Što je natrijev glukonat i zašto je natrijev glukonat iznimno koristan za beton?

Natrijev glukonat je spoj kemijske formule NaC₆H₁₁O₇, koji je natrijeva sol glukonske kiseline. Ovaj bijeli prah topljiv u vodi koristi se u širokom rasponu industrija. Izvorno ekstrahiran iz glukonske kiseline u 19. stoljeću, natrijev glukonat je poznat po svojim izvrsnim svojstvima keliranja i naširoko se koristi kao kelirajuće sredstvo u raznim procesima.

Natrijev glukonat je netopljiva organska natrijeva sol iz obitelji hidroksilnih karboksilnih kiselina, koja nastaje fermentacijom glukoze. Glukonat je nusprodukt oksidacije glukoze i široko je prisutan u prirodi. Proizvođači natrijevog glukonata provode ovaj proces u velikim razmjerima, proizvodeći velike količine soli za opskrbu tržišta. Zbog kelirajućih svojstava natrijevog glukonata, on može formirati stabilne komplekse s metalnim ionima, čime se sprječava da ti metalni ioni reagiraju s drugim tvarima.

Ovo svojstvo omogućuje natrijevom glukonatu da igra važnu ulogu u različitim okruženjima, kao što je stabilizator u hrani i pićima, kao sredstvo za uklanjanje mrlja u proizvodima za čišćenje, kao farmaceutski sastojak u farmaceutskom području i kao aditiv betonu u izgradnji materijala. U betonskim primjenama, natrijev glukonat poboljšava obradivost i trajnost betona reguliranjem kemijske reakcije betona, čime donosi značajne prednosti građevinskoj industriji.

Zašto natrijev glukonat ima veliku korist za poboljšanje učinkovitosti betona? Na temelju utjecaja na kemijsku reakciju i mikrostrukturu betona može se razraditi s više aspekata. Izvode se iz obradivosti, vremena stvrdnjavanja, čvrstoće i trajnosti te propusnosti.

1. U smislu poboljšanja obradivosti betona, natrijev glukonat, kao reduktor vode, može poboljšati fluidnost betona, jer natrijev glukonat može smanjiti privlačnost između čestica cementa, čime se smanjuje potrošnja vode uz zadržavanje fluidnosti i obradivosti betona, što olakšava konstruiranje i oblikovanje betona.
2. Što se tiče produljenja vremena stvrdnjavanja betona, natrijev glukonat ima učinak odgode stvrdnjavanja, što je posebno važno kod izgradnje okruženja s visokim temperaturama ili betona koji se treba transportirati dulje vrijeme. Načelo je da natrijev glukonat inhibira reakciju hidratacije trikalci-silicijeve kiseline (C₂S) i dikalci-silicijeve kiseline (C₂S) u cementu adsorpcijom na površinu čestica cementa, čime se odgađa proces vezanja i stvrdnjavanja betona.
3. U smislu poboljšanja čvrstoće i trajnosti betona, natrijev glukonat pomaže regulirati stopu hidratacije cementa i optimizirati mikrostrukturu materijala na bazi cementa tijekom procesa stvrdnjavanja betona. Osobito u kasnijoj fazi hidratacije, natrijev glukonat može pospješiti stvaranje gušćih struktura cement-kamen i poboljšati dugotrajnu tlačnu čvrstoću i trajnost betona smanjenjem poroznosti i povećanjem kompaktnosti granične zone lijepljenja.
4. U smislu smanjenja propusnosti betona, optimiziranjem mikrostrukture cementnog kamena, natrijev glukonat može učinkovito smanjiti poroznost betona, čime se smanjuje njegova propusnost, povećava otpornost betona na vodu i štetne kemikalije te poboljšava njegovu trajnost i vijek trajanja.

Jasno demonstrirana specifičnim eksperimentalnim podacima, studija se usredotočila na učinke SG-a na fluidnost, vrijeme stvrdnjavanja, toplinu hidratacije i snagu UHPC-a, otkrivajući sljedeće ključne nalaze.

1. Poboljšanje fluidnosti: SG povećava početnu fluidnost UHPC-a tijekom plastične faze inhibiranjem stvaranja ranog etringita (AFt) i odgađanjem reakcija hidratacije trikalcijevog silikata (C₃S) i dikalcijevog silikata (C₂S). Fluidnost se ne smanjuje unutar prvog sata. Kada doza SG dosegne ili premaši 0.06%, vrijednosti pada nakon 30 i 60 minuta pokazuju porast.

2. Produženo vrijeme stvrdnjavanja: SG značajno produljuje vrijeme stvrdnjavanja UHPC tijekom faze stvrdnjavanja i stvrdnjavanja inhibiranjem stvaranja kalcijevog hidroksida (CH). Pri SG dozi od {{0}}.15%, početno i konačno vrijeme stvrdnjavanja su 5,0 puta odnosno 4,5 puta duže u usporedbi s kontrolnom skupinom.

3. Faza razvoja snage: Iako se snaga UHPC-a značajno smanjuje u ranoj fazi razvoja čvrstoće (1 i 3 dana) s povećanjem doze SG, SG može pospješiti stvaranje AFt na porama i agregatnoj površini u kasnijim fazama, smanjiti poroznost cementne paste i povećati tlačnu čvrstoću UHPC-a nakon 28 dana, 60 dana i 90 dana. Značajno je da se pri dozi SG od 0,12%, snaga nakon 90 dana povećava za 13%.