تاثیر استفاده از فوق روان کننده بر بتن

بِتُن (به فرانسوی: Béton)، در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود.گاهی برای تغییر برخی از خصوصیات بتن از مواد افزودنی مانند روان کننده،فوق روان کننده، ابر روان کننده یا انواع الیاف(الیاف شیشه، الیاف عاجدار پلاستیکی، الیاف پلی پروپیلن، الیاف فولادی) و … استفاده گردد.

در این مقاله بررسی میکنیم که انواع روان کننده چه تاثیری در افزایش مقاومت بتن خواهند داشت.در اوایل دهه‌ی ۱۹۷۰ میلادی دانشمندان به این نتیجه رسیدند که در عمل امکان ساخت بتن با مقاومت فشاری بیش از ۹۰ مگا پاسکال وجود ندارد.در سالهای اخیر پژوهشگران بتن های با مقاومت بالا تولید کرده اند که به راحتی در فضای کارگاهی نیز قابل تولید است و در نتیجه صنعت ساخت و ساز را متحول کرده است.

اگر چه تعریف دقیق برای بتن معمولی و بتن با مقاومت فشاری بالا وجود ندارد.اما موسسه‌ی بتن امریکان به بتن هایی که مقاومت فشاری انها بیش از ۴۵ مگاپاسکال است بتن با مقاومت بالا می‌گوید.

اگر از مواد اولیه‌‌ی بتن معمولی به صورت بهینه استفاده گردد به راحتی می‌توان بتن با مقاومت فشاری بالا را تولید و استفاده کرد.

وقتی می‌خواهید بتن با مقاومت بالا تولید کنید باید پارامترهای زیادی از جمله مقاومت، دانه بندی ، ویژگی های سطحی و پیوند خوب سنگدانه ها با خمیر سیمان را در نظر بگیرید.توجه کنید که این پارامترها به طور مستقیم روی مقاومت فشاری بتن تاثیر دارند و در صورتی که نکات ریزی را رعایت نمائید به راحتی می‌توانید بتن با مقاومت بالا تولید نمائید. ضمنا توجه نمائید که سیمان استفاده شده باید کیفیت قابل قبولی داشته باشد و مواد به صورت بهینه مخلوط شود.با تغییر نسب های سیمان، آب، سنگدانه‌ها و مواد افزودنی بتن می توان به حالتهای بهینه دست یافت.

معمولا از پوزولان‌های طبیعی از قبیل خاکستر بادی، سیلیسیم همراه با اسید سیلیسیک در بتن با مقاومت بالا استفاده می‌شود.ژل سیلیکات هیدرات کلسیم تشکیل شده در واکنش با محصولات هیدراتاسیون سیمان پرتلند مقاومت بتن را به صورت چشم گیر افزایش می‌دهد.

مهمترین افزودنی بتن که مقاومت بتن را به صورت چشم گیر افزایش می‌دهد فوق روان کننده پلی کربکسیلات است.

بدون استفاده از افزودنی ها و مواد شیمیایی تولید بتن با مقاومت بالا یا غیر ممکن و یا سخت است.

تولید بتن با مقاومت بالا جذابیت خاصی برای مهندسین داشته و خواهد داشت.

ویژگی‌های مکانیکی و دوام بیشتر نشان دهنده‌ی مقاومت بالای بتن می‌باشد.لذا بتن‌های با مقاومت بالا در سازه‌های عظیم مثل ساختمانهای بلند مرتبه،برجها،پلهای و سازه‌های ساحلی و همچنینی در زیرساختهای هیدرولیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فوق روان کننده‌ ی بتن با کاهش آب بتن تاثیرات مثبتی بر خواص بتن تازخ و سخت می‌گذارد.در بتن تازه فوق روان کننده باعث کاهش آب انداختگی، جدا شدگی و کاهش نسبت آب به سیمان می‌شود.اگر نسبت آب به سیمان بتن را ثابت نگه داریم و هم زمان از فوق روان کننده استفاده کینم با توجه به نوع فوق روان کننده‌ی استفاده شده زمان گیرش بتن کاهش می‌یابد.استفاده از فوق روان کننده در بتن های سخت شده موجب افزایش تراکم، دوام، مقاومت کششی و مقاومت دینامیکی بتن می‌شود.

ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات

فوق روان کننده بر پایه‌ی پلی کربوکسیلات از یک زنجیره اصلی با گروه‌های جانبی کربوکسیلات و اتر تشکیل شده است.گروه‌های کربوکسیلات موجب می‌شوند این ماده به ذرات سیمان جذب شوند.

با حضور گروه‌‌های کربوکسیلات سیمان به صورت الکترواستاتیک در بتن پحش می‌‌شود.در ابتدا این پخش شدگی به علت حضور زرات اتر می‌باشد.قدرت و مدت زمان حفظ اسلامپ فوق روان کننده بتن با عوامل ساختاری مرتبط است در نتیجه زنجیره های اصلی کوتاه تر و زنجیره های جانبی طولانی تر و بیشتر، خوجب افزایش سیالیت و حفظ اسلامپ بالاتری می‌شود.

با استفاده از فوق روان کننده بر پایه‌ی پلی کربوکسیلات می‌توان تا ۴۰ درصد از آب آزاد بتن را کاهش داد و در نتیجه بتنی با کارایی بالایی تولید و استفاده کرد.در نتیجه فوق روان کننده در ساخت بتن‌های با مقاومت بالا نقش شایانی بازی می‌کند.

اما باید دقت کرد که افزایش فوق روان کننده ی بتن لزما موجب افزایش مقاومت بتن نمی گردد.لذا باید نقطه‌ی اشباع ان تعیین گردد.نتایج برخی مطالعات نشان می‌دهد استفاده از آب بیشتر در بتن‌هایی که فوق روان کننده به انها اضافه شده است نه تنها باعث اختلال در هیدراتاسیون بتن نمی‌شود بلکه فوق روان کننده‌ها با جذب آب اضافی روند هیدراتاسیون بتن را بهبود می‌بخشند.در نتیجه اگر فوق روان کننده‌ها تا نقطه‌ی اشباع استفاده شوند آب را جذب کرده و هیدراتاسیون سیمان را افزایش می‌دهند.

اگر چه استفاده از فوق روان کننده در بتن مقاومت فشاری بتن را افزایش می‌دهد اما یک حد مطلوب برای استفاده از فوق روان کننده نیز وجود دارد.زیرا استفاده‌ی بیش از حد مطلوب با عث می‌شود بتن آب بی اندازد و جدا شدگی ایجاد می‌کند و در نتیجه یکنواختی و انسجام بتن از بین می‌رود.در نتیجه اگر فوق روان کننده بیش از حد مطلوب باشد مقاومت فشاری بتن کاهش می‌یابد.

با توجه به نتایج به دست آمده اگز زمان عمل آوری بتن افزایش یابد، مقاومت فشاری بتن نیز افزایش پیدا می‌کند.اگر مصرف فوق روان کننده را در بتن افزایش دهیم مقاومت فشاری بتن افزایش می‌یابد.