فوق‌روان‌کننده‌ها (فوق‌کاهنده‌ها‌ی آب)
فوق روان کننده‌ها، ماده‌ای که بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش داده یا بدون تغییر مقدار آب، اسلامپ و روانی را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش دهد. بعضی از انواع این مواد به میزان ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش آب را در مخلوط ممکن می‌کنند. کاربرد این افزودنی‌ها منجر به کاهش سریع کارایی میشود.
کاهش دهنده‌های آب (فوق روان کننده‌ها) دسته‌ای از مواد افزودنی هستند که بطور چشمگیری کارپذیری (Workability) ملات‌ها و بتن‌ها را با ثابت نگهداشتن نسبت آب به سیمان افزایش می‌دهند. عموماً مدت تاثیر آنها روی کارپذیری موقت یا متغیر است. می‌توان ملات‌ها و بتن‌های دارای یک کارپذیری یکسان را با مقدار کمتری آب، با کاهش بیش از ۱۲ درصد بدون تاخیر در گیرش، مقدار اضافی هوا یا آب آوری مضر، ساخت.
خواص فوق روان کننده‌ها
- با یک نسبت آب به سیمان (W/C)، بتن با کارپذیری بالاتری نسبت به بتن ساده بسازند.
- در یک کارپذیری ثابت (یکسان) به مقدار قابل ملاحظه‌ای نسبت آب به سیمان را کاهش دهند، که نتیجه آن تولید بتن با مقاومت بالا است.
مکانیزم عمل فوق روان کنندههای بتن
مکانیزم عمل فوق روان کننده عمدتاً بر اساس قابلیت جذب شدن آنها روی ذرات سیمان و بهبود رفتار Rheologic ماتریس سیمان است. سرعت جذب فوق روان کنندههای بتن بستگی به ترکیبات معدنی، نرمی (سطح ویژه) و مقدار سیمان دارد. مشخص شده است که آلومینات کلسیم مولکول‌های فوق روان کننده را بسیار سریع جذب می‌کند.
عمل افزایش کارپذیری با استفاده از فوق روان کننده‌ها با خواص زیر توضیح داده میشود.
- مقدار پتانسیل Zeta لایه الکتریکی دوبلی که روی ذرات سیمان توسط گروه‌های قطبی زنجیره‌های فوق روان کننده جذب شده ایجاد میشود.
- وزن مولکولی فوق روان کننده‌ها و نرخ کاهش کارپذیری به مقدار زمان به تاخیر افتادن گیرش در هیدراسیون سیمان مربوط میشود.
چگونگی مصرف
مواد افزودنی فوق روان کننده بتن معمولاً به صورت مایع با محتوای ۳۰ تا ۴۰۰ درصد وزنی ماده فعال جامد هستند. معمولاً با آب اختلاط به مخلوط سیمان اضافه می‌شوند. مشخص شده که افزودن آنها پس از افزودن آب اختلاط عملکرد بهتری دارد. بعضی از مواد فوق روان کننده بصورت پودری مصرف می‌شوند. در این حالت این مواد قبل از افزودن آب به مصالح و سیمان اضافه می شوند.
تاثیر فوق روان کننده (کاهش دهنده آب طیف بالا) بر خواص بتن
وزن مخصوص
وزن خصوص بتن با استفاده از مواد فوق روان کننده افزایش م یابد.
کار پذیری
فوق روان کننده‌ها به شدت، قابلیت بتن را برای روان شدن افزایش می‌دهند.
چسبندگی (Cohesion)
چسبندگی با استفاده از فوق روان کنندههای بتن در نتیجه کاهش آب بتن به مقدار زیادی افزایش می‌یابد.
مقدار حباب هوا
محتوای حباب هوای بتن، اندکی افزایش می‌یابد، بخصوص در موردی که مقدار مصرف ماده افزودنی به عنوان فوق روان کننده زیاد باشد.
کاهش اسلامپ
با یک کارپذیری یکسان، کاهش اسلامپ (Slump loss) در بتن‌های دارای کاهش دهنده آب، بالاتر از بتن بدون مواد افزودنی است. در یک نسبت آب به سیمان واحد، کاهش اسلامپ بتن دارای فوق روان کننده، بالاتر یا پائین‌تر از بتن شاهد است.
قابلیت پمپ شدن
قابلیت پمپ شدن بتن با استفاده از فوق روان کننده در نتیجه افزایش کارپذیری و در مورد استفاده از کاهش دهنده آب طیف بالا در نتیجه افزایش چسبندگی ، بهتر میشود.
جداشدگی دانه‌ها
جداشدگی دانه‌ها در هر دو موردی که از ماده افزودنی به عنوان فوق روان کننده استفاده می شود، کاهش می‌یابد مشروط بر اینکه طراحی بتن صحیح باشد.
مرحله گیرش
بطور معمول وقتی ماده افزودنی به عنوان فوق روان کننده استفاده شود مختصری گیرش بتن را به تاخیر می‌اندازد. در حالی که وقتی به عنوان کاهش دهنده آب با مقدار مصرف معمولی (صحیح) استفاده شود تاخیر محسوسی نمی‌دهد.
افت پلاستیک (Plastic Shrinkage)
افت پلاستیک می‌تواند در اثر مصرف فوق روان کنندههای بتن افزایش یابد.
آب آوری (Bleeding)
با استفاده از فوق روان کنندههای بتن، کاهش می‌یابد. در صورت نادرست بودن طراحی، آب آوری می‌تواند با اضافه کردن فوق روان کننده به بتن، زیاد شود.
مقاومت
مقاومت هنگامی که از فوق روان کنندههای بتن استفاده میشود به دلیل کاهش آب به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد، در حالی که در مورد مصرف فوق روان کننده مقاومت اساساً بهبودی نمی‌یابد.
جذب موئینه (Capillary Absorption)
وقتی از فوق روان کننده‌ها استفاده میشود جذب موئینه بتن به شدت کاهش می یابد.
نفوذپذیری (Permeability)
نفوذپذیری بتن مستقیماً به تخلخل مویینه آن که تحت تاثیر نسبت آب به سیمان است مربوط م‌شود.
سیکل انجماد و ذوب یخ
معمولاً کاهش دهنده آب طیف بالا (فوق روان کننده) مقداری هوا در مخلوط بتن تولید می کنند ولی بعضی از حباب‌های تولید شده هوا بزرگتر از حباب‌های تولید شده با عوامل هوازا هستند، بنابراین برای افزایش دوام بتن در مقابل یخ زدگی و ذوب یخ، مفید نیستند.
حمله محلول‌های مضر (خورنده)
ایستادگی (پایداری) بتن‌ها در مقابل محلول‌های خورنده در اثر استفاده از فوق روان کننده‌ها به دلیل کاهش تخلخل مویینه بتن زیاد میشود. اگر ماده افزودنی به عنوان فوق روان کننده مصرف شود این پایداری را ایجاد نمی‌کند.
تفاوت روان کننده بتن با فوق روان کننده
روان کنندههای بتن برای سه منظور در بتن به کار می‌روند.
- در بتن با نسبت آب به سیمان برابر با بتن شاهد، باعث افزایش روانی بتن شده و بتن را بدون کاهش مقاومت، کار پذیر می‌کنند.
- در بتن با نسبت آب به سیمان کمتر نسبت به بتن شاهد، روانی کافی را به بتن می‌دهند و باعث افزایش مقاومت بتن می‌شوند.
- در بتن با عیار سیمان کمتر، می‌توانند به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان و تامین روانی باعث صرفه جویی در مصرف سیمان شوند.
از مواد فوق روان کننده می‌توان به عنوان فوق کاهنده آب استفاده کرد. برخی از آنها می‌توانند تا ۳۵ درصد کاهش آب و در نتیجه ۳۵ درصد کاهش نسبت آب به سیمان را در پی داشته باشند. با کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت‌های اولیه از رشد خوبی برخوردار می‌شوند و سرعت هیدراسیون و گرمازایی نیز بیشتر میشود. این امر موجب افزایش مقاومت و دوام بتن در دراز مدت نیز میشود در حالی که با مصرف مواد زود سخت کننده (به غلظت ضد یخ) نمی‌‌توان چنین انتظاراتی را دنبال نمود. یخ زدن بتن پس از مدت حفاظت و عمل آوری مشکلی را برای بتن‌هایی که بدین طریقه ساخته می‌شوند بوجود نمی‌آورد.
مصرف بیش از حد مواد افزودنی کاهنده آب یا روان کننده و هم چنین مواد فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب برای ایجاد روانی یا کاهش نسبت آب به سیمان یا کاهش مصرف سیمان می‌تواند به جداشدگی شدید، آب انداختن فوق العاده زیاد و هم چنین تاخیر زیاد در زمان گیرش اولیه و نهائی بتن منجر شود به نحوی که بتن به مرحله گیرش نهائی نمی‌رسد و کسب مقاومت فشاری به شدت به عقب می‌افتد. به هرحال در صورت وجود تبخیر زیاد از سطح بتن ممکن است ترک خوردگی در سطح بتن تشدید شود. گ
مزایای اسنفاده از فوق روان کننده
- افزایش روانی بتن (افزایش اسلامپ)
- افزایش چشمگیر مقاومت اولیه بتن، بدون افزایش میزان سیمان مصرفی، این امر به ویژه در بتن‌های پیش ساخته مفید بوده زیرا باز کردن سریع قالب‌ها را امکان پذیر می‌نماید.
- تولید بتن‌های روان بدون افزایش میزان آب مصرفی هم چنین سهولت در اجرا و تراکم سریع‌تر بتن و کاهش هزینه‌های نیروی انسانی.
- افزایش چسبندگی و روانی بتن و قابلیت پمپ پذیری بدون آب انداختگی و جدایی سنگ دانه‌ها
- افزایش انسجام بتن و کاهش نفوذ پذیری بتن
- کاهش ۱۰٪ تا ۲۰٪میزان آب مصرفی در مخلوط بتن
موارد کاربرد فوق روان کننده
- بتن ریزی در هوای سرد
- بتن‌های پیش تنیده و پیش ساخته و قالب‌های لرزان
- بتن ریزی در مقاطع با تراکم آرماتور بالا
- بتن‌های میکروسیلیسی
- بتن ریزی کف‌های سخت صنعتی
- برای افزایش قابل توجه کارایی بتن، بدون نیاز به افزایش آب موجود در مخلوط (بتن با نسبت آب به سیمان کم)
انواع فوق روان کنندههای بتن
فوق روان کننده دیر گیر
این محصول باعث روانی بتن و کاهش آب مصرفی و نیز ایجاد تاخیر در زمان آغاز واکنش هیدراتاسیون میشود. یک فوق روان کننده ویژه نسل سوم و فاقد کلراید است. جهت تسریع روند کسب مقاومت نهایی بتن و تاخیر در زمان آغاز واکنش هیدراتاسیون میشود. این امر باعث افزایش قابل توجه کارایی و خاصیت حفظ اسلامپ بتن بدون نیاز به آب موجود و هم چنین افزایش دوام بتن به واسطه افزایش مقاومت نهایی و کاهش نفوذ پذیری در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد
- بتن‌های حجیم
- بتن‌های عمل آوری شده در شرایط آب و هوایی گرم
- بتن‌های خود متراکم شونده و خود تراز شونده
- بتن ریزی در مقاطع با تراکم آرماتور بالا، بتن‌های پیش تنیده
- بتن‌های میکروسیلیسی
- بتن‌های سد‌ها، پی‌ها، ستون‌ها، دیوار‌ها و پل‌ها و سایر سازه‌های بتنی
خواص و اثرات
- تاخیر در زمان گیرش
- افزایش روانی بتن (اسلامپ) و بهبود کارایی آن
- سهولت پمیاژ
- کاهش استهلاک تجهیزات ساخت و انتقال بتن
- افزایش انسجام بتن
- جبران افت اسلامپ در هوای گرم
- امکان حمل وانتقال بتن در مسافتهای طولانی
- سازگاری با انواع سیمان‌های پرتلند
- کاهش نفوذپذیری و افزایش مقاومت بتن
- افزایش زمان کارایی بتن
فوق روان کننده کاهنده آب بر پایه کربوکسیلات
فوق روان کننده کاهنده آب بر پایه کربوکسیلات، کاهنده قوی آب اختلاط بتن بوده و افزاینده قوی کارایی بتن با عملکرد بالا است. به نحو چشمگیری پخش شدن ذرات سیمان را بهبود می‌بخشد.
موارد کاربرد
- قالب‌های تونلی – لغزان
- یا خود متراکم شونده SCC مورد استفاده در بتن‌های ویژه تخصصی
- مورد استفاده در بتن‌های ویژه SLC یا خود تراز شونده
- در بتن‌های تخصصی و ویژه‌ای که سطوح با پرداخت عالی و با صرف حداقل انرژی نیاز است.
- بتن‌های تخصصی HPC با حداقل W/C و حداکثر دوام و پایایی
- بتن ریزی با لوله ترمی و بتن ریزی در زیر آب
- بتن ریزی در مقاطع باریک و پر آرماتور
- صنایع قطعات بتنی پیش ساخته
خواص و اثران
- افزایش روانی یا کارایی بتن
- امکان کاهش نسبت آب به سیمان
- کاهش عیار سیمان
- کاهش استهلاک پمپ بتن
- ایجاد بتن‌های خوش نما یا اکسپوز
- عدم نیاز به ویبراتور
- افزایش انسجام بتن
- جلوگیری از حبس هوا در بتن
- سازگاری با انواع سیمان‌های پرتلند
- افزایش مقاومت فشاری
- امکان باز نمودن قالب‌ها در حدود ۸ الی ۳۳ ساعت پس از اتمام بتن ریزی
- جلوگیری از جدا شدن سنگدانه‌ها
- قابل کاربرد همزمان با میکروسیلیس یا خاکستر بادی
فوق روان کننده زودگیر
فوق روان کننده زودگیر، افزودنی مایع بر پایه پلی نفتالین سولفونات است که علاوه بر روانی بتن و کاهنده قوی آب باعث تسریع در زمان گیرش و افزایش مقاومت‌های اولیه و نهایی میشود.همچنین اثرات منفی تأخیر گیرش را در دمای پایین جبران می‌کند. این محصول مخصوص بتـن ریزی در هوای سرد است. ف
خواص و اثرات
- افزایش کارایی بتن
- کاهش نسبت آب به سیمان (حدود ۲۰ درصد)
- افزایش مقاومت فشاری و نفوذ ناپذیری
- افزایش انسجام و سهولت پمپاژ
- افزایش اسلامپ
کاربرد
- بتن ریزی در هوای سرد
- جهت استفاده در کارخانجات تولید بتن آماده
- بتن ریزی در مقاطع با تراکم آرماتور بالا
- بتن‌های حجیم
- قالب‌های لغزان و پیش تنیده
ارزیابی عملکرد فوق روان کننده‌ها در سیمان و بتن
فوق روان کننده‌ها در اثر تماس با آب ایجاد بار منفی کرده و پس از جذب شدن بر روی ذرات سیمان مانع از نزدیک شدن این ذرات به یکدیگر می‌شوند و به این ترتیب در روانی و کارایی بتن موثرند. از طرفی، استفاده از فوق روان کننده‌ها در بتن نسبت آب به سیمان را بدون از دست رفتن کارایی بتن، کاهش م‌دهد و در این صورت بتن پر مقاومت و با دوام کافی جایگزین خواهد شد.
