فوق روان کننده های بتن ترکیباتی هست که بدون نیاز به اضافه کردن آب اضافی، کارایی و قابلیت روانی (روانشدگی) بتن را افزایش میدهد. این افزودنیها که زیرمجموعه‌ای از محصولات کاهنده آب هستند، با برد بالا عمل میکنند و به طراحان اجازه ساخت بتن با مقاومت بالا را میدهند.در کمال تعجب، فوق روان کنندهها میتوانند بتن کم حجم و سفت را با 15 درصد آب کمتر به بتن روان و قابل بتنریزی تبدیل کنند.
فوق روان‌کننده های بتن (Superplasticizers) نوعی از افزودنیهای شیمیایی هستند که به مخلوط بتن اضافه میشوند تا بدون نیاز به افزایش مقدار آب، روانی و کارایی آن را بهبود دهند. به طور کلی، بتن مخلوطی از سیمان، آب، سنگدانه‌ها و مواد افزودنی است. نسبت آب به سیمان در بتن یکی از عوامل کلیدی تعیین‌کننده مقاومت و کیفیت نهایی بتن است؛ هر چه آب بیشتر باشد، روانی افزایش مییابد اما مقاومت کاهش پیدا میکند. اینجاست که فوق روانکنندهها نقش مهمی ایفا میکنند. با افزودن فوق روان‌کننده، میتوان مقدار آب مصرفی در بتن را کاهش داد و در عین حال مخلوط بتن را به گونه‌ای نگه داشت که همچنان قابلیت کار بالا داشته باشد. این مواد با پراکنده کردن ذرات سیمان و جلوگیری از تجمع آنها، باعث روان‌تر شدن مخلوط بتن میشوند. نتیجه این فرآیند، بتن با مقاومت بالا و کارایی بهتر است که هم به راحتی قابل اجراست و هم ترک‌های کمتری در طول زمان ایجاد میکند.
آب را بهدلیل شروع واکنش شیمیایی، که آن را واکنش هیدراتاسیون می‌نامند، و هم برای کارایی، به بتن اضافه میشود. مهندسان عمران از بتن برای ساخت سازه‌ها به اشکال مختلف استفاده میکنند.
با این حال، این بدان معنا نیست که میتوان به اندازه دلخواه آب به بتن اضافه کرد.
افزودن آب اضافی نه تنها مقاومت بتن را کاهش میدهد بلکه احتمال آب‌انداختگی و انقباض بیش از حد ناشی از خشک شدگی را نیز افزایش میدهد. چنین بتنهایی بادوام نخواهد بود.
چنین بتنهایی را باید بهطور مکرر در بخش‌های مسکونی و غیر‌مسکونی تعمیر کرد. در این مواقع است که کاهندههای آب، بسیار مفید خواهند بود.
افزودنیهای کاهنده آب بتن، مقدار آب مورد نیاز در مخلوط را کاهش میدهند و در عین حال کارایی بتن تَر را بهبود می‌بخشند.
فوق روان کنندهها باعث کاهش انقباض و افزایش استحکام میشوند.
مهندسان عمران در حین آماده‌سازی طرح‌های مخلوط نیاز به بتن برای سناریوهای خاص دارند.
گاهی اوقات، به بتن با جریان بالا، امّا در عین حال دارای مقاومت بالا نیاز هست، که این نوع طرح، مخلوطی عالی در هنگام استفاده از فوق روان کنندهها است. بهطور مشابه، برای بتن خود تراز با استفاده از فوق روان کننده های بتن میتوان بدون افزایش آب به یک مخلوط مناسب رسید.
آیا از بتن کم اسلامپ و فوق سختی که سفت است و به‌سختی در قالبها جاری میشود، خسته شده‌اید؟ چاره رفع این مشکل، استفاده از فوق روان کننده است.
گروه محصولات افزودنیهای فوق روان کننده بتن پارسمان شیمی، شامل نسل جدید فوق کاهنده های آب بتن برپایه پلی‌کربوکسیلات اتر است که به‌منظور استفاده در شرایط دمایی و اقلیم‌های مختلف آب و هوایی طبقهبندی و فرموله شدهاند.
محصولات فوق روان کننده بتن پارسمان شیمی که با کد فلوئنتیس ارائه میشوند، قابل استفاده در رده‌های مقاومتی متوسط و بالای بتن بوده و منجر به افزایش کارایی بتن تازه می‌گردد. این محصولات به دلیل قابلیت بسیار بالا در کاهش مقدار آب و در نتیجه کاهش مقدار آب به سیمان، باعث افزایش مقاومت بتن شده و نفوذپذیری آن را در برابر عواملی نظیر کلر و سولفات کاهش میدهد. از این رو نام فوق روان کننده را به خود گرفته‌اند. تنوع فوق روان کنندهها به مجریان و استفاده کنندگان این فرصت را میدهد که با توجه به شرایطی دمایی و آب و هوایی، جزئیات و حجم پروژه مناسب‌ترین و بهینه‌ترین انتخاب را داشته باشند.
| مدل محصول | توضیحات محصول |
|---|---|
CLS-400 | فوق روان کننده اصلاح شده بر پایه لیگنوسولفونات کاهنده قوی آب با خاصیت حفظ اسلامپ بالا |
CLS-500 | فوق روان کننده اصلاح شده بر پایه لیگنوسولفونات کاهنده بسیار قوی آب با خاصیت حفظ اسلامپ بالا |
MS-350 | فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات اتر کاهنده قوی آب با خاصیت حفظ اسلامپ بسیار بالا |
MS-450S | فوق روان کننده قوی بر پایه پلی کربوکسیلات اتر |
MM-330 | فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات اتر کاهنده قوی آب با خاصیت حفظ اسلامپ |
MW-310 | فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات اتر کاهنده قوی آب مناسب برای شرایط دمایی سرد و معتدل |
یکی از بزرگترین نگرانی‌ها در بتن انبوه، ناپایداری حجمی جرم بتن است. آب موجود در بتن پس از هیدراتاسیون، در بتن ترک ایجاد میکند و در نتیجه خشک‌شدن، انقباض ایجاد میشود (انقباض ناشی از خشک شدگی). برای بتنریزی بتن معمولی، آب در طول دوره عملآوری به بتن اعمال میشود تا در مقابل نیروهای کششی مقاومت کند زیرا در غیر این صورت بتن ترک می‌خورد.
فوق روان کنندهها در چنین مواردی بهعنوان افزودنیهای کاهنده انقباض عمل میکنند و دوام کلی بتن را بهبود می‌بخشند.
با فوق روان کنندهها میتوان به ثبات حجم بیشتری در مخلوط بتن دست پیدا کرد و در نتیجه کاهش انقباض یا ترک‌های حرارتی را کاهش داد. در مورد بتن مسلح؛ تنش‌های حرارتی کمتری وجود دارد و بنابراین تقویت حرارتی نیاز مبرمی نیست.
فوق روان کنندهها بهعنوان تقویت‌کننده واکنش هیدراتاسیون سیمان شناخته شدهاند. که منجر به استحکام اولیه بالا میشود. همچنین با فوق روان کنندهها میتوان بتن با مقاومت فشاری بالا تا 22000 psi را بهدست آورد.
برای طرح‌های انبوه مخلوط بتن، نسبت آب به سیمان را افزایش میدهند تا انقباض و جمع‌شدگی در بتن ایجاد نشود، امّا با انجام این کار مقاومت بتن کاهش مییابد. بنابراین در این روش، تنها راه برای بهبود استحکام، افزایش محتوای سیمان در طراحی مخلوط است. امّا با فوق روان کنندهها نیازی به افزایش محتوای سیمان نخواهد بود و به این ترتیب سیمان که پرهزینه‌ترین ترکیب در مخلوط بتن است، صرفهجویی و حفظ میشود.
در بیشتر موارد فوق روان کنندهها تاثیری بر زمان گیرش مخلوط بتن ندارند. حتی اگر تاثیری داشته باشد، حداکثر زمان تاخیر حدود 15 دقیقه در زمان تنظیم اولیه است. با این حال، فوق روان‌کننده‌های مبتنی بر لیگنوسولفونات گزارش شدهاند که زمان گیرش را یک ساعت به تاخیر می‌اندازند.
هدف اصلی استفاده از فوق روان کنندهها استفاده از بتن روان در مکان‌های غیرقابل‌دسترس، طبقات یا آرماتورهای متراکم است. افزودنی کاهنده آب است که دوام و کارایی بتن را بهبود می‌بخشد. طراحان میتوانند با استفاده از فوق روان کننده، بتن با مقاومت بالا را بدون نیاز به سیمان بیش از حد زیاد آماده کنند.
افزودنی ها و پلیمرهای زیادی وجود دارد که معمولاً به عنوان ماده شیمیایی پایه برای فوق روان کنندهها استفاده میشود. برخی از آنها بهصورت زیر طبقهبندی میشوند:
علاوه بر موارد فوق، موارد زیر چند نمونه از نسل جدید “مواد افزودنی کاهنده آب به میزان زیاد” هستند که در زیر بیان شدهاند:
برخی از معایب استفاده از فوق روان کننده های بتن در بتن عبارتند از:
فوق روان کننده یکی از کلاس‌های افزودنی به نام کاهنده آب بوده است که برای کاهش نیاز آب در مخلوط بتن استفاده میشده است. کاهندههای معمولی آب مبتنی بر اسیدهای لیگنوسولفونیک، اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک یا کربوهیدرات های فرآوری شده میتوانستند نیاز آب را حدود 10 تا 15 درصد کاهش دهند. ترکیب مقادیر بیشتر برای کاهش بیشتر آب منجر به اثرات نامطلوب بر روی گیرش، مقدار هوا، روان شدن/آب انداختن، جداشدگی و ویژگیهای سخت‌شوندگی بتن میشده است. فوق روان کنندهها از نظر شیمیایی با کاهندههای آب معمولی متفاوت بودند و میتوانستند محتویات آب را تا حدود 30 درصد کاهش دهند. آنها با عنوان‌های مختلف از جمله فوق روان کننده، فوق سیال کننده، کاهش‌دهنده آب فوق‌العاده یا کاهش‌دهنده آب با برد بالا شناخته می‌شده‌اند. فوق روان کنندهها که برای اولین بار در ژاپن معرفی شدند، برای تولید چندین میلیون مترمکعب بتن مورد استفاده قرار گرفتند. تنها در ساخت استادیوم المپیک در مونترال، 5000 واحد بتن پیشساخته با استفاده از فوق روان کننده تولید شد.
(1) کارایی بالای بتن، در نتیجه بتنریزی آسان بدون کاهش محتوای سیمان و مقاومت
(2) بتن با مقاومت بالا با کارایی معمولی امّا محتوای آب کمتر
(3) مخلوط بتن با سیمان کمتر اما مقاومت و کارایی معمولی
فوق روان کننده بتن به طورکلی در چهار گروه طبقهبندی میشوند، عبارتند از: میعانات ملامین فرمالدئید سولفونه (SMF)، میعانات نفتالین فرمالدئید سولفونه (SNF).لیگنوسولفونات‌های اصلاح‌شده (MLS)، و برخی دیگر از جمله استرهای اسید سولفونیک، استرهای کربوهیدرات، و غیره، در هر یک از این کلاس‌ها تغییراتی وجود دارد و برخی از فرمول‌ها ممکن است حاوی یک ماده دوم باشند. با این حال، بیشتر دادههای موجود به افزودنیهای مبتنی بر SMF و SNF مربوط میشوند. آنها بهصورت جامد یا محلولهای آبی عرضه میشوند. در این مقاله دوز به ماده جامد بهعنوان درصدی از وزن سیمان اشاره دارد.
بتن با کارایی خوب دارای مزایایی است که امکان بتنریزی آسان و سریع را فراهم میکند. یک بتن با کارایی معقول را میتوان با استفاده از محتوای سیمان بالا با حفظ نسبت آب معمولی به سیمان یا با افزایش محتوای آب در حالی که مقدار سیمان یکسان را حفظ کرد، به دست آورد. بااینحال، هر دو روش منجر به جداسازی، انقباض بیش از حد، توسعه گرمای نامطلوب و اثرات مضر طولانی مدت میشوند.
با ظهور فوق روان کننده ها، دستیابی به اسلامپ بیش از 200 میلیمتر از اسلامپ اولیه حدود 50 میلیمتر با دوزهای 3/0 تا 6/0 درصد ممکن شده است. بتن در عرض چند دقیقه پس از افزودن فوق روان کننده بهراحتی شروع به جریان و خود یکنواختگی میشود، منسجم باقی می ماند و دارای ویژگی های روانشدگی نامطلوب، جداشوندگی یا کاهش قدرت نمیباشد. چنین بتنی به‌صورت‌های مختلف بهعنوان بتن روان، بتن خود متراکم، فلوکرت، سوپکریت، مایع، سیال یا بتن فروریخته شناخته میشود.
اثر سیال شدن به دست آمده با افزودن 3/0 درصد فوق روان کننده به سیمان تشکیل شده در نسبت آب: سیمان 3/0 در شکل 1a، شکل 1b، شکل 1c، و شکل 1d نشان داده شده است.
بدون افزودنی (شکل 1a) خمیر سیمان جریان ندارد، اما با فوق روان کننده مانند یک مایع جریان مییابد (شکل 1b). از طرف دیگر، افزودن یک کاهنده آب معمولی (2/0 یا 4/0 درصد لیگنوسولفونات)، باعث تشکیل خمیر سیمانی چسبناک می شود.
(شکل 1c و شکل 1d).
بتن روان، بتنریزی در آرماتورهای متراکم و در مناطق نسبتاً غیر قابل دسترس را امکانپذیر میکند. بنابراین مشکل برش و تطبیق قالب برای ارتعاش و لرزه، از بین میرود. ویژگی بتنریزی آسان و سریع و نیاز به تنها ارتعاش اسمی، آن را برای قرار دادن در دهانه ها، کف، دال‌های فونداسیون، پل‌ها، روسازی‌ها، عرشه‌های بام و سقف و غیره مناسب می‌سازد. پمپاژ بتن با ترکیب فوق روان کننده ها بسیار بهبود یافته است، بهطوری که در بتنریزیها توسط ترمی(بتن ریزی با قیف یا لوله)، بهویژه در زیر آب نیز موفقیتآمیز بوده است.
استفاده از فوق روان کنندهها مستلزم ایجاد تغییراتی در روند عادی تولید و بتنریزی بتن است. نسبت سیمان، ماسه، سنگدانه و دوز فوق روان کننده باید تنظیم شود تا از جداشوندگی و گسیختگی بتن جلوگیری شود. علاوه بر این، بتن با جریان بالا، فشاری بیش از حد معمول بر روی قالبها ایجاد میکند، بهطوری که باید قالبها بهگونه ای طراحی شوند که در برابر آن فشار مقاومت کنند. بتن روان قابلیت بتنریزی آسان در شیبهای بیش از 3 درجه نسبت به افق را ندارد. در بسیاری از موارد، ادغام دوزهای پیشنهادی بیشتر از حد معمول، مزایای بیشتری را به همراه دارد، اما این بدان معنا نیست که مقادیر بیش از حد قابل تحمل است. بیش از یک مقدار خاص، فوق روان کننده ممکن است عوارض جانبی نامطلوبی ایجاد کند.
امکان ساخت بتن با مقاومت بالا بدون مواد افزودنی وجود داشت، مشروط بر اینکه با مقدار کمی آب مخلوط شود و ویژگیهای کارایی مطلوب را داشته باشد. با این حال، با مقدار آب کم نسبت به سیمان، دستیابی به عملکرد خوب بتن آسان نبوده است.
از آنجایی که امکان کاهش آب در حدود 25 تا 30 درصد با استفاده از فوق روان کنندهها بدون از دست دادن ویژگیهای کارایی بتن وجود داشت، بنابراین بهطور قابل توجهی امکان دستیابی به استحکام اولیه و نهایی بالاتر نیز وجود داشت. اگرچه ممکن بود از مقدار زیاد سیمان برای به دست آوردن مقاومتهای اولیه بالا در بتن نیز استفاده شود، امّا گرمای بیشتر ایجاد شده توسط واکنشهای شیمیایی باعث ایجاد ترکها و انقباض نامطلوب میشده است.
توسعه استحکام اولیه بالا، ویژگی بتن ساخته شده با استفاده از فوق روان کنندهها در نسبت آب کم به سیمان، بهویژه در تولید واحدهای پیشساخته سودمند و باصرفه بوده است.
برای تیرها و واحدهای پیشتنیده که نیاز به عملیات حرارتی شبانه را نداشته، استفاده از فوق روان کنندهها باعث کاهش زمان و دمای عملآوری بتن میشده است. مقاومتهای اولیه بالا بهویژه برای بتنریزی در مناطق ترافیکی مانند جادههای شهری و باند فرودگاه مفید بوده است. همچنین پمپاژ با مقدار آب کاهشیافته نیز با استفاده از فوق روان کنندهها تسهیل میشده است.
عمل روان کنندگی. در خمیر سیمانی معمولی آگلومراهای(چسبیدن نانو ذرات به یکدیگر) بزرگ نامنظم از ذرات سیمان در سوسپانسیون آبی، غالب بوده است. افزودن یک فوق روان کننده باعث پراکندگی آنها میشده است. دادههای موجود نشان میدهد که این مخلوط توسط ذرات سیمانی جذب و باعث دفع یکدیگر میشده و در نتیجه کارایی بهتری ایجاد می‌کرده است.
اسلامپ – تأثیر عوامل مختلف. افزایش اسلامپ در بتن سیال بستگی به: نوع، دوز و زمان افزودن فوق روان کننده، نسبت آب به سیمان، ماهیت و مقدار سیمان و سنگدانه، دما و غیره داشته است. به عنوان مثال، برای به دست آوردن اسلامپ حدود 260 میلیمتر، ممکن است لازم باشد به مقدار اولیه با اسلامپ 50 میلیمتر، 0/6 درصد فوق روان کننده مبتنی بر SMF یا MLS اضافه شود، در حالی که امکان دستیابی به نتایج مشابه، تنها با 4/0 درصد افزودنی مبتنی بر SNF وجود داشته است.
اسلامپ با اضافه شدن فوق روان کننده افزایش می یافته است، امّا اثربخشی بیش از یک دوز خاص، باعث بهبودی نمیشد. اگرچه ارزش اسلامپ بتن با افزودن فوق روان کننده همراه با آب مخلوط افزایش می یافت، امّا زمانی که ماده افزودنی چند دقیقه پس از مخلوط شدن بتن با آب اضافه می‌شد، مقادیر اسلامپ بسیار بیشتری حاصل میشده است.
اکثراً انواع سیمان ها با افزودن فوق روان کننده افزایش کارایی را نشان می دادند.
مقادیر سیالیت نسبی به عواملی مانند ویژگیهای شیمیایی و کانیشناسی سیمان و سطح آن بستگی داشته است. بنابراین ضروری بود که آزمایشات اولیه انجام شود، بهخصوص اگر سیمانی غیر از سیمان پرتلند نوع I برای تولید بتن روان استفاده میشده است. مقادیر اسلامپ نیز تحت تأثیر مقدار سیمان موجود در بتن بوده که با مقدار سیمان افزایش می‌یافت.
افت اسلامپ. کارایی و عملکرد بالاتر از حد معمول بتن روان حاوی فوق روان کننده معمولاً حدود 30 تا 60 دقیقه حفظ میشده است، بهطوری که لازم بود بتن در اسرع وقت پس از اضافه شدن فوق روان کننده بتنریزی شود. در عملیات مخلوط آماده، امکان اضافه کردن فوق روان کننده در همان محل استفاده، وجود داشت. عوامل موثر بر افت اسلامپ عبارتند بود از: مقدار اسلامپ اولیه، نوع و مقدار فوق روان کننده اضافه شده، نوع و مقدار سیمان، زمان افزودن فوق روان کننده، رطوبت، دما، معیارهای اختلاط و وجود مواد افزودنی دیگر در مخلوط. با افزودن مقدار بیشتر، این امکان وجود داشت که نرخ افت اسلامپ را نسبت به دوز معمولی فوق روان کننده، با افزودن فوق روان کننده در فواصل زمانی مختلف، یا با گنجاندن نوعی دیرگیر کننده در فرمولاسیون کاهش داد.
تنظیم خواص. زمان گیرش اولیه و نهایی بتن جاری ممکن بود با استفاده از فوق روان کنندهها تغییر کند یا نکند. نوع و مقدار تعیین می‌کرده است که آیا زمان‌های گیرش دیرگیر، زودگیر یا بی‌تأثیر هستند. در بتن با مقاومت بالا حاوی مقادیر کمی فوق روان کننده، زمان گیرش کند و در دوزهای بالاتر تسریع میشده است.
مقدار هوا. در طول اختلاط یک بتن جاری بدون هوا که حاوی یک فوق روان کننده بوده است، ممکن بود به دلیل ویسکوزیته کم و حالت پراکنده بتن سیال، هوا آزاد شود. کل مقدار هوای یک بتن هوازا در حضور یک فوق روان کننده تغییر می‌کرده است. در دوزهای پایین، تفاوت در محتوای هوا ناچیز بوده، امّا در دوزهای بالاتر، محتوای هوا ممکن بود با افزودن مواد افزودنی مبتنی بر SMF و SNF کاهش یابد و با افزودنی مبتنی بر MLS افزایش یابد.
کاهش آب. در بتن با مقاومت بالا میزان کاهش آب تنها با استفاده از یک فوق روان کننده خاص امکانپذیر بوده که به دوز و اسلامپ اولیه بستگی داشته است. شواهدی وجود دارد که فراتر از یک دوز خاص، کاهش بیشتر آب ممکن بود امکانپذیر نباشد. در اسلامپ و دوز ثابت، سیمانهای مختلف کاهش آب متفاوتی را نشان میداده‌اند، امّا مقدار آن بهطورکلی با افزایش محتوای سیمان افزایش مییافته است. بهنظر میرسد که برای کاهش آب مساوی، به مخلوط SMF- بیشتر از SNF نیاز بوده است.
استحکام – قدرت. بهطورکلی، در بتنهای روان حاوی فوق روان کنندههای SMF و SNF نسبت به بتنهایی با همان نسبتهای مخلوط که فاقد مواد افزودنی بودند، مقاومتهای بالاتری ایجاد میشده است. در بتن با مقاومت بالا با انواع فوق روان کننده با استفاده از انواع سیمان، در مقایسه با بتن مرجع ساخته شده در اسلامپ یکسان، مقاومتهای افزایشی حاصل میشده است. با اینحال، اگر مقایسه بر اساس نسبت آب و سیمان برابر باشد، پس از چند ماه، مقاومتها تقریباً برابر می‌شدند. بنابراین استحکام افزایش یافته، عمدتاً به نسبت آب به سیمان کمتر مربوط میشده است.
اگرچه در بتنهای روان ساخته شده با فوق روان کنندههای SMF، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و مدول یانگ با بتن بدون افزودنی تفاوتی نداشته است، امّا این مقادیر در بتنهایی با مقاومت بالا با کاهش نسبت آب به سیمان بیشتر بوده است. دادههای موجود در مورد بتنهایی با افزودنی SMF نشان‌دهنده هیچ شواهدی مبنی بر کاهش مقاومت طولانی‌مدت نیست.
انقباض و خزش. خصوصیات انقباض و خزش بتن روان حاوی انواع افزودنی SMF و SNF اساساً با بتن پایه تولید شده در همان نسبت آب به سیمان، یکسان بوده است. در بتنهای پرمقاومت این مقادیر بهطورکلی کمتر بوده است.
دوام. مطالعات بتن روان با افزودنی هوازا یا با مقاومت بالا حاوی فوق روان کنندههای SMF، SNF و MLS نشان میدهد که آنها به اندازه بتن کنترل، بادوام بوده‌اند. شواهد قابلتوجهی وجود دارد که با وجود ضریب فاصله هوای بالاتر در بتن حاوی فوق روانکنندهها، مقاومت آن در برابر چرخه‌های انجماد و ذوب تحت تأثیر قرار نمی‌گرفته است.
نتایجی که اظهار شده
کشف روشی برای ساخت بتن با کمترین نسبت آب: سیمان با حفظ کارایی بالا، رویای یک تکنسین بتن از دیرباز بوده است. تا حد زیادی این رویا ممکن بود با ظهور فوق روان کنندهها برآورده شود. این مزایا بعد جدیدی به کاربرد افزودنیها داده و امکان تولید بتن با مقاومت فشاری در حد 90 مگاپاسکال را فراهم کرده بودند. همچنین فوق روان کنندهها کاربردهای احتمالی دیگری نیز داشته‌اند.
صرفهجویی در انرژی و کاهش عرضه مواد خام با کیفیت بالا، بهطور فزایندهای استفاده از سیمانها و مصالح با کیفیت حاشیهای را ضروری کرده بود. در چنین مواردی، استفاده از فوق روان کنندهها ممکن بود به تولید بتن در نسبتهای کم آب به سیمان این امکان را فراهم کند که به اندازه کافی مقاومت داشته باشد تا الزامات عملکرد عادی بتن را برآورده کند. بهمعنای واقعی کلمه کاربردهای بیشماری از فوق روان کنندهها وجود داشته است، بهعنوانمثال، در تولید بتن خاکستر بادی/فلای اش، بتن سیمانی سرباره کوره، کامپوزیتها با انواع مختلف الیاف و بتن سبک. علاوهبراین، اثر پراکندگی فوق روان کنندهها به سیمان پرتلند محدود نمی‌شده است و ممکن بود در سایر سیستم‌های سیمانی نیز کاربرد داشته باشد.
این واقعیت که فوق روان کننده ها مزایای قابلتوجهی در تولید بتن از خود نشان میدادند نباید به این معنی باشد که هیچ مشکلی در استفاده از آنها وجود نداشته است. هنوز راهحل رضایت‌بخشی برای نرخ بالای افت اسلامپ در بتن فوق روان‌شده پیدا نشده بود و اثرات نسبی مواد، روش‌های تولید و شرایط خارجی که این پدیده را تحتتأثیر قرار میدهند کاملاً درک نشده بود. مطالعه بیشتر در مورد سازگاری سایر افزودنیها مانند دیرگیرکنندهها، زودگیرکننده‌ها و عوامل هواساز در ترکیب با فوق روان کنندهها ضروری بود. اگرچه سطح، آلومینات تریکلسیم و محتویات سولفات بهنظر میرسد بر اسلامپ تأثیر می‌گذاشته، امّا هیچ روند مشخصی ایجاد نشده بود.
بیشتر دادههای موجود در مورد افزودنی بتن فوق روان کننده با استفاده از فوق روان کنندههای مبتنی بر SMF و SNF بهدست آمده بوده است. حتی در یک نوع واحد، تغییراتی در رفتار رخ داده بود، که احتمالاً این تغییر رفتار بهدلیل تفاوت در وزن مولکولی و در نوع کاتیون مرتبط با فوق روان کننده بوده است. در نتیجه پیش‌بینی دقیق خواص و رفتار بتن فوق‌پلاستیزه دشوار بوده است.
با گذشت زمان و انجام مطالعات و آزمایشات بیشتر در دسترس قرار گرفتن اطلاعات بیشتر، بهویژه در مورد رفتار بلند مدت این بتنها، امکان تدوین استانداردها و کدهای عملی فراهم شد.
با این حال، از گذشته تا کنون استفاده از فوق روانکنندهها توسط عوامل هزینه (افزودن و هزینه‌های عملیاتی) و پذیرش توسط صنعت تعیین شده است.
بتن كنترل شده به بتنی گفته ميشود كه در آن مواد به طور علمي انتخاب ، درجه بندي و به نسبتي قرار مي گيرند تا نتايج مشخصي به دست آيد.
فوق روانکنندهها (Superplasticizers) افزودنیهایی هستند که به بتن اضافه میشوند تا روانی آن را افزایش دهند بدون اینکه نیاز به افزایش نسبت آب به سیمان باشد. این افزودنیها تاثیرات مهمی بر ترک‌خوردگی بتن دارند که در ادامه توضیح داده شده است:
فوق روانکنندهها باعث افزایش روانی بتن میشوند و به سازندگان اجازه میدهند که نسبت آب به سیمان را کاهش دهند. کاهش نسبت آب به سیمان منجر به افزایش مقاومت فشاری بتن میشود. بتن با مقاومت بالاتر، کمتر در معرض ترک‌خوردگی ناشی از بارهای وارده و تنش‌های مکانیکی است.
یکی از عوامل اصلی ترک‌خوردگی در بتن، جمع‌شدگی پلاستیک است که در حین خشک شدن اولیه رخ میدهد. فوق روانکنندهها باعث کاهش آب در مخلوط بتن میشوند و از این طریق میزان جمع‌شدگی را کم میکنند. این کاهش جمع‌شدگی می‌تواند به طور مستقیم ترک‌های ناشی از انقباض پلاستیک را کاهش دهد.
فوق روانکنندهها به بهبود کارایی و تراکم بتن کمک میکنند، به طوری که حباب‌های هوا و فضاهای خالی کمتری در بتن باقی می‌ماند. بتن متراکم‌تر مقاومت بیشتری در برابر ترک‌خوردگی دارد زیرا از نظر مکانیکی قوی‌تر است و تخلخل کمتری دارد که منجر به کاهش نفوذپذیری آب و دیگر مواد مضر میشود.
به دلیل کاهش میزان آب مصرفی در مخلوط بتن، فوق روانکنندهها انقباض خشک شدگی بتن را کاهش میدهند. این نوع انقباض‌ها یکی از دلایل اصلی ترک‌های ریز در بتن هستند. با کاهش این انقباضات، خطر ایجاد ترکها نیز کاهش مییابد.
فوق روانکنندهها به بهبود خواص رئولوژیکی بتن کمک میکنند و موجب میشوند بتن در حین اجرا و عملآوری پایداری بیشتری داشته باشد. این ویژگی موجب میشود که تنش‌های داخلی بتن به حداقل برسند و ترک‌های ناشی از حرکات داخلی بتن کاهش یابند.
استفاده از فوق روانکنندهها می‌تواند دمای هیدراتاسیون را کاهش دهد که منجر به کاهش ترک‌های حرارتی در بتن میشود. ترک‌های حرارتی معمولاً در نتیجه اختلافات دمایی بین قسمت‌های مختلف بتن ایجاد میشوند. فوق روانکنندهها با کاهش نیاز به آب و در نتیجه کاهش دمای هیدراتاسیون، این نوع ترکها را کاهش میدهند.
ویدئوی مربوط به این پست را ببینید.کاربرد فوق روان کننده در بتن چیست؟
فوق روان کنندهها معمولاً در بتن فشرده خشک برای بهبود کارایی و افزایش تراکم بتن برای افزایش چگالی و بهبود پرداخت سطح بتنی استفاده میشوند.
اهمیت فوق روان کنندهها در چیست؟
فوق روان کنندهها به استحکام بتن کمک میکنند. فوق روانکنندهها که از مواد شیمیایی پیشرفتهتر و با ارزشتر نسبت به افزودنیهای کاهنده استاندارد و متوسط آب تشکیل شدهاند، نسبت آب به سیمان را کاهش میدهند و در عین حال مزایایی مانند: افزایش چگالی، بهبود استحکام پیوند، پایداری حجم بیشتر و کاهش ترک خوردگی ناشی از انقباض را ارائه میدهند.
فوق روان کنندههای چه نوع افزودنیهایی هستند؟
فوق روان کنندهها که بهعنوان روان کننده یا کاهنده آب با برد بالا (HRWR) نیز شناخته میشوند، محتوای آب موجود در طرح مخلوط بتن را 12 تا 30 درصد کاهش میدهند و میتوانند به بتن با اسلامپ کم یا معمولی برای ایجاد بتن با جریان اسلامپ بالا اضافه شوند.
آیا فوق روان کننده، ترکیب شیمیایی است؟
فوق روان کنندها افزودنیهای شیمیایی هستند. از افزودنیهای شیمیایی مانند فوق روان کنندهها برای کاهش نسبت آب به سیمان و کنترل زمان گیرش و در عین حال حفظ قابلیت جریان خمیر سیمان استفاده میشود.
آیا فوق روان کننده باعث ایجاد هوا در مخلوط میشود؟
اکثر فوق روان کنندههای موجود باعث افزایش قابلتوجهی هوا در مخلوط بتن میشوند.
