روان‌کننده زودگیر بتن

روان‌کننده‌های بتن از مهم‌ترین افزودنی‌های شیمیایی در صنعت بتن مدرن به شمار می‌روند. این مواد با کاهش مقدار آب نسبت به سیمان، افزایش روانی بتن تازه و بهبود خواص مکانیکی بتن سخت‌شده، نقش کلیدی در ارتقای کیفیت، سرعت و صرفه اقتصادی پروژه‌ها دارند. یکی از انواع پرکاربرد این افزودنی‌ها، روان‌کننده زودگیر بتن است که علاوه بر ایجاد روانی بالا، زمان گیرش اولیه را نیز به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

در این مقاله که به‌طور ویژه برای تولیدکنندگان بتن آماده، پیمانکاران و مهندسان ناظر تهیه شده، به‌طور کامل به بررسی این افزودنی می‌پردازیم.

روان‌کننده زودگیر بتن چیست؟

روان‌کننده زودگیر بتن Accelerating Plasticizer )یا( Accelerating Superplasticizer افزودنی شیمیایی مایع یا پودری می باشد که بر پایه پلی‌کربوکسیلات اتر (PCE)، نفتالین سولفونات یا لیگنوسولفونات اصلاح‌شده تولید می‌شود. این مواد با دو مکانیسم اصلی عمل می‌کنند:

1. پراکندگی ذرات سیمان: مولکول‌های روان‌کننده با ایجاد بار الکتریکی منفی روی سطح ذرات سیمان، دافعه الکترواستاتیکی  ایجاد کرده و از تجمع ذرات جلوگیری می‌کنند.
2. شتاب‌دهی واکنش هیدراتاسیون: حضور یون‌های شتاب‌دهنده (مانند کلسیم فرمات، تری‌اتانول‌آمین، نیترات‌ها و…) باعث تسریع تشکیل ژل C-S-H و افزایش سرعت گیرش اولیه می‌شود.

نتیجه این دو مکانیسم، بتنی با میزان روان بودن بسیار بالا (اسلمپ ۱۸ تا ۲۵ سانتی‌متر)، کاهش ۱۵ تا ۳۰ درصد آب اختلاط و گیرش سریع‌تر (کاهش زمان گیرش اولیه تا ۵۰ درصد) می باشد.

تفاوت روان‌کننده زودگیر با انواع دیگر

ویژگی‌ها و مزایای روان‌کننده زودگیر بتن

1. افزایش چشمگیر میزان روان بودن: اسلامپ ۵–۸ سانتی‌متری به ۲۰–۲۵ سانتی‌متر می‌رسد بدون افزایش مقدار آب.
2. تسریع گیرش و سخت‌شدن اولیه
   1. زمان گیرش اولیه: ۱ تا ۳ ساعت (در مقایسه با ۵–۸ ساعت بتن شاهد)
   1. مقاومت ۱ روزه: تا ۲۰۰–۳۰۰ درصد افزایش
   1. امکان قالب‌برداری در ۸–۱۶ ساعت (به‌جای ۲۴–۳۶ ساعت)
3. کاهش ۱۵ تا ۳۰ درصد آب اختلاط که منجر به افزایش مقاومت فشاری ۲۸ روزه (تا ۲۰ درصد) و کاهش جمع‌شدگی می شود.
4. افزایش تراکم و کاهش تخلخل: پر شدن کامل حفره‌ها در نتیجه مقاومت بالاتر در برابر نفوذ یون کلر، سولفات وهمچنین یخ‌زدگی.
5. کاهش پدیده جداشدگی و آب‌انداختگی حتی در نسبت‌های پایین آب به سیمان.
6. امکان تولید بتن با عیار سیمان کمتر(صرفه‌جویی ۳۰–۵۰ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب).

کاربردهای اصلی روان‌کننده زودگیر بتن

1. بتن‌ریزی در هوای سرد (دمای زیر ۱۰ درجه سانتی‌گراد) مهم‌ترین کاربرد این افزودنی است. در دمای صفر درجه، بتن معمولی ممکن است اصلاً نگیرد، اما با روان‌کننده زودگیر می‌توان حتی در دمای -۵ تا -۱۰ درجه نیز بتن‌ریزی کرد.
2. تولید قطعات بتنی پیش‌ساخته و پیش‌تنیده
   1. قالب‌برداری سریع (۸–۱۲ ساعت)
   1. افزایش تعداد چرخه تولید در روز
   1. کاهش فضای اشغال‌شده در کارگاه
3. بتن‌ریزی ستون‌ها، دیوارهای برشی و تیرها به‌ویژه در سازه‌های بلند که نیاز به مقاومت اولیه بالا برای ادامه بتن‌ریزی طبقات بعدی وجود دارد.
4. بسیار مناسب برای بتن پمپ‌شونده در ارتفاع یا مسافت طولانی و حفظ میزان روان بودن در مسیر طولانی پمپ و گیرش سریع پس از ریخته‌شدن.
5. بتن‌ریزی در کارخانجات تولید لوله، بلوک، جدول و تیرچه زیرا باعث افزایش راندمان خط تولید تا ۵۰ درصد می شوند.
6. استفاده همزمان با مواد پوزولانی: این افزودنی امکان مصرف همزمان خاکستر بادی (Fly Ash) و میکروسیلیس را بدون افت شدید میزان روان بودن فراهم می‌کند.

نحوه مصرف و دوز پیشنهادی

روش اختلاط پیشنهادی (روش استاندارد):

1. ابتدا ۷۰–۸۰ درصد آب اختلاط را به میکسر یا مخلوط کننده اضافه کنید.
2. سیمان و سنگدانه‌ها را اضافه کرده و ۳۰ ثانیه مخلوط کنید.
3. روان‌کننده زودگیر را که قبلاً با ۲۰–۳۰ درصد باقی‌مانده آب رقیق شده، به‌تدریج و کم کم اضافه کنید.
4. حداقل ۳ تا ۵ دقیقه با سرعت بالا مخلوط کنید تا سیالیت یکنواختی حاصل شود.

نکته مهم: هرگز روان‌کننده را مستقیماً روی سیمان خشک نریزید (ممکن است باعث گلوله گلوله شدن شود).

شرایط نگهداری

• در بشکه‌های دربسته و دور از نور مستقیم خورشید
• دمای نگهداری: ۵ تا ۳۵ درجه سانتی‌گراد
• دور از یخ‌زدگی (در صورت یخ‌زدگی، به‌آرامی تا گرم شدن به اندازه ی دمای محیط هم زده شود)
• عمر مفید: ۱۲ ماه پس از تاریخ تولید (در صورت نگهداری صحیح)

نکات ایمنی و زیست‌محیطی

• pH معمولاً ۶–۸ (خنثی تا کمی قلیایی)
• غیرسمی و غیرقابل‌اشتعال
• در صورت تماس با پوست یا چشم، با آب فراوان شستشو دهید
• برخی انواع حاوی فرمات یا نیترات ممکن است برای آبزیان مضر باشند در نتیجه  از ریختن این ماده در فاضلاب جلوگیری شود.

مقایسه اقتصادی

نکات پیشرفته و تجربیات میدانی

در پروژه‌های واقعی، ترکیب روان‌کننده زودگیر با ضد یخ بتنی (مثل نیترات کلسیم یا اوره) در دمای زیر ۱۰ درجه سانتی گراد توصیه می‌شود؛ در این حالت دوز روان‌کننده زودگیر را ۲۰–۳۰٪ افزایش داده و ضد یخ را جداگانه اضافه می‌کنند. همچنین در بتن‌های حاوی میکروسیلیس بالای ۱۰٪، ابتدا میکروسیلیس را با بخشی از آب مخلوط کرده و سپس روان‌کننده را اضافه می کنند تا از افت شدید میزان روان بودن جلوگیری شود. تجربه نشان داده است در بتن‌ریزی شبانه زمستان، افزودن ۰٫۲٪ تری‌اتانول‌آمین به فرمولاسیون کارخانه، مقاومت ۱۲ ساعته را تا ۴۰٪ بیشتر می‌کند. در نهایت، کنترل دقیق دمای بتن تازه (حداقل ۱۰ درجه سانتی‌گراد در زمان خروج از بچینگ) مهم‌ترین عامل در کارکرد است.

نتیجه‌گیری

روان‌کننده زودگیر بتن یکی از هوشمندانه‌ترین ابزارها برای افزایش بهره‌ وری در صنعت بتن است. این افزودنی نه ‌تنها مشکلات بتن‌ریزی در سرما را حل می‌کند، بلکه با تسریع چرخه تولید، کاهش مصرف سیمان و آب، و افزایش کیفیت نهایی، بازگشت سرمایه بسیار سریعی دارد.

اگر تولیدکننده بتن آماده، کارخانه قطعات پیش‌ساخته یا پیمانکار سازه‌های بتنی هستید، استفاده از روان‌کننده زودگیر را به‌عنوان یک ضرورت رقابتی در نظر بگیرید. انتخاب محصول مناسب(بر پایه PCE توصیه می‌شود) و رعایت دقیق دوز و روش اختلاط، رمز موفقیت در بهره‌برداری از این افزودنی قدرتمند می باشد.