ابر روان کننده بتن و کاربرد آن
ابر روان کننده بتن یکی از افزودنی‌های پر کاربرد صنعت بتن است. وظیفه اصلی این محصول، کاهش میزان آب به سیمان است. از آن‌جا که کاهش مقدار آب در بتن باعث افزایش مقاومت بتن می‌گردد، استفاده از ابر روان کننده‌های پایه‌ی پلی کربوکسیلات اتر برای تولید بتن‌های پر مقاومت به امری اجتناب‌ناپذیر تبدیل شده است. در این مقاله به بررسی انواع کاربردهای این نوع از کاهنده‌های آب، دلایل استفاده از آنها و انواع متفاوت این افزودنی می‌پردازیم. پس تا انتها همراه ما باشید.
یکی از کاربردهای اصلی ابر روان کننده بتن، تولید بتن‌های پر مقاومت و بتن‌های خودتراکم یا خودمتراکم شونده است. در این نوع از بتن‌ها نمی‌توان از روان کننده‌های معمولی یا فوق روان کننده‌ها بر پایه یا نفتالین استفاده نمود و به دلیل شرایط ویژه‌ی این بتن‌ها حتماً لازم است از روان کننده‌های پایه (ابر روان کننده بتن) استفاده کرد. دلیل این امر ویژگی‌های شیمیایی این دسته از افزودنی‌هاست. در واقع ابر روان کننده‌ها برخلاف سایر کاهنده‌های آب علاوه بر خاصیت باردارکنندگی الکترواستاتیکی که باعث دفع ذرات سیمان از یکدیگر می‌شود، از خاصیت ممانعت فضایی هم برخوردارند که این امر، روانی بتن را تا چندین برابر افزایش می‌دهد.
روان کننده های بتون برای سه منظور در بتن به کار می روند:
- در بتن با نسبت آب به سیمان برابر با بتن شاهد، باعث افزایش روانی بتن شده و بتن را بدون کاهش مقاومت، کار پذیر می کنند.
2. در بتن با نسبت آب به سیمان کمتر نسبت به بتن شاهد، روانی کافی را به بتن می دهند و باعث افزایش مقاومت بتن می شوند.
3. در بتن با عیار سیمان کمتر، می توانند به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان و تامین روانی باعث صرفه جویی در مصرف سیمان شوند.
دوغاب میکروسیلیس چیست و چه مزیتی نسبت به ژل میکروسیلیس دارد؟
از اختلاط آب با پودر میکروسیلیس، مخلوط های %60-42 میکروسیلیس در آب تهیه می شود که نسبت به حاوی مقدار بیشتر پودر میکروسیلیس می باشد. دوغاب %50 میکروسیلیس در آب دارای دانسیته 1400kg/m3 بوده که دارای میکروسیلیس خشک به مقدار 700kg/m3 است. این دانسیته نسبت به شکل پودری میکروسیلیس که دانسیته حدود 300kg/m3 دارد تقریبا 2 برابر بوده و لذا هزینه های حمل و نقل را تا 2 برابر کاهش می دهد.
آیا می توان از حباب زایی بتن برای نفوذ ناپذیر نمودن بتن استفاده نمود؟
استفاده از مواد حباب زا به ویژه اگر با حفظ روانی و کاهش مصرف آب همراه باشد به کاهش نسبت آب به سیمان نیز منجر می شود و همراه با کاهش نفوذ پذیری ناشی از وجود حباب های پراکنده ریز می تواند بسیار مفید باشد اما نفوذ ناپذیری کامل حاصل نمی گردد. با مصرف حباب زا جذب آب و جذب آب موئینه معمولا کمتر می شود
استفاده از نسبت آب به سیمان کم، با مصرف فوق روان کننده در کنار مصرف از نوع دافع آب یا انواع دیگر می تواند مفید واقع شود. به کارگیری حداکثر اندازه کوچکتر و با دانه بندی ریزتر و مواد پرکننده خنثی (پودر سنگ) یا مواد ریز معدنی فعال (پزولان ها و سرباره ها) می تواند به کاهش نفوذ پذیری منجر گردد. اما در صورتی که هدف از کاهش نفوذ پذیری و جذب آب، بهبود دوام تری و خشکی یا یخبندان و آبشدگی پی در پی هیچ ماده ای جایگزین ماده حباب زا نخواهد شد.
در زمان استفاده از ضد یخ بتن (شتاب دهنده واکنش هیدراسیون) آیا نیاز است تا تمهیدات دیگری مد نظر قرار گیرد؟
یکی از زیان های استفاده از نام بجای زودگیر کننده یا شتاب دهنده و یا زود سخت کننده آنست که مصرف کننده به غلط تصور می کند که با مصرف این ماده، جلوی یخ زدن بتن گرفته می شود. با مصرف این گونه مواد ممکن است مانند هر ماده دیگر حداکثر 2 درجه سانتی گراد نقطه انجماد را پایین آورد اما معنای آن جلوگیری از یخ زدن و ضد یخ بودن نیست.این مواد باعث تسریع در هیدراسیون سیمان می شودو در دمای پایین، افزایش مقاومت بیشتری را شاهد خواهیم بود.
افزایش سرعت هیدراسیون به افزایش سرعت گرمازائی نیز منجر می شود و می تواند کمک بهتری را به ما بنماید. بهرحال انجام هیدراسیون در حدی که از نظر مهندسی به ما کمک شایانی بنماید مستلزم داشتن دمای بتن یا دمای محیط بیش از 5 درجه سانتیگراد است و گرنه تسریع هیدراسیون در دمای نزدیک به صفر معنایی ندارد. بنابراین لازم است دستورالعمل های بتن ریزی در هوای سرد شامل ساخت بتن با دمای مناسب و ریختن و عمل آوری در دمای مناسب حتما رعایت گردد.
آیا ضدیخ بتن در فریزر یخ می زند؟
نقطه انجماد محلول ها به نوع ماده (جرم ملکولی) و غلظت آن بستگی دارد. مواد ضد یخ ممکن است در دمای تا c° 10- یخ نزنند اما اگر غلظت آنها به حدی برسد که در بتن شاهد آن هستیم این ماده و بتن در دمای 2- تا c° 3- یخ خواهند زد. اصولا مواد زود سخت کننده (به غلط ضد یخ) را نمی توان با گذاشتن در فریزر و کنترل دمای یخ زدن مورد آزمون قرار داد.
آیا می توان به جای ضدیخ بتن از فوق روان کننده زودگیر استفاده نمود؟
از مواد فوق روان کننده می توان به عنوان فوق کاهنده آب استفاده کرد. برخی از آنها می توانند تا 35 درصد کاهش آب و در نتیجه 35 درصد کاهش نسبت آب به سیمان را در پی داشته باشند. با کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت های اولیه از رشد خوبی برخوردار می شوند و در این مسیر واضح است که سرعت هیدراسیون و گرمازایی نیز بیشتر می شود.
بدیهی است در این را نباید به دنبال افزایش کارائی بتن با مواد فوق روان کننده بود وگرنه نتیجه چندان مطلوبی را در پی نخواهد داشت. این امر موجب افزایش مقاومت و دوام بتن در دراز مدت نیز می شود در حالی که با مصرف مواد زود سخت کننده (به غلظت ضد یخ) نمی توان چنین انتظاراتی را دنبال نمود. یخ زدن بتن پس از مدت حفاظت و عمل آوری ابدا مشکلی را برای بتن هایی که بدین طریقه ساخته می شوند به وجود نمی آورد.
آیا می توان از دوده سیلیسی به عنوان ماده واترپروف استفاده نمود؟
دوده سیلیسی یا میکروسیلیس (محصول دوغاب میکروسیلیس) که در مجموعه ذرات بتن حضور پیدا می کند با ایجاد ماده چسبانده در اثر واکنش با هیدروکسید کلسیم، پرکننده نیز می باشد و تا حدودی از نفوذ پذیری بتن به دلیل کاهش اندازه منافذ مویینه می کاهد. هم چنین کاهش نسبت آب به سیمان می تواند به نفوذ ناپذیری بتن کمک می کند. به کارگیری دوده سیلیسی به کاهش نفوذ و انتشار یون کلرید در بتن یاری می رساند اما نقش ماده آب بند کننده با ماده به ویژه از نوع دافع آب متفاوت است.
استفاده بیش از حد از مواد افزودنی کاهنده آب بتن چه عواقبی دارد؟
مصرف بیش از حد مواد افزودنی کاهنده آب یا روان کننده و هم چنین مواد فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب برای ایجاد روانی یا کاهش نسبت آب به سیمان یا کاهش مصرف سیمان می تواند به جداشدگی شدید، آب انداختن فوق العاده زیاد و هم چنین تاخیر زیاد در زمان گیرش اولیه و نهائی بتن منجر گردد، به نحوی که گاه 48 ساعت پس از ساخت، بتن به مرحله گیرش نهائی نمی رسد و بدیهی است کسب مقاومت فشاری به شدت به عقب می افتد.
به هرحال در صورت وجود تبخیر زیاد از سطح بتن ممکن است ترک خوردگی در سطح بتن تشدید شود. گاه تغییر رنگ قابل ملاحظه ای در بتن مشاهده می گردد اما دیده می شود که گهگاه پس از گذشت مدت قابل ملاحظه ای از ساخت بتن، مقاومت های بالنسبه خوبی حاصل می گردد اما معمولا مشکلات اجرائی به کاهش کیفیت بتن و نشست خمیری کمک می کند که به نوع خود به ایجاد ترک های ناشی از نشست خمیری در بتن منجر می شود.
آیا استفاده از ابر روان کننده می تواند هزینه های طرح اختلاط را کاهش دهد؟
ابر روان کننده واژه ای است که برای فوق روان کننده ای قوی و یا کاهنده های بسیار قوی به کار می رود و معمولا پلی کربوکسیلات ها را در بر می گیرد. این مواد از جمله می تواند به کاهش 35 درصدی آب مورد نیاز بتن برای دستیابی به روانی معین منجر گردد و بدین ترتیب با چنین کاهش آبی، مقاومت بتن را بیش از 50 درصد افزایش می دهد.
کاهش قیمت بتن (مواد اولیه) معمولا وقتی می تواند اتفاق بیفتد که عیار سیمان مصرفی در بتن کاهش یابد بنابراین چنین امری با بکرگیری مواد روان کننده، فوق روان کننده یا ابرروان کننده بعنوان کاهنده آب و در نتیجه آن کاهش عیار بتن می تواند محقق شود اما همواره کاهش عیار به کاهش قیمت یا هزینه تولید بتن منجر نمی گردد.
قیمت سیمان مصرفی، قیمت روان کننده مصرفی و قدرت کاهندگی آب و سیمان با توجه به میزان روان کننده بکار رفته برای این مهم در این رابطه می باشد. بنابراین همواره نمی توان چنین حکمی را صادر کرد.بنظر می رسد در کشور ما با افزایش قیمت سیمان و کاهش تدریجی از جمله ابر روان کننده ها، در طول سالهای گذشته گاه همه انواع روان کننده و گاه برخی از آنها امکان کاهش قیمت بتن با روانی ثابت و کاهش مصرف سیمان را فراهم آورده اند.
به هر حال در برخی از برهه های زمانی ممکن است با افزایش قیمت روان کننده ها مواجه شویم و در این موضع تغییراتی ایجاد شود.چنانچه قیمت حامل های انرژی در ایران به سطح موجود جهانی برسد و قیمت سوخت و برق و قیمت های وابسته به آن بدون هرگونه یارانه ای باشد، قطعا همه انواع روان کننده از جمله ابر روان کننده ها، کاهش قیمت بتن از طریق کاهش عیار سیمان را به بار می آورند.
اگر روانی بتن ثابت در نظر گرفته نشود و نسبت آب به سیمان ثابت فرض شود، قطعا قیمت بتن با مصرف انواع روان کننده افزایش خواهد یافت اما مشخص نیست که آیا قیمت اجرای بتن و سازه بتنی بالا می رود یا کاهش می یابد و این امر به نوع سازه و دستمزد افراد و هزینه بکارگیری وسایل تراکمی مربوط می شود. در کشورهای اروپایی و بسیاری از کشورهای پیشرفته مشخص شده است که افزایش شدید روانی و به کارگیری بتن خود تراکم به کاهش هزینه تمام شده سازه بتنی و بالا رفتن کیفیت آن منجر می شود. بنابراین در راه مصرف بر روان کننده ها تردیدی را بخود راه نمی دهند.
امروزه با نسبت آب به سیمان کمتر و حتی با روانی برابر نیز ممکن است بدون کاهش مصرف سیمان با امکان پذیری دستیابی سریع به مقاومت های اولیه مورد نیاز، کاهش هزینه عمل آوری بویزه در هوای سرد و باز کردن سریع تر قالب ها، هزینه های اجرای سازه بتنی را کاهش داد. لازم است در این رابطه تحقیقات بیشتری در ایران انجام شود و جایگاه این مواد در پروژه های مختلف از نظر کاهش قیمت بتن یا کاهش قیمت سازه بتنی بررسی گردد.