ابر روان کننده پلی کربوکسیلاتی

ابر روان‌کننده پلی‌کربوکسیلاتی یکی از پیشرفته‌ترین مواد افزودنی به بتن می باشد که در پروژه‌های ویژه و بتن‌هایی با عملکرد بالا (High-Performance Concrete)  و فراوان کاربرد دارد. این ابر روان کننده، که اغلب با نام‌های «فوق‌روان‌کننده پلی‌کربوکسیلات اتر» یا «سوپرپلاستی‌سایزر پایه پلی‌کربوکسیلات» شناخته می‌شود، انقلابی شگرفی در صنعت بتن به پا کرده است. برخلاف عموم روان‌کننده‌های معمولی، این افزودنی نه‌تنها میزان روان بودن بتن تازه را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد، بلکه مقاومت نهایی، پایداری و کیفیت سطحی بتن را نیز بهبود می بخشد. در این مقاله، به‌طور کلی به تعریف، کاربردها، نحوه استفاده، خواص، مشخصات ظاهری و نکات نگهداری از این ماده می‌پردازیم.از دیگر مواد افزودنی به بتن که در شرایط بسیار ویژه برای بتن‌های خاص استفاده می‌شود، روان کننده بتن (Concrete lubricant) و فوق روان کننده بتن، مانند ابر روان کننده پلی کربوکسیلاتی، می‌باشند.

فوق روان کننده پلی کربوکسیلات اتر چیست؟

فوق روان کننده پلی کربوکسیلات اتر چیست؟

فوق‌روان‌کننده پلی کربوکسیلات اتر (Polycarboxylate Ether-based Superplasticizer) یک پلیمر مصنوعی با ساختار زنجیره‌ای بلند و شاخه‌دار می باشد که بر پایه اترهای پلی‌کربوکسیلات ایجاد می‌شود. این ماده هنگامی که به مخلوط بتن اضافه می‌شود، ذرات سیمان را از یکدیگر جدا کرده و با ایجاد بار الکتریکی منفی روی سطح آن‌ها، دافعه الکترواستاتیکی ایجاد می‌کند. نتیجه این فرآیند، کاهش چشمگیر نیاز به آب برای اختلاط (تا حدود ۴۰ درصد) بدون افت میزان روان بودن می باشد.

این کاهش مقدار آب، نسبت آب به سیمان (W/C) را به‌طور قابل‌توجهی کم می کند و در نهایت منجر به تولید بتنی با مقاومت فشاری زیاد (بیش از ۶۰ مگاپاسکال)، بافت یکنواخت و نفوذپذیری بسیار کم می‌شود. برخلاف فوق‌روان‌کننده‌های قدیمی مبتنی بر نفتالین یا ملامین، پلی‌کربوکسیلات‌ها حساسیت بسیار کمی به نوع سیمان دارند و در دماهای متفاوت عملکرد پایداری را ارائه می‌دهند.

نکته کلیدی: این افزودنی تنها در بتن‌های خاص مانند بتن خود متراکم (SCC)، بتن با مقاومت بالا (HPC)، بتن پیش‌ساخته و بتن‌ریزی‌های حجیم پیشنهاد می‌شود و استفاده بی‌رویه از آن در بتن‌های معمولی مقرون به صرفه  نیست.

کاربرد ابر روان کننده بتن

در این قسمت برخی از کاربردهای ابر روان کننده پلی کربوکسیلاتی را بررسی می کنیم؛

1. ساختن بتن‌هایی با مقاومت و تراکم بسیار بالا که ایده‌آل برای ستون‌ها و دال‌های سازه‌ای در آسمان‌خراش‌ها و پل‌های بزرگ می باشد.
2. بتن‌ریزی در قالب‌های تزریقی و پیش‌ساخته که بالا بودن میزان روان بودن مخلوط و پر شدن کامل قالب‌های پیچیده را تضمین می‌کند.
3. بتن‌ریزی در مقاطع باریک و پرآرماتورکه در نتیجه باعث جریان‌پذیری عالیمی شود و از ایجاد حفره و خلأ نیز جلوگیری می‌کند.
4. ساخت کف زمین جاده‌ها، باند فرودگاه‌ها، سدها و تونل‌ها زیرا استفاده از این ماده باعث کاهش ترک‌های انقباضی و افزایش دوام کف در برابر بارهای سنگین می شود.
5. مورد استفاده در فرآیند بتن‌ریزی‌های حجیم و چندلایه از طریق کنترل گرمای هیدراتاسیون و جلوگیری از ترک‌های حرارتی.
6. بسیار کار آمد در مناطق سردسیر و نزدیک به نقطه انجماد به سبب حفظ سیالیت و روان بودن در دماهای پایین (تا منفی ۵ درجه سانتی‌گراد) بدون نیاز به افزودن ضد یخ به صورت جداگانه.
7. تولید قطعات پیش‌ساخته و پیش‌تنیده با تسریع در باز کردن قالب و افزایش بهره‌وری در خط تولید.
8. مورد استفاده در ساخت بتن‌های آب‌بند و نفوذناپذیر برای مخازن آب، تصفیه‌خانه‌ها و سازه‌های دریایی.
9. در بتن‌ریزی زیر آب (Tremie Concrete) برای حفظ انسجام مخلوط در محیط آبیبسیار کار آمد می باشد.
10. در ساخت قالب‌های لغزان (Slipform) و زاویه‌دار که در نهایت به حرکت روان قالب بدون چسبندگی به بتن کمک می کند.
11. مورد استفاده در بتن‌های معماری و مناسب برای ساخت نما (Architectural Concrete) از طریق ایجاد سطحی صاف، بدون حباب و با رنگی یکنواخت.
12. حامل بتن در مسافت‌های طولانی و حفظ کارایی آن تا ۹۰ دقیقه بدون افت زیاد میزان روان بودن آن.

نحوه استفاده از ابر روان کننده پلی کربوکسیلاتی

به طور کلی مقدار استفاده از ابر روان‌کننده در ترکیب بتنی به اندازه 2 برابر حجم آب مورد استفاده است. اما در شرایط مختلف ممکن است این میزان تغییر کند. مقدار مصرف ابر روان‌ کننده پلی کربوکسیلاتی در یک ترکیب به عوامل بسیاری چون شرایط آب و هوایی، نوع سیمان، نسبت آب به سیمان، نوع سطح مورد نظر و … بستگی دارد. معمولاً اندازه تقریبی که در هر ترکیب بتنی اضافه می‌شود، برابر 0.2 تا 0.8 وزن سیمان مصرفی می‌باشد. ابر روان‌کننده بتن به دلیل حالت مایعی که دارد باید مستقیماً با ترکیب بتنی مخلوط شود و به هیچ عنوان نباید آن را با مواد خشک ترکیب کرد.

• نوع و برند سیمان
• تناسب آب و سیمان (W/C)
• دمای محیط و مواد تشکیل دهنده
• نوع سنگدانه و وجود مواد سیلیسی
• نحوه اختلاط و نوع تجهیزات

مقدار توصیه شده: معمولاً ۰.۲ تا ۰.۸ درصد وزن سیمان (معادل ۲۰۰ تا ۸۰۰ گرم به ازای هر ۱۰۰ کیلوگرم سیمان). در موارد کمی مانند بتن خود متراکم، ممکن است تا ۱.۲ درصد نیز افزایش یابد.

روش افزودن:

• حالت مایع:  به صورت مستقیم به ترکیب بتن تازه (پس از افزودن ۷۰ درصد آب برای اختلاط) اضافه شود.
• دیرکرد در افزودن: ۲–۳ دقیقه پس از مخلوط کردن ابتدایی، برای کارایی بیشتر.
• هشدار: هرگز با مواد خشک (سیمان یا سنگدانه) مخلوط نشود و همچنین از تماس با پوست و چشم خودداری شود.
• انجام تست‌های میدانی: قبل از استفاده انبوه، آزمایش اسلامپ (Slump Flow) و زمان گیرش در کارگاه الزامی می باشد.

خواص و مزایای فوق‌روان‌کننده پلی‌کربوکسیلات

این افزودنی گروهی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد را ارائه می‌دهد:

مشخصات ظاهری و شرایط نگهداری

نگهداری:

• در دمای ۵ تا ۳۵ درجه سانتی‌گراد
• دور از نور مستقیم خورشید و یخ‌زدگی
• عمر مفید مایع: حداکثر یک سال
• عمر مفید پودری: ۳–۴ سال به شرط نگه داری در بسته‌بندی سالم

هشدار: در صورت یخ‌زدگی، محصول غیرقابل استفاده می‌شود. از تکان دادن شدید این ماده در بشکه‌ها خودداری کنید.

خواص فوق روان کننده بتن

از جمله خواص و مزایای فوق روان کننده پلی کربوکسیلات می توان به موارد زیر اشاره کرد؛

• کاهش مصرف آب در ترکیب بتنی
• ساخت بتنی بی نقص به دلیل بالا بودن خاصیت روان‌کنندگی ترکیب
• افزایش انسجام و مقاومت بتن در برابر عوامل مخرب محیطی و فشارهای خارجی
• کاهش حباب‌ها، ترک‌ها و خلأهای موجود در بتن
• سازگار با انواع سیمان
• افزایش زمان پرداخت در حین خشک شدن ترکیب بتنی
• تسهیل در بتن‌ریزی‌هایی با حجم وسیع و گسترده
• کاهش میزان نفوذپذیری آب در بتن
• کاهش استهلاک بتن در سازه‌ها
• افزایش انسجام مواد، روان بودن و سیال بودن ترکیب بتنی
• تسهیل در پمپاژ ترکیب بتنی

نکات ایمنی و زیست‌محیطی

• این ماده غیرسمی و غیرقابل اشتعال است.
• فاقد ترکیبات فرار آلی (VOC) مضر.
• قابل تجزیه زیستی نسبی در محیط.
• در صورت تماس با پوست یا چشم، با آب و صابون شستشو دهید.

نتیجه‌گیری

ابر روان‌کننده پلی‌کربوکسیلاتی، بسیار بیشتر از یک افزودنی ساده، در خدمت بتن می باشد. این ماده با کاهش آب، افزایش میزان روان بودن و بهبود سیالیت، مقاومت و پایداری، امکان ساخت سازه‌هایی ایمن‌تر، زیباتر و مقاوم تر را ایجاد می‌کند. استفاده درست از این ابر روان کننده، نه‌تنها کیفیت بتن را ارتقا می‌دهد، بلکه هزینه‌های تعمیر و نگهداری را در بلندمدت نیز کاهش می‌دهد.

در پروژه‌های مدرن عمرانی، جایی که زمان، دقت و کارکرد اهمیت دارد، پلی‌کربوکسیلات انتخاب اول مهندسان می باشد. با رعایت در انتخاب مقدار مصرفی مناسب از این ماده، روش اختلاط صحیح و شرایط نگهداری از آن، می‌توان حداکثر بهره وری را از این افزودنی پیشرفته فراهم کرد.