Mecanismul de acțiune al moleculelor de policarboxilat

1. Acțiune de dispersie

Când cimentul este amestecat cu apă, particulele se atrag reciproc, formând o structură floculată care poate încapsula 10%-30% din apă între particulele de ciment. Această apă prinsă nu se poate mișca liber sau asigură lubrifiere, afectând negativ fluiditatea pastei de ciment. Moleculele de policarboxilat se adsorb pe suprafața particulelor de ciment, conferind o sarcină negativă care creează repulsie electrostatică. Această acțiune favorizează dispersia particulelor de ciment, perturbând structura floculată și eliberând apa captivă pentru a participa la curgere. Aceasta explică efectul de reducere a apei al superplastifianților policarboxilați; ele îmbunătățesc utilizarea apei fără a crește sau scădea în mod arbitrar conținutul total de apă. În plus, formarea de complexe între ionii COO²⁻ și Ca²⁺ reduce concentrația ionilor de calciu în pasta de ciment, întârziend cristalizarea Ca(OH)₂ și reducând formarea gelului CSH, încetinind astfel procesul de hidratare a cimentului. În consecință, moleculele de policarboxilat prezintă, de asemenea, un anumit grad de efect de întârziere. În mod interesant, dezvoltarea soluțiilor de policarboxilat cu rezistență timpurie poate fi o provocare datorită proprietăților lor inerente de întârziere. Majoritatea aditivilor cu rezistență timpurie disponibili pe piață se bazează pe combinarea cu agenți precum nitritul de sodiu și trietanolamina pentru a obține acest efect.

2.Acțiune de lubrifiere

Lanțurile laterale ale superplastifianților policarboxilați conțin grupări hidroxil și eter (-COCC) care prezintă hidrofilitate. Aceste grupuri formează legături de hidrogen cu moleculele de apă, creând o peliculă de apă pe suprafața particulelor de ciment. Acest film de apă are proprietăți excelente de lubrifiere, reducând eficient rezistența dintre particulele de ciment și crescând curgerea betonului.

3. Efect de împiedicare sterică

Structura ramificată a superplastifianților policarboxilați are o configurație spațială la nivel microscopic. Similar personajului „mic dolofan” dintr-o animație, al cărui păr ondulat împiedică contactul cu particulele de ciment „mari dolofan” din spatele acestuia, cu cât particulele de ciment sunt mai aproape una de cealaltă, cu atât este mai mare efectul de obstacol steric.

Acest efect sporește reținerea betonului. Dimensiunea particulelor de ciment este în intervalul micrometric, în timp ce moleculele de policarboxilat sunt în intervalul nanometric, cu aproximativ trei ordine de mărime mai mici. O singură particulă de ciment poate adsorbi mai multe molecule de policarboxilat. Reprezentarea schematică a unei molecule de policarboxilat seamănă cu un pieptene. Inițial, personajul „mic dolofan” ajunge într-o situație tragică, incapabil să-l scuture pe „mare dolofan”, care în cele din urmă strigă și îl învinge. În timp ce moleculele de policarboxilat întârzie procesul de hidratare prin adsorbție pe particulele de ciment, acestea vor fi în cele din urmă învăluite de produsele de hidratare, pierzându-și eficacitatea. În general, acțiunea de adsorbție a moleculelor de policarboxilat nu modifică proprietățile cimentului; pur și simplu schimbă comportamentul de curgere a betonului fără a afecta rezistența sa ulterioară.