روان کننده ها و فوق روان کننده ها

روان کننده ها و فوق روان کننده ها
  • 103
  • 1400/11/17

این مواد به بتن کمک می کند تا روانی بهتری داشته باشد

یکی از مزایای متمایز بتن سیال بودن آن است: هنگامی که مخلوط همگن به صورت پنوماتیک اعمال می شود، حتی به سطوح ناهموار نیز به راحتی می چسبد و در عین حال مقاومت اولیه در برابر فشار را حفظ می کند تا پشتیبانی ساختاری از شروع کار را فراهم کند.

خانواده ای از پلیمرهای شیمیایی پشت سیالیت این ماده هستند: نرم کننده ها و فوق روان کننده ها. آنها همچنین به عنوان کاهنده آب شناخته می شوند، به کاهش نسبت کل آب به سیمان کمک می کنند و بدون نیاز به رقیق کردن مخلوط با آب، قوام "مایع" بیشتری به آن می دهند.

این افزودنی‌ها که معمولاً در طول فرآیند اختلاط اضافه می‌شوند، به مخلوط بتن اجازه می‌دهند تا زمان اجرا، بدون از دست دادن قوام خود، چکش‌خوار باقی بماند.

روان کننده ها و فوق روان کننده ها دارای اثر پخش کننده موقتی هستند که امکان هیدراتاسیون کامل هر ذره سیمان را فراهم می کند و سیالیت یا رئولوژی مخلوط را بهبود می بخشد.

دستور العمل های رومی ها برای "سیالیت" بتن

فوق روان کننده ها اکنون در نسل سوم خود، پلاستی سایزرها نقش مهمی در طول تاریخ ایفا کرده اند. اگرچه ممکن است عجیب به نظر برسد، بسیاری از نویسندگان به این نظریه اهمیت می دهند که رومی ها، طرفداران مشتاق بتن و کاربردهای متنوع آن، اغلب از سفیده تخم مرغ به عنوان نرم کننده استفاده می کردند.

این ترکیب، با خاکستر بادی آتشفشانی برای ایجاد نوع بتن هیدرولیکی که در سرتاسر خلیج ناپل در ایتالیا دیده می‌شود، یک ماده بسیار مقاوم و ضد آب و هوا از جمله آب نمک بسیار خورنده را ایجاد می‌کند.

نرم کننده ها

مراحل اولیه

آغاز قرن بیستم خبر از ورود اولین نسل نرم کننده ها داد. لیگنوسولفونات‌ها، یک محصول جانبی که از فرآوری چوب به دست می‌آید، امروزه هنوز اغلب برای تولید مخلوطی کارآمد با مواد اولیه استفاده می‌شود.

این افزودنی‌ها که به عنوان کاهش‌دهنده‌های آب میان‌رده (MRWR) شناخته می‌شوند، خود را به سطح یک ذره سیمان می‌چسبند که حامل بارهای مثبت و منفی هستند. پلیمرهای روان کننده که دارای بار منفی هستند، بارهای مثبت روی سطح سیمان را متعادل کرده و کل سطح را کاملاً منفی جلوه می دهند.

این باعث ایجاد یک اثر فیزیکی می شود که باعث می شود ذرات سیمان با بار منفی یکدیگر را دفع کنند و یک اثر پراکنده ایجاد کند که نفوذ آب بیشتر را امکان پذیر می کند. این مخلوط اکنون بدون نیاز به افزودن آب بیشتر «کارآمدتر» است و امکان کاهش مقدار کلی آب مورد نیاز را فراهم می‌کند و نسبت آب به سیمان را تا حدود 10 درصد کاهش می‌دهد.

یکی از مسائل کلیدی در مورد این افزودنی ها این است که فرآیند پخت را به تاخیر می اندازند که ممکن است به نوبه خود مشکلات بیشتری ایجاد کند. ناتوانی در پخت در یک بازه زمانی خاص به این معنی است که مقدار زیادی فشار هیدرواستاتیکی می تواند در یک ستون قالب در یک دوره طولانی انباشته شود 

نسل دوم فوق روان کننده ها

نسل جدیدی از پلیمرها در اواسط قرن حاضر وارد بازار می شوند که قادر به کاهش بیشتر نسبت آب به سیمان در حدود 25٪ هستند. پلی سولفونات‌ها مانند نفتالین و ملامین مکانیسم کاری مشابهی با نسل اول پلاستی‌سایزرها دارند و پراکندگی الکتریکی را هر چند با شدت بیشتر ارائه می‌دهند.

همانطور که دیدیم، این پلیمرها به ذرات سیمان می‌چسبند و آنها را شارژ منفی می‌کنند که باعث ایجاد دافعه بین ذرات مشابه می‌شود و به آب اجازه می‌دهد تا جریان داشته باشد و مخلوط را بهتر هیدراته کند.

همین فعالیت دافعه همچنین باعث انسداد هوا می‌شود، کارایی مخلوط را افزایش می‌دهد، اما به طور همزمان حفره‌هایی از هوا ایجاد می‌کند که مقاومت آن را کاهش داده و یکپارچگی ساختاری آن را به خطر می‌اندازد.

این نوع پلیمر ممکن است چالش‌های دیگری نیز ایجاد کند، زیرا یک پنجره بسیار باریک از «کارپذیری» ارائه می‌کند: هنگامی که سیمان هیدراته می‌شود، تمایل به تولید محصول جانبی پوسته‌مانندی دارد که کاربرد را دشوار می‌کند.

فوق روان کننده ها نسل سوم

فوق روان کننده ها افزودنی هایی با جامع ترین مزایا هستند، از جمله کاهش نسبت آب به سیمان در حدود 40%. برخلاف دو مورد دیگر در بالا، پلی کربوکسیلات ها یا کاهش دهنده های آب برد بالا (HRWR) بر اساس دافعه فضایی به جای الکترواستاتیک عمل می کنند. یک اثر فضایی کلیدی مانع فضایی است که از انجام یک واکنش شیمیایی جلوگیری می کند: در این مورد از تجمع ذرات سیمان جلوگیری می کند.

ابر روان کننده های پلی کربوکسیلات کوپلیمرهای پیچیده ای هستند که می توانند برای انجام بسیاری از عملکردهای مختلف مهندسی شوند و از یک مولکول ستون فقرات با بار منفی با زنجیره های جانبی پلیمری تشکیل شده اند.

بسیاری از این افزودنی‌ها را می‌توان با هم ترکیب کرد و با انواع دیگری مانند افزودنی‌های هواگیر، تسریع‌کننده و کندکننده ترکیب کرد.