نوشته اساتید محترم علی اصغر سرابی و منوچهر خراسانی
آزاده السادات فضایل
در این مطالعه رفتار روانپذیری دو سری کوپلیمر آکریلات و متاکریلات در حضور کاتیونهای آلی و معدنی مورد بررسی قرار گرفت. هدف از این بررسی، طراحی و سنتز کوپلیمرهای کربوکسیلاتی در حضور کومونومرهای HEMA،و AMPS و AAm به عنوان فوق روان کننده بتن است.
همچنین تاثیر نوع و میزان گروههای عاملی کومونومرها بر روی رفتار روانپذیری مورد بررسی قرار گرفت. بنابراین آزمونهای پایداری روانپذیری برای مقایسه اثر نسبت عاملیتهای سولفونه، آمید و هیدروکسی به گروههای کربوکسیلات در ساختار زنجیرهای پلیمری، انجام پذیرفت.
نتایج بیانگر آن است که به ترتیب در حضور سه عاملیت سولفونه، هیدروکسی و آمید شاهد افزایش و بهبود خواص روانپذیری و پایداری روانپذیری هستیم. بالاترین میزان روانپذیری و پایداری جریانپذیری را در کوپلیمر AMPS-co-MAA( 50/50 درصد وزنی( شاهد هستیم که از جذب بالاتر این زنجیر بر روی ذرات سیمان ناشی شده است و در نهایت با بهبود پخش و پراکنش تجمعات ذرات هیدراته سیمان، بهبود کارایی سیمان را سبب میشود.
مقدمه
به منظور بهبود کارایی و حفظ خواص اولیه بتن اغلب در مرحله ی اجرا ، افزودنی هایی به بتن اعمال می گردد
از بین این خواص و ویژگی
های ضروری و مورد انتظار در بتن ،میتوان به کارایی بتن در هنگام اجرا و حفظ خواص مقاومتی بتن اشاره نمود
در واقع، خواص نهایی بتن تحت تاثیر رفتار روانی تعلیق بتن است که به وسیله کنترل
نسبت اختلاط آب به سیمان و در واقع طراحی مخلوط بتن میتوان آن را بهینه نمود
فوق روان کننده ها دسته مهمی از افزودنیها هستند که با بهبود پخش و پراکنش تجمعات هیدراته سیمان سبب بهبود کارایی و روان پذیری بتن و در عین حال حفظ خواص مقاومتی آن میشوند
مقاومت بتن با میزان آب افزوده شده نسبت آب به سیمان )c/w ))رابطه معکوس دارد
البته در میزان آب به سیمان بسیار پایین نیز، مخلوط بتن به دلیل مشکل اختلاط و یا حتی قالب ریزی کارایی چندانی نخواهد داشت
از اینرو بهره گیری از ترکیبات فوق روان کننده برای رسیدن به نسبت آب به سیمان بهینه جهت حفظ هر دو ویژگی روان پذیری و استحکام بتن ضروری به نظر می رسد
سه دسته اصلی از فوق روان کننده ها در صنایع بتن به
کار گرفته میشوند. ترکیبات لیگنوسولفوناتها )sulfonates lingo )به عنوان نسل اول و ترکیبات برپایه سولفونفتالن-فرمالدهاید)-Sulfo
SNF) (formaldehyde naphthalene nated )و سولفو مالمین-
فرمالدهاید )formaldehyde melamine Sulfonated) (SMF
( به عنوان نسل دوم دیسپرس )
مقدمه
به منظور بهبود کارایی و حفظ خواص اولیه بتن اغلب در مرحله ی اجرا ، افزودنی هایی به بتن اعمال می گردد
1. از بین این خواص و ویژگی های ضروری و مورد انتظار در بتن ،میتوان به کارایی بتن در هنگام اجرا و حفظ خواص مقاومتی بتن اشاره نمود
2. در واقع، خواص نهایی بتن تحت تاثیر رفتار روانی تعلیق بتن است که به وسیله کنترل نسبت اختالط آب به سیمان و در واقع طراحی مخلوط بتن میتوان آن را بهینه نمود
3. فوق روان کننده ها دسته مهمی از افزودنیها هستند که با بهبود پخش و پراکنش تجمعات هیدراته سیمان سبب بهبود کارایی و روان پذیری بتن و در عین حال حفظ خواص مقاومتی آن میشوند
4. مقاومت بتن با میزان آب افزوده شده )نسبت آب به سیمان )c/w ))رابطه معکوس دارد
5. البته در میزان آب به سیمان بسیار پایین نیز، مخلوط بتن بهدلیل مشکل اختالط و یا حتی قالب ریزی کارایی چندانی نخواهد داشت
6. از اینرو بهره گیری از ترکیبات فوق روان کننده برای رسیدن به نسبت آب به سیمان بهینه جهت حفظ هر دو ویژگی روان پذیری و استحکام بتن ضروری به نظر
می رسد
7. سه دسته اصلی از فوق روان کنندهها در صنایع بتن به کار گرفته میشوند. ترکیبات لیگنوسولفوناتها )sulfonates lingo ) به عنوان نسل اول و ترکیبات برپایه سولفونفتالن-فرمالدهاید)-Sulfo SNF) (formaldehyde naphthalene nated )و سولفو مالمین-
8. فرمالدئیدها)formaldehyde melamine Sulfonated) (SMF ( به عنوان نسل دوم دیسپرس کنندههای مرسوم، نقاط ضعفی نظیر، قابلیت پراکنش پایین، افت اسالمپ شدید، افت خواص بتن و حتی مشکلات ایجاد آلودگی در حین تولید دارند در تلاش برای حل این معضلات، فوق روان کننده های پلیکربوکسیالتی با ساختار کوپلیمرهای شانهای به عنوان نسل سوم فوق روان کننده ها معرفی شدند و همچنان در حال توسعه هستند .
9. کاهش قابل ملاحظه آب، قابلیت سازگاری با ترکیبات بتن حتی در محتوای مصرفی بالا و همچنین امکان ایجاد تغییرات ساختاری متنوع در پلیمرها جهت
بهبود خواص بتن از مزیتهای استفاده از فوق روان کننده های پلی کربوکسیالتی است
10. جذب دیسپرس کننده در فصل مشترک سیمان/آب مرحله حساسی در پراکنش است زیرا در نهایت با ایجاد پایداری که از نوع دافعه استریک )ممانعت فضایی( و یا دافعه الکترواستاتیک میتواند باشد، پراکنش و پخش پایدار ذرات سیمان را سبب میگردد
11. مطالعات گوناگون به بررسی پارامترهای ساختاری تاثیر گذار روی جذب فوق روان کننده ها روی سطح ذرات سیمان و حتی تجمعات هیدراته شده سیمان در مراحل اولیه
اختلاط با آب پرداخته اند. مکانیسم جذبی غالب در پراکنش سیمان در طراحی گروه جدیدی از کوپلیمرهای فوق روان کننده مورد توجه قرار گرفته است
12. این فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی عموماً پلیمرهای با بار منفی هستند که با جذب عمده توسط گروه های کربوکسیلات روی سطح سیمان، دافعه الکترواستاتیک بین ذرات را سبب میگردند
13. وینفیلد و همکارانش در بررسی تاثیر ساختار پلی کربوکسیلاتها دریافتند که پلیمرهایی با دانسیته زنجیر جانبی پایین تر و وزن مولکولی بالاتر و طول زنجیر جانبی کوتاه تر جذب بالاتری را روی سطح سیمان خواهند داشت
14. مونتس و همکارانش نیز گزارش کرده اند که جذب بالای روی سطح سیمان به دانسیته بار روی زنجیر اصلی و آرایش مولکولهای جذب شده بستگی دارد
15. زینک و پروچت نیز در مطالعات جداگانه دریافتند که محتوای گروه کربوکسیلیک )دانسیته بار زنجیر اصلی( روی رفتار جذبی و در نهایت روان پذیری و تاخیر اندازندگی آن تاثیر مستقیم )
دارد ]17-20 .]
16. مطالعات گستردهای جهت درک بهتر رابطه بین ساختار فوق روان کننده ها با خواص و کارایی بتن صورت گرفته است. با این حال نیاز برای بهبود ساختار فوق روان کننده ها به ویژه شاخه اصلی پلی کربوکسیلات جهت بهبود رفتار جذبی آن بر ذرات سیمان و نهایتا افزایش روانپذیری و کارایی بتن احساس میگردد. این مطالعه به بررسی پارامترهای ساختاری نظیر حضور گروههای عاملی مختلف روی زنجیر اصلی و میزان بهینه این گروهها نسبت به گروههای کربوکسیالت روی شاخه اصلی به منظور رسیدن به روانی بیشتر و پایداری روانی باالتر میپردازد. به عالوه تاثیر کاتیونهای این سیستم پلی کربوکسیلاتی روی روان پذیری و حفظ آن در دو pH مختلف مورد مقایسه و بررسی قرار میگیرد.
2 )بخش تجربی
2)1 )مواد
مونومرهای گرید آزمایشگاهی متاکریلیک اسید )MAA )و آکریلیکاسید )UK,lucite) ( AA )و آکریل آمیدو-2-متیل پروپان سولفونیکاسید ),Ltd,Co Chemical TNJ Hefei) (AMPS
China ،)هیدروکسیاتیلمتاکریالت )Nippon) (HEMA
Japann, SHokubai ،)آکریل آمید )AAm و( )-Chem Mitsubishi
Japan, ical برای سنتز کوپلیمرهای کربوکسیالتی استفاده شدند.
آمونیوم پر سولفات )APS )و3-مرکاپتو پروپیونیک اسید )(MPA
Germany-, Merck )(نیز به ترتیب به عنوان آغازگر و عامل انتقال
زنجیر در سنتز کوپلیمر ها به کار گرفته شدند. نمونههای آزمایشگاهی
از ترکیبات سدیم هیدروکساید )NaOH ،)پتاسیم هیدروکساید )KOH )
وتریاتیلآمین )TEA )و مونو اتانول آمین )MEA )جهت تنظیم pHبه کار گرفته شدند. سیمان مورد استفاده دراین مطالعه، سیمان پرتلندکننده های مرسوم، نقاط ضعفی نظیر،
قابلیت پراکنش پایین، افت اسلامپ شدید، افت خواص بتن و حتی مشکالت ایجاد آلودگی در حین تولید دارند
در تلاش برای حل این معضلات، افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن با ساختار
کوپلیمرهای شانهای به عنوان نسل سوم فوق روان کننده ها معرفی شدند و همچنان در حال توسعه هستند
کاهش قابل ملاحظه آب، قابلیت سازگاری با ترکیبات بتن حتی در محتوای مصرفی بالا
و همچنین امکان ایجاد تغییرات ساختاری متنوع در پلیمرها جهت بهبود خواص بتن از مزیتهای استفاده از فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی است
جذب دیسپرس کننده در فصل
مشترک سیمان/آب مرحله حساسی در پراکنش است زیرا در نهایت با ایجاد پایداری که از نوع دافعه استریک )ممانعت فضایی( و یا دافعه الکترواستاتیک میتواند باشد، پراکنش و پخش پایدار ذرات سیمان را سبب میگردد
مطالعات گوناگون به بررسی پارامترهای ساختاری تاثیر گذار روی جذب فوق روان کنندهها روی سطح ذرات سیمان و حتی تجمعات هیدراته شده سیمان در مراحل اولیه اختلاط با آب پرداخته اند. مکانیسم جذبی غالب در پراکنش سیمان
در طراحی گروه جدیدی از کوپلیمرهای فوق روان کننده مورد توجه
قرار گرفته است
این افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن عموما پلیمرهای با بار منفی هستند که با جذب عمده توسط گروههای کربوکسیلات روی سطح سیمان، دافعه الکترواستاتیک بین ذرات را سبب میگردند
وینفیلد و همکارانش در بررسی تاثیر ساختار پلی کربوکسیلات ها دریافتند که پلیمرهایی با دانسیته زنجیر جانبی
پایینتر و وزن مولکولی بالاتر و طول زنجیر جانبی کوتاه تر جذب بالاتری را روی سطح سیمان خواهند داشت
مونتس و همکارانش نیز گزارش کرده اند که جذب بالای روی سطح سیمان به دانسیته بار روی زنجیر اصلی و آرایش مولکولهای جذب شده بستگی دارد
زینگ و پروچت نیز در مطالعات جداگانه دریافتند که محتوای گروه کربوکسیلیک دانسیته بار زنجیر اصلی( روی رفتار
جذبی و در نهایت روان پذیری و تاخیر اندازندگی آن تاثیر مستقیم دارد
مطالعات گستردهای جهت درک بهتر رابطه بین ساختار فوق روان کننده ها با خواص و کارایی بتن صورت گرفت هاست. با این حال نیاز برای بهبود ساختار فوق روان کننده ها به ویژه شاخه اصلی پلی کربوکسیلات جهت بهبود رفتار جذبی آن بر ذرات سیمان و نهایتا افزایش روانپذیری و کارایی بتن احساس میگردد. این مطالعه به بررسی پارامترهای ساختاری نظیر حضور گروههای عاملی مختلف روی زنجیر اصلی و میزان بهینه این گروهها نسبت به گروههای کربوکسیلات روی شاخه اصلی به منظور رسیدن به روانی بیشتر و پایداری روانی بالاتر میپردازد. به علاوه تاثیر کاتیونهای این سیستم پلی کربوکسیلاتی روی روانپذیری و حفظ آن در دو pH مختلف
مورد مقایسه و بررسی قرار میگیرد.
2 )بخش تجربی
2)1 )مواد
مونومرهای گرید آزمایشگاهی متاکریلیک اسید )MAA )و
آکریلیکاسید )UK,lucite) ( AA )و آکریل آمیدو-2-متیل پروپان
سولفونیکاسید ),Ltd,Co Chemical TNJ Hefei) (AMPS
China ،)هیدروکسیاتیلمتاکریالت )Nippon) (HEMA
Japann, SHokubai ،)آکریل آمید )AAm و( )-Chem Mitsubishi
Japan, ical برای سنتز کوپلیمرهای کربوکسیالتی استفاده شدند.
آمونیوم پر سولفات )APS )و3-مرکاپتو پروپیونیک اسید )(MPA
Germany-, Merck )(نیز به ترتیب به عنوان آغازگر و عامل انتقال
زنجیر در سنتز کوپلیمر ها به کار گرفته شدند. نمونههای آزمایشگاهی
از ترکیبات سدیم هیدروکساید )NaOH ،)پتاسیم هیدروکساید )KOH )
وتریاتیلآمین )TEA )و مونو اتانول آمین )MEA )جهت تنظیم pH
به کار گرفته شدند. سیمان مورد استفاده دراین مطالعه، سیمان پرتلندتیپ ∏ شرکت سیمان تهران است
2)2 )روش کار
سنتز کوپلیمرهای پلی کربوکسیالتی به روش پلیمریزاسیون محلولی
رادیکالی صورت میگیرد. غلظت نهایی مونومرها در سیستم واکنش در 25 درصد وزنی ثابت طراحی شد.
تمامی افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن به
روش پلیمریزاسیون رادیکالی و در حضور APS به عنوان آغازگر در دمای 2±80 درجه سانتیگراد سنتز شدند. همچنین به منظور کنترل وزن مولکولی کوپلیمرهای سنتزی، MPA به عنوان عامل انتقال زنجیر استفاده شد.
ابتدا مقدار مورد نیاز آب دیونیزه )30 درصد وزنی از کل محلول واکنش نهایی( به داخل بالن چهار دهانه مجهز به دو لوله تغذیه و یک همزن اختالط اضافه شد.
سپس، ظرف 3 بار با گاز نیتروژن شستشو داده شد تا از خروج اکسیژن از سیستم واکنش اطمینان حاصل گردد.
همراه با عامل انتقال زنجیر حل شده در آب دیونیزه تهیه شد. APS با غلظت 2 ٪وزنی نسبت به کل مونومر در آب دیونیزه به عنوان محلول آغازگر استفاده شد. سپس محلول آغازگر و محلول مونومر به طور جداگانه به ترتیب به مدت 3 ساعت و 5/3 ساعت به صورت قطره ای وارد میشوند. دمای پلیمریزاسیون توسط حمام روغن در تمام مدت واکنش در دمای 2 ±80 درجه سانتیگراد نگهداری شد. پس از اتمام هر دو تغذیه، مخلوط واکنش در دمای 80 درجه سانتیگراد برای مدت زمان 0/1 ساعت تحت همزن برای تکمیل پلیمریزاسیون نگهداری شد و سپس تا دمای اتاق در دمای 25 درجه سانتیگراد خنک شد.
پس از آن محلول کوپلیمر PC تولید شده با 25 درصد جامد تقریبی با ترکیبات سود و پتاس وتری اتیل آمین و مونو اتانول آمین به pH های 7 و 10 رسیدند تا در آزمون روانپذیری مورد بررسی قرار گیرند.
البته باید به این نکته توجه گردد که با توجه به واکنش پلیمریزاسیون رادیکالی، توزیع پلیمری حاصل تصادفی خواهد بود.
2)3 )تجهیزات
2)3)1 )کروماتوگرافی نفوذ ژل )GPC)
GPC یک روش استاندارد برای تجزیه و تحلیل توزیع وزن مولکولی
پلیمرها با جداسازی قطعات پلیمری بر اساس اندازه مولکولی، یعنی حجم هیدرودینامیکی است.
وزن مولکولی عددی )Mn ،)وزن مولکولی )Mw )و شاخص پراکندگی پلیمری )PDI ) پلی کربوکسیلات سنتز شده در دمای 35 درجه سانتیگراد از طریق یک کروماتوگرافی نفوذپذیری ژل 20A-LC Shimadzu Waters محاسبه گردید.
کروماتوگرافی نفوذپذیری ژل مجهز به ستون کروماتوگرافی Waters
250 Ultrahydragel و آشکارساز RI بوده و فاز متحرک آن محلول
10/0 مول بر لیتر نیترات سدیم است که با سرعت min / ml 1جریان مییابد. همچنین پلی اتیلن اکسید با وزن مولکولی مختلف به عنوان استانداردهای کالیبراسیون به کار گرفته شد.
2)3)2 )آزمون طیف سنجی IR-FT
جهت مشخص کردن ساختارهای شیمیایی کوپلیمرها، آزمون FTIR
بادستگاه )_Scientific Fisher Thermo, FTIR 6700 Nicolet ،
آمریکا( ، با وضوح 1-cm 4 استفاده شد. محلول پلی کربوکسیلات سنتزی در یک آون خالء با دمای 60 درجه سانتیگراد، به مدت 24
ساعت به وزن ثابت رسید، سپس با نمک پتاسیم برماید )KBr ) به صورت قرص، تهیه شد و در حالت انتقال از 1-cm 400 تا 1-cm 4000
در دمای 25 درجه سانتیگراد اتاق اسکن شد. ترکیب کوپلیمر توسط FTIR تعیین شد.
2)3)3 )NMR H1
رزونانس مغناطیسی هسته ای )NMR )برای تعیین ساختار مولکولی کوپلیمرهای آماده شده، استفاده شده است. پلی کربوکسیلات ها در فرآیند مشابه با روش FTIR خشک شدند. اندازه گیری اسپکترومتری
HNMR با یک اسپکترومتر Avance 400 III AVANCE Bruker
400 DRX ( شرکت Bruker ،آلمان( با فرکانس MHz 250 انجام
شد و به طور معمول با یک زاویه پالس 30 درجه ثبت شد. طیف در دمای اتاق )25 درجه سانتیگراد( به دست آمد و نمونه برای NMR H
D2 )به عنوان مرجع داخل حلال تهیه
با حل شدن در آب دوتره )O D2 و شد. مقادیر شبیه سازی شیمیایی در مقادیر )ppm (d نسبت 0 به عنوان یک استاندارد داخلی بیان شده است.
2)3)4 )آماده سازی تعلیق سیمانیبرای آماده سازی تعلیق سیمان و به منظور جلوگیری از پدیده آب انداختگی و همین طور با توجه به اثر کاهش دهندگی آب توسط کوپلیمرهای PC ،نسبت آب به سیمان )C / W )3/0 ،اعمال شد.
میزان کوپلیمرهای پلی کربوکسیلاتی افزوده شده نسبت به وزن سیمان )25/0در صد وزنی )bwoc ))بود.
روش افزودن مستقیم در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است. آب و مواد شیمیایی در ابتدا به یک میکسر اضافه شدند. به منظور بالا رفتن دقت و تکرارپذیری، PCها ( پلی کربوکسیلات ها ) با استفاده
از سرنگ اضافه شدند تا مقادیر واقعی فوق روان کننده استفاده شوند و بعد از 2 دقیقه اختلاط با 1000 دور در دقیقه، سیمان اضافه شد.
پس از یک بازهی زمانی 60 ثانیه ای، مخلوط کردن در 2000 دور در دقیقه برای 2 دقیقه اضافی در دمای اتاق ادامه یافت.
در واقع از این روش به منظور از بین بردن تجمعات مخلوطهای سیمانی و همگن سازی آنها در اندازه گیریهای رئولوژیکی استفاده شد.
بعد از 4 دقیقه مخلوط کردن در میکسر و 2 دقیقه هیدراتاسیون استاتیک، مخلوط تازه سیمان بلافاصله جهت انجام آزمونها مورد استفاده قرار گرفت. میزان فوق روان کننده در تمام مخلوطها ، بر اساس محتوای
فعال PC در درصد وزن سیمان )bwoc )است.
2)3)5 )آزمون روان پذیری خمیر سیمان تازه آزمون اسلامپ و پایداری اسلامپ توسط مینی اسلامپ جهت بررسی تاثیر پلی کربوکسیلات های سنتزی روی روانپذیری و پایداری
روانپذیری در خمیر سیمانی با نسبت آب به سیمان ) 3/0 =C/W )
صورت پذیرفت. این آزمون برای ارزیابی کارایی کوپلیمرهای سنتز شده PC در خمیر سیمان انجام شد. برای کوپلیمرهای مختلف )سری
HEMAو، AMPS ،و AAm )آزمون بهوسیله مینی اسلامپ که
مخروطی کوتاه شده از فولاد ضد زنگ با قطر باالی 60 میلیمتر، قطر پایین 80 میلیمتر و ارتفاع 60 میلیمتراست، انجام شد. در ابتدا در حالیکه یک خمیر سیمان تازه پس از اختالط خوب، در مخروط پر شده بود، مخروط به سرعت به سمت بالا برداشته میشود.پس از اینکه پخش شدن سیمان روی صفحه فلزی متوقف شد )حدود 30ثانيه(، میانگین مقدار چهار قطر پخش سیمان به عنوان پارامتر بعد پخش شوندگی سیمان اندازه گیری شد وآزمون پخش دو بار تکرار
شد. جریان پذیری نمونه های پلی کربوکسیلات با اندازه گیری قطر و همچنین
برای بررسی پایداری و حفظ روانی سیمان، آزمون مینی اسلامپ در بازهی زمانی 80 دقیقه در فواصل 20 دقیقه مورد بررسی قرارگرفت.
2)3)6 )اندازه گیری های رئولوژیکی رفتار رئولوژیکی
افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن در خمیر سیمانی اندازه گیری شد و داده ها با استفاده از یک رئومتر )S / R )سیلندر دو محوره در حالت سرعت برشی کنترل گردید. ویسکوزیته ظاهری
و تنش برش در سرعت برش )1-sو0-1000 )توسط رئومتر )ایاالت متحده، )550 VT (2000-AR، TA ،)دردمای 25 درجه سانتیگراد ثبت شد. بلافاصله پس از معرفی و قرار گیری نمونه در رئومتر، پیش
اختالطی برای 120 ثانیه در سرعت برش 1-S 5 در نظر گرفته شد تا تعادل حرارتی بین خمیر و رئومتر را تضمین کند. در حقیقت، نمونه ها به منظور شکستن ساختار خمیر سیمان و ایجاد شرایط یکنواخت قبل
از آزمون، تحت برش اولیه قرار گرفتند. پس از 60 ثانیه در حالت استراحت، سرعت برشی خطی به سمت باال از 0 تا 1-1000s اعمال شد، سپس 60 ثانیه در حداکثر سرعت برش ماند، و در نهایت سرعت
برشی از 1-s 1000 به پایین کاهش یافت.
3 )نتایج و بحث
3)1 )خصوصیات کوپلیمرهای سنتز شده PC
GPC مجهز به یک آشکارساز ضریب شکست )RI )برای تعیین وزن
مولکولی کوپلیمر سنتز شده، استفاده شده است. نتایج تجزیه و تحلیلGPC برای نمونه های HEMA-co-PMAA و -co -PMAA
AMPS و AAm- co -PMAA در جدول 3 ذکر شده است. ساختار
کوپلیمرها توسط طیفهای NMR H و FTIR تایید شده است.
3)2 )آنالیز FTIR
ساختار شیمیایی کوپلیمرها با استفاده از طیف سنجی FTIR
مشخص شد.
تغییرات پیک های مشخصه
در MAA ،سایر کومونومرها و کوپلیمرها به روشنی کوپلیمر شدن را نشان میدهد. پیک پهن در حدود1-cm 3485 به H-O مونومر متاکریلیک اسید مربوط است در حالی که O = C گروه کربوکسیل یک پیک جذب در 1-cm 1715 میدهد. برای هر دو مونومرشکل1( b,a )
کشش گروه H-C متصل به C = C در محدوده 3300 -3100 1-cmظاهر شد. همچنین پیک C = C در 1-cm 1730-1600 ظاهر شد.
در مونومر آکریل آمید گروه O = C متصل به گروه آميد، پیک جذبی را در 1-cm 1670میدهد . باند خمشی H- از گروه آمید در 1-cm
1540 و کششی H-N در محدوده 1-cm 3100-3500 برای آکریل آمید ظاهر میگردد. بدیهی است که انتقال گروه H-C متصل به C
C = در 1-cm 3150-3180 برای آکریل آمید و متاکریلیک اسید به
مقادیر 1-2850cm برای کشش نامتقارن و متقارن گروه H-C متصل به C-C در کوپلیمر، تشکیل یک کوپلیمر اسید متاکریلیک – آکریل آمید را تأیید میکند. طیفهای IR نشان میدهد باند آمین H-Nمیتواند درپیک 1-cm 1540 برای سری پلیمرهای -co-PMAA
AAm یافت شود. پیکهای 16620 ، 1580 ،1290 و 1-cm 680 ،
به ترتیب به ارتعاش کششی -H-N ،ارتعاش کششی O-C ،ارتعاش خمشی در صفحه -H-N ،-ارتعاش کششی N-C و ارتعاش خمشی بیرون صفحه -H-N -در ساختار AAm-co-MAA مربوط هستند
که حضور گروه سولفونات درکوپلیمر )c )را تایید میکنند. باند جذبی با شدت جذب بالا در حدود 1-cm 1730 ،نشانگر حضور کربونیل )O = C )در زنجیر کوپلیمری است )شکل c 3 .)پیک تقریبی 1-1640cm نشاندهنده باند H-N درکوپلیمر -co-MAA
AMPS است که در واقع، نشان میدهدکشش گروه کربونیل
آمید همپوشانی دارند. پیک در 1-cm 1253 و 1-cm 1055 به ترتیب مربوط به پیوندهای C-C درطول زنجیره اصلی و N-C در کوپلیمر
)AMPS-co-MAA )است. پی 1-1732cm مربوط به پیوند ارتعاشی کششی -COO در زنجیر اصلی AMPS-co-MAAاست.
حضور این پیکهای مشخصه در طیف FTIR نمونه ها نشاندهنده پلیمریزاسیون موفقیت آمیز مونومرهای درگیر است قله هایی که در حدود 1-1043cm ،1-1188cm ،1-1428cm ،1-2934cm و 1-3080cm ظاهر میشوند به ترتیب کشش استر O-C ،کشش O-C اتری، خمشی H-C ،کششی H-C ازمونومر HEMA و کشش H-C درزنجیراصلی هستند.پیک 1-1720cm مربوط به ارتعاش کششی COOH از گروههای کربوکسیل واکنش دهنده در زنجیره اصلی است.
پیک 1-cm 2900 تا 1-cm3180 به همپوشانی کششی O-C( از واحدهای تکرار شونده MAA )و کششی H-C( از زنجیره اصلی( و کششی O-C( از واحد های مونومر HEMA )اختصاص یافته است.
از سوی دیگر، با سنتز کوپلیمرها، پیک OH در 1-cm 3300 در پلیمر )شکل3-c ) در مقایسه با OH الکل در 1-3300cmو HEMA( شکل 4-b )و OH اسید در 1-cm 3410 از MAA( شکل a- 3 )شدیدتر میشود.
حضور این پیک های مشخصه در 1-1233cm و 1-1200cm تا 1-1000cmبه ترتیب به پیوند C-C در زنجیره اصلی و پیوند اتری مربوط میشود. پیکهای کششی H-C زنجیره اصلی در 1-3080cm و H-C خمشی وکششی O-C که در 1-1458cm و1-1188cm ظاهر میشوند، پلیمریزاسیون موفقیت آمیز -MAAHEMA-co را نتیجه می دهد.
3)3 )NMR
طیف NMR H1 نمونه سنتز شده AMPS-co-MAA
. به طور معمول، در زنجیره اصلی، پروتون های CH2 کوپلیمر و -H در زنجیر متاکریالت و – CH3 از زنجیر AMPS سیگنالهایی را در ppm 27/1-266/2= δو، ppm 48/2، ppm
236/1- 198 /1 و ppm 597/1- 405/1 نشان میدهند .
پیکهایی در 8/0-926/1 ppm مربوط به پروتونهای CH3 درMAA هستند. طیف NMR همچنین سیگنالی را در ppmD2 حالل نمونه است.
697/4 ارائه میدهد که مربوط به Oپیکهای ضعیف دیگر ناشی از مقدار زیادی از واحدهای تکراری درساختار مولکولهای پلی کربوکسیلات است. با اینحال، نتایج هنوز هم ساختار کوپلیمرهای سنتز شده را تأیید میکند . بدین ترتیب میتوان پلیمریزاسیون کامل بین MAA و کومونومر AMPS ،را تایید نمود.
3)4 )آزمون مینی اسالمپ و پایداری اسالمپ
مطالعه رئولوژی خمیر تازه سیمان میتواند منجر به درک روشنی از رفتار روانی سیمان شود. علاوه بر این، رئولوژي این تعلیقهای غلیظ اغلب بسیار پیچیده است و بستگی به عوامل متعددی ازجمله، عوامل شیمیایی )نظیر سایر افزودنیهای بتن( و معدنی
)سیمانهای متفاوت با فازهای معدنی متفاوت(، شرایط مخلوط کردن و غیره دارد. آزمون مینی اسالمپ رایجترین روش برای
ارزیابی کیفیت خمیر سیمان است. هنگامی که مخروط اسالمپ به صورت عمودی حرکت میکند، گرانش باعث میشود که سیمان به پایین و روی صفحه فلزی بریزد و بر روی سطح پخش گردد.
جذب مولکولهای فوق روان کننده روی سطح سیمان باعث
پدیده دافعه استریک میشود که افزایش میزان پراکندگی ذرات
سیمان و تغییر روانی خمیر سیمان را به دنبال دارد. با نادیده گرفتن اثر تنش سطحی )بین دیواره مخروط و خمیر سیمان( و اندازه گیری قطر پراکندگی )پخش(، میتوان به یک تقریب خوب
از عملکرد روانپذیری دست یافت. به گونه ای که، در نمونه هایی با روانپذیری بالا، مخروط مینی اسلامپ به سرعت خالی میشود و قطر نهایی پخش گسترش می یابد در حالی که برای فوق روان کننده های ضعیفتر به تدریج خالی میشود به طوری که قطر پخش به حداقل مقدار ممکن که قطر انتهایی مخروط است، میرسد. البته قطر پخش سیمان تحت تاثیر وزن سیمان، کشش
سطحی و گرانش نیز قرار میگیرد.
برای دو هموپلیمر متاکریلات
و آکریلات در تمام pHهای مورد بررسی و حتی در تمامی
کاتیونهای مورد بررسی، زنجیرهای پلی متاکریلاتی در مقایسه با زنجیر پلی آکریلاتی روانپذیری و میزان قطر پخش و در نتیجه پراکنش سیمان بهتری را نشان میدهند که میتوان این امر را ناشی از دافعه فضایی بیشتر در زنجیرهای متاکریلات دانست.
در واقع وجود گروههای حجیم متیل در طول زنجیر متاکریالت
ممانعت فضایی باالتری را در طول زنجیر جذب شده روی ذرات سیمان ایجاد میکند که از نزدیک شدن ذرات سیمان به یکدیگر جلوگیری نموده و با بهبود پراکنش سیمان به جریان پذیری باالتر آن کمک میکند. در حالی که در هموپلیمر آکریلیک اسید میزان این ممانعت به سبب وجود اتم های کوچکتر هیدروژن در زنجیر بسیار کمتر است. البته نتایج برای کوپلیمرهای هر دو سری زنجیر )هر سه کومونومر و در همه کاتیونهای مورد بررسی(
در مقایسه با هموپلیمرهایشان بهتر است. نتایج نشان دهنده آن است که جایگزینی بخشی از واحدهای آکریالت و یامتاکریالت با کومونومرها )در اینجا 20 درصد وزنی کل مولکول( به شدت روی بهبود خواص روانپذیری و پراکنش ذرات در سیستم سیمانی تاثیر میگذارد.
این نتایج گویای عملکرد بهتر واحدهای کومونومر در طول زنجیر در مقایسه با گروههای کربوکسیالت در طول زنجیر هم و پلیمرها است.
به منظور بررسی تاثیر نوع و میزان کومونومرها در طول زنجیر، مطالعات روانپذیری روی درصدهای مختلف از سه مونومر مورد مطالعه )HEMAو,AMPS و AAm )در طول زنجیرهای
متاکریالتی، که رفتار روانپذیری بهتری را ارائه دادند، در pH های مختلف و در حضور گونه های کاتیونی آلی و معدنی مختلف
صورت پذیرفت )
آزمون مینی اسلامپ در نسبت آب به سیمان 3/0 و نسبت پلیمر به سیمان 25/0 درصد وزنی برای تمامی نمونه ها انجام شد.
درنسبت وزنی
10:90( m:n )در هر سه کومونومر در حضور کاتیونهای مختلف
جریان پذیری کمتری را شاهد هستیم. این امر را میتوان به
سبب حضور گروههای کربوکسیلات بیشتر روی زنجیرهای اصلی دانست که با جذب روی سطح سیمان، بیشتر به واسطه دافعه الکترواستاتیک روانپذیری را سبب میشوند و اینکه در این نمونه ها گروههای عاملی دیگر سهم بسیار کمتری دارند.
با افزایش میزان کومونومر در زنجیر پلیمری به 20 و 30 درصد به ترتیب شاهد افزایش روانپذیری در هر سه دسته کوپلیمر هستیم.
این امر را میتوان تاثیر مونومرهای با عاملیتهای مختلف آمید، سولفونه و هیدروکسید روی زنجیر و تاثیر گروههای عاملی حجیم آنها روی دافعه فضایی و حتی الکترواستاتیکی که روی سطح سیمان ایجاد میکنند، دانست. در نهایت با افزایش درصد کومونومرها )50 درصد( در طول زنجیر فوق روان کننده هاروانپذیری برای دو کوپلیمر AMPS و AAm و تقریبا در حضور هر چهار کاتیون بیشترین میزان است، در حالیکه با افزایش عاملیت های هیدروکسی )مونومر HEMA )شاهد افت اسالمپ در هر چهار کاتیون کوپلیمر HEMA هستیم. شاید این امر را بتوان ناشی از واکنشهای درون زنجیری در طول زنجیر کوپلیمر دانست
مقایسه روان پذیری خمیرهای سیمان در حضور فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی آکریلاتی و متاکریلاتی بتن با حضور کومونومر های مختلف با نسبت وزنی )20/80 ) در حضور کاتیون های مختلف و pH های مختلف در نسبت آب به سیمان3/0 و نسبت پلیمر به سیمان 25/0 درصد وزنی
شکل 6 )آزمون روان پذیری خمیر های سیمان در حضور فوق روان کننده های پلی کربوکسیلاتی با حضور کومونومر های مختلف با نسبت های وزنی مختلف مونومر در کوپلیمر در حضور کاتیون های مختلف و pH ثابت در نسبت آب به سیمان3/0 و نسبت پلیمر به سیمان 25/0 درصد وزنی
که احتماال با گیر انداختن مولکولهای آب در بین ساختارهای خود و محبوس کردن آب بین حفره های تجمعات سیمان مانع حضور آب بین ذرات جهت حرکت دادن ذرات سیمان روی یکدیگر شده و مانع جریانپذیری بیشتر سیمان میگردد.
با افزایش میزان کومونومره
تا 70 درصد وزنی، افت روانپذیری برای نمونه کوپلیمر HEMAبا شدت بیشتری دنبال میشود. البته برای دو سری کوپلیمر دیگر هم، شاهد افت جریان پذیری در حضور محتوای کومونومر بیشتر
)70 در صد( هستیم و حتی در نمونه AAm شاهد افت بیشتری در مقایسه با نمونه AMPS هستیم.
نتایج نیز گویای همین میزان بهینه کومونومرها در
زنجیرهای پلیمری است )نسبت وزنی 50/50 برای AMPS و
AAm و 70/30 در HEMA )به گونه ای که نشان میدهد،
جانشینی میزان معینی از گروههای کربوکسیلات با گروههای عاملی موجود در مونومرهای AMPSو، HEMA و AAm در پلی کربوکسیلات موجب افزایش جریان پذیری و کارایی افزودنی میشود. از سوی دیگر، هنگامی که واحدهای MAA بیشتر با واحدهای AMPS،و HEMA و AAm در کوپلیمرها جایگزین شوند )نسبت مونومر 70/30 در هر سه سری و حتی -MAA
HEMA-co 50/50 ،)توانایی پراکنش سیمان را کاهش میدهد و خواص روان کنندگی افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن افت میکند. در واقع به بیان دیگر میتوان گفت از میزان جذب این زنجیرهای پلیمری بر روی سطح ذرات سیمان کاسته میشود.
البته ذکر این نکته نیز ضروری است که در این فوق روان کننده ها شاهد افت شدید رفتار روانپذیری در نمونه های حاوی کاتیونهای آلی تریاتیلآمین و مونواتیل آمین و معدنی پتاسیم نسبت به pH خنثی هستیم. این امر احتماال ناشی از حضور این کاتیونهای حجیم است که از جذب مناسب و پایدار زنجیرهای پلیمر روی ذرات سیمان جلوگیری میکند.
در نهایت نتیجه میشود که بهترین رفتار روانپذیری را برای
نمونه های AAm-co-MAAو, AMPS-co-MAA( 50/50 )و
HEMA-co-MAA( 30/70 )در pH برابر 7 و در حضورکاتیون
سدیم خواهیم داشت. نتایج پایداری روانپذیری در بازه زمانی80 دقیقه برای این سه کوپلیمر آورده شده است. نتایج بیانگر آن است که کوپلیمرهای AMPS- co-MAA( 50/50 )و -MAA
HEMA-co( 30/70 )و AAm-co-MAA( 50/50 )به ترتیب
بیشترین پایداری روانپذیری را در بازه 80 دقیقه دارند. در واقع پایداری روانپذیری را میتوان ناشی از مکانیسم دافعه استریک (ممانعت فضایی) حاصل از زنجیرهای جانبی دانست که با دور نگهداشتن ذرات سیمان از یکدیگر مانع تشکیل مجدد تجمعات سیمان میگردد.
در واقع بین سه ساختار کوپلیمری مورد مقایسه در این مطالعه با توجه به ساختار مولکولی کومونومرها مشاهده میشود که شاخه جانبی کومونومر AMPS
و ممانعت فضایی ناشی از گروه ها و زنجیر حجیم آن در مقایسه با کومونومر HEMA و پس از آن کومونومر کوچکتر AAm کمترین افت جریانپذیری را نشان میدهد.
رئولوژی
رئولوژی سیمان به سبب تاثیر پارامترهایی چون زمان و دما و به دلیل تعاملات متفاوت بین ذرات سیمان، آب و سایر اجزای تشکیل دهنده پیچیده است.
اندازه گیری های رئولوژیکی به منظور کمی کردن اثر فوق روان کننده ها مورد بررسی قرار گرفت. در خمیر سیمان و همچنین در مخلوطهایی با جامد زیاد، ذراتی که با یکدیگر در تماس هستند،
یک ساختار ضعیف جامد را ایجاد میکنند که برای جریان پیدا کردن و روان شدن خمیر باید این ساختار در هم بریزد و در واقع توسط نیرویی بشکند. خمیر سیمان ماده ویسکو پلاستیکی است که تنش تسلیم دارد. در اندازه گیریهای رئولوژیکی، تعلیقهای با غلظت بالا مانند خمیر سیمان، رفتار غیرنیوتنی نشان میدهند. در این حالت، خمیر سیمان با و بدون فوق روان کننده، نوعی رفتار شبیه پلاستیکی را نشان میدهد.
در تنش کمتر از تنش تسلیم، خمیر رفتار جامد را نشان میدهد و حرکت نمی کند. درتنشی بالای این سطح، خمیر شروع به جریان میکند و ذرات با مایع تحت نیروهای سرعت برش حرکت میکنند. برای توصیف رئولوژی خمیر سیمان، پارامترهای کلیدی رئولوژیک مانند تنش تسلیم، ویسکوزیته ظاهری، رقیق شدن برشی، یا رفتار غلیظ شدن برشی مورد بررسی قرار میگیرد.
به طور کلی، نیروهای جاذبه در تعلیقهای سیمان، یک شبکه
سخت را ایجاد میکنند که مانع از جریان یافتن سیمان بدون
استفاده از نیروی برشی خاص میشود. شدت این نیرو )تنش تسلیم( به نیروهای بین ذرات بستگی دارد و این که چگونه آنها با به کارگیری یک الیه جذب شده فوق روان کننده سبب بهبود
روانپذیری میشوند. در واقع تنش تسلیم به عنوان تنش بحرانی تعریف میشود که در آن سیال بین رفتار جامد و رفتار سیال تغییر میکند.
. مقادیر تنش تسلیم بر اساس مدل هرشل-بولکلی
محاسبه شده است. منحنی پایین برای بررسی خواص رئولوژیکی انتخاب شده است زیرا که بهتر با مدل هرشل-بولکلی منطبق میشود. برای نمونه های سیمان، تنش برشی و سرعت برش در
طول دوره آزمون برای نمونه های AAm،و AMPS و HEMA نشان داده شده است. طبق مدل هرشل-بولکلی، ما میتوانیم رفتار سیال سیمان را بین مایعات نیوتونی و بینگهام انتظار داشته باشیم. از آنجا که تطبیق با استفاده از مدل بینگهام
منجر به تنش تسلیم منفی شد، بنابراین جهت تعیین تنش تسلیم، داده ها با استفاده از مدل هرشل-بولکلی به دست آمد. به خوبی ثابت شده است که رفتار جریان بتن تازه در نرخ برش کم می تواند مطابق با مدل هرشل بولکلی )معادله 1 )توضیح داده شود.
0
)1 )k = + γ ττ n
τ0 تنش تسلیم )Pa)و، γ کرنش برشی
جایی که τ تنش برشی )Pa)و،
)1-s،)و k ثابتکننده سازگاری )sn / Pa )و n شاخص قدرت است.
بر اساس رفتار رئولوژیکی افزودنی های خمیر سیمان ، کم ترین مقدار تنش تسلیم و بهترین خواص رئولوژیکی برای AMPS-co-MAA به دست آمد. مقادیر تنش تسلیم برای خمیرهای سیمان نشان میدهد که رفتار روانی خمیر سیمان به ترتیب با کوپلیمرهای AMPS ،وHEMA و AAm
بیشترین بهبود راداشته است
نتایج بیانگر آن است که وزن مولکولی به طور عمده تاثیر مستقیمی بر تنش تسلیم و در واقع روانپذیری سیال سیمان دارد. به طوری که مولکول وزن مولکولی کمتر )AMPS )بهترین جذب را روی سطح ذرات سیمان دارد.
این امر به وضوح میتواند به ممانعت فضایی ایجاد شده توسط جذب زنجیره های پلیمری نسبت داده شود، که به شدت باعث کاهش نیرو های جاذبه واندروالس بین ذرات سیمان میشود. با افزایش جذب پلیمر، تنش تسلیم سیستم در سرعت برشی کم، کاهش مییابد و همراه با آن، ویسکوزیته نیز کاهش مییابد.
در نمونه خمیر سیمانی بدون فوق روان کننده در سرعتهای برشی پایین، به دلیل غالب بودن نیروهای جاذبه نظیر واندروالس بین ذرات سیمان، احتمال حضور تجمعات سیمانی بیشتر شده است. این پدیده و همین طور کاهش آب که به سبب محبوس شدن در حفره های این تجمعات سیمانی رخ میدهد، منجر به افزایش شدید ویسکوزیته در سرعت برشی پایین میگردد. در حالیکه با افزایش سرعت برشی، انرژی جنبشی شروع به تسلط بر رفتار رئولوژیک سیستم میکند؛ در نتیجه آب محبوس شده در تجمعات، به سبب شکستن تجمعات سیمانی آزاد میشود و ویسکوزیته سیمان کاهش مییابد.
در سیستم های حاوی پلیمر در سرعتهای برشی کمتر، به دلیل جذب زنجیرهای سیمانی، از جاذبه بین ذرات سیمان جلوگیری شده و تجمعات سیمانی کمتر میشود، که در نهایت با کاهش آب محبوس، کاهش ویسکوزیته را سبب میگردد. در حالیکه انتظار میرود در سرعتهای برشی باالتر و در حضور زنجیرهای پلیمری جذب شده، انرژی جنبشی منجر به کاهش بیشتر ویسکوزیته گردد،
مخالف این امر رخ میدهد، یعنی با افزایش ویسکوزیته روبه رو هستیم که میتوان آن را به گره خوردگیهای زنجیرهای طویل و با جرم مولکولی بالای افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن نسبت داد، که از جذب آنها بر روی ذرات سیمان میکاهد. به عبارت بهتر، در سرعت برشی بالا، رقابت بین اثرات هیدرودینامیکی زنجیرها و نیروهای داخلی ذرات سیمان، ممکن است منجر به افزایش ویسکوزیته )رفتار غلیظ شدن برشی( شود. هنگامی که سرعت برش به 1−s 10برسد، ویسکوزیته تقریبا بدون تغییر باقی میماند و بیانگر آن است که در سرعت برشی متوسط، سیستم رفتاری شبیه رفتار نیوتنی نشان میدهد و ویسکوزیته ظاهری به سرعت برش بستگی ندارد.)
این رفتار به ویژه در دو کوپلیمر AMPSو HEMA که جرم مولکولی کمتر و در واقع جذب بهتر روی سطح ذرات دارند، محسوستر دیده میشود. تفاوت سطح در این بخش خطی از نمودار هم میتواند، به میزان سطحی که هر زنجیره پلیمری میتواند بر روی ذرات سیمان اشغال کند، بستگی داشته باشد؛
که به ترتیب دو کوپلیمر AMPS و HEMA قابلیت پوشاندن سطح بیشتری از ذرات سیمان را خواهند داشت.
بنابراین مقایسه سه کوپلیمر مورد مطالعه نشان میدهد، ساختار شیمیایی و مولکولی متفاوت کوپلیمرهای افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن سنتزی، منجر به میزان جذب متفاوت زنجیرهای پلیمر روی سطح ذرات سیمان گشته که در نهایت، رفتار روانپذیری و پایداری روانپذیری را تحت تاثیر قرار داده است. کم ترین ویسکوزیته و تنش تسلیم در خمیر سیمانی به ترتیب برای AMPS،و HEMA و AAm به دست آمد. بنابراین، نتایج رئولوژیکی، نتایج آزمونهای روانپذیری و پایداری روانپذیری را تایید میکنند.
نتیجه گیری
در این مطالعه، به بررسی تأثیرات ویژگی شیمیایی مولکولهای افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن حاوی مونومرهای MAA،و
AMPS،و AAm و HEMA بر رفتارهای رئولوژیکی و جریان در سیمان پرداخته شد. فوق روانکننده های کوپلیمری با جایگزینی
مونومر MAA با مونومر AMPS،و AAm و HEMA به منظور مطالعه اثر گروههای عاملی مختلف بر رفتارهای رئولوژیکی در خمیر سیمان، سنتز شد. بر اساس نتایج، ارتباطات ویژگیهای ساختاری فوق روانکننده ها با رفتار جذب آنها بر روی ذرات سیمان و همچنین اثرات رفتار روانی و تاخیر اندازندگی افت رفتار روانی در خمیر سیمان، بیان گردید. پارامترهای مختلف در ساختار مولکولی فوق روان کننده ها نظیر وزن مولکولی، محتوای کربوکسیلات و دیگر گروههای عاملی میتوانند بر رفتار رئولوژی سیمان پرتلند تاثیر بگذارند. نتایج حاصل از بررسی ساختارهای کوپلیمرها عبارتند از:
• خمیر سیمانی در حضور افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتنو حتی بدون آن رفتار غیر نیوتنی نشان میدهد که میتواند با توجه به مدل هرشل-بولکلی توضیح داده شود.
• توانایی جذب گروههای سولفونیک کوپلیمر AMPS بر روی سطح سیمان به ترتیب از گروههای هیدروکسید و آمین HEMA و AAm قویتر است و در واقع نیروی محرکه برای جذب گروههای سولفونیک در روی سطح سیمان، نیروی جاذبه الکترواستاتیک است.
• نتایج بیانگر آن است که گروه های آنیونی مانند کربوکسیلات،
سولفات و هیدروکسید موجود در زنجیر پلیمری میتوانند بر روی سطح ذرات مثبت سیمان جذب شوند؛ که به سبب آن با ایجاد دافعه استریک و الکترواستاتیک از نزدیک شدن ذرات سیمان به یکدیگر و ایجاد تجمعات سیمانی و نهایتا از محبوس شدن آب در حفره های تجمعات جلوگیری میگردد.
• حضور افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC به بتن به طور کلی باعث کاهش تنش تسلیم در سیمان میشود. سه سری افزودنی را میتوان بر اساس کاهش تنش تسلیم به صورت زیر طبقه بندی کرد مقدار بیشتر پلیمرهای جذب شده روی سطح سیمان منجر به افزایش جریان پذیری و کاهش میزان افت جریانپذیری در طول زمان میشود.
• همچنین نتایج آزمونهای رئولوژیکی و جریان پذیری اسالمپ
نشانداد که، سری AAm در مقایسه با دو افزودنی دیگر دارای کمترین میزان جریان پذیری است. از سه سری کوپلیمر مورد مطالعه بیشترین میزان کاهش ویسکوزیته و تنش تسلیم به ترتیب مربوط به AAm> HEMA> AMPS است.
در نهایت میتوان نتیجه گرفت که با کنترل جرم مولکولی و نسبت وزنی بهینه گروههای عاملی در طول زنجیر افزودنیهای پلی کربوکسیلات PC بتن به منظور ایجاد دافعه فضایی والکترواستاتیکی مناسب،میتوان سبب بهبود جریان پذیری و قابلیت کارایی خمیر سیمانی گردید.
جهت دریافت مشاوره رایگان محصولات و اخذ اطلاعات تخصصی با شماره های زیر تماس بگیرید :
09127606716
09305501606
09303613350
