Дослідження механізму водовідновлення полікарбоксилатних суперпластифікаторів

Дослідження механізму водовідновлення полікарбоксилатних суперпластифікаторів

З розвитком національної економіки та можливістю, яку приніс вступ Китаю до СОТ, будівництво різноманітних масштабних висотних будівель у містах і навіть у сільській місцевості, будівництво високоякісних мостів і автомагістралей, а також покращення міських транспортних засобів тощо. Попит на підготовку стає все більшим, а вимоги до неї стають усе більш вибагливими. Інженери та техніки приділяють все більше уваги суперпластифікатору як важливому компоненту високоякісного бетону. У сфері сучасних бетонних матеріалів і технологій існує небагато способів виробництва високоякісного бетону без використання домішок. В даний час більшість комерційних редукторів води мають ті чи інші недоліки. Розробка високоефективного водовідновлювача з низькою вартістю та хорошими комплексними перевагами є неминучою, а його ринкова перспектива та цінність застосування неосяжні.

Серія полікарбоксилатів, відома як суперпластифікатор третього покоління, має найкращу перспективу застосування та найкращу комплексну ефективність. Його основні переваги включають: швидкість зменшення води становить 30% ~ 40%, що може зробити цемент і цементні матеріали найкращим станом; майже не уповільнює схоплювання, але підтримує осадку бетону (менше 1 разу на 1 годину). см); можна використовувати з різними видами цементу, пуцолану та іншими добавками; може збільшити кількість золи-винесення та меленого шлаку, які можуть замінити портландцемент.

При приготуванні бетону співвідношення цементу і води (водоцементне співвідношення) є протиріччям. Загальна кількість цементного матеріалу у високоякісному бетоні збільшиться, тому потреба у воді збільшиться. З іншого боку, щоб підвищити компактність і міцність, необхідно зменшити водоцементне співвідношення. Наслідком збільшення кількості цементу та зменшення водоцементного співвідношення є збільшення в’язкості бетону та погіршення реології. На даний момент найбільш ефективним і реалістичним способом вирішення вищевказаного протиріччя є введення високоефективного водовідновника. Ця стаття має на меті зробити детальний огляд механізму відновлення води, молекулярної структури та хімічної дії відновника води в цементі та інших факторів впливу.

Механізм зменшення води

Більшість суперпластифікаторів є аніонними поверхнево-активними речовинами, які змішуються з цементним розчином і адсорбуються на поверхні частинок цементу, а також дисоціюють на органічні аніонні групи з гідрофільними та ліпофільними ефектами. Для суперпластифікаторів на основі нафталіну дзета-потенціал зазвичай використовується для характеристики розміру дисперсії. Як правило, чим більше значення дзета-потенціалу, тим більше електростатичне відштовхування між частинками цементу і тим суттєвіший ефект дисперсії. Для полікарбоксилатних суперпластифікаторів значення дзета-потенціалу є низьким (лише -10~ -15 mv), але цементне тісто також має чудову здатність до диспергування та невеликі втрати при осадці. Таким чином, повинен існувати новий механізм для пояснення ефекту зменшення води полікарбоксилатних суперпластифікаторів. Прийнятою на даний момент «теорією стеричних перешкод» для пояснення механізму полікарбоксилатних суперпластифікаторів є найнижчий пік потенційної енергії.

Загальноприйнято вважати, що ключем до ефекту зменшення води полікарбоксилатних суперпластифікаторів є аніонний ефект, створений карбоксильною групою на макромолекулярному ланцюзі, і стеричний ефект перешкоди довгого бічного ланцюга нейтрального поліоксиетилену.

Щодо механізму водовідновлення полікарбоксилатних суперпластифікаторів, Морін вважає, що на поверхні частинок цементу є електростатичний заряд, і частина позитивного заряду нейтралізується вільним зарядом у повітрі, але негативний заряд все ще знаходиться в незбалансованому стані. . За відсутності суперпластифікаторів негативні заряди екрануються катіонним шаром (іони кальцію), утворюючи так званий подвійний іонний шар. Коли відстань між частинками набагато більша, ніж відстань між подвійними іонними шарами, електростатична захисна сила є домінуючою. Очевидно, що нейтральні частинки агломерують через ефект поверхневого натягу і зникнення електростатичного відштовхування, а плинність цементного розчину дуже низька. Після додавання суперпластифікатора макромолекулярні ланцюги суперпластифікатора, адсорбовані на поверхні частинок цементу, можуть повільно зменшувати концентрацію позитивних іонів поблизу негативно заряджених частинок, тим самим збільшуючи ефект екрануючого шару. Діапазон сил відштовхування між частинками також збільшується. Загалом, електростатичне відштовхування все ще існує та розсіює частинки. Крім того, коли водовідновник знижує поверхневий натяг, зчеплення між частинками, спричинене поверхневим натягом, також зменшується.

Макромолекулярні ланцюги полікарбоксилатного суперпластифікатора, як правило, щеплені різними активними групами, такими як поліоксиетиленові ланцюги певної довжини, карбоксильні групи, групи сульфокислоти, -COOH і -SO3Na тощо, які можуть диспергувати та диспергувати частинки цементу. Мобільні полярні групи. Саме завдяки дії вищезазначених активних груп полікарбоксилатний суперпластифікатор має механізм водовідновлення, який відрізняється від інших суперпластифікаторів. Не тільки ефект зменшення води очевидний, але й втрата осадження дуже мала (менше 1 см за 1 годину). Пропорції та довжина ланцюгів різних груп мають великий вплив на здатність до диспергування суперпластифікатора.