Razvojna situacija polikarboksilatnih superplastifikatorjev

Razvojna situacija polikarboksilatnih superplastifikatorjev

1. Superplastifikator ozadja, kot že ime pove, je dodatek betonu, ki lahko zmanjša porabo vode pri mešanju, hkrati pa ohranja enako upad betona. Najzgodnejši superplastifikator na svetu je natrijev lignosulfonat, ki je bil ekstrahiran iz tekočine odpadne celuloze v zgodnjih 30. letih 20. stoletja, vendar je stopnja zmanjšanja količine vode nizka.

Kasneje je dr. Kenichi Hattori iz Japonske najprej uporabil formaldehidni kondenzat naftalen sulfonata kot betonsko disperzijsko sredstvo, nato pa so se pojavili melamin sulfonat formaldehidni kondenzat in drugi betonski superplastifikatorji sulfonatnega in formaldehidnega kondenzata. V primerjavi s prvo generacijo superplastifikatorjev je stopnja zmanjšanja vode močno izboljšana, vendar je učinek zadrževanja padavine slab, postopek izdelka pa nestabilen.

V začetku 80. let prejšnjega stoletja je najnovejšo generacijo superplastifikatorjev - superplastifikatorje polikarboksilne kisline razvila tudi Japonska. V primerjavi s prejšnjima dvema generacijama superplastifikatorjev imajo superplastifikatorji s polikarboksilno kislino nizke odmerke, visoko stopnjo zmanjšanja količine vode, majhno izgubo sčasoma in pomemben učinek povečanja. Hkrati ima številne prednosti, kot sta zelena zaščita okolja in dobra stabilnost izdelka, in je trenutno najnaprednejša, najvišja tehnološka vsebina na svetu, najboljša možnost uporabe in najboljša celovita učinkovitost betonskega superplastifikatorja.

2. Mehanizem delovanja polikarboksilatnega superplastifikatorja 1

Z vidika molekularne strukture je superplastifikator polikarboksilne kisline glavnikastega tipa, z več aktivnimi skupinami na glavni verigi, močno polarnostjo in hidrofilnimi segmenti polietra v stranskih verigah, med katerimi so segmenti polietra s hidrofilnostjo daljši in število večje , medtem ko so molekularni segmenti s hidrofobnostjo krajši in število manjše. Polietilenska povezovalna struktura (znana tudi kot veriga cepljenja) na polimerni stranski verigi pomembno vpliva na stopnjo zmanjšanja vode in padca, kar lahko v veliki meri zavira izgubo zaradi padca.

Kot najpogostejši makromonomer polikarboksilatnega superplastifikatorja je molekularna struktura HPEG2400 naslednja:
CH2=}CH(CH3) (OCH2CH2)n OH

Pridobiva se z alilnim alkoholom kot izhodnim sredstvom, v alkalnih katalitskih pogojih in z dodatkom etilen oksida, ki odpira obroč, zato se imenuje tudi alil alkohol etoksietilen eter. Ima enake strukturne lastnosti kot naše običajne površinsko aktivne snovi, ki se uporabljajo pri čiščenju in na drugih področjih, kot sta maščobni alkohol etoksietilen eter AEO in MOA, zato ga lahko imenujemo tudi površinsko aktivna snov. Nato se uporabi kot starter za reakcijo z nenasičenimi kislinami, kot sta akrilna kislina in anhidrid maleinske kisline, da dobimo superplastifikator polikarboksilne kisline.
Njegov mehanizem delovanja je prav tako podoben kot pri površinsko aktivnih snoveh: ovira ali uniči flokulacijsko strukturo cementnih delcev z delovanjem površinsko aktivne snovi, kompleksiranjem, elektrostatičnim in stereoodbojem. Disperzijski in stabilizacijski učinek polikarboksilatnega superplastifikatorja je predvsem rezultat interakcije med sterično oviro in elektrostatičnim odbojem. Med njimi elektrostatično odbijanje zagotavlja začetno disperzijo, sterična ovira pa zadrževanje toka.

V procesu sinteze se uvedejo segmenti propilen oksida in molekula se spremeni iz polioksietilenske strukture v polietersko strukturo. Zaradi velikega števila razvejanih verižnih struktur, ki so vključene v segment propilen oksida, ima polikarboksilatni superplastifikator, ki ga proizvaja TPEG, določene prednosti pred HPEG v smislu stopnje zmanjšanja vode in ohranjanja padca.
2. Primerjava učinkovitosti različnih vrst superplastifikatorjev

3. Značilnosti delovanja superplastifikatorja polikarboksilne kisline 1, vsebnost trdne snovi 38-40%, PH6-7, nizek odmerek, visoka stopnja zmanjšanja količine vode, stopnja zmanjšanja količine vode več kot 30 %;
2. Ko je padec lahek, je izguba majhna in je stopnja izgube betonske mešanice manjša od 5 % v 1 uri in manjša od 10 % v 2 urah;
3. Učinek izboljšanja je pomemben, 3D tlačna trdnost betona se poveča za 50~110%, tlačna trdnost 28D se poveča za 40~80%, tlačna trdnost 90D pa se poveča za 30~60%;
4. Obdelovalnost betona je odlična, ni segregacije in puščanja vode, videz in barva betona sta enakomerna. Ko se uporablja za pripravo visokokakovostnega betona, ima beton dobro kohezijo in ga je enostavno mešati;
5. Vsebnost plina je zmerna, ni škodljivega vpliva na modul elastičnosti betona, odpornost proti zmrzovanju in vzdržljivost pa sta dobri;
6. Lahko zmanjša toploto hidracije v zgodnji fazi cementa, kar je ugodno za beton velike količine in poletno gradnjo;
7. Odlična prilagodljivost, dobra združljivost cementa in dodatka, dobra temperaturna prilagodljivost in dobra združljivost z različnimi vrstami cementa in dodatka;
8. Nizko krčenje, ki lahko znatno zmanjša krčenje betona, odpornost proti zmrzovanju in odmrznitvi ter odpornost na karbonizacijo pa sta bistveno boljši od navadnega betona; Bistveno izboljša prostorninsko stabilnost in dolgotrajno obstojnost betona;
9. Vsebnost alkalij je zelo nizka, vsebnost alkalij pa je manjša ali enaka 0.2%, kar lahko učinkovito prepreči pojav alkalne agregatne reakcije;
10. Izdelek ima dobro stabilnost, med dolgotrajnim skladiščenjem ne pride do pojava stratifikacije in padavin in pri nizki temperaturi ni kristalizacijskih padavin;
11. izdelek je zelen in okolju prijazen, ne vsebuje formaldehida in je okolju prijazen izdelek;
12. Gospodarske koristi so dobre, celoviti stroški projekta so nižji kot pri drugih vrstah izdelkov, cement pa je mogoče prihraniti za 15-25 % pod enakimi pogoji trdnosti.

3. Tržni obeti

Glede na trenutne tržne razmere je letno povpraševanje Kitajske po superplastifikatorjih polikarboksilne kisline med 4 milijoni ton in 5 milijoni ton. Hkrati z nenehnim vlaganjem v obsežne projekte nacionalne vlade, kot sta železnica za visoke hitrosti in podzemna železnica, povpraševanje vztrajno narašča. Kot ključna surovina za sintezo superplastifikatorjev je povpraševanje po velikih monomerih superplastifikatorjev približno 600,000 ton na leto. Zaradi niza ugodnih pogojev, kot so veliko povpraševanje na trgu, preprost postopek sinteze, primeren za obsežno proizvodnjo, nizki stroški in zelena zaščita okolja, se superplastifikatorji polikarboksilne kisline hitro razvijajo.