فوق روان کننده بتن چیست ؟ 

فوق روان کننده بتن یا Superplasticizer / High-Range Water Reducer یکی از مهم ترین افزودنی های شیمیایی بتن است. از این ماده برای افزایش روان بودن بتن، بدون اضافه کردن بتن و یا کاهش مقدار آب و در نتیجه کاهش نسبت آب به سیمان استفاده میشود. 

1- روش کار فوق روان کننده بتن چیست ؟

رمانیکه آب با سیمان مخلوط میشود، ذرات سیمان تمایل دارند بصورت تجمعی کنار هم باشند و بخشی از آب در این تجمع حبس شده و در روان شدن بتن تاثیر نمیگذارد. فوق روان کننده بتن روی سطوح ذرات سیمات اثر گذاشته و باعث پراکندگی می شود. در نتیجه این مخلوط روان تر می شود.

در پلی کربوکسیلات اتر ها ، علاوه بر اثر الکتریکی ، ممانعت فضایی نیز بسیار نقش مهمی ایفا میکند و این موضوع باعث کارایی بالاتر و بیشتر این افزودنی بتن می شود.

کاهش آب بیشتر ناشی از کاربرد افزودنی فوق روان کننده ها تولید بتن با کارایی معمولی را (اسلامپ 75-90 mm) ممکن می سازد، اما با نسبت های آب به سیمان بسیار کاهش یافته. افزودنی فوق روان کننده های بتن نسل اول و دوم کاهش های آب در محدود ی %25-15 را تأمین می نماید. بسته به اینکه نوع سیمان مورد استفاده، خصوصیات سنگدانه و دمای بتن به چه ترتیب باشد. تولیدکنندگان فوق روان کننده های بتن نسل سوم ادعای کاهش های آب بیشتر از آنچه که با مواد فوق روان کننده بتن نسل اول و دوم به دست می آمد را دارند، زیرا از این نسل (سوم) با پیمانه های مصرفی فوق روان کننده بتن بیشتری می توانند استفاده گردد. هر چه پیمانه مصرفی فوق روان کننده بتن در یک کارایی بتن مشخص، مخصوصاً برای مخلوط های با میزان سیمان موجود در بازه ی 300 افزایش یابد، میزان آب موجود به طور فزاینده ای رو به کاهش می رود. با این وجود، چنین اثرات بتن آب کاهندگی و افزایش مقاومتی بتن بر حسب نوع و برند سیمان مورد استفاده تغییر می کند؛ با کاهش آب بیشتر (اما نه چندان زیاد) مقاومت های بالاتری از برخی سیمان ها حاصل می شود. علت این عملکرد نسبی فوق روان کننده بتن هنوز کاملاً معین نشده است. برخی فاکتورهایی که ممکن است بر این اختلاف در رفتار اثرگذار باشد، عبارت از میزان C₃A و SO₃ موجود و نرمی Blain سیمان می باشد.

مزیت فوق روان کننده چیست ؟

در صورتی که بخواهیم روان بودن بتن را بیشتر کنیم ، اگر آب اضافه کنیم باعث کاهش مقاومت و افزایش نفوذ پذیری آب می شود. راه بهتر این است که با فوق روان کننده ، همان مقدار روان بودن را با آب کمتر بدست آوریم. پس مزیت اصلی فوق روان کننده ، افزایش کارایی بدون افزایش آب است.

تفاوت روان کننده و فوق روان کننده :

برای بیان تفاوت روان کننده و فوق روان کننده به زبان ساده می توان گفت که روان کننده، در حد متوسط کارایی را افزایش میدهد. اما فوق روان کننده باعث کاهش آب بسیار بیشتر و ایجاد روانی بالا می شود. اما این مسئله به نوع ماده و استاندارد مورد استفاده نیز بستگی دارد. 

انواع فوق روان کننده :

بطور کلی انواع فوق روان کننده و کارایی و عکملکرد آن به شرح زیر است :

• لیگنوسولفونات : کاهنده آب معمولی
• ملامین : فوق‌روان‌کننده نسل قدیمی
• نفتالین : کاهنده آب قوی
• پلی‌کربوکسیلات : نسل جدید و بسیار قوی

فوق روان کننده نفتالینی : 

یکی از انواع فوق روان کننده شناخته شده ، نفتالین سولفونات فرمالدهید است.

از مزایای این مدل میتوان به قیمت مناسب تر، کاهش آب، افزایش قابل توجه اسلامپ و مناسب برای بسیاری از بتن‌های معمولی و سازه‌ای اشاره کرد.

از معایب این نوع نیز افت اسلامپ نسبتا سریع تر نسبت به فرمولاسیون جدید میباشد.

روان کننده بتن بر پایه پلی کربوکسیلات PCE

ساختار این مواد شامل یک زنجیره اصلی و زنجیره‌های جانبی است که امکان طراحی فرمولاسیون برای عملکرد های مختلف را فراهم می‌کند.

از مزایای این نوع نیز قدرت بالای کاهش آب، ایجاد اسلامپ بالا ، مناسب برای بتن‌های پرمقاومت و خود تراکم و امکان تولید فرمولاسیون‌های مختلف برای شرایط مختلف است. به همین دلیل فوق روان کننده کربوکسیلاتی در بتن های پیشرفته، اهمیت زیادی پیدا کرده است. 

مقدار مصرف فوق روان کننده چقدر است ؟

نمیتوان یک عدد ثابت برای همه ی محصولات فوق روان کننده در نظر گرفت . عواملی همچون :

• نوع فوق روان کننده
• غلظت و ماده جامد
• نوع و مقدار سیمان
• نسبت آب به سیمان
• دمای محیط
• وجود پوزولان
• مقدار و نوع مواد مکمل
• اسلامپ مورد نظر
• و روش اختلاط 

و شرایط دیگر نیز موثر است. برای نمونه . برخی محصولات کربوکسیلاتی در حدود 0.5 تا 1.5 درصد وزن مواد سیمانی مصرف می شوند . 

بهترین روش تعیین دوز مقدار فوق روان کننده ، انجام آزمایشات است. 

در صورتیکه بیش از حد مواد اضافه شود ، باعث افزایش بیش از حد اسلامپ، جداشدگی سنگدانه ، آب انداختن ، تغییر زمان گیرش، ایجاد حباب هوا ، کاهش کیفیت ، افزایش هزینه و سایر مشکلات می شود.

روش صحیح اضافه کردن فوق روان کننده بتون :

روش دقیق باید مطابق با اطلاعات نوع محصول باشد. اما نکته ی مهم اینست که این افزودنی بتن را بدون توجه به آب اختلاط نباید مصرف کرد. اگر افزودنی به شکل مایع است، باید مقدار آب موجود در خود محصول نیز در محاسبات طرح اختلاط طبق دستور سازنده لحاظ شود. همچنین نباید صرفاً به‌دلیل کاهش اسلامپ، در کارگاه به بتن آب اضافه کرد.

تاثیر فوق روان کننده روی دوام بتن :

اگر اضافه کردن فوق روان کننده باعث کاهش نسبت آب به سیمان باشد ، میتواند به نفوذ پذیری آب و یون های مهاجم ،افزایش مقاومت در برابر برخی عوامل محیطی و در کل افزایش دوام بتن شود. اما این ماده ی افزودنی به تنهایی ضامن دوام بتن نیست.

مشکلات رایج در مصرف فوق روان کننده بتن چیست :

اگر اسلامپ کم باشد ممکن است بدلیل دوز کم ، ناسازگاری مواد با سیمان ، ترتیب نامناسب اختلاط، افت اسلامپ یا دمای بالا باشد.

در صورتیکه بتن بیش از حد روان شده باشد، یا دوز مصرف زیاد بوده، یا آب اضافی وارد مخلوط شده، یا غلظت متفاوت است. 

جداشدگی بتن نیز میتواند بابت آب زیاد، افزودن مواد بیش از حد، کمبود مواد ریز و یا طرح اختلاط نامناسب باشد.

افت سریع اسلامپ نیز بدلیل نوع ماده ی PCE ، نوع سیمان ، دمای بتن ، زمان حمل و سازگاری افزودنی و سیمان ممکن است رخ بدهد. 

هنگام خرید فوق روان کننده بتن چه نکاتی را توجه کنیم ؟

برای خرید فوق روان کننده بتن باید به مشخصاتی همچون :

• نوع شیمیایی: PCE، نفتالین و…
• درصد ماده جامد
• چگالی
• pH
• میزان کاهش آب
• مقدار کلراید
• حفظ اسلامپ
• سازگاری با انواع سیمان

توجه کنیم.

قیمت فوق روان کننده بتن 

قیمت فوق‌روان‌کننده بتن به‌شدت به نوع محصول، برند، پایه شیمیایی، غلظت و مقدار خرید بستگی دارد. 

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ی قیمت انواع فوق روان کننده بتن میتوانید با کارشناسان شیمی بتن بهینه با شماره 02188526915 تماس بگیرید. 

مقدار فوق روان کننده ها در بتن

 مقدار مصرف فوق روان کننده در بتن برای اسلامپ اولیه و اسلامپ بتن ریزی معمولاً با پارامترهایی همچون سطوح مقاومت اولیه مطلوب، معیار دوام بتن، درجه تراکم لرزاننده ای که برای عملیات تکمیلی مورد نیاز برای کارکرد استفاده می شود، اداره می شود. عموماً اسلامپ های معمولی در پیمانه های مصرفی افزودنی پایین تر امکان دارد که با یک فوق روان کننده دیرگیرکننده، سیمان هایی با میزان C₃A پایین (%5)، میزان سیمان های در محدوده میانی، سیمان های درشت دانه (زبر)، و حضور دیگر افزودنی های سنتی در اختلاط بتن ، تولید شوند. اسلامپ اولیه پایین (50 mm) معمولاً مستلزم دز افزودنی فوق روان کننده بتن بالاتر برای تولید اسلامپ های سنتی است (75-100mm).

استفاده ترکیبی از فوق روان کننده های شیمیایی بتن ، معدنی و فوق روان کننده کاهنده های آب با پایه لیگنوسولفونات کلسیم به هنگامی که با فوق روان کننده بتن استفاده شوند ایجاد تأثیرات تکمیلی می نماید. با این وجود، آنها باید جداگانه به مخلوط اضافه شوند، مورد نخست (کاهنده های آب) با آب پیمانه شده و مورد دوم (فوق روان کننده بتن) در پایان چرخه اختلاط بتن اضافه می شوند. استفاده مرکب از دو افزودنی فوق روان کننده بتن در مقایسه با مخلوط های مشابه که تنها حاوی فوق روان کننده بتن می باشد منجر به اصلاحات زیر می شود:

1) کاهش آب بیشتر و زمان های گیرش اولیه طولانی تر برای اختلاط های با اسلامپ بتن کمتر از 100 mm. برای اختلاط هایی با اسلامپ بزرگتر 200 mm، بسته به پیمانه مصرفی افزودنی کاهنده آب بتن مورد استفاده، طولانی شدن چشمگیر زمان گیرش بتن را داریم .

2) آسیب پذیری بیشتر برای جدایش نسبت به پیمانه مصرفی مجدد فوق روان کننده بتن. عمل فروپاشیدگی فزاینده برای فرمالدهید نفتالن بالاتر از فرمالدهید ملامین می باشد. کاربرد فوق روان کننده های بتن با پایه استراکریلیک با دیگر افزودنی های بتن باید قبل از کاربرد در زمین ارزیابی شود. به علت مکانیسم متفاوت فعالیت، چنین فوق روان کننده هایی ممکن است مستلزم ترکیب با دیگر افزودنی های بتن نباشد و در بعضی موارد اثرات فزاینده امکان دارد به صورت نامطلوب باشد. افزودنی کندگیر کننده بتن با پایه ی اسید هیدروکسی کربوکسیلات (H)، مخصوصاً تحت شرایط دمای محیطی بالا، و در عمل آوری با بخار در عملیات پیش ساخته، فوایدی را به بتن می رسانند، بسته به پیمانه مصرفی افزودنی HC، دمای بتن و اسلامپ بتن ریزی، طولانی شدن 4-3 ساعتی در دمای بتن انتظار می رود. افزودنی هوازای بتن عرضه شده به بازار در حال حاضر (رزین وینسول خنثی شده، هیدروکربن سولفات شده و انواع اسید چرب) با انواع فوق روان کننده های بتن سازگار هستند. چهار مشکل اصلی که بتن روان با هوای محبوس با آن مواجه است (فقدان هوای محبوس در نسبت های آب به سیمان، افت هوا به دلیل اسلامپ خیلی بالا، طولانی شدن فاصله حباب لازم و اندازه حباب کم) برای بتن فوق روان شده با آب کاهنده هم شناسایی شده است. برخی تولیدکنندگان با اضافه کردن عامل هوازای بتن پس از فوق روان کننده های بتن بر این مشکل غلبه کرده اند، بنابراین ویسکوزیته لازم تأمین می شود.

مطالعات پیشین روی بتن فوق روان شده و با سیمان پرتلند که حاوی خاکستر بادی یا سرباره ی کوره آهن گدازی نشان داده است که چنین مخلوط هایی به 10% افزودنی کمتر از بتن با سیمان پرتلند، مبنا نیاز دارند تا به همان کارایی برسد. در نتیجه، یک پیمانه مصرفی مشخص از  فوق روان کننده بتن ممکن است کاهش آب بیشتری تولید کند. دلیل این نیاز به افزودنی فوق روان کننده بتن کمتر تا به حال معلوم نشده است، علت آن احتمالاً به علت پایین آوردن میزان C3Aموجود سیمان پرتلند است به هنگامی که خاکستربادی یا سرباره جایگزین بخش سیمان در اختلاط بتن وارد می شود، این نتیجه حاصل می گردد.

نسبت درشت دانه به ریز دانه، مدول نرمی ریزدانه و حداکثر اندازه درشت دانه بر خصوصیاتی همچون درصد کاهش آب، مقاومت های اولیه و نهایی، خصوصیات بتن ریزی و عملیات تکمیلی چنین بتن هایی تأثیر می گذارد. مخلوط با آب کاهش یافته پر سیمان حاوی فوق روان کننده هایی هستند که بتن های چسبنده ی پرملات را تولید می کند که به آهستگی به لرزش اعمال شده پاسخ می دهد. بازدهی لرزاننده و چسبندگی کاهش یافته می تواند با افزایش اصطکاک درشت دانه و یا استفاده از یک ریز دانه با دانه بندی درشت تر (FM 2/8-3/1) تولید شود.

اهداف متداول در کاربرد افزودنی فوق روان کننده بتن با مقاومت بالا و آب کاهش یافته شامل 1) پایین آوردن هزینه عمل آوری، 2) میزان سیمان کاهش یافته در حالی که کارایی بتن و سطوح مقاومتی یکسان حفظ می شود؛ 3) کاربرد یک نوع سیمان جایگزین مثلا ً تیپ III به تیپ I؛ 4) تولید بتن با کارایی بیشتر با مقاومت های اولیه و نهایی بالا.