مواد آماده سازی فوق روان کننده پلی کربوکسیلیک اسید

فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات، به عنوان نمایندگان نسل سوم عوامل کاهش دهنده آب در چین، نسبت به عوامل نسل اول که توسط لیگنوسولفونات ها و عوامل نسل دوم نشان داده شده توسط نفتالین سولفونات ها ارائه می شوند، دارای مزایایی هستند، از جمله نرخ های کاهش آب بالا، حفظ اسلامپ عالی، و قدرت افزایش یافته فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات مخصوصاً برای تهیه بتن شفاف با دوام بالا، جریان بالا، گیر اسلامپ زیاد و استحکام بالا مناسب هستند. اصول آماده سازی، روش ها و اقدامات احتیاطی برای استفاده از فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات به شرح زیر است، امید است که الهام بخش برای همه باشد.

1. مواد اولیه

اسید اکریلیک (AA)، متاکریلات سدیم (MAS)، پرسولفات آمونیوم (APS) معرف‌های شیمیایی موجود در بازار هستند. مونومر پلی اکسی اتیلن خود ساخته است، با درجه پلیمریزاسیون تقریباً 9، 23 و 35. سیمان استفاده شده P.O42.5R است.

2. روش تهیه

اسید اکریلیک، متاکریلات سدیم، پرسولفات آمونیوم و مونومر پلی اکسی اتیلن را در آب دیونیزه حل کنید تا محلول های 20 درصد تهیه شود. در یک فلاسک سه گردنی مجهز به همزن، کندانسور رفلاکس و دماسنج، مونومرها و آغازگر را به صورت قطره ای به صورت دسته ای اضافه کنید. پس از افزودن، واکنش را برای مدت معینی در دمای 75 درجه نگه دارید. هنگامی که واکنش کامل شد، pH را با استفاده از محلول NaOH 20٪ روی 7-8 تنظیم کنید تا یک فوق روان کننده پلی کربوکسیلات زرد یا قهوه ای مایل به قرمز با غلظت تقریبی 20٪ بدست آورید.

3. مکانیسم عمل

1. هنگامی که فوق روان کننده به بتن اضافه می شود، گروه های آبگریز آن به طور جهت روی سطوح ذرات سیمان جذب می شوند، در حالی که گروه های آبدوست به سمت محلول آبی اشاره می کنند و یک لایه جذب شده تک مولکولی یا چند مولکولی را تشکیل می دهند. به دلیل جذب جهتی سورفکتانت، سطح خمیر سیمان بارهای مشابهی را حمل می کند و در نتیجه دافعه متقابل ایجاد می کند. این نه تنها سیستم آب سیمان را در یک سیستم تعلیق نسبتاً پایدار نگه می‌دارد، بلکه به پراکندگی ساختار لخته‌ای تشکیل‌شده در طول اختلاط اولیه با آب کمک می‌کند، در نتیجه آب محبوس شده در ساختار لخته را آزاد می‌کند و به کاهش آب دست می‌یابد. افزودن فوق روان کننده کارایی بتن تازه را بهبود می بخشد و به دلیل کاهش زیاد نسبت آب به سیمان، حجم منافذ درون سنگ سیمان را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد، که منجر به متراکم شدن سنگ سیمان و افزایش مقاومت فشاری بتن می شود. فوق روان کننده همچنین بر سرعت هیدراتاسیون و زمان گیرش سیمان تأثیر می گذارد.
2. اثر کاهنده آب نقش مهمی توسط سورفکتانت در فرآیند هیدراتاسیون سیمان ایفا می کند. فوق روان کننده می تواند مصرف آب در هر واحد را بدون تأثیر بر کارایی بتن کاهش دهد، یا بدون تغییر در مصرف آب، کارایی را بهبود بخشد، یا بدون تغییر قابل توجهی در محتوای هوای افزودنی، به هر دو اثر دست یابد. در حال حاضر، عوامل کاهنده آب مورد استفاده در بتن، همه سورفکتانت ها، به ویژه سورفکتانت های آنیونی هستند.
3. پس از اختلاط سیمان و آب، ساختار لخته ای تشکیل می شود که مقدار زیادی آب اختلاط را در بر می گیرد و در نتیجه کارایی بتن تازه را کاهش می دهد (که به عنوان کارپذیری نیز شناخته می شود، که به توانایی بتن تازه برای یکنواخت ماندن، متراکم ماندن و جلوگیری از جدا شدن در طول زمان اشاره دارد. اختلاط، حمل و نقل و ریختن). برای حفظ کارایی مطلوب در حین ساخت، باید میزان آب اختلاط را افزایش داد. با این حال، افزایش مقدار آب منجر به تشکیل منافذ بیش از حد در ساختار سنگ سیمانی می شود که به شدت بر خواص فیزیکی و مکانیکی بتن سخت شده تأثیر می گذارد. با افزودن مقدار مناسبی از فوق روان کننده در حین آماده سازی بتن، می توان این اثر را به طور موثر کاهش داد.

4. اقدامات احتیاطی برای استفاده

1. فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات باید از تماس طولانی مدت با مواد آهنی خودداری کنند. از آنجایی که این محصولات اغلب اسیدی هستند، تماس طولانی مدت با آهن می‌تواند باعث واکنش‌های آهسته و در نتیجه تغییر رنگ و کاهش عملکرد شود.
2. فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات به تغییرات مواد اولیه حساس هستند. تغییرات قابل توجه در کیفیت ماسه، سنگ و مواد تکمیلی مانند خاکستر بادی و سرباره می تواند بر عملکرد بتن حاوی فوق روان کننده پلی کربوکسیلات تأثیر بگذارد. بنابراین، آزمایش مجدد و تنظیم دوز بر اساس مواد اولیه تغییر یافته برای دستیابی به نتایج مطلوب ضروری است.
3. هنوز مسائل مربوط به سازگاری با برخی از انواع سیمان وجود دارد که می تواند منجر به کاهش نرخ آب و کاهش اسلامپ بیشتر شود. هنگام مواجهه با سازگاری ضعیف، تنظیم دوز افزودنی در مخلوط بتن برای عملکرد بهینه مورد نیاز است.
4. با توجه به سرعت کاهش آب بالا در فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات، اسلامپ بتن به ویژه نسبت به مصرف آب حساس است. بنابراین کنترل دقیق میزان آب مصرفی ضروری است. آب بیش از حد می تواند منجر به جدا شدن، خونریزی، سخت شدن و محتوای بیش از حد هوا شود.
5. هنگام استفاده از فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات، توصیه می شود زمان اختلاط را به طور مناسب افزایش دهید (معمولاً تقریباً دو برابر مواد افزودنی سنتی) تا از اثر بازدارندگی فضایی فوق روان کننده ها بهتر استفاده شود.
6. فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات به خصوص به محتوای گل سنگدانه ها حساس هستند. محتوای گل بالا می تواند اثربخشی آنها را کاهش دهد، بنابراین کیفیت سنگدانه ها باید به شدت کنترل شود. در صورت افزایش محتوای گل، دوز فوق روان کننده پلی کربوکسیلات باید افزایش یابد.
7. هنگامی که نوسانات دمایی قابل توجهی بین روز و شب وجود دارد، نظارت بر تغییرات اسلامپ بتن و تنظیم به موقع دوز ماده افزودنی (با پیروی از اصل دوز کمتر در دماهای پایین و دوز بیشتر در دماهای بالا) مهم است.
8. فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات نباید با فوق روان کننده های مبتنی بر نفتالین مخلوط شوند. باید از اختلاط اجتناب شود و هر وسیله ای که با فوق روان کننده های نفتالین استفاده شده است باید به طور کامل تمیز شود تا از کاهش کارایی فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات جلوگیری شود.
9. در طول آزمایش (تولید)، زمانی که دوز اولیه فقط به دست می آید و کارایی اولیه بتن برآورده می شود، ممکن است در طول زمان تلفات قابل توجهی وجود داشته باشد. بنابراین، در حین آزمایش (تولید)، توصیه می شود که دوز را افزایش دهید (تا به سطح اشباع برسد) تا مشکل از دست دادن اسلامپ حل شود.
10. از آنجایی که فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات دارای نرخ کاهش آب و پراکندگی بالایی هستند، کارایی بتن باید در درجه اول از طریق معیارهای جریان پذیری ارزیابی شود تا اسلامپ به تنهایی.
11. هنگام کاهش مقدار مواد سیمانی، اطمینان از کنترل دقیق تر نسبت آب به سیمان در طول تولید بسیار مهم است. اگر کاهش قابل توجهی رخ دهد، باید با افزایش دوز ماده افزودنی یا افزودن مجدد آن، به جای افزودن آب، که می تواند به میزان قابل توجهی استحکام را کاهش دهد، آن را برطرف کرد.
12. مقاومت بتن عمدتاً با نسبت آب به سیمان تعیین می شود. فوق روان کننده های پلی کربوکسیلات به دلیل میزان کاهش آب بالا، می توانند به راحتی مصرف آب را در مخلوط تولید کاهش دهند و در نتیجه نسبت آب به سیمان و هزینه کلی بتن را کاهش دهند. تنظیم دوز افزودنی باید در زمان واقعی بر اساس شرایط مواد خام و نوسانات دما که بر کارایی بتن تأثیر می گذارد، انجام شود.