انواع ابر روان کننده های بتن
مشخصات ابر روان کننده های بتن
فوق روان کننده ها که با عنوان افزودنی های کاهنده شدید آب نیز از آنها یاد می شود، در دهه 1970 ساخته شدند و کاربردهای گسترده ای در صنعت ساختمان پیدا کردند. این محصولات از سورفکتانت های آنیونی با زنجیره بلند و وزن مولکولی بالا تشکیل شده اند که تعداد زیادی بخش قطبی در زنجیره های هیدروکربنی دارند.
هنگامی که سورفکتانت ها بر روی ذرات سیمان جذب می شوند، می توانند بارهای منفی قوی ایجاد کنند که به کاهش کشش سطحی آب اطراف کمک می کند و سیالیت مخلوط تازه بتنی را افزایش می دهد. به طور کلی، بهبود خواص مکانیکی مخلوط های حاوی انواع فوق روان کننده های بتن متناسب با کاهش نسبت آب به سیمان (w/c) است.
آخرین نسل ابر روان کننده ها (پلی کربوکسیلات اتر) کوپلیمرهای شانه مانند هستند که در اواسط دهه 1980 معرفی شدند، محصولات این گروه از پلی اتیلن گلیکول های آکریله شده (مت) مشتق شده اند و همان طور که در تصویر ذیل مشاهده مشخص شده است از یک ستون فقرات حاوی گروه های کربوکسیلیک تشکیل شده اند (زنجیره اصلی با بار منفی مسئول جذب ابر روان کننده بر روی ذرات سیمان با بار مثبت است) و زنجیره های جانبی پلی اتیلن گلیکول غیر یونی به آن متصل هستند.
فرمول شیمیایی ابر روان کننده بتن
کنترل مقدار پتانسیل زتا، قدرت پراکندگی و رفتار رئولوژی خمیرهای سیمان وابسته به میزان جذب مواد افزودنی پلی کربوکسیلات اتر بر روی ذرات سیمان است. همچنین قدرت پراکندگی این کوپلیمرها به طول زنجیره جانبی پلی اتیلن گلیکول وابسته است و زنجیره های جانبی بلند قدرت پراکندگی بیشتری نسبت به زنجیره های جانبی کوتاه دارند.
اثرات پراکندگی انواع روانساز ها با افزایش مقادیر جذب شده افزایش می یابد، پتانسیل زتا مثبت محصولات سیمانی هیدراتاسیون اولیه یک پارامتر کلیدی برای جذب فوق روان کننده است، از آنجا که در میان فازهای هیدراتاسیون اولیه سیمان، اترینگیت و مونوسولفات پتانسیل زتا مثبت نشان می دهند، مقادیر بالایی از ابر روان کننده ها را جذب می کنند.
علاوه بر این، سیژنیت، گچ و پورتلندیت به دلیل پتانسیل زتا صفر یا منفی فاقد جذب هستند، نمایش شماتیکی از ایجاد لایه های پلیمری جذب شده روی محصولات ناشی از هیدراتاسیون اولیه ذرات سیمان در شکل زیر نشان داده شده است.
تفاوت ابر روان کننده و فوق روان کننده های بتن
همانطور که سازه های جهان از نظر ارتفاع و اندازه کلی افزایش می یابند، نیاز به مصالح ساختمانی با کارایی بالاتر نیز افزایش می یابد. بتن به عنوان پر مصرف ترین مصالح ساختمانی در جهان است، اما بتن های معمولی فاقد عملکرد لازم برای نسل بعدی سازه ها هستند. بتن های با مقاومت و عملکرد بالاتر این تقاضا را برآورده می کنند.
نمونه‌های رایج فوق روان‌کننده ها و مواد افزودنی که الزامات و مشخصات استاندارد ASTM C494 را برای دستیابی به مقاومت و ویژگی های مورد نیاز در سازه های مدرن و امروزی را فراهم می کنند از فرمول های مختلفی ساخته می شوند که رایج ترین آنها پلی کربوکسیلات اتر (PCE) پلی ملامین سولفونات (PMS) پلی نفتالین سولفونات (PNS) و لیگنو سولفونات (LS) است.
کلید موفقیت ابر روان کننده های پلی کربوکسیلات اتر در این واقعیت نهفته است که آنها طیف گسترده ای از ساختارهای مولکولی ممکن را ارائه می دهند. از آنجایی که ساختار مولکولی تا حد زیادی بر عملکرد محصولات این گروه تأثیر می گذارد، طراحی ساختار مولکولی آنها باعث تولید ابر روان کننده ها با خواص کاملاً متفاوت می شود که می توانند در طیف وسیع تری از کاربردهای نرمال، دیرگیر و زودگیر استفاده شوند.
اثربخشی یک فوق روان کننده منفرد نتیجه ساختار شیمیایی، طول زنجیره اصلی، ماهیت و شیمیایی ترکیب گروه های عاملی زنجیره اصلی (اکریلیک، متاکریلیک، مالئیک و غیره) طول زنجیره جانبی پلی اتیلن گلیکول، ماهیت شیمیایی زنجیره های جانبی (PEG، پلی پروپیلن اکسید و غیره) درجه پلیمریزاسیون زنجیره (ستون فقرات) توزیع زنجیره های جانبی در امتداد ستون فقرات (تصادفی، گرادیان) چگالی بار آنیونی، ارتباط بین عملکردهای ستون فقرات و زنجیره جانبی (استر، اتر، آمید و غیره) و تمایز چگالی بار انواع روان کننده بتن و فوق روان کننده ها است.
اینکه ابر روان کننده های بتن به عنوان نسل سوم فوق روانساز ها از توان بالاتری در تولید مخلوط یکدست تر با اسلامپ و روانی ببیشتر برخوردار هستند به تفاوت مقدار جذب روی ذرات سیمان و در نتیجه پتانسیل زتای بالاتر بر می گردد که در بند پیشین به طور کامل به آن پرداختیم و در تصویر ذیل به صورت شماتیک نمایش داده شده است.
عملکرد انواع ابر روان کننده بتن
- کاهش بیشتر نرخ آب به سیمان (تا 25 درصد) و در نتیجه افزایش مقاومت فشاری نسبت به نمونه معیار.
- امکان تقلیل مقدار سیمان مصرفی، استفاده بهینه از سیمان موجود در طرح اختلاط و سازگاری بهتر با انواع تیپ های سیمان و مواد سیمانی.
- عملکرد بهتر در افزایش روانی و حفظ بلند مدت و پایدار اسلامپ.
- رشد قابل توجه استحکام اولیه.
- کاهش نفوذپذیری در برابر حمله سولفات ها، خطرات خوردگی و در نتیجه بهبود دوام.
- و مزایای منحصر به فردی مانند مصرف دوز کمتر در مقایسه با سایر روان کننده ها و مواد افزودنی کاهنده آب.
کاربرد ابر روان کننده بتن
- به عنوان مواد افزودنی کاهنده آب با برد بالا (HRWR) در بتن ریزی های معمولی تا ساخت و ساز های بزرگ نظیر پل ها، تونل ها و سایر بنا های زیر ساختی مانند راه، باند فرودگاه و شبکه خطوط راه آهن
- ساخت سازه های آبی نظیر کانال های انتقال آب، مخازن نگهداری آب و تصفیه خانه های فاضلاب، استخر و ابنیه دریایی اسکله ها و بنادر
- بتن های خود تراکم (SCC)
- ساخت قطعات پیش ساخته بتنی
- بتن های با مقاومت فوق العاده بالا (UHPC)
طریقه مصرف ابر روان کننده های بتن
انتخاب روش افزودن ابر روان کننده بستگی شدیدی به فاصله حمل، شرایط آب و هوایی، حجم بتن ریزی و پیرو این موارد و سایر الزامات و محدودیت های کارگاهی نوع محصول انتخابی دارد.
به طور مثال اگر زمان حمل و نقل طولانی باشد، افزودن ابر روان کننده دیرگیر AG PCR 301 در کارخانه تولید بتن آماده می تواند مشکلات مربوط به محدودیت های استاندارد ASTM C 94 درباره زمان تحویل و چرخش میکسر را با به تاخیر انداختن گیرش اولیه به حداقل برساند.
همچنین میتوان برای فواصل حمل نرمال ابر روان‌کننده نوترال AG PCN 301 را به کامیون حمل مخلوط آماده در محل تخلیه اضافه کرد. مزایای افزودن سوپر روانساز در محل این است که پیمانکار می تواند اثرات افزودن محصول را در ارتباط با میزان اسلامپ هر قطعه سازه ای با توجه با ابعاد و فاصله لوله کشی و قدرت پمپاژ تعیین کند و پس از حصول اطمینان از اختلاط مناسب نسبت به تخلیه بتن اقدام نماید.
ترکیبی از روش های فوق، که با اضافه کردن در بچینگ و افزودن دوز مجدد در محل تخلیه است. روشی است که برای بتن ریزی در هوای گرم با تاخیرهای غیرمنتظره در حمل و نقل توصیه میگردد. لیکن در استفاده از این روش توجه داشته باشید که مصرف بیش از حد انواع ابر روان کننده می تواند باعث تاخیر در زمان گیرش شود.
توصیه می شود پیش از هر بار مصرف مجدد، میزان اسلامپ اولیه و هوا را بررسی کنید تا مطمئن شوید که در محدوده مشخصات پروژه هستند.
جهت شرایط آب و هوای سرد و زمستانی انتخاب AG PCNA 301 توصیه و در ارتباط با روش افزون با توجه به سرعتی که ابر روان کننده زودگیر در فرآیند هیدراتاسیون ایجاد می نمیاد افزودن پای کار به میکسر حمل بتن است.
مقدار مصرف ابر روان کننده بتن
برای تعیین مقدار بهینه مصرف باید متغیر های فراوانی نظیر:
- عیار و تیپ سیمان مصرفی مندرج در طرح اختلاط
- جنس شکل و حداقل و حداکثر دامنه سایز مصالح سنگی
- مقدار آب به سیمان (w⁄c) و میزان کاهش آب مورد نیاز جهت دستیابی به بیشینه مقدار مقاومت فشاری
- اندازه اسلامپ اولیه طرح بدون مواد افزودنی و اسلامپ مورد نظر پس از ترکیب با ابر روان کننده
- فاصله محل تولید بتن آماده و سایت (محل تخلیه و پمپاژ بتن)
و سایر مواردی از این دست، توسط آزمایشات کارگاهی تعیین می شود، لیکن بازه مورد استفاده در این گونه آزمایشات در محدوده 0.2 تا 1.6 درصد سیمان مصرفی است.
حداکثر میزان استفاده ابر روان کننده بتن
در تهیه یک طرح مخلوط بتن، دستیابی به روانی و کارآیی مطلوب از جایگاه خاصی برخوردار است. طبقه بندی روانی بتن بر اساس آزمایش اسلامپ طبق استاندارد ۳۵۱۹ ایران استفاده میشود که در آن چهار طبقه یا رده روانی وجود دارد.
اگر اسلامپ بتن کمتر از ۱۰ میلی متر باشد میتوان رده S0 را تعریف کرد در حالی که اصولاً آزمایش اسلامپ برای مقادیر کمتر از ۱۰ میلی متر و بیشتر از ۲۱۰ میلی متر از اعتبار برخوردار نیست و لازم است از روشهای دیگری برای سنجش کارآیی بتن استفاده شود. رده روانی بتن با اسلامپ بیش از ۲۱۰ میلی متر را میتوان S5 نامید، بنابراین اسلامپ طبقه S4 را میتوان بین ۱۶۰ تا ۲۱۰ میلی متر دانست.
در این روش برای رده S0 و S5 و تعیین مقدار آب آنها پیش بینی خاصی منظور نشده است، لیکن برای سنجش کارآیی بتن های سفت تر از طبقه S۱ میتوان از آزمایش های وی – بی و درجه تراکم پذیری استفاده نمود. و برای سنجش کارآیی بتن های روانتر از S4 لازم است از آزمایش های کارآیی بتن خودتراکم یا خود تراز استفاده کرد.
خرید ابر روان کننده بتن
با در نظر گرفتن کلیه شرایط تعیین کننده، انتخاب نوع محصول مورد نیاز پروژه، انجام آزمایشات کارگاهی لازم و تعیین دوز مصرف مورد احتیاج هر المان بتنی و عیار بتن (مقدار سیمان) مقدار ابر روانساز مصرفی مشخص میشود.
همچنین برای مشاوره در ارتباط با انتخاب نوع محصول و خرید بهینه با کارشناسان فنی و فروش گروه مهندسی بتن آزما تماس بگیرید.
قیمت ابر روان کننده بتن
یک نکته تعیین کننده در ارتباط با قیمت انواع مواد افزودنی بتن و از آن جمله انواع ابر روانساز بتن نسبت محتوای جامد (مواد غیر حلال و غیر آبی در پوشش است که تبخیر نمی شوند) به مواد فرار بر حسب درصد حجمی یا درصد وزنی (solid content) است.
این عدد علاوه بر اینکه از طرفی دلیل تفاوت قیمت ها را مشخص می کند، از سویی دیگر تعیین کننده میزان توانایی محصول در ایجاد بتن روان تر با مصرف میزان کمتر و البته دستیابی به ترکیبی اقتصادی تر است.
سوالات متداول
آیا ابر روان کننده مقاومت فشاری بتن را افزایش می دهد؟
در نتیجه استفاده از این محصولات با کاهش میزان آب مصرفی (w⁄c) بدون تغییر در عیار سیمان، در شرایط کارایی نهایی یکسان طرح اختلاط می توان از مقاومت فشاری بالاتری نسبت به نمونه فاقد مواد کاهنده آب دست یافت.
مزایای استفاده از مواد افزودنی ابر روان کننده در مخلوط بتن چیست؟
افزودن این دسته از محصولات به بتن تازه موجب بهبود کارایی (اسلامپ) حالت خمیری و قابلیت پمپاژ، کاهش ترک خوردگی های ناشی از جمع شدگی، افزایش مقاومت در برابر سایش و کمک به استحکام، کاهش نفوذپذیری و بهبود همه جانبه خواص بتن سخت شده می شوند.
آیا استفاده از ابر روان کننده بتن را ضعیف می کند؟
در کاربرد هر یک از انواع مواد افزودنی می بایست با توجه به درصد مصرف ارائه شده و آزمایشات کارگاهی دقت لازم را مبذول داشت، به طور مثال مصرف بیش از حد ابر روان کننده باعث پدیده جدا شدگی بتن و بسته به نوع ماده مصرفی گاهاً منجر به اثر تاخیری در گیرش، و افزایش زمان نگهداری (دوره کیورنگ) بتن می گردد.