पिछले 20 वर्षों में हमने पॉलीकार्बोक्सिलिक सुपरप्लास्टिकाइज़र से क्या सीखा है?

लगभग 20 साल पहले, उत्तरी अमेरिकी कंक्रीट निर्माण बाजार में पॉलीकार्बोक्सिलेट पॉलिमर (पीसीई) पर आधारित एक नए प्रकार का सुपरप्लास्टिकाइज़र पेश किया गया था। जिस तरह 1970 के दशक में नेफ़थलीन-आधारित मिश्रण की शुरूआत ने ताजा और कठोर कंक्रीट दोनों के विभिन्न इंजीनियरिंग गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया, उसी तरह पॉलीकार्बोक्सिलेट्स ने कंक्रीट मिश्रण के प्रदर्शन को और बढ़ा दिया है।

उदाहरण के लिए, पीसीई ने स्व-समेकित कंक्रीट के विकास को सक्षम किया है और सेटिंग समय को बढ़ाए बिना दो घंटे से अधिक समय तक मंदी बनाए रखा है। मुझे एक प्रमुख रासायनिक मिश्रण कंपनी के अनुसंधान एवं विकास और विपणन टीम का हिस्सा बनने का सौभाग्य मिला, जिसने 1990 के दशक में पॉलीकार्बोक्सिलेट-आधारित उत्पादों की पहली श्रृंखला लॉन्च की थी। निर्माण क्षेत्र में पेश की गई सभी नई तकनीकों की तरह, कंक्रीट निर्माण में सामग्रियों और अनुप्रयोगों की विविध श्रृंखला पर प्रकाश डालते हुए, सीखने की तीव्र गति रही है। यह आलेख व्यावसायिक अनुप्रयोगों और प्रयोगशाला अनुसंधान दोनों से प्राप्त कुछ प्रमुख प्रदर्शन विशेषताओं का सारांश प्रस्तुत करता है। पॉलीकार्बोक्सिलेट सुपरप्लास्टिकाइज़र के लाभों पर पहले कंक्रीट प्रोड्यूसर में चर्चा और प्रकाशन किया गया है।

पॉलीकार्बोक्सिलेट परिवार

शब्द "पॉलीकार्बोक्सिलेट" में पॉलिमर का एक विशाल परिवार शामिल है जिसे रसायनज्ञ कंक्रीट मिश्रण में विशिष्ट प्रदर्शन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन कर सकते हैं। सामान्य प्रयोजन पीसीई सुपरप्लास्टिकाइज़र की शुरूआत के बाद, नए उत्पादों को विशेष रूप से उच्च प्रारंभिक ताकत और मंदी प्रतिधारण के विभिन्न स्तरों के साथ-साथ कंक्रीट में वायु सामग्री के प्रबंधन के लिए विभिन्न क्षमताओं की पेशकश करने के लिए विकसित किया गया है। पॉलीकार्बोक्सिलेट्स का एक वर्ग प्रारंभिक मंदी को न्यूनतम रूप से प्रभावित करता है लेकिन इसमें एक समय-रिलीज़ फ़ंक्शन होता है जो मिश्रण समय बढ़ने के साथ मंदी को अनुमानित रूप से बढ़ने की अनुमति देता है (चित्रा 1 देखें)। नतीजतन, इस प्रकार के उत्पाद को काम की स्थितियों (परिवहन समय, तापमान, निर्वहन से पहले देरी, आदि) के आधार पर वांछित मंदी प्रतिधारण प्राप्त करने के लिए पूर्व-मिश्रित कंक्रीट में अलग-अलग खुराक में जोड़ा जा सकता है। अक्सर, प्रारंभिक ताकत और लंबे समय तक मंदी जीवन के संयोजन को प्राप्त करने के लिए दो या दो से अधिक पीसीई के मिश्रण का उपयोग करके एक सुपरप्लास्टिकाइज़र तैयार किया जाता है। शोधकर्ता बढ़ती सामग्री और निर्माण मांगों के अनुकूल पीसीई पॉलिमर संरचना को सक्रिय रूप से समायोजित करना जारी रखेंगे।

• वायु फँसाना

आमतौर पर पीसीई पॉलिमर से जुड़े अवांछित वायु फंसाव को प्रबंधित करने के लिए लगभग सभी पॉलीकार्बोक्सिलेट-आधारित मिश्रण को डिफॉमर के साथ तैयार किया जाता है। वायु-प्रवेशित और गैर-वायु-प्रवेशित कंक्रीट अनुप्रयोगों दोनों के लिए, वायु सामग्री को आम तौर पर पीसीई सुपरप्लास्टिकाइज़र उत्पाद का चयन करके प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है जो उपयोग की जा रही सामग्रियों के साथ सबसे अधिक अनुकूल है। फ्लाई ऐश के भीतर कार्बन सामग्री में परिवर्तनशीलता लगातार वायु सामग्री प्रबंधन को जटिल बना सकती है, क्योंकि डिफोमर्स की हाइड्रोफोबिक प्रकृति फ्लाई ऐश में कार्बन द्वारा उनके सोखने का कारण बन सकती है। कुल मिलाकर, पीसीई-आधारित उत्पाद पॉलीनैफ्थेलीन सल्फोनेट (पीएनएस) आधारित सुपरप्लास्टिकाइज़र की तुलना में वायु-प्रवेश मिश्रण (एईए) की दक्षता को बढ़ा सकते हैं, जिससे समतुल्य वायु सामग्री प्राप्त करने के लिए एईए की कम खुराक की अनुमति मिलती है।

• मिट्टी का प्रभाव

पीएनएस सुपरप्लास्टिकाइज़र के विपरीत, पीसीई पॉलिमर आसानी से और अपरिवर्तनीय रूप से कुछ मिट्टी के कणों द्वारा सोख लिया जाता है जो विभिन्न समुच्चय स्रोतों में मौजूद हो सकते हैं। चित्र 2 दिखाता है कि 1.30 के मिथाइलीन नीले मूल्य के साथ मिट्टी युक्त रेत संगत मंदी को प्राप्त करने के लिए पीएनएस बनाम पीसीई-आधारित सुपरप्लास्टिकाइज़र की आवश्यक खुराक को कैसे प्रभावित कर सकती है। आमतौर पर, मिट्टी-मुक्त या कम-मिट्टी वाली रेत के साथ, पीसीई को समान मंदी के लिए पीएनएस-आधारित सुपरप्लास्टिकाइज़र की लगभग एक तिहाई मात्रा में लगाया जाता है। हालाँकि, जब कुछ रेत में मिट्टी मौजूद होती है, तो पीएनएस की तुलना में 50% अधिक पीसीई की खुराक की आवश्यकता हो सकती है। इस प्रकार, यदि पीसीई सुपरप्लास्टिकाइज़र खुराक में अप्रत्याशित वृद्धि होती है, तो कुल आपूर्ति में मिट्टी के कणों की जांच को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।

• लचीली खुराक

पीएनएस-आधारित सुपरप्लास्टिकाइज़र के विपरीत, जिसे हमेशा विलंबित तरीके से जोड़ा जाना चाहिए (यानी, सीमेंट और पानी का मिश्रण शुरू होने के बाद), पीसीई जोड़ने के समय के प्रति अपेक्षाकृत असंवेदनशील होते हैं, जो कंक्रीट बैचिंग प्रक्रिया के दौरान अधिक लचीलेपन की अनुमति देते हैं।

• पीएनएस सुपरप्लास्टिसाइज़र के साथ असंगति

एक ही कंक्रीट मिश्रण में पीसीई और पीएनएस-आधारित उत्पादों का उपयोग करने से कार्यशीलता में तेजी से कमी आ सकती है। इसलिए, इन दो प्रौद्योगिकियों, पीएनएस और पीसीई को एक ही ठोस मिश्रण में नहीं जोड़ा जाना चाहिए।

• कैल्शियम-आधारित सेट एक्सेलेरेटर के साथ मजबूत तालमेल

जब पीसीई सुपरप्लास्टिकाइज़र का उपयोग सेट एक्सेलेरेटर और संक्षारण अवरोधकों के साथ किया जाता है जिनमें कैल्शियम लवण होते हैं, तो पीएनएस-आधारित उत्पादों का उपयोग करने वाले समान कंक्रीट मिश्रण की तुलना में अप्रत्याशित ताकत में वृद्धि देखी गई है। ताकत बढ़ाने में यह तालमेल सबसे पहले कैल्शियम नाइट्राइट-आधारित संक्षारण अवरोधक वाले मिश्रण में देखा गया था। तालिका 1 में संक्षेपित डेटा एक कंक्रीट निर्माता द्वारा रिपोर्ट किया गया था, जिसने पहले प्रीस्ट्रेस्ड पाइल्स के निर्माण के लिए लिग्नोसल्फोनेट-आधारित एएसटीएम सी494 टाइप ए वॉटर रिड्यूसर और टाइप जी पीएनएस/लिग्निन-आधारित सुपरप्लास्टिकाइज़र के संयोजन का उपयोग किया था।

सुपरप्लास्टिकाइज़र को पीएनएस से पॉलीकार्बोक्सिलेट में बदलने से प्राप्त उल्लेखनीय ताकत अंतर को वैज्ञानिक अध्ययन के माध्यम से मान्य किया गया है और यह ताकत की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए सीमेंट सामग्री को कम करने में मदद कर सकता है। दिलचस्प बात यह है कि ताकत का अंतर जलयोजन की बढ़ी हुई गर्मी से जुड़ा हुआ प्रतीत नहीं होता है, बल्कि कैल्शियम-आधारित त्वरित या संक्षारण-अवरोधक मिश्रण और पॉलीकार्बोक्सिलेट-आधारित मिश्रण के संयोजन से उत्पन्न एक सघन सूक्ष्म संरचना से जुड़ा होता है।

पीसीई सुपरप्लास्टिकाइज़र ने पीएनएस/लिग्निन और टाइप ए पानी कम करने वाले दोनों उत्पादों को खुराक दर के लगभग एक-तिहाई पर प्रतिस्थापित कर दिया। इसके अतिरिक्त, यह उल्लेखनीय है कि पीसीई-मिश्रित कंक्रीट में समान वायु सामग्री प्राप्त करने के लिए आवश्यक एईए की खुराक 50% कम हो गई थी।

संक्षेप में, जबकि कंक्रीट उद्योग ने बहुमुखी प्रतिभा का लाभ उठाने और पीसीई सुपरप्लास्टिकाइज़र की सीमाओं को समझने में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्राप्त की है, रसायनज्ञ, कंक्रीट प्रौद्योगिकीविदों के सहयोग से, उत्पादन, प्लेसमेंट और सेवा का विस्तार करने के लिए नई क्षमताओं को विकसित करने के लिए पॉलिमर संरचनाओं को संशोधित करना जारी रखेंगे। कंक्रीट मिश्रण का जीवन.