Polikarboksilat asosidagi qo’shimchalarning beton qorishmalariga fizik-mexanik ta’siri

Kirish. Beton va temir-beton mahsulotlarini ishlab chiqarish samaradorligi va sifatini oshirish vazifasi juda dolzarb boʻlib va beton qorishmalariga kimyoviy qoʻshimchalardan foydalanmasdan toʻliq muvaffaqiyatli hal etib boʻlmaydi. Kimyoviy qoʻshimchalar bilan beton qorishmasining xususiyatlarini yaxshilashning eng oddiy va eng qulay texnologik usullaridan biri boʻlib, ishlab chiqarish birligiga xarajatlar darajasini sezilarli darajada kamaytirishi, temir-beton konstruksiyalarning keng assortimenti sifati va samaradorligini oshirishi va xizmat koʻrsatish darajasini oshirishi mumkin. Soʻnggi yillarda yuqori samarali va oʻz-oʻzidan zichlanadigan betonlarni ishlab chiqishga superplastifikatorlar, ayniqsa polikarboksilat superplastifikatorlari qoʻshish orqali erishildi. Beton tayyorlashning zamonaviy texnologiyasida qoʻshimcha modifikatorlar beton qorishmasining bogʻlovchilar, toʻldiruvchilar va suv bilan bir qatordagi majburiy komponenti hisoblanadi. Betondagi qoʻshimchalar betonning sifatini yaxshilash, unga oʻziga xos xususiyatlar berish, qurilish ishlarini tezlashtirish, qurilish jarayonini narxini kamaytirish maqsadida ishlatiladi [1]. Bu qoʻshimchalar beton tarkibidagi suv miqdorini (40% “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 84 Кимё ва кимёвий технологиялар gacha) an’anaviy lignosulfonat, melamin yoki naftalin asosidagi superplastifikatorlarga nisbatan sezilarli darajada kamaytiradi. Suv miqdorining kamayishi g‘ovaklikning pasayishiga olib keladi, bu esa betonning mexanik mustahkamligi va chidamliligini oshiradi. Ushbu qoʻshimchalar betonning harakatchanligi va reologik xususiyatlarini yaxshilaydi, yetib borish qiyin boʻlgan joylarga quyishni osonlashtiradi hamda armaturani yanada samarali qoplash imkonini beradi [2]. Polikarboksilat qoʻshimchalarining tuzilishi karboksilat va efir guruhlari yon zanjirlari boʻlgan chiziqli uglevodorod asosidan iborat. Ularning sement zarrachalariga karboksilat guruhlari vositasida adsorbsiyalanishi uzun efir guruhlari zanjirlari hosil qilgan sterik itarilish natijasida sement donachalarini tarqatadi. Shunga qaramay, superplastifikatorlardan foydalanish koʻp hollarda sement-qoʻshimcha nomuvofiqligi tufayli oquvchanlik, nazoratsiz qotish, anomal reologik xatti-harakatlar va boshqalar nuqtayi nazaridan muammolar tug‘dirishi mumkin [35]. Asosiy zanjirdagi karboksil guruhlarining zaryadi sement zarrachalarida PKE ning adsorbsiyalanishini ta’minlaydi, uzun yon zanjirlar esa sterik ta’sir orqali sement zarrachalarini tarqatadi. Bu jarayon kam suvli xamirning reologik xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilaydi [6-7]. Keyingi texnik vazifa betonning suv-sement nisbatini pasaytirish, betonning dastlabki va yakuniy mustahkamlik koʻrsatkichlarini oshirish, uning sovuqqa chidamliligini yaxshilash va berilgan harakatchanlikni saqlab qolgan holda hajmiy suv shimish koʻrsatkichini kamaytirish edi. Bu vazifa beton mustahkamligining asosiy qonuniga muvofiq, polikarboksilat efirlari asosidagi yuqori darajada suv kamaytiruvchi qoʻshimchalardan foydalanish orqali amalga oshirildi [8]. Diqqatga sazovor tomoni shundaki, kengaytiruvchi va kirishishni kamaytiruvchi qoʻshimchalar kirishishni kamaytirishda istiqbolli ta’sir koʻrsatib, qurilishda samarali qoʻllanilmoqda. Biroq, ularning betondagi miqdori nisbatan yuqori (odatda bog‘lovchi materiallar umumiy massasining 2% atrofida) boʻlib, ular betonda qoʻllanilganda yuqori texnologik darajani talab etadi. Masalan, kengaytiruvchi qoʻshimchalar yuqori darajadagi qotish sharoitlarini talab qiladi va miqdoriga juda sezgir boʻladi. Kirishishni kamaytiruvchi qoʻshimchalar esa sement tizimidagi boshqa aralashmalar bilan moslashuv muammolariga duch kelishi mumkin [9]. Ushbu ishda kirishishni kamaytirish uchun monomer sifatida past sirt taranglikka ega boʻlgan (butil akrilatning sirt tarangligi atigi 26,7 mN/m boʻlib, bu koʻpchilik muqobil polimer monomerlarinikidan past) va yuqori polimerlanish faolligiga ega boʻlgan turli molekulyar tuzilishli polikarboksilat efirlar sintezi uchun butil akrilat tanladik. Nihoyat, betonning kirishish mexanizmini hisobga olgan holda, butilakrilatning polikarboksilatning kirishishni kamaytirish qobiliyatiga ta’sir etish mexanizmlari koʻrib chiqildi [10-11]. Tadqiqot metodologiyasi. Biz Toshkent kimyo texnologiya ilmiy tadqiqot instituti laboratoriyasida butilakrilat asosida polikarboksilat superplastifkatorini 60℃ haroratda suvli eritma sharoitida polimerizatsiya reaksiyasi asosida makromonomer sifatida polioksietilen izobutil spirti efir va akril kislota, butilakrilat, inisiator va zanjir uzatuvchilardan foydalanib, sopolimer sintez qildik. Polikarboksilat sifati va polimerizatsiya reakisya jarayoniga ta’sir qiluvchi omillar sifatida makromonomerlarning molekulyar ogʻirligi e’tibor qaratildi. Ularni tayyorlash usullari quyidagicha koʻrsatilgan. Birinchi navbatda 30 g polioksietilen izobutil spirti efirni suvga eritib kolbaga solamiz va qizdirishni boshlaymiz, soʻngra oʻlchalgan (a) (1.33g,) AA va (0.33g) BA, (b) distillangan suv bilan (0,56g) zanjir uzatish agenti merkaptan kislota yaxshilab aralashtirib, 500 ml uch boʻyinli tubi dumaloq kolbaga tomdirishni boshlaymiz. Reaksiya haroratni 70°C da aralashtirgich yordamida 300 daqiqa ushlab turiladi. Tomdirgich yordamida aralashmaga inisiator (0,07ml) 45 daqiqaga moʻljallab qoʻshiladi. Keyin haroratni 65°C da termostatlangan moy hammomi yordamida olib boriladi. Polikarboksilat superplastifikatorning yakuniy mahsuloti sifatida 24% li suvli eritma olinadi, olingan mahsulotni hona haroratiga sovutilib, 30%NaOH eritmasi orqali pH~6-7 ga keltiriladi. Butilakrilat va akril kislota monomerlari makromonomerlar bilan birlashganda, sopolomerizatsiya jarayonida monomerlar payvand zanjirlarga joylashtirilishi mumkin. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 85 Химия и химические технологии CH3 CH2 = CH2 - CH2 CH2 - CH CH2 - CH O CH2 CH2 O H n C=O ONa C=O CH2 CH2 1-rasmda. Sintez qilingan polikarboksilat superplastifikatorning molekulyar tuzilishining tasviri koʻrsatilgan Natija va muhokama. Sintez qilingan polikarboksilat superplastifikatori koordinatsion birikmadagi funksional guruhlar va bog‘lanishlarning tebranishlari Spectrum Two (Perkin Elmer) qurilmasida infraqizil spektroskopiya usuli yordamida oʻrganildi, spektrometrning yuqori sezuvchanligi 400-4000 sm-1 oralig‘ida tahlil qilishga imkon beradi, toʻlqin raqamlar shkalasi 3351.40-408.98 sm-1. 2-rasm. Sintez qilingan polikarboksilat superplastifikatorini IQ- spektr tasviri 2-rasmda sintez qilingan polikarboksilat superplastifikatorini IQ- spektrni tahlili oʻrgandik, tahlilga koʻra yutilish choʻqqisini mos ravishda (3361.40) sm-1 gidroksil (-OH) va 1299.38 sm-1 da efir guruhining (-C-O-C-) koʻrishimiz mumkin, bu polioksietilen izobutil spirti efir makromonomerining polikarboksilatga muvaffaqiyatli kiritilishini koʻrsatadi. Karboksilat choʻzuvchi tebranish choʻqqisi (-COO-) 1456.90 sm-1 simmetrik nuqtalarda koʻrishimiz mumkin, bu akril kislotaning barcha polikarboksilatlarga kiritilganligini koʻrishimiz mumkin. Sintez qilingan polikarboksilatning molekulyar tuzilish tasvirini 3-rasmda koʻrsatilgan. IQ spektroskopiya tahlilidan koʻrinib turibtiki kalsiy aluminatlarining gidratatsiyasi jarayonida alyuminiy atomlarining koordinatsiyasining oʻzgarishini, ya’ni tetraedral koordinatsiyadan (gidratlanmagan minerallar) oktaedral (gidratlangan fazalar) oʻrniga -OH guruhlari parallel shakllanishi bilan oʻtishni koʻrsatadi. 713.66, 796.60, 873.75, 918.12, 970.19, 1415.75, 2877.79 sm-1 hududlaridagi yutilish chiziqlari kalsiy gidrosilikat tipidagi minerallarning hosil boʻlishini koʻrsatadi. 3-rasmdan koʻrinib turibdiki, superplastifikator qoʻshilganda betonning yuqori mustahkamligi va chidamliligini ta’minlaydigan minerallarga xos boʻlgan yutilish tasmasi yuqori intensivligini kuzatish mumkin. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 86 Кимё ва кимёвий технологиялар 3- rasm. Qoʻshimcha qoʻshilgan betonning IQ-spektr tahlili Ushbu tadqiqot ishida Gost 30515-2013 standart sement ishlatildi. Sementning kimyoviy tarkibi va fizik xususiyatlari 1- va 2-jadvalda keltirildi. 1-jadval Sementning kimyoviy tarkibi CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 MgO K2O TiO2 Na2O Boshqa 62.65 22.30 5.10 4.17 2.38 1.79 0.58 0.26 0.22 0.23 2- jadval Sementning mineralogik tarkibi C3S C2S C3A C4AF 59.37 15.56 7.28 11.60 Iqtisodiy samaradorlikni oshirish uchun yangi sintez qilingan polikarboksilat suvda eruvchan agenti sifatida, boshqa superplastifikatorlarning oddiy suvda eruvchan agentlariga qaraganda yaxshiroq suvda eruvchan ta’sirga ega. Sement pastalarining suyuqlanishi polikarboksilat miqdorini oshirish bilan yaxshilanadi. Plastifikatsiyalovchi qoʻshimchalarning eng muhim xususiyati qurilish qorishmalarining oqimlilik darajasi hisoblanadi. Plastifikatorlar beton qorishmalarining reologik xossalarini yaxshilashi lozim, biroq shu bilan birga sement tizimlarining mustahkamligi va boshqa fizik-mexanik xususiyatlariga salbiy ta’sir koʻrsatmasligi kerak. Superplastifikatorning sement toshining mustahkamligiga ta’siri aniqlandi, beton namunalari oddiy sharoitda qotirildi, soʻngra 28 kunlik siqilishda sinov apparatidan oʻtkazildi. 3- jadval Sintez qilingan superplastifikator qoʻshilgan beton namunalarining sinov natijalari № Sement miqdori, g Oʻrtacha zichlik, gr/sm3 Suv/ Sement Yoyiluvchan- Sement massasiga nisbatan qoʻshimcha nisbati ligi, sm. miqdori, % 1 100 - 0.43 7 38.5 2 100 0.2 0.42 9 39.6 3 100 0.5 0.42 13 40.1 4 100 0.8 0.42 15 40.5 5 100 1 0.42 17 41.2 “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 87 Химия и химические технологии Beton qorishmasiga suv-sement nisbatining 0.2%-1% gacha polikarboksilat superplastifikatorlar qoʻshiladi. Superplastifikatorni 1% dan ortiq qoʻshilishi beton mahsulotini mustahkamligini pasayishiga olib keladi. Namunalarda portlant sement 400 markali sement ishlatilgan. Betonning fizik-mexanik xususiyatlaridan mustahkamligini oʻrganishda suv-sement nisbati 0.42 boʻyicha olib borildi. Superplastifikatorning 25% suvli eritmasida 1% miqdorda qoʻshib, beton mustahkamligini oshirishga erishdik. Superplastifikatorning miqdorini oshirish mustahkamligini pasaytiradi. Beton yoyilishi, sm Qoʻshimchalar miqdori, % 4-rasm. PK-17 miqdorining sement qorishmasining oquvchanligiga ta’siri 4-rasmda turli miqdordagi PK-17 qoʻshimchasi qoʻshilgan sement qorishmasining oquvchanligi koʻrsatilgan. Natija shuni koʻrsatadiki, PK-17 miqdori sement og‘irligining 0,1% dan 1,1% gacha oshirilganda oquvchanlik sezilarli darajada ortadi. PK-17 sement og‘irligining 0,9% miqdorida qoʻllanganda oquvchanlik eng yuqori darajaga yetdi. PK-17 miqdori 1% dan oshganda, qorishmadan suv ajralishi kamayi kuzatildi. Shu sababli, PK-17 ning eng maqbul miqdori sement og‘irligining 0,9% ini tashkil etadi. Sement qorishmasining oquvchanligi natijalari shuni koʻrsatdiki, sement qorishmasidagi PK-17 dispersion kuchi sezilarli darajada yuqori. Sababi, PK17 boʻshliqlarga oʻxshash tarmoqlangan makromolekulalar boʻlib, buning natijasida osonlik bilan sterik toʻsiq paydo boʻladi va kuchli dispersion kuch hosil boʻladi. Qoʻshimchalarning sement gidratatsiyasida kechikishi polikarboksilat qoʻshimchasining miqdorining ortishi bilan kuchayadi. Ushbu aralashma vositasidagi sekinlashtiruvchi ta’sir ham qoʻshimchaning tabiatiga qarab oʻzgarishi kuzatildi va shlakli sementda eng kuchli boʻldi. Xulosa va takliflar. PK-17 deb nomlangan polikarboksilatni asosan polioksietilen izobutil spirti efir, akril kislota va butil akrilat asosida sintez qilindi. IQ spektroskopiya tahlildan olingan xulosaga koʻra butilakrilat monomeri polimerizatsiya orqali polikarboksilat molekulalariga muvaffaqiyatli payvand qilindi. Betonning mustahkamligi oshirish uchun guruhlar IQ spektrlarining oʻziga xos bandlari qoʻshimchasiz betonga qaraganda polikarboksilat superplastifikatorlari qoʻshilgan betonning tarkibida koʻproq. Olingan natijalar superplastifikator qoʻshilishi bilan betonning sifati yaxshilanishini isbotlandi. Superplastifikator qoʻshimchani sement massasiga nisbatan 1 % beton qorishmasiga qoʻshilishi uning zichligini kamaytirib, gʻovak strukturasini yaxshilash orqali betonining mustahkamligini oshishiga erishildi. Sintez qilingan PK-17 superplastifikatorni beton qorishmasiga 1% dan ortiq qoʻshish foydasiz ekanligi isbotlandi. Sement xamirining tarqalishi GOST 26798.1-96 boʻyicha oʻrganildi [12]