روان کننده‌های بتن محصولاتی از صنایع شیمی ساختمان هستند که جهت کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش مقاومت در تولیدات بتنی به کار می‌روند. این مواد یکی از پرکاربردترین افزودنی‌های بتن هستند که خواص و ویژگی‌های بتن را هم در حالت سخت شده و هم در حالت تازه بهبود می‌بخشند. اما سؤال این‌جاست که روش ساخت روان کننده بتن چیست که چنین تأثیراتی در بتن تازه و سخت شده دارد؟ در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم ضمن تبیین مفهوم روان کننده بتن، به بررسی روش‌های ساخت روان کننده بتن و ترکیبات شیمیایی آن بپردازیم. پس تا انتها همراه ما باشید.
روان کننده بتن
روان کننده‌ها اولین نسل از کاهنده‌های آب هستند که بدون ایجاد هر گونه تغییر در مقدار آب اختلاط، عملیات تراکم بتن را ساده می‌کنند. این گروه از صنایع شیمی ساختمان که وظیفه روانی بتن را بر عهده دارند، به راحتی در تولید بتن باکیفیت مؤثرند. روان کننده‌ها از منظر ترکیبات شیمی در سه نسل تولید شده و هر یک روش ساخت منحصربه‌فردی را از آنِ خود کرده‌اند.
از میان نسل‌های مذکور، روان کننده‌های نسل اول به عنوان پایه تولیدات افزودنی‌های کاهنده آب کاربرد همه‌جانبه‌ای دارند؛ تا جایی که با وجود محدودیت میزان تأثیر و کارایی نسل اول کاهنده‌ها نسبت به نسل‌های دوم و سوم، نام محصولات نسل اول فراگیرتر است و همگان افزودنی‌های کاهنده آب را با نام روان کننده بتن می‌شناسند.
ابر روان کننده بتن تایتان TITAN
حفظ اسلامپ طولانی، ویژه بچینگ و بتن‌ریزی در هوای گرم
ابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن فیوژن پلاس +FUSION
افزاینده مقاومت بتن و کاهنده آب قوی در مدت کم
ابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن نئون پلاس +NEON
افزایش اسلامپ بتن با نسبت آب به سیمان پایین در کوتاه‌مدت
روش ساخت روان کننده بتن
آنچه مایه تولید و ساخت روان کننده بتن می‌شود، ترکیباتی چون لیگنوها و هیدروکسی کربوکسیلیک اسیدها است که در این بخش به بررسی دقیق‌تر آن خواهیم پرداخت.
لیگنوسولفونات‌ها
افزودنی‌های بر پایه لیگنو، همان افزودنی‌های کاهنده آب هستند که مقدار آب اختلاط را حدود ۶ تا ۱۰% کاهش می‌دهند. در صورت کاهش بیش از این مقدار، حباب هوای بیشتر ایجاد شده و تأخیر بیشتری در زمان گیرش رخ می‌دهد.
لیگنوها ترکیبی بر پایه سولفوناتاسیون مولکول لیگنین هستند که از دهه ۳۰ میلادی مورد استفاده قرار گرفته و بر پایه فنیل پروپان روی اولین کربن متصل به گروه بنزنی به وجود آمدند. واحد ساختمانی لیگنوها، کمپلکس فنیل پروپان است که گروه‌های جایگزین شونده آن ممکن است فنولی یا کربوکسیلیک باشند.
وزن مولکولی آن نیز از چند صد تا صدهزار متغیر است؛ اما در صورتی که بخواهیم میانگین وزنی لیگنوها را بیان کنیم، می‌توان آن را در حدود ۲۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ دانست. مولکول لیگنو پیچیده بوده و می‌توان آن را به صورت پلیمری که واحد فنیل پروپان آن با هیدروکسیل، منوکسیل، حلقه فنیل و گروه اسیدهای سولفونیک جایگزین شده است، نشان داد.
آنچه ترکیبات اصلی لیگنوها را در ساخت روان کننده بتن تشکیل می‌دهد، چربی زایدی است که در فرایند تولید کاغذ از خمیر به دست آمده از چوب درختی که حاوی ۲۰ تا ۳۰% لیگنین است گرفته می‌شود. به نوعی می‌توان گفت این ماده ملغمه‌ای از محصولات حاصل از سولفوناته شدن لیگنین، محصولات حاصل از تجزیه سلولز و لیگنین، کربوهیدرات‌های مختلف، سولفات آزاد و اسیدهای گوگرد است.
بدین‌ترتیب ترکیبات سازنده لیگنوها بر اساس فرایندهای پی در پی خنثی سازی، ته‌نشینی و تخمیری که این محصول تجربه می‌کند و همچنین بر اساس سن و نوع چوب استفاده شده به عنوان ماده اولیه متفاوت است.
لیگنوها که در فرمول‌بندی افزودنی کاهنده آب استفاده می‌شوند، حدود ۳۰% کربوهیدراتند. در نمک‌های لیگنوسولفونات، فلز یا کاتیون آمونیوم جایگزین هیدروژن در گروه سولفونیکی می‌شود. آنچه از نتایج رسانایی الکتریکی حاصل شده است اینکه لیگنوها تنها به میزان ۲۰ تا ۳۰% یونیزه شده و درجه یونیزه شدن در محلول برای نمک‌های سدیم بیشتر از کلسیم لیگنوسولفونات است.
ماهیت اصلی لیگنوها، استفاده از آن به عنوان افزودنی کندگیر است؛ به همین دلیل در افزودنی‌های تندگیر کاهنده آب برای جبران تأثیر لیگنوها در تأخیر زمان گیرش و کاهش مقاومت اولیه، بهتر است از افزودنی‌هایی چون تری اتانول آمین که سرعت گیرش را افزایش می‌دهند و همچنین، کلسیم کلرید، فرمات یا نمک‌هایی که باعث تسریع زمان گیرش می‌شوند، استفاده کرد.
آنچه در لیگنوها اهمیت دارد، ایجاد حباب هوا است. در واقع لیگنوها، مقدار مشخصی از هوا را وارد بتن می‌کنند و این در مواردی که بتن نیاز به مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخ دارد یا برای ایجاد چسبندگی مناسب در بتن‌های کم عیار یا بتن‌های حاوی ماسه زبر و دانه‌بندی نامناسب مطلوب است. با این حال در صورتی که علاوه بر افزودنی‌های کاهنده آب بر پایه لیگنو، از افزودنی حباب هوا ساز بتن نیز استفاده شود، بتن تولید شده مقاومت مطلوبی خواهد داشت.
هیدروکسی کربوکسیلیک اسیدها
نمک‌های هیدروکسی کربوکسیلیک به عنوان کندگیر کننده از دهه ۵۰ میلادی در ساخت روان کننده بتن مورد استفاده قرار گرفتند، اما به اندازه لیگنوها نتوانستند جایگاهی برای خود پیدا کنند. این اسیدها دارای چند گروه هیدروکسیل و یک یا دو گروه کربوکسیلیک در انتهای زنجیره‌اند که به زنجیره کربنی کوتاه متصل شده است.
نمک‌های هیدروکسی کربوکسیلیک معمولاً به صورت محلول آبی ۳۰% نمک‌های سدیم و گاهی به عنوان نمک‌های آمونیا و تری اتانول آمین مورد استفاده قرار می‌گیرند. عموماً این ترکیبات به صورت مصنوعی تولید می‌شوند و از آن‌جا که به عنوان ماده اولیه در صنایع مختلف غذا و دارو به کار می‌روند، درجه خلوص بالایی دارند.
این گروه از ترکیبات شیمیایی به تنهایی می‌توانند به عنوان کاهنده‌های کندگیر مورد استفاده قرار گیرند؛ اما در صورتی که بخواهند شکل و شمایلی چون افزودنی‌های کاهنده آب معمولی داشته باشند یا به عنوان افزودنی تندگیر مورد استفاده قرار گیرند، لازم است همانند افزودنی‌های لیگنو با تندگیر ترکیب شوند.
بیشتر بخوانید: تفاوت انواع روان کننده بتن
مکانیزم عملکرد روان کننده بتن
در هنگام اختلاط سیمان با آب، به واسطه محدودیت نیروی دافعه میان ذرات، ذرات سیمان با قدرت بیشتری جذب شده و کلوخه‌هایی را تشکیل می‌دهند. این در حالی است که با حضور کاهنده‌های آب، ذرات به هم چسبیده با نیروی جدایش از هم فاصله می‌گیرند.
اعتقاد برخی پژوهشگران بر این است که جذب لایه‌ای متشکل از ده‌ها لایه مولکولی، انرژی متقابل مابین ذرات را تقلیل داده و با ایجاد ممانعت فضایی، در نهایت باعث پراکندگی ذرات سیمان می‌شود. اما این خاصیت بیشتر در افزودنی‌های ساخته شده بر پایه کربوکسیلات اتر کارایی دارد.
رایج‌ترین مکانیزم در عملکرد کاهنده‌های آب دافعه الکترواستاتیکی است. با جذب کاهنده‌های آب روی ذرات سیمان، دانه‌ها با بار منفی همراه شده و به این ترتیب، دانه‌های سیمان که پیش از این در میدان الکتریکی جهت‌گیری نمی‌کردند، با بار منفی همراه شده و به علت ایجاد دافعه الکترواستاتیکی از هم فاصله می‌گیرند.
گروهی درباره عملکرد روان‌کننده‌ها معتقدند بار منفی روی سطح ذرات سیمان، باعث می‌شود مولکول‌های دوقطبی آب به سمت آن‌ها حرکت کرده و باعث ایجاد غلافی هیدراته روی سطح ذرات سیمان شود. غلاف ایجاد شده باعث سهولت حرکت ذرات سیمان و در نهایت، افزایش روانی خمیر سیمان می‌شود. در مقابل این گروه، برخی معتقدند با جدایش دانه‌های سیمان از هم آب به تله افتاده میان کلوخه‌های سیمان آزاد شده و این آب، میزان روانی بتن را افزایش می‌دهد.
همان‌طور که گفته شد در ساخت روان کننده بتن از دو ترکیب شیمیایی اصلی لیگنوها و هیدروکسی کربوکسیلیک اسیدها استفاده می‌شود. این دو گروه از ترکیبات شیمیایی عامل کاهندگی آب را بر عهده گرفته و ضمن ایجاد مقاومت مطلوب در محصولات بتنی باعث افزایش اسلامپ بتن می‌شوند. در این مقاله تلاش شد اطلاعات کاملی درباره ترکیبات ساخت روان کننده بتن در اختیار شما قرار گیرد. خواهشمندیم با بیان نظرات خود ذیل همین مطلب، ما را در بهبود هر چه بهتر مقالات منتشر شده بلاگ رامکا یاری کنید.
ابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن تایتان TITAN
حفظ اسلامپ طولانی، ویژه بچینگ و بتن‌ریزی در هوای گرمابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن فیوژن پلاس +FUSION
افزاینده مقاومت بتن و کاهنده آب قوی در مدت کمابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن نئون پلاس +NEON
افزایش اسلامپ بتن با نسبت آب به سیمان پایین در کوتاهمدتابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن فیوژن FUSION
کاهنده سریع و قوی آبدیرگیر بتن
دیرگیر بتن دلکو DELCO
بالا بردن زمان گیرش بتن در تابستانضد یخ بتن
ضد یخ ملات مایع اپکس APEX
تسریع‌کننده گیرش ملات، حاوی کلرضد یخ بتن
ضد یخ بتن مایع نیترو NITRO
تسریع‌کننده گیرش بتن، فاقد کلرروان کننده بتن
روان کننده بتن ایندکس INDEX
افزایش اسلامپ بتن در پای کار، ویژه پمپاژ طولانیروان کننده بتن
روان کننده بتن کربن CARBON
افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستانفوق روان کننده بتن
فوق روان کننده بتن اوپال OPAL
افزایش میزان روانی بتن در لوله‌های طولانی پمپفوق روان کننده بتن
فوق روان کننده بتن توتال TOTAL
افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستانابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن کریپتون KRYPTON
ویژه تولید بتن با حفظ اسلامپ در زمستان