نسل چهارم ابرروان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی و بهبود روانی خمیر جایگزین سیمان
مقدمه
با رشد نیاز به مصالح ساختمانی پایدار و کاهش وابستگی به سیمان پرتلند، استفاده از خمیرهای جایگزین سیمان مبتنی بر سرباره فعال‌شده قلیایی به سرعت در حال گسترش است. این نوع خمیرها ضمن حفظ مقاومت فشاری مطلوب، ردپای کربنی کمتری دارند. با این حال، یکی از چالش‌های کلیدی در کار با آن‌ها، کنترل روانی (Fluidity) و زمان گیرش (Setting Time) است.
ابرروان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی نسل چهارم (PCEs)، به ویژه انواع استری و اتری، با طراحی مولکولی پیشرفته قادرند ضمن کاهش نسبت آب به سرباره (W/B)، کارپذیری (Workability) و پایداری خمیر را به طور چشمگیری بهبود دهند. هدف این مقاله، بررسی اثر ساختار مولکولی این افزودنی‌ها بر ویسکوزیته، پایداری حجم، جدایش ذرات و رفتار گیرش خمیر سرباره فعال‌شده است.
نکات کلیدی و یافته‌ها
1. افزایش روانی و کاهش مصرف آب
ابرروان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی نسل چهارم با ایجاد پوشش یکنواخت روی ذرات سرباره، اصطکاک داخلی را کاهش داده و امکان کاهش قابل توجه آب اختلاط را فراهم می‌کنند. این ویژگی موجب:
• افزایش روانی خمیر در حالت تازه
• حفظ یکنواختی در زمان حمل و بتن‌ریزی
• افزایش مقاومت فشاری نهایی در اثر کاهش نسبت آب به ماده جامد (W/B)
2. تأثیر ساختار مولکولی بر زمان گیرش
بررسی‌ها نشان داد:
• ابرروان‌کننده‌های اتری (Ether-based PCEs) تمایل بیشتری به تأخیر در گیرش اولیه دارند، بنابراین برای پروژه‌هایی که به زمان کار طولانی‌تر نیاز دارند مناسب‌ترند.
• در مقابل، انواع استری (Ester-based PCEs) اثر کمتری بر تأخیر گیرش دارند و برای گیرش سریع‌تر و کاربردهای پیش‌ساخته گزینۀ بهتری محسوب می‌شوند.
3. پایداری و جلوگیری از جدایش
در دوزهای بهینه، استفاده از PCE نسل چهارم منجر به:
• کاهش جدایش فازی
• افزایش یکنواختی خمیر
• بهبود پایداری حجم و جلوگیری از لایه‌بندی
می‌شود. این موضوع برای تولید خمیرهای جایگزین سیمان با کارایی بالا اهمیت ویژه‌ای دارد.
4. کنترل خواص تازه و سخت‌شده
با تنظیم مقدار و نوع ابرروان‌کننده، می‌توان:
• ویسکوزیته، روانی و زمان گیرش خمیر تازه را کنترل کرد،
بدون آنکه مقاومت نهایی یا دوام بلندمدت کاهش یابد.
این انعطاف‌پذیری طراحی، مسیر را برای توسعۀ خمیرهای صنعتی پایدار و کارپذیر هموار می‌سازد.
5. مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی
کاهش مصرف آب و انرژی، همراه با افزایش بازدهی در حمل و بتن‌ریزی، موجب:
• کاهش ردپای کربنی کل فرآیند تولید
• کاهش ضایعات مصالح در کارگاه
• و در نهایت افزایش بهره‌وری اقتصادی پروژه‌ها
می‌شود.
نتیجه‌گیری
ابرروان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی نسل چهارم، به‌ویژه نوع اتری، نقش کلیدی در بهبود روانی، کنترل گیرش و افزایش پایداری خمیرهای جایگزین سیمان دارند. استفادۀ هدفمند از این افزودنی‌ها می‌تواند کارپذیری، دوام و مقاومت مکانیکی را هم‌زمان ارتقا دهد و راهکاری مؤثر برای توسعۀ مصالح ساختمانی سبز و پایدار ارائه کند.
منبع:
Kim, Y. J., Choi, S., & Oh, S. R. (2024). The effects of ester and ether polycarboxylate superplasticizers on the fluidity and setting behavior of alkali-activated slag paste. Materials, 17(20), 4951.
برای دریافت مشاوره و اطلاعات بیشتر، همین حالا با ما تماس بگیرید.