מהו השימוש בנתרן נפתלין סולפונאט קונדנסט פורמלדהיד בבטון?

מה השימוש של נתרן נפתלין סולפונט עיבוי פורמלדהיד בבטון?

המרכיב העיקרי של חומר הפחתת מים יעיל גבוה נפתלין הוא נפתלין סולפונט, שיכול להגיב עם פני השטח של חלקיקי צמנט כדי לייצר תרכובות מסיסות במים. תרכובות אלו מפעילות אפקט הפחתת מים בשתי דרכים: האחת היא יצירת שכבת מגן מטען על פני חלקיקי המלט כדי להפחית את כוח הספיחה בין חלקיקים, ובכך להפחית את מתח הפנים של קולואיד צמנט ולשפר את פיזור חלקיקי המלט; השני הוא לעכב את תגובת ההידרציה בין חלקיקי המלט במהלך תגובת הידרציה של המלט ולהפחית את כוח הממשק הפנימי והחיצוני שמוביל לירידה ביחס מים-צמנט.

 

המחקר של חומר הפחתת מים בסין התחיל מאוחר יחסית, בסוף שנות ה-40, סין הכניסה לראשונה את התוספים לעיצוב של מלט ובטון. 1975, Lu Zhang, אוניברסיטת Tsinghua, הכינה בהצלחה חומר מפחית מים על בסיס נפתלין NF, ובמקביל, מחקר מעמיק על המנגנון של חומר מפחית מים על בסיס נפתלין. לתוצאת המחקר המשמעותית של חומר הפחתת מים נפתלין יש משמעות אבן דרך לפיתוח תערובות בטון בסין. כיום, חומר הפחתת מים יכול לשפר את התכונות המכניות של בטון, לשפר את קלות הבנייה ולהפחית את צריכת המשאבים, להגן על הסביבה, כך שהוא הפך למרכיב חיוני של מלט ובטון, ולעתים קרובות מכונה החמישי מרכיב של מלט ובטון בתעשייה זו. חומר הפחתת מים נפתלין מוכר כיום כתערובת הפחתת המים היעילה ביותר בתעשייה, והחומר להפחתת המים נמצא בשימוש נרחב בסין. בשל השימוש בקנה מידה גדול של חומר הפחתת מים נפתלין מביא לבעיות של זיהום ועלות גבוהה. במאמר זה, ממנגנון הפעולה של חומר הפחתת המים, נעשה שימוש בחומר מפחית מים נפתלין הירוק והיעיל בעל עלות נמוכה וזיהום נמוך כדי לחקור את הביצועים של בטון צמנט עם מינון שונה של חומר מפחית מים נפתלין. תוצאות המחקר מספקות ערך מסוים של התייחסות תיאורטית והדרכה ליישום של חומר מפחית מים נפתלין בהנדסה.

1 תפקוד ומנגנון של חומר הפחתת מים
שנית, סוכן הפחתת המים יכול לשפר מאוד את תאימות הבנייה של בטון צמנט ולהפחית את צריכת האנרגיה של ערבוב בנייה; שלישית, חומר הפחתת המים יכול להפחית את כמות המלט והמים בהנחה של אי הורדת הביצועים של בטון צמנט ואינדקסים מכניים, כדי להפחית את עלות הבנייה.
שני הקצוות של המבנה המולקולרי של חומר מפחית מים הם קצה הידרופילי וקצה הידרופובי, בתהליך השימוש, הקצה ההידרופילי מצביע למים, בעוד הקצה ההידרופובי מצביע על ממשק הגז או המוצק, כך שהוא יכול להפחית את אנרגיית הממשק. בין מים, שלב גז ופאזה מוצקה, כדי להשיג את השפעת הפיזור. בתהליך הבנייה הרגיל של בניית בטון מלט, לאחר הוספת המים למלט, המלט יפיק מיד מבנה פלפלי, המכיל הרבה מים; אם מתווסף חומר מפחית מים, מצד אחד, הסוכן יחובר לפני השטח של חלקיקי המלט, יחסום את ממשק המגע בין חלקיקי הצמנט למים, ומצד שני, הקצה ההידרופילי של הסוכן. יספוג כמות מסוימת של מולקולות מים, אשר ישפיעו על חלקיקי המלט, ויקלו על פיזורם; הקצה ההידרופילי מצביע על מים, ואילו הקצה ההידרופובי מצביע על ממשק הגז או המוצק. מצד שני, הקצה ההידרופילי של חומר הפחתת המים יספוג כמות מסוימת של מולקולות מים, שיכולות לשמן את חלקיקי הצמנט ולגרום לפיזורם ביתר קלות; הקבוצה ההידרופלית טעונה שלילי, ולאחר ספיגה על פני השטח של חלקיקי מלט, חלקיקי המלט יהיו גם טעונים שלילי באותו מטען, מה שיוציא הדדי זה את זה ויהפוך את חלקיקי המלט לפזורים יותר, יקטין את כמות המים, ולשפר את נזילות הבטון.

2 חומרי גלם לבדיקה
2.1 מלט
דרגת החוזק והמינון של המלט קשורים ישירות לביצועי העבודה וחוזק הבטון. בדיקה זו משתמשת בצמנט 32.5R המיוצר על ידי Oriental Hope Chongqing Cement Co., Ltd. מדד המלט: דרגת חוזק 32.5MPa, זמן התייצבות ראשוני 253 דקות, זמן התייצבות סופית 289 דקות, עקביות סטנדרטית 28.2%, יציבות נפח מתאימה, שטח פנים ספציפי 352m2 /kg, חוזק כיפוף תלת מימדי 6.4MPa, חוזק כיפוף 28D 8.7MPa, חוזק לחיצה תלת מימדי 29.6MPa, חוזק לחיצה 28D 50.2MPa, כולם עומדים בדרישות המפרט.
2.2 אפר טוס
הוספת אפר טוס בבטון צמנט מפחיתה את כמות המלט ומשפרת את הביצועים הכוללים של הבטון. האפר המעופף המשמש בבדיקה זו מסופק על ידי הסניף התעשייתי של China Railway 16 Bureau Material Trading Co., Ltd. ומדדי הביצועים שלו: עדינות (שאריות מסננת חור מרובע של 45 מיקרומטר) של 16.5%, תכולת לחות של 0 .28%, יחס ביקוש למים של 103%, הפסד בשריפה של 3.21%, מדד פעילות 28d של 75%, שכולם תואמים את דרישות המפרט.
2.3 צבירה
אגרגט בבטון צמנט כולל אגרגט דק וצבר גס, אגרגט גס ממלא את תפקיד השלד, אגרגט דק ממלא את תפקיד המילוי, שיעור האגרגט מהווה 7{{10}}% מהבטון, כך שה אינדיקטורים של אגרגט משפיעים מאוד על הקלות של בניית בטון וחוזק. בבדיקה זו, האגרגט העדין הוא חול בינוני עם מודול עדינות של 2.58, צפיפות צבר של 1468 ק"ג/מ"ק, תכולת בוץ של 1.23%, וכל המדדים של צבר עדין עומדים בדרישות הטכניות של המפרט הנוכחי. אגרגט גס מאמץ אבן גיר מרוסקת מכנית, גודל החלקיקים המרבי של 23 מ"מ, מחט, תכולת פתיתים של 2.9%, תכולת בוץ של 0.15%, תכולת לחות של 0.15%, אינדקס ריסוק של 6.5%, צפיפות לכאורה של 23,34 ק"ג/מ"מ צפיפות של 1780 ק"ג/מ"ק, האינדיקטורים של אגרגט גס זה עומדים במפרטים הנוכחיים ובדרישות הטכניות.
2.4 חומר הפחתת מים וערבוב מים
ניסוי זה מאמץ את חומר הפחתת המים הנפטלין בעל יעילות גבוהה המסופק על ידי Shanghai Yunzhe New Material Co., Ltd. המרכיב העיקרי של חומר הפחתת מים זה הוא עיבוי פורמלדהיד נתרן נפתלין סולפונט, שאינו רעיל, אינו מאכל, מסיס בקלות במים ועם תכונות פיזיקוכימיות יציבות. מדדי ביצועים ספציפיים: 90% מהאבקה, ערך pH של 7 עד 9, תכולת נתרן גופרתי של 15% עד 20%, זרימת טיט צמנט היא 240 מ"מ.
המים המשמשים בתהליך הניסוי הם המים הביתיים של המחוז האוטונומי Shizhu Tujia בעיריית צ'ונגצ'ינג, וכל האינדקסים שלו עומדים בתקן של "תקן מים בטון" JGJ63-2006.

לאחר הוספת כמות מסוימת של חומר מפחית מים נפתלין, יחס המים-צמנט של הבטון הראה מגמת ירידה, אך חוזק הבטון הראה עלייה הדרגתית במגמת החוזק של בטון הצמנט מהיום ה-3 ל-7 בערך גבול נמוך יותר, וחוזק הבטון מהיום ה-14 ועד ה-60 בהשוואה לחוזק של ה-7 הקודמים השתפר מאוד, כך שניתן להסיק שהחומר מפחית מים נפתלין משחק יותר תפקיד ביצירת חוזק הבטון מה-7 ד לכן, ניתן להסיק שחומר הפחתת המים על בסיס נפתלין משחק תפקיד גדול יותר בהיווצרות חוזק הבטון מה-7 ועד ה-14, מה שמראה שהמים מפחיתים לסוכן יש השפעה רבה יותר על חוזק הבטון בתקופה המאוחרת יותר מאשר בתקופה המוקדמת יותר. בהשוואה לקבוצת הניסוי ללא הוספת חומר מפחית מים, ניתן לראות כי חוזק הבטון בכל השלבים עולה משמעותית לאחר הוספת חומר מפחית מים, במיוחד לגיל ה-60 של הבטון יש את ההשפעה המשמעותית ביותר, וחוזקו גדל ב- בערך 15MPa.
כאשר הטווח של חומר מפחית מי נפתלין הוא בין 1.6% ל-1.8%, חוזק הלחיצה של בטון בכל הגילאים עולה הכי מהר. עבור עקומת חוזק הלחיצה 28d הנדרשת על פי תקני המפרט, ניתן לראות שבהשוואה לחוזק דגימות הבטון ללא חומר מפחית מים, חוזק הבטון עלה ב-10MPa כאשר הוסיפו 1.6% מחומר מפחית מים נפתלין, וכן חוזק הבטון עלה ב-12MPa כאשר נוספו 1.8% של חומר מפחית מים נפתלין, וניתן להוכיח שתוספת של חומר מפחית מים נפתלין יכולה להפחית את צריכת המים ליחידת מלט ובטון, ולהגדיל באופן משמעותי את חוזק הלחיצה של בטון, אלא גם להגדיל את חוזק הלחיצה של בטון. להגדיל מאוד את חוזק הלחיצה של בטון, אך כאשר המינון של חומר הפחתת מים נפתלין הוא יותר מ-1.8%, קצב הצמיחה של חוזק דגימות הבטון הופך איטי יותר, וחוזק הלחיצה של תלת מימד מראה צמיחה אפסית. גידול חוזק כלכלי ובטון מקיף, מומלץ שהמינון של חומר מפחית מים נפתלין יהיה 1.6% עד 1.8% מסך המסה של חלקיקי האבקה.
3.2 השפעת מינון חומר מפחית מי נפתלין על ביצועי הבנייה
על פי סכימת הפרופורציות בטבלה 1, זמן ההתייצבות הראשוני, זמן ההתייצבות הסופית, צניחה ואינדיקטורים אחרים של בטון עם מינון שונה של חומר מפחית מים נקבעו בהתאם ל"שיטות הבדיקה הסטנדרטיות למאפיינים של תערובות בטון רגילות".
 

בבטון המעורבב עם חומר מפחית מים נפתלין משתפרים מאוד זמן ההתייצבות הראשונית והסופית של בטון צמנט, ועם העלייה בכמות החומר להפחתת המים משתפר בהדרגה זמן ההתייצבות, קצב השיפור בצום הראשון ולאחר מכן. לאט, ולבסוף התיישר. אז הוספת חומר להפחתת מים יכולה להיות עבור הובלת בטון צמנט וזמן ריצוף, אבל כמות התוספת היא לא יותר טוב יותר, מצד אחד, הוספה יותר מדי כדי לגרום לזמן ההתייצבות הסופי ארוך מדי, לא תורמת ל היווצרות חוזק בטון, משפרת את היווצרות חוזק בטון עקב הרס איטי של האפשרות של גורמים סביבתיים חיצוניים, מצד שני, מייקרים את עלות הבנייה.

עם העלייה של חומר מפחית מים, צניחת הבטון תחילה גדלה ואז יורדת, כאשר המינון גדול מדי תהיה תופעת דלמינציה והפרדה רצינית. עם הגידול של חומר הפחתת מים, הלכידות של דגימות בטון הולכת ומשתפרת. מינון חומר הפחתת המים היה בין 1.6% ל-1.8%, ואגירת המים של הבטון הייתה טובה יותר.

לסיכום, ניתן לראות כי מינון חומר מפחית מים נפתלין יכול לשפר את קלות הבנייה של בטון צמנט בטווח מסוים, ולכן מומלץ שמינון חומר מפחית מים נפתלין יהיה 1.6% עד 1.8% מהמסה הכוללת של אבקה מוצקה.
4. מסקנה
(1) שני הקצוות של מולקולת חומר הפחתת המים הינם הידרופיליים והידרופוביים, והקצה ההידרופילי של הסוכן מופנה למים, בעוד שהקצה ההידרופובי של הסוכן מופנה לממשק הגז או המוצק, אשר יכול להפחית את אנרגיית פנים בין המים לשלב הגז והשלב המוצק, כדי להשיג את השפעת הפיזור.
(2) פרק הזמן של השפעתו של חומר מפחית מים על חוזק הבטון הוא בין 7 ל-14 ד'. בהשוואה לבטון ללא חומר מפחית מים, חוזק הלחיצה שלו 60d גדל בכ-15MPa.
(3) חוזק לחיצה מקיף של בטון צמנט, יחס מים-צמנט, זמן התייצבות ראשוני, זמן התייצבות סופי וגורמים כלכליים מומלצים למינון חומר מפחית מים נפתלין של 1.6% עד 1.8% מסך המסה של אבקה מוצקה.