روان‌کننده‌ها (بر پایه لیگنوسولفونات)
این دسته از افزودنی‌ها که بر پایه لیگنوسولفونات هستند با مکانیزم ایجاد
دافعه الکترواستاتیک بین ذرات سیمان باعث پخش شدن آنها در آب می‌شوند و در نتیجه
اسلامپ را افزایش می‌دهند.
لیگنوسولفوناتها ( به اختصار LS)، جزو قدیمی‌ترین
افزودنی‌های شیمیائی استفاده شده در صنعت بتن هستند. این ترکیبات از دهه 30 میلادی
به عنوان کاهنده آب یا روان‌کننده مورد استفاده قرار گرفتند. لیگنوسولفوناتها با
اضافه شدن به بتن، خواص مفیدی مانند تاخیر در زمان گیرش و کاهش آب اختلاط را به
دنبال داشتند. علاوه بر این، کارایی بیشتر بتن تازه در هنگام اعمال شدن و افزایش
حجم هوای ورودی از دیگر ویژگی‌های این ماده بود که باعث شد تا امروز مورد استفاده
باشد.
لیگنوسولفونات
به عنوان محصول جانبی صنعت کاغذ، با اینکه از قیمت پایینی برخوردار است، زمینۀ بهبود خواص بتن را ایجاد کرده است. لیگنین بخشی از ساختار چوب است و بعد از سلولز، فراوان
ترین مولکول آلی در سطح زمین می‌باشد. چوب حاوی 20 الی 30% لیگنین است. در تولید کاغذ،
طی یک فرآیند شیمیائی به نام سولفوناسیون، لیگنین سولفاته شده و پیوندهای
بین لیگنین و پلی ساکاریدها همزمان با پیوندهای داخلی لیگنین شکسته میشود و جرم
مولکولی به شدت کاهش می‌یابد. این فرایند باعث انحلال‌‌پذیری مولکول‌ها در آب میشود. فاز مایعی که از پالپ جدا میشود، حاوی لیگنوسولفونات، نمک‌ها و مشتقات قند
است. بخش زیادی از این ماده، به عنوان سوخت برای تولید انرژی بکار می‌رود و بخش
کوچکی از آن پس از جداسازی نمک‌های باقی مانده به عنوان افزودنی بتن مورد مصرف
قرار می‌گیرد. با توجه به اینکه حضور قندها در مقادیر بالا باعث تأخیر در گیرش
سیمان میشود، جداسازی قندها از لیگنوسولفونات، باعث بهبود عملکرد آن خواهد شد1.
لیگنوسولفوناتها پلیمرهایی با شاخه‌های فراوان هستند که از واحدهای فنیل پروپان متصل به گروه‌های اتر یا کربن-کربن در حلقه‌های آروماتیک تشکیل می‌شوند. جرم مولکولی آنها بین
103 تا 106 گرم بر مول است.
شکل زیر شماتیکی از ساختار این ماده را نشان می‌دهد. بسته به نوع چوب مصرفی، نوع
فرایندهای پالپینگ و جداسازی، انواع مختلفی از لیگنوسولفوناتها از نظر ویژگی‌های
ساختاری مانند تعداد گروه‌های عاملی، درجه سولفوناسیون، جرم مولکولی و ... وجود
دارد. لیگنوسولفونات بسته به ساختار شیمیائی، در صنایع مختلف از جمله صنایع داروئی،
رنگ، شیمیائی و صنایع بتن مصرف دارد و خصوصیت اصلی آن قدرت پخش‌کنندگی ذرات کم
محلول یا نامحلول در آب می‌باشد.
شکل 2- ساختار شیمیایی لیگنوسولفونات2
1- Flatt,
R., & Schober, I. (2012). Superplasticizers and the rheology of concrete.
In Understanding the rheology of concrete (pp. 144-208).
Woodhead Publishing.
2- P.-C. Aïtcin and R. J. Flatt, Science
and Technology of Concrete Admixtures: Woodhead Publishing, 2015.