میزان مصرف فوق روان کننده بتن در بتن

میزان مصرف فوق روان کننده بتن در بتن

مصرف روان کننده یا فوق روان کننده بتن بستگی به پایه موادتشکیل دهنده و غلظت آن دارد. معمولا میزان مصرف افزودنی های بتن از جمله فوق روانکننده بتن ، براساس درصدی از سیمان و مواد سیمانی در بتن تعریف می گردد. بسته پایهفوق روان کننده میزان مصرف می تواند بین 0.2 تا 2 درصد وزن سمان مصرفی می باشد.همچنین این میزان مصرف متناسب با میزان غلظت مواد افزودنی محصوص در افزودنی میباشد. بنابراین برای میزان مصرف بهترین روش مراجعه به دیتاشیت محصول می باشد.البته باید توجه داشت که میزان مصرف بهیته می بایست با استفاده از تست هایآزمایشگاهی استخراج گردد. چرا که با وجود ارقام درج شده در مشخصات فنی محصولات ،میزان مصرف می تواند متاثر از دمای محیط ، فاصله حمل ، میزان نسبت آب به سیمان ،میزان کاهش آب به سیمان مورد نیاز ، اندازه سنگ دانه ها ، ریزی و ترکیبات شیمیاییسیمان و ... باشد.

معرفی نمونه فوق روان کننده بتن ویژه

Dezocrete N-540  برپایه پلیمرهای مصنوعی برای تولید بتن های توانمند فرموله شده است.  یک بتن توانمند ،  بتن روانی می باشد با اسلامپ حداقل 200 میلیمترکه به راحتی جاری می شود و در عین حال فاقد جمع شدگی است و نسبت به سیمان آن معادلبتن بدون افزودنی با اسلامپ 25 میلیمتر  میباشد. Dezocrete N-540 فاقد کلراید می باشد .

امتیازات :

Dezocrete N-540  بهطور قابل ملاحظه ای خواص بتن تازه و سخت شده را بهبود می بخشد.

مصارف اولیه :

-       .بتن حاویمیکروسیلیس

-       بتن حجیم

-       بتن آماده

-       حمل هایطولانی

-       بتن پمپپذیر

-       بتن ریزیدر هوای گرم

جهت کسب:

-       کاهشترکهای حرارتی

-       کارآییزیاد در مدت زمان بیشتر

-       کاهش فشارپمپ

-       تاخیر درگیرش با کارآیی طولانی تر

-       مقاومتهای بلند مدت بیشتر

-       کاهشنفوذپذری

-       بهبوددوام

سازگاری :

Dezocrete N-540  باتمام سیمان ها و افزودنی های حباب زا استاندارد سازگاری دارد . چنانچه سازه درمعرض چرخه های یخ و ذوب قرار می گیرد استفاده از Dezocrete N-540  بههمراه Dezoair 220  توصیه می شود. 

بسته بندی :

Dezocrete N-540   درگالن های 25 کیلوگرمی  ،  بشکه های 220 کیلوگرمی و بشکه پالتهای 110کیلوگرمی عرضه می گردد.

میزان مصرف:

مقادیر مصرف مطلوب Dezocrete N-540  با آزمایشات کارگاهی مشخصمی شود . به عنوان راهنمایی مقادیر مصرف زیر به عنوان نقطه شروع کار پیشنهاد میگردد :

در بتن های معمولی مقادیر بین  0.8   تا  1.5درصد وزن سیمان و در بتن های حاوی میکروسیلیس با کارآیی زیاد مقادیر 1.5 تا 2 درصد وزن سیمان و بر حسب نیاز طرح ممکن است مقادیر بیشتری از Dezocrete N-540   باتاثیر کندگیری بر بتن مصرف گردد.

توزیع نمودن :

Dezocrete N-540  یکافزودنی مایع قابل مصرف است که به همراه آب اختلاط اضافه می گردد.تاثیر روانکنندگی و یا خاصیت کاهندگی آب آن زمانی بیشتر است که پس از مصرف 50 تا 70 درصد آبمورد نیاز به مخلوط بتن اضافه گردد. اختلاط Dezocrete N-540   باسیمان و مصالح خشک توصیه نمی شود .

ویژگیها :

رنگ : مایع قهوه ای

وزن مخصوص : 1.19 تا 1.21  گرم در سانتیمتر مکعب در 25 درجه سانتیگراد

مقدار کلر : فاقد کلر

درجه انجماد : صفر درجه سانتیگراد

درجه اشتعال : غیر آتش زا

کارآیی :

Dezocrete N-540  بتن توانمند را در 20+ درجه سانتیگراد کارپذیر نگه می دارد.کاهش کارآیی بهعواملی چون دما ، نوع سیمان ، طبیعت سنگدانه ها ، روش انتقال و روانی اولیه بستگیدارد .

تاکید می گردد که بتن به خصوص در هوای گرم و خشک به درستیعمل آوری شود .

انبارداری :

Dezocrete N-540  بایستی در دمای بالاتر از 5+ سانتیگراد نگهداری شود . در صورت یخ زدن آن رابه آرامی گرم نموده و هم بزنید تا به حالت اولیه باز گردد . این محصول را در مکانسرپوشیده و به دور از تابش آفتاب و گرما نگهداری نماید. عدم رعایت روش انبار داریمناسب باعث آسیب دیدن محصول و یا ظرف آن می گردد.

نکات ایمنی :

Dezocrete N-540  حاوی مواد خطر ناک و آتش زا  نیست ودر صورت پاشیده شدن بلافاصله موضع را با آب سرد بشویید و جهت کسب اطلاعات بیشتربروشور ایمنی محصول را مطالعه فرمائید.

تاییدیه فنی :

تمام محصولاتی که توسط شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتن  ایران عرضه می گردد مطابق با استانداردهای کیفیبین المللی می باشد.

افزودنی های روان کننده یا کاهنده های آب بتن

PLASTICIZERS OR WATERREDUCING ADMIXTUREES(WRA)

SUPER PLASTICIZERS ORHIGH REDUCING ADMIXTURES(HRWRA)

1-    مقدمه و تاریخچه

بتن جسمی مرکب از سنگدانه ها و خمیر چسباننده است. سنگدانههای بتن معمولی از نوع طبیعی معدنی یا مصنوعی معدنی است و خمیر چسباننده آن شاملآب و سیمان پرتلند یا آمیخته می باشد. در بتن سخت شده ، ویژگیهای مقاومتی ، پایاییو نفوذ پذیری از اهمیت زیادی برخوردار است. برای دستیابی به خواص مطلوب در بتن سختشده به ناچار باید از مرحله بتن خمیری گذر کنیم و ویژگی های بتن خمیری و تازه در دستیابی به این خواص از اهمیت خاصیبرخوردار می باشد. کارآیی ، آب انداختن ، جداشدگی ، جمع شدگی و گیرش جزء خواص بتنتازه است که باید به آن توجه شود.

نسبت آب به سیمان علاوه بر تأثیر جدی بر خواص بتن سخت شده ،بر خواص بتن تازه اثرگذار است.

برای بهبود کیفیت بتن سخت شده ، کاهش نسبت آب به سیمان ازابتدای قرن بیستم در دستور کار ساخت بتن پایاتر و مقاومتر و با نفوذپذیری کمتربوده و می باشد. همواره این کاهش W/C به کاهش کارآیی و روانی بتن منجر می شد و تضادی وجود داشت که حلآن در گرو تغییر روش های ساخت و اجرا بود اما تا بکارگیری مواد کاهنده آب ( روانکننده) تحول اساسی و عظیمی رخ نداد.

در دهه 50 میلادی مواد روان کننده و خواص آن در بتن شناختهو مصرف شد در حالی که قبل از آن برخی افزودنی های دیگر مانند آب بند کننده هاکاربرد جدی داشتند.

مصرف افزودنی های روان کننده تحولی عظیم را در اواخر دهه 50و دهه 60 میلادی در صنعت بتن بوجود آورد که با بکارگیری روان کننده های ممتاز (فوقروان کننده ها) در دهه 70 میلادی به اوج رسید.

در دهه 80 میلادی روان کننده های بسیار قوی ( ابر روانکننده ها) ابداع شدند و در دهه 90 بکارگیری آن ها رایج شد و انقلابی اساسی درتکنولوژی بتن و اجرای آن حاصل گشت. قبل از کاربرد این مواد در بتن ، امکان تغییرکارآیی (روانی) بتن فقط با تغییر مقدار آب و در نتیجه نسبت آب به سیمان در بتنی باسنگدانه معین و عیار سیمان خاص متصور بود. اگر عیار سیمان ثابت نگهداشته می شد باافزایش آب کارآیی زیاد می گشت که مسلماً با افزایش نسبت آب به سیمان همراه بود ومسلماً مقاومت و دوام بتن کاهش می یافت و نفوذپذیری زیاد می شد. در صورتی که هدفثابت ماند نسبت آب به سیمان بود باید عیار سیمان بتن را بالا می بردیم تا باافزایش آب و کارآیی بتوانیم به دوام و مقاومت نسبتاً مطلوب و دلخواه دست یابیم. دراین حالت مقاومت و دوام چنین بتنی در مقایسه با بتنی با همین نسبت آب به سیمان ولیبا آب و سیمان کمتر ، پایین تر به نظر می رسید که خود نوعی ضعف و محدودیت به شمارمی آمد. 

به ویژه در کارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی مشکلات زیادی راشاهد بودیم زیرا تغییر نسبت آب به سیمان عملاً به تغییر و روانی بتن منجر می شد وشرایط یکسانی برای محقق بوجود نمی آمد.

2-    تأثیر W/C و عیار سیمان بر کیفیت بتن

همانگونه که در بالا عنوان شد کاهش نسبت آب به سیمان درافزایش مقاومت های بتن (فشاری،خمشی،کششی،برشی،سایشی) ، ویژگیهای مکانیکی (مدولارتجاعی ، ضریب پواسون و...) و پایایی آن به ویژه در کاهش نفوذپذیری در برابر آب ،نمک های زیان آور و کلریدها موثر است. دوام بتن را در برابر تری و خشکی پی در پی ،یخبندان و آب شدگی پی در پی و موارد مشابه بهبود می بخشد و عامل مهمی است که همهخواص بتن را بهتر می کند.

آن چه معمولاً برای برخی از مهندسین و دست اندرکاران روشن نیست ، تأثیر عیارسیمان در کیفیت بتن است. امروزه دانشمندان عرصه بتن ، اعتقاد راسخ دارند که بهازاء نسبت آب به سیمان یکسان و ثابت معمولاً با کاهش عیار سیمان مقاومت و دوام بتنافزایش می یابد و نفوذپذیری آن کم می شود.

اگر فرض کنیم در نسبت آب به سیمان ثابت ، درصد فضای خالی درخمیر سیمان ثابت باشد بنابر این با افزایش خمیر سیمان با توجه به افزایش سیمان وآب ، حجم کل فضای خالی در بتن افزایش می یابد که به نوبه خود به افزایش نفوذپذیریو کاهش دوام منجر می شود.

خمیر سیمان در مرحله گیرش و سخت شدن دچار جمع شدگیخمیری(خودزا و تبخیر و کاهش آب ) می شود در حالی که سنگدانه حجم ثابتی را داردبنابر این در حد فاصل خمیر سیمان و سنگدانه ها ، ترك های مویینه پدید می آید و حتیاین ترك ها در خمیر سیمان نیز ایجاد می شود.هر قدر خمیر سیمان بیشتر شود و نقش پرکنندگی آن بیشتر گردد ، احتمال ایجاد ترك های مویینه بیشتر می شود. بنابر اینافزایش عیار سیمان بر مقاومت و دوام، تأثیر منفی باقی می گذارد و نفوذپذیری نیززیاد می شود. مسلماً با افزایش خمیر سیمان ، حجم سنگدانه مصرفی به عنوان قید خمیرسیمان کم می گردد. پس به دلایل فوق، افزایش عیار سیمان با W/C ثابت به کاهشکیفیت بتن منجر می شود.

این تصور که همواره با افزایش عیار سیمان شاهد افزایشمقاومت و دوام و کاهش نفوذپذیری خواهیم بود کاملاً غلط است. مسلماً اگر با فرضثابت بودن آب ، عیار سیمان را افزایش دهیم ، با کاهش W/C روبرو خواهیمشد و افزایش در مقاومت و دوام را شاهد خواهیم بود که نتیجه کاهش W/C می باشد نهعیار سیمان. اگر با حفظ W/C بخواهیم کارآیی را زیاد نماییم ، آب و سیمان باید به همراه همبیشتر شود که افزایش حجم خمیر سیمان را در پی دارد. بنابر این در برخی منابع تأثیرافزایش روانی را کاهش مقاومت و دوام دانسته اند که همان مفهوم فوق را با عباراتیدیگر در بر دارد.

کاهش عیار سیمان به کاهش جمع شدگی بتن منجر می شود و همچنین کاهش خزش را نیز در پی دارد که در قطعات پیش تنیده اهمیت ویژه خواهد داشت.افزایش عیار سیمان معمولاً تردی بیشتری به بتن می دهد.

کاهش عیار سیمان معمولاً برای کنترل گرمازایی و سرعتگرمازایی بتن از ضروریات مهم به حساب می آید و یک نیاز جدی در بتن حجیم و ساختبدنه سدهای بتنی و شالوده های بزرگ است.

3-    فلسفه و دلایل بکارگیری افزودنی های روان کننده(کاهنده آب )

 به طور کلی می توان گفتامروزه اکثر بتن ها در کشورهای پیشرفته با افزودنی های مختلف منجمله روان کننده هاساخته می شود افزودنی ها طبق ASTMC125 به موادی غیر از آب ، سنگدانه ،سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاطبه بتن یا اجزاء آن اضافه می شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجودآورد. کمیته ACI 212 بیست هدف از مصرف افزودنی ها را فهرست کرده است.

از دهه 40 میلادی که مصرف افزودنی ها در بتن آغاز شد ظرفمدت 20 سال ، 275 محصول در بازار بریتانیا 340 محصول متنوع در آلمان عرضه شد.امروزه اکثر بتن های تولید شده در کشورهای پیشرفته حاوی یک یا چند مده افزودنی میباشند. در دهه 90 میلادی 88 درصد از بتن های کانادا ، 85 درصد از بتن های استرالیاو 77 درصد از بتن های ایالات متحده آمریکا دارای مواد افزودنی شیمیایی بوده اند !

سه دلیل مستقل و یک دلیل ترکیبی را می توان برای افزودنیهای روان کننده (کاهنده آب) برشمرد.

3-1- افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملات ها

اگر این مواد را به بتن یا ملات بیفزاییم روانی و کارآیی آنها را اضافه تر می کند بدون این که در مقادیر و نسبت سایر اجزاء بتن و ملات تغییریحاصل شود.

این امر نحول مهمی را در صنعت ساخت و ساز ، حمل و ریختن وتراکم بتن فراهم آورد ، زیرا با داشتن W/C و W آب امکان ریختن بتن روان تری را در قالب بوجود می آورد و میتوانستند آن را به راحتی در قالب جایدهی کنند و متراکم نمایند. علی القاعده در اینحالت نباید تغییری در مقاومت و دوام بتن و نفوذپذیری آن بوجود آید اما تجربیاتآزمایشگاهی نشان داد که علیرغم ثابت بودن W/C ، مقاومت و دوام بهبود می یابد و نفوذپذیری کم می شود. علت اینپدیده را می توان پراکندگی و توزیع یکنواخت تر و بهتر سیمان در بتن و ملات دانستزیرا سیمان از حالت کلوخه بودن خارج می شود و آب می تواند به نحو کاملتری اطرافدانه های سیمان را بگیرد و پخش شدگی بهتر و همگنی توزیع سیمان در بتن و ملات راشاهد خواهیم بود.

البته در این حالت به دلیل افزایش روانی باید نگران جداشدگیو آب انداختن بیشتر بتن باشیم ولی به دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن ازیکدیگر عملاً رشد مقاومتی بهتری را انتظار داریم.

3-2- کاهش آب مصرفی (کاهندگی یا تقلیل آب)

اگر بخواهیم روانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرفاین افزودنی ها ، مقدار آب را با توجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این موادکاهش داد. در این حالت اگر عیار سیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمانکاهش می یابد و مسلماً مقاومت و دوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد ونفوذپذیری کاهش خواهد داشت. یک طریقه ساخت بتن های آب بند و با نفوذپذیری کم ،کاهش W/C است. اینقابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام و مقاومتفراهم آمده بود.

کاهش آب انداختن و جمع شدگی از جمله مزایای کاهش W/C می باشد. دراین حالت حجم خمیر سیمان نیز کمتر می شود.

3-3- کاهش عیار سیمان بتن و ملات

اگر W/C و روانی بتن و ملات را ثابت نگهداریم ، با توجه به خاصیت کاهش آبکه توسط این مواد ایجاد می شود ، می توان عیار سیمان را به همان نسبت کاهش داد. باتوجه به مطالبی که قبلاً مطرح گردید. علاوه بر کاهش جمع شدگی و ترک خودگی بتن وملات در مرحله خمیری بودن ، جمع شدگی و ترک خوردگی بتن سخت شده نیز کاهش مییابد.این کاهش عیار سیمان در واقع باعث افزایش مقاومت و پایایی بتن و کاهشنفوذپذیری بتن می گردد.

علاوه بر این ممکن است کاهش عیار سیمان به عنوان یک هدفبرای کاهش گرمازایی بتن باشد و یا یک هدف اقتصادی محسوب گردد. باید گفت با مصرفاین مواد همواره نمی توان بتن یا ملات ارزانتری را ساخت و این هدف ممکن است باوجود قیمت های خاصی برای سیمان و افزودنی مورد نظر و میزان مصرف آن و تأثیر اینمواد بر کاهش آب و در نتیجه کاهش سیمان عملی گردد. با کاهش قیمت های این مواد وافزایش قدرت تأثیر و کاهش میزان مصرف آن ها و هم چنین افزایش قیمت سیمان در سالهای اخیر ، کاهش هزینه ساخت بتن با روان کننده ها در کشورهای دیگر عملی شده و درایران نیز گاه این کاهش محقق شده و انتظار می رود در آینده به طور کامل شاهد آنباشیم.

3-4- دستیابی به مجموعه ای از اهداف

با توجه به فلسفه و دلایل مصرف افزودنی های روان کننده (کاهنده آب) ، می توان مجموعه ای از اهداف فوق را نشانه روی کرد.

بدین ترتیب مجموعه ای از اهداف فنی و اقتصادی ممکن است حاصلگردد اما به هر حال در این حالت ، تاکید و فشار بر یک هدف وجود ندارد.

4-    موارد کاربرد افزودنی های کاهنده آب (روان کننده)

امروزه کاربردهای متعددی برای این مواد با قدرت کاهندگیمتفاوت وجود دارد که به برخی از آن ها اشاره می شود:

4-1- ریختن بتن در قطعات نازک و پر میلگرد با ساخت بتن روان تر

4-2- بتن ریزی با لوله ترمی termie و بتن ریزی زیر آب

4-3- بتن ریزی با پمپ و لوله با ایجاد بتن روان تر و کارآتر

4-4- ایجاد نماهای بهتر با ساخت و ریختن بتن روان تر

4-5- ساخت بتن های خود تراکم یا خود تراز    Self-compacting orself-levelling con     

4-6- ساخت بتن پر مقاومت (با مقاومت زیاد)High strength con(HSC)     

4-7- ساخت بتن توانمند (با عملکرد بالا)Highperformance con(HPC)        

4-8- سخت بتن آب بند Water – Proofingcon.                         

4-9- ساخت بتن های با دوام در برابر یخ بندان و آب شدگی

4-10- ساخت بتن های با دوام در برابر سولفاتها و سایر مواد شیمیایی

4-11- ساخت بتن های مناسب مناطق خورنده برای کاهش نفوذ یون کلر در بتن و حفظمیلگردها

4-12- ساخت بتن حجیم و بدنه سدها  Mass con.        

 4-13- ساخت قطعات پیش ساخته و پیش تنیده

4-14- ساخت بتن های حاوی دوده سلیسی

4-15- ساخت بتن ها و ملات های تعمیری و ترمیمی

4-16- پر کردن زیر صفحه کف ستون با ملات یا بتن روان

4-17- ساخت ملات های روان برای تزریق در توده سنگدانه درشت و تولید بتن با سنگدانهپیش آکنده

Pre Placed Aggregate con. OrInjected.Agg.con.                               

4-18- تزریق دوغاب و ملات به داخل درزها و حفرات سنگ و خاک و پشت قطعات بتنی تونلها

5-    مواد تشکیل دهنده افزودنی های کاهنده آب و طبقه بندی و دسته بندی آن ها

افزودنی های روان کننده یا کاهنده آب را می توان از نظر نوعو ماده بکار رفته در آن ها ، قدرت روان کنندگی یا کاهندگی آب ، تک کاره بودن یاچند منظوره بودن دسته بندی و طبق بندی نمود.

5-1- طبقه بندی روان کننده ها (کاهنده آب) از نظر نام مواد تشکیل دهنده

این افزودنی ها را می توان با نام های کلی شیمیایی زیر دستهبندی و طبقه بندی کرد اما به دلیل گستردگی آن ها نمی توانیم ادعا نماییم که نامهمه آن ها را ذکر کرده ایم.

5-1-1- مواد حباب زا متشکل از چربی های حیوانی یا گیاهی ، پروتئین ها ، صمغ ها وشیره های گیاهی ، پودر آلومینیوم و... .

5-1-2- اسیدهای لیگنو سولفونیت و نمک های آن ها ( لیگنوسولفونات ها)

Ligno Sulfonic Acids and their Salts (LignoSulfonates)                        

5-1-3- مشتقات و مواد تغییر یافته یا اصلاح شده اسیدهای لیگنوسولفونیت و نمک های آنها

5-1-4- اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها

Hydroxylated Carboxylic Acids and TheirSalts                                    

5-1-5- مشتقات و مواد تغییر یاقته یا اصلاح شده اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی ونمک های آن ها

5-1-6- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده

5-1-7- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده

5-1-8- مخلوط ردیف های قبلی

5-1-9- برخی کربوهیدرات ها اپلی ساکاریدها ، اسیدهای شکر ، گلوکونات ها

5-1-10- ترکیبات پلیمری خاص مانند سلولزها- اترها،مشتقات ملامین ، مشتقات نفتالین ، سیلیکون ها ، هیدروکربورهای سولفوناته

5-1-11- برخی مواد غیر آلی مانند نمک های روی ، برات ها ، فسفات ها و کلریدها

5-1-12- آمین ها و مشتقات آن ها

5-1-13- اسیدهای پلی کربوکسیلیک اترها و مشتقات آن ها

5-1-14- برخی پلیمرها مانند آکریلات ها  Acrylates               

5-2- طبق بندی روان کننده ها (کاهنده های آب)بتن از نظر قدرت کاهندگی آب و میزان نحوه عملکرد

اصولاً این مواد بر سطح سنگدانه ها و سیمان اثر می کنند ودر سطح مشترک آب و این اجزاء بتن تغییراتی ایجاد می کنند. در سطح سیمان بار منفیبه وجود می آورند و ذرات یکدیگر را دفع و پراکنده می نمایند. حباب های هوا نیز از دانه ها و سیمان جدا می شوند و کارآییافزایش می یابد اما هر چند به دلیل افزایش سطح تماس آب با ذرات پراکنده شده سیمانهیدراسیون بهتر آن ها می شود اما معمولاً ساختار خمیر سیمان هیدراته تغییر نمیکند.

قدرت افزودنی های مختلف از نظر روان کنندگی یا کاهندگی آبمتفاوت است و به صورت ذیل می باشد. قدرت این مواد برحسب میزان کاهش آب مشخص می شودنه قدرت روان کردن آن ها.

5-2-1- روان کننده ها (کاهنده های آب) معمولییا نسل اول این مواد

موادی که قدرت کاهندگی آب در آن ها حداکثر 15 درصد برای بتنروان تر و 10 تا 12 درصد بتن های نیمه شل می باشد جزء این دسته هستند.

مواد حباب زا ، اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک هایآن ها و مشتقات و مواد تغییر یافته آن ها ، لیگنوسولفونات ها و اسیدهای آن ها ومشتقات و مواد تغییر یافته این مواد ، هم چنین کربوهیدرات ها ، پلی ساکاریدها واسیدهای شکر و گلوکونات ها را می توان در این دسته قرار داد. به هر حال این قدرتکاهش آب برای میزان ماده توصیه شده نباید کمتر از 5 درصد باشد.

از آن ها که این مواد در ابتدا و در دهه 50 میلادی ساخته ورایج شدند بعدها به عنوان نسل اول شناخته شدند.

این مواد معمولاً میزان مصرف کاملاً متفاومت دارند. لیگنوسولفونات ها بسیار رایج هستند و به صورت پودر قهوه ای تیره است که 40 گرم از آن هادر 60 گرم آب حل می شود. چگالی مایع بین 16/1 تا 18/1 می باشد.

5-2-2- روان کننده های ممتاز (کاهنده آب بادامنه زیاد) یا فوق روان کننده نسل اول و روان کننده نسل دوم

این ها موادی هستند که قدرت کاهندگی آب آن ها در بهترینشرایط حداکثر 25 درصد و معمولاً محدود  به18 تا 20 درصد می باشد. به هر حال حداقل قدرت کاهش آب در آن ها برای میزان مادهتوصیه شده نباید از 12 درصد کمتر باشد. این مواد در دهه 70 میلادی ساخته شدند و بهکار رفتند.

مولکول های سنگین و زنجیره های طولانی پلیمری مانند فرمآلدئید نفتالین سولفوناته فشرده و فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جملهمعروفترین و پر مصرفترین این دسته از روان کننده ها می باشند. این مواد به ترتیببه صورت پودر قهوه ای تیره و سفید هستند که 35 گرم آن ها در 65 گرم آب حل می گردد.

چگالی محلول نوع نفتالینی 17/1 تا 20/1 و نوع ملامینی 09/1تا 12/1 می باشد.

5-2-3- ابر روان کننده ها ( فوق روان کننده هایممتاز ) یا فوق روان کننده نسل دوم و روان کننده نسل سوم

این مواد در بهترین شرایط دارایقدرت کاهندگی آب حداکثر 35 تا 40 درصد هستند و معمولاً در بتن های نیمه شل به 30درصد محدود می شود. این مواد باید چسبندگی مناسبی را به وجود آورد.

اسیدهای پلی کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و مواد اتری ، هم چنینآکریلات ها از جمله این دسته مواد هستند. در دهه 80 میلادی به تدریج ساخته شدند ودر دهه 90 میلادی مصرف آن ها رایج گردید. تولید و مصرف آن ها نتیجه جذابیتبکارگیری فوق روان کننده های نسل اول و نتایج مصرف آن ها در افزایش کارآیی ،مقاومت و دوام بتن ها بود زیرا سعی داشتند بتوانند کاهش آب بیشتری را داشته باشند.

معمولاً این مواد به شکل مایع می باشد و چگالی آن ها بهصورت معمول بین 05/1 تا 07/1 است.

5-3- طبقه بندی روان کننده ها از نظر نوععملکرد در مورد گیرش ، تسریع در کسب مقاومت یا کند کردن ، حفظ روانی و سایر خواصبتن تازه یا سخت شده

از نظر قدرت روان کنندگی و هم چنین از نظر گیرش و روند کسبمقاومت های اولیه در ASTM C494 و ASTM C1017 این مواد دسته بندی شده اند. در ASTM C494 افزودنی هایروان کننده ( یا کاهنده آب) به 5 دسته تقسیم شده اند.

نوع A :  کاهنده آب معمولی(خنثی) با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب

نوع D :  کاهنده آب و دیرگیرکننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری مشخص

نوع E :  کاهنده آب و تسریعکننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و زودگیری و کسب مقاومت اولیه بیشتر 

نوع F :  کاهنده قوی آب (خنثی)با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و کسب مقاومت اولیه بیشتر

نوع G :  کاهنده قوی آب و دیرکننده با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری اما کسب مقاومت اولیه بیشتر

در این تقسیم بندی عملاً کاهنده قوی آب با خاصیت زودگیریوجود ندارد بلکه کسب مقاومت اولیه بیشتر مد نظر بوده است و محدودیت های مربوط بهمقاومت و زمان گیرش اولیه و نهایی از نظر انحراف نسبت به مخلوط کنترل پیش بینی شدهاست در ASTM C1017 افزودنی هایی که تولید بتن روان (خود تراکم یا خود تراز) Flowing con. می نماید به دودسته تقسیم شده اند که مسلماً جزء فوق روان کننده های قوی قرار دارند.

نوع A : روان کننده (خنثی) Plasticizer

نوع B : روان کننده دیرگیر کننده Plasticizer and Retarder  

نوع A و B حداقل افزایش حدود 90 میلی متر را باید نسبت به مخلوط کنترل ایجادنمایند و مقاومت 3 روزه ، 7 و 28 روزه و 6 ماهه و یک ساله آن ها نسبت به مخلوط کنترل نباید از 90 درصد کمترباشد.

نوع A نباید انحرافی بیشتر از یک ساعت زودتر یا 5/1 ساعت دیرتر در زمانگیرش به وجود آورد (گیرش اولیه و نهایی).

نوع B باید در گیرش اولیه انحرافی به میزان 1 ساعت دیرتر تا 5/3 ساعتدیرتر به وجود آورد و در گیرش نهایی باید حداکثر 5/3 ساعت تأخیر ایجاد نماید.

در هر دو مشخصات استاندارد C494 و C1017 در موردمحدودیت های مقاومت خمشی ، تغییر طول ( جمع شدگی) و افزایش طول و حداقل فاکتوردوام منظور شده است.

برخی افزودنی های روان کننده ذاتاً از کندگیری برخوردارهستند اما می توان با تغییراتی در یون فلزی نمک آن ها در این امر تغییراتی ایجادنمود. مثلاً لیگنوسولفونات ها ذاتاً کندگیر هستند و به عنوان یکی از مواد کندگیر(دیرگیر) کننده دسته نوع B طبق ASTM C494 کاربرد وسیعی دارند. یون کلسیم به آن ها کندگیری و یون سدیم به آنها زودگیری در مقابل کندگیری می دهد. به هر حال لیگنوسولفونات ها معمولاً نمیتوانند در دسته F و G و یا نوع A و B قرار گیرند.

معمولاً فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتاً زودگیرتراز بقیه هستند اما با افزودن مواد کندگیر به آن ها در این خاصیت تغییراتی ایجاد میشود در حالی که نوع نفتالینی آن ذاتاً کندگیرتر است.

در حفظ روانی نیز این مواد با یکدیگر تفاوت دارند اما بهطور کلی نمی توانند روانی را به مدت طولانی حفظ کنند. برخی حفظ روانی بسیار کم وبرخی بیشتر دارند. تولید کنندگان این مواد سعی کرده اند با ایجاد تغییراتی در اینمواد و یا افزودن برخی مواد به آن ها این خاصیت حفظ روانی را گسترش دهند. مثلاً بااضافه نمودن Copolymer به روان کننده های دارای پایه نفتالینی و به گروه سولفونیک وکربوکسیل روانی را در مدت بیشتری حفظ کنند (به ویژه در هوای گرم). این گونه روان کننده ها با نام Slump Retaining (نگهدارنده اسلامپ)شناخته می شوند.

وجود روان کننده هایی که یون Na (سدیم)دارند  به جای کلسیم دارو در مواردی مشکلزا است. اگر واکنش زایی سنگدانه ها باقلیایی ها را داشته باشیم افزودن اینگونهروان کننده ها موجب تشدید واکنش زایی و انبساط می شوند.

حفظ چسبندگی به ویژه برای Flowing Con. ضروری استوگرنه با افزایش شدید روانی ، شاهد جداشدگی خواهیم بود. معمولاً در این گونه بتنها ، ریز دانه بیشتر مصرف می شود و گاه از مواد لزجت زا (VMA) استفاده میگردد.

نحوه عملکرد مواد روان کننده در بسیاری موارد تابع میزان C₃A در سیمان گزارششده است. مثلاً سیمان نوع 5 به فوق روان کننده کمتری نیاز دارد. به هر حال درسیمان با C₃A کم ممکن است این مواد ،کندگیری بیشتری ایجاد نمایند.

برخی روان کننده های معمولی (نسل اول) حباب زایی دارند درحالی که نسل دوم معمولاً فاقد حباب زایی می باشند.

برای این که در عمل با افت اسلامپ مواجه نشویم برخی روانکننده ها یا فوق روان کننده ها را دیرتر به بتن می افزایند یا بخشی از آن ها را دردیگ مخلوط کن بتن ساز می ریزند و بخشی دیگر را در محل به داخل تراک میکسر اضافهنموده و خوب مخلوط می کنند تا از خاصیت روان کنندگی به مدت طولانی تری بهره برند.

به هرحال جداشدگی و آب انداختن و کندگیری و تغییر در میزانحباب هوا محتمل است. تأثیر شدید بر جمع شدگی ، خزش ، مدول E برای روانکننده ها گزارش نشده است و افت مقاومت در طول زمان مطرح نگردیده است.

با مصرف دوده سیلیسی ، روان کننده های معمولی به کار نمیآیند و لازم است از فوق روان کننده ها استفاده شود.

با افزایش بیش از حد توصیه شدهروان کننده ها به مخلوط بتن معمولاً آب انداختن بیشتر ، جداشدگی و کندگیری بیشتریرا شاهد خواهیم بود. مقدار مصرف افزودنی معمولاً بر حسب درصد وزنی سیمان داده میشود اما برای مواد مایع گاه حجم آن را به ازاء 100 کیلو سیمان مطرح می کنند.                                  

بتن جسمی مرکب از سنگدانه ها و خمیر چسباننده است. سنگدانههای بتن معمولی از نوع طبیعی معدنی یا مصنوعی معدنی است و خمیر چسباننده آن شاملآب و سیمان پرتلند یا آمیخته می باشد. در بتن سخت شده ، ویژگیهای مقاومتی ، پایاییو نفوذ پذیری از اهمیت زیادی برخوردار است. برای دستیابی به خواص مطلوب در بتن سختشده به ناچار باید از مرحله بتن خمیری گذر کنیم و ویژگی های بتن خمیری و تازه در دستیابی به این خواص از اهمیت خاصیبرخوردار می باشد. کارآیی ، آب انداختن ، جداشدگی ، جمع شدگی و گیرش جزء خواص بتنتازه است که باید به آن توجه شود.

نسبت آب به سیمان علاوه بر تأثیر جدی بر خواص بتن سخت شده ،بر خواص بتن تازه اثرگذار است.

برای بهبود کیفیت بتن سخت شده ، کاهش نسبت آب به سیمان ازابتدای قرن بیستم در دستور کار ساخت بتن پایاتر و مقاومتر و با نفوذپذیری کمتربوده و می باشد. همواره این کاهش W/C به کاهش کارآیی و روانی بتن منجر می شد و تضادی وجود داشت که حلآن در گرو تغییر روش های ساخت و اجرا بود اما تا بکارگیری مواد کاهنده آب ( روانکننده) تحول اساسی و عظیمی رخ نداد.

در دهه 50 میلادی مواد روان کننده و خواص آن در بتن شناختهو مصرف شد در حالی که قبل از آن برخی افزودنی های دیگر مانند آب بند کننده هاکاربرد جدی داشتند.

مصرف افزودنی های روان کننده تحولی عظیم را در اواخر دهه 50و دهه 60 میلادی در صنعت بتن بوجود آورد که با بکارگیری روان کننده های ممتاز (فوقروان کننده ها) در دهه 70 میلادی به اوج رسید.

در دهه 80 میلادی روان کننده های بسیار قوی ( ابر روانکننده ها) ابداع شدند و در دهه 90 بکارگیری آن ها رایج شد و انقلابی اساسی درتکنولوژی بتن و اجرای آن حاصل گشت. قبل از کاربرد این مواد در بتن ، امکان تغییرکارآیی (روانی) بتن فقط با تغییر مقدار آب و در نتیجه نسبت آب به سیمان در بتنی باسنگدانه معین و عیار سیمان خاص متصور بود. اگر عیار سیمان ثابت نگهداشته می شد باافزایش آب کارآیی زیاد می گشت که مسلماً با افزایش نسبت آب به سیمان همراه بود ومسلماً مقاومت و دوام بتن کاهش می یافت و نفوذپذیری زیاد می شد. در صورتی که هدفثابت ماند نسبت آب به سیمان بود باید عیار سیمان بتن را بالا می بردیم تا باافزایش آب و کارآیی بتوانیم به دوام و مقاومت نسبتاً مطلوب و دلخواه دست یابیم. دراین حالت مقاومت و دوام چنین بتنی در مقایسه با بتنی با همین نسبت آب به سیمان ولیبا آب و سیمان کمتر ، پایین تر به نظر می رسید که خود نوعی ضعف و محدودیت به شمارمی آمد. 

به ویژه در کارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی مشکلات زیادی راشاهد بودیم زیرا تغییر نسبت آب به سیمان عملاً به تغییر و روانی بتن منجر می شد وشرایط یکسانی برای محقق بوجود نمی آمد.

6-    تأثیر W/C و عیار سیمان بر کیفیت بتن

همانگونه که در بالا عنوان شد کاهش نسبت آب به سیمان درافزایش مقاومت های بتن (فشاری،خمشی،کششی،برشی،سایشی) ، ویژگیهای مکانیکی (مدولارتجاعی ، ضریب پواسون و...) و پایایی آن به ویژه در کاهش نفوذپذیری در برابر آب ،نمک های زیان آور و کلریدها موثر است. دوام بتن را در برابر تری و خشکی پی در پی ،یخبندان و آب شدگی پی در پی و موارد مشابه بهبود می بخشد و عامل مهمی است که همهخواص بتن را بهتر می کند.

آن چه معمولاً برای برخی از مهندسین و دست اندرکاران روشن نیست ، تأثیر عیارسیمان در کیفیت بتن است. امروزه دانشمندان عرصه بتن ، اعتقاد راسخ دارند که بهازاء نسبت آب به سیمان یکسان و ثابت معمولاً با کاهش عیار سیمان مقاومت و دوام بتنافزایش می یابد و نفوذپذیری آن کم می شود.

اگر فرض کنیم در نسبت آب به سیمان ثابت ، درصد فضای خالی درخمیر سیمان ثابت باشد بنابر این با افزایش خمیر سیمان با توجه به افزایش سیمان وآب ، حجم کل فضای خالی در بتن افزایش می یابد که به نوبه خود به افزایش نفوذپذیریو کاهش دوام منجر می شود.

خمیر سیمان در مرحله گیرش و سخت شدن دچار جمع شدگیخمیری(خودزا و تبخیر و کاهش آب ) می شود در حالی که سنگدانه حجم ثابتی را داردبنابر این در حد فاصل خمیر سیمان و سنگدانه ها ، ترك های مویینه پدید می آید و حتیاین ترك ها در خمیر سیمان نیز ایجاد می شود.هر قدر خمیر سیمان بیشتر شود و نقش پرکنندگی آن بیشتر گردد ، احتمال ایجاد ترك های مویینه بیشتر می شود. بنابر اینافزایش عیار سیمان بر مقاومت و دوام، تأثیر منفی باقی می گذارد و نفوذپذیری نیززیاد می شود. مسلماً با افزایش خمیر سیمان ، حجم سنگدانه مصرفی به عنوان قید خمیرسیمان کم می گردد. پس به دلایل فوق، افزایش عیار سیمان با W/C ثابت به کاهشکیفیت بتن منجر می شود.

این تصور که همواره با افزایش عیار سیمان شاهد افزایشمقاومت و دوام و کاهش نفوذپذیری خواهیم بود کاملاً غلط است. مسلماً اگر با فرضثابت بودن آب ، عیار سیمان را افزایش دهیم ، با کاهش W/C روبرو خواهیمشد و افزایش در مقاومت و دوام را شاهد خواهیم بود که نتیجه کاهش W/C می باشد نهعیار سیمان. اگر با حفظ W/C بخواهیم کارآیی را زیاد نماییم ، آب و سیمان باید به همراه همبیشتر شود که افزایش حجم خمیر سیمان را در پی دارد. بنابر این در برخی منابع تأثیرافزایش روانی را کاهش مقاومت و دوام دانسته اند که همان مفهوم فوق را با عباراتیدیگر در بر دارد.

کاهش عیار سیمان به کاهش جمع شدگی بتن منجر می شود و همچنین کاهش خزش را نیز در پی دارد که در قطعات پیش تنیده اهمیت ویژه خواهد داشت.افزایش عیار سیمان معمولاً تردی بیشتری به بتن می دهد.

کاهش عیار سیمان معمولاً برای کنترل گرمازایی و سرعتگرمازایی بتن از ضروریات مهم به حساب می آید و یک نیاز جدی در بتن حجیم و ساختبدنه سدهای بتنی و شالوده های بزرگ است.

7-    فلسفه و دلایل بکارگیری افزودنی های روانساز بتن (کاهنده آب )

 به طور کلی می توان گفتامروزه اکثر بتن ها در کشورهای پیشرفته با افزودنی های مختلف منجمله روان کننده هاساخته می شود افزودنی ها طبق ASTMC125 به موادی غیر از آب ، سنگدانه ،سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاطبه بتن یا اجزاء آن اضافه می شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجودآورد. کمیته ACI 212 بیست هدف از مصرف افزودنی ها را فهرست کرده است.

از دهه 40 میلادی که مصرف افزودنی ها در بتن آغاز شد ظرفمدت 20 سال ، 275 محصول در بازار بریتانیا 340 محصول متنوع در آلمان عرضه شد.امروزه اکثر بتن های تولید شده در کشورهای پیشرفته حاوی یک یا چند مده افزودنی میباشند. در دهه 90 میلادی 88 درصد از بتن های کانادا ، 85 درصد از بتن های استرالیاو 77 درصد از بتن های ایالات متحده آمریکا دارای مواد افزودنی شیمیایی بوده اند !

سه دلیل مستقل و یک دلیل ترکیبی را می توان برای افزودنیهای روان کننده (کاهنده آب) برشمرد.

3-1- افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملات ها

اگر این مواد را به بتن یا ملات بیفزاییم روانی و کارآیی آنها را اضافه تر می کند بدون این که در مقادیر و نسبت سایر اجزاء بتن و ملات تغییریحاصل شود.

این امر نحول مهمی را در صنعت ساخت و ساز ، حمل و ریختن وتراکم بتن فراهم آورد ، زیرا با داشتن W/C و W آب امکان ریختن بتن روان تری را در قالب بوجود می آورد و میتوانستند آن را به راحتی در قالب جایدهی کنند و متراکم نمایند. علی القاعده در اینحالت نباید تغییری در مقاومت و دوام بتن و نفوذپذیری آن بوجود آید اما تجربیاتآزمایشگاهی نشان داد که علیرغم ثابت بودن W/C ، مقاومت و دوام بهبود می یابد و نفوذپذیری کم می شود. علت اینپدیده را می توان پراکندگی و توزیع یکنواخت تر و بهتر سیمان در بتن و ملات دانستزیرا سیمان از حالت کلوخه بودن خارج می شود و آب می تواند به نحو کاملتری اطرافدانه های سیمان را بگیرد و پخش شدگی بهتر و همگنی توزیع سیمان در بتن و ملات راشاهد خواهیم بود.

البته در این حالت به دلیل افزایش روانی باید نگران جداشدگیو آب انداختن بیشتر بتن باشیم ولی به دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن ازیکدیگر عملاً رشد مقاومتی بهتری را انتظار داریم.

3-2- کاهش آب مصرفی (کاهندگی یا تقلیل آب)

اگر بخواهیم روانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرفاین افزودنی ها ، مقدار آب را با توجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این موادکاهش داد. در این حالت اگر عیار سیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمانکاهش می یابد و مسلماً مقاومت و دوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد ونفوذپذیری کاهش خواهد داشت. یک طریقه ساخت بتن های آب بند و با نفوذپذیری کم ،کاهش W/C است. اینقابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام و مقاومتفراهم آمده بود.

کاهش آب انداختن و جمع شدگی از جمله مزایای کاهش W/C می باشد. دراین حالت حجم خمیر سیمان نیز کمتر می شود.

3-3- کاهش عیار سیمان بتن و ملات

اگر W/C و روانی بتن و ملات را ثابت نگهداریم ، با توجه به خاصیت کاهش آبکه توسط این مواد ایجاد می شود ، می توان عیار سیمان را به همان نسبت کاهش داد. باتوجه به مطالبی که قبلاً مطرح گردید. علاوه بر کاهش جمع شدگی و ترک خودگی بتن وملات در مرحله خمیری بودن ، جمع شدگی و ترک خوردگی بتن سخت شده نیز کاهش مییابد.این کاهش عیار سیمان در واقع باعث افزایش مقاومت و پایایی بتن و کاهش نفوذپذیریبتن می گردد.

علاوه بر این ممکن است کاهش عیار سیمان به عنوان یک هدفبرای کاهش گرمازایی بتن باشد و یا یک هدف اقتصادی محسوب گردد. باید گفت با مصرفاین مواد همواره نمی توان بتن یا ملات ارزانتری را ساخت و این هدف ممکن است باوجود قیمت های خاصی برای سیمان و افزودنی مورد نظر و میزان مصرف آن و تأثیر اینمواد بر کاهش آب و در نتیجه کاهش سیمان عملی گردد. با کاهش قیمت های این مواد وافزایش قدرت تأثیر و کاهش میزان مصرف آن ها و هم چنین افزایش قیمت سیمان در سالهای اخیر ، کاهش هزینه ساخت بتن با روان کننده ها در کشورهای دیگر عملی شده و درایران نیز گاه این کاهش محقق شده و انتظار می رود در آینده به طور کامل شاهد آنباشیم.

3-4- دستیابی به مجموعه ای از اهداف

با توجه به فلسفه و دلایل مصرف افزودنی های روان کننده (کاهنده آب) ، می توان مجموعه ای از اهداف فوق را نشانه روی کرد.

بدین ترتیب مجموعه ای از اهداف فنی و اقتصادی ممکن است حاصلگردد اما به هر حال در این حالت ، تاکید و فشار بر یک هدف وجود ندارد.

8-    موارد کاربرد افزودنی های کاهنده آب (فوق روانساز یا سوپر روانساز بتن)

امروزه کاربردهای متعددی برای این مواد با قدرت کاهندگیمتفاوت وجود دارد که به برخی از آن ها اشاره می شود:

4-1- ریختن بتن در قطعات نازک و پر میلگرد با ساخت بتن روان تر

4-2- بتن ریزی با لوله ترمی termie و بتن ریزی زیر آب

4-3- بتن ریزی با پمپ و لوله با ایجاد بتن روان تر و کارآتر

4-4- ایجاد نماهای بهتر با ساخت و ریختن بتن روان تر

4-5- ساخت بتن های خود تراکم یا خود تراز    Self-compacting orself-levelling con     

4-6- ساخت بتن پر مقاومت (با مقاومت زیاد)High strength con(HSC)     

4-7- ساخت بتن توانمند (با عملکرد بالا)Highperformance con(HPC)        

4-8- سخت بتن آب بند Water – Proofingcon.                         

4-9- ساخت بتن های با دوام در برابر یخ بندان و آب شدگی

4-10- ساخت بتن های با دوام در برابر سولفاتها و سایر مواد شیمیایی

4-11- ساخت بتن های مناسب مناطق خورنده برای کاهش نفوذ یون کلر در بتن و حفظمیلگردها

4-12- ساخت بتن حجیم و بدنه سدها  Mass con.        

 4-13- ساخت قطعات پیش ساخته و پیش تنیده

4-14- ساخت بتن های حاوی دوده سلیسی

4-15- ساخت بتن ها و ملات های تعمیری و ترمیمی

4-16- پر کردن زیر صفحه کف ستون با ملات یا بتن روان

4-17- ساخت ملات های روان برای تزریق در توده سنگدانه درشت و تولید بتن با سنگدانهپیش آکنده

Pre Placed Aggregate con. OrInjected.Agg.con.                               

4-18- تزریق دوغاب و ملات به داخل درزها و حفرات سنگ و خاک و پشت قطعات بتنی تونلها

9-    مواد تشکیل دهنده افزودنی های کاهنده آب و طبقه بندی و دسته بندی آن ها

افزودنی های روان کننده یا کاهنده آب را می توان از نظر نوعو ماده بکار رفته در آن ها ، قدرت روان کنندگی یا کاهندگی آب ، تک کاره بودن یاچند منظوره بودن دسته بندی و طبق بندی نمود.

5-1- طبقه بندی روان کننده ها (کاهنده آب) از نظر نام مواد تشکیل دهنده

این افزودنی ها را می توان با نام های کلی شیمیایی زیر دستهبندی و طبقه بندی کرد اما به دلیل گستردگی آن ها نمی توانیم ادعا نماییم که نامهمه آن ها را ذکر کرده ایم.

5-1-1- مواد حباب زا متشکل از چربی های حیوانی یا گیاهی ، پروتئین ها ، صمغ ها وشیره های گیاهی ، پودر آلومینیوم و... .

5-1-2- اسیدهای لیگنو سولفونیت و نمک های آن ها ( لیگنوسولفونات ها)

Ligno Sulfonic Acids and their Salts (LignoSulfonates)                        

5-1-3- مشتقات و مواد تغییر یافته یا اصلاح شده اسیدهای لیگنوسولفونیت و نمک های آنها

5-1-4- اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها

Hydroxylated Carboxylic Acids and TheirSalts                                    

5-1-5- مشتقات و مواد تغییر یاقته یا اصلاح شده اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی ونمک های آن ها

5-1-6- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده

5-1-7- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده

5-1-8- مخلوط ردیف های قبلی

5-1-9- برخی کربوهیدرات ها اپلی ساکاریدها ، اسیدهای شکر ، گلوکونات ها

5-1-10- ترکیبات پلیمری خاص مانند سلولزها- اترها،مشتقات ملامین ، مشتقات نفتالین ، سیلیکون ها ، هیدروکربورهای سولفوناته

5-1-11- برخی مواد غیر آلی مانند نمک های روی ، برات ها ، فسفات ها و کلریدها

5-1-12- آمین ها و مشتقات آن ها

5-1-13- اسیدهای پلی کربوکسیلیک اترها و مشتقات آن ها

5-1-14- برخی پلیمرها مانند آکریلات ها  Acrylates               

5-2- طبق بندی روان کننده ها (کاهنده های آب)بتن از نظر قدرت کاهندگی آب و میزان نحوه عملکرد

اصولاً این مواد بر سطح سنگدانه ها و سیمان اثر می کنند ودر سطح مشترک آب و این اجزاء بتن تغییراتی ایجاد می کنند. در سطح سیمان بار منفیبه وجود می آورند و ذرات یکدیگر را دفع و پراکنده می نمایند. حباب های هوا نیز از دانه ها و سیمان جدا می شوند و کارآییافزایش می یابد اما هر چند به دلیل افزایش سطح تماس آب با ذرات پراکنده شده سیمانهیدراسیون بهتر آن ها می شود اما معمولاً ساختار خمیر سیمان هیدراته تغییر نمیکند.

قدرت افزودنی های مختلف از نظر روان کنندگی یا کاهندگی آبمتفاوت است و به صورت ذیل می باشد. قدرت این مواد برحسب میزان کاهش آب مشخص می شودنه قدرت روان کردن آن ها.

5-2-1- روانساز ها (کاهنده های آب) معمولی یانسل اول این مواد

موادی که قدرت کاهندگی آب در آن ها حداکثر 15 درصد برای بتنروان تر و 10 تا 12 درصد بتن های نیمه شل می باشد جزء این دسته هستند.

مواد حباب زا ، اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک هایآن ها و مشتقات و مواد تغییر یافته آن ها ، لیگنوسولفونات ها و اسیدهای آن ها ومشتقات و مواد تغییر یافته این مواد ، هم چنین کربوهیدرات ها ، پلی ساکاریدها واسیدهای شکر و گلوکونات ها را می توان در این دسته قرار داد. به هر حال این قدرتکاهش آب برای میزان ماده توصیه شده نباید کمتر از 5 درصد باشد.

از آن ها که این مواد در ابتدا و در دهه 50 میلادی ساخته ورایج شدند بعدها به عنوان نسل اول شناخته شدند.

این مواد معمولاً میزان مصرف کاملاً متفاومت دارند. لیگنوسولفونات ها بسیار رایج هستند و به صورت پودر قهوه ای تیره است که 40 گرم از آن هادر 60 گرم آب حل می شود. چگالی مایع بین 16/1 تا 18/1 می باشد.

5-2-2- سوپر روانساز های ممتاز بتن (کاهنده آببا دامنه زیاد) یا فوق روان کننده نسل اول و روان کننده نسل دوم

این ها موادی هستند که قدرت کاهندگی آب آن ها در بهترینشرایط حداکثر 25 درصد و معمولاً محدود  به18 تا 20 درصد می باشد. به هر حال حداقل قدرت کاهش آب در آن ها برای میزان مادهتوصیه شده نباید از 12 درصد کمتر باشد. این مواد در دهه 70 میلادی ساخته شدند و بهکار رفتند.

مولکول های سنگین و زنجیره های طولانی پلیمری مانند فرمآلدئید نفتالین سولفوناته فشرده و فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جملهمعروفترین و پر مصرفترین این دسته از روان کننده ها می باشند. این مواد به ترتیببه صورت پودر قهوه ای تیره و سفید هستند که 35 گرم آن ها در 65 گرم آب حل می گردد.

چگالی محلول نوع نفتالینی 17/1 تا 20/1 و نوع ملامینی 09/1تا 12/1 می باشد.

5-2-3- ابر روان کننده ها ( فوق روان کننده هایممتاز ) یا فوق روان کننده نسل دوم و روان کننده نسل سوم

این مواد در بهترین شرایط دارایقدرت کاهندگی آب حداکثر 35 تا 40 درصد هستند و معمولاً در بتن های نیمه شل به 30درصد محدود می شود. این مواد باید چسبندگی مناسبی را به وجود آورد.

اسیدهای پلی کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و مواد اتری ، هم چنینآکریلات ها از جمله این دسته مواد هستند. در دهه 80 میلادی به تدریج ساخته شدند ودر دهه 90 میلادی مصرف آن ها رایج گردید. تولید و مصرف آن ها نتیجه جذابیتبکارگیری فوق روان کننده های نسل اول و نتایج مصرف آن ها در افزایش کارآیی ،مقاومت و دوام بتن ها بود زیرا سعی داشتند بتوانند کاهش آب بیشتری را داشته باشند.

معمولاً این مواد به شکل مایع می باشد و چگالی آن ها بهصورت معمول بین 05/1 تا 07/1 است.

5-3- طبقه بندی روان کننده ها از نظر نوععملکرد در مورد گیرش ، تسریع در کسب مقاومت یا کند کردن ، حفظ روانی و سایر خواصبتن تازه یا سخت شده

از نظر قدرت روان کنندگی و هم چنین از نظر گیرش و روند کسبمقاومت های اولیه در ASTM C494 و ASTM C1017 این مواد دسته بندی شده اند. در ASTM C494 افزودنی های روانکننده ( یا کاهنده آب) به 5 دسته تقسیم شده اند.

نوع A :  کاهنده آب معمولی(خنثی) با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب

نوع D :  کاهنده آب و دیرگیرکننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری مشخص

نوع E :  کاهنده آب و تسریعکننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و زودگیری و کسب مقاومت اولیه بیشتر 

نوع F :  کاهنده قوی آب (خنثی)با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و کسب مقاومت اولیه بیشتر

نوع G :  کاهنده قوی آب و دیرکننده با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری اما کسب مقاومت اولیه بیشتر

در این تقسیم بندی عملاً کاهنده قوی آب با خاصیت زودگیریوجود ندارد بلکه کسب مقاومت اولیه بیشتر مد نظر بوده است و محدودیت های مربوط بهمقاومت و زمان گیرش اولیه و نهایی از نظر انحراف نسبت به مخلوط کنترل پیش بینی شدهاست در ASTM C1017 افزودنی هایی که تولید بتن روان (خود تراکم یا خود تراز) Flowing con. می نماید به دودسته تقسیم شده اند که مسلماً جزء فوق روان کننده های قوی قرار دارند.

نوع A : روان کننده (خنثی) Plasticizer

نوع B : روان کننده دیرگیر کننده Plasticizer and Retarder  

نوع A و B حداقل افزایش حدود 90 میلی متر را باید نسبت به مخلوط کنترل ایجادنمایند و مقاومت 3 روزه ، 7 و 28 روزه و 6 ماهه و یک ساله آن ها نسبت به مخلوط کنترل نباید از 90 درصد کمترباشد.

نوع A نباید انحرافی بیشتر از یک ساعت زودتر یا 5/1 ساعت دیرتر در زمانگیرش به وجود آورد (گیرش اولیه و نهایی).

نوع B باید در گیرش اولیه انحرافی به میزان 1 ساعت دیرتر تا 5/3 ساعتدیرتر به وجود آورد و در گیرش نهایی باید حداکثر 5/3 ساعت تأخیر ایجاد نماید.

در هر دو مشخصات استاندارد C494 و C1017 در موردمحدودیت های مقاومت خمشی ، تغییر طول ( جمع شدگی) و افزایش طول و حداقل فاکتوردوام منظور شده است.

برخی افزودنی های روان کننده ذاتاً از کندگیری برخوردارهستند اما می توان با تغییراتی در یون فلزی نمک آن ها در این امر تغییراتی ایجادنمود. مثلاً لیگنوسولفونات ها ذاتاً کندگیر هستند و به عنوان یکی از مواد کندگیر(دیرگیر) کننده دسته نوع B طبق ASTM C494 کاربرد وسیعی دارند. یون کلسیم به آن ها کندگیری و یون سدیم به آنها زودگیری در مقابل کندگیری می دهد. به هر حال لیگنوسولفونات ها معمولاً نمیتوانند در دسته F و G و یا نوع A و B قرار گیرند.

معمولاً فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتاً زودگیرتراز بقیه هستند اما با افزودن مواد کندگیر به آن ها در این خاصیت تغییراتی ایجاد میشود در حالی که نوع نفتالینی آن ذاتاً کندگیرتر است.

در حفظ روانی نیز این مواد با یکدیگر تفاوت دارند اما بهطور کلی نمی توانند روانی را به مدت طولانی حفظ کنند. برخی حفظ روانی بسیار کم وبرخی بیشتر دارند. تولید کنندگان این مواد سعی کرده اند با ایجاد تغییراتی در اینمواد و یا افزودن برخی مواد به آن ها این خاصیت حفظ روانی را گسترش دهند. مثلاً بااضافه نمودن Copolymer به روان کننده های دارای پایه نفتالینی و به گروه سولفونیک وکربوکسیل روانی را در مدت بیشتری حفظ کنند (به ویژه در هوای گرم). این گونه روان کننده ها با نام Slump Retaining (نگهدارندهاسلامپ) شناخته می شوند.

وجود روان کننده هایی که یون Na (سدیم)دارند  به جای کلسیم دارو در مواردی مشکلزا است. اگر واکنش زایی سنگدانه ها باقلیایی ها را داشته باشیم افزودن اینگونهروان کننده ها موجب تشدید واکنش زایی و انبساط می شوند.

حفظ چسبندگی به ویژه برای Flowing Con. ضروری استوگرنه با افزایش شدید روانی ، شاهد جداشدگی خواهیم بود. معمولاً در این گونه بتنها ، ریز دانه بیشتر مصرف می شود و گاه از مواد لزجت زا (VMA) استفاده میگردد.

نحوه عملکرد مواد روان کننده در بسیاری موارد تابع میزان C₃A در سیمان گزارششده است. مثلاً سیمان نوع 5 به فوق روان کننده کمتری نیاز دارد. به هر حال درسیمان با C₃A کم ممکن است این مواد ،کندگیری بیشتری ایجاد نمایند.

برخی روان کننده های معمولی (نسل اول) حباب زایی دارند درحالی که نسل دوم معمولاً فاقد حباب زایی می باشند.

برای این که در عمل با افت اسلامپ مواجه نشویم برخی روانکننده ها یا فوق روان کننده ها را دیرتر به بتن می افزایند یا بخشی از آن ها را دردیگ مخلوط کن بتن ساز می ریزند و بخشی دیگر را در محل به داخل تراک میکسر اضافهنموده و خوب مخلوط می کنند تا از خاصیت روان کنندگی به مدت طولانی تری بهره برند.

به هرحال جداشدگی و آب انداختن و کندگیری و تغییر در میزانحباب هوا محتمل است. تأثیر شدید بر جمع شدگی ، خزش ، مدول E برای روانکننده ها گزارش نشده است و افت مقاومت در طول زمان مطرح نگردیده است.

با مصرف دوده سیلیسی ، روان کننده های معمولی به کار نمیآیند و لازم است از فوق روان کننده ها استفاده شود.

با افزایش بیش از حد توصیه شده روان کننده ها به مخلوط بتنمعمولاً آب انداختن بیشتر ، جداشدگی و کندگیری بیشتری را شاهد خواهیم بود. مقدارمصرف افزودنی معمولاً بر حسب درصد وزنی سیمان داده می شود اما برای مواد مایع گاهحجم آن را به ازاء 100 کیلو سیمان مطرح می کنند.      

سيمان برايآبگيري[1] كامل خود به 23 تا27 درصد وزني آب نياز دارد[1]. آب مصرفياضافي در مخلوط بتن صرف ايجاد رواني و كارآيي مي‌شود. محبوس شدن آب اضافي در بتنمنجر به پيدايش حفره‌ها و حباب‌هاي بزرگ در بتن سخت شده مي‌شود و كاهش مقاومت‌هايمكانيكي و پايايي (دوام) بتن را به همراه دارد. از سوي ديگر، توليد و به كارگيريبتن با حداقل آب، باعث افزايش مشكلات و هزينه‌هاي اجرايي ميگردد.

 راهكار رايج‌‌، اقتصادي‌ و آسان برايحل اين معضلات، استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب است كه از دهه 1930 ميلادي بهكار گرفته شده‌اند.

واژه هاي كليدي : افزودني ، روان كننده، فراوان كننده، فوقروان كننده، كاهنده آب

2-1 – تعريف

افزودني‌هايكاهنده آب[2]مواد آلي و يا تركيبي از مواد آلي و معدني هستند كه براي افزايش رواني بتن درمقدار آب معين، يا كاهش مقدار آب مصرفي با حفظ رواني، و يا هر دو به كار مي‌روند.

برخياز اين افزودني‌ها ممكن است داراي تاثيرات جانبي كُندگيري، زودگيري، زود سخت‌كنندگييا هوازايي در بتن باشند كه در هنگام مصرف بايستي در نظر گرفته شوند. تركيبات وفرآيندهاي مختلفي براي توليد كاهنده‌هاي آب به كار مي‌روند كه مي‌توانند منجر بهخواص جانبي گوناگون ‌شوند. با اصلاح ساختار برخي از افزودني‌هاي كاهنده آب كهداراي اثر كندگيري هستند، مي‌توان آنها را به كاهنده‌هاي آب خنثي يا حتي زودگيرتبديل كرد يا اثر هوازايي آنها را به غير هوازايي و در مواردي حتي هوازدايي (كاهشمقدار هوا) تغيير داد.

2-2 – دسته‌بندي

افزودني‌هايكاهنده آب به سه گروه اصلي و هر گروه نيز بسته به خواص جانبي خود به دسته‌هايديگري تقسيم مي‌شوند.

2-2-1 – روان‌كننده‌ها

روان‌کننده‌ها[3]كه نخستين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و كاربرد آنها از دهه 1930 ميلادي آغاز شدهاست[2]، بسته بهخواص جانبي خود و بر اساس استاندارد ASTM C494 به دسته‌هاي زير تقسيم مي‌شوند:

• روان‌كننده (كاهنده آب) معمولي (Type A)

• روان‌كننده (كاهنده آب) كندگير (Type D)

• روان‌كننده (كاهنده آب) زودگير (Type E)

روان‌كننده‌هادر بسياري از پروژه‌هاي كوچك و بزرگ و به ويژه در بتن‌هاي حجيم مانند بدنه سدها وتوليد قطعات بزرگ بتني به كار مي‌روند و مي‌توان آنها را پرمصرف‌ترين كاهنده‌هايآب به شمار آورد. اين افزودني‌ها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 5تا 12 درصد كاهش مي‌دهند و در مقادير زياد مصرف ممكن است تاثيرات جانبي همچونكندگيري بيش از اندازه يا هوازايي داشته باشند. به همين دليل دامنه مقدار مصرفآنها محدود است. اين افزودني‌ها با نام‌هاي پلاستي‌سايزر، كاهنده آب يا روان‌كنندهبتن عرضه و مصرف مي‌شوند.

 2-2-2 – فوق ‌روان‌كننده‌ها

فوق‌روان‌کننده‌‌ها[4]كه دومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند و از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته‌اند باعنوان بساكاهنده‌هاي آب[5] شناخته مي‌شوند.فوق‌روان‌كننده‌ها بر اساس استانداردهاي ASTM C494 & C1017  به دو دسته زير تقسيم مي‌شوند: 

• فوق روان‌كننده معمولي (ASTM C494: Type F)[6]

• فوق روان‌كننده كندگير (ASTM C494: Type G)[7]     

اينافزودني‌ها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 12 تا 25 درصد كاهش مي‌دهندو نسبت به روان‌كننده‌ها تاثيرات جانبي كمتري دارند ولي برخي از آنها در مقاديرمصرف بيش از اندازه[8] موجب كندگيري ياهوازايي مي‌شوند. عموما فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرف خيلي كم، رواني كمترينسبت به روان‌كننده‌ها (در مقدار مصرف يكسان) ايجاد مي‌كنند.

نكته2-1 – به دليل اثراتنامطلوب مصرف بيش از اندازه روان‌كننده‌ها، نمي‌توان آنها را در مقادير زياد بهجاي فوق روان‌كننده‌ها به كار برد.

نكته2-2 – در مقادير مصرف بيشاز اندازه فوق روان‌كننده‌ها در مخلوط‌هاي بتن با دانه‌بندينامناسب،ممكن است جداشدگي و آب‌انداختگي افزايش يابد.

2-2-3 – فراروان‌كننده‌ها (Ultra high range water reducers)

اين افزودني‌ها كه سومين گروه كاهنده‌هاي آب هستند از دهه‌ي1990 ميلادي مورد استفاده قرار گرفته‌اند و با نام‌هاي فوق روان‌كننده توانمند[9]يا ابرروان‌كننده نيز شناخته مي‌شوند. هرچند اين افزودني‌ها ويژگي‌هاي منحصر بهفردي نسبت به فوق روان‌كننده‌ها دارند ولي در حال حاضر در همان دسته‌بندي فوق ‌روان‌كننده‌هايعني ASTM C494: Type F & G و ASTM C1017: Type I & II جاي مي‌گيرند.

اين افزودني‌ها مقدار آب اختلاط بتن را بيش از 25 درصد كاهشمي‌دهند. اين دسته از افزودني‌ها نسبت به روان‌كننده‌ها و فوق روان‌كننده‌هاتاثيرات جانبي كمتري دارند. عموما فراروان‌كننده‌ها در مقادير مصرف كم، تاثير روان‌كنندگيبيشتري نسبت به فوق روان‌كننده‌ها (در مقدار مصرف يكسان) دارند. ويژگي‌هاي منحصربه فرد اين افزودني‌ها از جمله توليد بتن‌هاي توانمند، خودتراز، خودمتراكم و بامقاومت‌هاي خيليزودرس و خيلي زياد از يك سو و صرفه‌جويي در انرژي مصرفي، كاهش هزينه‌هاي اجرايي وسازگاري زيست‌محيطي از سوي ديگر، باعث گسترش روز افزون كاربرد آنها در كشورهايمختلف جهان شده است.

نكته2-3 – فرآيند توليد اين افزودني‌هااين امكان را فراهم مي‌آورد كه بر اساس نياز هر صنعت يا مشخصات فني و شرايط اجراييهر پروژه، فراروان‌كننده‌ايي سازگار و مناسب توليد كرد.

نكته2-4 – مراكز تحقيقاتي جهان، شركت‌هايتوليدكننده افزودني‌هاي بتن و سازمان‌هاي مرتبط با صنعت ساخت و ساز همواره درجستجوي يافتن مواد شيميايي جديد با كارآيي و تاثير بهتر بر عملكرد مخلوط‌هاي بتنيهستند و احتمال پيدايش و عرضه محصولات جديد همچنان وجود دارد.

نكته2-5 – با توجه به خاصيت پخش‌كنندگيبسيار زياد فراروان‌كننده، تاثير آن بر احتمال جداشدگي و آب‌انداختگي در مخلوط‌هايبتن با دانه‌بندي نامناسب به مراتب بيشتر از ساير كاهنده‌هاي آب است.

2-3 – مكانيزم عملكردكاهنده‌هاي آب

كاهنده‌هايآب از نوع افزودني‌هاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثيري مستقيمي بر فرآيند آبگيريسيمان ندارند. بخش اصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب، عوامل اثركننده بر سطح هستند.عوامل اثركننده بر سطح[10] موادي هستند كه درسطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز مي‌شوند و نيروهاي فيزيكي شيميايي موثربر اين سطح را تغيير مي‌دهند. در مخلوطي كه از مواد كاهنده آب استفاده نشود، ذراتسيمان به يكديگر مي‌چسبند و لخته مي‌شوند. مكانيزم كلي عملكرد اين افزودني‌ها،كاهش نيروهاي جاذبه بين ذرات و كمك به جدايش و بهبود پخش‌شوندگي دانه‌هاي سيمان ازيكديگر است. اين مكانيزم علاوه بر فراهم كردن حركت آزادانه ذرات سيمان به دليلجدايش آنها از يكديگر، آب محبوس در لخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود روانيمخلوط بتن مي‌كند.

روان‌كننده‌هابه يكي از شيوه‌‌هاي زير نيروي جاذبه بين ذرات سيمان را كاهش مي‌دهند و به پراكنده‌شدنآنها كمك مي‌كنند[7]:

• كاهش كشش بين سطحي

• جذب چندلايه‌اي مولكول‌هاي آلي

• افزايش پتانسيل الكتروسينماتيكي

• ايجاد لايه‌اي از مولكول‌هاي آب احاطه‌كننده ذرات

• تغيير در ساختار تركيبات هيدراته شده سيمان

مكانيزمكلي عملكرد فوق‌روان‌كننده‌ها، جدايش و پراكندن دانه‌هاي سيمان از يكديگر به كمكنيروهاي دافعه[11] ناشي از بارهايالكتروستاتيكي است[3]. در بتن وملات، دانه‌هاي سيمان و سنگدانه در اثر تركيب با آب داراي بار سطحي الكتروستاتيكيمي‌شوند، ذرات سيمان در اين حالت تمايل دارند كه به يكديگربچسبند[2]. فوق‌روانكننده‌ها در زمان اختلاط، جذب سطح دانه‌هاي سيمان مي‌شوند و به آنها بار منفي مي‌دهندكه منجر به ايجاد نيروي دافعه بين ذرات سيمان و پراكندن آنها مي‌شوند. اين اثر بهنام "پخش‌كنندگي"[12] شناخته مي‌شود.مكانيزم پخش‌كنندگي الكتروستاتيكي علاوه بر پخش كردن دانه‌هاي سيمان، آب محبوس درلخته‌هاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن مي‌كند (شكل 2-1)[4].

شكل 2-1 – مكانيزم عملكرد كاهنده‌هاي آب بر اساسنيروي دافعه الكتروستاتيكي و آزاد كردن آب محبوس در لخته‌هاي سيماني

فراروان‌كننده‌هابا توجه به ساختار مولكولي و با استفاده از همان اصل بارهاي الكتروستاتيكي نه تنهاذرات سيمان را بهتر از روان‌كننده‌ها و فوق‌روان‌كننده‌ها پخش مي‌كنند (تاثيراوليه) بلكه به دليل داشتن شاخه‌هاي جانبي در زنجيره مولكولي، از جذب شدن ذراتسيمان پخش شده نيز ممانعت به عمل مي‌آورند (تاثير ثانويه). تاثير ثانويه فراروان‌كننده‌هادر اصطلاح شيميايي "ممانعت فضايي"[13] ناميده مي‌شود[3] كه به دليل ساختار و آرايش مولكول‌ها يا اتم‌هاي مجاور يكديگرايجاد مي‌شود[5].

2-4 – تركيبات شيمياييو مواد تشكيل‌دهنده

تركيبات موادي كه بعنوان كاهنده آب به‌كار مي‌روند، معمولاًشامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي وغيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفاده قرارگيرند.

2-4-1 – روان‌كننده‌ها

گستره‌يوسيعي از مواد روان‌كننده با ويژگي‌ها و خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه مي‌شوندكه بخش اصلي مواد تشكيل‌دهنده آنها عبارتند از[2],[6], [7]:

• مشتقات و تركيبات اسيد ليگنوسولفونيك و نمك‌هاي آنها (ليگنوسولفونات‌ها[14]).

• مشتقات و تركيبات اسيد هيدروكسي كربوكسيليك[15] و نمك‌هاي آنها.

·       پليمرهاي هيدروكسيل‌دار[16]

·       مواد غير يوني اثركننده بر سطح

2-4-2 – فوق‌روان‌كننده‌ها

بخشاصلي مواد تشكيل دهنده فوق روان‌كننده عبارتند از [2],[6], [7]:

·       ليگنوسولفونات‌هاي اصلاح‌شده[17]

• نمك‌هاي تغليظ شده  ملامين سولفونات (ملامين فرم‌آلدهيد سولفوناته[18]).
• نمك‌هاي اسيد نفتالين سولفونيك تغليظ شده با وزن ملكولي بالا (نفتالين فرم‌آلدهيد سولفوناته[19]).
• ساير پليمرهاي مصنوعي مانند پلي‌استايرن سولفوناته[20]، پليمرهاي هيدروكسيل‌دار، و برخي از كوپليمرهاي محلول در آب[21]، يا تركيبي از آنها.

2-4-3 – فراروان‌كننده‌ها

فراروان‌كننده‌هاعمدتا بر پايه پليمرهای مصنوعي زير هستند:

• پلی‌کربکسيليک اتر، اسيد اکريليک، متوکسی پلی اتيلن، و انيدريد مالييک.
• كوپليمرهاي كربوكسيليك آكريليك استر.

2-5 – كاربرد

افزودني‌هايكاهنده آب پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند كه از آن جمله مي‌توان به كاهشآب بتن، توليد بتن با مقاومت زياد، صرفه‌جويي در مصرف سيمان بدون كاهش مقاومت بتن،افزايش كارآيي بتن بدون افزودن آب، بهبود خواص بتن‌هايي كه داراي سنگدانه‌هاي خشنو يا دانه‌بندي نامناسب هستند، سهولت در پمپاژ، بتن‌ريزي در مكانهايي كه دسترسيكمتري دارند، و يا تركيبي از مـوارد فوق اشاره كرد[6].

روانيبتن كه با اسلامپ سنجيده مي‌شود، براي بتني با نسبت‌ها و اجزاي معين، به مقدار آباختلاط بستگي دارد[1]. عملكرداصلي افزودني‌هاي كاهنده‌ي آب، توانايي آنها در كاهش مقدار آب اختلاط است. بر اساساين عملكرد مي‌توان كاربرد آنها را به سه شيوه در بتن مورد بررسي و ارزيابي قرارداد.

• با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن مقدار سيمان و رواني بتن، مي‌توان مقدار آب اختلاط و در نتيجه نسبت آب به سيمان را كاهش داد (اثر كاهندگي آب اختلاط) و به بتني با رواني يكسان و مقاومت مكانيكي بيشتر از بتن شاهد (بدون افزودني) دست يافت.
• با مصرف كاهنده آب، ضمن ثابت نگهداشتن مقدار آب و سيمان بتن، رواني و كارآيي بتن افزايش مي‌يابد (اثر روان‌كنندگي).

• در برخي بتن‌ها با مصرف كاهنده آب ضمن ثابت نگهداشتن رواني و نسبت آب به سيمان، مي‌توان آب اختلاط و مقدار سيمان اضافي را كاهش داد.

دستيابي به برخي بتن‌هاي ويژه مانند بتن خودتراز، بتنخودتراكم، بتن‌هاي با مقاومت خيلي زودرس و بي‌نياز از بخاردهي، بتن خيلي روان وبتن توانمند بدون استفاده از افزودني‌هاي كاهنده آب به ويژه روان‌كننده‌ها وفراروان‌كننده‌ها در حال حاضر بسيار پرهزينه و در مواردي غير ممكن است. اگرچه بهنظر مي‌رسد با افزايش مقدار سيمان مصرفي مي‌توان به برخي از اين ويژگي‌ها دست يافتولي افزايش بيش از اندازه سيمان به دليل تمايل ذرات سيمان به لخته‌شدن و افزايشچسبندگي بيش از اندازه مخلوط و افزايش مشكلات اجرايي از يك سو و افزايش تغيير شكل‌هايدرازمدت بتن سخت‌شده (جمع‌شدگي و خزش) از سوي ديگر، نه تنها از نظر فني راهكارمناسب و كارآمدي نيست بلكه بسيار غيراقتصادي هم هست. براي دستيابي به اين ويژگي‌ها،فراروان‌كننده‌ها به دليل تاثيرات جانبي كمتري كه نسبت به روان‌كننده‌ها و فوقروان‌كننده‌ها دارند، كاربرد گسترده‌تري دارند.

2-6 – تاثير كاهنده‌هايآب بر ويژگی‌های بتن تازه

افزودني‌هاي كاهنده آب علاوه بر كاهش مقدار آب مخلوط بتنتازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيز تاثير مي‌گذارند.

2-6-1 - زمان گيرش

زمان گيرش بتن به تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دماو نسبت آب به سيمان بستگي دارد. در بتني با دما و نسبت آب به سيمان معين، كاهنده‌هايآب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان و به تاخير انداختن به هم چسبيدن و لخته‌شدن ذراتو محصولات آبگيري سيمان به يكديگر (كندگيري فيزيكي)، گيرش اوليه و نهايي بتن را بهتاخير مي‌اندازند. از سوي ديگر، پخش‌شدن ذرات سيمان امكان آبگيري بهتر و همه جانبه‌يآنها را فراهم مي‌كند كه مي‌تواند تسريع واكنش و توليد محصولات آبگيري را به دنبالداشته باشد. بنابراين هر چقدر كه قدرت پخش‌كنندگي افزودني‌هاي كاهنده آب بيشترباشد (از روان‌كننده به فراروان‌كننده) تاثير كندگيري آنها كاهش مي‌يابد.

برخي از روان‌کننده‌ها مانند ليگنوسولفونات‌ها و اسيدهايهيدروكسي كربوكسيليك در مقادير مصرف متعارف و در دما‌هاي 18 تا 38 درجه سانتيگراد معمولاً1 تا 3 ساعت تاخير در گيرش بتن بوجود مي‌آورند[2]. با افزايش مقدار مصرف روان‌كننده‌ها، تاخير در زمان گيرش بتن نيزافزايش مي‌يابد. اغلب فوق روان‌كننده‌ها در مقادير مصرف متعارف، كندگيري قابلتوجهي ندارند و يا كندگيري آنها كاملاً كنترل شده است. در بتن‌هايي كه با سيماننوع 5 ساخته مي‌شوند و داراي فوق‌روان‌كننده هستند، صرفنظر از نسبت آب به سيمان ونوع فوق‌روان‌كننده مصرفي، زمان گيرش اوليه و نهايي حدود يك ساعت افزايش مي‌يابد[8]. بعضی از فراروان‌كننده‌ها زمان گيرش نهاييبتن را كاهش مي‌دهند [3].

2-6-2 - هوازايي

برخياز روان‌كننده‌ها كشش سطحي آب را كاهش مي‌دهند و مقداري حباب هوا در بتن ايجاد مي‌كنند.ليگنوسولفونات‌ها شناخته شده‌ترين كاهنده‌هاي آب هستند كه خاصيت هوازايي دارند.مقدار هواي وارده توسط اين مواد معمولاً بين 2 تا 6 درصد متغير است، اگرچه مقاديربيشتر نيز تا كنون گزارش شده است[6]. هوازايي روان‌كننده‌ها را مي‌توان با اصلاح فرمول شيميايي كنترل كرد[6] ، معمولاً ليگنوسولفونات‌هاياصلاح‌شده كمتر از يك درصد حباب هوا ايجاد مي‌كنند. فوق‌روان‌کننده‌ها و فراروان‌کننده‌هااصولاً خاصيت هوازايي ندارند ولي ممكن است روي توان هوازايي برخي از سيمان‌ها و موادهوازا  تاثيرگذار باشند و باعث تغيير در ميزانهواي بتن شوند[6]. افزايش رواني مخلوط بتن به ازدياد تشكيل حباب‌هاي هوا در حيناختلاط كمك مي‌كند ولي بتن‌هاي داراي فوق‌روان‌كننده در مقايسه با بتن شاهد (بارواني يكسان)، فرصت خروج آسان‌تر حباب‌هاي هواي محبوس را در حين عمليات انتقال وبتن‌ريزي فراهم مي‌كنند. فوق‌روان‌كننده‌هاي بر پايه ملامين در مقايسه با نوعنفتاليني نه تنها هواي محبوس كمتري ايجاد مي‌كنند بلكه افت مقدار هواي سريع‌ترينيز دارند[2]. فراروان‌كننده‌ها عموما خاصيت هوازايي ندارند و پس از اتماماختلاط بتن به دليل سهولت حركت اجزاي بتن، موجب جابجايي و جاي‌گيري ذرات در درونفضاي خالي بين يكديگر  مي‌شوند و  حباب‌هاي هواي محبوس را به سطح بتن مي‌رانند.

افزودني‌هاي كاهنده آب در بتن‌هاي هوازايي شده، پايداريحباب‌هاي هوا را بهبود مي‌بخشند و ميزان تاثير و راندمان افزودني‌هاي هوازا راافزايش مي‌دهند[2].

2-6-3 - كارآيي

كارآيي[22]خصوصيتي از بتن يا ملات تازه است كه آساني يا دشواري اختلاط، ريختن، تراكم وپرداخت كردن آن را بيان مي‌كند[11]. موضوع كارآيي همواره در بتن‌ريزي‌ها مطرح مي‌شود ولي در حال حاضرابزار مناسبي براي سنجش كارآيي در كارگاه‌ها وجود ندارد. معمولاً رواني بتن كه به وسيلهآزمايش اسلامپ اندازه‌گيري مي‌شود ملاكي براي توصيف كارآيي بتن به شمار مي‌آيد در حاليكه ممكن است دو نمونه با رواني يكسان، داراي كارايي متفاوتي باشند. بتن‌هاي محتويافزودني‌هاي كاهنده آب معمولاً كارآيي بهتري از خود نشان مي‌دهند و ميل به قالبپذيري و پرداخت سطح آنهـا بهتر از بتن‌هاي با رواني مشابه ولي بدون افزودني است.اين موضوع به ويژه در مورد بتن‌هاي سفت (با اسلامپ خيلي كم) نمايان‌تر است.

بتن محتوي اين افزودني‌ها تمايل كمتري به جداشدگي نشان مي‌دهد[9] و در هنگام لرزاندن مي‌توان رواني و تحركبهتر اجزا را مشاهده نمود ضمن اين كه كارآيی بهتر اين نوع بتن، نياز به لرزاندن راكاهش می‌دهد و صرفه جويی قابل توجهی در مصرف انرژی و نيروی انسانی پديد مي‌آورد.

هوازاييبرخي از كاهنده‌هاي آب كه به عنوان يك اثر جانبي مطرح مي‌شود، در مخلوط‌هاي بتن باريزدانه ناكافي مي‌تواند چسبندگي داخلي بين دانه‌هاي سنگي را تا حدودي افزايش دهد(به فصل هوازاها مراجعه شود) و حالت خميري و كارآيي بتن را بهبود بخشد.

 2-6-4 - آبانداختگي

تاثير همه افزودني‌هاي كاهنده آب بر آب‌انداختگي يكسان نيست،به عنوان مثال نمك‌های اسيد هيدروكسی كربوكسليك موجب افزايش آب انداختگي مي‌شونددر حالي كه مشتقات و تركيبات اصلاح شده  آنهاتاثيري بر پديده آب انداختگي ندارند. ليگنوسولفونات‌ها و مشتقات آنها آب انداختگيبتن تازه را كاهش مي‌دهند كه بخشي از اين خاصيت آنها به دليل ايجاد حباب هوا دربتن است. فوق روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها معمولا آب انداختگي و جداشدگي راكاهش مي‌دهند به جز در مواردي كه مقدار مصرف افزودني بيش از اندازه باشد[9]. گاهي آب‌انداختگی و جداشدگي بتن تازه پس ازاضافـه كردن فوق روان‌كننده و فراروان‌كننده‌ها به دليل اشكال در دانه‌بنديسنگدانه‌ها است و نه تاثير منفي افزودني، در چنين شرايطي با اصلاح دانه‌بندي به خصوصافزايش ريزدانه‌ها مي‌توان جداشدگي را كاهش داد.

2-6-5 - روند افت رواني (اسلامپ)

روند افت رواني[23]كه بيانگر مقدار كاهش رواني در واحد زمان است، در بتن داراي كاهنده آب بيشتر ازبتن شاهد (با اسلامپ اوليه يكسان) است. بتن‌هاي حاوي فوق‌روان‌كننده در مقايسه بابتن‌هاي حاوي روان‌كننده كه اسلامپ اوليه يكساني داشته باشند از روند افت روانيبيشتري برخوردارند. فراروان‌كننده‌ها اگرچه نسبت به بتن شاهد روند افت روانيبيشتري دارند ولي نسبت به فوق‌روان‌كننده‌ها از توان حفظ رواني (اسلامپ) بيشتريبرخوردارند.

يكي از مزاياي اصلي استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌هادر بتن افزايش قابل توجه اسلامپ و رواني آن است ولـي زمان قابل كاركردن به دليلافت اسلامپ به شدت كاهش مي‌يابد كه مي‌تواند سبب بروز مشكلات اجرايي شود. براي حلاين مشكل در مورد فوق‌روان‌كننده‌ها مي‌توان بخشي از  فوق روان‌كننده را در محل ساخت بتن و بخش ديگررا در محل بتن‌ريزي به مخلوط اضافه كرد تـا زمـان قابل كار كردن افزايش يابد يا ازفوق‌روان‌كننده‌هاي كندگير استفاده كرد. در مورد فراروان‌كننده‌ها مي‌توان روانيبتن را در هنگام ساخت به گونه‌ايي تنظيم كرد (با اسلامپ بالاتر) كه رواني مورد نظررا در پاي كار تامين كند يا در هنگام ساخت بتن، در صورت نياز جهت سهولت در اختلاطو حمل، از يك روان‌كننده سازگار در مقادير كم استفاده كرد و فراروان‌كننده را درپاي كار به بتن افزود.

 فرصت كار با يك بتنبه عوامل متعددي بستگي دارد كه از آن جمله مي‌توان به: نوع و مقدار كاهنده آب، فاصلهزمانی بين ساختن و ريختن بتن، زمان اضافه كردن كاهنده آب، مصرف ساير افزودني‌هايشيميايي، ويژگي‌ها و درجه حرارت سيمان و بتن، رواني اوليه بتن و دماي محيط اشارهكرد.

 2-6-6 - پرداختپذيري

 روان‌کننده‌ها معمولاًدر پرداخت سطح بتن بسيار مؤثرند درحاليكه سطح بتن‌هاي محتوي فوق روان‌كننده بهدليل كاهش آب‌انداختگي و افت سريع رواني به سختي پرداخت مي‌شوند، مضافاً اينكهتمايل به پوسته شدن و يا تركهاي ناشي از جمع شدگي خميري در اين نوع بتن‌ها بيشتراست، به همين دليل در اينگونه مواقع بايستي سطح بتن را با روش‌هايي چون مرطوبكردن، استفاده از مواد تاخير دهنده تبخير، يا هر روش مناسب ديگري از خشك شدن حفظنماييم. اين روش‌ها بايستي با دقت انجام پذيرد تا تاثير نامناسبي بر دوام سطح بتنبوجود نياورند.

2-6-7 – تراكم‌پذيري

كاهنده‌هاي آب امكان حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را درداخل مخلوط بتن فراهم مي‌كنند و خواص ريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگامارتعاش و متراكم‌شدن بهبود مي‌بخشند. براي متراكم‌كردن بتن‌هاي داراي كاهنده آب درمقايسه با بتن شاهد به انرژي كمتري نياز است. اين اثر در بتن‌هاي با رواني(اسلامپ) كم و به ويژه در بتن‌هاي بدون اسلامپ نمايان‌تر است. در بتن‌هاي دارايمقادير كافي فراروان‌كننده به دليل سهولت حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر بدوننياز به لرزاندن، اجزاي بتن در اثر وزن خود فضاهاي خالي را پر مي‌كنند و متراكم مي‌شوند(بتن خود متراكم) در حالي كه در بتن‌هاي بدون فراروان‌كننده به دليل پديده لخته‌شدگيذرات سيمان و ريزدانه‌ها، هر چقدر هم كه رواني افزايش يابد نمي‌توان به بتن خودمتراكم دست‌يافت.

2-7 - تاثيربر ويژگي‌های بتن سخت شده

2-7-1 - مقاومت

استفاده از كاهنده آب اگر با كاهش نسبت آب به سيمان همراهباشد افزايش مقاومت را به دنبال دارد ضمن اين كه در صورت ثابت بودن نسبت آب بهسيمان نيز به دليل پخش كردن بهتر ذرات سيمان سبب بهبود فرآيند آبگيري و افزايشمقاومت مي‌شود.

نكته 2-6- تاثير كاهنده‌هاي آب بر مقاومت بتن صرفاً به دليلتاثيرات آنها بر بتن تازه در زمان‌هاي اوليه است و نه فعال بودن آنها در بتن سختشده.

كاهنده‌هاي آب کندگير، مقاومت 24 ساعته را به خصوص در مناطقگرمسير افزايش مي‌دهند، البته ممكن است مقاومت در ساعات اوليه بتن تحت تاثير كندگيـریكاهش يابد. كاهنده‌هاي آب در مقدار سيمان و رواني ثابت مقاومت بتن را  افزايش مي‌دهند و يا براي رسيدن به مقاومتي مشخصباعث صرفه جويي قابل ملاحظه در مصرف سيمان مي‌شوند.

اگر افزودن فوق روان‌كننده همراه با كاهش آب بتن باشدمقاومت فشاري را تا 25 درصد و يا حتي بيشتر افزايش مي‌دهد. اين افزايش مقاومت بااستفاده از فراروان‌کننده‌ها به مراتب محسوس‌تر است و توليد بتن‌هايی با مقاومتفشاری 70 مگاپاسکال و بيشتر در شرايط كارگاهی به آسانی قابل طراحی و توليد می‌باشد.مقاومت خمشي بتن‌هاي داراي اين افزودني‌ها بهبود مي‌يابد ولي نسبت افزايش آن در مقايسهبا مقاومت فشاري كمتر است.

2-7-2 – جمع‌شدگي (تكيدگي) و خزش

گزارش‌ها و اطلاعات متناقضي در مورد تاثير كاهنده‌هاي آب برپديده جمع‌شدگي و خزش وجود دارد. گرچه متناسب با كاهش مقدار آب بتن، جمع شدگي درازمدت كمتر مي‌شود و به همين منوال افزايش مقاومت فشاري بتن باعث كاهش خزش مي‌گرددولي بطور كلي مي‌توان گفت حتي مصرف مقادير ثابتي از افزودني‌ها زماني كه همراه باسيمان‌هاي مختلف مصرف مي‌شوند، تاثير متفاوتي بر جمع‌شدگي و خزش بتن سخت شده دارند.

2-7-3 – دوام (پايايي)

به طور كلي كاهنده‌هاي آب به دليل پخش‌كردن ذرات سيمان وبهبود فرآيند آبگيري و نيز بهبود تراكم‌پذيري، سبب كاهش تخلخل و جذب مويينگي مي‌شوندو در نتيجه نفوذپذيري بتن كاهش و دوام آن در برابر عوامل مهاجم افزايش مي‌يابد.

در بتن‌هاي هوازايي‌شده، استفاده از كاهنده‌هاي آب سببافزايش مقاومت جداره حباب‌هاي هوا و بهبود پايايي بتن در برابر چرخه‌هاي يخ‌زدن وآب‌شدن مي‌شود.

2-8 -تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كاهنده‌های آب

همانگونه كه وجود يك افزودني بر روي نسبت اجزا و ويژگي‌هايبتن تاثير مي‌گذارد، خواص و مقدار اجزاي تشكيل‌دهنده بتن نيز تاثيرات متقابلي برعملكرد افزودني دارد.

مقدار، نوع، و تركيبات شيميايي سيمان بر عملكرد كاهنده‌هايآب تاثير مي‌گذارد. با افزايش مقدار سيمان، نسبت مصرف فوق‌روان‌كننده به سيمانكاهش مي‌يابد. سيمان‌هاي نوع 2 و 5 در مقايسه با سيمان‌هاي نوع 1 و 3 به كاهنده آبكمتري نياز دارند. تركيبات شيميايي سيمان به ويژه نسبت C₃A/C₃S و مقدار C₃A و نيز مقدار قليايي‌ها بر عملكرد افزودني‌هايكاهنده آب تاثير مي‌گذارند^[7]. با افزايش مقدار C₃A در سيمان از راندمان روان‌كننده‌هاي ليگنوسولفوناتي كاسته مي‌شود^[1]. با افزايش مقدار قليايي‌هاي سيمان ميزانتاثير و حفظ رواني روان‌كننده‌ها در بتن كاهش مي‌يابد^[1].

 شكل و بافت سطحيسنگدانه‌ها بر عملكرد كاهنده‌هاي آب تاثيرگذار است. سنگدانه‌های گرد گوشه در مقايسهبا سنگدانه‌هاي تيزگوشه مقدار روان كننده كمتری را برای رسيدن به يك روانی مشخصلازم دارند. براي دستيابي به يك رواني مشخص هر چقدر بافت سطحي سنگدانه‌ها زبرترباشد مقدار مورد نياز افزودني كاهنده آب افزايش مي‌يابد.

پوزولان‌ها به جز خاكستر بادي، عموما به دليل افزايش چشمگيرسطح جانبي دانه‌ها و تمايل به لخته‌شدن، كارآيي و رواني بتن را به شدت كاهش مي‌دهندو به همين دليل توصيه مي‌شود كه در بتن‌هاي داراي پوزولان و به ويژه دوده سيليسياز فوق‌روان‌كننده  يا فراروان‌كنندهاستفاده شود.

در مجموع مطالعه، بررسی و انجام آزمايش‌های كارگاهی برایمشخص كردن تاثير مواد متشكله بتن بر افزودنيهای كاهنده آب به شدت توصيه می‌شود.

2-9 -تاثير عوامل محيطی و اجرايي

بدون شك عواملي مانند: دما، رطوبت، سرعت وزش باد، ماشينآلات و تجهيزات توليد و انتقال بتن، زمان بين توليد و ريختن بتن، زمان حمل، ومهارت نيروهاي اجرايي از جمله عوامل مهم و تاثير گذار در عملكرد افزودني‌هایكاهنده آب مي‌باشند.

به دليل آن كه دما در زمان گيرش، كارآيي و روند كسب مقاومتاوليه بتن بسيار مؤثر است، براي دستيابي به نتايج مؤثر معمولا افزودني‌های كاهندهآب در سه گروه با تاثيرهای زودگيری، خنثی، و ديرگيری عرضه مي‌شوند.

رطوبت موجود در هوا و سرعت وزش باد بر زمان كارآيی بتنتاثير مي‌گذارند در نتيجه براي حفظ كارآيي در چنين شرايطي ممكن است مقدار مصرف ويا حتی نوع كاهنده آب تغيير ‌نمايد.

با توجه به اينكه مقدار مصرف افزودني‌های كاهنده آب به نسبتسيمان موجود در طرح اختلاط تعريف مي‌شود، لازم است ماشين آلات توليد بتن از حساسيتكافی برای پيمانه كردن آب، سيمان، سنگدانه، و مواد افزودنی برخوردار باشند. در غيراين صورت مقادير متفاوتی در هر نوبت وارد مخلوط‌كن مي‌شود و نتايج متفاوتی نيز دربر خواهد داشت.

2-10 -رهنمودهای اجرايي در كارگاه

افزودني‌هاي كاهنده آب در حالت مايع اندازه‌گيري و مصرف مي‌شوندو چنانچه اين افزودني‌ها به شكل جامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبقپيشنهاد توليدكننده محلولي با درصد جامد مناسب از آن تهيه و سپس مصرف شوند.

چگالي افزودني‌هاي ارسالي مايع و يا آنهايي كه در كارگاه بهمايع تبديل شده‌اند بايستي براساس معيار و استانداردي كه توليد كننده معرفي مي‌كندسنجيده و با آن مقايسه گردد. براي اين منظور مي‌توان به سهولت و با استفاده ازوسايلي چون مايع‌سنج يا چگالي‌سنج، درصد جامد و غلظت مناسب آنرا بررسي نمود. اين عمل بايستي در دماي استاندارد انجام و نتايجآن بعنوان بخشي از عمل كنترل كيفيت براي آينده ثبت و نگهداري گردد.

تمامی افزودني‌های كاهنده آب در محدوده زمانی معينی برمخلوط بتن تاثير مي‌گذارند و به محض اتمام اين محدوده زمانی، بتن به حالت قبل ازمصرف افزودنی برمي‌گردد، بنابراين زمان افزودن آنها بايستی بگونه‌ای تنظيم شود كهحداكثر كارآيی حاصل گردد، بنابراين در حمل‌های طولانی بتن كه احتمال اتمام خاصيتافزودنی وجود دارد، بهتر است كه افزودني در محل بتن ريزی به مخلوط اضافه تا فرصتكافی برای ريختن، لرزاندن، پرداخت، و كارهای تكميلی فراهم شود.

افزودني‌های كاهنده آب را نبايد به سيمان خشك اضافه كرد،بهتر است آنها را بعد از افزودن بخشي از آب اختلاط (به همراه آب تنظيم[24])به بتن اضافه كرد.

در طرح اختلاط‌های داراي اين افزودني‌ها، به خصوص در بتن‌هایبا اسلامپ بيشتر از 70 ميليمتر از لرزاندن (ويبره کردن) بيش از اندازه پرهيز شودزيرا باعث جداشدگی و آب انداختگی مي‌شود. البته آب انداختگی مختصر در سطح بتن درانجام پرداخت سطحی مفيد است. 

2-11 -رهنمودهای كاربردی

چنانچه اطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني در دسترسنباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودني بر خواص بتن انجام آزمايش‌هاي كارگاهياست. لازم است اين آزمايش‌ها با توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكاناتعملي ساخت بتن، و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كهانتظار مي‌رود در اثر به كار بردن كاهنده آب در طرح اختلاط بتن تغيير‌كنند عبارتنداز: مقدار هوا، رواني، آب انداختگي، جداشدگي، زمان و روند گيرش، و مقاومت‌هاي مکانيکي.

قبل از شروع كار اصلي بهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاهكارگاه، تهيه و آزمايش گردد و با ثبت و مقايسه آنها طرح‌هاي بهينه براي اجرابرگزيده شوند. اگرچه راهنمايي‌هاي بسيار مفيدي در آيين نامه‌هاي معتبر بين‌الملليو استاندارد‌هاي ساختماني ايران براي كاربرد افزودني‌هاي شيميايي وجود دارد ولياغلب آنها در شرايط استاندارد و آزمايشگاهي كنترل شده  نتيجه گيري شده‌اند. بنابراين بهتر است ضمنپيروي از آنها اقدام به انجام آزمايش‌هاي كارگاهي نزديك به شرايط واقعي كاربردي دركارگاه كرد.

همواره لازم است طرح اختلاط اين گونه بتن‌ها مجدداً بررسيشود چنانچه يك طرح بتن داراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و بخواهيم به آنافزودني كاهنده آب بيافزاييم، مقادير آب، سيمان و يا مقدار هوا تغيير مي‌كند وباعث تغيير در حجم  كل بتن مي‌شود. در اينگونهموارد براي جبران كاهش حجم كل، بايستي به اندازه مقادير كاهش يافته آب و سيمان،مقادير متناسبي از سنگدانه‌ها به بتن اضافه گردد تا نسبت سنگدانه‌هاي درشت به حجمكل بتن ثابت بماند. روش طراحي و تنظيم مخلوط‌ها  در ACI  211.1 شرحداده شده است.

با توجه به اينكه اغلب افزودني‌هاي كاهنده آب، مواد محلولدر آب هستند لازم است در هنگام محاسبه آب اختلاط و نسبت آب به سيمان، مقدار آبموجود در اين افزودني‌ها محاسبه و معادل آن از آب اختلاط كاسته شود ولي بخش جامدآنها كه نسبت به حجم كل بتن بسيار ناچيز هستند معمولا ناديده گرفته مي‌شوند.

مخازن نگهداري افزودني‌ها بايد به آساني قابل شناسايي بودهو محلول‌ها در برابر آلودگي، تبخير، رقيق شدن، دماي بسيار بالا و يخ‌زدگي، محافظتشوند. توجه به زمان انبارداري هر افزودني براساس توصيه توليدكننده آن ضروري است.اختلاط دو يا چند افزودني با هم مجاز نمي‌باشد مگر اينكه سازگاري آنها با يكديگر قبلاًتوسط توليدكننده بلامانع اعلام شود، در غير اين صورت بايستي افزودني‌ها به طور جداگانهپيمانه و به مخلوط اضافه گردند. مثلاً ممكن است يك روان‌كننده با يك هوازا با همسازگاري نداشته باشند و هركدام در مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسبوارد مخلوط كن بتن شوند.

با توجه به اينكه اين افزودني‌ها معمولا در مقادير بسيار كمو بر اساس نسبتهای كوچک سيمان مصرف مي‌شوند، لازم است لوازم اندازه‌گيری دقيقیبرای پيمانه كردن آنها در كارگاه فراهم شده و در ضمن آموزش‌های لازم در موردحساسيت و تاثيرات منفی احتمالی ناشی از مصارف نادرست به كاربران داده شود.

2-12 -ارزيابي و انتخاب كاهنده آب

عملكرد افزودني‌ها از هر نوع و طبقه با يكي از شيوه‌هاي زيربررسي مي‌شوند. اين شيوه‌ها ممكن است به تنهايي و يا تواماً  در تشخيص و انتخاب يك افزودني مورد توجه قرارگيرند.

1)  نتايج حاصل  از كاربرد موفقيت آميز يك افزودني در كارهايمشابه قبلي كه تحت شرايط كنترل شده كارگاهي انجام شده باشد. در اين روش بايستي تاحد امكان شرايط كار و مصالح مرجع انتخابي شبيه به شرايط كارگاه باشد.

2 ) انجام آزمايش‌های كارگاهی با مصالح و شرايط موجود درمحل كارگاه.

3) كتب و نشريات فني و اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكننده‌ها.

با استفاده از روشهاي فوق محدوده مقادير مصرفي و حد بهينهآن تعيين مي‌شود و اثرات احتمالي ناشي از مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار مي‌گيرد وليلازم است اطلاعات كاملي از عملكردهاي قبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدودهمقادير مصرف باشد در اختيار مصرف كننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يكافزودني معين بر روي انواع سيمان، مقدار سيمان، نوع سنگدانه‌ها، شرايط آب و هوا وشرايط ساخت بتن متفاوت است ولي محدوده تعيين شده از سوي توليدكننده مي‌تواند ملاكسنجش در هر كارگاهي قرارگيرد.

از آنجايي كه اين افزودني‌ها عموماً مقاومت‌هاي بتن را افزايشمي‌دهند و اين فرصت را فراهم مي‌آورند كه مقدار سيمان كمتري مصرف شود، علاوه بر ايجادصرفه جويي اقتصادي در طرح مي‌توانند حرارت آبگيري را كاهش دهند كه بخصوص در بتنريزي‌هاي حجيم بسيار مؤثر است.  توجه شود كهاستفاده از کاهنده‌هاي آب به خودي خود باعث كاهش حرارت آبگيري نمي‌شود بلكه كاهشمقدار سيمان اين امر را ميسر مي‌سازد. با استفاده از روان‌كننده كندگير مي‌توان بااصلاح زمان گيرش حرارت‌زايي بتن را در سنين اوليه کاهش داد.

براي توليد بتن‌هايی با مقاومت زياد ( بيشتر از PSI 6000 يا MPa 41 ) مي‌توان از فوق روان‌کننده و يافراروان‌كننده با خاصيت كندگيری در مقادير زيادتر استفاده نمود كه هم باعث كاهشبيشتر آب مي‌گردد و هم تاخيري كه درگيرش بتن بوجود مي‌آيد، موجب آرامش در روند كسبمقاومت  اوليه مي‌شود، بتن‌هايي كه بهآرامي‌كسب مقاومت اوليه مي‌كنند عموماً داراي مقاومت‌هاي دراز مدت بيشتري هستند.استفاده از روان‌كننده  كندگير در مقاديرزياد ممكن است گيرش بتن را دچار مشكل نمايد بتن‌هاي حاوي افزودني زودگير كننده،سريعتر به مقاومت‌هاي  اوليه دست پيدا مي‌‌كنندولي مقاومت‌هاي دراز مدت آنها از رشد كمتري برخوردار است.

در طراحي بتن‌هاي توانمند استفاده از فوق‌روان‌كننده‌ها وفرا روان‌کننده‌ها پيشنهاد مي‌گردد كه مي‌توان آنها را  در مقادير زيادتر و بدون تاثيرات جانبي نامطلوبمصرف نمود ولي بدليل افت سريع كارآيي در اين گونه بتن‌ها همواره توصيه مي‌شود كهاين افزودني‌ها در محل مصرف  به بتن اضافهگردند.

آيين نامه‌هاي معتبر و استاندارد‌هاي ساختماني ايران،مشخصات افزودني‌هاي كاهنده آب و روش ارزيابي آنها در شرايط استاندارد و كنترل شدهاز قبيل دما، مقدار سيمان، كارآيي، مقدار هواي موجود و سنگدانه‌هاي دانه‌بندي شدهرا تعيين نموده‌اند. اين آيين نامه‌ها همچنين حداقل تغييراتي كه اين افزودني‌ها دركاهش مقدار آب، كسب مقاومت، محدوده زمان گيرش، جمع شدگي، و پايداري در برابر يخزدگي و ذوب به وجود مي‌آورند را معين مي‌كنند ولي اكثر كاهنده‌هاي آب قادرند بهتراز حداقل‌هاي خواسته شده در آيين‌نامـه‌ها كيفيت بتن را بهبود بخشند. به عنوانمثال برخي از روان‌كننده‌ها توانايي كاهش آب بتن به ميزان بيش از 12 درصد را دارندو فوق‌روان‌كننده‌ها و فراروان‌كننده‌ها در برخي موارد تا بيش از 30 درصد آب مصرفيرا كم مي‌كنند.

 2-13 - كنترل كيفيت

يكنواختي و ثابت بودن يك افزودني در مراحل مختلف پروژه وارسال‌هاي متعدد به كارگاه بايستي كنترل شده و برابري آن با آزمايش‌هاي اوليه بهاثبات برسد. آزمونهاي لازم براي شناسايي و تاييد افزودني‌ها شامل: تعيين درصد جامد،غلظت ظاهري، طيف سنجي براي مواد آلي، مقدار كلرايد، درجه قليايي ( pH )، و برخي موارد ديگر مي‌باشند. آيين نامه‌هايمعتبر بين‌المللي و استاندارد‌هاي ساختماني ايران راهنمايي‌هاي لازم براي تعيينيكنواختي افزودني‌هاي شيميايي را به تفصيل بيان نموده‌اند. اگرچه با كنترل رنگ،بو، شكل ظاهري و اندازه‌گيري غلظت و مقدار pH مي‌توان يكنواختي محموله‌هاي مختلف افزودني‌هاي وارده به كارگاهرا تاييد يا رد كرد.