Material za pripravo superplastifikatorja polikarboksilne kisline

Polikarboksilatni superplastifikatorji, kot predstavniki tretje generacije sredstev za zmanjšanje vode na Kitajskem, imajo prednosti pred sredstvi prve generacije, ki jih predstavljajo lignosulfonati, in sredstvi druge generacije, ki jih predstavljajo naftalen sulfonati, vključno z visokimi stopnjami zmanjšanja vode, odličnim zadrževanjem padca in povečana moč. Polikarboksilatni superplastifikatorji so še posebej primerni za pripravo prozornega betona visoke vzdržljivosti, visokega pretoka, visokega zadrževanja padca in visoke trdnosti. Načela priprave, metode in previdnostni ukrepi za uporabo polikarboksilatnih superplastifikatorjev so naslednji, v upanju, da bodo navdih za vse.

1. Surovine

Akrilna kislina (AA), natrijev metakrilat (MAS), amonijev persulfat (APS) so komercialno dostopni kemični reagenti; monomer polioksietilena je izdelan sam, s stopnjami polimerizacije približno 9, 23 in 35; uporabljeni cement je P.O42.5R.

2. Metoda priprave

Raztopite akrilno kislino, natrijev metakrilat, amonijev persulfat in monomer polioksietilena v deionizirani vodi, da pripravite 20 % raztopine. V bučko s tremi grli, opremljeno z mešalom, povratnim kondenzatorjem in termometrom, dodajte monomere in iniciator po kapljicah v serijah. Po dodatku vzdržujte reakcijo pri 75 stopinjah nekaj časa. Ko je reakcija končana, naravnajte pH na 7–8 z 20 % raztopino NaOH, da dobite rumen ali rdečkasto rjav polikarboksilatni superplastifikator s približno koncentracijo 20 %.

3. Mehanizem delovanja

1. Ko superplastifikator dodamo betonu, se njegove hidrofobne skupine usmerijo na površine cementnih delcev, medtem ko hidrofilne skupine usmerijo proti vodni raztopini in tvorijo monomolekularno ali večmolekularno adsorbirano plast. Zaradi usmerjene adsorpcije površinsko aktivne snovi nosi površina cementne paste podobne naboje, kar povzroči medsebojno odbojnost. To ne le ohranja sistem cement-voda v razmeroma stabilni suspenziji, ampak tudi pomaga razpršiti flokulantno strukturo, ki nastane med začetnim mešanjem z vodo, s čimer se sprosti voda, ujeta v flokulantni strukturi, in doseže zmanjšanje količine vode. Dodatek superplastifikatorja izboljša obdelavnost svežega betona in znatno zmanjša volumen por v cementnem kamnu zaradi velikega zmanjšanja vodocementnega razmerja, kar vodi do gostejšega cementnega kamna in povečane tlačne trdnosti betona. Superplastifikator vpliva tudi na hitrost hidratacije in čas strjevanja cementa.
2. Učinek zmanjšanja vode je pomembna vloga površinsko aktivne snovi v procesu hidratacije cementa. Superplastifikator lahko zmanjša porabo vode na enoto, ne da bi vplival na obdelavnost betona, ali izboljša obdelavnost, ne da bi spremenil porabo vode, ali doseže oba učinka, ne da bi bistveno spremenil vsebnost zraka v dodatku. Trenutno so sredstva za zmanjševanje vode, ki se uporabljajo v betonu, vse površinsko aktivne snovi, zlasti anionske površinsko aktivne snovi.
3. Po mešanju cementa in vode nastane flokulentna struktura, ki zajame veliko vode za mešanje, s čimer se zmanjša obdelavnost svežega betona (znana tudi kot obdelavnost, ki se nanaša na sposobnost svežega betona, da ostane enakomeren, kompakten in preprečuje ločevanje med mešanje, transport in vlivanje). Za ohranitev želene obdelavnosti med gradnjo je potrebno povečati količino mešalne vode. Vendar bo povečanje količine vode povzročilo čezmerno nastajanje por v strukturi cementnega kamna, kar bo resno vplivalo na fizikalne in mehanske lastnosti strjenega betona. Z dodajanjem ustrezne količine superplastifikatorja med pripravo betona lahko ta učinek učinkovito omilimo.

4. Varnostni ukrepi za uporabo

1. Polikarboksilatni superplastifikatorji se morajo izogibati dolgotrajnemu stiku z železnimi materiali. Ker so ti izdelki pogosto kisli, lahko dolgotrajen stik z železom povzroči počasne reakcije, kar povzroči razbarvanje in poslabšanje delovanja.
2. Polikarboksilatni superplastifikatorji so občutljivi na spremembe surovin. Znatne razlike v kakovosti peska, kamna in dodatnih materialov, kot sta elektrofiltrski pepel in žlindra, lahko vplivajo na učinkovitost betona, ki vsebuje polikarboksilatne superplastifikatorje. Zato je za dosego optimalnih rezultatov potrebno ponovno testiranje in prilagajanje odmerka glede na spremenjene surovine.
3. Še vedno obstajajo težave z združljivostjo z nekaterimi vrstami cementa, kar lahko povzroči nižje stopnje zmanjšanja količine vode in večje izgube zaradi padca. Če pride do slabe združljivosti, so za optimalno delovanje potrebne prilagoditve odmerka dodatka v betonskih mešanicah.
4. Zaradi visoke stopnje redukcije vode polikarboksilatnih superplastifikatorjev je sesedanje betona še posebej občutljivo na porabo vode. Zato je treba strogo nadzorovati količino porabljene vode. Prekomerna količina vode lahko povzroči segregacijo, krvavitev, strjevanje in previsoko vsebnost zraka.
5. Pri uporabi polikarboksilatnih superplastifikatorjev je priporočljivo ustrezno podaljšati čas mešanja (običajno približno dvakrat toliko kot pri tradicionalnih dodatkih), da bolje izkoristite učinek prostorske ovire superplastifikatorjev.
6. Polikarboksilatni superplastifikatorji so še posebej občutljivi na vsebnost blata v agregatih. Visoka vsebnost blata lahko zmanjša njihovo učinkovitost, zato je treba kakovost agregatov strogo nadzorovati. Če se vsebnost blata poveča, je treba povečati odmerek polikarboksilatnega superplastifikatorja.
7. Pri večjih temperaturnih nihanjih med dnevom in nočjo je pomembno spremljati spremembe v usedanju betona in pravočasno prilagoditi doziranje dodatka (po principu nižje doze pri nizkih temperaturah in višje doze pri visokih temperaturah).
8. Polikarboksilatnih superplastifikatorjev ne smete mešati s superplastifikatorji na osnovi naftalena. Izogibati se je treba mešanju in vso opremo, ki je bila uporabljena z naftalenskim superplastifikatorjem, je treba temeljito očistiti, da se prepreči izguba učinkovitosti polikarboksilatnih superplastifikatorjev.
9. Med testiranjem (proizvodnja), ko je le dosežena osnovna doza in izpolnjena začetna obdelavnost betona, lahko sčasoma še vedno pride do znatne izgube. Zato je med testiranjem (proizvodnjo) priporočljivo povečati odmerek (da dosežete nasičeno raven), da rešite vprašanje izgube zaradi padca.
10. Ker imajo polikarboksilatni superplastifikatorji visoko stopnjo redukcije vode in disperzibilnost, je treba obdelavnost betona oceniti predvsem z metriko pretočnosti in ne samo zaradi padca.
11. Pri zmanjševanju količine cementnih materialov je ključnega pomena zagotoviti strožji nadzor nad vodocementnim razmerjem med proizvodnjo. Če pride do znatne izgube zaradi upada, jo je treba odpraviti s povečanjem odmerka dodatka ali ponovnim dodajanjem, ne pa z dodajanjem vode, ki lahko znatno zmanjša trdnost.
12. Trdnost betona določa predvsem vodocementno razmerje. Polikarboksilatni superplastifikatorji lahko zaradi svoje visoke stopnje redukcije vode zlahka znižajo porabo vode v proizvodni mešanici, s čimer zmanjšajo vodocementno razmerje in skupne stroške betona. Prilagoditev doziranja dodatka je treba izvajati sproti glede na pogoje surovine in temperaturna nihanja, ki vplivajo na obdelavnost betona.