لیگنوسولفونات یک ترکیب آلی طبیعی و مشتق از فرایند تولید خمیر کاغذ است که به عنوان یکی از افزودنی‌های مهم در بتن، صنایع حفاری و بسیاری از کاربردهای شیمیایی شناخته می‌شود. این ماده به دلیل ویژگی‌هایی مانند پخش‌کنندگی، کاهش‌دهندگی آب و بهبود کارپذیری بتن، در دسته روان‌کننده‌های نسل قدیمی بتن قرار دارد. با وجود ظهور پلی‌کربوکسیلات‌ها، لیگنوسولفونات همچنان به دلیل قیمت مناسب و عملکرد قابل قبول، در بسیاری از پروژه‌های صنعتی و ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ساختار شیمیایی و ویژگی‌های لیگنوسولفونات

ترکیب شیمیایی

لیگنوسولفونات‌ها از ساختار لیگنین به دست می‌آیند؛ لیگنین پلیمر طبیعی موجود در دیواره گیاهان است. در فرایند سولفیت پالپینگ، لیگنین به ترکیبات سولفوناته تبدیل شده و خاصیت حل‌پذیری و پخش‌کنندگی آن افزایش می‌یابد.

ویژگی‌های فیزیکی–شیمیایی

• رنگ قهوه‌ای روشن تا تیره

• محلول در آب

• دارای بار منفی (آنیونی)

• ویسکوزیته متوسط
  این ویژگی‌ها باعث می‌شوند لیگنوسولفونات بتواند ذرات سیمان را پخش و روانی بتن را افزایش دهد.

انواع لیگنوسولفونات

1. لیگنوسولفونات کلسیم (Calcium Lignosulfonate)

ویژگی‌ها

• پرمصرف‌ترین نوع در صنعت بتن

• بهبود کارایی و روانی بتن

• کاهش 5 تا 12 درصدی آب مصرفی

• افزایش اسلامپ و یکنواختی بتن

کاربردها

• روان‌کننده بتن

• افزودنی ملات‌های آماده

• گل حفاری

• خوراک دام و مکمل‌های حیوانی

2. لیگنوسولفونات سدیم (Sodium Lignosulfonate)

ویژگی‌ها

• قدرت انحلال بالاتر نسبت به نوع کلسیمی

• پخش‌کنندگی قوی‌تر

• مناسب برای فرمولاسیون‌های حساس‌تر

کاربردها

• صنایع رنگ و رزین

• سرامیک و کاشی

• پراکندگی مواد معدنی

• روان‌کننده‌های اولیه بتن

3. لیگنوسولفونات آمونیاکی (Ammonium Lignosulfonate)

ویژگی‌ها

• بار الکتریکی قوی‌تر

• عملکرد بهتر در سوسپانسیون‌ها

• پایداری مناسب در سیستم‌های تخصصی

کاربردها

• تولید سموم کشاورزی

• پایدارکننده سوسپانسیون‌ها

• افزودنی‌های تخصصی صنعتی

مکانیسم عملکرد لیگنوسولفونات در بتن

پخش‌کنندگی ذرات سیمان

مولکول‌های لیگنوسولفونات با ایجاد بار منفی بر روی ذرات سیمان، از چسبیدن آنها به یکدیگر جلوگیری کرده و منجر به افزایش روانی بتن می‌شوند.

کاهش میزان آب بتن

لیگنوسولفونات می‌تواند بین 5 تا 12 درصد مصرف آب را کاهش دهد. این کاهش آب باعث افزایش مقاومت فشاری، بهبود انسجام بتن و کاهش ترک‌خوردگی می‌شود.

تأثیر بر زمان گیرش بتن

لیگنوسولفونات به‌طور طبیعی باعث افزایش زمان گیرش بتن می‌شود و اثر دیرگیرکنندگی دارد. این ویژگی برای بتن‌ریزی در هوای گرم مفید است اما در پروژه‌های سریع‌الاجرا باید کنترل شود.

کاربردهای لیگنوسولفونات در صنایع مختلف

1. صنعت ساختمان

• روان‌کننده بتن

• کاهش دهنده آب

• بهبود کارپذیری ملات‌ها

• استفاده در بتن‌های اقتصادی و غیرسازه‌ای

2. صنایع حفاری

• کاهش ویسکوزیته گل حفاری

• افزایش پایداری در دماهای بالا

3. صنایع شیمیایی و معدنی

• پراکندگی پودرهای معدنی

• استفاده در گچ و سیمان

• عامل چسباننده در مواد پودری

4. صنایع کشاورزی

• عامل حامل در سموم

• کمک به جذب یکنواخت کودها

مزایا و معایب لیگنوسولفونات

مزایا

• قیمت بسیار اقتصادی

• دسترسی آسان

• کاهش مناسب آب بتن

• سازگاری با اکثر سیمان‌ها

• عملکرد قابل قبول در بتن‌های معمولی

معایب

• قدرت روان‌کنندگی کمتر نسبت به PCE

• افزایش زمان گیرش

• رنگ‌دهی به بتن

• کاهش مقاومت و دوام در مقایسه با روان‌کننده‌های نسل جدید

نحوه مصرف لیگنوسولفونات در بتن

مقدار مصرف

دوز استاندارد مصرف این ماده بین 0.2% تا 0.6% وزن سیمان است و بسته به نوع بتن و شرایط محیطی قابل تغییر است.

نکات مهم در مصرف

• بهترین نتیجه زمانی حاصل می‌شود که ماده با بخشی از آب بتن مخلوط شود

• در سیمان‌های پوزولانی و سرباره‌ای عملکرد بهتری نشان می‌دهد

• انجام تست اسلامپ قبل از مصرف نهایی توصیه می‌شود

جمع‌بندی

لیگنوسولفونات یکی از پرکاربردترین افزودنی‌های اقتصادی در صنعت ساختمان است که به دلیل خواص پخش‌کنندگی و کاهش‌دهندگی آب، همچنان در بسیاری از پروژه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع مختلف این ماده شامل کلسیمی، سدیمی و آمونیاکی هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی دارند. استفاده صحیح از لیگنوسولفونات می‌تواند کیفیت بتن را بهبود دهد، هزینه‌های پروژه را کاهش دهد و کارایی ملات‌ها و ترکیبات شیمیایی را افزایش دهد.