فوق روان کننده پلی کربوکسیلیک کجا خوب است؟

مزایای فوق روان کننده پلی کربوکسیلات چیست؟ با توسعه سریع اقتصاد جهانی، صنعت ساخت و ساز به طور فزاینده ای نیاز به بتن دارد. با توجه به مزایای غیر قابل جایگزینی آن در بتن با کارایی بالا و ویژگی های سازگار با محیط زیست، فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات (PCEs) به رسمیت شناخته شده ای در سطح داخلی و بین المللی به دست آورده اند. بتن معمولی دیگر نیازهای خاصی را برآورده نمی کند و نیاز به بهبودهای مؤثرتری دارد. از زمان استفاده رسمی از مواد افزودنی در اوایل قرن بیستم، آنها نه تنها برای صنعت ساخت و ساز بلکه برای سایر بخش‌ها نیز سود زیادی داشته‌اند. در سال های اخیر، به ویژه پس از ورود به قرن بیست و یکم، توجه قابل توجه و توسعه سریعی در این زمینه صورت گرفته است. تعداد تولیدکنندگانی که محصولات تجاری تولید می‌کنند تنها در چهار تا پنج سال از چند به ده‌ها رسیده است. افزودنی‌های کلیدی، از جمله کاهنده‌های آب، کاهش‌دهنده‌های انقباض، و عوامل حباب‌کننده هوا، کمک‌های قابل‌توجهی در بهبود عملکرد بتن کرده‌اند. این مقاله عمدتاً تأثیر عوامل کاهنده آب بر بتن را معرفی می کند.

عملکرد فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات

فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات دارای محتوای یون کلرید و قلیایی کم، با کشش سطحی تنها 37.8 mN/m هستند. این امر کشش سطحی محلول های مویرگی بتن را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و انقباض خشک شدن را کاهش می دهد و دوام بتن را تا حد زیادی بهبود می بخشد. تحقیقات تجربی گسترده نشان داده است که در دوز 0.15% وزن سیمان، میزان کاهش آب بیش از 20% قابل دستیابی است که از عملکرد معمولی نفتالین با راندمان بالا بیشتر است. کاهش دهنده های آب موجود در بازار در دوزهای بیشتر از 0.30 درصد وزن سیمان، میزان کاهش آب می‌تواند به 30 درصد برسد. اگرچه افزایش دوز مصرف آب را کاهش می دهد و سرعت کاهش آب را افزایش می دهد، اما این بهبود چشمگیر نیست. با این حال، حفظ رکود پایدارتر می شود. اسلامپ یا روان پذیری بتن تازه پس از 1 ساعت افزایش می یابد، اگرچه دوزهای بیش از حد ممکن است باعث خونریزی شود. نکته مهم، حتی در دوزهای بیشتر از 0.15 درصد وزن سیمان، اسلامپ و جریان پذیری بدون تغییر باقی می مانند.

تاثیر فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات بر مقاومت بتن

فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات اثرات تقویتی عالی از خود نشان می دهند. پس از افزودن PCE، مقاومت فشاری بتن به خصوص در مقاومت اولیه به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در دوز 0.15% وزن سیمان، مقاومت فشاری در 3 روز می تواند تا 190% افزایش یابد. تحت شرایط دوز دیگر، افزایش قدرت نیز بیش از 200٪ است. افزایش مقاومت فشاری در سنین مختلف پخت نیز مشهود است. نتایج تجربی نشان دهنده افزایش قدرت 80%-150% در 3 روز، 50%-150% در 7 روز، و 50%-100% در 28 روز، با بهبود قدرت بیش از 50% است. در 90 روز بنابراین، بتن با پلی کربوکسیلات اضافه شده نه تنها مقاومت اولیه بالایی را نشان می دهد، بلکه افزایش قابل توجهی را در مقاومت بعدی نشان می دهد که به تثبیت ادامه می دهد.

در محدوده معینی، با افزایش دوز پلی کربوکسیلات، اثر تقویتی آن بیشتر می شود. از هر دو منظر افزایش آب قلیایی و اقتصادی، دوز بهینه 0.20%-0.30% است.

سازگاری با انواع سیمان

آزمایشات بر روی انواع سیمان نشان می دهد که میزان کاهش آب از 25 درصد فراتر رفته و به 30 درصد می رسد. اسلامپ بتن پس از 1 ساعت پایدار می ماند و حتی برخی از سیمان ها افزایش اسلامپ را نشان می دهند. علاوه بر این، میزان خونریزی در مقایسه با بتن پایه به طور قابل توجهی کاهش می یابد. چه ارزیابی احتباس اسلامپ یا عملکرد آب قلیایی و میزان خونریزی، نتایج نشان می دهد که پلی کربوکسیلات بسیار سازگار با سیمان های مختلف است.

روند توسعه مقاومت همچنین به وضوح نشان می دهد که بتن با پلی کربوکسیلات اضافه شده، توسعه سریع مقاومت اولیه و رشد پایدار در استحکام بعدی را نشان می دهد. این سازگاری هم برای بتن تازه مخلوط شده و هم برای خواص مکانیکی بتن سخت شده اعمال می شود.

سازگاری با مواد افزودنی معدنی

افزودنی های معدنی به مواد ضروری در صنعت بتن برای جایگزینی سیمان و بهبود عملکرد بتن تبدیل شده اند. بنابراین، تحقیق در مورد سازگاری پلی کربوکسیلات با مواد افزودنی معدنی بسیار مهم است. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که با افزایش دوز خاکستر بادی، کارایی بتن بهبود می‌یابد و سرعت کاهش آب افزایش می‌یابد. در مقایسه با فوق روان کننده های سنتی مبتنی بر نفتالین، مصرف آب در بتن 8 کیلوگرم کاهش می یابد و میزان خونریزی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. مهمتر از آن، زمان گیرش بتن مخلوط شده با PCE بسیار کوتاهتر از فوق روان کننده های مبتنی بر نفتالین است و از اتکای قبلی به کندکننده ها برای حفظ اسلامپ اجتناب می کند. با این حال، با افزایش مقدار پودر معدنی، بهبود در میزان کاهش آب کاهش می‌یابد، که منجر به کاهش اندکی احتباس اسلامپ می‌شود، اگرچه خونریزی به طور کلی وجود ندارد. هنگامی که هم از خاکستر بادی و هم پودر معدنی استفاده می شود، حفظ اسلامپ بیشتر بهبود می یابد. به طور کلی، پلی کربوکسیلات به ویژه برای بتن با دوزهای بالای مواد افزودنی معدنی مناسب است، نه تنها مصرف آب را کاهش می دهد، بلکه عملکرد اختلاط را نیز تا حد زیادی بهبود می بخشد. در حالی که مقاومت اولیه بتن با خاکستر بادی یا پودر معدنی اضافه شده ممکن است اندکی کاهش یابد، این اثر با پودر معدنی مشخص تر است. استحکام بعدی در هنگام استفاده از خاکستر بادی افزایش جزئی نشان می دهد، در حالی که مخلوط های سنتی مبتنی بر نفتالین استحکام بسیار کمی را در 1 روز از خود نشان می دهند و توسعه قدرت بعدی را کند می کنند. از منظر عملکرد مکانیکی، پلی کربوکسیلات سازگاری خوبی با مواد افزودنی معدنی نشان می دهد و آن را برای بتن با مقاومت بالا و کارایی بالا مناسب می کند.

سازگاری با دما

کاهنده های سنتی آب با راندمان بالا به دما حساس هستند. در طول دماهای بالا تابستان، پراکندگی بهبود می یابد، اما از دست دادن سیالیت تشدید می شود. در زمستان، دماهای پایین منجر به کاهش پراکندگی و در نتیجه افزایش از دست دادن سیالیت در بتن تازه می شود. آزمایشات روی سازگاری دمایی پلی کربوکسیلات نشان می دهد که وقتی دما از 20 درجه سانتیگراد فراتر می رود، از دست دادن کارایی کمی افزایش می یابد، اما پراکندگی بهبود می یابد. در دماهای پایین، پراکندگی اندکی کاهش می یابد. با این حال، حفظ کارایی ثابت باقی می ماند. بتن تازه هم اسلامپ و هم پخش شدن را حفظ می کند، با افزایش قابل توجه سیالیت زمانی که دما به زیر صفر درجه سانتیگراد می رسد. با افزایش دما، عملکرد کاهش آب بتن با پلی کربوکسیلات بهبود می یابد. فراتر از 20 درجه سانتیگراد، عملکرد تثبیت می شود، اگرچه قابلیت حفظ اسلامپ اندکی کاهش می یابد و ممکن است گسترش بیشتر افزایش نیابد و گهگاه کاهش جزئی را نشان دهد. به طور کلی، چه در دماهای پایین زمستان و چه در دمای بالا در تابستان، پلی کربوکسیلات عملکرد خوبی دارد و به طور موثر اسلامپ بتن را بدون نیاز به کندکننده حفظ می کند، که برای ساخت بتن بسیار سودمند است.