مقاله انگلیسی رایگان در مورد مخلوط‌ هیدروفوبیک برپایه سیلان در بتن ( الزویر )

مخلوط‌های هیدروفوبیک برپایه سیلان به ویژه آلکیل تریال اکسیلان ها به عنوان افزودنی‌های دافع آب برای حفاظت از سطح بتن بکار می‌روند. برای بهینه سازی ساختار آلکیل تریال اکسیلان ها از نظر عملکرد دوام بلندمدت، فهم واکنش‌های شیمیایی که بین ترکیبات آلی سیلیکون انجام می‌شود و موادی که این ترکیبات در آنها استفاده می‌شود مهم است. برای همین منظور، تعریف خصوصیات اکسیلان ها و فراورده‌های واکنششان در بتن ضروری است. بنابراین ما روش تحلیلی مبتنی طیف سنجی جرمی پرواز (TOF/MS) با ترکیب یونیزاسیون الکترواسپری (ESI) و یونیزاسیون جذب لیزری با کمک ماتریس (MALDI) انتخاب کردیم. اکسیلان های تکپار را می‌توان با روش پیشین تحلیل کرد که فرآورده‌های واکنش را می‌توان با روش سابق الذکر به عنوان Silsesquioxanes (SSO) شناخت. نتایج نشان می‌دهند که ESI-TOF/MS و MALDI-TOF/MS به عنوان ابزاری مطمئن و راحت برای تعریف خصوصیات مخلوط‌های هیدروفوبیک برپایه سیلان تکپار و نیز فرآورده‌های واکنششان ناشی از هیدرولیز و چگالش بکار می‌روند.

1. مقدمه
1.1 رفتار شیمیایی سیلان‌ها در مواد معدنی
بتن در ساختمان‌ها و سازه‌ها در معرض عوامل زیست محیطی مختلفی قرار دارد که سبب آسیب و خرابی‌اش می‌شود. بطور خاص، جذب موئینگی کلرید حاوی محلول‌های آبی مانند نمک‌های ضدیخ یا آب نمک می‌تواند سبب خوردگی سریع آرماتورها شود. برای جلوگیری از این اتفاق یا سایر فرآیندهای آسیب زدگی، سیستم‌های حفاظت سطحی برای مصالح پایه سیمانی نیازند. یک نوع از این سیستم‌ها برپایه ترکیبات آلی سیلیکونی مانند گروه‌های آلکیل حاوی تریال کوکسیلان هاست. این موادکه اصطلاحاً سیلان نامیده می‌شود بر روی سطح بتن و در طی نفوذ در بتن با با انتقال موئینگی پاشیده می‌شوند، سیلان تحت شرایط غالباً قلیایی واکنش می‌دهد که رزین پلیمر دفع آب بسیار نازک گونه‌های سیلوکسان را بوجود می‌آورد که جداره‌های پوشش می‌دهد. گروه آلکیل مولکول سیلان سبب دفع آب رزین می‌شود. عملکرد و دوام عملیات دفع آب به نمودار نفوذی آب در بتن بستگی دارد که مشخصه‌اش عمق نفوذ و مقدار سیلوکسان های تشکیل شده است. آزمایشات قبلی نشان داده‌اند که واکنش شیمیایی آکسیلان ها با مواد معدنی فرآیندی پیچیده متشکل از چندین گام است (3). فرآیند واکنش با چند عامل مشخص می‌شود مانند نوع و مقدار سیلان، دما، حلال، ترکیب بتن (W/C، سیستم حفره) و مقدار PH بتنی که در معرض عملیات قرار گرفته است (1). شکل 1 واکنش‌های شیمیایی که در طی هیدروفوربیک کردن مواد سیمانی صورت می‌گیرند نشان می‌دهد. واکنش اولیه سیلان با گونه‌های سیلاکسان از دو گام تشکیل شده است (شکل 2). در اولین گام: الف) هیدرولیز، گروه‌های آلکوکسی با گروه‌های هیدروکسیل جایگزین می‌شود که سیلانول های را بوجود می‌آورد که تحت شرایط قلیایی یا به واسطه کاتالیزورهای خاصی همانند ترکیبات آلی-SN الکل آزاد می‌کنند. در گام دوم ب) چگالش، گونه‌های سیلانون با گونه‌های سیلوکسان واکنش داده و پیوندهای SI-O-SI را بوجود می‌آورد.