औद्योगिक भट्टियों और भट्ठों की अत्यधिक गर्मी में, कुछ सामग्रियां निरंतर तापीय हमले के खिलाफ दृढ़ रहती हैं। यह विज्ञान कथा नहीं है, बल्कि उच्च-प्रदर्शन वाले रिफ्रैक्टरी कास्टेबल्स की वास्तविकता है। जबकि उच्च गुणवत्ता वाला कैल्शियम एलुमिनेट सीमेंट उनकी रीढ़ बनाता है, एक और महत्वपूर्ण घटक पर्दे के पीछे काम करता है: सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट (SHMP)।
कंक्रीट की दुनिया में, मिश्रण विशेष गुणों को प्रदान करने के लिए सावधानीपूर्वक फॉर्मूलेशन को संतुलित करते हुए, मास्टर मिक्सोलॉजिस्ट के रूप में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इनमें से, उच्च-श्रेणी के जल कम करने वाले (या सुपरप्लास्टिसाइज़र) विशेष रूप से अपनी कार्यक्षमता से समझौता किए बिना पानी की मात्रा को काफी कम करने की क्षमता के लिए उल्लेखनीय हैं। ये कार्बनिक बहुलक यौगिक विभिन्न रूपों में आते हैं, जिनमें नेफ्थलीन-आधारित, मेलामाइन-आधारित, लिग्नोसल्फोनेट और ग्लूकोज, सुक्रोज और कार्बनिक हाइड्रॉक्सीकार्बोक्सिलेट्स जैसे प्राकृतिक यौगिक शामिल हैं।
जल कम करने वालों की क्रियाविधि सुरुचिपूर्ण ढंग से सरल है। आयनिक सर्फेक्टेंट के रूप में, वे पानी में अलग होकर नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों को छोड़ते हैं जो सीमेंट कणों पर सोख लेते हैं। यह कणों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण बनाता है, साथ ही एक जलयोजन खोल बनाता है जो पानी के सतही तनाव को कम करता है। संयुक्त प्रभाव सीमेंट के जमाव को तोड़ता है, फँसे हुए पानी को छोड़ता है और तरलता को प्रभावित किए बिना पर्याप्त पानी की कमी की अनुमति देता है।
कार्यक्षमता में सुधार के अलावा, ये मिश्रण सीमेंट कणों पर सुरक्षात्मक फिल्में बनाकर कंक्रीट के सूक्ष्मसंरचना को बढ़ाते हैं। यह जलयोजन दरों को नियंत्रित करता है, बेहतर क्रिस्टल विकास को बढ़ावा देता है, पानी के वाष्पीकरण से केशिका सरंध्रता को कम करता है, और अंततः कठोर, मजबूत सीमेंट संरचनाएं पैदा करता है।
जबकि पॉलीकार्बोक्सिलेट ईथर (PCE) और लिग्नोसल्फोनेट सुपरप्लास्टिसाइज़र साधारण पोर्टलैंड सीमेंट के लिए अच्छी तरह से काम करते हैं, कैल्शियम एलुमिनेट सीमेंट (CAC) का उपयोग करने वाले रिफ्रैक्टरी कास्टेबल्स को बाइंडर के रूप में अलग समाधान की आवश्यकता होती है—आमतौर पर SHMP या सोडियम ट्राइपॉलीफॉस्फेट (STP)। CAC की उच्च प्रारंभिक शक्ति, असाधारण गर्मी प्रतिरोध और पहनने का प्रतिरोध इसे रिफ्रैक्टरी अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं।
SHMP 2-8% सिलिका युक्त CAC-आधारित कास्टेबल्स के लिए एक सुपरप्लास्टिसाइज़र के रूप में विशेष रूप से प्रभावी साबित होता है। इसकी लंबी-श्रृंखला संरचना कास्टिंग के लिए उचित प्रवाह विशेषताओं को सुनिश्चित करती है, जबकि उच्च यांत्रिक शक्ति के साथ घने, कम-सरंध्रता वाली परतें को बढ़ावा देती है।
हाल के शोध ने विभिन्न प्रणालियों में SHMP के व्यवहार पर प्रकाश डाला है। अध्ययनों से पता चलता है कि यह उत्कृष्ट विखंडन के माध्यम से और पूर्ण CAC कण जलयोजन को बढ़ावा देकर बाइंडर तरलता को बढ़ाने की क्षमता रखता है। अन्य कार्यों में CAC जलयोजन को नियंत्रित करने के लिए फॉस्फेट का उपयोग करने की खोज की गई है, जो मेटास्टेबल चरण निर्माण को दबाता है जो दीर्घकालिक स्थिरता से समझौता कर सकता है।
हालांकि, शुद्ध CAC के साथ SHMP की बातचीत के बारे में मौलिक प्रश्न बने हुए हैं: कौन से कारक सीमेंट कणों पर इसके सोखने को नियंत्रित करते हैं? यह वास्तव में पानी की कमी कैसे प्राप्त करता है? SHMP खुराक के साथ जलयोजन कैसे बदलता है? इन सवालों को संबोधित करने के लिए कई मापदंडों की जांच करने की आवश्यकता है:
- कण सतह आवेश का आकलन करने के लिए ज़ेटा संभावित माप
- SHMP सोखने का मात्रात्मक विश्लेषण
- फॉस्फोरस और कैल्शियम आयन सांद्रता ट्रैकिंग
- rheological संपत्ति मूल्यांकन
एक बहुसंयोजक आयन के रूप में, SHMP का सतह सोखने का व्यवहार इसकी फैलाने की प्रभावशीलता को निर्धारित करता है। प्रमुख प्रभावित करने वाले कारकों में शामिल हैं:
- एकाग्रता: संतृप्ति बिंदु तक SHMP सांद्रता के साथ सोखना बढ़ता है
- सतह के गुण: सीमेंट कण आवेश, खुरदरापन और संरचना सोखने को प्रभावित करते हैं
- pH: SHMP पृथक्करण और सतह आवेश विशेषताओं को प्रभावित करता है
- तापमान: सोखने की गतिज ऊर्जा और संतुलन को प्रभावित करता है
SHMP सकारात्मक सतह स्थलों के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण और धातु आयनों के साथ संभावित समन्वय दोनों के माध्यम से बंधता है।
SHMP CAC जलयोजन पर जटिल प्रभाव डालता है, दोनों कुछ पहलुओं को मंद करता है और संभावित रूप से बढ़ावा देता है:
- Ca के साथ घुलनशील जटिल बनाता है 2+ , हाइड्रेट वर्षा को रोकता है
- हाइड्रेट आकृति विज्ञान को संशोधित करता है, घने जैल के पक्ष में हेक्सागोनल प्लेट निर्माण को दबाता है
- सोखने के प्रभावों के माध्यम से आयन प्रसार दरों को बदलता है
SHMP कई तंत्रों के माध्यम से कार्यक्षमता में सुधार करता है:
- बढ़े हुए इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के माध्यम से कणों को फैलाता है
- फ्लोकुलेटेड संरचनाओं को तोड़कर उपज तनाव को कम करता है
- बेहतर प्लेसमेंट विशेषताओं के लिए थिक्सोट्रॉपी को संशोधित करता है
जबकि SHMP रिफ्रैक्टरी कास्टेबल्स के लिए मूल्यवान साबित हुआ है, बेहतर विकल्प विकसित करने और अनुप्रयोगों का विस्तार करने के अवसर मौजूद हैं। संभावित अनुसंधान मार्गों में शामिल हैं:
- अगली पीढ़ी के CAC सुपरप्लास्टिसाइज़र को बेहतर प्रदर्शन के साथ विकसित करना
- अन्य मिश्रणों के साथ SHMP तालमेल की जांच करना
- SHMP व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए गणितीय मॉडल बनाना
- अन्य सीमेंटियस सिस्टम में SHMP अनुप्रयोगों की खोज करना
निरंतर अनुसंधान SHMP की क्रियाविधियों को और उजागर करेगा और तेजी से मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए रिफ्रैक्टरी सामग्री के अनुकूलन को सक्षम करेगा।