افزودنی های کاهنده آب بتن آن دسته از فرآورده ها هستند که این قابلیت را دارند که بتنی با یک کارایی مشخص را تولید کنند، آن هم با نسبت آب به سیمان کمتری از نسبت آب به سیمان بتن کنترلی که حاوی هیچ گونه افزودنی نباشد. در سال 1932 اولین مرجع منتشر شده معروف برای کاربرد مقادیر پایین مواد ارگانیک به منظور افزایش روانی ترکیبات حاوی سیمان منتشر شد که در آن ادعا شد که نمک های سولفونات فرمالدهید نفتالین پلیمری شده، نقش سودمندی در کارایی بتن دارند. این امر طی اواسط دهه 1930 تا اوایل دهه 1940 توسط چندین منبع که نسبت به کاربرد لیگنوسولفونات ها به عنوان افزودنی های کاهنده آب بتن توجه داشتند پی گیری شد و ترکیبات بهبود یافت.
لیگنوسولفونات ها تقریباً اساس تمامی افزودنی های کاهنده آب بتن در دسترس را تا دهه 1950 تشکیل می دادند که نمک های اسید هیدروکسی کربوکسیلیک توسعه پیدا کرد و توانست جایگاهی مهم ، اما حداقلی را در دسته افزودنی های کاهنده آب بتن به خود اختصاص دهد. موادی همچون گلوکز و پلیمرهای هیدروکسی که از هیدرولیز نسبی پلی ساکارید ها به دست می آید، تا حد زیادی در شمال آمریکا به عنوان اافزودنی های کاهنده آب بتن مورد استفاده واقع شده اند. پلیمرها معمولاً وزن مولکولی پایینی دارند و حاوی واحدهای گلوکوسید در محدوده 3 تا 25 هستند. به علاوه، دیگر مواد شیمیایی و انواع افزودنی ها در فرمولاسیون افزودنی های کاهنده آب بتن لحاظ شدند، تا پنج نوع در این دسته تولید شود. افزودنی های کاهنده آب بتن معمولی این امکان را می دهند که نسبت آب به سیمان با یک کارایی مشخص، بدون اینکه چندان هم بر خصوصیات گیرش بتن تأثیر گذار شود، کاهش یابد. در عمل، این تأثیر به صورت زیر انجام می گیرد:
1- با اضافه کردن افزودنی های کاهنده آب بتن به همراه کاهش در نسبت آب به سیمان، در شرایطی که مقاومت های فشاری غیر محصور شده در تمام سنین بتن از مقاومت های کنترلی بالاتر می رود، بتنی دارای کارایی یکسان (به مانند بتن کنترلی) می تواند حاصل شود.
2- چنانچه افزودنی های کاهنده آب بتن مستقیماً به بتن به عنوان قسمتی از آب اندازه گیری شده اضافه گردد (بی هیچ تغییرر دیگری در نسبت های مخلوط) بتنی دارای خصوصیات مقاومتی مشابه بهتر حاصل می شود، در حالی که کارایی بسیار بیشتری از بتن کنترلی دارد.
3- با استفاده از افزودنی های کاهنده آب می توان بتنی با کارایی مشابه و خصوصیات مقاومتی بهتر، در شرایطی که سیمان کمتری از بتن کنترلی داشته باشیم، را به دست آورده، بی آنکه افزودنی های کاهنده آب بتنبه طور معکوس بر دوام یا خصوصیات بتن تأثیر داشته باشد.
در هر یک از این سه راه کاربرد، افزودنی های کاهنده آب بتن را می توان به عنوان عامل صرفه جویی در سیمان تلقی کرد.
در نتیجه مخلوطهای متناظر که عبارتند از مخلوط هایی که کارایی یکسان و خصوصیات مقاومتی 28 روزه مشابه دارند، و در عین حال مخلوط آنها حاوی اافزودنی های کاهنده آب بتن است، میزان سیمان کمتری نسبت به دیگر مخلوطها خواهد داشت. البته در عمل، پارامترهای کارایی و مقاومت بر اساس ضوابط در موقعیت های ویژه دیکته می گردند، مثلاً در مواردی که میزان فولاد بالا داریم، کارایی بالا هم مورد نیاز است، در حالی که در تولید تیرهای پیش تنیده، کارایی خیلی پایین مورد نیاز است. در هر دوی این حالت های الزامات مربوط به بتن حاوی افزودنی های کاهنده آب بتن ، چه این بررسی مربوط به فاکتورهای مقاومتی باشد یا مربوط به دوام، یا مربوط به ملاحظات آماری همچون انحراف استاندارد، نتایج مخلوطهای متناظر باید مد نظر قرار گیرد.
اگر چه مقایسه تصویری در شکل 1-1 نشان داده شده است و در قسمت فوق مورد بحث قرار گرفت، رسیدن به مقاومت و کارایی بالاتر، در مواردی که میانگین چگالی سیمان تا حدود 350 کیلوگرم بر مترمکعب باشد، با افزایش بیشتر میزان سیمان مشکل می باشد. در همین محدوده است که افزایش های قابل توجهی در مقاومت به دست آمده، می توانیم داشته باشیم، بی آنکه هزینه و اثرات جانبی نامطلوب ناشی از افزودنی های سیمان را شاهد باشیم.
دیگر اعضای گروه اافزودنی های کاهنده آب بتن دارای کاربردهایی هستند که نمی توان آن ها را از ملاحظات طراحی مخلوط بدست بیاید. افزودنی های کاهنده آب بتن تسریع کننده، از سویی دارای قابلیت آب کاهندگی دسته «معمولی» را داشته و از سویی دیگر افزودنی های کاهنده آب بتن مقاومت های بالاتری را در طی دوره هیدراتاسیون اولیه دارند و همچنین افزودنی های کاهنده آب بتن از زمان گیرش سریع تری برخوردارند. افزودنی های کاهنده آب بتن این اجازه را می دهند که اتمام عملیات (به خصوص در دماهای پایین) به صورت زمان بندی شده انجام گیرد. نوع خاصی از افزودنی های آب کاهنده تسریع کننده نیز هست که کاربری فزاینده ای دارد و در آمریکای شمالی به عنوان «افزودنی های کاهنده آب بتن در حد میانی» شناخته می شود. این نوع از افزودنی های کاهنده آب بتن فرآورده از مواد کاهنده آبی که اثرات تأخیری در زمان گیرش حداقلی دارند استفاده می کند. موادی (همچون لیگنو سولفونات های فرآوری شده با شکر کم، یا ترکیباتی از لیگنوسولفونات ها با فوق روان کننده ها) متشکل از نسبت بالای تسریع کننده ها (کلرید یا غیر کلریدی) و اغلب یک روکنشگر (Surfactant) غیر یونی هستند. عامل افزودنی های کاهنده آب بتن آب حد میانی می تواند در پیمانه های بالاتر (Higher Dosages) استفاده شود و از این رو کارایی بیشتری را ایجاد می کند. حالت دیگر اینکه کاهش آب بدون ادامه یافتن زمان گیرش به سطوح غیر قابل قبول صورت می گیرد. افزودنی های کاهنده آب بتندیرگیر کننده هم به صورت مشابه با مواد معمولی رفتار می کنند. افزودنی های کاهنده آب بتن دیرگیر کننده اغلب با ترکیب شیمیایی مشابهی استفاده می شوند و سطح پیمانه مصرفی بالاتری قرار دارند، اما از طرفی مدت زمانی را که طی آن بتن در حالت شکل پذیر است را افزایش می دهد. این به آن معناست که افزودنی های کاهنده آب بتن زمان را برای حمل و نقل، جابجایی، تخلیه و اتمام کار، بیشتر افزایش می دهد. در واقع گرچه که چندین ماده موجود هستند، که تنها اثری تأخیری بر بتن دارند و در ظرفیت کاهندگی آب یا هیچ تأثیری ندارند (یا اثر خیلی کمی دارند)، اما اکثریت مواد (حدود 95%) به نام «دیرگیر کننده ها» در واقع افزودنی های کاهنده آب بتن دیگرگیر کننده.
چگونگی تأثیر چهار نوع افزودنی های کاهنده آب بتن مورد بحث بر خصوصیات مقاومتی بتن حاوی آنها در شکل 2-1 نشان داده شده است.
هر چهار مخلوط بتنی طوری طراحی شده اند که تقریباً مقاومت 28 روزه یکسانی دارند. یعنی مخلوط های حاوی افزودنی های کاهنده آب بتن تقریباً به میزان 10 درصد، سیمان کمتری از مخلوطهای کنترلی دارند. عوامل کاهنده آب محبوس کننده هوا دارای این قابلیت هستند که حباب های هوای میکروسکوپی را در خمیر سیمان نگه دارند. در حالی که افزودنی های کاهنده آب بتن امکان کاهش در نسبت آب به سیمان بیش از آنچه که توسط خود هوای محبوس به دست می آید را دارند. این عوامل به فرم معمولی و تأخیری در دسترس هستند و همچنین در دو دسته قرار می گیرند. بسته به سطح هوای محبوس، اولین نوع افزودنی های کاهنده آب بتن تنها حدود 1 الی 2 درصد هوای اضافی را جذب می کند معمولاً برای افزایش سطح داخلی بتن به منظور پوشش مجدد هرگونه نقص و آسیب در دانه بندی ذرات ریز دانه از این نوع استفاده می شود. نوع دوم در بتن های حاوی 3 الی 6 درصد هوا است، و به منظور ارتقاء دوام بتن در شرایط ذوب- انجماد استفاده می گردد.
مزیت های استفاده از این نوع از مصالح و مواد که جایگزین عامل محبوس کننده هوای مستقیم هستند بیشتر بر پایه حداقل سازی اثرات تخریبی است که هوای محبوس بر روی مقاومت فشاری می گذارد. چنان که در شکل 3-1 هم نشان داده شده است. بنابراین در یک مخلوط بتن معمولی تا میزان 3 درصد هوا می تواند بی هیچ تغییری در طرح مخلوط یا کاهش در مقاومت فشاری، به هنگامی که افزودنی کاهنده آب محبوس کننده هوا استفاده می شود، باقی بمانند.
برای آشنایی با محصول و خرید افزودنی بتن روی لینک کلیک کنید .
منبع : کتاب مواد افزودنی شیمیایی بتن
