روان کننده بتن

روان کننده بتن (PLASTICIZER) چیست؟

بتن مخلوطی شامل آب، سیمان و سنگدانه است و به طور معمول، 20 درصد آب، 50 درصد سیمان و 30 درصد از حجم آن را سنگدانه تشکیل می‌دهد. نقش آب در این مخلوط، ترکیب با سیمان، شرکت در واکنش شیمیایی با سیمان و روان کردن بتن است.

برای ایجاد بتنی با خاصیت خمیری بالا، آب بیشتری نیاز است، ولی در مصرف آب و نسبت آب مصرفی به سیمان در بتن استانداردهایی وجود دارد.

در گذشته هنگامی که هوا گرم بود و بتن کارپذیری خود را از دست می‌داد، تنها راه ممکن برای برطرف کردن مشکل و ایجاد بتن روان، افزودن آب بود. با اینکه بکارگیری درصد آب بیشتر در مخلوط بتن مضر بود، ولی چاره‌ای جز این روش وجود نداشت و گروه بتن‌ریز مجبور به افزودن آب به مخلوط بتنی بودند.

هیچ توجیهی برای افزودن آب وجود نداشت، زیرا بلافاصله پس از افزودن آب، دانه‌های بتن از خمیر سیمان جدا می‌شدند. همین موضوع باعث افت کیفی بتن می‌شد. این موضوع به ویژه در بتن آماده و در میکسر بتن مشاهده می‌شد.

دانشمندان در حدود سال 1930 میلادی، طی بررسی و آزمایش‌های فراوان، همزمان با کاهش آب بتن به فرمول شیمیایی مناسبی دست یافتند که با افزودن ماده حاصل شده از آن به بتن، بتنی روان‌تر به دست آید. ابتدا این مواد، کاهنده آب بتن نامگذاری شدند.

برخی دیگر روان‌ساز بتن را هم به این مواد نسبت دادند. با ساخت و کشف این ماده، مشکل بزرگی از صنعت بتن رفع شد.

در پی تولید انبوه روان کننده بتن، بتن‌ریزی در هوای گرم، ‌بتن‌ریزی در مکان‌های دشوار و بتن‌ریزی حجیم رواج بیشتری پیدا کرد. همین گستردگی و راحتی مصرف بتن، باعث پیشرفت صنعت بتن شد تا جایی که امروزه بتن جزو پرمصرف‌ترین مواد دنیاست.

نیمی از بتن را سیمان تشکیل می‌دهد. تولید سیمان یک فرآیند مخرب زیست محیطی است و هر چه در مصرف این ماده صرفه‌جویی شود، محیط زیست سالم‌تری وجود خواهد داشت.

قوام بتن باید به حدی باشد تا در زمان کم، بتن را متراکم کرد. شکل‌پذیری بتن، عاملی بسیار مهم در هنگام کار با آن است. هنگامی که بتن کارایی لازم را دارد، پیشروی کار مناسب بوده و مشکلات جانبی بتن‌ریزی پدیدار نمی‌شود.

انواع روان کننده بتن

انجمن مواد و آزمایشات امریکا (ASTM) سه گروه از انواع افزودنی بتن را برای روان کننده بتن در نظر گرفته است که این موضوع در ایران هم تأیید شده است:

1. روان کننده بتن کند (دیر) گیر D
2. روان کننده بتن معمولی A
3. روان کننده بتن تند (زود) گیر E

روان کننده کندگیر حین کاهش میزان آب لازم، کارایی بتن را افزایش داده و زمان گیرش اولیه سیمان را به تأخیر می‌اندازد. میزان آب در بتن تقریباً 40 درصد میزان سیمان و یا 20 درصد حجم کل بتن است. هر چه این مقدار آب کمتر باشد، مشکلات ثانویه اجرای بتن کمتر می‌شود.

تبخیر این آب و سفت شدن بتن، یکی از این موارد است. همین تأخیر اولیه در گیرش سیمان سبب استفاده این نوع روان کننده در هوای گرم تابستان شده است. در اثر استفاده از این روان کننده، بتن انقباض پیدا نمی‌کند. در هنگام پمپاژ نیازی به افزودن آب در مخلوط بتنی نیست. نکته دیگر اینکه این روان کننده برای بتن‌ریزی ستون و دیوار برشی مناسب است.

روان کننده تندگیر مدت زمان گیرش بتن را کاهش می‌دهد. پس مورد استفاده این نوع برعکس دسته قبل در هوای سرد زمستانی است. از این نوع روان کننده برای پرداخت بهتر بتن استفاده می‌شود. در عین حال که به علت سردی هوا کاهش سرعت هیدراتاسیون رخ می‌دهد، این مسأله نیز توسط همین روان کننده برطرف می‌شود. در آخر، روان کننده معمولی است که در هوای معتدل برای افزایش کارایی بتن به کار می‌رود.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید انواع روان کننده بتن

در همین دسته‌بندی، افزودنی‌ها بر اساس پایه شیمیایی خود نیز دسته‌بندی می‌شوند:

1. روان کننده پایه نفتالینی که عموماً فوق روان کننده‌ها را شامل می‌شود.
2. روان کننده پایه لیگنوسولفوناتی

گروه اول این مواد در هوای گرم استفاده می‌شوند. بتن در هوای گرم به دلیل تبخیر آب زودتر می‌گیرد. دسته A کاهش دهنده آب بتن هستند.

اگر در زمان گیرش تأخیر ایجاد شود، این مواد در گروه D قرار می‌گیرند. اگر کاهنده آب همراه با تسریع در زمان گیرش رخ دهد، این مواد در گروه E جای می‌گیرند.

توجه داشته باشید استفاده از روان کننده‌های ملات یا همان خمیر سیمان در بتن مجاز نمی‌باشد، مگر اینکه توسط تولید کننده یا ناظر محدودیت این مورد برداشته شود.

مزایای روان کننده بتن

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای روان کننده بتن، کاهش آب مورد نیاز برای روانی و کارایی بتن است. سازگاری این مواد با انواع بتن و بعضی افزودنی‌های دیگر نظیر حباب‌سازها، مصرف این مواد را برای شرکت‌های تولید بتن آسان کرده است.

بعضی از خواص روان کننده بتن به شرح زیر می‌باشد:

1. کاهش میزان آب به سیمان
2. افزایش مقاومت بتن
3. حفظ کارایی بتن در هوای گرم
4. کاهش میزان سیمان مصرفی
5. روان کردن بتن
6. قابلیت بتن‌ریزی طولانی مدت در هوای گرم (بالای 40 درجه سانتی گراد)
7. حفظ اسلامپ و کارایی بتن در مدت طولانی‌تر

دانشمندان زیادی به بررسی موارد اشاره شده پرداخته‌اند. چنان که تحقیق آقای ILKER، مهر تأییدی بر مزایای ذکر شده می‌باشد.

کاربرد روان کننده بتن

این ماده به دلیل خاصیت قطبی که دارد، هنگام چسبیدن به ذرات سیمان، یک ذره دو قطبی ایجاد می‌کند. در نتیجه، آب به راحتی از میان سیمان عبور می‌نماید و نیاز آبی مخلوط بتنی با روان کننده بتن کاهش می‌یابد.

زمانی که فضای بین ذرات باز شود، آب با سطح بیشتری از سیمان در ارتباط بوده و در نتیجه، فرآیند هیدراتاسیون بهبود می‌یابد.

اگر نیاز به بتن کم آب باشد، استفاده از روان کننده بتن امری ضروری است. یکی از زمان‌هایی که لازم است روان کننده به بتن اضافه شود، هوای گرم است. در دمای هوای بیش از 40 درجه سانتیگراد، آب بتن با سرعت بیشتری تبخیر می‌شود و بتن سفت‌تر از حالت معمول خود می‌گردد.

در صورت استفاده از روان کننده بتن، کارایی و روانی بتن افزایش می‌یابد و پمپاژ و کارایی آن بیشتر می‌شود. کاربرد دیگر این محصول، استفاده از آن برای بتن با مقاومت نهایی بالا و بتن نفوذناپذیر در برابر آب است.

بیشتر بخوانید: کاربرد روان کننده بتن در ژل میکروسیلیس

استفاده از روان کننده، زمان گیرش را حدوداً 90 دقیقه نسبت به بتن بدون روان کننده به تأخیر می‌اندازد. همین موضوع در بتن‌ریزی طولانی یا دیر رسیدن بتن مورد نیاز به محل پروژه از درز سرد بتن جلوگیری می‌کند.

خواص و اثرات روان کننده بتن

خاصیت اصلی روان کننده، پراکنده کردن ذرات سیمان است. این پراکندگی از طریق باردار کردن ذرات انجام می‌شود. در پی این اثر، سرعت گیرش سیمان کمتر می‌شود. پس شاهد کاهش مقاومت 24 ساعته و 48 ساعته خواهیم بود. در این مدت، لازم است بیشتر عمل آوری بتن مورد توجه قرار گیرد.

به طور کلی لازم است میزان تأثیر روان کننده بتن بر بتن طی طولانی مدت در نظر گرفته‌ شود. نیاز استفاده این مواد، نتایج نهایی تأثیر روان کننده بر بتن است، نه مشاهدات یک یا دو روزه عملکرد بتن.

این مواد باید بتواند به سرعت مخلوط یکنواختی با بتن تولید کند تا در صورت نیاز بتوانند عملکرد مناسبی از خود نشان دهند. بهترین زمان اضافه شدن افزودنی بتن در انتهای طرح اختلاط و قبل از ریختن بتن است. البته اگر از اختلاط کامل این مواد با بتن اطمینان حاصل شود، حداقل زمان اختلاط 5 دقیقه‌ای بعد از افزودن روان کننده پیشنهاد شده است.

از جمله خواص روان کننده‌ها:

1. امکان تراکم بالا و کاهش نفوذپذیری بتن
2. جلوگیری از درز سرد بتن در فاصله افتادن زمان بتن‌ریزی
3. کاهش مصرف سیمان و به دنبال آن، کاهش حرارت هیدراتاسیون
4. کاهش جداشدگی دانه بتن
5. افزایش چسبندگی بتن به میلگرد

استفاده از این مواد، منجر به کاهش مصرف سیمان می‌شود. تولید سیمان و پخت کلینکر سیمان فرآیندی گرمازا است و در زمینه زیست محیطی، عاملی مخرب در گرم شدن کره زمین محسوب می‌شود. پس با استفاده از روان کننده بتن، می‌توان به طور مستقیم به محیط زیست کمک نمود.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی روان کننده بتن

بتن در معنای عام، مخلوطی با عملکرد سیمانی شدن است. این سیمان، عمده نتایج و هزینه را بر تمامی آزمایش‌های بتن می‌گذارد. برای بهبود بتن، افزودنی اضافه می‌شود. دانستن خواص فیزیکی و شیمیایی بتن و افزودنی‌های آن برای رسیدن به طرح اختلاط بهینه الزامی است.

این مواد حاوی یون کلراید نیستند، پس مشکلی برای استفاده در هنگام وجود میلگرد وجود ندارد. عموماً به صورت مایع قهوه‌ای رنگ وجود دارند، ولی بعضی شرکت‌ها پودر آن‌ را هم تولید می‌کنند. از لحاظ قلیایی خنثی هستند (PH=6_8) و در صورت نفوذ به اطراف، مشکل زیست محیطی ایجاد نمی‌کنند.

وزن مخصوص یا همان چگالی روان کننده بتن، نزدیک به آب و حدوداً 1100 کیلوگرم بر متر مکعب است. قابلیت حل شدن در آب و محلول‌های آبی را دارد.

روش مصرف روان کننده بتن

موضوع مهم در مصرف روان کننده بتن، سازگاری این ماده با دیگر افزودنی‌ها است. این اطلاعات توسط شرکت تولید کننده ارائه می‌شود.

اگر روان کننده از نوع دیرگیر کننده باشد، قابلیت افزودن به مواد خشک را دارد. از آنجا که مایع این افزودنی در آب حل می‌شود، بهتر است یک حجم از افزودنی را در دو حجم از آب ریخته و مخلوط کنیم و سپس به خمیر بتنی اضافه نماییم.

همین مسأله باعث کاهش زمان اختلاط بتن بعد از افزودن روان کننده خواهد شد. وقتی هوا بسیار گرم باشد، سرعت کار بتن‌ریزی اهمیت دوچندانی پیدا می‌کند. چون تبخیر شدن آب با سرعت بالاتر رخ می‌دهد. از دست رفتن آب بتن به دلیل گذر زمان، پرداخت آن‌ را دچار مشکل می‌کند.

در حالت کلی، نسبت آب به سیمان در بتن 40% در نظر گرفته می‌شود. این میزان آب با مقاومت نهایی بتن رابطه عکس دارد. کم کردن آب مورد نیاز بتن، از اهداف اصلی استفاده از روان کننده بتن است، چون مقاومت نهایی و دیگر پارامترهای بتن بهبود می‌یابد.

استفاده صحیح و به کار بردن نیروی متخصص در امر استفاده از افزودنی بتن، ضمن مشاوره پیوسته با کارشناسان در این زمینه بسیار مفید است.

بیشتر بخوانید: راهنمای مصرف روان کننده بتن

میزان مصرف روان کننده بتن

میزان مصرف روان کننده بتن باید دقیق باشد؛ به عنوان مثال اگر به بتن موجود در یک تراک میکسر، به جای 10 کیلو روان کننده، 20 کیلو اضافه شود، کل بتن غیرقابل استفاده خواهد بود. استفاده بیش از حد از روان کننده، زمان گیرش را تغییر می‌دهد و در ادامه بتن دچار آب انداختگی شده، هوای بتن افزایش می‌یابد و دیگر مشکلات را در پی خواهد داشت. پس بهترین روش استفاده از روان کننده بتن، افزودن مرحله‌ای و کنترل شده است.

به طور کلی میزان مصرف روان کننده بتن باید از 0.5 تا 1.5 درصد وزن سیمان باشد. در تحقیقی Mehran Khan و Majid Ali به بررسی میزان مصرف روان کننده‌های بتن پرداختند. آنها نیز تأییدی بر میزان معرفی شرکت‌های تولید کننده افزودنی‌ها و استاندارهای موجود گذاشتند و میزان 1% مصرف روان کننده را برای طرح اختلاط خود مناسب معرفی کردند که معمول‌ترین و رایج‌ترین اندازه مصرف روان کننده در بتن است.

خرید روان کننده بتن

اخیراً خرید اینترنتی مواد شیمیایی ساختمان رشد بسیاری داشته است. خریدهای اینترنتی به قدری مزایا و محبوبیت دارند که رقیب بسیار سرسختی برای فروش سنتی شده‌اند. بسیاری از محصولات خاص و کمیاب که در بازار وجود ندارند، به راحتی در سایت‌های فروش کالا در دسترس قرار گرفته‌اند.

خرید این مواد امری تخصصی است. فردی که مسئولیت تهیه این مواد را بر عهده دارد، باید شناخت کاملی از این مواد و بازار آن پیدا کند. مطالعه بروشورها و مقالات شرکت‌های تهیه و توزیع روان کننده بتن، یکی از راه‌های آشنایی کامل با این مواد است.

همانند دیگر مواد افزودنی بتن، این دست مواد قابل دسترس در شرکت‌های تولید و فروش مواد شیمیایی ساختمانی هستند. امروزه به دلیل افزایش دغدغه افراد و کمبود زمان و راحت شدن فرآیند تهیه، خرید اینترنتی روان کننده بتن رواج زیادی داشته است. این مواد توسط متخصصان داخلی تهیه و تولید شده است و به سراسر ایران ارسال می‌شود.

قیمت روان کننده بتن

روان کننده بتن جزو ارزان‌ترین افزودنی‌های بتن است. البته این مسأله نباید مصرف‌کنندگان را به اشتباه بیندازد و آنها را به مصرف اشتباه این افزودنی سوق دهد. پس پیش از استفاده و مصرف این ماده، اطلاعات لازم را کسب کرده و با متخصصان این امر مشاوره کنید. توجه داشته باشید میزان غلظت روان کننده بتن امری بسیار ضروری است و حجمی که از آن برای نمونه کار استفاده می‌شود، تعیین‌کننده هزینه نهایی و تصمیم‌گیری برای خرید است.

استانداردهای روان کننده بتن

استفاده از تمامی افزودنی‌های بتن باید توسط ناظر پروژه تأیید شود. این قابلیت روان کننده باید توسط شرکت تولید کننده آزمایش شده و نتایج آن به اطلاع مصرف‌کنندگان برسد.

این مواد کاملاً مطابق با استانداردهای روز دنیا است، از جمله:

1. ASTM C494
2. ISIRI 2930
3. ACI 212.3r

بخش دوم این مجموعه ISIRI همان استاندارد ملی ایران در مورد افزودنی‌های بتن، ملات و دوغاب است. بخش اول، الزامات مشترک و قسمت آخر در نمونه‌برداری، کنترل و ارزیابی تطبیق برای کنترل افزودنی بتن به کار برده می‌شود.

از جمله استانداردهای دیگری که در این زمینه کاربرد دارد، استاندارد ملی ایران 3203 و 3206 و 8117 است که بیشتر به بررسی خواص بتن و آزمایش‌های بتن پرداخته‌اند.

حضور متخصصان بتن در محل تولید افزودنی‌های بتن و انجام آزمایش‌های متعدد و بررسی نتایج این آزمایش‌ها، اطمینان خاطر لازم را برای مصرف‌کنندگان این مواد فراهم کرده است. با بررسی این منابع، سه فاکتور اصلی باید کنترل شود:

1. کاهش آب
2. مقاومت فشاری 7 روزه و 29 روزه
3. مقدار هوای بتن تازه (حداکثر دو درصد حجمی)

لازم است این موارد با بتن نمونه ساخته شده تحت استاندارد 8117 مطابقت داده شود. نمونه‌برداری و شرایط استاندارد در استاندارد 6-2930 توضیح داده شده است.

مواد تولیدی شرکت نیز توسط آزمون‌های منظم بررسی می‌گردند. این آزمون‌ها شامل بررسی PH و یکنواختی محلول و میزان کلر هم هستند.

انبارداری روان کننده بتن

لازم است این مواد همانند دیگر مواد شیمیایی در مکان سرپوشیده قرار گیرد تا از نور مستقیم آفتاب در امان باشد. برای تأمین روشنایی از لامپ و سیستم برق مناسب استفاده شود. در صورت مراقبت لازم از روان کننده، می‌توان یکسال در انبار بدون مشکل و کاهش کیفیت استفاده کرد. این ماده آتش‌زا نیست، اما برای حفظ کیفیت، باید از یخ زدگی آن جلوگیری شود.

انبارداری این مواد به دو دسته بزرگ و کوچک تقسیم می‌شود. در انبارهای بزرگ که بالای 100 متر مربع فضا دارند، باید حدود 15 الی 20 درصد ظرفیت انبار را جهت جابجایی آسان محموله خالی در نظر گرفت.

بهتر است محل انبارهای بزرگ نزدیک اماکن مسکونی نباشد. وجود شیب و رمپ برای جلوگیری از خروج مواد شیمیایی الزامی است. ایجاد سیستم هواکشی مناسب، تعبیه راهرو و بلوک‌بندی و نگهداری هر گروه از مواد در جای خود، امری ضروری است.

انبار کردن و ایجاد مخزن برای نگهداری بیش از حد این مواد در انبارهای کوچک ممنوع است. با اینکه خود این مواد آتش‌زا نیستند، ولی بسته‌بندی آنها در معرض خطر است و به همین دلیل در دیوار و سقف و سرپناه انبار نباید مواد قابل اشتعال، مثل: چوب و پلاستیک به کار رفته باشد.

لازم است هنگام حضور افراد در انبار از استعمال دخانیات و خوردن و آشامیدن پرهیز شود. استفاده از ماسک و دستکش و چکمه در انبار حائز اهمیت است. برگه ثبت ورود و خروج کالا نیز در انبارداری مواد شیمیایی اهمیت زیادی دارد و محصولات اولیه باید به صورتی چیده شوند که قابلیت خروج زودتر از دیگر مواد را داشته باشند.

عملکرد روان کننده بتن

هر افزودنی بتن شامل عملکرد اصلی و فرعی است. عملکرد اصلی همان هدف اصلی ماده است. عملکرد اصلی روان کننده بتن، افزایش کارایی و کاهش اسلامپ برای سهولت در امر بتن‌ریزی و پرداخت است. منتها در کنار این موضوع، شاهد عملکردهای فرعی نیز خواهید بود. افزایش مقاومت نهایی بتن و تراکم و زمان گیرش سیمان از عملکردهای فرعی روان کننده بتن محسوب می‌شود.

افزودن روان کننده بتن، در واکنش سیمان با آب و گیرش آن تغییراتی به وجود می‌آورد، ولی در خواص نهایی مورد نظر و کیفیت بتن تغییرات مضری ایجاد نمی‌کند. این مواد فاصله لازم را بین فاز مایع و جامد برقرار می‌کند.

در هنگام نیاز به افزودن این ماده، باید شناخت کافی از بتن مصرفی داشته باشید. این مواد با سیمان‌های پرتلند، سیمان پرآلومین و سیمان پوزولانی سازگاری دارد، ولی بیشترین اثر را روی سیمان پوزولانی دارد.

بنابر تحقیقات Aliabdo و همکارانش، آب اضافی بتن کارایی را 200 درصد افزایش می‌دهد، ولی سایر خصوصیات بتن، مثل: مقاومت و مدول الاستیسیته و جذب آب و تخلخل را 27 درصد کاهش می‌دهد.

اگر از مواد روان کننده بتن استفاده شود با همان نسبت افزایش کارایی میزان کمتری در کاهش خواص مفید بتن مثل مقاومت را شاهد خواهید بود. در این تحقیق بیان شده اگر میزان کنترل شده از روان کننده به بتن اضافه شود، بعضی خواص بتن بهبود پیدا می‌کند.

بیشتر بخوانید: تفاوت روان کننده بتن با فوق روان کننده بتن و ابر روان کننده بتن چیست؟!

ملاحظات ایمنی روان کننده بتن

ملاحظات ایمنی روان کننده بتن از چند جهت قابل بررسی است:

1. ترکیبات (مواد تشکیل دهنده): بر اساس استاندارد 2012 OSHA Hazard Communication Standard، این مواد در محدوده مواد خطرساز و مضر برای سلامتی و محیط زیست طبقه‌بندی نمی‌شود.
2. اقدامات کمک‌های اولیه:
   1. لباس‌های آلوده را دربیاورید.
   2. اگر اسنتشاق کردید، مصدوم را آرام کنید و هوای تازه به او برسانید (بهتر است او را به بیرون از فضای کار منتقل کنید).
   3. در صورت ورود به چشم، چشم‌های آسیب دیده را به مدت حداقل 15 دقیقه زیر آب با پلک‌های باز بشویید.
   4. در صورت بلعیدن، دهان را کاملاً بشویید و سپس مقدار زیادی آب بنوشید.
3. اقدامات اطفاء حریق: روان کننده‌های بتن جزو مواد آتش‌زا نیستند.
4. شرایط نگهداری: در بسته‌بندی اولیه و در مکان خنک، خشک با تهویه مناسب و دور از منابع احتراق، گرما یا شعله نگهداری شود و در معرض نور مستقیم خورشید نباشد.
5. تجهیزات حفاظت شخصی در هنگام کار با روان کننده‌ها:
   1. در صورت ناکافی بودن تهویه از ماسک فیلتر‌دار استفاده کنید.
   2. از دستکش‌های محافظ مقاوم در برابر مواد شیمیایی استفاده نمایید.
   3. عینک‌های ایمنی با حفاظ جانبی استفاده کنید.
   4. از لباس کار مناسب جلو بسته استفاده نمایید.
   5. از استنشاق گازها، بخارات و آئروسل‌ها خودداری کنید. از تماس مواد روان کننده با پوست، چشم‌ها و لباس اجتناب نمایید. از نوشیدن یا سیگار کشیدن در این محیط خودداری کنید. دست‌ها و صورت خود را در پایان شیفت کاملاً تمیز کنید.

بسته‌بندی و نگهداری روان کننده بتن

این مواد باید در بسته‌بندی پلاستیکی نگهداری شوند و نمونه‌های آن در محصولات رامکا در گالن‌های 20 و مخازن 1100 کیلوگرمی موجود هستند.

در مشخصات بسته‌بندی، لازم است موارد ذیل درج شده باشد:

• نام شیمیایی و تجاری محصول
• میزان حجم واحد و تاریخ تولید و انقضاء

و در آخر، مقاومت بسته‌بندی این مواد باید به گونه‌ای باشد که بتواند از آن محافظت کند.

منبع +++++