روان کننده بتن چیست؟

بتن پر مصرف ترین ماده بعد از آب توسط انسان می باشد. این ماده که از اختلاط آب، سیمان و شن و ماسه حاصل می شود یکی از تاثیرگذارترین اختراعات انسان طی دو سده اخیر بوده است. فراوانی و ارزانی، قابلیت شکل دهی بالا، مقاومت های مکانیکی، دوام و پایائی و سازگار بودن با محیط زیست از مجموعه خصوصیات منحصر به فرد این محصول می باشد. ویژگی بتن یکبار مصرف بودن آنست به این معنا که بعد از قالبگیری و فرم دهی، قابل تغییر نبوده و لذا باید دقت کامل داشت تا زمان تولید و قالبگیری تمام تمهیدات لازم اندیشیده شود تا محصول نهائی از نظر مقاومت مکانیکی و دوامی در بهترین شکل ممکن باشد.

برای رسیدن به یک بتن با کیفیت بالا، مراحل ذیل باید طبق آئین نامه ها و دستورالعملهای استاندارد عملیاتی شوند:

طراحی اختلاط بتن متناسب با سازه مورد نظر
تامین مصالح مناسب و کنترل کیفیت مصالح بر اساس استانداردهای موجود
تولید بتن به روش استاندارد
انتقال بتن به محل قالبگیری طبق آئین نامه های اجرائی موجود
قالبگیری بتن با تراکم حداکثری و جدایش حداقلی مصالح از یکدیگر
کنترل دمای بتن تا عبور از مراحل گیرش اولیه و ثانویه خصوصا در تابستان و زمستان و بتن ریزی های حجیم
بازکردن قالبها و عمل آوری دقیق
ترمیم سطوحی از بتن که دچار مشکلات احتمالی شده باشد
پوشش دهی سطوح بتن با توجه به میزان خورندگی محیط در طول زمان
برنامه مدون جهت تعمیر و نگهداری بتن در دوره سرویس دهی به سازه

با فرض رعایت تمام موازین استاندارد در مراحل فوق، طی مراحل 3 تا 5 بتن در حالت خمیری بوده که قابلیت قالبگیری دارد. این مرحله بخصوص در کسب مقاومتهای مکانیکی و رسیدن به بتن با دوام حیاتی می باشد. دلیل این مسئله اینست که واکنشهای شیمیائی بتن عمدتا در این مرحله صورت می پذیرد. واکنش هیدراتاسیون سیمان که حاصل واکنش سیمان و آب می باشد به محض تماس سیمان با آب آغاز می شود. هرچند بتن پس از چند ساعت به سختی می رسد ولی واکنش هیدراتاسیون سیمان تا سالها ادامه دارد و به سختی بتن افزوده می شود..

مرحله خمیری بتن باید خصوصیاتی داشته باشد که کیفیت نهائی بتن تضمین شود. این خصوصیات عبارتند از:

خمیر تولید شده باید تا حد امکان یکنواخت باشد و شن و ماسه به خوبی در خمیر سیمانی پخش شده باشند.
خمیر بتن باید تا حدی چسبندگی داشته باشد که در حین انتقال و قالبگیری جدایش بین مصالح ایجاد نشود.
خمیر بتن باید روانی مناسبی داشته باشد تا با حداقل انرژی انتقال داده شود و به سرعت قالبگیری شود و کل قالب را به خوبی پر کند. عبور از بین میلگردها در جائی که تراکم میلگردها بالا می باشد نیازمند روانی بالای بتن می باشد.
مقدار آب مصرفی در بتن در حداقل ممکن برای رسیدن به مقاومت هدف سازه باشد. هرچه مقدار آب مصرفی در بتن بالاتر رود مقاومت نهائی بتن کاسته شده و بتن نفوذپذیری بیشتری خواهد داشت و این مسئله باعث کاهش دوام بتن می شود.
سرعت گیرش بتن باید به گونه ای تنظیم شود که عملیات قالبگیری به خوبی انجام پذیرد و همچنین دوره باز کردن قالبها نیز در حداقل زمان ممکن باشد. کنترل سرعت گیرش بتن برای فصول تابستان و زمستان و همچنین بتن ریزی های حجیم بسیار حائز اهمیت می باشد.

رفتار بتن در مراحل خمیری تابعی از رفتار یک سوسپانسیون بوده و از قوانین رئولوژی این حالت پیروی می کند.

دو شاخص مهم در مطالعه رفتار بتن در حالت خمیری حائز اهمیت ویژه می باشند:

روانی
چسبندگی

روانی تابعی از نیروی اعمالی بر بتن می باشد که بتن را به حرکت وا می دارد. این نیرو به تنش برشی معروف می باشد و حداقل تنش برشی که بتن لازم دارد تا جاری شود را تنش تسلیم می گویند. هرچه تنش تسلیم بتن کمتر باشد بتن روان تر می باشد.

چسبندگی بتن همان ویسکوزیته بتن می باشد که میزان مقاومت بتن در جاری شدن می باشد. معمولا روانی و چسبندگی در بتن وابسته به هم می باشند و یک بتن معین هرچه روانی بیشتری داشته باشد، ویسکوزیته و یا چسبندگی کمتری دارد.

روانی بتن:

بتن یک سوسپانسیون شامل دو بخش می باشد:

خمیر سیمان
سنگدانه (شن و ماسه)

میزان روانی بتن به روانی خمیر سیمان و نسبت خمیر به سنگدانه دارد. هرچه نسبت حجمی خمیر به سنگدانه در یک بتن معین افزایش می یابد، روانی بتن زیاد می شود. از طرفی هرچه روانی خمیر سیمان در یک بتن معین بیشتر شود، روانی آن بتن نیز افزایش می یابد. از آنجا که خمیر سیمان از نظر اقتصادی بخش گران بتن بوده و همچنین ملاحظات زیست محیطی را شامل می شود، هدف حداقلی کردن نسبت خمیر به سنگدانه همواره مد نظر طراحان بتن بوده است.

برای اینکه یک بتن یکنواخت، همگن و روان داشته باشیم باید نسبت خمیر به سنگدانه در حداقل مورد نیاز باشد. هرچه سنگدانه ها صاف و صیقلی و گردگوشه تر باشند، میزان خمیر لازم برای رسیدن به یک روانی معین کاهش می یابد. دانه بندی مناسب سنگدانه ها به گونه ای که فضای خالی بین سنگدانه ها مینیمم گردد از اهمیت ویژه ای در یکنواختی و حداقلی شدن خمیر سیمان برخوردار می باشد.

با رعایت استانداردهای مربوط به سنگدانه، خمیر سیمان مسئله اصلی در روانی بتن می باشد. خمیر سیمان سوسپانسیونی از ذرات سیمان معلق شده در آب هستند. هرچه مقدار آب این سوسپانسیون بیشتر شود، خمیر روان تر شده و باعث روانی در بتن می شود. مقدار آب تا میزانی قابل افزایش می باشد که دو فازی در خمیر مشاهده نشود و آب انداختگی در خمیر مشاهده نشود.

سوسپانسیون سیمان در آب، یک سوسپانسیون فعال و واکنشپذیر می باشد و به محض تماس آب با سیمان، واکنشهای متعددی شروع می شوند که این واکنشها دائما شکل ذرات، ماهیت شیمیائی و خواص الکتریکی سوسپانسیون را تغییر می دهند. با توجه به این مسئله، سوسپانسیون فوق به مرور زمان تغییر ماهیت و شکل داده و در نهایت به جسمی سخت تبدیل می شود. بخش عمده آب به مصرف واکنش رسیده و در ساختارهای کریستالی محصولات هیدراتاسیون سیمان جایگیری می کند و اضافه آب که وارد واکنش نمی شود با فشار ناشی از محصولات واکنش و فشار اسمزی به سطح بتن حرکت کرده و از آنجا تبخیر می شود. این مقدار آبی که وارد واکنش نمی شود را آب آزاد می نامند و هرچه این مقدار بیشتر شود، روانی خمیر بالا رفته ولی از طرف دیگر مقاومت نهائی خمیر سخت شده کاهش می یابد. دلیل این کاهش مقاومت همین کانالهای موئینه ایجاد شده ناشی از مهاجرت آب آزاد به سطح بتن می باشد.

سوالات متداول روان کننده بتن

در این قسمت از بلاگ کپکوکالا به سوالاتی که عموما در مورد روان کننده بتن پرسیده می‌شود و دغدغه مهندسان در خصوص آشنایی با این محصول است پاسخ داده ایم:

1- انتخاب نوع روان کننده بتن به چه عواملی بستگی دارد؟

مهمترین عامل در تعیین نوع روان کننده، نسبت آب به سیمان می باشد. در گستره آب به سیمان بالای 50 درصد، روان کننده ها، بین 40 تا 50 درصد، فوق روان کننده ها و کمتر از 40 درصد ابر روان کننده ها مناسب می باشند.