سوپر فوق روان‌کننده‌ها ( بر پایه پلی کربوکسیلات)

مکانیزم عملکرد این افزودنی­‌ها ایجاد دافعه استریک ( ممانعت فضایی) می باشد و از عملکرد بسیار بالایی برخوردار هستند. میزان درصد ماده جامد در این افزودنی‌ها تأثیر مستقیم بر میزان مصرف افزودنی دارد .

این ترکیبات که PCs یا پلیمرهای شانه‌ای نیز نامیده می‌شوند جدید‌ترین نوع افزودنی‌های فوق روان‌کننده هستند. زنجیر اصلی (Backbone)  این ترکیبات بر پایه پلیمریزاسیون آکریلیک اسید یا آلیل اسید بوده و دارای زنجیر جانبی متصل با ساختار متوکسی پلی اتیلن گلایکول است. یکی از ساختارهای رایج این ترکیبات در شکل 1  نشان داده شده است.

 

شکل 1- ساختار شیمیایی فوق­‌روان­‌کننده پلی­کربوکسیلاتی با زنجیر اصلی آکریلیک و زنجیر جانبی پلی­اتیلن­گلایکول1

در این نوع از افزودنی‌های کاهندۀ آب، زنجیر جانبی پلی اتیلن اکساید (PEO) وظیفه پراکنده کردن ذرات سیمان را بر‌عهده داشته و این کار را از طریق ایجاد ممانعت فضایی (Steric Hindrance) انجام می‌دهد . در واقع بر خلاف سایر روان کننده‌ها مانند افزودنی‌های با پایه ملامین و نفتالین سولفونات و هم‌چنین لیگنوسولفونات ( که پخش ذرات از طریق نیروهای دافعه الکتروستاتیکی صورت می‌گیرد) مکانیزم غالب در عملکرد افزودنی‌های پلی کربوکسیلاتی از طریق ممانعت فضایی می‌باشد. گروه کربوکسیلاتی با افزوده شدن سدیم هیدروکسید و تشکیل نمک سدیم خنثی شده و با تجزیه در محیط محلول بار منفی به خود می‌گیرد که نقطه اتصالی برای جذب افزودنی بر سطح ذرات سیمان می‌گردد.

با ایجاد تغییر در ساختار این ماده از جمله تغییر در طول زنجیر جانبی، دانسیته زنجیر، نوع و طول زنجیر اصلی و ... می توان به خواص جدیدی دست یافت. وزن مولکولی پلی کربوکسیلات ها از 20000 تا 80000 گرم بر مول است و بسته به نوع ساختار شیمیایی از خواص گوناگونی برخوردار هستند.

 

شکل 2 - نمایش شماتیک مکانیزم ممانعت فضایی2

 

1-      Hewlett, P., & Liska, M. (Eds.). (2019). Lea's chemistry of cement and concrete. Butterworth-Heinemann.

 

2-      F.-r. Kong, L.-s. Pan, C.-m. Wang, and N. Xu, "Effects of polycarboxylate superplasticizers with different molecular structure on the hydration behavior of cement paste," Construction and Building Materials, vol. 105, pp. 545-553, 2016.