میزان مصرف روان‌کننده در بتن یکی از مهم‌ترین موضوعات در ساخت‌وسازهای جدید است که به طور مستقیم در کیفیت، مقاومت و کارایی بتن تأثیر می‌گذارد. روان‌کننده‌ها، که با نام افزودنی‌های کاهش‌دهنده آب هم شناخته می‌شوند، مواد شیمیایی‌ای هستند که بدون تغییر در نسبت آب به سیمان، کارایی بتن را افزایش می‌دهند. استفاده صحیح از این مواد نه تنها باعث بهبود ویژگی‌های فنی بتن می‌شود، بلکه در صرفه‌جویی در هزینه و زمان پروژه نیز نقش مهمی دارد. در این مقاله، به بررسی عوامل مؤثر در میزان مصرف روان‌کننده، نحوه محاسبه و استفاده صحیح آن در طرح اختلاط بتن و در نهایت جمع‌بندی خواهیم پرداخت.
عوامل مؤثر در میزان مصرف روان‌کننده
میزان مصرف روان‌کننده بتن به عوامل مختلفی بستگی دارد که شناخت دقیق آن‌ها به انتخاب مقدار مناسب کمک می‌کند. نوع سیمان مصرفی، یکی از مهم‌ترین عاملان این دسته است. برخی سیمان‌ها مثل سیمان پرتلند تیپ ۲ یا تیپ ۵ واکنش متفاوتی با روان‌کننده دارند. مثلاً سیمان‌هایی با سطح خاص بالا (سطح تماس بیشتر) ممکن است نیاز بیشتری به روان‌کننده داشته باشند. سایر محرک‌های تعیین کننده مقدار روان کننده به شرح زیر هستند.
- نوع و مقدار سنگدانه: اندازه، شکل و جنس سنگدانه‌ها تأثیر زیادی بر روانی بتن دارند. به عنوان مثال، سنگدانه‌های گوشه‌دار نسبت به سنگدانه‌های گرد آب بیشتری جذب می‌کنند و در نتیجه نیاز به روان‌کننده افزایش می‌یابد.
- نسبت آب به سیمان یا (w/c): یکی از مهم‌ترین معیارها در طرح اختلاط بتن، نسبت آب به سیمان است. زمانی که بخواهیم این نسبت را پایین نگه داریم ولی همچنان کارایی مطلوب داشته باشیم، نیاز به استفاده از روان‌کننده‌ها بیشتر می‌شود.
- دما و شرایط آب‌وهوایی: در هوای گرم، آب موجود در بتن زودتر تبخیر می‌شود و برای حفظ روانی بتن باید از روان‌کننده استفاده کرد. در مقابل، در هوای سرد مصرف روان‌کننده کمتر می‌شود.
- نوع روان‌کننده: روان‌کننده‌ها به سه دسته اصلی معمولی، روان کننده قوی و روان‌کننده دیر گیر تقسیم می‌شوند. هر نوع بسته به ویژگی‌های فنی خاصی، مقدار مصرف متفاوتی دارد.
محاسبه میزان مصرف روان‌کننده (طرح اختلاط بتن با روان‌کننده)
برای اینکه بتوانیم مقدار دقیق روان‌کننده در یک طرح اختلاط بتن را به دست آوریم، ابتدا باید بدانیم چند کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بتن استفاده می‌شود. فرض کنید در یک طرح اختلاط بتن، ۳۵۰ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب استفاده شده است.
اگر روان‌کننده‌ای انتخاب کرده‌ایم که مقدار مصرف پیشنهادی آن ۰/۸ درصد وزن سیمان است، محاسبه میزان مصرف آن به صورت زیر خواهد بود:
- ۳۵۰ × ۰/۸٪ = ۲/۸ کیلوگرم روان‌کننده برای هر مترمکعب بتن
حالا اگر پروژه‌ای در حال اجرای ۲۰ مترمکعب بتن‌ریزی باشد، میزان کل روان‌کننده مورد نیاز برابر خواهد بود با:
- ۲/۸ × ۲۰ = ۵۶ کیلوگرم روان‌کننده
نکته مهم در این محاسبه این است که روان‌کننده‌ها معمولاً به‌صورت مایع هستند و چگالی آن‌ها بین ۱/۰۵ تا ۱/۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. بنابراین اگر بخواهیم مقدار بر حسب لیتر را محاسبه کنیم، باید وزن را تقسیم بر چگالی روان‌کننده کنیم. فرض کنیم چگالی روان‌کننده ما ۱/۱۵ است:
- ۲/۸ تقسیم‌بر ۱/۱۵ ≈ ۲/۴ لیتر روان‌کننده در هر مترمکعب بتن
این محاسبه در عمل کمک می‌کند تا هزینه و مواد لازم به‌درستی برآورد شوند و بتن با کیفیت مطلوب تولید شود. همچنین استفاده بیش‌ازحد یا کمتر از میزان مناسب روان‌کننده، ممکن است باعث کاهش مقاومت فشاری یا تأخیر در گیرش بتن شود.
نحوه استفاده از روان‌کننده بتن
استفاده صحیح از روان‌کننده یکی از مراحل مهم در ساخت بتن با کیفیت است.
- مرحله اول آن بررسی و سازگاری است. قبل از هر چیز باید اطمینان حاصل کرد که روان‌کننده انتخاب شده با نوع سیمان و سایر افزودنی‌های مورد استفاده در طرح سازگار است. بهتر است از تست آزمایشگاهی برای این کار استفاده شود.
- مرحله دوم، ترکیب آن با آب است. بیشتر روان‌کننده‌ها به آب اضافه می‌شوند یا همراه بخشی از آب اختلاط به بتن افزوده می‌گردند. هرگز نباید روان‌کننده مستقیماً به سیمان خشک اضافه شود. چون موجب اختلال در پخش یکنواخت آن خواهد شد.
- مرحله سوم، در زمان افزودن آن به بتن خلاصه می‌شود. زمان اضافه کردن روان‌کننده نیز اهمیت دارد. برخی روان‌کننده‌ها باید در ابتدای اختلاط وارد شوند اما برخی دیگر، به ویژه فوق روان‌کننده‌ها، بهتر است در مرحله دوم اختلاط اضافه شوند تا پخش یکنواخت‌تری داشته باشند.
- در گام بعدی این مخلوط کردن ترکیب‌ها است که در اولویت قرار می‌گیرد. بعد از اضافه کردن روان‌کننده، بتن باید به مدت کافی (معمولاً ۱ تا ۳ دقیقه) در میکسر بچرخد تا ترکیب کاملاً یکنواخت شود. عدم اختلاط مناسب ممکن است باعث ایجاد حباب‌های هوا یا جدایش سنگدانه‌ها شود.
- بلافاصله پس از افزودن روان‌کننده، باید آزمایش روانی بتن (اسلامپ) انجام شود. اگر اسلامپ خارج از محدوده طرح بود، باید مقدار روان‌کننده تنظیم شود. برای مثال، در یک پروژه ساختمانی در تهران، با استفاده از فوق روان‌کننده پلی‌کربوکسیلاتی، اسلامپ بتن از ۵ سانتی‌متر به ۲۰ سانتی‌متر افزایش یافت بدون اینکه مقدار آب افزایش یابد. این یعنی توانسته‌اند همزمان هم مقاومت را حفظ کنند و هم روانی بتن را افزایش دهند که نتیجه آن سریع‌ترشدن قالب‌گیری و کاهش زمان اجرا بوده است.
جمع‌بندی
میزان مصرف روان‌کننده در بتن موضوعی است که باید با دقت و بر اساس شرایط پروژه، نوع مصالح و نیاز فنی طرح مشخص شود. روان‌کننده‌ها با کاهش آب مصرفی و افزایش روانی بتن، در بهبود کیفیت نهایی، کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت اجرا نقش مؤثری دارند. اما استفاده نادرست یا بیش از اندازه از این مواد می‌تواند نتایج معکوسی به‌همراه داشته باشد.
در این مقاله دیدیم که عوامل متعددی مانند نوع سیمان، دمای محیط، نوع سنگدانه‌ها و ویژگی‌های روان‌کننده در تعیین مقدار مصرف مؤثرند. همچنین با روش محاسبه میزان مصرف آشنا شدیم و مراحل کاربرد درست آن را مرور کردیم. پیشنهاد می‌شود در هر پروژه ساختمانی، با انجام آزمایش‌های اولیه و مشاوره با مهندسان فنی، اندازه بهینه روان‌کننده انتخاب شود تا بتن باکیفیتی تولید شده و از اتلاف منابع جلوگیری شود.