Cercetare asupra mecanismului de reducere a apei al superplastifianților policarboxilați

Cercetări privind mecanismul de reducere a apei al superplastifianților policarboxilați

Odată cu dezvoltarea economiei naționale și oportunitatea adusă de intrarea Chinei în OMC, construirea diferitelor clădiri mari la scară mare în orașe și chiar în mediul rural, construcția de poduri și autostrăzi la standarde înalte și îmbunătățirea a facilităților de transport urban etc. Cererea de pregătire este din ce în ce mai mare, iar cerințele pentru aceasta devin din ce în ce mai exigente. Ca parte importantă a betonului de înaltă performanță, superplastifiantul a fost acordat din ce în ce mai multă atenție de către ingineri și tehnicieni. În domeniul materialelor și tehnologiilor moderne din beton, există puține moduri de a produce beton de înaltă calitate fără utilizarea aditivilor. În prezent, majoritatea reductoarelor de apă comercializate au unele deficiențe într-un fel sau altul. Este iminentă dezvoltarea unui agent de reducere a apei de înaltă eficiență, cu costuri reduse și beneficii cuprinzătoare bune, iar perspectiva sa de piață și valoarea aplicației sunt incomensurabile.

Seria de policarboxilați, cunoscută ca superplastifiant de a treia generație, are cea mai bună perspectivă de aplicare și cea mai bună performanță cuprinzătoare. Principalele sale avantaje includ: rata de reducere a apei este de până la 30% ~ 40%, ceea ce poate face ca performanța cimentului și a materialelor cimentare să atingă cea mai bună stare; întârzie cu greu priza, dar menține înclinarea betonului (mai puțin de 1 oră în 1 oră). cm); poate fi folosit cu diferite tipuri de ciment, puzolană și alte adaosuri; poate crește cantitatea de cenușă zburătoare și zgură măcinată care poate înlocui cimentul Portland.

La prepararea betonului, raportul dintre ciment și apă (raportul apă-ciment) este o contradicție. Cantitatea totală de material cimentant din betonul de înaltă performanță va crește, astfel încât necesarul de apă va crește. Pe de altă parte, pentru a îmbunătăți compactitatea și rezistența, raportul apă-ciment trebuie redus. Consecința creșterii cantității de ciment și scăderii raportului apă-ciment este că vâscozitatea betonului crește și reologia se înrăutățește. În prezent, cel mai eficient și realist mod de a rezolva contradicția de mai sus este de a încorpora un agent de reducere a apei de înaltă performanță. Această lucrare intenționează să facă o trecere în revistă detaliată a mecanismului de reducere a apei, a structurii moleculare și a acțiunii chimice a agentului de reducere a apei din ciment și a altor factori de influență.

Mecanism de reducere a apei

Majoritatea superplastifianților sunt agenți tensioactivi anionici, care sunt amestecați în suspensia de ciment și adsorbiți pe suprafața particulelor de ciment și disociați în grupe anionice organice cu efecte hidrofile și lipofile. Pentru superplastifianții pe bază de naftalină, potențialul Zeta este în general utilizat pentru a caracteriza dimensiunea dispersiei. În general, cu cât valoarea potențialului Zeta este mai mare, cu atât este mai mare repulsia electrostatică între particulele de ciment și cu atât efectul de dispersie este mai semnificativ. Pentru superplastifianții policarboxilați, valoarea potențialului Zeta este scăzută (doar -10~ -15 mv), dar pasta de ciment are, de asemenea, o dispersibilitate excelentă și o mică pierdere de slump. Prin urmare, trebuie să existe un nou mecanism pentru a explica efectul de reducere a apei al superplastifianților policarboxilați. „Teoria obstacolului steric” acceptată în prezent pentru a explica mecanismul superplastifianților policarboxilați este cel mai scăzut vârf de energie potențială.

În general, se crede că cheia efectului de reducere a apei al superplastifianților policarboxilați este efectul anionic produs de gruparea carboxil asupra lanțului macromolecular și efectul de împiedicare steric al lanțului lateral lung al polioxietilenei neutre.

În ceea ce privește mecanismul de reducere a apei al superplastifianților policarboxilați, Morin consideră că există sarcină electrostatică pe suprafața particulelor de ciment, iar o parte din sarcina pozitivă este neutralizată de sarcina liberă din aer, dar sarcina negativă este încă într-o stare dezechilibrată. . În absența superplastifianților, sarcinile negative sunt ecranate de stratul cationic (ioni de calciu), formând așa-numitul strat de ioni dubli. Când distanța dintre particule este mult mai mare decât distanța dintre straturile de ioni dubli, forța de ecranare electrostatică este dominantă. Evident, particulele neutre se aglomerează datorită efectului tensiunii superficiale și dispariției repulsiei electrostatice, iar fluiditatea suspensiei de ciment este foarte scăzută. După adăugarea superplastifiantului, lanțurile macromoleculare ale superplastifiantului adsorbite pe suprafața particulelor de ciment pot reduce lent concentrația de ioni pozitivi din apropierea particulelor încărcate negativ, crescând astfel efectul stratului de ecranare. Gama de forțe de respingere între particule este, de asemenea, crescută. În general, repulsia electrostatică încă există și dispersează particulele. În plus, atunci când agentul de reducere a apei reduce tensiunea superficială, aderența dintre particule cauzată de tensiunea superficială este de asemenea redusă.

Lanțurile macromoleculare de superplastifiant policarboxilat sunt în general grefate cu diferite grupări active, cum ar fi lanțuri de polioxietilenă cu o anumită lungime, grupări carboxil, grupări de acid sulfonic, -COOH și -SO3Na etc., care pot dispersa și dispersa particulele de ciment. Grupuri polare care acționează asupra mobilității. Tocmai datorită efectului grupărilor active menționate mai sus, superplastifiantul policarboxilat are un mecanism de reducere a apei diferit de cel al altor superplastifianți. Nu numai că efectul de reducere a apei este evident, dar și pierderea în slump este foarte mică (mai puțin de 1 cm într-o oră). Proporțiile și lungimile lanțului diferitelor grupe au o mare influență asupra dispersabilității superplastifiantului.