ابر روان کننده بتن چیست؟

ابر روان کننده بتن، افزودنی مایع بر پایه پلی کربوکسیلات اتر است که به عنوان کاهنده بسیار قوی آب در طرح اختلاط بتن عمل می‌کند. مصرف این محصول در ساخت بتن‌هایی با نسبت آب به سیمان پایین تأکید شده است، زیرا استفاده از ابر روان کننده‌های پایه کربوکسیلاتی باعث کاهش قابل ملاحظه‌ی نسبت آب به سیمان، افزایش مقاومت فشاری و خمشی، کاهش نفوذپذیری بتن، افزایش اسلامپ، افزایش دوام و پایایی بتن سخت شده و… می‌شود. در این مقاله از بلاگ رامکا درصدد هستیم ضمن معرفی ابر روان کننده بتن، به بررسی تاریخچه، مزایا و استانداردهای این محصول بپردازیم و به عبارت دیگر به این سؤال پاسخ گوییم که ابر روان کننده بتن چیست و چه کارکردهایی دارد. پس تا انتها با ما همراه باشید.

تاریخچه و معرفی ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده‌ها آخرین نسل روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات اتر هستند که در تولید بتن‌های خاص، از جمله بتن خود متراکم مورد استفاده قرار می‌گیرند. اضافه کردن مقدار کمی از این گروه روان‌ کننده‌ به مخلوط بتن، می‌تواند نسبت آب به سیمان را تا حد زیادی کاهش دهد و همین امر باعث شده قیمت ابر روان کننده‌ها نسبت به سایر انواع روان کننده بتن بیشتر باشد.

کاربرد اصلی این محصول در ساخت بتن‌هایی با نسبت آب به سیمان کمتر از ۰٫۴ است و همین امر باعث می‌شود مقاومت بتن پس از اضافه کردن ابر روان کننده‌های پایه‌ی پلی کربوکسیلات اتر افزایش یابد.

ترکیب شیمیایی ابر روان کننده بتن چیست؟

ابر روان کننده بتن، مایعی شفاف و غلیظ است که نور را از خود عبور می‌دهد. همان‌طور که گفته شد، پایه‌ی شیمیایی این محصول، پلی کربوکسیلات اتر یا پلیمرهای شانه‌ای (Comb polymer) است. شاکله‌ی پلیمری تشکیل‌دهنده این ترکیب، بر پایه‌ی پلیمریزاسیون آکریلیک اسید بوده که می‌تواند با گروه‌های مونومری دیگر جایگزین شود و در نتیجه، باعث اصلاح تعداد گروه‌های کربوکسیلاتی روی شاکله‌ی پلیمری شود.

پلی کربوکسیلات اتر را می‌توان پلیمری از نمک‌های اسیدهای کربوکسیلیک دانست. حضور گروه کربوکسیل (RCOOH) در این زنجیره، باعث ایجاد خاصیت قطبی شده و این امرباعث می‌شود تا پلی کربوکسیلات اتر به راحتی با آب و محلول‌های آبی، اکسیژن تبادل کند. طول بسیار بلند مولکول پلی کربوکسیلات اتر نیز به این ماده قابلیت می‌دهد تا بیشتر با آب در ارتباط باشد و در نتیجه، روانی بتن را تقویت ‌کند.

نکته حائز اهمیت اینکه، پلی کربوکسیلات‌ها به همراه ترکیبات مختلف، چون اتر و کلر برای روان کردن بتن در صنعت ساختمان‌سازی استفاده می‌شوند، اما در ساخت ابر روان کننده بتن از هیچ یون کلری استفاده نمی‌شود. دلیل این امر نیز آسیبی است که یون کلر به میلگرد و فلز وارد می‌کند.

بیشتر بخوانید: راهنمای استفاده از ابر روان کننده بتن

چرا باید از ابر روان کننده بتن استفاده کنیم؟

اصلی‌ترین کاربرد ابر روان کننده بتن بر پایه‌ی پلی کربوکسیلات اتر، تولید بتن پرمقاومت یا بتن‌های خود متراکم است، زیرا روان کننده‌های معمولی – که بر پایه‌ی نفتالین یا لیگنو هستند – فاقد خاصیت ممانعت فضایی برای روانی بتن هستند، در حالی که ابر روان کننده‌های بتن به دلیل ساختار پلی کربوکسیلات اتر در ترکیب خود، علاوه بر خاصیت باردار کنندگی الکترواستاتیکی دارای این خاصیت می‌باشند.

انواع ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده‌های بتن کربوکسیلاتی بر اساس نوع کاربرد در انواع مختلفی قرار می‌گیرند که در ادامه به بررسی هر یک از آنها می‌پردازیم.

الف) کاهنده‌ی آب (Water reducer)

این دسته از انواع ابر روان کننده‌ بتن در ساخت بتن‌هایی با نسبت آب به سیمان بسیار پایین – مانند بتن‌های پیش‌ساخته – استفاده می‌شود. اساس ابر روان کننده کاهنده آب، کاهش حداکثری آب بتن و همچنین، مدت زمان حفظ روانی بتن است. روانی بتن ایجاد شده با این نوع ابر روان کننده بتن، بیش از ۳۰ دقیقه نیست و همین امر باعث شده تا این ابر روان کننده، در پروژه‌هایی که مکان بتن‌ریزی و بچینگ نزدیک به هم است، مورد استفاده قرار گیرد تا نیاز به حمل بتن با تراک میکسر وجود نداشته باشد.

ب) حفظ کننده اسلامپ (Slump retention)

بیشتر تمرکز ابر روان کننده‌های Slump retention، بر حفظ روانی بتن برای مدت زمان طولانی‌ است و میزان کاهندگی آب در اولویت بعدی قرار دارد. این دسته از ابر روان کننده‌ها می‌توانند اسلامپ بتن را یک ساعته حفظ کنند. از ‌این ‌رو ابر روان کننده حافظ اسلامپ، معمولاً در فصل گرما و پروژه‌هایی که محل بتن‌ریزی با بچینگ فاصله بسیار زیادی دارد و لازم است بتن مدت زیادی در تراک میکسر بماند، استفاده می‌شود.

ج) کاهنده‌ی آب و حفظ کننده اسلامپ

نوع سوم ابر روان کننده بتن، ترکیبی از دو قابلیت SR و WR است. البته این ابر روان کننده‌ها، یکی از ابر روان کننده‌های SR یا WR هستند که در آن عنصر کاهندگی آب یا حفظ روانی بیشتر تقویت شده است؛ درست مانند ابر روان کننده بتن زنون شرکت رامکا که ابر روان کننده کاهنده آب است، اما با تقویت حفظ اسلامپ در این گروه از ابر روان کننده‌ها قرار می‌گیرد.

خواص و تأثیر ابر روان کننده

ابر روان کننده‌های بتن به دلیل ویژگی‌های ترکیب شیمایی (پایه پلی کربوکسیلات) خود، خواص و ویژگی‌های منحصر به فردی، چون کاهش آب حداکثری نسبت به سایر روان کننده‌ها، اسلامپ‌پذیری بسیار بالاتر نسبت به حجم استفاده، افزایش مقاومت و… دارند. خواص و تأثیر این محصول را می‌توان در دو دسته کلی تأثیر روی بتن تازه و بتن سخت شده مشاهده کرد که در ادامه مقاله «ابر روان کننده بتن چیست؟» به بررسی دقیق‌تر آن می‌پردازیم.

الف) تأثیر ابر روان کننده روی بتن تازه

• کاهش آب: طبق استاندارد ASTM C494، ابر روان کننده‌های بتن باید بتوانند مقدار آب بتن تازه را نسبت به نمونه شاهد تا ۴۰% کاهش دهند. بنابراین می‌توان گفت در صورت مصرف ۳% تا ۵% وزن سیمان از روان کننده‌های پایه پلی کربوکسیلات، می‌توان شاهد کاهش آب در حدود ۱۲% تا ۳۵% بود. این میزان کاهش آب در میان انواع روان کننده بتن، بالاترین حد است.
• افزایش اسلامپ بتن: یکی از تأثیرات ویژه روان کننده‌های پایه پلی کربوکسیلات نسبت به سایر روان کننده‌ها، افزایش حداکثری اسلامپ و روانی بتن است، بدون آنکه باعث جدایش یا آب‌انداختگی در بتن تازه شود. این امر پمپ‌پذیری بتن را افزایش داده و سرعت عملکرد آرماتوربند را در مناطقی که تراکم آرماتور بالاست یا عمق بتن‌ریزی زیاد است، افزایش می‌دهد.

ب) تأثیر ابر روان کننده روی بتن سخت

• افزایش مقاومت بتن: استفاده از ابر روان کننده به دلیل کاهش حداکثری نسبت آب به سیمان، باعث افزایش ۳۰ تا ۴۰% انواع مقاومت – چون مقاومت در سنین اولیه بتن، خمشی، سایشی، فشاری و… – بتن سخت شده می‌شود.
• افزایش دوام بتن: بکارگیری ابر روان کننده، دوام بتن را در برابر چرخه‌ی ذوب و یخ افزایش می‌دهد.
• کاهش حرارت‌زایی سیمان: این امر به دلیل کاهش مصرف سیمان در بتن حاصل می‌شود.
• و…

معایب استفاده از ابر روان کننده بتن

این محصول یکی از پرکاربردترین و محبوب‌ترین افزودنی‌های بتن است که به جرأت می‌توان گفت هیچ نقصی ندارد و تنها استفاده نادرست کاربر در مقدار مصرف دقیق آن، می‌تواند باعث بروز معایبی در بتن شود. بنابراین پیشنهاد متخصصین رامکا این است که ضمن بکارگیری محصولی برند و پرسابقه، دستورالعمل روی بسته‌بندی محصول را به دقت اجرا کنید و در صورت نیاز، حتماً با کارشناسان این حوزه مشورت نمایید تا بتنی بدون نقص داشته باشید.

در نظر داشته باشید استفاده بیش از حد این محصول، باعث بروز حباب هوای زیاد در بتن، آب انداختگی، ترک‌های خمشی، جداشدگی، کرموشدگی، تأخیر در زمان گیرش اولیه و… در بتن می‌شود.

مکانیزم اثر ابر روان کننده بتن

مطمئناً با این سوال روبرو شده‌اید که مکانیزم اثر ابر روان کننده بتن چیست؟ و چه تفاوتی با سایر انواع روان کننده‌ها دارد؟ باید بدانید که اساس کار روان کننده‌های بتن پایه پلی کربوکسیلات، کاهش آب بتن است. به بیان دیگر، چنانچه دو بتن با اسلامپ ثابت در نظر گرفته شود، بتنی که در ترکیب آن ابر روان کننده استفاده شده باشد، آب کمتری در بافت نگه می‌دارد. علت این رویداد نیز اعمال نیروی دافعه الکترواستاتیکی همراه با ممانعت فضایی است که این افزودنی میان ذرات سیمان ایجاد می‌کند.

الف) نیروی دافعه الکترواستاتیکی

ابر روان کننده بتن نسبت به سایر روان کننده‌ها، در سطح بسیار وسیعی باعث ایجاد بارهای همنام روی سیمان می‌شود و همین امر موجب می‌شود ذرات سیمان نسبت به هم دافعه شدیدی گرفته و از هم فاصله پیدا کنند.

ب) نیروی ممانعت فضایی

روان کننده‌های پایه پلی کربوکسیلات (ابر روان کننده بتن) برخلاف سایر ترکیبات شیمیایی روان کننده‌ها، مکانیزم ممانعت فضایی دارند. وجود این فاکتور در ابر روان کننده بتن باعث می‌شود کلوخه‌های میکروسکوپی سیمان از هم باز شده و علاوه بر خروج آب میان بافتی، ذرات سیمان در سطح میکروسکوپی از هم فاصله گرفته و اسلامپ بتن به طرز چشمگیری افزایش یابد.

مقدار مصرف ابر روان کننده

به صورت تئوریک، مقدار مصرف ابر روان کننده بتن در بازه‌ی ۰٫۱ تا ۱٫۲ وزن سیمان قرار دارد؛ یعنی به ازای هر صد کیلوگرم سیمان، ۱۰۰ تا ۱۲۰۰ گرم ابر روان کننده بتن نیاز است. این در حالی است که میزان مصرف این ماده در بازار کار، متناسب با نوع نیاز پروژه، کاربرد بتن و کیفیت ابر روان کننده بتن متغیر خواهد بود.

برای تعیین میزان کیفیت ابر روان کننده، لازم است نمونه‌ی تست از محصول تهیه شده و پس از افزودن به بتن آزمایشگاهی، به بررسی آن با انجام آزمایش‌های مختلف بپردازید. چنانچه بتن ساخته شده در پروژه‌ شما نیاز به روانی زیادی ندارد و افزایش ۳ واحد اسلامپ برای آن کافی است، مقدار ۰٫۱% وزن سیمان از ابر روان کننده‌های شرکت رامکا برای بتن کفایت می‌کند. ناگفته نماند در بتن‌های خودمتراکم که روانی بالای بتن امری مهم است، مقدار مصرف روان کننده بتن پایه پلی کربوکسیلات باید بیش از ۰٫۶% تا ۰٫۷% وزن سیمان باشد.

روش مصرف ابر روان کننده

بیشترین مصرف ابر روان کننده‌های بتن در خط تولید (بچینگ) است؛ البته ابر روان کننده بتن در محل بتن‌ریزی نیز استفاده می‌شود؛ یعنی زمانی که بتن در محل بتن‌ریزی افت شدید اسلامپ داشته باشد، برای بازگشت اسلامپ و افزایش کارایی بتن، از ابر روان کننده بتن استفاده می‌شود.

بهترین زمان برای افزودن ابر روان کننده در بچینگ، اضافه کردن آن به مخلوط بتن پس از سیمان است تا ابر روان کننده با سیمان واکنش نشان دهد. البته پیش از افزودن بهتر است برای جذب و پخش بهتر این محصول، مقداری از آن با آب رقیق شده و سپس به خوبی با مخلوط میکس گردد.

بیشتر بخوانید: تفاوت انواع روان کننده بتن

خرید و قیمت

در بسیاری از کشورهای پیشرفته ثابت شده استفاده از ابر روان کننده‌های بتن به دلیل کاهش شدید نسبت آب به سیمان، افزایش بالای روانی بتن، کاهش هزینه‌های عمل‌آوری به ویژه در شرایط آب و هوایی سرد، باز کردن سریع‌تر قالب‌ها و …، نه تنها مقرون به صرفه است، بلکه باعث کاهش هزینه نهایی پروژه در کنار افزایش کیفیت بتن می‌شود. این در حالی است که سایر روان کننده‌ها و فوق روان کننده‌ها با وجود قیمت پایین‌تر، قادر به برآورده‌ کردن تمام این نیازها نیستند. بنابراین با وجود قیمت بیشتر، استفاده از این محصول نسبت به سایر روان کننده‌ها مقرون به صرفه‌تر است.

در مبحث قیمت نیز باید بدانید قیمت نهایی این محصول بسته به فرمولاسیون شرکت تولیدکننده متفاوت است و طبیعتاً بسته به کیفیت نهایی، قیمت مشخص می‌شود. پیشنهاد گروه رامکا این است که پیش از خرید ابر روان کننده بتن، حتماً نمونه‌ای را به عنوان تست از تولیدکننده دریافت نمایید و پس از تست و بررسی، تصمیم به خرید بگیرید.

همچنین برای آشنایی با انواع افزودنی بتن یک برند و بررسی همه جانبه‌ی آن، کاتالوگ‌ و دیتاشیت‌ محصولات را مطالعه نمایید تا بتوانید محصولی مناسب در راستای اهداف پروژه انتخاب نمایید.

استانداردها

مهم‌ترین استانداردهایی که ابر روان کننده‌های بتن (Water-reducing, high range admixtures) باید بر اساس آن‌ها تولید شوند، به شرح ذیل است:

• استاندارد ۲۹۳۰ ایران
• استاندارد ۲۹۰۱ ایران
• استاندارد ASTM C494؛ این استاندارد، نشانگر فاکتورهایی مانند ضریب دوام نسبی، جمع‌شدگی و مقاومت خمشی بتن است.
• C494M _ 19.4
• استاندارد EN 934-2 که در آن کنار سایر فاکتورها، درصد هوای بتن کنترل می‌شود.
• استاندارد ACI212 که مربوط به انجمن بتن آمریکا است.

در این مقاله‌ی ابر روان کننده بتن چیست سعی شد با بررسی فاکتورهایی چون تفاوت‌های ترکیب شیمیایی، مزایا و معایب استفاده از ابر روان کننده‌ها در کنار مکانیزم اثر و…، شما به صورت همه‌جانبه با ابر روان کننده بتن آشنا شوید و بتوانید محصولی مناسب و کارا متناسب با نیازهای پروژه‌تان انتخاب نمایید.