اثرات فوق روان کننده بتن بر سرعت هیدراتاسیون

بدون شک، فوق روان کننده بتن بر روند و سرعت هیدراتاسیونی که در آن هر یک از اجزاء سیمان با یکدیگر و با آب واکنش می دهند، اثر می گذارد. حتی در عدم حضور فوق روان کننده بتن ، این واکنش ها از حیث شیمیایی بسیار پیچیده است.

الف) اندرکنش های فوق روان کننده بتن

1- عموماً مورد توافق است که هر دوی فوق روان کننده بتن SMF و SNF سرعت هیدراتاسیون C3A را به تأخیر می اندازند. شکل 2. 11 تکامل گرمایی C3A هیدارت شده در حضور فوق روان کننده بتن SMFرا به تصویر می کشد. آزمایش های تا 28 روزگی با فوق روان کننده بتن SNF حاکی از آن است که C₃A کمتر به صورت هیدارته باقی می ماند.

2- فوق روان کننده بتن SMF سرعت هیدراتاسیون C₃A به فاز شش گوشه ای و همچنین تبدیل متعاقب به فرم مکعبی را به تأخیر می اندازد.

3- در مطالعات با فوق روان کننده بتن SNF که با وزن مولکولی متغیر است، نشان هایی هست که کسر شدن وزن مولکولی بیشتر موجب تأخیر کمتر در فرایند سرعت هیدراتاسیون نسبت به مواد با وزن مولکولی پایین تر می شود.

4- در حضور سولفات ها، هر دو فوق روان کننده بتن SMF و SNF سرعت هیدراتاسیون C₃A را به تأخیر می اندازد (چنانکه در شکل 2. 12 برای فوق روان کننده بتن SMF و تبدیل اترینگیت به هیدرات مونوسولفات به تأخیر می افتد) ماننده آنچه که در جدول 2. 2 تصویر شده است.

5- کارهای اخیر نشان داده است که در حضور یونهای سولفاتی، فوق روان کننده بتن SNF با C₃A تشکیل یک ترکیب معدنی را می داده که انحلال CaSD₄ را با سرعت بیشتر ممکن می سازد و فرآورده ها سرعت هیدراتاسیون را تغییر می دهد.

ب- اندرکنش فوق روان کننده بتن با فاز C₃S

1- چنانکه در شکل 2. 13 برای فوق روان کننده بتن SMF نشان داده شده است، هر دو فوق روان کننده بتن SNF و SMF سرعت هیدراتاسیون C₃S را به تأخیر می اندازد.

2- سرعت هیدراتاسیون کند شده اولیه، با یک دوره هیدراتاسیون سریع تر پی گیری می شود، تا اینکه در 28 روزگی درجه سرعت هیدراتاسیون معادل یا حتی فراتر از سرعت هیدراتاسیون بتن کنترلی است.

3- نوع و مقدار سولفات و قلیاها بر درجه تأخیر فاز C₃S تأثیر گذار است.

4- وزن مولکولی فوق روان کننده بتن SNF بر درجه کندی C3S اثر می گذارد. هرچه وزن مولکولی بالاتر باشد، کندی شوندگی سرعت هیدراتاسیون هم بیشتر می شود.

ج- اندرکنش فوق روان کننده بتن با سیمان

اندرکنش فوق روان کننده بتن با سیمان پرتلند وضعیت بسیار پیچیده ای دارد. به علت واکنش های میان اجزاء متنوع سیمان و رقابتی که میان آنهاست (مثلاً میان فوق روان کننده و گچ برای واکنش با C3A) با این وجود در حالت کلی:

1- چنانچه در شکل 2. 14 هم نشان داده شده است، سرعت هیدراتاسیون به مانند اجزاء منفرد به تأخیر می افتد.

2- فاز C₃S به شدتی که برای مواد منفرد وجود دارد، با کندی سرعت هیدراتاسیون مواجه نمی شود، زیرا C₃A بخش بزرگی از فوق روان کننده بتن را جذب می کند. تشکیل اترینگیت شتاب می گیرد.

3- هر چه وزن مولکولی فوق روان کننده بتن SNF بالاتر باشد، سرعت هیدراتاسیون سیمان با کندی بیشتری همراه می شود.

فوق روان کننده بتن با جذب روی هیدارت های اولیه C₃A و C₂S و C₃S عمل می کنند. در حالت C₃A، شواهدی وجود دارد که نشان می دهد این مورد بیش از تنها یک اثر فیزیکی است، و اینکه یک ترکیب معدنی- آلی ممکن است شکل بگیرد.

در رابطه با فوق روان کننده بتن SMF و SNF، گروه های سولفوناتی یونی شده بر روی مولکول های فوق روان کننده بتن جذب شده، به شدت به طور منفی باردار می شوند و رانش میان ذرات سیمانی بر نیروهای واندروالسی غلبه می کنند، که منجر به سیستمی پراکنده می شود. مواد پلی اکریلاتی به طور مشابهی جذب می شوند و تا اندازه ای موجب پراکندگی ذرات سیمان با مکانیسم الکترواستاتیک یکسان از طریق گروه های کربوکسیل یونی می شود. با این وجود، زنجیره های جانبی بلند منعطف متصل به این پلیمرها (مخصوصاً آنهایی که اتوکسیلاتی شده اند) به عنوان موانع فیزیکی عمل می کنند. آنها از آمدن ذرات سیمان به محدوده ی نیروهای واندروالسی جلوگیری می کند. این مکانیسم به عنوان ابزاری اضافی برای ایجاد و حفظ پراکندگی عمل می کند.

قدری تأخیر در سرعت هیدراتاسیون سیمان وجود دارد، اما در 28 روزگی فرآورده ها سرعت هیدراتاسیون C₃S لزوماً با سیستم سیمانی که در آن فوق روان کننده ای نداریم، یکسان خواهد بود. فرآورده های واکنش C₃A یا گچ ممکن است نه به فرم شش گوشه، بلکه به فرم مکعبی تغییر کنند.

برای آشنایی با اثرات فوق روان کننده بتن بر خصوصیات بتن و خرید فوق روانساز روی لینک کلیک کنید.

منبع : کتاب مواد افزودنی شیمیایی بتن