مطابق آیین‌نامه بتن ایران، یکی از انواع مواد افزودنی شیمیایی به بتن، روان کنندهها هستند. نقش مواد افزودنی در‌حقیقت بالا بردن روانی و اسلامپ بتن با مقدار ثابت آب استفاده شده یا در میزان روانی ثابت بتن، کاهش آب مصرفی است. کاهش‌دهنده آب یا همان روان کننده بتن در انگلیسی به اصطلاح Concrete Plasticizer نامیده می‌شود. فرآیند کاهش نسبت آب به سیمان و دستیابی به روانی بیشتر، موجب رسیدن به مقاومت فشاری مناسب همراه با کاهش خطراتی از قبیل آب انداختن بتن، جداشدگی، افت، خزش و … در بتن را درپی خواهد داشت. در بازار، روان کننده بتن را با نام پلاستی سایزر هم به فروش می‌رسانند. برای آشنایی بیشتر با این محصول با ما تا انتهای متن همراه باشید.
فهرست این مطلب
انواع روان کننده‌های بتن
روان‌کننده‌های بتن را می‌توان از دو جهت مختلف دسته‌بندی کرد. در ادامه با این دسته‌بندی‌ها آشنا خواهید شد:
انواع روان کننده بتن از لحاظ گیرش
طبق آیین نامه 494 -ASTM C92 روان کننده بتن از لحاظ گیرش به سه بخش تقسیم می‌شود:
- نوع A: ماده افزودنی که موجب کاهش آب می‌شود (روان کننده با حالت معمولی)
- نوع D: ماده کاهش دهنده حجم بالایی از آب مصرفی ( همراه با خاصیت کندگیری )
- نوع E: افزودنی کاهش دهنده آب (دارای خاصیت گیرش سریع)
مواد افزودنی به بتن را که بر روی خواص مختلفی از بتن تازه یا بتن سخت شده مؤثر باشند و بیش از یک عملکرد مشخص را دارا باشند در استاندارد ملی ایران ماده افزودنی با کاربرد چند منظوره می‌نامند.
مواد افزودنی که مربوط به نوع A در آیین‌نامه ASTM هستند به‌صورت کاهش‌دهنده آب عمل می‌کنند. اگر کاهش دادن با تأخیر در گیرش بتن نیز همراه شود، این خاصیت همزمان، ماده افزودنی را در طبقه‌بندی مربوط به گروه D قرار خواهد داد. همچنین اگر ماده روان کننده بتن موجب گیرش زودهنگام بتن همراه با کاهش میزان آب مصرفی در آن شود در گروه E قرار خواهد گرفت.
ماده افزودنی بتن با هدف پایین آوردن میزان آب مصرفی در شرایطی برابر از روان بودن بتن را ماده کاهنده معمولی می‌نامیم. در صورتی‌که ماده افزودنی با همین حجم آب مصرفی همراه شده و موجب روانی بالای بتن شود را کاهنده قوی آب می‌نامیم. آیین نامه بتن ایران نیز صراحتا به آن اشاره کرده است.
انواع روان کننده بتن از لحاظ قدمت
ماده‌ای که به‌عنوان روان کننده بتن استفاده می‌شود بر روی سیمان‌هایی مانند پوزولانی، سیمان پرتلند یا سیمان‌های پر‌آلومین تاثیرگذار بوده ولی این اثر با‌توجه به نوع سیمان متفاوت خواهد بود (بالاترین اثر را روی سیمان پوزولانی می‌گذارد).
روان کنندهها را شاید بتوان به سه نسل مختلف به شکل زیر طبقه‌بندی کرد:
- روان کننده‌های نسل اول
- روان کننده‌های نسل دوم
- روان کننده‌های نسل سوم
مقدار تاثیر حقیقی هر ماده افزودنی که موجب کاهش آب به سیمان می‌شود به مقدار آب، نوع و اندازه سنگدانه‌ها، وجود پوزولان‌ها، مواد حباب‌زا و دما بستگی دارد. در بخش ترکیبات انواع روان کننده بتن، درباره نسل‌های مختلف این محصول بیشتر صحبت خواهیم کرد.
تاثیر ترکیبات سیمان بر روی روان‌کننده بتن
ترکیبات سیمان تاثیری قابل توجه در خصوص مقاومت کسب‌شده بتن به هنگام استفاده از مواد افزودنی روان کننده خواهند داشت. از جمله آن می‌توان به سیمان‌هایی با خاصیت قلیایی کمتر اشاره کرد که دارای مقدار پایینی از C3A است. پس ماده افزودنی کاهش‌دهنده آب در بتن دارای سیمان پوزولانی، کارایی مناسب‌تری در مقایسه با سیمان‌های پرتلند (پرتلند تیپ 1 الی 5) در پی خواهد داشت. کاهنده‌های آب یا همان افزودنی روان کننده بتن براساس آیین نامه بتن ایران حداقل 5% کاهش و کاهنده‌های با‌قدرت بالا یا فوق روان کننده ها، میزان آب مصرفی تهیه بتن را برای میزان ثابت از کارآیی، 12% کاهش خواهند داد. بیشترین مقدار مواد افزودنی مصرفی در بتن بر‌طبق مقررات ملی ساختمان 5% وزن سیمان در‌نظر گرفته شده است. همچنین حداکثر میزان مصرف کلرید کلسیم 2% وزن سیمان و صرفا در بتن بدون فولاد بلامانع ذکر شده است. در حالت کلی مواد افزودنی مورد استفاده نباید بیشتر از مقدار معینی که توسط تولید‌کننده بر روی محصولات آمده است تجاوز کند. به دلیل خاصیت کششی بالا در سطح آب و میل به جمع شدن یا پیوستگی مواد تشکیل دهنده سیمان از طرف دیگر، ممکن است بتن به شکل گلوله درآید. با کمک گرفتن از روان کننده بتن به بهبود این خواص در بتن کمک خواهد شد.
ترکیبات انواع روان کننده بتن
اولین روان‌کننده‌های تولیدی براساس مونومرهای لیگنوسولفونات هستند که در ابتدای سال 1930 میلادی در ساخت بتن از آنها استفاده شد. با‌توجه به خاصیت مونومرها و تاثیر آنها در چگونگی عمل کردن بتن به‌هنگام گیرش، به روان‌سازهای دیرگیر شهرت یافتند. اما مصرف بالای این مواد در طرح اختلاط بتن از معایب مهم این نسل بود که در شرایط هوایی خاص مانند سرما، محدودیت استفاده را درپی داشت که خود موجب کاهش مقاومت بتن هم می‌شد.
نسل دوم از روان کنندهها را که در محدوده سال 1960 میلادی تولید شدند، ابتدا کاهنده های قوی آب نامیدند و بعدها با عنوان فوق روان‌سازها معروف شدند. این نسل براساس مونومرهای ملامین سولفونات یا نفتالین سولفونات‌ها به مرحله ساخت رسیدند. فوق روان‌سازها با کاهش آب اختلاط در بتن با حفظ کارایی قبلی بتن همراه بودند. بعد از تولید این نسل تقاضا برای استفاده از آنها در تولید بتن، مخصوصا با‌توجه به جواب‌دهی مناسب بالا رفت.
اما این نوع افزودنی‌ها هم عیوبی داشتند از جمله از دست‌دادن کارایی در مدت زمان بلند و نیز عدم امکان استفاده در هوای گرم، همچنین به جهت جنس پلیمری که داشتند حتما قبل از استفاده به‌لحاظ سازگاری با سیمان مصرفی بایستی مورد آزمایش قرار می‌گرفتند.
سومین نسل روان کنندهها، ابر روان کننده‌هایی بودند که بر اساس پلی‌کربوکسیلات اتر به‌دست آمدند. آنها خیلی زود به عرصه رقابت وارد و با تقاضای بالایی در بازار و صنعت تکنولوژی بتن روبه‌رو شدند. آنها با کاهش شدید آب اختلاط بتن، منجر به حفظ کارایی بتن برای مدت زمان بیشتری می‌شدند. امروزه می‌توان گفت این نسل به پرمصرف‌ترین افزودنی روان کننده بتن تبدیل شده است.
مزایا و معایب انواع روان کننده بتن
از مزایای روان‌سازهای بتن می توان به این موارد اشاره کرد:
- افزایش عدد اسلامپ و میزان روانی بتن
- کاهش آب مصرفی
- کاهش عیار سیمان
- بالا بردن مقاومت فشاری
- امکان استفاده در بتن‌های دارای مصالح سنگی نامناسب
- امکان استفاده در قالب‌های نازک و بتن‌های پر میلگرد
- قابلیت پمپاژ کردن بتن
از معایب روان‌سازها می‌توان به بی‌توجهی به مقدار طرح اختلاط یا افزایش و کاهش در میزان روان‌کننده‌ها در تهیه بتن اشاره کرد که عواقبی مانند آب انداختن، عدم پیوستگی لازم و کندگیری را درپی خواهد داشت. آب انداختن بیشتر باعث وارفتن بتن شده و استفاده بیش از حد افزودنی، کندگیر شدن بتن را موجب خواهد شد. ترکیبات روان‌سازهای بتن بیشتر از ترکیبات آلی هستند که با تأخیر در زمان گیرش بتن همراه بوده و برای رفع این عیب گاهاً به‌هنگام استفاده از این افزودنی‌ها، مقداری تسریع‌کننده به آن اضافه می‌کنند.
تفاوت روان کننده و فوق روان کننده بتن
از بارزترین خواصی که فوق روان کنندهها در بتن ایجاد می‌کنند، خصوصیت دیرگیری در گیرش بتن، شروع به تغییر حالت بتن از حالت خمیری به سخت، بالابردن کارایی بتن، بهبود در مقاومت فشاری و مقاومت در برابر نفوذ بتن است.
فوق روان کنندهها به انواع مختلف تولید می‌شوند که در زیر به آنها اشاره شده است:
- فوق‌روان‌کننده کربوکسیلاتی
- فوق روان کننده نفتالینی
- فوق روان کننده لیگنو سولفات
کاربرد فوق روان‌کننده‌ها
- ساخت بتن‌هایی در حجم‌های بالا
- بتن‌ریزی در سطح‌های وسیع و گسترده
- در شرایط آب و هوایی گرم و خشک مناسب برای استفاده در سازه
- امکان به‌کار بردن در قالب‌گیری فرم‌دار و قالب‌های لغزان
- ساخت بتن‌هایی برای استفاده در مسافت‌های طولانی
- امکان استفاده در سازه‌های باریک بتنی چون تیر، ستون، دیوار و ….
- امکان به‌کار بردن در بدنه سدهای آبی، تونل‌ها و کانال‌های آبی
- قابلیت استفاده در بلوک‌های بتنی از پیش ساخته شده
- استفاده در بتن‌ریزی‌هایی با حجم بالا و گسترده که زمان بیشتری برای خشک شدن مورد نیاز است.
با توجه به بند قبلی و شرح روان سازها، تفاوت بین مواد افزودنی روان ساز و فوق روان ساز معلوم شد. لازم به ذکر است آنچه که بعد از تولید فوق‌روان‌کننده‌ها تحولی بزرگ به‌حساب می‌رود، بتن‌های آب‌بند یا خود متراکم SCC و از این قبیل بتن‌هاست که امکان تولید پیدا کردند.
بیشتر بخوانید: فوم بتن چیست؟ به همراه کاربرد‌ها و نحوه‌ی اجرای آن
چگونگی کارکرد روان کننده بتن
مکانیزم مواد افزودنی در بتن بدین نحو خواهد بود که این روان کنندهها همراه با آب به سطح سیمان جذب و با ایجاد سطح مشترک در شکل جدید، بار منفی تولید می‌کنند. این امر موجب تغییر در نیروهای فیزیکی و شیمیایی وارد به این سطح مشترک خواهد شد. در ادامه در بار منفی به وجود آمده مابین مواد تشکیل‌دهنده بتن، حالت رانشی ایجاد شده و با دفع‌کنندگی موجب پخش آنها در بتن می‌شود. سپس با دفع حباب‌های بتن امکان جذب یا چسبندگی با ذرات سیمان را از دست می‌دهند و همین بار منفی به وجود آمده با کمک حالت لخته‌شدگی از حبس آب در محل‌هایی مشخص از بتن جلوگیری می نماید. عدم حبس آب در داخل سیمان، افزایش مقدار آب موجود جهت هیدراسیون را به دنبال خواهد داشت. نهایتاً پخش یکنواخت سیمان میزانی از سطح سیمان را که قادر به تحمل نیرو یا کسب مقاومت می‌کند را افزایش داده و از طرف دیگر به علت عدم محبوس شدن آب در بین ذرات سیمان، آب موجود برای هیدراتاسیون افزایش می‌یابد.
نحوه‌ی استفاده از روان کننده بتن
همانطور که اشاره کردیم مقدار آب مصرفی برای تهیه بتن با به‌کار بردن روان کننده بتن کاهش یافته و کارایی آن بهتر می‌شود؛ زیرا با چسبنده‌تر شدن ملات، می‌تواند بهتر در قالب قرار گیرد. از آنجایی‌که روان‌سازها به‌طور معمول نوعی رزین محلول نمکی هستند، بیشتر به رنگ قهوه ای تیره خواهند بود. این مواد به حالت‌های مایع یا پودر در دسترس بوده و شرایط به‌کار بردن آنها با توجه به شرح شرکت تولیدی است که بایستی حتما بر طبق توصیه‌های سازنده استفاده شود. روان کننده‌هایی که به شکل مایع هستند را باید ابتدا در آب مخلوط کرده و سپس در اختلاط مخلوط خشک بتن ریخت. در هنگام استفاده از پودر روانساز بایستی ابتدا آن را با مصالح خشک بتن مخلوط و سپس آب را به این مخلوط کلی که به حالت خشک بود اضافه کنیم.
کاربرد روان‌کننده بتن
برای تأمین یک یا بعضی از خواص در بتن، از مواد افزودنی روان کننده استفاده می‌شود که در پایین به آنها اشاره شده است:
- کم کردن نسبت آب به سیمان به‌طوری‌که کارایی و دستیابی به مقاومت بالاتر تأمین گردد.
- امکان انجام بهتر بتن‌ریزی مخصوصاً در مورد سازه‌های بتنی مسلح دارای حجم بالای آرماتوربندی که به‌دلیل تأمین کارایی لازم میلگردهای زیادی در آنها به‌کار رفته است.
- کم کردن میزان سیمان مصرف شده در‌عین داشتن کارایی کافی. قطعاً این هیدراسیون کاهش مقدار حرارت تولیدی را به دنبال خواهد داشت.
بیشتر بخوانید: بتن چیست؟ همه چیز درباره انواع بتن و کاربرد‌های آن
قیمت روان کننده بتن
عوامل زیادی برای انتخاب بهترین روان کننده مؤثر هست که خود موجب تفاوت در قیمت هم خواهد شد. برای خرید مناسب‌ترین روان کننده بتن ، بایستی به مواردی زیر دقت شود:
- عیار بتن مصرفی
- نوع روان کننده بتن
- حجم بتن‌ریزی در یک قسمت
- اسلامپ بتن شاهد با توجه به طرح
- اسلامپ بتن مورد نیاز با توجه به شرایط اجرایی
- دمای هوا و شرایط محیطی محل بتن‌ریزی
- شرایط نگهداری و دپوی محصول در کارگاه
جمع‌بندی
در این مطلب تلاش بر این شد تا شما را با روان‌کننده‌های بتن بیشتر آشنا کنیم و اطلاعات مختلفی مانند انواع، مزایا و معایب و کاربرد‌های این محصول در اختیار شما قرار دهیم. شما می‌توانید جهت مشاهده قیمت روز و خرید انواع محصولات فولادی به وبسایت فولادینو مراجعه کنید و از خدمات ارائه شده توسط این وبسایت استفاده کنید.