انتخاب فوق روان کننده ها برای بتن با کارایی بالا ( بتن توانمند)
از فوق روان کننده ها برای روانسازی بتن استفاده میوشد .
اکثر فوق روان کننده ها برای نگه داشتن اسلامپ بتن در مقدار بالا در مدت زمانی 30 تا 45 دقیقه ، به کار برده میشوند .
اما برخی از سیمان های پرتلند ، به هنگام استفاده از فوق روان کننده ها ، رفتار خوبی از خود نشان نمیدهند .
این مشکل تنها با مطالعه دقیق در مورد نحوه عملکرد ابر روان کننده ها قابل درک است.
بتن با کارایی بالا
سازگاری و واکنش سیمان و فوق روان کننده ها
توضیح جزئیات دقیق در مورد کار فوق رواند کننده ها ، غیرممکن میباشد .
اما در بین این همه مشکلات ، مسئله مهمی که با آن روبه رو میشویم ، مشکل ریزش اسلامپ میباشد که در ساخت بتن با کارایی بالا ( بتن توانمند ) مشاهده میشود .
وقتی که هدف ما ایجاد بتن با اسلامپ بالا با نسبت آب به سیمان پایین باشد ، مشکل مذکور مشاهده میشود .
به طور کلی 120 تا 135 لیتر در متر مکعب آب در بتن با کارایی بالا استفاده میشود . در حالی که این مقدار در بتن معمولی چیزی حدود 160 تا 180 لیتر در متر مکعب میباشد .
این مقدار بستگی به مقدار هوا وارد شده ، حداکثر اندازه دانه درشت ، طبیعت و سایر عوامل مرتبط دارد.
نرخی که در آن فازهای معدنی سیمان پرتلند مختلف با مولکولهای آب واکنش نشان می دهند
نرخی که در آن ، میزان مولکول های فوق راون کننده ها توسط ترکیباتی که اثر تماس آب و سیمان پرتلند شکل می گیرند ، گرفتار می شوند.
بیشتر مطالعات نشان میدهند که با افزودن ابر روان کننده ها در سیمان پورتلند ، مولکول های آن ها بروی سیلیکات های دی و تری کلسیم ، جذب میشوند . این کار برای کنترل هیدراتاسیون آنها یا ایجاد تاخیر قابل ملاحظه در شرایط مورد نیاز است.
واکنش رئولوژیکی سیمان را می توان به عنوان نرخی که مولکول های آب توسط سیمان در اولین لحظه اختلاط ، مصرف می شوند ، نام برد.
مشاهده می شود که در طی فرآیند هیدراتاسیون تعداد خاصی از ابر روان کننده ها نیز مصرف می شوند.
اولین لحظه مصرف مولکولهای فوق روان کننده ها پس از اختلاط ، به عنوان سازگاری سیمان / ابر روان کننده ، شناخته میشود .
ساخت بتن با کارایی بالا با نسبت آب به سیمان کم ، بسیار دشوار است و موضوع افت اسلامپ نیز کار را دشوارتر میکند .
همچنین مطالعات نشان میدهند که به مرور زمان ، ، سطوح بتونی براق می شوند.
و همچنین با توجه به اینکه اختلاط فاقد آب کافی میباشد ، مناسب نیست که ابر روان کننده را با قصد افزایش اسلامپ ، اضافه نمود .
چنین شرایطی می تواند فورا مقدار کمی از آب را برای بازیابی اسلامپ درخواست کند .
اما پس از انجام واکنش در داخل آن ، مقدار اسلمپ به دست آمده ، از بین خواهد رفت
بنابراین ، بهینه سازی بتن با کارایی بالا برای یک مکان می تواند با انجام تحقیقات زیر انجام شود :
آیا سیمان فعالیت رئولوژیکی کمتری دارد
آیا ابر روان کننده های مورد استفاده با کریستالهای اترینگایت رقابت نخواهند کرد
هیچ روش نظری برای تعیین رفتار فوق وجود ندارد . بنابراین ، لازم است که از روش آزمایش و خطا استفاده شود.
بررسی رفتار ابر روان کننده ها و سیمان با استفاده از پمپ
یک آزمایش تجربی در دانشگاه شروبوک انجام شد . ثابت شده است که این روش کارآمد و بسیار قابل اعتماد است.
انواع محتلف زیادی از سیمان در این آزمایش مورد بررسی قرار گرفت . سیمان با مقادیر مختلفی از تری کلسیم آلومینات ، تترا کلسیم آلومینو فریت ، سنگ آهک ، دی و تری کلسیم سیلیکات ، مورد آزمایش قرار گرفتند .
این آزمایش شامل چیدمان پمپ اصلاح شده کوچک میباشد که دوغاب سیمان به نسبت آب به سیمان 0.35 را به گردش در خواهد آورد . دو غاب شامل یک فوق روان کننده نفتالین میباشد .
دوز مصرفی براساس نوع سیمانی است که در تهیه دوغاب مورد استفاده قرار می گیرد
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، مدت زمان جاری شدن 1 لیتر دوغاب با استفاده از مخروط جریان سیمان ، اندازه گیری شده است .
این مخروط برای بررسی سیالیت بنتونیت در صنعت نفت استفاده می شود.
پس از اتمام اندازه گیری زمان اولیه ، دوغاب در ظرف پلاستیکی دیگری قرار میگیرد .
و تا زمان اندازه گیری بعدی در معرض آشفتگی و تلاطم مداوم قرار می گیرد .
نوبت بعدی اندازه گیری ، 40 دقیقه بعد خواهد بود .
از این رو واکنش پذیری اولیه و سازگاری سیمان انتخابی با ابر روان کننده ، در طی یک ساعت و با استفاده از یک کیسه سیمان ، قابل درک میباشد .
شکل 1 – جاری شدن دوغاب در مخروط
همچنین می توان از این روش برای یافتن دوز ماده تاخیری در هر زمان که برای کاهش سرعت ریزش اسلامپ لازم باشد و یا یافتن سازگاری انواع مختلفی از ابر روان کننده ها با نوع مشخص سیمان استفاده شود.
انواع فوق روان کننده ها :
تنها در صورتی که مقدار مواد جامد ابر روان کننده را در نظر داشت باشید ، توصیه میشود از بین ابر روان کننده نفتالین و ملامین ، از نفتالین استفاده شود .
فوق روان کننده نفتالین دارای 40 تا 42 درصد مواد جامد میباشد .
در حالی که این مقدار برای ملامین 22 تا 30 درصد میباشد .
البته گفته میشود که ابر روان کننده های جدید ملامین به مقدار 40 درصد مواد جامد رسیده اند .
نمونه فوق روان کننده نفتالین – چینی
نمونه فوق روان کننده ملامین
تجربه نشان می دهد که کارایی ابر روان کننده ها به پارامترهای زیر بستگی دارد:
مقدار مواد جامد موجود
کیفیت مواد جامد
طول زنجیره های مولکولی
مقدار ناخالصی موجود
مقدار سولفات باقیمانده موجود
از این رو می توان نتیجه گرفت که انتخاب فوق روان کننده ها تنها به محتوای جامد وابسته نیست بلکه به بازده اقتصادی نیز بستگی دارد ، یعنی با فکر کردن به دلارهایی که برای رسیدن به کارایی مطلوب باید خرج شود.
عوامل دیگری که در انتخاب ابر پلاستیک ساز تأثیر می گذارد ، عوامل فنی و تجاری است.
ابر روان کننده ها ممکن است فقط با در نظر گرفتن عوامل فنی انتخاب شوند . به عنوان مثال فوق روان کننده ملامین که توسط برخی از بساز بفروش ها انتخاب میشود ، به این علت میباشد که سطحی عاری از حباب را ایجاد میکنند .
در آمریکای شمالی به دلایل تجاری ، ملامین معمولاً برای ساخت بتن انتخاب میشده . این امر عمدتاً به این دلیل بوده که وضعیت بازار ابر روان کننده ملامین بسیار خوب بوده است .
اما اکنون با جهانی شدن استفاده از بتن با کارایی بالا در سراسر جهان ، استفاده از ابر روان کننده نفتالین نیز افزایش یافته است.
نوع فرمولاسیون – مایع یا جامد ؟
فوق روان کننده ها به صورت جامد یا مایع ارائه میشوند .
در شرایطی که موضوعات راحتی استفاده و محدودیت زمانی وجود داشته باشد از نوع مایع استفاده میشود .
باید در نظر داشت که ابر روان کننده ها نسبت به تغییرات دمای محیط بسیار حساس هستند.
ابر روان کننده های نفتالین می توانند در دمای 4- درجه سانتیگراد منجمد شوند.
وقتی دمای محیط زیر 5 درجه سانتیگراد باشد ، ویسکوزیته آنها کاهش می یابد
این تغییر خاصیت بر بازدهی گارنتی شده ابر روان کننده تأثیر می گذارد .
در صورت یخ زدن فوق روان کننده ها ، آنها باید در مدت زمان 24 ساعت در دمای حداکثر 35 درجه سانتیگراد نگهداری شوند.
مشاهده شده است که ابر روان کننده های خاص در دماهای بالا عملکرد نامطلوبی دارند
. آنها بوی بد ، قارچ ها و باکتری ها را ایجاد می کنند
. بنابراین برای بهره گیری کامل از فوق روان کننده ها باید در دمای بین 10 تا 30 درجه سانتیگراد نگهداری شود.
