مقدمه : در ارزيابي كيفيت سيمان ،مهمترين شاخص آن مقاومت فشاري مي باشد در حاليكه دربتن علاوه بر مقاومت فشاري شاخص رواني (اسلامپ) نيز يكي از فاكتورهاي مهم ديگر بتن مي. رواني بتن تحت شرايطي ممكن است دچار افت شود . افت رواني به پارمترهاي مختلفي وابسته است و در صورت ايجاد، دستيابي به ويژگي هاي بتن امكان پذير نبوده به اين دليل كه افت رواني با افت كارايي همراه بوده و خصوصيات بتن تازه و سخت شده را تحت تاثير قرار مي دهد . بنابراين راهكار هايي براي حفظ رواني بتن براي مدت زمان بيشتر و جبران آن ضروري به نظر مي رسد. در اين مقاله نوع سيمان مصرفي همراه با ساير عوامل تاثير گذاربررواني بتن مورد بررسي قرار مي گيرد رواني بتن : طبق تعريف ACI رواني يعني قابليت تحرك نسبي يا توانايي بتن يا ملات تازه مخلوط شده بر جريان يافتن است. كارايي : كلمه كارايي به سهولت در ريختن ، قابليت تراكم، سهولت در پرداخت بتن و مقاومت در برابر جداشدگي اطلاق مي گردد. افت رواني : از دست دادن غلظت بتن با گذشت زمان تعريف مي شود. مكانيسم افت : مكانيسم شيميايي با واكنش بين تركيبات و اجزاي سيمان و توليد هيدراتاسيون رخ مي دهد. افت رواني به هيدراتاسيون سيمان و فعل و انفعال شيميايي در سيستم خمير سيمان وابسته بوده كه ميتواند تحت تاثير قرار گيرد بوسيله نوع سيمان ، تركيبات شيميايي و معدني سيمان و ... مكانيسم فيزيكي : كه توسط برخورد ذرات سيمان و جمع شدن (لخته شدن ايجاد مي شود . نكته : افت رواني خمير سيمان در مرحله سكون بجاي اينكه داراي علل شيميايي باشد به دليل لخته شدن فيزيكي ذرات سيمان صورت مي گيرد . شاخص هاي موثر درافت رواني بتن : عوامل مختلفي در افت رواني بتن موثر هستند اين عوامل در نمودار شكل شماره يك اورده شده است هركدام از عوامل فوق يطور خلاصه توضيح داده مي شود 1- نوع وتركيبات سيمان اجزاي اصلي تشكيل دهنده سيمان
|
نكته : مقادير مختلف اجزاي سيمان در روند افت رواني تاثير گذار مي باشد . براي مثال : v بيشتر بودن مقادير تري كلسيم آلومينات (C3A) در سيمان هاي تيپ 1 و 3 نسبت به سيمان هاي تيپ 2 و 5 باعث تسريع افت رواني در بتن هاي حاوي اين سيمان ها مي شود از بين اجزاي اصلي تشكيل دهنده سيمان واكنش C3A خالص با آب بسيار شديد است و به سفت شدن فوري خمير سيمان كه به «گيرش آني » معروف است منتهي مي شود . براي جلوگيري از اين امر در هنگام توليد سيمان سنگ گچ به كلينكر سيمان افزوده مي شود . زمانيكه افت رواني اتفاق مي افتد فاز تري كلسيم آلومينات C3A با گچ واكنش مي دهد كه در نتيجه آن ساختار كريستالي شكل مي گيرد كه حركت بتن را با مشكل مواجه مي سازد . به اين دليل مي توان تصور كرد كه واكنش C3A تاثير مهمي در كاهش افت رواني دارد . فرآيند هيدراتاسيون تركيب شيميايي سيمان با آب را هيدراتاسيون سيمان مي نامند .هيدراتاسيون در فاز درون شبكه اي تحت تاثير قرار مي دهد ، غلظت يون هاي Ca2+ و OH- و SO2- در اختلاط آب .در درجه اول غلظت اين يون ها وابسته است به مقادير از سولفات قليايي ، گچ و آهك آزاد در سيمان بلافاصله بعد از مخلوط كردن با آب ، پس از آن موارد ياد شده وابسته است به واكنش هيدراتاسيون از آليت C3S مقادير قليا و تشكيل ژل C-S-H از جمله عوامل موثر بر افت رواني بتن به شمار مي روند افت رواني مي تواند مربوط به افزايش تشكيل ژل C-S-Hباشد . آن در طول هيدراتاسيون C3S رخ مي دهد . اين فرآيند بوسيله نسبت C2S/C3S و فاصله متوسط بين ذرات تحت تاثير قرار مي گيرد كه فاصله متوسط بستگي دارد به اندازه ذرات سيمان و همچنين نسبت آب به سيمان مقادير بالاي قليا باعث كاهش رواني مي شود به دليل اينكه مواد قليايي فرايند هيدراتاسيون را سرعت مي بخشد . مقداررواني اوليه توليد بتن با رواني اوليه بالاتر براي حفظ رواني بتن براي زمان بيشتر به دليل زير ممكن است روش مناسبي نباشد : زيرا تخمين زمان لازم براي تخليه بتن در محل امكان پذير نمي باشد و ممكن است بتن در محل تحويل داري رواني بيش از حد بوده كه باعث ناپايداري در بتن ، ازجمله آب انداختگي ، جداشدگي و مشكلاتي ديگري ايجاد كند. فوق روان كننده ماده اي كه يا بدون تغيير رواني ، مقدار آب مخلوط بتن را به ميزان زيادي كاهش مي دهد، يا بدون تغيير مقدار آب ، رواني بتن را به ميزان زيادي افزايش مي دهد و يا موجب كاهش زياد آب و افزايش زياد رواني بتن به طور همزمان مي شود ، فوق روان كننده ناميده مي شود فوق روان كننده ها عمدتا به منظور سه هدف مورد استفاده قرار ميگيرند: 1-افزايش كارايي و رواني بتن بدون تغيير در آب و ديگر مصالح 2- كاهش آب و به دنبال آن كاهش نسبت آب به سيمان (W/C) ، افزايش مقاومت فشاري و بهبود دوام بتن 3- كاهش آب و سيمان با هم و در نتيجه كاهش هزينه ها ، كاهش خزش، كاهش جمع شدگي و كاهش تنش هاي گرمايي حاصل از گرماي هيدراسيون ، كاهش گاز دي اكسيد كربن ناشي از توليد سيمان وحفاظت محيط زيست به عنوان راهي به سوي توسعه پايدار نقش فوق روان كننده ها دررواني بتن در اثر سوسپانسيون آب و سيمان ، كلوخه هاي بزرگ سيمان به دليل كم بودن نيروي دافعه شكل ميگيرد كه با تشكيل آن ، آب در اين كلوخه ها به تله مي افتد و باعث مي شود تا كارايي مخلوط كاهش يابد . با اضافه كردن فوق روان كننده ها ، آن ها به سطح ذرات سيمان جذب شده و كلوخه هاي ايجاد شده از هم را باز مي كنند و به اين ترتيب دانه هاي سيمان به صورت مجزا و غيره چسبنده در مخلوط حضور خواهند داشت كه اين امر باعث آسان تر شدن حركت نسبي آن ها شده و رواني مخلوط را افزايش مي دهد نوع افزودني: افزودني بر پايه پلي كربوكسيلات (PC) قادر است رواني بتن را براي مدت زمان بيشتري نسبت به افزودني بر پايه نفتالين فرمالدهيد سولفوناته (SNF) حفظ كند مقايسه دو نوع افزودني فوق در نمودار شماره دو آورده شده است دما در بتن افزايش دما موجب تسريع روند افت ارواني مي شود. زيرا افزايش دما باعث تبخير سريع ، و تسريع فرايند هيدراتاسيون و تسريع گيرش مي شود . راه حل : q استفاده از فوق روان كننده با خاصيت كاهش افت رواني q استفاده از افزودني كند گير كننده در كنار افزودني فوق روان كننده q راهكار هاي كاهش افت رواني در بتن ريزي در هواي گرم تاثير دما توام با روان كننده ها در افت رواني بتن در نمودار شماره سه آورده شده است افت رواني بتن به همراه افت كارايي در محل تحويل بتن به خصوص در مخلوط بتن آماده ممكن است تحت شرايط زير صورت گيرد : q مقدار آب كمتر نسبت به طرح اختلاط q نرخ بالاتر تبخير ( يا جذب توسط سنگدانه ها ) q نرخ بالاتر هيدراتاسيون v نكته : تسريع در فرايند هيدراتاسيون و تبخير قطعا افت رواني بتن را افزايش مي دهد و در مخلوط بتن آماده اين ويژگي ها تحت تاثير پارامتر هاي زير مي باشند: Ø ترافيك ميسر Ø مسافت حمل طولاني Ø سرعت گردش ديگ تراك ميكسر Ø شرايط توليد بتن در بچينگ پلانت راهكار ها جبران افت رواني بتن استفاده مجدد از آب در فواصل زماني مشخص استفاده از كندگير كننده ها استفاده از مقدار افزودني بيشتر استفاده تركيبي از افزودني ها اضافه كردن افزودني در محل تخليه استفاده مجدد از افزودني در فواصل زماني مشخص روش اضافه كردن مجدد اضافه كردن مجدد آب يا افزودني شيميايي در صورت افت رواني بتن ، به عنوان راه حلي ، به منظور بازيابي كارايي بتن به خصوص در صنعت بتن آماده مي باشد كه خصوصيات بتن سخت شده را تحت تاثير قرار مي دهد . فوق روان كننده مورد استفاده بر مبناي ملامين سولفوناته فرمالدهيد مي باشد تاثير فوق روان كننده در رواني بتن در نمودار شماره چهار آورده شده است. استفاده مجدد از افزودني در فواصل زماني مشخص مقدار فوق روان كننده مورد نياز براي باز گرداندن به سطح رواني اوليه وابسته خواهد بود به خصوصيات و تركيبات سيمان ، نوع افزودني و مواد تشكيل دهنده بتن نكته : استفاده مجدد از افزودني مي تواند تا زماني كه اثرات آن با توجه به توسعه مقاومت مفيد به نظر مي رسد ، صورت گيرد نحوه تاثير استفاده مجدد از افزودني در بتن براي بازگرداندن به رواني اوليه درنمودار شماره پنج آورده شده است اثري از اضافه كردن مجدد فوق روان كننده بر روي مقاومت فشاري بتن در اختلاط طولاني مدت مقاومت فشاري بتن با اضافه كردن مجدد فوق روان كننده تا 90 دقيقه به شدت افزايش مي يابد اما فراتر از اين سن كاهش متوسطي در مقاومت مشاهده مي شود به دليل : از دست رفتن خصوصيات رئولوژيكي بتن تازه به علت اختلاط طولاني در نمودار شماره شش تاثير مجدد فوق روان كننده برروي مقاومت فشاري بتن آورده شده است ارتباط بين اضافه كردن مجدد آب و كاهش مقاومت اضافه كردن مجدد آب به به بتن تهيه شده بطور قابل ملاحظه اي مقاومت فشاري آن را مي كاهد كه درنمودار شماره هفت تاثير آن آورده شده است ارتباط بين اضافه كردن مجدد آب و كاهش مقاومت بتن يك رابطه خطي مي باشد . افزايش در افت مقاومت سازگار است با اضافه كردن مجدد آب براي بازگرداندن رواني اوليه توليد بتن با كيفيت بالا از طريق افزايش مقدار فازهاي مقاومت ساز سيمان يا روان كننده ها؟ از آن جا كه امروزه با گستردگي مصرف ابرروان سازها و فاصله گرفتن ذرات سيمان، نسبت w//c يا w//b كاهش بسيار يافته است، ديگر نيازي به افزايش غير اقتصادي فاز C3S به منظور افزايش بلورهاي C-S-H و در نتيجه بالا رفتن استحكام ملات نيست. البته براي بهبود مقاومت هاي اوليه ملات سيمان، كافي است تا كمي نرمي يا دماي محيط سيماني را افزايش دهيم. بنابراين حداكثر فاز C3S به ميزان 55-50 درصد كافي است. يكي از فعال ترين فاز سيمان فاز C3A است. جذب سولفات كلسيم بر روي سطح آلومينات، هيدراته شدن آن را فقط موقتا كند مي نمايد. افزايش فاز آلومينات از طرف ديگر، مصرف مواد افزودني را افزايش داده و بر روي رواني بتن تاثير منفي مي گزارد. اين وضعيت هم چنين، توازن واكنش پذيري مابين فازهاي مختلف سيماني و سولفات ها را از بين برده و احتمال كند شدن گسترده گيرش را نيز زياد مي نمايد. بنا بر اين، كارشناسان فاز آلومينات را از نقطه نظر دوام و رواني بتن، يك ماده مضر مي دانند. از طرف ديگر، به منظور توليد سيمان مقاوم در برابر سيكل يخبندان، يا بتن مناسب براي اين منظور، لازم است تا ميزان فاز آلومينات در كلينكر و سيمان به حداقل كاهش يابد. علت كاهش در اين است، كه فاز مونوسولفات كه در اثر تبديل تري سولفات يه اترينجيت در اثناء هيدراته شدن ايجاد مي گردد، در دماي نزديك به صفر، مجددا به فاز تري سولفات، تحت عنوان "اترينجبت ثانوي"، تغيير مي يابد. اين تبديل فازي به علت آزاد شدن آب، با ايجاد يخ در حفزه هاي ملات يا بتن همراه مي شود، كه تخريب سازه بتني را به همراه خواهد داشت. مسئله ديگر در رابطه با فاز C3A و در نتيجه لزوم حضور سولفات كلسيم، تاثيرات منفي سولفات اخير بر ابر روانسازهاي PCEs يعني پلي كربوكسيلات هاي اتر است. در اين موارد حضور سولفات هاي قليائي به جاي سولفات كلسيم و به ويژه كلريد كلسيم براي تامين ايون كلسيم كه براي تثبيت فضائي زنجيره هاي PCEs بر روي ذرات سيماني لازم است، ترجيح داده مي شود. بنا به دلايل ذكر شده، ديگر نيازي به افزايش نرمي سيمان به مقادير بالا نبوده و بلين تا حداكثر cm2/gr 3500 براي اين منظور كفايت مي نمايد. لذا با محدود شدن ميزانC3S به طور طبيعي افزايش بيش از حد مقاومت فشاري منتفي مي گردد. براي آن دسته از مصرف كنندگان سيماني كه دغدغه تخريب سازه هاي بتني توسط واكنش هاي مخرب قليا-سنگدامه را دارند، كه به سرطان بتن نيز معروف مي باشد، دانشمندان در پروژه هاي سازه اي، انجام تست هاي لازمه بر روي سنگدانه ها را قبل از شروع كار ضروري دانسته اند. در اين حالت، اگر نتايج آزمايشات مثبت باشند، بهترين گزينه، مصرف سيمان هاي آميخته پيشنهاد مي گردد. اين نوع سيمان ها به سرعت، قلياها را توسط بلورهاي C-S-H احاطه و به دام انداخته و غير فعال مي نمايند نتيجه گيري ü افت رواني بتن به دليل اينكه با افت كارايي همراه است خصوصيات بتن تازه را تحت تاثير قرار داده و بيشترين اثرات روي بتن سخت شده مي گذارد. ü از بين عوامل موثر بر افت رواني اجزاي تشكيل دهنده سيمان اثرات قابل توجهي بر افت رواني بتن مي گذاردند. ü در راهكار جبران افت رواني با روش اضافه كردن مجدد آب يا افزودني بايد به مسله مقاومت فشاري توجه ويژه اي شود . ü در مورد استفاده از افزودني ، قيمت افزودني ها در تعيين دز هاي مصرف بايد مورد توجه قرار گيرد . نمودار شماره يك : عوامل موثر برافت رواني بتن نمودار شماره دو: مقايسه تاثير گذاري دو نوع افزودني بتن در رواني بتن نمودار شماره سه: تاثير دما توام با روان كننده ها در افت رواني بتن نمودار شماره چهار: تاثير فوق روان كننده در رواني بتن نمودار شماره پنج: تاثير مجدد افزودني دربازگرداندن رواني اوليه بتن نمودار شماره شش: تاثير اضافه كردن مجدد افزودني برروي مقاومت فشارس بتن نمودار شماره هفت: تاثير اضافه كردن مجدد آب برروي مقاومت فشاري بتن معصوم جنت-مشاور كنترل كيفي سيمان منابع 1- Erdogdu, S. ‘‘Effect of retempering with superplasticizer admixtures on slump loss and compressive strength of concrete subjected to prolonged mixing’’, Cem. & Conc. Res., 35, pp. 907–912 (2005). 2- Gyu Lim, Gye., Su Hong, Seong.,Su Kin, Do ., Jae Lee, Beom ., Seong Rho , Jea. "Slump loss control of cement paste by adding polycarboxylic type slump-releasing dispersant “, Cement and Concrete Research 29 (1999) 223–229 3- Sobhani, J.,Najimi,M.,Pourkhorshidi,A.R.,(2012), "Effects of retempering methods on the compressive strength and water permeability of concrete " Building and Housing Research Center, Tehran, 13145-1696, Iran 4 – Ramachandran,V.S.,Beaudoin,J.J.,Shihua,Z."Control of slump loss in superplasticized concrete" Materials and Structures /Matdriaux et Constructions. 1989, 22, 107-I 1 1 5 - شكرچي زاده ، محمد . علي ليبر ، نيكلاس .دهقان مروستي ، پور ضرابي ، علي ." افزودني هاي شيميايي بتن دانش ، فناوري و كاربرد ها " (1391). چاپ اول ؛ انسيتو مصالح ساختماني دانشگاه تهران ؛ انتشارات علم وادب . 6- محسن قاسمي -افت رواني بتن وراهكارهاي جبران آن –دانشكده مهندسي عمران-دانشگاه تهران |