مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE ، مسئله ای است که قصد پرداختن به آن را داریم تا متوجه شویم کدامیک از این دو بهتر هستند.
امروزه به استفاده از بتن مستحکم و مقاوم در ساخت و سازها اهمیت زیادی می دهند. چرا که اطمینان دارند یک سازه مستحکم و مقاوم صرفاً با استفاده از مصالح ساختمانی درجه یک و مستحکم به ویژه بتن که مهمترین مصالح ساختمانی است، احداث می شود. بتن پیش تنیده، نمونه ای از انواع بتن هایی است که دارای مقاومت بالایی است و امروزه برای ساخت و سازهای متعدد مورد استفاده قرار می گیرد.
افزودنی ها با هدف ارتقاء برخی از ویژگی ها و خصوصیات بتن به بتن اضافه می شوند. یک افزودنی رایج و متداول برای استفاده از بتن، افزودنی فوق روان کننده می باشد. در این مقاله می خواهیم مقایسه ای میان نفتالین سولفونات (NSF) و پلی کربوکسیلات (PCE) که مورد اول یک فوق روان کننده قدیمی و مورد دوم یک فوق روان کننده جدید است، داشته باشیم.
فوق روان کننده ها چه کار می کنند؟
مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE را با تعریف فوق روان کننده بتن شروع می کنیم. فوق روان کننده ها برای بهبود کیفیت، دوام و عملکرد بتن بسیار مناسب است. فوق روان کننده ها به گونه ای تولید می شوند که میزان آب موردنیاز برای ترکیب بتن را بکاهند و در خواص مکانیکی بتن، اختلالی ایجاد نکنند.
کاهش نسبت آب به سیمان (W/C) سبب به اوج رسیدن مقاومت، کارایی و استحکام بتن می شود. دو نوع از پرکاربردترین فوق روان کننده ها شامل فوق روان کننده نفتالین سولفونات فرمالدهید (NSF) و فوق روان کننده پلی کربوکسیلات اثر (PCE) می باشند.
جهت کسب اطلاعات بیشتر کلیک کنید
فوق روان کننده ها بر چه پایه ای هستند؟
پیش از شروع مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE به بیان پایه فوق روان کننده ها می پردازیم. فوق روان کننده بتن، افزودنی بر پایه نفتالین سولفونات یا کربوکسیلات هستند که برای تولید بتن با راندمان بالا و خود متراکم به کار می روند و در چندین نوع دیرگیر، زودگیر و نرمال هستند. این مواد در افزایش مقاومت اولیه بتن، نقش مؤثری دارد.
فوق روان کننده ها بر اساس استانداردهای جهانی تولید می شوند و بدون اینکه تغییری در اسلامپ و روانی بتن ایجاد کنند موجب کاهش قابل توجه آب ترکیب بتن می شوند و یا اینکه بدون تغییر در میزان آب، اسلامپ یا جریان روانی را به صورت چشمگیری افزایش می دهند.
فوق روان کننده نفتالین سولفونات فرمالدهید (NSF)
مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE را از تعریف فوق روان کننده نفتالین فرمالدهید شروع می کنیم. این فوق روان کننده ها بر مبنای پلیمرهای سولفوناته ناشی از واکنش نفتالین و فرمالدهید تولید می شوند. این ترکیب خاص سبب شکل گیری یک شبکه یونی قدرتمند در پیرامون ذرات سیمان می شود و به پراکندگی متوازن آنها کمک می کنند.
مکانیزم این فوق روان کننده به صورت بوجود آوردن دافعه الکترواستاتیکی میان ذرات سیمان می باشد. این دافعه سبب جذا شدن ذرات از همدیگر و افزایش روانی ترکیب می شود. فوق روان کننده NSF برای تولید بتن معمولی، بتن روان و پروژه های اقتصادی به کار می رود.
فوق روان کننده پلی کربوکسیلات اتر (PCE)
در ادامه بررسی مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE با فوق روان کننده پلی کربوکسیلات آشنا می شویم. این فوق روان کننده از یک ساختاری پیشرفته برخوردار هستند که یک ستون فقرات اصلی و زنجیرهای جانبی پلی اتری بلند می باشد. ساختار مولکولی پیشرفته سبب عملکرد بسیار خوب آنها می شود.
عملکرد این فوق روان کننده به صورت ترکیبی از دافعه الکترو استاتیکی و جلوگیری فضایی می باشد. این مکانیزم دو گانه، پراکندگی بسیار بالاتری از ذرات سیمان می باشد. این فوق روان کننده برای پروژه های ویژه مثل بتن خود تراکم SCC، بتن های مقاوم و بادوام و پروژه های بر پایه تکنولوژی مثل چاپ سه بعدی بتن می باشد. برای هر پروژه ای که کیفیت، دوام و کارایی بسیار مهم است، از این فوق روان کننده استفاده می کنند.
نتایج مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE
این دو روان کننده را از چندین نظر با یکدیگر مقایسه می کنیم:
میزان جذب سطحی
جذب سطحی، پروسه ای است که در آن ذرات یا مولکول های یک ماده روی سطح ذرات دیگر انباشته می شوند. این پدیده در تعیین کارایی افزودنی ها اثرگذار است. رفتار جذب بیانگر این است که نفتالین سولفونات فرمالدهید یا NSF به شکل یکدست و همگون جذب می شود و با افزایش میزان مصرف، به حد اشباع می رسند. اما PCE دارای جذب بالایی است و با افزایش دوز مصرفی، درصد جذب آن افت می کند که بیانگر اشباع فوری سطح ذرات سیمان می باشد.
مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE از نظر رفتار رئولوژیکی
رئولوژی، در واقع علم بررسی جریان و تغییر شکل مواد می باشد. رفتار رئولوژیکی به نحوه روانی، مقاومت در مقابل جریان و تنش های وارده به خمیر سیمان تازه می پردازد. اضافه کردن NSF سبب کاهش تدریجی تنش جاری بتن می گردد به صورتی که در دوزهای بالاتر، افت تدریجی دیده می شود. اما در فوق روان کننده های PCE، تنش جاری شتابانه تر افت پیدا می کند.
رفتار هیدراتاسیون
مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE از نظر رفتار هیدراتاسیون، نشان دهنده رفتار متفاوت در این زمینه است. هیدراتاسیون، پروسه شیمیایی واکنش سیمان با آب می باشد که سبب سخت شدن بتن و تشکیل اعضای بلوری مثل C-S-H و اتترینگیت می گردد. این واکنش، مشخص کننده خواص نهایی بتن می باشد.
آزمایشات XDR و TG بیانگر این است که اضافه کردن NSF سبب سرعت یافتن شکل گیری فازهای اولیه مثل اتترینگیت می شود و پروسه سخت شدن اولیه در مدت زمان کوتاهتری صورت می گیرد. ولی در افزودنی های PCE، تغییرات خاص در روند کلی هیدراتاسیون ایجاد می شود.
مقایسه فوق روان کننده‌های NSF و PCE از نظر پایایی بتن
پایایی بتن، قدرت بتن برای ثبات خواص خود با گذشت زمان و در اثر عوامل جوی می باشد. بتن تولیدی با فوق روان کننده PCE دارای مقاومت بالاتری در مقابل نفوذ یون کلرید و سیکل یخبندان – ذوب است که این خصوصیت برای سازه های زیر ساختی یا محیط های خورنده الزامی می باشد. بتن دارای NSF یا افزودنی سولفونات فرمالدهید در شرایط محیطی معمولی دارای عملکرد بهتری هستند.
