بررسی ساختار ‌‌فوق روان کننده یا روانساز بتن پلی کربوکسیلات اتر

بررسی ساختار ‌‌فوق روان کننده یا روانساز بتن  پلی کربوکسیلات اتر
1424 1396/10/21

بررسی ساختار ‌‌فوق روان کننده یا روانساز بتن  پلی کربوکسیلات اتر

مشخصات و خواص فیزیکی و مکانیکی بتن با استفاده از مواد افزدونی خصوصاً فوق روانسازها قابل تغییر و اصلاح است. توجه به این مطلب، ضرورت شناخت پایه‌ای و اساسی در مورد این نسل فوق روانسازها که برخی از آنها بر پایه پلی کربوکسیلات اتر است را ایجاب می‌نماید.

 

بتن یکی از پر مصرف ترین كالاهای جهان بوده و هر ساله حدود ۷ بیلیون متر مکعب بتن در دنیا تولید و مصرف می‌شود. جهت تصحیح مشخصات بتن از افزودنی‌های روان كننده و فوق روان كننده در بتن استفاده می‌شود كه علاوه بر خاصیت كاهندگی آب، خاصیت حفظ كارایی و روانی‌، در بالا بردن كیفیت بتن، مقاومت و نفوذناپذیری بتن نقش موثر و ثابت شده‌ای دارند.

 

در مقایسه با پلی نفتالین سولفونات و پلی ملامین سولفونات‌ها‌، فوق روانسازهای بر پایه پلی كربکسیلات اتر از گستردگی بیشتری در موارد استفاده بر خوردار شدند و علت آنرا در قدرت فوق العاده این نوع ماده در میزان كاهش آب ملات سیمان و همچنین افزایش در مقاومت بتن تولید شده باید جستجو كرد‌. بتن‌های با نسبت‌های آب به سیمان بسیار پایین‌، مخلوط با افزودنی‌های پوزولان، خاكستر بادی، خود تراكم و…فقط با افزودن پلی كربوكسیلات اتر قابل دستیابی هستند.

 

گروه‌های سولفونات از پلیمرهای پلی نفتالین سولفونات و پلی ملامین سولفونات‌ها در سطح ذرات سیمان جذب می‌شوند و باعث ایجاد نیروی دافعه الکترواستاتیک بین ذرات سیمان میشوند. ولی پلیمرهای كربوكسیلیک به دلیل داشتن شاخه‌های فرعی آب دوست علاوه بر نیروی الکترواستاتیک‌، نیروی دفع استریک نیز ایجاد می‌ نمایند كه باعث افزایش قدرت دافعه بین ذرات شده و روانی ملات سیمان را در مدت زمان بیشتری نسبت به روانساز‌های دیگر حفظ می‌نماید.

 

پلیمر پلی كربوكسیلات اتر به شکل‌های مولکولی مختلف و با مواد شیمیایی مختلفی سنتز می‌شود. و از این نظر كاملاً با ساختار پلی نفتالین سولفونات و پلی ملامین سولفونات‌ها كه عمدتاً به یک شکل ساخته می‌شوند متفاوت است. زمانی که آب به سیمان اضافه می‌شود ذرات سیمان به طور یکنواخت در آب از هم جدا نمی‌شوند و تمایل به تشکیل توده و آگلومره شدن دارند. و مولکول‌های آب درون این توده‌ها درگیر شده و ملات سیمان خاصیت روانی خود را از دست می‌دهد.

 

مکانیسم اثر این ماده در كم كردن آب مورد نیاز بتن در از بین بردن این خاصیت ذرات سیمان در مواجهه با آب است. این مولکول‌های پلیمر به سطح ذرات سیمان می‌چسبند و باعث دفع ذرات از یکدیگر و خنثی شدن اثر آگلومریزاسیون در ذرات سیمان می‌شوند. و آب به دام افتاده آزاد شده و مخلوط همگنی ایجاد می‌شود. و روانی ملات افزایش می‌یابد. و بدلیل همگن شدن مخلوط و تماس یکنواخت آب با ذرات سیمان‌، هیدراتاسیون به شکل یکنواخت انجام می‌گیرد.

 

بررسی ساختار ‌‌فوق روانساز پلی کربوکسیلات اتر

 

مقایسه عملکرد پلی کربوکسیلات اتر و سایر روان کننده‌ها در ملات سیمان

آب مورد نیاز برای واكنش شیمیایی هیدراتاسیون كه به صورت صد درصد وارد واكنش می‌شود ۰/۲ درصد وزن سیمان است و آب اضافی استفاده شده برای ایجاد روانی و كارایی مطلوب است تا بتوان بتن را در قالب جا داده و مخلوط بتن به طور همگن در قالب جابجا شده و از فضای فشرده بین آرماتورها عبور نماید. روان كننده‌ها برای دستیابی به همین خاصیت بدون افزودن آب استفاده می‌شوند‌.

 

زمانی که یک مولکول ماده جامد كه دارای بار سطحی است در یک حلال قرار می‌گیرد همین بار سطحی باعث ایجاد یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین سطح باردار ماده جامد و حلال میشود كه در اصطلاح علمی به زتاپتانسیل تعریف میشود. هر چه پتانسیل زتا بیشتر باشد در نتیجه احتمال تشکیل دو لایه الکتریکی روی سطح ذره بیشتر می‌شود و تمایل برای لخته شدن و تجمع كم می‌شود و ذرات ریزتر می‌مانند و تجمع نمی‌كنند و توزیع اندازه ذرات باریکتر می‌شود‌. در واقع در علم شیمی كلوییدی این طور گفته می‌شود كه پایدار سازی الکترواستاتیکی ایجاد شده است.

 

بررسی ساختار مولکول پلی کربوکسیلات اتر‌

ساختار تعریف شده و اصلی این ماده به شکل مولکول بزرگ از نوع Polymer Comb Type است که دارای یک شاخه اصلی به نام Back Bone و شاخه‌های فرعی ‌متصل به آن به نام Side Chain است که تفاوت در طول این شاخه اصلی و شاخه‌های فرعی و همچنین نسبت‌های بین آنها موجب بروز آثار متفاوتی در مشخصات بتن تولید شده میشود.

 

‌در ساختار این ماده از ترکیب جدیدی استفاده شده و به شکل قابل توجهی از افت اسلامپ بدون اثر کاهشی در مقاومت‌های سنین کم جلوگیری می‌نماید. و به عنوان ماده افزدونی مناسبی در تولید بتن‌های خود تراکم مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از مواد شیمیایی دیرگیر کننده جهت جلوگیری از افت اسلامپ اثر کاهشی در مقاومت‌های سنین پایین دارند ولی در ترکیب این نوع ماده‌ این عارضه مرتفع شده است.

 

نحوه عملکرد فوق روان كننده حاصل از این تركیب به طول شاخه اصلی‌، تعداد و طول شاخه‌های فرعی‌ و میزان قلیاییت ماده بستگی دارد.

 

این ماده دارای خاصیت قطبی بوده و در محلول آبی ۲۰-۲۵ درصد ؛ دارای بیشترین میزان پولاریزاسیون است كه نشان دهنده بیشترین میزان انتقال الکتریکی یا همان Conductivity است.

 

ساختار مولکول پلی كربوكسیلات نیز در توانایی ماده برای ایجاد بیشترین میزان پولاریزاسیون مولکول‌های آب نیز موثر است. بهترین ساختار طول زنجیره اصلی بلند، دانسیته شاخه‌های جانبی كم و میزان اسیدیته نزدیک به خنثی است.

 

همانطور كه ملاحظه میشود قابلیت نگهداری روانی ارتباط مستقیمی با طول زنجیره مولکولی شاخه‌های فرعی دارد.در واقع هر چه شاخه اصلیو شاخه‌های فرعی بلندتر باشد. میزان نگهداری روانی بیشتر خواهد شد‌. ولی در صورتی که نسبت طول شاخه اصلی به دانسیته شاخه‌های جانبی از یک حد معینی فراتر رود. قابلیت كاهندگی آب تحت تاثیر قرار گرفته و برای رسیدن به درصد كاهش آب مطلوب مقدار بیشتری از فوق روانساز باید مصرف شود.

 

هوازایی در فوق روانساز‌های بر پایه پلی كربوكسیلات اتر ناشی از دو عامل است، اولین عامل خاصیت كاهش دهندگی جذب سطحی مولکول‌های كربوكسیلات به عنوان فعال كننده سطحی یا (Surfactant (surface active agent است كه ایجاد هوازایی می‌كنند و عامل دوم خارج شدن آب از داخل آگلومره‌های سیمان و افزایش میزان آب آزاد بتن است كه به خودی خود باعث افزایش هوازایی در بتن میشود.

 

میزان هوای ایجاد شده متناسب با موارد متعددی است كه برخی از آنها به شرح زیر است.

 

طرح اختلاط و میزان قلیایی سیمان

مقدار سختی و سنگینی آب مصرفی

مقدار سیمان و بلین آن

مقدار ماسه طرح و حداكثر اندازه سنگدانه

نسبت آب به سیمان و مدت زمان مخلوط كردن و حمل بتن‌

جهت محدود نمودن هوازایی پلی كربوكسیلات‌ها از De-Foamer یا ضد كف استفاده می‌شود. ضد كف‌ها بر پایه مواد شیمیایی مختلفی ساخته می‌شوند كه تشکیل Micelle را در محلول‌های آبی توسط مولکول‌های فعال كننده سطحی كنترل می‌کنند. و متعاقباً هوازایی پلی كربوكسیلات‌ها را كم می‌کنند. به دلیل متغیر بودن میزان هوازایی پلی كربوكسیلات اتر در بتن‌های مختلف‌، اكثر تولید كنندگان پلی كربوكسیلات اتر در دنیا، ضد كف را به همراه ماده فوق روانساز نیز عرضه می‌دارند و مصرف كننده به همراه آزمایش هوای بتن تازه، متوسط مقدار مورد نیاز را تعیین می‌كند. میزان مصرف بهینه ضد كف با توجه به طرح اختلاط و آب مصرفی و از همه مهمتر انجام حداقل سه بار آزمایش تعیین درصد هوای بتن در كارگاه در حدی تعیین می‌شود كه كارایی بتن را بیش از حد تحت تاثیر قرار ندهد.

 

افت اسلامپ و کاهش کارایی و روانی بتن

پدیده افت اسلامپ به دلایل مختلف در بتن اتفاق می‌افتد. مهمترین دلیل شروع هیداراتاسیون سیمان و جذب آب توسط سیمان است و همینطور می‌توان به جذب آب توسط سنگدانه‌ها و تبخیر آب نیز اشاره كرد.

 

این پدیده خصوصاً در سیمان‌هایی كه میزان C3A آنها زیادتر از ۵/۵٪ باشد بیشتر اتفاق می‌افتد‌. در واقع رسوب اترینگایت نه تنها باعث جذب آب به دلیل واكنش شیمیایی می‌شود بلکه به صورت سطحی نیز مولکول‌های آب را به خود جذب می‌نماید. ولی در بیشتر مواقع نیاز به نگهداری اسلامپ بتن حداقل به مدت ۴۱ دقیقه وجود دارد، كه در واقع ناگزیر از استفاده از مواد دیرگیر كننده میباشیم تا هیدراتاسیون را به تاخیر انداخته و نهایتاً جذب آب توسط سیمان را به تعویق بیندازیم‌، ولی فقط در برخی مواقع خصوصاً در بتن ریزی‌های حجیم استفاده از فوق روان كننده به همراه دیرگیر كننده‌ها در جلوگیری از ایجاد درز سرد یا اصطلاحاً Cold joint مفید و غیر قابل اجتناب است.

 

نتیجه گیری‌

ماده پلی كربوكسیلات اتر به عنوان فوق روان كننده بتن به شکل‌های مختلف و با درصد تركیب‌های متفاوتی از مواد شیمیایی خاصی ساخته می‌شود و هر نوعی از ساختار، وزن مولکولی و طول زنجیره‌های اصلی و فرعی، خواص متفاوتی را در بتن ایجاد می‌کنند و می‌توان سنتز این ماده را به نحوی تغییر داد كه بیشترین كارایی متناسب با سیمان و مصالح مورد استفاده در بتن داشته باشد. و در واقع بتوان خواص بتن مورد نیاز را با تغییر در ساختار مولکولی پلی كربوكسیلات اتر بدست آورد.

 

 

 

 

 

 

 

مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ، سعی نموده است با بهره گیری از کارشناس و تجربیات چندین ساله ، فضایی علمی ، مشاوره و مهندسی در زمینه تکنولوژی های روز ، بازرگانی ، مهندسی و مقالات بتن  جهت دسترسی سریع ، آسان و کاربردی مهندسان ، اساتید ، کارفرمایان، کارخانجات بتن آماده ، کارخانجات بتن پیش ساخته و دانشجویان مرتبط با صنعت بتن فراهم آورد. شما می توانید با انتخاب و کلیک بر هریک از مباحث زیر به شرح موضع و کسب اطلاعات مورد نظر از طریق سایت به روز و کاربردی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران دسترسی یابید :

روان کننده بتن ، افزودنی بتن ، گروت ، آب بندی بتن ، ترمیم بتن ، ترمیم کننده بتن ، ژل میکروسیلیس ، واتراستاپ بتن ، انواع واتراستاپ بتن ،  آب بندی استخر ، ضد یخ بتن ، فوق روان کننده بتن ، مقاوم سازی بتن ، مقاوم سازی ساختمان ها ، ماستیک پلی یورتان ، کف پوش اپوکسی ، فوق روان کننده بتن ، افزودنی های بتن چیست ، انواع افزودنی های بتن ، لیست قیمت افزودنی های بتن ، روش مصرف افزودنی های بتن ، بتن ریزی در هوای سرد ، بتن ریزی در هوای گرم ، ترمیم بتن ، انواع روش های ترمیم بتن ، ترمیم بتن ترک خورده ، بتن گوگردی ، ترمیم کننده بتن ، چسب بتن چیست ، انواع چسب بتن ، چسب اپوکسی بتن چیست ، چسب های آب بندی بتن ، روان کننده بتن چیست ، انواع فوق روان کننده بتن ، قیمت انواع چسب بتن ، لیست قیمت چسب های بتن ، انواع روش کیورینگ بتن ، مواد کیورینگ بتن ، لیست قیمت کیورینگ بتن ، آب بندی بتن چیست ، انوع روش های آب بندی بتن ، آب بندی بتن به روش تزریق رزین پلی یورتان ، ماستیک پلی یورتان چیست ، لیست قیمت ماستیک های پلی یورتان ، ماستیک های سرد اجرا ، ماستیک های گرم اجرا ، ترمیم بتن یخ زده ، راهنمای طرح اختلاط بتن ،طرح مخلوط بتن چیست ، طرح اختلاط بتن سبک ، کرگیری بتن چیست ، آزمایش التراسونیک بتن ، آزمایش های غیرمخرب بتن ، انواع آزمایش های غیرمخرب بتن ، اسکن میلگرد و آرماتور، کاشت آرماتور در بتن چیست ، آزمایش گالواپالس چیست ، چسب کاشت آرماتور هیلتی ، خمیر کاشت بولت چیست ، لیست قیمت خمیر کاشت آرماتور و بولت ، روش اجرای گروت ریزی ، واتراستاپ بتن چیست ، انواع واتراستاپ بتن ، انتخاب واتراستاپ بتن ، واتراستاپ بنتونیتی ، واتراستاپ های هیدورفیلی چیست ، روش ترمیم بتن های ترک خورده ، سوپر روان کننده بتن ، لیست قیمت واتراستاپ بتن ، رنگ بتن ، بتن خودتراکم ، طرح اختلاط بتن خودتراکم ، بتن غلطکی چیست ، شرکت سیکا ، روش اجرای بتن غلطکی یا RCC ، آزمایش های بتن خود تراکم، روش آب بندی مخازن بتنی ، انواع افزودنی های بتن شرکت فسروک ، مواد افزودنی بتن شرکت آبادگران ،لیست قیمت واتراستاپ های هیدروفیلی ، کف پوش اپوکسی ، فاصله نگهدار یا اسپیسر بتن ، انواع گروت های شرکت آبادگران ، کف پوش پلی یورتان ، میکروسیلیس ، فوق روان کننده بتن ، ژل میکروسیلیس ، میکروسیلیس چیست، لیست قیمت ژل میکروسیلیس ،  اسپیسر بتن چیست ، روغن قالب چیست ، روش مقاوم سازی ساختمان ، مقاوم سازی ساختمان و ساز های بتنی با الیاف FRP ، گروت چیست ، گروت اپوکسی چیست ، لیست قیمت انواع گروت اپوکسی، الیاف پلی پروپیلن چیست ،پرداخت سطح بتن چیست ، بتن حجیم چیست ، روش ساخت بتن حجیم ، ترمیم ترک های بتن ، مقاوم سازی بتن ، خوردگی بتن در سواحل خلیج فارس ، التراسونیک بتن چیست بتن ترمی ، بتن پلیمری چیست،  بتن ریزی زیر تراز آب ، بتن گوگردی ، طرح اختلاط بتن گوگردی ، بتن پلیمری ، آزمایش هافسل بتن چیست ،روش انجام آزمایش پتانسیل خوردگی ، ابرروان کننده بتن چیست ، سوپر روان کننده بتن چیست ، میزان مصرف روان کننده بتن ، روش آب بندی استخر ، اسلامپ بتن چیست ، میزان روانی مجاز بتن ، زمان بازکردن قالب های بتن پس از بتن ریزی ، زمان حمل مجاز بتن ، روش ساخت و اجرای بتن در کارگاه ، عیار بتن چیست ، روش مصرف الیاف بتن PP ، بتن مگر چیست ، پوشش فایبرگلاس چیست ، انواع بتن های خاص ، بتن خاص چیست ، مواد آب بندی بتن ، آب بندی سازه های بتنی ، حداکثر زمان حمل بتن ، قالب لغزنده بتن ، بتن آماده ، گروت ساختمانی ، بتن پیش ساخته، عوامل موثر در کیفیت بتن آماده ، ضدیخ بتن ، انواع ضد یخ بتن ، قالب بندی بتن چیست ، روش قالب بندی بتن ، روش بتن ریزی خاص ، انواع مواد آب بندی سازه های بتنی ، روش های تراکم بتن ، روش های حمل بتن، روش های مقاوم سازی بتن ، مقاوم سازی بتن ، ضوابط پذیرش بتن کم مقاومت ، روش پرداخت سطح بتن ، انواع کف پوش های صنعتی بتن ، پوشش های ضد حریق ، فایرپروف بتن چیست ، فلای اش چیست ، روش اجرای آب بندی استخر ، نانو سیلیس چیست ، روش ترمیم بتن کرمو ، بتن اکسپوز چیست ، روش ساخت بتن اکسپوز ، ترمیم بتن اکسپوز ، افزودنی حباب زا چیست ، افزودنی دیرگیر بتن چیست ، افزودنی زودگیر بتن چیست ، منبسط کننده بتن چیست ، پنترون چیست ، پنکریت چیست ، پوشش نفوذگر چیست ، فایبرگلاس چیست ، پوشش آب بندی الاستومری چیست ، روش آب بندی با پوشش سوپر الاستومری ، درز اجرایی بتن چیست ، لیست قیمت افزودنی های بتن،  ترمیم کننده ویژه بتن، مصالح ترمیم بتن، روان ساز بتن ، جلوگیری از کرمو شدن بتن ،رنگ نمای بتن ، سوپر روان کننده بتن ، حداقل زمان کیورینگ و عمل آوری بتن ،  کیورینگ بتن با بخار ، دلیل جداشدگی بتن ، تست التراسونیک بتن چیست ، لیست قیمت گروت های شرکت فارس ایران ، لیست قیمت انواع گروت ، روش اجرای پوشش ضد حریق یا فایرپروف ،