कंक्रीट इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले रासायनिक मिश्रण के रूप में, सुपरप्लास्टिसाइज़र का कंक्रीट प्रदर्शन में सुधार, ताकत बढ़ाने और जल-सीमेंट अनुपात को कम करने पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इस पेपर में, कंक्रीट में जल-घटाने वाले एजेंटों के वर्गीकरण, क्रिया तंत्र और अनुप्रयोग की समीक्षा की गई है। इंजीनियरिंग अभ्यास में विभिन्न प्रकार के जल-घटाने वाले एजेंटों के प्रभावों और अनुप्रयोग संभावनाओं पर चर्चा की गई है।
कंक्रीट जल घटाने वाले मिश्रणों का विकास
पहली पीढ़ी: लिग्नोसुल्फोनेट प्रकार (Na, Mg, Ca)।
दूसरी पीढ़ी: नेफ्थलीन सल्फोनेट, सल्फोनेटेड मेलामाइन फॉर्मल्डिहाइड, एलिफैटिक श्रृंखला, और एमिनो सल्फोनिक एसिड श्रृंखला।
तीसरी पीढ़ी: पॉलीकार्बोक्सिलेट सुपरप्लास्टिसाइज़र, सुपरप्लास्टिसाइज़र प्रौद्योगिकी का शिखर प्रतिनिधित्व करता है।
1. पॉलीकार्बोक्सिलेट सुपरप्लास्टिसाइज़र (PCE)
चीन का पॉलीकार्बोक्सिलेट सुपरप्लास्टिसाइज़र कंक्रीट प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में अग्रणी है, जो घरेलू और अंतरराष्ट्रीय बाजारों में क्रांति ला रहा है। यह उन्नत सुपरप्लास्टिसाइज़र जटिल आणविक डिज़ाइनों और पॉलीकार्बोक्सिलेट की असाधारण अवशोषण क्षमता के आधार पर सावधानीपूर्वक इंजीनियर किया गया है, जो कंक्रीट अनुप्रयोगों के लिए एक क्रांतिकारी जल-घटाने और प्रतिधारण समाधान प्रदान करता है।
1.1 PCE का परिचय
- संरचना और संरचना
पॉलीकार्बोक्सिलेट सुपरप्लास्टिसाइज़र लंबे बहुलक श्रृंखलाओं से बने होते हैं जिनमें पॉलीकार्बोक्सिलेट की रीढ़ और पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (PEG) या अन्य समान यौगिकों की साइड चेन होती हैं। यह आणविक डिज़ाइन सुपरप्लास्टिसाइज़र के सीमेंट कणों पर अवशोषण की सुविधा प्रदान करता है जबकि साइड चेन आसपास के घोल में फैल जाती हैं, जिससे कण फ्लोक्यूलेशन को रोकने के लिए स्टेरिक बाधा उत्पन्न होती है। इसका परिणाम सीमेंट कणों का बेहतर फैलाव होता है, जिससे कंक्रीट मिश्रण में अतिरिक्त पानी की आवश्यकता कम हो जाती है।
- कार्रवाई की प्रक्रिया
PCE जिस प्राथमिक तंत्र के माध्यम से कार्य करता है वह विद्युत प्रतिकर्षण और स्टेरिक बाधा के माध्यम से होता है। जब सीमेंट मिश्रण में पेश किया जाता है, तो सुपरप्लास्टिसाइज़र सीमेंट कणों की सतह पर अवशोषित हो जाता है, जिससे नकारात्मक चार्ज उत्पन्न होता है जो कणों को एक-दूसरे से प्रतिकर्षित करता है। यह प्रतिकर्षण, विस्तारित बहुलक साइड चेन द्वारा निर्मित भौतिक बाधा के साथ मिलकर, सीमेंट कणों के फैलाव को बढ़ाता है, जिससे जल की मांग में महत्वपूर्ण कमी आती है जबकि कंक्रीट की प्रवाहशीलता को बनाए रखा या सुधारा जाता है।
1.2 PCE के अनुप्रयोग और लाभ
पॉलीकार्बोक्सिलेट सुपरप्लास्टिसाइज़र का व्यापक रूप से विभिन्न उच्च-प्रदर्शन कंक्रीट अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिसमें प्रीकास्ट कंक्रीट, सेल्फ-कंसोलिडेटिंग कंक्रीट (SCC), और उच्च-शक्ति कंक्रीट शामिल हैं। प्रमुख लाभों में शामिल हैं:
- उच्च जल कमी के साथ न्यूनतम खुराक की आवश्यकता
न्यूनतम खुराक के साथ महत्वपूर्ण जल कमी प्राप्त करता है, दक्षता और लागत-प्रभावशीलता को बढ़ाता है।
- उत्कृष्ट कंक्रीट स्लंप प्रतिधारण
उत्कृष्ट स्लंप प्रतिधारण बनाए रखता है, विस्तारित अवधि के दौरान कार्यक्षमता सुनिश्चित करता है।
- विभिन्न प्रकार के सीमेंट के साथ उत्कृष्ट संगतता
विभिन्न प्रकार के सीमेंट के साथ संगत, व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं सुनिश्चित करता है।
- न्यूनतम कंक्रीट संकुचन
संकुचन को कम करके बेहतर मात्रा स्थिरता और स्थायित्व सुनिश्चित करता है।
- पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन और उपयोग
पर्यावरण के प्रति जागरूक प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित और उपयोग किया जाता है, जो स्थायी निर्माण प्रथाओं में योगदान देता है।
2. नेफ्थलीन सुपरप्लास्टिसाइज़र FDN/SNF
2.1 एफडीएन का परिचय
नेफ्थलीन-आधारित सुपरप्लास्टिसाइज़र (जिन्हें नेफ्थलीन सल्फोनेट फॉर्मल्डिहाइड संघनन या NSF भी कहा जाता है) कंक्रीट उद्योग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले जल-घटाने वाले एजेंटों में से एक हैं। एक उच्च-श्रेणी जल घटक (HRWR) के रूप में, नेफ्थलीन सुपरप्लास्टिसाइज़र जल सामग्री को कम करके कंक्रीट की कार्यक्षमता में काफी सुधार करते हैं बिना मिश्रण की ताकत से समझौता किए।
- संरचना और संरचना
नेफ्थलीन सुपरप्लास्टिसाइज़र नेफ्थलीन के सल्फोनेशन के बाद फॉर्मल्डिहाइड के साथ संघनन से प्राप्त होते हैं। परिणामी बहुलक, जिन्हें नेफ्थलीन सल्फोनेट फॉर्मल्डिहाइड (NSF) संघनन के रूप में जाना जाता है, में कई सल्फोनेट समूहों के साथ एक रैखिक आणविक संरचना होती है। ये सल्फोनेट समूह एक मजबूत नकारात्मक चार्ज प्रदान करते हैं, जो कंक्रीट मिश्रण में सीमेंट कणों को फैलाने, जल की मांग को कम करने और समग्र कंक्रीट तरलता में सुधार के लिए आवश्यक है।
- कार्रवाई की प्रक्रिया
नेफ्थलीन सुपरप्लास्टिसाइज़र मुख्य रूप से विद्युत प्रतिकर्षण के माध्यम से काम करते हैं। जब कंक्रीट मिश्रण में जोड़ा जाता है, तो नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सल्फोनेट समूह सीमेंट कणों की सतह से जुड़ जाते हैं, जिससे वे एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। यह प्रतिकर्षण सीमेंट कणों के एकत्रीकरण को रोकता है, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर फैलाव और अधिक कुशल हाइड्रेशन होता है। वांछित कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए आवश्यक पानी की मात्रा को कम करके, NSF-आधारित सुपरप्लास्टिसाइज़र कंक्रीट में उच्च शक्ति और घनत्व की अनुमति देते हैं जबकि प्रवाहशीलता बनाए रखते हैं।
2.2 एफडीएन के अनुप्रयोग और लाभ
नेफ्थलीन सुपरप्लास्टिसाइज़र विभिन्न प्रकार के कंक्रीट में व्यापक रूप से लागू होते हैं, विशेष रूप से बड़े पैमाने पर निर्माण परियोजनाओं, प्रीकास्ट कंक्रीट उत्पादन, और उच्च-शक्ति कंक्रीट अनुप्रयोगों में। प्रमुख लाभों में शामिल हैं:
- उच्च जल कमी: एनएसएफ कंक्रीट मिश्रण की जल सामग्री को 30% तक कम कर सकता है, जिससे मजबूत और अधिक टिकाऊ कंक्रीट बनता है
- सुधरी हुई कार्यक्षमता: यहां तक कि कम पानी-से-सीमेंट अनुपात पर, नेफथलीन सुपरप्लास्टिसाइज़र के साथ कंक्रीट उत्कृष्ट प्रवाह और कार्यक्षमता बनाए रखता है, जो जटिल फॉर्मवर्क और घने सुदृढीकरण के लिए महत्वपूर्ण है।
- प्रारंभिक शक्ति विकास को बढ़ाना: एनएसएफ तेजी से हाइड्रेशन और प्रारंभिक शक्ति वृद्धि को बढ़ावा देता है, जिससे यह उन परियोजनाओं के लिए आदर्श बनता है जिन्हें तेजी से फॉर्मवर्क हटाने या त्वरित निर्माण कार्यक्रमों की आवश्यकता होती है।
- लागत-प्रभावी: नेफथलीन-आधारित सुपरप्लास्टिसाइज़र अक्सर नए सुपरप्लास्टिसाइज़र प्रौद्योगिकियों की तुलना में अधिक किफायती होते हैं, जिससे वे बजट-संवेदनशील परियोजनाओं में एक लोकप्रिय विकल्प बनते हैं।
- संगतता: एनएसएफ विभिन्न प्रकार के सीमेंट और अन्य एडमिक्सचर के साथ संगत है, जिससे कंक्रीट मिश्रण डिजाइन में लचीलापन आता है।
3. सोडियम लिग्नोसल्फोनेट एसएलएस
3.1 एसएलएस का परिचय
सोडियम लिग्नोसल्फोनेट एक जैविक पॉलिमर है जो लिग्निन से प्राप्त होता है, जो लकड़ी का एक प्राकृतिक घटक है। इसका व्यापक रूप से कंक्रीट मिश्रणों में एक जल-घटाने वाले एजेंट (प्लास्टिसाइज़र) के रूप में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह कार्यक्षमता को बढ़ाता है और कंक्रीट की जल सामग्री को कम करता है बिना इसकी शक्ति से समझौता किए। सोडियम लिग्नोसल्फोनेट का उपयोग अन्य उद्योगों में भी किया जाता है, जैसे कृषि, सिरेमिक, और तेल ड्रिलिंग, इसके डिस्पर्सिंग और बाइंडिंग गुणों के कारण।
- संरचना और संरचना
सोडियम लिग्नोसल्फोनेट लकड़ी के पल्पिंग प्रक्रिया का एक उपोत्पाद है, जहां लकड़ी से लिग्निन को सल्फोनेट किया जाता है और फिर सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ न्यूट्रलाइज किया जाता है। परिणामी उत्पाद एक जटिल, जल-घुलनशील पॉलिमर है जिसमें इसकी रीढ़ पर बड़ी संख्या में सल्फोनेट समूह (-SO) जुड़े होते हैं। यह संरचना सोडियम लिग्नोसल्फोनेट को इसके उत्कृष्ट डिस्पर्सिंग गुण प्रदान करती है, क्योंकि सल्फोनेट समूह एक नकारात्मक चार्ज उत्पन्न करते हैं जो विभिन्न सामग्रियों में कण समूहों को तोड़ने में मदद करता है, जिसमें कंक्रीट में सीमेंट कण भी शामिल हैं।
- कंक्रीट में क्रिया तंत्र
कंक्रीट में, सोडियम लिग्नोसल्फोनेट एक प्लास्टिसाइज़र के रूप में कार्य करता है जो विद्युत स्थैतिक प्रतिकर्षण के माध्यम से सीमेंट कणों को फैलाता है। जब इसे कंक्रीट मिश्रण में पेश किया जाता है, तो सल्फोनेट समूह सीमेंट कणों की सतह से जुड़ जाते हैं, जिससे नकारात्मक चार्ज उत्पन्न होता है। यह कणों को एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करने का कारण बनता है, जिससे एकत्रीकरण को रोका जाता है और बेहतर फैलाव को बढ़ावा मिलता है। परिणामस्वरूप, कंक्रीट मिश्रण अधिक तरल और कार्यक्षम बन जाता है बिना अतिरिक्त पानी की आवश्यकता के। पानी-से-सीमेंट अनुपात को कम करके, सोडियम लिग्नोसल्फोनेट कंक्रीट की यांत्रिक गुणों में सुधार करने में मदद करता है, जैसे इसकी शक्ति और स्थायित्व।
3.2 अनुप्रयोग और एसएलएस के लाभ
3.2.1 अनुप्रयोग
सोडियम लिग्नोसल्फोनेट अपनी बहुमुखी प्रतिभा और लागत-प्रभावशीलता के कारण कई उद्योगों में उपयोग किया जाता है। इसके प्रमुख अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
- कंक्रीट और निर्माण: सोडियम लिग्नोसल्फोनेट का उपयोग कंक्रीट में एक जल-घटाने वाले एजेंट और प्लास्टिसाइज़र के रूप में किया जाता है, कार्यक्षमता में सुधार करता है और जल सामग्री को कम करता है जबकि मिश्रण के यांत्रिक गुणों को बनाए रखता है या बढ़ाता है। यह विशेष रूप से रेडी-मिक्स कंक्रीट, प्रीकास्ट कंक्रीट, और बड़े पैमाने पर कंक्रीट संरचनाओं में उपयोगी है।
- कृषि: कृषि में, सोडियम लिग्नोसल्फोनेट का उपयोग पशु आहार के लिए एक बाइंडर के रूप में और उर्वरकों और कीटनाशकों के लिए एक डिस्पर्सेंट के रूप में किया जाता है, जिससे उनकी प्रभावशीलता और वितरण में सुधार होता है।
- सिरेमिक: सिरेमिक उद्योग में, सोडियम लिग्नोसल्फोनेट एक डिफ्लोकुलेंट के रूप में कार्य करता है, सिरेमिक स्लरी की चिपचिपाहट को कम करता है, जिससे सिरेमिक उत्पादों के बेहतर कास्टिंग और आकार देने की अनुमति मिलती है।
- तेल ड्रिलिंग: सोडियम लिग्नोसल्फोनेट का उपयोग ड्रिलिंग मड्स में एक डिस्पर्सेंट के रूप में किया जाता है, जिससे उनके प्रवाह गुणों में सुधार होता है और ड्रिलिंग प्रक्रिया के दौरान अवसादन को रोका जाता है।
3.2.1 लाभ
सोडियम लिग्नोसल्फोनेट अपने विभिन्न अनुप्रयोगों में कई लाभ प्रदान करता है:
- लागत-प्रभावशीलता: यह उपलब्ध सबसे किफायती जल-घटाने वाले एजेंटों में से एक है, जो इसे बड़े पैमाने पर निर्माण परियोजनाओं में एक लोकप्रिय विकल्प बनाता है।
- स्थिरता: लकड़ी के पल्पिंग उद्योग के एक उपोत्पाद के रूप में, सोडियम लिग्नोसल्फोनेट एक नवीकरणीय संसाधन है, जो अधिक स्थायी निर्माण प्रथाओं में योगदान देता है।
- सुधरी हुई कार्यक्षमता: कंक्रीट में, सोडियम लिग्नोसल्फोनेट कम पानी-से-सीमेंट अनुपात पर कार्यक्षमता को बढ़ाता है, दरारों के जोखिम को कम करता है और दीर्घकालिक स्थायित्व में सुधार करता है।
- बहु-उद्योग उपयोग: इसकी बहुमुखी प्रतिभा के कारण, यह निर्माण से लेकर कृषि और उससे आगे के विविध उद्योगों में अनुप्रयोगों की अनुमति देता है।
