فوق روان کننده‌های بتن را بهتر بشناسیم
امروزه فوق روان کننده ها معمولاً در فناوری بتن برای بهبود کارایی سیستم های سیمانی استفاده می شوند. از یک طرف، آنها تولید بتن هایی با خواص جریانی خاص مانند بتن خود متراکم را امکان پذیر می کنند. از سوی دیگر، فوق روان کننده بتن اجازه می‌دهند طرح های مخلوط بتن با نسبت آب به سیمان بسیار پایین انجام شود. بنابراین می توان به بتن هایی با کارایی بالا با مقاومت و دوام بسیار بالا دست یافت.
تفاوت اصلی بین بتن با مقاومت بالا و بتن با مقاومت معمولی به مقاومت فشاری مربوط می شود که به حداکثر مقاومت نمونه بتن در برابر فشار اعمال شده اشاره دارد. اگرچه نقطه جدایی دقیقی بین بتن پر مقاومت و بتن با مقاومت معمولی وجود ندارد، موسسه بتن آمریکا بتن با مقاومت بالا را بتن با مقاومت فشاری بیشتر از 45 مگاپاسکال تعریف می کند. ساخت بتن با مقاومت بالا شامل استفاده بهینه از مواد اولیه تشکیل دهنده بتن با مقاومت معمولی است. هنگام انتخاب سنگدانه ها برای به دست آوردن بتن با مقاومت بالا، مقاومت، توزیع اندازه بهینه، ویژگی های سطح و اتصال خوب با خمیر سیمان را در نظر می گیریم که بر مقاومت فشاری تأثیر می گذارد. انتخاب سیمان پرتلند با کیفیت بالا و بهینه سازی ترکیب مواد با تغییر نسبت سیمان، آب، سنگدانه ها و مواد افزودنی نیز ضروری است. هر یک از این ویژگی ها می تواند مقاومت نهایی بتن با مقاومت بالا را محدود کند.
پوزولان ها مانند خاکستر بادی و دوده سیلیس همراه با اسید سیلیسیک، رایج ترین مواد افزودنی معدنی مورد استفاده در بتن با مقاومت بالا هستند. این مواد با واکنش با محصولات هیدراتاسیون سیمان پرتلند برای ایجاد ژل اضافی کلسیم سیلیکات هیدرات CSH) ) که بخشی از خمیر مسئول استحکام بتن است، استحکام بیشتری به بتن می بخشد. در نهایت مهمترین ماده افزودنی پلی کربوکسیلات اتر به عنوان فوق روان کننده است. تولید بتن آماده با مقاومت بالا بدون استفاده از افزودنی های شیمیایی دشوار خواهد بود.
از جمله فوق روان کننده های نسل اول میعانات نفتالین فرمالدئید سولفونه، میعانات ملامین فرمالدئید سولفونه شده و لیگنوسولفونات های اصلاح شده هستند. محصولات نسل جدید با خواص پیشرفته بر پایه پلی کربوکسیلات هستند.
ابر روان کننده بتن بر روی ذرات سیمان جذب می شوند و به عنوان پراکنده کننده توسط اثرات دافعه الکترواستاتیک و یا فضایی عمل می کنند. تحقیق در مورد برهمکنش‌ها و ناسازگاری‌های سیمان و ابرپلاستیک کننده یکی از موضوعات اصلی تحقیقاتی در سال‌های گذشته بوده است که در حال حاضر عمدتاً بر روی پلیمرهای مبتنی بر پلی کربوکسیلات اتر متمرکز شده است.
خواص کارایی خمیرهای سیمان، ملات ها و بتن های حاوی سوپرپلاستیزرها به پارامترهای مختلفی بستگی دارد. از یک طرف، نوع، ترکیب شیمیایی و ساختار مولکولی ماده افزودنی بر خواص رئولوژیکی تأثیر می گذارد. از سوی دیگر، ترکیب شیمیایی سیمان ها (به ویژه محتوای و در دسترس بودن سولفات های محلول در طول زمان کارپذیری)، سطح ویژه آنها، وجود مواد افزودنی معدنی یا انواع دیگر مواد افزودنی و همچنین هیدرات. فازهای تشکیل شده در طول هیدراتاسیون اولیه بر رفتار فوق روان کننده ها در خمیرها، ملات ها و بتن ها تأثیر می گذارد. علاوه بر بهبود کارایی، فوق روان کننده ها معمولاً هیدراتاسیون سیمان را بسته به محتوای آنها به تاخیر می اندازند.
هنوز بسیاری از سؤالات در مورد تأثیر فوق روان کننده ها بر توسعه ریزساختاری اولیه، هسته زایی و رشد فازهای هیدرات، انحلال فازهای کلینکر، رفتار جذب مواد افزودنی و نیروهای بین ذرات حل نشده باقی مانده‌اند. با توجه به پیچیدگی این سیستم چند معدنی، تأثیر فوق روان کننده ها به طور فزاینده ای بر روی سیستم های ساده شده (فازهای کلینکر خالص و هیدرات) و تعلیق های مدل بررسی شده است. این مطالعات اطلاعات مهمی را در مورد تأثیر فوق روان کننده ها بر هسته ایی و رشد فازهای هیدرات، جذب فوق روان کننده در فازهای خاص را در بر دارد.
تأثیر فوق روان کننده ها بر نیروهای دافعه الکترواستاتیک یا فضایی
بتن تعریف خود را از مخلوطی از سیمان، ماسه و آب ایجاد کرده است. قبلاً چنین بود، با این حال، پیشرفت در فناوری بتن، این “مخلوط” از مواد ضروری مختلف ذکر شده در بالا را در تحقق چندین ویژگی مورد نظر مانند افزودنی های فوق روان کننده ایجاد کرده است.
سه روش مختلف استفاده از فوق روان کننده های بتن
برای ساخت بتن روان و خود تراز بدون افزایش آب، بدون نیاز به کاهش سیمان و مهمتر از همه بدون کاهش مقاومت.
برای تهیه بتن قابل اجرا و با مقاومت بالا با کاهش آب و در نتیجه نسبت آب به سیمان.
برای صرفه جویی در سیمان با کاهش هر دو محتوای سیمان و آب در حالی که نسبت آب به سیمان یکسان و کارایی یکسان در همان زمان حفظ می شود.
اثرات فوق روان کننده ها بر روی بتن تازه
کارایی بتن را بهبود می بخشد، اما اثر همچنان به نوع فوق روان کننده، دوز و زمان به نوع سازه و بتن بستگی دارد. نیاز آبی 15 تا 30 درصد کاهش می یابد که منجر به مقاومت بیشتر و نفوذ پذیری کمتر بتن می شود.
فوق روان کننده ها کارایی بالاتر از حد معمول 30-60 دقیقه تولید می کنند و کارایی آن به سرعت از بین می رود. در حالی که افت اسلامپ به اسلامپ اولیه، نوع سیمان و فوق روان کننده، زمان افزودن، رطوبت، دما و وجود سایر مواد افزودنی بتن بستگی دارد.
اگر بتن روان ساخته می شود، رعایت احتیاط ها برای عدم ایجاد شرگی و جداسازی مهم است.
اثرات فوق روان کننده های بتن سخت شده
کاهش آب امکان تولید بتن با مقاومت بالا را فراهم می کند.
این امکان استفاده از مواد افزودنی معدنی از جمله دوده سیلیس را در جیره کم وزن می دهد که امکان تولید بتن با مقاومت بالا را فراهم می کند.
استفاده از فوق روان کننده ها باعث افزایش پیوند بین فولاد تقویت کننده و بتن می شود.
فوق روان کننده ها یک کمک ضروری برای تهیه بتن با مقاومت بالا هستند. برای هر نوع عنصر بتنی از جمله فونداسیون، زیرزمین، مخازن آب، تونل، کانال، مخازن تصفیه فاضلاب و پسماند، استخرها و غیره مناسب است.
