EN

دیرگیر کننده‌های بتن

مقدمه


سرعت واکنش هیدارتاسیون سیمان می تواند توسط مواد شیمیائی که به خمیر سیمان افزوده می شود دستخوش تغییر شود. مواد شیمیائی که سرعت هیدراتاسیون سیمان را کاهش می دهند تحت عنوان کندگیر کننده ها شناخته می شوند. امروزه در بازار افزودنی های بتن، مواد کندکننده سرعت گیرش سیمان وجود دارد اما مواد کاهنده سرعت سخت شوندگی سیمان موجود نیست. برخی از کندگیر کننده ها علاوه بر خاصیت کاهش سرعت هیدراتاسیون، خاصیت روان کنندگی نیز به خمیر سیمان می بخشند.


دسته بندی کندگیر کننده ها:


کندگیر کننده ها معمولاً ترکیبات آلی هستند ولی دسته هایی از آنها معدنی نیز می باشند.

  • کندگیر کننده های آلی:

    • لیگنو سولفوناتها

    • اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک و نمکهای آنها

    • فسفوناتها

    • قندها

  • کندگیر کننده های معدنی:

    • فسفاتها

    • بوراتها

    • نمکهای قلع، سرب، روی و مس

  • دیرگیر کننده های آلی:

  • لیگنو سولفوناتها:

نمکهای سدیم و کلسیم لیگنوسولفونات می‌باشند که در تولید آنها معمولاً انواع قندها نیز مخلوط هستند. با روشهای خالص سازی در مراحل بعدی می توان لیگنو سولفونات عاری از قند تولید کرد. دلیل کندگیر کنندگی لیگنو سولفونات، حضور قند در این ترکیبات است. اگرچه وجود نمک‌ اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک نیز می تواند اثربخش باشد.


مکانیسم های محتمل کندگیر کنندگی لیگنو سولفونات به شرح ذیل می باشد:

  • لیگنو سولفونات باعث کاهش سرعت هیدراتاسیون فازهای آلیت و آلومینات می شود.

  • لیگنو سولفونات ممکن است با افزایش سرعت هیدراتاسیون فاز آلومینو فریت، باعث تشکیل ترکیبات ژله ای آهن شده که بر روی سطح فاز آلیت رسوب کرده و از این طریق عامل کاهش سرعت هیدراتاسیون این بخش از سیمان شود.

  • بسته به ساختار مولکولی و جرم مولکولی لیگنو سولفونات، در مقادیر کم در حدود ۰/۱ درصد لیگنو سولفونات، این ماده می‌تواند سرعت هیدراتاسیون آلیت را کاسته یا تسریع کند.

  • کلسیم لیگنوسولفونات باعث کاهش سرعت فاز آلیت، در حضور عامل سولفات می‌شود. با کاهش درصد فاز آلیت و سولفات، میزان کندگیر کنندگی لیگنو سولفونات افزایش می‌یابد.

  • لیگنوسولفونات‌ها سرعت هیدراتاسیون فاز بلیت سیمان را در مقادیر ۰/۱۲۵ درصد بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهند.

اسیدها و نمک‌های پلی هیدروکسی کربوکسیلیک:


ترکیبات پلی هیدروکسی کربوکسیلیک، با گروه های عاملی هیدروکسیل و کربوکسیل مشخص می‌شوند. مطالعات نشان می‌دهد که ترکیبات آلفا – هیدروکسی کربوکسیلیک اسیدها بهترین دیرگیر کننده‌ها هستند. مکانیسم کاهش سرعت هیدراتاسیون این ترکیبات، جذب سطحی این مواد شیمیائی بر روی سطح فاز آلومینات می‌باشد.


این ترکیبات می توانند در مقادیر مصرف بالا بالعکس عمل کرده و باعث تسریع واکنش هیدراتاسیون شوند. بطور مثال تری پتاسیم سیترات در مقدار ۴% مصرف، سرعت گیرش را تا ۸۰ ساعت به تاخیر می اندازد ولی در مقدار ۶% زمان گیرش ثانویه را به ۳۰ دقیقه می‌رساند.


مطالعات حاکی از اینست که سدیم گلوکونات در سیمانهای با قلیائی بالاتر کندگیری بیشتری دارد.




قندها:

قندها معروف به کربوهیدرات‌ها، ترکیباتی می‌باشند که شامل گروه عاملی کتون یا آلدئید به همراه گروه هیدروکسیل هستند. قندها به دو دسته قندهای کاهنده و قندهای غیر کاهنده تقسیم می‌شوند. مطالعات حاکی از اینست که قندهای کاهنده معمولاً کندگیر کننده‌های متوسطی هستند ولی قندهای غیر کاهنده می‌توانند کندگیر کننده‌های بسیار خوب یا نامناسب، بستگی به ساختار شیمیائی‌ باشند.


شکر یک قند غیر کاهنده بوده که قدرت کاهندگی آن بسیار خوب است ولی کار با آن به خاطر حساسیت به غلظت بالائی که دارد بسیار سخت می‌باشد. شکر در مقادیر ۰/۱ درصد سیمان، گیرش اولیه را بین ۴ تا ۱۴ ساعت به تاخیر می‌اندازد ولی در مقادیر ۰/۲۵ درصد، باعث تاخیر تا ۶ روز نیز خواهد شد.


مکانیسم اثر کندگیر کنندگی قندها در دو مسیر خلاصه شده است:

  • جذب سطحی بر روی محصولات ناشی از هیدراتاسیون سیمان
  • توانائی تشکیل کمپلکس با یون کلسیم که باعث کاهش سرعت هیدراتاسیون می شود.


فسفونات‌ها


اسیدهای فسفونیک و نمک‌های آنها قدرت بالائی در تشکیل کمپلکس با ترکیبات معدنی دارند و به همین علت کندگیر کننده‌های قوی می‌باشند. این دسته دیرگیر کننده‌ها در شرایطی خاص، رفتار ابر دیرگیری از خود نشان می‌دهند.


دی اتیلن تری آمین پنتا متیلن فسفونیک اسید و نمک سدیم آن از مهمترین دسته فسفونات‌ها است. این ماده در مقادیر ۰/۱ درصد می تواند از ۳ ساعت تا ۷۲ ساعت بستگی به مخلوط سیمان، در گیرش تاخیر ایجاد نماید.



دیرگیر کننده های معدنی:


:از بین دیرگیر کننده های معدنی تنها فسفات‌ها جنبه تجاری دارند و دیگر ترکیبات معدنی یا گرانقیمت هستند و یا از نظر بهداشتی خواص مسمومیت زائی دارند.

فسفات‌ها

اغلب فسفات‌ها خاصیت کندگیر کنندگی دارند. مکانیسم این عملکرد از طریق واکنش یون فسفات با یون کلسیم و رسوب کلسیم فسفات بر روی سطح کلینکر و یا محصولات واکنش هیدراتاسیون سیمان می‌باشد. این لایه رسوبی که نسبتاً محکم است مانع از ادامه واکنش هیدراتاسیون می‌شود. فسفات‌ها ترکیباتی هستند که به عنوان دیرگیر های تجاری بسیار قابل مصرف می‌باشند.



رایج‌ترین فسفات‌ها به این منظور، تری سدیم اورتو فسفات و سدیم پیرو فسفات می‌باشند. از آنجا که فسفات‌ها اثر روان کنندگی بر روی سیمان ندارند، می توانند به عنوان کندگیرهائی که هیچ اثر ناخواسته‌ای بر روی روانی سیستم ندارند، استفاده شوند. مطالعات بر روی اثربخشی این نوع دیرگیرها حاکی از این است که رابطه میزان مصرف فسفات‌ها با اثر دیرگیری آنها رابطه مستقیم و خطی است.