کاربرد کربنات سدیم ( سودا اش ) و بی کربنات سدیم بر آب رسانی و خواص شیمیایی خمیر سیمان

کاربرد کربنات سدیم ( سودا اش ) و بی کربنات سدیم بر آب رسانی و خواص شیمیایی خمیر سیمان

خلاصه:

کربنات ها و بی کربنات ها دو گروه از تسریع کننده ها هستند که میتوان از انها در بتن پودری (اسپری شده) استفاده کرد. در آزمایشی تاثیرات سودا اش ( Na2CO3 ) و جوش شیرین ( NaHCO3 ) (با 0%، 1%، 2%، 3%، و 4% از وزن سیمان پورتلند معمولی) بر خواص خمیر سیمان مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج آزمایش مشخص نمود که هردوی این مواد زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان پورتلند را تسریع میبخشند. اما اثر کربنات سدیم و بی کربنات سدیم بر مقاومت فشاری خمیر سیمان متفاوت بود. بعد از گذشت 1 روز، بی کربنات سدیم با ضریب 3% بالاترین مقاومت را داشت در حالیکه کربنات سدیم با ضریب 1% به بالاترین شدت مقاومت رسیده بود. بعد از 7 روز، هردو ماده شیمیایی در ضریب 1% بالاترین مقاومت فشاری را دارا بودند. بعد از گذشت 28 روز با افزایش ضریب 2 ماده، مقاومت فشاری کاهش یافت. مقاومت تقویت شده در روزهای 1 و 7 به دلیل ترکیب تسریع شده ettringite با CaCO3 در حین واکنش های دو ماده با ( Ca(OH)2 ( portlandite  اتفاق افتاده بود.کاهش مقاومت به این دلیل اتفاق افتاده بود که Na⁺ چسبندگی بین ژل C-S-H را با جایگزینی Ca2+ کاهش داده بود. بر طبق نتیجه نهایی آزمایش بی کربنات سدیم تسریع کننده بهتری نسبت به کربنات سدیم بود.

توضیحات:

سخت شدن و مقاومت بالای سریع، خواص ضروری بتن پودری یا فشاری میباشد. تسریع کننده های گوناگونی در این زمینه تا به حال مورد استفاده قرار گرفته است.پر مصرف ترین تسریع کننده ها کربنات های آلکالی، هیدروکسید آلکالی، سیلیکات آلکالی و آلومینات آلکالی میباشند. به عنوان مثال، سدیم سیلیکات برای اصلاح و تغییر ITZ بین خمیر سیمان و دیگر ترکیبات و کاهش تخلخل ملات مورد استفاده قرار میگیرد. آلومینات سدیم و آلومینات پتاسیم به تسریع در ترکیب شدن ettringite در خمیر سیمان، که منجر به سخت شدن سریع بتن میگردد، کمک میکنند. طبق کزارشات، آلومینات سدیم قابلیت های دیگری نظیر اصلاح ساختار منافذ سیمان در مراحل اولیه، بهبود مقاومت در برابر نفوذ کلراید و افزایش سریع مقاومت فشاری نیز دارد. کربنات ها و بی کربنات ها همراه با آلکالی مثل کربنات سدیم و بی کربنات سدیم نیز جزو پر مصرف ترین تسریع کننده ها میباشند.

محققین گزارش داده اند که استفاده از جوش شیرین به بهبود مقاومت و تخلخل خمیر سیمان منجر میشود. همچنین کربنات سدیم ( سودا اش ) به تقویت مقاومت فشاری و دوام خمیر سیمان کمک میکند. یون های بی کربنات میتواند انبساط ملات را کاهش داده و مقاومت ملات در برابر حملات سولفاته را نیز افزایش دهد. افزودن بی کربنات سدیم با ضریب 1% و 2% میتواند روند آبگیری خمیر سیمان و همچنین مقاومت فشاری و خمشی را نیز بهبود بخشد. اما افزودن بیش از 5% بی کربنات سدیم، به دلیل ترکیب شدن با آلکالی قوی NaOH ( هیدروکسید سدیم ) در نمونه های آزمایشی، اثرات نامطلوبی بر روی بهبود مقاومت گذاشت. با این وجود، طبق گزارشات هر دو ماده ی شیمیایی کربنات سدیم و بی کربنات سدیم صرف نظر از ترکیبات دیگر و زمان آزمایش، مقاومت فشاری و کششی بتن را کاهش میدهند که این کاهش مقاومت علی الخصوص بعد از روز 28 ام چشمگیر تر بود. همچنین، استفاده از کربنات سدیم یا بی کربنات سدیم مقاومت اولیه در روز های سوم و هفتم را افزایش میدهند اما پس از 28 روز به شدت منجر به کاهش مقاومت میگردند. همچنین طبق تحقیقات، سودا اش زمان گیرش خمیر سیمان را تسریع میبخشد در حالیکه استفاده ار بی کربنات سدیم روند را کند میسازد.

تاثیر کربنات سدیم و بی کربنات سدیم بر زمان گیرش خمیر سیمان پورتلند:

تاثیر سودا اش و بی کربنات سدیم در زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان پورتلند در تصویر ذیل قابل مشاهده میباشد. نتایج نشان میدهد که هر دو زمان اولیه و نهایی گیرش بتن با افزودن مقادیر کربنات سدیم یا بی کربنات سدیم کاهش یافت. زمان گیرش اولیه خمیر سیمان با افزودن ضرایب جوش شیرین 1%، 2%، 3% و 4% به ترتیب معادل 86.76%، 94.12%، 96.69% و 97.43% نسبت به خمیر سیمان خالص ( بدون جوش شیرین ) کاهش یافت. زمان گیرش نهایی خمیر سیمان با افزودن ضرایب بی کربنات سدیم  1%، 2%، 3% و 4% به ترتیب معادل با 43.51%، 68.70%، 85.50% و 86.01% در مقایسه با خمیر سیمان خالص ( بدون جوش شیرین ) کاهش یافت. مشهود است که افزودن 1 تا 2 درصد بی کربنات سدیم به طور چشمگیری زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان را کاهش داده است و افزودن بیش از 2% تا سقف 4% تاثیر کمی در زمان گیرش نهایی داشته است

تاثیر کربنات سدیم و بی کربنات سدیم بر زمان گیرش خمیر سیمان پورتلند – تجاراس | کمیکال ایران

زمان گیرش اولیه ی خمیر سیمان با افزودن مقادیر کربنات سدیم به ازای 1%، 2%، 3%، و 4% وزن به ترتیب منجر به کاهش 90.44%، 90.80%، 91.18% و 91.91% نسبت به خمیر سیمان خالص ( بدون Na2CO3 ) گردید. همچنین زمان گیرش نهایی خمیر سیمان با افزودن مقادیر 1%، 2%، 3%، و 4% سدیم کربنات ( Na2CO3 ) به ترتیب 39.95%، 53.69%، 54.96% و 64.38% در مقایسه با خمیر سیمان خالص ( بدون سودا اش ) کاهش یافت. میتوان دریافت که تاثیر Na2CO3 بر زمان گیرش اولیه ی خمیر سیمان نسبت به زمان گیرش نهایی چشمگیر تر بوده است. اثر سدیم کربنات بر زمان گیرش اولیه مشابه با اثر بی کربنات سدیم بوده است، اما تاثیر آن بر زمان گیرش نهایی خمیر سیمان از بی کربنات سدیم کمتر میباشد.

نتیجه گیری:

کاربرد کربنات سدیم و بی کربنات سدیم به عنوان دو ماده ی شیمیایی افزودنی در زمان گیرش و مقاومت فشاری خمیر سیمان مورد ارزیابی قرار گرفت و اثرات مرتبط آن بر مکانیسم آب گیری نیز از طریق تست های TG-DTA، XRD و SEM مورد مطالعه قرار گرفت که نتایج به شرح ذیل میباشد:

• زمان گیرش نهایی و اولیه ی خمیر سیمان با افزودن soda ash و یا sodium bicarbonate کاهش یافت.
• افرودن کربنات سدیم و یا جوش شیرین مقاومت فشاری اولیه ی سیمان ( روز اول و هفتم) را بر مبنای مقدار مصرف شده افزایش داد، اما در مراحل بعدی مثل روز 28 ام، افزایش ضریب این مواد منجر به کاهش مقاومت فشاری گردید.
• به عنوان تسریع کننده، مقدار مطلوب قابل استفاده sodium carbonate و sodium bicarbonate، ضریب 1% از وزن سیمان بود. افزودن 1% یکی از این 2 ماده ی شیمیایی به طور چشمگیری منجر به کاهش زمان گیرش و افزایش مقاومت فشاری در مراحل اولیه گردید و هیچ تاثیر زیانبار ملموسی بر روی مقاومت فشاری در مراحل بعدی نداشت.
• افزودن سدیم کربنات و سدیم بی کربنات بیش از 1% مقاومت فشاری خمیر سیمان را کاهش داد. اگرچه ترکیب ettringite را تسریع بخشید. این پوسیدگی به دلیل یون های Na+ که بطور نسبی جایگزین Ca2+ در ژل C-S-H میشوند رخ داد.

منبع:

US National Library of Medicine

National Institutes of Health

www.ncbi.nlm.nih.gov

محصول مرتبط:

کربنات سدیم | سودا اش |  soda ash

© 2020 Tejaras Co. All Rights Reserved.