پلی کربوکسیلات

پلی کربوکسیلات Polycarboxylate تازه ترین نوع فرمرل های شیمیایی سنتزی است که در راستای کاهش دادن آب اختلاط بتن و به عنوان نوعی ابر روان کننده ملات های سیمانی استفاده می شود. برتری های این فراورده در مقایسه با محصولات مشابه قدیمی تر مانند ملامین فرمالدئید سولفونه شده، پلی نفتالین سولفونات و لیگنو سولفونات بهبود یافته توان توزیع و پخش کنندگی این فراورده ها در درصدهای آب و سیمان اختلاط  کمتر از۳۰ درصد می باشد. در صنعت ساخت و تولید بتن توان مقاومتی بالای بتن بسیار مهم و حائز اهمیت است.

در این نوع بتن ها عیار سیمان مصرفی بالا می باشد و درصد آب اختلاط نیز کم است و در نتیجه ترکیب این اجزاء شاهد تهیه بتنی بسیار خشک که سنگدانه های سیمان مانند کلوخ در آن خودنمایی می کنند خواهیم بود. دراین شرایط به کارگیری روان کننده ها توصیه می گردد. البته به کارگیری محصولات روان کننده غیر پلی کربوکسیلاتی در مقادیر زیاد علاوه بر اینکه باعث روان شدن ملات می گردند می توانند  باعث تاثیرات زیان باری نیز مانند تاثیر بر مدت زمان واکنش هیداراتاسیون شوند ودر عمل از گیرش و سختی ملات ممانعت نماید. این در حالی است که روان کننده های تولید شده بر اساس پلی کربوکسیلات در صورت مصرف در مقادیر مناسب و بهینه بسیار مناسب بوده و در گیرش و سختی ملات نیز مشکلی ایجاد نمی کنند.

با در نظر گرفتن این مسئله که ملات هایی که درصد سیمان آنها بالا می باشد و در واقع پر سیمان هستند درصد تراکم بالایی دارند ودرجه قلیایی آن بالا است، دوام بتن در این فراورده ها بسیار مهم است. بنابراین به کار گیری پوزولان ها برای از بین بردن آهک آزاد ایجاد شده در نتیجه عملیات هیدراتاسیون راهکاری مناسب می باشد. مخصوصا در مکانهایی که احتمال خورندگی و تخریب وجود دارد راهکاری بهینه می باشد. یکی از مهمترین فرمولهای پوزولانی که درایران نیز بسیار پرطرفدار است میکروسیلیس است. این فراورده از آن جهت که در مقایسه با سیمان بسیار ریز دانه تر بوده و توان پخش شدگی و جذب آب بیشتری داشته قابلیت اتصال و چسبندگی ملات های سیمانی را به صورت قابل ملاحظه ای افزایش می دهد اما معضلات روانی بتن را زیاد می کند. تحقیقات نشان می دهد که پلی کربوکسیلات که تغییرات بهینه ای در ساختار آنها صورت گرفته است می توانند اثرات مثبت و بهینه ای در بتن و روانی آن داشته باشند.

 

پلی کربوکسیلات روان کننده های بتن نسل سوم

 

در حال حاضراز این فراورده به عنوان روان کننده های بتن نسل سوم نام برده می شود. استفاده و استعمال این فراورده ها در تهیه ملات های سیمانی با درجه روانی مناسب به عنوان یک ابر روان کننده امری معمول و متداول است. بارزترین وجه تمایز میان این محصول با روان کننده های کاهش دهنده آب، مقدار کاهشی است که در آب اختلاط ایجاد می نمایند. این فراورده به حالت مایع با رنگ قهوه ای روشن می باشد که فاقد عنصر کلر و درجه اشتعال هستند. قدرت این فراورده ها در مقایسه با فراورده های مشابه قدیمی تر بسیار بیشتر می باشد. بر اساس یک سری آزمایشات جدید که در این رابطه انجام گرفته است اختلاط و ترکیب محصولات روان کننده لیگنوسولفونات و پلی کربوکسیلات فراورده ای جدید را به دست می دهد که باعث بهتر شدن درجه روانی ملات سیمانی می شود و همچنین گیرش و سختی ملات را به صورت قابل تنظیم و مناسبی بهینه می نماید.

یکی از قابلیت ها و توان های ویژه این فوق روان کننده در مقایسه با محصولات روان کننده دیگر می توان قابلیت سنتز متنوع آن ها را نام برد. در راستای تهیه و ساخت روان کننده های نفتالین، لیگنو و ملامین تنوع بسیار کمی وجود دارد اما در رابطه با پلی کربوکسیلات می توان به مونومرهای متنوع اشاره نمود که سبب می شود انواع متفاوتی از رزین ها تولید کرد. بنابراین با در نظر گرفتن این تنوع در پروسه تولید می توان پلیمرهایی متفاوت و متنوع از لحاظ ساختمان مولکولی و جرم متنوع مولکولی ساخت.

برخی از محصولات روان کننده قدیمی سبب پائین آمدن عدد اسلامپ در ملات های سیمانی می شدند و شاید یکی از دلایل به کار گیری روان کننده ها در محل ملات ریزی و اضافه نمودن این فراورده به ملات قبل از پروسه بتن ریزی به این دلیل باشد. اما امروزه با تهیه و ساخت محصولاتی بر پایه پلی کربوکسیلات این مسائل و معضلات مرتفع شده است و همچنین شرایط به کار گیری ابر روان کننده ها در مکان تهیه و ساخت بتن و افزودن آن به ملات سیمانی فراهم شده است.

نکاتی درباره ساختار مولکولی این محصول

 

ساختمان مولکولی این فراورده به این صورت است که رشته های جانبی بر روی سلسله رشته های اصلی پیوند خورده اند یا به عبارتی ساختار مولکولی این فراورده شامل یک رشته اصلی بوده که در واقع ستون فقرات آنها بوده و رشته های جانبی بر روی آن متصل شده است. در این رابطه رشته اصلی می تواند مواد متفاوتی از قبیل مونومرهای آکریلیک، آلیلی یا وینیلی باشد. این تر کیبات از نظر شیمیایی می توانند الکل، استرهای کوچک دارای اتصال دوگانه می باشند که در فرایند پلیمریزاسیون رشته اصلی رزین را شکل می دهند.

 

 با توجه به آنچه قبلا گفته شد پلی کربوکسیلات فراورده ای است که می توان با ساختمان های مولکولی متنوعی سنتز کرد. این تفاوت ها و تنوع ها باعث ایجاد تغییرات در خاصیت های این فراورده خواهد شد. به عنوان نمونه در راستای ایجاد تغییرات در طول رشته ها می توان در افزایش عملکرد و بهینه نمودن آن دست برد

 

• بالا بردن اندازه رشته اصلی سبب کاهش ویسکوزیته رزین می گردد، در این شرایط قابلیت روان کنندگی حاصل می گردد و پلی کربوکسیلات حاصله در این شرایط گزینه ای مناسب برای استفاده در رابطه با درصدهای سیمان و آب بالاتر می باشد.

 

• بالا بردن رشته جانبی و اصلی سبب زیادتر شدن گران روی و غلظت رزین می شود. بنابراین با بالابردن قابلیت روان کنندگی، پلی کربوکسیلات تهیه شده در این حالت گزینه ای مناسب برای درصدهای آب و سیمان پائین تر می باشد.

 

• بالا بردن تعداد مجموعه های عاملی یونی در رشته اصلی و پائین آوردن غلظت رشته های جانبی، درجه افت اسلامپ را کاهش می دهد.

 

کارایی و کاربردهای پلی کربوکسیلات

 

عمده ترین و مهمترین نمونه های استفاده از این فراورده در تهیه بتن های پیش ساخته، ملات هایی با راندمان بالا و بتن هایی خودمتراکم می باشد. همچنین این افزودنی گزینه ای بهینه در راستای تهیه و ساخت قطعات پیش ساخته، قطعات بتنی عمیق و بتن های پیش تنیده می باشد.  از دیگر کارایی ها و کاربردهای این محصول می توان به موارد زیر اشاره نمود

 

• در ملات های سیمانی ویژه و با قابلیت های تخصصی برای تولید سطوح سیمانی با قابلیت پرداخت وبه کاربردن حداقل انرژی

 

• در بتن های تخصصی خود تراز شونده

 

• در ملات های سیمانی مخصوص و آماده با قابلیت افزودن مواد و قابل استفاده برای حمل در مسافت های طولانی

 

• در راستای کم نمودن درجه حرارت و دما در ملات های سیمانی حجیم شده

 

• در راستای کم نمودن و ممانعت از درزها و ترک های عمیق و همچنین درزهای موئی در بتن حجیم

 

• برای بالا بردن توان پمپ پذیری در بتن

 

• در راستای پائین آوردن نسبت های آب و سیمان در ملات و بالا بردن توان مقاومتی بتن حجیم

 

روان کننده های پلی کربوکسیلاتی و مقایسه ساختاری آنها

 

 

این فراورده های روان کننده در دو گروه با ساختار و بافت مختلف استری و اتری تهیه و تولید می شود. این رزین ها در شرایط محیطی آبی، پخش و توزیع می شوند و با ساختار کششی و جاذبه بر روی ریزدانه های سیمان با مواد پوزولانی اثر گذاشته و سبب پخش شدگی آنها در آب شده و ار اتصال و چسبندگی آنها به یکدیگر ممانعت می نماید. پلی کربوکسیلات حاضر در هر دو گروه عملکرد و ساختاری شبیه به هم دارند. یک رشته بسپارهای اصلی کربنی دارند که به سبب یک مجموعه عاملی واسط، به یک رشته جانبی پلی اتلین اکساید پیوند داده می شود.

آنچه که باعث مغایرت و تفاوت در این دو گروه می شود نوع مجموعه عاملی واسط است که در مدل رزین استری، استر به عنوان گروه عاملی در نظر گرفته می شود و در رزین اتری گروه عاملی واسط رشته اصلی و جانبی، اتر می باشد.

بر اساس تحقیقات انجام شده رزین های استری در مقایسه با نوع اتری آن در راستای روان کنندگی ملات های سیمانی تاثیرات بهترو مثبت تری دارند. هر چند که در رابطه با حفظ درجه اسلامپ بتن نوع دیگر یعنی رزین های اتری مکانیسم عمل بهتری دارد. در توزیع نمودن و پخش کردن میکروسیلیس در مدل پلی اتر بهتر و بهینه تر از نوع استری آن می باشد. امروزه در صنعت بتن رزین های اتری طرفداران بیشتری دارند. همچنین می توان با ترکیب و اختلاط درصد های بهینه و مناسب از هر کدام از اینها برای استفاده در ملات هایی با توان مقاومتی بالا نتایجی بهینه و مناسب به دست آورد.

 

چگونگی استفاده از پلی کربوکسیلات

 

به کارگیری این فراورده در ملات های سیمانی که طرح اختلاط بهینه ای ندارند می توان مشکلاتی مانند آب انداختگی بتن را به همراه داشته باشد. علاوه بر این استفاده بیشتر از حد مجاز نیز همین معضل(آب انداختگی بتن) را به دنبال دارد. همانگونه که می دانیم به کارگیری این فراورده سبب بالارفتن ضریب فاصله در مجموعه پخش روزنه های بتن می شود و توان مقاومتی بتن را در مقابل تغییرات دمایی ذوب و انجماد بالا می برد. در شرایطی که شاهد کاهش اسلامپ و افت کارایی و روانی ملات سیمانی باشیم راهکار مناسب به کارگیری افزودنی پلی کربوکسیلات برای بازیابی روانی و کارایی ملات سیمانی می باشد. این بازیابی بدون استفاده از آب و تنها با به کارگیری روان کننده ها امکان پذیر است. با در نظر گرفتن نسبت آب به سیمان در این نوع ملات ها که حاوی افزودنی ها هستند در مقایسه با بتن های معمولی، بتن سخت شده دارای توانمندی ها و قابلیت های بهتری است.

 

پلی کربوکسیلات و مقایسه با سایر روان کننده ها

 

یکی از واکنش های مهم در تهیه ملات های سیمانی عمل هیدراتاسیون می باشد و همانگونه که می دانیم آب لازم در راستای این واکنش شیمیایی که به آب اختلاط مشهور است کامل و به صورت صددرصد وارد عملیات می شود و این آب در مقایسه با سیمان ۲ درصد جرم سیمان می باشد. ملاتی که به این صورت تهیه می گرد تا حدودی سفت و سخت و فاقد درجه روانی مناسب می باشد. در این راستا نیازمند آب اضافی برای ایجاد کارایی و روانی مناسب هستیم تا بتوان ملات سیمانی را به راحتی در قالب ها ریخته و به صورت یکنواخت و یک دست جاگذاری کردو همچنین ملات های سیمانی قابلیت عبور از بخش های فشرده ما بین میلگردها و آرماتورها راداشته باشند. در واقع روان کننده ها راهکاری بهینه برای روان نمودن و افزایش کارایی بتن می باشد بدون اینکه از آب استفاده شود.

 

کلام آخر

 

افزودنی پلی کربوکسیلات که به عنوان محصول فوق روان کننده ملات های سیمانی در شکل ها و بسته بندی های متفاوت و با درصد های ترکیبی و اختلاطی از مواد شیمیایی ویژه ای ساخته و تولید می گردد. این افزودنی هر گونه تغییراتی از قبیل ساختار، جرم مولکولی، طول رشته ها و زنجیره های اصلی و جانبی را سبب می شود که باعث ایجاد قابلیت های گوناگونی در ملات های سیمانی و بتن سخت شده ایجاد می کند. در واقع می شود که فرایند سنتز این افزودنی را به گونه ای تغییر داد که بالاترین کارایی بهینه و مناسب با سیمان و دیگر مصالح کاربردی را داشته باشد. در حقیقت بتوان قابلیت های مورد نیاز در بتن را به وسیله تغییر ساختار پلی کربوکسیلات بهینه نمود.

در پایان امیدواریم ارائه این مطلب برای شما مفید بوده باشد و از اینکه مانند همیشه همراه ما بودید سپاسگزاریم.