فوق روانكنندهها ي بتن
فوقروانكنندهها كه دومين گروه كاهندههاي آب هستند و از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفتهاند با عنوان بساكاهندههاي آب شناخته ميشوند. فوقروانكنندهها بر اساس استانداردهاي ASTM C494 & C1017 به دو دسته زير تقسيم ميشوند:
• فوق روانكننده معمولي (ASTM C494: Type F)
• فوق روانكننده كندگير (ASTM C494: Type G)
اين افزودنيها در مقادير مصرف متعارف، مقدار آب اختلاط بتن را 12 تا 25 درصد كاهش ميدهند و نسبت به روانكنندهها تاثيرات جانبي كمتري دارند ولي برخي از آنها در مقادير مصرف بيش از اندازه موجب كندگيري يا هوازايي ميشوند. عموما فوق روانكنندهها در مقادير مصرف خيلي كم، رواني كمتري نسبت به روانكنندهها (در مقدار مصرف يكسان) ايجاد ميكنند.
نكته 2-1 – به دليل اثرات نامطلوب مصرف بيش از اندازه روانكنندهها، نميتوان آنها را در مقادير زياد به جاي فوق روانكنندهها به كار برد.
نكته 2-2 – در مقادير مصرف بيش از اندازه فوق روانكنندهها در مخلوطهاي بتن با دانهبندي نامناسب، ممكن است جداشدگي و آبانداختگي افزايش يابد.
DEZOBUILD D-20
فوق روان كننده بتن بر پايه كربوكسيلات اتر با خواص روان كننده بالا و افزايش مقاومت
شرح محصول :
DEZOBUILD D-20 ، فوق روان كننده اي از نسل سوم بر پايه تكنولوژي پلي كربوكسيلات اتر مي باشد.. اين محصول براي ساخت بتن با بيشترين كاهش نسبت آب و كسب مقاومت بالا در سنين اوليه ، با حفظ اسلامپ در زمان كوتاه طراحي و توليد گرديده است. DEZOBUILD D-20 قابليت كاهش آب اختلاط بتن را تا 35 % با اسلامپ ثابت دارد كه همين امر عامل افزايش مقاومت فشاري در سنين اوليه و نهايي و همچنين دوام بتن مي گردد.
نحوه اثرگذاري :
DEZOBUILD D-20 داراي مكانيسم اثر گذاري به دو صورت به شرح ذيل مي باشد :
• ايجاد غشاء بر روي سطح ذرات سيمان نموده و ممانعت فضايي ناشي از ضخامت لايه جذب شده ، از تجمع ذرات سيمان جلوگيري مي كند.
• ايجاد نيروي دافعه بين ذرات سيمان ناشي از جذب ذرات پليمر و تشكيل بارهاي همنام .
كاربرد و موارد استفاده :
DEZOBUILD D-20 براي استفاده در انواع بتن از جمله بتن هاي خودتراكم، بتن ريزي در تراكم بالاي ميلگرد، بتن هاي پمپي ، بتن پيش ساخته ، بتن حاوي پوزولان، بتن پيش تنيده، بتن ريزي زير آب ، بتن هاي اكسپوز و تزئيني ، بتن هاي كف سازي ، بتن هاي صنعتي و ... مناسب مي باشد.
مزاياي DEZOBUILD D-20 :
• توليد بتن چسبنده ، بدون جداشدگي در نسبت هاي پايين آب به سيمان
• توليد بتن با اسلامپ بالا با نسبت آب به سيمان پايين
• كسب مقاومت بالا در سنين اوليه و نهايي
• كاهش زمان بتن ريزي و هزينه هاي اجرايي
• قالب برداري سريع
• كاهش نفوذپذيري در برابر آب ، كلرايد ، سولفات به دليلي كاهش نسبت آب به سيمان
• افزايش مقاومت سايشي و افزايش دوام در سيكل هاي يخ و ذوب به دليل نسبت پايين آب به تركيبات سيمان
مطابقت با استاندارد :
• ASTM C494 TYPE F
• EN 934-2-TABLE 3.1/3.2
• ISIRI 2930 –TABLE 3/4
خصوصيات فيزيكي و شيميايي :
تركيبات شيميايي كوپليمرهاي اصلاح شده پلي كربوكسيليك اسيد
رنگ قهوه اي تيره
طبيعت يوني آنيوني
حالت فيزيكي مايع
كلرايد ( PPM ) حداكثر 500
وزن مخصوص ( كيلوگرم بر ليتر ) در دماي 20 درجه سانتيگراد 0.02+- 1.08
ميزان مصرف :
• DEZOBUILD D-20 قابل استفاده به ميزان 0.3 تا 1 درصد نسبت به وزن تركيبات سيماني مي باشد.
• ميزان مصرف با توجه به طرح اختلاط و خصوصيات مورد نياز تعيين مي شود.
• پيشنهاد مي شود جهت تعيين ميزان مصرف DEZOBUILD D-20 و تاثير آن بر روي خواص بتن تازه و سخت شده مانند كارايي ، حفظ كارايي ، گيرش و مقاومت هاي اوليه و نهايي تست هايي در محل كارگاه و با مصالح و شرايط موجود انجام شود.
روش استفاده :
• آماده مصرف و با هر نسبتي با آب مخلوط مي شود.
• هم زمان با آب اختلاط به ميكسر ميتوان اضافه كرد.
• به طور مستقيم به سيمان و تركيبات خشك افزوده نشود.
• DEZOBUILD D-20 را در پايان عمل اختلاط ميتوان به ميكسر بچينگ و يا به داخل تراك ميكسر افزود. در اين حالت به ازاء هر مترمكعب يك دقيقه اختلاط با دور تند انجام شود.
سازگاري با تركيبات سيمان :
مناسب براي استفاده با انواع سيمان و يا تركيبات جايگزين سيماني از جمله : خاكستر بادي ميكروسيليس و سرباره مي باشد.
سازگاري با افزودني هاي ديگر :
• با ساير افزودني ها از پيش مخلوط يا مصرف نشود مگر آنكه توليد كننده مجاز بداند.
• توصيه مي شود كه در چنين شرايطي با واحد فني شركت رايحه بتن سبز ( كلينيك فني و تخصصي بتن ايران ) مشورت شود.
بسته بندي :
DEZOBUILD D-20 در گالن هاي 20 ، بشكه هاي 220 و مخازن 1100 كيلوگرمي عرضه مي گردد.
انبار داري :
توصيه مي شود كه انباداري در دماي 5 تا 40 درجه سانتيگراد به دور از تابش مستقيم آفتاب باشد. در صورت يخ زدگي دماي مواد را بالا آورده تا ذوب شود و سپس توسط يك ميكسر مخلوط شود.
عمر نگهداري :
در صورت حفظ و نگهداري در شرايط مناسب پيشنهادي و در بسته بندي اوليه تا 12 ماه قابل نگهداري مي باشد.
ايمني :
DEZOBUILD D-20 ماده اي كم ضرر مي باشد. در شرايط عادي آسيبي به پوست نمي رساند. اما به عنوان يك تركيب شيميايي و رعايت موارد احتياطي براي جلوگيري از تماس با پوست و با چشم از دستكش هاي محافظ و عينكاستفاده شود و يا پس از تماس مستقيم با پوست و يا چشم با آب شسته شود.
خدمات فني :
بخش فني شركت رايحه بتن سبز ( كلينيك فني و تخصصي بتن ايران ) در جهت ارائه مشاوره فني مربوط به بتن و بتن ريزي و نحوه استفاده صحيح از مواد خود در كارگاه آماده همكاري و انجام خدمات مي باشد.
2-2-3 – فراروانكنندهها (Ultra high range water reducers)
اين افزودنيها كه سومين گروه كاهندههاي آب هستند از دههي 1990 ميلادي مورد استفاده قرار گرفتهاند و با نامهاي فوق روانكننده توانمند يا ابرروانكننده نيز شناخته ميشوند. هرچند اين افزودنيها ويژگيهاي منحصر به فردي نسبت به فوق روانكنندهها دارند ولي در حال حاضر در همان دستهبندي فوق روانكنندهها يعني ASTM C494: Type F & G و ASTM C1017: Type I & II جاي ميگيرند.
اين افزودنيها مقدار آب اختلاط بتن را بيش از 25 درصد كاهش ميدهند. اين دسته از افزودنيها نسبت به روانكنندهها و فوق روانكنندهها تاثيرات جانبي كمتري دارند. عموما فراروانكنندهها در مقادير مصرف كم، تاثير روانكنندگي بيشتري نسبت به فوق روانكنندهها (در مقدار مصرف يكسان) دارند. ويژگيهاي منحصر به فرد اين افزودنيها از جمله توليد بتنهاي توانمند، خودتراز، خودمتراكم و با مقاومتهاي خيلي زودرس و خيلي زياد از يك سو و صرفهجويي در انرژي مصرفي، كاهش هزينههاي اجرايي و سازگاري زيستمحيطي از سوي ديگر، باعث گسترش روز افزون كاربرد آنها در كشورهاي مختلف جهان شده است.
نكته 2-3 – فرآيند توليد اين افزودنيها اين امكان را فراهم ميآورد كه بر اساس نياز هر صنعت يا مشخصات فني و شرايط اجرايي هر پروژه، فراروانكنندهايي سازگار و مناسب توليد كرد.
نكته 2-4 – مراكز تحقيقاتي جهان، شركتهاي توليدكننده افزودنيهاي بتن و سازمانهاي مرتبط با صنعت ساخت و ساز همواره در جستجوي يافتن مواد شيميايي جديد با كارآيي و تاثير بهتر بر عملكرد مخلوطهاي بتني هستند و احتمال پيدايش و عرضه محصولات جديد همچنان وجود دارد.
نكته 2-5 – با توجه به خاصيت پخشكنندگي بسيار زياد فراروانكننده، تاثير آن بر احتمال جداشدگي و آبانداختگي در مخلوطهاي بتن با دانهبندي نامناسب به مراتب بيشتر از ساير كاهندههاي آب است.
2-3 – مكانيزم عملكرد كاهندههاي آب
كاهندههاي آب از نوع افزودنيهاي با عملكرد فيزيكي هستند و تاثيري مستقيمي بر فرآيند آبگيري سيمان ندارند. بخش اصلي افزودنيهاي كاهندهي آب، عوامل اثركننده بر سطح هستند. عوامل اثركننده بر سطح موادي هستند كه در سطح مشترك بين دو فاز آميخته نشدني متمركز ميشوند و نيروهاي فيزيكي شيميايي موثر بر اين سطح را تغيير ميدهند. در مخلوطي كه از مواد كاهنده آب استفاده نشود، ذرات سيمان 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 از يكديگر است. اين مكانيزم علاوه بر فراهم كردن حركت آزادانه ذرات سيمان به دليل جدايش آنها از يكديگر، آب محبوس در لختههاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن ميكند.
روانكنندهها به يكي از شيوههاي زير نيروي جاذبه بين ذرات سيمان را كاهش ميدهند و به پراكندهشدن آنها 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
مكانيزم كلي عملكرد فوقروانكنندهها، جدايش و پراكندن دانههاي سيمان از يكديگر به كمك نيروهاي دافعه ناشي از بارهاي الكتروستاتيكي است[3]. در بتن و ملات، دانههاي سيمان و سنگدانه در اثر تركيب با آب داراي بار سطحي الكتروستاتيكي ميشوند، ذرات سيمان در اين حالت تمايل دارند كه به يكديگر بچسبند[2]. فوقروان كنندهها در زمان اختلاط، جذب سطح دانههاي سيمان ميشوند و به آنها بار منفي ميدهند كه منجر به ايجاد نيروي دافعه بين ذرات سيمان و پراكندن آنها ميشوند. اين اثر به نام "پخشكنندگي" شناخته ميشود. مكانيزم پخشكنندگي الكتروستاتيكي علاوه بر پخش كردن دانههاي سيمان، آب محبوس در لختههاي سيماني را نيز آزاد و صرف بهبود رواني مخلوط بتن ميكند .
با توجه به ساختار مولكولي و با استفاده از همان اصل بارهاي الكتروستاتيكي نه تنها ذرات سيمان را بهتر از روانكنندهها و فوقروانكنندهها پخش ميكنند (تاثير اوليه) بلكه به دليل داشتن شاخههاي جانبي در زنجيره مولكولي، از جذب شدن ذرات سيمان پخش شده نيز ممانعت به عمل ميآورند (تاثير ثانويه). تاثير ثانويه فراروانكنندهها در اصطلاح شيميايي "ممانعت فضايي" ناميده ميشود[3] كه به دليل ساختار و آرايش مولكولها يا اتمهاي مجاور يكديگر ايجاد ميشود[5].
2-4 – تركيبات شيميايي و مواد تشكيلدهنده
تركيبات موادي كه بعنوان كاهنده آب بهكار ميروند، معمولاً شامل مواد شيميايي زير هستند كه ممكن است به تنهايي و يا در تركيب با ساير مواد آلي و غيرآلي، فعال و يا خنثي مورد استفاده قرارگيرند.
2-4-1 – روانكنندهها
گسترهي وسيعي از مواد روانكننده با ويژگيها و خواص جانبي گوناگون توليد و ارايه ميشوند كه بخش اصلي مواد تشكيلدهنده آنها عبارتند از[2], [6], [7]:
• مشتقات و تركيبات اسيد ليگنوسولفونيك و نمكهاي آنها (ليگنوسولفوناتها ).
• مشتقات و تركيبات اسيد هيدروكسي كربوكسيليك و نمكهاي آنها.
• پليمرهاي هيدروكسيلدار
• مواد غير يوني اثركننده بر سطح
2-4-2 – فوقروانكنندهها
بخش اصلي مواد تشكيل دهنده فوق روانكننده عبارتند از [2], [6], [7]:
• ليگنوسولفوناتهاي اصلاحشده
• نمكهاي تغليظ شده ملامين سولفونات (ملامين فرمآلدهيد سولفوناته ).
• نمكهاي اسيد نفتالين سولفونيك تغليظ شده با وزن ملكولي بالا (نفتالين فرمآلدهيد سولفوناته ).
• ساير پليمرهاي مصنوعي مانند پلياستايرن سولفوناته ، پليمرهاي هيدروكسيلدار، و برخي از كوپليمرهاي محلول در آب ، يا تركيبي از آنها.
2-4-3 – فراروانكنندهها
فراروانكنندهها عمدتا بر پايه پليمرهاي مصنوعي زير هستند:
• پليكربكسيليك اتر، اسيد اكريليك، متوكسي پلي اتيلن، و انيدريد مالييك.
• كوپليمرهاي كربوكسيليك آكريليك استر.
2-5 – كاربرد
افزودنيهاي كاهنده آب پاسخگوي نيازهاي متعـددي در كارگاه هستند كه از آن جمله ميتوان به كاهش آب 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 خشن و يا دانهبندي نامناسب هستند، سهولت در پمپاژ، بتنريزي در مكانهايي كه دسترسي كمتري دارند، و يا تركيبي از مـوارد فوق اشاره كرد[6].
رواني بتن كه با اسلامپ سنجيده ميشود، براي بتني با نسبتها و اجزاي معين، به مقدار آب اختلاط بستگي دارد[1]. عملكرد اصلي افزودنيهاي كاهندهي آب، توانايي آنها در كاهش مقدار آب اختلاط است. بر اساس اين عملكرد ميتوان كاربرد آنها را به سه شيوه در بتن مورد بررسي و ارزيابي قرار داد.
• 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، بتن خودتراكم، بتنهاي با مقاومت خيلي زودرس و بينياز از بخاردهي، بتن خيلي روان و بتن توانمند بدون استفاده از افزودنيهاي كاهنده آب به ويژه روانكنندهها و فراروانكنندهها در حال حاضر بسيار پرهزينه و در مواردي غير ممكن است. اگرچه به نظر ميرسد با افزايش مقدار سيمان مصرفي ميتوان به برخي از اين ويژگيها دست يافت ولي افزايش بيش از اندازه سيمان به دليل تمايل ذرات سيمان به لختهشدن و افزايش چسبندگي بيش از اندازه مخلوط و افزايش مشكلات اجرايي از يك سو و افزايش تغيير شكلهاي درازمدت بتن سختشده (جمعشدگي و خزش) از سوي ديگر، نه تنها از نظر فني راهكار مناسب و كارآمدي نيست بلكه بسيار غيراقتصادي هم هست. براي دستيابي به اين ويژگيها، فراروانكنندهها به دليل تاثيرات جانبي كمتري كه نسبت به روانكنندهها و فوق روانكنندهها دارند، كاربرد گستردهتري دارند.
2-6 – تاثير كاهندههاي آب بر ويژگيهاي بتن تازه
افزودنيهاي كاهنده آب علاوه بر كاهش مقدار آب مخلوط بتن تازه، بر برخي ديگر از خواص آن نيز تاثير ميگذارند.
2-6-1 - زمان گيرش
زمان گيرش بتن به تركيبات شيميايي و اندازه ذرات سيمان، دما و نسبت آب به سيمان بستگي دارد. در بتني با دما و نسبت آب به سيمان معين، كاهندههاي آب به دليل پخشكردن ذرات سيمان و به تاخير انداختن به هم چسبيدن و لختهشدن ذرات و محصولات آبگيري سيمان به يكديگر (كندگيري فيزيكي)، گيرش اوليه و نهايي بتن را به تاخير مياندازند. از سوي ديگر، پخششدن ذرات سيمان امكان آبگيري بهتر و همه جانبهي آنها را فراهم ميكند كه ميتواند تسريع واكنش و توليد محصولات آبگيري را به دنبال داشته باشد. بنابراين هر چقدر كه قدرت پخشكنندگي افزودنيهاي كاهنده آب بيشتر باشد (از روانكننده به فراروانكننده) تاثير كندگيري آنها كاهش مييابد.
برخي از روانكنندهها مانند ليگنوسولفوناتها و اسيدهاي هيدروكسي كربوكسيليك در مقادير مصرف متعارف و در دماهاي 18 تا 38 درجه سانتيگراد معمولاً 1 تا 3 ساعت تاخير در گيرش بتن بوجود ميآورند[2]. با افزايش مقدار مصرف روانكنندهها، تاخير در زمان گيرش بتن نيز افزايش مييابد. اغلب فوق روانكنندهها در مقادير مصرف متعارف، كندگيري قابل توجهي ندارند و يا كندگيري آنها كاملاً كنترل شده است. در بتنهايي كه با سيمان نوع 5 ساخته ميشوند و داراي فوقروانكننده هستند، صرفنظر از نسبت آب به سيمان و نوع فوقروانكننده مصرفي، زمان گيرش اوليه و نهايي حدود يك ساعت افزايش مييابد[8]. بعضي از فراروانكنندهها زمان گيرش نهايي بتن را كاهش ميدهند [3].
2-6-2 - هوازايي
برخي از 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 مقادير بيشتر نيز تا كنون گزارش شده است[6]. هوازايي روانكنندهها را ميتوان با اصلاح فرمول شيميايي كنترل كرد[6] ، معمولاً ليگنوسولفوناتهاي اصلاحشده كمتر از يك درصد حباب هوا ايجاد ميكنند. فوقروانكنندهها و فراروانكنندهها اصولاً خاصيت هوازايي ندارند ولي ممكن است روي توان هوازايي برخي از سيمانها و مواد هوازا تاثيرگذار باشند و باعث تغيير در ميزان هواي بتن شوند[6]. افزايش رواني مخلوط بتن به ازدياد تشكيل حبابهاي هوا در حين اختلاط كمك ميكند ولي بتنهاي داراي فوقروانكننده در مقايسه با بتن شاهد (با رواني يكسان)، فرصت خروج آسانتر حبابهاي هواي محبوس را در حين عمليات انتقال و بتنريزي فراهم ميكنند. فوقروانكنندههاي بر پايه ملامين در مقايسه با نوع نفتاليني نه تنها هواي محبوس كمتري ايجاد ميكنند بلكه افت مقدار هواي سريعتري نيز دارند[2]. فراروانكنندهها عموما خاصيت هوازايي ندارند و پس از اتمام اختلاط بتن به دليل سهولت حركت اجزاي بتن، موجب جابجايي و جايگيري ذرات در درون فضاي خالي بين يكديگر ميشوند و حبابهاي هواي محبوس را به سطح بتن ميرانند.
افزودنيهاي كاهنده آب در بتنهاي هوازايي شده، پايداري حبابهاي هوا را بهبود ميبخشند و ميزان تاثير و راندمان افزودنيهاي هوازا را افزايش ميدهند[2].
2-6-3 - كارآيي
كارآيي خصوصيتي از بتن يا ملات تازه است كه آساني يا دشواري اختلاط، ريختن، تراكم و پرداخت كردن آن را بيان ميكند[11]. موضوع كارآيي همواره در بتنريزيها مطرح ميشود ولي در حال حاضر ابزار مناسبي براي سنجش كارآيي در كارگاهها وجود ندارد. معمولاً رواني بتن كه به وسيله آزمايش اسلامپ اندازهگيري ميشود ملاكي براي توصيف كارآيي بتن به شمار ميآيد در حالي كه ممكن است دو نمونه با رواني يكسان، داراي كارايي متفاوتي باشند. بتنهاي محتوي افزودنيهاي كاهنده آب معمولاً كارآيي بهتري از خود نشان ميدهند و ميل به قالب پذيري 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 تحرك بهتر اجزا را مشاهده نمود ضمن اين كه كارآيي بهتر اين نوع بتن، نياز به لرزاندن را كاهش ميدهد و صرفه جويي قابل توجهي در مصرف انرژي و نيروي انساني پديد ميآورد.
هوازايي برخي از كاهندههاي آب كه به عنوان يك اثر جانبي مطرح ميشود، در مخلوطهاي بتن با ريزدانه 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 - آب انداختگي
تاثير همه افزودنيهاي كاهنده آب بر آبانداختگي يكسان نيست، به عنوان مثال نمكهاي اسيد هيدروكسي كربوكسليك موجب افزايش آب انداختگي ميشوند در حالي كه مشتقات و تركيبات اصلاح شده آنها تاثيري بر پديده آب انداختگي ندارند. ليگنوسولفوناتها و مشتقات آنها آب انداختگي بتن تازه را كاهش ميدهند كه بخشي از اين خاصيت آنها به دليل ايجاد حباب هوا در بتن است. فوق روانكنندهها و فراروانكنندهها معمولا آب انداختگي و جداشدگي را كاهش ميدهند به جز در مواردي كه مقدار مصرف افزودني بيش از اندازه باشد[9]. گاهي آبانداختگي و جداشدگي بتن تازه پس از اضافـه كردن فوق روانكننده و فراروانكنندهها به دليل اشكال در دانهبندي سنگدانهها است و نه تاثير منفي افزودني، در چنين شرايطي با اصلاح دانهبندي به خصوص افزايش ريزدانهها ميتوان جداشدگي را كاهش داد.
2-6-5 - روند افت رواني (اسلامپ)
روند افت رواني كه بيانگر مقدار كاهش رواني در واحد زمان است، در بتن داراي كاهنده آب بيشتر از بتن شاهد (با اسلامپ اوليه يكسان) است. بتنهاي حاوي فوقروانكننده در مقايسه با بتنهاي حاوي روانكننده كه اسلامپ اوليه يكساني داشته باشند از روند افت رواني بيشتري برخوردارند. فراروانكنندهها اگرچه نسبت به بتن شاهد روند افت رواني بيشتري دارند ولي نسبت به فوقروانكنندهها از توان حفظ رواني (اسلامپ) بيشتري برخوردارند.
يكي از مزاياي اصلي استفاده از فوقروانكنندهها و فراروانكنندهها در بتن افزايش قابل توجه اسلامپ و رواني آن است ولـي زمان قابل كاركردن به دليل افت اسلامپ به شدت كاهش مييابد كه ميتواند سبب بروز مشكلات اجرايي شود. براي حل اين مشكل در مورد فوقروانكنندهها ميتوان بخشي از فوق روانكننده را در محل ساخت بتن و بخش ديگر را در محل بتنريزي به مخلوط اضافه كرد تـا زمـان قابل كار كردن افزايش يابد يا از فوقروانكنندههاي كندگير استفاده كرد. در مورد فراروانكنندهها ميتوان رواني بتن را در هنگام ساخت به گونهايي تنظيم كرد (با اسلامپ بالاتر) كه رواني مورد نظر را در پاي كار تامين كند يا در هنگام ساخت بتن، در صورت نياز جهت سهولت در اختلاط و حمل، از يك روانكننده سازگار در مقادير كم استفاده كرد و فراروانكننده را در پاي كار به بتن افزود.
فرصت كار با يك بتن به عوامل متعددي بستگي دارد كه از آن جمله ميتوان به: نوع و مقدار كاهنده آب، فاصله زماني بين ساختن و ريختن بتن، زمان اضافه كردن كاهنده آب، مصرف ساير افزودنيهاي شيميايي، ويژگيها و درجه حرارت سيمان و بتن، رواني اوليه بتن و دماي محيط اشاره كرد.
2-6-6 - پرداخت پذيري
روانكنندهها معمولاً در پرداخت سطح بتن بسيار مؤثرند درحاليكه سطح بتنهاي محتوي فوق روانكننده به دليل كاهش آبانداختگي و افت سريع رواني به سختي پرداخت ميشوند، مضافاً اينكه تمايل به پوسته شدن و يا تركهاي ناشي از جمع شدگي خميري در اين نوع بتنها بيشتر است، به همين دليل در اينگونه مواقع بايستي سطح بتن را با روشهايي چون مرطوب كردن، استفاده از مواد تاخير دهنده تبخير، يا هر روش مناسب ديگري از خشك شدن حفظ نماييم. اين روشها بايستي با دقت انجام پذيرد تا تاثير نامناسبي بر دوام سطح بتن بوجود نياورند.
2-6-7 – تراكمپذيري
كاهندههاي آب امكان حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر را در داخل مخلوط بتن فراهم ميكنند و خواص ريولوژيك بتن تازه و رفتار آن را در هنگام ارتعاش و متراكمشدن بهبود ميبخشند. براي متراكمكردن بتنهاي داراي كاهنده آب در مقايسه 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 داراي مقادير كافي فراروانكننده به دليل سهولت حركت و لغزش ذرات بر روي يكديگر بدون نياز 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 لختهشدگي ذرات سيمان و ريزدانهها، هر چقدر هم كه رواني افزايش يابد نميتوان به بتن خود متراكم دستيافت.
2-7 - تاثير بر ويژگيهاي بتن سخت شده
2-7-1 - مقاومت
استفاده از كاهنده آب اگر با كاهش نسبت آب به سيمان همراه باشد افزايش مقاومت را به دنبال دارد ضمن اين كه در صورت ثابت بودن نسبت آب به سيمان نيز به دليل پخش كردن بهتر ذرات سيمان سبب بهبود فرآيند آبگيري و افزايش مقاومت ميشود.
نكته 2-6- تاثير كاهندههاي آب بر مقاومت بتن صرفاً به دليل تاثيرات آنها بر بتن تازه در زمانهاي اوليه است و نه فعال بودن آنها در بتن سخت شده.
كاهندههاي آب كندگير، مقاومت 24 ساعته را به خصوص در مناطق گرمسير افزايش ميدهند، البته ممكن است مقاومت در ساعات اوليه بتن تحت تاثير كندگيـري كاهش يابد. كاهندههاي آب در مقدار سيمان و رواني ثابت مقاومت بتن را افزايش ميدهند و يا براي رسيدن به مقاومتي مشخص باعث صرفه جويي قابل ملاحظه در مصرف سيمان ميشوند.
اگر افزودن فوق روانكننده همراه با كاهش آب بتن باشد مقاومت فشاري را تا 25 درصد و يا حتي بيشتر افزايش ميدهد. اين افزايش مقاومت با استفاده از فراروانكنندهها به مراتب محسوستر است و توليد بتنهايي با مقاومت فشاري 70 مگاپاسكال و بيشتر در شرايط كارگاهي به آساني قابل طراحي و توليد ميباشد. مقاومت خمشي بتنهاي داراي اين افزودنيها بهبود مييابد ولي نسبت افزايش آن در مقايسه با مقاومت فشاري كمتر است.
2-7-2 – جمعشدگي (تكيدگي) و خزش
گزارشها و اطلاعات متناقضي در مورد تاثير كاهندههاي آب بر پديده جمعشدگي و خزش وجود دارد. گرچه متناسب با كاهش مقدار آب بتن، جمع شدگي دراز مدت كمتر ميشود و به همين منوال افزايش مقاومت فشاري بتن باعث كاهش خزش ميگردد ولي بطور كلي ميتوان گفت حتي مصرف مقادير ثابتي از افزودنيها زماني كه همراه با سيمانهاي 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 و بهبود فرآيند آبگيري و نيز بهبود تراكمپذيري، سبب كاهش تخلخل و جذب مويينگي ميشوند و در نتيجه نفوذپذيري بتن كاهش و دوام آن در برابر عوامل مهاجم افزايش مييابد.
در بتنهاي هوازاييشده، استفاده از كاهندههاي آب سبب افزايش مقاومت جداره حبابهاي هوا و بهبود پايايي بتن در برابر چرخههاي يخزدن و آبشدن ميشود.
2-8 - تاثير مواد متشكله بتن بر عملكرد كاهندههاي آب
همانگونه كه وجود يك افزودني بر روي نسبت اجزا و ويژگيهاي بتن تاثير ميگذارد، خواص و مقدار اجزاي تشكيلدهنده بتن نيز تاثيرات متقابلي بر عملكرد افزودني دارد.
مقدار، نوع، و تركيبات شيميايي سيمان بر عملكرد كاهندههاي آب تاثير ميگذارد. با افزايش مقدار سيمان، نسبت مصرف فوقروانكننده به سيمان كاهش مييابد. سيمانهاي نوع 2 و 5 در مقايسه با سيمانهاي نوع 1 و 3 به كاهنده آب كمتري نياز دارند. تركيبات شيميايي سيمان به ويژه نسبت C3A/C3S و مقدار C3A و نيز مقدار قلياييها بر عملكرد افزودنيهاي كاهنده آب تاثير ميگذارند[7]. با افزايش مقدار C3A در سيمان از راندمان روانكنندههاي ليگنوسولفوناتي كاسته ميشود[1]. با افزايش مقدار قلياييهاي سيمان ميزان تاثير و حفظ رواني روانكنندهها در بتن كاهش مييابد[1].
شكل و بافت سطحي سنگدانهها بر عملكرد كاهندههاي آب تاثيرگذار است. سنگدانههاي گرد گوشه در مقايسه با سنگدانههاي تيزگوشه مقدار روان كننده كمتري را براي رسيدن به يك رواني مشخص لازم دارند. براي دستيابي به يك رواني مشخص هر چقدر بافت سطحي سنگدانهها زبرتر باشد مقدار مورد نياز افزودني كاهنده آب افزايش مييابد.
پوزولانها به جز خاكستر بادي، عموما به دليل افزايش چشمگير سطح جانبي دانهها و تمايل به لختهشدن، كارآيي و رواني بتن را به شدت كاهش ميدهند و به همين دليل توصيه ميشود كه در بتنهاي داراي پوزولان و به ويژه دوده سيليسي از فوقروانكننده يا فراروانكننده استفاده شود.
در مجموع مطالعه، بررسي و انجام آزمايشهاي كارگاهي براي مشخص كردن تاثير مواد متشكله بتن بر افزودنيهاي كاهنده آب به شدت توصيه ميشود.
2-9 - تاثير عوامل محيطي و اجرايي
بدون شك عواملي مانند: دما، رطوبت، سرعت وزش باد، ماشين آلات و تجهيزات توليد و انتقال بتن، زمان بين توليد و ريختن بتن، زمان حمل، و مهارت نيروهاي اجرايي از جمله عوامل مهم و تاثير گذار در عملكرد افزودنيهاي كاهنده آب ميباشند.
به دليل آن كه دما در زمان گيرش، كارآيي و روند كسب مقاومت اوليه بتن بسيار مؤثر است، براي دستيابي به نتايج مؤثر معمولا افزودنيهاي كاهنده آب در سه گروه با تاثيرهاي زودگيري، خنثي، و ديرگيري عرضه ميشوند.
رطوبت موجود در هوا و سرعت وزش باد بر زمان كارآيي بتن تاثير ميگذارند در نتيجه براي حفظ كارآيي در چنين شرايطي ممكن است مقدار مصرف و يا حتي نوع كاهنده آب تغيير نمايد.
با توجه به اينكه مقدار مصرف افزودنيهاي كاهنده آب به نسبت سيمان موجود در طرح اختلاط تعريف ميشود، لازم است ماشين آلات توليد بتن از حساسيت كافي براي پيمانه كردن آب، سيمان، سنگدانه، و مواد افزودني برخوردار باشند. در غير اين صورت مقادير متفاوتي در هر نوبت وارد مخلوطكن ميشود و نتايج متفاوتي نيز در بر خواهد داشت.
2-10 - رهنمودهاي اجرايي در كارگاه
افزودنيهاي كاهنده آب در حالت مايع اندازهگيري و مصرف ميشوند و چنانچه اين افزودنيها به شكل جامد (پودر) تحويل گردند، لازم است ابتدا بر طبق پيشنهاد توليدكننده محلولي با درصد جامد مناسب از آن تهيه و سپس مصرف شوند.
چگالي افزودنيهاي ارسالي مايع و يا آنهايي كه در كارگاه به مايع تبديل شدهاند بايستي براساس معيار و استانداردي كه توليد كننده معرفي ميكند سنجيده و با آن مقايسه گردد. براي اين منظور ميتوان به سهولت و با استفاده از وسايلي چون مايعسنج يا چگاليسنج، درصد جامد و غلظت مناسب آنرا بررسي نمود. اين عمل بايستي در دماي استاندارد انجام و نتايج آن بعنوان بخشي از عمل كنترل كيفيت براي آينده ثبت و نگهداري گردد.
تمامي افزودنيهاي كاهنده آب در محدوده زماني معيني بر مخلوط بتن تاثير ميگذارند و به محض اتمام اين محدوده زماني، بتن به حالت قبل از مصرف افزودني برميگردد، بنابراين زمان افزودن آنها بايستي بگونهاي تنظيم شود كه حداكثر كارآيي حاصل گردد، بنابراين در حملهاي طولاني بتن كه احتمال اتمام خاصيت افزودني وجود دارد، بهتر است كه افزودني در محل بتن ريزي به مخلوط اضافه تا فرصت كافي براي ريختن، لرزاندن، پرداخت، و كارهاي تكميلي فراهم شود.
افزودنيهاي كاهنده آب را نبايد به سيمان خشك اضافه كرد، بهتر است آنها را بعد از افزودن بخشي از آب اختلاط (به همراه آب تنظيم ) به بتن اضافه كرد.
در طرح اختلاطهاي داراي اين افزودنيها، به خصوص در بتنهاي با اسلامپ بيشتر از 70 ميليمتر از لرزاندن (ويبره كردن) بيش از اندازه پرهيز شود زيرا باعث جداشدگي و آب انداختگي ميشود. البته آب انداختگي مختصر در سطح بتن در انجام پرداخت سطحي مفيد است.
2-11 - رهنمودهاي كاربردي
چنانچه اطلاعات كافي و معتبر از كاربرد يك افزودني در دسترس نباشد، بهترين روش براي بررسي تاثير افزودني بر خواص بتن انجام آزمايشهاي كارگاهي است. لازم است اين آزمايشها با توجه به اوضاع جوي پيش بيني شده، روش و امكانات عملي ساخت بتن، و با استفاده از مصالح مصرفي كارگاه انجام پذيرد. پارامترهايي كه انتظار ميرود در اثر به كار بردن كاهنده آب در طرح اختلاط بتن تغييركنند عبارتند از: مقدار هوا، رواني، آب انداختگي، جداشدگي، زمان و روند گيرش، و مقاومتهاي مكانيكي.
قبل از شروع كار اصلي بهتر است تعداد كافي طرح اختلاط در آزمايشگاه كارگاه، تهيه و آزمايش گردد و با ثبت و مقايسه آنها طرحهاي بهينه براي اجرا برگزيده شوند. اگرچه راهنماييهاي بسيار مفيدي در آيين نامههاي معتبر بينالمللي و استانداردهاي ساختماني ايران براي كاربرد افزودنيهاي شيميايي وجود دارد ولي اغلب آنها در شرايط استاندارد و آزمايشگاهي كنترل شده نتيجه گيري شدهاند. بنابراين بهتر است ضمن پيروي از آنها اقدام به انجام آزمايشهاي كارگاهي نزديك به شرايط واقعي كاربردي در كارگاه كرد.
همواره لازم است طرح اختلاط اين گونه بتنها مجدداً بررسي شود چنانچه يك طرح بتن داراي كارآيي و قابليت پرداخت مناسب باشد و بخواهيم به آن افزودني كاهنده آب بيافزاييم، مقادير آب، سيمان و يا مقدار هوا تغيير ميكند و باعث تغيير در حجم كل بتن ميشود. در اينگونه موارد 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 حجم كل بتن ثابت بماند. روش طراحي و تنظيم مخلوطها در ACI 211.1 شرح داده شده است.
با توجه به اينكه اغلب افزودنيهاي كاهنده آب، مواد محلول در آب هستند لازم است در هنگام محاسبه آب اختلاط و نسبت آب به سيمان، مقدار آب موجود در اين افزودنيها محاسبه و معادل آن از آب اختلاط كاسته شود ولي بخش جامد آنها كه نسبت به حجم كل بتن بسيار ناچيز هستند معمولا ناديده گرفته ميشوند.
مخازن نگهداري افزودنيها بايد به آساني قابل شناسايي بوده و محلولها در برابر آلودگي، تبخير، رقيق شدن، دماي بسيار بالا و يخزدگي، محافظت شوند. 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 قبلاً توسط توليدكننده بلامانع اعلام شود، در غير اين صورت بايستي افزودنيها به طور جداگانه پيمانه و به مخلوط اضافه گردند. مثلاً ممكن است يك روانكننده با يك هوازا با هم سازگاري نداشته باشند و هركدام در مخازن جداگانه نگهداري و با فاصله زماني مناسب وارد مخلوط كن بتن شوند.
با توجه به اينكه اين افزودنيها معمولا در مقادير بسيار كم و بر اساس نسبتهاي كوچك سيمان مصرف ميشوند، لازم است لوازم اندازهگيري دقيقي براي پيمانه كردن آنها در كارگاه فراهم شده و در ضمن آموزشهاي لازم در مورد حساسيت و تاثيرات منفي احتمالي ناشي 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 زير بررسي ميشوند. اين شيوهها ممكن است به تنهايي و يا تواماً در تشخيص و انتخاب يك افزودني مورد توجه قرار گيرند.
1) نتايج حاصل از كاربرد موفقيت آميز يك افزودني در كارهاي مشابه قبلي كه تحت شرايط كنترل شده كارگاهي انجام شده باشد. در اين روش بايستي تا حد امكان شرايط كار و مصالح مرجع انتخابي شبيه به شرايط كارگاه باشد.
2 ) انجام آزمايشهاي كارگاهي با مصالح و شرايط موجود در محل كارگاه.
3) كتب و نشريات فني و اطلاعات ارايه شده از سوي توليدكنندهها.
با استفاده از روشهاي فوق محدوده مقادير مصرفي و حد بهينه آن تعيين ميشود و اثرات احتمالي ناشي از مصرف بيش از حد مورد بررسي قرار ميگيرد ولي لازم است اطلاعات كاملي از عملكردهاي قبلي يك افزودني و نتايج آن كه بيانگر محدوده مقادير مصرف باشد در اختيار مصرف كننده قرار گيرد. بديهي است كه نتايج تاثير يك افزودني معين بر روي انواع سيمان، مقدار سيمان، نوع سنگدانهها، شرايط آب و هوا و شرايط ساخت بتن متفاوت است ولي محدوده تعيين شده از سوي توليدكننده ميتواند ملاك سنجش در هر كارگاهي قرارگيرد.
از آنجايي كه اين افزودنيها عموماً مقاومتهاي بتن را افزايش ميدهند و اين فرصت را فراهم ميآورند كه مقدار سيمان كمتري مصرف شود، علاوه بر ايجاد صرفه جويي اقتصادي در طرح ميتوانند حرارت آبگيري را كاهش دهند كه بخصوص در بتن ريزيهاي حجيم بسيار مؤثر است. توجه شود كه استفاده از كاهندههاي آب به خودي خود باعث كاهش حرارت آبگيري نميشود بلكه كاهش مقدار سيمان اين امر را ميسر ميسازد. با استفاده از روانكننده كندگير ميتوان با اصلاح زمان گيرش حرارتزايي بتن را در سنين اوليه كاهش داد.
براي توليد بتنهايي با مقاومت زياد ( بيشتر از PSI 6000 يا MPa 41 ) ميتوان از فوق روانكننده و يا فراروانكننده با خاصيت كندگيري در مقادير زيادتر استفاده نمود كه هم باعث كاهش بيشتر آب ميگردد و هم تاخيري كه درگيرش بتن بوجود ميآيد، موجب آرامش در روند كسب مقاومت اوليه ميشود، بتنهايي كه به آراميكسب مقاومت اوليه ميكنند عموماً داراي مقاومتهاي دراز مدت بيشتري هستند. استفاده از روانكننده كندگير در مقادير زياد ممكن است گيرش بتن را دچار مشكل نمايد بتنهاي حاوي افزودني زودگير كننده، سريعتر به مقاومتهاي اوليه دست پيدا ميكنند ولي مقاومتهاي دراز مدت آنها از رشد كمتري برخوردار است.
در طراحي بتنهاي توانمند استفاده از فوقروانكنندهها و فرا روانكنندهها پيشنهاد ميگردد كه ميتوان آنها را در مقادير زيادتر و بدون تاثيرات جانبي نامطلوب مصرف نمود ولي بدليل افت سريع كارآيي در اين