مقدمه:

با توجه به انتظارات بازار مصرف دیرگدازها و تنوع و کمبود منابع طبیعی مواد اولیه این محصولات لزوم ایجاد تغییرات دلخواه در خواص محصول اجتناب ناپذیر است. در صنعت تولید دیرگدازها این تغییرات به مدد کاربرد افزودنی ها حاصل می شود. اکثر افزودنی ها در این صنعت الزاما دارا خواص دیرگدازی مشابه مواد اولیه اصلی تشکیل دهنده محصول نیستند؛ لذا میزان استفاده از این مواد در تولید دیرگداز بندرت به یک درصد می رسد. درحقیقت از این مواد جهت تکمیل و یا بهبود خواص مورد انتظار از دیرگداز استفاده می شود. خواص تکمیلی مورد انتظار از یک دیرگداز بطور عمده شامل سهولت بکارگیری دیرگداز و بهبود خواص فیزیکی – مکانیکی سرد و بهبود خواص ترمو مکانیکی می باشد. در مقاله حاضر ابتدا به مصرف مواد افزودنی و مکانیزم عمل آن ها در مواد ویژه و در شمارگان آینده به کاربرد این مواد در آجرها خواهیم پرداخت.

۱ – عملکرد افزودنی ها بر روی مواد ویژه

همانگونه که قبلا ذکر شد انتظار تولید کنندگان مواد نسوز از افزودن ترکیبات اضافی، بهبود خواص دیرگداز بوده و مواد ویژه نیز از این قاعده پیروی می کنند.

۱ – ۱ (ملات ها: این دسته از مواد ویژه معمولا نقش کمتری در ساختار لایه نسوز داشته و انتظارات مصرف کننده شامل روانی و سیالیت (Consistency (و چسبندگی می باشد. مرسوم ترین افزودنی ها جهت ایجاد چسبندگی درحالت سرد به شامل سیلیکات سدیم مایع و یا جامد بوده که با توجه به زینترینگ اولیه سریع؛ این افزودنی در حالت گرم نیز به یکپاچگی لایه نسوز کمک می کند. این افزودنی، باعث افت خواص حرارتی ملات می شود لذا در موارد خاصی از افزودنی های فسفاته استفاده می گردد. بمنظور روان سازی ملات باید از موادی استفاده گردد تا ضمن تشکیل هسته های ژلاتینی مقداری آب را در خود ذخیره نموده و درحین کاربرد مجددا به درون ملات بازگشته و از خشک شدگی سطحی آن در زمان کاربرد جلوگیری گردد. همچنین این مواد حفرات ریز را بگونه ای پر نمایند تا لایه های مجاور در ساختار ملات روی یکدیگر امکان لغزش داشته باشند. لیکنو سولفونات ها و اتیلن گلیکول برای این منظور مناسب هستند. در بخش های بعدی در این باره مفصل تر خواهیم گفت.

۲ – ۱ (جرم های پاششی و کوبیدنی منیزیتی: خواص حرارتی ثانویه در این دیرگدازها از اهمیت بیشتری برخوردار است. بنابراین صرفا چسبندگی اولیه مورد نظر بوده و چسب های سیلیکاته و فسفاته برای این منظور مناسب هستند. در بعضی از جرم های کوبیدنی بمنظور ایجاد چسبندگی در حرارت از رزین های دارای خواص گیرش در حرارت استفاده می گردد.

۳ – ۱ (جرم های ریختنی: خواص مورد انتظار از جرم های ریختنی دارای گستره وسیع تری از سایر مواد ویژه است. در حال حاضر مرسوم ترین جرم های مورد استفاده در صنعت شامل

جرم های ریختنی معمولی (RCC- Castables Cement Regular، (

، (Low Cement Castables- LCC) سیمان کم

و) Ultra Low Cement Castables- ULCC) سیمان کم خیلی

بدون سیمان (NCC- Castables Cement No (هستند.

این جرم ها با کاربرد افزودنی هائی قابل تبدیل به جرم های خود روان (SFC- Castables Flow Self (می باشند. از دیدگاه های مختلفی به بررسی افزودنی ها و خواص حاصل از آن ها در جرم های ریختنی خواهیم پرداخت.

تاثیر شیمیایی افزودنی بر روی هیدراتاسیون سیمان:

بسیاری از خواص سرد جرم های ریختنی تحت تاثیر نوع سیمان و عملکرد آن می باشد. لذا تاثیر گذاری بر روی هیدراتاسیون سیمان می تواند منجر به رخداد های زیر گردد:

تاثیر فیزیکی افزودنی بر روی هیدراتاسیون سیمان:

► تاخیر در گیرش

► تسریع در گیرش

► شکل پذیری و سهولت جرم ریزی

► میزان سخت شدن

► روانی

بعضی از افزودنی ها با تاثیر بر خواص فیزیکی سیمان باعث بروز خواص جدیدی در جرم ریختنی می گردند که این خواص بشرح زیر است:

► شکل پذیری عالی: پراکندگی ذرات، جلوگیری از انعقاد و تشکیل توده (عدم پراکندگی ذرات جرم منجر به بافت غیر یکپارچه در جرم می شود)

► عامل جذب هوا: تثبیت حباب های کوچک هوا و انعطاف پذیری جرم در برابر تنش های ترمومکانیکی (حفرات ریز بسته و بسیار مفیدند)

► جلوگیری از کف کردن: از بین بردن پایداری حباب ها از طریق کاهش کشش سطحی (کف کردن منجر به ایجاد حفرات درشت باز میکنند که مضر هستند)

► پف کردن (سلولز و . . . ) : افزایش ویسکوزیته، (مواد سلولزی و جاذب آب باعث حفظ آب در مراحل جرم ریزی و پس دادن آن درزمان سخت شدن اولیه می شود)

بدلیل سهولت و سرعت نصب جرم های مونولیتیک، کاربرد این دیرگدازها بطور روزافزون در حال افزایش است. ویژگی های مهم تسریع در گیرش، تاخیر در گیرش و پراکندگی و سیالیت بیشتر از سایر خواص مورد توجه بوده و در بروز خواص ثانویه جرم های ریختنی نقش آفرین هستند. جدول زیر برخی از انواع افزودنی های مورد مصرف در جرم های ریختنی آورده شده است:

اسیدهای کربوکسیلیک: شایع ترین تاخیر دهنده ها کربوکسیلیک اسید های با اندازه ملکولی کوچک (سدیم سیترات، اسید سیتریک، گلوکونات سدیم) هستند. مکانیزم عمل آنها به تاخیر انداختن هیدراتاسیون CAC است.

۱ (اسیدهای یک عاملی ؛ اسید فرمیک اشباع

CH202 2 (اسیدهای دارای دو گروه کربوکسیلیک؛ اسید تارتاریک CO2H) .OH (CH)

.OH (CH.CO2H 3 (اسیدهای چند عاملی؛ (دارای سه عامل یا بیشتر)

CO2H.CH2.C (OH)(CO2H).CH2 CO2H سیتریک اسید

معمولا مشتقات نمک اسیدهای فوق استفاده می شوند.

مکانیسم عمل تاخیر دهنده ها بر اساس کند نمودن واکنش هیدراتاسیون سیمان است.

 افزایش زمان گیرش منجر به افزایش میزان رسوبات حجیم می شود. واکنش های انحلال سیمان؛ با ایجاد یک فیلم (ژل حاوی سیترات، کلسیم و آلومینیوم) بر روی سطح دانه ها به تاخیر می افتد.

افزودنی های ضد انعقاد (DEFLOCCULANTS)

ویژگی های کلیدی جرم های ریختنی ( ULCC-LCC-MCC (حاوی این ترکیبات:

تراکم فوق العاده، تخلخل بسیار پائین ساختار جرم، باعث بهبود خواص ترمو مکانیکی و کاهش چشمگیر خوردگی و سایش می شود.

 ► پرکننده های فعال ماتریکس

► کاهش مصرف سیمان

► بهبود قابلیت ریختن جرم بدون نیاز به ویبره شدید

► بهبود خواص مکانیکی جرم

 مکانیزم عمل افزودنی های ضد انعقاد؛ که معمولا با پر کننده ای مناسب مانند میکروسیلیکا یا راکتیو آلومینا مصرف می شوند، به دو صورت زیر است: 

► ایجاد نیروی الکترواستاتیک مابین ذرات بعلت فعالیت یونی و PH محلول. (افزودنی های فسفاته)

► ایجاد مزاحمت فضائی ناشی از شکل فضائی افزودنی (پلی اکریلات ها، سولفونات ها، نفتالین، و ملامین سولفونات ها). هرچه ساختار شیمیائی پر شاخه تر باشد این ویژگی بیشتر نمایان می گردد.

مهندس بهزاد امین پور/مشاور امور فروش و خدمات مهندسی