Lignosülfonatlar, neredeyse bir yüzyıldır betonda su azaltıcı ve akışkan olarak kullanılmaktadır. Betonda kullanıldığında, çimento karışımında suyun azaltılması ve çimento karışımının gecikmesi gibi olumlu etkilere sahiptir.

Lignosülfonatlar, üretim süreci ve performansındaki önemli parametreler

Beton katkı maddeleri olarak lignosülfonatlar:

Lignosülfonatlar, neredeyse bir yüzyıldır betonda su azaltıcı ve akışkan olarak kullanılmaktadır. Betonda kullanıldığında, çimento karışımında suyun azaltılması ve çimento karışımının gecikmesi gibi olumlu etkilere sahiptir. Ayrıca, bu madde kullanımı betonun performansını arttırır ve hava geçirgenliğini arttırır. Bu madde, ahşap ve kağıt endüstrilerinde yan ürün olduğundan diğer beton katkı maddelerine göre daha uygun fiyatlıdır ve sınırlı performansına rağmen inşaat kimyası endüstrisinde dikkate değer bir tüketim seviyesine ulaşmıştır.

Üretim süreci:

Lignosülfonatların üretimi için ana madde lignindir. Lignin, ağacın yaklaşık %20-30'unu oluşturur ve aslında bu madde, dünyadaki ikinci en yaygın organik moleküldür. Selülozun üretim sürecinde kağıt fabrikalarında lignin ayrılır. Lignin su içinde çözünmediği için ayrılma işlemi sadece suyla mümkün olmadığından özel yöntemler kullanılır. En yaygın ayrılma yöntemlerinden biri sülfat pişirme yöntemidir. Sülfat pişirme işlemi, genellikle sodyum, magnezyum, amonyum veya kalsiyum sülfat tuzlarını içeren (-SO۳۲) veya sülfatsız (-HSO۳) tuzları ve 170-140 derece santigrat sıcaklıkta gerçekleşir, bu süreçte lignin içindeki iç bağlar ve polisakaritlerle olan bağlar kırılır, moleküler ağırlığı azalır ve aynı anda sülfatlanır. Ayrılan ürün (İngilizce adı: Siyah Sıvı) lignosülfonatları, tuzları, şekerleri ve bunların türevlerini içeren sıvı fazda bulunur. Daha sonra bu madde tekrar arıtılır ve nihai ürün olan lignosülfonatlar üretilir. Lignosülfonatların moleküler ağırlığı, 106-103 gram/mol arasında değişir ve kaynağa (sert ağaç veya yumuşak ağaç), üretim sürecine ve sülfonasyon derecesine bağlı olarak çeşitli türlerde bulunur. Ancak belirtilmelidir ki, Siyah Sıvı genellikle enerji üretimi için kullanılmaktadır ve sadece küçük bir kısmı lignosülfonat üretimi için kullanılmaktadır.

Lignosülfonatların davranışı ve performansındaki önemli parametreler:

Lignosülfonatların beton katkı maddeleri olarak işleyişinde birkaç etkili parametre bulunmaktadır. Bu parametreler arasında belirgin ve anahtar rol oynayan iki faktör bulunmaktadır.

1- Sülfonasyon tuzunun derecesi ve türü

2- Şekerin arıtılması ve ayrılması

Sülfonasyon tuzunun derecesi ve türü:

Sülfonasyon derecesinin artması, moleküler ağırlığın azalmasıyla birlikte nihai ürünün suda çözünürlüğünü artırır. Ayrıca, bu madde sülfonasyon sürecinde farklı tuzlarla üretilir ve genellikle beton katkı maddelerinde kalsiyum, sodyum ve magnezyum olmak üzere üç tür lignosülfonat kullanılır. Sodyum türü, diğer iki türe göre daha yüksek iyonlaşma derecesine sahiptir, düşük sıcaklıklarda (10 derecenin altında) bile daha fazla çözünürlük sağlar ve diğer polimerlerle formülasyonlarda, örneğin polinaphtalensülfonatlarla, çökme ve tortu oluşumunu önlemesi nedeniyle sodyum türü tercih edilir. Farklı moleküler ağırlıklarla yapılan deneyler, moleküler ağırlığın ne kadar yüksek olursa, betonun akışkanlığı ve performansı açısından daha iyi etkiler yarattığını ve betonda hava geçirgenliğini artırdığını göstermektedir. Ayrıca, sodyum türünün diğer iki türe göre daha yüksek maliyeti vardır, bu da nihai maliyetler üzerinde büyük etkiye sahiptir. Bu nedenle sülfonasyon tuzunun derecesi ve türü veya genel olarak sülfonasyon süreci, nihai ürünün optimize edilmesinde çok etkilidir.

Şekerin arıtılması ve ayrılması:

Lignosülfonatlardaki çok önemli bir diğer parametre şekerin arıtılması ve ayrılmasıdır. Şeker, betonun çimento karışımının gecikmesinde aşırı ve istenmeyen bir gecikmeye neden olabilir. Öte yandan, bu gecikme özellikle soğuk hava koşullarında faydalı olabilir. Bu nedenle arıtma süreci çok etkilidir ve şekerlerin ayrılması uygun şekilde yapıldığında nihai ürünün iyileştirilmesine neden olur, ancak bu gecikme sadece şekerle ilgili değildir ve lignosülfonatlar kendileri de betonda benzer bir özelliği oluştururlar. Arıtma yöntemlerinden bazıları çökeltme, ultrafiltrasyon vb. şekildedir.

Genel olarak, lignosülfonatlar, diğer hammaddeler olan polinanftalen sülfonatlar, polikarboksilatlar vb. ile karşılaştırıldığında daha ucuzdur ve özel beton tasarımlarında pek fazla kullanılmamalarına rağmen beton katkı maddelerinde yüksek tüketime sahiptir. Yılda yaklaşık 1.8 milyon ton lignosülfonat üretilmekte olup, büyük ölçekli çalışmalara göre tüketimi beton katkı maddelerinde gerçekleşmektedir.

Lignosülfonat, üretim süreci ve performansta önemli parametreler

Gelişmekte olan ülkelerde ahşap işleme makinelerine olan talebin artması:

Koltukta yanık lekesini temizleme

Atık su arıtma stratejileri

Depo kullanımı için gerekli noktalar: