Jakie jest zastosowanie kondensatu naftalenosulfonianu sodu i formaldehydu w betonie?

Jakie jest zastosowanie kondensatu naftalenosulfonianu sodu i formaldehydu w betonie?

Głównym składnikiem wysokowydajnego środka redukującego wodę naftalenu jest sulfonian naftalenu, który może reagować z powierzchnią cząstek cementu, tworząc związki rozpuszczalne w wodzie. Związki te wywierają działanie redukujące wodę na dwa sposoby: jednym jest utworzenie na powierzchni cząstek cementu warstwy ekranującej ładunek w celu zmniejszenia siły adsorpcji pomiędzy cząstkami, zmniejszając w ten sposób napięcie powierzchniowe koloidu cementu i poprawiając dyspersję cząstek cementu; drugim jest hamowanie reakcji hydratacji pomiędzy cząstkami cementu podczas reakcji hydratacji cementu i zmniejszanie wewnętrznej i zewnętrznej siły międzyfazowej, co prowadzi do zmniejszenia stosunku wody do cementu.

 

Badania nad środkiem redukującym wodę w Chinach rozpoczęły się stosunkowo późno, bo pod koniec lat czterdziestych XX wieku Chiny po raz pierwszy wprowadziły dodatki do konstrukcji cementu i betonu. 1975, Lu Zhang, Uniwersytet Tsinghua, z sukcesem przygotował środek redukujący wodę NF na bazie naftalenu, a jednocześnie przeprowadził dogłębne badania nad mechanizmem działania środka redukującego wodę na bazie naftalenu. Znaczący wynik badań nad naftalenowym środkiem redukującym wodę ma przełomowe znaczenie dla rozwoju domieszek do betonu w Chinach. Obecnie środek redukujący wodę może poprawić właściwości mechaniczne betonu, poprawić łatwość konstrukcji i zmniejszyć zużycie zasobów, chronić środowisko, dlatego stał się niezbędnym składnikiem cementu i betonu i jest często określany jako piąty składnik cementu i betonu w tej branży. Naftalenowy środek redukujący wodę jest obecnie uznawany za najskuteczniejszą domieszkę redukującą wodę w przemyśle, a środek redukujący wodę jest szeroko stosowany w Chinach. Ze względu na zastosowanie na dużą skalę naftalenu, środka redukującego wodę, pojawiają się problemy związane z zanieczyszczeniem i wysokimi kosztami. W tym artykule, na podstawie mechanizmu działania środka redukującego wodę, do badania wydajności betonu cementowego przy różnych dawkach środka redukującego wodę naftalenową zastosowano ekologiczny i skuteczny środek redukujący wodę naftalenową o niskim koszcie i niskim zanieczyszczeniu. Wyniki badań dostarczają pewnej wartości teoretycznej i wskazówek dotyczących zastosowania naftalenu jako środka redukującego wodę w praktycznej inżynierii.

1 Funkcja i mechanizm działania środka redukującego wodę
Po drugie, środek redukujący wodę może znacznie poprawić zgodność konstrukcyjną betonu cementowego i zmniejszyć zużycie energii podczas mieszania konstrukcji; po trzecie, środek redukujący wodę może zmniejszyć ilość cementu i wody pod warunkiem, że nie obniży to parametrów betonu cementowego i wskaźników mechanicznych, aby obniżyć koszty budowy.
Dwa końce struktury molekularnej środka redukującego wodę to koniec hydrofilowy i koniec hydrofobowy, w procesie stosowania koniec hydrofilowy wskazuje na wodę, podczas gdy koniec hydrofobowy wskazuje na granicę faz gazową lub stałą, dzięki czemu może zmniejszyć energię międzyfazową pomiędzy wodą, fazą gazową i fazą stałą, aby uzyskać efekt dyspersji. W normalnym procesie mieszania konstrukcji z betonu cementowego, po dodaniu wody do cementu, cement natychmiast wytworzy kłaczkowatą strukturę zawierającą dużo wody; w przypadku dodania środka redukującego wodę, z jednej strony środek ten zwiąże się z powierzchnią cząstek cementu, blokując powierzchnię styku cząstek cementu z wodą, a z drugiej strony hydrofilowy koniec środka zaadsorbuje pewną ilość cząsteczek wody, co będzie działać natłuszczająco na cząstki cementu, ułatwiając jego dyspergowanie; hydrofilowy koniec wskazuje na wodę, podczas gdy hydrofobowy koniec wskazuje na granicę faz gazową lub stałą. Z drugiej strony hydrofilowy koniec środka redukującego wodę będzie adsorbował pewną ilość cząsteczek wody, które mogą smarować cząsteczki cementu i ułatwiać ich dyspergowanie; grupa hydrofilowa jest naładowana ujemnie, a po zaadsorbowaniu na powierzchni cząstek cementu, cząstki cementu również zostaną naładowane ujemnie tym samym ładunkiem, co będzie się wzajemnie wykluczać i spowoduje większe rozproszenie cząstek cementu, zmniejszy ilość wody, i poprawiają płynność betonu.

2 surowce testowe
2.1 Cement
Stopień wytrzymałości i dozowanie cementu są bezpośrednio związane z wydajnością roboczą i wytrzymałością betonu. W tym teście wykorzystano cement 32,5R produkowany przez Oriental Hope Chongqing Cement Co., Ltd. wskaźnik cementu: klasa wytrzymałości 32,5 MPa, początkowy czas wiązania 253 min, końcowy czas wiązania 289 min, standardowa konsystencja 28,2%, stabilność objętościowa jest kwalifikowana, powierzchnia właściwa 352m2 /kg, wytrzymałość na zginanie 3d 6,4 MPa, wytrzymałość na zginanie 28d 8,7 MPa, wytrzymałość na ściskanie 3d 29,6 MPa, wytrzymałość na ściskanie 28d 50,2 MPa, wszystkie spełniają wymagania specyfikacji.
2.2 Popiół lotny
Dodanie popiołów lotnych do betonu cementowego zmniejsza ilość cementu i poprawia ogólną wydajność betonu. Popiół lotny używany w tym teście pochodzi z oddziału przemysłowego China Railway 16 Bureau Material Trading Co., Ltd., a jego wskaźniki wydajności: rozdrobnienie (pozostałość na sicie o kwadratowych otworach 45 μm) wynosi 16,5%, zawartość wilgoci 0 0,28%, zapotrzebowanie na wodę 103%, straty przy spalaniu 3,21%, wskaźnik aktywności 28d 75%, wszystko zgodne z wymaganiami specyfikacji.
2.3 Łącznie
Kruszywo w betonie cementowym obejmuje kruszywo drobne i kruszywo grube, kruszywo grube pełni rolę szkieletu, kruszywo drobne pełni rolę wypełnienia, udział kruszywa stanowi 7{{10}}% betonu, zatem wskaźniki kruszywa znacząco wpływają na łatwość konstrukcji betonu i jego wytrzymałość. W badaniu tym kruszywo drobne stanowi piasek średni o module rozdrobnienia 2,58, gęstości nasypowej 1468kg/m3 i zawartości mułu 1,23%, a wszystkie wskaźniki drobnego kruszywa spełniają wymagania techniczne aktualnych specyfikacji. Kruszywo grube przyjmuje mechanicznie kruszony kamień wapienny, maksymalna wielkość cząstek 23 mm, igła, zawartość płatków 2,9%, zawartość mułu 0,15%, wilgotność 0,15%, wskaźnik kruszenia 6,5%, gęstość pozorna 2734kg/m3, sypka gęstość 1780kg/m3, parametry tego kruszywa grubego odpowiadają aktualnym specyfikacjom i wymaganiom technicznym.
2.4 Środek redukujący wodę i woda zarobowa
W tym eksperymencie wykorzystuje się wysokowydajny naftalenowy środek redukujący wodę dostarczany przez Shanghai Yunzhe New Material Co., Ltd. Głównym składnikiem tego środka redukującego wodę jest kondensat formaldehydo-naftalenosulfonianu sodu, który jest nietoksyczny, niekorozyjny i łatwo rozpuszczalny w wodzie i o stabilnych właściwościach fizykochemicznych. Specyficzne wskaźniki wydajności: 90% proszku, wartość pH od 7 do 9, zawartość siarczanu sodu od 15% do 20%, rozpływ zaprawy cementowej wynosi 240 mm.
Woda użyta w procesie eksperymentalnym to woda użytkowa okręgu autonomicznego Shizhu Tujia w gminie Chongqing i wszystkie jej wskaźniki spełniają normę „Standard wody betonowej” JGJ63-2006.

Po dodaniu pewnej ilości naftalenowego środka zmniejszającego ilość wody stosunek wody do cementu w betonie wykazywał tendencję spadkową, natomiast wytrzymałość betonu wykazywała stopniowy wzrost trendu wytrzymałości betonu cementowego od 3d do 7d w dolnej wartości granicznej, a wytrzymałość betonu od 14 do 60 d w porównaniu z wytrzymałością poprzednich 7 d została znacznie poprawiona, można więc stwierdzić, że naftalenowy środek zmniejszający ilość wody odgrywa większą rolę Rola w kształtowaniu wytrzymałości betonu od 7 d. Można zatem stwierdzić, że środek redukujący wodę na bazie naftalenu odgrywa większą rolę w kształtowaniu wytrzymałości betonu od 7 do 14 d, co pokazuje, że środek redukujący wodę środek ma większy wpływ na wytrzymałość betonu w okresie późniejszym niż we wcześniejszym. W porównaniu z grupą doświadczalną bez dodatku środka uwodniającego można zauważyć, że wytrzymałość betonu we wszystkich stadiach znacznie wzrasta po dodaniu środka uwodniającego, szczególnie najbardziej znaczący wpływ ma wiek betonu 60d, a jego wytrzymałość wzrosła o około 15 MPa.
Gdy zakres zawartości środka redukującego wodę naftalenową wynosi od 1,6% do 1,8%, wytrzymałość na ściskanie betonu w każdym wieku wzrasta najszybciej. Dla krzywej wytrzymałości na ściskanie 28d wymaganej przez normy specyfikacji można zauważyć, że w porównaniu z wytrzymałością próbek betonu bez środka redukującego wodę, wytrzymałość betonu wzrosła o 10 MPa po dodaniu 1,6% naftalenu naftalenowego środka redukującego wodę i wytrzymałość betonu wzrosła o 12 MPa po dodaniu 1,8% środka redukującego wodę naftalenową i można wykazać, że dodatek środka redukującego wodę naftalenową może zmniejszyć zużycie wody na jednostkę cementu i betonu oraz znacznie zwiększyć wytrzymałość na ściskanie betonu, ale także zwiększają wytrzymałość betonu na ściskanie. znacznie zwiększają wytrzymałość betonu na ściskanie, ale gdy dawka środka redukującego wodę naftalenową jest większa niż 1,8%, tempo wzrostu wytrzymałości próbek betonu staje się wolniejsze, a wytrzymałość na ściskanie 3d wykazuje zerowy wzrost. W celu wszechstronnego wzrostu wytrzymałości ekonomicznej i betonu zaleca się, aby dozowanie środka redukującego wodę naftalenową wynosiło od 1,6% do 1,8% całkowitej masy cząstek proszku.
3.2 Wpływ dozowania środka redukującego wodę naftalenową na właściwości użytkowe konstrukcji
Zgodnie ze schematem proporcji zawartym w tabeli 1, określono czas wiązania początkowego, czas wiązania końcowego, opadanie i inne wskaźniki betonu przy różnym dozowaniu środka redukującego wodę, zgodnie z „Standardowymi metodami badań właściwości zwykłych mieszanek betonowych”.
 

W betonie zmieszanym ze środkiem redukującym wodę naftalenową początkowy i końcowy czas wiązania betonu cementowego ulegają znacznej poprawie, a wraz ze wzrostem ilości środka redukującego wodę czas wiązania stopniowo się poprawia, tempo poprawy pierwszego szybkiego, a następnie powoli i w końcu się wyrównało. Zatem dodanie środka redukującego wodę może mieć wpływ na transport betonu cementowego i czas układania nawierzchni, ale ilość dodatku nie jest tym większa, im lepiej, z jednej strony dodać za dużo, aby spowodować zbyt długi czas końcowego wiązania, nie sprzyja to tworzenie wytrzymałości betonu, poprawia tworzenie wytrzymałości betonu ze względu na powolne niszczenie możliwości zewnętrznych czynników środowiskowych, z drugiej strony zwiększa koszty budowy.

Wraz ze wzrostem ilości środka redukującego wodę osiadanie betonu najpierw wzrasta, a następnie maleje, a w przypadku zbyt dużej dawki nastąpi poważne zjawisko rozwarstwiania i segregacji. Wraz ze wzrostem ilości środka redukującego wodę, spójność próbek betonowych jest coraz lepsza. Dawka środka redukującego wodę wynosiła od 1,6% do 1,8%, a retencja wody w betonie była lepsza.

Podsumowując, można zauważyć, że dozowanie naftalenu jako środka redukującego wodę może w pewnym zakresie poprawić łatwość konstrukcji betonu cementowego, dlatego zaleca się, aby dozowanie naftalenu naftalenowego środka redukującego wodę wynosiło od 1,6% do 1,8% całkowitej masy stałego proszku.
4. Wniosek
(1) Dwa końce cząsteczki środka redukującego wodę są hydrofilowe i hydrofobowe, a hydrofilowy koniec środka jest skierowany do wody, podczas gdy hydrofobowy koniec środka jest skierowany na granicę faz gazową lub stałą, co może zmniejszyć energia międzyfazowa pomiędzy wodą a fazą gazową i fazą stałą, aby uzyskać efekt dyspersji.
(2) Czas oddziaływania środka zmniejszającego ilość wody na wytrzymałość betonu wynosi od 7 do 14 dni. W porównaniu z betonem bez środka zmniejszającego ilość wody jego wytrzymałość na ściskanie 60d wzrosła o około 15 MPa.
(3) Zaleca się, aby naftalenowy środek zmniejszający ilość wody w dawce od 1,6% do 1,8% całkowitej masy stałego proszku, obejmował całkowitą wytrzymałość betonu cementowego na ściskanie, stosunek wody do cementu, czas początkowego wiązania, czas wiązania końcowego i czynniki ekonomiczne.