عامل تقليل المياه هو مضاف يمكنه تقليل استهلاك المياه اللازمة في الخرسانة، وتحقيق متطلبات التناسق المحددة، وتحسين قابلية العمل في الخرسانة.
الوظائف الرئيسية لعوامل تقليل المياه كالاتي:زيادة كفاءة الترطيب وتقليل استهلاك المياه للوحدة، وزيادة المتانة وتوفير استهلاك الإسمنت؛ تحسين قابلية العمل للخرسانة غير المتصلبة ومنع انفصال مكونات الخرسانة؛ تحسين العزل. يقلل من نفاذية المياه، ويجنب تسرب هياكل البناء من الخرسانة وزيادة المتانة؛ زيادة مقاومة التآكل الكيميائي؛ تقليل معدل انكماش التصلب للخرسانة ومنع الشقوق في مكونات الخرسانة؛ تحسين مقاومة التجمد، مما يعود بالفائدة على البناء في فصل الشتاء.
بعد التصلب , مسامية الخرسانة و حجم المسام مهمة جدا لجودة الاخرسانة و ادائها المضاد للماء ,نسبة الماء إلى الإسمنت في خليط الخرسانة تلعب دورًا حاسمًا في مسامية الخرسانة وحجم المسام، وكثافة وأداء مقاومة التسرب في هيكل الخرسانة. حيث يزيد معامل نفاذية الخرسانة بسرعة مع ارتفاع نسبة الماء إلى الإسمنت، فعندما ترتفع من 0.4 إلى 0.7، يزيد معامل نفاذيتها بأكثر من 100 مرة، ويتمتع وكيل التقليل من الماء بتأثير تشتيت قوي على الإسمنت. يمكنه تقليل بشكل كبير من الجاذبية بين جزيئات الإسمنت باستخدام الامتزاز القطبي، ويعوق ويدمر بفعالية تكتل الجزيئات بينها، ويحرر المياه في التكتل، مما يحسن بالتالي قابلية الخرسانة للعمل، لذلك يمكنه تقليل بشكل كبير من استهلاك مياه الخلط، مما يعني أنه يمكنه تقليل النسبة، وتغيير توزيع هيكل المسام الشعرية للخرسانة التي تصلبت، وتقليل بشكل كبير حجم المسام والمسامية الكلية، وتحسين كثافة ومقاومة تسرب الخرسانة. يمكن أن يؤخر وكلاء تقليل المياه أيضًا ذروة حرارة تحول الإسمنت، مما يقلل أو يتجنب الشقوق الناتجة عن التوتر الحراري قبل أن تصل الخرسانة ذات الحجم الكبير إلى قوة معينة، مما يعزز تأثير مقاومة الماء للخرسانة ذات الحجم الكبير.
هناك العديد من أنواع عوامل تقليل المياه، وتعتمد طرق التصنيف على تنوعها. يتم تصنيف بعضها وفقًا لتأثيره على تشكيل اللدونة، وبعضها وفقًا لحجم التجويف، وبعضها وفقًا لتأثيره على وقت التصلب، وبعضها وفقًا للمواد الخام والتركيب الكيميائي.
وفقًا لتأثيرها على تشكيل اللدونة، يمكن تقسيم وكلاء تقليل المياه إلى وكلاء تقليل المياه العاديين ووكلاء تقليل المياه عالية الكفاءة. يُطلق على وكلاء تقليل المياه بنسبة ≥ 5٪ و < 10٪ اسم وكلاء تقليل المياه العاديين؛ أما الوكلاء ذوي الكفاءة العالية والذين لديهم نسبة ≥ 10٪ يُطلق عليهم اسم وكلاء تقليل المياه عالية الكفاءة.
وفقًا لتأثيرها على وقت التصلب والقوة المبكرة، يمكن تقسيم وكلاء تقليل المياه إلى النوع القياسي والنوع البطيء والنوع ذو القوة المبكرة. يجب أن يكون تأخير وقت التصلب الأولي للخرسانة المخلوطة مع وكيل تقليل المياه التقليدي على الأقل ساعة واحدة، ولكن لا يزيد عن 3.5 ساعة؛ يجب أن يكون وقت التصلب النهائي أقل من 3.5 ساعة. بالإضافة إلى تأثير تقليل المياه وتقوية الخرسانة، يمكن لوكلاء تقليل المياه ذوي القوة المبكرة أيضًا تحسين بشكل كبير من قوة الخرسانة في المراحل المبكرة.
وفقًا للمواد الخام والمكونات الكيميائية، يمكن تقسيم وكلاء تقليل المياه إلى وكلاء تقليل المياه بالليغنوسلفونات، ووكلاء تقليل المياه بالبولي ألكيلآريل سلفونات (المعروفة باسم وكلاء تقليل المياه م الفحم)، ووكلاء تقليل المياه براتنج السلفونات الميلامين الفورمالديهايد (المعروفة باسم وكلاء تقليل المياه بالميلامين)، ووكلاء تقليل المياه بالدبس، ووكلاء تقليل المياه بحمض الهيوميك
(1) أنواع وكلاء تقليل المياه
وكيل تقليل المياه بالبولي ألكيل آريل سلفونات
وكيل تقليل المياه بالبولي ألكيلآريل سلفونات يُعرف أيضًا بوكيل تقليل المياه على أساس الفحم. يستخدم جزءًا معينًا أو جزءًا محددًا من الفحم كمادة خام، ويتم تكوين مشتق حمض السلفونيك من خلال تفاعل السلفونة، ثم يتم تكثيفه مع الفورمالديهايد، ومن ثم تتم معايرة الناتج مع قلوي أو مادة قلوية لإزالة الكبريتات الفائضة أو دون إزالتها.
وفقًا للكتل المختلفة المستخدمة في الإنتاج، يمكن تقسيم وكلاء تقليل المياه على أساس الفحم إلى الفئات الثلاث التالية:
أ) وكيل تقليل المياه من سلسلة النفثالين
يستخدم النفثالين الصناعي كمادة خام، والمكون الرئيسي له هو بوليميثيل نفثالين سلفونات الصوديوم.
ب) وكيل تقليل المياه من سلسلة المثيل نفثالين
يستخدم المثيل نفثالين أو زيت المنظف الذي يحتوي على نسبة عالية من المثيل نفثالين كمادة خام، والمكون الرئيسي له هو بوليميثين نفثالين سلفونات الصوديوم.
ج) وكيل تقليل المياه على أساس الأنثراسين
يستخدم زيت الأنثراسين كمادة خام، والمكون الرئيسي له هو بوليميثين أنثراسين سلفونات الصوديوم. يتمتع هذا النوع من وكلاء تقليل المياه بقوة في الفحص المبكر وتأثير تعزيز كبير؛ يمكنه تحسين بشكل كبير لدفان الخرسانة وتوفير الأسمنت؛ وبجرعة مناسبة، يكون له تأثير ضئيل على وقت تصلب الخرسانة؛ ولن يتسبب في تآكل حديد التسليح وغيره من الخصائص.
عند استخدام هذا النوع من وكلاء تقليل المياه، يجب الانتباه إلى الأمور التالية:
أمور يجب الانتباه إليها عند استخدام هذا النوع من وكلاء تقليل المياه:
أ) الجرعة المناسبة لهذا النوع من وكلاء تقليل المياه عادة تكون بنسبة 0.5% إلى 1.0% من وزن الأسمنت.
ب) طريقة الخلط تؤثر بشكل كبير على تأثير تحسين مرونة هذا النوع من وكلاء تقليل المياه. عمومًا يتم إضافة الماء أولاً ويُخلط لمدة 2 إلى 3 دقائق، ثم يتم إضافة وكيل تقليل المياه لتحقيق أفضل تأثير.
ج) عند استخدام الركام المسام في الخرسانة، يجب أن يتم إضافة الماء أولاً، ويجب إضافة وكيل تقليل المياه في النهاية.
د) يجب تجنب نقل الخرسانة ذات التمدد الكبير على مسافات طويلة باستخدام شاحنات النقل بالقلاب، ويجب أن يتم الخلط بعد إضافة وكيل تقليل المياه.
هـ) محتوى الغاز في هذا النوع من وكلاء تقليل المياه يتغير بشكل كبير ويجب اختياره بعناية وفقًا لأغراض الاستخدام المختلفة.
عامل تخفيض الماء من نوع الليغنوسلفونات
تحصل الليغنوسلفونات عند معالجة السائل الناتج عن تكرير اللب. يُعتبر عامل تخفيض الماء من نوع الليغنوسلفونات أول عامل تم بحثه بنجاح وأكثره استخدامًا على نطاق واسع. يكون الليغنوسلفونات مركبًا طبيعيًا له كتلة جزيئية نسبية تتراوح بين 1000 و 3000.
يمكن تقسيم عوامل تخفيض الماء من نوع الليغنوسلفونات إلى ملح الكالسيوم وملح الصوديوم. يُستخدم عادة ملح الكالسيوم ليغنوسلفونات في مشاريع البناء. يمكن تقسيم هذا النوع إلى ثلاثة أنواع رئيسية
سائل نفايات تكرير اللب أو مسحوقه الجاف. يتم الحصول على هذا المنتج من سائل نفايات تكرير اللب بعد استخراج الكحول والخميرة. يحتوي تركيز السائل النفايات على 55٪ من الجوامد و 7٪ إلى 8٪ من السكر. هناك أيضًا مسحوق جاف يتم الحصول عليه عن طريق استخراج الكحول فقط وتجفيفه بالرش، ويحتوي على نسبة سكر تتراوح بين 10٪ و 8٪، واللينين 60٪، والرماد 14٪، والرقم الهيدروجيني (pH) بين 4 و 5.
ليغنوسلفونات الكالسيوم البسيطة غير المحلى. يتم إعداد هذا المنتج عن طريق تسخين سائل نفايات الكحول مع حليب الجير إلى درجة حرارة تتراوح بين 92 و 95 درجة مئوية لمدة حوالي 0.5-1 ساعة، ثم تبريده إلى حوالي 40 درجة مئوية، وتعادله بحمض الكبريتيك، وترشيحه. يتم الحصول على كبريتات الكالسيوم المترسبة بواسطة التركيز والتجفيف، ويكون معدل الحصول 96٪ ونسبة السكر أقل من 4٪.
ليغنين الكالسيوم المكرر. تكون إعداد هذا المنتج مشابهة لإعداد المنتجين السابقين، باستثناء أنه يُركز إلى 50٪ ومن ثم يتم تجفيفه بالرش للحصول على المنتج. يكون معدل الحصول 40٪، ونسبة السكر أقل من 3٪.
السمات الأدائية الرئيسية لوكلوسلفونات الكالسيوم المتعادلة المائية هي كما يلي:
توفير الأسمنت
يُعتبر توفير 10٪ من الأسمنت عمليًا عندما تكون قوة الخرسانة والتدفق قريبين من الخرسانة المعيارية.
تحسين أداء الخرسانة
عندما تكون كمية الأسمنت والتدفق مماثلة للخرسانة المعيارية، فإن تقليل الماء بنسبة تقريبية 10٪ سيزيد من قوة الخرسانة بنسبة تقريبية 15٪ من 3 إلى 28 يومًا، وسيزيد القوة في مراحل لاحقة أيضًا.
تحسين قابلية الخرسانة للعمل
تحسن بشكل كبير احتباس الماء والتماسك والنفاذية للخرسانة بعد إضافة ليغنوسلفونات الكالسيوم.
لديه خاصية معينة لإدخال الهواء
زيادة نسبة الهواء في الخرسانة بنسبة 2% إلى 3%، مما يعزز مقاومة الخرسانة للخلط والتجميد والذوبان عندما يكون محتوى الكالسيوم في الخشب 0.25%.
السمات الأدائية الرئيسية لوكلوسلفونات الكالسيوم المتعادلة المائية هي كما يلي:
توفير الأسمنت
عند الحفاظ على قوة الخرسانة والتدفق عند مستوى قريب من الخرسانة المعيارية، يمكن توفير حوالي 10٪ من الأسمنت.
تحسين أداء الخرسانة
عندما تكون كمية الأسمنت والتدفق مماثلة للخرسانة المعيارية، فإن تقليل الماء بنسبة تقريبية 10٪ سيزيد من قوة الخرسانة بنسبة تقريبية 15٪ من 3 إلى 28 يومًا، وسيزيد القوة في مراحل لاحقة أيضًا.
تحسين قابلية الخرسانة للعمل
تحسن بشكل كبير احتباس الماء والتماسك والنفاذية للخرسانة بعد إضافة ليغنوسلفونات الكالسيوم.
- لديه خاصية معينة لإدخال الهواء
عندما يكون محتوى الكالسيوم في الخشب 0.25٪، تزيد نسبة الهواء في الخرسانة بنسبة 2٪ إلى 3٪، مما يعزز مقاومة الخرسانة للخلط والتجميد والذوبان.
لديه تأثير تأخير الانتشار وتقليل حرارة التحمل الأولي للإسمنت.