به منظور کاهش انتشار CO2 ناشی از تولید سیمان، تولیدکنندگان به‌طور فزاینده‌ای از مواد سیمانی مکمل (SCMs) استفاده می‌کنند. با این حال، استفاده از SCM ها مانند سرباره، خاکستر بادی یا سنگ‌آهک معمولاً منجر به‌کاهش عملکرد مقاومت سیمان، بهویژه در سنین پایین می‌شود. افزودن یک فعالکننده کارآمد می‌تواند این کاهش عملکرد را جبران کند. در فرمولاسیون افزودنی‌ها میتوان از مولکول‌ها و نمک‌های مختلفی استفاده کرد. در اینجا در مورد تأثیر آلکانول آمین‌ها بر واکنش‌پذیری سیمان بحث خواهد شد.
در واقع، آلکانولامینها بهعنوان فعالکننده هیدراتاسیون سیمان بهویژه در طولانی مدت (بیش از 7 روز) شناخته شدهاند، اما میتوانند در روزهای اول هیدراتاسیون نیز تأثیر بگذارند. با پیروی از تکامل جریان گرما و گرمای انباشته با یک کالریمتر همدما، میتوان تأثیر افزودنیهای مختلف مبتنی بر آمین را بر سینتیک هیدراتاسیون ارزیابی کرد.
افزودنیهای تهیه شده با مواد اولیه یکسان و 2 آمین مختلف (آمین 1 و آمین 2) فرموله شده و به سیمان‌های مخلوط حاوی 20 درصد وزنی سرباره یا 20 درصد وزنی سنگ آهک اضافه شدند. مطابق شکل 1 (الف و ج)، هر دو افزودنی اجازه می‌دهند تا آزادسازی جریان گرما را در طول هیدراتاسیون سیمان‌های مخلوط افزایش دهند، که می‌تواند به هیدراتاسیون آلومینات کلسیم مطلوب نسبت داده شود. گرمای انباشته شده طی 40 ساعت هیدراتاسیون در سیمان با سنگ آهک شکل 1d نیز در حضور افزودنیهای آمین افزایش می‌یابد. علاوه بر این، آمین 1 اجازه می‌دهد تا شدت پیک هیدراتاسیون و گرمای انباشته را به میزان قابل‌توجهی نسبت به آمین 2 افزایش دهد. این آمین در نتیجه ممکن است یک فعالکننده کارآمدتر در سنین پایین باشد.
شکل 1: تکامل جریان حرارتی و انباشته شدن یک سیمان با 20 درصد وزنی سرباره a, b و 20 درصد وزنی سنگ آهک c, d در حضور مواد افزودنی مبتنی بر آمین.
با توجه به عملکرد مکانیکی (شکل 2)، وجود آمین 1 در افزودنی امکان بهبود مقاومت فشاری اولیه و طولانی مدت (2، 7 و 28 روز) را در دو سیمان مخلوط در مقایسه با عدم وجود آن، فراهم می‌کند. آمین 2 فقط در 7 روز یک افزایش قدرت جزئی و در 28 روز افزایش قدرت قوی‌تر ایجاد می‌کند. بنابراین، بسته به ماهیت آمین مورد استفاده در افزودنی، میتوان عملکرد مکانیکی سیمان را تعدیل کرد.
شکل 2: مقاومت فشاری در روزهای 2، 7 و 28 سیمان مخلوط شده با 20 درصد وزنی سرباره (a) و 20 درصد وزنی سنگ آهک (b) در حضور مواد افزودنی مبتنی بر آمین.
از آنجایی که سیمان های مخلوط معمولاً در سنین اولیه هیدراتاسیون به آرامی واکنش نشان می دهند، به نظر می رسد آمین 1 مولکولی بسیار کارآمد برای جبران تاخیر هیدراتاسیون باشد. استفاده از این آمین در فرمولاسیون همچنان به حفظ افزایش استحکام مکانیکی بالا در 28 روز را اجازه می‌دهد.
این دانش در مورد آمین‌ها به تیم تحقیق و توسعه در CHRYSO اجازه داد تا افزودنیهای سفارشی برای سیمان‌های مخلوط ایجاد کنند که منجر‌به فناوری CHRYSO®AMA 100 EL شد.
M.Gh.
منبع:
https://www.chryso.com/labnews
