فوق روان کننده بتن
فوق روان کننده بتن چیست و چه کاربردی دارد؟
فوق روان کننده بتن با کاهش آب بتن باعث صرفه‌جویی در مصرف سیمان و سادگی عمل تراکم و اختلاط بتن می‌گردد. فوق روان کننده ها در مقایسه با روان کننده ها دارای اثر قوی‌تری هستند. این مواد ضمن حفظ انسجام بتن و بدون کاهش مقاومت آن باعث افزایش کارایی آن می‌شوند. علاوه بر این، این مواد قادرند آب موردنیاز بتن را به میزان ۲۵ تا ۳۵ درصد کاهش دهند و مانع آب انداختن آن شوند؛ لذا باعث افزایش بسیار زیاد مقاومت بتن می‌شوند. توسعه‌ی آینده بتن وابسته به افزودنی های بتن آن مخصوصاً فوق روان کننده بتن است. در ساختن بزرگراه‌ها برای کسب مقاومت اولیه بالا از فوق روان کننده بتن استفاده می‌شود.
مواد افزودنی کاهنده آب (فوق روان کننده بتن)
ماده افزودنی کاهنده آب ماده‌ای است که یا بدون تغییر روانی، مقدار آب مخلوط بتن را کاهش می‌دهد یا بدون تغییر مقدار آب روانی بتن را افزایش می‌دهد و یا هم موجب کاهش آب و هم افزایش روانی بتن می‌گردد. افزودنی‌های کاهنده آب ترکیبات مختلفی از مواد ارگانیک را دربرمی گیرند که از متداول‌ترین آنها می‌توان لینگوسولفانات های کلسیم، سدیم و یا آمونیوم را نام برد. مواد ژنریک و اصلی افزودنی های کاهنده آب ضمن عملکرد اصلی، معمولاً اثرات جانبی دیگری نظیر تسریع یا تأخیر در گیرش و ایجاد حباب هوا در بتن دارند که در صورت لزوم برای حذف این اثر ناخواسته آنها را با دیگر محصولات شیمیایی ترکیب و سپس به کار می‌گیرند.
مزایای استفاده از فوق روان کننده بتن
استفاده از مواد افزودنی کاهش‌دهنده آب ممکن است از چند جهت مفید واقع گردد:
در مخلوط‌های بتن با کارایی زیاد باکم کردن آب، باعث چسبندگی بیشتر و کاهش در جداشدگی دانه‌ها و نیز افزایش انسجام و تراکم بتن می‌گردد، ضمن آنکه کارایی را در حد ثابت نگاه می‌دارد. معمولاً جداشدگی دانه‌ها در مخلوط‌هایی ایجاد می‌گردد که دارای مصالح سنگی گرد گوشه بوده و یا از ماسه‌ای استفاده می‌شود که درصد ذرات ریز آن کم باشد.
فوق روان کننده بتن با کاهش مقدار آب در مخلوط بتن، ضمن حفظ کارایی باعث کاهش آب انداختن می‌شود.
فوق روان کننده بتن موجب کاهش مقدار آب می‌گردد، درنتیجه مقاومت بتن افزایش می‌یابد بدون آنکه در کارایی بتن تغییری حاصل شود.
فوق روان کننده بتن باعث کاهش مقدار سیمان می‌شود در حال که همان نسبت آب به سیمان و درنتیجه همان مقاومت حفظ می‌گردد، این عمل با کاهش مقدار آب اما با نگاه‌داشتن کارایی ثابت امکان‌پذیر می‌شود.
افزودنی های روان کننده با ایجاد پراکندگی سیمان در مخلوط بتن، ضمن ایجاد سطوح بیشتر در تماس با آب، باعث هیدراتاسیون بهتر سیمان می‌شود و به ابن دلیل در درازمدت مقاومت این بتن از بتنی که با همین نسبت آب به سیمان و بدون افزودنی ساخته می‌شود، بیشتر خواهد بود. تأثیر کوتاه‌مدت این افزودنی بر روی مقاومت، بیشتر روی سیمان‌هایی است که C3A یا مواد قلیایی آن کم است. اگر روان کننده ها به‌طور صحیح استفاده شوند دوام بتن بیشتر خواهد بود و در درازمدت هیچ اثر مشخص دیگری روی خواص بتن ایجاد نخواهد شد.
در نسبت آب به سیمان ثابت کارایی مخلوط‌ها با مقاومت بالا و با مقدار سیمان زیاد را افزایش می‌دهند، در غیر این صورت این مخلوط‌ها زیاد سفت بوده و امکان جا دادن آنها در قالب با نسبت آب به سیمان لازم وجود نخواهد داشت. لازم به ذکر است که کاهنده آب، افت کارایی بتن تازه را باگذشت زمان اصلاح نمی‌کنند ولی به مقدار کمی آن را تأخیر می‌اندازد.
علی‌القاعده می‌توان نتیجه گرفت که افزودنی‌های کاهنده آب قابلیت نفوذناپذیری بتن را در برابر آب و محلول‌های شیمیایی به مقدار زیادی افزایش می‌دهند و این عملکرد موجب می‌شود که دوام بتن در مقابل یخ زدن، نفوذ آب، اکسیژن و دی‌اکسید کربن و دیگر عوامل زیان‌بخش شرایط جوی-اقلیمی افزایش یابد.
نحوه تأثیر مواد افزودنی روان کننده بتن
اجزا اصلی و فعال افزودنی‌های روان کننده بتن، عواملی با سطح‌فعال هستند که نیروهای فیزیکی و شیمیایی را در مخلوط بتن تغییر می‌دهد. یون‌های فعال سطحی توسط ذرات سیمان جذب می‌شوند که این باعث پیدایش بار منفی در ذرات سیمان و ایجاد نیروی دافعه بین آنها می‌شود. درنتیجه پراکندگی سیمان در مخلوط تثبیت می‌شود. حباب‌های هوا هم حرکت داده می‌شوند و نمی‌توانند به دانه‌های سیمان متصل شوند.
بار منفی همچنین باعث ایجاد یک پوشش از مولکول‌های آب در اطراف هر ذره‌ای شده و آنها را از هم جدا می‌کند. ازاین‌رو سهولت بیشتری برای حرکت ذرات وجود دارد و آب آزادشده در اثر جلوگیری از توده‌ای شدن سیمان باعث روانی مخلوط شده و کارایی آن را افزایش می‌دهد.
اثرات جانبی مواد روان کننده بتن
به دلیل پراکنده شدن ذرات سیمان و دسترسی کاملتر مولکول های آب به آنها هیدراسیون با کیفیت بهتر صورت گرفته و باعث افزایش مقاومت بتن در دراز مدت می گردد. همچنین به دلیل افزایش روانی بتن ممکن است پدیده جدایی دانه ها و آب انداختن بتن پیش آید.
میزان مصرف مواد روان کننده بتن
مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده بتن را به میزان کم، در هنگام ساختن به آب بتن می زنند. مقدار مورد نیاز مواد افزودنی کاهش دهنده آب کم بوده بین ۰٫۱ تا ۰٫۲۵ لیتر برای هر ۵۰ کیلو سیمان و برای افزودن آنها به مخلوط بتن از مخزن پخش کن استفاده گردد. مقدار حقیقی این مواد به نسبت های مخلوط و دانه بندی مصالح سنگی بستگی دارد و برای بدست آوردن مقدار بهینه ساخت مخلوط های آزمایشی ضروری است. استفاده از این مواد به مقدار بیش از حد لزوم باعث تاخیر در گیرش بتن می شود و در مواردی نیز مشاهده می شود که گیرش بتن تا ۳ روز به تاخیر افتاده است. در موارد مذکور مقدار مصرف اشتباها بیش از ده برابر مقدار معمولی بوده است. مصرف بیش از حد این مواد لزوما کارایی را افزایش نمی دهد و بنابراین ممکن است بتن تازه مورد توجه قرار نگیرد.