افزودنی های کاهنده آب یا روان کننده های بتن، از پرکاربردترین افزودنی های مورد استفاده در بتن هستند که بتنی با عملکرد خاص تولید می‌کنند. این افزودنی‌ها با ویژگی‌های بتن را مانند سخت شدگی، افزایش استحکام و به ویژه دوام آن را بهبود می‌بخشند و بتن تازه‌ای با خاصیت روان بودن بالا تولید می‌کنند. در این مقاله با ما همراه باشید تا با این محصول به طور کامل آشنا شوید.
در سال ۱۹۳۲، اولین ارجاع در مقاله برای استفاده از مقادیر کمی از مواد آلی به منظور افزایش روانی ترکیبات حاوی سیمان منتشر شد و بیان شد که نمک‌های نفتالین سولفونات فرمالدهید پلیمریزه نقش مفیدی در عملکرد بتن ایفا می‌کنند. این مقاله از دهه ۱۹۳۰ تا اوایل دهه ۱۹۴۰ دنبال شد و ترکیبات آن بهبود یافت.
لیگنوسولفونات‌ها تا دهه ۱۹۵۰ پایه تقریباً تمام افزودنی های کاهنده آب بودند؛ یعنی تا زمانی که نمک‌های هیدروکسی‌کربوکسیلیک اسید توسعه یافتند و توانستند جایگاه مهمی در این دسته از محصولات به خود اختصاص دهند.
این افزودنی بتن از ترکیبات لیگنوسولفونات تشکیل شده است. بر اساس ساختار شیمیایی، این محصول به سه گروه تقسیم می‌شود: عملکرد سریع، عادی و آهسته. در شرایط آب و هوایی گرم، فعالیت سیمان و آب افزایش می‌یابد و تبخیر آب سختی بتن را تشدید می‌کند. در این موارد، نیاز به روان‌کننده با دوام طولانی است؛ زیرا این گروه از روان‌کننده‌ها برای پمپاژ آسان، قسمت‌های کوچک و تقویت بالا بسیار مناسب هستند.
این در حالی است که در شرایط آب و هوایی سرد که فرایند عمل آوری با سرعت پایین اتفاق می‌افتد و احتمال یخ‌زدگی وجود دارد، باید از روان‌کننده‌های با عمل آوری سریع استفاده شود. در بخش‌های تقویت شده، بتن باید صاف و قابل کار باشد تا بین میلگردها گیر نکند.
اگرچه بسیاری از افزودنی‌ها تحت چندین نام تجاری موجود هستند، مانند آب‌بندها، کاهنده های آب، تسهیل‌کننده‌های عملکرد و غیره، گاهی اوقات این افزودنی‌ها بر اساس مواد شیمیایی مورد استفاده در آنها طبقه‌بندی می‌شوند. ترکیب شیمیایی این افزودنی لیگنوسولفونات‌های اصلاح شده است. لیگنین یک ماده پیچیده است که تقریباً ۲۰٪ از ترکیب چوب را تشکیل می‌دهد و در فرایند تولید و ساخت کاغذ از چوب، یک مایع اضافی تولید می‌شود که حاوی ترکیب متنوعی از مواد، مانند لیگنین و محصولات تجزیه سلولز، محصولات لیگنوسولفونات، انواع کربوهیدرات‌ها و غیره است.
روان کننده های بتن از مهم‌ترین انواع افزودنی‌های بتن می‌باشند. با کاهش میزان آب مصرفی در طرح مخلوط بتن، این محصول تأثیر مستقیمی بر خصوصیات رئولوژیکی بتن و ویژگی‌های بتن سخت شده مانند مقاومت فشاری، دوام و غیره دارد. در ادامه، انواع تأثیرات روان‌کننده ها بر بتن تازه و سخت شده معرفی می‌شود:
همانطور که می‌دانید، یکی از اصلی‌ترین کارکردها و تأثیرات افزودنی‌های روان‌کننده بتن، کاهش آب مورد استفاده در طرح مخلوط بتن است؛ البته اگر روانی بتن ثابت باشد. نتیجه این کاهش آب، افزایش استحکام و دوام بتن، همچنین کاهش میزان جمع‌شدگی و نوع تیپ سیمان است. میزان کاهش آب در مخلوط بتن بستگی به عوامل مختلفی دارد، از جمله: نوع افزودنی مورد استفاده در بتن، روش و میزان مصرف افزودنی، نسبت آب به سیمان، نوع سیمان، نوع تیپ سیمان ، نوع سنگدانه‌ها، نوع و میزان استفاده از انواع دیگر افزودنی‌های بتن و میزان هوای ایجاد شده در بتن.
مقاله مرتبط: 16 نوع سیمان و کاربرد آنها
اگر بدون کاهش میزان آب بتن، روان کننده‌ای به مخلوط بتن اضافه کنیم، نتیجه آن بتنی صاف‌تر با افزایش قابلیت کارکرد آن است. در واقع، روان‌کننده‌ها با تقویت ذرات سیمان، قابلیت کارکرد بتن را افزایش می‌دهند.
تغییرات در زمان اجرا می‌تواند بسته به نوع روان کننده مورد استفاده در بتن متفاوت باشد. برخی از روان‌کننده های بتن ممکن است زمان اجزای بتن را به تأخیر اندازند. روان‌کننده‌های نسل لیگنوسولفونات، روان کننده های با دوام طولانی هستند.
بیشتر روان کننده ها تا حدی به عنوان مهارکننده عمل می‌کنند و با افزایش اسلامپ بتن (کاهش افت اسلامپ)، زمان بتن ریزی را افزایش می‌دهند. این ویژگی در آزمایش‌های اسلامپ تأیید شده است. بسته به نوع روان‌کننده مورد استفاده، این افزودنی می‌تواند افت اسلامپ را افزایش یا کاهش دهد. بنابراین، این مقدار نیز باید در محاسبات در نظر گرفته شود.
یکی از تأثیرات روان کننده های بتن، نرخ تشکیل حباب آن است. به طور معمول، استفاده از روان‌کننده‌ها تا ۲٪ حباب هوا در بتن نسبت به بتن کنترلی ایجاد می‌کند. البته، استفاده از مقادیر بیشتر این افزودنی می‌تواند این مقدار را افزایش دهد. در واقع، اگرچه پوشش‌دهی روان کننده تا حدی استحکام بتن را کاهش می‌دهد، اما تأثیر کاهش مقاومت ناشی از این حباب‌های هوا، در مقابل کاهش میزان آب مورد استفاده در مخلوط بتن و در نتیجه، افزایش استحکام، که یکی از دلایل افزایش حباب‌های هوا است، چیزی برای گفتن ندارد.
روان کننده های بتن به دلیل خاصیت روان بخشی، پمپاژ بتن را آسان می‌کنند. البته، این ویژگی روان‌کننده‌ها برای بتن با درجه سیمان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از روان‌کننده های بتن در مخلوط بتن، سرعت و ظرفیت ریختن و ته‌نشینی آب بتن را کاهش می‌دهد. در این میان، برخی از مهارکننده‌ها که دارای خواص روان کنندگی هستند، با وجود کاهش میزان آب مخلوط، ظرفیت ریختن آب را کاهش می‌دهند. بتن‌های روان‌شده با روان‌کننده‌های مبتنی بر لیگنو مناسب‌تر برای پمپ‌های زمینی هستند.
افزودنی های کاهنده آب (روان کننده های بتن) خواص پایانی بتن را بهبود می‌بخشند؛ به ویژه زمانی که ویژگی‌ها و درجه‌بندی سنگدانه‌ها نامناسب باشند. به طور کلی، هنگامی که روان‌کننده‌ها برای کاهش میزان سیمان استفاده می‌شوند، ممکن است گروت روی سطح بتن ظاهر نشود و تنها ترک‌های جمع‌شدگی ظاهر شوند. این مشکل می‌تواند با ریختن پودر حاوی سیمان، کاهنده های آب و ماسه ریز بر روی سطح بتن حل شود.
به منظور دستیابی به بتنی با کیفیت یکنواخت در تمام مراحل و بخش‌ها، باید نسبت آب به سیمان ثابت نگه داشته شود، اما برخی عوامل که مهم‌ترین آنها دما است، باعث می‌شوند که میزان آب مخلوط دچار تغییرات شود تا اسلامپ ثابتی حاصل شود. به عنوان مثال، در دمای ۳۸ درجه نسبت به دمای ۵ درجه، ۲۱ کیلوگرم آب اضافی برای رسیدن به اسلامپ ثابت نیاز است. راه‌حل این مشکل، نگه داشتن میزان آب ثابت و استفاده از روان‌کننده بتن برای دستیابی به اسلامپ مورد نظر است.
روان‌کننده‌ها تولید حرارت اولیه ناشی از هیدراتاسیون سیمان را به تأخیر می‌اندازند. اگرچه این افزودنی‌ها حرارت تولید شده از فرایند هیدراتاسیون در اوایل فرایند را کاهش می‌دهند، حرارت تولید شده ثابت باقی می‌ماند یا در طی دوره‌ای ۲۸ روزه افزایش می‌یابد. در مقاومت ثابت و اسلامپ، روان‌کننده های بتن می‌توانند میزان حرارت ایجاد شده را تنها با کاهش تیپ سیمان کم کنند.
افزودنی‌های کاهنده آب می‌توانند زمان تنظیم را به تأخیر اندازند و جمع‌شدگی خمیر را افزایش دهند، مگر اینکه از کاهش رطوبت بتن جلوگیری شود. وقتی جمع‌شدگی پلاستیکی علت ترک‌خوردگی بتن است، استفاده از این افزودنی‌ها مشکل ترک‌خوردگی را افزایش می‌دهد.
روان‌کننده بتن تأثیر مستقیمی بر سیمان مخلوط بتن دارد؛ به این ترتیب که ذرات روان‌کننده به ذرات سیمان می‌چسبند و با واکنش سیمان باردار می‌شوند. در واقع، سطح سیمان با بار منفی پر می‌شود و بر اساس قانون دفع، بارهای الکتریکی ذرات سیمان از یکدیگر جدا می‌شوند. در این حالت، سیمان گوله نمی‌شود و آب به راحتی از میان ذرات سیمان عبور می‌کند و با آب کمتر، سیمان بیشتری آب می‌خورد.
آب اضافی بتن که در واکنش با سیمان شرکت نمی‌کند، بازدهی را تا ۲۰۰٪ افزایش می‌دهد. همراه با این خاصیت، مقاومت و مدول الاستیسیته و جذب آب تا حدود ۲۵٪ کاهش می‌یابد. عملکرد روان‌کننده بتن با افزایش بازدهی به همان اندازه، حفظ استحکام و سایر خصوصیات و حتی افزایش استحکام نهایی بتن همراه است.
از آنجایی که نقش اصلی آب در بتن، واکنش با سیمان و فراهم کردن استحکام نهایی مورد نیاز است، روان‌کننده مشکلی در این واکنش ایجاد نمی‌کند و حتی آن را بهبود می‌بخشد. این در حالی است که در بتن تازه، اندکی تأخیر ایجاد می‌کند و در ۲۴ تا ۴۸ ساعت، فشار زیادی بر قالب و پایه وارد می‌کند و نیاز به مراقبت ویژه دارد.
روش استفاده از روان‌کننده بتن بسته به نوع آن متفاوت است؛ به عنوان مثال، روان‌کننده مهارکننده می‌تواند به مواد اولیه خشک بتن اضافه شود؛ این در حالی است که روان‌کننده بتن مایع است و برای اضافه کردن آن به بتن، بهتر است ابتدا با آب رقیق شود و سپس به مخلوط بتن اضافه شود.
این ترکیب شیمیایی باید توسط یک متخصص به بتن اضافه شود، زیرا اگر میزان افزودنی خیلی کم یا زیاد باشد، ممکن است مشکلاتی مانند: هوای تازه در بتن، زمان تنظیم بسیار دیر و آب‌اندوزی بتن را مشاهده کنید. یکی دیگر از روش‌های حرفه‌ای اضافه کردن روان‌کننده، مخلوط کردن آن به صورت تدریجی و مرحله‌ای است تا تغییرات بتن در هر مرحله قابل مشاهده باشد.
در مرحله تهیه بتن در بچینگ، شن و ماسه ترکیب شده و آب اضافه می‌شود تا از سایش بیش از حد جلوگیری شود. پس از این مرحله، امکان خرید روان کننده بتن وجود دارد و می‌توان آن را به مخلوط بتن اضافه کرد. در نهایت، سیمان به مخلوط بتن اضافه می‌شود تا چسبندگی و یکنواختی بتن افزایش یابد. توجه داشته باشید که استفاده از روان‌کننده برای انتشار یکنواخت بتن بسیار مطلوب است.
اضافه کردن افزودنی روان‌کننده در محل پروژه با یک مشکل اساسی همراه است، که عدم مخلوط شدن و ترکیب مناسب روان‌کننده در مخلوط بتن است. برای حل این مشکل، رقیق کردن روان‌کننده در آب و مخلوط کردن آن برای ۳ تا ۷ دقیقه در میکسر بتن (کامیون میکسر) روش بسیار مناسبی است. توجه داشته باشید که افزودنی‌های بتن بیشترین تأثیر را بر مخلوط بتن خواهند داشت اگر در محل پروژه (محل کار) به مخلوط بتن اضافه شوند، زیرا پس از اضافه کردن بتن، زمانی از دست نخواهد رفت.
میزان مصرف افزودنی بتن در آزمایشگاه با وضعیت طبیعی متفاوت است؛ زیرا در آزمایشگاه، تمام شرایط تنظیم و استاندارد هستند و برخی شرایط طبیعی مانند تأثیر نور خورشید یا باد، به سختی فراهم می‌شوند. همانطور که می‌دانید، اگر شرایط ساخت و پردازش بتن متفاوت باشد، مقدار مواد مصرفی نیز متفاوت خواهد بود. نمونه آزمایشگاهی با نمونه تولید شده در واقعیت به دلیل حجم تولید کم متفاوت است. بنابراین، با در نظر گرفتن تمام این عوامل و تأثیرات مثبت و منفی آن، کارشناسان میزان مصرف استاندارد برای روان‌کننده را تعیین و به مشتریان ارائه می‌دهند.
اگر هوا گرم باشد و آب بتن به دلیل تبخیر سطحی از دست برود یا نرخ واکنش هیدراتاسیون به دلیل افزایش دما افزایش یابد، روان‌کننده‌ای که در بچینگ اضافه شده است، تأثیر مطلوبی بر ریختن بتن نخواهد داشت، زیرا با گذر زمان، دمای بتن افزایش می‌یابد. روان‌شناسی بتن حاکم می‌شود.
اگر تصمیم بر اضافه کردن روان‌کننده در محل پروژه باشد، فرسایش و استهلاک شدیدی از زمان تولید بتن در کارخانه تا کامیون اتفاق می‌افتد، اما با اضافه کردن روان‌کننده در محل، انرژی و هزینه کمتری برای آماده‌سازی بتن صرف می‌شود.
بهترین روش استفاده از روان‌کننده بتن این است که بخشی از آن در محل ساختمان اضافه شود تا بتن را صاف کند، انرژی و مصرف ساخت بتن را کاهش دهد و نیاز به آب مخلوط را کاهش دهد و مقدار مورد نیاز افزودنی را در محل پروژه برای حفظ کیفیت و صافی بتن تکمیل کند.
همانطور که گفته شد، روان‌کننده بتن، به عنوان نسل اول کاهنده‌های آب، تأثیر بزرگی بر مخلوط بتن دارد و از بروز نشت آب در بتن با ثبات بالا جلوگیری می‌کند. امیدواریم که با خواندن این مقاله، اطلاعات مورد نیاز خود را در زمینه افزودنی‌های کاهنده آب به دست آورده باشید.
