Raziskave mehanizma za zmanjševanje vode polikarboksilatnih superplastifikatorjev

Raziskave mehanizma za zmanjševanje vode polikarboksilatnih superplastifikatorjev

Z razvojem nacionalnega gospodarstva in priložnostjo, ki jo je prinesel vstop Kitajske v WTO, so se začele graditi različne velike stolpnice v mestih in celo na podeželju, graditi visokostandardne mostove in avtoceste ter izboljšati mestnih prometnih zmogljivosti ipd. Povpraševanja po pripravi je vedno več, zahteve po njej pa vse zahtevnejše. Inženirji in tehniki superplastifikatorju kot pomembnemu delu visoko zmogljivega betona namenjajo vedno več pozornosti. Na področju sodobnih betonskih materialov in tehnologij je malo načinov za proizvodnjo kakovostnega betona brez uporabe dodatkov. Trenutno ima večina komercializiranih reduktorjev vode tako ali drugače pomanjkljivosti. Neposreden je razvoj visoko učinkovitega sredstva za zmanjšanje vode z nizkimi stroški in dobrimi celovitimi koristmi, njegovi tržni obeti in vrednost uporabe pa sta neizmerljivi.

Serija polikarboksilatov, znana kot superplastifikator tretje generacije, ima najboljšo možnost uporabe in najboljšo celovito učinkovitost. Njegove glavne prednosti vključujejo: stopnja zmanjšanja vode je kar 30 do 40 odstotkov, zaradi česar je učinkovitost cementa in cementnih materialov v najboljšem stanju; skoraj ne upočasni strjevanja, vendar ohrani upad betona (manj kot 1 na 1 uro). cm); lahko se uporablja z različnimi vrstami cementa, pucolanom in drugimi dodatki; lahko poveča količino letečega pepela in mlete žlindre, ki lahko nadomesti portlandski cement.

Pri pripravi betona je razmerje med cementom in vodo (vodocementno razmerje) v nasprotju. Skupna količina cementnega materiala v visoko zmogljivem betonu se bo povečala, zato se bo povečala potreba po vodi. Po drugi strani pa je treba za izboljšanje kompaktnosti in trdnosti zmanjšati vodocementno razmerje. Posledica povečanja količine cementa in zmanjšanja vodocementnega razmerja je povečanje viskoznosti betona in poslabšanje reologije. Trenutno je najbolj učinkovit in realističen način za rešitev zgornjega protislovja vključitev visoko zmogljivega sredstva za zmanjševanje vode. Ta članek namerava narediti podroben pregled mehanizma redukcije vode, molekularne strukture in kemičnega delovanja reducenta vode v cementu in drugih vplivnih dejavnikov.

Mehanizem za zmanjšanje vode

Večina superplastifikatorjev je anionskih površinsko aktivnih snovi, ki so vmešane v cementno zmes in adsorbirane na površini cementnih delcev ter disociirane v organske anionske skupine s hidrofilnimi in lipofilnimi učinki. Za superplastifikatorje na osnovi naftalena se Zeta potencial običajno uporablja za karakterizacijo velikosti disperzije. Na splošno velja, da večja kot je vrednost Zeta potenciala, večji je elektrostatični odboj med delci cementa in pomembnejši je učinek disperzije. Za polikarboksilatne superplastifikatorje je potencialna vrednost Zeta nizka (samo -10~ -15 mv), vendar ima cementna pasta tudi odlično disperzibilnost in majhno izgubo zaradi padca. Zato mora obstajati nov mehanizem za razlago učinka polikarboksilatnih superplastifikatorjev na zmanjšanje vode. Trenutno sprejeta "teorija steričnih ovir" za razlago mehanizma polikarboksilatnih superplastifikatorjev je vrh najnižje potencialne energije.

Na splošno velja, da je ključ do učinka polikarboksilatnih superplastifikatorjev na zmanjševanje vode anionski učinek, ki ga povzroči karboksilna skupina na makromolekularni verigi, in učinek sterične ovire dolge stranske verige nevtralnega polioksietilena.

Glede mehanizma redukcije vode polikarboksilatnih superplastifikatorjev Morin meni, da je na površini delcev cementa elektrostatični naboj, del pozitivnega naboja pa je nevtraliziran s prostim nabojem v zraku, vendar je negativni naboj še vedno v neuravnoteženem stanju. . V odsotnosti superplastifikatorjev so negativni naboji zaščiteni s kationsko plastjo (kalcijevi ioni), ki tvori tako imenovano dvojno ionsko plast. Ko je razdalja med delci veliko večja od razdalje med dvojnimi ionskimi plastmi, prevladuje elektrostatična zaščitna sila. Očitno se nevtralni delci aglomerirajo zaradi učinka površinske napetosti in izginotja elektrostatičnega odboja, fluidnost cementne brozge pa je zelo nizka. Po dodajanju superplastifikatorja lahko makromolekularne verige superplastifikatorja, adsorbirane na površini cementnih delcev, počasi zmanjšajo koncentracijo pozitivnih ionov v bližini negativno nabitih delcev in s tem povečajo učinek zaščitne plasti. Poveča se tudi obseg odbojnih sil med delci. Na splošno elektrostatično odbijanje še vedno obstaja in razprši delce. Poleg tega, ko sredstvo za zmanjšanje vode zmanjša površinsko napetost, se zmanjša tudi oprijem med delci, ki ga povzroča površinska napetost.

Makromolekularne verige polikarboksilatnega superplastifikatorja so na splošno cepljene z različnimi aktivnimi skupinami, kot so polioksietilenske verige z določeno dolžino, karboksilne skupine, skupine sulfonske kisline, -COOH in -SO3Na itd., Ki lahko razpršijo in razpršijo delce cementa. Polarne skupine, ki delujejo na mobilnost. Ravno zaradi delovanja zgoraj omenjenih aktivnih skupin ima polikarboksilatni superplastifikator drugačen mehanizem redukcije vode kot drugi superplastifikatorji. Ne samo, da je učinek zmanjšanja vode očiten, ampak je tudi izguba padca zelo majhna (manj kot 1 cm v 1 uri). Deleži in dolžine verig različnih skupin imajo velik vpliv na disperzibilnost superplastifikatorja.