سه شنبه, 04 آبان 1395 ساعت 13:33

فوق روان کننده بتن

این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)

 

 

افزودنی های فوق روان کننده بتن

از اواخر دهه 70 میلادی استفاده از نسل جدیدی ازافزود نی های شیمیایی در بخش های مختلفی از صنعت بتن به طور قابل توجهی افزایش یافته است . این افزودنی ها برای افزایش زیاد اسلامپ بتن بدون نیازبه افزایش آ ب و یا برای کاهش قابل ملا حظه آ ب اختلا ط بدون از دست رفتن اسلامپ استفاده می شوند .این افزودنی های که به آن ها افزودنی فوق روان کننده 1 اطلاق می شود الزما ت مربوط به افزودنی های تیپ  F یا G استا ندارد ASTM C494 ویاالزامات مربوط به افزودنی های تیپ 1یا 2 استااندارد  ASTM C1017را تامین کرده وبه درستی به عنوان افزودنی های قوی کاهنده آ ب2 نیز شناخته می شود .

برای تامین الزامات مربوط به ASTM C494 این افزودنی ها باید قا در باشند تا مقدار آب مورد نیاز را نسبت به نمونه شاهد در روانی ثا بت به میزان 12 درصد کاهش دهند .هما نطور که از این ا لزام  بر می آید قد رت کاهند گی آب این افزودنی ها بسیار بیشتر از افزودنی های کا هنده آب بوده و در مقدار یکسان استفاده از این دو افزودنی , بتن حا وی افزودنی فوق روان کننده دارای روانی بسیار بیشتر خواهد بود . این افزودنی ها که ابتدا در اواخر دهه  60 میلادی در آ لمان و ژاپن عرضه شدند, در آغازبر پایه ترکیبات نفتا لین و ملامین سولفونا ته تغلیظ شده بودند.در آغازدهه 80 میلادی اقداماتی در جهت ساخت این افزودنی ها بر پایه ترکیبات پلی آکریلات 1 انجا م شد. هم چنین به دلیل قیمت مناسب ترکیبات با پایه لیگنوسولفونات,  تلا ش های بسیاری در زمینه تولید افزودنی های فوق روان کننده با پایه این ترکیب شیمیایی انجام شده است.این تلاش ها به ساخت افزودنی هایی با پایه لیگنوسولفونات اصلاح شده منجر گشته است. در حال حاضر این ترکیبات در کنارسایرترکیبات با پایه پلی کربوکسیلات درعمل استفاده می گردد.

درسال های اولیه برخی مشکلات نظیربیشتر بودن میزان افت اسلامپ نسبت به حالت معمول ونیازبه اضافه کردن مجدد افزودنی در پایه کار , محدود شدن استفاده ازافزودنی های فوق روان کننده را به دنبال داشت . اگرچه برخی مطالعات اولیه کاهش پایایی بتن های حاوی افزودنی فوق روان کننده در برابر چرخه ذوب ویخ را نشان می داد , تحقیقات تکمیلی و مشاهدات عملی تایید کردند که پایایی بتن های حاوی افزودنی فوق روان کننده در حد بتن های عادی می باشد ؛ با این وجود افت اسلامپ سریع این بتن ها هم چنا ن در برخی موارد مشکل زا بود.  این نگرانی منجربه توسعه محصولات جدیدی شد که توانایی حفظ کارایی بتن در مدت زمان بیشتری را داشتند.  دردهه 80 میلادی افزودنی های فوق روان کننده با خاصیت حفظ کارایی طولانی ، که بسته به طرح اختلاط بتن وشرایط محیطی توانایی نگه داشتن کارایی بتن تا 2 ساعت را دارا بودند ,توسعه یافتند.

این پیشرفت امکان آن را فراهم می کرد که به جای اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده در پای کار ، این افزودنی درمحل ساخت به بتن افزوده شود که این امر خود می توانست باعث کاهش فرسودگی تراک وبر طرف کردن نیازبه تجهیزات فرعی مانند مخازن افزودنی متصل به تراک وسیستم های توزیع کننده افزودنی در تراک را به همراه داشته باشد . نتیجه تمام این پیشرفت ها ، افزایش استفاده از افزودنی های فوق روان کننده درتقریبا تمام زمینه های موجود در صنعت بتن بود .

به طورکلی ، در طرح اختلاط ثابت ، اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده باعث افزایش روانی بتن میگردد . میزان افزایش اسلامپ بتن براساس الزامات مورد نیاز برای هر کاربرد خاص متفاوت می باشد .برای مثال می توان بتنی با روانی زیاد ساخت به طوری که خود ترازباشد و برای تراکم به انرژی بسیارکمی نیازداشته باشد .از سوی دیگر می توان ازاین افزودنی ها برای افزایش جزیی روانی بتن نیز استفاده کرد . استفاده از بتن با اسلامپ زیاد درساخت بتن آماده ، ساخت قطعات پیش ساخته وهم چنین دربتن پیش تنیده دارای مزایای بسیاری می باشد . قابلیت جریان بتن به خصوص درموارد تراکم آرماتورو یا در ترمیم الما ن هایی که حضورآرماتورها جایدهی بتن را با مشکل روبرومی کند سودمند می باشد.هم چنین این قا بلیت در بتن ریزی قطعات عمیق حائز اهمیت بوده و تراکم بتن را آسان می کند . استفاده از بتن های روان در بتن ریزی دال و پی نیز موجب افزایش قابل توجه سرعت بتن ریزی شده و از طرفی باعث کاهش هزینه جایدهی ، تراکم و پرداخت بتن می گردد.

 ترکیبات

افزودنی های فوق روان کننده برپایه ترکیبات شیمیایی مختلفی ساخته می شوند . درادامه مهمترین ترکیبات شیمیایی استفاده شده در ساخت این افزودنی های بررسی می گردد.                            

نفتالین فرمالدهید سولفوناته تغلیظ شده  

این ماده خام از اولین موادی بود که به عنوان یک عامل کاهنده آب از دهه 1970 تا کنون با عملکرد گسترده در ترکیبات افزودنی ها مورد استفاده قرار گرفته است  . این ترکیب که با عنوان پلی نفتالین سولفونات (PNS) نیز شناخته می شود ازصنایع شیمیایی به دست می آید . مشتقات نفت یا نفتالین زغال سنگ با استفاده از اسید سولفوریک غلیظ در دمای زیاد سولفوناته شده وسپس با فرمالدهید پلیمریزه شده ودر مرحله بعد به نمک های سدیم و کلسیم تبدیل می گردد.این پلیمرها دارای وزن مولکولی نسبتا کمی بوده وتعداد واحدهای نفتالین سولفوناته شده آن ها بین 2 تا 10 می باشد . به این ترتیب وزن مولکولی این پلیمرها در حدود 500 تا 2500 خواهد بود.

معمولا با افزایش وزن مولکولی خواص ایجاد شده بهترخواهد بود .در شکل 3-2نمونه ای از پلیمر نفتالین فرمالدهید سولفوناته نشان داده شده است .مطابق شکل زنجیره های پلیمر توسط گروه CH2  را دارا می باشد .به این ترتیب –SO3Na می تواند بالا یا پایین محور این زنجیره قرار بگیرد.در نفتالین فرمالدهید سولفوناته گروه سولفوناتی –SO3باید در موقعیت Bونه در حالت aروی حلقه بنزنی قرارگیرد .موقعیت های اتصال aوB درشکل 3-3نشان داده شده است{4}.در محیط        محلول ، مانند لیگنو سولفونات،  -SONa به –SO3 و Na+ تجزیه می شود .بارهای منفی روی-SO3 عSOS  می شود .بارهای منفی روی ،--  عامل جذب شدن افزودنی بر روی ذرات سیمان و پراکنده کردن این ذرات از طریق نیروی دافعه الکتروستاتیک می باشد{3}

دراین حالت افزودنی مورد نیاز در حالت محلول برای تولید بتن با ویژگی های تقریبا تراکم پذیر وروان ،در حدود 1تا 3.ر صد وزن سیمان می باشد{4}درصد وزنی مواد جامدمحلول درآب محصولات تجاری معمولادرحدود 25تا 45 درصد می باشد. دراین حالت افزودنی مورد نیاز در حالت محلول برای تولید بتن با ویزگی های تقریبا تراکم پذیر و روان در حدود 1تا 3درصد وزن سیمان می باشد . 

ملامین فرمالندهیدسو لفوناته  تغلیظ شده این محصول شیمیایی در ابتدا دردهه 50 میلادی به عنوان یک عامل پخش کننده درصنایع مختلف گسترش پیدا کرد .اما تا 10 سال بعد از آن هم امکان استفاده از آن در بتن شناخته شده نبود {4}این ماده با استفاده ازروش های معمول رزینه شدن براساس فاریند های نشان داده شده در شکل 3-4 تولید می شود .فرایند معمول تولید، منجر به تولید محصولی با مشخصات ارائه شده در جدول 3-1 می شود{5}.مفید ترین حالت زمانی است که وزن ملکولی متوسط حدود30000باشد .طول زمان پلیمریزاسیون بر وزن مولکولی موثراست این ماده (ملامین فرمالدهید)معمولاّبه صورت منفرد یا درترکیب با نفتالین فرمالدهید سولفوناته استفاده می شود .زمانی که به طورمنفرد استفاده می شود کمترین تا ثیررا روی هوای وارد شده و زمان گیرش دارد.{4}اسید های هیدروکسی کربوکسیلیک دربعضی از ترکیب ها وارد می شوند که باعث کاهش افت اسلامپ می شوند {6}

افزودنی های شیمیایی بتن دانش فناوری و کاربردها

ساختارمحصول نهایی مشابه نفتالین فرمالدهید سولفوناته خواهد بود جزاینکه یک حلقه ملامینی جایگزین حلقی دوتایی نفتالین شده و وزن مولکولی آن نیز بیشتراست این ترکیبات تنها به صورت نمک های سدیم در دسترس هستند.

لیگنو سولفونات های اصلاح شده

افزودنی های با پایه لیگنوسولفات به طور گسترده به عنوان افزودنیهای کاهنده آب استفاده می شوند .استفاده از مقادیر معمول این افزودنی ها مقدارآب اختلاط را به میزان 6 تا 10 درصد کاهش می دهند . در مقادیربیش ازاین تاخیر بیشتردر زمان گیرش رخ داده و مقادیر بیشتریاز حباب هوا ایجاد می شود و به همین دلیل است که نمی توان از این افزودنی هابه عنوان افزودنی ها پایه لیگنو سولفونات تمایل به ساخت افزودنی های فوق روان کننده با پایه این ترکیب شیمیایی همواره وجود داشته است لیگنوسولفونات ها ترکیباتی هستند که از سولفوناتاسیون مولکول لیگنین(که یک پلیمربزرگ است)با پایه فنیل پروپان روی کربن a(اولین کربن متصل به گروه بنزنی)به دست می آید واحد ساختمانی مولکول لیگنو سولفونات بیشتر کمپلکس فنیل پروپان است که گروه های جایگزین شونده ممکن است فنولی یا کربو کسیلیک باشند ساختار شیمیایی یک فوق روان کننده لیگنوسولفوناتی در شکل 3-5 نشان داده شده است]7[

نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که افزایش وزن مولکولی لیگنوسولفونات ها سبب افزایش روانی,تاخیردر زمان گیرش و کا هش جزیی مقاومت 24 ساعته می گردد.                 

افزایش سولفو ناتاسیون تاثیری بر کارایی وهوای وارد شده نداشته اما زمان گیرش می گردد برای بهتر شدن خوا ص روان کنندگی بتن در مواردی که از نظر سایر خواص مکانیکی مجاز باشد از درصد جزیی CO2 به همراه لیگنوسولفونات ها استفاده می شود .این پلیمرنوعا وزن مولکولی متوسطی حدود 20000تا 30000دارد ساختار شمانیک ما کرومولکول لیگنوسولفونات در شکل

3-6 نشان داده شده است {7}

مطابق شکل 3-6 مولکول لیگنو سو لفونات به صورت کره ای است که درآن بارهای کربوکسیل و سولفونات بونیزه نشده در داخل آن قراردارند. لیگنوسولفونات های تجاری عمدتا از نوع نمک سدیم با کلسیم بوده ودارای جدود1تا 30 درصد ترکیبات هیدروکربنی می باشند.{7}

پلی کربوکسیلات اترها

این ترکیبات که PCs یا پلیمرهای شانه ای نیز نامیده می شوند جدیدترین انواع افزودنی های فوق روان کننده بوده و برعکس نفتالین و ملامین فرما لدهید سو لفوناته که غمدتا از یک ساخیار واحد تشکیل شده اند خانواده ای از محصولات با ساختارهای شیمیایی هستند .یکی از ساختارهای رایج این ترکیبات در شکل 3-7 نشان داده شده است {3}.

شاکله پلیمری تشکیل دهنده این ترکیبات برپایه پلیمریزاسیوناآکریلیک اسید بوده که می تواند با گروه های مونومری دیگری جای یگزین شده و به این ترتیب موجب اصلاح تعداد گروه های کربوکسیلاتی    

با تشکیل نمک سدیم خنثی شده وبا تجزیه Na درمحیط محلول بارمنفی ای به خود می گیرد که نقطه اتصالی برای جذب افزودنی بر سطح ذرات سیمان می گردد{3}می توان از سایرپلی اترها یا ترکیبی ازآن ها نیز استفاده کرد وبا تغییرN معمول در محدوده 20تا 80 وزن مولکولی را تغییر داد این اقدامات در کنار تغییر تعداد گروه های پلی اتری جایگزین شده درامتداد زنجیره اصلی و تغییر طول این زنجیره امکان ایجاد محدوده بزرگی از خواص را فراهم می کند به این ترتیب کوپلیمر پایه می تواند برای ایجاد خواص متعددی هم چون افزایش مقاومت کوتاه مدت برای صنایع پیش ساختگی یا نگه داشتن زمان کار پذیری در ساخت بتن آماده تنظیم گردد.پلی اتروظیفه پراکنده کردن ذرات سیمان را برعهده داشته و این کار را از طریق ایجاد ممانعت فضایی انجام می دهد مکانیزم غالب درعملکرد افزودنی های پلی کربوکسیلاتی برای پراکنده کردن ذرات سیمان از طریق ممانعت فضایی بوده در حالی که در افزودنی ها با پایه ملامین و نفتالین سولفوناته وهم چنین لیگنوسولفونات اصلاح شده این عملکرد از طریق نیروهای دافعه الکتروستا تیکی صورت می گیرد .درادامه مکانیزم عملکرد انواع این افزودنی ها بررسی می گردد{3}

3-3مکانیزم عملکردی

مهمترین ویزگی افزودنی های فوق روان کننده توانایی این افزودنی ها در پراکننده کردن ذرات سیمان می باشد . مشاهدات انجام شده توسط میکروسکوب الکترونی نشان می دهد که در سوسپانسیون آب و سیمان کلوخه هایی بزرگ از ذرات سیمان تشکیل می شود با اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده این کلوخه ها از هم بازشده وذرات سیمان پخش می گردند .نمودار دانه بندی سو سپا نسیونی از سیمان که دارای فوق روان کننده با پایه نفتالین فرمالدهید سولفوناته وملامین فرمالید سولفوناته می باشد درشکل 3-8 نشان داده شده است . سیمان خشک در مقاسیه با سیمان ترکیب شده با آب ذرات بسیار ریزتری دارد{8}.

با تشکیل کلو خه های سیمان.آب در کلوخه ها به تله افتاده و باعث می شود تا کارایی مخلوط نسبت به حالتی که دانه های سیمان از هم جدا باشند کاهش یابد .افزودنی های فوق روان کننده به سطح ذرات سیمان جذب شده و کلوخه های ایجاد شده را از هم باز می کنند و به این ترتیب دانه های سیمان به صورت مجزا و غیر چسبیده در مخلوط حضور خواهد داشت که این امر باعث اسان تر شدن حرکت نسبی آن ها شده و روانی مخلوط را افزایش می دهد شکل 3-9} {3}

این مکانیزم تغییری در حجم مخلوط ایجاد نکرده وتنها باعث آزادشدن آب به تله افتاده در کلوخه هامی گردد. در این شرایط تماس بین ذرات سیمان کاهش یافته و  استفاده بهینه تری از سیمان موجود صورت می گیرد زیرا با احاطه شدن تمام سطح ذرات سیمان . واکنش های هیدراتاسیون به نحو مناسب تری انجام می گردد.

 

 

خواندن 371 دفعه آخرین ویرایش در چهارشنبه, 12 آبان 1395 ساعت 13:19

نظر دادن

از پر شدن تمامی موارد الزامی ستاره‌دار (*) اطمینان حاصل کنید. کد HTML مجاز نیست.

خدمات ما

ژیکابام

افزودنی های بتن

مواد کمکی و چسب های ساختمانی

پوشش ها ماستیک ها و عایق ها

آدرس: تهران - جاده مخصوص , شهرک آزادی , بلوار ولی عصر , بلوار نبی اکرم , پلاک 12

تلفن تماس :44705594-021

موبایل :09126473160 - 09128480627 - 09128480629

ایمیل : info@zhikavaco.com

فکس : 44705594-021

وب سایت :www.zhikavaco.com