مکانیسم عمل روان کننده های بتن و روان کننده های واتراستاپ
شاید برایتان سئوال باشد که چه شباهتی بین بتن و واتراستاپ پی وی سی می باشد که به مقایسه مکانیسم اجزاء آن بپردازیم؟ حق با شماست، آمیزه های بتن و پی وی سی مصرفی در واتراستاپ دو دنیای متفاوت دارند. بتن ترکیبی از اجزاء واکنش پذیر و غیر قابل واکنش می باشد که با نسبت های مناسب با هم مخلوط شده و پس از قالب گیری و انجام واکنش هیدراتاسیون سیمان محکم شده و شکل قالب را به خود می گیرند.در آمیزه واتراستاپ نیز تعدادی ترکیب شیمیائی با هم مخلوط شده و طی عبور از یک کانال حرارتی ذوب شده و پس از عبور از قالب و سرد شدن، شکل آن قالب را پدید می آورند.
مسئله ای که در هر دو شبیه می باشد، رفتار جریان این دو آمیزه به سمت قالب می باشد و هر دو این آمیزه ها باید به سطحی از روانی برسند تا با کمترین اصطکاک و نیروی رانشی به سمت هدف برسند. هدف این بحث، نگاهی اجمالی بر عوامل موثر بر رئولوژی این دو آمیزه و شباهت‌های آنها است.
رئولوژی: مطالعه واکنش و رفتار یک سیال در برابر نیروهای اعمالی را رئولوژی می نامند. اینکه یک ماده تحت چه نیروئی تغییر شکل می دهد و با چه سرعتی جریان می یابد دو موضوع محوری در علم رئولوژی است. سرعت جریان یک سیال را به مقاومت جریان آن سیال مرتبط کرده که به ویسکوزیته معروف است.
تست اسلامپ بتن
اجزاء اصلی بتن شامل سنگدانه، سیمان و آب می باشند که از بین آن ها فقط آب سیال می باشد و آن دو دیگر جامدند ولی وقتی این سه ماده با تناسب درست با هم مخلوط می شوند، تعلیقی ایجاد می کنند که همگن بوده و تحت نیروهای جانبی، تغییر شکل می دهد. این نیرو می تواند وزن خود مخلوط باشد و یا نیروی ناشی از پمپ بتن.حداقل نیروئی که باعث تغییر شکل یک مخلوط بتنی می شود را تنش تسلیم می گویند.
برای اندازه گیری این نیرو معمولا از تست اسلامپ که یک آزمون غیر مستقیم می باشد استفاده می شود که مقدار معینی بتن داخل یک استوانه معروف به اسلامپ ریخته شده، متراکم می شود و سپس استوانه از روی بتن کشیده می شود.
تصویری از تست اسلامپ بتن
- هرچه تنش تسلیم بتن بالاتر باشد، میزان نشست استوانه بتنی کمتر بوده و اصطلاحا اسلامپ بتن کمتر است.
- سرعت نشست بتن در این تست نشانگر ویسکوزیته بتن است.
- ممکن است دو بتن به یک میزان نشست کنند ولی در سرعت‌های مختلف این اتفاق بیافتد.
آن بتنی که سرعت کمتری برای نشست داشته باشد، ویسکوزیته بیشتری دارد که معمولا در بتن های با روانی بالا شاخص مهمی بوده که باید تحت کنترل قرار گیرد.
- تنش تسلیم بتن رابطه معکوسی با کارپذیری بتن دارد و لذا تا حد لازم باید این میزان را کاهش داد.
این حد، یکنواختی و همگنی بتن است و چنانچه بتن بیش از اندازه روان شود، جداشدگی و آب انداختگی را تجربه کرده که اثرات مخربی بر کیفیت بتن دارد.
بطور سنتی از آب برای تنظیم رئولوژی بتن استفاده می شده است ولی از آنجا که حضور آب باعث کاهش مقاومت های مکانیکی در بتن می شود امروزه از روان کننده ها برای تنظیم مشخصات رئولوژی بتن استفاده می شود، بطوریکه امروزه در تعاریف بتن، افزودنی های شیمیائی کنار سه عنصر اصلی آورده می شوند.
اجزاء آمیزه پی وی سی
اجزاء آمیزه پی وی سی شامل:
- پودر رزین پی وی سی
- روغن روان کننده
- پایدارسازهای حرارتی
- لوبریکنت ها
- فیلرها
- رنگ ها
این آمیزه پس از اختلاط وارد یک اکسترودر شده و با فشار و دمای بالا، ذوب شده و به شکل سیال به سمت قالب حرکت داده می شود. تناسب بین این اجزا تعیین کننده تنش تسلیم و سرعت جریان این آمیزه در اکسترودر می باشد.
مکانیسم عمل روان کننده ها
برای درک بهتر رئولوژی این دو آمیزه باید به سطح مولکولی برویم و ببینیم که چه اتفاقاتی در آنجا رخ می دهد.
در بتن مهمترین عاملی که باعث افزایش تنش تسلیم و یا کاهش روانی می شود:
- اصطکاک بین سنگدانه ها
در آمیزه پی وی سی، پس از اختلاط اجزا و همگن شدن آمیزه، عامل تعیین کننده در تنش تسلیم:
- جاذبه بین مولکولی زنجیرهای پلیمری پی وی سی
اصطکاک بین سنگدانه
عوامل تاثیرگذار در میزان اصطکاک بین سنگدانه ها به شرح زیر است:
- هرچه سنگدانه ها بزرگتر بوده و سطوح متخلخل و زاویه داری داشته باشند اصطکاک بیشتر می باشد.
- هر چه گردگوشه و کوچکتر باشند، اصطکاک فی مابین آن ها کمتر می باشد.
- با افزایش میزان خمیر سیمانی که همان مخلوط آب و سیمان می باشد، میزان تنش تسلیم کاهش می یابد.
در عمل خمیر سیمانی، فاصله ای بین سنگدانه ها ایجاد می کند که این اصطکاک کم شود. همین کار را روان کننده های بتن در خمیر سیمانی انجام می دهند.
- ذرات سیمان تمایل به جذب یکدیگر داشته و بصورت کلوخه های درشت تر در آمده و سطح اصطکاک بین آنها بالاتر می رود.
روان کننده های بتن با جذب بر روی سطح ذرات سیمان، باعث ایجاد نیروی دافعه بین این ذرات شده و کلوخه ها را متلاشی می کنند. این کار علاوه بر کاهش اصطکاک ناشی از برخورد کلوخه ها، آب به دام افتاده در این کلوخه ها را آزاد کرده و این آب ایجاد فضائی بین ذرات سیمان می کند که همین ذرات خرد شده نیز کمترین اصطکاک را داشته باشند. با کاهش تنش تسلیم در خمیر سیمان، ویسکوزیته و تنش تسلیم بتن کاهش می یابد.
جاذبه بین مولکولی زنجیرهای پلیمری پی وی سی
این مولکول ها قطبیت الکتریکی بالائی داشته و به شدت یکدیگر را جذب می کنند و برای جدا شدن آن ها از یکدیگر به منظور جاری شدن، نیاز به نیرو و دمای نسبتا بالائی می باشد.
برای غلبه بر این جاذبه واندروالسی قوی، لازم است:
- یک عایق ما بین این زنجیره ها وارد شود و از میزان جاذبه بکاهد.
این عمل توسط روان کنند ها انجام می شود.
ترکیبات ذکر شده تا حدی قطبی بوده و در شرایط دمائی با پلیمر پی وی سی مخلوط شده و به داخل شبکه کریستالی پلیمر وارد شده و تدریجا بین زنجیرها فاصله ایجاد می کند و با این کار در سطح مولکولی یک تورم در ساختار شبکه ایجاد می کنند. همین مسئله باعث می شود که روندگی زنجیرهای پلیمری راحت تر صورت پذیرد. از طرفی بین آمیزه پلیمری و سطوح فلزی سیلندر و ماردون اکسترودر یک اصطکاک وجود دارد که لازم است برای آن بخش از روان کننده های متفاوتی استفاده شود.
این دسته که به لوبریکنت ها معروفند مثل روغن عمل کرده و در سطوح فلزی جذب شده و حرکت رو به جلوی خمیر را تسهیل می کنند.
تفاوت روان کننده های بتن و پی وی سی
تفاوت روان کننده های بتن و پی وی سی در اینست که:
- در پی وی سی، پس از قالب گیری و خنک شدن این مواد همچنان اثر نرم کنندگی داشته و میزان مصرف آن ها در آمیزه با نرمی محصول نهائی رابطه مستقیم دارد.
- در بتن، روان کننده مصرفی به میزان بسیار کمتری نسبت به کل آمیزه استفاده می شود و پس از قالب گیری و سخت شدن بتن، این مواد نقشی در استحکام و سختی بتن ندارند.
ثبت دیدگاه