از زمان گسترش اولین افزودنی های کاهنده آب در اوایل سال های 1930م. افزودنی 222جزئی اساسی از بتن و به ویژه بتن های با عملکرد بالا (HPC) به کاربرده شده امروزی شده اند. تاکنون, افزودنی هایی با قابلیت های کاهنده آب, حجمی از افزودنی های شیمیایی بتن را تشکیل می دهند.
در سال 1962م(ASTM C 494) مشخصه استانداردی برای افزودنی های شیمیایی برای تعیین پارامترهایی معرفی شدند که باید برای طبقه بندی به عنوان افزودنی های رسمی (قراردادی) کاهنده آب و یا کنترل کننده گیرش برآوره شوند.
یک کاهش آب به میزان حداقل پنج درصد به عنوان یکی از شرایط لازم برای طبقه بندی به صورت نوع A کاهنده آب, نوع D کاهنده آب و کند کننده, و یا نوع E کاهنده آب و تسریع کننده مشخص شد.
در سال 1980م ASTM C 494 برای گنجانیدن پارامترهایی برای نوع F, افزودنی کاهنده آب گستره زیاد(HRWR)؛ و نوع G,
افزودنی های کاهنده آب گستره زیاد و کند کننده بررسی گردید. میزان حداقلی از کاهش آب برای طبقه بندی به عنوان یک افزودنی HRWR به صورت (12%) وضع گردید.
از یک چشم انداز عملی, افزدنی های کاهنده آب قراردادی در تولید بتن هایی آب اسلامپ هایی در حدود چهار تا پنج اینچ (100 تا 125 میلیمتر) ایده آل هستند. در حالی که افزودنی های HRWR در اسلامپ های (هشت اینچی)200 میلیمتر یا بیش تر به بهترین وجه عمل می کنند.
متاسفانه, گاهی مشخصات فنی اسلامپ های بتن های عمل شده با افزودنی های HRWR برای مقادیری کم تر از این محدوده می سازند. این محدودیت ها می توانند به مسائل کنترل اسلامپ, تغییر پذیری بین آرماتورها و کارکرد خطادار منجر شوند.
افزودنی های قراردادی کاهنده آب, می توانند در مدار مصرف های (دوزبندیهای) زیادتری برای ارائه کاهش آب یا اسلامپ بیش تر برای برآورده کردن مشخصات فنی به کار برده شوند.
به هر حال, برای مقدار کاهش آبی که می توانند به دست آید, حدی وجود دارد علاوه بر این, دوزبندیهای بالاتری از افزودنی های قراردادی کاهنده آب غالباً به کند شدن بیش از اندازه و گسترش مقاومتاولیه سنی آهسته منتهی می شوند نیازی برای افزودنیهایی که در گستره اسلامپ متوسط (پنج تا هشت اینچ) 125 تا 200 میلیمتر) به بهترین وجه عمل نمایند, به معرفی اولین مورد طبقه جدیدی از افزودنی ها مجر شد که اکنون در صنعت بتن به عنوان افزودنی های کاهنده آب گستره متوسط (MRWR) به آن ها اشاره
می شود.
این افزودنی ها می توانند کاهش آب متوسطی را بدون کند شدن همراه با دوزبندی های بالاتری از یک افزودنی قراردادی کاهنده آب, ارائه دهند. به طور رایج, مشخصات فنی برای افزودنی هایMRWR در تحت استاندارد ASTM C 494 وجود نارند. بنابراین آن ها بسته به فرمول بندی خودشان به صورت نوع A, تا F و یا نوع دیگر طبقه بندی می شوند.
در این مقاله, انواع مختلف افزودنی ها MRWR موجود در مصرف با تاکید خاصی بر روی اولین افزدنی MRWR کاهنده آب و زودگیر کننده این صنعت توصیف می شوند. این افزودنی در درجه اول برای در نظر گیری مسائل کمبود سیمان گسترش یافت, و از آن نظر بی همتاست که به مرف مقادیر افزایش یافته ای از خاکستر بادی و سرباره کوره بلند پودر شده نرم بدون قربانی کردن گیرائی ویژگیهای گسترش مقاومت اولیه سنی اجازه میدهد.
سابقه (تاریخچه) MRWR
نخستین افزودنی MRWR واقعی در سال 1984 معرفی گردید, اما آن تا اواخر سالهای 1980 برای مصرف گسترده آزاد نگردید. آن بطور رایج یکی از پر مصرف ترین افزودنیهای MRWR می باشد که تشکیل می شود از یک محلول لیگنوسولفونات با افزودنیهای برازنده متعادل کننده گیرائی و بالابرنده مقاومت و قابلیت پرداخت. آن در ابتدا برای مصرف با یک خاکستر بادی مساله داری گسترش یافت که بوسیله یک شرکت تولید کننده مشهور مخلوط آماده در یکی از ایالات غرب میانه بکار برده می شد. آن 5 تا 18 درصد کاهش آب و کارائی عالی را در سرتاسر یک گسترده وسیع اسلامپی از 125 تا 200 میلیمتر(5 تا 8 اینچ) ارائه می دهد. مهمتر از همه, کلرایدی در بر ندارد و ویژگیهای گیرایی نرمال را در سرتاسر گستره دوزبندی توصیه شده خود از (195 تا 955 میلی لیتر / 100 کیلوگرم) (3 تا 15 Ftoz/cwt) ارائه می دهد.
این افزودنی MRWRشرایط استاندارد ASTM C 494 ویژه افزودنیهای نوع A و نوع F را برآورده می سازد. و در این مقاله به آن بعنوان MRWR-AF اشاره می شود.
افزودنیهای MRWR معرفی شده
در سال 1986, افزودنیهای MRWR با معرفی مقیاس وسیع یک محصول مبتنی بر لیگنوسولفونات کاهنده آل نرمال با فوق روان کننده متعادل کننده گیرائی و بالا برنده مقاومت و قابل پرداخت بودن پیشقدم شدند. برخلاف افزودنیهای کاهنده آب قراردادی این افزودنی MRWR درجه بالاتری از کاهش آب بدون اثرگذاری بر ویژگیهای گیرائی را ارائه می دهد (شکل 1و 2).
اطلاعات موجود در شکلهای 1 و 2 در دمای محیطی برابر10 درجه سانتیگراد(50 F) برای مخلوط های بتنی با یک مقدار سیمان قراردادی 249 kg/m3 420 Lb/yd3 و اسلامپ 165 میلیمتری 6.5 اینچی بدست آمدند. این افزودنی MRWR که در عین حال در بردارنده مواد غیر کلرایدی است شرایط ASTM C 494 را برای افزودنیهای نوع ذیل برآورده
می سازد. و بدان بعنوان MRWR - A اشاره خواهد شد. ویژگیهای کارآئی MRWR - AF مشابه با ویژگیهای مربوط به MRWR - A می باشد.
در سال 1988, اولین افزودنی MRWR در بردارنده کلراید (WRWR - CL) در درجه اول برای اصلاح زمانهای گیرائی موجود در مخلوط های بتنی در بردارنده خاکستر بادی یا سرباره کوره بلند پودر شده معرفی شد.
در مقایسه با MRWR-A در بردارنده غیر کلراید, MRWR-CL می تواند کاهشهای زمان گیرائی بگستره از حدود 30 تا 45 دقیقه را در مقادیر دوزبندی بالاتر بر طبق ارگام نشان داده شده در جدول 1 ارائه دهد.
MRWR-CL شرایط ASTM C 494 را برای افزودنیهای نوع A برآورده می سازد. اطلاعات کارآئی ارائه شده در جدول 1 همچنین افزایشهای قابل توجه موجود در مقاومت فشاری بتن های عمل شده با MRWR را در مقایسه با مورد مربوط به رفرانس ساده نشان میدهد.
در سال 1993, اولین افزدنی MRWR برای برآورده ساختن شرایط ASTM C 494 برای نوع B, کند کننده و نوع D افزدنیهای کاهنده آب و کنده معرفی شد. این افزدنی نیز یک محلول از لیگنوسولفونات با اجزای کنترل کننده گیرائی و بالا برنده قابلیت پرداخت متناسب می باشد. در این مقابله آن به عنوان MRWR - BD اشاره می شود. در مقایسه با افزودنیهای کند کننده قراردادی, گستره دوزبندی برای MRWR-BD نسبتاً وسیع می باشد. 3 تا 12 floz/cwt (195 تا 780ml/100kg) اما مشابه با گستره برای دیگر MRWR های شرح داده شده . گستره های دوزبندی مشابه به تولید کننده های مخلوط آماده برای (Toggle) قرارگیری در بین دیگر افزدنی MRWR-BD و MRWR با حداقل اثر بر روی تقسیم به نسبت مخلوط به موقع مطلوب بودن کند شدن اجازه می کنند.
اولین فرمول بندی مبتنی / پلی کربوکسیلات
اولین افزودنی MRWR مبتنی بر یک تکنولوژی پلی کربوکسیلاتی برازنده New Generation (MRWR-PC) در اواسط سال 1997 ببازار معرفی شد. اگر چه برای صنعت بتن سازی در ایالات متحده نسبتاً جدید می باشد, تکنولوژی پخش پلی کربوسیلاتی بطور گسترده ای از سال 1992 ببعد در دیگر قسمتهای دنیا خصوصاً در خاور دور منطقه ژاپن بکار برده شده است.
در عرض چندین سال, در مصرف خاکستر بادی و یا سرباره کوره بلند سائیده شده نرم بعنوان جایگزینی قسمتی برای سیمان در بتن افزایش وجود داشته است. این کار می تواند به چند عامل مانند کمبودهای سیمان منافع اقتصادی جایگزینی سیمان, کارپذیری اصلاح یافته و گرمای هیدراسیون پائین تر و اصلاحاتی در خواص سخت شده و دوام بتن نسبت داده شود. بهرحال کند شدن برجسته گیرائی, خصوصاً در دماهای پائیت تر و گسترش مقاومت سن اولیه آهسته ناشی شونده از مصرف مقادیر جایگزینی بیشتر این مواد سیمانی اضافی جلوگیری کرده اند.
MRWR-PC برای ارائه راه حلی برای این مسائل توام شده با مصرف مقادیر جایگزینی بیشتر خاکستر بادی و سرباره کوره بلند دانه ریز معرفی شده است.
MRWR-PC بی همتا می باشد نه تنها بواسطه آنکه آن کلا مبتنی بر وضع شیمیایی متفاوتی می باشد, بلکه بدان جهت که آن اولین افزودنی MRWR می باشد که گیرائی تسریع شده ای را با خاکستر بادی و یا مخلوط های سرباره کوره بلند دانه ریز ارائه
می دهد.
MRWR-PC همچنین در بردارنده سازندگان غیر کلرایدی بالابرنده گیرائی بوده و شرایط ASTM C 494 را برای گیرنده های نوع A نوع C و نوع E برآورده می سازد. گستره دوزبندی توصیه شده برای MRWR-PC 8 تا 30 Froz/cwt (520 تا 1950 ml/100kg) می باشد.
کارائی MRWR-PC با خاکستر بادی طبقه F
اطلاعات کارآئی برای مخلوط های بتنی عمل شده با دوزبندیهای گوناگونی از MRWR-PC در جدول های 2 تا 4 ارائه می شوند, برای مقادیر جایگزینی خاکستر بادی طبقه F بترتیب برابر 15 و 25 و 35 درصد می باشند. به این بتن ها حباب هوا داده نشده بودند و هر کدام یک مقدار مواد سیمانی قراردادی برابر ((297 Kg/m3)( 500 1b/yd3 داشتند.
MRWR-PC در مقادیر دوزبندی 8 و 16 و 24 FLOZ / CWT (1565 ml/ 520, 1040, 100 کیلوگرم در هر مقدار جایگزینی خاکستر بادی بکار برده شد.
اطلاعات موجود در جدول 2 نشان میدهند که زمانهای گیرائی اولیه بتن های خاکستر بادی دار عمل شده با MRWR- PC در مقایسه با (رفرانس) ساده تا 35 الی 65 دقیقه شتاب بخشیده شدند, و تا 45 الی 75 دقیقه نسبت به نمونه شاهد خاکستر بادی. علاوه بر این, مقاومت های فشاری نمونه شاهد بتن های خاکستر بادی عمل شده با MRWR-PC یا اندکی بیشتر از مقاومت فشاری مشاهده ساده در تمام سنین آزمایشی بودند و یا قابل مقایسه با آن بودند. مقاومت فشاری مخلوط شاهد خاکستر بادی در تمام سنین آزمایش کمتر بود.
اطلاعات موجود در جدول 3 برای میزان جایگزینی خاکستر بادی 25 درصدی نیز در مقایسه مخلوط های مشاهده ساده و شاهد خاکستر بادی زمانهای گیرش اولیه شتاب دار شده ای نشان می دهند, خصوصاً در مقادیر دوزبندی بالاتری از
MRWR-PC . در سطوح دوزبندی 520, 100 کیلوگرم m2 , 1040 و 8 16floz/cwt, مقاومت فشاری
مخلوط های خاکستر بادی عمل شده با MRWR-PC با مقاومت فشاری شاهد ساده در 3 روز قابل مقایسه بود, اما در دیگر سنین آزمایشی کمتر بود - یعنی 7, 28 و 56 روزه مقاومت فشاری در سطح دوزبندی ( ml/100 kg) ( 24floz/ewt 1565 قابل مقایسه با مقاومت فشاری شاهد ساده در تمام سنین آزمایشی بود.
تمام مخلوط های خاکستر بادی عمل شده با MRWR-PC بطور بارزی مقاومت های فشاری بیشتری نسبت به مقاومت فشاری مخلوط شاهد خاکستر بادی در تمام سنین آزمایشی داشتند.