راه‌های شناخت فوق روان کننده‌ های با کیفیت

مواد فوق روان کننده که به عنوان کاهنده های آب شناخته می شوند، به دلیل کمک به بهبود کیفیت کارهای ساختمانی، به یک مواد پرمصرف در صنعت ساختمان تبدیل شده اند. فوق روان کننده ها به ویژه برای تولید بتن های با کیفیت بالا و بتن با کارایی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. فوق روان‌کننده‌ها خاصیت پلاستیکی یا ویسکوزیته بتن را افزایش می دهند  و برای بهبود کارایی بتن استفاده می شوند.

 در نتیجه کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت بتن افزایش می یابد. مواد فوق روان کننده در مقایسه با سایر مواد افزودنی استفاده شده در بتن بسیار حساس هستند.

به طور عمده، روان کننده‌ها و فوق روان کننده‌ها در چهار نوع دسته بندی می شوند:

روان کننده لیگنوسولفونات (LS)

 فوق روان کننده  پلی نفتالین سولفات(PNS)

فوق روان کننده بر پایه سولفونات نفتالین فرمالدئید (SNF)

فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات  (PCE)

و فوق روان کننده دیگر مانند استرهای اسید سولفونیک، استرهای کربوهیدرات و کوپلیمرهای وینیل

اما چه نوع مواد  فوق روان‌کننده و  چگونه بهترین نوع را برای کار انتخاب کنیم؟  قوانین عمومی خاصی که هر تولید کننده بتن برای انتخاب یک فوق‌روان کننده باید دقیقاً رعایت کند تا نتیجه مطلوب را به دست آورد، در زیر ذکر شده است.

نوع  فوق روان‌کننده

تجربه نشان می دهد که کارایی فوق روان کننده ها به پارامترهای زیر بستگی دارد :

مقدار مواد جامد موجود

کیفیت مواد جامد

دوز مصرف

طول زنجیره های مولکولی

مقدار ناخالصی هایی موجود

مقدار سولفاتهای باقیمانده موجود

• مقدار مواد جامد موجود

در مقایسه محتوای جامد فوق روان کننده نفتالین بر ملامین ارجحیت دارد. فوق روان کننده های نفتالین با محتوای جامد از 40 تا 42 درصد در بازار موجود هستند. در صورتی که فوق روان کننده های ملامین با محتوای جامد 22 تا 30 درصد به بازار عرضه می شوند.

البته محتوای جامد فوق روان کننده‌های پلی کربوکسیلات از فوق روان کننده‌های نفتالین کمتر است اما با توجه به کیفیت بهتر مواد جامد پلی کربوکسیلات نسبت به نفتالین، در یک مقدار جامد یکسان، فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات دارای عملکرد بسیار بهتری است.

• دوز مصرفی

به طور کلی، هرچه مقدار دوز روان کننده کمتر باشد، کاهش احتمالی آب یا افزایش میزان روانی بتن بیشتر است. با بالا بردن دوز مصرفی کارایی افزایش می‌رسد تا به حد اشباع برسد، فراتر از این دوز اشباع، افزایش بیشتر دوز تأثیر کمی  بر جریان دارد و باعث جداشدگی، آب انداختگی و تأخیر در گیرش می شود. فوق روان کننده های نوع LS ، PNS و PMS دوز مصرفی بالاتری نسبت به  PCE، دارند. آزمایشات نشان دادند که با پایین آمدن نسبت آب به سیمان که همراه با مصرف دوز بالا از فوق روان کننده‌هاست مصرف PNS  و PMS تقریبا بی‌فایده است و تنها فوق‌روان کننده های PCE هستند که عملکرد مثبتی در نسبت‌های آب به سیمان پایین دارند.

دوز بهینه و تاثیر یک فوق روان کننده همچنین به نوع سیمان بستگی دارد. در خمیرهای سیمان با مقدار بالاتر آلومینات، مقدار دوز فوق روان کننده در مقایسه با خمیر تهیه شده با یک سیمان استاندارد بیشتر است.

• طول زنجیره‌های مولکولی

عملکرد متفاوت PCE ها به دلیل تغییر در ساختار آنها است یعنی تعداد گروه های یونی، طول زنجیرهای جانبی و طول استخوان بندی یا تعداد زنجیره های جانبی در هر مولکول.

کاهش طول زنجیر جانبی PCE باعث افزایش دوز مصرفی می‌شود، به عبارت دیگر در یک دوز مصرفی مشابه، بتن با فوق روان کننده PCE با زنجیر جانبی کوتاه دارای کارایی کمتری است. یکی از مشکلات اساسی فوق روان‌کننده‌های نسل جدید افزایش محتوای بیش از حد هوا در بتن است که پلیمرهای با زنجیره جانبی کوتاه‌‌تر مقدار هوای بالاتری را در بتن تازه نسبت به پلیمرهای PCE زنجیره جانبی طولانی‌تر وارد می‌کنند.

مطالعات نشان می دهد که فوق روان کننده‌های PCE با پلیمرهای با زنجیره جانبی طولانی تر در مقایسه با پلیمرهای با زنجیره جانبی کوتاه‌تر، تنش تسلیم و ماندگاری ویسکوزیته پلاستیکی بالاتری دارند. PCE با زنجیر جانبی بلندتر نسبت به PCE زنجیره جانبی کوتاه ظرفیت کاهش آب بیشتری دارد. علاوه بر این، کارایی فوق روان کننده‌ها با زنجیرهای جانبی طولانی تر در مقایسه با ساخته شده از زنجیرهای کوتاه تر به وضوح بالاتر است..

خصوصیات مقاومت فشاری اولیه (مقاومت فشاری یک روزه) بسیار به نوع پلیمر PCE بستگی دارد. پلیمر زنجیر جانبی بلندتر در مقایسه با پلیمر زنجیره جانبی کوتاهتر به دستیابی به مقاومت زودرس کمک می کند. با این حال، افزایش مقاومت فشاری در دراز مدت تحت تأثیر انواع پلیمرهای PCE قرار نمی گیرد.

از عوامل دیگری که بر انتخاب فوق روان‌کننده‌ها نقش دارند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تاثیر بر افت اسلامپ

کاملاً مشهود است که بتن تازه کارایی خود را با گذشت زمان از دست می دهد که این پدیده "افت اسلامپ" نامیده می شود.  در میان فوق روان کننده‌های مورد استفاده PNSیک فوق روان کننده زودگیر و با افت اسلامپ زودرس است و لیگنوسولفونات کندگیر کننده می باشد. بتن هایی که با کوپلیمرهای وینیل تولید می شوند، در مقایسه با فوق روان کننده های PNS ، PMS یا LS حفظ اسلامپ طولانی تری دارند. اما امروزه کوپلیمرهای وینیل عمدتا توسط پلیمرهای PCE با کاهش آب بیشتر و حفظ اسلامپ بهتر جایگزین می شوند.  استفاده از دوز بالای فوق روان کننده باعث حفظ اسلامپ طولانی مدت می‌شود اما امکان دارد گیرش بتن را به تاخیر بیندازد و باعث مشکلاتی شود.

برای حفظ اسلامپ  بیشتر، پلیمرهای PCE با جذب اولیه کم (یعنی پلیمرهای PCE با تراکم پیوند بالاتر) باید به پلیمرهای PCE با جذب سریع و زیاد ترجیح داده شوند. امکان دیگر برای افزایش حفظ اسلامپ استفاده از پلیمرهای واکنشی است. این پلیمرها ساختار خود را در محیط قلیایی سیمان تغییر می دهند و به تدریج اثرات پراکندگی از خود نشان می دهند. نمونه هایی از این نوع پلیمرها، پلیمرهای متقاطع است که در آنها پیوندهای اتصال متقاطع شکافته شده و مولکول های روان کننده آزاد می شوند. نمونه های دیگر پلیمرهای واکنشی، پلیمرهای PCE حاوی ساختارهای استخراج شده از استرهای اکریلیک هستند. این استرها توسط محلول منافذ قلیایی هیدرولیز می شوند و در نتیجه گروه های کربوکسیلیکی تولید می شوند که جذب بیشتری را به دنبال دارند. از آنجا که این هیدرولیز به زمان وابسته است، PCE ها با سرعت جذب بالاتر به طور مداوم تشکیل می شوند و می توانند در سطوح تازه شکل گرفته محصولات واکنش سیمان جذب شوند. بنابراین این نوع از پلیمرها اگر به تنهایی یا در ترکیب با سایر فوق روان کننده های دیگر استفاده شوند، برای حفظ اسلامپ بسیار عالی هستند.

• تاثیر بر مقاومت

افزایش مقاومت با افزایش میزان مصرف فوق روان کننده‌ها مشاهده شده است. با افزودن دوز بسیار کم فوق روان کننده قادر به افزایش مقاومت فشاری بتن نیست، از طرف دیگر گرچه افزایش دوز فوق روان کننده باعث افزایش مقاومت فشاری می شود، اما محدودیتی برای استفاده از این مواد وجود دارد. وقتی دوزهای مصرفی از یک حد فراتر رود، افزایش دوز باعث کاهش مقاومت فشاری می‌شود. زیرا دوز بیش از حد  فوق روان‌کننده باعث آب انداختگی و جداشدگی می شود که بر انسجام و یکنواختی بتن تأثیر می گذارد. در نتیجه، اگر دوز مصرفی فراتر از دوز بهینه باشد، مقاومت فشاری کاهش می یابد که این دوز بهینه به نوع فوق روان کننده و مصالح مصرفی در بتن بستگی دارد.

هر آنچه باید بدانید : محصولات فوق روان کننده بتن

از آنجا که افزودن فوق روان کننده، آب بیشتری برای اختلاط بتن فراهم می کند، نه تنها روند هیدراتاسیون مختل نمی شود، بلکه با آب اضافی ناشی از لخته شدن ذرات سیمان تسریع می شود. از این رو ، افزایش مقدار مصرف باعث افزایش آب محبوس شده و هیدراتاسیون سیمان و افزایش مقاومت می شود.

• نوع فرمولاسیون - مایع یا جامد

روان کننده ها به صورت جامد یا مایع عرضه می شوند. با در نظر گرفتن سهولت استفاده و زمان محدود اختلاط، از مواد روان کننده مایع به طور عمده استفاده می شود. باید در نظر داشت که مواد روان کننده بسیار حساس به تغییرات دمای محیط هستند. فوق روان کننده های نفتالین در دمای 4- درجه سانتیگراد یخ می‌زنند. وقتی دمای محیط زیر 5 درجه سانتیگراد باشد، گرانروی آنها کاهش می یابد.

مشاهده شده است که برخی از فوق روان کننده ها در دماهای بالا عملکرد نامطلوبی دارند، بوی بد، قارچ و باکتری ایجاد می کنند. بنابراین دمای مطلوب برای استفاده کامل از مواد روان کننده نگهداری در دمای 10 تا 30 درجه سانتیگراد است.

هر آنچه باید بدانید : انواع چسب کاشی و کاربرد ها و مزایای آن

• استفاده با دیرگیر کننده

تجربه و مشاهدات نشان داده است که ترکیب مقدار معینی از مواد دیرگیر در زمان اختلاط بتن به همراه فوق روان کننده می تواند در حل مشکل افت اسلامپ که تولید کننده با آن روبرو است کمک کند.

مواد دیرگیر را می توان در مقداری معادل 5 تا 10 درصد از وزن ماده فوق روان کننده اضافه کرد که به کل مخلوط اضافه می‌شود.

مواد دیرگیر بر اساس گلوکونات سدیم در مقایسه با مواد دیرگیر لیگنو سولفونات بهترین نتیجه را خواهد داشت. دلیل این امر این است که گلوکونات سدیم در مقایسه با ماده دیرگیر کننده لیگنو سولفونات حباب هوا کمتری تولید  می‌کند.

در شرایطی که باید از فوق روان کننده ها و مواد دیرگیر کننده به طور همزمان استفاده شود، تولیدکننده را به سمت تعیین دوز مطلوب از نظر هزینه و همچنین مقاومت فشاری برای کوتاه مدت سوق می دهد.

محصولات داریس آزما : چسب کاشی

نتیجه

پلیمرهای پلی کربوکسیلات، بیش از همه فوق روان کننده های دیگر، تغییر عمده ای در ساخت بتن ایجاد کرده اند که ناشی از انعطاف پذیری برای تغییر ساختار مولکولی آنها برای دستیابی به نیازهای متفاوت ناشی می شود. این انعطاف پذیری، همراه با رویکرد سنتی فرمولاسیون، پلی کربوکسیلات ها را به عنوان یک نوع فوق روان کننده ضروری در سراسر بازارها ایجاد کرده است.

از این رو می توان نتیجه گرفت که انتخاب فوق روان کننده به عوامل مختلفی بستگی دارد که می‌توان به کارآیی اقتصادی آن نیز اشاره کرد. از عوامل دیگری که در انتخاب فوق روان کننده بسیار تأثیرگذار است، مشکلات فنی و تجاری است، این موارد شامل عواملی مانند خدمات با کیفیت است که توسط شرکت مواد افزودنی ارائه می شود، ثبات کیفیت فوق روان کننده ، قاعده مند بودن تحویل فوق روان کننده و اعتماد به شرکت افزودنی  از جمله این موارد هستند.

 برای مطالعه بیشتر : انواع چسب بتن