ویژگی‌های افزودنی‌های شیمیایی مختلف فوق روان کننده

لیگنوسولفونات‌ها با دز مصرف بالا قادر به کاهش قابل توجه در مقدار آب مخلوط هستند. به عبارت دیگر لیگنوسولفونات‌ها را وقتی می‌توان در دسته‌ی فوق روان‌ کننده‌ ها (کاهش مقدار آب بیش از 15 درصد) قرار داد که دز مصرف بالایی را استفاده نمود. اما مشکل اساسی که در استفاده از لیگنوسولفونات‌ها به عنوان فوق روان‌کننده به وجود می‌آید، دیرگیری و حباب‌زایی بالا در بتن است. با این حال استفاده از لیگنوسولفونات‌های اصلاح شده، بعنوان فوق روان کننده، منجر به نتایج با ثبات‌تری می‌گردد.

استفاده از سولفونات ملامین فرمالدهید برای دستیابی به روانی اولیه بالا بسیار مناسب است. با این وجود، به دلیل ضعف بالا در خاصیت حفظ اسلامپ، استفاده از این نوع فوق روان‌کننده برای مواردی که زمان حمل بالاست قابل توصیه نیست (به ویژه در کارخانه‌های تولید بتن آماده). به عبارت دیگر استفاده از این نوع افزودنی برای سایت‌های تولیدی پیش ساخته بسیار مناسب‌تر است چرا که فاصله حمل بسیار کوتاه است. همچنین این نوع افزودنی‌ها برای استفاده در شرایط آب و هوایی سرد نیز مناسب هستند.

افزودنی‌های سولفونات نفتالین فرمالدهید، از خاصیت حفظ اسلامپ مطلوب‌تری نسبت به سولفونات ملامین فرمالدهید برخوردار هستند. به طور کلی، این نوع افزودنی‌ها به دلیل خاصیت حفظ اسلامپ متوسطی که دارند برای کارخانه‌های تولید بتن آماده (به ویژه در فواصل حمل متوسط) قابل توصیه هستند. خاصیت حفظ اسلامپ را می‌توان با ترکیب افزودنی‌های سولفونات نفتالین فرمالدهید و لیگنوسولفونات بهبود بخشید ولی این امر برای افزودنی‌های سولفونات ملامین فرمالدهید امکان‌پذیر نیست.

کوپلمیرهای پلی‌کربوکسیلات و آکریلیک، موثرترین نوع افزودنی‌های فوق روان‌کننده‌ هستند. با استفاده از این نوع افزودنی‌ها می‌توان مقدار آب مخلوط را تا 40 درصد کاهش داد. بنابراین جهت ساختن بتن‌های با مقاومت بالا و خیلی بالا (که مقدار آب به سیمان درحدود 3/0 یا کمتر است) استفاده از آن‌ها بسیار ارجح‌تر است. معمولا این افزودنی‌ها از خاصیت حفظ اسلامپ بسیار خوبی نیز برخوردار هستند و تاخیری در روند رشد مقاومت بتن ایجاد نمی‌کنند. همان‌طور که قبلا نیز اشاره شد، قیمت این افزودنی‌ها بالاست ولی به واسطه دز مصرف پایین (در بتنی با کارایی برابر)، هزینه کلی بتن نسبت به استفاده از سایر افزودنی‌ها، بهینه‌تر است. همچنین در مورد بتن‌های خاص مانند بتن های خودتراکم، استفاده از پلی کربوکسیلات‌ها هزینه را بصورت قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. اما ذکر این نکته ضروری است که ساختن یک بتن خودتراکم با کیفیت بالا بدون استفاده از نسل‌های جدید فوق روان‌کننده تقریبا امکان‌پذیر نیست.

مکانیزم عمل افزودنی‌های کاهنده آب

افزودنی‌های شیمیایی کاهنده آب در واقع بصورت یک گروه‌های شیمیایی تحت عنوان پراکنده‌ساز (Dispersant) عمل می‌کنند که مانع کلوخه‌ شدن (Flocculation) ذرات سیمان می‌شوند. دیسپرسنت‌ها اساسا موادی با سطح فعال بوده و شامل مولکول‌های ارگانیک با شاخه‌های اصلی بلند هستند که دارای یک گروه آب دوست قطبی (مانند –COO- ، –SO3- ، –NH4-) بوده و به وسیله گروه‌های قطبی (–OH) به شاخه‌های ارگانیک آب‌گریز غیر قطبی متصل هستند (شکل 1). گروه‌های قطبی جذب سطوح ذرات سیمان شده و انتهای آب‌گریز به سمت خارج از ذرات قرار می‌گیرد. سر آب دوست پلیمر، تنش سطحی آب را کاهش داده و پلیمر جذب شده، ذرات سیمان را بواسطه دافعه الکترواستاتیکی از هم دور می‌کند. جذب افزودنی باعث افزایش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین ذرات سیمان و سطح لغزش آن در سیستم) شده و نهایتا باعث ایجاد بار منفی بر روی ذرات سیمان می‌گردد. با رشد واکنش هیدارسیون سیمان، بار الکترواستاتیکی کاهش یافته و کلوخه‌ای شدن مواد هیدراته شده آغاز می‌گردد.