پلی کربوکسیلات چیست و چه کاربردهایی دارد؟

پلی کربوکسیلات در واقع اصطلاحی است که به خانواده بسیار بزرگی از پلیمرها اطلاق می شود که شیمی دانان می توانند برای ایجاد عملکرد ویژه ، آنها را به مخلوط های بتنی طراحی شده خود اضافه کنند. روان کننده های پلی کربوکسیلات (PCE) به عنوان افزودنی های کاهش دهنده آب در بتن ها شناخته می شوند ، مانند بتن های آماده مخلوط ، بتن های خود متراکم (SCC) ، بتن های با استحکام فوق العاده بالا (UHPC).  در عین حال این ترکیبات ، در بتن ماندگاری طولانی تری را در حالت سکون ایجاد می کنند.

پلی کربوکسیلات ها نسل سوم روان کننده های بتن هستند و در خاکستر بادی با حجم زیاد ، دوغاب سیمان ، ملات خشک و … به عنوان افزودنی برای کاهش آب ، مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیبات به عنوان افزودنی های شیمیایی دسته بندی می شوند و نقش قابل توجهی در بهبود خواص ساختاری بتن ، همچون قابلیت پمپاژ ، خواص مکانیکی و انجماد ، فرآیند پذیری ، مقاومت در برابر انجماد ، انقباض و ذوب دارند.  در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

خواص فیزیکی و شیمیایی پلی کربوکسیلات :

این ترکیب شیمیایی به صورت مایع بوده و به رنگ قهوه ای روشن است و وزن مخصوص این پلیمر ۱,۰۵ کیلوگرم می باشد. نقطه اشتعال در پلی کربوکسیلات وجود ندارد و تحقیقات بسیاری در این زمینه صورت گرفته است و محققان دریافته اند که اگر دو روان کننده لیگنو سولفونات و پلی کربوکسیلات با یکدیگر ادغام شوند ، روان بودن محصول بهتر صورت می گیرد و استحکام محصول قابل تنظیم می باشد.

مزیت اصلی این ترکیب شیمیایی ، نسبت به روان کننده های دیگر، سنتز متنوع آن است در تولید پلی کربوکسیلات مونومرهای متنوعی به کار رفته است و فرایند تولید متنوع می باشد ، همچنین می توان پلیمر ها را با ساختار و وزن مولکولی متنوعی ساخت و تولید کرد.

یکی از معایب روان کننده های قدیمی این است که موجب افت اسلامپ در بتن می شدند ؛ به همین خاطر در گذشته  روان کننده ها را در پای کار استفاده می کردند و قبل از انجام بتن ریزی ، روان کننده ها را به مخلوط بتن اضافه می کردند. اما از زمانی که پلی کربوکسیلات ها  ، تولید شدند این مشکلات نیز رفع شد و این امکان فراهم گردید که در محل تولید بتن ، از این ترکیبات شیمیایی در مخلوط بتن استفاده شود.

ساختار مولکولی پلی کربوکسیلات

ساختار مولکولی این ترکیبات به این گونه است که زنجیره جانبی را بر روی زنجیره اصلی وصل می کنند. ترکیباتی مانند مونومر های وینیلی ، آلیلی و اکریلیک ساختار زنجیر اصلی می باشند و از لحاظ شیمیایی این ترکیبات اسیدها ، استرهای کوچک و الکل ها هستند که دارای پیوند دو گانه می باشند که زنجیر اصلی رزین را در زمان پلیمریزاسیون فرم می دهند.

پلی کربوکسیلات ها با ساختار های متفاوت نیز ساخته می شوند و تغییرات حاصله در خاصیت این مواد تاثیرات شگرفی برجای می گذارد ، برای مثال تغییرات وارده در طول زنجیرهای این ترکیبات ، باعث بهبود کارکرد آنها می شود. این تغییرات عبارتند از :

زمانی که طول زنجیر اصلی افزایش داده شود ، ویسکوزیته رزین کاهش می یابد. درنتیجه روان کنندگی بوجود می آید. این ترکیبات بیشتر برای نسبت های بالاتر ، آب به سیمان مورد استفاده قرار می گیرند و کاربرد گسترده ای دارند.

زمانی که طول زنجیر جانبی افزایش می یابد ، ویسکوزیته رزین نیز افزایش می یابد. درنتیجه خاصیت روان کنندگی در این محصول نیز بالا می رود و این پلیمر ها بیشتر برای نسبت های پایین تر آب به سیمان مورد استفاده قرار می گیرند و کاربرد دارند. اگر تعداد گروه های یونی در زنجیر اصلی افزایش و چگالی زنجیرهای جانبی کاهش یابد ، میزان افت اسلامپ بتن کمتر می شود.

فواید کاربردی پلی کربوکسیلات چیست؟

این ترکیب شیمیایی  گاهی اوقات می تواند مقدار آب مورد نیاز برای تولید بتن را تا بیش از ۳۰ درصد کاهش دهد. زمانی که در تولید بتن های معمولی که نسبت آب به سیمان در آنها کمتر است ( حتی کمتر از ۳/۰ ) از این پلیمر ها استفاده می شود. می توان مقدار آب مصرفی در بتن های روان که در نسبت های بالای آب به سیمان تولید می شوند ، را با استفاده از فواید این پلیمر ها کاهش داد.

کاربرد های پلی کربوکسیلات در صنایع

این ترکیبات شیمیایی بیشتر در تولید و ساخت قطعات پیش ساخته و بتن ها استفاده می شوند و حتی این افزودنی در بتن ریزی هایی که در عمق زیاد نیز صورت می گیرد ، بسیار کاربرد دارد. بعلاوه برای بالا رفتن پمپ پذیری بتن تا طبقات بالاتر نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

اصلی ترین و مهمترین کاربردهای پلی کربوکسیلات ها ، در ساخت و تولید بتن های پیش ساخته ، بتن های خود تراکم و بتن های با مقاومت بالا می باشد.

کاربرد های دیگر این ترکیبات شیمیایی در صنایع عبارتند از :

• این ترکیبات حرارت را در بتن های حجیم شده کاهش می دهند.
• این پلیمر ها در بتن های ویژه که قابلیت خود تراز شوندگی دارند ، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
• این ترکیبات در بتن های آماده که امکان اضافه کردن مواد در آنها وجود دارد و اینکه این بتن ها تا فاصله های به نسبت زیاد مورد استفاده قرار می گیرند ، بکار می رود.
• این ترکیبات باعث جلوگیری و کاهش ترک های عمیق و مویی در بتن های با حجم زیاد می شود.
• پلی کربوکسیلات ها پمپ پذیری در بتن های حجیم را افزایش می دهند.
• این ترکیبات شیمیایی ، نسبت آب به سیمان را در بتن های حجیم کاهش داده و مقاومت بتن ها را بالا می برند.
• پلی کربوکسیلات ها در تولید بتن های ویژه و تخصصی که برای ساخت سطوح استفاده می شوند ، بکار می روند.
• این ترکیبات در ساخت مواد شوینده نیز بکار می رود.

تفاوت کربوکسیلات با روان کننده های دیگر چیست ؟

یکی از مشکلات اساسی روان کننده ها در گذشته این بوده که افت اسلامپ در بتن هایی که دارای این ترکیبات بودن زیاد رخ می داد و از این روان کننده ها فقط قبل از بتن ریزی استفاده و به مخلوط بتن اضافه می شد. اما امروزه با وجود پلی کربوکسیلات ها این مشکلات رفع شده و از همه مهمتر اینکه این امکان ، فراهم شده که این ترکیبات را در محل تولید بتن به مخلوط بتن اضافه کرد. پلی کربوکسیلات ها نقش روان کنندگی در بتن ها را نیز به عهده دارند.

روش استفاده از  پلی کربوکسیلات ها

کربوکسیلات ها به عنوان روان کننده بتن ها شناخته می شوند ، اما اگر در بتن هایی که از نظر ادغامی مناسب نیستند استفاده شوند، امکان آب انداختگی بتن به وجود خواهد آمد . بعلاوه استفاده بیش از اندازه این ترکیبات نیز باعث آب انداختگی بتن می شود.

این ترکیبات شیمیایی باعث می شود که ضریب فاصله در سیستم حفره های بتن افزایش یابد و همچنین باعث بالا رفتن مقاومت  بتن در برابر سرما و یخ زدگی می شود. زمانی که اسلامپ بتن افت کند و بتن کارایی خود را از دست دهد می توان از پلی کربوکسیلات برای بازیابی کارایی و روان شدن بتن استفاده کرد و حتی نیازی نیست به مخلوط بتن آب  اضافه شود. در بتن های حاوی پلی کربوکسیلات نسبت آب به سیمان نیز کمتر می باشد.

ویژگی های اساسی پلی کربوکسیلات در صنایع عبارتند از :

• هزینه  تولید این ترکیبات بسیار پایین می باشد.
• باعث کاهش  مصرف آب می شود.
• از ریختن دیوار و مواد بتنی جلوگیری می کند و این مشکلات را به حداقل می رساند.
• ترک خوردگی بتن و خطرات وارده به بتن را به حداقل می رساند .
• انقباضات بتن را کاهش می دهد.

مزایای روان کنندگی پلی کربوکسیلات :

• افزایش کارایی بتن نسبت به روان سازهای دیگر حفظ می شود.
• عیار سیمان را کاهش می دهد.
• در پروژه های بزرگ به راحتی قابل ترکیب می باشد.
• از آب انداختن و جداشدن سنگ دانه ها در بتن جلوگیری می کند.
• باعث بالارفتن تراکم و انسجام بتن می شود.
• نسبت آب به سیمان را تا ۳۰٪ کاهش می دهد

قیمت خرید و فروش پلی کربوکسیلات

خرید و فروش پلی کربوکسیلات بازار گسترده ای دارد و امکان خرید این ترکیبات به صورت حضوری و اینترنتی فراهم است زیرا شرکت های زیادی اقدام به خرید و فروش این ترکیبات می کنند. قیمت این ترکیبات به صورت عمده و جزئی متفاوت است و با کیفیت های مختلف برای کاربردهای گوناگون به بازار عرضه می شوند.