اثر فوق روان کننده پلی کربوکسیلاتی بر خونریزی بتن
خونریزی (Bleeding) در بتن یکی از پدیدههای مهم بتن تازه است که میتواند روی کارایی، دوام و مقاومت نهایی ، از جداشدگی مصالح (segregation) و تضعیف چسبندگی بین خمیر و سنگدانه تا ایجاد تخلخلهای موضعی و کاهش مقاومت فشاری سازه تأثیر منفی بگذارد. برای کنترل و بهبود خواص بتن تازه، افزودنیهای فوقروانکننده نقش کلیدی دارند و در سالهای اخیر فوقروانکنندههای پلیکربوکسیلاتی (Polycarboxylate Ether, PCE) بهدلیل کارایی بالاتر در کاهش آب و بهبود کارایی، جایگزین نسلهای قدیمیتر شدهاند.
هدف این مقاله ارائه یک مرور تخصصی و کاربردی درباره تأثیر فوقروانکنندههای پلیکربوکسیلاتی بر خونریزی بتن با تکیه بر نتایج پژوهشهای تجربی و مروری و همچنین ارائه نکات اجرایی برای مهندسان، پیمانکاران و کارفرمایان در ایران است. در ادامه ابتدا ماهیت و پیامدهای خونریزی تشریح میشود، سپس تفاوت مکانیزم عملکرد PCEها با روانکنندههای لیگنو سولفونات و نفتالینی بررسی شده و سرانجام مکانیزمهای مولکولی و پارامتری که دوز و ساختار PCE را در کنترل bleeding تعیین میکنند، بیان خواهد شد.

خونریزی بتن (Bleeding) چیست و چه مشکلاتی ایجاد میکند؟
خونریزی بتن (Bleeding of Concrete) پدیدهای است که در آن بخشی از آب اختلاط در اثر تهنشینی ذرات سنگدانه و سیمان، به سطح بتن تازه مهاجرت میکند. این فرآیند در تمام مخلوطهای سیمانی تا حدی وجود دارد، اما زمانی مشکلساز میشود که مقدار و سرعت آن زیاد باشد و موجب دگرگونی در ریز ساختار بتن شود.
مکانیسم اصلی خونریزی
پس از اختلاط، مخلوط بتن شامل شبکهای از ذرات سیمان، سنگدانهها و حبابهای هوای محبوس است. اگر تناسب این شبکه کافی نباشد، یا آب زیادی در مخلوط وجود داشته باشد، ذرات جامد تهنشین شده و آب آزاد به سمت سطح بالا میآید. این مهاجرت آب منجر به تشکیل لایهای مرطوب در سطح و تضعیف ناحیه بین سطحی (خمیر-سنگدانه ITZ) میشود.
مطالعات روی خمیر سیمان نشان داده که نرخ مهاجرت آب و شدت خونریزی در بتنهای فاقد افزودنی یا دارای روانکنندههای قدیمی بیشتر بوده و ساختار شبکهای خمیر بهخوبی پایدار نمیماند .این نتایج مبنای علمی استفاده از فوقروانکنندههای پلیکربوکسیلاتی برای کنترل bleeding را تقویت میکند.
چه عواملی خونریزی را تشدید میکنند؟
- نسبت آب به سیمان بالا
- استفاده از روانکنندههای قدیمی با مکانیسم الکترواستاتیکی (لیگنو، نفتالینی)
- سنگدانههای با دانهبندی نامناسب
- ویبره بیش از حد یا کمویبره کردن
- عدم وجود کافی ذرات ریز (Fines)
- اختلاط ناکافی
پیامدهای منفی خونریزی بتن
خونریزی بیش از حد میتواند مشکلات زیر را ایجاد کند:
1.کاهش مقاومت فشاری
مهاجرت آب به سطح و جمع شدن آن باعث میشود بتن در نواحی داخلی دارای حفرات موضعی و ریز شود. این پدیده مقاومت بتن را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
-
افزایش جمعشدگی پلاستیک (Plastic Shrinkage Cracks)
سطح بتن بهعلت تبخیر سریع آبِ جمعشده، مستعد ترکهای پلاستیک است.
-
ضعف چسبندگی بین خمیر و آرماتور
در اطراف میلگردها حفرههای مویینه ناشی از bleeding ایجاد میشود و اتصال خمیر سیمان-فولاد تضعیف میگردد.
-
افزایش جداشدگی (Segregation)
اگر آب زیادی به سمت بالا حرکت کند، ذرات شن و ماسه در پایینتر میمانند و یکنواختی بتن از بین میرود.
-
مشکلات سطحی
- پوکی سطح
- کاهش دوام لایه رویه
- کاهش مقاومت در برابر سایش
اهمیت کنترل خونریزی در پروژهها
در بسیاری از پروژهها ، بهخصوص در بتنریزیهای حجیم، دالها و فونداسیونها، وجود آب اضافی در سطح موجب تأخیر در عملیات مالهکشی، افزایش ترکهای سطحی و کاهش دوام میشود. از همین رو استفاده از افزودنی بتن پلیکربوکسیلاتی بهعنوان یک راهکار برای کنترل خونریزی، روزبهروز در کشور رواج بیشتری یافته است.
تفاوت مکانیزم روانکنندههای قدیمی (لیگنو، نفتالین) با پلیکربوکسیلات
افزودنیهای کاهنده آب در بتن طی سه نسل تکامل یافتهاند:
- لیگنو سولفوناتها (نسل اول)
- نفتالین سولفوناتها و ملامینها (نسل دوم)
- فوق روان کنندههای پلیکربوکسیلاتی (PCE) – نسل سوم
درک تفاوت عملکرد این سه نسل برای توضیح چرا پلیکربوکسیلات باعث کاهش خونریزی بتن میشود ضروری است.
مکانیسم عملکرد روانکنندههای قدیمی (لیگنو و نفتالین)

۱. اثر الکترواستاتیکی (Electrostatic Repulsion)
لیگنو و نفتالین سولفونات با بار منفی روی ذرات سیمان جذب میشوند. این بار منفی باعث دافعه بین ذرات شده و بخشی آب محبوس را به آب آزاد تبدیل میکند.
اما مشکل اصلی این نسلها این است که:
- فقط یک مکانیزم دافعه الکترواستاتیکی دارند.
- شبکه ژل C-S-H را پایدار نمیکنند.
- آب آزاد در ساختار خمیر باقی میماند و هنگام تهنشینی ذرات به سمت بالا حرکت کرده و Bleeding ایجاد میکند.
۲. آزادسازی سریع آب (Water Release)
در این روانکنندهها، آزاد شدن سریع آب کارایی اولیه را زیاد میکند، اما کنترل روی ریزساختار مخلوط کم است.
به همین دلیل معمولاً در بتنهایی که با نسل قدیمی روانکننده ساخته میشوند، موارد زیر مشاهده میشود:
- افزایش خونریزی
- افزایش جداشدگی
- نشست پلاستیک بیشتر
- کاهش چسبندگی خمیر–سنگدانه
مکانیسم عملکرد فوق روانکننده پلیکربوکسیلاتی (PCE)
مطابق مطالعات Yang (2024)، Ji (2020) و Lai (2020)، مکانیسم پلیکربوکسیلاتها کاملاً متفاوت و چندمرحلهای است.
۱. دافعه فضایی (Steric Hindrance) – مزیت اصلی PCE
مولکولهای PCE دارای یک ستون فقرات و زنجیرههای فرعی هستند. این زنجیرههای جانبی باعث ایجاد فاصله پایدار بین ذرات سیمان میشود. ذرات سیمان یک شبکه پایدار و منسجم ایجاد میکنند و آب آزاد دیگر راه مهاجرت به سمت سطح را پیدا نمیکند خونریزی کاهش مییابد.
۲. کنترل رهایش آب (Controlled Water Release)
برخلاف لیگنو و نفتالین، در پلیکربوکسیلات آزاد شدن آب آرام و کنترلشده است.این کنترل زماندار، سرعت هیدراتاسیون و شکلگیری ساختار اولیه را بهبود میدهد.
۳. پوشش یکنواخت ذرات سیمان (Uniform Adsorption)
مولکولهای PCE تمایل بیشتری برای چسبیدن به سطح ذرات سیمان دارند، بنابراین لایهای پایدار ایجاد میکنندکه موجب :
- پایداری مخلوط بیشتر
- کاهش جداشدگی
- کاهش مهاجرت آب به سطح
- ایجاد ITZ متراکمتر
۴. ایجاد شبکه ریزساختاری پایدار
تحقیقات نشان دادهاند که وجود پلیکربوکسیلات، ساختار آب و منافذ اولیه در خمیر را تغییر میدهد و باعث کاهش کانالهای قابلعبور برای آب ، کاهش bleeding و کاهش جداشدگی میشود.
مکانیزم کاهش خونریزی با فوقروانکننده پلیکربوکسیلاتی (PCE)
در این بخش، بهصورت کاملاً تخصصی و بر اساس مقالاتی که معرفی کردید، مکانیزم دقیق چگونه پلیکربوکسیلات اتر باعث کاهش خونریزی (Bleeding) در بتن میشود را توضیح میدهیم.
این بخش اهمیت زیادی دارد چون قلب علمی مقاله است و باید هم برای مهندسان قابل درک باشد و هم از نظر علمی کاملاً مستند.
-
نقش ساختار شیمیایی PCE در کاهش خونریزی
مطابق با مطالعات Yang 2024 و Lai 2020، فوقروانکنندههای PCE دارای ساختار برسمانند هستند:
- ستون فقرات: گروههای کربوکسیلاتی
- شاخههای جانبی: زنجیرههای پلیاتری
این ساختار باعث شکلگیری دو نوع مکانیسم میشود:
الف) ممانعت فضایی (Steric Hindrance) – مهمترین عامل کاهش خونریزی
شاخههای جانبی در اطراف ذرات سیمان پخش میشوند و مانع نزدیک شدن ذرات به یکدیگر میگردند.
این ممانعت فضایی:
- از تشکیل تجمعات درشت (Flocs) جلوگیری میکند.
- ذرات سیمان را بهطور یکنواخت پراکنده نگه میدارد.
- شبکه خمیر سیمانی را پایدار میکند.
- مسیر حرکت آب آزاد را محدود میسازد.
در نتیجه، کانالهای صعود آب بسته میشوند و خونریزی کاهش چشمگیر مییابد.
-
تشکیل شبکه پایدار خمیر سیمان در حضور PCE
مطالعه توسط Ji 2020 نشان داد که با افزودن PCE:
- حرکت مولکولی آب درون خمیر کاهش مییابد.
- آب در ساختار ژل در حال تشکیل به دام میافتد.
- خمیر سیمانی یک ساختار یکنواختتر و متراکمتر تشکیل میدهد.
این عوامل موجب می شود که خمیر سیمان در حضور PCE، بهجای اینکه آب را آزاد کند، آن را در ساختار خود نگه میدارد.این دقیقاً همان چیزی است که میزان bleeding را کم میکند.
-
جذب انتخابی و قوی PCE روی ذرات سیمان
طبق نتایج مقاله Yang 2024، مولکولهای PCE بهصورت انتخابی روی فازهای C3A و C3S جذب میشوند. این جذب یکنواخت ، پایدار و با دوام بیشتر نسبت به لیگنو و نفتالین است. این فرآیند موجب کاهش سرعت تهنشینی ذرات ، افزایش پایداری دوغاب و ایجاد توزیع مناسب آب و ذرات سیمان میشود.
-
کنترل آزادسازی آب (Water Retention)
یکی از تفاوتهای بنیادی PCE این است که آب را ناگهانی آزاد نمیکند بلکه بهتدریج آزاد میکند . اما در روانکنندههای قدیمی، آزاد سازی آب ناگهانی روی میدهد که موجب مهاجرت آب و ایجاد کانال و نهایتا خونریزی میشود.
در کل، PCEها با کنترل زمانبندی رهایش آب تعادل بین روانی و پایداری خمیر را حفظ و از تشکیل آب آزاد سطحی جلوگیری میکنند با این دلیل که توانایی تنظیم سرعت هیدراتاسیون اولیه را دارند.
-
بهبود ریزساختار و کاهش مسیرهای کپیلاری
مطالعات Xiong 2020 و Guangxing 2020 نشان دادند که تغییراتی در طول زنجیره جانبی ، نسبت مونومرها و دمای سنتز میتواند به تولید پلیکربوکسیلاتهای Low-Bleeding منجر شود. اتفاقی که روی می دهد این است که فوق روان کننده پلی کروبکسیلاتی کانالهای مویینه (Capillary) را کوچکتر و مسیرهای حرکت آب را حذف میکنند و ساختار ریزمنافذ را پایدار میسازند که موجب میشود خونریزی و جداشدگی به شدت کاهش پیدا کند.
-
افزایش ویسکوزیته خمیر بدون بالا بردن W/C
یکی از مزایای PCE این است که بدون نیاز به افزایش سیمان یا کاهش آب ، ویسکوزیته سیستم را در حد مطلوب نگه میدارد و از ریزش و تهنشینی جلوگیری میکند. این ویژگی مخصوصاً در بتنهای خودتراکم (SCC) و بتن ریزی دالها و فونداسیونها بسیار مهم است.
تأثیر میزان مصرف پلیکربوکسیلات بر میزان خونریزی و جداشدگی

میزان مصرف فوقروانکننده پلیکربوکسیلاتی (PCE) یکی از تعیینکنندهترین عوامل در کنترل خونریزی بتن (Bleeding) و جداشدگی (Segregation) است.
پژوهشهای Ji (2020)، Xiong (2020) و Kumar (2022) بهطور مستقیم نشان میدهند که رابطه بین دوز PCE و bleeding یک رابطه غیرخطی و بسیار حساس است. یعنی مقدار کم و زیاد هر دو میتواند رفتار بتن تازه را بهطور جدی تغییر دهد.
در این بخش توضیح میدهیم که چطور انتخاب دوز مناسب باعث کاهش خونریزی میشود و چه نکاتی را مهندسین، اپراتورها و پیمانکاران باید در پروژههای ایران رعایت کنند.
-
دوز کم پلی کربوکسیلات – افزایش ریسک خونریزی
اگر مقدار PCE کمتر از حد بهینه باشد پراکندگی ذرات سیمان کامل نمیشود و شبکه خمیر سیمانی پایدار شکل نمیگیرد. در نتیجه مقدار آب آزاد هنوز زیاد است و کانالهای مویینه باز میمانند. این حالت معمولاً در پروژههایی دیده میشود که سعی در کاهش هزینه دارند و یا اپراتور با تشخیص اشتباه دما ، زمان گیرش ، روانی دوز را کاهش میدهد.
-
میزان مصرف بهینه PCE – کمترین میزان bleeding و بهترین پایداری
مطالعات نشان میدهد در میزان مصرف بهینه:
- ممانعت فضایی به مقدار ایدهآل ایجاد میشود.
- شبکه خمیر متراکم و یکنواخت تشکیل میشود.
- سرعت تهنشینی ذرات بهشدت کاهش مییابد.
- مقدار آب آزاد به حداقل میرسد.
- ویسکوزیته خمیر در نقطه تعادل قرار میگیرد (نه خیلی رقیق، نه خیلی غلیظ).
توصیه می شود که دوز بهینه PCE معمولاً بین ۰.2 تا 0.8 درصد وزن سیمان بسته به نوع PCE، نسبت آب، تیپ سیمان ، ریزدانهها و شرایط محیطی در نظر گرفته شود. اما هر محصول فرمولاسیون خاص خود را دارد و به شما توصیه میشود که از دیتاشیت محصول و یا مشاوره کارشناسان بخش فنی و فروش پیروی کنید.
-
دوز بیش از حد فوق روان کننده پلی کربکسیلاتی – افزایش روانی و احتمال ایجاد مشکلات جدید
اگر مقدار فوق روان کننده پلی کربکسیلاتی بیش از نیاز سیستم باشد، گرچه bleeding معمولاً همچنان کم میماند، اما مشکلات دیگری ظاهر میشود:
- روانی بیش از حد (Over-Flowability)
افزایش بیشازحد جریانپذیری باعث:
- افزایش خطر جداشدگی
- شناوری سنگدانههای سبک
- تهنشینی سنگدانههای سنگین
- ایجاد «دو فاز شدن» مخلوط
- از بین رفتن ویسکوزیته مورد نیاز خمیر
هرچه ویسکوزیته پایینتر باشد ، کنترل حرکت آب دشوارتر میشود و احتمال جداشدگی در بتنهای روان (SCC یا بتن پمپ) بیشتر میشود.
- دیرگیری یا تغییر در زمان گیرش بتن
بهعلت جذب زیاد PCE روی فازهای C3A، میزان مصرف بیش از حد میتواند زمان گیرش را افزایش دهد وهیدراتاسیون اولیه را کند کند.این موضوع مخصوصاً در آبوهوای سرد مشکلساز است.
- تأثیر نسبت آب به سیمان بر دوز مؤثر PCE
دوز بهینه PCE کاملاً وابسته به نسبت آب به سیمان (W/C) است. در نسبت بالای آب به سیمان حتی با PCE هم امکان کنترل کامل خونریزی وجود ندارد و نیاز به اصلاح دانهبندی و افزایش ریزدانهها است.
مزایای حذف خونریزی در دوام و مقاومت نهایی بتن
کنترل و حذف خونریزی بتن تنها یک «ویژگی بتن تازه» نیست، بلکه یکی از مهمترین عوامل تعیینکننده در کیفیت، دوام و مقاومت بلندمدت سازه است. زمانی که فوقروانکننده پلیکربوکسیلاتی باعث کاهش bleeding میشود، اثرات آن در تمام عمر مفید سازه باقی میماند. این مزایا در پژوهشهای Kumar 2022، Ji 2020 و Yang 2024 نیز بهصورت مستقیم تأیید شدهاند.
در این بخش بررسی میکنیم که کاهش خونریزی چگونه عملکرد نهایی بتن را بهطور اساسی بهبود میدهد.
-
افزایش مقاومت فشاری و خمشی
وقتی آب اضافی از طریق خونریزی به سطح مهاجرت میکند ، ساختار خمیر سیمان در بخشهای داخلی متخلخل میشود ومقاومت نهایی کاهش مییابد. با حذف bleeding ، تخلخل capillary به حداقل میرسد وITZ (منطقه انتقال خمیر–سنگدانه) متراکمتر میشود و مقاومت اولیه و نهایی افزایش مییابد.
2.کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام
نفوذپذیری بتن ارتباط مستقیم با سیستم منافذ capillary دارد. خونریزی زیاد مسیر های عبوری پیوسته ایجاد میکند. این موضوع برای سازههای بتنی که اغلب در معرض یون کلرید (شهرهای ساحلی) ، سولفاتها (جنوب کشور) و سیکل یخزدگی–ذوب (مناطق کوهستانی) هستند، بسیار حیاتی است.
-
افزایش چسبندگی بین خمیر سیمان و آرماتور (Bond Strength)
وقتی خونریزی روی میدهد ، اطراف میلگرد حفرات مویینه تشکیل شده و موجب کاهش چسبندگی خمیر-فولاد ضعیف میگردد. این امر ظرفیت برشی و خمشی عضو را کاهش میدهد. اما با حذف عامل آسیب زا خونریزی بتن ، ناحیه اطراف میلگرد کاملاً پر و تماس واقعی فولاد و خمیر بیشتر میشود و مقاومت پیوستگی (Bond) افزایش مییابد.در اعضای مهم مانند دالهای تخت، تیرها و ستونها، این مزیت بسیار تعیینکننده است.
4.کاهش ترکخوردگی پلاستیک و جمعشدگی اولیه
خونریزی زیاد سطح بتن را مرطوب میکند، اما تبخیر سریع در محیط گرم باعث ترکهای سطحی ، جمعشدگی پلاستیک و پوستهپوسته شدن سطحی میشود. اما با استفاده از فوق روان کننده پلی کربکسیلاتی میتوانید با جلوگیری از خونریزی بتن سطحی یکنواختتر ، رطوبت تدریجی و پایدارتر و کاهش ترکهای ریز پلاستیکی داشته باشید.برای پروژههایی مانند کفسازی صنعتی، دال پارکینگها، و تونلها این موضوع مزیت بسیار مهمی است.
-
افزایش مقاومت سایشی و دوام سطح
خونریزی بتن موجب ایجاد سطح ضعیف، نرم و پرآب میشود. این سطح در مراحل بهرهبرداری پوستهپوسته و بهسرعت ساییده میشود و مقاومت خود را در برابر ضربه از دست میدهد. دراختلاط بتنهایی که از PCE استفاده میشود شما به یک سطح یکپارچه و متراکم با سختی اولیه بالا و مقاومت سایش بالا می رسید.
6.جلوگیری از جداشدگی (Segregation) و لایهلایه شدن
حذف خونریزی بتن کمک میکند که توزیع یکنواخت سنگدانهها صورت گیرد که پایداری بهتر خمیر سیمان و کاهش نشست موضعی را به همراه دارد.در نتیجه بتن در تمام ارتفاع عضو همگن باقی میماند و رفتار سازهای قابل اطمینانتری دارد.
فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی (PCE) نسل سوم افزودنیهای شیمیایی بتن هستند که با مکانیسمهای پیشرفته مانند ممانعت فضایی، جذب انتخابی روی فازهای سیمان، کنترل آزادسازی آب و ایجاد شبکه پایدار خمیر سیمان، توانستهاند به حل مشکل خونریزی بتن (Bleeding) کمک شایانی بکنند. این فوق روان کننده ها ، برخلاف نسلهای قدیمی روانکنندهها (لیگنو و نفتالین) که تنها بر دافعه الکترواستاتیکی تکیه داشتند و در کاهش خونریزی عملکرد محدود داشتند، پلیکربوکسیلاتها با ایجاد تعادل بین روانی، پایداری، یکنواختی و کنترل آب، بتنی روان و پایدار تولید میکنند .
نتایج پژوهشهای معتبر نشان میدهند که استفاده صحیح و دوز بهینه فوق روان کننده پلی کربکسیلاتی :
- خون ریزی بتن را تا حد نزدیک به صفر کاهش میدهد.
- جداشدگی را کنترل میکند.
- کمک شایانی به افزایش مقاومت فشاری و خمشی می کند.
- نفوذپذیری را کم و دوام سازه را بیشتر میکند.
- سطح بتن را مقاوم، یکنواخت و بدون ترکهای پلاستیک میسازد.
- چسبندگی بتن و فولاد را تقویت میکند.
به همین دلیل امروز، پلیکربوکسیلات اتر انتخاب اول بتنهای تکنولوژیک، بتن خودتراکم، بتنریزیهای حجیم، سازههای بلندمرتبه و پروژههای عمرانی حساس در ایران است.
شرکت وندشیمی ساختمان باتجربه سالها تولید با کیفیت افزودنی های صنعت ساختمان ، همواره سعی داشته است که محصولات به روز و با کیفیت تولید کند که یکی از این محصولات ویژه انواع فوق روان کننده های بر پایه پلی کربوکسیلات است.اما همانطور که در مقاله ذکر شد انتخاب درست محصول و نحوه مصرف آن نیاز مشاوره تخصصی دارد. به همین منظور تیم فنی وندشیمی ساختمان آماده ارائه مشاوره تخصصی به شماست.








