مقاله بررسی نحوه عملکرد افزودنی های کاهنده آب (فوق روان کننده ها) بر بتن تازه و سخت شده

word قابل ویرایش
23 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

بررسی نحوه عملکرد افزودنی های کاهنده آب (فوق روان کننده ها) بر بتن تازه و سخت شده

چکیده

هدف از این مطالعه، بررسی نحوه عملکرد افزودنی های کاهنده آب یا فوق روان کننده ها بر بتن تازه و سخت شده می باشد. بدین منظور، اثر سه نوع فوق روان کننده برکارایی بتن تازه، مورد بررسی قرار گرفت وکاربرد هرکدام بسته به شرایط ساخت، مشخص گردید. همچنین بطورکلی اثر فوق روان کننده ها، با و بدون استعمال فوق روان کننده بر کارایی بتن تازه و سخت شده، مورد بررسی قرار گرفت.
سؤال تحقیق:
در این تحقیق، به دنبال پاسخ به این پرسش هستیم که عملکرد افزودنی های فوق روان کننده بر روی بتن های تازه و سخت شده چگونه می باشد و تأثیر انواع آنها بر خواصی چون کارایی، جداشدگی، آب انداختگی و مقاومت فشاری چیست؟

روش تحقیق:

در این پژوهش، با مطالعه کتابخانه ای بتندر دو نوعِ با و بدون افزودنی فوق روان کننده، مقایسه آنها از لحاظ کارایی صورت گرفت و همچنین مقایسه چند فوق روان کننده و تأثیر هرکدام بر روی کارایی بتن تازه ونیز سنجش مقاومت فشاریِ بتن سخت شده در سنین مختلف، مورد بررسی قرار گرفته است.

نتیجه گیری:

نتیجه ای که ازمطالعات انجام شده بدست آمد، بدین شرح می باشد که فوق روان کننده ها بر کارایی بتن تازه، اثر مثبت و بسزایی دارند و مدت زمان محفوظ ماندن این کارایی، برای هر محصول متفاوت میباشد. لذا بسته به نوع مصرف و هدف و انتظارمان از بتن، باید نوع محصول را انتخاب نمود و نیز بر خواص دیگر بتن تازه مانند آب انداختگی و جدا شدگی، اثر منفی دارند که قابل مهار و کنترل میباشد. همچنین بر خواص بتن سخت شده نظیر -۱ مقاومت های بتن(فشاری، خمشی، کششی، برشی، سایشی)، -۲ ویژگیهای مکانیکی(مدول ارتجاعی، ضریب پواسون و …) و -۳ پایایی آن به ویژه در کاهش نفوذپذیری در برابر آب، نمک های زیان آور و کلریدها تأثیری مثبت دارد.

کلمات کلیدی: افزودنی های کاهنده آب، فوق روان کننده ها، بتن، نسبت آب به سیمان، کارآیی.

۲- مقدمه

بتن جسمی مرکب از سنگدانه ها و خمیر چسباننده است. سنگدانه های بتن معمولی از نوع طبیعی معدنی یا مصنوعی معدنی است و خمیر چسباننده آن شامل آب و سیمان پرتلند یا آمیخته می باشد. در بتن سخت شده ، ویژگیهای مقاومتی ، پایایی و نفوذ پذیری از اهمیت زیادی برخوردار است. برای دستیابی به خواص مطلوب در بتن سخت شده به ناچار باید از مرحله بتن خمیری گذر کنیم و ویژگی های بتن خمیری و تازه در دستیابی به این خواص از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. کارآیی ، آب انداختن ، جداشدگی ، جمع شدگی و گیرش جزء خواص بتن تازه است که باید به آن توجه شود. نسبت آب به سیمان علاوه بر تأثیر جدی بر خواص بتن سخت شده ، بر خواص بتن تازه اثرگذار است.

مصرف افزودنی های روان کننده تحولی عظیم را در صنعت بتن بوجود آورد که با بکارگیری روان کننده های ممتاز (فوق روان کننده ها) به اوج رسید. قبل از کاربرد این مواد در بتن ، امکان تغییر کارآیی (روانی) بتن، فقط با تغییر مقدار آب و در نتیجه نسبت آب به سیمان در بتنی با سنگدانه معین و عیار سیمان خاص متصور بود. در صورتی که هدف، ثابت ماندن نسبت آب به سیمان باشد، باید عیار سیمان بتن را بالا برد تا با افزایش آب و کارآیی بتوان به دوام و مقاومت نسبتاً مطلوب و دلخواه دست یافت. در این حالت مقاومت و دوام چنین بتنی در مقایسه با بتنی با همین نسبت آب به سیمان ولی با آب و سیمان کمتر، پایین تر به نظر می رسید که خود نوعی ضعف و محدودیت به شمار می آمد (تدین، .(۱۳۸۹

همانگونه که عنوان شد کاهش نسبت آب به سیمان در افزایش -۱ مقاومت های بتن (فشاری، خمشی، کششی، برشی، سایشی) ، -۲ ویژگیهای مکانیکی (مدول ارتجاعی ، ضریب پواسون و …) و -۳ پایایی آن به ویژه در کاهش نفوذپذیری در برابر آب، نمک های زیان آور و کلریدها مؤثر است. دوام بتن را در برابر تری و خشکی پی در پی ، یخبندان و آب شدگی پی در پی و موارد مشابه بهبود می بخشد و عامل مهمی است که همه خواص بتن را بهتر می کند.

امروزه ثابت شده استکه به ازاء نسبت آب به سیمانِ یکسان و ثابتمعمولاً، با کاهش عیار سیمان، مقاومت و دوام بتن افزایش می یابد و نفوذپذیری آن کم می شود. زیرا در نسبت آب به سیمان ثابت، درصد فضای خالی در خمیر سیمان ثابت است و بنابراین با افزایش خمیر سیمان با توجه به افزایش سیمان وآب ، حجم کل فضای خالی در بتن افزایش می یابد که به نوبه خود به افزایش نفوذپذیری و کاهش دوام منجر می شود (تدین، .(۱۳۸۹

خمیر سیمان در مرحله گیرش و سخت شدن، دچار جمع شدگی خمیری (خودزا و تبخیر و کاهش آب ) می شود؛ در حالی که سنگدانه حجم ثابتی را دارد. بنابراین در حد فاصل خمیر سیمان و سنگدانه ها، ترک های مویینه پدید می آید و حتی این ترک ها در خمیر سیمان نیز ایجاد می شود. هر قدر خمیر سیمان بیشتر شود و نقش پرکنندگی آن بیشتر گردد، احتمال ایجاد ترک های مویینه بیشتر می شود. بنابراین افزایش عیار سیمان بر مقاومت و دوام، تأثیر منفی باقی می گذارد و نفوذپذیری نیز زیاد می شودمسلماً. با افزایش خمیر سیمان ، حجم سنگدانه مصرفی به عنوان قید خمیر سیمان کم می گردد. پس به دلایل فوق، افزایش عیار سیمان با W/C2 ثابت به کاهش کیفیت بتن منجر می شود. اگر با فرض ثابت بودن آب ، عیار سیمان را افزایش دهیم ، با کاهش W/C روبرو خواهیم شد و افزایش در مقاومت و دوام را شاهد خواهیم بود که نتیجه کاهش W/C می باشد و نه عیار سیمان. اگر با حفظ W/C بخواهیم کارآیی را زیاد نماییم، آب و سیمان باید به همراه هم بیشتر شود که افزایش حجم خمیر

سیمان را در پی دارد. بنابر این در برخی منابع، تأثیر افزایش روانی را کاهش مقاومت و دوام دانسته اند که همان مفهوم فوق را با عباراتی دیگر در بر دارد.
مواد کاهنده آب به دو دسته عمده روان کننده و فوق روان کننده دسته بندی می شوند . دلیل افزودن این مواد به بتن را می توان بطور خلاصه چنین بیان نمود :
-۱ بدون افزودن آب اضافی به بتن ، موجب کارآیی برای تولید بتن روان می گردند. به عبارت دیگر، باعث کاهش میزان آب مصرفی در ساخت بتن، بدون تقلیل کارآیی می شوند.
-۲ موجب افزایش همزمان کار آیی و مقاومت، بدون نیاز به هزینه اضافی میگردند.

-۳ سبب تقلیل میزان مصرف سیمان در بتن پر حجم ، بمنظور کاهش حرارت هیدراسیون می شود. در صورتی که نسبت آب به سیمان، یکسان و مقاومت تغییری نمی نماید. افزودن این مواد به بتن، اثرهای جانبی زیان آوری که موجب کاهش مقاومت ودر نتیجه کاهش دوام بتن گردد را نخواهد داشت (تدین، .(۱۳۸۹

در این تحقیق، به دنبال پاسخ به این پرسش هستیم که عملکرد افزودنی های فوق روان کننده بر روی بتن های تازه و سخت شده چگونه می باشد و تأثیر انواع آنها بر خواصی چون کارایی، جداشدگی، آب انداختگی و مقاومت فشاری چیست؟

هدف از این مطالعه، بررسی اثرانواع روان کننده های بتن بر روی بتن تازه و سخت شده می باشدکه در این راستا ضمن معرفی روان کننده های مختلف و مکانیسم اثرگذاری آنها بر خواص بتن، تأثیر ۳ دسته از فوق روان کننده ها و مقایسه آنها با یکدیگر در تأثیر بر کارآیی بتن، مورد مطالعه قرار گرفت.

در اینجا ما به مطالعه آرشیوی متغیر افزودنی های فوق روان کننده بتن با مطاله موردی دو نمونه از آنها وتأثیر آن بر میزان سیلان و کارآیی و همچنین مقاومت فشاری بتن در سنین مختلف می پردازیم :

تعریف متغیرها افزودنی ها :

افزودنی ها طبق ASTM C1253 ، به موادی غیر از آب ، سنگدانه ، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن به مقدار جزئی، حداکثر پنج درصد وزنی سیمان اضافه می شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد (مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، .(۱۳۷۹ این مواد به دو گروه مواد افزودنی شیمیایی و مواد افزودنی معدنی تقسیم می شوند که باید با سیمان مصرفی سازگار باشد و قبل از مصرف عملکرد مؤثر بودن آنها باید مورد تأیید قرار گیرد (دفتر امور فنی، تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله، .(۱۳۸۳

بتن و ملات شاهد :

بتن و ملات ساخته شده بدون ماده افزودنی برای مقایسه با بتن حاوی ماده افزودنی به منظور بررسی اثرات ایجاد شده توسط ماده افزودنی و انطباق با ویژگیهای میباشد.

ماده افزودنی چند منظوره :

مواد افزودنی که بر روی چند خاصیت بتن تازه یا سخت شده اثر میگذارند که به صورت گرد یا مایع هستنتند و یک یا جند ویژگی بتن تازه یا سخت شده را تغییر می دهند. وهدف از کاربرد آنها اصلاح برخی از این ویژگی هاست (دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان (وزرات مسکن و شهرسازی)، .(۱۳۸۵۴

ویژگی ها الف) ویژگی های کلی :

ویژگیهای کلی در استاندارد شماره ۲۹۳۰ مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، با فرض پخش شدن یکنواخت ماده افزودنی در بتن(بخصوص مواد افزودنی پودری با اثرات کندکنندگی) برای مواد افزودنی می باشد که در جدول شماره ۱ ارائه شده است.۴

ب) ویژگیهای اختصاصی :

این ویژگیها برای مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده درجداول ۲ تا ۴ ارائه شده است.
دلایل استفاده از افزودنی های روان کننده در بتن الف) افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملات ها

اگر این مواد را به بتن یا ملات بیفزاییم، روانی و کارآیی آن ها را اضافه تر می کند؛ بدون این که در مقادیر و نسبت سایر اجزاء بتن و ملات تغییری حاصل شود. این امرتحول مهمی را در صنعت ساخت و ساز، حمل و ریختن و تراکم بتن فراهم آورد، زیرا با داشتن W/C و W آب، امکان ریختن بتن روان تری را در قالب بوجود می آورد و می توانستند آن را به راحتی در قالب جایدهی کنند و متراکم نمایند. علی القاعده در این حالت نباید تغییری در مقاومت و دوام بتن و نفوذپذیری آن بوجود آید. اما تجربیات آزمایشگاهی نشان داد که علیرغم ثابت بودن W/C ، مقاومت و دوام بهبود می یابد و نفوذپذیری کم می شود. علت این پدیده را می توان پراکندگی و توزیع یکنواخت تر و بهتر سیمان در بتن و ملات دانست، زیرا سیمان از حالت کلوخه بودن خارج می شود و آب می تواند به نحو کاملتری اطراف دانه های سیمان را بگیرد و پخش شدگی بهتر و همگنی توزیع سیمان در بتن و ملات را شاهد خواهیم بود. البته در این حالت به دلیل افزایش روانی، باید نگران جداشدگی و آب انداختن بیشتر بتن باشیمولی. به دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن از یکدیگر عملاً رشد مقاومتی بهتری را انتظار داریم.

ب) کاهش آب مصرفی (کاهندگی یا تقلیل آب)

اگر بخواهیم روانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرف این افزودنی ها ، مقدار آب را با توجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این مواد کاهش داد. در این حالت اگر عیار سیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمان کاهش می یابد و مسلماً مقاومت و دوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد و نفوذپذیری کاهش خواهد داشت. یک طریقه ساخت بتن های آب بند و با نفوذپذیری کم ، کاهش W/C است. این قابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام و مقاومت فراهم آمده بود. در این حالت حجم خمیر سیمان نیز کمتر می شود. کاهش آب انداختن و جمع شدگی از جمله مزایای کاهش W/C می باشد.در واقع عملکرد اصلی این انوع افزودنی ، کاهش مقدار آب اختلاط به ازاء کارآیی ثابت بتن و ملات است .به عبارت دیگر با مصرف این افزودنی ها می توان روانی مشخصی را با نسبت آب به سیمان کمتر بدست آورد. معاونت نظارت راهبردی دفتر نظام فنی اجرایی، ۱۳۸۷)

ج) کاهش عیار سیمان بتن و ملات

اگر W/C و روانی بتن و ملات را ثابت نگهداریم ، با توجه به خاصیت کاهش آب که توسط این مواد ایجاد می شود ، می توان عیار سیمان را به همان نسبت کاهش دادبا. توجه به مطالبی که قبلاً مطرح گردید. علاوه بر کاهش جمع شدگی و ترک خودگی بتن و ملات در مرحله خمیری بودن ، جمع شدگی و ترک خوردگی بتن سخت شده نیز کاهش می یابد.این کاهش عیار سیمان در واقع باعث افزایش مقاومت و پایایی بتن و کاهش نفوذپذیری بتن می گردد.
علاوه بر این ممکن است کاهش عیار سیمان به عنوان یک هدف برای کاهش گرمازایی بتن باشد و یا یک هدف اقتصادی محسوب گردد. باید گفت با مصرف این مواد همواره نمی توان بتن یا ملات ارزانتری را ساخت و این هدف ممکن است با وجود قیمت های خاصی برای سیمان و افزودنی مورد نظر و میزان مصرف آن و تأثیر این مواد بر کاهش آب و در نتیجه کاهش سیمان عملی گردد. با کاهش قیمت های این مواد و افزایش قدرت تأثیر و کاهش میزان مصرف آن ها و هم چنین افزایش قیمت سیمان در سال های اخیر ، کاهش هزینه ساخت بتن با روان کننده ها در کشورهای دیگر عملی شده و در ایران نیز گاه این کاهش محقق شده و انتظار می رود در آینده به طور کامل شاهد آن باشیم.

با توجه به فلسفه و دلایل مصرف افزودنی های روان کننده ( کاهنده آب) ، می توان مجموعه ای از اهداف فوق را نشانه روی کرد. بدین ترتیب مجموعه ای از اهداف فنی و اقتصادی ممکن است حاصل گردد اما به هر حال در این حالت ، تاکید و فشار بر یک هدف وجود ندارد.

موارد کاربرد افزودنی های کاهنده آب (روان کننده) امروزه کاربردهای متعددی برای این مواد با قدرت کاهندگی متفاوت وجود دارد که به برخی از آن ها اشاره می شود:

-۱ ریختن بتن در قطعات نازک و پر میلگرد با ساخت بتن روان تر
-۲ بتن ریزی با لوله ترمی۵ و بتن ریزی زیر آب
-۳ بتن ریزی با پمپ و لوله با ایجاد بتن روان تر و کارآتر
-۴ ایجاد نماهای بهتر با ساخت و ریختن بتن روان تر
-۵ ساخت بتن های خود تراکم یا خود تراز
۶ -۶ ساخت بتن پر مقاومت (با مقاومت زیاده
۷ -۷ ساخت بتن توانمند (با عملکرد بالا
)۸ -۸ ساخت بتن آب بند۹
-۹ ساخت بتن های با دوام در برابر یخ بندان و آب شدگی
-۱۰ ساخت بتن های با دوام در برابر سولفاتها و سایر مواد شیمیایی
-۱۱ ساخت بتن های مناسب مناطق خورنده برای کاهش نفوذ یون کلر در بتن و حفظ میلگردها -۱۲ ساخت قطعات پیش ساخته و پیش تنیده
-۱۴ ساخت بتن های حاوی دوده سلیسی
-۱۵ ساخت بتن ها و ملات های تعمیری و ترمیمی
-۱۶ پر کردن زیر صفحه کف ستون با ملات یا بتن روان
-۱۷ ساخت ملات های روان برای تزریق در توده سنگدانه درشت و تولید بتن با سنگدانه پیش آکنده۱۰

-۱۸ تزریق دوغاب و ملات به داخل درزها و حفرات سنگ و خاک و پشت قطعات بتنی تونل ها .
مواد تشکیل دهنده افزودنی های کاهنده آب و طبقه بندی و دسته بندی آن ها افزودنی های روان کننده یا کاهنده آب را می توان از نظر نوع و ماده بکار رفته در آن ها ، قدرت روان کنندگی یا کاهندگی آب ، تک کاره بودن یا چند منظوره بودن دسته بندی و طبق بندی نمود.

الف) طبقه بندی روان کننده ها (کاهنده آب) از نظر نام مواد تشکیل دهنده این افزودنی ها را می توان با نام های کلی شیمیایی زیر دسته بندی و طبقه بندی کرداما به دلیل گستردگی آن ها نمی توانیم ادعا نماییم که نام همه آن ها را ذکر کرده ایم:

-۱ مواد حباب زا متشکل از چربی های حیوانی یا گیاهی ، پروتئین ها ، صمغ ها و شیره های گیاهی ، پودر آلومینیوم و… .

-۲ اسیدهای لیگنو سولفونیت و نمک های آن ها ( لیگنوسولفونات ها

۱۱ -۳ مشتقات و مواد تغییر یافته یا اصلاح شده اسیدهای لیگنوسولفونیت و نمک های آن ها
-۴ اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها۱۲
-۵ مشتقات و مواد تغییر یاقته یا اصلاح شده اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمک های آن ها -۶ فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده
-۷ فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده
-۸ مخلوط ردیف های قبلی
-۹ برخی کربوهیدرات ها اپلی ساکاریدها ، اسیدهای شکر ، گلوکونات ها
-۱۰ ترکیبات پلیمری خاص مانند سلولزها- اترها، مشتقات ملامین ، مـشتقات نفتـالین ، سـیلیکون هـا ، هیـدروکربورهای سولفوناته
-۱۱ برخی مواد غیر آلی مانند نمک های روی ، برات ها ، فسفات ها و کلریدها
-۱۲ آمین ها و مشتقات آن ها
-۱۳ اسیدهای پلی کربوکسیلیک اترها و شتقات آن ها
-۱۴ برخی پلیمرها مانند آکریلات ها.۱۳

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 23 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد