Salts                                    

5-1-5- مشتقات و مواد تغییر یاقته یا اصلاح شده اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها

5-1-6- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده

5-1-7- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده

5-1-8- مخلوط ردیف های قبلی

5-1-9- برخی کربوهیدرات ها اپلی ساکاریدها ، اسیدهای شکر ، گلوکونات ها

5-1-10- ترکیبات پلیمری خاص مانند سلولزها- اترها، مشتقات ملامین ، مشتقات نفتالین ، سیلیکون ها ، هیدروکربورهای سولفوناته

5-1-11- برخی مواد غیر آلی مانند نمک های روی ، برات ها ، فسفات ها و کلریدها

5-1-12- آمین ها و مشتقات آن ها

5-1-13- اسیدهای پلی کربوکسیلیک اترها و مشتقات آن ها

5-1-14- برخی پلیمرها مانند آکریلات ها  Acrylates               

5-2- طبق بندی روان کننده ها (کاهنده های آب) بتن از نظر قدرت کاهندگی آب و میزان نحوه عملکرد

اصولاً این مواد بر سطح سنگدانه ها و سیمان اثر می کنند و در سطح مشترک آب و این اجزاء بتن تغییراتی ایجاد می کنند. در سطح سیمان بار منفی به وجود می آورند و ذرات یکدیگر را دفع و پراکنده می نمایند. حباب های هوا نیز از دانه ها و سیمان جدا می شوند و کارآیی افزایش می یابد اما هر چند به دلیل افزایش سطح تماس آب با ذرات پراکنده شده سیمان هیدراسیون بهتر آن ها می شود اما معمولاً ساختار خمیر سیمان هیدراته تغییر نمی کند.

قدرت افزودنی های مختلف از نظر روان کنندگی یا کاهندگی آب متفاوت است و به صورت ذیل می باشد. قدرت این مواد برحسب میزان کاهش آب مشخص می شود نه قدرت روان کردن آن ها.

5-2-1- روان کننده ها (کاهنده های آب) معمولی یا نسل اول این مواد

موادی که قدرت کاهندگی آب در آن ها حداکثر 15 درصد برای بتن روان تر و 10 تا 12 درصد بتن های نیمه شل می باشد جزء این دسته هستند.

مواد حباب زا ، اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها و مشتقات و مواد تغییر یافته آن ها ، لیگنوسولفونات ها و اسیدهای آن ها و مشتقات و مواد تغییر یافته این مواد ، هم چنین کربوهیدرات ها ، پلی ساکاریدها و اسیدهای شکر و گلوکونات ها را می توان در این دسته قرار داد. به هر حال این قدرت کاهش آب برای میزان ماده توصیه شده نباید کمتر از 5 درصد باشد.

از آن ها که این مواد در ابتدا و در دهه 50 میلادی ساخته و رایج شدند بعدها به عنوان نسل اول شناخته شدند.

این مواد معمولاً میزان مصرف کاملاً متفاومت دارند. لیگنو سولفونات ها بسیار رایج هستند و به صورت پودر قهوه ای تیره است که 40 گرم از آن ها در 60 گرم آب حل می شود. چگالی مایع بین 16/1 تا 18/1 می باشد.

5-2-2- روان کننده های ممتاز (کاهنده آب با دامنه زیاد) یا فوق روان کننده نسل اول و روان کننده نسل دوم

این ها موادی هستند که قدرت کاهندگی آب آن ها در بهترین شرایط حداکثر 25 درصد و معمولاً محدود  به 18 تا 20 درصد می باشد. به هر حال حداقل قدرت کاهش آب در آن ها برای میزان ماده توصیه شده نباید از 12 درصد کمتر باشد. این مواد در دهه 70 میلادی ساخته شدند و به کار رفتند.

مولکول های سنگین و زنجیره های طولانی پلیمری مانند فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده و فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله معروفترین و پر مصرفترین این دسته از روان کننده ها می باشند. این مواد به ترتیب به صورت پودر قهوه ای تیره و سفید هستند که 35 گرم آن ها در 65 گرم آب حل می گردد.

چگالی محلول نوع نفتالینی 17/1 تا 20/1 و نوع ملامینی 09/1 تا 12/1 می باشد.

5-2-3- ابر روان کننده ها ( فوق روان کننده های ممتاز ) یا فوق روان کننده نسل دوم و روان کننده نسل سوم

این مواد در بهترین شرایط دارای قدرت کاهندگی آب حداکثر 35 تا 40 درصد هستند و معمولاً در بتن های نیمه شل به 30 درصد محدود می شود. این مواد باید چسبندگی مناسبی را به وجود آورد.

اسیدهای پلی کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و مواد اتری ، هم چنین آکریلات ها از جمله این دسته مواد هستند. در دهه 80 میلادی به تدریج ساخته شدند و در دهه 90 میلادی مصرف آن ها رایج گردید. تولید و مصرف آن ها نتیجه جذابیت بکارگیری فوق روان کننده های نسل اول و نتایج مصرف آن ها در افزایش کارآیی ، مقاومت و دوام بتن ها بود زیرا سعی داشتند بتوانند کاهش آب بیشتری را داشته باشند.

معمولاً این مواد به شکل مایع می باشد و چگالی آن ها به صورت معمول بین 05/1 تا 07/1 است.

5-3- طبقه بندی روان کننده ها از نظر نوع عملکرد در مورد گیرش ، تسریع در کسب مقاومت یا کند کردن ، حفظ روانی و سایر خواص بتن تازه یا سخت شده

از نظر قدرت روان کنندگی و هم چنین از نظر گیرش و روند کسب مقاومت های اولیه در ASTM C494 و ASTM C1017 این مواد دسته بندی شده اند. در ASTM C494 افزودنی های روان کننده ( یا کاهنده آب) به 5 دسته تقسیم شده اند.

نوع A :  کاهنده آب معمولی (خنثی) با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب

نوع D :  کاهنده آب و دیرگیر کننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری مشخص

نوع E :  کاهنده آب و تسریع کننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و زودگیری و کسب مقاومت اولیه بیشتر 

نوع F :  کاهنده قوی آب (خنثی) با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و کسب مقاومت اولیه بیشتر

نوع G :  کاهنده قوی آب و دیر کننده با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری اما کسب مقاومت اولیه بیشتر

در این تقسیم بندی عملاً کاهنده قوی آب با خاصیت زودگیری وجود ندارد بلکه کسب مقاومت اولیه بیشتر مد نظر بوده است و محدودیت های مربوط به مقاومت و زمان گیرش اولیه و نهایی از نظر انحراف نسبت به مخلوط کنترل پیش بینی شده است در ASTM C1017 افزودنی هایی که تولید بتن روان (خود تراکم یا خود تراز) Flowing con. می نماید به دو دسته تقسیم شده اند که مسلماً جزء فوق روان کننده های قوی قرار دارند.

نوع A : روان کننده (خنثی) Plasticizer

نوع B : روان کننده دیرگیر کننده Plasticizer and Retarder  

نوع A و B حداقل افزایش حدود 90 میلی متر را باید نسبت به مخلوط کنترل ایجاد نمایند و مقاومت 3 روزه ، 7 و 28 روزه و 6 ماهه و یک ساله آن ها نسبت به مخلوط کنترل نباید از 90 درصد کمتر باشد.

نوع A نباید انحرافی بیشتر از یک ساعت زودتر یا 5/1 ساعت دیرتر در زمان گیرش به وجود آورد (گیرش اولیه و نهایی).

نوع B باید در گیرش اولیه انحرافی به میزان 1 ساعت دیرتر تا 5/3 ساعت دیرتر به وجود آورد و در گیرش نهایی باید حداکثر 5/3 ساعت تأخیر ایجاد نماید.

در هر دو مشخصات استاندارد C494 و C1017 در مورد محدودیت های مقاومت خمشی ، تغییر طول ( جمع شدگی) و افزایش طول و حداقل فاکتور دوام منظور شده است.

برخی افزودنی های روان کننده ذاتاً از کندگیری برخوردار هستند اما می توان با تغییراتی در یون فلزی نمک آن ها در این امر تغییراتی ایجاد نمود. مثلاً لیگنوسولفونات ها ذاتاً کندگیر هستند و به عنوان یکی از مواد کندگیر (دیرگیر) کننده دسته نوع B طبق ASTM C494 کاربرد وسیعی دارند. یون کلسیم به آن ها کندگیری و یون سدیم به آن ها زودگیری در مقابل کندگیری می دهد. به هر حال لیگنوسولفونات ها معمولاً نمی توانند در دسته F و G و یا نوع A و B قرار گیرند.

معمولاً فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتاً زودگیرتر از بقیه هستند اما با افزودن مواد کندگیر به آن ها در این خاصیت تغییراتی ایجاد می شود در حالی که نوع نفتالینی آن ذاتاً کندگیرتر است.

در حفظ روانی نیز این مواد با یکدیگر تفاوت دارند اما به طور کلی نمی توانند روانی را به مدت طولانی حفظ کنند. برخی حفظ روانی بسیار کم و برخی بیشتر دارند. تولید کنندگان این مواد سعی کرده اند با ایجاد تغییراتی در این مواد و یا افزودن برخی مواد به آن ها این خاصیت حفظ روانی را گسترش دهند. مثلاً با اضافه نمودن Copolymer به روان کننده های دارای پایه نفتالینی و به گروه سولفونیک و کربوکسیل روانی را در مدت بیشتری حفظ کنند (به ویژه در هوای گرم). این گونه روان کننده ها با نام Slump Retaining (نگهدارنده اسلامپ) شناخته می شوند.

وجود روان کننده هایی که یون Na (سدیم) دارند  به جای کلسیم دارو در مواردی مشکل زا است. اگر واکنش زایی سنگدانه ها با قلیایی ها را داشته باشیم افزودن اینگونه روان کننده ها موجب تشدید واکنش زایی و انبساط می شوند.

حفظ چسبندگی به ویژه برای Flowing Con. ضروری است وگرنه با افزایش شدید روانی ، شاهد جداشدگی خواهیم بود. معمولاً در این گونه بتن ها ، ریز دانه بیشتر مصرف می شود و گاه از مواد لزجت زا (VMA) استفاده می گردد.

نحوه عملکرد مواد روان کننده در بسیاری موارد تابع میزان C3A در سیمان گزارش شده است. مثلاً سیمان نوع 5 به فوق روان کننده کمتری نیاز دارد. به هر حال در سیمان با C3A کم ممکن است این مواد ،کندگیری بیشتری ایجاد نمایند.

برخی روان کننده های معمولی (نسل اول) حباب زایی دارند در حالی که نسل دوم معمولاً فاقد حباب زایی می باشند.

برای این که در عمل با افت اسلامپ مواجه نشویم برخی روان کننده ها یا فوق روان کننده ها را دیرتر به بتن می افزایند یا بخشی از آن ها را در دیگ مخلوط کن بتن ساز می ریزند و بخشی دیگر را در محل به داخل تراک میکسر اضافه نموده و خوب مخلوط می کنند تا از خاصیت روان کنندگی به مدت طولانی تری بهره برند.

به هرحال جداشدگی و آب انداختن و کندگیری و تغییر در میزان حباب هوا محتمل است. تأثیر شدید بر جمع شدگی ، خزش ، مدول E برای روان کننده ها گزارش نشده است و افت مقاومت در طول زمان مطرح نگردیده است.

با مصرف دوده سیلیسی ، روان کننده های معمولی به کار نمی آیند و لازم است از فوق روان کننده ها استفاده شود.

با افزایش بیش از حد توصیه شده روان کننده ها به مخلوط بتن معمولاً آب انداختن بیشتر ، جداشدگی و کندگیری بیشتری را شاهد خواهیم بود. مقدار مصرف افزودنی معمولاً بر حسب درصد وزنی سیمان داده می شود اما برای مواد مایع گاه حجم آن را به ازاء 100 کیلو سیمان مطرح می کنند.                                   

 

 

بتن جسمی مرکب از سنگدانه ها و خمیر چسباننده است. سنگدانه های بتن معمولی از نوع طبیعی معدنی یا مصنوعی معدنی است و خمیر چسباننده آن شامل آب و سیمان پرتلند یا آمیخته می باشد. در بتن سخت شده ، ویژگیهای مقاومتی ، پایایی و نفوذ پذیری از اهمیت زیادی برخوردار است. برای دستیابی به خواص مطلوب در بتن سخت شده به ناچار باید از مرحله بتن خمیری گذر کنیم و ویژگی های بتن خمیری و تازه در دستیابی به این خواص از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. کارآیی ، آب انداختن ، جداشدگی ، جمع شدگی و گیرش جزء خواص بتن تازه است که باید به آن توجه شود.

نسبت آب به سیمان علاوه بر تأثیر جدی بر خواص بتن سخت شده ، بر خواص بتن تازه اثرگذار است.

برای بهبود کیفیت بتن سخت شده ، کاهش نسبت آب به سیمان از ابتدای قرن بیستم در دستور کار ساخت بتن پایاتر و مقاومتر و با نفوذپذیری کمتر بوده و می باشد. همواره این کاهش W/C به کاهش کارآیی و روانی بتن منجر می شد و تضادی وجود داشت که حل آن در گرو تغییر روش های ساخت و اجرا بود اما تا بکارگیری مواد کاهنده آب ( روان کننده) تحول اساسی و عظیمی رخ نداد.

در دهه 50 میلادی مواد روان کننده و خواص آن در بتن شناخته و مصرف شد در حالی که قبل از آن برخی افزودنی های دیگر مانند آب بند کننده ها کاربرد جدی داشتند.

مصرف افزودنی های روان کننده تحولی عظیم را در اواخر دهه 50 و دهه 60 میلادی در صنعت بتن بوجود آورد که با بکارگیری روان کننده های ممتاز (فوق روان کننده ها) در دهه 70 میلادی به اوج رسید.

در دهه 80 میلادی روان کننده های بسیار قوی ( ابر روان کننده ها) ابداع شدند و در دهه 90 بکارگیری آن ها رایج شد و انقلابی اساسی در تکنولوژی بتن و اجرای آن حاصل گشت. قبل از کاربرد این مواد در بتن ، امکان تغییر کارآیی (روانی) بتن فقط با تغییر مقدار آب و در نتیجه نسبت آب به سیمان در بتنی با سنگدانه معین و عیار سیمان خاص متصور بود. اگر عیار سیمان ثابت نگهداشته می شد با افزایش آب کارآیی زیاد می گشت که مسلماً با افزایش نسبت آب به سیمان همراه بود و مسلماً مقاومت و دوام بتن کاهش می یافت و نفوذپذیری زیاد می شد. در صورتی که هدف ثابت ماند نسبت آب به سیمان بود باید عیار سیمان بتن را بالا می بردیم تا با افزایش آب و کارآیی بتوانیم به دوام و مقاومت نسبتاً مطلوب و دلخواه دست یابیم. در این حالت مقاومت و دوام چنین بتنی در مقایسه با بتنی با همین نسبت آب به سیمان ولی با آب و سیمان کمتر ، پایین تر به نظر می رسید که خود نوعی ضعف و محدودیت به شمار می آمد. 

به ویژه در کارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی مشکلات زیادی را شاهد بودیم زیرا تغییر نسبت آب به سیمان عملاً به تغییر و روانی بتن منجر می شد و شرایط یکسانی برای محقق بوجود نمی آمد.

6-    تأثیر W/C و عیار سیمان بر کیفیت بتن

همانگونه که در بالا عنوان شد کاهش نسبت آب به سیمان در افزایش مقاومت های بتن (فشاری،خمشی،کششی،برشی،سایشی) ، ویژگیهای مکانیکی (مدول ارتجاعی ، ضریب پواسون و...) و پایایی آن به ویژه در کاهش نفوذپذیری در برابر آب ، نمک های زیان آور و کلریدها موثر است. دوام بتن را در برابر تری و خشکی پی در پی ، یخبندان و آب شدگی پی در پی و موارد مشابه بهبود می بخشد و عامل مهمی است که همه خواص بتن را بهتر می کند.

آن چه معمولاً برای برخی از مهندسین و دست اندرکاران روشن نیست ، تأثیر عیار سیمان در کیفیت بتن است. امروزه دانشمندان عرصه بتن ، اعتقاد راسخ دارند که به ازاء نسبت آب به سیمان یکسان و ثابت معمولاً با کاهش عیار سیمان مقاومت و دوام بتن افزایش می یابد و نفوذپذیری آن کم می شود.

اگر فرض کنیم در نسبت آب به سیمان ثابت ، درصد فضای خالی در خمیر سیمان ثابت باشد بنابر این با افزایش خمیر سیمان با توجه به افزایش سیمان و آب ، حجم کل فضای خالی در بتن افزایش می یابد که به نوبه خود به افزایش نفوذپذیری و کاهش دوام منجر می شود.

خمیر سیمان در مرحله گیرش و سخت شدن دچار جمع شدگی خمیری(خودزا و تبخیر و کاهش آب ) می شود در حالی که سنگدانه حجم ثابتی را دارد بنابر این در حد فاصل خمیر سیمان و سنگدانه ها ، ترك های مویینه پدید می آید و حتی این ترك ها در خمیر سیمان نیز ایجاد می شود.هر قدر خمیر سیمان بیشتر شود و نقش پر کنندگی آن بیشتر گردد ، احتمال ایجاد ترك های مویینه بیشتر می شود. بنابر این افزایش عیار سیمان بر مقاومت و دوام، تأثیر منفی باقی می گذارد و نفوذپذیری نیز زیاد می شود. مسلماً با افزایش خمیر سیمان ، حجم سنگدانه مصرفی به عنوان قید خمیر سیمان کم می گردد. پس به دلایل فوق، افزایش عیار سیمان با W/C ثابت به کاهش کیفیت بتن منجر می شود.

این تصور که همواره با افزایش عیار سیمان شاهد افزایش مقاومت و دوام و کاهش نفوذپذیری خواهیم بود کاملاً غلط است. مسلماً اگر با فرض ثابت بودن آب ، عیار سیمان را افزایش دهیم ، با کاهش W/C روبرو خواهیم شد و افزایش در مقاومت و دوام را شاهد خواهیم بود که نتیجه کاهش W/C می باشد نه عیار سیمان. اگر با حفظ W/C بخواهیم کارآیی را زیاد نماییم ، آب و سیمان باید به همراه هم بیشتر شود که افزایش حجم خمیر سیمان را در پی دارد. بنابر این در برخی منابع تأثیر افزایش روانی را کاهش مقاومت و دوام دانسته اند که همان مفهوم فوق را با عباراتی دیگر در بر دارد.

کاهش عیار سیمان به کاهش جمع شدگی بتن منجر می شود و هم چنین کاهش خزش را نیز در پی دارد که در قطعات پیش تنیده اهمیت ویژه خواهد داشت. افزایش عیار سیمان معمولاً تردی بیشتری به بتن می دهد.

کاهش عیار سیمان معمولاً برای کنترل گرمازایی و سرعت گرمازایی بتن از ضروریات مهم به حساب می آید و یک نیاز جدی در بتن حجیم و ساخت بدنه سدهای بتنی و شالوده های بزرگ است.

 

7-    فلسفه و دلایل بکارگیری افزودنی های روانساز بتن (کاهنده آب )

 به طور کلی می توان گفت امروزه اکثر بتن ها در کشورهای پیشرفته با افزودنی های مختلف منجمله روان کننده ها ساخته می شود افزودنی ها طبق ASTM C125 به موادی غیر از آب ، سنگدانه ، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن اضافه می شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد. کمیته ACI 212 بیست هدف از مصرف افزودنی ها را فهرست کرده است.

از دهه 40 میلادی که مصرف افزودنی ها در بتن آغاز شد ظرف مدت 20 سال ، 275 محصول در بازار بریتانیا 340 محصول متنوع در آلمان عرضه شد. امروزه اکثر بتن های تولید شده در کشورهای پیشرفته حاوی یک یا چند مده افزودنی می باشند. در دهه 90 میلادی 88 درصد از بتن های کانادا ، 85 درصد از بتن های استرالیا و 77 درصد از بتن های ایالات متحده آمریکا دارای مواد افزودنی شیمیایی بوده اند !

سه دلیل مستقل و یک دلیل ترکیبی را می توان برای افزودنی های روان کننده (کاهنده آب) برشمرد.

 

3-1- افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملات ها

اگر این مواد را به بتن یا ملات بیفزاییم روانی و کارآیی آن ها را اضافه تر می کند بدون این که در مقادیر و نسبت سایر اجزاء بتن و ملات تغییری حاصل شود.

این امر نحول مهمی را در صنعت ساخت و ساز ، حمل و ریختن و تراکم بتن فراهم آورد ، زیرا با داشتن W/C و W آب امکان ریختن بتن روان تری را در قالب بوجود می آورد و می توانستند آن را به راحتی در قالب جایدهی کنند و متراکم نمایند. علی القاعده در این حالت نباید تغییری در مقاومت و دوام بتن و نفوذپذیری آن بوجود آید اما تجربیات آزمایشگاهی نشان داد که علیرغم ثابت بودن W/C ، مقاومت و دوام بهبود می یابد و نفوذپذیری کم می شود. علت این پدیده را می توان پراکندگی و توزیع یکنواخت تر و بهتر سیمان در بتن و ملات دانست زیرا سیمان از حالت کلوخه بودن خارج می شود و آب می تواند به نحو کاملتری اطراف دانه های سیمان را بگیرد و پخش شدگی بهتر و همگنی توزیع سیمان در بتن و ملات را شاهد خواهیم بود.

البته در این حالت به دلیل افزایش روانی باید نگران جداشدگی و آب انداختن بیشتر بتن باشیم ولی به دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن از یکدیگر عملاً رشد مقاومتی بهتری را انتظار داریم.

3-2- کاهش آب مصرفی (کاهندگی یا تقلیل آب)

اگر بخواهیم روانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرف این افزودنی ها ، مقدار آب را با توجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این مواد کاهش داد. در این حالت اگر عیار سیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمان کاهش می یابد و مسلماً مقاومت و دوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد و نفوذپذیری کاهش خواهد داشت. یک طریقه ساخت بتن های آب بند و با نفوذپذیری کم ، کاهش W/C است. این قابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام و مقاومت فراهم آمده بود.

کاهش آب انداختن و جمع شدگی از جمله مزایای کاهش W/C می باشد. در این حالت حجم خمیر سیمان نیز کمتر می شود.

3-3- کاهش عیار سیمان بتن و ملات

اگر W/C و روانی بتن و ملات را ثابت نگهداریم ، با توجه به خاصیت کاهش آب که توسط این مواد ایجاد می شود ، می توان عیار سیمان را به همان نسبت کاهش داد. با توجه به مطالبی که قبلاً مطرح گردید. علاوه بر کاهش جمع شدگی و ترک خودگی بتن و ملات در مرحله خمیری بودن ، جمع شدگی و ترک خوردگی بتن سخت شده نیز کاهش می یابد.این کاهش عیار سیمان در واقع باعث افزایش مقاومت و پایایی بتن و کاهش نفوذپذیری بتن می گردد.

علاوه بر این ممکن است کاهش عیار سیمان به عنوان یک هدف برای کاهش گرمازایی بتن باشد و یا یک هدف اقتصادی محسوب گردد. باید گفت با مصرف این مواد همواره نمی توان بتن یا ملات ارزانتری را ساخت و این هدف ممکن است با وجود قیمت های خاصی برای سیمان و افزودنی مورد نظر و میزان مصرف آن و تأثیر این مواد بر کاهش آب و در نتیجه کاهش سیمان عملی گردد. با کاهش قیمت های این مواد و افزایش قدرت تأثیر و کاهش میزان مصرف آن ها و هم چنین افزایش قیمت سیمان در سال های اخیر ، کاهش هزینه ساخت بتن با روان کننده ها در کشورهای دیگر عملی شده و در ایران نیز گاه این کاهش محقق شده و انتظار می رود در آینده به طور کامل شاهد آن باشیم.

3-4- دستیابی به مجموعه ای از اهداف

با توجه به فلسفه و دلایل مصرف افزودنی های روان کننده ( کاهنده آب) ، می توان مجموعه ای از اهداف فوق را نشانه روی کرد.

بدین ترتیب مجموعه ای از اهداف فنی و اقتصادی ممکن است حاصل گردد اما به هر حال در این حالت ، تاکید و فشار بر یک هدف وجود ندارد.

 

8-    موارد کاربرد افزودنی های کاهنده آب (فوق روانساز یا سوپر روانساز بتن)

امروزه کاربردهای متعددی برای این مواد با قدرت کاهندگی متفاوت وجود دارد که به برخی از آن ها اشاره می شود:

4-1- ریختن بتن در قطعات نازک و پر میلگرد با ساخت بتن روان تر

4-2- بتن ریزی با لوله ترمی termie و بتن ریزی زیر آب

4-3- بتن ریزی با پمپ و لوله با ایجاد بتن روان تر و کارآتر

4-4- ایجاد نماهای بهتر با ساخت و ریختن بتن روان تر

4-5- ساخت بتن های خود تراکم یا خود تراز    Self-compacting or self-levelling con     

4-6- ساخت بتن پر مقاومت (با مقاومت زیاد)High strength con(HSC)      

4-7- ساخت بتن توانمند (با عملکرد بالا)High performance con(HPC)        

4-8- سخت بتن آب بند Water – Proofing con.                         

4-9- ساخت بتن های با دوام در برابر یخ بندان و آب شدگی

4-10- ساخت بتن های با دوام در برابر سولفاتها و سایر مواد شیمیایی

4-11- ساخت بتن های مناسب مناطق خورنده برای کاهش نفوذ یون کلر در بتن و حفظ میلگردها

4-12- ساخت بتن حجیم و بدنه سدها  Mass con.        

 4-13- ساخت قطعات پیش ساخته و پیش تنیده

4-14- ساخت بتن های حاوی دوده سلیسی

4-15- ساخت بتن ها و ملات های تعمیری و ترمیمی

4-16- پر کردن زیر صفحه کف ستون با ملات یا بتن روان

4-17- ساخت ملات های روان برای تزریق در توده سنگدانه درشت و تولید بتن با سنگدانه پیش آکنده

Pre Placed Aggregate con. Or Injected.Agg.con.                               

4-18- تزریق دوغاب و ملات به داخل درزها و حفرات سنگ و خاک و پشت قطعات بتنی تونل ها

 

9-    مواد تشکیل دهنده افزودنی های کاهنده آب و طبقه بندی و دسته بندی آن ها

افزودنی های روان کننده یا کاهنده آب را می توان از نظر نوع و ماده بکار رفته در آن ها ، قدرت روان کنندگی یا کاهندگی آب ، تک کاره بودن یا چند منظوره بودن دسته بندی و طبق بندی نمود.

5-1- طبقه بندی روان کننده ها (کاهنده آب) از نظر نام مواد تشکیل دهنده

این افزودنی ها را می توان با نام های کلی شیمیایی زیر دسته بندی و طبقه بندی کرد اما به دلیل گستردگی آن ها نمی توانیم ادعا نماییم که نام همه آن ها را ذکر کرده ایم.

5-1-1- مواد حباب زا متشکل از چربی های حیوانی یا گیاهی ، پروتئین ها ، صمغ ها و شیره های گیاهی ، پودر آلومینیوم و... .

5-1-2- اسیدهای لیگنو سولفونیت و نمک های آن ها ( لیگنوسولفونات ها)

Ligno Sulfonic Acids and their Salts (Ligno Sulfonates)                        

5-1-3- مشتقات و مواد تغییر یافته یا اصلاح شده اسیدهای لیگنوسولفونیت و نمک های آن ها

5-1-4- اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها

Hydroxylated Carboxylic Acids and Their Salts                                    

5-1-5- مشتقات و مواد تغییر یاقته یا اصلاح شده اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها

5-1-6- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده

5-1-7- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده

5-1-8- مخلوط ردیف های قبلی

5-1-9- برخی کربوهیدرات ها اپلی ساکاریدها ، اسیدهای شکر ، گلوکونات ها

5-1-10- ترکیبات پلیمری خاص مانند سلولزها- اترها، مشتقات ملامین ، مشتقات نفتالین ، سیلیکون ها ، هیدروکربورهای سولفوناته

5-1-11- برخی مواد غیر آلی مانند نمک های روی ، برات ها ، فسفات ها و کلریدها

5-1-12- آمین ها و مشتقات آن ها

5-1-13- اسیدهای پلی کربوکسیلیک اترها و مشتقات آن ها

5-1-14- برخی پلیمرها مانند آکریلات ها  Acrylates               

5-2- طبق بندی روان کننده ها (کاهنده های آب) بتن از نظر قدرت کاهندگی آب و میزان نحوه عملکرد

اصولاً این مواد بر سطح سنگدانه ها و سیمان اثر می کنند و در سطح مشترک آب و این اجزاء بتن تغییراتی ایجاد می کنند. در سطح سیمان بار منفی به وجود می آورند و ذرات یکدیگر را دفع و پراکنده می نمایند. حباب های هوا نیز از دانه ها و سیمان جدا می شوند و کارآیی افزایش می یابد اما هر چند به دلیل افزایش سطح تماس آب با ذرات پراکنده شده سیمان هیدراسیون بهتر آن ها می شود اما معمولاً ساختار خمیر سیمان هیدراته تغییر نمی کند.

قدرت افزودنی های مختلف از نظر روان کنندگی یا کاهندگی آب متفاوت است و به صورت ذیل می باشد. قدرت این مواد برحسب میزان کاهش آب مشخص می شود نه قدرت روان کردن آن ها.

5-2-1- روانساز ها (کاهنده های آب) معمولی یا نسل اول این مواد

موادی که قدرت کاهندگی آب در آن ها حداکثر 15 درصد برای بتن روان تر و 10 تا 12 درصد بتن های نیمه شل می باشد جزء این دسته هستند.

مواد حباب زا ، اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها و مشتقات و مواد تغییر یافته آن ها ، لیگنوسولفونات ها و اسیدهای آن ها و مشتقات و مواد تغییر یافته این مواد ، هم چنین کربوهیدرات ها ، پلی ساکاریدها و اسیدهای شکر و گلوکونات ها را می توان در این دسته قرار داد. به هر حال این قدرت کاهش آب برای میزان ماده توصیه شده نباید کمتر از 5 درصد باشد.

از آن ها که این مواد در ابتدا و در دهه 50 میلادی ساخته و رایج شدند بعدها به عنوان نسل اول شناخته شدند.

این مواد معمولاً میزان مصرف کاملاً متفاومت دارند. لیگنو سولفونات ها بسیار رایج هستند و به صورت پودر قهوه ای تیره است که 40 گرم از آن ها در 60 گرم آب حل می شود. چگالی مایع بین 16/1 تا 18/1 می باشد.

5-2-2- سوپر روانساز های ممتاز بتن (کاهنده آب با دامنه زیاد) یا فوق روان کننده نسل اول و روان کننده نسل دوم

این ها موادی هستند که قدرت کاهندگی آب آن ها در بهترین شرایط حداکثر 25 درصد و معمولاً محدود  به 18 تا 20 درصد می باشد. به هر حال حداقل قدرت کاهش آب در آن ها برای میزان ماده توصیه شده نباید از 12 درصد کمتر باشد. این مواد در دهه 70 میلادی ساخته شدند و به کار رفتند.

مولکول های سنگین و زنجیره های طولانی پلیمری مانند فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده و فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله معروفترین و پر مصرفترین این دسته از روان کننده ها می باشند. این مواد به ترتیب به صورت پودر قهوه ای تیره و سفید هستند که 35 گرم آن ها در 65 گرم آب حل می گردد.

چگالی محلول نوع نفتالینی 17/1 تا 20/1 و نوع ملامینی 09/1 تا 12/1 می باشد.

5-2-3- ابر روان کننده ها ( فوق روان کننده های ممتاز ) یا فوق روان کننده نسل دوم و روان کننده نسل سوم

این مواد در بهترین شرایط دارای قدرت کاهندگی آب حداکثر 35 تا 40 درصد هستند و معمولاً در بتن های نیمه شل به 30 درصد محدود می شود. این مواد باید چسبندگی مناسبی را به وجود آورد.

اسیدهای پلی کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و مواد اتری ، هم چنین آکریلات ها از جمله این دسته مواد هستند. در دهه 80 میلادی به تدریج ساخته شدند و در دهه 90 میلادی مصرف آن ها رایج گردید. تولید و مصرف آن ها نتیجه جذابیت بکارگیری فوق روان کننده های نسل اول و نتایج مصرف آن ها در افزایش کارآیی ، مقاومت و دوام بتن ها بود زیرا سعی داشتند بتوانند کاهش آب بیشتری را داشته باشند.

معمولاً این مواد به شکل مایع می باشد و چگالی آن ها به صورت معمول بین 05/1 تا 07/1 است.

5-3- طبقه بندی روان کننده ها از نظر نوع عملکرد در مورد گیرش ، تسریع در کسب مقاومت یا کند کردن ، حفظ روانی و سایر خواص بتن تازه یا سخت شده

از نظر قدرت روان کنندگی و هم چنین از نظر گیرش و روند کسب مقاومت های اولیه در ASTM C494 و ASTM C1017 این مواد دسته بندی شده اند. در ASTM C494 افزودنی های روان کننده ( یا کاهنده آب) به 5 دسته تقسیم شده اند.

نوع A :  کاهنده آب معمولی (خنثی) با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب

نوع D :  کاهنده آب و دیرگیر کننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری مشخص

نوع E :  کاهنده آب و تسریع کننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و زودگیری و کسب مقاومت اولیه بیشتر 

نوع F :  کاهنده قوی آب (خنثی) با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و کسب مقاومت اولیه بیشتر

نوع G :  کاهنده قوی آب و دیر کننده با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری اما کسب مقاومت اولیه بیشتر

در این تقسیم بندی عملاً کاهنده قوی آب با خاصیت زودگیری وجود ندارد بلکه کسب مقاومت اولیه بیشتر مد نظر بوده است و محدودیت های مربوط به مقاومت و زمان گیرش اولیه و نهایی از نظر انحراف نسبت به مخلوط کنترل پیش بینی شده است در ASTM C1017 افزودنی هایی که تولید بتن روان (خود تراکم یا خود تراز) Flowing con. می نماید به دو دسته تقسیم شده اند که مسلماً جزء فوق روان کننده های قوی قرار دارند.

نوع A : روان کننده (خنثی) Plasticizer

نوع B : روان کننده دیرگیر کننده Plasticizer and Retarder  

نوع A و B حداقل افزایش حدود 90 میلی متر را باید نسبت به مخلوط کنترل ایجاد نمایند و مقاومت 3 روزه ، 7 و 28 روزه و 6 ماهه و یک ساله آن ها نسبت به مخلوط کنترل نباید از 90 درصد کمتر باشد.

نوع A نباید انحرافی بیشتر از یک ساعت زودتر یا 5/1 ساعت دیرتر در زمان گیرش به وجود آورد (گیرش اولیه و نهایی).

نوع B باید در گیرش اولیه انحرافی به میزان 1 ساعت دیرتر تا 5/3 ساعت دیرتر به وجود آورد و در گیرش نهایی باید حداکثر 5/3 ساعت تأخیر ایجاد نماید.

در هر دو مشخصات استاندارد C494 و C1017 در مورد محدودیت های مقاومت خمشی ، تغییر طول ( جمع شدگی) و افزایش طول و حداقل فاکتور دوام منظور شده است.

برخی افزودنی های روان کننده ذاتاً از کندگیری برخوردار هستند اما می توان با تغییراتی در یون فلزی نمک آن ها در این امر تغییراتی ایجاد نمود. مثلاً لیگنوسولفونات ها ذاتاً کندگیر هستند و به عنوان یکی از مواد کندگیر (دیرگیر) کننده دسته نوع B طبق ASTM C494 کاربرد وسیعی دارند. یون کلسیم به آن ها کندگیری و یون سدیم به آن ها زودگیری در مقابل کندگیری می دهد. به هر حال لیگنوسولفونات ها معمولاً نمی توانند در دسته F و G و یا نوع A و B قرار گیرند.

معمولاً فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتاً زودگیرتر از بقیه هستند اما با افزودن مواد کندگیر به آن ها در این خاصیت تغییراتی ایجاد می شود در حالی که نوع نفتالینی آن ذاتاً کندگیرتر است.

در حفظ روانی نیز این مواد با یکدیگر تفاوت دارند اما به طور کلی نمی توانند روانی را به مدت طولانی حفظ کنند. برخی حفظ روانی بسیار کم و برخی بیشتر دارند. تولید کنندگان این مواد سعی کرده اند با ایجاد تغییراتی در این مواد و یا افزودن برخی مواد به آن ها این خاصیت حفظ روانی را گسترش دهند. مثلاً با اضافه نمودن Copolymer به روان کننده های دارای پایه نفتالینی و به گروه سولفونیک و کربوکسیل روانی را در مدت بیشتری حفظ کنند (به ویژه در هوای گرم). این گونه روان کننده ها با نام Slump Retaining (نگهدارنده اسلامپ) شناخته می شوند.

وجود روان کننده هایی که یون Na (سدیم) دارند  به جای کلسیم دارو در مواردی مشکل زا است. اگر واکنش زایی سنگدانه ها با قلیایی ها را داشته باشیم افزودن اینگونه روان کننده ها موجب تشدید واکنش زایی و انبساط می شوند.

حفظ چسبندگی به ویژه برای Flowing Con. ضروری است وگرنه با افزایش شدید روانی ، شاهد جداشدگی خواهیم بود. معمولاً در این گونه بتن ها ، ریز دانه بیشتر مصرف می شود و گاه از مواد لزجت زا (VMA) استفاده می گردد.

نحوه عملکرد مواد روان کننده در بسیاری موارد تابع میزان C3A در سیمان گزارش شده است. مثلاً سیمان نوع 5 به فوق روان کننده کمتری نیاز دارد. به هر حال در سیمان با C3A کم ممکن است این مواد ،کندگیری بیشتری ایجاد نمایند.

برخی روان کننده های معمولی (نسل اول) حباب زایی دارند در حالی که نسل دوم معمولاً فاقد حباب زایی می باشند.

برای این که در عمل با افت اسلامپ مواجه نشویم برخی روان کننده ها یا فوق روان کننده ها را دیرتر به بتن می افزایند یا بخشی از آن ها را در دیگ مخلوط کن بتن ساز می ریزند و بخشی دیگر را در محل به داخل تراک میکسر اضافه نموده و خوب مخلوط می کنند تا از خاصیت روان کنندگی به مدت طولانی تری بهره برند.

به هرحال جداشدگی و آب انداختن و کندگیری و تغییر در میزان حباب هوا محتمل است. تأثیر شدید بر جمع شدگی ، خزش ، مدول E برای روان کننده ها گزارش نشده است و افت مقاومت در طول زمان مطرح نگردیده است.

با مصرف دوده سیلیسی ، روان کننده های معمولی به کار نمی آیند و لازم است از فوق روان کننده ها استفاده شود.

با افزایش بیش از حد توصیه شده روان کننده ها به مخلوط بتن معمولاً آب انداختن بیشتر ، جداشدگی و کندگیری بیشتری را شاهد خواهیم بود. مقدار مصرف افزودنی معمولاً بر حسب درصد وزنی سیمان داده می شود اما برای مواد مایع گاه حجم آن را به ازاء 100 کیلو سیمان مطرح می کنند.      

 

 

سيمان براي آبگيري[1] كامل خود به 23 تا 27 درصد وزني آب نياز دارد[1]. آب مصرفي اضافي در مخلوط بتن صرف ايجاد رواني و كارآيي مي‌شود. محبوس شدن آب اضافي در بتن منجر به پيدايش حفره‌ها و حباب‌هاي بزرگ در بتن سخت شده مي‌شود و كاهش مقاومت‌هاي مكانيكي و پايايي (دوام) بتن را به همراه دارد. از سوي ديگر، توليد و به كارگيري بتن با حداقل آب، باعث افزايش مشكلات و هزينه‌هاي اجرايي مي گردد.

 راهكار رايج‌‌، اقتصادي‌ و آسان براي حل اين معضلات، استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب است كه از دهه 1930 ميلادي به كار گرفته شده‌اند.

واژه هاي كليدي : افزودني ، روان كننده، فراوان كننده، فوق روان كننده، كاهنده آب

2-1 تعريف

افزودني‌هاي كاهنده آب[2] مواد آلي و يا تركيبي از مواد آلي و معدني هستند كه براي افزايش رواني بتن در مقدار آب معين، يا كاهش مقدار آب مصرفي با حفظ رواني، و يا هر دو به كار مي‌روند.

برخي از اين افزودني‌ها ممكن است داراي تاثيرات جانبي كُندگيري، زودگيري، زود سخت‌كنندگي يا هوازايي در بتن باشند كه در هنگام مصرف بايستي در نظر گرفته شوند. تركيبات و فرآيندهاي مختلفي براي توليد كاهنده‌هاي آب به كار مي‌روند كه مي‌توانند منجر به خواص جانبي گوناگون ‌شوند. با اصلاح ساختار برخي از افزودني‌هاي كاهنده آب كه داراي اثر كندگيري هستند، مي‌توان آنها را به كاهنده‌هاي آب خنثي يا حتي زودگير تبديل كرد يا اثر هوازايي آنها را به غير هوازايي و در مواردي حتي هوازدايي (كاهش مقدار هوا) تغيير داد.

2-2 دسته‌بندي

افزودني‌هاي كاهنده آب به سه گروه اصلي و هر گروه نيز بسته به خواص جانبي خود به دسته‌هاي ديگري تقسيم مي‌شوند.

2-2-1 روان‌كننده‌ها

روان‌کننده‌ها[3] كه نخستين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و كاربرد آنها از دهه 1930 ميلادي آغاز شده است[2]، بسته به خواص جانبي خود و بر اساس استاندارد ASTM C494 به دسته‌هاي زير تقسيم مي‌شوند:

  • روان‌كننده (كاهنده آب) معمولي (Type A)
  • روان‌كننده (كاهنده آب) كندگير (Type D)
  • روان‌كننده (كاهنده آب) زودگير (Type E)

روان‌كننده‌ها در بسياري از پروژه‌هاي كوچك و بزرگ و به ويژه در بتن‌هاي حجيم مانند بدنه سدها و توليد قطعات بزرگ بتني به كار مي‌روند و مي‌توان آنها را پرمصرف‌ترين كاهنده‌هاي آب به شمار آورد. اين افزودني‌ها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 5 تا 12 درصد كاهش مي‌دهند و در مقادير زياد مصرف ممكن است تاثيرات جانبي همچون كندگيري بيش از اندازه يا هوازايي داشته باشند. به همين دليل دامنه مقدار مصرف آنها محدود است. اين افزودني‌ها با نام‌هاي پلاستي‌سايزر، كاهنده آب يا روان‌كننده بتن عرضه و مصرف مي‌شوند.

 2-2-2 فوق ‌روان‌كننده‌ها

فوق‌روان‌کننده‌‌ها[4] كه دومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته‌اند با عنوان بساكاهنده‌هاي آب[5] شناخته مي‌شوند. فوق‌روان‌كننده‌ها بر اساس استانداردهاي ASTM C494 & C1017  به دو دسته زير تقسيم مي‌شوند: 

  • فوق روان‌كننده معمولي (ASTM C494: Type F)[6]
  • فوق روان‌كننده كندگير (ASTM C494: Type G)[7]     

اين افزودني‌ها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 12 تا 25 درصد كاهش مي‌دهند و نسبت به روان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند ولي برخي از آنها در مقادير مصرف بيش از اندازه[8] موجب كندگيري يا هوازايي مي‌شوند. عموما فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرف خيلي كم، رواني كمتري نسبت به روان‌كننده‌ها (در مقدار مصرف يكسان) ايجاد مي‌كنند.

نكته 2-1 به دليل اثرات نامطلوب مصرف بيش از اندازه روان‌كننده‌ها، نمي‌توان آنها را در مقادير زياد به جاي فوق روان‌كننده‌ها به كار برد.

نكته 2-2 در مقادير مصرف بيش از اندازه فوق روان‌كننده‌ها در مخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندي نامناسب، ممكن است جداشدگي و آب‌انداختگي افزايش يابد.

2-2-3 فراروان‌كننده‌ها (Ultra high range water reducers)

اين افزودني‌ها كه سومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند از دهه‌ي 1990 ميلادي مورد استفاده قرار گرفته‌اند و با نام‌هاي فوق روان‌كننده توانمند[9] يا ابرروان‌كننده نيز شناخته مي‌شوند. هرچند اين افزودني‌ها ويژگي‌هاي منحصر به فردي نسبت به فوق روان‌كننده‌ها دارند ولي در حال حاضر در همان دسته‌بندي فوق ‌روان‌كننده‌ها يعني ASTM C494: Type F & G و ASTM C1017: Type I & II جاي مي‌گيرند.

اين افزودني‌ها مقدار آب اختلاط بتن را بيش از 25 درصد كاهش مي‌دهند. اين دسته از افزودني‌ها نسبت به روان‌كننده‌ها و فوق روان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند. عموما فراروان‌كننده‌ها در مقادير مصرف كم، تاثير روان‌كنندگي بيشتري نسبت به فوق روان‌كننده‌ها (در مقدار مصرف يكسان) دارند. ويژگي‌هاي منحصر به فرد اين افزودني‌ها از جمله توليد بتن‌هاي توانمند، خودتراز، خودمتراكم و با مقاومت‌هاي خيلي زودرس و خيلي زياد از يك سو و صرفه‌جويي در انرژي مصرفي، كاهش هزينه‌هاي اجرايي و سازگاري زيست‌محيطي از سوي ديگر، باعث گسترش روز افزون كاربرد آنها در كشورهاي مختلف جهان شده است.

نكته 2-3 فرآيند توليد اين افزودني‌ها اين امكان را فراهم مي‌آورد كه بر اساس نياز هر صنعت يا مشخصات فني و شرايط اجرايي هر پروژه، فراروان‌كننده‌ايي سازگار و مناسب توليد كرد.

نكته 2-4 مراكز تحقيقاتي جهان، شركت‌هاي توليدكننده افزودني‌هاي بتن و سازمان‌هاي مرتبط با صنعت ساخت و ساز همواره در جستجوي يافتن مواد شيميايي جديد با كارآيي و تاثير بهتر بر عملكرد مخلوط‌هاي بتني هستند و احتمال پيدايش و عرضه محصولات جديد همچنان وجود دارد.

نكته 2-5 با توجه به خاصيت پخش‌كنندگي بسيار زياد فراروان‌كننده، تاثير آن بر احتمال جداشدگي و آب‌انداختگي در مخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندي نامناسب به مراتب بيشتر از ساير كاهنده‌هاي آب است.

2-3 مكانيزم عملكرد كاهنده‌هاي آب

كاهنده‌هاي آب از نوع افزودني‌هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثيري مستقيمي بر فرآيند آبگيري سيمان ندارند. بخش اصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب، عوامل اثركننده بر سطح هستند. عوامل اثركننده بر سطح[10] موادي هستند كه در سطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز مي‌شوند و نيروهاي فيزيكي شيميايي موثر بر اين سطح را تغيير مي‌دهند. در مخلوطي كه از مواد كاهنده آب استفاده نشود، ذرات سيمان به يكديگر مي‌چسبند و لخته مي‌شوند. مكانيزم كلي عملكرد اين افزودني‌ها، كاهش نيروهاي جاذبه بين ذرات و كمك به جدايش و بهبود پخش‌شوندگي دانه‌هاي سيمان از يكديگر است. اين مكانيزم علاوه بر فراهم كردن حركت آزادانه ذرات سيمان به دليل جدايش آنها از يكديگر، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند.

روان‌كننده‌ها به يكي از شيوه‌‌هاي زير نيروي جاذبه بين ذرات سيمان را كاهش مي‌دهند و به پراكنده‌شدن آنها كمك مي‌كنند[7]:

  • كاهش كشش بين سطحي
  • جذب چندلايه‌اي مولكول‌هاي آلي
  • افزايش پتانسيل الكتروسينماتيكي
  • ايجاد لايه‌اي از مولكول‌هاي آب احاطه‌كننده ذرات
  • تغيير در ساختار تركيبات هيدراته شده سيمان

مكانيزم كلي عملكرد فوق‌روان‌كننده‌ها، جدايش و پراكندن دانه‌هاي سيمان از يكديگر به كمك نيروهاي دافعه[11] ناشي از بارهاي الكتروستاتيكي است[3]. در بتن و ملات، دانه‌هاي سيمان و سنگدانه در اثر تركيب با آب داراي بار سطحي الكتروستاتيكي مي‌شوند، ذرات سيمان در اين حالت تمايل دارند كه به يكديگر بچسبند[2]. فوق‌روان كننده‌ها در زمان اختلاط، جذب سطح دانه‌هاي سيمان مي‌شوند و به آنها بار منفي مي‌دهند كه منجر به ايجاد نيروي دافعه بين ذرات سيمان و پراكندن آنها مي‌شوند. اين اثر به نام "پخش‌كنندگي"[12] شناخته مي‌شود. مكانيزم پخش‌كنندگي الكتروستاتيكي علاوه بر پخش كردن دانه‌هاي سيمان، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند (شكل 2-1)[4].

 

 

 

 

 

فراروان‌كننده‌ها با توجه به ساختار مولكولي و با استفاده از همان اصل بارهاي الكتروستاتيكي نه تنها ذرات سيمان را بهتر از روان‌كننده‌ها و فوق‌روان‌كننده‌ها پخش مي‌كنند (تاثير اوليه) بلكه به دليل داشتن شاخه‌هاي جانبي در زنجيره مولكولي، از جذب شدن ذرات سيمان پخش شده نيز ممانعت به عمل مي‌آورند (تاثير ثانويه). تاثير ثانويه فراروان‌كننده‌ها در اصطلاح شيميايي "ممانعت فضايي"[13] ناميده مي‌شود[3] كه به دليل ساختار و آرايش مولكول‌ها يا اتم‌هاي مجاور يكديگر ايجاد مي‌شود[5].

2-4 تركيبات شيميايي و مواد تشكيل‌دهنده

تركيبات موادي كه بعنوان كاهنده آب به‌كار مي‌روند، معمولاً شامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و غيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفاده قرارگيرند.

2-4-1 روان‌كننده‌ها

گستره‌ي وسيعي از مواد روان‌كننده با ويژگي‌ها و خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه مي‌شوند كه بخش اصلي مواد تشكيل‌دهنده آنها عبارتند از[2], [6], [7]:

  • مشتقات و تركيبات اسيد ليگنوسولفونيك و نمك‌هاي آنها (ليگنوسولفونات‌ها[14]).
  • مشتقات و تركيبات اسيد هيدروكسي كربوكسيليك[15] و نمك‌هاي آنها.

·         پليمرهاي هيدروكسيل‌دار[16]

·         مواد غير يوني اثركننده بر سطح

2-4-2 فوق‌روان‌كننده‌ها

بخش اصلي مواد تشكيل دهنده فوق روان‌كننده عبارتند از [2], [6], [7]:

·         ليگنوسولفونات‌هاي اصلاح‌شده[17]

  • نمك‌هاي تغليظ شده  ملامين سولفونات (ملامين فرم‌آلدهيد سولفوناته[18]).
  • نمك‌هاي اسيد نفتالين سولفونيك تغليظ شده با وزن ملكولي بالا (نفتالين فرم‌آلدهيد سولفوناته[19]).
  • ساير پليمرهاي مصنوعي مانند پلي‌استايرن سولفوناته[20]، پليمرهاي هيدروكسيل‌دار، و برخي از كوپليمرهاي محلول در آب[21]، يا تركيبي از آنها.

2-4-3 فراروان‌كننده‌ها

فراروان‌كننده‌ها عمدتا بر پايه پليمرهای مصنوعي زير هستند:

  • پلی‌کربکسيليک اتر، اسيد اکريليک، متوکسی پلی اتيلن، و انيدريد مالييک.
  • كوپليمرهاي كربوكسيليك آكريليك استر.

2-5 كاربرد

افزودني‌هاي كاهنده آب پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند كه از آن جمله مي‌توان به كاهش آب بتن، توليد بتن با مقاومت زياد، صرفه‌جويي در مصرف سيمان بدون كاهش مقاومت بتن، افزايش كارآيي بتن بدون افزودن آب، بهبود خواص بتن‌هايي كه داراي سنگدانه‌هاي خشن و يا دانه‌بندي نامناسب هستند، سهولت در پمپاژ، بتن‌ريزي در مكانهايي كه دسترسي كمتري دارند، و يا تركيبي از مـوارد فوق اشاره كرد[6].

رواني بتن كه با اسلامپ سنجيده مي‌شود، براي بتني با نسبت‌ها و اجزاي معين، به مقدار آب اختلاط بستگي دارد[1]. عملكرد اصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب، توانايي آنها در كاهش مقدار آب اختلاط است. بر اساس اين عملكرد مي‌توان كاربرد آنها را به سه شيوه در بتن مورد بررسي و ارزيابي قرار داد.

  • با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن مقدار سيمان و رواني بتن، مي‌توان مقدار آب اختلاط و در نتيجه نسبت آب به سيمان را كاهش داد (اثر كاهندگي آب اختلاط) و به بتني با رواني يكسان و مقاومت مكانيكي بيشتر از بتن شاهد (بدون افزودني) دست يافت.
  • با مصرف كاهنده آب، ضمن ثابت نگهداشتن مقدار آب و سيمان بتن، رواني و كارآيي بتن افزايش مي‌يابد (اثر روان‌كنندگي).
  • در برخي بتن‌ها با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن رواني و نسبت آب به سيمان، مي‌توان آب اختلاط و مقدار سيمان اضافي را كاهش داد.

دستيابي به برخي بتن‌هاي ويژه مانند بتن خودتراز، بتن خودتراكم، بتن‌هاي با مقاومت خيلي زودرس و بي‌نياز از بخاردهي، بتن خيلي روان و بتن توانمند بدون استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب به ويژه روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در حال حاضر بسيار پرهزينه و در مواردي غير ممكن است. اگرچه به نظر مي‌رسد با افزايش مقدار سيمان مصرفي مي‌توان به برخي از اين ويژگي‌ها دست يافت ولي افزايش بيش از اندازه سيمان به دليل تمايل ذرات سيمان به لخته‌شدن و افزايش چسبندگي بيش از اندازه مخلوط و افزايش مشكلات اجرايي از يك سو و افزايش تغيير شكل‌هاي درازمدت بتن سخت‌شده (جمع‌شدگي و خزش) از سوي ديگر، نه تنها از نظر فني راهكار مناسب و كارآمدي نيست بلكه بسيار غيراقتصادي هم هست. براي دستيابي به اين ويژگي‌ها، فراروان‌كننده‌ها به دليل تاثيرات جانبي كمتري كه نسبت به روان‌كننده‌ها و فوق روان‌كننده‌ها دارند، كاربرد گسترده‌تري دارند.

2-6 تاثير كاهنده‌هاي آب بر ويژگی‌های بتن تازه

افزودني‌هاي كاهنده آب علاوه بر كاهش مقدار آب مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيز تاثير مي‌گذارند.

2-6-1 - زمان گيرش

زمان گيرش بتن به تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگي دارد. در بتني با دما و نسبت آب به سيمان معين، كاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و به تاخير انداختن به هم چسبيدن و لخته‌شدن ذرات و محصولات آبگيري سيمان به يكديگر (كندگيري فيزيكي)، گيرش اوليه و نهايي بتن را به تاخير مي‌اندازند. از سوي ديگر، پخش‌شدن ذرات سيمان امكان آبگيري بهتر و همه جانبه‌ي آنها را فراهم مي‌كند كه مي‌تواند تسريع واكنش و توليد محصولات آبگيري را به دنبال داشته باشد. بنابراين هر چقدر كه قدرت پخش‌كنندگي افزودني‌هاي كاهنده آب بيشتر باشد (از روان‌كننده به فراروان‌كننده)  تاثير كندگيري آنها كاهش مي‌يابد.

برخي از روان‌کننده‌ها مانند ليگنوسولفونات‌ها و اسيدهاي هيدروكسي كربوكسيليك در مقادير مصرف متعارف و در دما‌هاي 18 تا 38 درجه سانتيگراد معمولاً 1 تا 3 ساعت تاخير در گيرش بتن بوجود مي‌آورند[2]. با افزايش مقدار مصرف روان‌كننده‌ها، تاخير در زمان گيرش بتن نيز افزايش مي‌يابد. اغلب فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرف متعارف، كندگيري قابل توجهي ندارند و يا كندگيري آنها كاملاً كنترل شده است. در بتن‌هايي كه با سيمان نوع 5 ساخته مي‌شوند و داراي فوق‌روان‌كننده هستند، صرفنظر از نسبت آب به سيمان و نوع فوق‌روان‌كننده مصرفي، زمان گيرش اوليه و نهايي حدود يك ساعت افزايش مي‌يابد[8]. بعضی از فراروان‌كننده‌ها زمان گيرش نهايي بتن را كاهش مي‌دهند [3].

2-6-2 - هوازايي

برخي از روان‌كننده‌ها كشش سطحي آب را كاهش مي‌دهند و مقداري حباب هوا در بتن ايجاد مي‌كنند. ليگنوسولفونات‌ها شناخته شده‌ترين كاهنده‌هاي آب هستند كه خاصيت هوازايي دارند. مقدار هواي وارده توسط اين مواد معمولاً بين 2 تا 6 درصد متغير است، اگرچه مقادير بيشتر نيز تا كنون گزارش شده است[6]. هوازايي روان‌كننده‌ها را مي‌توان با اصلاح فرمول شيميايي كنترل كرد[6] ، معمولاً ليگنوسولفونات‌هاي اصلاح‌شده كمتر از يك درصد حباب هوا ايجاد مي‌كنند. فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌ها اصولاً خاصيت هوازايي ندارند ولي ممكن است روي توان هوازايي برخي از سيمان‌ها و مواد هوازا  تاثيرگذار باشند و باعث تغيير در ميزان هواي بتن شوند[6]. افزايش رواني مخلوط بتن به ازدياد تشكيل حباب‌هاي هوا در حين اختلاط كمك مي‌كند ولي بتن‌هاي داراي فوق‌روان‌كننده در مقايسه با بتن شاهد (با رواني يكسان)، فرصت خروج آسان‌تر حباب‌هاي هواي محبوس را در حين عمليات انتقال و بتن‌ريزي فراهم مي‌كنند. فوق‌روان‌كننده‌هاي بر پايه ملامين در مقايسه با نوع نفتاليني نه تنها هواي محبوس كمتري ايجاد مي‌كنند بلكه افت مقدار هواي سريع‌تري نيز دارند[2]. فراروان‌كننده‌ها عموما خاصيت هوازايي ندارند و پس از اتمام اختلاط بتن به دليل سهولت حركت اجزاي بتن، موجب جابجايي و جاي‌گيري ذرات در درون فضاي خالي بين يكديگر  مي‌شوند و  حباب‌هاي هواي محبوس را به سطح بتن مي‌رانند.

افزودني‌هاي كاهنده آب در بتن‌هاي هوازايي شده، پايداري حباب‌هاي هوا را بهبود مي‌بخشند و ميزان تاثير و راندمان افزودني‌هاي هوازا را افزايش مي‌دهند[2].

2-6-3 - كارآيي

كارآيي[22] خصوصيتي از بتن يا ملات تازه است كه آساني يا دشواري اختلاط، ريختن، تراكم و پرداخت كردن آن را بيان مي‌كند[11]. موضوع كارآيي همواره در بتن‌ريزي‌ها مطرح مي‌شود ولي در حال حاضر ابزار مناسبي براي سنجش كارآيي در كارگاه‌ها وجود ندارد. معمولاً رواني بتن كه به وسيله آزمايش اسلامپ اندازه‌گيري مي‌شود ملاكي براي توصيف كارآيي بتن به شمار مي‌آيد در حالي كه ممكن است دو نمونه با رواني يكسان، داراي كارايي متفاوتي باشند. بتن‌هاي محتوي افزودني‌هاي كاهنده آب معمولاً كارآيي بهتري از خود نشان مي‌دهند و ميل به قالب پذيري و پرداخت سطح آنهـا بهتر از بتن‌هاي با رواني مشابه ولي بدون افزودني است. اين موضوع به ويژه در مورد بتن‌هاي سفت (با اسلامپ خيلي كم) نمايان‌تر است.

بتن محتوي اين افزودني‌ها تمايل كمتري به جداشدگي نشان مي‌دهد[9] و در هنگام لرزاندن مي‌توان رواني و تحرك بهتر اجزا را مشاهده نمود ضمن اين كه كارآيی بهتر اين نوع بتن، نياز به لرزاندن را كاهش می‌دهد و صرفه جويی قابل توجهی در مصرف انرژی و نيروی انسانی پديد مي‌آورد.

هوازايي برخي از كاهنده‌هاي آب كه به عنوان يك اثر جانبي مطرح مي‌شود، در مخلوط‌هاي بتن با ريزدانه ناكافي مي‌تواند چسبندگي داخلي بين دانه‌هاي سنگي را تا حدودي افزايش دهد (به فصل هوازاها مراجعه شود) و حالت خميري و كارآيي بتن را بهبود بخشد.

 2-6-4 - آب انداختگي

تاثير همه افزودني‌هاي كاهنده آب بر آب‌انداختگي يكسان نيست، به عنوان مثال نمك‌های اسيد هيدروكسی كربوكسليك موجب افزايش آب انداختگي مي‌شوند در حالي كه مشتقات و تركيبات اصلاح شده  آنها تاثيري بر پديده آب انداختگي ندارند. ليگنوسولفونات‌ها و مشتقات آنها آب انداختگي بتن تازه را كاهش مي‌دهند كه بخشي از اين خاصيت آنها به دليل ايجاد حباب هوا در بتن است. فوق روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها معمولا آب انداختگي و جداشدگي را كاهش مي‌دهند به جز در مواردي كه مقدار مصرف افزودني بيش از اندازه باشد[9]. گاهي آب‌انداختگی و جداشدگي بتن تازه پس از اضافـه كردن فوق روان‌كننده و فراروان‌كننده‌ها به دليل اشكال در دانه‌بندي سنگدانه‌ها است و نه تاثير منفي افزودني، در چنين شرايطي با اصلاح دانه‌بندي به خصوص افزايش ريزدانه‌ها مي‌توان جداشدگي را كاهش داد.

2-6-5 - روند افت رواني (اسلامپ)

روند افت رواني[23] كه بيانگر مقدار كاهش رواني در واحد زمان است، در بتن داراي كاهنده آب بيشتر از بتن شاهد (با اسلامپ اوليه يكسان) است. بتن‌هاي حاوي فوق‌روان‌كننده در مقايسه با بتن‌هاي حاوي روان‌كننده كه اسلامپ اوليه يكساني داشته باشند از روند افت رواني بيشتري برخوردارند. فراروان‌كننده‌ها اگرچه نسبت به بتن شاهد روند افت رواني بيشتري دارند ولي نسبت به فوق‌روان‌كننده‌ها از توان حفظ رواني (اسلامپ) بيشتري برخوردارند.

يكي از مزاياي اصلي استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در بتن افزايش قابل توجه اسلامپ و رواني آن است ولـي زمان قابل كاركردن به دليل افت اسلامپ به شدت كاهش مي‌يابد كه مي‌تواند سبب بروز مشكلات اجرايي شود. براي حل اين مشكل در مورد فوق‌روان‌كننده‌ها مي‌توان بخشي از  فوق روان‌كننده را در محل ساخت بتن و بخش ديگر را در محل بتن‌ريزي به مخلوط اضافه كرد تـا زمـان قابل كار كردن افزايش يابد يا از فوق‌روان‌كننده‌هاي كندگير استفاده كرد. در مورد فراروان‌كننده‌ها مي‌توان رواني بتن را در هنگام ساخت به گونه‌ايي تنظيم كرد (با اسلامپ بالاتر) كه رواني مورد نظر را در پاي كار تامين كند يا در هنگام ساخت بتن، در صورت نياز جهت سهولت در اختلاط و حمل، از يك روان‌كننده سازگار در مقادير كم استفاده كرد و فراروان‌كننده را در پاي كار به بتن افزود.

 فرصت كار با يك بتن به عوامل متعددي بستگي دارد كه از آن جمله مي‌توان به: نوع و مقدار كاهنده آب، فاصله زمانی بين ساختن و ريختن بتن، زمان اضافه كردن كاهنده آب، مصرف ساير افزودني‌هاي شيميايي، ويژگي‌ها و درجه حرارت سيمان و بتن، رواني اوليه بتن و دماي محيط اشاره كرد.

 2-6-6 - پرداخت پذيري

 روان‌کننده‌ها معمولاً در پرداخت سطح بتن بسيار مؤثرند درحاليكه سطح بتن‌هاي محتوي فوق روان‌كننده به دليل كاهش آب‌انداختگي و افت سريع رواني به سختي پرداخت مي‌شوند، مضافاً اينكه تمايل به پوسته شدن و يا تركهاي ناشي از جمع شدگي خميري در اين نوع بتن‌ها بيشتر است، به همين دليل در اينگونه مواقع بايستي سطح بتن را با روش‌هايي چون مرطوب كردن، استفاده از مواد تاخير دهنده تبخير، يا هر روش مناسب ديگري از خشك شدن حفظ نماييم. اين روش‌ها بايستي با دقت انجام پذيرد تا تاثير نامناسبي بر دوام سطح بتن بوجود نياورند.

2-6-7 تراكم‌پذيري

كاهنده‌هاي آب امكان حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوط بتن فراهم مي‌كنند و خواص ريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراكم‌شدن بهبود مي‌بخشند. براي متراكم‌كردن بتن‌هاي داراي كاهنده آب در مقايسه با بتن شاهد به انرژي كمتري نياز است. اين اثر در بتن‌هاي با رواني (اسلامپ) كم و به ويژه در بتن‌هاي بدون اسلامپ نمايان‌تر است. در بتن‌هاي داراي مقادير كافي فراروان‌كننده به دليل سهولت حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر بدون نياز به لرزاندن، اجزاي بتن در اثر وزن خود فضاهاي خالي را پر مي‌كنند و متراكم مي‌شوند (بتن خود متراكم) در حالي كه در بتن‌هاي بدون فراروان‌كننده به دليل پديده لخته‌شدگي ذرات سيمان و ريزدانه‌ها، هر چقدر هم كه رواني افزايش يابد نمي‌توان به بتن خود متراكم دست‌يافت.

2-7 - تاثير بر ويژگي‌های بتن سخت شده

2-7-1 - مقاومت

استفاده از كاهنده آب اگر با كاهش نسبت آب به سيمان همراه باشد افزايش مقاومت را به دنبال دارد ضمن اين كه در صورت ثابت بودن نسبت آب به سيمان نيز به دليل پخش كردن بهتر ذرات سيمان سبب بهبود فرآيند آبگيري و افزايش مقاومت مي‌شود.

نكته 2-6- تاثير كاهنده‌هاي آب بر مقاومت بتن صرفاً به دليل تاثيرات آنها بر بتن تازه در زمان‌هاي اوليه است و نه فعال بودن آنها در بتن سخت شده.

كاهنده‌هاي آب کندگير، مقاومت 24 ساعته را به خصوص در مناطق گرمسير افزايش مي‌دهند، البته ممكن است مقاومت در ساعات اوليه بتن تحت تاثير كندگيـری كاهش يابد. كاهنده‌هاي آب در مقدار سيمان و رواني ثابت مقاومت بتن را  افزايش مي‌دهند و يا براي رسيدن به مقاومتي مشخص باعث صرفه جويي قابل ملاحظه در مصرف سيمان مي‌شوند.

اگر افزودن فوق روان‌كننده همراه با كاهش آب بتن باشد مقاومت فشاري را تا 25 درصد و يا حتي بيشتر افزايش مي‌دهد. اين افزايش مقاومت با استفاده از فراروان‌کننده‌ها به مراتب محسوس‌تر است و توليد بتن‌هايی با مقاومت فشاری 70 مگاپاسکال و بيشتر در شرايط كارگاهی به آسانی قابل طراحی و توليد می‌باشد. مقاومت خمشي بتن‌هاي داراي اين افزودني‌ها بهبود مي‌يابد ولي نسبت افزايش آن در مقايسه با مقاومت فشاري كمتر است.

2-7-2 جمع‌شدگي (تكيدگي) و خزش

گزارش‌ها و اطلاعات متناقضي در مورد تاثير كاهنده‌هاي آب بر پديده جمع‌شدگي و خزش وجود دارد. گرچه متناسب با كاهش مقدار آب بتن، جمع شدگي دراز مدت كمتر مي‌شود و به همين منوال افزايش مقاومت فشاري بتن باعث كاهش خزش مي‌گردد ولي بطور كلي مي‌توان گفت حتي مصرف مقادير ثابتي از افزودني‌ها زماني كه همراه با سيمان‌هاي مختلف مصرف مي‌شوند، تاثير متفاوتي بر جمع‌شدگي و خزش بتن سخت شده دارند.

2-7-3 دوام (پايايي)

به طور كلي كاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و بهبود فرآيند آبگيري و نيز بهبود تراكم‌پذيري، سبب كاهش تخلخل و جذب مويينگي مي‌شوند و در نتيجه نفوذپذيري بتن كاهش و دوام آن در برابر عوامل مهاجم افزايش مي‌يابد.

در بتن‌هاي هوازايي‌شده، استفاده از كاهنده‌هاي آب سبب افزايش مقاومت جداره حباب‌هاي هوا و بهبود پايايي بتن در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن و آب‌شدن مي‌شود.

2-8 - تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كاهنده‌های آب

همانگونه كه وجود يك افزودني بر روي نسبت اجزا و ويژگي‌هاي بتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقدار اجزاي تشكيل‌دهنده بتن نيز تاثيرات متقابلي بر عملكرد افزودني دارد.

مقدار، نوع، و تركيبات شيميايي سيمان بر عملكرد كاهنده‌هاي آب تاثير مي‌گذارد. با افزايش مقدار سيمان، نسبت مصرف فوق‌روان‌كننده به سيمان كاهش مي‌يابد. سيمان‌هاي نوع 2 و 5 در مقايسه با سيمان‌هاي نوع 1 و 3 به كاهنده آب كمتري نياز دارند. تركيبات شيميايي سيمان به ويژه نسبت C3A/C3S و مقدار C3A و نيز مقدار قليايي‌ها بر عملكرد افزودني‌هاي كاهنده آب تاثير مي‌گذارند[7]. با افزايش مقدار C3A در سيمان از راندمان روان‌كننده‌هاي ليگنوسولفوناتي كاسته مي‌شود[1]. با افزايش مقدار قليايي‌هاي سيمان ميزان تاثير و حفظ رواني روان‌كننده‌ها در بتن كاهش مي‌يابد[1].

 شكل و بافت سطحي سنگدانه‌ها بر عملكرد كاهنده‌هاي آب تاثيرگذار است. سنگدانه‌های گرد گوشه در مقايسه با سنگدانه‌هاي تيزگوشه مقدار روان كننده كمتری را برای رسيدن به يك روانی مشخص لازم دارند. براي دستيابي به يك رواني مشخص هر چقدر بافت سطحي سنگدانه‌ها زبرتر باشد مقدار مورد نياز افزودني كاهنده آب افزايش مي‌يابد.

پوزولان‌ها به جز خاكستر بادي، عموما به دليل افزايش چشمگير سطح جانبي دانه‌ها و تمايل به لخته‌شدن، كارآيي و رواني بتن را به شدت كاهش مي‌دهند و به همين دليل توصيه مي‌شود كه در بتن‌هاي داراي پوزولان و به ويژه دوده سيليسي از فوق‌روان‌كننده  يا فراروان‌كننده استفاده شود.

در مجموع مطالعه، بررسی و انجام آزمايش‌های كارگاهی برای مشخص كردن تاثير مواد متشكله بتن بر افزودنيهای كاهنده آب به شدت توصيه می‌شود.

2-9 - تاثير عوامل محيطی و اجرايي

بدون شك عواملي مانند: دما، رطوبت، سرعت وزش باد، ماشين آلات و تجهيزات توليد و انتقال بتن، زمان بين توليد و ريختن بتن، زمان حمل، و مهارت نيروهاي اجرايي از جمله عوامل مهم و تاثير گذار در عملكرد افزودني‌های كاهنده آب مي‌باشند.

به دليل آن كه دما در زمان گيرش، كارآيي و روند كسب مقاومت اوليه بتن بسيار مؤثر است، براي دستيابي به نتايج مؤثر معمولا افزودني‌های كاهنده آب در سه گروه با تاثيرهای زودگيری، خنثی، و ديرگيری عرضه مي‌شوند.

رطوبت موجود در هوا و سرعت وزش باد بر زمان كارآيی بتن تاثير مي‌گذارند در نتيجه براي حفظ كارآيي در چنين شرايطي ممكن است مقدار مصرف و يا حتی نوع كاهنده آب تغيير ‌نمايد.

با توجه به اينكه مقدار مصرف افزودني‌های كاهنده آب به نسبت سيمان موجود در طرح اختلاط تعريف مي‌شود، لازم است ماشين آلات توليد بتن از حساسيت كافی برای پيمانه كردن آب، سيمان، سنگدانه، و مواد افزودنی برخوردار باشند. در غير اين صورت مقادير متفاوتی در هر نوبت وارد مخلوط‌كن مي‌شود و نتايج متفاوتی نيز در بر خواهد داشت.

2-10 - رهنمودهای اجرايي در كارگاه

افزودني‌هاي كاهنده آب در حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوند و چنانچه اين افزودني‌ها به شكل جامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي با درصد جامد مناسب از  آن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگالي افزودني‌هاي ارسالي مايع و يا آنهايي كه در كارگاه به مايع تبديل شده‌اند بايستي براساس معيار و استانداردي كه توليد كننده معرفي مي‌كند سنجيده و با آن مقايسه گردد. براي اين منظور مي‌توان به سهولت و با استفاده از وسايلي چون مايع‌سنج يا چگالي‌سنج، درصد جامد و  غلظت مناسب آنرا بررسي نمود. اين عمل بايستي در دماي استاندارد انجام و نتايج آن بعنوان بخشي از عمل كنترل كيفيت براي آينده ثبت و نگهداري گردد.

تمامی افزودني‌های كاهنده آب در محدوده زمانی معينی بر مخلوط بتن تاثير مي‌گذارند و به محض اتمام اين محدوده زمانی، بتن به حالت قبل از مصرف افزودنی برمي‌گردد، بنابراين زمان افزودن آنها بايستی بگونه‌ای تنظيم شود كه حداكثر كارآيی حاصل گردد، بنابراين در حمل‌های طولانی بتن كه احتمال اتمام خاصيت افزودنی وجود دارد، بهتر است كه افزودني در محل بتن ريزی به مخلوط اضافه تا فرصت كافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت، و كارهای تكميلی فراهم شود.

افزودني‌های كاهنده آب را نبايد به سيمان خشك اضافه كرد، بهتر است آنها را بعد از افزودن بخشي از آب اختلاط (به همراه آب تنظيم[24]) به بتن اضافه كرد.

در طرح اختلاط‌های داراي اين افزودني‌ها، به خصوص در بتن‌های با اسلامپ بيشتر از 70 ميليمتر از لرزاندن (ويبره کردن) بيش از اندازه پرهيز شود زيرا باعث جداشدگی و آب انداختگی مي‌شود. البته آب انداختگی مختصر در سطح بتن در انجام پرداخت سطحی مفيد است. 

2-11 - رهنمودهای كاربردی

چنانچه اطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودني بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهي است. لازم است اين آزمايش‌ها با توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكانات عملي ساخت بتن، و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كه انتظار مي‌رود در اثر به كار بردن كاهنده آب در طرح اختلاط بتن تغيير‌كنند عبارتند از: مقدار هوا، رواني، آب انداختگي، جداشدگي، زمان و روند گيرش، و مقاومت‌هاي مکانيکي.

قبل از شروع كار اصلي بهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه، تهيه و آزمايش گردد و با ثبت و مقايسه آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچه راهنمايي‌هاي بسيار مفيدي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران براي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها در شرايط استاندارد و آزمايشگاهي كنترل شده  نتيجه گيري شده‌اند. بنابراين بهتر است ضمن پيروي از آنها اقدام به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه كرد.

همواره لازم است طرح اختلاط اين گونه بتن‌ها مجدداً بررسي شود چنانچه يك طرح بتن داراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و بخواهيم به آن افزودني كاهنده آب بيافزاييم، مقادير آب، سيمان و يا مقدار هوا تغيير مي‌كند و باعث تغيير در حجم  كل بتن مي‌شود. در اينگونه موارد براي جبران كاهش حجم كل، بايستي به اندازه مقادير كاهش يافته آب و سيمان، مقادير متناسبي از سنگدانه‌ها به بتن اضافه گردد تا نسبت سنگدانه‌هاي درشت به حجم كل بتن ثابت بماند. روش طراحي و تنظيم مخلوط‌ها  در ACI  211.1 شرح داده شده است.

با توجه به اينكه اغلب افزودني‌هاي كاهنده آب، مواد محلول در آب هستند لازم است در هنگام محاسبه آب اختلاط و نسبت آب به سيمان، مقدار آب موجود در اين افزودني‌ها محاسبه و معادل آن از آب اختلاط كاسته شود ولي بخش جامد آنها كه نسبت به حجم كل بتن بسيار ناچيز هستند معمولا ناديده گرفته مي‌شوند.

مخازن نگهداري افزودني‌ها بايد به آساني قابل شناسايي بوده و محلول‌ها در برابر آلودگي، تبخير، رقيق شدن، دماي بسيار بالا و يخ‌زدگي، محافظت شوند. توجه به زمان انبارداري هر افزودني براساس توصيه توليدكننده آن ضروري است. اختلاط دو يا چند افزودني با هم مجاز نمي‌باشد مگر اينكه سازگاري آنها با يكديگر قبلاً توسط توليدكننده بلامانع اعلام شود، در غير اين صورت بايستي افزودني‌ها به طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه گردند. مثلاً ممكن است يك روان‌كننده با يك هوازا با هم سازگاري نداشته باشند و هركدام در مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب وارد مخلوط كن بتن شوند.

با توجه به اينكه اين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيار كم و بر اساس نسبتهای كوچک سيمان مصرف مي‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيقی برای پيمانه كردن آنها در كارگاه فراهم شده و در ضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات منفی احتمالی ناشی از مصارف نادرست به كاربران داده شود.

2-12 - ارزيابي و انتخاب كاهنده آب

عملكرد افزودني‌ها از هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌ها ممكن است به تنهايي و يا تواماً  در تشخيص و انتخاب يك افزودني مورد توجه قرار گيرند.

1)  نتايج حاصل  از كاربرد موفقيت آميز يك افزودني در كارهاي مشابه قبلي كه تحت شرايط كنترل شده كارگاهي انجام شده باشد. در اين روش بايستي تا حد امكان شرايط كار و مصالح مرجع انتخابي شبيه به شرايط كارگاه باشد.

2 ) انجام آزمايش‌های كارگاهی با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه.

3) كتب و نشريات فني و اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

با استفاده از روشهاي فوق محدوده مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشي از مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد ولي لازم است اطلاعات كاملي از عملكردهاي قبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده مقادير مصرف باشد در اختيار مصرف كننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يك افزودني معين بر روي انواع سيمان، مقدار سيمان، نوع سنگدانه‌ها، شرايط آب و هوا و شرايط ساخت بتن متفاوت است ولي محدوده تعيين شده از سوي توليدكننده مي‌تواند ملاك سنجش در هر كارگاهي قرارگيرد.

از آنجايي كه اين افزودني‌ها عموماً مقاومت‌هاي بتن را افزايش مي‌دهند و اين فرصت را فراهم مي‌آورند كه مقدار سيمان كمتري مصرف شود، علاوه بر ايجاد صرفه جويي اقتصادي در طرح مي‌توانند حرارت آبگيري را كاهش دهند كه بخصوص در بتن ريزي‌هاي حجيم بسيار مؤثر است.  توجه شود كه استفاده از کاهنده‌هاي آب به خودي خود باعث كاهش حرارت آبگيري نمي‌شود بلكه كاهش مقدار سيمان اين امر را ميسر مي‌سازد. با استفاده از روان‌كننده كندگير مي‌توان با اصلاح زمان گيرش حرارت‌زايي بتن را در سنين اوليه کاهش داد.

براي توليد بتن‌هايی با مقاومت زياد ( بيشتر از PSI 6000  يا MPa 41 ) مي‌توان از فوق روان‌کننده و يا فراروان‌كننده با خاصيت كندگيری در مقادير زيادتر استفاده نمود كه هم باعث كاهش بيشتر آب مي‌گردد و هم تاخيري كه درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسب مقاومت  اوليه مي‌شود، بتن‌هايي كه به آرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً داراي مقاومت‌هاي دراز مدت بيشتري هستند. استفاده از روان‌كننده  كندگير در مقادير زياد ممكن است گيرش بتن را دچار مشكل نمايد بتن‌هاي حاوي افزودني زودگير كننده، سريعتر به مقاومت‌هاي  اوليه دست پيدا مي‌‌كنند ولي مقاومت‌هاي دراز مدت آنها از رشد كمتري برخوردار است.

در طراحي بتن‌هاي توانمند استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فرا روان‌کننده‌ها پيشنهاد مي‌گردد كه مي‌توان آنها را  در مقادير زيادتر و بدون تاثيرات جانبي نامطلوب مصرف نمود ولي بدليل افت سريع كارآيي در اين گونه بتن‌ها همواره توصيه مي‌شود كه اين افزودني‌ها در محل مصرف  به بتن اضافه گردند.

آيين نامه‌هاي معتبر و استاندارد‌هاي ساختماني ايران، مشخصات افزودني‌هاي كاهنده آب و روش ارزيابي آنها در شرايط استاندارد و كنترل شده از قبيل دما، مقدار سيمان، كارآيي، مقدار هواي موجود و سنگدانه‌هاي دانه‌بندي شده را تعيين نموده‌اند. اين آيين نامه‌ها همچنين حداقل تغييراتي كه اين افزودني‌ها در كاهش مقدار آب، كسب مقاومت، محدوده زمان گيرش، جمع شدگي، و پايداري در برابر يخ زدگي و ذوب به وجود مي‌آورند را معين مي‌كنند ولي اكثر كاهنده‌هاي آب قادرند بهتر از حداقل‌هاي خواسته شده در آيين‌نامـه‌ها كيفيت بتن را بهبود بخشند. به عنوان مثال برخي از روان‌كننده‌ها توانايي كاهش آب بتن به ميزان بيش از 12 درصد را دارند و فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در برخي موارد تا بيش از 30 درصد آب مصرفي را كم مي‌كنند.

 

 2-13 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابت بودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمونهاي لازم براي شناسايي و تاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي، مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH )، و برخي موارد ديگر مي‌باشند. آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودني‌هاي شيميايي را به تفصيل بيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا رد كرد.

                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



1  Hydration

2  Water reducer admixtures

1  Plasticizers

2  Super plasticizers

3  High range water reducers

4) مطابق با ASTM C1017: Type I

5) مطابق با ASTM C1017: Type II

1 Over dosage

2 High performance super plasticizer

1  Surfactants (Surface active agents)

1  Repulsion forces

2  Dispersion

1  Steric hindrance

2  Lignosulfonate

3  Hydroxycarboxilic acid

4  Hydoxilated polymers

5  Modified lignosulfonates

6  Sulfonated melamine - formaldehyde

1  Sulfonated naphthalene - formaldehyde

2  Sulfonated polystyrene

3  Copolymer dispersions

1  Workability

1  Rate of consistency (slump) loss

1  Gauging water

تاریخ: 1395/04/31      بازدید:689
فایل ندارد

شرکت کلینیک بتن ایران

شرکت کلینیک بتن ایران

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، اولین و تنها مجموعه فنی و مهندسی با محوریت بتن در سطح کشور می باشد که توانسته با ارائه خدمات متنوع و تخصصی گامی نو و البته کارآمد در عرصه صنعت بتن کشور بردارد. این امر باعث گردیده تا کارفرمایان ، کارشناسان و مهندسین فعال در عرصه بتن کشور با در اختیار داشتن تیم کارآمد و تخصصی ، در کنار خود ، راه سخت اجرای پروژه عمرانی را با اطمینانی بیشتر و با کیفیت تر بردارند. کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، با به کارگیری تیم های کارشناسی ، اجرایی ، تخصصی ، بازرگانی و آموزشی از میان فعالان و متخصصین بتن برجسته کشور و همکاری اساتید برجسته ، همواره سعی دارد تا با اولویت قراردهی کیفیت و تخصص باعث ارتقاء سطح کیفی ، مهندسی و اجرایی پروژه ها و با رفتن سطح عملی دست اندرکاران گردد. در این راستا ، کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران فعالیت خود را در سه شاخه کارشناسی - فنی و مهندسی ، آموزش و بازرگانی هدف دهی و پیگیری نموده و خواهد نمود و در این راستا موفق به اخذ ایزو 9001 ، ایزو 14001 ، ایزو 28001 و ایزو 29001 گردید است. هيات مديره اين شركت با اعتقاد و انديشه هميشگي به حضوري كارآمد و مثمر ثمر در جريان خروشان آباداني ايران عزيز و با بهره گيري از تجارب چندين ساله كارشناسان خود در پروژه های بزرگ عمراني در سطح كشور از يك سو و نيز تلفيق توامان آن با علوم روز مهندسي و اجرايي از سوي ديگر همواره سعي مي نمايد با حضور موثر خود در گستره پهناور عمران ايران ، گامي هر چند كوچك در راستاي ارتقا سطح كيفي پروژه هاي عمراني بردارد. از اين رو اميد است بتوانيم در اين راه حركتي درخور انجام نمايم.

با احترام-مدير عامل ايمان غلامي نيگچه


افراد آنلاین : 108   نفر    بازدید امروز : 10489   نفر    بازدید دیروز : 7594   نفر    بازدید  این ماه :  52561   نفر    بازدید ماه گذشته : 224110   نفر    بازدید کل : 11902184   نفر   
.کليه حقوق اين وب سایت متعلق به کلینیک بتن ایران است © توسعه دهنده:پرشیاداده