روان کننده بتن چیست

روان کننده بتن چیست

روان کننده یک افزودنی شیمیایی بتن است که به عنوان کاهنده آب و بالا بردن عدد اسلامپ بتن به کار برده میشود . بدیهی است که با بالا رفتن عدد اسلامپ بدون آنکه بتن خواص خود را از دست بدهد بتن روانتر شده و باعث میشود که به راحتی خلل و فرج محل ریخته شده را پر کند.

محاسن روان کننده بتن

از محاسن روان کننده بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد

1-افزایش عدد اسلامپ و روانی بتن

2-کاهنده آب

3-کاهش عیار سیمان

4-افزایش مقاومت فشاری

5-قابلیت استفاده در بتن های با سنگ دانه های نامناسب

6-قابلیت استفاده در قالبهای نازک و پر میلگرد

7-قابلیت پمپاژ بتن

خواص روان کننده و معایب آن

با افزایش بیش از حد توصیه شده روان کننده‌ها به مخلوط بتن معمولاً آب انداختن بیشتر، جداشدگی و کندگیری بیشتری را شاهد خواهیم بو د. آب انداختن بیشتر باعث واپاشیدگی بتن میشود. .

مقادیر بیشتر استفاده از این افزودنی ها معمولا موجب کندگیری بتن می گردد . تعیین مقدار مطلوب استفاده از این افزودنی ها باید بر اساس مقادیر پیشنهادی توسط تولید کننده و با ساخت طرح اختلاط های آزمایشی با به کارگیری مصالح مورد استفاده در پروژه مورد نظر صورت پذیرد . استفاده از برخی از این افزودنی ها موجب ایجاد حباب هوا در بتن شده و این مسئله باید همواره در استفاده از این افزودنی های شیمیایی مورد توجه قرار بگیرد ترکیبات سازنده این افزودنی ها عمدتا ترکیبات آلی بوده که می توانند باعث ایجاد تاخیر در زمان گیرش بتن شوند. برای جبران چنین مشکلی در برخی از این افزودنی ها از مقادیر کمی ترکیبات تسریع کننده استفاده می شود.

 

انواع روان کننده بتن

 1-  فوق روان کننده کربوکسیلاتی 

 2- فوق روان کننده نفتالینی  

3- فوق روان کننده لیگنو سولفات

فوق روان کننده کربوکسیلات با فوق روان کننده های متداول دیگر در عمل متفاوت است . پایه فوق روان کننده کربوکسیلیک، اتر است و نیز دارای زنجیره های جانبی ملکولی هستند و میزان مصرف آن 2/1-5/. درصد وزن سیمان مصرفی میباشد و عدد اسلامپ را تا 12 افزایش میدهند. 

فوق روان کننده نفتالینی

فوق روان کننده بر پایه نفتالین به عنوان یک ماده ی کاهنده ی آب و دیرگیر شدن بتن است . این فوق روان کننده به منظور استفاده در مناطق معتدل و گرم مناسب است و میزان مصرف آن 1-8/. درصد وزن سیمان مصرفی میباشد و عدد اسلامپ را تا 18 افزایش میدهند. .  

فوق روان کننده لیگنو سولفات

فوق روان کننده لیگنو سولفات یک افزودنی مایع است که بر روی ذرات سیمان تاثیر می گذارد . این فوق روان کننده به صورت عامل روان کنندگی قوی بر روی ذرات سیمان می باشد و تاثیر کندگیری کنترل شده ای دارد و میزان مصرف آن 8/.-3/. درصد وزن سیمان مصرفی میباشد و عدد اسلامپ را تا 21 افزایش میدهند.

روان کننده ها و افزودنی های دیگر بتن

از روان کننده ها به منظور کاهش مصرف آب در بتن استفاده می شود . این نوع ملات معمولا به شکل قهوه ای رنگ بوده و به شکل مایع یا پودر به بازار جهت استفاده عموم عرضه می گردد.جهت استفاده از آن باید مطابق دستورالعمل سازنده عمل کرد. در صورتیکه بیش از مقدار مورد نیاز روان کننده به کار رود، هیچ وسودی ندارد و در عوض ممکن است ملات ضعیفتر شود، ولی عموماً حدود 250-300 m1 مایع به ازای هر 50 kg سیمان مصرف می شود، و یا 20-30 gr پودر در هر 50 kg سیمان بکار می رود.البته افزودنی های دیگری وجود دادرد که هر کدام از آن ها کاربردی متفاوت داشته و برای  ساهزه های مختلف به کار می روند .انواع فوق روان کننده ها ، صد یخ ها ضدغبارها ، تندگیرها و بسیاری دیگر از انواع مختلف افزودنی های بتن هستند که استفاده از هرکدام از آن ها بسته به نوع سازه و یا شرایط بتن ریزی متفاوت است. اگر علاقه مند به خواندن مطالب بیشتر در مورد روان کننده ها و افزودنی های بتن وسایر مقالات هستید می توانید به آدرس وب سایت کلینیک بتن : 

http://www.clinicbeton.ir  مراجعه نمایید 

بتن چیست ؟

مواد تشکیل‌دهنده بتن:

 سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن و ملات سیمان و آب یک چهارم آن را تشکیل می‌دهند.

آب

کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورد. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور شود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از 2000 قسمت در میلیونppm خواهد بود، به طور معمول کمتر از 1000 ppm می‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان 0٫5 معادل 0٫05 وزن سیمان است. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون‌های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن‌سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph (درجه اسیدیته) آن بین 6 الی 8 بوده و طعم شوری نداشته باشد، می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند.

مقدار آب مصرفی

مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد، قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود، پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود 25 درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمانمورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است.

عمل‌آوری

با ادامه یافتن Hydration، مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیماناست. برای عمل‌آوری یا ادامه یافتن فرآیند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل 80 درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود، عمل‌آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت تسبی به بالای 80 درصد ، فرآیند هیدراسیون دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان(که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی میماند. پس از بتن‌ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل‌آوری معطوف گردد. عمل‌آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایقکاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای 7 روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد، حداقل زمان عمل‌آوری بتن نباید کمتر از 2 روز باشد.

سنگدانه‌ها

سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند، از این رو کیفیت آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن‌ها در عملکرد بتن تاثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند.

اندازه دانه‌های سنگی

بتن عموما از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطرآن بین 10 میلی‌متر و50 میلی‌متر و به طور متوسط از سنگدانه‌هایی با قطر 20 میلی‌متر استفاده می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام "دانه‌بندی سنگدانه" مرسوم است. به طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی‌متر به نام شن و کوچک‌تر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک 5 میل‌یمتری یا نمره چهار مشخص می‌گردد. حد پایین ماسه عموما 0٫07 میلی‌متر یا کمی کمتر می‌باشد. مواد با قطر بین 0٫06 میلی‌متر و 0٫02 میلی‌متر به نام لای (سیلت)‌ و مواد ریزتر رس نامگذاری شده‌اند. گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتا مساوی ماسه و لای و رس می‌باشد.

کانیهای مهم

کانیهای مهم و متداول سنگدانه‌ها در زمینه استفاده در بتن عبارتند از: کانی‌های سیلیسی (کوارتز، اوپال، کلسه دون، تریمیت، کریستوبالیت)، فلدسپاتها، کانیهای میکا، کانیهای کربناتی، کانیهای سولفاتی، کانیهای سولفور آهن، کانیهای فرومنیزیم، کانیهای اکسیدآهن، زئولیت‌ها و کانیهای رس.

افزودنی‌ها

معمولا به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمان‌های معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن آن با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه این که نباید عبارات "مواد ترکیبی" و "مواد افزودنی" با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌شوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. افزودنی‌های شیمیایی اساسا عبارتند از: تقلیل‌دهنده‌های آب، کندگیر کننده‌ها و تسریع کننده‌های گیرش که در آیین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان‌های تیپ‌های C،B،A ‌بندی شده‌اند. افزودنی‌های دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آن‌ها محافظت بتن از اثرات زیان‌آور یخ‌زدگی و ذوب یخ است.

تسریع‌کننده‌ها

افزودنی‌هایی هستند که سخت‌شدگی بتن را تسریع می‌کنند و مقاومت اولیه بتن را بالا می‌برند. چند نمونه از تسریع‌کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم.

کندگیر کننده‌ها

افزودنی‌هایی هستند که زمان گیرش بتن را به تاخیر می‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولیبتن کوتاه می‌شود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از گیرش در بتن‌ریزی‌های متوالی مفید می‌باشند. به عنوان چند نمونه از کندگیر کننده‌ها می‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک‌های محلول روی و براتهای محلول نام برد. به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق 0٫05 وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آن‌را به تاخیر می‌اندازد. مصرف 0٫2 تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌آورد.

تقلیل دهنده‌های آب (روان کننده‌ها)

این افزودنی‌ها به سه منظور به کار می‌روند:

1- رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان

2- رسیدن به کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتا کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.

3- سادگی بتن‌ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالب‌هایی با آرماتور انبوه و موقعیت‌های غیرقابل دسترسی

افزودنی‌های تقلیل‌دهنده آب تحت عنوان تیپA دسته‌بندی می‌شوند؛ لیکن اگر افزودنی‌ها همزمان با کاهش نیاز به آب باعث تاخیر در گیرش نیز بشوند تحت عنوان تیپD طبقه‌بندی می‌شوند. اگر این روان‌کننده‌ها باعث تسریع در گیرش شوند، تیپ E نامیده می‌شوند.

فوق روان‌کننده‌ها

این مواد از قوی‌ترین انواع تقلیل‌دهنده‌های آب هستند که در آمریکا به عنوان روان کننده قوی و درASTM به عنوان تیپ F نام‌گذاری شده‌اند. افزودنی‌هایی نیز هستند که ضمن تقلیل شدید آب باعث مقداری تاخیر در گیرش می‌شوند و به عنوان تیپ G طبقه‌بندی شده‌اند. دو نمونه از روان کننده‌های قوی: ملامین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده و یا (نفتالین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده) می‌باشند. اساسا استفاده از اسیدهای سولفاته شده باعث تسریع عمل پراکنش می‌شود. چون در سطح ذرات سیمان جذب شده و به آنها بار منفی می‌دهند واین باعث دفع ذرات از یکدیگر می‌شود. این فرایند کارایی را در یک نسبت آب به سیمان مشخص افزایش می‌دهد.

روان کننده ها و فوق روان کننده های بتن

 افزودنی‌های روان‌کننده بتن  که بعضاً فوق‌روان‌کننده نیز نامیده می‌شوند، برای بالا بردن اسلامپ بتن تازه و افزایش کارایی به آن اضافه می‌شوند و آن‌ها را به بتن روان تبدیل می‌کنند. این افزودنی‌ها در واقع همان کاهنده‌های آب با رنج بالا هستند که در این اینجا به منظور و اهداف دیگری از آن‌ها استفاده می‌شود. بتن روان بسیار مایع است و با کارایی بالاتری که دارد می‌توان از آن بدون نیاز به ویبراسیون یا فشرده سازی و بدون این که ذره‌ای آب انداختن یا جدا شدگیدر آن رخ دهد، استفاده کرد. از استفاده‌های مختلف بتن روان می‌توان به مقاطع باریک و لوله‌های زیر آب اشاره کرد. گفتنی است که استفاده از بتن روان، عملیات بتن‌ریزی را تسهیل کرده و هزینه‌های آن را نیز کاهش می‌دهد.

اضافه کردن روان‌کننده یا فوق‌روان‌کننده به بتنی با اسلامپ 75 میلی‌متر، آن را به بتنی با اسلامپ 230 میلی‌متری تبدیل می‌کند. طبق تعریف، به بتنی «بتن روان» گفته می‌شود که اسلامپی بزرگ‌تر از 190 میلی‌متر داشته باشد و هم‌چنان خاصیت‌های اصلی خود را حفظ کند.

در استانداردها و آیین‌نامه‌های بتن، از دو نوع روان‌کننده نام برده شده است: نوع 1: روان کننده و نوع 2: روان‌کننده و ایجاد کننده‌ی تاخیر در گیرش. روان‌کننده‌ها معمولاً تاثیر بیشتری در تولید بتن روان نسبت به کاهنده‌های معمولی یا با رنج معمولی آب دارند. تاثیر روان‌کننده‌ها در افزایش کارایی و اسلامپ حدود 30 تا 60 دقیقه دوام دارد و پس از آن کارایی و اسلامپ بتن به سرعت کاهش می‌یابد. بالا بودن دما نیز می‌تواند به سرعت کاهش اسلامپ قوت ببخشد. این افزودنی‌ها معمولاً در محل اجرای پروژه به بتن اضافه می‌شوند و به شکل‌های مایع و پودر موجود هستند. زمان گیرش بتن ممکن است بر پایه ویژگی‌های مختلف این افزودنی از جمله ترکیب شیمیایی، مقدار مورد استفاده و واکنش آن با دیگر مواد مورد استفاده در بتن، به تاخیر بیفتد یا به آن سرعت بخشیده شود. برخی روان‌کننده‌ها قادرند تا گیرش نهایی بتن را بین یک تا چهار ساعت به تاخیر بیندازند.

نمودار مقایسه‌ای کسب مقاومت بتن معمولی و بتن روان. بتن C یک بتن معمولی است و بقیه‌ی نمودارها، مربوط بهبتن‌هایی هستند که در آن‌ها از انواع مختلف روان‌کننده یا فوق‌روان‌کننده استفاده شده است.

با این که پیش از این اشاره کردیم که بتن‌های روان اصولاً آب انداختگی ندارند، اما آزمایش‌ها نشان داده که بتن روانبا نسبت آب به سیمان مساوی با یک بتن معمولی، دارای آب انداختگی بیشتری است. اما این مقدار در بتن‌های بااسلامپ بسیار بالا و یا بتن‌هایی که مقدار آب زیادی دارند، بسیار کم‌تر است. هم‌چنین جمع شدگی بر اثر خشک شدن این نوع بتن‌ها نیز نسبت به انواع مشابه بسیار کم‌تر می‌باشد.

میزان تاثیر روان‌کننده‌ها یا فوق‌روان‌کننده‌ها در بتن، به میزان و عیار سیمان و هم‌چنین اسلامپ اولیه‌ی بتن مورد نظر بستگی دارد.

بتن روان نسبت به بتن معمولی دارای هوازایی بیشتری است. بر همین مبنا تحقیقات نشان داده بتن روان در مناطق مرطوب دارای عملکرد ضعیف‌تری هستند. با این حال عملکرد بتن روان با نسبت آب به سیمان پایین در مناطق سردسیر، مطلوب گزارش شده است.

بررسی رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو به روش طراحی بر اساس سطح عملکرد

یکی از انواع سیستمهای مقاوم در برابر زلزله سیستم دیوار برشی بتنی است که به دلیل عملکرد مناسب آن در زلزله های گذشته مورد توجه مهندسین قرار گرفته است.

اما برخی محدودیتهای معماری مهندس محاسب را مجبور به تعبیه بازشو در دیوارهای برشی می نماید. به ویژه در سازه های بلند دارای هسته مرکزی بتنی، پیرامون اتاق آسانسور محل مناسبی برای نصب دیوار برشی و متصل نمودن آنها در جهت عمود بر یکدیگر و ایجاد نمودن دیوار برشی بالدار می باشد اما به منظور تعبیه درب آسانسور ناچار به ایجاد بازشو در یکی از دیوارها می باشیم که این امر بر رفتار دیوار برشی تاثیرگذار خواهد بود. نسبت ابعاد بازشو و همچنین درصدآرماتور بکار رفته در دیوار از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو می باشند که روشهای نوین طراحی براساس سطح عملکرد، امکان بررسی رفتارغیرخطی و شکل پذیری چنین سازه ای را بخوبی فراهم آورده است.

در تحقیقات گذشته از تیرهای کوپله برای مدلسازی کامپیوتری بازشوها در دیوارهای برشی استفاده شده است، این تقریب به ویژه برای بازشوهای با ارتفاع کم خطای نسبتا زیادی در پاسخهای سازه ایجاد می نماید. لذا برای رفع این نقیصه در تحقیق حاضر دیوار برشی بتنی بصورت یک صفحه دارای سوراخ مدل گردیده و تاثیر نسبت عرض بازشو به عرض دیوار و نسبت ارتفاع بازشو به ارتفاع دیوار بر رفتار غیرخطی سازه، به ازاء درصد آرماتورهای مختلف، به روش طراحی بر اساس سطح عملکرد مورد بررسی قرار گرفته است.