כיצד לבחור מפחית מים ביעילות גבוהה והיקף היישום שלו

בתנאי של שמירה על אותה שקע בטון, תערובות שיכולות להפחית משמעותית את תכולת מי הערבוב נקראים חומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה, הידועים גם כ- superplasticizers או plasticizers. הם שייכים לקטגוריה של חומרים לא מעכבים להפחתת מים. לחומרים להפחתת מים ביעילות גבוהה יש אפקט פיזור חזק על המלט, מה שמגדיל באופן משמעותי את נזילות תערובות הבטון ואת שקיעת הבטון, תוך הפחתה משמעותית של צריכת המים ושיפור יכולת העבודה של הבטון. עם זאת, כמה חומרים להפחתת מים ביעילות גבוהה עשויים להאיץ את אובדן צניחת הבטון, ומינון מוגזם עלול לגרום לדימום.

חומרים להפחתת מים בעלי יעילות גבוהה בדרך כלל אינם משנים את זמן ההתיישנות של הבטון. בשימוש בכמויות גדולות (מינון יתר), ייתכן שיש להם אפקט עיכוב קל, אך הם אינם מעכבים את התפתחות החוזק המוקדמת של בטון מוקשה. שיעור הפחתת המים של חומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה יכול להגיע ליותר מ-20%, עם השפעה בולטת על שיפור חוזק מוקדם. חומרים אלו נמצאים בשימוש נרחב בסוגים שונים של בטון מזוין ובטון דרוך, ומתאימים להכנת בטון בעל חוזק מוקדם, חוזק גבוה, נוזלי, דחיסה עצמית ובטון אפוי בקיטור.

פיתוח הבטון הוכיח במלואו את ההשפעה המשמעותית שיש לחומרים מפחיתי מים בתערובות ביעילות גבוהה על ייצור ויישום הבטון. בשנות ה-60, יפן המציאה את הליגנוסולפונט, וגרמניה המציאה שרף מלמין פורמלדהיד מסולף, שהפך למוצרים מייצגים של חומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה. יפן יישמה לראשונה סוג זה של בטון לייצור כלונסאות בעלות חוזק גבוה. בשנות ה-70, נעשה שימוש בקורות בטון בעלות שפל בינוני וחוזק שנעים בין 50 ל-80 מגפ"ס בגשרי כבישים מהירים ומסילות רכבת. גרמניה השתמשה לראשונה בחומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה בבטון תת-מימי שאינו מתפזר, תוך שיפור נזילות תערובת הבטון מבלי לשנות את יחס המים-צמנט. מכיוון שניתן להשיג חוזק וגם נזילות בו-זמנית, משתמשים כיום בכל העולם בחומרים להפחתת מים ביעילות גבוהה לייצור בטון בעל חוזק גבוה ויכולת זרימה גבוהה. הדור הראשון של חומרים להפחתת מים ביעילות גבוהה, סוכנים מבוססי לינוסולפונט וחומרים מבוססי שרף מלמין, פותחו בתחילת שנות ה-60. בשל הביצועים המשופרים באופן משמעותי בהשוואה לחומרים רגילים להפחתת מים, הם נקראים גם חומרי פלסטיק-על. הדור השני של חומרים להפחתת מים בעלי יעילות גבוהה הם אמינו סולפונטים, אם כי מבחינה כרונולוגית הם פותחו לאחר הדור השלישי של חומרים להפחתת מים בעלי יעילות גבוהה, חומרים על בסיס פוליקרבוקסילטים. חומרים המבוססים על פוליקרבוקסילטים, שהם קופולימרים שתל המכילים קבוצות סולפוניות וקרבוקסיליות כאחד, הם החומרים החשובים ובעלי הביצועים הגבוהים ביותר מבין חומרים מפחיתי מים מהדור השלישי.

1. שיטות לבחירת חומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה

על פי התקן הלאומי הנוכחי "מפרט טכני ליישום תערובות בטון" (GB50119-2013), ניתן לבחור בחומרים להפחתת מים בעלי יעילות גבוהה בהנדסת בטון כמפורט בטבלה 3-1.

2. טווח יישומים של חומרים להפחתת מים בעלי יעילות גבוהה

פרקטיקה הנדסית הראתה שהפחתת יחס המים-צמנט מתחת ל-0.4 בעזרת חומרים להפחתת מים ביעילות גבוהה יכולה לייצר בטון וטיט בעלי חוזק גבוה, וניתן להשתמש בהם להכנת "תערובות על-פלסטיק" – בטון בעל תכולת מים נמוכה אך יכולת זרימה גבוהה מאוד. לאחר התקשות, לבטון כזה יש נקבוביות נמוכה, חוזק גבוה ועמידות מעולה, מה שמאריך משמעותית את תוחלת החיים של בטון החשוף לסביבות קורוזיביות. היישום הנרחב של חומרים להפחתת מים ביעילות גבוהה החדיר חיוניות חדשה לפיתוח טכנולוגיית הבטון.

על פי התקן הלאומי הנוכחי "מפרט טכני ליישום תערובות בטון" (GB50119-2013), טווח היישומים של חומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה בהנדסת בטון צריך לעמוד בדרישות המפורטות בטבלה {{3} }.

כדי לממש באופן מלא את ההשפעות מפחיתות המים ומשפרות החוזק של חומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה ולשפר באופן משמעותי את ביצועי הבטון, יש צורך להבטיח כי האיכות של סוכני הפחתת המים בעלי היעילות הגבוהה הנבחרים עומדת בתקנים הלאומיים. לאחר ההגעה לאתר, יש לבצע את בדיקת האיכות של חומרי הפחתת המים הנבחרים בעלי יעילות גבוהה בהתאם לתקן הלאומי הנוכחי "מפרט טכני ליישום תערובות בטון" (GB50119-2013). דרישות בדיקת האיכות עבור חומרים מפחיתי מים בעלי יעילות גבוהה מפורטות בטבלה 3-3.