روان کننده،کاهنده آب و زودگیر کننده بتن

کاهنده آب یا روان کننده‌ها، موادی هستند که مقدار آب لازم برای کسب قابلیت‌های روان شدن را کاهش می‌دهند. بسیاری از خواص فیزیکی بتن و ملات با استفاده از مواد مضاف پیشرفت داشته است. اکثر مواد کاهنده آب ترکیبات ارگانیک قابل حل در آب هستند. تخمین زده می شود که تقریبا در 50% بتن های تولید شده در آمریکا یک ماده کاهنده آب بکار رفته است. محصولات بر پایه لیگنین مانند فرمولاسیون در برگیرنده نمک‌های سدیم و کلسیم کرومولیگنوسولفونات که ماده دانه‌ای شامل هورمایت و لیگنوسولفونات است، مخلوطی از سدیم لیگنوسولفونات و یک، سه، دی متیلول 4، دی هیدروکسی میدازولیدن-5 (dihydroxyimidazolidone-5)، لیگنوسولفونات پلیمر با پراکسید محلول در آب، لیگنوسولفونات و فعال ساز سطحی غیر یونی با اکسید پروپلین – اسید چربی پیه آب شده و محلول سدیم سولفور زدایی شده، کلسيم لیگنوسولفونات، گلوکونات سدیم و تری اتانول آمین، پلیمرهای لیگنوسولفونیک اسید تهیه شده از اسید لیگنوسولفونیک یا نمک‌های آن با مونومرهای اکریلیک یا وینیل که موجب پراکنده سازی و حفظ اسلامپ می‌شوند هنوز مورد توجه هستند. بسیاری از فرمولاسیون‌های بر پایه پلیمرهای اکریلات و متااکریلات مانند پلیمرها و مونومرهای الکوکسیلات شده و مونومرهای قابل کوپلیمر شدن با عمل اسید می‌توانند برای نگهداری اسلامپ، افزایش کارایی و مقاومت بکار برده شوند.
بعضی پلیمرهای مالئیک اسید یا انیدرید که کوپلیمره گردیده‌اند، با انواعی از مونومرها و با مواد دیگر میخته شده‌اند. بعضی از کاهنده‌های آب مالئیک اسید محتوی ایزو بوتیلن و کوپلیمرهای استایرن هستند. کوپلیمرهای محتوی اتیلن، پنتن یا ایزوپروپن_2 (Isopropene-2) – متیل بوتنپنتن (Methyl butenepenten) نیز جزو این دسته‌اند. کوپلیمرهای دیگری نیز برای استفاده به عنوان کاهنده‌های آب مورد تجزیه قرار گرفته‌اند که عبارتند از:
استون فرمالدئید – سدیم سولفیت، نسبت 1 به 11 از اليلوكسی دی هیدروکسی پروپان 2 و 3، انیدریدمالئیک، کوپلیمرهای محتوی کربن الفين 4 و 6 و انیدرید مالئیک و ترکیبی محتوی اسید بتا دی کربوکسیلیک اشباع شده و الفين C6.
چند ماده پسماند کاهنده آب عبارتند از: محصول ضایعاتی از پنبه، محصولی ضایعاتی بر پایه مالت تخمیر شده سولفینه، پس ماندی از مراحل تولید روغن ماهی، چوب های ذرت، ساقه و سر آفتابگردان عمل آوری شده در اسید سولفوریک و هیدروکسید سدیم و باقی مانده‌ای از تولید دی بوتیل فتالات که یک روان کننده خوب با به کارگیری ضایعات قلیایی حاصل از تولید کاپرولاکتام، آهک و سولفات سدیم است بدست می‌آید. ترکیبات حاصله شامل: متااکریلات منیزیم، متااکریلات دی هیدروکسی اتیل متیلن – اکریل آمید پرسولفات آمونیم و دی متیل آمینو – پروپیو نیتریل، مخلوطی محتوی فنول سولفونه شده، اسید بوریک، کربنات پتاسیم و امولسیون اوزوسریت، اکسید اتیلن – پلیمراکسید اتیلن ایمین پروپلین، نمک‌های دی و پلی کربوکسیلیک اسید که با انواعی از اليفن پلیمریزه شده‌اند و هیدروکربن‌های اشباع نشده غیر حلقوی و تک حلقوی می‌باشد. فرمولاسیونی از کاهنده‌های آب که ادعا شده خواص ضدآب، روان سازی و افزایش مقاومت دارند شامل ترکیبات تهیه شده از طریق هیدرولیز پلی ساخارید یا اسید اکسالیک، دیکلوپنتادین حاصل از اکریلات، رزین‌های اکریلیک، محصولات تغليظ شده‌ای از سدیم کاربازول دی سولفونات + کلرید کلسیم، انیدرید مالئیک – پلیمرهای استایرن و الكل هاي الکوکسی یا فنل‌ها، سلولزاترهای قابل حل در آب محتوی جایگزین‌های هیدروکسی اتیل و گروه‌های الکوکسی 1 و 3 هیدروکسی پروپیل -2 پلی کربوکسیلیک اسید محتوی گروه‌های 2 تا 4 کربوکسیل و پلی‌اکسی اتیلن گلایکول و نوع غیر هوازای لیگنوسولفونات با بکار بردن غشایی از پلی سولفون یا پلی الفین هستند.
هم چنین در دو دهه اخیر نمونه‌های کاهنده آب شامل: مواد بر پایه سدیم لیگنوسولفونات یا مونوهیدریک الکل‌ها، ليکور کارخانه‌های کاغذ سازی یا یک محصول حاصل از هیدرولیز چوب به همراه NaOH یا آهک در 40 درجه سانتی‌گراد، پلی استایرن سولفونه شده کوپلیمرهای قابل حل در آب از طریق هیدرولیز استایرن سولفونه شده با پلیمرهای اکریلات استر، ترکیبی از مواد افزودنی تهیه شده از الفن C2-8 کوپلیمرهای انیدرید اشباع نشده اتیلن و نمک‌های آن، سدیم فرمات + پلی متیلن گلایکول اتر با وزن مولکولی کم + Na2SO4 و نمک‌های پلیمر محتوی اسید سولفونیک و گروه‌های کربوکسیلیک اسید + پلی اکسی اتیلن الكيل فنیل اتر + یک ماده ضد کف می‌باشند.
فرمولاسیون زودگیرها شامل ترکیبات مصنوعی استخراج شده از مواد زائد و پسماندها بوده که این مواد ممکن است یک ماده یا ترکیبی از چند ماده باشند. بیشتر ترکیبات آلی و غیرآلی زودگیرها دارای کلر یا فاقد کلر هستند. انواع مختلف مواد افزودنی زودگیر بر روی گیرش و سخت شدن بتن اثر می گذارند. مخلوط تری‌اتانول و کلسیم فرمات و یا مخلوط تیوسیانات‌ها، تیوسولفات‌ها، نیترات‌ها و آمین‌های قلیایی قابل حل در آب و گاهی مخلوط آلومینات‌های فلز، هیدروکسیدها و کربنات‌ها و اتانول آمین، آلومینات‌ها و آلومینات‌های فلز قلیایی با تترابورات‌های فلز برای تشدید زودگیر بتن پیشنهاد شده است و برای رسیدن به مقاومت قابل توجه، استفاده از نمک‌های بر پایه پتاسیم شامل: پیروفسفات، آلومینات و کربنات پتاسیم مؤثر می‌باشد. یک ماده تسریع کننده با کارایی بالا، شامل یک پلیمر با وزن مولکولی بالا یا پلیمری از گروه‌های وینیل استات، اسیداکریلیک الکیل اکریلیت یا استایرن می‌باشد. تلاش برای رسیدن به فرمولاسیونی که سخت شدن را سرعت بخشد و همچنین خوردگی فولاد را به تأخیر اندازد یا از آن کاملاً جلوگیری کند، صورت گرفته است. در حال حاضر فرمولاسیون‌هایی شامل مخلوطی از کلرید کلسیم، نیتریت سدیم، گچ خام و کلسیم لیگنوسولفونات، ترکیبات برومید و نمک‌های آهن به عنوان بازدارنده‌های خوردگی و کاهنده انبساط قلیا سنگدانه به کار می‌رود. مخلوط ترکیبی از سدیم سیلیکات، NaOH، NaNO3، NaNO2، سدیم لیگنوسولفونات، تری اتانول آمین و Bu3PO4، محلول آبکی از منوساخاریدها با گروه‌های CH2OH و یون‌های روی و مخلوطی از اسید هیدروکسی کربوکسیلیک و ساخارید با یک پلیمر لاتکس استایرن بوتادین به همراه مقدار زیادی نمک اسید چرب (سديم استئارات)، برای این منظور توصیه شده‌اند. استفاده از یک لیکور ضایعاتی محتوی رودونات و تیوسولفات حاصل از سولفورزدایی عصاره زغال سنگ، تسریع کننده‌ای است که مقاومت یک روزه را حدود 300% افزایش می‌دهد. ماده مضاف شامل یک مخلوط تیوسیانات سدیم و سولفات سدیم مشابه کلرید کلسیم نشان دهنده افزایش مقاومت زودرس بتن می‌باشد. نمک اسید آمیدو سولفونیک آمیخته شده به تیوسیانات کلسیم، نیتریت کلسیم یا آهک آبدیده و خفیف شده، تسریع کننده دیگری است که بدون اثر سمی و در دمای پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سال‌های دهه 90 میلادی تسریع کننده‌های فرموله، علاوه بر توسعه مقاومت‌های اولیه، در گیرش سریع و در کارهای بتنی عمقی و همچنین استفاده به عنوان ضدیخ مؤثر بوده‌اند، این گونه تسریع کننده‌ها عبارتند از: پلیمر پلی کربوکسیلات، کربنات منیزیم، سرباره بسیار نرم + گج، مخلوطی از آلومینات کلسیم، سولفات آلومینیوم، سدیم با پتاسيم، آلومين + آهک + ألومينات فلز قلیایی + کربنات فلز قلیایی + گج خام، تری ایزو پروپانول آمین، پیرو سولفات پتاسیم، کوپلیمر ایزوبوتیلن ۔ مالئیک انیدرید، آلومینات کلسیم سدیم + سولفات قلبایی سدیم، سولفات آلومینیوم + اکسید آلومینیوم + هالو آلومینات کلسیم + CaSO4 + یک سولفات فلزات یک یا دو ظرفیتی، آلومينات فلز قلیایی یا کربنات + سولفات آلومینیوم و کپسول‌های ریزی از پلیمرهای جاذب آب که در آن‌ها گیرش از طریق آزاد شدن تدریجی ماده افزودنی کنترل می‌گردد، موجب توسعه مقاومت‌های اولیه می‌شوند اگرچه مواد افزودنی تسریع کننده‌ی فراوانی وجود دارد که مقاومت‌های اولیه را به شدت افزایش می‌دهند اما بسیاری از آن‌ها در دراز مدت باعث کاهش مقاومت می‌شوند. فرمولاسیون‌های جدیدی که در این 20 سال به بازار آمده شامل: سیلیکات پتاسیم یا سدیم یا منیزیم + سولفات کلسیم، Na2CO3، هیدروکسی اتیل سلولز، آهک آبدیده، سدیم نفتالین سولفونیک اسید، فلوروآلومینات، سدیم گلوکونات و سدیم کربنات، کربنات فلز قلیایی کلسیم فلوروآلومینات با سولفات‌های غیرآلی، پلی کربوکسیلات + منومتیل اتر + کلسیم پلی متااکریلیت، اکریلیت + متااکریلیت، فوق روان کننده‌های بر پایه نفتالین + کربنات سدیم، کربنات فلز قلیایی + 2Na2O5Al2O3 + گچ، اکسید آهن + کازیلیت + سولفات پتاسیم، کلسیم، سدیم آلومینات + سولفات سدیم + آلومینات سدیم + کربنات قليا + گچ، دی اتیلن گلایکول + تیوسولفات سدیم تری هیدروکسی بنزوئیک اسید + سدیم هیدروکسی، بنزن سولفونات + سیلیکای فعال می‌باشند.