Механізм Дії Молекул Полікарбоксилату

1. Диспергуюча дія

Коли цемент змішується з водою, частинки притягуються одна до одної, утворюючи флокуловану структуру, яка може інкапсулювати 10%-30% води між частинками цементу. Ця захоплена вода не може вільно рухатися або забезпечувати змащення, що негативно впливає на текучість цементного тіста. Молекули полікарбоксилату адсорбуються на поверхні частинок цементу, надаючи негативний заряд, який створює електростатичне відштовхування. Ця дія сприяє розсіюванню частинок цементу, руйнуючи структуру флокуляції та вивільняючи захоплену воду для участі в потоці. Це пояснює водовідновлюючий ефект полікарбоксилатних суперпластифікаторів; вони покращують використання води без довільного збільшення або зменшення загального вмісту води. Крім того, утворення комплексів між іонами COO²⁻ і Ca²⁺ знижує концентрацію іонів кальцію в цементному тесті, затримуючи кристалізацію Ca(OH)₂ і зменшуючи утворення гелю CSH, тим самим уповільнюючи процес гідратації цементу. Отже, молекули полікарбоксилату також виявляють певний ступінь сповільнюючого ефекту. Цікаво, що розробка полікарбоксилатних розчинів ранньої міцності може бути складною через властиві їм властивості уповільнення. Для досягнення цього ефекту більшість доступних на ринку добавок ранньої міцності покладаються на змішування таких речовин, як нітрит натрію та триетаноламін.

2. Мастильна дія

Бічні ланцюги полікарбоксилатних суперпластифікаторів містять гідроксильні та ефірні групи (-COCC), які виявляють гідрофільність. Ці групи утворюють водневі зв'язки з молекулами води, створюючи водну плівку на поверхні частинок цементу. Ця водна плівка має чудові змащувальні властивості, ефективно зменшуючи опір між частинками цементу та збільшуючи текучість бетону.

3. Ефект стеричної перешкоди

Розгалужена структура полікарбоксилатних суперпластифікаторів має просторову конфігурацію на мікроскопічному рівні. Подібно до «маленького пухлого» персонажа в анімації, чиє закручене волосся перешкоджає контакту з «великими пухкими» частинками цементу позаду нього, чим ближче частинки цементу розташовані одна до одної, тим більший ефект стеричної перешкоди.

Цей ефект посилює стійкість бетону до осадки. Розмір частинок цементу знаходиться в мікрометровому діапазоні, тоді як молекули полікарбоксилату знаходяться в нанометровому діапазоні, приблизно на три порядки менше. Одна частинка цементу може адсорбувати кілька молекул полікарбоксилату. Схематичне зображення молекули полікарбоксилату нагадує гребінець. Спочатку «маленький пухкий» персонаж потрапляє в трагічну ситуацію, не в змозі позбутися м’язистого «великого пухлого», який зрештою кричить і перемагає його. У той час як молекули полікарбоксилату затримують процес гідратації, адсорбуючись на частинках цементу, вони в кінцевому підсумку будуть охоплені продуктами гідратації, втрачаючи свою ефективність. Загалом, адсорбційна дія молекул полікарбоксилату не змінює властивостей цементу; це лише змінює текучість бетону, не впливаючи на його подальшу міцність.