অ্যালুমিনেট সিমেন্ট ঢালাইযোগ্যগুলিতে সোডিয়াম হেক্সামেটাফসফেটের ভূমিকা

শিল্প চুল্লি এবং ভাটির চরম তাপে, কিছু উপাদান অবিরাম তাপীয় আক্রমণের বিরুদ্ধে অবিচল থাকে। এটি বিজ্ঞান কল্পকাহিনী নয়, বরং উচ্চ-কার্যকারিতা সম্পন্ন রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের বাস্তবতা। যদিও উচ্চ-গুণমান সম্পন্ন ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেট সিমেন্ট তাদের ভিত্তি তৈরি করে, তবে পর্দার আড়ালে আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান কাজ করে: সোডিয়াম হেক্সামেটাফসফেট (SHMP)।

সিমেন্টের জগতে, অ্যাডিটিভগুলি মাস্টার মিক্সোলজিস্টের মতো গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, বিশেষ বৈশিষ্ট্য প্রদানের জন্য সতর্কতার সাথে ফর্মুলেশনগুলি ভারসাম্য বজায় রাখে। এদের মধ্যে, উচ্চ-পরিসরের জল হ্রাসকারী (বা সুপারপ্লাস্টিকাইজার) তাদের বিশেষ ক্ষমতার জন্য বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য, যা কার্যকারিতা (workability) তে কোনো আপস না করে জলের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। এই জৈব পলিমার যৌগগুলি বিভিন্ন আকারে আসে, যার মধ্যে ন্যাপথালিন-ভিত্তিক, মেলামাইন-ভিত্তিক, লিগ্নোসালফোনেট এবং গ্লুকোজ, সুক্রোজ এবং জৈব হাইড্রোক্সিকার্বোলেটগুলির মতো প্রাকৃতিক যৌগগুলি অন্তর্ভুক্ত।

জল হ্রাসকারীর প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত সহজ। অ্যানিওনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হিসাবে, তারা জলে বিচ্ছিন্ন হয়ে নেতিবাচক চার্জযুক্ত আয়ন নির্গত করে যা সিমেন্ট কণাগুলির উপর শোষিত হয়। এটি কণাগুলির মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণ তৈরি করে এবং একই সাথে একটি হাইড্রেশন শেল তৈরি করে যা জলের পৃষ্ঠের টান কমায়। সম্মিলিত প্রভাব সিমেন্ট জমাটবদ্ধতা ভেঙে দেয়, আটকা পড়া জলকে মুক্ত করে এবং তরলতাকে প্রভাবিত না করে উল্লেখযোগ্য জল হ্রাস করতে দেয়।

কার্যকারিতা উন্নত করার পাশাপাশি, এই অ্যাডিটিভগুলি সিমেন্ট কণাগুলির উপর প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম তৈরি করে কংক্রিটের মাইক্রোস্ট্রাকচারকে উন্নত করে। এটি হাইড্রেশন হারকে নিয়ন্ত্রণ করে, আরও ভাল স্ফটিক বৃদ্ধিকে উৎসাহিত করে, জল বাষ্পীভবন থেকে কৈশিক ছিদ্রতা হ্রাস করে এবং অবশেষে শক্ত, শক্তিশালী সিমেন্ট কাঠামো তৈরি করে।

যদিও পলি কার্বোксиলেট ইথার (PCE) এবং লিগ্নোসালফোনেট সুপারপ্লাস্টিকাইজার সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের জন্য ভাল কাজ করে, ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেট সিমেন্ট (CAC) ব্যবহার করে রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের জন্য ভিন্ন সমাধান প্রয়োজন—সাধারণত SHMP বা সোডিয়াম ট্রাইপলিফসফেট (STP)। CAC-এর উচ্চ প্রাথমিক শক্তি, ব্যতিক্রমী তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং পরিধান প্রতিরোধের ক্ষমতা এটিকে রিফ্র্যাক্টরি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে।

SHMP বিশেষ করে 2-8% সিলিকাযুক্ত CAC-ভিত্তিক কাস্টেবলের জন্য একটি সুপারপ্লাস্টিকাইজার হিসাবে কার্যকর প্রমাণিত হয়। এর দীর্ঘ-শৃঙ্খল গঠন ঢালাইয়ের জন্য উপযুক্ত প্রবাহের বৈশিষ্ট্য নিশ্চিত করে এবং উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি সহ ঘন, কম-ছিদ্রযুক্ত আস্তরণ তৈরি করে।

সাম্প্রতিক গবেষণা বিভিন্ন সিস্টেমে SHMP-এর আচরণ সম্পর্কে আলোকপাত করেছে। গবেষণায় এর চমৎকার ডিফ্লোকুলেশন (deflocculation) এর মাধ্যমে এবং সম্পূর্ণ CAC কণা হাইড্রেশনকে উৎসাহিত করার মাধ্যমে বাইন্ডারের তরলতা বাড়ানোর ক্ষমতা প্রদর্শিত হয়েছে। অন্যান্য গবেষণায় CAC হাইড্রেশন নিয়ন্ত্রণ করতে ফসফেটের ব্যবহার অনুসন্ধান করা হয়েছে, যা মেটাস্টেবল ফেজ গঠনকে দমন করে যা দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতার সাথে আপস করতে পারে।

যাইহোক, বিশুদ্ধ CAC-এর সাথে SHMP-এর মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে মৌলিক প্রশ্নগুলি এখনও বিদ্যমান: কোন কারণগুলি সিমেন্ট কণাগুলির উপর এর শোষণকে নিয়ন্ত্রণ করে? এটি কীভাবে জল হ্রাস করে? SHMP ডোজের সাথে হাইড্রেশন কীভাবে পরিবর্তিত হয়? এই প্রশ্নগুলির সমাধান করার জন্য একাধিক পরামিতি পরীক্ষা করা প্রয়োজন:

• কণার পৃষ্ঠের চার্জ মূল্যায়ন করার জন্য জিটা (Zeta) বিভব পরিমাপ
• SHMP শোষণ পরিমাণ নির্ধারণ
• ফসফরাস এবং ক্যালসিয়াম আয়ন ঘনত্বের ট্র্যাকিং
• রিয়োলজিক্যাল (rheological) বৈশিষ্ট্য মূল্যায়ন

একটি মাল্টিভ্যালেন্ট অ্যানিয়ন হিসাবে, SHMP-এর পৃষ্ঠ শোষণ আচরণ তার বিস্তার কার্যকারিতা নির্ধারণ করে। প্রধান প্রভাব বিস্তারকারী কারণগুলির মধ্যে রয়েছে:

• ঘনত্ব: একটি স্যাচুরেশন পয়েন্ট পর্যন্ত SHMP ঘনত্বের সাথে শোষণ বৃদ্ধি পায়
• পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য: সিমেন্ট কণার চার্জ, রুক্ষতা এবং গঠন শোষণকে প্রভাবিত করে
• pH: SHMP বিযুক্তি এবং পৃষ্ঠের চার্জের বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে
• তাপমাত্রা: শোষণ গতিবিদ্যা এবং ভারসাম্যকে প্রভাবিত করে

SHMP ধনাত্মক পৃষ্ঠের স্থানগুলির প্রতি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণ এবং ধাতু আয়নগুলির সাথে সম্ভাব্য সমন্বয়ের মাধ্যমে আবদ্ধ হয়।

SHMP CAC হাইড্রেশনের উপর জটিল প্রভাব ফেলে, যা কিছু দিককে বাধা দেয় এবং সম্ভাব্যভাবে উৎসাহিত করে:

• Ca এর সাথে দ্রবণীয় কমপ্লেক্স তৈরি করে ²⁺ , যা হাইড্রেট বৃষ্টিপাতকে বাধা দেয়
• হাইড্রেট মরফোলজি পরিবর্তন করে, ঘন জেলগুলির পক্ষে ষড়ভুজ প্লেট গঠনকে দমন করে
• শোষণ প্রভাবের মাধ্যমে আয়ন ব্যাপনের হার পরিবর্তন করে

SHMP একাধিক পদ্ধতির মাধ্যমে কার্যকারিতা উন্নত করে:

• বৃদ্ধিপ্রাপ্ত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণের মাধ্যমে কণাগুলিকে বিক্ষিপ্ত করে
• ফ্লোকুলেটেড কাঠামো ভেঙে ফলন চাপ কমায়
• আরও ভাল প্লেসমেন্ট বৈশিষ্ট্যের জন্য থিক্সোট্রপি (thixotropy) পরিবর্তন করে

যদিও SHMP রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের জন্য মূল্যবান প্রমাণিত হয়েছে, উন্নত বিকল্প তৈরি এবং অ্যাপ্লিকেশন প্রসারিত করার সুযোগ রয়েছে। সম্ভাব্য গবেষণা পথের মধ্যে রয়েছে:

• উন্নত কর্মক্ষমতা সহ পরবর্তী প্রজন্মের CAC সুপারপ্লাস্টিকাইজার তৈরি করা
• অন্যান্য অ্যাডিটিভের সাথে SHMP সিনার্জি (synergies) অনুসন্ধান করা
• SHMP আচরণ ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য গাণিতিক মডেল তৈরি করা
• অন্যান্য সিমেন্টযুক্ত সিস্টেমে SHMP অ্যাপ্লিকেশনগুলি অনুসন্ধান করা

চলমান গবেষণা SHMP-এর প্রক্রিয়াগুলিকে আরও আলোকিত করবে এবং ক্রমবর্ধমান চাহিদাপূর্ণ শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য রিফ্র্যাক্টরি উপকরণগুলির অপটিমাইজেশন সক্ষম করবে।