مهندس حامد نیکمنش: محقق و پژوهشگر در صنعت بتن و افزودنیهای بتن، مدیر فروش شرکت پترو آپادانا
معرفی روانکنندهها و تأثیر استفاده از روانکنندهها در دوام بتن
{کابوک}
سابقه استفاده از مواد افزودنی در ساختوساز، بسیار طولانی میباشد. این قدمت به زمانی بر میگردد که رومیان باستان از شیر، خون و چربی، چینیها از ملاس، روغن تانگ و خمیر برنج، به منظور بهبود مشخصات مصالح ساختمانی استفاده میکردند.
در ایران باستان نیز نوعی ملات سنتی و ضد آب به نام ساروج از ابتکارات معماران ایرانی بوده که از تخممرغ، خاکستر کوره حمام و پشم حیوانات بهعنوان افزودنی در آن استفاده میشده است. امروزه با پیشرفت علم و فناوری، افزودنیهای بتن با ترکیبات منحصربهفرد برای بهبود عملکرد خواص بتن مورد استفاده قرار میگیرد که در 4 پایه تولیدی به شرح زیر در بازار عرضه میشوند.
نسل اول:
روانکنندههای لیگنوسولفونات: محصولات جانبی خمیر چوب میباشد که در سالهای 1930 میلادی دانشمندان به فرمول شیمیایی آن دست یافتند و آن را روانساز بتن (روانکننده بتن) نامیدند.
نسل دوم:
فوق روانکنندههای پلینفتالین و ملامین فرمالدئید: در اواسط قرن بیستم وارد بازار شدند و نسبت به روانکنندههای نسل اول حفظ کارایی بهتری داشتند. اما این گروه از افزودنیها هم، آنچنان قدرت فوقالعادهای از خود نشان ندادند و همین امر باعث شد از چرخه مصرف خارج شوند.
نسل سوم:
ابر روانکننده پلیکربکسیلات اتر: نقاط ضعفی که در نسل اول و دوم وجود داشت باعث ظهور نسل سوم، پلیکربکسیلاتها شد. ابر روانکنندههای پلیکربکسیلات بهواسطه ترکیبات شیمیایی که دارد تأثیرات بسیاری در خواص بتن تازه و بتن سختشده از خود بر جای میگذارد.
مکانیسم کلی عملکرد این گروه، جدایش و پراکندن دانههای سیمان از یکدیگر به کمک نیروهای دافعه ناشی از بارهای الکترواستاتیکی است. در بتن و ملات، دانههای سیمان و سنگدانه در اثر ترکیب با آب دارای بار سطحی الکترواستاتیکی میشوند، به نحوی که ذرات سیمان در این حالت تمایل دارند که به یکدیگر بچسبند. ابر روانکنندهها در زمان اختلاط، جذب سطح دانههای سیمان میشوند و به آنها بار منفی میدهند، که منجر به ایجاد نیروی دافعه بین ذرات سیمان و پراکندن آنها میشود.
با توجه به پیشرفت فناوری در مصالح ساختمانی، بتن تنها به عنوان محصولی مقاوم در برابر فشار شناخته نمیشود. بلکه عملکرد بتن در بلند مدت و مقاومت در برابر شرایط محیطی مختلف و ضربه، تبدیل به یکی از دغدغه های مهندسین شده است. به همین خاطر کیفیت بتن از اهمیت بالایی برخوردار است برای راندمان بالا نیاز به محصولی درجه یک از متریال مرغوب میباشد.
اگر در ابتدای پروژه محصول با کیفیت استفاده نکنید و برای اجرای آن تصمیم گیری درست انجام ندهید. نتیجه آن در کوتاه مدت با خرابی ها دیده میشود. در پروژه های ساختمانی یکی از اشتباهات رایجی که وجود دارد این است که به اشتباه با افزودن بیش از حد آب به بتن به دنبال بهبود روانی بتن هستند. اما این اقدام ممکن است در ابتدای کار جواب بدهد اما با گذشت زمان با کاهش مقاومت سازه و نفوذپذیری چشم گیری در سازه میشود.
و اما اینجا راهکاری وجود دارد که میتواند تا حد زیادی جلوی چنین مشکلاتی را بگیرد. این راهحل استفاده از روان کننده های استاندارد میباشد این روان کننده ها بدون نیاز به افزایش آب بهترین عملکرد را از خود به نمایش میگذارند و سطح کیفیت پروژه را ارتقا میدهد. روان کنندها به مهندسان امکان صرفه جویی در آب برای استفاده در بتن را میدهد تا در عین حال که کاهش مصرف آب صورت میگیرد عملیات بتن ریزی متراکم و با کیفیت انجام شود.
نکته مهمی که در رابطه با روان کننده ها وجود دارد انتخاب آنها میباشد. نوع روان کننده باید به صورتی باشد که مناسب پروژه شما و نوع سیمان شما باشد. و همچنین برای بهرمندی صحیح از آن باید از دانش فنی و تجربه عملی خوبی برخوردار بود. اگر به این موضوع توجه نداشته باشید اثربخشی را کاهش میدهد و باعث ایجاد مشکلات بزرگ در سفت شدن بتن میشود. بنابراین بی توجهی به این نکته میتواند پیامد های منفی به همراه داشته باشد.
دوام بتن:
دوام یکی از ویژگیهای مهم در بتن میباشد که امروزه توجه زیادی به آن میشود. در طی سالیان گذشته، کارشناسان صنعت بتن بیشتر بر توان مقاومتی آن تأکید مینمودند اما در حال حاضر به دلایل مختلفی که وجود دارد دوام بتن از اهمیت بسیار ویژهای برخوردار شده است.
طبق تعریف کمیته 201 انستیتوی بتن آمریکا دوام بتن ساختهشده با سیمان پرتلند به میزان مقاومت آن در برابر عوامل هوازدگی، حمله شیمیایی، سایش یا هر فرآیندی که موجب آسیبدیدگی شود، گفته میشود.
بنابراین بتن با دوام، بتنی است که شکل اولیه، کیفیت و قابلیت خدمترسانی خود را در شرایط محیطی حاکم حفظ کند.
طبق نظریه کارشناسان برآورد میگردد در کشورهای پیشرفته صنعتی بیش از 40 درصد کل منابع پولی صنعت ساختمان در بخش تعمیر و نگهداری سازههای موجود و کمتر از 60 درصد آن برای تأسیس سازههای جدید هزینه میگردد. این موارد زنگ خطری میباشد که موضوع دوام بتن را جدی بگیریم. علاوه بر اتلاف منابع و هزینه، موضوع محیطزیست و حفظ منابع خدادادی ما را مجبور به بادوامتر ساختن بتن مینماید.
عوامل مؤثر در دوام بتن شامل استفاده از مواد حبابساز (در شرایط ذوب و یخ متناوب)، کنترل میزان سولفات و کلرید در بتن، تطابق نسبت آب به سیمان در بهترین حالت و اتخاذ تدابیر احتیاطی در محیطهای سولفاتی، سلامت سنگدانه وعملآوری بتن میباشد.
از جمله عوامل تأثیرگذار بر کاهش دوام و افت ماندگاری در بتن میتوان به عوامل فیزیکی، عوامل شیمیایی، عوامل مکانیکی، خوردگی میلگرد، انتخاب مصالح نامرغوب و خطاهای اجرایی اشاره نمود.
تفاوت مقاومت بتن و دوام بتن:
نکته قابل توجه مقاومت و دوام این است که این دو مفهوم با یکدیگر متفاوت هستند. مقامت بتن اشاره به حداکثر تنش قابل تحمل از سوی بتن در برابر بارهای وارد شده را دارد، ولی دوام: عمر مفید بتن برای بهرهبرداری در شرایط ایمن را مد نظر قرار میدهد.
با توجه به تفاوت در مفهوم دوام بتن و مقاومت بتن، کاملاً طبیعی است که روی یکدیگر تأثیرگذارند. یک سازه بتنی میتواند مقامت بالایی داشته باشد و بارهای بیش از تنش را تحمل کند، اما به دلیل پایان دوام، دچار فروپاشی میشود.
یکی از عوامل کلیدی که در دوام بتن نقش بسزایی دارد نسبت آب به سیمان بهینه میباشد. هر چند این موضوع در بیان، ساده به نظر میرسد اما از اهمیت بسیار بالایی برخورداراست. این امر باید بهدقت تعیین شود، تا خواص موردنظر در بتن حاصل شود. همانطور که آب کافی و بهاندازه، برای کارایی لازم است، آب بیش از حد نیز، دوام بتن را کاهش میدهد و منجر به کاهش مقامت بتن میشود.
نسبت آب به سیمان کمتر، موجب دستیابی به مقاومت فشاری بالاتر، افزایش دوام و افزایش مقاومت در برابر ترکخوردگی و نفوذپذیری میشود.
استفاده بیش از حد از آب در اختلاط بتن و مضرات آن بر استحکام و دوام بتن:
1-آب بیش از حد مقاومت فشاری بتن را کاهش میدهد، زیرا آب اضافی پس از سختشدن تبخیر میشود و فضای خالی در بتن ایجاد مینماید.
2-محتوای آب بیشتر منجر به افزایش جمعشدگی خشکشدن میشود و بتن را از نظر استحکام کششی ضعیفتر و مستعد ترکخوردن مینماید.
3-مقاومت سایشی با مقاومت بتن رابطه دارد. بنابراین، کاهش مقاومت در اثر آب اضافی، مقاومت سایشی را نیز کاهش میدهد.
4-افزایش نفوذپذیری: حفرههای ایجادشده در اثر تبخیر آب اضافی، بتن را متخلخل و نفوذپذیرتر میکند و باعث جذب آب و کاهش دوام بتن میشود.
5-پوستهشدگی: آب اضافی میتواند سنگدانههای ریز را به سطح بتن بیاورد و منجر به ایجاد پودرشدگی یا برداشتهشدن لایه سطحی بتن (پوستهشدگی) شود.
6-کاهش دوام بتن: استفاده از آب بیش از اندازه در طرح اختلاط بتن، باعث کاهش مقاومت، افزایش جمعشدگی و نفوذپذیری بیشتر، در نتیجه منجر به کاهش دوام کلی سازه بتنی میشود.
لازم به ذکر است استفاده از آب بسیار کم در طرح اختلاط بتن نیز میتواند اثرات مضری بر ساختار نهایی بتن داشته باشد.
عواقب استفاده از مقدار ناکافی آب عبارتاند از:
کاهش کارایی: منجر به تراکم ضعیف و کرمو شدن بتن سختشده میشود.
هیدراتاسیون ناقص: بدون آب کافی، سیمان نمیتواند بهطور کامل هیدراته شود و در نتیجه، پیوند ناقص بین خمیر سیمان و سنگدانهها ایجاد میگردد و کاهش مقاومت و دوام بتن را در بر دارد.
افزایش خطر ترکخوردگی: آب ناکافی باعث خشکشدن سریع بتن و منجر به ایجاد ترک، قبل از خشکشدن میباشد.
تأثیر استفاده از روانکننده در دوام بتن:
نسبت آب به سیمان بهینه و استفاده از افزودنی بتن رایجترین استراتژی برای ساخت بتنی با مقاومت بالا و بادوام میباشد. حضور افزودنی در مخلوط بتنی، علاوه بر تأثیر روی مقاومت و مشخصات مکانیکی بتن تولیدشده، روی دوام بتن نیز مؤثر است.
1-استفاده از روانکننده بتن و کاهش نسبت آب به سیمان باعث میشود میزان نفوذپذیری خمیر سیمان کاهش یافته و در نتیجه میزان نفوذ سولفات به داخل بتن کاهش مییابد که باعث افزایش دوام در بتن میگردد..
2- برای ارزیابی میزان مقاومت و دوام بتن در برابر چرخه ذوب و یخ، استفاده از حباب هواساز بتن همواره کاهش مقاومت را در پی دارد که استفاده از روانکننده نهتنها دوام بتن را افزایش میدهد بلکه کاهش مقاومت ناشی از ایجاد حباب هوا در بتن را هم جبران مینماید.
نتیجهگیری
افزودنی روانکننده بتن، محصولی کارا و مفید در ساخت و تولید بتنهای باکیفیت است که نهتنها روی میزان مقاومت، مقدار تخلخل و نفوذپذیری بتن تأثیر میگذارد بلکه دوام بتن را در برابر حملات سولفاتها و خوردگی ناشی از کلر افزایش میدهد.
برای رسیدن به بتنی با دوام، انتخاب افزودنی مناسب، برای استفاده در طراحی طرح اختلاط بتن و مراقبتهای ویژه بعد از بتنریزی مطابق آییننامهها از اهمیت قابلتوجهی برخوردار میباشد.
مرجع: مجله مهندسی کابوک نامه، ویژه نامه انجمن بتن آماده فارس، شیراز، اسفندماه ۱۴۰۴
جهت کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در بانک مشاغل ساختمان کابوک در تماس باشید.
مهندس بناکار: 09173094258
نظر خود را بیان کنید
دیدگاه شما پس از بررسی و تأیید نمایش داده میشود.