افزودنی‌های کاهندۀ آب بتن

باتوجه به کاربردهای متنوع بتن درصنعت ساختمان و نیاز به بتن با ویژگی‌های خاص از جمله مقاومت زیاد و دوام بالا و نفوذپذیری کم، استفاده از افزودنی‌هایی که خواص مورد نظر را در بتن ارتقا بخشند، ضروری است. یکی از پرکاربردترین افزودنی‌های مورد استفاده در بتن، افزودنی‌های کاهندۀ آب (water reducers) هستند که با نام روان‌کننده بتن (plasticizers) و فوق روان‌کننده بتن (super plasticizers) نیز شناخته می‌شوند. این افزودنی‌ها، با افزایش میزان روانی بتن تازه، نسبت آب به سیمان که مؤثرترین عامل در خواص مکانیکی بتن می‌باشد را کاهش می‌دهند و موجب بهبود خواص نهایی بتن و به خصوص افزایش مقاومت و دوام آن می‌شوند.

 

کاهنده‌­های آب از نوع افزودنیهای با عملکرد فیزیکی هستند و تاثیر مستقیمی بر فرایند آبگیری سیمان ندارند. بخش اصلی افزودنی‌­های کاهنده آب، عوامل اثرکننده بر سطح (surfactants) هستند.

 

عوامل موثر بر سطح موادی هستند که در سطح مشترک بین دو فاز آمیخته نشدنی متمرکز می‌­شوند و نیروهای فیزیکی و شیمیایی موثر بر این سطح را تغییر می­‌دهند. در مخلوطی که از مواد کاهنده آب استفاده نشود، ذرات سیمان به یکدیگر می‌­چسبند و لخته می­‌شوند. مکانیزم کلی عملکرد این افزودنی‌­ها، کاهش نیرو‌های جاذبه بین ذرات و کمک به جدایی و بهبود پخش­‌شوندگی دانه‌­های سیمان از یکدیگر است. این مکانیزم علاوه‌بر فراهم کردن حرکت آزادانه ذرات سیمان به دلیل فاصله‌ی آنها از یکدیگر، آب محبوس در لخته‌­های سیمانی را نیز آزاد و صرف بهبود روانی مخلوط بتن می­‌کند.

 

در سال‌‌های اخیر نیاز به ساخت سازه‌‌های بتنی با مقاومت بیشتر، موجب پیشرفت در کیفیت افزودنی‌‌های شیمیایی بتن و به ویژه کاهنده‌‌های آب شده‌‌است. روان‌کننده‌‌ها و فوق روان‌‌کننده‌‌های بتن از نظر ترکیب شیمیایی به سه گروه زیر طبقه‌ بندی می‌‌شوند:

 

1.         ترکیبات لیگنوسولفونات

2.         ترکیبات نفتالن سولفونات

3.         ترکیبات ملامین سولفونات (عملاً به دلیل عدم حفظ اسلامپ کاربرد زیادی ندارند)

4.         ترکیبات پلی‌‌کربوکسیلات

 

لیگنوسولفونات­‌ها (LSs) اولین موادی بودند که به عنوان افزودنی کاهنده‌­ی آب در بتن از دهه 1930 میلادی مورد استفاده قرار گرفتند. سپس روان­‌کننده‌‌­های سولفونات نفتالین فرمالدئید (SNF) و سولفونات ملامین فرمالدئید (SMF) در دهه 1960 در ژاپن و آلمان توسعه پیدا کردند.

 

فوق روان­‌کننده‌­‌ها بر پایه پلی­کربوکسیلات جدیدترین نسل روان کننده‌­ها هستند که از دهه 1980 مورد استفاده قرار گرفته‌اند و با توجه به درصد بالای کاهش نسبت آب به سیمان، بسیار مورد توجه هستند.