Badania nad mechanizmem redukującym wodę superplastyfikatorów polikarboksylanowych

Badania nad mechanizmem redukującym wodę superplastyfikatorów polikarboksylanowych

Wraz z rozwojem gospodarki narodowej i szansą, jaką przyniosło wejście Chin do WTO, budowa różnych dużych wieżowców w miastach, a nawet na terenach wiejskich, budowa mostów i autostrad o wysokim standardzie oraz poprawa miejskich środków transportu itp. Zapotrzebowanie na przygotowanie jest coraz większe, a wymagania wobec niego coraz większe. Inżynierowie i technicy zwracają coraz większą uwagę na superplastyfikator jako ważną część betonu o wysokiej wydajności. W dziedzinie nowoczesnych materiałów i technologii betonowych istnieje kilka sposobów na wyprodukowanie wysokiej jakości betonu bez użycia domieszek. Obecnie większość skomercjalizowanych reduktorów wody ma pewne braki w taki czy inny sposób. Nieuchronne jest opracowanie wysokowydajnego środka redukującego wodę, który byłby tani i miał dobre kompleksowe korzyści, a jego perspektywy rynkowe i wartość aplikacyjna są niezmierzone.

Seria polikarboksylanów, znana jako superplastyfikator trzeciej generacji, ma najlepsze perspektywy zastosowania i najlepsze wszechstronne działanie. Jego główne zalety to: stopień redukcji wody wynosi nawet 30% ~ 40%, co może sprawić, że wydajność cementu i materiałów cementowych osiągnie najlepszy stan; prawie nie opóźniają wiązania, ale utrzymują opad betonu (mniej niż 1 na 1 godzinę). cm); można stosować z różnymi rodzajami cementu, pucolanem i innymi domieszkami; może zwiększyć ilość popiołu lotnego i zmielonego żużla, które mogą zastąpić cement portlandzki.

Podczas przygotowywania betonu stosunek cementu do wody (stosunek wodno-cementowy) jest sprzeczny. Całkowita ilość materiału cementowego w betonie wysokowartościowym wzrośnie, więc wzrośnie zapotrzebowanie na wodę. Z drugiej strony, aby poprawić zwartość i wytrzymałość, należy zmniejszyć stosunek wodno-cementowy. Konsekwencją zwiększania ilości cementu i zmniejszania stosunku wodno-cementowego jest wzrost lepkości betonu i pogorszenie reologii. Obecnie najbardziej skutecznym i realistycznym sposobem rozwiązania powyższej sprzeczności jest włączenie wysokowydajnego środka redukującego wodę. Niniejsza praca ma na celu dokonanie szczegółowego przeglądu mechanizmu redukcji wody, struktury molekularnej i działania chemicznego środka redukującego wodę w cemencie oraz innych czynników wpływających.

Mechanizm redukcji wody

Większość superplastyfikatorów to anionowe środki powierzchniowo czynne, które są dodawane do zaczynu cementowego i adsorbowane na powierzchni cząstek cementu oraz dysocjowane na organiczne grupy anionowe o działaniu hydrofilowym i lipofilowym. W przypadku superplastyfikatorów na bazie naftalenu potencjał Zeta jest zwykle używany do scharakteryzowania wielkości dyspersji. Ogólnie rzecz biorąc, im większa wartość potencjału Zeta, tym większe odpychanie elektrostatyczne między cząstkami cementu i tym bardziej znaczący jest efekt dyspersji. Dla superplastyfikatorów polikarboksylanowych wartość potencjału Zeta jest niska (tylko -10~ -15 mv), ale zaczyn cementowy ma również doskonałą dyspergowalność i mały ubytek opadowy. Dlatego musi istnieć nowy mechanizm wyjaśniający efekt redukcji wody przez superplastyfikatory polikarboksylanowe. Obecnie akceptowana „teoria zawady przestrzennej” wyjaśniająca mechanizm superplastyfikatorów polikarboksylanowych to najniższy pik energii potencjalnej.

Ogólnie uważa się, że kluczem do efektu redukującego wodę superplastyfikatorów polikarboksylanowych jest efekt anionowy wytwarzany przez grupę karboksylową na łańcuchu makrocząsteczkowym i efekt zawady przestrzennej długiego łańcucha bocznego obojętnego polioksyetylenu.

Jeśli chodzi o mechanizm redukujący wodę superplastyfikatorów polikarboksylanowych, Morin uważa, że ​​na powierzchni cząstek cementu występuje ładunek elektrostatyczny, a część ładunku dodatniego jest neutralizowana przez ładunek swobodny w powietrzu, ale ładunek ujemny jest nadal w stanie niezrównoważonym . W przypadku braku superplastyfikatorów, ładunki ujemne są osłonięte przez warstwę kationową (jony wapnia), tworząc tzw. warstwę podwójną. Gdy odległość między cząstkami jest znacznie większa niż odległość między podwójnymi warstwami jonowymi, dominuje elektrostatyczna siła ekranująca. Oczywiste jest, że cząstki neutralne ulegają aglomeracji pod wpływem napięcia powierzchniowego i zaniku odpychania elektrostatycznego, a płynność zaczynu cementowego jest bardzo niska. Po dodaniu superplastyfikatora, łańcuchy makrocząsteczkowe superplastyfikatora zaadsorbowane na powierzchni cząstek cementu mogą powoli zmniejszać stężenie jonów dodatnich w pobliżu cząstek naładowanych ujemnie, zwiększając w ten sposób efekt warstwy ekranującej. Zwiększa się również zakres sił odpychania między cząstkami. Ogólnie rzecz biorąc, odpychanie elektrostatyczne nadal istnieje i rozprasza cząstki. Ponadto, gdy środek redukujący wodę zmniejsza napięcie powierzchniowe, zmniejsza się również adhezja między cząstkami spowodowana napięciem powierzchniowym.

Łańcuchy wielkocząsteczkowe superplastyfikatora polikarboksylanu są na ogół szczepione różnymi grupami aktywnymi, takimi jak łańcuchy polioksyetylenowe o określonej długości, grupy karboksylowe, grupy kwasu sulfonowego, -COOH i -SO3Na itp., które mogą rozpraszać i rozpraszać cząstki cementu. Działające ruchowo grupy polarne. Właśnie ze względu na działanie wyżej wymienionych grup aktywnych superplastyfikator polikarboksylanowy ma inny mechanizm redukcji wody niż inne superplastyfikatory. Nie tylko efekt redukcji wody jest oczywisty, ale także utrata opadu jest bardzo mała (mniej niż 1 cm w ciągu 1 godziny). Duży wpływ na dyspersyjność superplastyfikatora mają proporcje i długości łańcuchów różnych grup.