روان کننده ها برای ساخت بتن های پر مقاومت مورد استفاده قرار می گیرند که در این حالت نیاز ی به بالا بردن عیار سیمان نخواهد بود. بتن هایی پرمقاومتی که عیار سیمان بالایی دارند مشکلاتی مانند افزایش دما و ترک های shrinkage را در پیشخواهند داشت. در حالی که روان کننده ها مانع بروز چنینی مشکلاتی می شوند.
انواع روان کننده:
۱-روان کننده نرمال
۲-فوق روان کننده
۳-ابر روان کننده
- زمانی که روان کننده ها توسط ذرات سیمان جذب می شوند، بار منفی زیادی را در سطح آنها ایجاد کرده که موجب کاهش نیروی کشش سطحی آب مجاور ذرات شده و نهایتا روانی بتن یا ملات را افزایش می دهند.
- در کشورهایی مانند ژاپن و کانادا ۱۰۰% سازه های بتنی شامل روان کننده ها می باشند، این رقم در آمریکا حدود ۵۰% می باشد در حالی که در کشور عزیزمان ایران رقمی به مراتب کمتر تخمین زده می شود که نیازمند توجه بیشنر در این زمینه می باشد.
مکانیزم روان کننده ها
۱- کاهش کشش بین سطحی
۲- جذب چند لایه ای مولکول های آلی
۳- افزایش پتانسیل الکتروسینماتیکی
۴- ایجاد لایه ای از مولکول های آب احاطه کننده ذرات
- برای اینکه بتن کیفیت یکنواختی در کل حجم خود داشته باشد می بایست نسبت اب به سیمان آن مقداری ثابت باشد. این نسبت ثابت می تواند با افزایش دمای محیط، دچار تغییر شود. زمانی که دما افزایش می یابد مقدار آب بیشتری برای داشتن همان کارایی نیاز است. افزایش نسبت آب به سمان موجب بروز مشکلاتی مانند ترک و … خواهد شد لذا برای ثابت نگه داشتن این مقدار(برای عدم رخ دادن تغیرات در کارایی) می توان از روان کننده ها استفاده کرد.
- روان کننده نرمال روان کننده ای است که دمای هیدراتاسیون سیمان را به طور محسوسی تغییر ندهد. بنابراین دمای هیدراتاسیون سیمان معیار دسته بندی روان کننده ها می باشد.
- روان کننده هایی که بنیان لیگنوسولفانات داشته باشند به عنوان روان کننده های نرمال شناخته می شوند.
- برای بتن هایی که مقدارسیمان، درصد هوا و اسلامپ یکسانی دارند، مقاومت فشاری ۲۸ روزه بتن حاوی روان کننده ها حدود ۱۰ الی ۲۵ درصد از نمونه بتن کنترلی بیشتر است.
- روان کننده ها می توانند میزان افت اسلامپ را کاهش دهند. میزان این افت به ساختار شیمیایی خود روان کننده بستگی دارد.
- مقدار روان کننده ها ی دیرگیر می بایست توسط کارخانه تولید کننده محصول تعیین و مورد استفاده قرار گیرد، مگر اینکه شرایط خاصی پیش آید که مشاوره مهندسین متخصص را نیاز خواهد داشت. استفاده بیش از اندازه از این مقدار تبعاتی مانند افزایش مدت عمل آوری بتن را به همراه خواهد داشت.
- مخلوط های حاوی روان کننده ها دارای پیوستگی بیشتری نسبت به مخلوط های هستند که فاقد این گونه مواد افزودنی می باشند.
- در حال حاضر هیچ گونه مدارکی برای اثبات اینکه روان کننده ها موجب خوردگی آرماتورها و یا دارای اثرات نامطلوب روی ویژگی های بلند مدت بتن مانند دوام باشند، وجود ندارد.
زمانی که روان کننده ها را به مخلوط اضافه می کنیم دوام بتن از طریق کاهش نفوذپذیری و افزایش تراکم جسم بتن( افزایش توپری) افزایش می یابد.
از اواسط سال ۱۹۳۰ لیگنوسولفانات ها به عنوان روان کننده و یک ماده افزودنی تجاری مورد استفاده قرار گرفته اند و هیچ گونه گزارشی مبنی بر اثرات مخرب آن روی دوام بتن ارائه نشده است.
طرح اختلاط زیر را در نظر بگیرید:
سیمان ۵۸۰۰گرم
آب ۲۷۰۰گرم
شن بادامی ۵۰۰۰گرم
شن نخودی ۸۰۰۰گرم
ماسه ۱۴۶۰۰گرم
این طرح اسلامپی برابر با ۵ سانتی متر دارد.
با افزودن ۲۰ گرم کربوکسیلات به این مخلوط اسلامپ به عدد ۲۰ سانتی متر ارتقا می یابد!
- در بازار کار به روان کننده هایی که بنیان کربوکسیلاتی دارند ابر روان کننده می گویند.
- هنگام استفاده از روان کننده های دیرگیرکننده ممکن است بتن را چند ساعت پس از اجرا کردن ویبره کرد، زیرا هنوز به اندازه کافی شکل پذیری دارد. در این حالت مقدار هوای محبوس شده و تعداد درزهای سرد نهایی کاهش خواهد یافت.
- مزیت استفاده از روان کننده ها تولید بتن های با کارایی بالا برای شکل پذیری(قالب گیری) آسان و همچنین بتن های پرمقاومت با کارایی نرمال که مقدار آب آنها (در اثر استفاده از روان کننده ها) کاهش یافته است، می باشد.
- کاهنده آب می تواند به عنوان ماده ی افزودنی تعریف شود که برای بتنی با کارایی مد نظر، مقدار آب را کاهش دهد. این عمل مشخصات بتن سخت شده را بهبود می بخشد بویژه آنکه مقاومت فشاری بتن را افزایش می دهد. مقدار آبی که توسط کاهنده آب کاهش می یابد بر اساس آیین نامه ها می بایست حداقل ۵% باشد. اما اگر هنگام استفاده از کاهنده های آب مقدار آب مصرفی را کاهش ندهیم کاهنده ها نقش روان کنندگی را خواهند داشت.
- فوق روان کننده ها در سال ۱۹۸۴ به صنعت بتن معرفی شدند. این افزودنی ها با کاهش مقدار آب مخلوط به میزان ۶ تا۱۲ درصد توانایی ارائه اسلامپ ۱۲۵ تا ۲۰۰ میلی متر، بدون بروز مشکلات سنتی کندگیری که در اثر استفاده بیش از اندازه از روان کننده ها بوجود می آمد را داشتند. بعضی از این افزودنی ها می توانستد حباب های هوای عمدی را وارد بتن کنند که در بتن هایی که اسلامپ بسیار پایینی داشتند مورد استفاده قرار می گرفتند.
نحوه اختلاط روان کننده ها:
می توان در زمان ساخت بتن در بچینگ و یا در بتن تراک میکسر اضافه کرد.
- بیشترین کارایی روان کننده ها زمانی اتفاق می افتد که پس اختلاط کامل اجزای بتن یعنی سنگدانه، سیمان و آب به مخلوط اضافه شود.
- مهمترین ویژگی افزودنی های فوق روان کننده، توانایی این افزودنی ها در پراکنده کردن ذرات سیمان می باشد. مشاهدات انجام شده توسط میکروسکپ الکترونیکی نشان می دهد که در سوسپانسیون آب و سیمان، کلوخه های بزرگ از ذرات سیمان تشکیل می شود. با اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده این کلوخه ها از هم باز شده و ذرات سیمان پخش می گردند که این امر موجب آسان تر شدن حرکت نسبی آنها (ذرات سیمان) و افزایش روانی مخلوط می شود.
- ابرروان کننده ها جدیدترین نسل روان کننده ها می باشند که بنیان پلی کربوکسیلات اتر دارند. یکی از ویژگی های این مواد این است که با توجه به خاصیت پخش کنندگی بسیار زیاد آنها تاثیر آن بر احتمال جداشدگی و آب انداختگی در مخلوط های بتن با دانه بندی نامناسب به مراتب بیشتر از سایر روان کننده ها است. لذا روان کننده ها را می بایست متناسب با مشخصات طرح اختلاط انتخاب کرد.
- ابرروان کننده ها (که بنیان پلی کربوکسیلاتی دارند) نسبت به فوق روان کننده ها ( پلی نفتالن) از توان حفظ روانی ( اسلامپ ) بیشتری برخوردارند. بنابراین برای دارا بودن خاصیت حفظ اسلامپ پلی کربوکسیلات ها بهترین گزینه هستند. شایان ذکر است که با تغییر ساختار این مواد می توان توان حفظ اسلامپ در آنها را افزایش داد.
