درک خواص منحصر به فرد سخت کننده ها و متراکم کننده ها

گاهی اوقات اصطلاحات می‌توانند گیج‌کننده باشند. به عنوان مثال، سخت‌کننده‌های شیمیایی و متراکم‌کننده‌ها)روان کننده های شیمیایی) را در نظر بگیرید. همانطور که پیتر زه، مدیر آزمایشگاه در پروسوکو ، اشاره می‌کند، این کلمات در حوزه بتن معانی تا حدودی غیرمعمولی دارند.

«سخت‌کننده» به معنای افزایش استحکام و «متراکم‌کننده» به معنای کاهش تخلخل است. مارک وگل، مدیر فروش بین‌المللی در WR Meadows، دیدگاه مشابهی دارد و می‌گوید که سخت‌کننده بتن، سطح بتن را سخت‌تر و مقاوم‌تر در برابر سایش می‌کند، در حالی که متراکم‌کننده، جرم در واحد حجم را افزایش می‌دهد. علیرغم تفاوت‌های ظریف اصطلاحات، اکثر افرادی که در این صنعت در مورد سخت‌کننده‌ها و متراکم‌کننده‌های شیمیایی با آنها صحبت کردم، نظر مشابهی دارند که سخت‌کننده‌های شیمیایی و متراکم‌کننده‌ها عملاً یکسان هستند و این اصطلاحات به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

با این حال، هنگام استفاده از اصطلاح «تراکم‌دهنده» باید احتیاط کرد، زیرا این اصطلاح توسط شرکت Applied Concrete Technology Inc. مستقر در گریس‌لیک، ایلینوی، به ثبت تجاری رسیده است. دیوید جانسون، رئیس این شرکت، می‌گوید که این اصطلاح از سال ۱۹۹۱ به ثبت تجاری رسیده است و محصول شرکت او با سایر محصولات موجود در بازار متفاوت است، اما بعداً در مورد آن بیشتر صحبت خواهیم کرد.

دسته‌های مختلفی از محصولات سخت‌کننده/متراکم‌کننده وجود دارد. تیموتی مورفی، زمین‌شناس در شرکت Mineralogy Inc.، آنها را به سه دسته تقسیم می‌کند: افزودنی‌ها، سخت‌کننده‌های خشک یا لرزان که وقتی بتن هنوز تازه است اعمال می‌شوند، و سخت‌کننده‌ها/متراکم‌کننده‌های شیمیایی مایع که پس از عمل‌آوری بتن اعمال می‌شوند. این دسته سوم، که فیل اسمیت، معاون رئیس و مدیر فنی شرکت L&M Construction Chemicals آن را «افزودنی‌های پس از سخت شدن» می‌نامد، دسته‌ای است که در اینجا مورد بحث قرار می‌گیرد.

سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع را می‌توان به چهار نوع دیگر نیز تقسیم کرد که همگی سیلیکات هستند، اما تاریخچه‌های متفاوتی دارند. جف کوبریک، رئیس Convergent Concrete، توضیح می‌دهد که فلوروسیلیکات‌های منیزیم قدیمی‌ترین هستند و حدود یک قرن قدمت دارند. سیلیکات‌های سدیم ابتدا در دهه ۱۹۳۰ در آلمان توسعه یافتند. پس از آن سیلیکات‌های پتاسیم قرار گرفتند. و جدیدترین پیشرفت، سیلیکات‌های لیتیوم در اواخر دهه ۱۹۹۰ است.

شیمی نحوه عملکرد سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی جالب است. همانطور که ممکن است بدانید، سیمان به عنوان نوعی هیدرات، هیدرات سیلیکات کلسیم (CSH) تولید می‌کند. اساساً، با سخت شدن بتن، آب با سیمان واکنش می‌دهد تا هیدروکسید کلسیم و سیلیس تشکیل دهد که برای تشکیل CSH واکنش می‌دهند - ماده‌ای که سیمان را به سنگدانه‌ها در بتن پیوند می‌دهد. اما فرآیند هیدراتاسیون هیدروکسید کلسیم بیشتری نسبت به آنچه در این واکنش شیمیایی استفاده می‌شود، تولید می‌کند و منجر به هیدروکسید کلسیم اضافی می‌شود که به آن "آهک آزاد" نیز می‌گویند. در درازمدت، آهک آزاد اضافی مشکل‌ساز است زیرا علت اصلی ایجاد ریزحفره‌ها است.

سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع با معرفی سیلیکات اضافی، که با هیدروکسید کلسیم اضافی واکنش می‌دهد و CSH بیشتری تشکیل می‌دهد، چاره‌ای ارائه می‌دهند. CSH اضافی به معنای بتن متراکم‌تر و سخت‌تر است. از آنجا که بتن از قبل خشک است، این واکنش شیمیایی اضافی که توسط سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع آغاز می‌شود، در مویرگ‌های باقی مانده از آبی که در طول فرآیند عمل‌آوری از بتن خارج شده است، رخ می‌دهد. این پر شدن مویرگ‌ها درجه نفوذناپذیری بیشتری را فراهم می‌کند، اما بتن توانایی تنفس خود را حفظ می‌کند و به بخار آب اجازه می‌دهد تا از آن عبور کند.
عمق نفوذ سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع جایی است که بحث سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی می‌تواند داغ شود. اسمیت و دیگران معتقدند که این محصولات فقط در ناحیه سایش نزدیک به سطح کار می‌کنند: عمق ۴ میلی‌متر تا ۵ میلی‌متر( ۱/۸ اینچ تا ۱/۴ اینچ). جانسون می‌گوید دلیل این امر این است که شکل مولکولی فیزیکی و مدادی شکل سیلیکات‌ها نمی‌تواند به عمق بیشتری از مویرگ‌ها نفوذ کند. او ادعا می‌کند که چگالنده او، که آن را دارای یک مولکول اصلاح‌شده و کروی شکل توصیف می‌کند، می‌تواند بسیار عمیق‌تر نفوذ کند. اما همه با این نظر موافق نیستند.

به این مفهوم، گونه‌های مختلفی از سیلیکات‌ها را نیز اضافه کنید. اسمیت می‌گوید که در هر گروه از سیلیکات‌ها، گونه‌های مختلفی از سیلیکات‌ها وجود دارند که بر اساس نحوه تولید محصولات مختلف، خواص واکنش‌پذیری آنها متفاوت است. یک محصول با واکنش‌پذیری کمتر لزوماً بدتر از محصولی با واکنش‌پذیری بیشتر نیست، اما همانطور که اسمیت می‌گوید، «شما نمی‌خواهید یک سگ لابرادور رتریور را برای چراندن گوسفندان ببرید.» به عبارت دیگر، شما باید محصولی را انتخاب کنید که با نتایج دلخواه شما مطابقت داشته باشد.

وگل توضیح می‌دهد: «بزرگترین مشکل این نوع محصولات (سخت‌کننده‌ها/چگال‌کننده‌ها) این است که هیچ استاندارد ASTM وجود ندارد. در حالی که تعدادی از تولیدکنندگان با ASTM برای تدوین این استانداردها همکاری می‌کنند، احتمالاً سال‌ها تا استفاده از آنها در صنعت فاصله داریم.»

مسائل دیگر حول حلالیت و محتوای جامد این محصولات می‌چرخد. فلوروسیلیکات‌های منیزیم، سیلیکات‌های سدیم و سیلیکات‌های پتاسیم پیوندهای محلول تشکیل می‌دهند. سیلیکات لیتیوم پیوند نامحلول تشکیل می‌دهد. برخی از محصولات جامدات کمی دارند؛ برخی دیگر جامدات بالایی دارند. لزوماً یکی بهتر یا بدتر از دیگری نیست. به عنوان مثال، شارون هری، مدیر خلاق در موسسه بین‌المللی بتن صیقلی، توضیح می‌دهد که در برخی موارد، یک محصول با جامدات کم ممکن است در یک پروژه ساختمانی جدید که ماله‌کشی محکمی روی آن انجام شده است، بهتر نفوذ کند و از هدر رفتن بیش از حد محصول جلوگیری کند. از سوی دیگر، یک کف موجود ممکن است برای پر کردن حفره‌های بزرگتر به یک محصول با جامدات بالا نیاز داشته باشد.

گاهی اوقات انتخاب یک سخت‌کننده/چگالنده بر اساس اقتصاد است. گاهی اوقات انتخاب بر اساس نیازهای پروژه است. همانطور که کوبریک توضیح می‌دهد، ویژگی‌های متنوعی، سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع موجود در بازار را از هم متمایز می‌کند، از جمله: مقاومت در برابر سایش، میزان کاربرد، مقاومت شیمیایی، زمان پخت، عمق نفوذ، سهولت کاربرد، پاکیزگی محیطی، درخشندگی/درخشندگی، محلول در مقابل غیرمحلول، و تطبیق‌پذیری به عنوان یک عملیات حفاظتی.

وگل و دیگران توصیه می‌کنند پیمانکارانی که سعی در تصمیم‌گیری در مورد سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع دارند، درخواست آزمایش آزمایشگاهی مستقل و شخص ثالث را داشته باشند تا از نتایج دقیق اطمینان حاصل شود.
با این وجود، تقریباً همه بر سر این موضوع توافق دارند که سخت‌کننده‌ها/تراکم‌کننده‌های شیمیایی مایع مزایای فوق‌العاده‌ای دارند، که در درجه اول افزایش مقاومت در برابر سایش و سطح صیقل‌پذیرتر است.

هری می‌گوید که سازه‌های جدید از افزایش مقاومت و مقداری خاصیت دفع آب بهره‌مند می‌شوند. «این سخت‌کننده‌ها/تراکم‌کننده‌ها را می‌توان روی سطح ایجاد کرد و برای ایجاد درخشندگی بازتابنده، صیقل داد.»

بتن موجود نیز می‌تواند توسط سخت‌کننده‌ها/متراکم‌کننده‌های شیمیایی مایع بهبود یابد. کوبریک تأکید می‌کند که این افزودنی‌ها «سطح بتنی ضعیف، خرد شده یا لایه لایه شده را به هم نمی‌چسبانند». اما کف‌های موجود می‌توانند با این محصولات عمر طولانی‌تری داشته باشند. اسمیت گزارش می‌دهد که علاقه زیادی به نوسازی کف‌های موجود با استفاده از سنگ‌های الماس وجود دارد و سخت‌کننده‌ها/متراکم‌کننده‌های شیمیایی مایع بسیار مفید هستند. هری توضیح می‌دهد که سنگ‌زنی الماس «با سنگ‌زنی سطح فرسوده و لکه‌دار، کف را باز می‌کند و امکان نفوذ بهتر را فراهم می‌کند و سپس شما با استفاده از الماس‌های ظریف‌تر به صیقل دادن ادامه می‌دهید تا سطحی صاف و متراکم ایجاد کنید.»

از دیگر مزایای مشاهده شده توسط کارشناسان صنعت می‌توان به محافظت بیشتر در برابر لکه‌دار شدن و آسیب‌های چرخه انجماد-ذوب و کاهش و تعدیل واکنش قلیایی-سیلیکاتی در سطح موضعی اشاره کرد.

سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع با انواع تکنیک‌های تزئینی بتن، از جمله رنگ‌آمیزی اسیدی، به خوبی کار می‌کنند، اما زه توصیه می‌کند که اگر محصولی خاصیت دفع آب را نشان می‌دهد، پیمانکار مراقب ناسازگاری باشد؛ به هر حال، شما می‌خواهید رنگ اسیدی به سطح نفوذ کند. در مورد جلوه بصری این محصولات، او توضیح می‌دهد که سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌ها نباید ظاهر بتن را خیلی تغییر دهند. «آنها رفتار سطح بتن را تغییر می‌دهند.»

زه و دیگران هشدار می‌دهند که مانند بسیاری از چیزها، مصرف بیش از حد یک چیز خوب همیشه بهتر نیست. این اصل در مورد سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع نیز صدق می‌کند.

مورفی اشاره می‌کند که به خوبی درک نشده است که سخت‌کننده‌ها/متراکم‌کننده‌ها می‌توانند بیش از حد استفاده شوند. «فضای خالی درون بتن معمولاً به طور ضعیفی به هم پیوسته است، که باعث محدود شدن عمق نفوذ محصولات سخت‌کننده/متراکم‌کننده اعمال شده روی سطح می‌شود. برای دال‌های بتنی که قرار است با محصولات کفپوش نفوذناپذیر (مانند سیستم‌های VCT و اپوکسی) پوشانده شوند، استفاده بیش از حد یا اشباع بیش از حد سطح بتن با محصولات سخت‌کننده/متراکم‌کننده منجر به تجمع بقایای متاسیلیکات می‌شود که ممکن است به اسمز و خرابی سیستم کفپوش کمک کند.»

سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع اگر به طور مناسب استفاده شوند، عالی عمل می‌کنند و مزایای متنوعی از جمله افزایش دوام و طول عمر بتن را ارائه می‌دهند. اگرچه این مواد جدید نیستند، اما با افزایش اطلاعات افراد در مورد سخت‌کننده‌ها/چگالنده‌های شیمیایی مایع و درک نحوه عملکرد آنها، ممکن است سوال از «چه زمانی باید از آنها استفاده کرد؟» به «چرا نباید استفاده کرد؟» تغییر کند.