فوق روان کننده بتنی چیست و در چه گستره‌ای کاربرد دارد؟

فوق روان‌کننده‌ها، به عنوان مواد کاهنده آب با شدت بالا نیز شناخته می‌شوند. فوق روان‌کننده‌ها، افزودنی‌هایی هستند که در ساخت بتن با مقاومت بالا استفاده می‌شوند. افزودنی‌های روان‌کننده‌، تنها 15 درصد باعث کاهش آب موردنیاز برای ساخت بتن می‌شوند. اما فوق روان‌کننده‌ها، می‌توانند میزان آب مورد استفاده در بتن را تا 30 درصد یا بیشتر کاهش دهند. با استفاده از این موا می‌توان میزان کارایی مورد نیاز از بتن را بدون استفاده از آب،کنترل نمود. در ادامه مقاله مواد افزودنی‌ فوق‌روان‌کننده به طور عمیق مورد بررسی قرار گیرفته است.

انواع فوق‌ روان‌کننده‌ها

فوق روان‌کننده‌های مورد استفاده در بتن به چهار گروه اصلی زیر تقسیم می‌شوند:

• فرمالدئید نفتالین سولفاته (PNS)
• ملامین فرمالدئید سولفاته (PMS)
• کوپلیمرهای وینیل (VCP)
• اترهای پلی کربوکسیلیک (PCE)

فرمالدئید نفتالین PNS :

قبل از ترکیب با هیدروکسید سدیم و واکنش با فرمالدئید، فوق روان کننده PNS با سولفوناسیون نفتالین با اسید سولفوریک یا SO3 به دست می‌آید. فرمول شیمیایی فرمالدئید نفتالین PNS به شکل زیر است.

پلی ملامین :

قبل از پلیمریزاسیون و واکنش با سدیم بی‌سولفیت، فوق روان‌کننده PMS از ملامین بدست می‌آید. این مواد ابتدا به تری متیل ملامین تبدیل شده و سپس با فرمالدئید ترکیب می‌شود. فرمول شیمیایی آن، به شکل زیر است:

کوپلیمرهای وینیل :

کوپلیمرهای وینیل که به عنوان فوق روان‌کننده خوبی استفاده می‌شوند، پلیمرهایی هستند که از طریق کوپلیمریزاسیون رادیکال تولید می‌شوند. به دلیل تعداد زیاد مونومرهای سازگار با این نوع واکنش‌ها، امکان بیشتری را در طراحی سازه ایجاد می‌ کند. فرمول آن به شکل زیر است.

کربوکسیلیک اتر :

این نسل جدید از فوق روان‌‍کننده‌ها در دهه 1980 توسعه یافت. این فوق روان‌کننده‌ها پلیمرهای یونیزه خطی مانند فوق روان‌کننده‌های مصنوعی قبلی نیستند ، اما دارای ساختار شانه مانند می‌باشند.فرمول آن نیز در زیر ، قابل مشاهدهپ است:

تاثیر فوق روان‌کننده‌ها بر مقاومت فشاری

در آزمایشی،فوق روان‌کننده با درصد سیمان صفر درصد، 2 درصد، 2.5 درصد و 3.5 درصد وزن سیمان و نسبت آب به سیمان متفاوت 0.4، 0.45، 0.50 و 0.55 به بتن اضافه شد. 64 مکعب بتنی به این روش به ترتیب برای 7 ، 14 ، 21 و 28 روز تهیه و عمل آوری شد. در پایان فرآیند هیدراتاسیون، مکعب‌های بتنی‌ شکسته شدند تا مقاومت فشاری آنها مشخص شود. مقاومت فشاری 0 تا 3.5٪ مقدار فوق روان‌کننده در نسبت آب به سیمان 0.4- 0.55 بین 11.38 الی 18.04 نیوتن بر میلی‌متر مربع پس از گذشت هفت روز از نمونه‌گیری، اندازه‌گیری شد. سپس مقاومت فشاری در همان درصد فوق روان‌کننده و نسبت آب به سیمان در 14 روز عمل آوری بین 12.78 الی 18.80 نیوتن بر میلی‌متر مربع متغیر بود. مقاومت فشاری 0-3.5 درصد سطح فوق روان‌کننده در نسبت آب به سیمان  0.4-0.55 در مدت 21 و 28 روز عمل آوریه ترتیب 14.00 الی 21.90 نیوتن بر میلی‌متر مربع و 15.00 الی 23.10 نیوتن بر میلی‌متر مربع اندازه گیری شد. همانطور که واضح است، میزان فوق‌روان کننده در بتن،سبب افزایش مقاومت فشاری نیز می‌شود. زیرا با استفاده از این نوع افزودنی‌ها در بتن، می‌توان مقدار آب مورد نیاز در بتن‌را کاهش داد. بدین صورت نسبت آب به سیمان کاهش یافته و مقاومت فشاری بتن، به طور کنترل‌شده‌ایی افزایش می‌یابد.

میزان و دوز مصرف فوق روان‌کننده‌ها

• معمولا 0.1 الی 0.4 درصد سیمان اضافه می کنیم

نحوهی اختلاط فوق روان کننده

می توانیم برای اجرا و عمل آوری بهتر بتن، فوق روان کننده را در محل اضافه کنیم تا تسلط بهتری روی عملکرد بتن داشته باشیم. به طور کلی فوق‌ روان‌کننده‌ها از نظر شکل ظاهری به دو دسته پودری و مایع تبدیل می‌‌شوند. فوق‌روان‌کننده‌مایع را می‌توان بصورت تک جزی و در دوز مناسب به میکسر حاوی مخلوط بتن اضافه نمود.