روانکنندههای بتن
روانکنندهها یکی از پرکاربردترین افزودنیهای مورد استفاده در ساخت بتن است. از مزایای استفاده از روانکنندهها میتوان به کاهش میزان آب مخلوط در اسلامپ ثابت، ساخت بتن با مقاومت بیشتر، دستیابی به مقاومت ثابت در عیار سیمان کمتر و یا افزایش اسلامپ بتن، بدون نیاز به افزودن آب به مخلوط بتنی اشاره نمود.
و البته این افزودنیها برای بتنریزی در هوای گرم و سرد بسیار مفید است.
نسلهای روانکنندهها
امروزه سه دسته از فوق روانکنندهها در صنعت ساختمان به کار گرفته میشوند.
نسل اول ترکیبات پایه لیگنو سولفاناتها
نسل دوم ترکیبات بر پایه سولفو نفتالین فرمالدهاید و سولفو ملامین
نسل سوم ترکیبات بر پایه پلیکربوکسیلات اتر
مکانیزم عمل فوق روانکنندهها، سولفو ملامین، سولفو نفتالین و لیگنو سولفونات بسیار شبیه به هم واساساً برپایه باردار کردن منفی ذرات سیمان و دافعه الکترواستاتیکی استوار است.
ترکیبات ذکر شده نقاط ضعفی نظیر قابلیت پراکنش پایین، افت اسلامپ شدید، افت خواص بتن و حتی مشکلاتی همچون ایجاد آلودگی در حین تولید را دارند که در تلاش برای حل این معضلات، فوق روانکنندههای همچون پلیکربوکسیلات اتر با ساختار کوپلیمرهای شانهای به عنوان نسل سوم روانکننده معرفی و همچنان در حال توسعه هستند.
پلیکربوکسیلات و ساختار مولکولی
ساختار مولکولی پلیکربوکسیلات به گونهای است که از زنجیر اصلی از شاخههای جانبی تشکیل شده است. که در این ساختار مولکولی زنجیر اصلی میتواند از ترکیب مونومرهای مختلف آکریلیکی، وینیلی یا آنیلینی باشد.
ترکیبات شیمیایی مونومرها: اسید، الکل و یا استرهای کوچک و دارای پیوند دوگانه است. که طی پیلمریزاسیون زنجیر اصلی رزین را شکل میدهد.
خواص فیزیکی و شیمیایی پلیکربوکسیلات اتر
پلیکربوکسیلات ماده شیمیایی عسلیرنگ با وزن مخصوص 1/1 گرم بر سانتیمتر مکعب است که نقطه اشتعال ندارد. پلی کربوکسیلات را میتواند با ساختار متفاوتی سنتز کرد. این خاصیت باعث شده این ماده در تولید ابر روانکنندهها تأثیر فوقالعاده چشمگیری نسبت به دو نسل قبل داشته باشد. یکی از این روشها افزایش طول زنجیر یا جانبی در ساختار مولکولی پلیکربوکسیلات میباشد؛ که برای نسبتهای آب به سیمان بالاتر میتوان طول زنجیر اصلی را افزایش میدهد و به دنبال آن باعث کمتر شدن ویسکوزیته رزین و در نتیجه خاصیت روانکنندگی ایجاد میشود.
برای نسبتهای آب به سیمان پایینتر با افزایش طول زنجیر جانبی از زنجیرههای اصلی، باعث بیشتر شدن ویسکوزیته رزین شده و به دنبال آن خاصیت روانکنندگی افزایش مییابد.
کاهش چگالی زنجیرهای جانبی و همچنین افزایش تعداد گروههای عامل یونی میزان افت اسلامپ را کاهش میدهد.
ابر روانکنندهها و فوق روانکننده بر پایه پلیکربوکسیلات اتر
ابر روانکنندهها بر پایه پلیکربوکسیلات اتر، ترکیبات پلیمری چند جزیی با ساختارهای شاخهای هستند. اجزای سازنده این ترکیبات را یونهای کربوکسیلیک اسید، سولفیک اسید و شاخهای پلیاتیلن گلیکول تشکیل میدهد. کارایی ابر روانکننده در بتن با طول زنجیر اصلی کربوکسیلات، نوع تعداد مونومرها در واحد تکرار شونده، نسبت یون به شاخته و تعداد و اندازه شاخههای متصل به زنجیر اصلی ارتباط مستقیم دارد. ساختار ابر روانکنندهها در جذب و بر هم کنش آنها با اجزای فعال بتن مؤثر است. بخشهای یونی این ترکیبات موجب جذب زنجیر در سطح ذرات فعال دارای بار مثبت میشود و شاخهها بر سیالیت ذرات اثر میگذارد.
مکانیسم اثر ابر روانکننده کربوکسیلاتی در کاهش آب مورد نیاز بتن، در از بین بردن این خاصیت ذرات سیمان در مواجه با آب است. مولکول پلیمری کربوکسیلات با چسبیدن به سطح ذرات سیمان باعث دور شدن ذرات از یکدیگر و خنثی شدن اثر آگلومریزاسیون میشود و آب محبوس شده آزاد شده و در نتیجه مخلوط همگن ایجاد میشود و روانی ملات افزایش و به دلیل همگین شدن مخلوط و تماس یکنواخت آب با ذرات سیمان، هیدراتاسیون به شکل یکنواخت انجام میشود.
مزایای استفاده ابر روانکننده و بر پایه پلیکربوکسیلات اتر
با توجه به ساختار مولکولی، ابر روانکنندههایی که بر پایه پلیکربوکسیلات اتر تولید میشوند را به عنوان کاهندههای شدید آب به حساب میآورند.
از دیگر خواص این ماده برای اجزای فعال بتن افزایش قابل توجه فشردگی و نفوذناپذیری بتن میباشد.
- استفاده در بتنهای ویژه با فراهم کردن شرایط خود تراکمی بدون استفاده از ابزار مکانیکی
- افزایش سیالیت و شکلپذیری بتن
- کنترل گیرش اولیه و آبدار شدن سیمان و همچنین جدا شدن ذرات سیمان از حالت کلوخهای
- افزایش عمر بتن در اثر سایش و فرسایش
- افزایش مقاومت فشاری و ضربهای بتن
بنابراین با توجه به مزایای قابل توجه ابر روانکننده پلی کربوکسیلاتی این محصول در ساخت بتنهای پیش ساخته، پیش تنیده، خود متراکم، بتنریزی قطعات با عمق زیاد، بتنریزی با تراکم زیاد آرماتور و همچنین بتنهای آماده با اضافه کردن مولد در حمل در مسافتهای طولانی استفاده میشود.