اثر دوز ابرروان‌کننده پلی‌کربوکسیلاتی (PCE) بر خواص بتن تازه و سخت‌شده
مقدمه
در صنعت بتن مدرن، استفاده از ابرروان‌کننده‌های نسل جدید نقش مهمی در بهبود کارایی، مقاومت و دوام بتن ایفا می‌کند. از میان آن‌ها، ابرروان‌کننده‌های بر پایه پلی‌کربوکسیلات اتر (PCE) با ساختار زنجیره‌ای خاص و قابلیت پراکندگی بالا، توانسته‌اند جایگزین موادی چون نفتالین سولفونات فرمالدهید (SNF) شوند.
هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر دوزهای مختلف ابرروان‌کننده PCE بر روی خواص بتن با مقاومت بالا (M60) شامل اسلامپ، مقاومت فشاری، سرعت پالس اولتراسونیک (UPV) و مدول الاستیسیته است.
مواد و روش‌ها
در این پژوهش از سیمان پرتلند تیپ ۴۳ (OPC)، سنگ‌دانه‌های طبیعی رودخانه‌ای، و ابرروان‌کننده پلی‌کربوکسیلاتی استفاده شده است.
نسبت آب به سیمان (w/c) برابر 35/0 بوده و دوزهای مختلف ابرروان‌کننده به میزان 15/0، 25/0، 35/0، 45/0و 55/0 درصد وزنی سیمان در ترکیب بتن M60 مورد آزمایش قرار گرفت.
نمونه‌های مکعبی ۱۰۰×۱۰۰×۱۰۰ میلی‌متری جهت آزمون‌های مقاومت فشاری و UPV طبق استانداردهای IS456:2000 و IS516 تهیه شدند.
نتایج و تحلیل‌ها
دوز ابرروان‌کننده
(% وزنی سیمان) افزایش مقاومت فشاری
28 روزه (%) اسلامپ
(mm) کارایی
0 15 بسیار پایین
15/0 68/5 25 پایین
25/0 06/11 50 متوسط
35/0 32/18 70 متوسط رو به بالا
45/0 93/31 105 بالا و بهینه
55/0 94/12 130 احتمال بلیدینگ
۱. کارایی (Workability)
افزایش مقدار ابرروان‌کننده منجر به رشد قابل توجه اسلامپ شد طبق داده‌های به دست آمده، دوز بهینه 45/0% برای دستیابی به بتن روان و متراکم بدون بروز جدایش یا آب‌اندازی معرفی می‌شود.
۲. مقاومت فشاری (Compressive Strength)
مقاومت فشاری بتن در سنین ۷ و ۲۸ روز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقاومت در دوزهای مختلف، متفاوت است. دوز 45/0% بیشترین افزایش مقاومت را در مقایسه با بتن شاهد ایجاد کرده و از نقطه اشباع فراتر رفتن (55/0%)، موجب افت مقاومت شده است.
۳. سرعت پالس اولتراسونیک (UPV)
آزمون UPV نشان داد که کیفیت بتن با افزایش میزان ابرروان‌کننده بهبود می‌یابد. بتن بدون افزودنی و با 15/0% دارای کیفیت «خوب» و بتن‌های حاوی 25/0 تا 55/0% دارای کیفیت «عالی» بودند. بیشترین بهبود در دوز 45/0% (%۹ افزایش نسبت به نمونه کنترل) مشاهده شد.
۴. مدول الاستیسیته
نتایج آزمون مدول الاستیسیته نیز نشان داد که مقدار آن از MPa 104×88/1 برای بتن کنترل به 104×91/2
MPa در دوز بهینه 45/0% افزایش یافت که معادل افزایش بیش از %54 است.
جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
• دوز بهینه ابرروان‌کننده PCE در بتن M60 برابر با 45/0% وزنی سیمان است.
• این مقدار ضمن افزایش اسلامپ تا ۱۰۵ میلی‌متر، موجب رشد ۳۲ درصدی مقاومت فشاری و بهبود ۹ درصدی در UPV شد.
• استفاده بیش از این مقدار منجر به بروز پدیده بلییدینگ و کاهش استحکام می‌شود.
• بر اساس استاندارد IS456:2000 ، حداکثر مجاز مصرف ابرروان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی در بتن معمولی %1 وزنی سیمان است. این یافته‌ها نشان می‌دهد که محدودیت %1 ذکرشده برای افزودنی‌های پلی‌کربوکسیلاتی می‌تواند در بتن‌های با عملکرد بالا (HPC) بیش‌برآورد باشد و نیاز به بازنگری بر اساس نوع سیمان و دانه‌بندی دارد.
کاربرد صنعتی برای پترونیک پلیمرغرب
نتایج این تحقیق مستقیماً با محصولات ابرروان‌کننده پلی‌کربوکسیلاتی پترونیک پلیمر غرب مانند
PCE-WD 3000 و PCE-SD 3000 مرتبط است. استفاده از این افزودنی‌ها در نسبت‌های بهینه، علاوه بر صرفه‌جویی در آب و انرژی، مقاومت فشاری، یکنواختی و دوام بتن را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
برای بتن‌های پرمقاومت و خودتراکم (SCC)، دوزهای پیشنهادی بین 35/0 تا 5/0 درصد وزنی سیمان بیشترین کارایی را دارند.
منبع:
Paktiawal, A., & Alam, M. (2021). Effect of polycarboxylate ether-based superplasticizer dosage on fresh and hardened properties of cement concrete. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1166(1), 012013.
https://doi.org/10.1088/1757-899X/1166/1/012013
برای دریافت مشاوره و اطلاعات بیشتر، همین حالا با ما تماس بگیرید.