ما هو استخدام مكثفات نفثالين سلفونات فورمالدهايد الصوديوم في الخرسانة؟

ما فائدة مكثفات نفثالين سلفونات فورمالدهايد الصوديوم في الخرسانة؟

المكون الرئيسي لعامل تقليل الماء ذو ​​الكفاءة العالية للنفثالين هو سلفونات النفثالين، والتي يمكن أن تتفاعل مع سطح جزيئات الأسمنت لإنتاج مركبات قابلة للذوبان في الماء. تمارس هذه المركبات تأثير تقليل الماء بطريقتين: الأولى هي تشكيل طبقة حماية للشحنة على سطح جزيئات الأسمنت لتقليل قوة الامتزاز بين الجزيئات، وبالتالي تقليل التوتر السطحي لغروانية الأسمنت وتحسين تشتت جزيئات الأسمنت؛ والآخر هو تثبيط تفاعل التميه بين جزيئات الأسمنت أثناء تفاعل تميه الأسمنت وتقليل قوة السطح البيني الداخلية والخارجية مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الماء إلى الأسمنت.

 

بدأ البحث عن عامل تقليل المياه في الصين في وقت متأخر نسبيًا، في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي، أدخلت الصين لأول مرة المواد المضافة في تصميم الأسمنت والخرسانة. في عام 1975، نجح لو تشانغ، جامعة تسينغهوا، في إعداد عامل اختزال الماء القائم على النفثالين NF، وفي الوقت نفسه، إجراء بحث متعمق حول آلية عامل اختزال الماء القائم على النفثالين. إن النتيجة البحثية المهمة لعامل اختزال الماء النفثالين لها أهمية بارزة في تطوير الخلطات الخرسانية في الصين. في الوقت الحاضر، يمكن لعامل تقليل الماء أن يحسن الخواص الميكانيكية للخرسانة، ويحسن سهولة البناء ويقلل من استهلاك الموارد، ويحمي البيئة، لذلك أصبح مكونًا أساسيًا في الأسمنت والخرسانة، وغالبًا ما يشار إليه بالخامس مكونات الأسمنت والخرسانة في هذه الصناعة. يُعرف عامل تقليل الماء النفثالين حاليًا بأنه أكثر خلطات تقليل الماء فعالية في الصناعة، ويستخدم عامل تقليل الماء على نطاق واسع في الصين. بسبب الاستخدام واسع النطاق لعامل تقليل المياه النفثالين يجلب مشاكل التلوث والتكلفة العالية. في هذا البحث، من آلية عمل عامل اختزال الماء، تم استخدام عامل اختزال ماء النفثالين الأخضر والفعال بتكلفة منخفضة وتلوث منخفض لدراسة أداء الخرسانة الأسمنتية مع جرعات مختلفة من عامل اختزال ماء النفثالين. توفر نتائج الدراسة قيمة معينة من المرجع النظري والتوجيه لتطبيق عامل اختزال الماء النفثالين في الهندسة العملية.

1 وظيفة وآلية عامل تخفيض الماء
ثانياً، يمكن لعامل تقليل الماء أن يحسن بشكل كبير توافق البناء للخرسانة الأسمنتية ويقلل من استهلاك الطاقة لخلط البناء؛ ثالثًا، يمكن لعامل تقليل الماء تقليل كمية الأسمنت والماء في ظل فرضية عدم خفض أداء الخرسانة الأسمنتية والمؤشرات الميكانيكية، وذلك لتقليل تكلفة البناء.
طرفي التركيب الجزيئي لعامل تقليل الماء هما الطرف المحب للماء والطرف الكاره للماء، أثناء الاستخدام، يشير الطرف المحب للماء إلى الماء، في حين يشير الطرف الكاره للماء إلى السطح الغازي أو الصلب، لذلك يمكن أن يقلل من الطاقة البينية بين الماء، الطور الغازي والطور الصلب، وذلك لتحقيق تأثير التشتت. في عملية خلط البناء الخرساني الأسمنتي العادي، بمجرد إضافة الماء إلى الأسمنت، سيولد الأسمنت على الفور بنية ندفية تحتوي على الكثير من الماء؛ إذا تمت إضافة عامل اختزال الماء، فمن ناحية، سيتم ربط العامل بسطح جزيئات الأسمنت، مما يحجب واجهة التلامس بين جزيئات الأسمنت والماء، ومن ناحية أخرى، الطرف المحب للماء للعامل سوف يمتص كمية معينة من جزيئات الماء، والتي سيكون لها تأثير تشحيم على جزيئات الأسمنت، مما يسهل تفريقها؛ يشير الطرف المحب للماء إلى الماء، بينما يشير الطرف الكاره للماء إلى السطح الغازي أو الصلب. من ناحية أخرى، فإن النهاية المحبة للماء لعامل اختزال الماء سوف تمتص كمية معينة من جزيئات الماء، والتي يمكن أن تقوم بتليين جزيئات الأسمنت وتجعلها أكثر سهولة في التشتت؛ تكون المجموعة المحبة للماء مشحونة سالبًا، وبعد امتصاصها على سطح جزيئات الأسمنت، سيتم أيضًا شحن جزيئات الأسمنت سالبًا بنفس الشحنة، مما يؤدي إلى استبعاد بعضها البعض بشكل متبادل وجعل جزيئات الأسمنت أكثر تشتتًا، وتقليل كمية الماء، وتحسين سيولة الخرسانة.

2 اختبار المواد الخام
2.1 الاسمنت
ترتبط درجة قوة وجرعة الأسمنت ارتباطًا مباشرًا بأداء العمل وقوة الخرسانة. يستخدم هذا الاختبار أسمنت 32.5R الذي تنتجه شركة Oriental Hope Chongqing Cement Co., Ltd. مؤشر الأسمنت: درجة القوة 32.5 ميجا باسكال، وقت الإعداد الأولي 253 دقيقة، وقت الإعداد النهائي 289 دقيقة، الاتساق القياسي 28.2٪، استقرار الحجم مؤهل، مساحة سطح محددة 352 م 2 /كجم، قوة الانثناء ثلاثية الأبعاد 6.4MPa، قوة الانثناء 28d 8.7MPa، قوة الضغط ثلاثية الأبعاد 29.6MPa، قوة الضغط 28d 50.2MPa، كلها تلبي متطلبات المواصفات.
2.2 الرماد المتطاير
إن إضافة الرماد المتطاير في الخرسانة الأسمنتية يقلل من كمية الأسمنت ويحسن الأداء العام للخرسانة. يتم توفير الرماد المتطاير المستخدم في هذا الاختبار من قبل الفرع الصناعي لشركة China Railway 16 Bureau Material Trading Co., Ltd. ومؤشرات الأداء الخاصة به: النعومة (45 ميكرومتر من بقايا الغربال ذات الفتحة المربعة) بنسبة 16.5%، ومحتوى الرطوبة 0 .28%، نسبة الطلب على المياه 103%، الفاقد عند الاحتراق 3.21%، مؤشر نشاط 28d 75%، وكلها متوافقة مع متطلبات المواصفات.
2.3 المجموع
يشمل الركام في الخرسانة الأسمنتية الركام الناعم والركام الخشن، ويلعب الركام الخشن دور الهيكل، ويلعب الركام الناعم دور الحشو، ونسبة الركام تمثل 7{{10}}% من الخرسانة، وبالتالي فإن الركام تؤثر مؤشرات الركام بشكل كبير على سهولة بناء الخرسانة وقوتها. في هذا الاختبار، الركام الناعم عبارة عن رمل متوسط ​​بمعامل نعومة 2.58، كثافة كبيرة 1468 كجم/م3، محتوى الطين 1.23%، وجميع مؤشرات الركام الناعم تلبي المتطلبات الفنية للمواصفات الحالية. يستخدم الركام الخشن الحجر الجيري المسحوق ميكانيكيًا، الحد الأقصى لحجم الجسيمات 23 مم، الإبرة، محتوى الرقائق 2.9٪، محتوى الطين 0.15٪، محتوى الرطوبة 0.15٪، مؤشر التكسير 6.5٪، الكثافة الظاهرية 2734 كجم / م 3، السائبة بكثافة 1780 كجم/م3، تتوافق مؤشرات هذا الركام الخشن مع المواصفات والمتطلبات الفنية الحالية.
2.4 عامل تخفيض الماء وخلط الماء
تعتمد هذه التجربة عامل تقليل الماء عالي الكفاءة النفثالين المقدم من شركة Shanghai Yunzhe New Material Co., Ltd. المكون الرئيسي لعامل تقليل الماء هذا هو مكثف فورمالدهايد سلفونات نفثالين الصوديوم، وهو غير سام، وغير قابل للتآكل، وقابل للذوبان بسهولة في الماء. ومع خصائص فيزيائية كيميائية مستقرة. مؤشرات الأداء المحددة: 90% من المسحوق، قيمة الرقم الهيدروجيني من 7 إلى 9، محتوى كبريتات الصوديوم من 15% إلى 20%، تدفق الملاط الأسمنتي 240 مم.
المياه المستخدمة في العملية التجريبية هي المياه المنزلية لمقاطعة شيزو توجيا ذاتية الحكم في بلدية تشونغتشينغ، وجميع مؤشراتها تلبي معيار "معيار المياه الخرسانية" JGJ63-2006.

بعد إضافة كمية معينة من عامل اختزال الماء النفثالين، أظهرت نسبة الماء إلى الأسمنت في الخرسانة اتجاهاً تنازلياً، لكن قوة الخرسانة أظهرت زيادة تدريجية في اتجاه قوة الخرسانة الأسمنتية من 3d إلى 7d بقيمة حد أدنى، وقد تحسنت قوة الخرسانة من 14د إلى 60د مقارنة بقوة 7د السابقة بشكل كبير، لذلك يمكن استنتاج أن عامل اختزال الماء النفثالين يلعب دورًا أكبر دور في تكوين قوة الخرسانة من 7د لذلك يمكن استنتاج أن عامل اختزال الماء المعتمد على النفثالين يلعب دورا أكبر في تكوين قوة الخرسانة من 7د إلى 14د مما يدل على أن الماء المختزل يكون للعامل تأثير أكبر على قوة الخرسانة في الفترة اللاحقة مقارنة بالفترة السابقة. بالمقارنة مع المجموعة التجريبية دون إضافة عامل اختزال الماء، يمكن ملاحظة أن قوة الخرسانة في جميع المراحل لها زيادة كبيرة بعد إضافة عامل اختزال الماء، خاصة أن عمر الخرسانة 60 يوم له التأثير الأكبر، وتزداد قوتها بنسبة حوالي 15 ميجا باسكال.
عندما يكون نطاق عامل اختزال الماء النفثالين من 1.6% إلى 1.8%، فإن قوة الضغط للخرسانة في جميع الأعمار تزداد بشكل أسرع. بالنسبة لمنحنى قوة الضغط 28d الذي تتطلبه معايير المواصفات، يمكن ملاحظة أنه بالمقارنة مع قوة عينات الخرسانة بدون عامل اختزال الماء، زادت قوة الخرسانة بمقدار 10 ميجا باسكال عند إضافة 1.6٪ من عامل اختزال الماء النفثالين، و زادت قوة الخرسانة بمقدار 12 ميجا باسكال عند إضافة 1.8% من عامل اختزال ماء النفثالين، ويمكن إثبات أن إضافة عامل اختزال ماء النفثالين يمكن أن يقلل من استهلاك المياه لكل وحدة من الأسمنت والخرسانة، ويزيد بشكل كبير من قوة الضغط. الخرسانة، ولكن أيضا زيادة قوة الضغط للخرسانة. زيادة قوة الضغط للخرسانة بشكل كبير، ولكن عندما تكون جرعة عامل تقليل الماء النفثالين أكثر من 1.8٪، يصبح معدل نمو قوة العينات الخرسانية أبطأ، وتظهر قوة الضغط ثلاثية الأبعاد نموًا صفرًا. النمو الشامل للقوة الاقتصادية والخرسانية، يوصى بأن تكون جرعة عامل اختزال ماء النفثالين من 1.6% إلى 1.8% من الكتلة الإجمالية لجزيئات المسحوق.
3.2 تأثير جرعات عامل اختزال ماء النفثالين على أداء البناء
وفقًا لمخطط النسبة في الجدول 1، تم تحديد وقت التصليب الأولي ووقت التصليب النهائي والهبوط والمؤشرات الأخرى للخرسانة مع جرعات مختلفة من عامل تقليل الماء وفقًا لـ "طرق الاختبار القياسية لخصائص الخلطات الخرسانية العادية".
 

في الخرسانة الممزوجة بعامل اختزال الماء النفثالين، يتم تحسين وقت الإعداد الأولي والنهائي للخرسانة الأسمنتية بشكل كبير، ومع زيادة كمية عامل تقليل الماء، يتم تحسين وقت الإعداد تدريجيًا، ومعدل التحسن في الصيام الأول ثم بعد ذلك. بطيئة، وأخيرا استقرت. لذا فإن إضافة عامل تقليل الماء يمكن أن يكون لنقل الخرسانة الأسمنتية ووقت الرصف، ولكن كمية الإضافة ليست أكثر جيدة، من ناحية، أضف الكثير مما يتسبب في أن وقت الإعداد النهائي طويل جدًا، ولا يفضي إلى تشكيل قوة الخرسانة، يحسن تكوين قوة الخرسانة بسبب بطء تدميرها لاحتمال أن تؤدي العوامل البيئية الخارجية، من ناحية أخرى، إلى زيادة تكلفة البناء.

مع زيادة عامل تقليل الماء، يزداد هبوط الخرسانة أولاً ثم يتناقص، وعندما تكون الجرعة كبيرة جدًا، ستكون هناك ظاهرة انفصال وفصل خطيرة. مع زيادة عامل تقليل الماء، يصبح تماسك العينات الخرسانية أفضل وأفضل. تراوحت جرعة عامل تقليل الماء بين 1.6% و1.8%، وكان احتباس الماء في الخرسانة أفضل.

في الختام، يمكن ملاحظة أن جرعة عامل اختزال الماء النفثالين يمكن أن تحسن سهولة بناء الخرسانة الأسمنتية ضمن نطاق معين، لذلك يوصى بأن تكون جرعة عامل اختزال الماء النفثالين 1.6٪ إلى 1.8٪ من الكتلة الإجمالية من المسحوق الصلب.
4. الخلاصة
(1) طرفا جزيء عامل اختزال الماء محبان للماء وكاره للماء، ويتم توجيه الطرف المحب للماء للعامل إلى الماء، في حين يتم توجيه الطرف الكاره للماء للعامل إلى السطح الغازي أو الصلب، مما يمكن أن يقلل من الطاقة البينية بين طور الماء والغاز والطور الصلب لتحقيق تأثير التشتت.
(2) الفترة الزمنية لتأثير عامل تقليل الماء على قوة الخرسانة من 7 إلى 14 د. بالمقارنة مع الخرسانة التي لا تحتوي على عامل تقليل الماء، فإن قوة الضغط 60d زادت بحوالي 15MPa.
(3) يوصى باستخدام قوة ضغط الخرسانة الأسمنتية الشاملة، ونسبة الماء إلى الأسمنت، ووقت الإعداد الأولي، ووقت الإعداد النهائي والعوامل الاقتصادية لجرعة عامل تقليل الماء النفثالين من 1.6% إلى 1.8% من الكتلة الإجمالية للمسحوق الصلب.