21198

۲۱۱۹۸

سنتز فوق روان كننده پلي كربوكسيلاتي و بررسي اثرات آن بر بتن

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

۱۳۹۸

۱۳۹۸/۴/۳۱

دكتر مسعود جمشيدي

دكتر منوچهر خراساني

مهندسي شيمي، نفت و گاز

چكيده استفاده از فوق روان كننده ها در بتن سبب قالب گيري راحت تر، افزايش استحكام نهايي، كاهش هزينه ها و صرفه جويي در زمان مي شود. فوق روان كننده هاي پلي كربوكسيلاتي (PC) جديدترين دسته از فوق روان كننده ها هستند كه با ايجاد دافعه فضايي و الكترواستاتيكي در ذرات سيمان سبب جدايش آنها وكاهش ميزان آب لازم براي رسيدن به رواني مورد نظر مي¬شوند. افزايش كيفيت فوق روان كننده ها، سبب افزايش مقاومت و بهبود خواص بتن خواهد شد. در اين پروژه سنتز فوق روان كننده هاي پلي كربوكسيلاتي بر پايه آكريليك اسيد همراه با كومونومرهاي 2-آكريل¬آميدو2-متيل پروپان سولفونيك اسيد (AMPS)، آكريل¬آميد ( AAm ) ودي¬استون¬آكريل¬آميد ( DAAM ) با شاخه هاي جانبي پلي اتيلن گلايكول در وزن هاي مولكوليg/mol 750 و 1000 و در حضور كاتيون هاي معدني NaOH، KOH و NH4OH مورد مطالعه قرار گرفت. سنتز با استفاده از روش پليمريزاسيون امولسيوني انجام شده و سعي شد تا تاثير نوع و ميزان گروه هاي عاملي كومونومرها، طول زنجير جانبي و نوع كاتيون مصرفي، بر رفتار روان پذيري فوق روان كننده هاي PC بررسي شود. براي مشخصه يابي از آناليز FT-IR و به منظور بررسي عملكرد فوق روان كننده هاي سنتز شده در محيط سيماني، آزمون هاي روان پذيري و پايداري روان پذيري (ميني اسلامپ)، آناليز رئولوژيكي، آناليز جذب كلي كربن آلي (TOC) و آناليز پتانسيل زتا انجام گرفته است. مقايسه اثر نسبت عامليت هاي سولفونه ، آميد و كربونيل به گروه هاي كربوكسيلات در زنجير اصلي پليمر انجام شد و مشاهده شد كه كوپليمرحاوي مونومر AMPS در نسبت وزني 85 : 15، كوپليمر حاوي AAm در نسبت وزني 95 : 5 و كوپليمر حاوي DAAM در نسبت وزني 5/97 : 5/2 نسبت به آكريليك اسيد، داراي عملكرد بهينه هستند. در اين بين كوپليمر (AMPS-15:85) با روان كنندگي 41/4 cm و كوپليمر (DAAM-2/5:97/5) با 40/3 cm بيشترين اثر روان كنندگي را داشتند. اين در حالي است كه كومونومر DAAM در مقايسه با كومونومر AMPS در تركيب درصد كمتر داراي عملكرد تقريبا مشابه مي باشد. همچنين مشاهده شد با كاهش طول زنجير جانبي، عملكرد روان پذيري و پايداري روان پذيري افزايش مي¬يابد كه از جذب بالاتر اين زنجيرها بر روي ذرات سيمان ناشي شده و در نهايت با بهبود پخش و پراكنش تجمعات ذرات هيدراته ي سيمان، بهبود كارايي را سبب ميشود. واژه‌هاي كليدي: بتن، فوق روان كننده، پلي كربوكسيلات، روان پذيري

1398/07/28

Synthesis of polycarboxylate based Superplasticizers and Investigation on their Effects in cementitious systems

7/21/2020 12:00:00 AM

Abstract: In order to improve the efficiency and maintain the concrete's basic properties, additives are often applied to concrete. Among these properties, concrete performance during operation and its resistance can be mentioned. The use of superplasticizers in concrete makes it easier to mold, increase ultimate strength, reduce costs and save time. Polycarboxylate superplasticizers (PCEs) are the newest type of superplasticizers that cause them to spatially and electrostatically repel in cement particles. In this project, the synthesis of acrylic acid-based polycarboxylate superplasticizers with AMPS, AAm and DAAM comonomers with side-branches of polyethylene glycol in the presence of NaOH, KOH and NH4OH as mineral cations were studied. It was attempted to examine the effect of the type and amount of comonomer groups and the length of the side chain on the behavior of the synthesized PCEs. In order to evaluate the performance of superplasticizers synthesized in cementitious systemss, fluidity tests and fluidity retention were performed to analysis the effect of the ratio of sulfone, amide and carbonyl to the carboxylate groups in the main polymer chains. It was observed that AMPS and DAAM comonomers have a better performance than the AAm comonomer. However, the DAAM comonomer has the same performance compared to the AMPS comonomers in much lower amounts. It was also observed that by decreasing side chain length, the performance increased. Retention of fluidity also increases with decreasing side chain length.We had the highest fluidity and fluidity retention in copolymers AA-co-AMPS (weight percent 85: 15) and AA-co-DAAM (weighing 97/5, 2/5), which results in higher adsorption of these chains on particles of the cement. Finally, by improving the diffusion and dispersion of cement hydrated particles, it improves cement efficiency. Keywords: superplasticizer, polycarboxylate ,cement paste, fluidity