Рішення водовідновлювача для кількох проблем цементу

Високолужний цемент
Розчинні луги в цементі зазвичай виражаються в еквіваленті Na₂O і в основному походять із глини та домішок, які використовуються у виробництві цементу. Відповідна кількість розчинного лугу сприяє гідратації цементу, що сприяє ранньому розвитку міцності бетону. Досліди показали, що текучість цементобетону збільшується з вмістом лугу. Однак коли вміст лугу досягає певного рівня, гідратація цементу різко прискорюється, викликаючи значне зниження плинності цементного тіста. Пластифікуючий ефект водовідновлювачів також помітно зменшується, що призводить до більших втрат осадки з часом для бетону, який використовується в готових сумішах і бетоні, що перекачується.

Основною причиною цього явища є те, що луги в цементі прискорюють розчинення трикальцієвого алюмінату (C3A). У присутності гіпсу як регулятора схоплювання кристали AFt швидко утворюються та інкапсулюють поверхню C3A, перешкоджаючи прямій гідратації алюмінату кальцію та покращуючи текучість цементного тіста.

Однак надмірний вміст лугу призводить до утворення великої кількості кристалів AFt на початковій стадії, що знижує плинність і знижує ефективність водовідновлювачів. Це характеризується недостатньою ефективністю зменшення води, поганим ефектом пластифікації та більшою втратою осадки з часом. При використанні високолужного цементу низькосульфатні водовідновлювачі демонструють низьку ефективність. І навпаки, водовідновлювачі з високим вмістом сульфату (наприклад, вміст сульфату натрію вище 20%) демонструють значно кращу адаптивність.

Це покращення виникає через те, що водовідновлювачі з низьким вмістом сульфатів містять CaSO4, який легко розчиняється. До того, як гіпс у цементі розчиниться, значна кількість SO3 вже присутня у воді, реагуючи з C3A з утворенням кристалів AFt, запобігаючи утворенню алюмінату кальцію та пом’якшуючи втрату плинності. Для високолужного цементу краще підходять водовідновлювачі з високим вмістом сульфату натрію. Багато водовідновлювачів на основі полікарбоксилатів мають низькі рівні рН, і в поєднанні з кислотними сповільнювачами, такими як лимонна кислота, вони важко адаптуються до цементу з високим вмістом лугу. Кислотні добавки швидко нейтралізують луги, виділяючи тепло, що підвищує температуру і прискорює гідратацію цементу. Це призводить до поганої плинності та швидкої втрати осадки. Лужні сповільнювачі, з іншого боку, можуть уникнути цих проблем.

Цемент з дефіцитом сірки з низьким вмістом лугу
Оптимальний вміст розчинної луги в цементі зазвичай становить {{0}}.4%-0.6%. Цемент з вмістом лугу менше 0,4% відносять до слабощелочного. Розчинні луги часто присутні у вигляді сульфатних солей, тому слаболужний цемент також називають цементом з дефіцитом сірки.

Коли цемент з низьким вмістом лугу змішується з водовідновлювачами, текучість зазвичай погана. Збільшення дози водовідновлювача забезпечує обмежене покращення та часто посилює такі проблеми, як кровотеча, погана однорідність бетону та швидка втрата осадки. Звичайні водовідновлювачі не можуть ефективно адаптуватися до цементу з дефіцитом сірки, навіть із значно збільшеним дозуванням сповільнювача.

Основна причина такої несумісності полягає в недостатньому вмісті SO3 в цементі, який не може ефективно пригнічувати гідратацію C3A. Це призводить до швидкої та надмірної адсорбції добавок C3A, знижуючи ефективність пластифікації водовідновлювачів. Додавання розчинних лугів (наприклад, сульфатів) є єдиним ефективним рішенням. Просте збільшення дози сповільнювача має мінімальний ефект.

Цемент з високою добавкою
Відповідно до китайських стандартів на цемент, до цементу можна додавати велику кількість домішок, таких як зола-винесення, пуцолани, шлак і дрібно подрібнений вапняк. Ці домішки відрізняються за активністю, потребою у воді, вмістом мінеральних речовин і адсорбційними властивостями, що впливає на сумісність добавок із цементом.

Високоякісна зола-винесення повинна мати високу активність (високий вміст реакційноздатного SiO2 і Al2O3), низькі втрати при запалюванні (LOI), дрібний розмір частинок і низьку потребу у воді. LOI, який вказує на вміст незгорілого вуглецю в золі, має найбільший вплив на сумісність добавок. Високий вміст вуглецю погіршує характеристики бетону, збільшуючи потребу у воді та кровотечі, посилюючи деформацію внаслідок усадки та послаблюючи зв’язок між цементним тістом і заповнювачами.

Незгорілий вуглець у золі також утворює гідрофобну плівку на поверхні частинок, перешкоджаючи проникненню води та знижуючи реактивність золи. Крім того, вуглець конкурує з цементом за адсорбцію добавок, що впливає на текучість цементного тіста. Рішення включають збільшення дози добавки та спільне використання високоякісних повітротягуючих агентів. Дрібні однорідні бульбашки повітря можуть пом’якшити несприятливий вплив золи-винесення з високим вмістом вуглецю.

Шлаковий цемент із високим вмістом алюмінатів часто потребує додаткового гіпсу для регулювання схоплювання. Звичайні процеси виробництва портландцементу можуть посилити дефіцит сірки в шлаковому цементі. Водовідновлювачі з високим вмістом сульфатів у поєднанні з якісними повітровтягуючими агентами забезпечують кращі характеристики такого цементу.

Цемент з високим вмістом C3A
Цемент в основному складається з C3S, C2S, C3A та C4AF, причому їх адсорбційна активність оцінюється як C3A > C4AF > C3S > C2S. C3A має найвищу адсорбційну здатність для водовідновлювачів. Зі збільшенням вмісту C3A текучість бетону зменшується, а втрата осадки з часом збільшується.

Надмірний вміст C3A (понад 8%) негативно впливає на текучість бетону, споживаючи більшість речовин, що зменшують воду, залишаючи недостатню кількість речовин для диспергування інших мінеральних компонентів, таких як C3S. Випробування показали, що додавання SO3 (через водовідновлювачі з високим вмістом сульфатів) або спільне використання сповільнювачів гідроксилкарбонової кислоти може пригнічувати гідратацію та адсорбцію C3A. Менш ефективні мультиспиртові сповільнювачі.

Недорогі водовідновлювачі зі збільшеним дозуванням також можуть задовольнити потребу в C3A, одночасно покращуючи текучість інших компонентів, таких як C3S. Оскільки такі агенти є економічно ефективними, вони не збільшують істотно витрат.