روان کننده دیرگیر پایه کربوکسیلاتی

افزودنی روان کننده بتن ( روان ساز بتن ) CONCRETE PLASTICIZERS OR WATER REDUCING ADMIXTUREES (WRA)

روان کننده بتن چیست ؟

روان‌ساز بتن یا روان‌کننده بتن که با نام کاهش‌دهنده آب در بتن نیز شناخته می‌شود، یکی از انواع مواد افزودنی‌های شیمیایی و مقرون به صرفه بر پایه لیگنوسولفونات یا کربوکسیلات و یا نفتالین به بتن طبق آیین نامه بتن ایران ( آبا ) است. که به دلیل حصول به کارایی و کاهش آب بتن به طرح اختلاط بتن افزوده می شود همچنین برای بهبود کارایی بتن تازه از این مواد استفاده می‌شود.

روان کننده بتن با عملکرد چندگانه است که علاوه بر کاهش میزان آب بتن ،‌ حفظ کارایی بتن و تاخیر در گیرش را به دنبال خواهد داشت باید توجه داشت که فوق روان‌کننده از نوع بافر برای دست یابی به مقاومت‌های بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در استاندارد ملی ایران تعریفی که برای افزودنی روان کننده بتن در نظرگرفته شده است این است که روان کننده بتن کاهنده آب محصولی است که بدون تغییر در روانی مقدار آب مخلوط بتن را کاهش دهد ویا بدون تغییر مقدار آب اسلامپ یا جریان روانی را به میزان چشمگیری افزایش دهد ویا اینکه هر دو اثر را به صورت همزمان برای بتن ایجاد کند مکانیزم اثر روان کننده بتن بر روی ذرات سیمان به این ترتیب است که بارهای منفی ذرات افزودنی روان کننده بتن بر پایه لیگنوسولفونات موجب جذب شدن آن به یون های کلسیم مثبت بر روی سطح ذرات سیمان می گردد و در نهایت پس از جذب شدن ماده افزودنی روان کننده بتن به سطح ذرات سیمان ،‌پراکنده شدن ذرات سیمان از دو مکانیزم دافعه الکترواستاتیکی و ممانعت فضایی صورت می گیرد . همچنین ماده افزودنی روان کننده بتن اثر مطلوبی روی کلوخه های سیمان دارد . با تشکیل کلوخه های سیمان ، آب در کلوخه های سیمان به تله می افتد و در نهایت کارایی مخلوط بتنی نسبت به حالتی که ذرات سیمان از هم جدا هستند کاهش می یابد . با افزودن روان کننده بتن بر پایه لیگنو سولفونات به بتن این کلوخه ها از هم باز شده و موجب پخش ذرات سیمان می شوند . به این ترتیب دانه های سیمان به صورت مجزا و غیر چسبیده در مخلوط حضور خواهند داشت که این امر باعث آسان تر شدن حرکت ذرات و روانی مخلوط بتنی خواهد شد .

روان‌ کننده بتن که با شهرت کاهنده آب بتن در امر افزودنی های بتن شناخته می شود ، میزان آب مورد نیاز برای اختلاط بتن را تا حد قابل توجهی کاهش می دهد. نحوه عملکرد روان کننده بتن به این صورت است که با نشتن برذره های سیمان و بوجود آوردن نیروی دافعه میان این ذره ها باعث روانی بتن می شود.

باید توجه داشت کلیه روان کننده های بتن به صورت مستقیم موجب کاهش مقاومت بتن می گردند (افزودن مایع آب به داخل بتن) ولی با توجه به اثر کاهش مصرف آب ( بتن با درصد آب پایین تر ویا کارایی بالا با آب کمتر ) به تولید بتن پرمقاومت کمک می نمایند بهترین روش مصرف روان سازها حل کردن آنها در آب در زمان چند دقیقه پیش از مصرف و اختلاط مناسب در بتن می باشد.

پس از افزودن ماده افزودنی روان کننده بتن به مخلوط به ازای هر متر مکعب از بتن باید حداقل 1 دقیقه عملیات مخلوط کردن بتن انجام گیرد .

چرا در ساخت بتن از افزودنی روان کننده بتن استفاده می کنیم ؟

استفاده از ماده افزودنی روان کننده و فوق روان کننده خواص ویژه ای به شرح زیر برای بتن ایجاد خواهد نمود :

• کاهش آب مصرفی بتن

• افزایش مقاومت فشاری بتن

• امکان کاهش میزان عیار سیمان بتن

• قابلیت پمپاژ بتن به لحاظ روانی بیشتر

• جلوگیری از بوجود آمدن ترکهای سطحی

• جلوگیری از خزش و انقباض بتن

• افزایش عدد اسلامپ و روانی بتن و کارپذیری بتن

• افزایش مقاومت فشاری

• امکان استفاده در بتن های با سنگدانه های نامناسب

• امکان استفاده در قالبهای نازک و پر میلگرد به دلیل روانی بتن و خودتراکمی بتن

• افزایش عملکرد بتن بدون تغییر در نسبت آب به سیمان و در نتیجه بهبود کیفیت مقاومت بتن

• سهولت در عملیات تراکم بتن و عدم آب انداختن بتن

• صرفه جویی قابل توجهیدر مقدار مصرف سیمان بتن

انواع روان کننده های بتن

1) روان کننده نفتالینی

2) روان کننده کربوکسیلاتی

3) روان کننده لیگنو سولفات

توضیح : روان کننده ها می توانند زودگیر ، دیرگیر ، نرمال و حفظ کننده اسلامپ و یا کاهنده آب باشند.

افزودنی روان کننده پایه پلی کربوکسیلات CONCRETE PLASTICIZERS Polycarboxylate Polymers (PCE)

مقدمه

ازجمله افزودنی های بتن مواد کاهنده آب هستند که به عنوان روان کننده بتن ( Concrete Placticizer ) شناخته می شوند. در این بخش به مواد روان کننده پایه پلی کربوکسیلاتی پرداخته می شود. این مواد را می توان بر اساس آیین نامه ASTM C494 و ASTM C1017 مورد بررسی قرار داد. چگالی این مواد در حدود 1.1 گرم بر سانتی متر مکعب برآورد شده است.

مکانیزم رفتار مواد روان کننده پلی کربوکسیلات بتن

روان کننده پلی کربوکسیلات دارای یک شاخه اصلی و چندین شاخه فرعی می باشد . این مولکول ها به ذرات سیمان چسبیده و بار موجود در شاخه های فرعی باعث دفع ذرات سیمان نسبت به یکدیگر می شوند. این موضوع باعث می شود تا ذرات سیمان به خوبی در مخلوط پخش شده و در نهایت مخلوط همگن تری داشته باشیم. علاوه بر این، مولکول های روان کننده باعث دور نگهداشتن مولکول های آب از ذرات سیمان می شوند که باعث افزایش روانی می شود. به مرور زمان بار های موجود در شاخه های روان کننده از بین رفته و آب به ذرات سیمان رسیده و باعث کاهش اسلامپ و شروع هیدراسیون بتن می شود.

مزایا و دلایل استفاده از روان کننده های کربوکسیلاتی بتن

1- افزایش چشمگیر کارایی

2- افزایش چشمگیر قابلیت پمپ پذیری در فواصل طولانی

3- کاهش آب طرح مخلوط با حفظ کارایی

4- کاهش میزان سیمان در طرح مخلوط

5- کاهش هزینه استهلاک پمپ برای پیمانکار

6- سازگاری به مواد پوزولانی از جمله میکروسیلیس، سرباره کوره آهنگدازی، خاکستر بادی و ....

7- کاهش فضای متخلخل بتن در نتیجه کاهش آب و توزیع بهتر ذرات سیمان

8- کاهش نفوذ پذیری به علت کاهش میزان آب مخلوط و توزیع بهتر ذرات سیمان

9- افزایش مقاومت فشاری و کششی بتن

10- افزایش دوام و پایایی بتن در برابر یون های مخرب کلراید و سولفات

11- افزایش مقاومت الکتریکی بتن

12- بهبود نتایج حاصل از آزمایش RCPT

13- افزایش دوام بتن در محیط های سرد که تحت سیکل های ذوب و یخ قرار دارند.

کاربرد های استفاده از روان کننده های کربوکسیلاتی بتن

1- بتن پر مقاومت (HSC)

2- بتن توانمند (HPC)

3- بتن فوق توانمند (UHPC)

4- بتن سبک سازه ایی(LWC)

5- بتن خود تراکم (SCC) ( استفاده در بتن هایی که میزان تراکم آرماتور بسیار بالایی دارند و امکان ویبره کافی وجود ندارد )

6- بتن های حجیم همانند سد سازی

7- تولید بتن اکسپوز

8- تزریق بتن با لوله ترمی در سازه های دریایی

9- ساخت قطعات بتنی پیش ساخته همانند سگمنت پلها

مقایسه با سایر محصولات

از جمله نکات بسیار حایز اهمیت این است که به علت مکانیزم فوق العاده در کاهندگی آب و افزایش روانی میزان مصرف این دسته از روان کننده ها به نسبت سایر مواد روان کننده از جمله پایه نفتالن کمتر است. لذا از بعد اقتصادی به صرفه تر می باشد. همچنین عملکرد بهتری نیز دارند.

شرایط نگهداری روان کننده بتن

این مواد باید در دمای اتاق در حدود 25 درجه سانتی گراد نگهداری شوند. و از تابش مستقیم نور خورشید و همچنین یخ زدگی جلوگیری شود.

نحوه استفاده از روان کننده بتن

مواد روان کننده پایه کربوکسیلاتی باید به بخشی از آب طرح اختلاط مخلوط شده و به بتن اضافه شود. از اضافه کردن این مواد به مخلوط خشک بتن به شدت پرهیز شود. برای عملکرد بهتر در هنگام پمپ کردن بهتر است دقایقی قبل از پمپ کردن به تراک میکسر اضافه شده و 60 ثانیه با دور تند بچرخد.

نحوه و شیوه اضافه کردن روان کننده ها و فوق روان کننده ها به بتن

جهت افزودن مواد افزودنی روان کننده بتن بهترین راه توصیه شده این است که محصول روان کننده بتن با 2 برابر حجم آب ترکیب شده و سپس به مخلوط بتنی اضافه شود . همچنین روان کننده بتن را در هنگام ساخت بتن در بچینگ و یا به مخلوط بتن آماده در تراک میکسر نیز می توان اضافه نمود.