روانساز بتن (روان کننده بتن) در واقع کاهش دهنده های مقدار آب بتن ( water reducer ) هستند و جز این گروه از افزودنی های بتن طبقه بندی می شوند که همزمان باعث افزایش روانی و اسلامپ بتن نیز خواهند شد . کاهش میزان آب در طرح اختلاط بتن باید به گونه ای انجام شود که فرآیند هیدراتاسیون کامل سیمان انجام شود و کارایی کافی بتن برای قرارگیری و تحکیم در حین ساخت حفظ شود . W/C مورد نیاز سیمان برای تکمیل فرآیند هیدراتاسیون آن از 0.22 تا 0.25 متغیر است. وجود آب بیشتر از این مقدار در مخلوط بتن برای سهولت بتن ریزی و کارپذیری بتن مورد نیاز است. کاهش حجم آب در یک مخلوط بتن ممکن است منجر به یک مخلوط سفت تر شود که کارایی بتن را کاهش می دهد و مشکلات احتمالی پمپاژ را افزایش می دهد. روانساز های بتن که کاهش دهنده آب بتن می باشند ( روان کننده بتن ) و فوق روان‌کننده ها و کندگیر کننده بتن ، افزودنی‌های بتن هستند که به منظور کاهش مقدار آب در مخلوط یا کاهش سرعت گیرش بتن در حالی که خواص روانی بتن را حفظ می‌کنند، اضافه می‌شوند. از افزودنی ها برای اصلاح خواص بتن یا ملات استفاده می شود تا آنها را برای کار با دست یا برای اهداف دیگر مانند صرفه جویی در انرژی مکانیکی مناسب تر کند .روانساز بتن یا روان کننده بتن محصولات شیمیایی خاصی هستند که قبل از ریختن به مخلوط بتن اضافه می شوند . این افزودنی بتن از همان خانواده محصولات با ریتاردر هستند . اولین نسل این کاهش دهنده های آب بتن ، لیگنوسولفونات ها بودند که از دهه 1930 مورد استفاده قرار گرفتند. این محصولات ارزان قیمت از صنایع چوب و کاغذ به دست می‌آیند ، اما در حال حاضر روانساز بتن به طور موثری با سایر سولفونات‌ها و پلی‌کربوکسیلات‌های مصنوعی، که فوق روان‌کننده بتن نیز نامیده می‌شوند ، جایگزین شده‌اند .
تاثیر نسبت آب به سیمان (W/C ) بر مقاومت بتن :
بسیاری از خصوصیات مهم بتن تحت تأثیر نسبت آب به سیمان (W/C ) استفاده شده در مخلوط است . با کاهش میزان آب ، خمیر سیمان چگالی بالاتری خواهد داشت که در نتیجه کیفیت خمیر بالاتر می رود. افزایش کیفیت خمیر باعث افزایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی ، نفوذپذیری کمتر ، افزایش مقاومت در برابر هوازدگی، بهبود پیوند بتن و آرماتور ، کاهش تغییر حجم ناشی از خشک شدن و خیس شدن و کاهش تمایل به ترک خوردگی خواهد شد . نسبت آب به سیمان یکی از بزرگترین عواملی است که بر مقاومت بتن خوب متراکم شده بستگی دارد.در واقع رابطه مقاومت بتن با نسبت آب به سیمان یک رابطه معکوس می باشد .
بطورکلی مقاومت بتن عمل آوری شده به دو عامل اصلی بستگی دارد :
- نسبت آب به سیمان
- درجه تراکم
هرچه نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط بتن کمتر باشد ، شاهد مقاومت فشاری بالاتر خواهیم بود و هرچه بتن متراکم تر باشد نیز مقاومت فشاری بتن بالاتر می رود . بطور کلی بتن متراکم تر بتنی است که حفرات هوای کمتری داخل آن باشد . بتن سخت شده حدود 1 ٪حفره هوا دارد .
دامنه اعتبار نسبت آب به سیمان بسیار محدود است. هنگامی که نسبت آب به سیمان کم باشد،مقاومت فشاری حداکثر میزان را دارد. آغاز منحنی بستگی به ابزار متراکم کننده دارد. اگر سنگدانههایی با اندازه بزرگ، نسبت آب به سیمان کم و مقادیر زیاد سیمان استفاده شود؛ مقاومت بتن کاهش مییابد. اگر نسبت آب به سیمان در مخلوط تازه کمتر از بتن سخت شده باشد، نسبت آب به سیمان نمیتواند مقاومت باالتری در بتن به همراه داشته باشد. این شرایط به علت افزایش تنشهای کششی ناشی از انقباض و خزش اتفاق میافتد. این امر منجر به ترک خوردگی سیمان و یا از دست رفتن چسبندگی (که بین سیمان و سنگدانه وجود دارد) میشود چرا که سنگدانه سعی میکند تنشهای کششی را مهار کند. اجازه دهید تا دو حالت را در نظر بگیریم:
اگر عدد W/C بالا باشد، یعنی مقدار زیادی آب به ازای هر واحد وزن سیمان در بتن وجود دارد؛ بنابراین اگر یک حجم ثابت از بتن نمونه گیری کنیم ، تعداد زیادی حفره آب در نمونه بتن وجود خواهد داشت و مقاومت فشاری بتن کاهش خواهد یافت .
دو دلیل وجود دارد که چرا مقاومت بتن در این حالت کم می شود:
1- قانونی بنام قانون اثر اندازه وجود دارد که به ما میگوید که ذرات بزرگتر مقاومت پایینتری در مقایسه با ذرات با اندازه کوچکتر دارند لذا از آنجایی که یک فضای بزرگی برای فرآورده های خارجی هیدراتاسیون وجود دارد ، محصولات هیدراتاسیون ابعاد بزرگی دارندپس مقاومت کمتری خواهند داشت .
2- آب اضافی محبوس در بتن که در واکنش هیدراتاسیون شرکت نکرده ، بتدریج تبخیر خواهد شد و فضاهایی خالی در بتن ایجاد خواهد کرد که این حفرات خالی باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می گردند .
پس با توجه به مطالب فوق نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط بتن از موارد بسیار با اهمیت در مقاومت فشاری بتن پس از سخت شدن آن می باشد ، لذا باید تمهیداتی در جهت کاهش این مقدار اندیشید . یکی از موثرترین راهکارهای پیشنهادی جهت کاهش نسبت آب به سیمان استفاده از افزودنی های کاهش دهنده آب ( کاهنده آب بتن ) در مخلوط بتن است .
نحوه عملکرد کاهنده های آب بتن :
افزودنی کاهش دهنده آب بتن ( كاهنده هاي آب ) که به آنها WRA نیز گفته می شوند ، از نوع افزودني هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثيري مستقيمي بر فرآيند آبگيري سيمان ندارند. بخش اصلي افزودني هاي كاهنده ي آب، عوامل اثركننده بر سطح هستند . عوامل اثركننده بر سطح 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 مي چسبند و بصورت کلوخه در می آیند . بصورت کلی این افزودنی ها موجب كاهش نيروهاي جاذبه بين ذرات و كمك به جدايی و بهبود پخش شوندگي دانه‌هاي سيمان از يكديگر است . اين مكانيزم علاوه بر فراهم كردن حركت آزادانه ذرات سيمان به دليل جدايی آنها از يكديگر، آب محبوس در توده های سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند. در استاندارد 2930 ايران و EN934 ، هفت نوع روانساز يا كاهنده آب يا فوق روان كننده و فوق كاهنده آب از نوع خنثي، ديرگير و زودگير معرفی شده كه در آن روانساز (با نسبت آب به سيمان برابر) ديرگير و زودگير، فوق روان كننده زودگير (با نسبت آب به سيمان ثابت) وجود نداشته و در طبقه بندی نیست . در اين استاندارد به ميزان هوازایی و گاه حفظ اسلامپ بتن توجه شده و در همه موارد ميزان كاهش آب يا افزايش رواني مطرح گرديده است . همچنین نسبت بیشتر آب به سیمان استحکام، دوام و مقاومت در برابر سایش بتن را کاهش می دهد و در عین حال پتانسیل انقباض و ترک خوردگی را افزایش می دهد. مطالعات متعددی وجود دارد که نشان می‌دهد بتن با نسبت مناسب آب به سمان ، در زمانیکه افزودنی‌های کنترل‌کننده کاهش آب در طرح اختلاط بتن استفاده شود خطر تغییرات کمتری را داراست . جهت آشنایی بیشتر با این دسته بندی ها و مشخصات آنها می توانید مقاله ” مواد افزودنی بتن ، انواع و تاثیر روان کننده ها ، دیرگیر ها و زودگیر ها ” را مطالعه نمایید . پس متوجه شدیم که کاهنده آب با کاهش نیروی جاذبه بین ذرات سیمان کمک به پراکنده شدن آنها ، می کنند.
مزیت های کاهنده های آب بتن :
کاهنده های آب چندین مزیت در استفاده از خود دارند که در زیر ذکر شده است:
- 5-10 درصد میزان آب را کاهش می دهد.
- تخلخل بتن را کاهش می دهد
- مقاومت بتن را تا 25% افزایش می دهد (زیرا آب کمتری برای کارایی مخلوط بتن مورد نیاز است)
- کارایی را افزایش می دهد (با فرض ثابت ماندن مقدار آب آزاد)
- نفوذپذیری آب در بتن را کاهش می دهد (به دلیل مصرف آب کمتر)
- انتشار عوامل تهاجمی در بتن را کاهش می دهد و در نتیجه دوام بتن را بهبود می بخشد
- پوشش بهتری به سطوح می دهد
و از جمله ی افزودنی های کاهنده آب ، روانساز بتن ( روان کننده بتن ) می باشد
روانساز ها به طرق زير باعث کاهش نیروی جاذبه ذرات سیمان می شوند :
- افزايش پتانسيل الكتروسينماتيك
- تغيير در ساختار تركيبات هيدراتاسیون سيمان
- كاهش كشش بين سطحي
- ايجاد لايه‌اي از آب احاطه كننده ذرات سیمان
- جذب چندلايه اي مولكول هاي آلي
انواع روانساز بتن :
روان کننده های بکار رفته در صنعت ساختمان بر اساس مواد اولیه بکار رفته در تولید آنها به سه دسته تقسیم میگردند که انواع روان کننده های بتن به قرار زیر می باشند :
- روان کننده بتن
- فوق روان کننده بتن
- ابر روان کننده بتن
در دسته بندی فوق معمولا نوع اول یا روان کننده بتن را روان کننده نسل اول می نامند که بر پایه ی اسيد ليگنوسولفونيك و نمك هاي آنها ( ليگنوسولفونات‌ها ) می باشند . فوق روان کننده بتن یا نسل دوم روان کننده بتن بیشتر بر پایه نفتالین یا ملامين سولفونات می باشند و ابر روان کننده بتن که نسل سوم روانساز بتن می باشد و جدیدترین محصول از گروه روانساز بتن می باشند ، بر پایه پلی کربوکسیلات اتر تولید می شوند . جهت آشنایی بیشتر با انواع روانساز بتن می توانید به مقاله تحت عنوان ” بهترین روان کننده بتن چیست و چه ویژگی هایی دارد” مراجعه فرمایید .
اثر مصرف روان کننده بتن بر ویژگی های آن :
همانطور که گفته شد. با کاهش مقدار آب در بتن ، بتن حاصله چگالی بالاتری خواهد داشت که نتیجه آن کیفیت بالاتر است که این تغییرات مطلوب را می توان به صورت زیر بیان نمود :
- افزایش مقاومت فشاری بتن
- افزایش مقاومت خمشی
- نفوذ پذیری کمتر
- افزایش مقاومت در برابر هوازدگی
- چسبندگی بهتر بتن و آرماتورها
- کاهش تغییرات حجمی در اثر خشک شدن و خیس شدن
- کاهش ترک خوردگی و جمع شدگی
و بطور کلی نحوه تاثیر روان کننده های بتن را می توان در حالات زیر مورد توجه قرار داد :
- در بتن با نسبت آب به سیمان برابر ، باعث افزایش کارایی و اسلامپ بتن شده و بتن را بدون کاهش مقاومت ، کار پذیر می کنند.
- در بتن با نسبت آب به سیمان برابر ، علاوه بر افزایش روانی آن ، باعث افزایش مقاومت فشاری بتن بود .
- در بتن با نسبت آب به سیمان کمتر ، روانی کافی را ایجاد و باعث افزایش مقاومت بتن می شوند. پس با سیمان کمتر می توان به مقاومت بتن مطلوب رسید .
- باعث کاهش مصرف سیمان و صرفه اقتصادی می شوند .
با توجه مطالب فوق استفاده از روان ساز بتن اثرات مطلوبی در بتن تولیدی ایجاد خواهد کرد ولی آیا استفاده از روانساز بتن ، مضراتی دارد ؟ در پاسخ باید گفت که مضرات روان کننده بتن در واقع نتیجه عدم رعایت اصول و استانداردهای استفاده از محصول است و گاهی منجر به هزینه های مالی نیز می شود زمانی که استفاده از این فراورده از حد استاندارد و اصولی فراتر می رود در واقع مضرات روان کننده های بتن زمانی آغاز می شود که مصرف آنها بیش از حد توصیه شده باشد.
در صورت مصرف بیش از استاندارد روان کننده بتن شاهد موارد زیر خواهیم بود:
- آب انداختن ملات
- جدایی و پراکندگی ریز دانه های سیمان از ملات یا بتن
- هوازایی در بتن
بر اساس تعاریف ارائه شده ، بتن یا ملات سیمانی زمانی بد تلقی می گردد که درجه روان بودن آن غیر متعارف ، این یعنی عدم کیفیت و کارایی و همچنین به دلیل جدایی و پراکندگی ریز دانه های سیمان از ملات یا بتن ،کرمو و بدون یکپارچگی باشد. پس در واقع پارامترهای تعیین کننده مقدار مصرفی این فراورده برای رسیدن به درجه روانی بهینه در ملات عبارتند از اسلامپ اولیه، درجه روان کنندگی مورد نظر و … می باشد. در صورت توجه نکردن به این اصول و استفاده بی رویه از روانساز بتن شاهد پدید آمدن نتایج نامناسبی خواهیم بود .
همچنین می توانید جهت دریافت مشاوره و انتخاب بهترین روان کننده بتن که جوابگوی نیاز شما باشد ، با مشاورین و متخصصین شرکت برازین بتن شیمی تماس حاصل فرمایید .
