بررسی مشخصات عمومی و ساز و کار عمل فوق روان کننده ها

كيدهفوق روان کننده ها یا فوق کاهنده های آب موادی هستند که امکان افزایش کارایی یک مخلوط بتنی را در نسبت آب به سیمان ثابت و یا امکان کاهش مقدار آب را برای رسیدن به یک مقدار روانی مشابه با مخلوط شاهد را با تأثیر بیشتر در مقایسه با روان کننده ها فراهم میکنند. مدت اثر این مواد موقتی است و طول مدت اثر آن بسته به نوع و ترکیب شیمیایی این مواد متغیر میباشدفوق روان کننده ها (فوق کاهنده های آب) جهت حصول روانی بیشتر یک مخلوط بتنی بدون افزایش مقدار آب و با حفظ نسبت آب به سیمان در عملیات بتن ریزی و تسهیل مراحل اجرای بتن استفاده میشوند. در این صورت دستیابی به خواص مطلوب مقاومتی و دوام بتن با کاهش مقدار آب در یک مخلوط بتنی و با حفظ مقدار روانی امکانپذیر است. این مواد به دلیل خواص ممتاز در ایجاد روانی بیشتر و امکان کاهش بیشتر آب مخلوط از افزودنیهای روان کننده متمایز گردیده اند. در این مقاله ابتدا به بررسی ساختار مولکولی انواع پر مصرف فوق روان کننده ها پرداخته سپس به ساز و کار عمل و نیز مشخصات آنها پرداخته می شود .سوالات تحقيق:ساز و کار افزایش کارایی بتن توسط فوق روان کننده ها چگونه است؟روش تحقیق:جستجو در نشریات تخصصی و نیز مدارک فنی مدوننتیجه گیری:به علت به دست آمدن خواص بسیار مطلوب در بتن تازه و سخت شده تولید و افزایش دانش اجرایی کاربرد فوق روان کننده هادر بتن باید در جامعه عمرانی کشور رواج بیشتری بگیرد.كلمات كليدي: فوق روان کننده، ملامین سولفونات ، نفتالین سولفونات ،پلی کربوکسیلاتها1.مقدمهفوق روان کننده ها روان کننده هایی هستند که توانایی زیادی در کاهش نسبت آب به سیمان با روانی ثابت یا حتی روانی های بالاتر دارند. در سال 1932 یک شرکت آمریکایی اولین نوع فوق روان کننده ها را که بر پایه نفتالین‌ فرمالدئیدسولفونات بود را اختراع و ثبت وتولید نمود. در اواسط دهه30 میلادی به بعد نیز نوع دیگری از فوق روان کننده ها که بر پایه لیگنوسولفونات‌ها بود روانه بازار شد] 2[.تا کنون ترکیبات مختلف شیمیایی دیگری نیزساخته شده که باعث حاصل شدن روانی ها ی بالاتر و کارایی های بهتر در در بتن می گردد که در ادامه به معرفی آنها می پردازیم.بیشتر بخوانیم : طراحی و ساخت صفحات تصفیه آب آشامیدنی با استفاده از بتن پلیمری2.طبق بندی فوق روان کننده ها به لحاظ ترکیب شیمیاییفوق روان کننده های موجود در بازار و مورد مصرف در مخلوط های بتنی رامی توان بر اساس ترکیبات شیمیایی موجود در آنها در گروههای اصلی زیر طبقه بندی کرد:بتانفتالین سولفونات فرمالدئید تغلیظ شده -ملامین سولفونات فرمالدئید تغلیظ شده -لیگنوسولفوناتهای اصلاح شده(شکل 1)-شکل 1-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه لیگنو سولفوناتاسترهای اسیدهای سولفونیک-نمک اسیدهای کربوکسیلیک یا هیدروکربوکسیلیک-اسیدهای پلی کربوکسیلیک-بسیاری از مواد با ترکیبات شیمیایی متفاوت نیز وجود داشته که قابلیت ایجاد روانی را در مخلوطهای بتنی دارند اما هنوز به نتوانسته اند سهمی از بازار فروش فوق روان کننده ها را به خود اختصاص دهند لذا در دسته بندی فوق جایی برای آنها در نظر گرفته نشده ]1[. اصولاٌ در ایران از فوق روان کننده های بر پایه نفتالین استفاده بیشتری می شود. می توان از فوق روان کننده های بر پایه ملامین نیز به عنوان رقیبی برای فوق روان کننده های بر پایه نفتالین نام برد. از فوق روان کننده های بر پایه پلی کربوکسیلیک نیز به علت کاهندگی بسیارشدید آب و نیز روانی های بسیار بالا می توان برای تولید بتن های خود تراکم استفاده نمود]4[. به علت خواص بسیار مطلوب استفاده از این نوع فوق روان کننده در بازار ایران در حال افزایش است.3.ساز و کار عملکرد انواع فوق روان کننده بر پایه ملامین و نفتالینمکانیزم کار افزودنیهای فوق کاهنده آب با اساس ملامین (شکل 2) و نفتالین(شکل 3) بر پایه جذب سطحی قسمت آنیونی افزودنی و سطح تماس آن با آب خالص است و به سطح مشترک آنها بستگی دارد. سر غیرقطبی پلیمر قسمتی است که باعث جذب سطح سیمان میشود و آبدوست بودن این قسمت سبب میل مخلوط به سوی انحلال میشود. تأثیر اساسی را افزایش بار منفی روی دانه های سیمان میگذارد بدین ترتیب که ذرات سیمان یکدیگر را دفع میکنند (دافعه الکترواستاتیکی) و پراکندگی بوجود می آید. بنابراین نیاز به آب کمتر شده که برای تهیه بتن با کارایی مناسب یک عامل ایده آل محسوب میشود. بدون استفاده از افزودنیهای فوق کاهنده آب، این ذرات ریز گرایش به لخته شدن دارند که این پدیده به خاطر جاذبه نیروهای مخالف سطح ذرات مجاور است]1[و]5[ .شکل 2-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه ملامینشکل 3-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه نفتالینبیشتر بدانیم : رویکردی دوباره به استفاده از مخازن ذخیره آب4.ساز و کار عملکرد انواع فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلیکافزودنیهای فوق کاهنده آب با اساس کربوکسیلیک (شکل4)بیش از افزودنیهای فوق کاهنده آب با اساس نفتالین یا ملامین، مکانیزم دوگانه الکترواستاتیک و دافعه را تقویت مینمایند و پراکندگی سیمان را کنترل میکنند و نقش بهتری را در روان کنندگی بتن بازی می کنند. . مکانیزم عملکرد مواد فوق روانکننده (فوق کاهنده آب) اساساً به قابلیت آنها در جذب سطحی ذرات سیمان و اصلاح خواص و رفتار رئولوژی ماتریس سیمان مربوط است]1[و]5[ مقدار و قدرت جذب سطحی این مواد بستگی به ترکیب شیمیایی و معدنی سیمان، ریزی آن و همچنین مقدار فاز C3A دارد.شکل 4-ساختار مولکولی فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلاتافزایش روانی و کارایی بتن که با استفاده از این مواد بدست می آید را میتوان به علل زیر مربوط دانست.- به مقدار پتانسیل زتا (zeta) در لایه دوگانه الکتریکی که در سطح ذرات سیمان توسط گروههای قطبی زنجیرههای فوقروانکننده جذب شده شکل گرفته است.- به وزن مولکولی ماده افزودنی فوق روانکننده (فوق کاهنده آب)کاهش روندافت کارایی در مخلوط بتنی به روند کند کردن هیدراسیون سیمان بوسیله این مواد مربوط میشود. با کند شدن هیدراسیون افت کارایی کمتری در بتن تازه رخ میدهد]1[ .حالتهای استفاده انواع فوق روان کننده هامواد فوق روان کننده (فوق کاهنده آب) میتوانند در دو حالت مورد استفاده قرار بگیرند. در یک حالت میتوانند روانی بیشتری را در یک نسبت آب به سیمان ثابت در مقایسه با بتن شاهد ایجاد کند (فوق روان کننده) و در حال دیگر باید قادر باشند تا یک روانی ثابت را در مقایسه با یک بتن شاهد با کاهش آب مخلوط فراهم کنند (فوق کاهنده آب) كه در هر یک از این حالات مورد استفاده قرار گیرند دارای اثراتی بر خواص بتن تازه و سخت شده هستندکه شامل افزایش وزن مخصوص بتن تازه،افزایش کارایی و چسبندگی و افزایش پمپاژ پذیری و...افزایش مقاومت و تراکم در حالت کاهش آب اختلاط می باشد]1[.6.مشخصات کاربردی فوق روان کننده هاانواع فوق روان کننده ها دارای مشخصات خاصی از قبیل رنگ،بو،دزاج مصرف به قرار زیر هستند که می توان آنها را بدین وسیله تشخیص داد.بیشتر بدانیم : مخازن ذخیره آب شرب کامپوزیتی1.6 رنگ فوق روان کننده هامی توان به وسیله رنگ فوق روان کننده ها آن ها را از هم تشخیص داد.فوق روان کننده های بر پایه ملامین دارای رنگ زرد شفاف هستند. فوق روان کننده های بر پایه نفتالین به رنگ قهوهای سوخته و کدر می باشند و فوق روان کننده های بر پایه کربوکسیلیک دارای رنگ قهوه ای روشن و شفاف می باشند]3[.2.6 بوی فوق روان کننده هامعمولاٌ به علت استفاده از ترکیبات فرمالدهید در ساختار فوق روان کننده های بر پایه ملامین و نفتالین این دو محصول دارای بوی تند هستند.3.6دزاج مصرف فوق روان کننده هاغا لباٌ دزاج مصرف فوق روان های بر پایه نفتالین و ملامین توسط کارخانه سازنده حدود 1 تا 5/2درصد وزنی سیمان توصیه می شود]3[. میزان دزاج مصرف شدیداً تابع نسبت آب به ماده خشک فوق روان کننده است .دزاج مصرف فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلیک بین 2/0 تا7/0 بنا به توصیه کارخانه سازنده متغیر]3[ و این نوع مواد روانی های بسیار بالاتری در بتن حاصل می کنند.استفاده از دزاج های بالای مصرف باعث جداشدگی ریز دانه، درشت دانه و دوغاب سیمان از یکدیگر می شود.4.6اثرات فوق روان کننده ها بر بتن تازه و سخت شدهدر حالت کاهش نسبت آب به سیمان با روانی ثابت معمولاً روند کسب مقاومت سریعتر بوده و مقاومت های بالاتری نسبت به نمونه شاهد حاصل می شود.اصولاً در این حالت بتن متراکم تر بوده و دارای وزن مخصوص بیشتری است. به دلیل تقویت ریز ساختار به خاطرکاهش نسبت آب به سیمان نفوذ پذیری کمتر است]5[.جمع بندی و نتیجه گیریبا توجه به این که در کشور های پیشرفته هیچ بتنی بدون افزودن فوق روان کننده یا روان کننده ساخته نمی شود. به علت به دست آمدن خواص بسیار مطلوب در بتن تازه و سخت شده تولید و افزایش دانش اجرایی کاربرد فوق روان کننده هادر بتن باید در جامعه عمرانی کشور رواج بیشتری بگیرد.قدردانيبا تشکر فراوان از مدیریت محترم شرکت فاتح نام آسیا جناب آقای مهندس یوسفی و نیز مدیریت محترم شرکت رزین سازان فارس جناب آقای مهندس شاه علی به پاس رهنمود هایشانمنبع : سایت بتن پلاست