تاثیر فوق روان کننده بتن بر خواص بتن تازه

استفاده از بتن با اسلامپ بالا در تهیه بتن آماده ، قطعات پیش ساخته و بتن پیش تنیده مزایای زیادی دارد. ظرفیت جریان بتن به ویژه در مورد تراکم فولاد یا در تعمیرات آلمان مفید است ، زیرا وجود فولاد جایگزینی بتن را مشکل می کند. این ویژگی در قسمتهای عمیق بتن نیز مهم است و فشرده سازی آن را آسانتر می کند. تأثیر  فوق روان کننده بتن بر عملکرد بتن تازه این است که بدون کاهش مقاومت و تغییر مقدار آب در سیمان ، بتن را روان می کند. استفاده از فوق روان کننده بتن در ریختن بتن دال و فونداسیون نیز سرعت ریختن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و از طرف دیگر هزینه ریختن بتن ، فشرده سازی و پرداخت را کاهش می دهد.

تاثیر روان کننده بتن بر عملکرد بتن تازه

استفاده از افزودنی های فوق روان کننده اثرات بارز زیادی بر بتن تازه دارد که مهمترین آنها افزایش روانی است. این بخش به بررسی اثرات استفاده از این افزودنی ها بر عملکرد بتن تازه می پردازد.

تاثیر روان کننده بتن بر اثر کاهنده آب بتن

معمولاً از کاهنده های آب برای کاهش میزان آب مورد استفاده برای اختلاط بتن در اسلامپ ثابت استفاده می شود. این افزودنی ها باید بتوانند حجم آب مخلوط کننده را حداقل 12 درصد کاهش دهند ، با این حال ، برخی از این افزودنی ها می توانند حجم آب مخلوط کننده را تا 30 درصد کاهش دهند. میزان کاهش آب بستگی به میزان افزودنی های مورد استفاده و اسلامپ اولیه بتن دارد. نتایج نشان می دهد که استفاده از بیش از مقدار مشخصی از افزودنی ها ، میزان آب را کاهش نمی دهد. در شرایط عادی ، با افزایش عیار سیمان ، مخلوط کردن آب را می توان در شرایط جریان ثابت تا حد بیشتری کاهش داد.

گزارشات موجود نشان می دهد که در مقایسه با افزودنی های نفتالین-فرمالدئید سولفونات ، کاهش مقدار یکسان آب به افزودنی های ملامین-فرمالدئید سولفونات بیشتر نیاز دارد. اگر مقدار کمی از این افزودنی ها استفاده شود ، کاهش آب مخلوط حاصل می تواند شبیه به عملکرد افزودنی های معمولی کاهش دهنده آب باشد.

تاثیر روان کننده های بتنی بر کارایی

با توجه به اندازه گیری جدول اسلامپ یا اسلامپ ، افزودنی عامل کاهنده آب ، کارایی بتن را تا حد زیادی بهبود می بخشد یا ضمن حفظ بازده ، مقدار آب را کاهش می دهد.افزایش بیش از حد مقدار افزودنی ها تأثیر بیشتری در کاهش میزان آب مخلوط در جریان ثابت یا افزایش اسلامپ نخواهد داشت. مقدار این افزودنی که مقدار اشباع نامیده می شود ، موثرترین میزان افزودنی است.بیش از این مقدار بر رشد روانی بتن تاثیری نخواهد داشت.

زمان افزودن  مواد افزودنی بر سرعت جریان و اسلامپ بتن نیز تأثیر می گذارد. با افزودن مواد افزودنی به آب ، اختلاط اسلامپ به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. با افزودن آب به مخلوط برای چند دقیقه و سپس افزودن مواد افزودنی ، اسلامپ بیشتری می توان به دست آورد.

تاثیر کاهنده آب بتن بر روند نزولی اسلامپ

یکی از مشکلات عملی استفاده از افزودنی های روان کننده بتن در تولید بتن صاف و بتن خود تراکم مدت زمانی است که این افزودنی ها می توانند عملکرد بتن را در محدوده مورد نیاز نگه دارند. این مشکل برای بتن حاوی افزودنی های ملامین فرمالدئید سولفونات در دماهای مختلف نشان داده شده است.

میزان کاهش اسلامپ تحت تأثیر ترکیب افزودنی عامل کاهنده آب ، میزان افزودنی ، استفاده همزمان از افزودنی کنترل انعقاد و افزودنی عامل کاهنده آب ، مقدار و نوع سیمان ، میزان سیمان مخلوط کردن آب و دمای بتن این عوامل تنها عواملی نیستند که بر کاهش بتن اسلامپ تأثیر می گذارند ، بلکه عواملی هستند که کاربران می توانند کنترل کنند.

با توجه به نتایج منتشر شده توسط منبع ، با مقایسه افزودنی های روغن روان کننده فوق بر اساس نفتالن فرمالدئید سولفونات ، ملامین فرمالدئید سولفونات و لیگنوسولفونات اصلاح شده ، میزان افزودنی های مورد استفاده در همه نمونه ها ثابت است ، معادل 0.6 درصد وزن سیمان ، بیشترین کاهش اسلامپ ملامین فرمالدئید سولفونات مشاهده شده است.

برخلاف تصور عموم ، همه افزودنی های آب رسان باعث کاهش سریع بتن اسلامپ نمی شوند. عامل کاهنده آب جدید زمان شروع قطره اسلامپ را افزایش می دهد ، که به نوبه خود اجازه می دهد این مواد افزودنی با وجود تولید مخلوط بسیار سیال ، بدون تغییر در ویژگی های بتن به محل تولید بتن اضافه شوند. کاهنده های آب بر اساس پلی کربوکسیلات می توانند عملکرد بتن را برای مدت زمان طولانی تری حفظ کنند.

این افزودنی می تواند عملکرد بالای بتن را برای بیش از 2 ساعت حفظ کند. دلیل آن به نحوه عملکرد این افزودنی ها ، یعنی از طریق مکانیسم مانع فضایی نسبت داده می شود. این تفاوت عملکردی به این معنا نیست که برخی از عوامل کاهنده آب نسبت به سایر عوامل کاهنده آب برتری دارند ، اما شرایط کار باعث می شود که استفاده از برخی افزودنی ها نسبت به سایر عوامل کاهنده آب برتری داشته باشد.

مکانیسم موثر برای بروز اسلامپ می تواند یک فرایند شیمیایی یا فیزیکی باشد. طبق گزارشات ، از دست دادن روانی دوغاب سیمان در مرحله استاتیک بیشتر به دلیل دلایل شیمیایی ناشی از انعقاد فیزیکی ذرات سیمان است. در طول کاهش اسلامپ ، فاز آلومینات تری کلسیم (C3A) با گچ واکنش می دهد و در نتیجه یک ساختار بلوری ایجاد می کند که مانع حرکت بتن می شود.

به این دلیل می‌توان تصور کرد که واکنش تری کلسیم آلومینات (C3A) تاثیر مهمی در کاهش روانی دارد. در مطالعات انجام گرفته بر افزودنی های فوق‌ روان‌کننده نشان داده شده است که استفاده از این افزودنی‌ها موجب پیشرفت واکنش بین فاز آلومیناتی و گچ می‌گردد. حضور سولفات نیز باعث افزایش سرعت این واکنش می‌شود. یانگ مطالعاتی را به صورت جداگانه بر روی فازهای سیمان انجام داد. افت اسلامپ تری‌کلسیم آلومینات (C3A) + 30 درصد آهنک، تری کلسیم سیلیکات (C3S) + تری‌کلسیم آلومینات (C3A) + آهک و سیستم‌های بر پایه تری‌کلسیم سیلیکات (C3A) + گچ افت اسلامپی مشاهده نشده و افت اسلامپ به فاز تری‌کلسیم سیلیکات (C3S) مرتبط بود.

برای افزایش اسلامپ به میزان یکسان ، فاز سیلیکات بیشتری مورد نیاز است ، زیرا این ترکیب نیاز به افت اسلامپ بیشتری دارد. بنابراین ، به نظر می رسد که پوشش محصول هیدراتاسیون تعامل بار بین ذرات سیلیکات تری کلسیم (C3S) را به حالت اولیه باز می گرداند و باعث می شود ذرات دوباره به هم چسبیده باشند.

استفاده مکرر از عامل کاهنده آب ، بار را خنثی کرده و سیالیت بتن را بازیابی می کند ، اما ادامه روند هیدراتاسیون باعث کاهش اسلامپ می شود. انتظار می رود که استفاده از مسدود کننده های هیدراتاسیون اسلامپ کاهش یابد. انتظار می رود استفاده از بازدارنده هایی که هیدراتاسیون سیلیکات تری کلسیم (C3S) را به تأخیر می اندازد ، کاهش شدید اسلامپ در بتن را کنترل می کند.

روشهای مختلفی برای افزایش زمان ماندگاری بتن وجود دارد که برخی از آنها شامل استفاده از افزودنی های بیشتر ، استفاده از مواد تاخیری ، استفاده مکرر از مواد افزودنی ، ترکیب مواد افزودنی ، پلیمر های محلول در آب و غیره می باشد.

نتایج مشابهی با استفاده از افزودنی های مبتنی بر نفتالین فرمالدئید سولفونات بدست آمد. در این روش به نام بازیابی عملکرد یا افزودن مجدد افزودنی ، برخی از افزودنی های فوق روان کننده به مخلوط بتن اضافه می شوند تا با کاهش جریان بتن ، عملکرد را بازیابی کنند.

این روش هنگام ریختن بتن در هوای گرم از اهمیت ویژه ای برخوردار است و به دلیل ناکافی بودن نسبت آب به سیمان و افزایش روانی کافی بر عملکرد بتن سخت شده تأثیر منفی نمی گذارد. در بسیاری از موارد ، به منظور جبران از دست دادن روانی بتن ، مقداری آب به مخلوط اضافه می شود که نسبت آب به سیمان را افزایش می دهد و در نتیجه خواص سخت شدن بتن را تضعیف می کند.

اثرات سه روش بازیابی کارآیی با نسبت های مختلف سیمان آب نشان می دهد که بازیابی کارایی در عرض 30 ، 70 تا 80 دقیقه رخ می دهد. میزان افزودنی های مورد استفاده برای بازگرداندن عملکرد در مرحله دوم به میزان قابل توجهی بیشتر از مرحله اول است.

به عنوان مثال ، اسلامپ اولیه بتن ساخته شده با نسبت آب به سیمان 0.4 برابر 65 میلی متر است ، ابتدا از 14 میلی لیتر افزودنی برای افزایش آن به 95 میلی متر استفاده می شود. در مرحله دوم بازیابی ، بازده اسلامپ اولیه به 5 میلی متر کاهش یافته است. برای افزایش آن به 85 میلی متر ، از افزودنی 374 میلی متر استفاده شد. از دیگر عوامل موثر بر میزان افت اسلامپ، نسبت آب به سیمان مخلوط بتنی می ‌باشد. تاثیر نسبت آب به سیمان بر بازیابی روانی بتن در چهار نسبت مختلف ۵/۰، ۶/۰، ۷/۰ و ۸/۰ بررسی شده است. در این آزمایش تمامی نمونه‌ها دارای ۵/۰ درصد وزن سیمان افزودنی فوق روان ‌کننده بوده‌اند.

کلام آخر

از طریق تجزیه و تحلیل مقایسه ای 8٪ نتایج مختلف مقاومت فشاری فوق روان کننده بتن ، نتایج زیر به دست می آید:

بیشترین مقاومت فشاری بتن با نسبت وزن فوق روان کننده 2٪ به وزن سیمان و کمترین آن 0.5٪ است. مقاومت بتن با افزایش مقدار فوق روان کننده به بیش از 2٪ وزن سیمان کاهش می یابد این کاهش به دلیل افزایش حباب های هوا ناشی از استفاده از فوق روان کننده است.

روند افزایش یا کاهش مقاومت فشاری با افزایش سن بتن افزایش می یابد و با افزایش سن می بینیم که نوسان مقاومت بتن شدیدتر می شود.با افزایش فوق روان کننده و کاهش نسبت آب به سیمان ، عملکرد نسبت مخلوط بتن پس از 30 دقیقه کاهش می یابد و استفاده از آن را مشکل می کند.