مقایسه روان‌کننده‌های بتن
روان‌کننده‌ها (بر پایه لیگنوسولفونات)
این دسته از افزودنی‌ها که بر پایۀ لیگنوسولفوناتها هستند، با مکانیزم ایجاد دافعۀ الکترواستاتیک بین ذرات سیمان، باعث پخش شدن آنها در آب شده و درنتیجه اسلامپ را افزایش می‌دهند.
لیگنوسولفوناتها، به اختصار LS، جزو قدیمی‌ترین افزودنی‌های شیمیایی استفاده شده در صنعت بتن هستند. این ترکیبات، از دهۀ 30 میلادی به عنوان کاهندۀ آب یا روان‌کننده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با اضافه شدن لیگنوسولفوناتها به بتن، خواص مفیدی مانند تاخیر در زمان گیرش و کاهش مصرف آب اختلاط در بتن ایجاد میشود. علاوه بر این، کارایی بیشتر بتن تازه و افزایش اسلامپ آن از دیگر ویژگی‌های کاربردی این ماده بود که باعث کاربری آن تا به امروز شده است.
لیگنوسولفونات به عنوان محصول جانبی در صنایع کاغذسازی تولید میشود، و با وجود قیمت پایین، زمینۀ بهبود خواص بتن را ایجاد کرده است. لیگنین بخشی از ساختار چوب است و بعد از سلولز، فراوان‌ترین مولکول آلی در سطح زمین می‌باشد. بخش زیادی از این ماده، به عنوان سوخت برای تولید انرژی بکار می‌رود و بخش کوچکی از آن پس از جداسازی نمک‌های باقی مانده، به عنوان افزودنی بتن مورد مصرف قرار می‌گیرد. با توجه به اینکه حضور قندها در مقادیر بالا باعث تأخیر در گیرش سیمان میشود، جداسازی قندها از لیگنوسولفونات، باعث بهبود عملکرد آن خواهد شد.
لیگنوسولفوناتها بسته به نوع ساختار شیمیایی‌شان، در صنایع مختلف از جمله صنایع داروئی، رنگ، شیمیایی و صنایع وابسته به تولید بتن مصرف دارند و خصوصیت اصلی آنها قدرت پخش‌کنندگی ذرات کم محلول یا نامحلول در آب می‌باشد.
ابر روان‌کننده‌ها ( بر پایۀ پلی کربوکسیلات)
مکانیزم عملکرد این افزودنی‌ها توسط ایجاد دافعۀ استریک (ممانعت فضایی) است که موجب عملکرد بسیار بالای این محصولات میشود. درصد میزان مادۀ جامد در این افزودنی‌ها، تأثیری مستقیم بر میزان مصرف افزودنی دارد.
این ترکیبات که PC یا پلیمرهای شانه‌ای نیز نامیده می‌شوند جدید‌ترین نوع از افزودنی‌های فوق روان‌کننده هستند. [u1] در این نوع از افزودنی‌های کاهندۀ آب، زنجیرۀ جانبی پلی اتیلن اکساید (PEO) وظیفۀ پراکنده کردن ذرات سیمان را بر‌عهده داشته و این کار را از طریق ایجاد ممانعت فضایی (Steric Hindrance) انجام می‌دهد. در واقع بر خلاف سایر روان‌کننده‌ها مانند افزودنی‌های بر پایۀ ملامین، نفتالین سولفونات و همچنین لیگنوسولفوناتها ( که پخش ذرات توسط آنها از طریق نیروهای دافعۀ الکتروستاتیکی صورت می‌گیرد)، مکانیزم غالب در عملکرد افزودنی‌های پلی‌کربوکسیلاتی از طریق ممانعت فضایی می‌باشد.
با ایجاد تغییر در ساختار این ماده، از جمله تغییر در طول زنجیرۀ جانبی، دانسیتۀ زنجیر، نوع و طول زنجیرۀ اصلی و ... می توان به خواص جدیدی از این ماده دست یافت.
از جمله کاربردهای ابرروان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی عبارتند از:
• استفاده در بتن‌های SCC يا خود متراكم شونده.
• استفاده در بتن‌های ويژه و تخصصی كه به سطوح با پرداخت عالی و صرف حداقل انرژی نياز دارند.
• ساخت بتن‌های توانمند و فوق‌توانمند.« HPC, UHPC»
• ساخت بتن‌های ويژۀ خود تراز شونده.« SLC »
• استفاده در تولید بتن‌های ويژۀ آماده با فاصله حمل نسبتا طولانی كه امكان اضافه نمودن مواد به آنها فقط طی فرآیند بچينگ امکان‌پذیر است.
• ساخت بتن مقاومت بالا با حداکثر دانسیته.
• در بتن‌ریزی‌های حجیم (که انتقال حرارت به محیط اطراف بسیار آهسته‌تر از تولید حرارت صورت می‌پذیرد و این مسئله باعث گرم شدن بتن میشود)، استفاده از فوق روان‌سازهای پلی‌کربوکسیلاتی، باعث کاهش حرارت در بتن و گیرش طبیعی آن میشود. این افزودنی همچنین در کاهش و یا جلوگیری از ترک‌های عمقی و موئین در بتن حجیم نقش موثری را ایفا می‌کند.
• فوق روان سازهای پلی‌کربوکسیلاتی باعث روانی بالای بتن شده و پمپ پذیری بالایی را بوجود می‌آورند. همچنین نسبت آب به سیمان در بتن را کاهش داده و مقاومت آن را بالا می‌برند.
فوق روان‌کننده‌ها (بر پایه نفتالن‌سولفونات)
این دسته از افزودنی‌ها که بر پایۀ نفتالین‌سولفونات‌ها هستند، با مکانیزم ایجاد دافعۀ الکترواستاتیک بین ذرات سیمان، باعث پخش شدن آنها شده و نتیجتا موجب افزایش اسلامپ می‌شوند. پلی‌نفتالین‌سولفونات (PNS) جزو اولین موادی است که به عنوان یک عامل کاهندۀ آب از دهۀ 1970 تاکنون با عملکرد گسترده در ترکیبات افزودنی مورد استفاده قرار گرفته‌است. این ماده که ابتدا در دهۀ 1930 به عنوان افزودنی لاستیک مصنوعی استفاده می‌شد، در دهۀ 1970 در ژاپن وارد بازار افزودنی‌های بتن شد و به عنوان کاهندۀ آب قوی یا فوق روان‌کننده به مصرف رسید.
کاربردهای پلی نفتالین سولفونات در صنایع مختلف عبارتند از:
• هرگونه مخلوط سیمانی در صنایع عمرانی و ساختمانی.
• در تولید ترمیم‌کننده‌های بتن.
• در ساخت و تولید گروت‌ها.
• در افزودنی‌های سیمان جهت کاربرد در چاه‌های نفت.
منبع:
American Concrete Institute (ACI)
www.researchgate.net