فوق روان کننده بتن چیست ( انواع فوق روان کننده بتن )

فوق روان کننده بتن چیست ( انواع فوقروان کننده بتن )

امروزه انواع مختلفی از انواع فوق روان کننده بتناز سوی شرکت ها ارائه می شود. شما می توانید برای مشاوره ، دریافت مشخصات فنیانواع فوق روان کننده بتن و نیز تهیه و خرید فوق روان کننده بتن با بخش بازرگانیکلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 44618462-44618379 ) تماس حاصل فرمایید.

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

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

DezobuildD-10   فاقد کلر می باشد.

عملکرد شیمیاییو رفتار :

فوق روان کنندههای متداول که به طور عموم بر پایه ملامین سولفونات و یا نفتالین فرمالدئید میباشند ، 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 میگردند که ناشی از خاصیت دافعه الکتریسیته ساکن می باشد.

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

کاربردها :

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

بسته بندی :

DezobuildD-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 : دررده بندی غیر خطرناک

تاثیر بر رویبتن 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 باهیچ ماده دیگری نباید مخلوط شود مگر توسط متخصصین شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتنتایید شده باشد .    برای مخلوط های بتنیحاوی مواد زیر مناسب است :

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

مقادیر مصرف :

مصرف متداول DezobuildD-10   بین 0.3 تا 1.4 لیتربرای 100 کیلوگرم سیمان ( مواد سیمانی ) می باشد . مقادر خارج از این محدوده بهشرط انجام آزمایشات کارگاهی مجاز می باشد.

راهنمایی طریقمصرف :

DezobuildD-10   افزودنی آماده مصرف استو باید در زمان ساخت بتن اضافه گردد . تاثیر بهتر زمانی است که حدود 50 تا 70 درصدآب مصرفی اضافه شده باشد . هرگز این محصول را به مصالح خشک اضافه نکنید . اختلاطکامل بایستی انجام شود و برای این منظور پس از افزودن DezobuildD-10   به مدت 60 ثانیه با دورتند مخلوط را هم بزنید.

انبارداری :

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

نکات ایمنی :

DezobuildD-10   محتوی هیچ ماده خطرناکینمی باشد . برای آگاهی بیشتر به برشور ایمنی محصول مراجعه نمایید.

تاییدیه فنی :

تمام محصولاتیکه توسط شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران عرضه می گردد مطابق با استانداردهایکیفی بین المللی می باشد.

عبارت مضرات فوق روان کننده بتن ، معایب فوق روان کننده بتن، مزایایفوق روان کننده بتن،  انواع روان کننده بتن، انواع فوق روان کننده بتن ، قیمت روان کننده بتن ، بهترین روان کننده بتن ، روانکننده دیرگیر بتن ، روان کننده زودگیر بتن ، فروش روان کننده بتن، روان کننده بتنچیست ، مواد روان کننده بتن  درسایت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران –شما می توانید جهت دسترسی به مطالب ، استانداردها ومحصولات مورد نظر خود از طریق پنجره جستجو در سمت راست صفحه اقدام نماید.

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

آشنایی با انواع روانکننده بتن و فوق روان کننده بتن و کاربرد ، مزایا و معایب آن

افزودنی های روان کننده یا کاهنده های آب بتن

PLASTICIZERS OR WATER REDUCINGADMIXTUREES(WRA)

SUPER PLASTICIZERS OR HIGH REDUCINGADMIXTURES(HRWRA)

1-     مقدمه و تاریخچه

بتن جسمی مرکباز سنگدانه ها و خمیر چسباننده است. سنگدانه های بتن معمولی از نوع طبیعی معدنی یامصنوعی 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 برخورداراست. برای دستیابی به خواص مطلوب در بتن سخت شده به ناچار باید از مرحله بتن خمیریگذر کنیم و ویژگی های بتن خمیری و تازه در دستیابی به این خواص از اهمیت خاصیبرخوردار می باشد. کارآیی ، آب انداختن ، جداشدگی ، جمع شدگی و گیرش جزء خواص بتنتازه است که باید به آن توجه شود.

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

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

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

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

در دهه 80 میلادیروان کننده های بسیار قوی ( ابر روان کننده ها) ابداع شدند و در دهه 90 بکارگیریآن ها رایج شد و انقلابی اساسی در تکنولوژی بتن و اجرای آن حاصل گشت. قبل ازکاربرد این مواد در بتن ، امکان تغییر کارآیی (روانی) بتن فقط با تغییر مقدار آب ودر 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 باافزایش نسبت آب به سیمان همراه بود و مسلماً مقاومت و دوام بتن کاهش می یافت ونفوذپذیری زیاد می شد. در صورتی که هدف ثابت ماند نسبت آب به سیمان بود باید عیارسیمان بتن را بالا می بردیم تا با افزایش آب و کارآیی بتوانیم به دوام و مقاومتنسبتاً مطلوب و دلخواه دست یابیم. در این حالت مقاومت و دوام چنین بتنی در مقایسهبا بتنی با همین نسبت آب به سیمان ولی با آب و سیمان کمتر ، پایین تر به نظر میرسید که خود نوعی ضعف و محدودیت به شمار می آمد. 

به ویژه درکارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی مشکلات زیادی را شاهد بودیم زیرا تغییر نسبت آب بهسیمان عملاً به تغییر و روانی بتن منجر می شد و شرایط یکسانی برای محقق بوجود نمیآمد.

2-     تأثیر W/Cو عیار سیمان بر کیفیت بتن

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

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

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

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

این تصور کههمواره با افزایش عیار سیمان شاهد افزایش مقاومت و دوام و کاهش نفوذپذیری خواهیمبود 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 دوامرا شاهد خواهیم بود که نتیجه کاهش W/C می باشد نهعیار سیمان. اگر با حفظ W/C بخواهیمکارآیی را زیاد نماییم ، آب و سیمان باید به همراه هم بیشتر شود که افزایش حجمخمیر سیمان را در پی دارد. بنابر این در برخی منابع تأثیر افزایش روانی را کاهشمقاومت و دوام دانسته اند که همان مفهوم فوق را با عباراتی دیگر در بر دارد.

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

کاهش عیارسیمان معمولاً برای کنترل گرمازایی و سرعت گرمازایی بتن از ضروریات مهم به حساب میآید 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(کاهندهآب )

 بهطور کلی می توان گفت امروزه اکثر بتن ها در کشورهای پیشرفته با افزودنی های مختلفمنجمله روان کننده ها ساخته می شود افزودنی ها طبق ASTMC125 به موادی غیر از آب ، سنگدانه ، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته میشود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن اضافه می شودتا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد. کمیته ACI212 بیست هدف از مصرف افزودنی ها را فهرست کرده است.

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

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

3-1- افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملاتها

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

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

البته در اینحالت به دلیل افزایش روانی باید نگران جداشدگی و آب انداختن بیشتر بتن باشیم ولیبه دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن از یکدیگر عملاً رشد مقاومتی بهتریرا انتظار داریم.

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

اگر بخواهیمروانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرف این افزودنی ها ، مقدار آب را باتوجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این مواد کاهش داد. در این حالت اگر عیارسیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمان کاهش می یابد و مسلماً مقاومت ودوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد و نفوذپذیری کاهش خواهد داشت. یکطریقه ساخت بتن های آب بند و با نفوذپذیری کم ، کاهش W/Cاست. این قابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام ومقاومت فراهم آمده بود.

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

3-3- کاهش عیارسیمان بتن و ملات

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

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

3-4- دستیابیبه مجموعه ای از اهداف

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

بدین ترتیبمجموعه 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)

امروزهکاربردهای متعددی برای این مواد با قدرت کاهندگی متفاوت وجود دارد که به برخی ازآن ها اشاره می شود:

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

4-2- بتنریزی با لوله ترمی termie و بتن ریزیزیر آب

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

4-4- ایجادنماهای بهتر با ساخت و ریختن بتن روان تر

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

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

4-7- ساختبتن توانمند (با عملکرد بالا)High performancecon(HPC)        

4-8- سختبتن آب بند Water – Proofing con.                         

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

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

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

4-12- ساختبتن حجیم و بدنه سدها  Masscon.        

 4-13- ساخت قطعاتپیش ساخته و پیش تنیده

4-14- ساخت بتنهای حاوی دوده سلیسی

4-15- ساختبتن ها و ملات های تعمیری و ترمیمی

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

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

PrePlaced Aggregate con. Or Injected.Agg.con.                                

4-18- تزریقدوغاب 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 ودسته بندی آن ها

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

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

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

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

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

LignoSulfonic 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

HydroxylatedCarboxylic Acids and Their Salts                                    

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

5-1-6- فرمآلدئید ملامین سولفوناته فشرده

5-1-7- فرمآلدئید نفتالین سولفوناته فشرده

5-1-8- مخلوطردیف های قبلی

5-1-9- برخیکربوهیدرات 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- برخیمواد غیر آلی مانند نمک های روی ، برات ها ، فسفات ها و کلریدها

5-1-12- آمینها و مشتقات آن ها

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

5-1-14- برخیپلیمرها مانند آکریلات ها  Acrylates               

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

اصولاً اینمواد بر سطح سنگدانه ها و سیمان اثر می کنند و در سطح مشترک آب و این اجزاء بتنتغییراتی ایجاد می کنند. در سطح سیمان بار منفی به وجود می آورند و ذرات یکدیگر رادفع و پراکنده می نمایند. حباب های هوا نیز از دانه ها و سیمان جدا می شوند وکارآیی افزایش می یابد اما هر چند به دلیل افزایش سطح تماس آب با ذرات پراکنده شدهسیمان هیدراسیون بهتر آن ها می شود اما معمولاً ساختار خمیر سیمان هیدراته تغییرنمی کند.

قدرت افزودنیهای 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- روانکننده ها (کاهنده های آب) معمولی یا نسل اول این مواد

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

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

از آن ها که این مواد در ابتدا و در دهه50 میلادی ساخته و رایج شدند بعدها به عنوان نسل اول شناخته شدند.

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

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

این ها موادیهستند که قدرت کاهندگی آب آن ها در بهترین شرایط حداکثر 25 درصد و معمولاًمحدود  به 18 تا 20 درصد می باشد. به هرحال حداقل قدرت کاهش آب در آن ها برای میزان ماده توصیه شده نباید از 12 درصد کمترباشد. این مواد در دهه 70 میلادی ساخته شدند و به کار رفتند.

مولکول هایسنگین و زنجیره های طولانی پلیمری مانند فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده و فرمآلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله معروفترین و پر مصرفترین این دسته از روانکننده ها می باشند. این مواد به ترتیب به صورت پودر قهوه ای تیره و سفید هستند که35 گرم آن ها در 65 گرم آب حل می گردد.

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

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

این مواد دربهترین شرایط دارای قدرت کاهندگی آب حداکثر 35 تا 40 درصد هستند و معمولاً در بتنهای نیمه شل به 30 درصد محدود می شود. این مواد باید چسبندگی مناسبی را به وجودآورد.

اسیدهای پلی کربوکسیلیکهیدروکسیلاتی و مواد اتری ، هم چنین آکریلات ها از جمله این دسته مواد هستند. دردهه 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 نتایجمصرف آن ها در افزایش کارآیی ، مقاومت و دوام بتن ها بود زیرا سعی داشتند بتوانندکاهش آب بیشتری را داشته باشند.

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

5-3- طبقه بندیروان 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 قدرتروان کنندگی و هم چنین از نظر گیرش و روند کسب مقاومت های اولیه در ASTMC494 و ASTM C1017 این مواددسته بندی شده اند. در ASTM C494 افزودنی هایروان کننده ( یا کاهنده آب) به 5 دسته تقسیم شده اند.

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

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

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

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

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

در این تقسیمبندی عملاً کاهنده قوی آب با خاصیت زودگیری وجود ندارد بلکه کسب مقاومت اولیهبیشتر مد نظر بوده است و محدودیت های مربوط به مقاومت و زمان گیرش اولیه و نهاییاز نظر انحراف نسبت به مخلوط کنترل پیش بینی شده است در ASTMC1017 افزودنی هایی که تولید بتن روان (خود تراکم یا خود تراز) Flowingcon. می نماید به دو دسته تقسیم شده اند که مسلماً جزء فوق روان کنندههای قوی قرار دارند.

نوع A: روان کننده (خنثی) Plasticizer

نوع B: روان کننده دیرگیر کننده Plasticizer and Retarder  

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

نوع Aنباید انحرافی بیشتر از یک ساعت زودتر یا 5/1 ساعت دیرتر در زمان گیرش به وجودآورد (گیرش اولیه و نهایی).

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

در هر دومشخصات استاندارد C494 و C1017در مورد محدودیت های مقاومت خمشی ، تغییر طول ( جمع شدگی) و افزایش طول و حداقلفاکتور دوام منظور شده است.

برخی افزودنیهای روان کننده ذاتاً از کندگیری برخوردار هستند اما می توان با تغییراتی در یونفلزی نمک آن ها در این امر تغییراتی ایجاد نمود. مثلاً لیگنوسولفونات ها ذاتاًکندگیر هستند و به عنوان یکی از مواد کندگیر (دیرگیر) کننده دسته نوع Bطبق ASTM C494 کاربرد وسیعی دارند. یون کلسیم به آن هاکندگیری و یون سدیم به آن ها زودگیری در مقابل کندگیری می دهد. به هر حاللیگنوسولفونات ها معمولاً نمی توانند در دسته Fو G و یا نوع A و Bقرار گیرند.

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

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

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

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

نحوه عملکردمواد روان کننده در بسیاری موارد تابع میزان C₃Aدر سیمان گزارش شده است. مثلاً سیمان نوع 5 به فوق روان کننده کمتری نیاز دارد. بههر حال در سیمان با C₃A کم ممکن استاین 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 درعمل با افت اسلامپ مواجه نشویم برخی روان کننده ها یا فوق روان کننده ها را دیرتربه بتن می افزایند یا بخشی از آن ها را در دیگ مخلوط کن بتن ساز می ریزند و بخشیدیگر را در محل به داخل تراک میکسر اضافه نموده و خوب مخلوط می کنند تا از خاصیتروان کنندگی به مدت طولانی تری بهره برند.

به هرحالجداشدگی و آب انداختن و کندگیری و تغییر در میزان حباب هوا محتمل است. تأثیر شدیدبر جمع شدگی ، خزش ، مدول E برای روانکننده ها گزارش نشده است و افت مقاومت در طول زمان مطرح نگردیده است.

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

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

بتن جسمی مرکباز سنگدانه ها و خمیر چسباننده است. سنگدانه های بتن معمولی از نوع طبیعی معدنی یامصنوعی 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 برخورداراست. برای دستیابی به خواص مطلوب در بتن سخت شده به ناچار باید از مرحله بتن خمیریگذر کنیم و ویژگی های بتن خمیری و تازه در دستیابی به این خواص از اهمیت خاصیبرخوردار می باشد. کارآیی ، آب انداختن ، جداشدگی ، جمع شدگی و گیرش جزء خواص بتنتازه است که باید به آن توجه شود.

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

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

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

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

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

به ویژه درکارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی مشکلات زیادی را شاهد بودیم زیرا تغییر نسبت آب بهسیمان عملاً به تغییر و روانی بتن منجر می شد و شرایط یکسانی برای محقق بوجود نمیآمد.

6-     تأثیر W/Cو عیار سیمان بر کیفیت بتن

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

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

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

خمیر سیمان درمرحله گیرش و سخت شدن دچار جمع شدگی خمیری(خودزا و تبخیر و کاهش آب ) می شود درحالی 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.هرقدر خمیر سیمان بیشتر شود و نقش پر کنندگی آن بیشتر گردد ، احتمال ایجاد ترك هایمویینه بیشتر می شود. بنابر این افزایش عیار سیمان بر مقاومت و دوام، تأثیر منفیباقی می گذارد و نفوذپذیری نیز زیاد می شود. مسلماً با افزایش خمیر سیمان ، حجمسنگدانه مصرفی به عنوان قید خمیر سیمان کم می گردد. پس به دلایل فوق، افزایش عیارسیمان با W/C ثابت به کاهش کیفیت بتن منجر می شود.

این تصور کههمواره با افزایش عیار سیمان شاهد افزایش مقاومت و دوام و کاهش نفوذپذیری خواهیمبود 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 دوامرا شاهد خواهیم بود که نتیجه کاهش W/C می باشد نهعیار سیمان. اگر با حفظ W/C بخواهیمکارآیی را زیاد نماییم ، آب و سیمان باید به همراه هم بیشتر شود که افزایش حجمخمیر سیمان را در پی دارد. بنابر این در برخی منابع تأثیر افزایش روانی را کاهشمقاومت و دوام دانسته اند که همان مفهوم فوق را با عباراتی دیگر در بر دارد.

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

کاهش عیارسیمان معمولاً برای کنترل گرمازایی و سرعت گرمازایی بتن از ضروریات مهم به حساب میآید 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 (کاهندهآب )

 بهطور کلی می توان گفت امروزه اکثر بتن ها در کشورهای پیشرفته با افزودنی های مختلفمنجمله روان کننده ها ساخته می شود افزودنی ها طبق ASTMC125 به موادی غیر از آب ، سنگدانه ، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته میشود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن اضافه می شودتا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد. کمیته ACI212 بیست هدف از مصرف افزودنی ها را فهرست کرده است.

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

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

3-1- افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملاتها

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

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

البته در اینحالت به دلیل افزایش روانی باید نگران جداشدگی و آب انداختن بیشتر بتن باشیم ولیبه دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن از یکدیگر عملاً رشد مقاومتی بهتریرا انتظار داریم.

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

اگر بخواهیمروانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرف این افزودنی ها ، مقدار آب را باتوجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این مواد کاهش داد. در این حالت اگر عیارسیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمان کاهش می یابد و مسلماً مقاومت ودوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد و نفوذپذیری کاهش خواهد داشت. یکطریقه ساخت بتن های آب بند و با نفوذپذیری کم ، کاهش W/Cاست. این قابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام ومقاومت فراهم آمده بود.

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

3-3- کاهش عیارسیمان بتن و ملات

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

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

3-4- دستیابیبه مجموعه ای از اهداف

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

بدین ترتیبمجموعه 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 یاسوپر روانساز بتن)

امروزهکاربردهای متعددی برای این مواد با قدرت کاهندگی متفاوت وجود دارد که به برخی ازآن ها اشاره می شود:

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

4-2- بتنریزی با لوله ترمی termie و بتن ریزیزیر آب

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

4-4- ایجادنماهای بهتر با ساخت و ریختن بتن روان تر

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

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

4-7- ساختبتن توانمند (با عملکرد بالا)High performancecon(HPC)        

4-8- سختبتن آب بند Water – Proofing con.                         

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

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

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

4-12- ساختبتن حجیم و بدنه سدها  Masscon.        

 4-13- ساخت قطعاتپیش ساخته و پیش تنیده

4-14- ساخت بتنهای حاوی دوده سلیسی

4-15- ساختبتن ها و ملات های تعمیری و ترمیمی

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

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

PrePlaced Aggregate con. Or Injected.Agg.con.                               

4-18- تزریقدوغاب 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 ودسته بندی آن ها

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

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

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

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

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

LignoSulfonic 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

HydroxylatedCarboxylic Acids and Their Salts                                    

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

5-1-6- فرمآلدئید ملامین سولفوناته فشرده

5-1-7- فرمآلدئید نفتالین سولفوناته فشرده

5-1-8- مخلوطردیف های قبلی

5-1-9- برخیکربوهیدرات 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- برخیمواد غیر آلی مانند نمک های روی ، برات ها ، فسفات ها و کلریدها

5-1-12- آمینها و مشتقات آن ها

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

5-1-14- برخیپلیمرها مانند آکریلات ها  Acrylates               

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

اصولاً اینمواد بر سطح سنگدانه ها و سیمان اثر می کنند و در سطح مشترک آب و این اجزاء بتنتغییراتی ایجاد می کنند. در سطح سیمان بار منفی به وجود می آورند و ذرات یکدیگر رادفع و پراکنده می نمایند. حباب های هوا نیز از دانه ها و سیمان جدا می شوند وکارآیی افزایش می یابد اما هر چند به دلیل افزایش سطح تماس آب با ذرات پراکنده شدهسیمان هیدراسیون بهتر آن ها می شود اما معمولاً ساختار خمیر سیمان هیدراته تغییرنمی کند.

قدرت افزودنیهای 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- روانسازها (کاهنده های آب) معمولی یا نسل اول این مواد

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

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

از آن ها که این مواد در ابتدا و در دهه50 میلادی ساخته و رایج شدند بعدها به عنوان نسل اول شناخته شدند.

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

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

این ها موادیهستند که قدرت کاهندگی آب آن ها در بهترین شرایط حداکثر 25 درصد و معمولاًمحدود  به 18 تا 20 درصد می باشد. به هرحال حداقل قدرت کاهش آب در آن ها برای میزان ماده توصیه شده نباید از 12 درصد کمترباشد. این مواد در دهه 70 میلادی ساخته شدند و به کار رفتند.

مولکول هایسنگین و زنجیره های طولانی پلیمری مانند فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده و فرمآلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله معروفترین و پر مصرفترین این دسته از روانکننده ها می باشند. این مواد به ترتیب به صورت پودر قهوه ای تیره و سفید هستند که35 گرم آن ها در 65 گرم آب حل می گردد.

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

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

این مواد دربهترین شرایط دارای قدرت کاهندگی آب حداکثر 35 تا 40 درصد هستند و معمولاً در بتنهای نیمه شل به 30 درصد محدود می شود. این مواد باید چسبندگی مناسبی را به وجودآورد.

اسیدهای پلیکربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و مواد اتری ، هم چنین آکریلات ها از جمله این دسته موادهستند. در دهه 80 میلادی به تدریج ساخته شدند و در دهه 90 میلادی مصرف آن ها رایجگردید. تولید و مصرف آن ها نتیجه جذابیت بکارگیری فوق روان کننده های نسل اول ونتایج مصرف آن ها در افزایش کارآیی ، مقاومت و دوام بتن ها بود زیرا سعی داشتندبتوانند کاهش آب بیشتری را داشته باشند.

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

5-3- طبقه بندیروان 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 قدرتروان کنندگی و هم چنین از نظر گیرش و روند کسب مقاومت های اولیه در ASTMC494 و ASTM C1017 این مواددسته بندی شده اند. در ASTM C494 افزودنی هایروان کننده ( یا کاهنده آب) به 5 دسته تقسیم شده اند.

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

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

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

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

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

در این تقسیمبندی عملاً کاهنده قوی آب با خاصیت زودگیری وجود ندارد بلکه کسب مقاومت اولیهبیشتر مد نظر بوده است و محدودیت های مربوط به مقاومت و زمان گیرش اولیه و نهاییاز نظر انحراف نسبت به مخلوط کنترل پیش بینی شده است در ASTMC1017 افزودنی هایی که تولید بتن روان (خود تراکم یا خود تراز) Flowingcon. می نماید به دو دسته تقسیم شده اند که مسلماً جزء فوق روان کنندههای قوی قرار دارند.

نوع A: روان کننده (خنثی) Plasticizer

نوع B: روان کننده دیرگیر کننده Plasticizer and Retarder  

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

نوع Aنباید انحرافی بیشتر از یک ساعت زودتر یا 5/1 ساعت دیرتر در زمان گیرش به وجودآورد (گیرش اولیه و نهایی).

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

در هر دومشخصات استاندارد C494 و C1017در مورد محدودیت های مقاومت خمشی ، تغییر طول ( جمع شدگی) و افزایش طول و حداقلفاکتور دوام منظور شده است.

برخی افزودنیهای روان کننده ذاتاً از کندگیری برخوردار هستند اما می توان با تغییراتی در یونفلزی نمک آن ها در این امر تغییراتی ایجاد نمود. مثلاً لیگنوسولفونات ها ذاتاًکندگیر هستند و به عنوان یکی از مواد کندگیر (دیرگیر) کننده دسته نوع Bطبق ASTM C494 کاربرد وسیعی دارند. یون کلسیم به آن هاکندگیری و یون سدیم به آن ها زودگیری در مقابل کندگیری می دهد. به هر حاللیگنوسولفونات ها معمولاً نمی توانند در دسته Fو G و یا نوع A و Bقرار گیرند.

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

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

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

حفظ چسبندگی بهویژه برای Flowing Con. ضروری استوگرنه 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 عملکردمواد روان کننده در بسیاری موارد تابع میزان C₃Aدر سیمان گزارش شده است. مثلاً سیمان نوع 5 به فوق روان کننده کمتری نیاز دارد. بههر حال در سیمان با C₃A کم ممکن استاین 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 درعمل با افت اسلامپ مواجه نشویم برخی روان کننده ها یا فوق روان کننده ها را دیرتربه بتن می افزایند یا بخشی از آن ها را در دیگ مخلوط کن بتن ساز می ریزند و بخشیدیگر را در محل به داخل تراک میکسر اضافه نموده و خوب مخلوط می کنند تا از خاصیتروان کنندگی به مدت طولانی تری بهره برند.

به هرحالجداشدگی و آب انداختن و کندگیری و تغییر در میزان حباب هوا محتمل است. تأثیر شدیدبر جمع شدگی ، خزش ، مدول E برای روانکننده ها گزارش نشده است و افت مقاومت در طول زمان مطرح نگردیده است.

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

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

سيمان برايآبگيري[1] كاملخود به 23 تا 27 درصد وزني آب نياز دارد[1]. آب مصرفي اضافي در مخلوط بتن صرف ايجادرواني و كارآيي مي‌شود. محبوس شدن آب اضافي در بتن منجر به پيدايش حفره‌ها و حباب‌هايبزرگ در بتن سخت شده مي‌شود و كاهش مقاومت‌هاي مكانيكي و پايايي (دوام) بتن را بههمراه دارد. از سوي ديگر، توليد و به كارگيري بتن با حداقل آب، باعث افزايش مشكلاتو هزينه‌هاي اجرايي مي گردد.

 راهكار رايج‌‌، اقتصادي‌ و آسان براي حل اينمعضلات، استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب است كه از دهه 1930 ميلادي به كار گرفتهشده‌اند.

واژه هايكليدي : افزودني ، روان كننده، فراوان كننده، فوق روان كننده، كاهنده آب

2-1 – تعريف

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

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

2-2 – دسته‌بندي

افزودني‌هايكاهنده آب به سه گروه اصلي و هر گروه نيز بسته به خواص جانبي خود به دسته‌هايديگري تقسيم مي‌شوند.

2-2-1 – روان‌كننده‌ها

روان‌کننده‌ها[3] كهنخستين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و كاربرد آنها از دهه 1930 ميلادي آغاز شده است[2]، بسته بهخواص جانبي خود و بر اساس استاندارد ASTM C494به دسته‌هاي زير تقسيم مي‌شوند:

• روان‌كننده (كاهنده آب) معمولي (Type A)

• روان‌كننده (كاهنده آب) كندگير (Type D)

• روان‌كننده (كاهنده آب) زودگير (Type E)

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

 2-2-2 – فوق ‌روان‌كننده‌ها

فوق‌روان‌کننده‌‌ها[4] كهدومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته‌اند باعنوان بساكاهنده‌هاي آب[5]شناخته مي‌شوند. فوق‌روان‌كننده‌ها بر اساس استانداردهاي ASTMC494 & C1017  بهدو دسته زير تقسيم مي‌شوند: 

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

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

اين افزودني‌هادر مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 12 تا 25 درصد كاهش مي‌دهند و نسبتبه روان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند ولي برخي از آنها در مقادير مصرف بيشاز اندازه[8] موجبكندگيري 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 درمخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندي نامناسب، ممكن است جداشدگي و آب‌انداختگي افزايشيابد.

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

اين افزودني‌هاكه سومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند از دهه‌ي 1990 ميلادي مورد استفاده قرار گرفته‌اندو با نام‌هاي فوق روان‌كننده توانمند[9] ياابرروان‌كننده نيز شناخته مي‌شوند. هرچند اين افزودني‌ها ويژگي‌هاي منحصر به فردينسبت به فوق روان‌كننده‌ها دارند ولي در حال حاضر در همان دسته‌بندي فوق ‌روان‌كننده‌هايعني ASTM C494: Type F & G و ASTMC1017: Type I & II جاي مي‌گيرند.

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

نكته 2-3 – فرآيند توليد اين افزودني‌ها اين امكان را فراهم مي‌آوردكه بر اساس نياز هر صنعت يا مشخصات فني و شرايط اجرايي هر پروژه، فراروان‌كننده‌اييسازگار و مناسب توليد كرد.

نكته 2-4 – مراكز تحقيقاتي جهان، شركت‌هاي توليدكننده افزودني‌هايبتن و سازمان‌هاي مرتبط با صنعت ساخت و ساز همواره در جستجوي يافتن مواد شيمياييجديد با كارآيي و تاثير بهتر بر عملكرد مخلوط‌هاي بتني هستند و احتمال پيدايش وعرضه 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 دانه‌بندينامناسب به مراتب بيشتر از ساير كاهنده‌هاي آب است.

2-3 – مكانيزم عملكرد كاهنده‌هايآب

كاهنده‌هاي آباز نوع افزودني‌هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثيري مستقيمي بر فرآيند آبگيريسيمان 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 نيروهايفيزيكي شيميايي موثر بر اين سطح را تغيير مي‌دهند. در مخلوطي كه از مواد كاهنده آباستفاده نشود، ذرات سيمان به يكديگر مي‌چسبند و لخته مي‌شوند. مكانيزم كلي عملكرداين افزودني‌ها، كاهش نيروهاي جاذبه بين ذرات و كمك به جدايش و بهبود پخش‌شوندگيدانه‌هاي سيمان از يكديگر است. اين مكانيزم علاوه بر فراهم كردن حركت آزادانه ذراتسيمان به دليل جدايش آنها از يكديگر، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد وصرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند.

روان‌كننده‌هابه يكي از شيوه‌‌هاي زير نيروي جاذبه بين ذرات سيمان را كاهش مي‌دهند و به پراكنده‌شدنآنها 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 كليعملكرد فوق‌روان‌كننده‌ها، جدايش و پراكندن دانه‌هاي سيمان از يكديگر به كمكنيروهاي دافعه[11]ناشي از بارهاي الكتروستاتيكي است[3].در بتن و ملات، دانه‌هاي سيمان و سنگدانه در اثر تركيب با آب داراي بار سطحيالكتروستاتيكي مي‌شوند، ذرات سيمان در اين حالت تمايل دارند كه به يكديگر بچسبند[2]. فوق‌روانكننده‌ها در زمان اختلاط، جذب سطح دانه‌هاي سيمان مي‌شوند و به آنها بار منفي مي‌دهندكه منجر به ايجاد نيروي دافعه بين ذرات سيمان و پراكندن آنها مي‌شوند. اين اثر بهنام "پخش‌كنندگي"[12]شناخته مي‌شود. مكانيزم پخش‌كنندگي الكتروستاتيكي علاوه بر پخش كردن دانه‌هايسيمان، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند(شكل 2-1)[4].

شكل 2-1 – مكانيزم عملكرد كاهنده‌هاي آب بر اساسنيروي دافعه الكتروستاتيكي و آزاد كردن آب محبوس در لخته‌هاي سيماني

فراروان‌كننده‌هابا توجه به ساختار مولكولي و با استفاده از همان اصل بارهاي الكتروستاتيكي نه تنهاذرات سيمان را بهتر از روان‌كننده‌ها و فوق‌روان‌كننده‌ها پخش مي‌كنند (تاثيراوليه) بلكه به دليل داشتن شاخه‌هاي جانبي در زنجيره مولكولي، از جذب شدن ذراتسيمان پخش شده نيز ممانعت به عمل مي‌آورند (تاثير ثانويه). تاثير ثانويه فراروان‌كننده‌هادر 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 موادتشكيل‌دهنده

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

2-4-1 – روان‌كننده‌ها

گستره‌ي وسيعياز مواد روان‌كننده با ويژگي‌ها و خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه مي‌شوند كهبخش 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 موادتشكيل 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

فراروان‌كننده‌هاعمدتا بر پايه پليمرهای مصنوعي زير هستند:

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

2-5 – كاربرد

افزودني‌هايكاهنده آب پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند كه از آن جمله مي‌توان به كاهشآب 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 خشنو يا دانه‌بندي نامناسب هستند، سهولت در پمپاژ، بتن‌ريزي در مكانهايي كه دسترسيكمتري دارند، و يا تركيبي از مـوارد فوق اشاره كرد[6].

رواني بتن كهبا اسلامپ سنجيده مي‌شود، براي بتني با نسبت‌ها و اجزاي معين، به مقدار آب اختلاطبستگي 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 وارزيابي 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، بتنخودتراكم، بتن‌هاي با مقاومت خيلي زودرس و بي‌نياز از بخاردهي، بتن خيلي روان وبتن توانمند بدون استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب به ويژه روان‌كننده‌ها وفراروان‌كننده‌ها در حال حاضر بسيار پرهزينه و در مواردي غير ممكن است. اگرچه بهنظر مي‌رسد با افزايش مقدار سيمان مصرفي مي‌توان به برخي از اين ويژگي‌ها دست يافتولي افزايش بيش از اندازه سيمان به دليل تمايل ذرات سيمان به لخته‌شدن و افزايشچسبندگي بيش از اندازه مخلوط و افزايش مشكلات اجرايي از يك سو و افزايش تغيير شكل‌هايدرازمدت بتن سخت‌شده (جمع‌شدگي و خزش) از سوي ديگر، نه تنها از نظر فني راهكارمناسب و كارآمدي نيست بلكه بسيار غيراقتصادي هم هست. براي دستيابي به اين ويژگي‌ها،فراروان‌كننده‌ها به دليل تاثيرات جانبي كمتري كه نسبت به روان‌كننده‌ها و فوقروان‌كننده‌ها دارند، كاربرد گسترده‌تري دارند.

2-6 – تاثير كاهنده‌هاي آب برويژگی‌های بتن تازه

افزودني‌هايكاهنده آب علاوه بر كاهش مقدار آب مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيزتاثير مي‌گذارند.

2-6-1 - زمانگيرش

زمان گيرش بتنبه تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگي دارد. دربتني با دما و نسبت آب به سيمان معين، كاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمانو به تاخير انداختن به هم چسبيدن و لخته‌شدن ذرات و محصولات آبگيري سيمان بهيكديگر (كندگيري فيزيكي)، گيرش اوليه و نهايي بتن را به تاخير مي‌اندازند. از سويديگر، پخش‌شدن ذرات سيمان امكان آبگيري بهتر و همه جانبه‌ي آنها را فراهم مي‌كندكه مي‌تواند تسريع واكنش و توليد محصولات آبگيري را به دنبال داشته باشد. بنابراينهر چقدر كه قدرت پخش‌كنندگي افزودني‌هاي كاهنده آب بيشتر باشد (از روان‌كننده بهفراروان‌كننده)  تاثير كندگيري آنها كاهشمي‌يابد.

برخي از روان‌کننده‌هامانند ليگنوسولفونات‌ها و اسيدهاي هيدروكسي كربوكسيليك در مقادير مصرف متعارف و دردما‌هاي 18 تا 38 درجه سانتيگراد معمولاً 1 تا 3 ساعت تاخير در گيرش بتن بوجود مي‌آورند[2]. با افزايشمقدار مصرف روان‌كننده‌ها، تاخير در زمان گيرش بتن نيز افزايش مي‌يابد. اغلب فوقروان‌كننده‌ها در مقادير مصرف متعارف، كندگيري قابل توجهي ندارند و يا كندگيريآنها كاملاً كنترل شده است. در بتن‌هايي كه با سيمان نوع 5 ساخته مي‌شوند و دارايفوق‌روان‌كننده 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 نهاييبتن را كاهش مي‌دهند [3].

2-6-2 - هوازايي

برخي از روان‌كننده‌هاكشش 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 مقاديربيشتر نيز تا كنون گزارش شده است[6].هوازايي روان‌كننده‌ها را مي‌توان با اصلاح فرمول شيميايي كنترل كرد[6] ، معمولاً ليگنوسولفونات‌هاياصلاح‌شده كمتر از يك درصد حباب هوا ايجاد مي‌كنند. فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌هااصولاً خاصيت هوازايي ندارند ولي ممكن است روي توان هوازايي برخي از سيمان‌ها و موادهوازا  تاثيرگذار باشند و باعث تغيير در ميزانهواي بتن شوند[6].افزايش رواني مخلوط بتن به ازدياد تشكيل حباب‌هاي هوا در حين اختلاط كمك مي‌كندولي بتن‌هاي داراي فوق‌روان‌كننده در مقايسه با بتن شاهد (با رواني يكسان)، فرصتخروج 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 محبوسكمتري ايجاد مي‌كنند بلكه افت مقدار هواي سريع‌تري نيز دارند[2]. فراروان‌كننده‌ها عموما خاصيت هوازاييندارند و پس از اتمام اختلاط بتن به دليل سهولت حركت اجزاي بتن، موجب جابجايي وجاي‌گيري ذرات در درون فضاي خالي بين يكديگر مي‌شوند و  حباب‌هاي هواي محبوس رابه سطح بتن مي‌رانند.

افزودني‌هايكاهنده آب در بتن‌هاي هوازايي شده، پايداري حباب‌هاي هوا را بهبود مي‌بخشند وميزان 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 وپرداخت كردن آن را بيان مي‌كند[11].موضوع كارآيي همواره در بتن‌ريزي‌ها مطرح مي‌شود ولي در حال حاضر ابزار مناسبيبراي سنجش كارآيي در كارگاه‌ها وجود ندارد. معمولاً رواني بتن كه به وسيله آزمايشاسلامپ اندازه‌گيري مي‌شود ملاكي براي توصيف كارآيي بتن به شمار مي‌آيد در حالي كهممكن است دو نمونه با رواني يكسان، داراي كارايي متفاوتي باشند. بتن‌هاي محتويافزودني‌هاي كاهنده آب معمولاً كارآيي بهتري از خود نشان مي‌دهند و ميل به قالبپذيري 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 اينافزودني‌ها تمايل كمتري به جداشدگي نشان مي‌دهد[9] و در هنگام لرزاندن مي‌توان رواني و تحركبهتر اجزا را مشاهده نمود ضمن اين كه كارآيی بهتر اين نوع بتن، نياز به لرزاندن راكاهش می‌دهد و صرفه جويی قابل توجهی در مصرف انرژی و نيروی انسانی پديد مي‌آورد.

هوازايي برخياز كاهنده‌هاي آب كه به عنوان يك اثر جانبي مطرح مي‌شود، در مخلوط‌هاي بتن باريزدانه 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 همهافزودني‌هاي كاهنده آب بر آب‌انداختگي يكسان نيست، به عنوان مثال نمك‌های اسيدهيدروكسی كربوكسليك موجب افزايش آب انداختگي مي‌شوند در حالي كه مشتقات و تركيباتاصلاح شده  آنها تاثيري بر پديده آبانداختگي ندارند. ليگنوسولفونات‌ها و مشتقات آنها آب انداختگي بتن تازه را كاهش مي‌دهندكه بخشي از اين خاصيت آنها به دليل ايجاد حباب هوا در بتن است. فوق روان‌كننده‌هاو فراروان‌كننده‌ها معمولا آب انداختگي و جداشدگي را كاهش مي‌دهند به جز در موارديكه مقدار مصرف افزودني بيش از اندازه باشد[9]. گاهي آب‌انداختگی و جداشدگي بتن تازه پس ازاضافـه كردن فوق روان‌كننده و فراروان‌كننده‌ها به دليل اشكال در دانه‌بنديسنگدانه‌ها است و نه تاثير منفي افزودني، در چنين شرايطي با اصلاح دانه‌بندي به خصوصافزايش ريزدانه‌ها مي‌توان جداشدگي را كاهش داد.

2-6-5 - روند افترواني (اسلامپ)

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

يكي از مزاياياصلي استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در بتن افزايش قابل توجهاسلامپ و رواني آن است ولـي زمان قابل كاركردن به دليل افت اسلامپ به شدت كاهش مي‌يابدكه مي‌تواند سبب بروز مشكلات اجرايي شود. براي حل اين مشكل در مورد فوق‌روان‌كننده‌هامي‌توان بخشي از  فوق روان‌كننده را در محلساخت بتن و بخش ديگر را در محل بتن‌ريزي به مخلوط اضافه كرد تـا زمـان قابل كار كردنافزايش يابد يا از فوق‌روان‌كننده‌هاي كندگير استفاده كرد. در مورد فراروان‌كننده‌هامي‌توان رواني بتن را در هنگام ساخت به گونه‌ايي تنظيم كرد (با اسلامپ بالاتر) كهرواني مورد نظر را در پاي كار تامين كند يا در هنگام ساخت بتن، در صورت نياز جهتسهولت در اختلاط و حمل، از يك روان‌كننده سازگار در مقادير كم استفاده كرد وفراروان‌كننده را در پاي كار به بتن افزود.

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

 2-6-6 - پرداخت پذيري

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

2-6-7 – تراكم‌پذيري

كاهنده‌هاي آبامكان حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوط بتن فراهم مي‌كنند و خواصريولوژيك 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 كمترينياز است. اين اثر در بتن‌هاي با رواني (اسلامپ) كم و به ويژه در بتن‌هاي بدوناسلامپ نمايان‌تر است. در بتن‌هاي داراي مقادير كافي فراروان‌كننده به دليل سهولتحركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر بدون نياز به لرزاندن، اجزاي بتن در اثر وزن خودفضاهاي خالي را پر مي‌كنند و متراكم مي‌شوند (بتن خود متراكم) در حالي كه در بتن‌هايبدون فراروان‌كننده به دليل پديده لخته‌شدگي ذرات سيمان و ريزدانه‌ها، هر چقدر همكه رواني افزايش يابد نمي‌توان به بتن خود متراكم دست‌يافت.

2-7 - تاثير برويژگي‌های بتن سخت شده

2-7-1 - مقاومت

استفاده ازكاهنده آب اگر با كاهش نسبت آب به سيمان همراه باشد افزايش مقاومت را به دنبالدارد ضمن اين كه در صورت ثابت بودن نسبت آب به سيمان نيز به دليل پخش كردن بهترذرات سيمان سبب بهبود فرآيند آبگيري و افزايش مقاومت مي‌شود.

نكته 2-6- تاثيركاهنده‌هاي آب بر مقاومت بتن صرفاً به دليل تاثيرات آنها بر بتن تازه در زمان‌هاياوليه است و نه فعال بودن آنها در بتن سخت شده.

كاهنده‌هاي آبکندگير، مقاومت 24 ساعته را به خصوص در مناطق گرمسير افزايش مي‌دهند، البته ممكناست مقاومت در ساعات اوليه بتن تحت تاثير كندگيـری كاهش يابد. كاهنده‌هاي آب درمقدار سيمان و رواني ثابت مقاومت بتن را  افزايشمي‌دهند و يا براي رسيدن به مقاومتي مشخص باعث صرفه جويي قابل ملاحظه در مصرفسيمان مي‌شوند.

اگر افزودنفوق روان‌كننده همراه با كاهش آب بتن باشد مقاومت فشاري را تا 25 درصد و يا حتيبيشتر افزايش مي‌دهد. اين افزايش مقاومت با استفاده از فراروان‌کننده‌ها به مراتبمحسوس‌تر است و توليد بتن‌هايی با مقاومت فشاری 70 مگاپاسکال و بيشتر در شرايطكارگاهی به آسانی قابل طراحی و توليد می‌باشد. مقاومت خمشي بتن‌هاي داراي اينافزودني‌ها بهبود مي‌يابد ولي نسبت افزايش آن در مقايسه با مقاومت فشاري كمتر است.

2-7-2 – جمع‌شدگي (تكيدگي) و خزش

گزارش‌ها واطلاعات 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 منوالافزايش مقاومت فشاري بتن باعث كاهش خزش مي‌گردد ولي بطور كلي مي‌توان گفت حتي مصرفمقادير 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 كليكاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و بهبود فرآيند آبگيري و نيز بهبودتراكم‌پذيري، سبب كاهش تخلخل و جذب مويينگي مي‌شوند و در نتيجه نفوذپذيري بتن كاهشو دوام آن در برابر عوامل مهاجم افزايش مي‌يابد.

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

2-8 - تاثير موادمتشكله بتن بر عملكرد كاهنده‌های آب

همانگونه كه وجوديك افزودني بر روي نسبت اجزا و ويژگي‌هاي بتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقدار اجزايتشكيل‌دهنده بتن نيز تاثيرات متقابلي بر عملكرد افزودني دارد.

مقدار، نوع، وتركيبات شيميايي سيمان بر عملكرد كاهنده‌هاي آب تاثير مي‌گذارد. با افزايش مقدارسيمان، نسبت مصرف فوق‌روان‌كننده به سيمان كاهش مي‌يابد. سيمان‌هاي نوع 2 و 5 درمقايسه با سيمان‌هاي نوع 1 و 3 به كاهنده آب كمتري نياز دارند. تركيبات شيمياييسيمان به ويژه نسبت C₃A/C₃Sو مقدار C₃A و نيز مقدارقليايي‌ها بر عملكرد افزودني‌هاي كاهنده آب تاثير مي‌گذارند^[7].با افزايش مقدار C₃A در سيمان ازراندمان روان‌كننده‌هاي ليگنوسولفوناتي كاسته مي‌شود^[1].با افزايش مقدار قليايي‌هاي سيمان ميزان تاثير و حفظ رواني روان‌كننده‌ها در بتنكاهش مي‌يابد^[1].

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

پوزولان‌ها بهجز 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 بتن‌هايداراي پوزولان و به ويژه دوده سيليسي از فوق‌روان‌كننده  يا فراروان‌كننده استفاده شود.

در مجموعمطالعه، بررسی و انجام آزمايش‌های كارگاهی برای مشخص كردن تاثير مواد متشكله بتنبر افزودنيهای كاهنده آب به شدت توصيه می‌شود.

2-9 - تاثيرعوامل محيطی و اجرايي

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

به دليل آن كهدما در زمان گيرش، كارآيي و روند كسب مقاومت اوليه بتن بسيار مؤثر است، برايدستيابي به نتايج مؤثر معمولا افزودني‌های كاهنده آب در سه گروه با تاثيرهایزودگيری، خنثی، و ديرگيری عرضه مي‌شوند.

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

با توجه بهاينكه مقدار مصرف افزودني‌های كاهنده آب به نسبت سيمان موجود در طرح اختلاط تعريفمي‌شود، 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 متفاوتیدر هر نوبت وارد مخلوط‌كن مي‌شود و نتايج متفاوتی نيز در بر خواهد داشت.

2-10 - رهنمودهایاجرايي در كارگاه

افزودني‌هايكاهنده آب در حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوند و چنانچه اين افزودني‌ها به شكلجامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي بادرصد جامد مناسب از  آن تهيه و سپس مصرفشوند.

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

تمامی افزودني‌هایكاهنده آب در محدوده زمانی معينی بر مخلوط بتن تاثير مي‌گذارند و به محض اتمام اينمحدوده زمانی، بتن به حالت قبل از مصرف افزودنی برمي‌گردد، بنابراين زمان افزودنآنها بايستی بگونه‌ای تنظيم شود كه حداكثر كارآيی حاصل گردد، بنابراين در حمل‌هایطولانی بتن كه احتمال اتمام خاصيت افزودنی وجود دارد، بهتر است كه افزودني در محلبتن ريزی به مخلوط اضافه تا فرصت كافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت، و كارهایتكميلی فراهم شود.

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

در طرح اختلاط‌هایداراي اين افزودني‌ها، به خصوص در بتن‌های با اسلامپ بيشتر از 70 ميليمتر ازلرزاندن (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 - رهنمودهایكاربردی

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

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

همواره لازماست طرح اختلاط اين گونه بتن‌ها مجدداً بررسي شود چنانچه يك طرح بتن داراي كارآييو 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 جبرانكاهش حجم كل، بايستي به اندازه مقادير كاهش يافته آب و سيمان، مقادير متناسبي از سنگدانه‌هابه بتن اضافه گردد تا نسبت سنگدانه‌هاي درشت به حجم كل بتن ثابت بماند. روش طراحيو تنظيم مخلوط‌ها  در ACI  211.1 شرح داده شده است.

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

مخازن نگهداريافزودني‌ها 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 هرافزودني براساس توصيه توليدكننده آن ضروري است. اختلاط دو يا چند افزودني با هممجاز نمي‌باشد مگر اينكه سازگاري آنها با يكديگر قبلاً توسط توليدكننده بلامانعاعلام شود، در غير اين صورت بايستي افزودني‌ها به طور جداگانه پيمانه و به مخلوطاضافه گردند. مثلاً ممكن است يك روان‌كننده با يك هوازا با هم سازگاري نداشتهباشند و هركدام در مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب وارد مخلوط كنبتن شوند.

با توجه بهاينكه اين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيار كم و بر اساس نسبتهای كوچک سيمانمصرف مي‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيقی برای پيمانه كردن آنها در كارگاهفراهم شده و در ضمن آموزش‌های لازم در مورد حساسيت و تاثيرات منفی احتمالی ناشی ازمصارف نادرست به كاربران داده شود.

2-12 - ارزيابي وانتخاب كاهنده آب

عملكردافزودني‌ها از هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زير بررسي مي‌شوند. اين شيوه‌هاممكن است به تنهايي و يا تواماً  در تشخيصو انتخاب يك افزودني مورد توجه قرار گيرند.

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

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

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

با استفاده ازروشهاي فوق محدوده مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشياز مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد ولي لازم است اطلاعات كاملي از عملكردهايقبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده مقادير مصرف باشد در اختيار مصرفكننده 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 وليمحدوده تعيين شده از سوي توليدكننده مي‌تواند ملاك سنجش در هر كارگاهي قرارگيرد.

از آنجايي كهاين افزودني‌ها عموماً مقاومت‌هاي بتن را افزايش مي‌دهند و اين فرصت را فراهم مي‌آورندكه مقدار سيمان كمتري مصرف شود، علاوه بر ايجاد صرفه جويي اقتصادي در طرح مي‌توانندحرارت آبگيري را كاهش دهند كه بخصوص در بتن ريزي‌هاي حجيم بسيار مؤثر است.  توجه شود كه استفاده از کاهنده‌هاي آب به خوديخود 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 درسنين اوليه کاهش داد.

براي توليدبتن‌هايی با مقاومت زياد ( بيشتر از PSI 6000  يا MPa41 ) مي‌توان از فوق روان‌کننده و يا فراروان‌كننده با خاصيت كندگيری در مقاديرزيادتر استفاده نمود كه هم باعث كاهش بيشتر آب مي‌گردد و هم تاخيري كه درگيرش بتنبوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسب مقاومت اوليه مي‌شود، بتن‌هايي كه به آرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً دارايمقاومت‌هاي دراز مدت بيشتري هستند. استفاده از روان‌كننده  كندگير در مقادير زياد ممكن است گيرش بتن رادچار مشكل نمايد بتن‌هاي حاوي افزودني زودگير كننده، سريعتر به مقاومت‌هاي  اوليه دست پيدا مي‌‌كنند ولي مقاومت‌هاي درازمدت آنها از رشد كمتري برخوردار است.

در طراحي بتن‌هايتوانمند استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فرا روان‌کننده‌ها پيشنهاد مي‌گردد كه مي‌توانآنها را  در مقادير زيادتر و بدون تاثيراتجانبي نامطلوب مصرف نمود ولي بدليل افت سريع كارآيي در اين گونه بتن‌ها هموارهتوصيه مي‌شود كه اين افزودني‌ها در محل مصرف به بتن اضافه گردند.

آيين نامه‌هايمعتبر و استاندارد‌هاي ساختماني ايران، مشخصات افزودني‌هاي كاهنده آب و روشارزيابي 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 نامه‌هاهمچنين حداقل تغييراتي كه اين افزودني‌ها در كاهش مقدار آب، كسب مقاومت، محدودهزمان گيرش، جمع شدگي، و پايداري در برابر يخ زدگي و ذوب به وجود مي‌آورند را معينمي‌كنند ولي اكثر كاهنده‌هاي آب قادرند بهتر از حداقل‌هاي خواسته شده در آيين‌نامـه‌هاكيفيت بتن را بهبود بخشند. به عنوان مثال برخي از روان‌كننده‌ها توانايي كاهش آببتن به ميزان بيش از 12 درصد را دارند و فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها دربرخي موارد تا بيش از 30 درصد آب مصرفي را كم مي‌كنند.

 2-13 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابتبودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه و ارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترلشده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه به اثبات برسد. آزمونهاي لازم براي شناسايي وتاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد جامد، غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي،مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH )، و برخيموارد ديگر مي‌باشند. آيين نامه‌هاي معتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختمانيايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيين يكنواختي افزودني‌هاي شيميايي را به تفصيلبيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ، بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pHمي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاه را تاييد يا ردكرد.