بررسی تأثیر ضدکف و فوق‌روان‌کننده‌ها بر خواص بتن خودتراکم: سازگاری، رئولوژی، و ریزساختار
این پژوهش به بررسی اثر نوع و زمان افزودن ضدکف (AFA) بر عملکرد دو نوع فوق‌روان‌کنندۀ پلی‌کربوکسیلاتی (PCP1 و PCP2) در ملات و بتن خودتراکم (SCC) پرداخته و تأثیر آن‌ها را بر سازگاری، محتوای هوا، رفتار رئولوژیکی، چسبندگی فیزیکی، دوام کارایی در زمان، ریزساختار و خواص مکانیکی مورد ارزیابی قرار داده است. یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از فوق‌روان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی، افزایش میزان هوای محبوس در مخلوط تازه است که می‌تواند به تخلخل بیشتر و کاهش مقاومت نهایی منجر شود. طبق استاندارد EN 934-2، حداکثر افزایش مجاز هوا در اثر استفاده از فوق‌روان‌کننده نسبت به نمونۀ کنترل، ۲ درصد است. در شرایط واقعی، مقادیر هوای محبوس می‌تواند تا حدود ۱۰ تا ۱۲ درصد افزایش یابد که این امر لزوم استفاده از ضدکف‌های مؤثر و سازگار را آشکار می‌سازد.
نتایج نشان داده است که سازگاری بین ضدکف و فوق‌روان‌کننده نقش کلیدی در عملکرد نهایی دارد. در این تحقیق، PCP1 با تمام انواع ضدکف‌ها، از جملۀ ضدکف سیلیکونی اصلاح‌شده با پلی‌اتر، سازگاری کامل نشان داد، در حالی که PCP2 تنها با یک نوع خاص ضدکف عملکرد پایدار داشت و در ترکیب با سایر انواع، مشکلاتی مانند کدورت، رسوب و جدایش ایجاد شد. زمان افزودن ضدکف نیز اهمیت دارد؛ افزودن همزمان ضدکف و فوق‌روان‌کننده بهترین نتایج را در کاهش محتوای هوا و افزایش روانی ایجاد کرد، هرچند افزودن ضدکف با تأخیر ده دقیقه‌ای نیز کاهش مشابهی در هوای محبوس ایجاد نمود اما روانی حاصل اندکی کمتر بود.
از نظر رفتار ملات تازه، افزودن ضدکف باعث کاهش چشمگیر محتوای هوا و افزایش قطر جریان (Slump Flow) می‌شود. بیشترین افزایش قطر جریان زمانی حاصل می‌شود که ضدکف همزمان با فوق‌روان‌کننده اضافه گردد. همچنین، ویسکوزیته پلاستیک مخلوط تازه با استفاده از ضدکف مناسب کاهش می‌یابد که این امر به بهبود روانی و سهولت اجرا کمک می‌کند. ضدکف سیلیکونی اصلاح‌شده با پلی‌اتر بیشترین اثر را در کاهش ویسکوزیته و بهبود جریان‌پذیری نشان داده است. این نوع ضدکف همچنین باعث کاهش چسبندگی فیزیکی ملات تازه به سطوح شده و در نتیجه، خروج مخلوط از قالب یا مخروط اسلامپ روان‌تر انجام می‌شود.
یکی دیگر از مزایای استفاده از ضدکف، حفظ روانی مخلوط در طول زمان است. ملات‌ها و بتن‌هایی که حاوی ضدکف هستند، افت کارایی کمتری در طول زمان دارند و روانی اولیه خود را برای مدت بیشتری حفظ می‌کنند؛ این ویژگی در پروژه‌هایی که زمان حمل و بتن‌ریزی طولانی است یا در شرایط آب‌وهوایی گرم اجرا می‌شوند، اهمیت ویژه‌ای دارد.
در بخش خواص سخت‌شده، مصرف دوز مناسب ضدکف و انتخاب نوع سازگار آن می‌تواند باعث افزایش یا حداقل حفظ مقاومت فشاری بتن شود. کاهش تخلخل و بهبود تراکم ساختار در نتیجه حذف حباب‌های هوای درشت، به افزایش مقاومت و دوام بتن کمک می‌کند. با این حال، مصرف بیش از حد ضدکف می‌تواند منجر به کاهش مقاومت فشاری و ایجاد ریزترک‌ها در ساختار شود؛ این پدیده در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز مشاهده شده است.
بررسی ریزساختار نشان داد که ضدکف سیلیکونی اصلاح‌شده با پلی‌اتر توزیع بهینه‌ای از حباب‌های هوا را ایجاد کرده و اندازه حفرات را به محدودۀ مطلوب (۳۰۰ تا ۳۰۰۰ نانومتر) نزدیک می‌کند. چنین توزیعی، همراه با ضریب توزیع مناسب (≤۰٫۲ میلی‌متر)، مقاومت بتن را در برابر چرخه‌های یخ‌زدگی-ذوب و شرایط محیطی مخرب مانند آب‌های شور به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
به‌طور کلی، نتایج این تحقیق بر اهمیت انتخاب دقیق نوع ضدکف، بررسی سازگاری آن با فوق‌روان‌کننده مورد استفاده، تعیین زمان بهینۀ افزودن، و کنترل دقیق دوز مصرفی تأکید دارد. ضدکف سیلیکونی اصلاح‌شده با پلی‌اتر به‌عنوان بهترین گزینه در این مطالعه شناسایی شد که توانست با کاهش چشمگیر هوای محبوس، بهبود روانی و یکنواختی ساختار، و افزایش دوام، عملکرد برتر خود را نسبت به سایر انواع ضدکف‌ها نشان دهد. رعایت این ملاحظات می‌تواند نقش مهمی در بهینه‌سازی طرح اختلاط و ارتقای کیفیت بتن‌های خودتراکم ایفا کند.
منبع:
Beata Łaźniewska-Piekarczyk, “The Interactions Between Anti-Foaming and Superplasticizing Admixtures and Their Consequence for Properties of Self-Compacting Mortar and Concrete,” Architecture Civil Engineering Environment (ACEE), Vol. 12, No. 4, 2019, pp. 61–71. The Silesian University of Technology.
برای دریافت مشاوره و اطلاعات بیشتر، همین حالا با ما تماس بگیرید.