سیمان با مقاومت بالا نیازمند یک فوق روان کننده ای است که بتوان نیروی بین ذرهای اجزای سیمان را به حداقل برساند و از طرفی ذرات سازنده را در سرتاسر مخلوط بطور یکنواخت پراکنده کند. بیشترین مقاومت فشاری زمانی حاصل میشود که آب در حداقل نسبت در سیمان باشد. افزودنیهای فوق روان کننده میتوانند با خاصیت دافعه الکترو استاتیکی همانند چیزی که در نفتالن و ملامین دیده میشود و یا با خاصیت الکترواستاتیکی ایجاد ممانعت فضایی که در پلی کربوکسیلات اترها وجود دارد مانع چسبیدن ذرات سیمان به یکدیگر شده و به این ترتیب نیاز سیمان به آب را به حداقل برسانند.
در سالهای اخیر تحقیق و توسعه در تولید مواد افزودنی بتن با کارایی بالا و فاقد آلایندگی جهت دست یابی به یک محصول ایده ال به سرعت در حال رشد است. در این میان فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات اتر (PCE) بدلیل قابلیت بالای خود در تقلیل نرخ آب در جهت تهیه و تولید سیمان با مقاومت بالا، سیالیت بالا، و ایجاد قابلیت خود تراکمی در سیمان در کانون توجه بسیاری از محققین قرار گرفتهاند. در سال 1981 PCE توسط شرکت Nippon Shokubai در ژاپن مورد مطالعه قرار گرفت و آنها توانستند اولین نسل این فوق روان کننده را با درصد مشخصی از گروههای آبدوست تهیه کنند. از آن زمان تا کنون انواع متفاوتی از این این ترکیبات تهیه شدهاند که تعدادی از آنها در شکل 1 آورده شده اند.
ساختار مولکولی
پلی کربوکسیلات اتر عموما بصورت یک کوپلیمر شانهای شکل است که از یک زنجیر اصلی آنیونی خطی جاذب (عموما پلی آکریلات یا پلی متا آکریلات) که گروههای کربوکسیلیک را نگه میدارد و گروههای اتر غیر جاذب (عموما پلی اتیلن اکساید) که بصورت زنجیر جانبی به این زنجیر اصلی متصل هستند و گروههای متوکسی را نگاه میدارند، تشکیل شده است. شکل 2 ساختار عمومی PCE را نشان میدهد. زنجیر اصلی PCE در سیستم سیمان-آب توسط فرایند الکترواستاتیکی جذب سطح سیمان میشود در حالیکه زنجیر جانبی غیر جاذب باعث ممانعت فضایی میشوند. در محیطهایی که pH سیمان بالا باشد قسمت کربوکسیلاتی دپروتونه شده و در زنجیر اصلی بار منفی تولید میشود در حالی که در این شرایط قسمت اتری خنثی باقی میماند. بار منفی گروههای کربوکسیلات با یونهای Ca+2 روی سطح سیمان یا محصولات هیدراته شده جفت میشوند. با توجه به اینکه گروه پلی اتیلن اکساید (PEO) توزیع ابر الکترونی یکنواختی ندارد لذا یک قطبیت شیمیایی را در طول زنجیر جانبی ایجاد میکند. کارایی فوق روان کننده PCE اساسا بدلیل ممانعت فضایی ناشی از زنجیر جانبی است است که باعث جدا شدن ذرات سیمان از هم میشود.
تاثیر فوق روان کننده در مخلوط سیمان تازه بستگی به میزان آن و نحوه پراکندگی آن در سراسر مخلوط دارد. اگر مقدار این فوق روان کنننده بسیار کم باشد تاثیر چندانی در رفتار رئولوژیکی سیمان دیده نخواهد شد. از طرفی اگر مقدار روان کننده بیش از اندازه باشد باعث جریان و تفرق بیش از حد اجزای سیمان خواهد شد. از این رو میزان روان کننده باید در حد بحرانی باشد نه کمتر از آن و نه بیشتر از آن. مقدار بحرانی روان کننده عبارت است از مقداری که باعث اثر کلی در مخلوط سیمان بشود.
فرایند عمومی تهیه پلیمر
عموما این کوپلیمرها از طریق فرایند پلیمریزاسیون رادیکالی آزاد در شرایط تودهای و بدون حلال سنتز میشوند. برای انجام پلیمریزاسیون عموما از مونومر آکریلات و ماکرومنومرهای پلی اتیلن گلیکولی در حضور آغاز گر مناسب رادیکالی استفاده میشود. دمای فرایند 70-80 درجه سانتی گراد بوده و کلیه فرایند باید تحت جو گاز بی اثر انجام بگیرد. در صورت استفاده از شرایط توده ای عموما نرخ تبدیل کم بوده و لی طول زنجیرهای پلیمری بلند خواهد بود اما در شرایط استفاده از حلال، مشخص شده است که نرخ تبدیل مونومر به پلیمر افزایش یافته اما طول زنجیرها به نسبت کوتاهتر می باشند.
شرکت بتن شیمی نارین با تیم متخصص و متشکل از مهندسان جوان شیمی و عمران آماده مشاوره ،تولید و فروش انواع افزودنی های شیمیایی بتن و صنعت ساختمان می باشد.
تماس با ما:
تلفن تماس: 09046045955
اینستاگرام: @Beton_shimi_narin
آدرس ایمیل: Betonshiminarin@gmail.com
